JP2015182521A - Vehicle steering device - Google Patents
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Description
本発明は、車両のステアリング装置に関し、特に、車体に対しステアリングコラムを揺動可能に支持しステアリングホイールの操作位置を調整し得るステアリング装置に係る。 The present invention relates to a steering device for a vehicle, and more particularly to a steering device that can swing a steering column with respect to a vehicle body and adjust an operation position of a steering wheel.
上記ステアリング装置において、ステアリングホイールの操作位置を調整し得る機構として、車体前後方向の操作位置を調整し得るテレスコピック機構と、車体上下方向の操作位置を調整し得るチルト機構が用いられているが、特にチルト機構においては、チルト螺子軸とナット部材との間のガタを防止し、円滑な摺動性を確保することが肝要である。例えば下記の特許文献1には、シャフト(チルト螺子軸)とスライダ(ナット部材)で構成されるスライダ機構に関し、「駆動源の出力軸に連動して回転する雄ネジ部を有するシャフトと、前記シャフトの回転方向に回転規制されつつ前記雄ネジ部のまわりに配設され前記雄ネジ部と噛み合うとともに駆動対象と連動する略円筒状の雌ネジ部材と、前記雌ネジ部材を径方向へ付勢する付勢部材と、前記雄ネジ部に当接する当接部を有するとともに前記付勢部材の付勢力の反力を受け前記反力が前記雄ネジ部と前記当接部との当接力として作用する押し付け部材とを有することを特徴とするスライダ機構」が提案され、「略円筒状の雌ネジ部材は付勢部材の付勢力により径方向へ付勢されシャフトの雄ネジ部に確実に当接し、かつ、その付勢力の反力は押し付け部材が受け、押し付け部材の当接部が確実にシャフトの雄ネジ部に当接することで、ネジの噛み合い部のバックラッシュは、強制的に除去されるものである。」と記載されると共に、「また、バックラッシュの除去に、樹脂製のナットの変形を利用していないので、従来技術のようなナットのヤング率の変化によるネジ機構部のすべり摩擦トルクの変動が生じない。さらには、本発明においてナットに樹脂材料を、シャフトに金属材料を使用した場合においても、従来技術のようなナットの変形を利用していないので、低温時のしまりばめぎみの状態は生じにくい。」と記載されている。 In the steering device, as a mechanism that can adjust the operation position of the steering wheel, a telescopic mechanism that can adjust the operation position in the longitudinal direction of the vehicle body and a tilt mechanism that can adjust the operation position in the vertical direction of the vehicle body are used. Particularly in the tilt mechanism, it is important to prevent backlash between the tilt screw shaft and the nut member and to ensure smooth slidability. For example, the following Patent Document 1 relates to a slider mechanism including a shaft (tilt screw shaft) and a slider (nut member), “a shaft having a male screw portion that rotates in conjunction with an output shaft of a drive source; A substantially cylindrical female screw member that is disposed around the male screw portion while being rotationally restricted in the rotation direction of the shaft and meshes with the male screw portion and interlocks with the drive target, and biases the female screw member in the radial direction And an abutting portion that abuts against the male screw portion and receives a reaction force of the urging force of the urging member, and the reaction force acts as an abutting force between the male screw portion and the abutting portion. A `` slider mechanism characterized in that it has a pressing member '', and `` the substantially cylindrical female screw member is urged in the radial direction by the urging force of the urging member and reliably contacts the male screw portion of the shaft. And its energizing power The reaction force is received by the pressing member, and the contact portion of the pressing member reliably contacts the male screw portion of the shaft, so that the backlash of the meshing portion of the screw is forcibly removed. " “Also, since the deformation of the resin nut is not used to remove the backlash, there is no variation in the sliding friction torque of the screw mechanism due to the change in the Young's modulus of the nut as in the prior art. Furthermore, even when a resin material is used for the nut and a metal material is used for the shaft in the present invention, the deformation of the nut as in the prior art is not utilized, so that a tight-fitting state at low temperatures occurs. It is difficult. "
