JP2006205749A - Steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はステアリング装置、特に、ステアリングホイールの回転をステアリングギヤのラックに伝達するエクステンションシャフトのピニオンに加わる振動と曲げモーメントを緩和するようにしたステアリング装置に関する。 The present invention relates to a steering device, and more particularly, to a steering device that reduces vibration and bending moment applied to a pinion of an extension shaft that transmits rotation of a steering wheel to a rack of a steering gear.
このようなエクステンションシャフトを有するステアリング装置として特許文献1に示すステアリング装置がある。特許文献1のステアリング装置は、一直線上に無いステアリングホイールの回転をエクステンションシャフトに伝達するために、ステアリングホイールに連結したステアリングシャフトの下端に中間シャフトを連結し、この中間シャフトの下端に、自在継手を介してエクステンションシャフトを連結している。 As a steering apparatus having such an extension shaft, there is a steering apparatus disclosed in Patent Document 1. In the steering device of Patent Document 1, an intermediate shaft is connected to the lower end of the steering shaft connected to the steering wheel in order to transmit the rotation of the steering wheel that is not in a straight line to the extension shaft, and a universal joint is connected to the lower end of the intermediate shaft. The extension shaft is connected via
このステアリング装置に、走行時の車輪や車体の振動が加わると、エクステンションシャフト上端の自在継手が振動し、この自在継手の振動でエクステンションシャフト下端のピニオンシャフトに大きな曲げモーメントと振動が加わる。そのため、ステアリングホイールの操縦安定性が低下するだけでなく、ピニオンシャフトに大きな負荷が加わる場合があった。特に重量の大きなダブルカルダン型等速自在継手を使用したステアリング装置では、ピニオンシャフトに加わる曲げモーメントが大きくなるため、問題が大きくなる傾向があった。 When vibration of a wheel or a vehicle body is applied to the steering device, the universal joint at the upper end of the extension shaft vibrates, and a large bending moment and vibration are applied to the pinion shaft at the lower end of the extension shaft due to the vibration of the universal joint. Therefore, not only the steering stability of the steering wheel is lowered, but a large load may be applied to the pinion shaft. In particular, in a steering device using a heavy double cardan type constant velocity universal joint, the bending moment applied to the pinion shaft becomes large, and thus the problem tends to increase.
本発明は、車輪や車体の振動により、エクステンションシャフト下端のピニオンシャフトやピニオンに加わる振動と曲げモーメントを低減して、操縦安定性を向上し、ピニオンシャフトへの大きな負荷を防止するようにしたステアリング装置を提供することを課題とする。 The present invention reduces the vibration and bending moment applied to the pinion shaft and pinion at the lower end of the extension shaft due to the vibration of the wheel and the vehicle body, improves steering stability, and prevents a heavy load on the pinion shaft. It is an object to provide an apparatus.
上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第1番目の発明は、車体後方側にステアリングホイールを装着したステアリングシャフトを回転自在に軸承するコラム、上記ステアリングシャフトのロアー側に連結された中間シャフト、ステアリングギヤのラックに噛合うピニオンがロアー側に形成されたエクステンションシャフト、上記エクステンションシャフトのアッパー側と上記中間シャフトのロアー側を連結するソケットヨークとピンヨークが、環状のカップリングヨークの両端部に十字軸を介して連結され、ソケットヨークとピンヨークの先端部同士が球面軸受によって連結されたダブルカルダン型等速自在継手、上記エクステンションシャフトのアッパー側に形成されたアッパー側エクステンションシャフト、上記エクステンションシャフトのロアー側に形成されたロアー側エクステンションシャフト、上記アッパー側エクステンションシャフトの下端とロアー側エクステンションシャフトの上端を連結する弾性体とストッパーピンを備え、上記ステアリングホイールからステアリングシャフトに加えられる回転トルクが所定値よりも大きくなると、上記ストッパーピンを介して回転トルクが伝達される弾性軸継手を備えたことを特徴とするステアリング装置である。 The above problem is solved by the following means. In other words, the first aspect of the invention includes a column that rotatably supports a steering shaft having a steering wheel mounted on the rear side of the vehicle body, an intermediate shaft that is coupled to the lower side of the steering shaft, and a pinion that meshes with a rack of the steering gear. An extension shaft formed on the lower side, a socket yoke that connects the upper side of the extension shaft and the lower side of the intermediate shaft, and a pin yoke are connected to both ends of the annular coupling yoke via a cross shaft, and the socket yoke And a double cardan type constant velocity universal joint in which the tip end portions of the pin yoke are connected by a spherical bearing, an upper side extension shaft formed on the upper side of the extension shaft, and a lower side of the extension shaft. An upper extension shaft, an elastic body connecting the lower end of the upper extension shaft and the upper end of the lower extension shaft, and a stopper pin, and when the rotational torque applied from the steering wheel to the steering shaft becomes larger than a predetermined value, A steering apparatus comprising an elastic shaft coupling to which rotational torque is transmitted via a stopper pin.
