JP2015140124A

JP2015140124A - 車両のステアリング装置

Info

Publication number: JP2015140124A
Application number: JP2014015076A
Authority: JP
Inventors: 加藤　健; Takeshi Kato; 健加藤
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2014-01-30
Filing date: 2014-01-30
Publication date: 2015-08-03

Abstract

【課題】電動モータに対する負荷を低減し得ると共に省スペース化を可能とする電動チルト機構を備えた車両のステアリング装置を提供する。
【解決手段】電動チルト機構が、メインハウジング２に揺動可能に支持される電動モータ５と、電動モータに回転駆動されるチルト螺子軸６と、その軸心を中心とする回転駆動に応じて軸方向に移動するナット部材７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３に対し揺動可能に支持されるリンク機構ＬＭを備える。更に、ナット部材の軸方向移動量を規制する規制部材（係止部材８）とナット部材との間に、ステアリングシャフトの傾斜角度を増加させるときにナット部材が移動する方向にナット部材を付勢する付勢部材（圧縮コイルばね９）が介装される。
【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、電動モータによって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ステアリング装置に係る。

ステアリングホイールの操作位置を所望の傾斜角度に調整する車両のステアリング装置に関し、例えば下記の特許文献１には、「駆動ユニットに対する負荷を極力低減して小型化を図り、車両への搭載が容易な小型の電動チルト機構を構成し得るステアリング装置を提供する」ことを目的とし、「車体に固定される固定ブラケットと、前記車体に対し揺動可能に支持されるステアリングコラムを備え、該ステアリングコラムを前記固定ブラケットに対し所望の傾斜角度のチルト位置に調整する車両のステアリング装置において、前記固定ブラケットに対する前記ステアリングコラムの相対位置を調整する駆動ユニットと、前記固定ブラケットに一端を支持し前記駆動ユニットの非駆動時に前記ステアリングコラムを所定の中立位置に保持する付勢部材とを備える」ステアリング装置が提案されている（特許文献１の段落〔０００７〕及び〔０００８〕に記載）。そして、駆動ユニットとして電動チルト機構を備えたステアリング装置に関し、固定ブラケットと左右のブラケットとの間に引張コイルばねが張架された実施形態が開示されている（同段落〔００３４〕乃至〔００３６〕及び図１０）。

特開２０１３−１６３４５９号公報

上記特許文献１に記載のステアリング装置によれば、「駆動ユニットの非駆動時には、付勢部材によってステアリングコラムが所定の中立位置に保持されており、駆動ユニットは、当該中立位置からチルトアップ側又はチルトダウン側に作動させるときに必要な駆動力を出力できればよいので、駆動ユニットに対する負荷を大幅に低減することができる」が（特許文献１の段落〔００１３〕に記載）、付勢部材として「固定ブラケットに一端を係止しステアリングコラムに他端を係止するコイルばね」が用いられ、例えば「引張コイルばねやねじりコイルばねによって付勢部材を構成することができ、一対の引張コイルばねを車体横方向で対称に配置し、あるいは一つのダブルトーション型ねじりコイルばねを装着すればよい」と記載されているように（同段落〔００１４〕に記載）、車両の前後方向に対しステアリングコラムの左右に引張コイルばねやねじりコイルばねが配設されるので、ステアリングコラムの左右に大きな取り付けスペースが必要となる。また、前述の固定ブラケットと左右のブラケットとの間に引張コイルばねが張架された実施形態においては、引張コイルばねを係止するフックが必要となり、そのためのスペースを確保する必要もある。また、ステアリングコラムを支持するため大きな付勢力が必要となるので、ばねの大型化が不可避である。

そこで、本発明は、電動モータに対する負荷を低減し得ると共に省スペース化を可能とする電動チルト機構を備えた車両の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され、当該チルト螺子軸の軸心を中心とする回転駆動に応じて軸方向に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配設され前記ナット部材の軸方向移動量を規制する規制部材と、該規制部材と前記ナット部材との間に介装され、前記ステアリングシャフトの傾斜角度を増加させるときに前記ナット部材が移動する方向に前記ナット部材を付勢する付勢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、前記付勢部材は、前記チルト螺子軸を囲繞するように配設されるコイルばねで構成するとよい。あるいは、前記付勢部材は、前記チルト螺子軸に平行に配設される一対のコイルばねで構成してもよい。

更に、上記のステアリング装置において、前記規制部材は、前記チルト螺子軸の先端部に固定されるものとし、前記コイルばねを圧縮コイルばねで構成するとよい。あるいは、前記規制部材は、前記電動モータと前記ナット部材との間に配設されるものとし、前記コイルばねを引張コイルばねで構成してもよい。