また、下記の特許文献2には、「駆動源の出力軸に連動して回転する雄ネジ部を有するシャフトと、前記雄ネジ部と噛み合うとともに、駆動対象と連動する第1ナット及び第2ナットと、前記第1ナットと前記第2ナットとを一体化し相対回転を禁止する固定機構と、前記第1ナットと前記第2ナットとの間に狭持された弾性体と、を有し、前記固定機構は脱着可能であり、前記第1ナットと前記第2ナットとを相対回転させることにより、前記弾性体の前記第1ナット及び第2ナットへの付勢力を調整可能とするチルトスライダ機構」が提案され、「弾性体の付勢力により、第1ナットと第2ナットは、シャフトの雄ネジ面に対し、互いに逆向きへ押し付けられ、その結果、ネジの噛み合い部のバックラッシュは、強制的に除去される」と記載されている。 Further, the following Patent Document 2 states that “a shaft having a male screw portion that rotates in conjunction with an output shaft of a drive source, and a first nut and a second nut that mesh with the male screw portion and that are linked with a drive target. A fixing mechanism for integrating the first nut and the second nut and prohibiting relative rotation, and an elastic body sandwiched between the first nut and the second nut, The fixing mechanism is detachable, and a tilt slider mechanism capable of adjusting the urging force of the elastic body to the first nut and the second nut by relatively rotating the first nut and the second nut. "By the biasing force of the elastic body, the first nut and the second nut are pressed against each other in the opposite directions against the male thread surface of the shaft. As a result, the backlash of the screw meshing portion is forced. To be removed " It has been mounting.
更に、下記の特許文献3には、「ステアリングシャフトを回転自在に支持するステアリングコラムを、チルト方向又はテレスコ方向に対して位置調整可能に駆動する電動式ステアリングコラム装置において、モータと、前記モータにより回転駆動される回転体と、前記回転体の回転に応じて軸線方向に変位することにより、前記ステアリングコラムをチルト方向又はテレスコ方向に駆動する軸線方向変位体と、を有し、前記回転体の熱膨張係数と前記軸線方向変位体の熱膨張係数とは略等しく、更に前記回転体と前記軸線方向変位体の一方の周面には、樹脂材が接合されており、前記樹脂材は、金属製である他方の周面に形成されたねじ部に螺合するねじ部を有する」装置が提案されている。そして、この装置によれば、「前記回転体の熱膨張係数と前記軸線方向変位体の熱膨張係数とは略等しいので、前記電動式ステアリングコラム装置を配置する車室内の環境温度が大きく変化した場合にも、両者間での膨張量又は収縮量を略等しくすることができ、ガタの発生や競り合いなどを抑制することができる。」と記載されている。
Further, in
上記特許文献1に記載のチルト機構においては、付勢部材(ばね)や押し付け部材等が必要となり、部品点数や組付工数が多く、組付時に付勢力の調整が必要となるので、組付コストが大となる。また、上記特許文献2に記載の装置においても第2ナットや固定機構が必要となり、部品点数や組付工数が多く、しかも、第1ナットと第2ナットとを相対回転させることにより、弾性体の第1ナット及び第2ナットへの付勢力を調整することとしているので、組付コストが大となる。一方、上記特許文献3に記載の装置においては、回転体(チルト螺子軸)と軸線方向変位体(ナット部材)の製造バラツキにより、螺子寸法はある範囲内でばらつくが、その初期バラツキを吸収することができないため、初期バラツキに起因するガタ及び締まりを防止することはできない。また、回転体と軸線方向変位体のねじ部の一方が樹脂製で他方が金属製であるので、螺合する両者間で線膨張係数差が生じ(線膨張係数差をゼロにはできない)、環境温度の変化によるガタや締まりの発生が懸念される。
In the tilt mechanism described in Patent Document 1, an urging member (spring), a pressing member, and the like are required, and the number of parts and the number of assembling steps are large, and adjustment of the urging force is necessary at the time of assembling. Cost is high. Further, the device described in Patent Document 2 also requires a second nut and a fixing mechanism, which requires a large number of parts and assembly steps, and by rotating the first nut and the second nut relative to each other, the elastic body Since the urging force to the first nut and the second nut is adjusted, the assembling cost increases. On the other hand, in the apparatus described in
そこで、本発明は、少なくとも車体上下方向のステアリングホイール操作位置を調整し得る車両のステアリング装置において、その駆動機構を構成するチルト螺子軸とナット部材との間のガタの防止を、少ない部品点数で安価に実現し得るステアリング装置を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention provides a vehicle steering apparatus capable of adjusting at least the steering wheel operating position in the vertical direction of the vehicle body, and prevents backlash between the tilt screw shaft and the nut member constituting the drive mechanism with a small number of parts. It is an object to provide a steering device that can be realized at low cost.
