JP2008006881A

JP2008006881A - ステアリング装置

Info

Publication number: JP2008006881A
Application number: JP2006177317A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Okada; 淳岡田; Kazuo Chikaraishi; 一穂力石
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-06-27
Filing date: 2006-06-27
Publication date: 2008-01-17

Abstract

【課題】温度変化による予圧力の変動を押さえ、作動トルクの上昇や送りナット回転時の打音の発生を抑制可能な送りねじ機構を有するステアリング装置を提供する。
【解決手段】ハウジング５０の軸受５６、５７の両端面間の距離をＡ、送りナット５５の右端面５５１と左端面５５２の間の距離をＢ、軸受５６の軸方向の幅をＣ、軸受５７の軸方向の幅をＤとする。また、ハウジング５０の線膨張係数をＫ１、送りナット５５の線膨張係数をＫ２、軸受５６及び軸受５７の線膨張係数をＫ３とすれば、
Ａ＝Ｂ＋Ｃ＋Ｄ
Ａ・Ｋ１＝Ｂ・Ｋ２＋（Ｃ＋Ｄ）・Ｋ３
この二つの式を満足するように、距離Ａ、距離Ｂ、幅Ｃ、幅Ｄを設定する。
【選択図】図３

Description

本発明はステアリング装置、特に、ステアリングホイールのチルト位置、または、テレスコピック位置を、送りねじ機構の送り運動により調整することができるステアリング装置に関する。

運転者の体格や運転姿勢に応じて、ステアリングホイールのチルト位置やテレスコピック位置を調整する必要がある。このチルト位置、または、テレスコピック位置の調整を、電動モータの回転で送りナットを回転させ、この送りナットに螺合する送りねじ軸を直進移動させて行うステアリング装置がある。

このようなステアリング装置に使用される従来の送りねじ機構は、送りねじ軸を金属で成形し、送りナットを合成樹脂で成形することにより、送りねじ軸と送りナットの螺合時の摺動抵抗を減少させて、送りねじ機構の耐久性を向上させると共に、送り移動時の動作音を低減している。

しかしながら、従来の送りねじ機構は、送りねじ機構を内蔵するハウジングがアルミニウム合金、送りナットが合成樹脂、送りナットを回転可能に軸支する軸受が軸受鋼で成形されている。そのため、各々の線膨張係数が大きく異なるため、温度変化によって生じる軸方向の寸法変化によって、初期の予圧力が変化してしまう。

特に、合成樹脂で成形された送りナットは、金属と比較して線膨張係数がかなり大きいため、高温時には送りナットが軸方向に大きく伸びて、軸受の予圧力が大きくなり、作動トルクが上昇してしまう。また、低温時には、送りナットが軸方向に大きく縮んで、軸受と送りナットとの間に隙間が生じ、送りナットの回転時に打音が生じやすくなる。

特許文献１の電動チルト式ステアリング装置は、ウォームを軸支する軸受部材に弾性変形部を設け、この弾性変形部の弾性力によって、ウォームに軸方向の予圧力を付与しているが、温度変化による予圧力の変動は避けられなかった。

また、特許文献２の電動パワーステアリング装置は、金属製のウォームと樹脂製のウォームホイールの中心間の距離の線膨張量が、アルミニウム製のハウジングの線膨張量と等しくなるように各部の寸法を設定して、ウォームとウォームホイールの噛み合い部のバックラッシを適切な値に維持するようにしたものであるが、回転可能に送りナットを軸支した送りねじ機構に適用したものではない。

実開平７−８１５６号公報特許第３３７９０９２号公報

本発明は、温度変化による予圧力の変動を押さえ、作動トルクの上昇や、送りナット回転時の打音の発生を抑制可能な送りねじ機構を有するステアリング装置を提供することを課題とする。

上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明は、車体後方側にステアリングホイールが装着されるステアリングシャフト、車体取付けブラケットを介して車体に取り付けられ、上記ステアリングシャフトを回転可能に軸支するとともに、チルト中心軸を支点とするチルト位置調整、または、上記ステアリングシャフトの中心軸線に沿ったテレスコピック位置調整が可能なコラム、上記コラムまたは車体取付けブラケットに設けられた電動アクチュエータ、上記電動アクチュエータによって回転駆動される送りナット、上記送りナットの軸方向の両端を回転可能に軸支する軸受、上記送りナット及び軸受を収納するハウジング、上記送りナットに螺合し、上記送りナットの回転運動によって軸方向に直線移動して、上記コラムのチルト運動、または、テレスコピック運動を行う送りねじ軸を備え、温度変化による上記送りナット及び軸受の軸方向の寸法変化量の合計と、温度変化による上記ハウジングの軸方向の寸法変化量が同一になるように、上記送りナット、軸受、及びハウジングの軸方向の寸法を設定したことを特徴とするステアリング装置である。

第２番目の発明は、第１番目の発明のステアリング装置において、上記ハウジングの開口端側の軸受の外輪は、ハウジングの開口端側に螺合された軸受押さえナットに形成された軸受孔に内嵌していることを特徴とするステアリング装置である。

