JP2010083392A - Electric telescopic steering device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、運転者の体格や運転姿勢に合わせてステアリングホイールの前後位置を、電動モータを駆動源として調節する為の、電動式テレスコピックステアリング装置の改良に関する。具体的には、上記前後位置を調節する事に伴うステアリングコラムの伸縮を円滑に行わせて、上記電動モータの小型化を可能にすると共に、上記前後位置の調節を繰り返した場合でも、摩耗等の有害な現象の発生を抑える事を意図したものである。 The present invention relates to an improvement in an electric telescopic steering device for adjusting the front-rear position of a steering wheel using an electric motor as a drive source in accordance with the physique and driving posture of a driver. Specifically, the steering column can be expanded and contracted smoothly by adjusting the front and rear position, thereby enabling the electric motor to be miniaturized, and even when the adjustment of the front and rear position is repeated, wear or the like is repeated. It is intended to suppress the occurrence of harmful phenomena.
自動車の操舵装置は、例えば図6に示す様に構成して、ステアリングホイール1の動きをステアリングギヤユニット2に伝達する様にしている。このステアリングホイール1の動きは、ステアリングシャフト3と、自在継手4aと、中間シャフト5と、自在継手4bとを介して、上記ステアリングギヤユニット2の入力軸6に伝達される。すると、このステアリングギヤユニット2が、左右1対のタイロッド7、7を押し引きして、操舵輪に所望の舵角を付与する。尚、図6に示した例では、電動モータ8により上記ステアリングシャフト3に、運転者が上記ステアリングホイール1に加えた力に応じた補助力を付与する、電動式パワーステアリング装置を組み込んでいる。
The steering device for an automobile is configured as shown in FIG. 6, for example, so that the movement of the steering wheel 1 is transmitted to the steering gear unit 2. The movement of the steering wheel 1 is transmitted to the
上述の様な操舵装置で、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1の前後位置を調節する際には、上記ステアリングシャフト3と、このステアリングシャフト3を回転自在に支持したステアリングコラム9とを伸縮させる。この為に、このステアリングシャフト3を、アウタシャフト10とインナシャフト11とを、スプライン係合部により伸縮及び回転力の伝達を自在に組み合わせた、所謂テレスコピックステアリングシャフトとしている。又、上記ステアリングコラム9を、アウタコラム12とインナコラム13とを伸縮自在に組み合わせたものとしている。又、上記ステアリングホイール1の上下位置を調節する際には、上記ステアリングコラム9を、その前端部を車体14に対し支持した、横軸15を中心として揺動変位させる。
When the front-rear position of the steering wheel 1 is adjusted according to the physique and driving posture of the driver with the steering device as described above, the steering shaft 3 and the steering column 9 that rotatably supports the steering shaft 3 are used. And extend and contract. For this purpose, the steering shaft 3 is a so-called telescopic steering shaft in which the
図6に示した操舵装置の場合、上記ステアリングホイール1の前後位置及び上下位置の調節を手動で行う様に構成している。これに対して、これら各位置の調節を電動モータを駆動源として行う構造も、例えば特許文献1に記載される等により、従来から広く知られている。図7〜8は、この特許文献1に記載された従来構造を示している。この従来構造の場合、ステアリングコラム9aの前端部(図7の左端部)を、車体に対し揺動自在に支持する。又、このステアリングコラム9aの後端部(図7の右端部)及び中間部を、上記車体に固定した車体側ブラケット16により、この車体に支持する。又、上記ステアリングコラム9aは、アウタコラム12aの後半部にインナコラム13aの前半部を、軸方向の変位を可能に内嵌している。そして、このインナコラム13aの後半部に駆動杆17の後端部を、連結腕18を介して結合している。
In the case of the steering apparatus shown in FIG. 6, the front and rear position and the vertical position of the steering wheel 1 are adjusted manually. On the other hand, a structure in which each position is adjusted using an electric motor as a drive source has been widely known, for example, as described in Patent Document 1. 7 to 8 show the conventional structure described in Patent Document 1. FIG. In the case of this conventional structure, the front end portion (left end portion in FIG. 7) of the
ステアリングホイール1(図6参照)の前後位置を調節する際には、前後位置調節用電動モータ19により前後位置調節用減速機20(本発明の実施の形態を示す図1、2、4参照)を介して、上記駆動杆17を軸方向に変位させる(押し引きする)。この結果、上記インナコラム13aの前半部が上記アウタコラム12aの後半部に出入りする。上記ステアリングホイール1は、上記インナコラム13aと共に軸方向に変位するステアリングシャフト3の後端部に支持固定されているので、このインナコラム13aの出入に伴って、上記ステアリングホイール1の前後位置が調節される。
When adjusting the front / rear position of the steering wheel 1 (see FIG. 6), the front / rear position adjusting speed reducer 20 (see FIGS. 1, 2, and 4 showing the embodiment of the present invention) by the front / rear position adjusting
又、送りねじ杆21に沿ってナット片22を昇降させる事により、上記ステアリングホイール1の上下位置を調節可能としている。この為に、上記アウタコラム12aの側方に配置した上記送りねじ杆21を、上記車体側ブラケット16に支持した上下位置調節用電動モータ23により、上下位置調節用減速機24を介して、所望方向に回転駆動自在としている。上記ステアリングホイール1の上下位置を調節する際には、上記上下位置調節用電動モータ23により上記送りねじ杆21を所望方向に回転させ、上記ナット片22を昇降させる。すると、このナット片22に設けた係止ピン25と上記アウタコラム12aの側面に形成した係止孔26との係合に基づいてこのアウタコラム12aが、前端部に設けた枢支ブラケット27に挿通した横軸を中心として揺動変位する。この結果、上記ステアリングホイール1の上下位置が調節される。
Further, the vertical position of the steering wheel 1 can be adjusted by moving the
上述の様な、電動式のステアリングホイールの位置調節装置の場合、上記ステアリングホイール1を調節後の位置に保持する事は、上記前後位置調節用減速機20及び上記上下位置調節用減速機24の不可逆性を利用して行っている。即ち、これら両減速機20、24として、上記両電動モータ19、23側からのみ動力を伝達する、ウォーム式減速機を使用し、これら両電動モータ19、23の停止時には、上記ステアリングホイール1の位置が動かない様にしている。
