JP2013184501A - ステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ラック軸がスライド範囲の端までスライドしたときの衝撃を緩和する構成の小型化を図ることができるステアリング装置を提供すること。
【解決手段】ステアリング装置1は、軸方向Xにスライドするラック軸8と、ラック軸8をスライド可能に支持するブッシュ30と、ブッシュ30を取り囲むように設けられ、ラック軸8がスライド範囲Yの端に達したときに、ラック軸8に接触してラック軸8のスライドを規制するラックストッパー31と、弾性部材32とを含む。弾性部材32は、軸方向Xに対して交差方向に延び、かつ山形に折れ曲がっている。弾性部材32は、ラック軸8がスライド範囲Yの端に達したときに、ラック軸8に接触したラックストッパー31に押圧されることによって山形から直線状に弾性変形し、ブッシュ30側へ伸びてブッシュ30をラック軸8側へ付勢する。
【選択図】図2
【解決手段】ステアリング装置1は、軸方向Xにスライドするラック軸8と、ラック軸8をスライド可能に支持するブッシュ30と、ブッシュ30を取り囲むように設けられ、ラック軸8がスライド範囲Yの端に達したときに、ラック軸8に接触してラック軸8のスライドを規制するラックストッパー31と、弾性部材32とを含む。弾性部材32は、軸方向Xに対して交差方向に延び、かつ山形に折れ曲がっている。弾性部材32は、ラック軸8がスライド範囲Yの端に達したときに、ラック軸8に接触したラックストッパー31に押圧されることによって山形から直線状に弾性変形し、ブッシュ30側へ伸びてブッシュ30をラック軸8側へ付勢する。
【選択図】図2
Description
この発明は、ステアリング装置に関する。
ステアリング装置として、特許文献1では、舵取り装置が開示されている。特許文献1の舵取り装置は、ステアリングホイールに連動するピニオンと、ピニオンに噛合し、ステアリングホイールの操舵に応じて車幅方向にスライドしながら車輪を転舵させるラック軸とを含んでいる。
この舵取り装置は、ラック軸の両端部に連結されたボールジョイントユニットと、ラック軸を前記両端部がはみ出した状態で収容する筒状のハウジングと、ハウジングの両端部のそれぞれに設けられた離反機構とをさらに含んでいる。各離反機構は、ラック軸に沿ってボールジョイントユニット側へ延設された延設部と、ラック軸に沿って配置され、延設部をボールジョイントユニット側へ付勢するコイルばねとを含んでいる。ハウジングの両端部では、延設部が、コイルばねによって付勢されることで、ハウジングからはみ出してボールジョイントユニット側へ進出している。
この舵取り装置は、ラック軸の両端部に連結されたボールジョイントユニットと、ラック軸を前記両端部がはみ出した状態で収容する筒状のハウジングと、ハウジングの両端部のそれぞれに設けられた離反機構とをさらに含んでいる。各離反機構は、ラック軸に沿ってボールジョイントユニット側へ延設された延設部と、ラック軸に沿って配置され、延設部をボールジョイントユニット側へ付勢するコイルばねとを含んでいる。ハウジングの両端部では、延設部が、コイルばねによって付勢されることで、ハウジングからはみ出してボールジョイントユニット側へ進出している。
ラック軸にはスライド範囲があって、スライド範囲の端までラック軸がスライドすると、ラック軸の一端部がハウジングに最接近し、ラック軸の他端部がハウジングから最も離れる。ラック軸の当該一端部がハウジングに最接近したときに、当該一端部側のボールジョイントユニットがハウジングに当接することによって、ラック軸のスライドが規制される。ここで、ラック軸の当該一端部がハウジングに最接近しようとすると、当該一端部において、ボールジョイントユニットが離反機構の延設部に当接して延設部を退避させ、これによって、コイルばねが圧縮変形する。そのため、ラック軸がスライド範囲の端までスライドしたときにおいて、ボールジョイントユニットがハウジングに衝突するときの衝撃を緩和し、衝突によって音が生じることを抑制できる。
特許文献1に記載の離反機構では、延設部が進退する分だけ、全体構成が大きくなってしまうので、ハウジングの両端部には、離反機構を配置するために比較的大きなスペースが必要になる。
また、離反機構を確実に動作させるために、延設部がひっかかったりこじったりすることなく円滑に進退できるようにする必要がある。
また、離反機構を確実に動作させるために、延設部がひっかかったりこじったりすることなく円滑に進退できるようにする必要がある。
この発明は、かかる背景のもとでなされたもので、ラック軸がスライド範囲の端までスライドしたときの衝撃を緩和する構成の小型化を図ることができるステアリング装置を提供することを主な目的とする。
また、この発明は、ラック軸がスライド範囲の端までスライドしたときの衝撃を緩和する構成の動作の信頼性向上を図ることができるステアリング装置を提供することを別の目的とする。
また、この発明は、ラック軸がスライド範囲の端までスライドしたときの衝撃を緩和する構成の動作の信頼性向上を図ることができるステアリング装置を提供することを別の目的とする。
請求項1記載の発明は、軸方向(X)にスライドすることによって車輪(17)を転舵させるラック軸(8)と、前記ラック軸を収容するハウジング(9)と、前記ハウジング内に配置されて前記ラック軸をスライド可能に支持するブッシュ(30)と、前記ブッシュを取り囲むように設けられ、前記ラック軸がスライド範囲(Y)の端に達したときに、前記ラック軸に接触して前記ラック軸のスライドを規制するラックストッパー(31)と、前記軸方向に対して交差方向に延び、かつ山形に折れ曲がっていて、前記ラック軸がスライド範囲の端に達したときに、前記ラック軸に接触した前記ラックストッパーに押圧されることによって山形から直線状に弾性変形し、前記ブッシュ側へ伸びて前記ブッシュを前記ラック軸側へ付勢する弾性部材(32)とを含むことを特徴とする、ステアリング装置(1)である。
請求項2記載の発明は、前記弾性部材は、前記ラック軸を挟んだ対称位置に少なくとも1つずつ設けられていることを特徴とする、請求項1記載のステアリング装置である。
請求項3記載の発明は、前記弾性部材は、前記ラック軸を中心とした周方向において間隔を隔てて複数設けられていることを特徴とする、請求項1または2記載のステアリング装置である。
