JP2014080147A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリング装置における、組付け時に緩衝部材の脱落の可能性を少なくし、製造工程が少なく、コストダウンできるステアリング装置を提供する。
【解決手段】ラック軸１４のストロークエンドでボールジョイント２９のラック軸１４側端面を、緩衝部材３２を介して前記ハウジング１５の固定部材端面２２に当接させて前記ラック軸１４を停止させるようにしたステアリング装置において、前記ボールジョイント２９に形成されている嵌合部にストッパ部材３０を嵌合固定し、緩衝部材３２を前記ボールジョイント２９および前記ストッパ部材３０の間に挟み込むような形で配置し、前記緩衝部材３２の一部に前記ストッパ部材３０より突出する形で当接部３２ｃを形成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用のステアリング装置に関する。

自動車の操舵装置であるステアリング装置は、ラックアンドピニオン機構のラック軸の両端に設けられたタイロッドを介して走行車輪が連結され、ラックアンドピニオン機構により向きを変えるようになっている。このタイロッドには、玉継手（ボールジョイント）が取り付けられ、ラック軸の移動に伴って直線運動をするラック軸の端部と走行車輪との間での力伝達が行えるようになっている。このラックアンドピニオン機構では、ラック軸の移動でボールジョイントの当接により打音が発生するため樹脂材の緩衝部材がハウジング端面やラック軸の端部に設けられており、打音対策がなされている。

特開２００５−８８７７７号公報

従来、このステアリング装置は、ボールジョイントの組み付け時に緩衝部材が脱落しやすい問題があるとともに、実用上でくりかえしの衝撃荷重により、緩衝部材が摩耗しやすい問題があった。これに対する対策として、ストッパ部材をこれの内周に設けたゴム製の嵌合部材を介してラック軸に嵌合し、ストッパ部材にラックハウジングに当接するストッパ面を設けている（特許文献１）。この場合、ストッパ部材に緩衝部材および嵌合部材を加硫接着する必要があり、製造工程が多く、コスト高となる。本発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、組付け時に緩衝部材の脱落の可能性を少なくし、製造工程が少なく、コストダウンできるステアリング装置を提供する。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、貫通孔を有するハウジングと、前記ハウジングの貫通孔に軸方向へ移動自在に挿通されるラック軸と、前記ラック軸の両端に連結されたボールジョイントとを備え、前記ラック軸のストロークエンドで前記ボールジョイント側の端面を、緩衝部材を介して前記ハウジング端面に当接させて前記ラック軸を停止させるようにしたステアリング装置において、前記ハウジング若しくは前記ボールジョイントに形成されている嵌合部にストッパ部材を嵌合固定し、前記ストッパ部材は、前記緩衝部材を前記ハウジング若しくは前記ボールジョイントおよび前記ストッパ部材の間に挟み込むような形で配置し、前記緩衝部材の一部に前記ストッパ部材より突出する形で当接部を形成し、前記ストッパ部材に前記ボールジョイント若しくは前記ハウジングに当接するストッパ面を形成したことを要旨としている。

本発明の構造によれば、緩衝部材を挟み込むような形でストッパ部材を、ハウジング若しくはボールジョイントに形成されている嵌合部に嵌合固定したため、ラック軸にボールジョイントを取り付けるときに、緩衝部材は脱落しにくくなり、緩衝部材をストッパ部材に加硫接着する工程を不要にできるため、製造工程が少なく、コストダウンでき、ストッパ面によって緩衝部材のこれ以上の圧縮を防いでいるので、緩衝部材の摩耗を防止することができるステアリング装置を提供できる。

請求項２に記載の発明は、前記ストッパ部材は、当接部を挿通する窓枠を有し、前記窓枠と前記緩衝部材の突出部がラック軸の径方向にすきまを形成していることを要旨としている。即ち、当接時に緩衝部材がすきまを埋めるように弾性変形するため、緩衝部材に必要以上の衝撃荷重がかからないことで、緩衝部材の摩耗がより少なくなる。

請求項３に記載の発明は、前記緩衝部材は、同心位置に形成される一対の突出部の両側につながる環状形状を有していることを要旨としている。即ち、環状形状の部分で突出部を位置決めしやすくなり、さらに当接時に突出部がつながる環状形状の弾性変形により、より一層緩衝部材の摩耗が少なくなる。

本発明は、ステアリング装置の組付け時に緩衝部材の脱落の可能性を少なくし、製造工程が少なく、コストダウンできるステアリング装置を提供できる。

本発明の第1実施形態かかるラックアンドピニオン式ステアリング装置の概略構造図 本発明の第1実施形態かかるラックアンドピニオン式ステアリング装置のボールジョイント付近の断面図 本発明の第1実施形態かかるラックアンドピニオン式ステアリング装置の緩衝部材の斜視図 本発明の第1実施形態かかるラックアンドピニオン式ステアリング装置のストッパ部材の斜視図 本発明の第1実施形態かかるラックアンドピニオン式ステアリング装置のストッパ部材を装着したボールジョイントの斜視図 本発明の第２実施形態かかるラックアンドピニオン式ステアリング装置のボールジョイント付近の断面図

