JP2011157047A - ステアリング装置のタイロッド構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】車輪側から入力される衝撃荷重を吸収し、しかも、周囲にある他の部品に影響を与えることを防ぐ。
【解決手段】ラック軸16に連結される内側シャフト4と、ナックルアーム17に連結される外側シャフト5とを備え、ボールジョイント2,3間の距離を調整可能として内側シャフト4と外側シャフト5とが連結されている。内側シャフト4は、シャフト本体6と、外側シャフト5と連結されている中間シャフト7と、シャフト本体6と中間シャフト7とを連結している連結部8とを有している。連結部8は、操舵の際に生じる軸方向の通常荷重が作用する場合には、シャフト本体6と中間シャフト7との軸方向の相対移動を規制し、軸方向の衝撃荷重が作用する場合には、シャフト本体6と中間シャフト7との軸方向の相対移動を許容する。
【選択図】 図2
【解決手段】ラック軸16に連結される内側シャフト4と、ナックルアーム17に連結される外側シャフト5とを備え、ボールジョイント2,3間の距離を調整可能として内側シャフト4と外側シャフト5とが連結されている。内側シャフト4は、シャフト本体6と、外側シャフト5と連結されている中間シャフト7と、シャフト本体6と中間シャフト7とを連結している連結部8とを有している。連結部8は、操舵の際に生じる軸方向の通常荷重が作用する場合には、シャフト本体6と中間シャフト7との軸方向の相対移動を規制し、軸方向の衝撃荷重が作用する場合には、シャフト本体6と中間シャフト7との軸方向の相対移動を許容する。
【選択図】 図2
Description
本発明は、車両に装備されるステアリング装置のタイロッド構造に関する。
車両のラックピニオン式ステアリング装置に適用されるタイロッド構造として、図6に示しているものがある。
このタイロッド構造は、ステアリングホイールの操作に応じて左右動するラック軸(転舵軸)80に、内側のボールジョイント81を介して連結される内側シャフト84と、ナックルアーム83に、外側のボールジョイント82を介して連結される外側シャフト85とを備えている。
内側シャフト84には雄ねじ84aが形成され、外側シャフト85には雌ねじ85aが形成されており、内側シャフト84を軸線回りに回転させることで、これらねじ84a,85aの螺合長さを変更することができる。これにより、内外のボールジョイント81,82間の距離を調整することができ、トーイン・トーアウト調整が可能となる。
このタイロッド構造は、ステアリングホイールの操作に応じて左右動するラック軸(転舵軸)80に、内側のボールジョイント81を介して連結される内側シャフト84と、ナックルアーム83に、外側のボールジョイント82を介して連結される外側シャフト85とを備えている。
内側シャフト84には雄ねじ84aが形成され、外側シャフト85には雌ねじ85aが形成されており、内側シャフト84を軸線回りに回転させることで、これらねじ84a,85aの螺合長さを変更することができる。これにより、内外のボールジョイント81,82間の距離を調整することができ、トーイン・トーアウト調整が可能となる。
このようなタイロッド構造を備えている車両において、走行中、例えば衝突事故が発生して車輪に衝撃荷重が作用すると、その衝撃荷重は、前記外側シャフト85と前記内側シャフト84とを備えているタイロッド部86を介して、ラック軸80及びピニオン軸(図示せず)を有するラックピニオン機構部に伝わる。
この衝撃荷重によりラックピニオンの噛み合い部が損傷すると、ステアリングホイールを操作しても、車輪の操舵が不可能になるおそれがある。この場合、例えば、事故後に車両を道路脇等へ移動させることも困難となる。
この衝撃荷重によりラックピニオンの噛み合い部が損傷すると、ステアリングホイールを操作しても、車輪の操舵が不可能になるおそれがある。この場合、例えば、事故後に車両を道路脇等へ移動させることも困難となる。
そこで、従来のステアリング装置のタイロッド構造では、前記のような衝撃荷重が入力されるとタイロッド部86を中央部で座屈させる構成としている(特許文献1参照)。なお、タイロッド部86が座屈しても、通常の走行には障害があるが、車両を道路脇等に移動させる程度の走行は可能となるようにしている。
前記タイロッド構造によれば、車輪側から入力される衝撃荷重を、タイロッド部86が座屈することにより吸収することができ、ラックピニオンの噛み合い部における損傷を防いでいる。