In the case of the electric steering wheel position adjusting device as described above, holding the steering wheel 1 in the adjusted position is the same as that of the front-rear position adjusting
従って、電動式のステアリングホイールの位置調節装置の場合には、手動式のステアリングホイールの位置調節装置とは異なり、上記ステアリングホイール1を調節後の位置に保持する為、可動部を締め付ける事はしない。一方、上記位置調節の為の電動モータ19、23として、徒に出力の大きな(大型の)ものを使用しなくても済む様に、上記位置調節に伴って変位する部分は、軽い力(小さな摩擦抵抗)で動く様に構成している。この為、この変位する部分には、多少なりとも隙間が存在する。そして、何らの対策も施さないと、この隙間に起因して、ステアリングシャフトを介して上記ステアリングホイール1を支持した、前記インナコラム13aががたついてしまう。特に、このインナコラム13aと前記アウタコラム12aとの嵌合部に存在する隙間に基づく、このインナコラム13aのがたつき、延いては上記ステアリングホイール1のがたつきは大きくなり易く、運転者に不快感を与え易い。
Therefore, in the case of the electric steering wheel position adjusting device, unlike the manual steering wheel position adjusting device, the movable portion is not tightened because the steering wheel 1 is held at the adjusted position. . On the other hand, as the
この為に従来から、例えば特許文献2〜3に示す様な構造により、アウタコラムとインナコラムとの嵌合部のがたつきをなくす事が考えられている。図9〜10は、このうちの特許文献2に記載された従来構造を示している。この従来構造の場合には、アウタコラム12bの内周面にブッシュ28、28を固着し、インナコラム13bの外周面をこれら各ブッシュ28、28に摺接させている。又、上記アウタコラム12bの一部で上記インナコラム13bの軸方向一部に対向する部分に支持孔29を設け、この支持孔29内に押圧部材30を、上記アウタコラム12bの径方向の変位を可能に嵌装している。そして、この押圧部材30を上記インナコラム13bの外周面に向けて、弾性部材31の弾力に基づいて押し付けている。この為、このインナコラム13bの外周面と上記各ブッシュ28、28とが隙間なく当接し、このインナコラム13bと上記アウタコラム12bとの嵌合部のがたつきがなくなる。この様な特許文献2に記載された構造によれば、上記アウタコラム12bと上記インナコラム13bとの嵌合部のがたつきはなくせるが、これら両コラム12b、13bの軸方向相対変位を軽い力で行わせる面からは改良の余地がある。
For this reason, conventionally, it has been considered to eliminate rattling of the fitting portion between the outer column and the inner column by a structure as shown in, for example, Patent Documents 2 to 3. 9 to 10 show the conventional structure described in Patent Document 2 among them. In the case of this conventional structure, the
この点に就いて、本発明の実施の形態の第1例を示す、図2を参照しつつ説明する。ステアリングホイール1(図6参照)の前後位置を調節すべく、インナコラム13cを前後方向に変位させる際には、このインナコラム13c及びアウタコラム12cよりも径方向外側に配置した駆動杆17aを軸方向に変位させる。この駆動杆17aの動きは、連結腕18aを介して上記インナコラム13cに伝達されるが、これら駆動杆17aと連結腕18aとの結合部がこのインナコラム13cの中心軸よりも径方向外側に外れている分、このインナコラム13cの中心軸を傾斜させる方向のモーメントが加わる事が避けられない。例えば、上記ステアリングホイール1を後方に移動させるべく、上記駆動杆17aを図2の右方に押す際には上記インナコラム13cに、図2で反時計方向のモーメントが加わる。これに対して、上記ステアリングホイール1を前方に移動させるべく、上記駆動杆17aを図1の左方に引く際には上記インナコラム13cに、図2で時計方向のモーメントが加わる。
This point will be described with reference to FIG. 2, which shows a first example of an embodiment of the present invention. When the
何れの方向のモーメントが加わった場合にも、上記アウタコラム12cの内周面(に固着したブッシュ28、28)と上記インナコラム13cの外周面との当接圧が、軸方向に関して不均一になる。即ち、モーメントの作用方向前方で、これら両周面同士の当接圧が大きくなり、上記インナコラム13cを軸方向に変位させる為に要する力が大きくなる。この為、上記ステアリングホイール1の前後位置調節を確実に行わせる為には、前後位置調節用電動モータ19として、出力の大きな、大型のものを使用する必要がある。大型の前後位置調節用電動モータ19を使用する事は、コスト低減の面からも、操舵装置の設計の自由度確保の面からも、小型・軽量化の面からも、好ましくない。又、大型のものを使用できたとしても、上記ステアリングホイール1の前後位置調節を繰り返した場合に、摩耗等の有害な現象が生じ易くなる。
Even when a moment in any direction is applied, the contact pressure between the inner peripheral surface of the
前記特許文献2に記載された従来構造の場合、上述の様なモーメントに基づいて発生する問題を低減乃至は解消する事は意図していない。特に、図9から明らかな通り上記特許文献2に記載された従来構造の場合には、アウタコラム12bの周方向に関して、前記押圧部材30と前後位置調節用の駆動杆17とを、ほぼ同じ側に設けている。この為、この押圧部材30の存在が、この駆動杆17の軸方向変位に伴ってインナコラム13bに加わるモーメントを大きくする(助長する)傾向になる為、上記問題がより顕著になる。この点に就いては後述する。特許文献3に記載された従来構造の場合も、上述の様なモーメントに基づいて発生する問題を低減乃至は解消する事は意図していない。
In the case of the conventional structure described in Patent Document 2, it is not intended to reduce or eliminate the problems that occur based on the moment as described above. In particular, as is clear from FIG. 9, in the case of the conventional structure described in Patent Document 2, the pressing
本発明は、上述の様な事情に鑑み、ステアリングホイールの前後位置を調節する事に伴うステアリングコラムの伸縮を円滑に行わせて、この前後位置調節の為の動力源である電動モータの小型化を可能にすると共に、上記前後位置の調節を繰り返した場合でも、摩耗等の有害な現象の発生を抑えられる電動式テレスコピックステアリング装置を実現すべく発明したものである。 In view of the circumstances as described above, the present invention makes it possible to smoothly expand and contract the steering column accompanying the adjustment of the front / rear position of the steering wheel, and to reduce the size of the electric motor that is the power source for the front / rear position adjustment. The present invention has been invented to realize an electric telescopic steering device that can suppress the occurrence of harmful phenomena such as wear even when the adjustment of the front and rear positions is repeated.
