WO2019142378A1 - ナット、送りねじ機構およびステアリングホイールの電動位置調節装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a nut having a slit and capable of expanding and contracting in inner diameter, and a feed screw mechanism using the nut. Further, the present invention relates to a motorized position adjustment device of a steering wheel for adjusting a longitudinal position and / or a vertical position of a steering wheel.
- FIG. 9 shows an example of a motorized position adjusting device of a steering wheel described in JP-A-2010-116042.
- the electric position adjustment device of the steering wheel includes a steering column 1, a steering shaft 2, and an electric actuator 3.
- the steering column 1 is configured by combining the front outer column 4 and the rear inner column 5 in a telescopic manner.
- the outer column 4 is prevented from axial displacement relative to the vehicle body.
- the front end portion of the inner column 5 is slidably inserted on the inner diameter side of the rear end portion of the outer column 4.
- the steering shaft 2 is configured by combining the front inner shaft 6 and the rear outer tube 7 such that transmission of torque is possible by means of spline engagement and the like and expansion and contraction are possible.
- the inner shaft 6 is rotatably supported on the inner diameter side of the outer column 4 via a bearing (not shown).
- the outer tube 7 is rotatably supported on the inner diameter side of the inner column 5 via a bearing 8.
- the steering shaft 2 is rotatably supported on the inner diameter side of the steering column 1, and the inner column 5 and the outer tube 7 can be axially displaced relative to the outer column 4 and the inner shaft 6.
- the steering wheel 9 is supported and fixed to the rear end portion of the outer tube 7.
- the electric actuator 3 includes a housing 10, a feed screw mechanism 11, and an electric motor (not shown).
- the housing 10 is supported and fixed to the lower surface of the outer column 4.
- the feed screw mechanism 11 has a nut 12 and a rod 13.
- the central axis of such a feed screw mechanism 11 is disposed parallel to the central axis of the steering shaft 2 (and the steering column 1).
- the nut 12 has an internal thread portion 14 provided with a helical thread groove on the inner circumferential surface.
- the nut 12 is rotatably supported in the housing 10 so as not to be displaced in the axial direction, and can be rotationally driven by the electric motor via the worm reduction gear 15.
- the rod 13 has an external thread portion 16 screwed with the internal thread portion 14 on the outer peripheral surface of the front side portion, and the rear end portion is connected to the rear side portion of the inner column 5 via the arm portion 17.
- the rod 12 When adjusting the front-rear position of the steering wheel 9, the rod 12 is axially displaced by rotationally driving the nut 12 via the worm reduction gear 15 by the electric motor. With the axial displacement of the rod 13, the inner column 5 connected to the rod 13 via the arm 17 and the outer tube 7 supported on the inner diameter side of the inner column 5 are displaced in the same direction as the rod 13. The front and rear position of the steering wheel 9 is adjusted.
- Japanese Patent Laid-Open No. 2006-36043 discloses a motorized position adjustment device for a steering wheel, which can adjust the vertical position in addition to the longitudinal position of the steering wheel.
- the rotation of the output shaft of the electric motor is converted into linear motion by the feed screw mechanism to adjust the front / rear position or the up / down position of the steering wheel.
- the feed screw mechanism an inevitable backlash exists in the screwing portion between the female screw portion of the nut and the male screw portion of the rod. If this backlash is large, unpleasant noise called rattling noise may be generated at the screwing portion between the female screw portion of the nut and the male screw portion of the rod, or the steering wheel may rattle.
- the feed screw mechanism 11 a includes a nut 12 a, a rod 13 a, and a bolt 18.
- the nut 12 a includes a cylindrical portion 19 having a female screw portion 14 a on the inner peripheral surface, a slit 20 formed to extend in the axial direction in the cylindrical portion 19, and the slit 20 of the cylindrical portion 19.
- the pair of fastening holes 21a and 21b formed in the direction orthogonal to the extension direction (forming direction) of the slit 20 are provided in the portions aligned with each other.
- the rod 13a has an external thread portion 16a screwed with the internal thread portion 14a on the outer peripheral surface.
- the bolt 18 is screwed into the pair of tightening holes 21a and 21b.
- the inner diameter of the cylindrical portion 19 is expanded and contracted to suppress backlash between the nut 12a and the rod 13a. It can be done.
- the feed screw mechanism 11a described in WO03 / 078234 has room for improvement in the following aspects. That is, in this structure, a slit 20 extending in an axial direction parallel to the central axis of the nut 12a is formed in the nut 12a, and a bolt 18 for expanding and contracting the width of the slit 20 in the extension direction of the slit 20. It arranges in the direction which intersects perpendicularly.
- the screw groove of the female screw portion 14a and the screw thread of the male screw portion 16a have a lead angle, and the axial direction of the bolt 18 corresponding to the expansion and contraction direction of the nut 12a (vertical direction in FIG. 12A) It is inclined against.
- the female screw portion 14a is provided at the other side (the lower portion in FIGS. 12A and 12B) in the axial direction of the bolt 18.
- the friction acting between the screw groove of the female screw portion 14a and the screw thread of the male screw portion 16a increases, and the gap causing the inevitable backlash also increases.
- the present invention can suppress backlash between the nut and the rod while suppressing an excessive increase in resistance to relative rotation between the nut and the rod. And the purpose of realizing the structure of the feed screw mechanism.
- the nut of the present invention is A tubular portion having an internal thread portion provided with a helical thread groove on the inner circumferential surface; A slit that opens at an outer circumferential surface and an inner circumferential surface of the cylindrical portion at one circumferential direction of the cylindrical portion; Equipped with The slit extends in a direction orthogonal to the direction of the lead angle at the portion of the thread where the slit intersects.
- Both ends in the extension direction of the slit can be prevented from opening at both end faces in the axial direction of the cylindrical portion.
- both ends or one end of the slit in the extension direction can be opened at the axial end face of the cylindrical portion.
- the female screw portion can be configured by a multi-spin screw having two or more bars. In this case, an average value of lead angles of a plurality of screw grooves constituting the female screw portion is determined, and the slits are formed in a direction shifted by about 90 ° (about 85 ° to 95 °) with respect to the size of the average value. It is preferable to do.
- the female screw portion can also be configured by a single thread screw.
- the slits may be provided with a pair of relief portions directed in the direction away from each other toward the radially inner side at radially inner ends of the pair of inner side surfaces facing each other.
- the feed screw mechanism of the present invention is A cylindrical portion having an internal thread portion provided with a helical thread groove on an inner peripheral surface, and a slit opened at an outer peripheral surface and an inner peripheral surface of the cylindrical portion at one circumferential direction of the cylindrical portion And a nut having a pair of tightening holes extending in a direction orthogonal to the extending direction of the slit on both sides of the cylindrical portion aligned with each other across the slit.
- a rod having on its outer peripheral surface an external thread portion screwed with the internal thread portion; A bolt inserted or screwed into the pair of tightening holes to expand and contract the slit; Equipped with The said nut is comprised by the nut of this invention.
- the male screw portion can be constituted by a multi-spindle screw.
- the bearing surface of the head of the bolt is formed of a convex curved surface.
- the motorized position adjustment device of the steering wheel of the present invention is An electric motor having an output shaft; A steering shaft with a steering wheel supported at the rear end, A steering column on the inner diameter side, the steering shaft being rotatably supported; A cylindrical portion having an internal thread portion provided with a helical thread groove on an inner peripheral surface, and a slit opened at an outer peripheral surface and an inner peripheral surface of the cylindrical portion at one circumferential direction of the cylindrical portion And a nut having a pair of tightening holes extending in a direction orthogonal to the extending direction of the slit on both sides of the cylindrical portion aligned with each other across the slit.
- a rod having on its outer peripheral surface an external thread portion screwed with the internal thread portion;
- a bolt inserted or screwed into the pair of tightening holes to expand and contract the slit;
- a feed screw mechanism comprising Equipped with The feed screw mechanism is constituted by the feed screw mechanism of the present invention.
- the nut or the rod is rotatably supported by the output shaft.
- the displacement member which is one of the nut and the rod, adjusts the position (upper or lower position or front and rear position) of the steering wheel, the adjustment direction of the steering wheel (upper or lower direction or front and rear) A portion fixed to the displacing portion, and a fixing member which is the other of the nut and the rod does not displace the adjusting direction of the steering wheel when adjusting the position of the steering wheel It is supported by
- the nut and the feed screw mechanism of the present invention it is possible to suppress the backlash between the nut and the rod while suppressing an excessive increase in the resistance to relative rotation between the nut and the rod.
- FIG. 1 (A) to 1 (C) are side views showing a motorized position adjusting device of a steering wheel according to a first example of the embodiment of the present invention, and FIG. 1 (A) is an upper end of the steering wheel.
- FIG. 1 (B) shows the case where the steering wheel is at the intermediate position
- FIG. 1 (C) shows the case where the steering wheel is at the lower end position. is there.
- FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a feed screw mechanism according to a first example of the embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
- FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 3 and showing the nut taken out.
- FIG. 5 is a view similar to FIG.
- FIG. 6 is a view similar to FIG. 4 showing a third example of the embodiment of the present invention.
- FIG. 7A is a side view of a nut according to a third example of the embodiment of the present invention as viewed from the radial direction, and FIG. 7B is from an angle different from FIG. 7A.
- FIG. 8 is a side view showing a motorized position adjusting device of a steering wheel according to a fourth example of the embodiment of the present invention.
- FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of a conventional motorized position adjustment device for a steering wheel.
- FIG. 10 is a side view showing an example of a conventional feed screw mechanism.
- FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG.
- FIG. 12 (A) is a schematic cross-sectional view for explaining problems of the feed screw mechanism of the conventional structure
- FIG. 12 (B) is an enlarged view of a portion D of FIG. 12 (A).
- FIGS. 1A to 4 show a first example of the embodiment of the present invention.
- the motorized position adjustment device of the steering wheel of this example includes a tilt mechanism for adjusting the vertical position of the steering wheel 9 (see FIG. 9).
- the electric position adjustment device of the steering wheel includes an electric motor 29, a steering shaft 2a, a steering column 1a, and a feed screw mechanism 11b.
- a column bracket 23 for supporting the steering column 1a includes a mounting portion 24 supported and fixed to the vehicle body 22, a front support portion 25 bent downward from a widthwise side edge of a front side portion of the mounting portion 24, and a mounting portion And a rear support 26 bent downward from the rear end edge of the rear cover 24.
- a cylindrical sleeve 27 is supported and fixed to a vertically middle portion of the front side surface of the rear side support portion 26.
- the steering column 1a is formed in a cylindrical shape as a whole.
- the front end portion of the steering column 1a is supported on the front support portion 25 of the column bracket 23 so as to be able to pivot about a pivot 28 disposed in the width direction of the vehicle body 22.
- the steering shaft 2a is rotatably supported on the inner diameter side of the steering column 1a.
- the steering wheel 9 is supported and fixed to a rear end portion of the steering shaft 2a.
- An electric actuator 3a is configured by the electric motor 29 and the feed screw mechanism 11b.
- the electric motor 29 is supported and fixed to the steering column 1a such that the output shaft is parallel to the axial direction of the steering column 1a.
- the electric motor 29 has a worm tooth 31 on the outer peripheral surface of the output shaft.
- the feed screw mechanism 11 b includes a nut 12 b which is a fixing member, a rod 13 b which is a displacement member, and a bolt 18 a.
- the nut 12 b includes a cylindrical portion 19 a, a slit 20 a, a pair of tightening holes 21 c and 21 d, and an engagement arm 30.
- the cylindrical portion 19a has a female screw portion 14b on the inner circumferential surface.
- the slit 20a is formed at one circumferential position of the cylindrical portion 19a so as to open to the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the cylindrical portion 19a.
- the slit 20a is not in the axial direction parallel to the central axis of the nut 12b (the tubular portion 19a) but in the direction of the lead angle at the portion where the slit 20a crosses in the thread groove of the female screw portion 14b. It is formed to extend in a direction orthogonal to the direction (direction orthogonal to the direction of the teeth). For this reason, the radially inner end of the slit 20a opens at the inner peripheral surface of the cylindrical portion 19a so as to cross the teeth of the screw groove of the female screw 14b at right angles.
- the angle between the direction of the lead angle of the thread groove of the female screw portion 14b and the extension direction of the slit 20a is 90 °
- “orthogonal” is also near 90 °. Specifically, the case of 85 ° to 95 ° is included.
- the opening width of the slit 20a is substantially constant over the entire length except for an inevitable manufacturing error.
- both ends of the slit 20a in the extension direction are open at both end surfaces in the axial direction of the cylindrical portion 19a. That is, the cylindrical portion 19a is formed in a non-cylindrical shape. However, only one end of the slit 20a in the extension direction may be opened at the axial end face of the cylindrical portion 19a.
- the slits 20a have a pair of clearances 33 which are inclined in the direction away from each other in the radially inward direction at the radially inner end of the pair of inner side surfaces 32 facing each other.
- the relief portion 33 is configured by a concave surface having an arc-shaped cross-sectional shape.
- the clearance part 33 can also be comprised by a convex curved surface, and can also be comprised by the inclined surface which has linear cross-sectional shape.
- the pair of fastening holes 21c and 21d is a direction orthogonal to the extension direction of the slit 20a, that is, a screw of the female screw portion 14b on both sides of the cylindrical portion 19a which are aligned with each other across the slit 20a.
- the grooves are formed coaxially with each other in a direction parallel to the direction of the lead angle at the portion where the slits 20a cross.
- the pair of fastening holes 21c and 21d are formed in both sides of the cylindrical portion 19a sandwiching the central position in the extension direction of the slit 20a.
- one of the tightening holes 21c and 21d is a circular hole
- the other tightening hole 21d is a screw hole.
- the engagement arm portion 30 has a spherical portion 34 whose outer peripheral surface is a spherical convex surface at the tip end portion, and this spherical portion 34 is engaged with the inner peripheral surface of the sleeve 27 without rattling in the radial direction ing.
- the nut 12b is supported by the column bracket 23, which is a portion not displaced in the vertical direction which is the adjustment direction of the steering wheel.
- the engagement arm portion 30 is disposed so as to protrude in the radial direction from the outer peripheral surface of a portion of the cylindrical portion 19a which is deviated in the circumferential direction from the portion in which the slit 20a is formed.
- the engagement arm 30 is provided at a position where the phase is shifted by about 120 ° in the circumferential direction from the portion where the slit 20 a is formed.
- the engaging arm 30 is disposed at a position where the phase is shifted by 90 ° in the circumferential direction from the portion where the slit 20a is formed, or a position opposite to the radial direction of the portion where the slit 20a is formed It can also be placed in
- the engagement arm portion 30 can be formed integrally with the cylindrical portion 19a, or can be configured by fixing a part separate from the cylindrical portion 19a to the cylindrical portion 19a by welding or the like.
- the rod 13b is steered in a state in which the central axis of the rod 13b is disposed in a direction perpendicular to the axial direction of the steering column 1a (a direction parallel to the central axis) and a width direction of the vehicle body 22 (vertical direction in FIG. 6).
- the steering wheel 9 is rotatably supported only on the side surface in the width direction of the steering column 1 a, which is a portion displaced in the vertical direction which is the adjustment direction of the steering wheel 9.
- the rod 13b has wheel teeth 35 engaged with the worm teeth 31 on the outer peripheral surface at the lower end, and has an external thread 16b engaged with the female screw 14b on the outer peripheral surface on the upper side. That is, the rod 13 b can be rotationally driven by the electric motor 29.
- the bolt 18a is inserted into one tightening hole 21c which is a circular hole, and the tip end portion is screwed into the other tightening hole 21d which is a screw hole. That is, in the feed screw mechanism 11b of this example, the distance between the slits 20a is expanded or reduced by adjusting the tightening amount (screwing amount) of the bolt 18a with respect to the other tightening hole 21d, and the inner diameter of the cylindrical portion 19a is expanded or reduced. It is possible.
- the pair of tightening holes 21c and 21d may both be circular holes, and a nut may be screwed to the tip of the bolt 18a inserted into each of the tightening holes 21c and 21d.
- a method of adjusting the vertical position of the steering wheel 9 in the motorized position adjusting device of the steering wheel of this embodiment will be described.
- the output shaft is rotationally driven in a predetermined direction, and the rod 13 b is rotationally driven via the meshing portion between the worm teeth 31 and the wheel teeth 35.
- the rotation of the rod 13b is converted into an upward displacement of the rod 13b by screwing the female screw portion 14b and the male screw portion 16b.
- the nut 12 b pivots upward about a spherical engagement portion between the spherical portion 34 and the inner circumferential surface of the sleeve 27 in accordance with the upward displacement of the steering column 1 a.
- the slit 20a is formed in the cylindrical portion 19a of the nut 12b so as to extend in the direction orthogonal to the direction of the lead angle of the screw groove in the portion where the slit 20a crosses.
- bolts 18a for expanding and contracting the distance between the slits 20a are inserted or screwed into a pair of tightening holes 21c and 21d formed in a direction orthogonal to the extending direction of the slits 20a.
- the bolts 18a are arranged in a direction orthogonal to the extending direction of the slits 20a.
- the thickness of the gap existing between the pair of inner side surfaces of the screw groove of the female screw portion 14b and the pair of outer side surfaces of the screw thread of the male screw portion 16b is substantially constant. These faces can be brought into close contact with each other in a slidable manner while being held by Therefore, when the bolt 18a is tightened, the amount of displacement in the axial direction of both radial direction side portions (vertically opposite side portions in FIG. 2) of the cylindrical portion 19a of the nut 12b is shown in FIG. It can be made smaller than the structure described in (B). Therefore, the tightening torque at the time of tightening the bolt 18a can be reduced as compared with the structure described in FIGS. 12 (A) and 12 (B).
- the thickness of the gap existing between the pair of inner side surfaces of the screw groove of the female screw portion 14b and the pair of outer side surfaces of the screw thread of the male screw portion 16b is maintained substantially constant. These faces can be brought into close contact with one another in close proximity. For this reason, the contact surface pressure between the pair of inner side surfaces of the thread groove of the internal thread portion 14b and the pair of outer side surfaces of the thread of the male thread portion 16b can be made substantially constant and can be lowered. Therefore, it is possible to reduce rattling between the female screw 14b and the male screw 16b, which occurs with the operation of the feed screw mechanism 11b, and to improve the durability of the female screw 14b and the male screw 16b against rattling. Can.
