JP2018197006A - 車両のステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動テレスコピック機構及び電動チルト機構の少なくとも一方の機構を備えた車両のステアリング装置において、複数の電動モータ等によって各機構を構成し、装置全体の小型化を可能とする。【解決手段】電動テレスコピック機構及び電動チルト機構の少なくとも一方の機構が、複数の電動モータ（１１、２１）と、複数のウォームギヤ及びウォームホイールを有する複数の減速機構（１２、２２）と、複数の台形螺子軸及びナット部材を有する複数の送り螺子機構（１３、２３）とを備える。複数の減速機構のうちの全ての減速機構、又は一つの減速機構を除く全ての減速機構の逆効率が０以上であり、且つ、複数の送り螺子機構のうちの全ての送り螺子機構、又は一つの送り螺子機構を除く全ての送り螺子機構の逆効率が０以上である。【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、ステアリングコラムに配設されたステアリングホイールを車体に対して前後方向に駆動する電動テレスコピック機構及びステアリングホイールを上下方向に駆動する電動チルト機構の少なくとも一方の機構を備えたステアリング装置に係る。

上記電動テレスコピック機構及び電動チルト機構を備えたステアリング装置に関し、例えば下記の特許文献１には、一実施形態として電動チルト・テレスコステアリング装置が開示されており、電動チルト機構について、「モータを回転させると、その回転運動が図示しないウォームとウォームホィールとを介してチルトスクリューへ伝わり、該チルトスクリューのねじ込まれた可動ナット部材がジャケットと平行にいずれかの方向へ移動する。すると、リンク部材を介して可動ナット部材に連結されている駆動アームの下部がいずれかの方向へ回動する。該駆動アームの上部の車体前方は第２揺動軸を介して上ブラケットに揺動自在に設けられているので、該駆動アームは第２揺動軸を中心として回動する。該駆動アームの上部であって車体後方側は第１回動軸を介してロアジャケットに連結されているので、ロアジャケットの下端に設けた第１揺動軸を中心としてジャケットが上下方向へ揺動する。ステアリングホィールが希望する高さ位置へ移動したときにモータを止めると、ステアリングホィールの高さ位置が決まる。」と説明されている（特許文献１の段落〔００３５〕に記載。但し、図面引用符号は省略）。

また、電動テレスコピック機構については、「モータを回転させると、その回転運動が図示しないウォームとウォームホィールとを介してテレスコスクリューへ伝わる。すると、該テレスコスクリューはロアジャケットに固定した固定ナット部材にねじ込まれているので、ロアジャケットに対してアッパジャケットが軸方向に沿って移動する。ステアリングホィールが車体前後方向の希望する位置へ移動したときにモータを止めると、ステアリングホィールの車体前後方向の位置が決まる。」と説明されている（同段落〔００３６〕に記載。但し、図面引用符号は省略）。

特開２００９−９６４０９号公報

上記特許文献１に記載の装置においては、電動テレスコピック機構及び電動チルト機構の何れの機構においても、電動モータと、ウォーム及びウォームホィールから成る減速機構と、螺子軸（テレスコスクリュー及びチルトスクリューと呼ばれる）及びナット部材から成る送り螺子機を備え、夫々、単一の電動モータによってテレスコピック作動及びチルト作動の各作動を行うように構成されている。従って、テレスコピック作動及びチルト作動の夫々において、各作動負荷や作動速度に応じた体格の電動モータが必要とされるので、電動モータの小型化には自ずと限界があり、必然的に減速機構等を含めた装置全体の小型化にも限界がある。

そこで、本発明は、電動テレスコピック機構及び電動チルト機構の少なくとも一方の機構を備えた車両のステアリング装置に関し、複数の電動モータ等によって各機構を構成し、装置全体の小型化を可能とするステアリング装置を提供することを課題とする。