本発明の電動式テレスコピックステアリング装置は、前述した従来から知られている電動式テレスコピックステアリング装置と同様に、伸縮可能なステアリングコラムと、このステアリングコラムの内径側に回転自在に支持された、伸縮可能なステアリングシャフトと、このステアリングコラムを伸縮させる為の駆動杆と、この駆動杆を軸方向に変位させる為の電動モータと、上記ステアリングコラムの伸縮部のがたつきを抑える為の押圧部材とを備える。
これら各部材のうち、上記ステアリングコラムは、それぞれが筒状であるインナコラムの軸方向一部とアウタコラムの軸方向一部とを、軸方向に関する相対変位を可能に、テレスコープ状に嵌合させて成る。
又、上記ステアリングシャフトは、インナシャフトの軸方向一部と、少なくとも軸方向の一部が管状であるアウタシャフトの軸方向一部とを、軸方向に関する相対変位を可能に、且つ、トルクの伝達を可能に係合させて成る。
又、上記駆動杆は、上記ステアリングコラムの外径側にこのステアリングコラムと平行に配置されて、その先端部を上記インナコラムと上記アウタコラムとのうちの一方のコラムに結合されている。
又、上記電動モータは、上記インナコラムと上記アウタコラムとのうちの他方のコラムに支持されていて、減速機を介して上記駆動杆を軸方向に変位させる。
更に、上記押圧部材は、上記アウタコラムの一部で上記インナコラムの軸方向一部に対向する部分に設けられた支持孔に、このアウタコラムの径方向の変位を可能に保持されていて、弾性部材の弾力に基づいて上記インナコラムの外周面を押圧する。
The electric telescopic steering device of the present invention is extendable and retractable, like the above-described conventionally known electric telescopic steering device, and a telescopic steering column and rotatably supported on the inner diameter side of the steering column. A steering shaft, a drive rod for expanding and contracting the steering column, an electric motor for displacing the drive rod in the axial direction, and a pressing member for suppressing rattling of the expansion and contraction portion of the steering column. Prepare.
Among these members, the steering column is fitted in a telescope shape so that a part of the axial direction of the inner column and a part of the outer column of the outer column can be displaced relative to each other in the axial direction. Let me.
Further, the steering shaft allows relative displacement in the axial direction between the part of the inner shaft in the axial direction and the part of the axial direction of the outer shaft in which at least a part of the axial direction is tubular, and transmits torque. It is possible to engage.
The drive rod is disposed on the outer diameter side of the steering column in parallel with the steering column, and its tip is coupled to one of the inner column and the outer column.
The electric motor is supported by the other column of the inner column and the outer column, and displaces the drive rod in the axial direction via a speed reducer.
Further, the pressing member is held in a support hole provided in a part of the outer column facing a part in the axial direction of the inner column so that the outer column can be displaced in the radial direction. The outer peripheral surface of the inner column is pressed based on the elasticity of the elastic member.
特に、本発明の電動式テレスコピックステアリング装置に於いては、上記押圧部材は、上記ステアリングコラムの径方向(円周方向)に関して、上記駆動杆と実質的反対側に設けられている。更に、上記押圧部材と上記インナコラムの外周面との摺動部に作用する摩擦力を、このインナコラムの外周面のうちの上記駆動杆側部分と、上記アウタコラムの内周面との摺動部に作用する摩擦力よりも小さくしている。
尚、上記押圧部材と上記駆動杆とが実質的に反対側に設けられているとは、この押圧部材の中心が、上記ステアリングコラムの径方向に関して、上記駆動杆の中心軸と丁度(180度)反対位置を中心として、±10度(合計20度){好ましくは±5度(合計10度)}の範囲内に存在する事を言う。又、複数の押圧部材が、上記ステアリングコラムの周方向に関して異なる位相部分に設けられている場合には、この円周方向に関して上記各押圧部材の中央位置が、上記範囲内に存在する事を言う。
In particular, in the electric telescopic steering device of the present invention, the pressing member is provided on the substantially opposite side of the drive rod with respect to the radial direction (circumferential direction) of the steering column. Further, the frictional force acting on the sliding portion between the pressing member and the outer peripheral surface of the inner column is slid between the driving rod side portion of the outer peripheral surface of the inner column and the inner peripheral surface of the outer column. The frictional force acting on the moving part is made smaller.
The fact that the pressing member and the driving rod are provided on substantially opposite sides means that the center of the pressing member is exactly (180 degrees) with the central axis of the driving rod with respect to the radial direction of the steering column. ) Centering on the opposite position, it is within the range of ± 10 degrees (total 20 degrees) {preferably ± 5 degrees (total 10 degrees)}. Further, when a plurality of pressing members are provided in different phase portions with respect to the circumferential direction of the steering column, the center position of each pressing member in the circumferential direction is within the above range. .