しかし、従来の構造では、衝撃荷重の発生の態様により、タイロッド部86の座屈方向(折れ曲がり方向)は様々となることが予想され、また、タイロッド部86がある方向へと大きく座屈することにより、周囲にある他の部品に傷を付けてしまうおそれがある。例えば、座屈したタイロッド部86がブレーキホースに当たって、ブレーキホースを損傷させてしまうことがあり、この場合、ブレーキも利かなくなってしまう。
しかし、従来の構造では、衝撃荷重の発生の態様により、タイロッド部86の座屈方向(折れ曲がり方向)は様々となることが予想され、また、タイロッド部86がある方向へと大きく座屈することにより、周囲にある他の部品に傷を付けてしまうおそれがある。例えば、座屈したタイロッド部86がブレーキホースに当たって、ブレーキホースを損傷させてしまうことがあり、この場合、ブレーキも利かなくなってしまう。
そこで、本発明は、車輪側から入力される衝撃荷重を吸収することができ、しかも、周囲にある他の部品に影響を与えるのを防ぐことができるステアリング装置のタイロッド構造を提供することを目的とする。
本発明は、ステアリングホイールの操作に応じて左右動する転舵軸に内側のボールジョイントを介して連結される内側シャフトと、ナックルアームに外側のボールジョイントを介して連結される外側シャフトとを備え、内外の前記ボールジョイント間の距離を調整可能として前記内側シャフトと前記外側シャフトとが連結されているステアリング装置のタイロッド構造であって、前記内側シャフトと前記外側シャフトとのうちの一方は、前記ボールジョイントが端部に設けられているシャフト本体と、当該内側シャフトと当該外側シャフトとのうちの他方と連結されている中間シャフトと、操舵の際に生じる軸方向の通常荷重が作用する場合には、前記シャフト本体と前記中間シャフトとの軸方向の相対移動を規制し、軸方向の衝撃荷重が作用する場合には、前記シャフト本体と前記中間シャフトとの軸方向の相対移動を許容して、当該シャフト本体と当該中間シャフトとを連結している連結部とを有していることを特徴とする。
本発明によれば、内側シャフトと外側シャフトとのうちの一方は、シャフト本体と中間シャフトとを有し、これらを連結している連結部は、軸方向の衝撃荷重が作用する場合には、シャフト本体と中間シャフトとの軸方向の相対移動を許容することにより、前記衝撃荷重を連結部において吸収することができる。そして、前記衝撃荷重を吸収するために、シャフト本体と中間シャフトとが軸方向に相対移動する構造であるため、内側シャフト及び外側シャフトが、折れ曲がる(座屈する)ことがなく、従来のように折れ曲がることで周囲にある他の部品に影響を与えるのを防ぐことができる。
そして、前記連結部は、前記シャフト本体の端部と前記中間シャフトの端部とを締まり嵌めの状態で連結している嵌合部からなる構成とすることができる。通常荷重が作用する場合には、シャフト本体の端部と中間シャフトの端部との間の締まり嵌めによる摩擦力によって、シャフト本体と中間シャフトとの軸方向の相対移動を規制することができる。そして、軸方向の衝撃荷重が作用すると、当該衝撃荷重が前記摩擦力に打ち勝って、シャフト本体と中間シャフトとの軸方向の相対移動が許容される。
また、前記シャフト本体の端部と前記中間シャフトの端部との内の一方が、筒部であり、かつ、他方が当該筒部に挿入状態にある軸部であり、前記連結部は、前記筒部と前記軸部との間に締まり嵌めの状態で介在している複数のボールを備えたボールスプライン部である構成とすることができる。通常荷重が作用する場合には、筒部と軸部との間に締まり嵌めの状態で介在している複数のボールを備えたボールスプライン部における、当該締まり嵌めによる摩擦力によって、シャフト本体と中間シャフトとの軸方向の相対移動を規制することができる。そして、軸方向の衝撃荷重が作用すると、当該衝撃荷重が前記摩擦力に打ち勝って、シャフト本体と中間シャフトとの軸方向の相対移動が許容される。
本発明によれば、軸方向の衝撃荷重が作用する場合には、シャフト本体と中間シャフトとの軸方向の相対移動が許容されることにより、連結部において衝撃荷重を吸収することができ、また、軸方向の衝撃荷重を吸収するために、シャフト本体と中間シャフトとが軸方向に相対移動する構造であるため、内側シャフト及び外側シャフトが、折れ曲がることがなく、周囲にある他の部品に影響を与えることを防ぐことができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明のタイロッド構造を備えているステアリング装置を模式的に示した説明図である。このステアリング装置は、ステアリングホイール10が取り付けられているステアリングシャフト11、ピニオン軸15およびラック軸16(転舵軸)を有しているラックアンドピニオン機構13、ステアリングシャフト11とピニオン軸15とを繋いでいる中間軸12、及び、ラック軸16とナックルアーム(図示せず)との間に設けられている左右のタイロッド部14を備えている。
