JP2018030385A

JP2018030385A - 車両のステアリング装置

Info

Publication number: JP2018030385A
Application number: JP2016161976A
Authority: JP
Inventors: 加藤　健; Takeshi Kato; 健加藤
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2016-08-22
Filing date: 2016-08-22
Publication date: 2018-03-01

Abstract

【課題】電動テレスコピック機構及び電動チルト機構の少なくとも一方を構成する螺子軸に必要な性能を維持しつつ螺子軸の軽量化を可能とする。【解決手段】電動モータ６０にホイールギヤ６１を介して連結された螺子軸７０と、螺子軸に螺合されて当該螺子軸の回転に応じて軸方向移動するナット部材５０とを具備し、前記螺子軸が、ナット部材に螺合された雄螺子部７１と、雄螺子部に隣接してホイールギヤに連結された連結部７２を有する。螺子軸は、連結部及び雄螺子部を含みアルミニウム合金の一体構造である。【選択図】図２

Description

本発明は、車両のステアリング装置に関し、特に、ステアリングコラムに配設されたステアリングホイールを車体に対して前後方向に駆動する電動テレスコピック機構及び前記ステアリングホイールを上下方向に駆動する電動チルト機構の少なくとも一方を備えたステアリング装置に係る。

上記ステアリング装置に関し、ステアリングコラムに支持する電動モータと、該電動モータにホイールギヤを介して連結する螺子軸と、該螺子軸に螺合し当該螺子軸の回転に応じて軸方向移動するナット部材とを具備したステアリング装置として、例えば下記の特許文献１には、その実施形態に関し、「このように構成されたチルトスクリューには可動ナット部材が、可動ナット部材にチルトスクリューをねじ込んだ状態でネジ結合されており、この可動ナット部材に前記揺動アームの下部が、リンクを介して連結されている。」と説明されている（特許文献１の段落〔００２９〕に記載。但し、図番及び図面引用符号は省略）。

特許文献１には、更に、「チルト機構の前記往復駆動機構を構成する前記軸受押えの中心位置には、メネジ部が形成されており、前記ロアジャケットに固定された固定ナット部材を兼用している。該固定ナット部材にはテレスコスクリューの一端がねじ込まれており、該テレスコスクリューは前記アッパジャケットの軸芯と略平行に配置されている」と記載されると共に、「該テレスコスクリューの他端は、後述するブラケットを介して前記アッパジャケットの下面に回転自在に支持されている。そして、該テレスコスクリューの他端には図示しないウォームとウォームホィールとを介してモータが連結されている。軸支持部としてのモーターケースがブラケットを介してアッパジャケットに取り付けられ、該モーターケースにモータが収容されている。該モーターケースには、ブッシュを介して回転自在にテレスコスクリューが設けられ、該テレスコスクリューと一体のウォームホィールの両側には一対のスラスト軸受が配置され、軸受押えをモーターケースにねじ込むことによってウォームホィールがモーターケースの内部に保持されている」旨記載されている（同段落〔００３１〕及び〔００３２〕に記載。但し、図番及び図面引用符号は省略）。

特開２００９−９６４０９号公報

上記特許文献１に記載の装置においては、「チルトスクリュー」及び「テレスコスクリュー」が前記螺子軸に対応しているが、その構造上、何れも、鉄材が塑性加工（転造）されて成る一般的な螺子軸が用いられるものと認められる。従来、螺子軸の軽量化まで考慮する必要はなかったが、近時の厳格な軽量化の要請に応えるには、従前の螺子軸では至難である。

そこで、本発明は、電動テレスコピック機構及び電動チルト機構の少なくとも一方を備えた車両のステアリング装置において、当該機構を構成する螺子軸に必要な性能を維持しつつ螺子軸の軽量化を可能とす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、ステアリングコラムに配設されたステアリングホイールを車体に対して前後方向に駆動する電動テレスコピック機構及び前記ステアリングホイールを上下方向に駆動する電動チルト機構の少なくとも一方を備え、該少なくとも一方の機構が、前記ステアリングコラムに支持された電動モータと、該電動モータにホイールギヤを介して連結された螺子軸と、該螺子軸に螺合されて当該螺子軸の回転に応じて軸方向移動するナット部材とを具備した車両のステアリング装置において、前記螺子軸が、前記ナット部材に螺合された雄螺子部と、該雄螺子部に隣接して前記ホイールギヤに連結された連結部を有し、該連結部及び前記雄螺子部を含み前記螺子軸をアルミニウム合金の一体構造で構成することとしたものである。

上記のステアリング装置に供される前記螺子軸において、前記雄螺子部が、冷間転造台形螺子部であって、前記連結部が、冷間鍛造セレーション部であり、該冷間鍛造セレーション部が前記ホイールギヤにセレーション結合される構成とするとよい。特に、前記螺子軸は、前記冷間転造台形螺子部と前記冷間鍛造セレーション部との間に、前記冷間転造台形螺子部の外径より小径で前記冷間鍛造セレーション部の外径より大径の中間部を有するものとするとよい。

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供される螺子軸は、ナット部材に螺合された雄螺子部と、雄螺子部に隣接してホイールギヤに連結された連結部を有し、連結部及び雄螺子部を含み螺子軸がアルミニウム合金の一体構造であるので、螺子軸に必要な性能を維持しつつ従前に比し大幅の軽量化が可能となる。

