JP2009067117A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ラックブーツ６０内に水が侵入したことを容易に目視できるようにして、早期にラックブーツ６０の異常を見つけることができるようにする
【解決手段】 ラックブーツ６０を透明あるいは半透明の材料にて形成するとともに、ラックブーツ６０の内周面に吸水変色部材７０を接着する。吸水変色部材７０としてシリカゲルを用いる。シリカゲルは、塩化コバルト(II）が添加されており、吸水すると青色から桃色に変化する。ラックブーツ６０の破損やシール不良等によりラックブーツ６０内に水が侵入すると吸水変色部材７０が青色から桃色に変化する。従って、ラックブーツ６０の内部の色を外から確認するだけで、ラックブーツ６０の異常を簡単に見つけることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ハウジング内に軸線方向（車幅方向）に変位可能に設けた転舵軸により車輪を転舵するステアリング装置に関する。

従来から、車両のステアリング装置においては、操舵ハンドルに連結されたステアリングシャフトの回転運動をラック・アンド・ピニオン機構によりラック軸（転舵軸）の軸線方向運動に変換し、ラック軸の両端に連結されたタイロッド（連結軸）を介して車輪のナックルに転舵力を付与して車輪を転舵する。こうしたステアリング装置においては、ラック軸がギヤハウジング内に収納される。ラック軸は、その両端がギヤハウジング両端の開口部から露出しており、ボールジョイントを介してタイロッドを揺動可能に連結する。また、電動パワーステアリング装置においては、このラック軸に減速機としてボールねじ機構を形成し、ラック軸と同軸状に設けた電動モータによりボールネジナットを回転させることにより、ラック軸を軸線方向に駆動するように構成したものも知られている。

こうしたステアリング装置においては、ギヤハウジング内に異物が侵入しないように、ギヤハウジング両端の開口部を蛇腹管からなるブーツで覆っている。具体的には、ブーツの一端をギヤハウジングの先端外周面にバンド等により密着固定し、ブーツの他端をタイロッドの外周面にバンド等により密着固定する。

ギヤハウジングの先端外周面とブーツ内周面との密着固定部に隙間が生じた場合、その隙間から水が侵入する。そこで特許文献１に提案されたステアリング装置においては、ギヤハウジングを車体に取り付けるマウントブッシュの外周面に、ブーツの一端を固定するように構成している。
特開平１１−１９２９５４号

しかしながら、こうした構成であっても、ブーツの穴あき、破れ等が生じた場合には、ギヤハウジング内へ水が侵入してしまう。従って、車両点検等においては、ブーツの外観検査が行われる。この場合、ブーツが大きく破れている場合には、外観から異常を発見できるが、シール不良や小さな穴あきなどは外観からそれらをみつけることが難しい。こうしたケースでは、ギヤハウジング内への水の侵入によるギヤ機構等の劣化（錆の発生）が進行してしまう。このため、異音や操舵引っ掛かりが生じるといった不具合が発生し、この時になって初めてブーツ異常が発覚される。

本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、ブーツ内に水が侵入したことを容易に目視できるようにして、早期にブーツ異常を見つけることができるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、操舵操作に応じて軸線方向に変位する転舵軸と、上記転舵軸を軸線方向に変位自在に収容し両端に上記転舵軸の両端を露出する開口部を形成したハウジングと、上記転舵軸の両端に揺動可能に連結され上記転舵軸の変位力を車輪に伝達する連結軸と、上記ハウジングの両端の開口部を覆って上記ハウジング内を密閉状態にする蛇腹管状のブーツとを備えたステアリング装置において、上記ブーツの内部に、吸水により膨張あるいは変色する吸水変化部材を設けたことにある。