請求項3記載の発明は、前記弾性部材は、前記ラック軸を中心とした周方向において間隔を隔てて複数設けられていることを特徴とする、請求項1または2記載のステアリング装置である。
請求項4記載の発明は、前記弾性部材は、棒ばねまたは板ばねを含むこと特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載のステアリング装置である。
請求項5記載の発明は、前記ブッシュと前記ラックストッパーとの間に介在される弾性体(34)をさらに含むことを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載のステアリング装置である。
請求項5記載の発明は、前記ブッシュと前記ラックストッパーとの間に介在される弾性体(34)をさらに含むことを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載のステアリング装置である。
なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
請求項1記載の発明によれば、ラック軸がスライド範囲の端に達したときに、ラックストッパーが、ラック軸に接触してラック軸のスライドを規制する。このとき、ラックストッパーは、山形の弾性部材を押圧して直線状に弾性変形させる。弾性部材の弾性変形によって、ラックストッパーがラック軸に接触したときの衝撃、つまり、ラック軸がスライド範囲の端までスライドしたときの衝撃(接触音も含む)を緩和することができる。
ここで、弾性部材の山形から直線状への弾性変形量は、コイルばねで構成した弾性部材を伸縮させる場合に比べて小さいので、その分、ラック軸がスライド範囲の端までスライドしたときの衝撃を緩和する構成(ラックストッパーおよび弾性部材のまとまり)の小型化を図ることができる。
また、山形から直線状へ弾性変形した弾性部材は、ラック軸が支持するブッシュ側へ伸びてブッシュをラック軸側へ付勢する。そのため、ラック軸がスライド範囲の端に達したときに、ブッシュとラック軸との隙間を小さくして、ブッシュとラック軸との間におけるがたつきを抑えることができる。
また、山形から直線状へ弾性変形した弾性部材は、ラック軸が支持するブッシュ側へ伸びてブッシュをラック軸側へ付勢する。そのため、ラック軸がスライド範囲の端に達したときに、ブッシュとラック軸との隙間を小さくして、ブッシュとラック軸との間におけるがたつきを抑えることができる。
請求項2記載の発明によれば、複数の弾性部材が、ラック軸を中心として均等に配置されているので、ラック軸がスライド範囲の端に達したときに、ラックストッパーが姿勢を崩すことなく、全ての弾性部材を押圧して弾性変形させることができる。これにより、ラック軸がスライド範囲の端までスライドしたときの衝撃を緩和する構成の動作の信頼性向上を図ることができる。
請求項3記載の発明によれば、弾性部材が複数設けられているので、各弾性部材の弾性変形量が小さくても、ラック軸がスライド範囲の端までスライドしたときの衝撃を十分緩和することができる。
請求項4記載の発明によれば、山形に折れ曲がった棒ばねまたは板ばねによって弾性部材を簡易に構成することができる。
請求項4記載の発明によれば、山形に折れ曲がった棒ばねまたは板ばねによって弾性部材を簡易に構成することができる。
請求項5記載の発明によれば、弾性体によって、ブッシュが常にラック軸側へ付勢されているので、ブッシュとラック軸との隙間を小さくして、ブッシュとラック軸との間におけるがたつきを抑えることができる。
本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の一実施形態におけるステアリング装置1の概略構成を示す模式図である。
図1を参照して、ステアリング装置1は、ステアリングホイール等の操舵部材2と、ステアリングシャフト3と、第1自在継手4と、中間軸5と、第2自在継手6と、ピニオン軸7と、ラック軸8と、ハウジング9とを主に含んでいる。ステアリングシャフト3は、操舵部材2に連結されている。ステアリングシャフト3と中間軸5とは、第1自在継手4を介して連結されている。中間軸5とピニオン軸7とは、第2自在継手6を介して連結されている。
図1は、本発明の一実施形態におけるステアリング装置1の概略構成を示す模式図である。
図1を参照して、ステアリング装置1は、ステアリングホイール等の操舵部材2と、ステアリングシャフト3と、第1自在継手4と、中間軸5と、第2自在継手6と、ピニオン軸7と、ラック軸8と、ハウジング9とを主に含んでいる。ステアリングシャフト3は、操舵部材2に連結されている。ステアリングシャフト3と中間軸5とは、第1自在継手4を介して連結されている。中間軸5とピニオン軸7とは、第2自在継手6を介して連結されている。
ピニオン軸7の端部近傍には、ピニオン7Aが設けられている。ラック軸8は、車幅方向(図1における左右方向であり、「軸方向X」ともいうことがある)に延びる円柱状である。ラック軸8の外周面の周上1箇所において、軸方向Xにおける途中の領域には、ラック8Aが設けられている。ピニオン軸7は、軸方向Xに延びるラック軸8と交差方向(図1では上下方向)に配置されていて、ピニオン軸7のピニオン7Aとラック軸8のラック8Aとが噛み合っている。このようなピニオン軸7およびラック軸8によってラックアンドピニオン機構10が構成されている。そのため、このステアリング装置1は、ラックアンドピニオン式のステアリング装置である。
ハウジング9は、たとえばアルミニウム等の金属で形成され、ラック軸8(軸方向X)に沿って長手の中空円筒状であり、車体(図示せず)に固定されている。ラック軸8は、ハウジング9内に収容されており、この状態で、軸方向Xに沿って直線往復移動可能である。ピニオン軸7(ピニオン7A)は、ハウジング9において、軸方向Xにおける両端部の間(図1では右側へ偏った位置)に収容されている。ハウジング9の当該両端部のうち、第1端部11(図1における右端部)は、ピニオン軸7から相対的に近く、第2端部12(図1における左端部)は、ピニオン軸7に相対的に遠い。第1端部11および第2端部12のそれぞれには、支持ユニット13が配置されている。つまり、支持ユニット13は、ハウジング9の両端部に1つずつ、合計で1対設けられている。
1対の支持ユニット13は、ステアリング装置1の一部であり、ハウジング9内において、軸方向Xからピニオン軸7を挟むように配置されている。ラック軸8は、1対の支持ユニット13によって支持されており、支持ユニット13に対して軸方向Xへ摺動可能である。支持ユニット13については、以降で詳説する。