上記螺子軸において、雄螺子部が冷間転造台形螺子部であって、連結部が冷間鍛造セレーション部であり、冷間鍛造セレーション部がホイールギヤにセレーション結合される構成とすれば、螺子軸に必要な性能を維持しつつ軽量のアルミニウム合金の一体構造製品を安価に構成することができる。特に、冷間転造台形螺子部と冷間鍛造セレーション部との間に、冷間転造台形螺子部の外径より小径で冷間鍛造セレーション部の外径より大径の中間部を有する螺子軸とすれば、螺子軸に必要な性能を確実に維持することができる。

本発明のステアリング装置に供される直動機構の一実施形態を示す断面図である。本発明の一実施形態における連結部の断面を示す断面図である。本発明の一実施形態において、螺子部とセレーション部との間の形状の一態様を示す側面図である。本発明の一実施形態において、螺子部とセレーション部との間の形状の他の態様を示す側面図である。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５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５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が設けられている。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電動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Ｗ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電動チルト機構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５に示すように、固定ブラケット３０の下方に、一対のリンク部材４１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、リンク部材４２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。

リンク部材４２はベルクランク状に形成されており、一対の腕部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、リンク部材４２の一対の脚部の間にナット部材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は螺子軸７０等と共に駆動機構５を構成し、電動チルト機構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による螺子軸７０の回転駆動に応じて、ナット部材５０が螺子軸７０の軸方向に移動すると、リンク部材４２がピボット軸Ｐ３を中心に揺動すると共に、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の出力軸と螺子軸７０との間にホイールギヤ（後述する図１の６１）を含む減速機構（符合省略）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螺子軸７０に伝達されるように構成されている。

図１及び図２は、上記のステアリング装置に供される直動機構の一実施形態を示すもので、螺子軸７０は、ナット部材５０に螺合された雄螺子部７１と、雄螺子部７１に隣接してホイールギヤ６１に連結された連結部７２を有し、この連結部７２及び雄螺子部７１を含みアルミニウム合金の一体構造で構成されている。特に、雄螺子部７１は、展伸用で高強度のアルミニウム合金に対する冷間転造によって台形螺子が形成され、連結部７２は、そのアルミニウム合金に対する冷間鍛造によってセレーション部が形成されている。即ち、雄螺子部７１は冷間転造台形螺子部で構成され、連結部７２は冷間鍛造セレーション部で構成されており、この冷間鍛造セレーション部（７２）がホイールギヤ６１にセレーション結合される。

本実施形態の螺子軸７０は、図２及び図３に示すように、冷間転造台形螺子部（７１）と冷間鍛造セレーション部（７２）との間に、冷間転造台形螺子部（７１）の外径より小径で冷間鍛造セレーション部（７２）の外径より大径で冷間鍛造によって形成される中間部７４を有する。而して、螺子軸７０に必要な性能を維持しつつ螺子軸７０の軽量化を実現することができ、例えば従前の鉄製の螺子軸に対し６５％の重量低減が可能となる。特に、バリの除去加工等が不要であるので、材料の歩留まり向上が可能となる。更に、螺子軸７０には、雄螺子部７１より小径の雄螺子部７３及び鍔部７５が冷間鍛造によって（連結部７２及び中間部７４と同時に）形成されている。而して、図１及び図２に示すように、スラストベアリング８１、８２が装着され、雄螺子部７３にスラスト力調整ナット８３が螺合されると共に、ホイールギヤ６１固定用のナット８４が螺着される。

図４は上記雄螺子部７１とセレーション部７２との間の形状の他の態様を示すもので、雄螺子部７１の冷間転造台形螺子部（７１）と同様、セレーション部（図４に７２ｘで示す）も冷間転造セレーション部としたものであるが、これによれば、セレーション部７２ｘの外径より小径のくびれ部７６の形成が不可避となる。従って、前述の態様のように、冷間鍛造セレーション部の連結部７２とし、図３に示すように中間部７４に連続する構成とすることが望ましい。

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
７０螺子軸
７１雄螺子部
７２セレーション部
７３雄螺子部
７４中間部
７５鍔部

Claims

ステアリングコラムに配設されたステアリングホイールを車体に対して前後方向に駆動する電動テレスコピック機構及び前記ステアリングホイールを上下方向に駆動する電動チルト機構の少なくとも一方を備え、該少なくとも一方の機構が、前記ステアリングコラムに支持された電動モータと、該電動モータにホイールギヤを介して連結された螺子軸と、該螺子軸に螺合されて当該螺子軸の回転に応じて軸方向移動するナット部材とを具備した車両のステアリング装置において、前記螺子軸が、前記ナット部材に螺合された雄螺子部と、該雄螺子部に隣接して前記ホイールギヤに連結された連結部を有し、該連結部及び前記雄螺子部を含み前記螺子軸がアルミニウム合金の一体構造であることを特徴とする車両のステアリング装置。
前記螺子軸において、前記雄螺子部が、冷間転造台形螺子部であって、前記連結部が、冷間鍛造セレーション部であり、該冷間鍛造セレーション部が前記ホイールギヤにセレーション結合され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。
前記螺子軸は、前記冷間転造台形螺子部と前記冷間鍛造セレーション部との間に、前記冷間転造台形螺子部の外径より小径で前記冷間鍛造セレーション部の外径より大径の中間部を有す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。