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され、チルト螺子軸の軸心を中心とする回転駆動に応じて軸方向に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、チルト螺子軸に配設されナット部材の軸方向移動量を規制する規制部材と、この規制部材とナット部材との間に介装され、ステアリングシャフトの傾斜角度を増加させるときにナット部材が移動する方向にナット部材を付勢する付勢部材とを備えているので、ステアリングシャフトを所望の傾斜角度に容易に調整することができる。特に、従来のように別途引張コイルばね等を固定ブラケットと左右のブラケットとの間に設ける必要はなく、電動チルト機構によってステアリングシャフトの傾斜角度を増加させるときには、ナット部材の移動方向に付勢部材の付勢力が付加されるので、電動モータに対する負荷を低減することができ、以って、電動モータの小型化が可能となると共に、省スペース化が可能となる。

上記のステアリング装置において、付勢部材が、チルト螺子軸を囲繞するように配設されるコイルばねで構成されている場合、あるいは、チルト螺子軸に平行に配設される一対のコイルばねで構成されている場合には、電動チルト機構内に付勢部材を組み込むことができるので、従来のコイルばねを左右のブラケットに係止するためのフック等は不要であり、そのためのスペースを確保する必要もないので、一層の省スペース化が可能となる。

上記の付勢部材を構成するコイルばねは、チルト螺子軸の先端部に固定された規制部材とナット部材との間に介装される圧縮コイルばねとしてもよいし、電動モータとナット部材との間に介装される引張コイルばねとしてもよく、何れも電動チルト機構内に容易に組み込むことができる。

本発明の一実施形態に係るステアリング装置の側面図である。本発明の一実施形態に係るステアリング装置の横断面図である。本発明の一実施形態における電動チルト機構の一部を示す側面図である。本発明の一実施形態に係るステアリング装置によるレイクアップ状態を示す側面図である。本発明の一実施形態に係るステアリング装置によるレイクダウン状態を示す側面図である。本発明の他の実施形態における電動チルト機構の一部を示す側面図である。本発明の更に他の実施形態における電動チルト機構の一部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。図１は本発明の一実施形態に係るステアリング装置の全体構成を示すもので、車体Ｂに対しステアリングシャフト１を揺動中心（Ｃ）回りに揺動可能に支持するメインハウジング２と、車体Ｂに固定する固定ブラケット３が電動チルト機構ＭＴを介して連結され、その作動に応じてステアリングシャフト１が所望の傾斜角度に調整され、ステアリングホイールＷの操作位置が調整されるように構成されている。本実施形態の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から成り、コラム部材４を介してメインハウジング２に支持されている。アッパシャフト１ａとロアシャフト１ｂは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。

本実施形態の電動チルト機構ＭＴは、メインハウジング２に対し出力回転軸を中心に回転可能に支持される電動モータ５と、これに回転駆動される台形螺子のチルト螺子軸６と、これに螺合され、チルト螺子軸６の軸心を中心とする回転駆動に応じて軸方向に移動するナット部材７と、これに揺動可能に支持されると共に、メインハウジング２及び固定ブラケット３に対し揺動可能に支持されるリンク機構ＬＭを備えている。

電動モータ５は、減速機５ａ及びコネクタ部５ｂを有し、メインハウジング２に対しモータピボット軸Ｐ０を中心に回転可能に支持されている。減速機５ａは、例えばウォーム軸及びウォームホイール（図示せず）から成り、電動モータ５の出力回転軸が減速機５ａを介してチルト螺子軸６に連結されており、電動モータ５の出力トルクが適切に調整されてナット部材７に伝達される。このナット部材７はチルトナットあるいはチルトスライダとも呼ばれ、軸方向の両端部にストッパＳが配設されている。

本実施形態においては、チルト螺子軸６に配設されナット部材７の軸方向移動量を規制する規制部材として、チルト螺子軸６の先端部に固定される係止部材８と、電動モータ５（より具体的には減速機５ａのハウジング）が用いられ、ナット部材７との当接部にはストッパＳが配設されている。更に、ステアリングシャフト１の傾斜角度を増加させるときにナット部材７が移動する方向にナット部材７を付勢する付勢部材として、係止部材８とナット部材７との間に圧縮コイルばね９が介装されている。本実施形態においては、図３に拡大して示すように、チルト螺子軸６を囲繞するように圧縮コイルばね９が配設されている。