ハウジング9に収容されたラック軸8の(軸方向Xにおける)両端部8Bは、ハウジング9の両外側へ突出している。当該両端部8Bのそれぞれには、一段拡径された大径部14が設けられている。また、大径部14には、タイロッド15が結合されている。各タイロッド15は、ナックルアーム16を介して車輪17に連結されている。なお、大径部14は、タイロッド15とラック軸8の端部8Bとを中継するボールジョイントであってもよい。
ハウジング9に収容されたラック軸8の(軸方向Xにおける)両端部8Bは、ハウジング9の両外側へ突出している。当該両端部8Bのそれぞれには、一段拡径された大径部14が設けられている。また、大径部14には、タイロッド15が結合されている。各タイロッド15は、ナックルアーム16を介して車輪17に連結されている。なお、大径部14は、タイロッド15とラック軸8の端部8Bとを中継するボールジョイントであってもよい。
操舵部材2が操作されてステアリングシャフト3が回転されると、この回転がピニオン7Aおよびラック8Aによって、軸方向Xに沿ってのラック軸8の直線運動(スライド)に変換される。これにより、各車輪17の転舵が達成される。
図2は、ステアリング装置1からハウジング9の第1端部11周辺を抜き出して示した模式図である。図3は、支持ユニット13の分解斜視図である。図4は、図2において、ラック軸8がスライド範囲Yの端までスライドしたときの状態を示している。
図2は、ステアリング装置1からハウジング9の第1端部11周辺を抜き出して示した模式図である。図3は、支持ユニット13の分解斜視図である。図4は、図2において、ラック軸8がスライド範囲Yの端までスライドしたときの状態を示している。
図2では、ハウジング9の第1端部11、前述したラックアンドピニオン機構10のラック軸8および支持ユニット13が示されている。以下では、これら第1端部11側の構成について説明する。なお、ハウジング9の第2端部12側の構成(図1参照)は、ハウジング9の第1端部11側の構成とほぼ同じであるので、第2端部12側の構成についての説明は省略する。なお、第1端部11側と第2端部12側との違いについては、追って説明する。
ハウジング9は、前述したように中空円筒状であり、その中空部分18は、軸方向Xに沿って延びる中心軸を有する円筒状をなしている。中空部分18の両端は、第1端部11および第2端部12において、開口19として外側(図2では右外側)へ露出されている。開口19は、ラック軸8より大径の丸穴である。
ハウジング9において中空部分18を区画する内周面20は、開口19に近い順に、外側内周面21と、段付き22と、内側内周面23とを含んでいる。外側内周面21は、開口19と同じ内径を有する円周面であり、開口19から連続して第2端部12側(図2における左側)へ延びている。外側内周面21の全域には、ねじ部24が形成されている。段付き22は、外側内周面21において開口19側とは反対側の端縁から径方向内側へ延びていて、軸方向Xから見てハウジング9と同心の環状をなしている。内側内周面23は、段付き22の径方向における内側周縁と同じ内径(外側内周面21より小さい内径)を有する円周面であり、当該内側周縁から連続して第2端部12側(図2における左側)へ延びている。内側内周面23と段付き22との境界には、径方向外側へ窪む凹部25が形成されている。凹部25は、1つまたは複数(ここでは1つ)設けられている。
ハウジング9において中空部分18を区画する内周面20は、開口19に近い順に、外側内周面21と、段付き22と、内側内周面23とを含んでいる。外側内周面21は、開口19と同じ内径を有する円周面であり、開口19から連続して第2端部12側(図2における左側)へ延びている。外側内周面21の全域には、ねじ部24が形成されている。段付き22は、外側内周面21において開口19側とは反対側の端縁から径方向内側へ延びていて、軸方向Xから見てハウジング9と同心の環状をなしている。内側内周面23は、段付き22の径方向における内側周縁と同じ内径(外側内周面21より小さい内径)を有する円周面であり、当該内側周縁から連続して第2端部12側(図2における左側)へ延びている。内側内周面23と段付き22との境界には、径方向外側へ窪む凹部25が形成されている。凹部25は、1つまたは複数(ここでは1つ)設けられている。
ラック軸8は、軸方向Xに沿って延びた状態で、ハウジング9の中空部分18に収容されている。この状態で、ラック軸8は、支持ユニット13によって支持されることで、ハウジング9と同軸状に配置されている。なお、ラック軸8とハウジング9とは、互いに接触していない。ラック軸8では、その両端部8Bと、当該両端部8Bに設けられた大径部14とが、軸方向Xにおいて同じ位置にある開口19からハウジング9の外にはみ出している。
図2および図3を参照して、支持ユニット13は、ブッシュ30と、ラックストッパー31と、弾性部材32と、付勢部材33と、弾性体34とを含んだ一体構造を有している。
ブッシュ30は、薄肉円筒状であって、その中空部分は、軸方向両側へ開放されている。ブッシュ30の内径は、ラック軸8(大径部14以外の部分)の外径とほぼ同じである。ブッシュ30の外周面において軸方向における略中央には、全周に亘って径方向外側へ突出する凸部35が一体的に設けられている。ブッシュ30には、軸方向における両端縁のどちらかから切り込まれてブッシュ30を厚さ方向に貫通するスリット36が複数形成されている。図3を参照して、スリット36は、ブッシュ30の軸方向に沿って延びているが、ブッシュ30を軸方向全域に亘って切り欠いておらず、ブッシュ30において軸方向途中(凸部35を越えた位置)で途切れている。この実施形態では、ブッシュ30の軸方向一端縁から切り込まれたスリット36(スリット36A)と、ブッシュ30の軸方向他端縁から切り込まれたスリット36(スリット36B)とが、周方向において交互に並んで配置されている。ブッシュ30は、各スリット36の幅(ブッシュ30の周方向における幅)を変えることによって、縮径したり、拡径したりすることができる。なお、ブッシュ30は、周方向1箇所が1つのスリット36によって完全に切断された形状(周方向1箇所が途切れた円筒状、換言すれば、ラック軸8に円弧状に巻きつけられる帯状)であってもよい。