図1は、本発明のタイロッド構造を備えているステアリング装置を模式的に示した説明図である。このステアリング装置は、ステアリングホイール10が取り付けられているステアリングシャフト11、ピニオン軸15およびラック軸16(転舵軸)を有しているラックアンドピニオン機構13、ステアリングシャフト11とピニオン軸15とを繋いでいる中間軸12、及び、ラック軸16とナックルアーム(図示せず)との間に設けられている左右のタイロッド部14を備えている。
ラックアンドピニオン機構13に関して説明すると、ピニオン軸15にはピニオン15aが形成されており、ラック軸16は車両の左右方向に延びておりピニオン15aに噛み合うラック16aが形成されている。ピニオン軸15の回転は、ピニオン15aおよびラック16aにより、ラック軸16の左右方向の移動に変換される。
なお、本発明では、左右方向の位置に関して、ナックルアーム側を左右方向の外側、ラック軸16側を左右方向の内側と呼んで説明する。
なお、本発明では、左右方向の位置に関して、ナックルアーム側を左右方向の外側、ラック軸16側を左右方向の内側と呼んで説明する。
図2は、図1の右側にあるタイロッド部14の説明図である。タイロッド部14は、内側に配置される内側シャフト4、及び、外側に配置される外側シャフト5を備えている。内側シャフト4及び外側シャフト5は鋼製である。
内側シャフト4は、インナーボールジョイント2を介してラック軸16の端部に連結されている。外側シャフト5は、アウターボールジョイント3を介してナックルアーム17に連結されている。なお、本実施形態では、内側シャフト4は、内側と外側とに二分割されており、内側のシャフト本体6と外側の中間シャフト7とを有している。
内側シャフト4は、インナーボールジョイント2を介してラック軸16の端部に連結されている。外側シャフト5は、アウターボールジョイント3を介してナックルアーム17に連結されている。なお、本実施形態では、内側シャフト4は、内側と外側とに二分割されており、内側のシャフト本体6と外側の中間シャフト7とを有している。
内側シャフト4と外側シャフト5とは直線状に連結されており、さらに、インナーボールジョイント2とアウターボールジョイント3との間の距離を調整可能として、内側シャフト4と外側シャフト5とは連結されている。
このために、内側シャフト4(本実施形態では中間シャフト7)の外側端部に、雄ねじ25が形成されており、外側シャフト5の内側端部に雌ねじ35が形成されている。これらねじ25,35を螺合させることで、内側シャフト4と外側シャフト5とが連結された状態となる。そして、外側シャフト5に対して内側シャフト4を左右方向の軸線C回りに回転させることにより、ねじ25,35の螺合長さを変更することができる。これにより、インナーボールジョイント2に対するアウターボールジョイント3の左右方向の位置を調整することができ、車輪のトーイン・トーアウト調整が可能となる。
このために、内側シャフト4(本実施形態では中間シャフト7)の外側端部に、雄ねじ25が形成されており、外側シャフト5の内側端部に雌ねじ35が形成されている。これらねじ25,35を螺合させることで、内側シャフト4と外側シャフト5とが連結された状態となる。そして、外側シャフト5に対して内側シャフト4を左右方向の軸線C回りに回転させることにより、ねじ25,35の螺合長さを変更することができる。これにより、インナーボールジョイント2に対するアウターボールジョイント3の左右方向の位置を調整することができ、車輪のトーイン・トーアウト調整が可能となる。
図1及び図2に示したステアリング装置における操舵操作について説明すると、ステアリングホイール10の回転が、ステアリングシャフト11および中間軸12によってピニオン軸15に伝達され、ピニオン軸15のピニオン15aの回転が、ラック16aを通じてラック軸16の左右方向移動に変換される。つまり、ステアリングホイール10の操作に応じてラック軸16が左右方向に移動する。
ラック軸16の左右方向の移動力が、インナーボールジョイント2を介してタイロッド部14に伝えられ、さらに、タイロッド部14の左右方向の移動力がアウターボールジョイント3を介してナックルアーム17へと伝えられる。
ラック軸16の左右方向の移動力が、インナーボールジョイント2を介してタイロッド部14に伝えられ、さらに、タイロッド部14の左右方向の移動力がアウターボールジョイント3を介してナックルアーム17へと伝えられる。
図2に示している実施形態では、内側シャフト4は、直線状に配置されているシャフト本体6及び中間シャフト7を有しており、これらシャフト本体6と中間シャフト7とが、連結部8によって連結されている。