第３番目の発明は、第２番目の発明のステアリング装置において、上記ハウジングの開口端側の軸受の外輪の外径寸法は、上記ハウジングの閉鎖端側の軸受の外輪の外径寸法と同一寸法に形成されていることを特徴とするステアリング装置である。

第４番目の発明は、第２番目の発明のステアリング装置において、上記ハウジングの開口端側の軸受の外輪の外径寸法は、上記ハウジングの閉鎖端側の軸受の外輪の外径寸法よりも小径に形成されていることを特徴とするステアリング装置である。

第５番目の発明は、第１番目から第４番目までのいずれかの発明のステアリング装置において、上記ハウジングがアルミニウム、上記送りナットが樹脂、上記軸受が軸受鋼で成形されていることを特徴とするステアリング装置である。

第６番目の発明は、第１番目の発明のステアリング装置において、上記送りナットは樹脂製で、ガラス繊維が添加されていることを特徴とするステアリング装置である。

第７番目の発明は、第６番目の発明のステアリング装置において、上記ガラス繊維の添加量は３０〜７０質量％であることを特徴とするステアリング装置である。

本発明のステアリング装置では、温度変化による送りナット及び軸受の軸方向の寸法変化量の合計と、温度変化によるハウジングの軸方向の寸法変化量が同一になるように、送りナット、軸受、及び、ハウジングの軸方向の寸法を設定している。従って、温度変化による予圧力の変動が押さえられ、作動トルクの上昇や送りナット回転時の打音の発生を抑制することが可能となる。

以下の実施例では、ステアリングホイールの前後方向位置のみを調整する、テレスコピック式の電動ステアリング装置、及び、ステアリングホイールの上下方向位置と前後方向位置の両方の位置を調整する、チルト・テレスコピック式の電動ステアリング装置に本発明を適用した例について説明する。もちろん、本発明は、ステアリングホイールの上下方向位置のみが調整可能なチルト式の電動ステアリング装置に適用してもよい。

図１は本発明の電動ステアリング装置１０１を車両に取り付けた状態を示す全体斜視図である。電動ステアリング装置１０１は、ステアリングシャフト１０２を回動自在に軸支している。ステアリングシャフト１０２には、その上端（車体後方側）にステアリングホイール１０３が装着され、ステアリングシャフト１０２の下端（車体前方側）には、ユニバーサルジョイント１０４を介して中間シャフト１０５が連結されている。

中間シャフト１０５には、その下端にユニバーサルジョイント１０６が連結され、ユニバーサルジョイント１０６には、ラックアンドピニオン機構等からなるステアリングギヤ１０７が連結されている。

運転者がステアリングホイール１０３を回転操作すると、ステアリングシャフト１０２、ユニバーサルジョイント１０４、中間シャフト１０５、ユニバーサルジョイント１０６を介して、その回転力がステアリングギヤ１０７に伝達され、ラックアンドピニオン機構を介して、タイロッド１０８を移動し、車輪の操舵角を変えることができる。

次に、本発明の実施例１から実施例４の電動ステアリング装置の詳細な構造について説明する。

図２は本発明の実施例１のテレスコピック式の電動ステアリング装置の要部を示す一部を断面した正面図である。図３は図２のテレスコ駆動機構の要部を示す断面図である。

図２から図３に示すように、本発明のテレスコピック式の電動ステアリング装置１０１は、ロアーコラム（アウターコラム）３、アッパーコラム（インナーコラム）４等から構成されている。

ロアーコラム３の内周には、アッパーコラム４がテレスコピック位置調整（ロアーコラム３の中心軸線に平行に摺動）可能に嵌合している。アッパーコラム４には、上部ステアリングシャフト１０２Ａが回動可能に軸支され、上部ステアリングシャフト１０２Ａの車体後方側（図２の右側）端部には、ステアリングホイール１０３が固定されている。

ロアーコラム３には、下部ステアリングシャフト１０２Ｂが回動可能に軸支され、下部ステアリングシャフト１０２Ｂは上部ステアリングシャフト１０２Ａとスプライン嵌合している。従って、アッパーコラム４のテレスコピック位置に関わらず、上部ステアリングシャフト１０２Ａの回転が下部ステアリングシャフト１０２Ｂに伝達される。

下部ステアリングシャフト１０２Ｂの車体前方側（図２の左側）は、ユニバーサルジョイント１０４（図１参照）を介してステアリングギヤ１０７（図１参照）に連結され、ステアリングホイール１０３を運転者が手で回すと、上部ステアリングシャフト１０２Ａを介して下部ステアリングシャフト１０２Ｂが回動し、車輪の操舵角を変えることができる。

ロアーコラム３の下面外周には、テレスコ位置調整を行うテレスコ駆動機構５を内蔵したハウジング５０が形成されている。ロアーコラム３の下面には、ロアーコラム３の中心軸線に平行に丸棒状の送りねじ軸５３が配置され、送りねじ軸５３の車体後方端（図２の右端）が、アッパーコラム４の車体後方側に固定されたフランジ４１の下端に連結されている。

