JP2015182521A - 車両のステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】チルト機構の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。【解決手段】メインハウジングに車体後方側端部を揺動可能に支持しモータ駆動によって回転するチルト螺子軸６２と、このチルト螺子軸に螺合する雌螺子部５１を有し、チルト螺子軸の回転に応じて軸方向移動するナット部材５０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４を備える。更に、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７０を備え、その磁力によってチルト螺子軸とナット部材との間のガタを防止する。【選択図】図１

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。

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。

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。

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。

特開２０００−２８０９１６号公報 特開２０００−０８５５９２号公報 特開２００９−２４８７０３号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の一実施形態において、ナット部材に対し、チルト螺子軸を組み付けると共に磁石部材を装着する状態を示す斜視図である。 本発明の一実施形態において、ナット部材にチルト螺子軸を螺合した状態を示す斜視図である。 本発明の一実施形態において、組み付け後のナット部材及び磁石部材とチルト螺子軸との関係を示す断面図である。 本発明の他の実施形態において、磁石部材をピボット軸部内に収容すると共に、ピボット螺子によってナット部材をリンク部材に支持する状態を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態において、組み付け後のナット部材及び磁石部材とチルト螺子軸との関係を示す断面図である。 本発明に係るステアリング装置の全体構成を示す側面図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (5)

1. 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たことを特徴とする車両のステアリング装置。
2. 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ことを特徴とする請求項１記載の車両のステアリング装置。
3. 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ことを特徴とする請求項２記載の車両のステアリング装置。
4. 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ことを特徴とする請求項１記載の車両のステアリング装置。
5. 前記磁石部材は、前記ピボット螺子の先端面に接合されていることを特徴とする請求項４記載の車両のステアリング装置。

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