ブッシュ30は、薄肉円筒状であって、その中空部分は、軸方向両側へ開放されている。ブッシュ30の内径は、ラック軸8(大径部14以外の部分)の外径とほぼ同じである。ブッシュ30の外周面において軸方向における略中央には、全周に亘って径方向外側へ突出する凸部35が一体的に設けられている。ブッシュ30には、軸方向における両端縁のどちらかから切り込まれてブッシュ30を厚さ方向に貫通するスリット36が複数形成されている。図3を参照して、スリット36は、ブッシュ30の軸方向に沿って延びているが、ブッシュ30を軸方向全域に亘って切り欠いておらず、ブッシュ30において軸方向途中(凸部35を越えた位置)で途切れている。この実施形態では、ブッシュ30の軸方向一端縁から切り込まれたスリット36(スリット36A)と、ブッシュ30の軸方向他端縁から切り込まれたスリット36(スリット36B)とが、周方向において交互に並んで配置されている。ブッシュ30は、各スリット36の幅(ブッシュ30の周方向における幅)を変えることによって、縮径したり、拡径したりすることができる。なお、ブッシュ30は、周方向1箇所が1つのスリット36によって完全に切断された形状(周方向1箇所が途切れた円筒状、換言すれば、ラック軸8に円弧状に巻きつけられる帯状)であってもよい。
図2を参照して、ブッシュ30は、ハウジング9の一端部11内に収容されていて、ラック軸8(大径部14以外の部分であって大径部14寄りの部分)に対して外嵌されている。そのため、ブッシュ30の内周面がラック軸8の外周面に対して径方向外側から面接触している。ブッシュ30は、ラック軸8と同軸状に配置されている。
ラックストッパー31は、スライド部材40と、ホルダ41と、固定リング42とを含んでいる。
ラックストッパー31は、スライド部材40と、ホルダ41と、固定リング42とを含んでいる。
スライド部材40は、ブッシュ30よりも大径の円筒状であり、その中空部分は、軸方向両側へ開放されている。軸方向において、スライド部材40は、ブッシュ30よりも長い。スライド部材40の内径は、ブッシュ30の外周面(凸部35を除く)の外径とほぼ同じである。スライド部材40の内周面において、軸方向における略中央には、全周に亘って径方向外側へ窪む嵌合溝43が形成されている。また、スライド部材40の内周面において、軸方向における嵌合溝43の両側には、全周に亘って径方向外側へ窪む位置決め溝44が1つずつ形成されている。スライド部材40の軸方向一端部には、全周に亘って径方向外側へ張り出した環状のフランジ45が一体的に設けられている。
スライド部材40においてフランジ45を除いた部分の外周面には、貫通孔46と、受け溝47と、嵌込溝48とが、フランジ45に近い側からこの順番で形成されている。貫通孔46は、フランジ45に隣接するように複数(ここでは4つ)形成されている。これらの貫通孔46は、周方向に等間隔で配置されつつ(図3参照)、スライド部材40を厚さ方向(径方向)に貫通している。受け溝47は、スライド部材40の周方向全域に亘って径方向内側へ窪んでいる。受け溝47の溝幅(軸方向における寸法)は、ある程度広い。嵌込溝48は、スライド部材40の周方向全域に亘って径方向内側へ窪んでいる。嵌込溝48には、環状の位置決めリング53が径方向外側から嵌め込まれており、スライド部材40の一部となっている。位置決めリング53の外周部は、嵌込溝48から径方向外側へはみ出している。なお、説明の便宜上、図3では、位置決めリング53は、スライド部材40に組み付けられた状態で図示されている。
また、スライド部材40の外周面において軸方向における貫通孔46と受け溝47との間の領域には、径方向外側へ突出する位置決め突起69が一体的に設けられている。
図2を参照して、スライド部材40は、ブッシュ30に対して外嵌されている。スライド部材40は、ブッシュ30およびラック軸8と同軸状に配置されている。この状態で、スライド部材40の内周面は、ブッシュ30の外周面に対して径方向外側から面接触しており、ブッシュ30の凸部35が、スライド部材40の内周面の嵌合溝43に対して径方向内側から嵌まり込んでいる。嵌合溝43の溝幅が凸部35よりも広いので、嵌合溝43内で凸部35が軸方向Xに相対移動できる分だけ、スライド部材40は、ブッシュ30に対して軸方向Xに相対移動できる。また、スライド部材40は、ハウジング9の内周面20には接触していない。そして、スライド部材40では、フランジ45が最も開口19に近くなるように配置されていて、フランジ45が開口19からハウジング9の外へ露出されている。
図2を参照して、スライド部材40は、ブッシュ30に対して外嵌されている。スライド部材40は、ブッシュ30およびラック軸8と同軸状に配置されている。この状態で、スライド部材40の内周面は、ブッシュ30の外周面に対して径方向外側から面接触しており、ブッシュ30の凸部35が、スライド部材40の内周面の嵌合溝43に対して径方向内側から嵌まり込んでいる。嵌合溝43の溝幅が凸部35よりも広いので、嵌合溝43内で凸部35が軸方向Xに相対移動できる分だけ、スライド部材40は、ブッシュ30に対して軸方向Xに相対移動できる。また、スライド部材40は、ハウジング9の内周面20には接触していない。そして、スライド部材40では、フランジ45が最も開口19に近くなるように配置されていて、フランジ45が開口19からハウジング9の外へ露出されている。
ホルダ41は、スライド部材40よりも大径の円筒状であり、その中空部分は、軸方向両側へ開放されている。ホルダ41の内周面における軸方向途中には、全周に亘って径方向内側へ突出する環状凸部49が一体的に設けられている。そのため、ホルダ41の内周面において環状凸部49の軸方向両側には、環状凸部49よりも径方向外側へ窪んだ環状窪み50が1つずつ形成されている。環状凸部49の両側の環状窪み50のうち、図2における右側の環状窪み50Aは、ホルダ41の右外側へ露出されており、図2における左側の環状窪み50Bは、ホルダ41の左外側へ露出されている。軸方向において、環状窪み50Aは、環状窪み50Bよりも狭い。また、環状凸部49の内周面における環状窪み50A側の領域の周上1箇所には、軸方向へ筋状に延びる位置決め溝68が形成されている。