ハウジング５０には、テレスコ用モータ５１が取付けられている。テレスコ用モータ５１の図示しない出力軸に取付けられたウォーム５２の回転が、ウォームホイール５４に伝達され、送りねじ軸５３に螺合する送りナット５５を回転させる。ウォームホイール５４は、送りナット５５の外周に形成されている。送りナット５５は、軸受５６、５７によって、ハウジング５０に回転可能に軸承されている。

ハウジング５０には、開口端側（図３の右側）に断面円形の大径孔５０１が形成され、閉鎖端側（図３の左側）には、断面円形の小径孔５０２が形成されている。この大径孔５０１に、軸受５７の外輪５７Ａが内嵌し、小径孔５０２に、外径が軸受５７の外輪５７Ａよりも小径の軸受５６の外輪５６Ａが内嵌している。また、ハウジング５０には、閉鎖端側（図３の左側）に、閉鎖端面５０５に連接して、送りねじ軸５３の外径寸法よりも大径の貫通孔５０６が形成されていて、送りねじ軸５３が、この貫通孔５０６を隙間を有して貫通している。

また、大径孔５０１には、開口端側に雌ねじ５０３が形成され、軸受押さえナット５８の外周に形成された雄ねじ５８１が雌ねじ５０３にねじ込まれ、軸受押さえナット５８の左端面５８２で、軸受５７の外輪５７Ａの右端面５７１Ａを左側に押圧している。ロックナット５９を軸受押さえナット５８の雄ねじ５８１にねじ込み、ロックナット５９の左端面５９１をハウジング５０の右端面５０４に押圧して、軸受押さえナット５８を緩み止めしている。

軸受５６の外輪５６Ａの左端面５６１Ａは、小径孔５０２の左端の閉鎖端面５０５に当接している。送りナット５５の右端面５５１及び左端面５５２の外径寸法は、軸受５７の内輪５７Ｂ及び軸受５６の内輪５６Ｂの内径寸法よりも大きく、軸受５７の内輪５７Ｂ及び軸受５６の内輪５６Ｂの外径寸法よりも小さく形成されている。そして、この右端面５５１に、軸受５７の内輪５７Ｂの左端面５７１Ｂが当接し、左端面５６１Ａに、軸受５６の内輪５６Ｂの右端面５６１Ｂが当接している。

軸受押さえナット５８の左端面５８２で、軸受５７の外輪５７Ａの右端面５７１Ａを左側に押圧すると、その押圧力は、軸受５７の内輪５７Ｂの左端面５７１Ｂ、送りナット５５の右端面５５１、送りナット５５の左端面５５２、軸受５６の内輪５６Ｂの右端面５６１Ｂ、軸受５６の外輪５６Ａの左端面５６１Ａを介して、小径孔５０２の左端の閉鎖端面５０５に伝達される。従って、軸受５６、軸受５７に適度な予圧力を付与することができる。

この電動ステアリング装置１０１で、ステアリングホイール１０３のテレスコピック位置を調整する必要が生じると、運転者は図示しないスイッチを操作して、テレスコ用モータ５１を正逆いずれかの方向に回転させる。すると、テレスコ用モータ５１の回転によって、ロアーコラム３の中心軸線に平行に送りねじ軸５３が直線移動することで、アッパーコラム４がテレスコピック移動を行う。

このテレスコ駆動機構５で、温度が変化すると、ハウジング５０、送りナット５５、軸受５６、５７が各々の材質の線膨張係数に比例して軸方向の寸法が変化する。本発明の実施例では、ハウジング５０の材質はアルミニウム、送りナット５５の材質は芳香族ナイロン樹脂、軸受５６、５７の材質は軸受鋼（ＳＵＪ２）で成形されているため、各々、線膨張係数が大きく異なる。従って、軸方向の寸法変化量が大きく異なるため、初期に設定した予圧力が変化してしまう。

温度が変化しても、初期に設定した予圧力が変化しないようにするためには、送りナット５５及び軸受５６、５７の軸方向の寸法変化量の合計と、送りナット５５及び軸受５６、５７を収納するハウジング５０の軸方向の寸法変化量が常に同一になるように、各部の寸法を設定すればよい。

すなわち、図３で、ハウジング５０の軸受５６、５７の両端面間の距離をＡ、送りナット５５の右端面５５１と左端面５５２の間の距離をＢ、軸受５６の軸方向の幅をＣ、軸受５７の軸方向の幅をＤとする。また、ハウジング５０の線膨張係数をＫ１、送りナット５５の線膨張係数をＫ２、軸受５６及び軸受５７の線膨張係数をＫ３とすれば、
Ａ＝Ｂ＋Ｃ＋Ｄ
Ａ・Ｋ１＝Ｂ・Ｋ２＋（Ｃ＋Ｄ）・Ｋ３
となる。

この二つの式を同時に満足するように、ハウジング５０の軸受５６、５７の両端面間の距離Ａ、送りナット５５の右端面５５１と左端面５５２の間の距離Ｂ、軸受５６の軸方向の幅Ｃ、軸受５７の軸方向の幅Ｄを設定すればよい。