上記の課題を達成するため、本発明は、車体に対しステアリングシャフトを揺動可能に支持するメインハウジングと、当該車体に固定する固定ブラケットとを連結し、前記ステアリングシャフトを所望の傾斜角度に調整する電動チルト機構を備えた車両のステアリング装置において、前記電動チルト機構が、前記メインハウジングに揺動可能に支持される電動モータと、前記メインハウジングに揺動可能に支持され、前記電動モータに回転駆動されるチルト螺子軸と、該チルト螺子軸に螺合する雌螺子部を有し、当該チルト螺子軸の回転駆動に応じて軸方向移動するナット部材と、該ナット部材に揺動可能に支持されると共に、前記メインハウジング及び前記固定ブラケットに対し揺動可能に支持されるリンク機構と、前記チルト螺子軸に対して磁力を付与し得る位置で前記ナット部材に保持される磁石部材とを備えることとしたものである。 In order to achieve the above object, the present invention connects a main housing that supports a steering shaft so as to be swingable with respect to a vehicle body and a fixed bracket that is fixed to the vehicle body, and adjusts the steering shaft to a desired inclination angle. In the vehicle steering apparatus including the electric tilt mechanism, the electric tilt mechanism is swingably supported by the main housing, and is swingably supported by the main housing and is rotated by the electric motor. A tilt screw shaft to be driven, a female screw portion engaged with the tilt screw shaft, a nut member that moves in the axial direction in accordance with the rotational drive of the tilt screw shaft, and a swingable support to the nut member And a link mechanism that is swingably supported with respect to the main housing and the fixed bracket, and the tilt screw shaft. It is in a position capable of imparting a magnetic force which was decided and a magnet member which is held by the nut member Te.
上記のステアリング装置において、前記ナット部材は、前記雌螺子部に連通する開口部を有し、該開口部内に前記磁石部材を収容した状態で当該開口部に固定される蓋部材を具備する構成とするとよい。特に、前記ナット部材の開口部の内周面に雌螺子が形成されると共に、前記蓋部材の外周面に雄螺子が形成され、前記蓋部材が前記開口部に螺合されるように構成するとよい。 In the above steering apparatus, the nut member has an opening communicating with the female screw portion, and includes a lid member fixed to the opening in a state where the magnet member is accommodated in the opening. Good. In particular, a female screw is formed on the inner peripheral surface of the opening of the nut member, a male screw is formed on the outer peripheral surface of the lid member, and the lid member is screwed into the opening. Good.
あるいは、前記ナット部材は、前記雌螺子部の軸に直交するように形成され前記リンク機構に揺動可能に支持されるピボット軸部を有し、該ピボット軸部内に前記磁石部材を収容した状態で当該ピボット軸部を回転可能に支持するピボット螺子を具備する構成としてもよい。特に、前記磁石部材は、前記ピボット螺子の先端面に接合されるように構成するとよい。 Alternatively, the nut member has a pivot shaft portion that is formed so as to be orthogonal to the axis of the female screw portion and is swingably supported by the link mechanism, and the magnet member is accommodated in the pivot shaft portion It is good also as a structure which comprises the pivot screw which supports the said pivot shaft part rotatably. In particular, the magnet member may be configured to be joined to the tip surface of the pivot screw.