環状凸部49(位置決め溝68が形成されていない部分)の内径は、スライド部材40においてフランジ45を除いた部分の外径よりも大きいが、位置決めリング53の外径よりも小さい。一方、環状窪み50(特に環状窪み50A)におけるホルダ41の内径は、フランジ45の外径よりも小さい。ホルダ41の外周面において、環状窪み50B側の端縁には、全周に亘って面取り51が形成されている。ホルダ41の外周面において、環状窪み50A寄りの端部には、径方向外側へ突出する位置決め凸部55が形成されている。位置決め凸部55は、ハウジング9の内側内周面23の凹部25と同じ数(ここでは1つ)設けられている。
ホルダ41は、スライド部材40においてフランジ45を除いた部分に対して外嵌されているとともに、ハウジング9の内側内周面23(外側内周面21に隣接した領域)に対して内嵌されている。ホルダ41は、ハウジング9、スライド部材40、ブッシュ30およびラック軸8と同軸状に配置されている。
この状態で、スライド部材40の位置決め突起69は、ホルダ41の内周面の位置決め溝68に対して径方向内側から嵌まっている。前述したように位置決め溝68が軸方向へ筋状に延びている(軸方向に長い)ので、位置決め溝68に嵌まった位置決め突起69は、位置決め溝68内で軸方向に相対移動できる。しかし、位置決め溝68の溝幅は、位置決め突起69の太さとほぼ同じなので、位置決め突起69は位置決め溝68の幅方向には移動できず、そのため、スライド部材40は、ホルダ41に対して周方向に移動不能である。つまり、位置決め溝68および位置決め突起69は、スライド部材40の回り止めとして機能している。
この状態で、スライド部材40の位置決め突起69は、ホルダ41の内周面の位置決め溝68に対して径方向内側から嵌まっている。前述したように位置決め溝68が軸方向へ筋状に延びている(軸方向に長い)ので、位置決め溝68に嵌まった位置決め突起69は、位置決め溝68内で軸方向に相対移動できる。しかし、位置決め溝68の溝幅は、位置決め突起69の太さとほぼ同じなので、位置決め突起69は位置決め溝68の幅方向には移動できず、そのため、スライド部材40は、ホルダ41に対して周方向に移動不能である。つまり、位置決め溝68および位置決め突起69は、スライド部材40の回り止めとして機能している。
この状態で、ホルダ41の外周面は、内側内周面23に対して圧入されている。また、ホルダ41の外周面の位置決め凸部55がハウジング9の凹部25に対して径方向内側かつ開口19側から嵌まり込んでいる。よって、ホルダ41は、ハウジング9に対して(軸方向および周方向の両方において)相対移動不能に固定されている。
この状態で、ホルダ41における開口19側(図2では右側)の端面41Aは、ハウジング9の段付き22と面一となって、径方向に沿って延びている。当該端面41Aは、軸方向Xにおいて所定の隙間を隔ててスライド部材40のフランジ45に対向している。また、ホルダ41の環状凸部49は、軸方向Xにおいて所定の間隔を隔ててスライド部材40の位置決めリング53に対向している。そのため、スライド部材40がホルダ41に対して軸方向Xにある程度相対移動すると、フランジ45が端面41Aに当接したり、位置決めリング53が環状凸部49に当接したりするので、スライド部材40がホルダ41の中空部分から外れることはない。また、ホルダ41の内周面では、前述した環状窪み50Aが開口19に最も近くなるように配置されていて、スライド部材40の各貫通孔46に対して径方向外側から対向している。
この状態で、ホルダ41における開口19側(図2では右側)の端面41Aは、ハウジング9の段付き22と面一となって、径方向に沿って延びている。当該端面41Aは、軸方向Xにおいて所定の隙間を隔ててスライド部材40のフランジ45に対向している。また、ホルダ41の環状凸部49は、軸方向Xにおいて所定の間隔を隔ててスライド部材40の位置決めリング53に対向している。そのため、スライド部材40がホルダ41に対して軸方向Xにある程度相対移動すると、フランジ45が端面41Aに当接したり、位置決めリング53が環状凸部49に当接したりするので、スライド部材40がホルダ41の中空部分から外れることはない。また、ホルダ41の内周面では、前述した環状窪み50Aが開口19に最も近くなるように配置されていて、スライド部材40の各貫通孔46に対して径方向外側から対向している。
固定リング42は、ホルダ41よりも大径の円筒状であり、その中空部分は、軸方向両側へ開放されている。固定リング42の内径は、ホルダ41の外径よりも小さいが、フランジ45およびラック軸8の大径部14の外径よりは大きい。固定リング42の外周面の全域には、ねじ部54が形成されている。固定リング42は、開口19からハウジング9の外側内周面21に対して内嵌されており、外側内周面21における中空部分18内に完全に収容されている。固定リング42は、ハウジング9、スライド部材40、ホルダ41、ブッシュ30およびラック軸8と同軸状に配置されている。固定リング42の外周面のねじ部54が、外側内周面21のねじ部24と噛み合っているので、固定リング42はハウジング9に固定されている。固定リング42は、ハウジング9の段付き22とホルダ41の端面41Aとの両方に対して開口19側から当接している。これにより、ホルダ41は、開口19から外れないようになっている。
弾性部材32は、樹脂製または金属製であり、山形に折り曲がった棒ばねまたは板ばね(棒ばねよりも幅広となった板状のばね)である(図3も参照)。つまり、山形に折れ曲がった棒ばねまたは板ばねによって弾性部材32を簡易に構成することができる。弾性部材32は、長さ方向一端となす一端部60と、長さ方向他端となす他端部61と、屈曲部62とを含んでいる。屈曲部62は、一端部60と他端部61とを結ぶ仮想の線分(図示せず)から離れるように山形(扁平なV字状)に屈曲している。弾性部材32は、スライド部材40の貫通孔46と同じ数(ここでは4つ)だけ設けられている。
各弾性部材32は、自身の長さ方向(一端部60と他端部61とを結ぶ方向)がスライド部材40およびホルダ41の径方向に沿った状態で、貫通孔46に挿入されていて(図3の破線矢印参照)、この状態で、スライド部材40のフランジ45とホルダ41の環状凸部49とによって軸方向Xの両側から挟まれている。このとき、各弾性部材32では、一端部60が、他端部61よりも径方向内側に位置していて、貫通孔46を介してブッシュ30の外周面に対して径方向外側から接触している。また、各弾性部材32では、他端部61が、ホルダ41における前述した環状窪み50Aに対して径方向内側から嵌まり込んでいて、環状窪み50Aにおけるホルダ41の内周面に対して径方向内側から接触しているとともに、環状凸部49に対して開口19側から接触している。また、各弾性部材32では、一端部60および他端部61よりも屈曲部62が開口19側に位置していて、スライド部材40のフランジ45に接触している。そして、全部(ここでは4つ)の弾性部材32は、スライド部材40において周方向に等間隔で配置された4つの貫通孔46に応じて、ラック軸8を中心とした周方向において等間隔を隔てて配置されている。そのため、弾性部材32は、ラック軸8を挟んだ対称位置に少なくとも1つずつ配置されている(図3も参照)。