上記の課題を達成するため、本発明は、ステアリングコラムに配設されたステアリングホイールを車体に対して前後方向に駆動する電動テレスコピック機構及び前記ステアリングホイールを上下方向に駆動する電動チルト機構の少なくとも一方の機構を備えた車両のステアリング装置において、前記少なくとも一方の機構が、前記ステアリングコラムに支持される複数の電動モータと、該複数の電動モータに夫々連結される複数のウォームギヤ及び該複数のウォームギヤに夫々噛合する複数のウォームホイールを有する複数の減速機構と、前記複数のウォームホイールに夫々連結される複数の台形螺子軸、及び、該複数の台形螺子軸に螺合し当該複数の台形螺子軸の夫々の回転に応じて軸方向移動する複数のナット部材を具備して成る複数の送り螺子機構とを備え、前記複数の減速機構のうちの全ての減速機構、又は一つの減速機構を除く全ての減速機構の逆効率が０以上であり、且つ、前記複数の送り螺子機構のうちの全ての送り螺子機構、又は一つの送り螺子機構を除く全ての送り螺子機構の逆効率が０以上である構成としたものである。尚、上記の「前後方向」及び「上下方向」は必ずしも路面に対して平行及び垂直な方向を意味するものではなく、路面に対し傾斜している方向を含む（以下、同様）。

即ち、複数（ｎ）の減速機構のうちの全て（ｎ）の減速機構、又は一つの減速機構を除く全て（ｎ−１）の減速機構の逆効率が０以上であり、且つ、複数（ｎ）の送り螺子機構のうちの全ての送り螺子機構（ｎ）、又は一つの送り螺子機構を除く全て（ｎ−１）の送り螺子機構の逆効率が０以上に設定されている（但し、ｎは２以上の整数）。例えば、前記複数の電動モータ、前記複数の減速機構及び前記複数の送り螺子機構は、夫々（ｎ＝２として）、一対の電動モータ、一対の減速機構及び一対の送り螺子機構で構成するとよい。特に、前記一対の電動モータ、前記一対の減速機構及び一対の送り螺子機構が、前記ステアリングコラムの軸を含む鉛直面に対し対称位置に配設されている構成とするとよい。

本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、本発明のステアリング装置においては、電動テレスコピック機構及び電動チルト機構の少なくとも一方の機構が、ステアリングコラムに支持される複数の電動モータと、複数の電動モータに夫々連結される複数のウォームギヤ及び複数のウォームギヤに夫々噛合する複数のウォームホイールを有する複数の減速機構と、複数のウォームホイールに夫々連結される複数の台形螺子軸、及び、複数の台形螺子軸に螺合し複数の台形螺子軸の夫々の回転に応じて軸方向移動する複数のナット部材を具備して成る複数の送り螺子機構とを備えているので、各電動モータの負荷を抑えることができ、従って、各電動モータの出力を小さくすることができる。この結果、各電動モータの体格を小さくすることができ、各減速機構のギヤモジュールも小さくすることができるので、装置全体の小型化が可能となるだけでなく、車両搭載性が向上する。しかも、複数の減速機構のうちの全ての減速機構、又は一つの減速機構を除く全ての減速機構の逆効率が０以上であり、且つ、複数の送り螺子機構のうちの全ての送り螺子機構、又は一つの送り螺子機構を除く全ての送り螺子機構の逆効率が０以上であるので、各電動モータの出力差や、減速機構の正効率及び送り螺子機構の正効率に差があっても、相互に自動的に調整されるので、適切なトルク伝達を維持することができる。

上記のステアリング装置において、複数の電動モータ、複数の減速機構及び複数の送り螺子機構が、夫々、一対の電動モータ、一対の減速機構及び一対の送り螺子機構で構成されておれば、単一の電動モータ等を用いた従前の機構に比し、最小限の小型化が可能となるだけでなく、車両搭載性が向上する。特に、一対の電動モータ、一対の減速機構及び一対の送り螺子機構が、ステアリングコラムの軸を含む鉛直面に対し対称位置に配設されている構成とすれば、車両搭載性が向上し、調整が容易となる。