上述の様な本発明の電動式テレスコピックステアリング装置を実施する場合に、例えば請求項2に記載した発明の様に、1対の押圧部材を、上記ステアリングコラムの軸方向に離隔し、且つ、このステアリングコラムの円周方向に関する位相が互いに一致する2箇所位置に設ける。そして、これら両位置を、この円周方向に関して、上記駆動杆と180度反対側位置とする。
或は、請求項3に記載した発明の様に、1対の押圧部材を、上記ステアリングコラムの軸方向に離隔し、且つ、このステアリングコラムの円周方向に関する位相が互いに異なる2箇所位置に設ける。そして、この円周方向に関してこれら両位置の中央位置を、上記駆動杆と180度反対側位置とする。
When the electric telescopic steering device of the present invention as described above is implemented, a pair of pressing members are separated in the axial direction of the steering column, for example, as in the invention described in claim 2, and this The steering column is provided at two positions where phases in the circumferential direction coincide with each other. These two positions are the positions 180 degrees opposite to the drive rod with respect to the circumferential direction.
Alternatively, as in the invention described in claim 3, the pair of pressing members are provided at two positions separated from each other in the axial direction of the steering column and having different phases in the circumferential direction of the steering column. . Then, the center position of these two positions in the circumferential direction is set to a position 180 degrees opposite to the drive rod.
上述の様に構成する本発明の電動式テレスコピックステアリング装置によれば、ステアリングホイールの前後位置調節の為に駆動杆を軸方向移動させる事に伴ってインナコラムに加わるモーメントを低く抑えられる。この為、前後位置を調節する事に伴うステアリングコラムの伸縮を円滑に行わせて、この前後位置調節の為の動力源である電動モータの小型化を可能にすると共に、上記前後位置の調節を繰り返した場合でも、摩耗等の有害な現象の発生を抑えられる。上記前後位置調節時に上記モーメントを低く抑えられる理由は、次の通りである。 According to the electric telescopic steering device of the present invention configured as described above, the moment applied to the inner column as the drive rod is moved in the axial direction for adjusting the front / rear position of the steering wheel can be kept low. For this reason, the steering column can be extended and contracted smoothly by adjusting the front / rear position, and the electric motor, which is the power source for the front / rear position adjustment, can be miniaturized and the front / rear position can be adjusted. Even when repeated, the occurrence of harmful phenomena such as wear can be suppressed. The reason why the moment can be kept low during the front-rear position adjustment is as follows.
本発明の場合、押圧部材と上記インナコラムの外周面との摺動部に作用する摩擦力を、このインナコラムの外周面のうちの駆動杆側部分とアウタコラムの内周面との摺動部に作用する摩擦力よりも小さくしている。この様な摩擦力の相違に伴って、上記インナコラムを上記アウタコラムに対し軸方向に変位させる(ステアリングコラムを伸縮させる)際に、上記インナコラムの外周面に作用する抵抗が、直径方向反対位置で互いに異なる。そして、この抵抗の相違に伴って、上記ステアリングコラムを伸縮させる際に、上記インナコラムに、このインナコラムの中心軸を傾斜させる方向のモーメントが加わる。このモーメントの方向は、駆動杆の軸方向移動に伴って上記インナコラムに加わるモーメントの方向とは逆になる。従って、これら両モーメントが互いに打ち消し合って、上記前後位置調節時に上記インナコラムに加わるモーメントを低く抑えられる。 In the case of the present invention, the frictional force acting on the sliding portion between the pressing member and the outer peripheral surface of the inner column is slid between the drive rod side portion of the outer peripheral surface of the inner column and the inner peripheral surface of the outer column. It is smaller than the frictional force acting on the part. Due to such a difference in frictional force, when the inner column is displaced in the axial direction with respect to the outer column (the steering column is expanded or contracted), the resistance acting on the outer peripheral surface of the inner column is opposite to the diametrical direction. Different from each other in position. Along with the difference in resistance, when the steering column is expanded and contracted, a moment is applied to the inner column in a direction in which the central axis of the inner column is inclined. The direction of this moment is opposite to the direction of the moment applied to the inner column as the drive rod moves in the axial direction. Therefore, these two moments cancel each other, and the moment applied to the inner column when adjusting the longitudinal position can be kept low.