以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態では、ステアリング装置がパワーステアリング装置である場合に則して説明するが、これに限らず、例えば、マニュアル操舵のステアリング装置であってもよい。
図１は、本発明の第１実施形態のステアリング装置の概略構成を示す模式図である。ステアリング装置１は、操向輪２を操舵するためのラックアンドピニオン式のステアリング装置として構成されている。ステアリング装置１は、ステアリングホイール３に加えられる操舵トルクを伝達するステアリングシャフト４と、ステアリングシャフト４からの操舵トルクにより操向輪２を操舵するためのラックアンドピニオン機構５と、ステアリングシャフト４およびラックアンドピニオン機構５の間に設けられてこの間において回転を伝達する軸継手としての中間軸６とを有している。

ステアリングシャフト４は、ステアリングコラム７の内部を挿通し、ステアリングコラム７により回転自在に支持されている。ステアリングコラム７はブラケット８を介して車体９に支持されている。ステアリングシャフト４の一方の端部にステアリングホイール３が連結され、ステアリングシャフト４の他方の端部に中間軸６が連結されている。
中間軸６は、動力伝達軸１０と、中間軸６の一方の端部に設けられた自在継手１１と、中間軸６の他方の端部に設けられた自在継手１２とを有している。

ラックアンドピニオン機構５は、入力軸としてのピニオン軸１３と、自動車の横方向（直進方向と直交する方向である。）に延びる転舵軸としてのラック軸１４と、ピニオン軸１３およびラック軸１４を支持するラックハウジング１５とを有している。ラックハウジング１５は、車体９に固定されている。ピニオン軸１３のピニオン歯１３ａと、ラック軸１４のラック歯１４ａとが互いに噛み合っている。

ピニオン軸１３は、ラックハウジング１５に回動自在に支持されている。また、ラック軸１４は、その軸方向Ｓに関して直線往復移動自在にラックハウジング１５に支持されている。ラックハウジング１５の両端部１５ａ，１５ｂから、軸方向Ｓにラック軸１４の両端部１４ｂが突出している。これら両端部１４ｂには、継手部材としての一対のボールジョイント２９が設けられている。各ボールジョイント２９に、タイロッドおよびナックルアーム（図示せず）を介して、対応する操向輪２が連動するように連結されている。

ステアリングホイール３が操舵されると、その操舵トルクがステアリングシャフト４および中間軸６を介してラックアンドピニオン機構５に伝達される。ステアリングホイール３の回動に連動して中間軸６およびピニオン軸１３が回動し、これに伴ってラック軸１４がその軸方向Ｓに沿って移動する。これにより、操向輪２を操舵することができる。
ステアリング装置１は、操舵トルクに応じて操舵補助力を得られるようになっている。すなわち、ステアリング装置１は、操舵トルクを検出するトルクセンサ１６と、制御部としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit ：電子制御ユニット）１７と、操舵補助用の電動モータ１８と、伝動装置としての減速機１９とを有している。本実施形態では、電動モータ１８および減速機１９は、ステアリングコラム７に関連して設けられている。

トルクセンサ１６は、ステアリングホイール３からステアリングシャフト４に作用する操舵トルクを検出する。トルク検出結果は、ＥＣＵ１７に与えられる。ＥＣＵ１７は、上述のトルク検出結果や図示しない車速センサから与えられる車速検出結果等に基づいて、電動モータ１８を制御する。
ステアリングホイール３が操作されると、操舵トルクがトルクセンサ１６により検出され、トルク検出結果および車速検出結果等に応じて電動モータ１８が操舵補助力を発生させる。操舵補助力は、減速機１９を介してピニオン軸１３に伝達される。これとともに、ステアリングホイール３の動きも、ラックアンドピニオン機構５に伝わる。その結果、操向輪２が操舵されるとともに、操舵が補助される。

本実施形態のラックアンドピニオン機構５は、ラックハウジング１５は、筒状をなし、ラック軸１４の軸方向Ｓに沿って延びている。ラックハウジング１５には、ラック軸１４が挿通されている。ラックハウジング１５は、その長手方向（軸方向Ｓ）に第１および第２の端部１５ａ，１５ｂを有している。

ラックハウジング１５の第１および第２の端部１５ａ，１５ｂには、ラック軸１４をその軸方向Ｓに摺動自在に支持する筒状の第１および第２のラックブッシュ２０，２１と、後述するストッパ部材３０に当接する一対の固定部材２２とを有している。ラック軸１４の端部１５ｂにボールジョイント２９が固定されている。