このように各部の寸法を設定すれば、温度が変化しても、送りナット５５及び軸受５６、５７の軸方向の寸法変化量の合計と、送りナット５５及び軸受５６、５７を収納するハウジング５０の軸方向の寸法変化量が常に同一になるため、初期に設定した予圧力の変動が無く、作動トルクの上昇や、送りナット回転時の打音の発生が無くなる。

また、上記二つの式から、
（Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）・Ｋ１＝Ｂ・Ｋ２＋（Ｃ＋Ｄ）・Ｋ３
となる。

ここで、例えば、ハウジング５０の線膨張係数Ｋ１を２．３６×１０^−５、送りナット５５の線膨張係数Ｋ２を４×１０^−５、軸受５６及び軸受５７の線膨張係数Ｋ３を１．１７×１０^−５とすれば、
（Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）・２．３６＝Ｂ・４＋（Ｃ＋Ｄ）・１．１７
となり、
Ｂ＝０．７３・（Ｃ＋Ｄ）
となるので、この式を満足するように、送りナット５５の右端面５５１と左端面５５２の間の距離Ｂ、軸受５６の軸方向の幅Ｃ、軸受５７の軸方向の幅Ｄを設定すればよい。

このテレスコ駆動機構５のレイアウト上の制約のために、上記二つの式を同時に満足するように各部の寸法を設定することができない場合がある。その場合には、例えば、樹脂製の送りナット５５にガラス繊維を添加して、送りナット５５の線膨張係数Ｋ２を変更することで、レイアウト上の制約を解消しながら、上記二つの式を同時に満足するように各部の寸法を設定することが可能となる。ガラス繊維の添加量は、３０〜７０質量％が好ましい。

図４は本発明の実施例２のテレスコピック式の電動ステアリング装置の要部を示す一部を断面した正面図である。図５は図４のテレスコ駆動機構の要部を示す断面図である。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分と作用についてのみ説明し、重複する説明は省略する。また、上記実施例と同一部品には同一番号を付して説明する。

実施例２は、開口端側の軸受５７の外輪５７Ａを、ハウジング５０ではなく、軸受押さえナット５８で支持するようにした例である。すなわち、図４、図５に示すように、ロアーコラム３の内周には、アッパーコラム４がテレスコピック位置調整（ロアーコラム３の中心軸線に平行に摺動）可能に嵌合している。アッパーコラム４には、上部ステアリングシャフト１０２Ａが回動可能に軸支され、上部ステアリングシャフト１０２Ａの車体後方側（図４の右側）端部には、ステアリングホイール１０３が固定されている。

下部ステアリングシャフト１０２Ｂの車体前方側（図４の左側）は、ユニバーサルジョイント１０４（図１参照）を介してステアリングギヤ１０７（図１参照）に連結され、ステアリングホイール１０３を運転者が手で回すと、上部ステアリングシャフト１０２Ａを介して下部ステアリングシャフト１０２Ｂが回動し、車輪の操舵角を変えることができる。

ロアーコラム３の下面外周には、テレスコ位置調整を行うテレスコ駆動機構５を内蔵したハウジング５０が形成されている。ロアーコラム３の下面には、ロアーコラム３の中心軸線に平行に丸棒状の送りねじ軸５３が配置され、送りねじ軸５３の車体後方端（図４の右端）が、アッパーコラム４の車体後方側に固定されたフランジ４１の下端に連結されている。

ハウジング５０には、テレスコ用モータ５１が取付けられている。テレスコ用モータ５１の図示しない出力軸に取付けられたウォーム５２の回転が、ウォームホイール５４に伝達され、送りねじ軸５３に螺合する送りナット５５を回転させる。ウォームホイール５４は、送りナット５５の外周に形成されている。送りナット５５は、軸受５６、５７によって回転可能に軸承されている。

ハウジング５０には、開口端側（図５の右側）に断面円形の大径孔５０１が形成され、閉鎖端側（図５の左側）には、断面円形の小径孔５０２が形成されている。この大径孔５０１には、開口端側に雌ねじ５０３が形成され、軸受押さえナット５８の外周に形成された雄ねじ５８１が雌ねじ５０３にねじ込まれている。

軸受押さえナット５８の左方には、軸受孔５８３が形成され、この軸受孔５８３に、軸受５７の外輪５７Ａが内嵌している。また、小径孔５０２には、外径が軸受５７の外輪５７Ａと同一の軸受５６の外輪５６Ａが内嵌している。すなわち、軸受５６と軸受５７は、共通の部品になっている。

また、軸受押さえナット５８は、軸受孔５８３の段差面５８４で、軸受５７の外輪５７Ａの右端面５７１Ａを左側に押圧している。ロックナット５９を軸受押さえナット５８の雄ねじ５８１にねじ込み、ロックナット５９の左端面５９１をハウジング５０の右端面５０４に押圧して、軸受押さえナット５８を緩み止めしている。本発明の実施例２においても、ハウジング５０、送りナット５５及び軸受５６、５７の材質が各々異なっているため、各々の線膨張係数が大きく異なる。