この発明においては、転舵軸を軸線方向に変位させ、転舵軸の両端に連結した連結軸を介して車輪を転舵する。転舵軸は、その両端（連結軸との連結部）をハウジング両端の開口部から露出してハウジングに収容される。ハウジング両端の開口部は、蛇腹管状のブーツにより覆われる。これにより、ハウジング内は密閉状態となる。ブーツは、例えば、一端をハウジングの外周に固定し他端を連結軸の外周に固定して設けられ、転舵軸の軸線方向の変位に伴って伸縮してハウジング内を密閉状態にする。このブーツの内部（蛇腹管にて囲まれる領域内）には、吸水変化部材が設けられる。吸水変化部材は、ブーツ内に水が侵入すると、吸水して膨張あるいは変色する。従って、外観からブーツ内に水が侵入しているか否かを判断することができ、目視検査が容易となる。

この場合、ブーツを透明あるいは半透明の材料にて形成するとともに、ブーツの内部に、吸水変化部材として、吸水すると変色する吸水変色部材を設けるとよい。これによれば、ブーツの内部の吸水変色部材の色を良好に確認することができ、ブーツ内に水が侵入しているか否かの目視検査が容易となる。例えば、検査に慣れていない車両ユーザであっても、ブーツの異常を見つけることができる。また、吸水変色部材は、例えば、ブーツの内側面に塗布あるいいは接着して設けられるとよい。これによれば、吸水変色部材の色を一層確認しやすくなる。

また、ブーツを径方向外側に向かって拡大変形可能に形成するとともに、ブーツの内部に、吸水変化部材として、吸水すると膨張する吸水膨張部材を設けるとよい。これによれば、ブーツ内に水が侵入すると吸水膨張部材が膨張してブーツを径方向外側に向かって押し拡げる。従って、ブーツの外形形状を確認するだけでブーツ内に水が侵入しているか否かを判断することができ、ブーツの目視検査が容易となる。例えば、検査に慣れていない車両ユーザであっても、ブーツの異常を見つけることができる。

以下、本発明のステアリング装置の実施形態について図１，図２を用いて説明する。本実施形態のステアリング装置は、ラック・アンド・ピニオン式の電動パワーステアリング装置であって、運転者が操舵操作するための操舵ハンドル１０と、操舵ハンドル１０を一端に連結し他端にピニオンギヤ（図示略）を固着したステアリングシャフト２０と、略円筒状のギヤハウジング３０と、ギヤハウジング３０内で摺動可能に支持されるラック軸４０（図２参照）と、ラック軸４０の両端に連結されるタイロッド５０Ｒ，５０Ｌを備える。尚、タイロッド５０Ｒ，５０Ｌは、左右対称に設けられ同一構成であるため、以下、左右を特定する必要がない限り、単にタイロッド５０と呼ぶ。

ギヤハウジング３０は、車幅方向に延設され、左右両側に形成した車体取付部３１，３２を介して車体に固定される。ラック軸４０は、ステアリングシャフト２０の先端に形成したピニオンギヤと噛合するラック歯（図示略）が形成され、ギヤハウジング３０内の円筒空間に軸線方向に変位自在に収納される。従って、操舵ハンドル１０の回転操作によりステアリングシャフト２０が回転すると、その回転に伴ってラック軸４０が車幅方向となる軸線方向に直線運動する。また、ギヤハウジング３０内には、図示しないが、ラック軸４０の外周に同軸状に電動モータが配設され、電動モータの中空ロータの回転運動をボールねじ機構を介してラック軸４０の軸線方向運動に変換する電動操舵アシスト機構が設けられている。尚、図１において、符号３３は、ラック軸４０のラック歯とピニオンギヤとの噛合部を表し、符号３５は、電動モータ、ボールねじ機構等が設けられる電動操舵アシスト機構部を表す。

図２に示すように、ギヤハウジング３０の左右両端は開放され、その開口部３４からラック軸４０の先端（両端）が露出する。つまり、ラック軸４０は、軸方向寸法がギヤハウジング３０の軸方向寸法よりやや長く、その両端がギヤハウジング３０の両端に形成された開口部３４から露出する。ラック軸４０の先端には、ラックエンドソケット４１がねじ締結により固着される。ラックエンドソケット４１には、タイロッド５０の一端に設けたボールジョイント５１が揺動可能に収納される。タイロッド５０は、車輪に固定したナックル（図示略）とラック軸４０とを連結する連結軸を構成するもので、その一端に設けたボールジョイント５１をラックエンドソケット４１内に収納することで、ラック軸４０に対して揺動可能に連結される。