上記のリンク機構ＬＭは、ナット部材７に対し第１のピボット軸Ｐ１を中心に回転可能に支持されると共にメインハウジング２に対し第２のピボット軸Ｐ２を中心に回転可能に支持される第１のリンク部材１１と、第１のリンク部材１１に対し第３のピボット軸Ｐ３を中心に回転可能に支持され固定ブラケット３に対し第４のピボット軸Ｐ４を中心に回転可能に支持される第２のリンク部材１２とを備えている。

本実施形態の第１のリンク部材１１は側面視Ｖ字形部材で、ベルクランク機構が構成されており、ナット部材７の軸方向移動に応じて第２のピボット軸Ｐ２を中心に第１のピボット軸Ｐ１と第３のピボット軸Ｐ３が同方向に揺動する。また、図２に示すように、第１のリンク部材１１は断面Ｈ字状で、一対の腕部１１ａ、１１ａには、夫々第２のリンク部材１２が第３のピボット軸Ｐ３を中心に回転可能に支持されており、一対の脚部１１ｂ、１１ｂの間にはナット部材７が介装され、第１のピボット軸Ｐ１を中心に回転可能に支持されている。一方、第２のリンク部材１２は、ステアリングシャフト１の左右両側に対称に配置されており、断面π字状の固定ブラケット３の一対の脚部３ａ、３ａに、夫々第２のリンク部材１２が第４のピボット軸Ｐ４を中心に回転可能に支持されている。

而して、上記の電動チルト機構ＭＴにおいて、電動モータ５が回転駆動されると、チルト螺子軸６がその軸心を中心に回転駆動され、その回転駆動に応じて、ナット部材７がチルト螺子軸６の軸方向に移動する。これにともない、第１のリンク部材１１が第２のピボット軸Ｐ２を中心に揺動すると共に、第２のリンク部材１２が第４のピボット軸Ｐ４を中心に揺動し、メインハウジング２（並びに、コラム部材４、ステアリングシャフト１及びステアリングホイールＷ）が揺動中心（Ｃ）を中心に揺動し、ステアリングホイールＷが車体上下方向に移動する。

特に、ステアリングホイールＷが車体上方に移動するときには、圧縮コイルばね９によって、ステアリングシャフト１の傾斜角度を増加させるときにナット部材７が移動する方向（図１及び図３の左方向）にナット部材７が付勢されており、メインハウジング２（並びに、コラム部材４、ステアリングシャフト１及びステアリングホイールＷ）等の自重によってナット部材７に印加される荷重に抗する付勢力が付加されるので、電動モータ５の回転駆動力を極力小さくすることができ、電動モータ５の小型化、低コスト化が可能となる。尚、ステアリングホイールＷが車体下方に移動するときには、上記メインハウジング２等の自重によってナット部材７に印加される（図１及び図３の右方向の）荷重が圧縮コイルばね９に付与されるので、圧縮コイルばね９を圧縮するために電動モータ５の回転駆動力を増大させる必要はない。

上記の構成になるステアリング装置の全体作動を説明すると、ステアリングホイールＷを車体上方に移動するときには、電動モータ５が回転駆動（例えば正転）され、この回転運動に応じてナット部材７がチルト螺子軸６に沿って、（チルト螺子軸６と共に）モータピボット軸Ｐ０を中心に回転しながら、モータピボット軸Ｐ０に近接する方向（図１の左方向）に軸方向移動する。これにともない、第１のリンク部材１１が第２のピボット軸Ｐ２を中心に揺動すると共に、第２のリンク部材１２が第４のピボット軸Ｐ４を中心に揺動する。この結果、メインハウジング２（並びに、コラム部材４、ステアリングシャフト１及びステアリングホイールＷ）は揺動中心（Ｃ）を中心に反時計方向に揺動（レイクアップ）し、ステアリングホイールＷの操作位置は、図４に示すように、中立位置（二点鎖線で示す）から揺動中心（Ｃ）を中心に角度α上方に傾斜し、最上段位置となる。

一方、ステアリングホイールＷを車体下方に移動するときには、電動モータ５が上記と逆方向に回転駆動され、この回転運動に応じてナット部材７が、（チルト螺子軸６と共に）モータピボット軸Ｐ０を中心に回転しながら、モータピボット軸Ｐ０から離隔する方向（図１の右方向）に軸方向移動する。これにともない、第１のリンク部材１１が第２のピボット軸Ｐ２を中心に揺動すると共に、第２のリンク部材１２が第４のピボット軸Ｐ４を中心に揺動する。この結果、メインハウジング２（並びに、コラム部材４、ステアリングシャフト１及びステアリングホイールＷ）は揺動中心（Ｃ）を中心に時計方向に揺動（レイクダウン）し、ステアリングホイールＷの操作位置は、図５に示すように、中立位置（二点鎖線で示す）から揺動中心（Ｃ）を中心に角度β下方に傾斜し、最下段位置となる。