- the gap can be adjusted while absorbing single pitch errors and accumulated pitch errors, it is not necessary to excessively increase the processing accuracy of the internal thread portion 14b and the external thread portion 16b. Therefore, when forming the internal thread part 14b and the external thread part 16b, finishing processes, such as grinding
- the thickness of the gap existing between the pair of inner side surfaces of the screw groove of the female screw portion 14b and the outer surface of the pair of screw threads of the male screw portion 16b is maintained substantially constant. Since these surfaces can be brought close to each other and slidably contacted, the reaction force applied to the bolt 18a can be reduced along with the tightening of the bolt 18a. Therefore, the surface pressure between the internal thread portion 14b and the external thread portion 16b can be kept low, and the tightening torque of the bolt 18a can be reduced. Therefore, by finely adjusting the tightening amount of the bolt 18a, it is possible to widen the adjustment range of rattling existing between the internal thread portion 14b and the external thread portion 16b. In other words, according to the performance required for the feed screw mechanism 11b, the rattle existing between the female screw 14b and the male screw 16b and the adjustment of the sliding resistance between the female screw 14b and the male screw 16b Can be made easier.
- the pair of tightening holes 21c and 21d are formed on both sides of the cylindrical portion 19a sandwiching the central position in the extension direction of the slit 20a. Therefore, regardless of the direction of relative displacement in the axial direction of the rod 13a with respect to the nut 12b, it is possible to stabilize the torque required to displace the rod 13a relative to the nut 12b.
- the rod 13b of the feed screw mechanism 11b is configured to be rotationally driven by the electric motor 29
- the nut 12b may be configured to be rotationally driven by the electric motor 29.
- the nut 12b when adjusting the vertical position of the steering wheel 9, the nut 12b is supported via the column bracket 23 with respect to the vehicle body 22 which is not displaced in the vertical direction, and the rod 13a is And the steering column 1a displaced in the vertical direction.
- the nut 12b is supported by a portion displaced in the vertical direction together with the steering wheel 9, specifically, for example, the steering column 1a or the steering shaft 2a, and the rod 13b. Can be supported by a portion not displaced in the vertical direction, specifically, for example, the column bracket 23 or the like.
- the female screw portion 14 b and the male screw portion 16 b are configured by single-threaded screws, but may be configured by multi-threaded screws such as double-threaded screws.
- an average value of lead angles of a plurality of screw grooves constituting the female screw portion 14b is determined, and the slit 20a is formed in a direction shifted by about 90 ° (about 85 ° to 95 °) with respect to the size of the average value. It is preferable to do.
- FIG. 5 shows a second example of the embodiment of the present invention.
- the bearing surface 37 of the head portion 36 is constituted by a convex curved surface having an arc-shaped cross-sectional shape. Therefore, the amount of tightening of the bolt 18b can be increased, and the amount of elastic deformation of the bolt 18b can be suppressed to a small value when the distance between the slits 20a is reduced. That is, the bending stress acting on (the shaft portion of) the bolt 18 b can be suppressed low via the bearing surface 37 of the head portion 36. As a result, the tightening torque of the bolt 18b can be stabilized, and the adjustment of the engagement margin between the female screw 14b of the nut 12b and the male screw 16b of the rod 13b can be easily achieved.
- the portion of the nut 12b that abuts on the bearing surface 37 of the bolt 18b may be a flat surface, or may be a concave surface having a circular arc cross-sectional shape.
- the configuration and effects of the other parts are the same as in the first example of the embodiment.
- Embodiment 6 to 7B show a third example of the embodiment of the present invention.
- both ends in the extending direction of the slit 20b of the nut 12c are not open at both axial end faces of the cylindrical portion 19b.
- the slit 20 b is configured by a long hole. More specifically, as shown in FIG. 7A, while the radially inner portions of both ends in the extending direction of the slit 20b are not opened at both end surfaces in the axial direction of the cylindrical portion 19b, At radially outer portions of both ends in the extension direction of 20b, cutting marks generated by forming the slits 20b are opened at both end surfaces in the axial direction of the cylindrical portion 19b.
- the pair of tightening holes 21c is formed on both sides of the cylindrical portion 19b sandwiching the central position in the extending direction of the slit 20b.
- the distance d between the axial end of the radially inner portion of the slit 20b and the axial end face of the cylindrical portion 19b is 2% or more and 30% or less of the axial dimension L of the female screw portion 14c. It is preferable to do.
- the distance d is the pitch P of the female screw portion 14c. It is preferable to be 15% or more and 450% or less.
- the rigidity of both axial ends of the female screw 14c of the nut 12c is appropriate.
- the engagement between the female screw portion 14c and the male screw portion 16a (see FIG. 2) of the rod 13b can be properly maintained in the axial direction.
- the pair of tightening holes 21c is formed on both sides of the cylindrical portion 19b sandwiching the central position in the extending direction of the slit 20b.
- FIG. 8 shows a fourth example of the embodiment of the present invention.
- the motorized position adjustment device of the steering wheel of the present embodiment includes a telescopic mechanism for adjusting the front-rear position of the steering wheel 9.
- the electric position adjustment device of the steering wheel of this embodiment includes an electric motor 29, a steering shaft 2b, a steering column 1b, and a feed screw mechanism 11b.
- the steering column 1 b is configured by combining the inner column 38 and the outer column 39 such that the entire length can be extended and contracted.
- the outer column 39 has, at one circumferential direction, a through hole 40 which is open to the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the outer column 39 and extends in the axial direction.
- the outer column 39 is supported with respect to the vehicle body so as not to allow axial displacement.
- a cylindrical sleeve 27 a is supported and fixed to a portion of the outer peripheral surface of the middle portion of the inner column 38 exposed to the inside of the through hole 40 of the outer column 39.
- the steering shaft 2b is configured by combining an inner shaft and an outer tube such that the entire length can be extended and contracted and the transmission of torque can be performed.
- the steering shaft 2b is rotatably supported on the inner diameter side of the steering column 1b.
- a steering wheel 9 is supported at the rear end of the steering shaft 2b.
- the electric actuator 3 b is configured by the electric motor 29 a and the feed screw mechanism 11 d.
- the electric motor 29a is supported and fixed to the steering column 1b such that the output shaft is disposed in a direction orthogonal to the axial direction of the steering column 1b and the width direction of the vehicle body.
- the electric motor 29a has worm teeth 31a on the outer peripheral surface of the output shaft.
- the feed screw mechanism 11d includes a nut 12d, which is a displacement member, a rod 13c, which is a fixing member, and a bolt 18a (see FIGS. 2 and 3).
- the nut 12d includes a cylindrical portion 19c, a slit 20a (see FIGS. 2 to 4), a pair of tightening holes 21c and 21d (see FIG. 3), and an engagement arm 30a.
- the cylindrical portion 19c is provided with a female screw portion 14b (see FIGS. 2 to 4) on the inner peripheral surface.
- the slit 20a is formed in one circumferential direction of the cylindrical portion 19c so as to extend in a direction orthogonal to the direction of the lead angle in the portion where the slit 20a crosses in the thread groove of the female screw portion 14b.
- the pair of fastening holes 21c and 21d are formed coaxially in the direction orthogonal to the extending direction of the slit 20a on both sides of the cylindrical portion 19c which are aligned with each other with the slit 20a interposed therebetween. There is.
- the engagement arm 30a has at its tip end a spherical portion 34a whose outer peripheral surface is a spherical convex, and the spherical portion 34a is in the radial direction with respect to the inner peripheral surface of the sleeve 27a supported and fixed to the inner column 38. It is engaged without a backlash.
- the nut 12d is supported together with the steering wheel 9 with respect to the inner column 38, which is a portion displaced in the front-rear direction which is the adjustment direction of the steering wheel 9. There is.
- the rod 13c When the rod 13c has its center axis arranged in a direction parallel to the center axis of the steering column 1b, when adjusting the front-rear position of the steering wheel 9, the rod 13c adjusts the steering wheel 9 in the front-rear direction. It is rotatably supported only by the outer column 39, which is a non-displaceable part. That is, of the outer peripheral surface of the outer column 39, both axial end portions of the rod 13c can be freely rotated via a bearing (not shown) to a pair of support arm portions 41 projecting from a portion axially adjacent to the through hole 40.
- the rod 13c has wheel teeth 35a meshing with the worm teeth 31a on the outer peripheral surface of the front end, and has an external thread 16c screwing on the female screw 14b on the outer peripheral surface. That is, the rod 13c can be rotationally driven by the electric motor 29a.
- the bolt 18a is inserted into one tightening hole 21c which is a circular hole, and the tip end portion is screwed into the other tightening hole 21d which is a screw hole. That is, by adjusting the tightening amount of the bolt 18a with respect to the other tightening hole 21d, the space between the slits 20a can be expanded and contracted, and the inner diameter of the cylindrical portion 19c can be expanded and contracted.
- the output shaft of the electric motor 29a is rotationally driven by energizing the electric motor 29a, and the worm teeth 31a and The rod 13c is rotationally driven via the meshing portion with the wheel teeth 35a.
- the rotation of the rod 13c is converted into an axial displacement of the nut 12d by screwing the female screw portion 14b and the male screw portion 16c.
- the inner column 38 connected to the nut 12d via the engagement arm 30a and the sleeve 27a is displaced in the axial direction relative to the outer column 39, and the steering wheel 9 is moved in the front-rear direction Displace.
- the current supply to the electric motor 29a is stopped, the rotation of the rod 13c is stopped, and the position of the steering wheel 9 is maintained.