[実施の形態の第1例]
図1〜3は、請求項1、2に対応する、本発明の実施の形態の第1例を示している。本例は、ステアリングホイール1(図6参照)の前後位置だけでなく高さ位置に関しても、電動式に調節する構造に、本発明を適用した場合に就いて示している。この為に本例の構造の場合には、前後位置調節用電動モータ19に加えて、上下位置調節用電動モータ23を設けている。このうちの上下位置調節用電動モータ23は、車体側に支持固定される車体側支持ブラケット16aに支持されたもので、通電に基づいて、この車体側支持ブラケット16aに回転のみ自在に支持された送りねじ杆21を回転させ、この送りねじ杆21に螺合させたナット片22(図8参照)を昇降させる。すると、このナット片22が、ステアリングコラム9bを構成するアウタコラム12cの後部を昇降させ、このアウタコラム12cを、その前端部上面に固定した枢支ブラケット27aに挿通した横軸を中心として揺動させる。
[First example of embodiment]
1-3 show a first example of an embodiment of the present invention corresponding to claims 1 and 2. This example shows a case where the present invention is applied to a structure in which not only the front-rear position but also the height position of the steering wheel 1 (see FIG. 6) is adjusted electrically. For this reason, in the case of the structure of this example, in addition to the front / rear position adjusting
上記ステアリングコラム9bの内径側には、アウタシャフト10aとインナシャフト11aとから成るステアリングシャフト3aが回転自在に支持されており、上記ステアリングホイール1は、このステアリングシャフト3aの後端部で上記ステアリングコラム9bの後端部から突出した部分に支持固定される。従って、このステアリングコラム9bを上記横軸を中心として揺動変位させる事に伴って、上記ステアリングホイール1の高さ位置を調節できる。尚、この様な、上記上下位置調節用電動モータ23により上記ステアリングホイール1の高さ位置を調節する為の電動チルト機構の構造及び作用に就いては、前述の特許文献1に記載される等により従来から知られており、本発明の特徴部分でもない為、詳しい図示並びに説明は省略する。
A steering
本例の特徴は、前記前後位置調節用電動モータ19により、上記アウタコラム12cに対してインナコラム13cを軸方向に変位させ、上記ステアリングホイール1の前後位置を調節する、電動式テレスコピック機構部分の構造にある。この為に本例の電動式テレスコピックステアリング装置は、従来から知られている電動式テレスコピックステアリング装置と同様に、伸縮可能な上記ステアリングコラム9bと、このステアリングコラム9bの内径側に回転自在に支持された、伸縮可能な上記ステアリングシャフト3aと、上記ステアリングコラム9bを伸縮させる為の駆動杆17aと、この駆動杆17aを軸方向に変位させる為の、上記前後位置調節用電動モータ19と、上記ステアリングコラム9bの伸縮部のがたつきを抑える為の、1対の押圧部材30a、30aとを備える。
The feature of this example is that the electric telescopic mechanism portion that adjusts the front / rear position of the steering wheel 1 by axially displacing the
上記ステアリングコラム9bは、それぞれが円筒状であるアウタコラム12cとインナコラム13cとを、軸方向に関する相対変位を可能に嵌合させている。このうちのアウタコラム12cは、アルミニウム合金等の軽合金をダイキャスト成形して成り、コラムハウジングと称されるもので、後半部の内径を前半部の内径よりも少し小さくしている。又、上記インナコラム13cは、アルミニウム合金等の軽合金を押し出し成形する事により、或は、軽合金製の板材を円筒状に丸めて突き合わせ部を溶接する事により、円筒状(円管状)に形成している。この様なインナコラム13cと上記アウタコラム12cとは、このインナコラム13cの前半部をこのアウタコラム12cの後半部(内径が小さくなった部分)に、軸方向の変位を可能に(テレスコープ状に)内嵌する事で、上記ステアリングコラム9bとしている。
In the
又、上記ステアリングシャフト3aは、円管状である前記アウタシャフト10aと円杆状である前記インナシャフト11aとを、軸方向に関する相対変位を可能に、且つ、トルクの伝達を可能に係合させて成る。本例の場合には、上記インナシャフト11aを前側に配置しており、このインナシャフト11aの後半部を前半部よりも大径にして、この後半部の外周面に雄セレーション部32を設けている。又、上記アウタシャフト10aを後側に配置しており、このアウタシャフト10aの前端部を中間部よりも小径にして、この前端部の内周面に雌セレーション部33を設けている。そして、この雌セレーション部33と上記雄セレーション部32とをセレーション係合させる事で、伸縮可能且つトルク伝達可能な、上記ステアリングシャフト3aとしている。この様なステアリングシャフト3aは、上記アウタシャフト10aの後端寄り部分を上記インナコラム13cの後端部に、上記インナシャフト11aの前端寄り部分を上記アウタコラム12cの前端部に、それぞれ単列玉軸受等の、ラジアル荷重及びスラスト荷重を支承可能な軸受34により、回転自在に支持している。従って上記ステアリングシャフト3aは上記ステアリングコラム9bの内径側に、回転自在に、且つ、このステアリングコラム9bの伸縮に伴って伸縮する様に、支持されている。
Further, the steering
又、前記駆動杆17aは、上記ステアリングコラム9bの下側(直下位置)に、このステアリングコラム9bと平行に配置されている。そして、上記駆動杆17aの先端部(後端部)を、上記インナコラム13cの後端寄り部分に結合している。この為に、このインナコラム13cの外周面後端寄り部分に、連結腕18aの基部35を、このインナコラム13cに対する軸方向変位を阻止した状態で、外嵌支持している。この為に、このインナコラム13cの外周面後端寄り部分に係止した1対の止め輪36、36により、上記基部35を軸方向両側から挟持している。又、上記インナコラム13cよりも下方に垂れ下がった上記連結腕18aの先端部に形成した、取付孔37に、上記駆動杆17aの先端部を挿入している。そして、この先端部に螺合したナット38とフランジ39との間で上記連結腕18aの先端部を挟持している。又、このフランジ39の一部外周縁とこの連結腕18aの一部とを係合させている。この構成により、これら連結腕18aと上記駆動杆17aとの先端部同士を、この駆動杆17aの回転を阻止した状態で結合している。
The drive rod 17a is disposed on the lower side (directly below) of the