第2番目の発明は、第1番目の発明のステアリング装置において、上記弾性軸継手は、上記エクステンションシャフトの軸方向長さの略中間位置に取付けられていることを特徴とするステアリング装置である。 A second invention is the steering device according to the first invention, wherein the elastic shaft coupling is attached at a substantially middle position of the axial length of the extension shaft.
第3番目の発明は、第1番目または第2番目のいずれかの発明のステアリング装置において、上記中間シャフトは、互いに軸方向に相対的に摺動可能で、回転トルクを伝達可能な中間インナーシャフトと中間アウターシャフトで構成されていることを特徴とするステアリング装置である。 According to a third aspect of the present invention, in the steering apparatus according to the first or second aspect of the invention, the intermediate shafts are slidable relative to each other in the axial direction and can transmit rotational torque. And an intermediate outer shaft.
本発明のステアリング装置では、エクステンションシャフトをアッパー側エクステンションシャフトとロアー側エクステンションシャフトで構成し、アッパー側エクステンションシャフトの下端とロアー側エクステンションシャフトの上端を弾性軸継手で連結するようにしたため、重量の大きなダブルカルダン型等速自在継手の振動が弾性軸継手により吸収される。従って、ピニオンシャフトやピニオンに加わる振動及び曲げモーメントが低減されるため、操縦安定性が向上し、ピニオンシャフトやピニオンへの大きな負荷を防止することができる。 In the steering device of the present invention, the extension shaft is composed of the upper side extension shaft and the lower side extension shaft, and the lower end of the upper side extension shaft and the upper end of the lower side extension shaft are connected by the elastic shaft joint, so that the weight is large. The vibration of the double cardan type constant velocity universal joint is absorbed by the elastic shaft joint. Accordingly, since vibration and bending moment applied to the pinion shaft and pinion are reduced, steering stability is improved, and a large load on the pinion shaft and pinion can be prevented.
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図1は、本発明のステアリング装置を車両に取り付けた状態を示す全体斜視図である。図2は、本発明の実施形態のステアリング装置の要部を示す一部を断面した側面図である。図3は図2のダブルカルダン型等速自在継手を示すA−A拡大断面図である。図4は図2の弾性軸継手を示す拡大断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall perspective view showing a state in which the steering device of the present invention is attached to a vehicle. FIG. 2 is a partial cross-sectional side view showing a main part of the steering device according to the embodiment of the present invention. 3 is an AA enlarged sectional view showing the double cardan type constant velocity universal joint of FIG. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the elastic shaft coupling of FIG.