軸受５６の外輪５６Ａの左端面５６１Ａは、小径孔５０２の左端の閉鎖端面５０５に当接している。軸受押さえナット５８の段差面５８４で、軸受５７の外輪５７Ａの右端面５７１Ａを左側に押圧すると、その押圧力は、軸受５７の内輪５７Ｂの左端面５７１Ｂ、送りナット５５の右端面５５１、送りナット５５の左端面５５２、軸受５６の内輪５６Ｂの右端面５６１Ｂ、軸受５６の外輪５６Ａの左端面５６１Ａを介して、小径孔５０２の左端の閉鎖端面５０５に伝達される。従って、軸受５６、軸受５７に適度な予圧力を付与することができる。

本発明の実施例２のテレスコ駆動機構５においても、図５で、ハウジング５０の軸受５６、５７の両端面間の距離をＡ、送りナット５５の右端面５５１と左端面５５２の間の距離をＢ、軸受５６の軸方向の幅をＣ、軸受５７の軸方向の幅をＤとし、ハウジング５０の線膨張係数をＫ１、送りナット５５の線膨張係数をＫ２、軸受５６及び軸受５７の線膨張係数をＫ３とすれば、
Ａ＝Ｂ＋Ｃ＋Ｄ
Ａ・Ｋ１＝Ｂ・Ｋ２＋（Ｃ＋Ｄ）・Ｋ３
となる。

実施例２では、軸受５７の外輪５７Ａの外径寸法が、実施例１よりも小径になるため、テレスコ駆動機構５が小型化されると共に、軸受５６と軸受５７を共通の部品にすることができるため、部品点数を削減することができる。

図６は本発明の実施例３のテレスコピック式の電動ステアリング装置の要部を示す一部を断面した正面図である。図７は図６のテレスコ駆動機構の要部を示す断面図である。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分と作用についてのみ説明し、重複する説明は省略する。また、上記実施例と同一部品には同一番号を付して説明する。

実施例３は、実施例２の変形例であって、開口端側の軸受５７の外輪５７Ａを、軸受押さえナット５８で支持すると共に、開口端側の軸受５７の外輪５７Ａの外径を、閉鎖端側の軸受５６の外輪５６Ａの外径よりも小径にした例である。

すなわち、図６、図７に示すように、ロアーコラム３の内周には、アッパーコラム４がテレスコピック位置調整（ロアーコラム３の中心軸線に平行に摺動）可能に嵌合している。アッパーコラム４には、上部ステアリングシャフト１０２Ａが回動可能に軸支され、上部ステアリングシャフト１０２Ａの車体後方側（図６の右側）端部には、ステアリングホイール１０３が固定されている。

下部ステアリングシャフト１０２Ｂの車体前方側（図６の左側）は、ユニバーサルジョイント１０４（図１参照）を介してステアリングギヤ１０７（図１参照）に連結され、ステアリングホイール１０３を運転者が手で回すと、上部ステアリングシャフト１０２Ａを介して下部ステアリングシャフト１０２Ｂが回動し、車輪の操舵角を変えることができる。

ロアーコラム３の下面外周には、テレスコ位置調整を行うテレスコ駆動機構５を内蔵したハウジング５０が形成されている。ロアーコラム３の下面には、ロアーコラム３の中心軸線に平行に丸棒状の送りねじ軸５３が配置され、送りねじ軸５３の車体後方端（図６の右端）が、アッパーコラム４の車体後方側に固定されたフランジ４１の下端に連結されている。

ハウジング５０には、開口端側（図７の右側）に断面円形の大径孔５０１が形成され、閉鎖端側（図７の左側）には、断面円形の小径孔５０２が形成されている。この大径孔５０１には、開口端側に雌ねじ５０３が形成され、軸受押さえナット５８の外周に形成された雄ねじ５８１が雌ねじ５０３にねじ込まれている。

小径孔５０２には、軸受５６の外輪５６Ａが内嵌している。軸受押さえナット５８の左方には、小径孔５０２の内径よりも小径の軸受孔５８５が形成され、この軸受孔５８５に、軸受５７の外輪５７Ａが内嵌している。軸受５７の外輪５７Ａの外径は、軸受５６の外輪５６Ａよりも小径に形成されている。

また、軸受押さえナット５８は、軸受孔５８５の段差面５８６で、軸受５７の外輪５７Ａの右端面５７１Ａを左側に押圧している。ロックナット５９を軸受押さえナット５８の雄ねじ５８１にねじ込み、ロックナット５９の左端面５９１をハウジング５０の右端面５０４に押圧して、軸受押さえナット５８を緩み止めしている。本発明の実施例３においても、ハウジング５０、送りナット５５及び軸受５６、５７の材質が各々異なっているため、各々の線膨張係数が大きく異なる。

軸受５６の外輪５６Ａの左端面５６１Ａは、小径孔５０２の左端の閉鎖端面５０５に当接している。軸受押さえナット５８の段差面５８６で、軸受５７の外輪５７Ａの右端面５７１Ａを左側に押圧すると、その押圧力は、軸受５７の内輪５７Ｂの左端面５７１Ｂ、送りナット５５の右端面５５１、送りナット５５の左端面５５２、軸受５６の内輪５６Ｂの右端面５６１Ｂ、軸受５６の外輪５６Ａの左端面５６１Ａを介して、小径孔５０２の左端の閉鎖端面５０５に伝達される。従って、軸受５６、軸受５７に適度な予圧力を付与することができる。