又、前記前後位置調節用電動モータ19は、上記アウタコラム12cの側面に支持固定されていて、前後位置調節用減速機20を介して、上記駆動杆17aを軸方向に変位させる。この前後位置調節用減速機20は、ウォーム40とウォームホイール41とを備える。このうちのウォーム40は、上記前後位置調節用電動モータ19の出力軸に結合されて、この出力軸と共に回転する。又、上記ウォームホイール41は、上記アウタコラム12cの中間部下面に設けられたハウジング部42の内側に、それぞれが単列深溝型玉軸受、アンギュラ型玉軸受等の、ラジアル荷重及びスラスト荷重を支承可能な1対の軸受43、43により、回転のみ自在に支持している。そして、上記ウォームホイール41と上記ウォーム40とを、互いに噛合させている。又、このウォームホイール41の中心部に形成したねじ孔44に、上記駆動杆17aの基端寄り部分に設けた送りねじ部45を螺合させている。この様な構成により、上記前後位置調節用電動モータ19により上記駆動杆17aを軸方向に変位させ(押し引きし)、上記インナコラム13cを前後方向に変位させられる様にしている。
The front / rear position adjusting
更に、前記両押圧部材30a、30aは、ポリアミド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE)、ポリアセタール樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂(PEEK)の如き摩擦係数が低い合成樹脂、或は、含油メタル等の、滑り易い材料により造ったもので、上記アウタコラム12cの上端部で軸方向に離隔した2箇所位置に配置している。従って、このアウタコラム12cの円周方向に関して、上記両押圧部材30a、30aの設置位置の位相は互いに一致しており、上記駆動杆17aとは、上記アウタコラム12cの中心軸を基準として、180度反対側に存在する。
Further, the
上記両押圧部材30a、30aを配置する為に、上記アウタコラム12cの後半部で内径が小さくなった部分の軸方向両端寄り部分の上端部に支持孔46、46を、このアウタコラム12cの内外両周面同士を連通させる状態で形成している。これら両支持孔46、46内には、上記インナコラム13cの外周面に対向する、上記アウタコラム12cの径方向内側から順番に、上記両押圧部材30a、30aと、座板47と、皿ばね等の弾性部材48と、抑えねじ49とを設けている。この抑えねじ49は、外周面に形成した雄ねじと上記両支持孔46、46の内周面に形成した雌ねじとを螺合させる事で、上記弾性部材48の圧縮量を変化させ、上記両押圧部材30a、30aを上記インナコラム13cの外周面に押し付ける力を調節可能としている。又、調節後には、ロックナット50を締め付ける事で、上記抑えねじ49が不用意に緩まない様にしている。尚、図示の例では、上記両押圧部材30a、30aの基半部に設けたガイド杆部51を、上記抑えねじ49の中心部に設けたガイド孔52に、上記アウタコラム12cの径方向に関する変位を自在に挿入している。
In order to dispose the
上述の様に本例の場合には、それぞれが低摩擦材製である1対の押圧部材30a、30aの先端面(下面)により、上記インナコラム13cの前半部外周面の上端部2箇所位置を下方に押圧している。この結果、このインナコラム13cの前半部外周面の上半部と、上記アウタコラム12cの後半部内周面の上半部との間には、隙間が介在し、これら両周面同士が、上半部に関する限り、擦れ合わない状態となる。即ち、上記インナコラム13cの前半部外周面の上半部は、上記低摩擦材製の押圧部材30a、30aの先端面と摩擦係合するのみとなる。これに対して、上記インナコラム13cの前半部外周面の下半部と、上記アウタコラム12cの後半部内周面の下半部とは、上記両押圧部材30a、30aを押圧している上記弾性部材48、48の弾力により当接し、これら両周面の下半部同士が擦れ合う状態となる。この擦れ合い部では、前述した様に、軽合金同士が摩擦係合する。
As described above, in the case of this example, the positions of the two upper end portions of the outer peripheral surface of the front half portion of the
従って、上記インナコラム13cの前半部外周面と相手面との間に作用する摩擦力は、上半部で小さく、下半部で大きくなる。そして、この相違に伴って、前記ステアリングコラム9bを伸縮させるべく、上記インナコラム13cを上記アウタコラム12cに対し軸方向に変位させる際に、このインナコラム13cに、中心軸を傾斜させる方向のモーメントが加わる。このモーメントの方向は、前記駆動杆17aの押し引きに伴って、前記連結腕18aから上記インナコラム13cに入力されるモーメントの方向とは逆になる。この為、これら両モーメントが互いに打ち消し合って、前記ステアリングホイール1の前後位置調節時に、上記インナコラム13cに加わるモーメントを低く抑えられる。この点が本発明の特徴部分であるから、以下に詳しく説明する。
Accordingly, the frictional force acting between the outer peripheral surface of the front half of the
先ず、ステアリングホイール1を後方に移動させるべく、上記インナコラム13cの前半部を上記アウタコラム12cの後半部から後方に抜き出す方向に変位させる場合に就いて説明する。
この場合には、上記駆動杆17aを図2の右方に変位させ(押し出し)、上記連結腕18aを介して上記インナコラム13cを、上記アウタコラム12cから後方に抜き出す。この際、上記駆動杆17aから上記連結腕18aへの入力位置が上記インナコラム13cの中心軸から径方向外方に大きく外れている為、前述した様にこのインナコラム13cに、中心軸を上下方向に傾斜させる方向のモーメントM1 が加わる。上記ステアリングホイール1を後方に移動させる際にこのモーメントM1 は、図2に示す様に、同図で反時計方向に加わる。又、このモーメントM1 の大きさは、上記駆動軸17aを軸方向に押し出す方向の力(推力)をFとし、この駆動軸17aと上記インナコラム13cとの中心軸同士の距離をLとした場合に、M1 =F×Lで表される。
First, the case where the front half of the
In this case, the drive rod 17a is displaced to the right in FIG. 2 (pushing out), and the
一方、上記インナコラム13cを上記アウタコラム12cに対して軸方向に相対変位させると、このインナコラム13cの外周面と相手面との摩擦力の相違に伴ってこのインナコラム13cに、中心軸を上下方向に傾斜させる方向のモーメントM2 が加わる。即ち、上記ステアリングホイール1を後方に移動させる際には、上記インナコラム13cの外周面の上部が前記両押圧部材30a、30aの先端面と擦れ合い、同じく下部が上記アウタコラム12cの下部内周面と擦れ合う。何れの擦れ合い部に関しても、摩擦力は、上記インナコラム13cが後方に変位する事に対する抵抗として働くが、この抵抗は、軽合金同士が摩擦し合う下部で大きく、軽合金と低摩擦材とが摩擦し合う上部で小さくなる。この結果上記インナコラム13cには上記モーメントM2 が、図2に示す様に、同図で時計方向に加わる。又、このモーメントM2 の大きさは、上記インナコラム13cの中心軸から上記アウタコラム12cの下端部内周面までの距離をL1 とし、この中心軸から上記両押圧部材30a、30aの先端面までの距離をL2 とし、これら両押圧部材30a、30aにより上記インナコラム13cを押圧する力をNとし、上記軽合金同士の摩擦部の摩擦係数をμ1 とし、上記軽合金と低摩擦材との摩擦部の摩擦係数をμ2 とした場合に、M2 =|L1 ×N×μ1 −L2 ×N×μ2 |で表される。