- the slit 20a is formed in the cylindrical portion 19c of the nut 12d so as to extend in the direction orthogonal to the direction of the lead angle of the screw groove in the portion where the slit 20a intersects.
- the tightening amount of the bolt 18a is increased in order to reduce the inner diameter of the inner diameter 12d, it is possible to suppress the occurrence of deviation between the screw groove of the female screw 14b and the screw thread of the male screw 16c.
- the configuration and effects of the other parts are the same as in the first example of the embodiment.
- the tilt mechanism of the first example of the embodiment and the telescopic mechanism of the fourth example of the embodiment can be provided simultaneously.
- the feed screw mechanism of the present invention is not limited to the motorized position adjustment device of the steering wheel, and can be used, for example, in various mechanical devices such as a machine tool.
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Abstract
ボルトの締め付けトルクを小さく抑えることができる、ナットおよび送りねじ機構の構造を実現する。ナット(12b)は、筒状部(19a)と、スリット(20a)とを備える。筒状部(19a)は、内周面に雌ねじ部(14b)を有する。スリット(20a)は、筒状部(19a)の円周方向1箇所に形成され、この筒状部(19a)の外周面と内周面とに開口する。スリット(20a)は、雌ねじ部(14b)のねじ溝のうちでスリット(20a)が横切る部分におけるリード角の方向に対し直交する方向に伸長するように形成されている。
Description
本発明は、スリットを有し、内径を拡縮可能に構成されたナット、および、このナットを使用した送りねじ機構に関する。また、本発明は、ステアリングホイールの前後位置および/または上下位置を調節するためのステアリングホイールの電動位置調節装置に関する。
図9は、特開2010-116042号公報に記載された、ステアリングホイールの電動位置調節装置の1例を示している。ステアリングホイールの電動位置調節装置は、ステアリングコラム1と、ステアリングシャフト2と、電動アクチュエータ3とを備える。ステアリングコラム1は、前側のアウタコラム4と後側のインナコラム5とをテレスコピック状に組み合わせることにより構成されている。アウタコラム4は、車体に対し軸方向の変位を阻止されている。インナコラム5の前端部は、アウタコラム4の後端部の内径側に摺動可能に挿入されている。
ステアリングシャフト2は、前側のインナシャフト6と後側のアウタチューブ7とを、スプライン係合などにより、トルクの伝達を可能に、かつ、伸縮可能に組み合わせて構成されている。インナシャフト6は、アウタコラム4の内径側に軸受(図示省略)を介して回転自在に支持されている。アウタチューブ7は、インナコラム5の内径側に軸受8を介して回転自在に支持されている。これにより、ステアリングシャフト2がステアリングコラム1の内径側に回転自在に支持され、かつ、インナコラム5およびアウタチューブ7が、アウタコラム4およびインナシャフト6に対して軸方向に相対変位可能となっている。ステアリングホイール9は、アウタチューブ7の後端部に支持固定される。
電動アクチュエータ3は、ハウジング10と、送りねじ機構11と、電動モータ(図示省略)とを備える。ハウジング10は、アウタコラム4の下面に支持固定されている。
送りねじ機構11は、ナット12とロッド13とを有する。このような送りねじ機構11の中心軸は、ステアリングシャフト2(およびステアリングコラム1)の中心軸と平行に配置されている。
ナット12は、内周面に、らせん状のねじ溝を備える雌ねじ部14を有する。ナット12は、ハウジング10内に、軸方向の変位を不能に、かつ、回転可能に支持されており、ウォーム減速機15を介して電動モータにより回転駆動可能となっている。
ロッド13は、前側部外周面に、雌ねじ部14と螺合した雄ねじ部16を有し、後端部を、腕部17を介してインナコラム5の後側部に接続している。
ステアリングホイール9の前後位置を調節する際には、電動モータにより、ウォーム減速機15を介してナット12を回転駆動することで、ロッド13を軸方向に変位させる。ロッド13の軸方向変位に伴い、このロッド13に腕部17を介して接続されたインナコラム5、および、インナコラム5の内径側に支持されたアウタチューブ7が、ロッド13と同じ方向に変位し、ステアリングホイール9の前後位置が調節される。
特開2006-36043号公報には、ステアリングホイールの前後位置に加え、上下位置の調節も可能とした、ステアリングホイールの電動位置調節装置が開示されている。いずれにしても、ステアリングホイールの電動位置調節装置では、電動モータの出力軸の回転を、送りねじ機構により直線運動に変換して、ステアリングホイールの前後位置または上下位置を調節するようにしている。送りねじ機構では、ナットの雌ねじ部と、ロッドの雄ねじ部との螺合部に、不可避のバックラッシュが存在する。このバックラッシュが大きいと、ナットの雌ねじ部と、ロッドの雄ねじ部との螺合部で歯打ち音と呼ばれる不快な異音が発生したり、ステアリングホイールががたついたりする可能性がある。
図10および図11は、国際公開第03/078234号パンフレットに記載された、送りねじ機構の従来構造の1例を示している。送りねじ機構11aは、ナット12aと、ロッド13aと、ボルト18とを備える。
ナット12aは、内周面に雌ねじ部14aを有する筒状部19と、この筒状部19に軸方向に伸長するように形成されたスリット20と、筒状部19のうち、スリット20を挟んで互いに整合する部分に、このスリット20の伸長方向(形成方向)に対して直交する方向に形成された1対の締付孔21a、21bとを備える。
ロッド13aは、外周面に、雌ねじ部14aと螺合する雄ねじ部16aを有する。
ボルト18は、1対の締付孔21a、21bに螺合されている。
送りねじ機構11aでは、ボルト18の締め付け量を調整し、スリット20の幅を拡縮させることで、筒状部19の内径を拡縮させ、ナット12aとロッド13aとの間のバックラッシュを抑えることができるようになっている。
国際公開第03/078234号パンフレットに記載の送りねじ機構11aには、次のような面から改良の余地がある。すなわち、この構造では、ナット12aに、このナット12aの中心軸と平行な軸方向に伸長するスリット20を形成し、このスリット20の幅を拡縮させるためのボルト18を、スリット20の伸長方向に対して直交する方向に配置している。これに対し、雌ねじ部14aのねじ溝および雄ねじ部16aのねじ山は、リード角を有しており、ナット12aの拡縮方向に相当するボルト18の軸方向(図12(A)の上下方向)に対し傾斜している。
したがって、ボルト18の締め付け量を大きくすることにより、筒状部19の内径を縮径させる際に、図12(A)および図12(B)に示すように、雌ねじ部14aのねじ溝と雄ねじ部16aのねじ山との間で偏当たりを生じてしまう。すなわち、雌ねじ部14aと雄ねじ部16aとの係合部(螺合部)のうち、ボルト18の軸方向に関する片側部分(図12(A)および図12(B)の上側部分)では、雌ねじ部14aのねじ溝の片側面(図12(A)および図12(B)の左側面)と、雄ねじ部16aのねじ山の片側面(図12(A)および図12(B)の左側面)とが当接するよりも先に、雌ねじ部14aのねじ溝の他側面(図12(A)および図12(B)の右側面)と、雄ねじ部16aのねじ山の他側面(図12(A)および図12(B)の右側面)とが当接する。これに対し、雌ねじ部14aと雄ねじ部16aとの係合部のうち、ボルト18の軸方向に関する他側部分(図12(A)および図12(B)の下側部分)では、雌ねじ部14aのねじ溝の他側面と、雄ねじ部16aのねじ山の他側面とが当接するよりも先に、雌ねじ部14aのねじ溝の片側面と、雄ねじ部16aのねじ山の片側面とが当接する。このような偏当たりが生じると、雌ねじ部14aのねじ溝と雄ねじ部16aのねじ山との間に作用する摩擦が大きくなるとともに、不可避のバックラッシュの原因となる隙間が大きくなる。
雌ねじ部14aと雄ねじ部16aとを適切に係合させるためには、ボルト18を締め付ける際に、ナット12aの筒状部19のうち、ボルト18の軸方向に関する片側部分と他側部分とを、ナット12aの軸方向に関して互いに反対方向にずらせる必要がある。すなわち、図12(A)および図12(B)の例では、筒状部19の上側部分を左方向に、筒状部19の下側部分を右方向に、それぞれ変位させる必要がある。このため、ボルト18を締め付けることに伴って、このボルト18に加わる反力が大きくなる。このような問題は、雌ねじ部14aおよび雄ねじ部16aを、リード(1回転当たりの移動距離)が大きな多条ねじとした場合に、特に顕著になる。