本発明の実施例３のテレスコ駆動機構５においても、図７で、ハウジング５０の軸受５６、５７の両端面間の距離をＡ、送りナット５５の右端面５５１と左端面５５２の間の距離をＢ、軸受５６の軸方向の幅をＣ、軸受５７の軸方向の幅をＤとし、ハウジング５０の線膨張係数をＫ１、送りナット５５の線膨張係数をＫ２、軸受５６及び軸受５７の線膨張係数をＫ３とすれば、
Ａ＝Ｂ＋Ｃ＋Ｄ
Ａ・Ｋ１＝Ｂ・Ｋ２＋（Ｃ＋Ｄ）・Ｋ３
となる。

実施例３では、開口端側の軸受５７の外輪５７Ａの外径寸法を、閉鎖端側の軸受５６の外輪５６Ａの外径寸法よりも小径にすることができるため、テレスコ駆動機構５をより小型化することが可能となる。

図８は本発明の実施例４のチルト・テレスコピック式の電動ステアリング装置の要部を示す正面図である。図９は図８のＡ−Ａ断面図であって、チルト駆動機構の要部を示す断面図である。図１０は図９のＢ−Ｂ断面図であって、チルト用モータとウォームの要部を示す。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分と作用についてのみ説明し、重複する説明は省略する。また、上記実施例と同一部品には同一番号を付して説明する。

実施例４は、チルト・テレスコピック式の電動ステアリング装置に適用した例である。すなわち、図８から図１０に示すように、本発明のチルト・テレスコピック式の電動ステアリング装置１０１は、車体取付けブラケット２、ロアーコラム（アウターコラム）３、アッパーコラム（インナーコラム）４等から構成されている。

車体後方側の車体取付けブラケット２は、その上板２１が車体１１に固定されている。ロアーコラム３の車体前方側端部にはブラケット３１が一体的に形成され、このブラケット３１にチルト中心軸３２が取付けられている。このチルト中心軸３２を支点として、中空円筒状のロアーコラム３の車体前方側端部が、車体１１に、チルト位置調整（図８の紙面に平行な平面内で揺動）可能に軸支されている。

ロアーコラム３の内周には、アッパーコラム４がテレスコピック位置調整（ロアーコラム３の中心軸線に平行に摺動）可能に嵌合している。アッパーコラム４には、上部ステアリングシャフト１０２Ａが回動可能に軸支され、上部ステアリングシャフト１０２Ａの車体後方側（図８の右側）端部には、ステアリングホイール１０３（図１参照）が固定されている。

下部ステアリングシャフト１０２Ｂの車体前方側（図８の左側）は、ユニバーサルジョイント１０４（図１参照）を介してステアリングギヤ１０７（図１参照）に連結され、ステアリングホイール１０３を運転者が手で回すと、上部ステアリングシャフト１０２Ａを介して下部ステアリングシャフト１０２Ｂが回動し、車輪の操舵角を変えることができる。

車体取付けブラケット２の上板２１には、上板２１から下方に平行に延びる左右の側板２２、２２が形成され、この左右の側板２２、２２の内側面に、ロアーコラム３がチルト摺動可能に挟持されている。

ロアーコラム３の下面外周には、テレスコ位置調整を行うテレスコ駆動機構５が取付けられている。また、ロアーコラム３の下面外周には、図８に部分的に見えるテレスコ用モータ５１が取付けられている。ロアーコラム３の下面には、ロアーコラム３の中心軸線に平行に送りねじ軸５３が取付られ、送りねじ軸５３の車体後方端（図８の右端）が、アッパーコラム４の車体後方端に固定されたフランジ４１の下端に連結されている。

テレスコ用モータ５１の図示しない出力軸に取付けられたウォームの回転が、図示しないウォームホイールに伝達され、送りねじ軸５３に螺合する図示しない送りナットを回転させる。この送りナットの回転で送りねじ軸５３を往復移動（図８の左右方向の移動）して、アッパーコラム４をテレスコピック位置調整する。このテレスコ駆動機構５は、実施例１から実施例３と同様な構造を有しているので、詳細な説明は省略する。

車体取付けブラケット２の下方には、チルト位置調整を行うチルト駆動機構６が取付けられている。チルト駆動機構６用のチルト用モータ６１の出力軸６１１（図１０参照）に取付けられたウォーム６２が、ウォームホイール６４に噛み合って、チルト用モータ６１の回転を送りねじ軸６３の往復移動に変換している。ウォーム６２は、軸受６１２、６１３によって、車体取付けブラケット２の下端に回転可能に軸支されている。ウォームホイール６４が外周に形成された送りナット６５が、金属で成形された送りねじ軸６３（図９参照）に螺合している。