連結部8の具体的な構成は後に説明するが、この連結部8は、シャフト本体6と中間シャフト7とを相対回転不能として連結している。このため、シャフト本体6と中間シャフト7との間では回転トルクが伝達可能となり、軸線C回りに両者は一体回転可能である。この結果、前記のとおり、内側シャフト4を軸線C回りに回転させて、トーイン・トーアウト調整が可能となる。
連結部8の具体的な構成は後に説明するが、この連結部8は、シャフト本体6と中間シャフト7とを相対回転不能として連結している。このため、シャフト本体6と中間シャフト7との間では回転トルクが伝達可能となり、軸線C回りに両者は一体回転可能である。この結果、前記のとおり、内側シャフト4を軸線C回りに回転させて、トーイン・トーアウト調整が可能となる。
タイロッド部14の外側シャフト5について説明する。
外側シャフト5の外側端部にアウターボールジョイント3が設けられている。アウターボールジョイント3は、外側シャフト5の外側の端部に固定されているソケット31と、このソケット31に樹脂シートを介して揺動可能に支持されているボールスタッド33とを有している。そして、ボールスタッド33にナックルアーム17が取り付けられる。また、外側シャフト5は、その内側に筒形状となる筒部18を有しており、この筒部18の内周に前記雌ねじ35が形成されている。
外側シャフト5の外側端部にアウターボールジョイント3が設けられている。アウターボールジョイント3は、外側シャフト5の外側の端部に固定されているソケット31と、このソケット31に樹脂シートを介して揺動可能に支持されているボールスタッド33とを有している。そして、ボールスタッド33にナックルアーム17が取り付けられる。また、外側シャフト5は、その内側に筒形状となる筒部18を有しており、この筒部18の内周に前記雌ねじ35が形成されている。
タイロッド部14の内側シャフト4について説明する。
内側シャフト4は、前記のとおり二分割されており、前記インナーボールジョイント2が内側の端部に設けられているシャフト本体6と、外側シャフト5の前記筒部18と連結されている中間シャフト7とを有し、これらシャフト本体6と中間シャフト7とが、連結部8によって連結されている。
内側シャフト4は、前記のとおり二分割されており、前記インナーボールジョイント2が内側の端部に設けられているシャフト本体6と、外側シャフト5の前記筒部18と連結されている中間シャフト7とを有し、これらシャフト本体6と中間シャフト7とが、連結部8によって連結されている。
内側シャフト4のうち内側にあるシャフト本体6は、球面状の外表面を有するボール部23と、このボール部23から延びているロッド部24とを有しており、ボール部23とロッド部24とが一体的に形成されている。
そして、このシャフト本体6の内側の端部にインナーボールジョイント2が設けられている。インナーボールジョイント2は、ラック軸16の端部に連結されるソケット21を有し、このソケット21に樹脂シートを介して、前記ボール部23が収容されている。
そして、このシャフト本体6の内側の端部にインナーボールジョイント2が設けられている。インナーボールジョイント2は、ラック軸16の端部に連結されるソケット21を有し、このソケット21に樹脂シートを介して、前記ボール部23が収容されている。
内側シャフト4のうち外側にある中間シャフト7は、外側の端部に前記雄ねじ25が形成されており、内側の端部に筒部26が形成されている。雄ねじ25は、外側シャフト5に形成されている前記雌ねじ35に螺合している。なお、雄ねじ25及び雌ねじ35は、前記トーイン・トーアウト調整のために、相互間の螺合長さ(ねじ込み量)を変更できるだけの長さで形成されている。
シャフト本体6と中間シャフト7とを連結している連結部8について説明する。
連結部8は、前記のとおり、シャフト本体6と中間シャフト7とを相対回転不能として連結しており、さらに、この連結部8は、通常時、シャフト本体6と中間シャフト7との軸方向の相対移動を規制している。
なお、通常時とは、車両の通常の走行状態であり、操舵の際に生じる軸方向の通常荷重が作用する場合である。これに対して、通常時以外である異常時とは、例えば、車両の走行中、衝突事故が発生し車輪に衝撃荷重が作用した場合である。この場合、車輪からナックルアーム17を介してタイロッド部14に、瞬間的に軸方向の圧縮衝撃荷重が作用する。この衝撃荷重は通常荷重よりも極めて大きい。
連結部8は、前記のとおり、シャフト本体6と中間シャフト7とを相対回転不能として連結しており、さらに、この連結部8は、通常時、シャフト本体6と中間シャフト7との軸方向の相対移動を規制している。