国際公開第03/078234号パンフレットに記載の送りねじ装置では、ボルト18を締め付けることにより、筒状部19の内径を縮径させたとしても、ボルト18を締め付けることに伴って発生する偏当たりやボルト18に加わる反力の影響により、雌ねじ部14aに対し雄ねじ部16aが相対回転することの抵抗が過度に増大することを抑えつつ、雌ねじ部14aと雄ねじ部16aとの間のバックラッシュを抑えることが困難である。
本発明は、上述のような事情を鑑みて、ナットとロッドとが相対回転することに対する抵抗が過度に増大することを抑えつつ、ナットとロッドとの間のバックラッシュを抑えることができる、ナットおよび送りねじ機構の構造を実現することを目的としている。
本発明のナットは、
内周面に、らせん状のねじ溝を備えた雌ねじ部を有する筒状部と、
前記筒状部の円周方向1箇所で、前記筒状部の外周面と内周面とに開口するスリットと、
を備え、
前記スリットが、前記ねじ溝のうちで前記スリットが横切る部分におけるリード角の方向に対し直交する方向に伸長する。
内周面に、らせん状のねじ溝を備えた雌ねじ部を有する筒状部と、
前記筒状部の円周方向1箇所で、前記筒状部の外周面と内周面とに開口するスリットと、
を備え、
前記スリットが、前記ねじ溝のうちで前記スリットが横切る部分におけるリード角の方向に対し直交する方向に伸長する。
前記スリットの伸長方向に関する両端部を、前記筒状部の軸方向両端面に開口しないようにすることができる。あるいは、前記スリットの伸長方向に関する両端部もしくは一方の端部を、前記筒状部の軸方向端面に開口させることができる。
前記雌ねじ部を、条数が2以上である多条ねじにより構成することができる。この場合、前記雌ねじ部を構成する複数本のねじ溝のリード角の平均値を求め、前記スリットをこの平均値の大きさに対し約90°(85°~95°程度)ずらせた方向に形成することが好ましい。ただし、前記雌ねじ部を、一条ねじにより構成することもできる。
前記スリットは、互いに対向する1対の内側面の径方向内端部に、径方向内方に向かうほど互いに離れる方向に向かう1対の逃げ部を備えることができる。
前記筒状部のうち、前記スリットを挟んで互いに整合する両側部分に、該スリットの伸長方向(形成方向)に対して直交する方向に伸長する1対の締付孔を備えることができる。この場合、前記1対の締付孔を、前記筒状部のうち、前記スリット20bの伸長方向に関する中央位置を挟む両側部分に形成することが好ましい。
本発明の送りねじ機構は、
内周面に、らせん状のねじ溝を備えた雌ねじ部を有する筒状部と、前記筒状部の円周方向1箇所で、前記筒状部の外周面と内周面とに開口するスリットと、前記筒状部のうち、前記スリットを挟んで互いに整合する両側部分に、該スリットの伸長方向に対して直交する方向に伸長する1対の締付孔と、を備えるナットと、
外周面に、前記雌ねじ部と螺合する雄ねじ部を有するロッドと、
前記1対の締付孔に挿通または螺合され、前記スリットの間隔を拡縮するためのボルトと、
を備え、
前記ナットが、本発明のナットにより構成されている。
内周面に、らせん状のねじ溝を備えた雌ねじ部を有する筒状部と、前記筒状部の円周方向1箇所で、前記筒状部の外周面と内周面とに開口するスリットと、前記筒状部のうち、前記スリットを挟んで互いに整合する両側部分に、該スリットの伸長方向に対して直交する方向に伸長する1対の締付孔と、を備えるナットと、
外周面に、前記雌ねじ部と螺合する雄ねじ部を有するロッドと、
前記1対の締付孔に挿通または螺合され、前記スリットの間隔を拡縮するためのボルトと、
を備え、
前記ナットが、本発明のナットにより構成されている。
なお、前記雌ねじ部を多条ねじにより構成する場合、前記雄ねじ部を多条ねじにより構成することができる。
前記ボルトの頭部の座面を、凸曲面により構成することが好ましい。
本発明のステアリングホイールの電動位置調節装置は、
出力軸を有する電動モータと、
後端部にステアリングホイールが支持されるステアリングシャフトと、
内径側に、前記ステアリングシャフトが回転可能に支持されたステアリングコラムと、
内周面に、らせん状のねじ溝を備えた雌ねじ部を有する筒状部と、前記筒状部の円周方向1箇所で、前記筒状部の外周面と内周面とに開口するスリットと、前記筒状部のうち、前記スリットを挟んで互いに整合する両側部分に、該スリットの伸長方向に対して直交する方向に伸長する1対の締付孔と、を備えるナットと、
外周面に、前記雌ねじ部と螺合する雄ねじ部を有するロッドと、
前記1対の締付孔に挿通または螺合され、前記スリットの間隔を拡縮するためのボルトと、
を備える送りねじ機構と、
を備え、
前記送りねじ機構が、本発明の送りねじ機構により構成されている。
出力軸を有する電動モータと、
後端部にステアリングホイールが支持されるステアリングシャフトと、
内径側に、前記ステアリングシャフトが回転可能に支持されたステアリングコラムと、
内周面に、らせん状のねじ溝を備えた雌ねじ部を有する筒状部と、前記筒状部の円周方向1箇所で、前記筒状部の外周面と内周面とに開口するスリットと、前記筒状部のうち、前記スリットを挟んで互いに整合する両側部分に、該スリットの伸長方向に対して直交する方向に伸長する1対の締付孔と、を備えるナットと、
外周面に、前記雌ねじ部と螺合する雄ねじ部を有するロッドと、
前記1対の締付孔に挿通または螺合され、前記スリットの間隔を拡縮するためのボルトと、
を備える送りねじ機構と、
を備え、
前記送りねじ機構が、本発明の送りねじ機構により構成されている。
前記ナットまたは前記ロッドが、前記出力軸により回転駆動可能に支持されている。前記ナットと前記ロッドとのうちの一方である変位部材が、前記ステアリングホイールの位置(上下位置または前後位置)を調節する際に、前記ステアリングホイールとともに、該ステアリングホイールの調節方向(上下方向または前後方向)に変位する部分に支持されており、かつ、前記ナットと前記ロッドのうちの他方である固定部材が、前記ステアリングホイールの位置を調節する際に、該ステアリングホイールの調節方向に変位しない部分に支持されている。
本発明のナットおよび送りねじ機構によれば、ナットとロッドとが相対回転することに対する抵抗が過度に増大することを抑えつつ、前記ナットと前記ロッドとの間のバックラッシュを抑えることができる。
[実施の形態の第1例]
図1(A)~図4は、本発明の実施の形態の第1例を示している。本例のステアリングホイールの電動位置調節装置は、ステアリングホイール9(図9参照)の上下位置を調節するためのチルト機構を備える。ステアリングホイールの電動位置調節装置は、電動モータ29と、ステアリングシャフト2aと、ステアリングコラム1aと、送りねじ機構11bとを備える。
図1(A)~図4は、本発明の実施の形態の第1例を示している。本例のステアリングホイールの電動位置調節装置は、ステアリングホイール9(図9参照)の上下位置を調節するためのチルト機構を備える。ステアリングホイールの電動位置調節装置は、電動モータ29と、ステアリングシャフト2aと、ステアリングコラム1aと、送りねじ機構11bとを備える。
ステアリングコラム1aを支持するためのコラムブラケット23は、車体22に支持固定される取付部24と、この取付部24の前側部の幅方向側縁から下方に折れ曲がった前側支持部25と、取付部24の後端縁から下方に折れ曲がった後側支持部26とを備える。後側支持部26の前側面の上下方向中間部には、円筒状のスリーブ27が支持固定されている。
ステアリングコラム1aは、全体を円筒状に構成されている。ステアリングコラム1aの前端部は、車体22の幅方向に配置された枢軸28を中心とする揺動変位を可能に、コラムブラケット23の前側支持部25に対し支持されている。
ステアリングシャフト2aは、ステアリングコラム1aの内径側に回転自在に支持されている。ステアリングホイール9は、ステアリングシャフト2aの後端部に支持固定される。
電動モータ29と、送りねじ機構11bとにより、電動アクチュエータ3aが構成される。電動モータ29は、出力軸がステアリングコラム1aの軸方向と平行となるように、このステアリングコラム1aに対し支持固定されている。電動モータ29は、出力軸の外周面に、ウォーム歯31を有する。
送りねじ機構11bは、固定部材であるナット12bと、変位部材であるロッド13bと、ボルト18aとを備える。
ナット12bは、筒状部19aと、スリット20aと、1対の締付孔21c、21dと、係合腕部30とを備える。筒状部19aは、内周面に雌ねじ部14bを有する。
スリット20aは、筒状部19aの円周方向1箇所に、この筒状部19aの外周面と内周面とに開口するように形成されている。特に、本例では、スリット20aは、ナット12b(筒状部19a)の中心軸と平行な軸方向ではなく、雌ねじ部14bのねじ溝のうちでスリット20aが横切る部分におけるリード角の方向に対して直交する方向(歯すじ方向に対して直交する方向)に伸長するように形成されている。このため、スリット20aの径方向内端部は、雌ねじ部14bのねじ溝の歯すじを直交して横切るように、筒状部19aの内周面に開口している。なお、「直交」には、雌ねじ部14bのねじ溝のリード角の方向とスリット20aの伸長方向(形成方向、中心軸方向)とのなす角度が、90°の場合だけでなく、90°近傍の場合、具体的には、85°~95°程度の場合を含むものとする。また、本例では、スリット20aの開口幅は、不可避的な製造誤差を除き、全長にわたり実質的に一定となっている。