本発明のステアリング装置に供される電動テレスコピック機構の一実施形態を示す断面図である。 本発明のステアリング装置に供される電動テレスコピック機構の一実施形態を示す平面図である。 本発明の一実施形態において、台形螺子軸の逆効率を設定する際のリード角と摩擦係数の関係を示すグラフである。

以下、本発明の望ましい実施形態について図面を参照して説明する。図１及び図２は本発明の一実施形態に係るステアリング装置における電動テレスコピック機構の主要構成を示すもので、ステアリングコラムを構成するコラムハウジング２に対し、コラムチューブ３が軸方向移動可能に支持されている。コラムチューブ３内にはステアリングシャフト４が収容されて保持され、ステアリングシャフト４を構成するアッパシャフト４ａの先端にステアリングホイール（図示せず）が固定され、ロアシャフト４ｂの先端に転舵機構（図示せず）が接続される。この転舵機構はステアリングホイールの操作に応じて駆動され、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。

本実施形態においては、コラムハウジング２に一対の電動モータ１１、２１が支持され、夫々に一対の減速機構１２、２２が連結され、更に、夫々に一対の送り螺子機構１３、２３が連結されて二組のテレスコピック駆動機構１０、２０が構成されている。減速機構１２は、電動モータ１１に連結されるウォームギヤ１２ａ及びこれに噛合するウォームホイール１２ｂを有し、減速機構２２は、電動モータ２１に連結されるウォームギヤ２２ａ及びこれに噛合するウォームホイール２２ｂを有している。そして、送り螺子機構１３は、ウォームホイール１２ｂに連結される台形螺子軸１３ａ、及びこれに螺合し台形螺子軸１３ａの回転に応じて軸方向移動するナット部材１３ｂを具備し、送り螺子機構２３は、ウォームホイール２２ｂに連結される台形螺子軸２３ａ、及びこれに螺合し台形螺子軸２３ａの回転に応じて軸方向移動するナット部材２３ｂを具備している。尚、ナット部材１３ｂ、２３ｂは夫々ブラケット３１、３２を介してコラムチューブ３に固定されている。

而して、電動モータ１１、２１の回転駆動に応じて、コラムハウジング２に対しコラムチューブ３が台形螺子軸１３ａ、２３ａの軸方向に移動し、ステアリングシャフト（図示せず）がコラムチューブ３と共に車体前後方向に移動するように構成されている。即ち、コラムハウジング２に対しコラムチューブ３（及びステアリングシャフト）が同期して車体前後方向に移動するテレスコピック駆動機構１０、２０が構成されており、ステアリングホイール（図示せず）を所望の車体前後方向位置に調整することができる。この場合において、電動モータ１１、２１の出力は従前に比し小さく、従って夫々の体格は小さく、減速機構１２、２２のギヤモジュールも従前に比し小さくすることができるので、装置全体の小型化が可能となるだけでなく、車両搭載性が向上する。

本実施形態においては、図１及び図２に示すように、コラムハウジング２の軸を含む鉛直面に対し対称位置に配設されているので、車両搭載性が向上し、調整が容易となる。そして、上記二組のテレスコピック駆動機構１０、２０における一対の減速機構１２、２２の逆効率が０以上に設定され、且つ、一対の送り螺子機構１３、２３の逆効率が０以上に設定されている。送り螺子機構１３、２３について、例えば、圧力角（α＝１５度）の台形螺子軸１３ａ、２３ａを用いたときの逆効率（ηｎ）を０以上に設定する際には、リード角（β）及び摩擦係数（μ）が図３に示す関係に基づいて設定される。尚、減速機構１２、２２及び送り螺子機構１３、２３の何れも、グリス潤滑使用下において逆効率が０以上に設定される。

これにより、本実施形態における複数の減速機構（１２、２２）のうちの全ての減速機構（１２、２２）の逆効率が０以上とされ、且つ、複数の送り螺子機構（１３、２３）のうちの全ての送り螺子機構（１３、２３）の逆効率が０以上とされる。而して、各電動モータ１１、２１の出力差や、減速機構１２、２２の正効率及び送り螺子機構１３、２３の正効率に差があっても、相互に自動的に調整されるので、適切なトルク伝達を維持することができる。