なお、通常時とは、車両の通常の走行状態であり、操舵の際に生じる軸方向の通常荷重が作用する場合である。これに対して、通常時以外である異常時とは、例えば、車両の走行中、衝突事故が発生し車輪に衝撃荷重が作用した場合である。この場合、車輪からナックルアーム17を介してタイロッド部14に、瞬間的に軸方向の圧縮衝撃荷重が作用する。この衝撃荷重は通常荷重よりも極めて大きい。
図3は連結部8の説明図であり、図4は図3におけるA矢視の断面図である。
通常時、シャフト本体6と中間シャフト7との軸方向の相対移動を連結部8によって規制するために、本実施形態の連結部8は、シャフト本体6が有しているロッド部24の端部(軸部24a)と中間シャフト7の端部(筒部26)とを締まり嵌めの状態で連結している嵌合部によって構成されている。
通常時、シャフト本体6と中間シャフト7との軸方向の相対移動を連結部8によって規制するために、本実施形態の連結部8は、シャフト本体6が有しているロッド部24の端部(軸部24a)と中間シャフト7の端部(筒部26)とを締まり嵌めの状態で連結している嵌合部によって構成されている。
このように、シャフト本体6の端部と中間シャフト7の端部との間が締まり嵌めの状態にあることから、通常荷重が作用する場合には、当該締まり嵌めによる摩擦力によって、シャフト本体6と中間シャフト7との軸方向の相対移動を規制することができる。つまり、シャフト本体7と中間シャフト6との間で軸方向の荷重を伝達することができる。
しかし、車輪(ナックルアーム17)側からタイロッド部14に、軸方向の圧縮衝撃荷重が作用すると、当該衝撃荷重が前記摩擦力に打ち勝って、シャフト本体6に対して、中間シャフト7が左右方向内側に移動することができ、前記衝撃荷重を連結部8で吸収することができる。
しかし、車輪(ナックルアーム17)側からタイロッド部14に、軸方向の圧縮衝撃荷重が作用すると、当該衝撃荷重が前記摩擦力に打ち勝って、シャフト本体6に対して、中間シャフト7が左右方向内側に移動することができ、前記衝撃荷重を連結部8で吸収することができる。
前記嵌合部は例えばスプライン嵌合による構成とすることができるが、特に本実施形態では、連結部8は、シャフト本体6の端部と中間シャフト7の端部とを締まり嵌めの状態で連結しているボールスプライン部9を有している構成としている。
すなわち、図3に示しているように、シャフト本体6が有しているロッド部24の軸部24aの外周面に、スプライン溝27が形成されている。そして、中間シャフト7が有している前記筒部26の左右方向内側にある筒端部26aの内周面に、スプライン溝28が形成されている。
スプライン溝27,28それぞれは、左右方向に直線的に延びて形成されており、また、図4に示しているように、周方向に所定の間隔(図4では90°)で設けられている。
すなわち、図3に示しているように、シャフト本体6が有しているロッド部24の軸部24aの外周面に、スプライン溝27が形成されている。そして、中間シャフト7が有している前記筒部26の左右方向内側にある筒端部26aの内周面に、スプライン溝28が形成されている。
スプライン溝27,28それぞれは、左右方向に直線的に延びて形成されており、また、図4に示しているように、周方向に所定の間隔(図4では90°)で設けられている。
そして、対向して配置されるスプライン溝27,28の間には、複数(図例では4個)のボール(転動体)29が設けられている。ボール29は鋼製の球状体であり、これらボール29はスプライン溝27,28に接触しかつ径方向の予圧が付与された状態として、軸部24aと筒端部26aとの間に設けられている。すなわち、ボール29は、筒端部26aと軸部24aとの間に締まり嵌めの状態で介在している。
ボール29はスプライン溝27,28を転がり移動することが可能であり、軸部24aと筒端部26aとの間で大きな軸方向力(前記衝撃荷重)が作用すると始めて、軸部24aに対して筒端部26aが軸方向に移動し、この際に、ボール29はスプライン溝27,28を転がることができる。
また、ボール29は、スプライン溝27,28に嵌合していることから、シャフト本体6と中間シャフト7とを相対回転不能として連結させることができる。
ボール29はスプライン溝27,28を転がり移動することが可能であり、軸部24aと筒端部26aとの間で大きな軸方向力(前記衝撃荷重)が作用すると始めて、軸部24aに対して筒端部26aが軸方向に移動し、この際に、ボール29はスプライン溝27,28を転がることができる。
また、ボール29は、スプライン溝27,28に嵌合していることから、シャフト本体6と中間シャフト7とを相対回転不能として連結させることができる。