本例では、スリット20aの伸長方向に関する両端部は、筒状部19aの軸方向両端面に開口している。すなわち、筒状部19aが、欠円筒状に構成されている。ただし、スリット20aの伸長方向に関するいずれか一方側の端部のみを、筒状部19aの軸方向端面に開口させることもできる。
スリット20aは、互いに対向する1対の内側面32の径方向内端部に、径方向内方に向かうほど互いに離れる方向に傾斜した1対の逃げ部33を有する。これにより、後述のように、筒状部19aの内径を縮径させた状態で、内側面32の径方向内端部と雄ねじ部16bとの当接部の面圧が過度に大きくなって、当該部分に過大な応力が集中することを防止している。本例では、逃げ部33を、円弧形の断面形状を有する凹曲面により構成している。ただし、逃げ部33を、凸曲面により構成したり、直線状の断面形状を有する傾斜面により構成したりすることもできる。
1対の締付孔21c、21dは、筒状部19aのうち、スリット20aを挟んで互いに整合する両側部分に、このスリット20aの伸長方向に対して直交する方向、すなわち、雌ねじ部14bのねじ溝のうちでスリット20aが横切る部分におけるリード角の方向と平行な方向に、互いに同軸に形成されている。具体的には、1対の締付孔21c、21dは、筒状部19aのうち、スリット20aの伸長方向に関する中央位置を挟む両側部分に形成されている。本例では、1対の締付孔21c、21dのうちの一方の締付孔21cを円孔とし、他方の締付孔21dをねじ孔としている。なお、スリット20aの全長が長い場合には、1対の締付孔21c、21dを、筒状部19aのうちでスリット20aを挟む両側部分に複数組設けることもできる。
係合腕部30は、先端部に、外周面を球状凸面とした球状部34を有し、この球状部34を、スリーブ27の内周面に対し、径方向のがたつきなく係合させている。これにより、ナット12bを、ステアリングホイール9の上下位置を調節する際に、このステアリングホイールの調節方向である上下方向に変位しない部分である、コラムブラケット23に支持している。係合腕部30は、筒状部19aのうち、スリット20aが形成された部分から円周方向に外れた部分の外周面から径方向に突出するように配置されている。本例では、係合腕部30は、スリット20aが形成された部分から位相が円周方向に約120°ずれた位置に設けられている。ただし、たとえば、係合腕部30を、スリット20aが形成された部分から位相が円周方向に90°ずれた位置に配置したり、スリット20aが形成された部分の径方向反対側となる位置に配置したりすることもできる。係合腕部30は、筒状部19aと一体に形成することもできるし、筒状部19aと別体の部品を、筒状部19aに溶接などにより固定することで構成することもできる。
ロッド13bは、自身の中心軸を、ステアリングコラム1aの軸方向(中心軸と平行な方向)および車体22の幅方向に対して直交する方向(図6の上下方向)に配置した状態で、ステアリングホイール9の上下位置を調節する際に、ステアリングホイール9とともに、このステアリングホイール9の調節方向である上下方向に変位する部分である、ステアリングコラム1aの幅方向側面に、回転のみ自在に支持されている。ロッド13bは、下端部外周面に、ウォーム歯31と噛合するホイール歯35を有し、上側部外周面に、雌ねじ部14bと螺合する雄ねじ部16bを有する。すなわち、ロッド13bは、電動モータ29により回転駆動可能となっている。
ボルト18aは、円孔である一方の締付孔21cに挿通され、先端部を、ねじ孔である他方の締付孔21dに螺合されている。すなわち、本例の送りねじ機構11bでは、他方の締付孔21dに対するボルト18aの締め付け量(螺合量)を調整することにより、スリット20aの間隔を拡縮させ、筒状部19aの内径を拡縮可能となっている。ただし、1対の締付孔21c、21dをいずれも円孔とし、締付孔21c、21dのそれぞれに挿通したボルト18aの先端部にナットを螺合するように構成することもできる。いずれにしても、筒状部19aの内径を拡縮させることにより、雌ねじ部14bに対し雄ねじ部16bが相対回転することに対する抵抗が過度に増大することを抑えつつ、雌ねじ部14bと雄ねじ部16bとの間のバックラッシュを抑えることができる。
本例のステアリングホイールの電動位置調節装置において、ステアリングホイール9の上下位置を調節する方法について説明する。まず、ステアリングホイール9を、たとえば、図1(B)に示す状態から図1(A)に示す状態へと上方に変位させる際には、電動モータ29に通電することにより、この電動モータ29の出力軸を所定方向に回転駆動し、ウォーム歯31とホイール歯35との噛合部を介して、ロッド13bを回転駆動する。ロッド13bの回転は、雌ねじ部14bと雄ねじ部16bとの螺合により、ロッド13bの上方への変位に変換される。ロッド13bが上方に変位すると、このロッド13bを支持したステアリングコラム1aの後端部が、枢軸28を中心にして上方に変位し、ステアリングホイール9が上方に変位する。なお、ステアリングコラム1aの上方への変位に伴って、ナット12bは、球状部34とスリーブ27の内周面との球面係合部を中心に、上方に揺動する。ステアリングホイール9を所望の位置に調節した後は、電動モータ29への通電を停止し、ロッド13bの回転を停止させて、ステアリングホイール9の位置を保持する。
ステアリングホイール9を、たとえば、図1(B)に示す状態から図1(C)に示す状態へと下方に変位させる際には、電動モータ29の出力軸を前記所定方向と逆方向に回転駆動し、ロッド13bを回転駆動する。ロッド13bの回転は、雌ねじ部14bと雄ねじ部16bとの螺合により、ロッド13bの下方への変位に変換される。ロッド13bが下方に変位すると、ステアリングコラム1aの後端部が、枢軸28を中心にして下方に変位し、ステアリングホイール9が下方に変位する。なお、ステアリングコラム1aの下方への変位に伴って、ナット12bは、前記球面係合部を中心に、下方に揺動する。ステアリングホイール9を所望の位置に調節した後は、電動モータ29への通電を停止し、ロッド13bの回転を停止させて、ステアリングホイール9の位置を保持する。
本例によれば、ナット12bの内径を縮径させるべく、ボルト18aの締め付け量を増大させる際に、雌ねじ部14bのねじ溝と雄ねじ部16bのねじ山との間での偏当たりの発生を抑制できる。このため、雌ねじ部14bに対し雄ねじ部16bが相対回転することの抵抗が過度に増大することを抑えつつ、雌ねじ部14bと雄ねじ部16bとの間のバックラッシュを抑えることができる。すなわち、スリット20aを、ナット12bの筒状部19aに、スリット20aが横切る部分におけるねじ溝のリード角の方向に対して直交する方向に伸長するように形成している。さらに、スリット20aの間隔を拡縮させるためのボルト18aを、スリット20aの伸長方向に対して直交する方向に形成された1対の締付孔21c、21dに挿通または螺合するようにしている。換言すれば、ボルト18aを、スリット20aの伸長方向に対して直交する方向に配置するようにしている。
したがって、他方の締付孔21dに対するボルト18aの締め付け量を大きくすることにより、筒状部19aの内径を縮径させる際に、雌ねじ部14bのねじ溝と雄ねじ部16bのねじ山との間での偏当たりの発生を防止することができる。すなわち、雌ねじ部14bのねじ溝の1対の内側面と、雄ねじ部16bのねじ山の1対の外側面との間に存在する隙間の厚さをほぼ一定に保持したまま、これらの面を互いに近づけて摺動可能に当接(面接触)させることができる。このため、ボルト18aの締め付け量を増大させることにより、筒状部19aの内径を縮径させる際に、雌ねじ部14bのねじ溝と雄ねじ部16bのねじ山との間に作用する摩擦が大きくなることを防止することができ、かつ、バックラッシュの原因となる、雌ねじ部14bのねじ溝と雄ねじ部16bのねじ山との間の隙間を小さく抑えることができる。
したがって、筒状部19aの内径を縮径させた際に、雌ねじ部14bに対し雄ねじ部16bが相対回転することの抵抗が過度に増大することを抑えつつ、雌ねじ部14bと雄ねじ部16bとの間のバックラッシュを抑えることができる。
また、本例では、上述したように、雌ねじ部14bのねじ溝の1対の内側面と、雄ねじ部16bのねじ山の1対の外側面との間に存在する隙間の厚さをほぼ一定に保持したまま、これらの面を互いに近づけて摺動可能に当接させることができる。このため、ボルト18aを締め付けた際に、ナット12bの筒状部19aのうち、径方向両側部分(図2の上下方向両側部分)の軸方向に関する変位量を、図12(A)および図12(B)に記載の構造と比較して小さくできる。したがって、ボルト18aを締め付ける際の締め付けトルクを、図12(A)および図12(B)に記載の構造に比べて小さくすることができる。
したがって、筒状部19aの内径を縮径させるために要する、ボルト18aの締め付けトルクを、図12(A)および図12(B)の構造に比べて小さく抑えることができる。このため、送りねじ機構11bの組立コストを低く抑えることができる。
また、上述したように、雌ねじ部14bのねじ溝の1対の内側面と、雄ねじ部16bのねじ山の1対の外側面との間に存在する隙間の厚さをほぼ一定に保持したまま、これらの面を互いに近づけて面接触させることができる。このため、雌ねじ部14bのねじ溝の1対の内側面と、雄ねじ部16bのねじ山の1対の外側面との接触面圧をほぼ一定にできるとともに、低くすることができる。したがって、送りねじ機構11bの運転に伴って生じる、雌ねじ部14bと雄ねじ部16bとの間のがたつきを小さくできるとともに、がたつきに対する雌ねじ部14bおよび雄ねじ部16bの耐久性を向上させることができる。