ラックエンドソケット４１は、その外径がラック軸４０の先端外径よりも大径となっており、ラック軸４０との締結部の周囲に車幅内側方向に向いたリング状平面４２が形成される。ギヤハウジング３０の開口部３４から所定長だけ車幅内側方向に奥まったところには、図示しない小径部が形成されており、この小径部とラックエンドソケット４１のリング状平面４２との当接によりラック軸４０のストロークエンドが設定されている。つまり、操舵ハンドル１０を所定角度まで回転させると、ラック軸４０の先端に設けたラックエンドソケット４１のリング状平面４２がギヤハウジング３０内の小径部に突き当たり、これによりラック軸４０の移動が規制される構成となっている。

このようなラック・アンド・ピニオン式の電動パワーステアリング装置においては、運転者が操舵ハンドル１０を回動操作すると、この操作力によりステアリングシャフト２０が回転し、この回転運動がピニオンギヤを介してラック軸４０の軸線方向（車幅方向）の直線運動に変換される。同時に、図示しないステアリングコントローラが操舵トルクおよび車速に応じて電動モータを駆動制御して、ラック軸４０に軸線方向への変位力（操舵アシスト力）を付与する。これにより左右のタイロッド５０が車輪に設けられたナックルを引っ張り方向へ回動、あるいは、押し出し方向へ回転させて転舵が行われる。

また、ギヤハウジング３０の左右の開口部３４には、異物がギヤハウジング３０内に侵入しないようにラックブーツ６０Ｒ，６０Ｌが装着される。このラックブーツ６０Ｒ，６０Ｌは、左右対称に設けられるものであって構成は同一である。以下、ラックブーツ６０Ｒ，６０Ｌを、単にラックブーツ６０と呼んで説明する。ラックブーツ６０は、一端がギヤハウジング３０の開口部３４の外周面に密着して取り付けられる大径筒部６１と、他端がタイロッド５０の中間部の外周面に密着して取り付けられる小径筒部６２と、大径筒部６１と小径筒部６２の間に設けられる蛇腹管部６３とからなり、透明の合成樹脂により一体形成されている。

ラックブーツ６０の蛇腹管部６３の内周面には、吸水変色部材７０が接着剤により接着されている。この吸水変色部材７０としては、シリカゲルが使用される。このシリカゲルは、水分の指示薬として塩化コバルト（II）が添加されていて、水分を吸収していない状態においては青色をなし、水分を吸収した状態においては桃色に変化する。

このように吸水変色部材７０が内周面に接着されたラックブーツ６０は、大径筒部６１がギヤハウジング３０の開口部３４の周囲に装着されバンド８１により締め付けられて密着固定され、小径筒部６２がタイロッド５０の外周面に装着されバンド８２により締め付けられて密着固定される。従って、ギヤハウジング３０は、その左右の開口部３４がラックブーツ６０（６０Ｒ，６０Ｌ）により覆われるため、内部が密閉状態となり外部から水が侵入しない。

ラックブーツ６０は、透明な合成樹脂により形成されているため、内部の吸水変色部材７０の色を外から確認することができる。ラックブーツ６０に異常が無く、ギヤハウジング３０が密閉状態に維持されているときには、ラックブーツ６０内に水が侵入することができないため、ラックブーツ６０の内部が青色に見える。

ラックブーツ６０は、車両走行中においてタイヤが跳ね上げた石等の突起物により孔があいたり破れたりするおそれがある。また、大径筒部６１とギヤハウジング３０外周面との密着不良、あるいは、小径筒部６２とタイロッド５０外周面との密着不良を生じるおそれもある。こうした場合には、ラックブーツ６０内に水が侵入してしまう。ラックブーツ６０内に水が侵入すると、その水がギヤハウジング３０内に伝わり、ギヤ機構や、ラック軸４０とギヤハウジング３０との摺動部の劣化（錆の発生）を促進してしまう。また、ギヤハウジング３０内に設けた図示しない電動操舵アシスト機構の電動モータや回転角センサの電気配線の短絡故障を招いてしまう。