なお、図4において、軸部24aの外周面のうち、スプライン溝27が形成されていない平滑面部37と、筒端部26aの内周面のうち、スプライン溝28が形成されていない平滑面部38とは、非接触の状態となっている。つまり、スプライン溝27,28が形成されていない部分では、軸部24aと筒端部26aとの間は、径方向についてすきま嵌めの状態となっている。
このように、軸部24aと筒端部26aとの間は、周方向等間隔で配置された複数のボール29を介して、径方向について締まり嵌めの状態となっていることから、スプライン溝27とボール29との間、及び、ボール29とスプライン溝28との間には、摩擦力が作用しており、このため、軸部24aと筒端部26aとの間で、所定の大きさの力よりも大きな軸方向力(前記衝撃荷重)が作用するまでは、つまり、通常荷重が作用している場合には、シャフト本体6(軸部24a)に対して中間シャフト7(筒端部26a)は軸方向に移動不能な状態にある。
そして、軸部24aと筒端部26aとの間で、前記所定の大きさの力よりも大きな軸方向力(前記衝撃荷重)が作用すると、当該大きな軸方向力が、前記締まり嵌めによる摩擦力に打ち勝って、シャフト本体6に対して中間シャフト7は軸方向に移動することができる。
この際、全てのボール29はスプライン溝27及びスプライン溝28を転動する。スプライン溝27とボール29との間、及び、ボール29とスプライン溝28との間には、摩擦力が作用することから、ボール29が転動している間に前記衝撃荷重は吸収される。そして、ボール29が転動し弱まってくる衝撃荷重を、前記摩擦力が上回ると、シャフト本体6と中間シャフト7との相対的な軸方向移動を止め、静止状態となる。
この際、全てのボール29はスプライン溝27及びスプライン溝28を転動する。スプライン溝27とボール29との間、及び、ボール29とスプライン溝28との間には、摩擦力が作用することから、ボール29が転動している間に前記衝撃荷重は吸収される。そして、ボール29が転動し弱まってくる衝撃荷重を、前記摩擦力が上回ると、シャフト本体6と中間シャフト7との相対的な軸方向移動を止め、静止状態となる。
また、図3において、ロッド部24の先端39が、筒部26の底面40から所定距離だけ軸方向に離れて、ロッド部24を筒部26に挿入させた状態として組み立てられている。これは、シャフト本体6と中間シャフト7とが相対的に軸方向に移動した際に、先端39と底面40とが衝突するのを防ぐためである。衝撃荷重が作用して、シャフト本体6と中間シャフト7とが相対的に軸方向に移動し、仮にロッド部24の先端39と筒部26の底面40とが衝突すると、衝撃荷重の一部がタイロッド部14に残り、座屈することもあり得るが、本実施形態のように、ボール29の転動によって衝撃荷重を全て吸収することができる程度に十分長く、ロッド部24の先端39と、筒部26の底面40とを離して組み立てていることから、これを防ぐことができる。
以上より、本実施形態によれば、内側シャフト4は、シャフト本体6と中間シャフト7とを有し、これらを連結している連結部8によれば、操舵の際に生じる軸方向の通常荷重が作用する場合には、シャフト本体7と中間シャフト6との軸方向の相対移動を規制し、当該通常荷重を伝達することができ、軸方向の圧縮衝撃荷重が作用する場合には、シャフト本体7と中間シャフト6との軸方向の相対移動を許容し、当該衝撃荷重を吸収することができる。
つまり、軸方向の圧縮衝撃荷重がタイロッド部14に作用した場合には、当該衝撃荷重のエネルギーが、ボールスプライン部9におけるシャフト本体6と中間シャフト7との間の相対移動に費やされ、衝撃荷重を逃がすことができる。
このため、仮に車輪側からタイロッド部14に衝撃荷重が作用しても、ラック16aとピニオン15aとの噛み合い部に、当該衝撃荷重の全てが作用せず、当該噛み合い部の損傷を防止することができる。
つまり、軸方向の圧縮衝撃荷重がタイロッド部14に作用した場合には、当該衝撃荷重のエネルギーが、ボールスプライン部9におけるシャフト本体6と中間シャフト7との間の相対移動に費やされ、衝撃荷重を逃がすことができる。
このため、仮に車輪側からタイロッド部14に衝撃荷重が作用しても、ラック16aとピニオン15aとの噛み合い部に、当該衝撃荷重の全てが作用せず、当該噛み合い部の損傷を防止することができる。
そして、この連結部8の構成によれば、発生した軸方向の衝撃荷重を吸収するために、シャフト本体6に対して中間シャフト7が軸方向に移動する構造であるため、内側シャフト4及び外側シャフト5が、折れ曲がる(座屈する)ことがなく、従来のように折れ曲がることで周囲にある他の部品に影響を与えることを防ぐことができる。