また、単一ピッチ誤差や累積ピッチ誤差を吸収しつつ、前記隙間の調整を行うことができるため、雌ねじ部14bおよび雄ねじ部16bの加工精度を過度に高くする必要がない。したがって、雌ねじ部14bおよび雄ねじ部16bを形成する際に、研磨などの仕上加工を省略して、転造加工のみにより形成することができる。この結果、送りねじ機構11bの製造コストを低減できる。
さらに、本例では、雌ねじ部14bのねじ溝の1対の内側面と、雄ねじ部16bのねじ山の1対の外側面との間に存在する隙間の厚さをほぼ一定に保持したまま、これらの面を互いに近づけて摺動可能に当接させることができるため、ボルト18aを締め付けることに伴って、このボルト18aに加わる反力を小さくすることができる。このため、雌ねじ部14bと雄ねじ部16bとの間の面圧を低く抑えることができ、かつ、ボルト18aの締め付けトルクを小さくすることができる。したがって、ボルト18aの締め付け量を細かく調整することにより、雌ねじ部14bと雄ねじ部16bとの間に存在するがたつきの調整範囲を広くすることができる。換言すれば、送りねじ機構11bに要求される性能に応じた、雌ねじ部14bと雄ねじ部16bとの間に存在するがたつき、および、雌ねじ部14bと雄ねじ部16bとの摺動抵抗の調整を行いやすくすることができる。
本例では、1対の締付孔21c、21dを、筒状部19aのうち、スリット20aの伸長方向に関する中央位置を挟む両側部分に形成している。このため、ナット12bに対するロッド13aの軸方向に関する相対変位の方向にかかわらず、ナット12bに対してロッド13aを相対変位させるのに要するトルクを安定させることができる。
本例では、送りねじ機構11bのロッド13bを、電動モータ29により回転駆動可能に構成しているが、ナット12bを電動モータ29により回転駆動可能に構成することもできる。また、本例では、ナット12bを、ステアリングホイール9の上下位置を調節する際に、上下方向に変位しない部分である車体22に対しコラムブラケット23を介して支持し、ロッド13aを、ステアリングホイール9とともに上下方向に変位するステアリングコラム1aに支持するようにしている。ただし、ナット12bを、ステアリングホイール9の上下位置を調節する際に、このステアリングホイール9とともに上下方向に変位する部分、具体的には、たとえばステアリングコラム1aやステアリングシャフト2aなどに支持し、ロッド13bを、上下方向に変位しない部分、具体的には、たとえば、コラムブラケット23などに支持することもできる。
なお、本例では、雌ねじ部14bおよび雄ねじ部16bを、一条ねじにより構成しているが、二条ねじなどの多条ねじにより構成することもできる。この場合、雌ねじ部14bを構成する複数本のねじ溝のリード角の平均値を求め、スリット20aをこの平均値の大きさに対し約90°(85°~95°程度)ずらせた方向に形成することが好ましい。
[実施の形態の第2例]
図5は、本発明の実施の形態の第2例を示している。本例の送りねじ機構11cのボルト18bは、頭部36の座面37を、円弧形の断面形状を有する凸曲面により構成している。したがって、ボルト18bの締め付け量を増大させて、スリット20aの間隔を縮める際のボルト18bの弾性変形量を小さく抑えることができる。つまり、頭部36の座面37を介して、ボルト18b(の軸部)に作用する曲げ応力を低く抑えることができる。この結果、ボルト18bの締め付けトルクを安定させることができて、ナット12bの雌ねじ部14bと、ロッド13bの雄ねじ部16bとの係合代の調整を図りやすい。
図5は、本発明の実施の形態の第2例を示している。本例の送りねじ機構11cのボルト18bは、頭部36の座面37を、円弧形の断面形状を有する凸曲面により構成している。したがって、ボルト18bの締め付け量を増大させて、スリット20aの間隔を縮める際のボルト18bの弾性変形量を小さく抑えることができる。つまり、頭部36の座面37を介して、ボルト18b(の軸部)に作用する曲げ応力を低く抑えることができる。この結果、ボルト18bの締め付けトルクを安定させることができて、ナット12bの雌ねじ部14bと、ロッド13bの雄ねじ部16bとの係合代の調整を図りやすい。
なお、ナット12bのうちで、ボルト18bの座面37と当接する部分については、平坦面により構成することもできるし、円弧形の断面形状を有する凹曲面により構成することもできる。その他の部分の構成および作用効果は、実施の形態の第1例と同様である。
[実施の形態の第3例]
図6~図7(B)は、本発明の実施の形態の第3例を示している。本例では、ナット12cのスリット20bの伸長方向に関する両端部が、筒状部19bの軸方向両端面に開口していない。換言すれば、本例では、スリット20bは、長孔により構成されている。より具体的には、図7(A)に示すように、スリット20bの伸長方向に関する両端部の径方向内側部分は、筒状部19bの軸方向両端面に開口していないのに対し、スリット20bの伸長方向に関する両端部の径方向外側部分では、スリット20bを切削により形成することで生じた切削痕が、筒状部19bの軸方向両端面に開口している。ただし、スリット20bの伸長方向に関する両端部の径方向外側部分に切削痕が生じないようにすることもできる。なお、本例では、1対の締付孔21cを、筒状部19bのうち、スリット20bの伸長方向に関する中央位置を挟む両側部分に形成している。
図6~図7(B)は、本発明の実施の形態の第3例を示している。本例では、ナット12cのスリット20bの伸長方向に関する両端部が、筒状部19bの軸方向両端面に開口していない。換言すれば、本例では、スリット20bは、長孔により構成されている。より具体的には、図7(A)に示すように、スリット20bの伸長方向に関する両端部の径方向内側部分は、筒状部19bの軸方向両端面に開口していないのに対し、スリット20bの伸長方向に関する両端部の径方向外側部分では、スリット20bを切削により形成することで生じた切削痕が、筒状部19bの軸方向両端面に開口している。ただし、スリット20bの伸長方向に関する両端部の径方向外側部分に切削痕が生じないようにすることもできる。なお、本例では、1対の締付孔21cを、筒状部19bのうち、スリット20bの伸長方向に関する中央位置を挟む両側部分に形成している。
ナット12cの軸方向に関して、スリット20bの径方向内側部分の軸方向端部と筒状部19bの軸方向端面との間隔dを、雌ねじ部14cの軸方向寸法Lの2%以上30%以下とすることが好ましい。具体的には、本例のナット12cを、一般的な乗用車用のチルト機構を備えた、ステアリングホイールの電動位置調節装置の送りねじ機構に組み込む場合、間隔dを、雌ねじ部14cのピッチPの15%以上450%以下とすることが好ましい。
本例では、スリット20bの伸長方向に関する両端部の径方向内側部分を、筒状部19bの軸方向両端面に開口させていないため、ナット12cの雌ねじ部14cの軸方向両端部の剛性を適度に確保することができ、雌ねじ部14cと、ロッド13bの雄ねじ部16a(図2参照)との係合状態を軸方向にわたり適切に維持することができる。また、本例では、1対の締付孔21cを、筒状部19bのうち、スリット20bの伸長方向に関する中央位置を挟む両側部分に形成している。このため、ボルト18aを1対の締付孔21c、21dに挿通または螺合することにより、スリット20bの間隔を縮める際に、スリット20bの両端部を支点とするモーメントを大きくすることができるため、筒状部19bを効率良く縮径させることができ、雌ねじ部14cと、ロッド13bの雄ねじ部16b(図2参照)との係合代を調整するために要するトルクの低減を図ることができる。また、ナット12cに対するロッド13bの軸方向に関する相対変位の方向にかかわらず、ナット12cに対してロッド13bを相対変位させるために要するトルクを安定させることができる。その他の部分の構成および作用効果は実施の形態の第1例と同様である。
[実施の形態の第4例]
図8は、本発明の実施の形態の第4例を示している。本例のステアリングホイールの電動位置調節装置は、ステアリングホイール9の前後位置を調節するためのテレスコピック機構を備える。本例のステアリングホイールの電動位置調節装置は、電動モータ29と、ステアリングシャフト2bと、ステアリングコラム1bと、送りねじ機構11bとを備える。
図8は、本発明の実施の形態の第4例を示している。本例のステアリングホイールの電動位置調節装置は、ステアリングホイール9の前後位置を調節するためのテレスコピック機構を備える。本例のステアリングホイールの電動位置調節装置は、電動モータ29と、ステアリングシャフト2bと、ステアリングコラム1bと、送りねじ機構11bとを備える。
ステアリングコラム1bは、インナコラム38とアウタコラム39とを、全長を伸縮可能に組み合わせることにより構成されている。アウタコラム39は、円周方向1箇所に、このアウタコラム39の外周面と内周面に開口し、かつ、軸方向に伸長する透孔40を有する。アウタコラム39は、車体に対し、軸方向変位を不能に支持される。インナコラム38の中間部外周面で、アウタコラム39の透孔40の内側に露出した部分には、円筒状のスリーブ27aが支持固定されている。
ステアリングシャフト2bは、インナシャフトとアウタチューブとを、全長を伸縮可能に、かつ、トルクの伝達を可能に組み合わせることにより構成されている。ステアリングシャフト2bは、ステアリングコラム1bの内径側に回転自在に支持されている。ステアリングシャフト2bの後端部に、ステアリングホイール9を支持している。
電動モータ29aと、送りねじ機構11dとにより、電動アクチュエータ3bが構成される。電動モータ29aは、出力軸がステアリングコラム1bの軸方向および車体の幅方向に直交する方向に配置されるように、このステアリングコラム1bに対し支持固定されている。電動モータ29aは、出力軸外周面に、ウォーム歯31aを有する。