図1及び図2に示すように、中空円筒状のコラム1が車体に固定され、このコラム1にステアリングシャフト12が回動可能に軸支されている。ステアリングシャフト12には、その右端(車体後方側)にステアリングホイール13が装着され、ステアリングシャフト12の左端(車体前方側)には、カルダンジョイント2を介して中間シャフト3が連結されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a hollow cylindrical column 1 is fixed to a vehicle body, and a
中間シャフト3には、その左端にダブルカルダン型等速自在継手4が連結され、ダブルカルダン型等速自在継手4には、エクステンションシャフト5が連結されている。エクステンションシャフト5の下端(ロアー側)に連結されたピニオンシャフト53のピニオン54が、ステアリングギヤ6のラック61に噛合っている。エクステンションシャフト5は、アッパー側エクステンションシャフト51の下端と、ロアー側エクステンションシャフト52の上端を、弾性軸継手7で連結して構成している。
A double cardan type constant velocity
弾性軸継手7は、エクステンションシャフト5の軸方向の長さの略中間位置に設けられている。ピニオンシャフト53及びピニオン54はエクステンションシャフト5とは別体で構成され、ロアー側エクステンションシャフト52の下端に形成された継手523に締付けられて固定されている。
The
運転者がステアリングホイール13を回転操作すると、ステアリングシャフト12、カルダンジョイント2、中間シャフト3、ダブルカルダン型等速自在継手4、エクステンションシャフト5、ピニオンシャフト53のピニオン54を介して、その回転力がステアリングギヤ6に伝達され、ラックアンドピニオン機構を介して、タイロッド62を移動し、車輪の操舵角を変えることができる。
When the driver rotates the
中間シャフト3は、車体後方側(アッパー側)で雄スプラインが形成された中実の中間インナーシャフト31と、車体前方側(ロアー側)で雌スプラインが形成された中空円筒状の中間アウターシャフト32で構成され、中間インナーシャフト31の雄スプラインが、中間アウターシャフト32の雌スプラインに摺動可能に、かつ回転トルクを伝達可能に嵌合している。そして、中間インナーシャフト31の車体後方側が上記カルダンジョイント2に連結され、中間アウターシャフト32の車体前方側が上記ダブルカルダン型等速自在継手4に連結されている。
The
図3にダブルカルダン型等速自在継手4の詳細を示す。このダブルカルダン型等速自在継手4は、ピンソケット型のダブルカルダン型等速自在継手である。すなわち、軸方向に配置したソケットヨーク41とピンヨーク42が、それぞれ十字軸43、44を介して中央部の環状のカップリングヨーク45に連結される。
FIG. 3 shows details of the double cardan type constant velocity
ピンヨーク42は、上記アッパー側エクステンションシャフト51の上端に取付けられ、ソケットヨーク41は上記中間アウターシャフト32の下端に取付けられている。そして、ソケットヨーク41の先端部に形成された筒状スリーブ411がカップリングヨーク45の内方に導入されるとともに、ピンヨーク42の先端部に上記筒状スリーブ411の内周に導入されるピン421が形成されている。
The
また、ソケットヨーク41の筒状スリーブ411の内周に球面座412が嵌合され、ピンヨーク42のピン421にニードル軸受422を介して回転および軸方向に摺動自在に支持される球面体423が、上記球面座412に摺接して、球面軸受を構成している。さらに、ピンヨーク42のピン421には有底円筒部424が形成されるとともに、この有底円筒部424の開口側に、球面体423とは別体に半径方向内方にのびるフランジ状のバネ受け部材425が形成されている。そして、上記有底円筒部424とバネ受け部材425間に軸方向に張り出す圧縮コイルバネ426が装着され、上記球面体423を球面座412に常時密接するように付勢している。
A
次に、弾性軸継手7について説明する。この弾性軸継手7は、図4に示すように、内側スリーブ71、弾性体72、外側スリーブ73、ストッパーピン74で構成されている。ストッパーピン74は金属製で、上記ロアー側エクステンションシャフト52の上端部に、直径方向にわたり固定している。この為、このロアー側エクステンションシャフト52の上端部で直径方向反対側2個所位置に、一対の通孔521、521を、それぞれ直径方向に貫通する状態で形成している。
Next, the
そして、これら両通孔521、521内に上記ストッパーピン74の中間部2個所位置を支持している。なお、このストッパーピン74の両端部の外径は、上記各通孔521、521の内径よりも若干大きくしている。又、この状態で上記ストッパーピン74の両端寄り部分は、上記ロアー側エクステンションシャフト52の外周面から直径方向外方に突出している。
In addition, the positions of two intermediate portions of the
上記弾性体72は、ゴム等のエラストマー材料で、円筒状に形成されている。また、それぞれが金属製で円筒状に形成した内側スリーブ71と外側スリーブ73とを、互いに同心に配置している。そして、上記内側スリーブ71の外周面と上記弾性体72の内周面とを焼き付け若しくは接着により結合し、上記外側スリーブ73の内周面と上記弾性体72の外周面とを同様に結合している。
The elastic body 72 is made of an elastomer material such as rubber and has a cylindrical shape. Further, an
そして、上記内側スリーブ71を上記ロアー側エクステンションシャフト52の上端部外周522に外嵌固定し、上記外側スリーブ73を、上記アッパー側エクステンションシャフト51の内周512に内嵌固定している。
The