本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、本発明のステアリング装置においては、電動チルト機構が、メインハウジングに揺動可能に支持される電動モータと、メインハウジングに揺動可能に支持され、電動モータに回転駆動されるチルト螺子軸と、このチルト螺子軸に螺合する雌螺子部を有し、当該チルト螺子軸の回転駆動に応じて軸方向移動するナット部材と、このナット部材に揺動可能に支持されると共に、メインハウジング及び固定ブラケットに対し揺動可能に支持されるリンク機構と、チルト螺子軸に対して磁力を付与し得る位置でナット部材に保持される磁石部材とを備えたものであるので、従来に比し少ない部品点数でチルト螺子軸とナット部材との間のガタを適切に防止することができ、安価な装置を提供することができる。 Since this invention is comprised as mentioned above, there exist the following effects. That is, in the steering device of the present invention, the electric tilt mechanism includes an electric motor that is swingably supported by the main housing, and a tilt screw shaft that is swingably supported by the main housing and is rotationally driven by the electric motor. A nut member that has a female screw portion that engages with the tilt screw shaft, moves in the axial direction in accordance with the rotational drive of the tilt screw shaft, and is supported by the nut member in a swingable manner. Since it is provided with a link mechanism that is swingably supported with respect to the fixed bracket and a magnet member that is held by the nut member at a position where a magnetic force can be applied to the tilt screw shaft, it is less than in the prior art. The backlash between the tilt screw shaft and the nut member can be appropriately prevented by the number of parts, and an inexpensive device can be provided.
例えば、ナット部材は、雌螺子部に連通する開口部を有し、この開口部内に磁石部材を収容した状態で当該開口部に固定される蓋部材を具備するように構成すれば、磁石部材を容易にナット部材に保持することができる。特に、ナット部材の開口部の内周面に雌螺子が形成されると共に、蓋部材の外周面に雄螺子が形成され、蓋部材が開口部に螺合される構成とすれば、磁石部材を容易にナット部材に装着し、確実に保持することができる。 For example, if the nut member has an opening communicating with the female screw portion, and the lid member is fixed to the opening in a state in which the magnet member is accommodated in the opening, the magnet member It can be easily held on the nut member. In particular, if the female screw is formed on the inner peripheral surface of the opening of the nut member, the male screw is formed on the outer peripheral surface of the lid member, and the lid member is screwed into the opening, the magnet member It can be easily attached to the nut member and securely held.
あるいは、ナット部材は、雌螺子部の軸に直交するように形成されリンク機構に揺動可能に支持されるピボット軸部を有し、このピボット軸部内に磁石部材を収容した状態で当該ピボット軸部を回転可能に支持するピボット螺子を具備する構成とすれば、磁石部材を容易にナット部材に装着し、確実に保持することができ、上記の構成より一層少ない部品点数でチルト螺子軸とナット部材との間のガタを防止することができる。更に、前述のように、磁石部材がピボット螺子の先端面に接合される構成とすれば、磁石部材を容易にピボット軸部内に収容し、確実に保持することができる。 Alternatively, the nut member has a pivot shaft portion that is formed so as to be orthogonal to the axis of the female screw portion and is swingably supported by the link mechanism, and the pivot shaft in a state where the magnet member is accommodated in the pivot shaft portion. If the structure is provided with a pivot screw that rotatably supports the part, the magnet member can be easily attached to the nut member and securely held, and the tilt screw shaft and the nut can be held with fewer parts than the above structure. The backlash between the members can be prevented. Further, as described above, if the magnet member is joined to the tip end surface of the pivot screw, the magnet member can be easily accommodated in the pivot shaft portion and securely held.