付勢部材33は、たとえば、金属板で形成された環状体であり、軸方向両端部から軸方向中央に向かって径方向外側へ突出するように折り曲げられている。そのため、付勢部材33を径方向に沿った平坦面で切断したときの断面は、径方向外側へ折れ曲がった山形形状をなしている。付勢部材33の軸方向中央部を、径方向外側へ突出した突出部65ということにする。付勢部材33は、スライド部材40の外周面の受け溝47に対して径方向外側から嵌め込まれていて(図3の1点鎖線矢印参照)、突出部65がホルダ41の内周面の環状凸部49に対して径方向内側から接触している。付勢部材33は、環状凸部49とスライド部材40とによって径方向において圧縮されており、これによって、僅かではあるが弾性変形している。付勢部材33は、元の形状に復元しようとすることによってスライド部材40を径方向内側のブッシュ30へ付勢している。よって、ブッシュ30は、縮径してラック軸8に密着できるので、ブッシュ30とラック軸8との隙間を小さくし、ラック軸8の振動を防止できる。なお、付勢部材33は、必ずしも環状体である必要はなく、弾性部材32と同様に、山形に折れ曲がった棒ばねまたは板ばねであってもよい。
弾性体34は、環状のゴムで構成されており、この実施形態ではOリングである。弾性体34は、スライド部材40の内周面の位置決め溝44と同じ数(ここでは2つ)設けられていて、各弾性体34が、対応するいずれかの位置決め溝44に対して径方向内側から嵌め込まれている。各弾性体34では、内周部分が位置決め溝44から径方向内側へはみ出していて、ブッシュ30の外周面に対して径方向外側から接触している。これにより、各弾性体34は、スライド部材40(ラックストッパー31)とブッシュ30との間に介在された状態で、スライド部材40とブッシュ30とに圧縮されていて、ブッシュ30を径方向内側のラック軸8へ付勢している。そのため、ブッシュ30とラック軸8との隙間を小さくして、ブッシュ30とラック軸8との間におけるがたつきを抑えることができる。つまり、ブッシュ30によるラック軸8の締め付け力を弾性体34によって安定させ、ブッシュ30とラック軸8とのがたつきによる異音を低減させることができる。
以上のような支持ユニット13では、ブッシュ30だけがラック軸8に接触していて、ブッシュ30は、ラック軸8を軸方向Xにスライドできるように支持している。また、ブッシュ30に対して外嵌されたスライド部材40は、ブッシュ30側の凸部35が嵌合溝43で動ける範囲で、ブッシュ30に対して軸方向Xに相対移動可能である。そして、スライド部材40に対して外嵌されたホルダ41および固定リング42は、ハウジング9の内周面20に対して固定されていて、スライド部材40は、ホルダ41および固定リング42に対して直接接触していない。そのため、スライド部材40は、フランジ45を開口19から露出させた状態で、ホルダ41および固定リング42に対して軸方向Xに沿って相対移動(スライド)することができる。なお、スライド部材40、ホルダ41および固定リング42を含むラックストッパー31は、ブッシュ30に対して外嵌されていることから、ブッシュ30を取り囲むように設けられている。
ここで、ラック軸8の軸方向Xに沿ったスライド範囲Yは、破線矢印で示されている。図2では、ラック軸8がスライド範囲Yの一端(図2における右端)までスライドしたときの状態が示されている。このとき、スライド部材40のフランジ45が、ホルダ41の端面41Aに対して、軸方向Xにおける所定の隙間Zを隔てて開口19側から対向していて、各弾性部材32が山形形状を保っている。つまり、各弾性部材32は、屈曲部62において軸方向Xに対して交差方向(径方向)に延び、かつ山形に折れ曲がっている。このときのスライド部材40およびブッシュ30の位置(軸方向Xにおける位置)を「待機位置」ということにする。このとき、スライド部材40の位置決め突起69は、ホルダ41の位置決め溝68の(軸方向Xにおける)略中央に位置している。
図2の状態において、操舵部材2(図1参照)を据え切り状態で操作して、ラック軸8をスライド範囲Yの他端(図2における左端)までスライドさせる。ラック軸8は、ブッシュ30の内周面に対して摺動しながらスライドする。スライド途中において、ラック軸8の大径部14が、開口19からハウジング9内に入り込んで、スライド部材40のフランジ45およびブッシュ30に対して開口19側から当接する。その後、ラック軸8が引き続きスライドすることに伴って、大径部14は、フランジ45およびブッシュ30を開口19側から押圧する(図4の太い実線矢印参照)。これにより、今まで待機位置にあったスライド部材40およびブッシュ30が、ラック軸8とともにスライドする。この際、各弾性部材32では、他端部61がホルダ41の環状窪み50Aに嵌って位置決めされた状態で、フランジ45によって屈曲部62がラック軸8のスライド方向(図2における左側)へ押圧され、一端部60が若干量であるが径方向内側へずれていく。これによって、各弾性部材32は、山形から直線状に弾性変形するとともに、一端部60においてブッシュ30をラック軸8側に付勢する。この際、フランジ45とホルダ41の端面41Aとの隙間Zが徐々になくなっていく。各弾性部材32の弾性変形に伴って、ラック軸8のスライドの勢いが緩やかになっていく。
そして、図4に示すように、フランジ45がホルダ41の端面41Aに当接すると、スライド部材40、ブッシュ30およびラック軸8のスライドが停止し、スライド範囲Yの他端(図4における左端)までのラック軸8のスライドが完了する。このとき、ラック軸8は、端当て状態にあり、各弾性部材32は、直線状(若干山形であってもよい)になっていて、前述した隙間Z(図2参照)がなくなっている。また、各弾性部材32では、一端部60がさらに径方向内側へずれてブッシュ30をラック軸8側に付勢している(図4の太い破線矢印参照)。また、このとき、スライド部材40の位置決め突起69は、ホルダ41の位置決め溝68において開口19から離れた側の端部までずれている。