あるいは、複数の減速機構（１２、２２）のうちの一方の減速機構（例えば、減速機構１２）の逆効率が０以上であり、且つ、複数の送り螺子機構（１３、２３）のうちの一方の送り螺子機構（例えば、送り螺子機構１３）の逆効率が０以上である構成としてもよい。つまり、この構成及び上記実施形態の何れも、複数（ｎ）の減速機構のうちの全て（ｎ）の減速機構、又は一つの減速機構を除く全て（ｎ−１）の減速機構の逆効率が０以上であり、且つ、複数（ｎ）の送り螺子機構のうちの全ての送り螺子機構（ｎ）、又は一つの送り螺子機構を除く全て（ｎ−１）の送り螺子機構の逆効率が０以上であるという条件を満たしている（但し、ｎは２以上の整数）。

また、図示は省略するが、ステアリングコラムを上下方向に駆動する電動チルト機構を設け、上記二組のテレスコピック駆動機構１０、２０と同様、二組のチルト駆動機構（図示せず）を備えたものとし、一対のリンク機構（図示せず）を介してコラムハウジング２を揺動し得るように構成することとしてもよく、これによりステアリングホイール（図示せず）を所望の車体上下方向位置に調整することができる。更に、上記電動テレスコピック機構及び電動チルト機構の両機構を備え、夫々に、二組のテレスコピック駆動機構１０、２０及び二組のチルト駆動機構（図示せず）備えた装置とすることとしてもよく、この場合には計４個の電動モータ、減速機構及び送り螺子機構が設けられるが、電動モータの体格は小さく何れも小型となるので、従前の計２個の電動モータ等を備えた装置に比し、装置全体として特に大型となることはない。

２ コラムハウジング（ステアリングコラム）
３ コラムチューブ
４ ステアリングシャフト
１０、２０ テレスコピック駆動機構
１１、２１ 電動モータ
１２、２２ 減速機構
１２ａ、２２ａ ウォームギヤ
１２ｂ、２２ｂ ウォームホイール
１３、２３ 送り螺子機構
１３ａ、２３ａ 台形螺子軸
１３ｂ、２３ｂ ナット部材

Claims (3)

1. ステアリングコラムに配設されたステアリングホイールを車体に対して前後方向に駆動する電動テレスコピック機構及び前記ステアリングホイールを上下方向に駆動する電動チルト機構の少なくとも一方の機構を備えた車両のステアリング装置であって、
   前記少なくとも一方の機構が、
   前記ステアリングコラムに支持される複数の電動モータと、
   該複数の電動モータに夫々連結される複数のウォームギヤ及び該複数のウォームギヤに夫々噛合する複数のウォームホイールを有する複数の減速機構と、
   前記複数のウォームホイールに夫々連結される複数の台形螺子軸、及び、該複数の台形螺子軸に螺合し当該複数の台形螺子軸の夫々の回転に応じて軸方向移動する複数のナット部材を具備して成る複数の送り螺子機構とを備え、
   前記複数の減速機構のうちの全ての減速機構、又は一つの減速機構を除く全ての減速機構の逆効率が０以上であり、且つ、前記複数の送り螺子機構のうちの全ての送り螺子機構、又は一つの送り螺子機構を除く全ての送り螺子機構の逆効率が０以上であることを特徴とする車両のステアリング装置。
2. 前記複数の電動モータ、前記複数の減速機構及び前記複数の送り螺子機構が、夫々、一対の電動モータ、一対の減速機構及び一対の送り螺子機構で構成されていることを特徴とす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。
3. 前記一対の電動モータ、前記一対の減速機構及び一対の送り螺子機構が、前記ステアリングコラムの軸を含む鉛直面に対し対称位置に配設されていることを特徴とする請求項２記載の車両のステアリング装置。

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