これら両モーメントM1 、M2 の方向は互いに逆であるから、これら両モーメントM1 、M2 は互いに打ち消し合う。この結果、上記インナコラム13cには、これら両モーメントM1 、M2 の差(|M1 −M2 |)分のモーメントが、大きなモーメント(一般的にはM1 )の方向に加わる。
On the other hand, when the
Since the directions of these moments M 1 and M 2 are opposite to each other, these moments M 1 and M 2 cancel each other. As a result, a moment corresponding to the difference (| M 1 −M 2 |) between these two moments M 1 and M 2 is applied to the
この様に本例の電動式テレスコピックステアリング装置によれば、ステアリングホイールの前後位置調節の為に駆動杆を軸方向移動させる事に伴って上記インナコラム13cに加わるモーメントを低く(|M1 −M2 |に)抑えられる。この為、前後位置を調節する事に伴う前記ステアリングコラム9bの伸縮を円滑に行わせて、この前後位置調節の為の動力源である前後位置調節用電動モータ19の小型化を可能にすると共に、上記前後位置の調節を繰り返した場合でも、摩耗等の有害な現象の発生を抑えられる。
前記ステアリングホイール1の位置を前方に移動させる際には、各部の変位方向及び発生するモーメントの方向が逆になるが、上述した後方に移動させる場合と同様に、上記インナコラム13cに加わるモーメントを低く抑えられる。
As described above, according to the electric telescopic steering device of this example, the moment applied to the
When the position of the steering wheel 1 is moved forward, the displacement direction of each part and the direction of the generated moment are reversed, but the moment applied to the
[実施の形態の第2例]
図4〜5は、請求項1、3に対応する、本発明の実施の形態の第2例を示している。本例の場合には、1対の押圧部材30b、30bを、ステアリングコラム9bの軸方向に離隔し、且つ、このステアリングコラム9bの円周方向に関する位相が互いに異なる2箇所位置に設けている。但し、上記両押圧部材30b、30bによりインナコラム13cを、駆動杆17a(図2参照)を配置した側に(下方に)押圧する様に、アウタコラム12cの円周方向に関する上記両押圧部材30b、30bの設置位置を規制している。即ち、これら両押圧部材30b、30bを、上記アウタコラム12cの上端位置を挟んで、円周方向反対側に、同じ角度θ分だけずれた位置に設置している。この様な本例の場合には、上記インナコラム13cが上記アウタコラム12cに対して、上下方向にがたつくのを防止できるだけでなく、左右方向にがたつく事も有効に防止できる。
[Second Example of Embodiment]
4 to 5 show a second example of an embodiment of the present invention corresponding to claims 1 and 3. In the case of this example, the pair of pressing
尚、上記ずれ角度θは、45度以下にする。このずれ角度θを大きくする程、左右方向のがたつき防止効果が大きくなるが、この効果を考慮したとしても、上下方向のがたつき防止及び両方向のモーメントM1 、M2 (図2参照)を相殺する事を考慮すれば、上記ずれ角度θを45度を超えて大きくする事は、非現実的である。好ましくは、このずれ角度θをそれぞれ45度以下(20度以上)として、上記インナコラム13cを上記駆動杆17aを配設した方向(下方)に、効率良く押圧できる様にする。上記上端位置に関するずれ角度θは、上記両押圧部材30b、30b同士の間で互いに等しい為、上記アウタコラム12cの円周方向に関してこれら両押圧部材30a、30aの設置位置の中央位置が、上記駆動杆17aと180度反対側位置になる。
The deviation angle θ is 45 degrees or less. As the deviation angle θ is increased, the effect of preventing rattling in the left-right direction increases. Even if this effect is taken into account, the effect of preventing rattling in the up-down direction and moments M 1 and M 2 in both directions (see FIG. 2). ) Is offset, it is unrealistic to increase the deviation angle θ beyond 45 degrees. Preferably, each deviation angle θ is set to 45 degrees or less (20 degrees or more) so that the
又、本例の場合には、上記両押圧部材30b、30b及び抑えねじ49a、49aの形状を、上述した実施の形態の第1例の場合と異ならせている。即ち、第1例の場合には、図2〜3に示す様に抑えねじ49、49として、中心部に軸方向に貫通する中心孔を有するものを使用していた。上記第1例の場合には、この様な構成により、上記抑えねじ49、49に対する押圧部材30a、30a(図2〜3参照)の嵌合部の奥部に空気が封入される事を防止して、これら両押圧部材30a、30aをインナコラム13cの外周面に押圧する力が弾性部材48、48の弾力のみに限定される様にしている。これに対して本例の場合には、上記抑えねじ49a、49aとして、上記アウタコラム12cの内径側にのみ開口した凹孔を有するものを使用している。その代わりに本例の場合には、上記両押圧部材30b、30bとして、中心部に軸方向に貫通する中心孔を有するものを使用している。この構成により、両押圧部材30b、30bをインナコラム13cの外周面に押圧する力が、弾性部材48、48の弾力のみに限定される様にしている。
その他の構成及び作用は、上述した実施の形態の第1例の場合と同様であるから、重複する説明は省略する。
In the case of this example, the shapes of the
Other configurations and operations are the same as those in the case of the first example of the above-described embodiment, and thus redundant description is omitted.