而して、本実施形態のステアリング装置においては、ステアリングシャフト１の傾斜角度を増加させるとき（レイクアップ時）には、前述のように、ナット部材７の移動方向に圧縮コイルばね９の付勢力が付加されるので、電動モータ５の小型化、省エネルギー化、あるいはレイクアップ作動の速度アップが可能となる。しかも、圧縮コイルばね９は、電動チルト機構ＭＴ内に組み込まれるので、従来のように固定ブラケットと左右のブラケットとの間に係止フック等を設ける必要はなく、そのためのスペースを確保する必要もないので、従来に比し省スペース化が可能となる。

図６は、本発明の他の実施形態における電動チルト機構の一部を拡大して示すもので、本実施形態においては、図１及び図３の圧縮コイルばね９に代えて、引張コイルばね９０が電動モータ５とナット部材７との間に介装されている。具体的には、第１のピボット軸Ｐ１を構成するナット部材７の支持軸部７ｓに引張コイルばね９０の一端部９１が係止され、モータピボット軸Ｐ０を構成する減速機５ａの支持軸部５ｓに引張コイルばね９０の他端部９２が係止されており、この引張コイルばね９０によって、ナット部材７がモータピボット軸Ｐ０に近接する方向（図６の左方向）に、即ち、ステアリングシャフト１の傾斜角度を増加させるときにナット部材７が移動する方向に、ナット部材７が付勢されている。その他の構成は前述の実施形態と同様であるので、実質的に同一の部材については同一の符合を付して説明は省略する。

図７は、本発明の更に他の実施形態における電動チルト機構の一部を拡大して示すもので、本実施形態においては、図１及び図３の圧縮コイルばね９に代えて、一対の圧縮コイルばね９ｘ、９ｘがナット部材７と係止部材８との間に介装され、チルト螺子軸６と平行に配設されている。その他の構成は前述の実施形態と同様であるので、実質的に同一の部材については同一の符合を付して説明は省略する。尚、図示は省略するが、一対の圧縮コイルばね９ｘ、９ｘに代えて、一対の引張コイルばね（図示せず）を電動モータ５とナット部材７との間に介装し、チルト螺子軸６と平行に配設することとしてもよい。

更に、上記の図１に示したステアリング装置に対し、テレスコピック機構を具備した構成としてもよい。例えば、図示は省略するが、上記の電動チルト機構ＭＴに電動テレスコピック機構（図示せず）を併設することとしてもよい。これにより、メインハウジング２に対し、コラム部材４、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し、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。

Ｂ車体
ＭＴ電動チルト機構
ＬＭリンク機構
Ｐ０モータピボット軸
Ｐ１第１のピボット軸
Ｐ２第２のピボット軸
Ｐ３第３のピボット軸
Ｐ４第４のピボット軸
１ステアリングシャフト
２メインハウジング
３固定ブラケット
４コラム部材
５電動モータ
５ａ減速機
６チルト螺子軸
７ナット部材
８係止部材（規制部材）
９，９ｘ圧縮コイルばね（付勢部材）
１１第１のリンク部材
１２第２のリンク部材
９０引張コイルばね（付勢部材）

Claims

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され、当該チルト螺子軸の軸心を中心とする回転駆動に応じて軸方向に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配設され前記ナット部材の軸方向移動量を規制する規制部材と、該規制部材と前記ナット部材との間に介装され、前記ステアリングシャフトの傾斜角度を増加させるときに前記ナット部材が移動する方向に前記ナット部材を付勢する付勢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。
前記付勢部材が、前記チルト螺子軸を囲繞するように配設されるコイルばねであ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。
前記付勢部材が、前記チルト螺子軸に平行に配設される一対のコイルばねであ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。
前記規制部材が、前記チルト螺子軸の先端部に固定され、前記コイルばねが圧縮コイルばねで構成されることを特徴とする請求項２又は３記載の車両のステアリング装置。
前記規制部材が、前記電動モータと前記ナット部材との間に配設され、前記コイルばねが引張コイルばねで構成されることを特徴とする請求項２又は３記載の車両のステアリング装置。