以下、本発明の望ましい実施形態を図面を参照して説明する。先ず、本発明に係るステアリング装置の全体構成を図6を参照して説明する。ステアリングシャフト1は、後端部にステアリングホイールWが接続される筒状のアッパシャフト1aと、このアッパシャフト1aの前端部とスプライン結合されるロアシャフト1bから成る。即ち、アッパシャフト1aとロアシャフト1bが軸方向に相対移動可能に連結されており、ロアシャフト1bの前端部が転舵機構(図示せず)に接続されている。この転舵機構はステアリングホイールWの操作に応じて駆動されて車輪操舵機構(図示せず)を介して操舵輪(図示せず)を転舵するように構成されている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the overall configuration of the steering apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. The steering shaft 1 includes a cylindrical
そして、ステアリングシャフト1と同軸にメインハウジング10が配置され、車体Bに対する揺動中心C回りに揺動可能に支持されると共に、固定ブラケット30に保持される。この固定ブラケット30は、車両の下方に延出して対向する一対の保持部(代表して31で表す)を有し、これらの間にメインハウジング10が保持され、図6の上方で車体Bに固定される。更に、固定ブラケット30の一対の保持部31とメインハウジング10との間に、夫々押圧機構(図示せず)が介装され、これによってメインハウジング10が摺動自在に押圧支持される。
A
メインハウジング10内には、可動コラム部材20が軸方向に移動可能、即ち、車体前後方向に移動可能に支持されている。この可動コラム部材20として、ステアリングシャフト1を収容し軸を中心に回転可能に支持する金属製のインナチューブ21と、このインナチューブ21を収容し常時はインナチューブ21を所定位置に保持する金属製のアウタチューブ22が設けられており、インナチューブ21はアッパチューブとも呼ばれ、アウタチューブ22はロアチューブとも呼ばれる。アッパシャフト1aは、インナチューブ21の後端部に軸受(図示せず)を介して回転可能に支持されるが、アッパシャフト1aとインナチューブ21との間の軸方向相対移動は規制され、アッパシャフト1aとインナチューブ21は一体となって軸方向移動し得るように構成されている。
A
而して、メインハウジング10に対し、アウタチューブ22、インナチューブ21、ステアリングシャフト1及びステアリングホイールWが一体となって軸方向に移動可能とされてテレスコピック機構(駆動機構の図示は省略)が構成され、これにより、ステアリングホイールを所望の車体前後方向位置に調整することができる。更に、ステアリングシャフト1に対し所定値以上の荷重が印加されたときには、アウタチューブ22に対するインナチューブ21の軸方向相対移動(ひいてはアッパシャフト1aの軸方向移動)を許容するように構成されており、本実施形態のインナチューブ21及びアウタチューブ22は、両者間に介装される環状の摩擦材(例えば、金属製弾性ブッシュ)等と共に、エネルギー吸収手段として機能する。
Thus, the
一方、固定ブラケット30には、リンク機構4の一端が支持され、その他端が駆動機構5に連結されており、駆動機構5はメインハウジング10に揺動可能に支持されている。この駆動機構5によって、リンク機構4を介して可動コラム部材20が車体に対して揺動可能とされてチルト機構3が構成され、これにより、ステアリングホイールWを所望の車体上下方向位置に調整することができる。本実施形態のリンク機構4は、図6に示すように、固定ブラケット30の下方に、第1のリンク(一対のリンク部材41で構成される)の上端部がピボット軸P1を中心に回転可能に支持され、その下端部が、第2のリンク(リンク部材42で構成される)の後方上端部にピボット軸P2を中心に回転可能に支持されている。
On the other hand, one end of the link mechanism 4 is supported on the fixed
第2のリンクを構成するリンク部材42はベルクランク状(図4に示す)に形成されており、一対の腕部(図4に42aで示す)の間にメインハウジング10が挟持される形で、メインハウジング10の下方にピボット軸P3を中心に回転可能に支持され、第2のリンク(リンク部材42)の一対の脚部(図4に42bで示す)の間にナット部材50が挟持される形で、リンク部材42がピボット軸P4を中心に回転可能に支持されている。このナット部材50はチルト螺子軸62等と共に駆動機構5を構成し、チルト機構3の駆動源に供されるもので、チルトナットあるいはチルトスライダとも呼ばれる。
The