図示の例は、ステアリングホイールの前後位置調節を電動モータにより行う為の電動式テレスコピックステアリング装置に加えて、上下位置調節を電動モータにより行う為の電動式チルトステアリング装置を備えた構造に本発明を適用した場合に就いて示した。これに対して本発明は、この様な電動式チルトステアリング装置を備えない、電動式テレスコピックステアリング装置単独の構造で実施する事もできる。 In the illustrated example, the present invention is applied to a structure including an electric tilt steering device for adjusting the vertical position by an electric motor in addition to the electric telescopic steering device for adjusting the front and rear position of the steering wheel by an electric motor. Shown when applied. On the other hand, the present invention can be implemented with a structure of a single electric telescopic steering device that does not include such an electric tilt steering device.
又、図示の各実施の形態の場合、1対の押圧部材30a、30a(30b、30b)と反対側で、アウタコラム12cの内周面とインナコラム13cの外周面とを直接擦れ合わせているが、この部分に、前述の図9に示した様なブッシュ28を介在させる事もできる。この場合にこのブッシュ28の摩擦係数は、上記両押圧部材30a、30aの先端面の摩擦係数よりも大きくする。例えば、上記ブッシュ28として、硬質ゴム等の摩擦係数が(上記両コラム12c、13c同士を変位させる為に要する力が明らかに大きくなる程には大きくなく)程々に大きな材質のものを使用すれば、摩擦力の相違に基づいて発生するモーメントM2 (図2参照)を大きくして、このモーメントM2 により、駆動杆17aから連結腕18aへの入力位置が径方向外方に外れている事に伴って発生するモーメントM1 を、より十分に相殺する事もできる。
In the illustrated embodiments, the inner peripheral surface of the
1 ステアリングホイール
2 ステアリングギヤユニット
3、3a ステアリングシャフト
4a、4b 自在継手
5 中間シャフト
6 入力軸
7 タイロッド
8 電動モータ
9、9a、9b ステアリングコラム
10、10a アウタシャフト
11、11a インナシャフト
12、12a、12b、12c アウタコラム
13、13a、13b、13c インナコラム
14 車体
15 横軸
16、16a 車体側ブラケット
17、17a 駆動杆
18、18a 連結腕
19 前後位置調節用電動モータ
20 前後位置調節用減速機
21 送りねじ杆
22 ナット片
23 上下位置調節用電動モータ
24 上下位置調節用減速機
25 係止ピン
26 係止孔
27、27a 枢支ブラケット
28 ブッシュ
29 支持孔
30、30a、30b 押圧部材
31 弾性部材
32 雄セレーション部
33 雌セレーション部
34 軸受
35 基部
36 止め輪
37 取付孔
38 ナット
39 フランジ
40 ウォーム
41 ウォームホイール
42 ハウジング部
43 軸受
44 ねじ孔
45 送りねじ部
46 支持孔
47 座板
48 弾性部材
49、49a 抑えねじ
50 ロックナット
51 ガイド杆部
52 ガイド孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steering wheel 2
Claims (3)
上記ステアリングコラムは、それぞれが筒状であるインナコラムの軸方向一部とアウタコラムの軸方向一部とを、軸方向に関する相対変位を可能に、テレスコープ状に嵌合させたものであり、
上記ステアリングシャフトは、インナシャフトの軸方向一部と、少なくとも軸方向の一部が管状であるアウタシャフトの軸方向一部とを、軸方向に関する相対変位を可能に、且つ、トルクの伝達を可能に係合させたものであり、
上記駆動杆は、上記ステアリングコラムの外径側にこのステアリングコラムと平行に配置されて、その先端部を上記インナコラムと上記アウタコラムとのうちの一方のコラムに結合されたものであり、
上記電動モータは、上記インナコラムと上記アウタコラムとのうちの他方のコラムに支持されていて、減速機を介して上記駆動杆を軸方向に変位させるものであり、
上記押圧部材は、上記アウタコラムの一部で上記インナコラムの軸方向一部に対向する部分に設けられた支持孔に、このアウタコラムの径方向の変位を可能に保持されていて、弾性部材の弾力に基づいて上記インナコラムの外周面を押圧するものである電動式テレスコピックステアリング装置に於いて、
上記押圧部材は、上記ステアリングコラムの径方向に関して、上記駆動杆と実質的反対側に設けられており、
上記押圧部材と上記インナコラムの外周面との摺動部に作用する摩擦力を、このインナコラムの外周面のうちの上記駆動杆側部分と、上記アウタコラムの内周面との摺動部に作用する摩擦力よりも小さくしている事を特徴とする電動式テレスコピックステアリング装置。 A telescopic steering column, a telescopic steering shaft rotatably supported on the inner diameter side of the steering column, a driving rod for expanding and contracting the steering column, and an axial displacement of the driving rod An electric motor and a pressing member for suppressing rattling of the telescopic portion of the steering column,
The steering column is a telescope-like fitting that allows a relative displacement in the axial direction with a part of the axial direction of the inner column and a part of the axial direction of the outer column, each of which is cylindrical.
The steering shaft allows relative displacement in the axial direction and transmission of torque between a part in the axial direction of the inner shaft and a part in the axial direction of the outer shaft in which at least a part in the axial direction is tubular. Is engaged,
The drive rod is disposed on the outer diameter side of the steering column in parallel with the steering column, and its tip is coupled to one of the inner column and the outer column,
The electric motor is supported by the other column of the inner column and the outer column, and displaces the drive rod in the axial direction via a reduction gear.
The pressing member is held in a support hole provided in a part of the outer column facing a part in the axial direction of the inner column so that the outer column can be displaced in the radial direction. In the electric telescopic steering device that presses the outer peripheral surface of the inner column based on the elasticity of
The pressing member is provided on the substantially opposite side of the driving rod with respect to the radial direction of the steering column,
The frictional force acting on the sliding portion between the pressing member and the outer peripheral surface of the inner column is applied to the sliding portion between the driving rod side portion of the inner peripheral surface of the inner column and the inner peripheral surface of the outer column. Electric telescopic steering device characterized by being made smaller than the frictional force acting on the motor.
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