また、シャフト本体6と中間シャフト7との相対的な軸方向移動が完了し、静止状態になると、ボールスプライン部9における締まり嵌めによる嵌合状態は保たれているので、筒部26からロッド部24が、通常荷重では、抜け出ることがない。
このため、衝撃荷重が作用することにより、シャフト本体6と中間シャフト7との相対移動が行われた結果、車輪の角度(トーイン角)が変化しているが、この場合であっても、ステアリングホイール10(図1参照)を回転操作すれば、ラック軸16及びタイロッド部14は左右動可能であり、通常の走行には障害があるかもしれないが、車両を道路脇等に移動させる程度の走行は可能である。
このため、衝撃荷重が作用することにより、シャフト本体6と中間シャフト7との相対移動が行われた結果、車輪の角度(トーイン角)が変化しているが、この場合であっても、ステアリングホイール10(図1参照)を回転操作すれば、ラック軸16及びタイロッド部14は左右動可能であり、通常の走行には障害があるかもしれないが、車両を道路脇等に移動させる程度の走行は可能である。
また、連結部8はボールスプライン部9を有している構成であるため、このボールスプライン部9の仕様を変更することで、シャフト本体6の軸部24aと中間シャフト7の筒端部26aとの間における静摩擦係数及び動摩擦係数を調整することができ、シャフト本体6と中間シャフト7との軸方向の相対移動が行われるための条件となる荷重(臨界荷重)を設定することができる。例えばスプライン溝27,28の数、ボール29の数を変更することで、前記臨界荷重を容易に設定することができる。一組の対向するスプライン溝27,28間に設けるボール29の数を増減させてもよく、また、対向するスプライン溝27,28の組数を増やすことでボール29の総数を増やしてもよい。
つまり、前記実施形態では、スプライン溝27,28の周方向の間隔を90°としたが、これ以外であってもよい。例えば、スプライン溝27,28の周方向の間隔を狭くすると(例えば60°間隔)、溝27,28の数が増え、ボール29の総数を増やすことができる。この場合、シャフト本体6と中間シャフト7との間における摩擦力は(図4の場合よりも)大きくなり、より大きな衝撃荷重が作用しないと、軸方向の相対移動が行われない。
また、スプライン溝27,28の溝長さを変更することにより、シャフト本体6と中間シャフト7との相対的な移動ストロークの最大値を調整することができる。このため、ボールスプライン部9において衝撃荷重を十分に吸収させるためには、スプライン溝27,28の溝長さを長くするのが好ましい。
また、スプライン溝27,28の溝長さを変更することにより、シャフト本体6と中間シャフト7との相対的な移動ストロークの最大値を調整することができる。このため、ボールスプライン部9において衝撃荷重を十分に吸収させるためには、スプライン溝27,28の溝長さを長くするのが好ましい。
図2の実施形態では、内側シャフト4が、インナーボールジョイント2を端部に有しているシャフト本体6と、外側シャフト5と連結されている中間シャフト7とを有している場合を説明した。しかし、本発明は、内側シャフト4と外側シャフト5とのうちの一方が、分割構造であり、連結部8によって連結されているシャフト本体6と中間シャフト7とを有していればよい。
すなわち、図5に示しているように、外側シャフト55が、分割構造であり、アウターボールジョイント3を端部に有しているシャフト本体56と、内側シャフト54と連結されている中間シャフト57とを有している構成であってもよい。この場合であっても、シャフト本体56と中間シャフト57とを連結している連結部58は、前記実施形態(図2)と同様であり、操舵の際に生じる軸方向の通常荷重が作用する場合には、シャフト本体56と中間シャフト57との軸方向の相対移動を規制し、軸方向の圧縮衝撃荷重が作用する場合には、シャフト本体56と中間シャフト57との軸方向の相対移動を許容する構成となっている。つまり、ボールスプライン部9を有した連結部58によって、シャフト本体56と中間シャフト57とが連結されている。
本発明のステアリング装置は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。
図2において、シャフト本体6が軸部24aを有し、中間シャフト7がこの軸部24aに外嵌する筒部26を有する構成としたが、反対としてもよい。つまり、図示しないが、中間シャフト7が軸部を有し、シャフト本体6がこの軸部に外嵌する筒部を有する構成であってもよい。また、このような反対とする構成は、図5においても同様に適用することができる。