而して、電動モータ60によるチルト螺子軸62の回転駆動に応じて、ナット部材50がチルト螺子軸62の軸方向に移動すると、第2のリンク(リンク部材42)がピボット軸P3を中心に揺動すると共に、第1のリンク(リンク部材41)がピボット軸P1を中心に揺動し、メインハウジング10(並びに、アウタチューブ22、インナチューブ21、アッパシャフト1a及びステアリングホイールW)が車体上下方向に移動するように構成されている。尚、本実施形態においては、電動モータ60の出力軸とチルト螺子軸62との間に減速機構(図示せず)が介装されており、電動モータ60の出力が適切に減速されてチルト螺子軸62に伝達される。
Thus, when the
本発明の一実施形態に係るナット部材50は、図1及び図2に示すように、台形螺子で構成されたチルト螺子軸62に螺合する雌螺子部51と、その軸に直交するように形成され上記のピボット軸P4として機能するピボット軸部52を有し、平面視十字形状に形成されている。ナット部材50はピボット軸部52を含み鉄材で形成されているが、雌螺子部51は合成樹脂によってインサート成形されている。尚、ナット部材50全体を合成樹脂によって形成することとしてもよい。そして、ナット部材50の雌螺子部51とチルト螺子軸62との間の螺合に起因するガタを防止するため、図1及び図3に示すように、磁石部材70が、チルト螺子軸62に対して磁力を付与し得る位置でナット部材50に保持されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
本実施形態のナット部材50は、図1及び図3に示すように、雌螺子部51に連通する開口部53を有し、この開口部53内に磁石部材70を収容した状態で蓋部材54が開口部53に固定されるように構成されている。具体的には、開口部53の内周面に雌螺子が形成されると共に、蓋部材54の外周面に雄螺子が形成されており、蓋部材54が開口部53に螺合されるように構成されている。即ち、図3に示すように組付けられたときに、磁石部材70が発生する磁力(吸引力)によって、チルト螺子軸62が雌螺子部51内の側面の一方側に適切な荷重で付勢されるように構成されているので、チルト螺子軸62とナット部材50との間のガタを適切に防止することができる。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
而して、上記のように磁石部材70をナット部材50に装着した後、チルト螺子軸62をナット部材50の雌螺子部51内の螺子溝に螺合させ、チルト螺子軸62を回転させながら雌螺子部51内に挿入すれば、チルト螺子軸62は磁石部材70の磁力によって雌螺子部51内の側面の一方側に付勢された状態で、ガタを生ずることなく円滑に雌螺子部51内を移動する。磁石部材70のナット部材50への装着に関しては、開口部53内に磁石部材70を収容した状態で蓋部材54を開口部53に螺合するだけでよく、従前の組付作業や調整は不要であるので、組付工数やコストを低減することができる。
Thus, after the
図4及び図5は本発明の他の実施形態に係るナット部材50及び磁石部材70(前述の実施形態の磁石部材と大きさ等は異なるが同じ符合で表す)を示すもので、ナット部材50のピボット軸部52内に磁石部材70を収容した状態でピボット軸部52を回転可能に支持するピボット螺子56が設けられている。このピボット螺子56はリンク部材42の脚部42bに螺着されるように構成され、ピボット螺子56とピボット軸部52との間には樹脂ブッシュ57が介装されている。本実施形態の磁石部材70は、例えば接着剤によってピボット螺子56の先端面に接合され、この状態でピボット螺子56が樹脂ブッシュ57を介してピボット軸部52内に嵌合される。
4 and 5 show a
而して、ピボット軸部52内に磁石部材70を容易に収容し、確実に保持することができ、磁石部材70の磁力によってチルト螺子軸62がピボット軸部52内の側面の一方側に付勢された状態となるので、チルト螺子軸62とナット部材50との間のガタを確実に防止することができる。特に、磁石部材70は例えば接着剤によってピボット螺子56の先端面に接合するだけでよく、従前の組付作業や調整は不要であるので、組付工数やコストを低減することができる。
Thus, the
尚、図4及び図5に示す実施形態において、磁石部材70を一対用意し、極性の異なる面が対向するように配置し、両磁石部材70の吸引力及び反発力によって、チルト螺子軸62をピボット軸部52内の側面の一方側に付勢するように構成することとしてもよい。
In the embodiment shown in FIGS. 4 and 5, a pair of
1 ステアリングシャフト
3 チルト機構
4 リンク機構
5 駆動機構
10 メインハウジング
20 可動コラム部材
30 固定ブラケット
50 ナット部材
51 雌螺子部
52 ピボット軸部
60 電動モータ
62 チルト螺子軸
70 磁石部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
62
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