こうした異常は、ラックブーツ６０が大きく破れている場合には外観検査により見つけられるが、そうでない場合には、なかなか見つけられない。そこで、本実施形態においては、ラックブーツ６０を透明な合成樹脂で形成するとともに、その内周面に吸水変色部材７０を接着するという特有な構成を採用することで、ラックブーツ６０内に水が侵入していることを簡単に見つけることができる。つまり、ラックブーツ６０内の吸水変色部材７０が青色から桃色に変色しているかどうかを確認するだけで、ラックブーツ６０内に水が侵入しているか否かを簡単に判断することができる。

従って、本実施形態によれば、ラックブーツ６０の異常を簡単に検査することができる。例えば、検査に慣れていない車両ユーザであっても、ラックブーツ６０の異常を見つけることができる。また、ラックブーツ６０の異常を早期に発見できるため、ギヤハウジング３０内への水の侵入によるギヤ機構等の劣化や電気系配線の短絡等を防止することができる。この結果、ステアリング装置の信頼性を向上することができる。

尚、本実施形態においては、透明の樹脂によりラックブーツ６０を形成したが、内部の吸水変色部材７０の色が視認可能であれば半透明であってもよい。また、吸水変色部材７０は、必ずしもラックブーツ６０の内周面に接着する必要はなく、ラックブーツ６０内の底部に溜めておいてもよい。また、吸水変色部材７０は、必ずしもシリカゲルに限るものでなく、吸水により変色するものであれば他のものを採用することができる。また、液状の吸水変色部材を用いた場合には、ラックブーツ６０内に塗布することもできる。

次に、ラックブーツ内に水が侵入していることを目視で簡単に確認できるようにした第２実施形態について図３を用いて説明する。この第２実施形態は、第１実施形態の吸水変色部材７０に代えて、吸水膨張部材９０を設けたものである。

第２実施形態にて用いるラックブーツ６００は、第１実施形態のラックブーツ６０と同様に、一端がギヤハウジング３０の開口部３４外周面に密着して取り付けられる大径筒部６１０と、他端がタイロッド５０の中間部の外周面に密着して取り付けられる小径筒部６２０と、大径筒部６１０と小径筒部６２０の間に設けられる蛇腹管部６３０とからなりゴムあるいは合成樹脂により一体形成されている。このラックブーツ６００は、後述する吸水膨張部材９０が膨張したときに、それに押されて外側に拡大変形可能な硬さに設定されている。

ラックブーツ６００の蛇腹管部６３０の内部には、タイロッド５０とラック軸４０との連結部となるラックエンドソケット４１よりも車幅方向外側部分において、吸水膨張部材９０が設けられる。本実施形態においては、吸水膨張部材９０の素材として吸水ポリマーを使用する。吸水ポリマーは、自重の数十倍から数百倍の水を吸収できる性質を有し、水を吸収保持しているときには膨張する。

例えば、吸水ポリマーをシート状に形成し、そのシート体を吸水膨張部材９０としてタイロッド５０の外周面に巻き付けるようにしてもよい。また、顆粒状の吸水ポリマーを吸収紙、綿状パルプ等に挟み込んで吸水膨張部材９０を構成し、この吸水膨張部材９０を蛇腹管部６３０の内部に充填するようにしてもよい。また、吸水ポリマーを蛇腹管部６３０の内側空間と同形状に形成し、その外形蛇腹状の円筒体を吸水膨張部材９０としてタイロッド５０の外周と蛇腹管部６３０との間に装着するようにしてもよい。

ラックブーツ６００は、大径筒部６１０がギヤハウジング３０の開口部３４の周囲に装着されバンド８１により締め付けられて密着固定され、小径筒部６２０がタイロッド５０の外周面に装着されバンド８２により締め付けられて密着固定される。従って、ギヤハウジング３０は、その左右の開口部３４がラックブーツ６００に覆われるため、内部が密閉状態となり外部から水が侵入しない。