そして、このようにラック軸8のスライドが完了ときのスライド部材40およびブッシュ30の位置(軸方向Xにおける位置)を「規制位置」ということにする。スライド部材40が規制位置にあってフランジ45がホルダ41の端面41Aに当接すると、ラック軸8のこれ以上のスライドが規制される。つまり、ラック軸8がスライド範囲Yの端に達したときに、スライド部材40およびホルダ41を含むラックストッパー31は、ラック軸8(大径部14)に接触してラック軸8のスライドを規制する。また、ラック軸8がスライド範囲Yの端に達したときに、各弾性部材32は、ラック軸8に接触したラックストッパー31のフランジ45に押圧されることによって山形から直線状に弾性変形し、ブッシュ30側へ伸びてブッシュ30をラック軸8側へ付勢する。
弾性部材32の弾性変形によって、ラックストッパー31(特にフランジ45)がラック軸8(大径部14)に接触したときの衝撃、つまり、ラック軸8がスライド範囲Yの端(ストロークエンド)までスライドしたときの衝撃(打音等の接触音も含む)を緩和(減衰)することができる。これにより、ラック軸8が端当て状態になったときの衝撃が負担となってピニオン7Aやラック8Aや操舵部材2側に伝わることを抑制できる。
ここで、弾性部材32の山形から直線状への弾性変形量(前述した隙間Zに相当する大きさであり、図2参照)は、コイルばねで構成した弾性部材32を伸縮させる場合に比べて小さい。そのため、弾性変形量が小さい分だけ、ラック軸8がスライド範囲Yの端までスライドしたときの衝撃を緩和する構成(ラックストッパー31および弾性部材32のまとまり)の小型化を図ることができる。よって、ハウジング9内において当該構成を配置するスペースを小さくすることができる。
また、山形に折れ曲がった棒ばねや板ばね(皿ばねでもよい)で構成された弾性部材32を用いれば、隙間Zに相当する比較的少ないストローク量(操舵部材2の正転トルク波形の両端20°の範囲内に相当する)をラック軸8がスライドするだけで、前記の衝撃を緩和することができる。
また、山形から直線状へ弾性変形した弾性部材32は、ラック軸8を支持するブッシュ30側へ伸びてブッシュ30をラック軸8側へ付勢して径方向内側へ締め付ける。そのため、ラック軸8がスライド範囲Yの端に達したときに、ブッシュ30とラック軸8との隙間を小さくして、ブッシュ30とラック軸8との間におけるがたつきを抑えることができる。特に、このようにブッシュ30とラックストッパー31とが一体構造となった支持ユニット13をラック軸8の両端部に設けていることから(図1参照)、ブッシュ30とラック軸8との接触音(ラトル音)を防止できる。
また、山形から直線状へ弾性変形した弾性部材32は、ラック軸8を支持するブッシュ30側へ伸びてブッシュ30をラック軸8側へ付勢して径方向内側へ締め付ける。そのため、ラック軸8がスライド範囲Yの端に達したときに、ブッシュ30とラック軸8との隙間を小さくして、ブッシュ30とラック軸8との間におけるがたつきを抑えることができる。特に、このようにブッシュ30とラックストッパー31とが一体構造となった支持ユニット13をラック軸8の両端部に設けていることから(図1参照)、ブッシュ30とラック軸8との接触音(ラトル音)を防止できる。
ここで、複数の弾性部材32が、周方向に等間隔で配置されていることから、ラック軸8を中心として均等に配置されている。そのため、ラック軸8がスライド範囲Yの端に達したときに、ラックストッパー31(スライド部材40)が姿勢を崩すことなく、全ての弾性部材32を押圧して弾性変形させることができる。これにより、ラック軸8がスライド範囲Yの端までスライドしたときの衝撃を緩和する構成の動作の信頼性向上を図ることができるし、ラック軸8が傾いたり引っ掛かったりせずにスムーズにスライドすることもできる。
また、弾性部材32が複数設けられているので、各弾性部材32の弾性変形量が小さくても、ラック軸8がスライド範囲Yの端までスライドしたときの衝撃を十分緩和することができる。
そして、ラック軸8がスライド範囲Yの他端までスライドした状態で、操舵部材2を逆向きに動かして、今までとは逆向き(図4の右側)にラック軸8をスライドさせる。すると、スライド初期の段階において、ラック軸8の大径部14が、スライド部材40のフランジ45およびブッシュ30から離れるので、各弾性部材32は、自身の復元力によって直線状から元の山形の形状に戻り、その際、フランジ45を開口19側へ押圧する。これにより、図2に示すように、スライド部材40は、大径部14によって当接される前の待機位置までスライドし、フランジ45とホルダ41の端面41Aとの隙間Zが元の大きさに戻る。このとき、スライド部材40の位置決め突起69は、ホルダ41の位置決め溝68の(軸方向Xにおける)略中央まで戻っている。また、各弾性部材32が直線状から元の山形の形状に戻ることによって、弾性部材32の一端部60が径方向外側へずれていくので、一端部60がブッシュ30をラック軸8側に押圧する力が弱まる。なお、スライド部材40に引きずられることによって、ブッシュ30も、大径部14によって当接される前の待機位置までスライドする。
そして、ラック軸8がスライド範囲Yの他端までスライドした状態で、操舵部材2を逆向きに動かして、今までとは逆向き(図4の右側)にラック軸8をスライドさせる。すると、スライド初期の段階において、ラック軸8の大径部14が、スライド部材40のフランジ45およびブッシュ30から離れるので、各弾性部材32は、自身の復元力によって直線状から元の山形の形状に戻り、その際、フランジ45を開口19側へ押圧する。これにより、図2に示すように、スライド部材40は、大径部14によって当接される前の待機位置までスライドし、フランジ45とホルダ41の端面41Aとの隙間Zが元の大きさに戻る。このとき、スライド部材40の位置決め突起69は、ホルダ41の位置決め溝68の(軸方向Xにおける)略中央まで戻っている。また、各弾性部材32が直線状から元の山形の形状に戻ることによって、弾性部材32の一端部60が径方向外側へずれていくので、一端部60がブッシュ30をラック軸8側に押圧する力が弱まる。なお、スライド部材40に引きずられることによって、ブッシュ30も、大径部14によって当接される前の待機位置までスライドする。