送りねじ機構11dは、変位部材であるナット12dと、固定部材であるロッド13cと、ボルト18a(図2および図3参照)とを備える。
ナット12dは、筒状部19cと、スリット20a(図2~図4参照)と、1対の締付孔21c、21d(図3参照)と、係合腕部30aとを備える。
筒状部19cは、内周面に雌ねじ部14b(図2~図4参照)を備える。スリット20aは、筒状部19cの円周方向1箇所に、雌ねじ部14bのねじ溝のうちでスリット20aが横切る部分におけるリード角の方向に対して直交する方向に伸長するように形成されている。1対の締付孔21c、21dは、筒状部19cのうち、スリット20aを挟んで互いに整合する両側部分に、このスリット20aの伸長方向に対して直交する方向に、互いに同軸に形成されている。
係合腕部30aは、先端部に、外周面を球状凸面とした球状部34aを有し、この球状部34aを、インナコラム38に支持固定されたスリーブ27aの内周面に対し、径方向のがたつきなく係合させている。これにより、ナット12dを、ステアリングホイール9の前後位置を調節する際に、ステアリングホイール9とともに、このステアリングホイール9の調節方向である前後方向に変位する部分である、インナコラム38に対し支持している。
ロッド13cは、自身の中心軸を、ステアリングコラム1bの中心軸と平行な方向に配置した状態で、ステアリングホイール9の前後位置を調節する際に、このステアリングホイール9の調節方向である前後方向に変位しない部分である、アウタコラム39に対し回転のみ自在に支持されている。すなわち、アウタコラム39の外周面のうち、透孔40と軸方向に隣接する部分から突出した1対の支持腕部41に、ロッド13cの軸方向両端部を、図示しない軸受を介して回転自在に支持している。ロッド13cは、前端部外周面に、ウォーム歯31aと噛合するホイール歯35aを有し、外周面に、雌ねじ部14bと螺合する雄ねじ部16cを有する。すなわち、ロッド13cは、電動モータ29aにより回転駆動可能となっている。
ボルト18aは、円孔である一方の締付孔21cに挿通され、先端部を、ねじ孔である他方の締付孔21dに螺合されている。すなわち、他方の締付孔21dに対するボルト18aの締め付け量を調整することで、スリット20aの間隔を拡縮させ、筒状部19cの内径を拡縮可能することができる。
本例のステアリングホイールの電動位置調節装置において、ステアリングホイール9の前後位置を調節する際には、電動モータ29aに通電することにより、この電動モータ29aの出力軸を回転駆動し、ウォーム歯31aとホイール歯35aとの噛合部を介して、ロッド13cを回転駆動する。ロッド13cの回転は、雌ねじ部14bと雄ねじ部16cとの螺合により、ナット12dの軸方向変位に変換される。ナット12dが軸方向に変位すると、係合腕部30aとスリーブ27aとを介してナット12dに連結されたインナコラム38が、アウタコラム39に対し軸方向に相対変位し、ステアリングホイール9が前後方向に変位する。ステアリングホイール9を所望の位置に調節した後は、電動モータ29aへの通電を停止し、ロッド13cの回転を停止させて、ステアリングホイール9の位置を保持する。
本例の場合も、スリット20aを、ナット12dの筒状部19cに、スリット20aが横切る部分におけるねじ溝のリード角の方向に対して直交する方向に伸長するように形成しているため、ナット12dの内径を縮径させるべく、ボルト18aの締め付け量を増大させる際に、雌ねじ部14bのねじ溝と雄ねじ部16cのねじ山との間での偏当たりの発生を抑制できる。その他の部分の構成および作用効果は、実施の形態の第1例と同様である。
上述した実施の形態の各例の構造は、矛盾を生じない限り、適宜組み合わせて実施することができる。具体的には、たとえば、実施の形態の第1例のチルト機構と、実施の形態の第4例のテレスコピック機構とを同時に備えることができる。また、本発明の送りねじ機構は、ステアリングホイールの電動位置調節装置に限らず、たとえば、工作機械などの各種機械装置に使用することができる。
1、1a、1b ステアリングコラム
2、2a、2b ステアリングシャフト
3、3a、3b 電動アクチュエータ
4 アウタコラム
5 インナコラム
6 インナシャフト
7 アウタチューブ
8 軸受
9 ステアリングホイール
10 ハウジング
11、11a、11b、11c、11d 送りねじ機構
12、12a、12b、12c ナット
13、13a、13b、13c ロッド
14、14a、14b、14c 雌ねじ部
15 ウォーム減速機
16、16a、16b、16c 雄ねじ部
17 腕部
18、18a、18b ボルト
19、19a、19b、19c 筒状部
20、20a、20b スリット
21a、21b、21c、21d 締付孔
22 車体
23 コラムブラケット
24 取付部
25 前側支持部
26 後側支持部
27、27a スリーブ
28 枢軸
29、29a 電動モータ
30、30a 係合腕部
31 ウォーム歯
32 内側面
33 逃げ部
34 球状部
35 ホイール歯
36 頭部
37 座面
38 インナコラム
39 アウタコラム
40 透孔
41 支持腕部
2、2a、2b ステアリングシャフト
3、3a、3b 電動アクチュエータ
4 アウタコラム
5 インナコラム
6 インナシャフト
7 アウタチューブ
8 軸受
9 ステアリングホイール
10 ハウジング
11、11a、11b、11c、11d 送りねじ機構
12、12a、12b、12c ナット
13、13a、13b、13c ロッド
14、14a、14b、14c 雌ねじ部
15 ウォーム減速機
16、16a、16b、16c 雄ねじ部
17 腕部
18、18a、18b ボルト
19、19a、19b、19c 筒状部
20、20a、20b スリット
21a、21b、21c、21d 締付孔
22 車体
23 コラムブラケット
24 取付部
25 前側支持部
26 後側支持部
27、27a スリーブ
28 枢軸
29、29a 電動モータ
30、30a 係合腕部
31 ウォーム歯
32 内側面
33 逃げ部
34 球状部
35 ホイール歯
36 頭部
37 座面
38 インナコラム
39 アウタコラム
40 透孔
41 支持腕部
Claims (9)
- 内周面に、らせん状のねじ溝を備えた雌ねじ部を有する筒状部と、
前記筒状部の円周方向1箇所に形成され、前記筒状部の外周面と内周面とに開口するスリットと、を備え、
前記スリットが、前記ねじ溝のうちで前記スリットが横切る部分におけるリード角の方向に対し直交する方向に伸長する、
ナット。 - 前記スリットの伸長方向に関する両端部が、前記筒状部の軸方向両端面に開口していない、請求項1に記載のナット。
- 前記雌ねじ部が、多条ねじにより構成されている、請求項1または2に記載のナット。
- 前記スリットの互いに対向する1対の内側面の径方向内端部に、径方向内方に向かうほど互いに離れる方向に向かう1対の逃げ部を有する、請求項1~3のうちのいずれか1項に記載のナット。
- 前記筒状部のうち、前記スリットを挟んで互いに整合する両側部分に、該スリットの伸長方向に対して直交する方向に伸長する1対の締付孔を有する、請求項1~4のうちのいずれか1項に記載のナット。
- 前記1対の締付孔が、前記筒状部のうち、前記スリットの伸長方向に関する中央位置を挟む両側部分に形成されている、請求項5に記載のナット。
- 内周面に、らせん状のねじ溝を備えた雌ねじ部を有する筒状部と、前記筒状部の円周方向1箇所で、前記筒状部の外周面と内周面とに開口するスリットと、前記筒状部のうち、前記スリットを挟んで互いに整合する両側部分に、該スリットの伸長方向に対して直交する方向に伸長する1対の締付孔と、を備えるナットと、
外周面に、前記雌ねじ部と螺合する雄ねじ部を有するロッドと、
前記1対の締付孔に挿通または螺合され、前記スリットの間隔を拡縮するためのボルトと、
を備え、
前記ナットが、請求項5または6に記載のナットにより構成されている、
送りねじ機構。 - 前記ボルトの頭部の座面が、凸曲面により構成されている、請求項7に記載の送りねじ機構。
- 出力軸を有する電動モータと、
後端部にステアリングホイールが支持されるステアリングシャフトと、
内径側に、前記ステアリングシャフトが回転可能に支持されたステアリングコラムと、
内周面に、らせん状のねじ溝を備えた雌ねじ部を有する筒状部と、前記筒状部の円周方向1箇所で、前記筒状部の外周面と内周面とに開口するスリットと、前記筒状部のうち、前記スリットを挟んで互いに整合する両側部分に、該スリットの伸長方向に対して直交する方向に伸長する1対の締付孔と、を備えるナットと、
外周面に、前記雌ねじ部と螺合する雄ねじ部を有するロッドと、
前記1対の締付孔に挿通または螺合され、前記スリットの間隔を拡縮するためのボルトと、
を備える、送りねじ機構と、
を備え、
前記送りねじ機構は、請求項7または8に記載の送りねじ機構により構成されており、
前記ナットまたは前記ロッドが、前記出力軸により回転駆動可能に支持されており、
前記ナットと前記ロッドとのうちの一方である変位部材が、前記ステアリングホイールの位置を調節する際に、前記ステアリングホイールとともに、該ステアリングホイールの調節方向に変位する部分に支持されており、かつ、前記ナットと前記ロッドのうちの他方である固定部材が、前記ステアリングホイールの位置を調節する際に、該ステアリングホイールの調節方向に変位しない部分に支持されている、
ステアリングホイールの電動位置調節装置。
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