ラックブーツ６００は、破損あるいはシール不良といった異常が生じた場合には、内部に水が侵入してしまう。この場合、吸水膨張部材９０がラックブーツ６００内に侵入した水を吸収し膨張してラックブーツ６００を内周面から外側に押す。従って、ラックブーツ６００は、図３に２点鎖線にて示すように、外径が大きく拡がる。例えば、蛇腹管部６３０の谷部６３２が外側に押されて山部６３１と谷部６３２とが全体的に平坦となり外径が拡がる。また、ラックブーツ６００を構成する基材が伸張可能なものであれば、基材全体が伸張して外径が拡がる。

尚、吸水膨張部材９０が膨張してラックエンドソケット４１に達すると、吸水膨張部材９０がタイロッド５０の揺動を阻害するおそれがある。こうしたおそれがある場合には、図３に破線にて示すように、蛇腹管部６３０の内周面にリング状の壁９１を固定して設けることにより、吸水膨張部材９０の車幅方向内側への膨張を規制することができる。この場合、吸水膨張部材９０の膨張方向が効率良く蛇腹管部６３の径方向外側に向けられるため、より一層、大きな外径変形が得られる。

この結果、この第２実施形態によれば、ラックブーツ６００が外側に膨張していることを確認するだけで、ラックブーツ６００内に水が侵入しているか否かを判断することができ、ラックブーツ６００の異常を簡単に目視検査することができる。例えば、検査に慣れていない車両ユーザであっても、ラックブーツ６００の異常を見つけることができる。また、ラックブーツ６００の異常を早期に発見できるため、ギヤハウジング３０内への水の侵入によるギヤ機構等の劣化や電動操舵アシスト機構の電気配線の短絡等を防止することができる。この結果、ステアリング装置の信頼性を向上することができる。

また、通常時（非膨張時）において吸水膨張部材９０がラックブーツ６００の伸縮動作を阻害するおそれが有る場合、ラックブーツ６００の内周面近傍には吸水膨張部材９０を充填せずに伸縮動作用の空間スペースを設けるようにするとよい。

尚、第２実施形態においては、吸水膨張部材９０の素材として吸水ポリマーを使用しているが、なんら吸水ポリマーに限るものでなく、吸水により膨張するものであれば他のものを採用することができる。

以上、本実施形態のステアリング装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

第１実施形態の電動パワーステアリング装置の斜視図である。 第１実施形態のラックブーツ取付部の断面図である。 第２実施形態のラックブーツ取付部の断面図である。

符号の説明

１０…操舵ハンドル、２０…ステアリングシャフト、３０…ギヤハウジング（ハウジング）、３４…開口部、４０…ラック軸（転舵軸）、５０…タイロッド(連結軸）、６０，６００…ラックブーツ（ブーツ）、７０…吸水変色部材（シリカゲル）、８１，８２…バンド、９０…吸水膨張部材（吸水ポリマー）。

Claims (3)

1. 操舵操作に応じて軸線方向に変位する転舵軸と、
   上記転舵軸を軸線方向に変位自在に収容し、両端に上記転舵軸の両端を露出する開口部を形成したハウジングと、
   上記転舵軸の両端に揺動可能に連結され、上記転舵軸の変位力を車輪に伝達する連結軸と、
   上記ハウジングの両端の開口部を覆って、上記ハウジング内を密閉状態にする蛇腹管状のブーツと
   を備えたステアリング装置において、
   上記ブーツの内部に、吸水により膨張あるいは変色する吸水変化部材を設けたことを特徴とするステアリング装置。
2. 上記ブーツを透明あるいは半透明の材料にて形成するとともに、上記ブーツの内部に、吸水すると変色する吸水変色部材を設けたことを特徴とする請求項１記載のステアリング装置。
3. 上記ブーツを径方向外側に向かって拡大変形可能に形成するとともに、上記ブーツの内部に、吸水すると膨張する吸水膨張部材を設けたことを特徴とする請求項１記載のステアリング装置。

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