また、上記内側スリーブ71、弾性体72、外側スリーブ73、アッパー側エクステンションシャフト51の円筒部513の一部で、上述したロアー側エクステンションシャフト52に形成した各通孔521、521と整合する、直径方向反対側2個所位置には、それぞれ1対ずつの通孔711、721、731、511を、直径方向に貫通する状態で形成している。そして、上記ロアー側エクステンションシャフト52に支持した前記ストッパーピン74の両端寄り部分を、内側スリーブ71、弾性体72、外側スリーブ73、アッパー側エクステンションシャフト51に形成した上記各通孔711、721、731、511内に挿入している。
In addition, the
なお、上記内側スリーブ71に形成された通孔711の内径は、上記ロアー側エクステンションシャフト52に形成した各通孔521、521の内径とほぼ同一径にしている。これに対して、上記弾性体72と外側スリーブ73とに形成した通孔721、731の内径、及び上記アッパー側エクステンションシャフト51の円筒部513に形成した通孔511の内径は、上記ロアー側エクステンションシャフト52に形成した各通孔521、521の内径よりも大きくしている。
The inner diameter of the through
従って、上記ストッパーピン74の両端部外周面と、上記弾性体72と外側スリーブ73とに形成する部分の通孔721、731、及び上記アッパー側エクステンションシャフト51に形成する通孔511の内周面との間には、隙間が形成される。
Accordingly, the outer peripheral surfaces of both ends of the
上述の様に構成する弾性軸継手7の作用は次の通りである。ステアリングホイール13からステアリングシャフト12に加えられる回転トルクが小さい場合には、ストッパーピン74の両端部は、アッパー側エクステンションシャフト51の通孔511内で中立位置若しくは中立位置から少しだけ片寄った位置に存在する。この状態では、上記ストッパーピン74の両端部外周面と、上記各通孔511、511の内周面との間に、全周にわたり隙間が形成されて、上記ストッパーピン74の両端部が上記各通孔511、511の内面に接触する事はない。
The operation of the elastic shaft joint 7 configured as described above is as follows. When the rotational torque applied from the
このとき、上記小さな回転トルクは、上記外側スリーブ73、弾性体72、内側スリーブ71を介して、上記ロアー側エクステンションシャフト52からピニオンシャフト53、ピニオン54、ラック61、ステアリングギヤ6に伝達される。
At this time, the small rotational torque is transmitted from the
走行時の車輪や車体の振動により、重量の重いダブルカルダン型等速自在継手4が振動するが、エクステンションシャフト5の軸方向長さの略中間位置に弾性軸継手7が介在しているため、ダブルカルダン型等速自在継手4の振動が弾性軸継手7の弾性体72により吸収される。
The heavy double cardan type constant velocity
従って、ピニオンシャフト53、ピニオン54に加わる振動及び曲げモーメントが低減されるため、操縦安定性が向上し、ピニオンシャフト53への大きな負荷を防止することができる。本発明の実施形態に示すように、エクステンションシャフト5の軸方向長さの略中間位置に弾性軸継手7を介在させれば、ピニオンシャフト53に加わる振動の振幅と曲げモーメントの両方を適度に抑制することが可能となる。
Therefore, since vibration and bending moment applied to the
前輪に大きな舵角を付与する場合等の様に、ステアリングホイール13からステアリングシャフト12に加えられる回転トルクが大きい場合には、上記ストッパーピン74の両端部外周面と上記各通孔511、731、721の内周面とが当接する。この結果、ステアリングホイール13から上記ステアリングシャフト12に加えられた回転トルクのうちの多くの部分が、上記ストッパーピン74を介して上記ロアー側エクステンションシャフト52に伝達される。この状態では、上記弾性体72を介して伝達される回転トルクは限られたものとなり、この弾性体72に無理な力が作用して、この弾性体72の耐久性が損なわれたりする事はない。
When the rotational torque applied to the steering
上記した実施形態では、ピニオンシャフト53及びピニオン54はエクステンションシャフト5とは別体で構成され、ロアー側エクステンションシャフト52の下端にピニオンシャフト53が連結されているが、ピニオンシャフト53及びピニオン54をロアー側エクステンションシャフト52と一体に構成してもよい。
In the above-described embodiment, the
上記実施形態では、ステアリングシャフト12と中間インナーシャフト31をカルダンジョイント2で連結しているが、ステアリングシャフト12と中間インナーシャフト31が組付け誤差が無く一直線上に配置される場合には、カルダンジョイント2を省略することができる。また、上記実施形態では、運転者の体格に応じてステアリングホイール13の位置調整を行わないステアリング装置に適用した例について説明したが、ステアリングホイール13のチルト位置またはテレスコ位置の少なくとも一方の調整が可能なステアリング装置に適用してもよい。
In the above embodiment, the steering
1 コラム
12 ステアリングシャフト
13 ステアリングホイール
2 カルダンジョイント
3 中間シャフト
31 中間インナーシャフト
32 中間アウターシャフト
4 ダブルカルダン型等速自在継手
41 ソケットヨーク
411 筒状スリーブ
412 球面座
42 ピンヨーク
421 ピン
422 ニードル軸受
423 球面体
424 有底円筒部
425 バネ受け部材
426 圧縮コイルバネ
43 十字軸
44 十字軸
45 カップリングヨーク
5 エクステンションシャフト
51 アッパー側エクステンションシャフト
511 通孔
512 内周
513 円筒部
52 ロアー側エクステンションシャフト
521 通孔
522 外周
523 継手
53 ピニオンシャフト
54 ピニオン
6 ステアリングギヤ
61 ラック
62 タイロッド