図2において、シャフト本体6が軸部24aを有し、中間シャフト7がこの軸部24aに外嵌する筒部26を有する構成としたが、反対としてもよい。つまり、図示しないが、中間シャフト7が軸部を有し、シャフト本体6がこの軸部に外嵌する筒部を有する構成であってもよい。また、このような反対とする構成は、図5においても同様に適用することができる。
また、一組のスプライン溝27,28に設けたボール29の数も変更可能であり、実施形態では4個としたが、それ以外の数であってもよい。
今回開示した実施形態は、本発明の例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の構成と均等な意味、及び、範囲内での全ての変更が含まれる。
今回開示した実施形態は、本発明の例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の構成と均等な意味、及び、範囲内での全ての変更が含まれる。
2:インナーボールジョイント(内側のボールジョイント)、 3:アウターボールジョイント(外側のボールジョイント)、 4,54:内側シャフト、 5,55:外側シャフト、 6,56:シャフト本体、 7,57:中間シャフト、 8,58:連結部、 9:ボールスプライン部、 10:ステアリングホイール、 14:タイロッド部、 16:ラック軸(転舵軸)、 17:ナックルアーム、 24a:軸部、 26:筒部
Claims (3)
- ステアリングホイールの操作に応じて左右動する転舵軸に内側のボールジョイントを介して連結される内側シャフトと、ナックルアームに外側のボールジョイントを介して連結される外側シャフトと、を備え、内外の前記ボールジョイント間の距離を調整可能として前記内側シャフトと前記外側シャフトとが連結されているステアリング装置のタイロッド構造であって、
前記内側シャフトと前記外側シャフトとのうちの一方は、
前記ボールジョイントが端部に設けられているシャフト本体と、
当該内側シャフトと当該外側シャフトとのうちの他方と連結されている中間シャフトと、
操舵の際に生じる軸方向の通常荷重が作用する場合には、前記シャフト本体と前記中間シャフトとの軸方向の相対移動を規制し、軸方向の衝撃荷重が作用する場合には、前記シャフト本体と前記中間シャフトとの軸方向の相対移動を許容して、当該シャフト本体と当該中間シャフトとを連結している連結部と、を有していることを特徴とするステアリング装置のタイロッド構造。 - 前記連結部は、前記シャフト本体の端部と前記中間シャフトの端部とを締まり嵌めの状態で連結している嵌合部からなる請求項1に記載のステアリング装置のタイロッド構造。
- 前記シャフト本体の端部と前記中間シャフトの端部との内の一方が、筒部であり、かつ、他方が当該筒部に挿入状態にある軸部であり、
前記連結部は、前記筒部と前記軸部との間に締まり嵌めの状態で介在している複数のボールを備えたボールスプライン部である請求項1又は2に記載のステアリング装置のタイロッド構造。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2010022486A JP2011157047A (ja) | 2010-02-03 | 2010-02-03 | ステアリング装置のタイロッド構造 |
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JP (1) | JP2011157047A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017195952A1 (ko) * | 2016-05-11 | 2017-11-16 | 주식회사 티앤지 | 인서트 코어에 의해 강도가 강화된 타이로드 조립체 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS5229033A (en) * | 1975-08-29 | 1977-03-04 | Koyo Seiko Co Ltd | Collision energy absorbing type steering column |
JPH035574U (ja) * | 1989-06-02 | 1991-01-21 | ||
JPH11124049A (ja) * | 1997-10-24 | 1999-05-11 | Toyota Motor Corp | 車両用操舵装置のタイロッド構造 |
-
2010
- 2010-02-03 JP JP2010022486A patent/JP2011157047A/ja active Pending
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