送りねじ軸６３は、チルト用モータ６１の中心軸線に対して垂直（図８、図９の上下方向）に延びている。送りねじ軸６３の上端には、金属製のチルト駆動力伝達ピン６３１が固定されている。このチルト駆動力伝達ピン６３１は、ロアーコラム３の中心軸線に向かって突出し、ロアーコラム３に形成された長孔３３（図９の紙面に直交する方向に長孔３３の長径側が配置されている）に、チルト駆動力伝達ピン６３１の先端が嵌入している。

送りナット６５が回転すると、送りねじ軸６３と共にチルト駆動力伝達ピン６３１は、垂直方向に直線運動を行う。送りねじ軸６３は図８の上下方向に直線運動するのに対し、ロアーコラム３はチルト中心軸３２を支点として円弧運動するため、これら両運動にはずれが生じるが、このずれは、長孔３３に沿ってチルト駆動力伝達ピン６３１が、図８の左右方向に摺動することによって吸収できる。

この電動ステアリング装置１０１で、ステアリングホイール１０３のチルト位置を調整する必要が生じると、運転者は図示しないスイッチを操作して、チルト用モータ６１を正逆いずれかの方向に回転させる。すると、チルト用モータ６１の回転によって送りナット６５が回転し、送りねじ軸６３が直線運動を行う。

すると、送りねじ軸６３と一体のチルト駆動力伝達ピン６３１が直線運動を行う。チルト駆動力伝達ピン６３１は、ロアーコラム３の長孔３３に係合しているから、ロアーコラム３は、チルト中心軸３２を支点として上方または下方にチルト移動する。

車体取付けブラケット２の下面には、チルト駆動機構６を内蔵したハウジング６０が形成されている。送りナット６５は、軸受６６、６７によって回転可能に軸承されている。ハウジング６０には、開口端側（図９の下側）に断面円形の大径孔６０１が形成され、閉鎖端側（図９の上側）には、断面円形の小径孔６０２が形成されている。この大径孔６０１には、開口端側に雌ねじ６０３が形成され、軸受押さえナット６８の外周に形成された雄ねじ６８１が雌ねじ６０３にねじ込まれている。

小径孔６０２には、軸受６６の外輪が内嵌している。軸受押さえナット６８の上方には、小径孔６０２の内径よりも小径の軸受孔６８５が形成され、この軸受孔６８５に、軸受６７の外輪が内嵌している。軸受６７の外輪の外径は、軸受６６の外輪の外径よりも小径に形成されている。

また、軸受押さえナット６８は、軸受孔６８５の段差面で、軸受６７の外輪の下端面を上側に押圧している。ロックナット６９を軸受押さえナット６８の雄ねじ６８１にねじ込み、ロックナット６９の上端面をハウジング６０の下端面に押圧して、軸受押さえナット６８を緩み止めしている。本発明の実施例４においても、ハウジング６０、送りナット６５及び軸受６６、６７の材質が各々異なっているため、各々の線膨張係数が大きく異なる。

軸受６６の外輪の上端面は、小径孔６０２の上端の閉鎖端面に当接している。軸受押さえナット６８の段差面で、軸受６７の外輪の下端面を上側に押圧すると、その押圧力は、軸受６７の内輪の上端面、送りナット６５の下端面、送りナット６５の上端面、軸受６６の内輪の下端面、軸受６６の外輪の上端面を介して、小径孔６０２の上端の閉鎖端面に伝達され、軸受６６、軸受６７に適度な予圧力を付与することができる。

本発明の実施例４のチルト駆動機構６においても、図９で、ハウジング６０の軸受６６、６７の両端面間の距離をＡ、送りナット６５の下端面と上端面の間の距離をＢ、軸受６６の軸方向の幅をＣ、軸受６７の軸方向の幅をＤとし、ハウジング６０の線膨張係数をＫ１、送りナット６５の線膨張係数をＫ２、軸受６６及び軸受６７の線膨張係数をＫ３とすれば、
Ａ＝Ｂ＋Ｃ＋Ｄ
Ａ・Ｋ１＝Ｂ・Ｋ２＋（Ｃ＋Ｄ）・Ｋ３
となる。

この二つの式を同時に満足するように、ハウジング６０の軸受６６、６７の両端面間の距離Ａ、送りナット６５の下端面と上端面の間の距離Ｂ、軸受６６の軸方向の幅Ｃ、軸受６７の軸方向の幅Ｄを設定すればよい。

このように各部の寸法を設定すれば、温度が変化しても、送りナット６５及び軸受６６、６７の軸方向の寸法変化量の合計と、送りナット６５及び軸受６６、６７を収納するハウジング６０の軸方向の寸法変化量が常に同一になるため、初期に設定した予圧力の変動が無く、作動トルクの上昇や、送りナット回転時の打音の発生が無くなる。

実施例４においても、開口端側の軸受６７の外輪の外径寸法を、閉鎖端側の軸受６６の外輪の外径寸法よりも小径にすることができるため、チルト駆動機構６を小型化することが可能となる。

本発明の実施例では、ロアーコラム３がアウターコラム、アッパーコラム４がインナーコラムで構成されているが、ロアーコラム３をインナ−コラム、アッパーコラム４をアウターコラムにしてもよい。