このように、スライド部材40およびブッシュ30は、待機位置までスライドすると、その後にラック軸8が引き続きスライドしても、引き続き待機位置に配置される。
つまり、スライド部材40およびブッシュ30は、スライドするラック軸8の大径部14によって当接されている間は、軸方向Xに沿って待機位置から規制位置まで(または規制位置から待機位置まで)移動し、大径部14によって当接されていない間は、ラック軸8がスライド中であっても、図2に示す待機位置に配置されている。
つまり、スライド部材40およびブッシュ30は、スライドするラック軸8の大径部14によって当接されている間は、軸方向Xに沿って待機位置から規制位置まで(または規制位置から待機位置まで)移動し、大径部14によって当接されていない間は、ラック軸8がスライド中であっても、図2に示す待機位置に配置されている。
この発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
たとえば、この実施形態では、弾性部材32は4つ設けられ、周方向に等間隔で配置されていたが(図3参照)、弾性部材32の数は、2つ以上あればよい。また、弾性部材32は、ラック軸8を挟んだ対称位置に複数(たとえば4つ)ずつ設けられている場合には、当該複数(たとえば4つ)の弾性部材32は等間隔で配置されていればよく、全体の弾性部材32(たとえば8つの弾性部材32)が等間隔で配置されていなくてもよい。
たとえば、この実施形態では、弾性部材32は4つ設けられ、周方向に等間隔で配置されていたが(図3参照)、弾性部材32の数は、2つ以上あればよい。また、弾性部材32は、ラック軸8を挟んだ対称位置に複数(たとえば4つ)ずつ設けられている場合には、当該複数(たとえば4つ)の弾性部材32は等間隔で配置されていればよく、全体の弾性部材32(たとえば8つの弾性部材32)が等間隔で配置されていなくてもよい。
もちろん、全ての弾性部材32を同じタイミングで弾性変形させる必要がなければ、弾性部材32は、等間隔で配置されていなくてもよく、さらには、弾性部材32の大きさ自体が同じでなくてもよい。その場合、各弾性部材32が弾性変形してブッシュ30をラック軸8側へ締め付けるタイミングに時間差を生じさせることができるので、ブッシュ30によるラック軸8の締め付け具合を任意に調整することができる。なお、ブッシュ30において弾性部材32が接触する部分の厚みを、各弾性部材32の位置(周方向位置)に応じて変えることによっても、当該タイミングに時間差を生じさせることができる。
また、ホルダ41をハウジング9に対して相対移動不能に固定するために、凹部25に位置決め凸部55を嵌め込んでいるが(図2参照)、代わりに、ホルダ41およびハウジング9の一方にキーを設けて他方にキー溝を設けてもよい。
また、前述したように、第1端部11側と第2端部12側とで支持ユニット13の構成はほぼ同じであるが(図1参照)、第2端部12側では、前述した凹部25、位置決め凸部55、位置決め溝68および位置決め突起69が省略されている。また、第2端部12側では、固定リング42も省略されていて、ホルダ41は、ハウジング9の内周面20(内側内周面23)に対して圧入されているだけである。
また、前述したように、第1端部11側と第2端部12側とで支持ユニット13の構成はほぼ同じであるが(図1参照)、第2端部12側では、前述した凹部25、位置決め凸部55、位置決め溝68および位置決め突起69が省略されている。また、第2端部12側では、固定リング42も省略されていて、ホルダ41は、ハウジング9の内周面20(内側内周面23)に対して圧入されているだけである。
1…ステアリング装置、8…ラック軸、9…ハウジング、17…車輪、30…ブッシュ、31…ラックストッパー、32…弾性部材、34…弾性体、X…軸方向、Y…スライド範囲
Claims (5)
- 軸方向にスライドすることによって車輪を転舵させるラック軸と、
前記ラック軸を収容するハウジングと、
前記ハウジング内に配置されて前記ラック軸をスライド可能に支持するブッシュと、
前記ブッシュを取り囲むように設けられ、前記ラック軸がスライド範囲の端に達したときに、前記ラック軸に接触して前記ラック軸のスライドを規制するラックストッパーと、
前記軸方向に対して交差方向に延び、かつ山形に折れ曲がっていて、前記ラック軸がスライド範囲の端に達したときに、前記ラック軸に接触した前記ラックストッパーに押圧されることによって山形から直線状に弾性変形し、前記ブッシュ側へ伸びて前記ブッシュを前記ラック軸側へ付勢する弾性部材と
を含むことを特徴とする、ステアリング装置。 - 前記弾性部材は、前記ラック軸を挟んだ対称位置に少なくとも1つずつ設けられていることを特徴とする、請求項1記載のステアリング装置。
- 前記弾性部材は、前記ラック軸を中心とした周方向において間隔を隔てて複数設けられていることを特徴とする、請求項1または2記載のステアリング装置。
- 前記弾性部材は、棒ばねまたは板ばねを含むこと特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載のステアリング装置。
- 前記ブッシュと前記ラックストッパーとの間に介在される弾性体をさらに含むことを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載のステアリング装置。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2020051595A (ja) * | 2018-09-28 | 2020-04-02 | Nok株式会社 | 緩衝ストッパ |
-
2012
- 2012-03-06 JP JP2012049235A patent/JP2013184501A/ja active Pending
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JP2020051595A (ja) * | 2018-09-28 | 2020-04-02 | Nok株式会社 | 緩衝ストッパ |
JP7075325B2 (ja) | 2018-09-28 | 2022-05-25 | Nok株式会社 | 緩衝ストッパ |
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