7 弾性軸継手
71 内側スリーブ
711 通孔
72 弾性体
721 通孔
73 外側スリーブ
731 通孔
74 ストッパーピン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
上記ステアリングシャフトのロアー側に連結された中間シャフト、
ステアリングギヤのラックに噛合うピニオンがロアー側に形成されたエクステンションシャフト、
上記エクステンションシャフトのアッパー側と上記中間シャフトのロアー側を連結するソケットヨークとピンヨークが、環状のカップリングヨークの両端部に十字軸を介して連結され、ソケットヨークとピンヨークの先端部同士が球面軸受によって連結されたダブルカルダン型等速自在継手、
上記エクステンションシャフトのアッパー側に形成されたアッパー側エクステンションシャフト、
上記エクステンションシャフトのロアー側に形成されたロアー側エクステンションシャフト、
上記アッパー側エクステンションシャフトの下端とロアー側エクステンションシャフトの上端を連結する弾性体とストッパーピンを備え、上記ステアリングホイールからステアリングシャフトに加えられる回転トルクが所定値よりも大きくなると、上記ストッパーピンを介して回転トルクが伝達される弾性軸継手を備えたこと
を特徴とするステアリング装置。 A column that rotatably supports a steering shaft with a steering wheel mounted on the rear side of the vehicle body,
An intermediate shaft connected to the lower side of the steering shaft,
An extension shaft with a pinion meshing with the steering gear rack on the lower side,
A socket yoke and a pin yoke that connect the upper side of the extension shaft and the lower side of the intermediate shaft are connected to both ends of the annular coupling yoke via a cross shaft, and the tip ends of the socket yoke and the pin yoke are spherical bearings. Double cardan type constant velocity universal joint, connected by
An upper extension shaft formed on the upper side of the extension shaft,
Lower extension shaft formed on the lower side of the extension shaft,
An elastic body connecting the lower end of the upper side extension shaft and the upper end of the lower side extension shaft and a stopper pin are provided, and when the rotational torque applied from the steering wheel to the steering shaft becomes larger than a predetermined value, A steering apparatus comprising an elastic shaft coupling to which rotational torque is transmitted.
上記弾性軸継手は、上記エクステンションシャフトの軸方向長さの略中間位置に取付けられていること
を特徴とするステアリング装置。 The steering apparatus according to claim 1, wherein
The steering device according to claim 1, wherein the elastic shaft coupling is attached at a substantially intermediate position in the axial length of the extension shaft.
上記中間シャフトは、互いに軸方向に相対的に摺動可能で、回転トルクを伝達可能な中間インナーシャフトと中間アウターシャフトで構成されていること
を特徴とするステアリング装置。 In the steering device according to claim 1 or 2,
The steering device according to claim 1, wherein the intermediate shaft is configured to include an intermediate inner shaft and an intermediate outer shaft that are slidable relative to each other in the axial direction and capable of transmitting rotational torque.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008111405A1 (en) * | 2007-03-15 | 2008-09-18 | Nsk Ltd. | Steering device |
JP2015113935A (en) * | 2013-12-12 | 2015-06-22 | 株式会社ジェイテクト | Coupling structure of shaft and universal joint |
-
2005
- 2005-01-25 JP JP2005016211A patent/JP2006205749A/en active Pending
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