本発明の電動ステアリング装置を車両に取り付けた状態を示す全体斜視図である。本発明の実施例１のテレスコピック式の電動ステアリング装置の要部を示す一部を断面した正面図である。図２のテレスコ駆動機構の要部を示す断面図である。本発明の実施例２のテレスコピック式の電動ステアリング装置の要部を示す一部を断面した正面図である。図４のテレスコ駆動機構の要部を示す断面図である。本発明の実施例３のテレスコピック式の電動ステアリング装置の要部を示す一部を断面した正面図である。図６のテレスコ駆動機構の要部を示す断面図である。本発明の実施例４のチルト・テレスコピック式の電動ステアリング装置の要部を示す正面図である。図８のＡ−Ａ断面図であって、チルト駆動機構の要部を示す断面図である。図９のＢ−Ｂ断面図であって、チルト用モータとウォームの要部を示す。

符号の説明

１０１電動ステアリング装置
１０２ステアリングシャフト
１０２Ａ上部ステアリングシャフト
１０２Ｂ下部ステアリングシャフト
１０３ステアリングホイール
１０４ユニバーサルジョイント
１０５中間シャフト
１０６ユニバーサルジョイント
１０７ステアリングギヤ
１０８タイロッド
１１車体
２車体取付けブラケット
２１上板
２２側板
３ロアーコラム
３１ブラケット
３２チルト中心軸
３３長孔
４アッパーコラム
４１フランジ
５テレスコ駆動機構
５０ハウジング
５０１大径孔
５０２小径孔
５０３雌ねじ
５０４右端面
５０５閉鎖端面
５０６貫通孔
５１テレスコ用モータ
５２ウォーム
５３送りねじ軸
５４ウォームホイール
５５送りナット
５５１右端面
５５２左端面
５６軸受
５６Ａ外輪
５６１Ａ左端面
５６Ｂ内輪
５６１Ｂ右端面
５７軸受
５７Ａ外輪
５７１Ａ右端面
５７Ｂ内輪
５７１Ｂ左端面
５８軸受押さえナット
５８１雄ねじ
５８２左端面
５８３軸受孔
５８４段差面
５８５軸受孔
５８６段差面
５９ロックナット
５９１左端面
６チルト駆動機構
６０ハウジング
６０１大径孔
６０２小径孔
６０３雌ねじ
６１チルト用モータ
６１１出力軸
６１２、６１３軸受
６２ウォーム
６３送りねじ軸
６３１チルト駆動力伝達ピン
６４ウォームホイール
６５送りナット
６６軸受
６７軸受
６８軸受押さえナット
６８１雄ねじ
６８５軸受孔
６９ロックナット

Claims

車体後方側にステアリングホイールが装着されるステアリングシャフト、
車体取付けブラケットを介して車体に取り付けられ、上記ステアリングシャフトを回転可能に軸支するとともに、チルト中心軸を支点とするチルト位置調整、または、上記ステアリングシャフトの中心軸線に沿ったテレスコピック位置調整が可能なコラム、
上記コラムまたは車体取付けブラケットに設けられた電動アクチュエータ、
上記電動アクチュエータによって回転駆動される送りナット、
上記送りナットの軸方向の両端を回転可能に軸支する軸受、
上記送りナット及び軸受を収納するハウジング、
上記送りナットに螺合し、上記送りナットの回転運動によって軸方向に直線移動して、上記コラムのチルト運動、または、テレスコピック運動を行う送りねじ軸を備え、
温度変化による上記送りナット及び軸受の軸方向の寸法変化量の合計と、温度変化による上記ハウジングの軸方向の寸法変化量が同一になるように、上記送りナット、軸受、及びハウジングの軸方向の寸法を設定したこと
を特徴とするステアリング装置。
請求項１に記載されたステアリング装置において、
上記ハウジングの開口端側の軸受の外輪は、ハウジングの開口端側に螺合された軸受押さえナットに形成された軸受孔に内嵌していること
を特徴とするステアリング装置。
請求項２に記載されたステアリング装置において、
上記ハウジングの開口端側の軸受の外輪の外径寸法は、上記ハウジングの閉鎖端側の軸受の外輪の外径寸法と同一寸法に形成されていること
を特徴とするステアリング装置。
請求項２に記載されたステアリング装置において、
上記ハウジングの開口端側の軸受の外輪の外径寸法は、上記ハウジングの閉鎖端側の軸受の外輪の外径寸法よりも小径に形成されていること
を特徴とするステアリング装置。
請求項１から請求項４までのいずれかに記載されたステアリング装置において、
上記ハウジングがアルミニウム、上記送りナットが樹脂、上記軸受が軸受鋼で成形されていること
を特徴とするステアリング装置。
請求項１に記載されたステアリング装置において、
上記送りナットは樹脂製で、ガラス繊維が添加されていること
を特徴とするステアリング装置。
請求項６に記載されたステアリング装置において、
上記ガラス繊維の添加量は３０〜７０質量％であること
を特徴とするステアリング装置。