図２は、図１に示すステアリング装置１の軸方向に沿って見たときの第２のボールジョイント２９付近の断面図を示す。
本実施形態のステアリング装置１では、ラック軸１４の両端部１４ｂの周囲に配置された部材は、互いに同様に構成されている。以下では、一方の端部１４ｂを中心に説明する。他方の端部１４ｂにおいて一方の端部１４ｂと同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

ラックハウジング１５は、図２に示すように、その一端側（右側）１５ｂの内周には、径方向に延びる側壁１５ｄと、軸方向に延びる凹部１５ｃと、軸方向に延びるねじ穴１５ｅが順に形成してあり、この凹部１５ｃにラックブッシュ２１が側壁１５ｄに当接する位置まで配置され固定部材２２がねじ穴１５ｅにねじ止めされている。固定部材２２によって、ラックブッシュ２１の軸方向の移動を規制するとともに、後述するストッパ部材３０が当接してラック軸１４の軸方向の移動を規制する。

ラックブッシュ２１は、円筒形状を有し、ラック軸１４を摺動可能に支持するために、樹脂製の材料が使用される。固定部材２２は、円筒形状を有し、外周にねじが形成されている。ストッパ部材３０に当接するために鉄系の材料が使用される。

以下、本発明の緩衝部材３２とストッパ部材３０の構成について詳述する。

この緩衝部材３２は、図３に示すように、環状板で形成されて、円周状、同心位置に軸方向にMだけ突出して形成される円弧状一対の突出部３２aを有している。
具体的には、一対の突出部３２aは、緩衝部材３２の中心軸線に沿ってみたときに、この中心軸とラック軸１４の軸線に平行に高さMで断面が円弧状で設置されている。さらに
この突出部３２aの両側につながる環状形状３２ｂをそれぞれ有している。
緩衝部材３２に用いるゴム材としては、ポリウレタン、ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）やＣＲ（クロロプレンゴム）等を例示することができる。

ストッパ部材３０は図４に示すように、金属板で形成され、中心に、ボールジョイント２９に形成されている嵌合部２９ｂにストッパ部材３０を固定する嵌合部３０aの貫通穴が形成されている。
さらに、円周状、同心位置に緩衝部材３２の当接部３２ａを挿通する軸方向に深さNの窓枠３０ｂを有している。具体的には一対の窓枠３０ｂは、ストッパ部材３０の中心軸線に沿ってみたときに、この中心軸とラック軸１４の軸線に平行に深さNで断面が円弧状で設置されている。その断面は緩衝部材３２の突起部３２a の断面より大きく設定されて形成されている。

図５にストッパ部材３０と緩衝部材３２をボールジョイント２９に組み込んだ斜視図をしめしている。
本実施の形態では、ラック軸１４のストロークエンドに於いて、ボールジョイント２９側の端面と、ラックハウジング１５側の端面との間に、緩衝用部材３２が挟み込むような形でストッパ部材３０とボールジョイント２９に設けられた嵌合部２９ｂで嵌合固定されている。さらに、緩衝部材３２の環状形状部３２ｂは、ストッパ部材３０の環状部３０ｄとボールジョイント２９の端面２９aとにはさまれて固定されている。そして、ストッパ部材３０とボールジョイント２９の間に挟み込むような形で配置したときに、緩衝部材３２の突起部３２a が前記ストッパ部材３０の当接部３０ｃよりＰだけ突出する形で当接部３２ｃを形成している。また、窓枠３０ｂと前記緩衝部材３２の突出部３２ａがラック軸１４の径方向にすきまＴを形成している。

これらのストッパ部材３０は、ラックハウジング１５の１５ｅに螺子止め固定されている固定部材２２の端面と当接し、ストッパ部材３０と緩衝部材３２とが、互いに当接する当接部材をそれぞれ構成し、これらによってストッパ部材３０が機能するように構成されている。そして、このストッパ部材３０では、ラック軸１４がストロークエンドまで摺動すると、緩衝部材３２が固定部材２２に当接し、所定長さＰに相当する、緩衝部材３２の実質的な弾性ストローク分だけ縮められ、この変形時に衝撃を吸収する。即ち、緩衝部材３２の実質的な弾性ストロークの範囲内で上記のストッパ部材３０に当接するように設定されている。そして、緩衝部材３２の突出した当接部３２ｃが緩衝した後、ストッパ部材３０が働くように、各構成部品の位置関係が設定されている。

以上の構成によれば、ステアリング装置のラック軸１４のストッパ部材３０として、緩衝部材３２を挟み込むような形でストッパ部材３０を、ボールジョイント２９に形成されている嵌合部２９ｂに嵌合固定したため、ラック軸１４にボールジョイント２９を取り付けるときに、緩衝部材３２は脱落しにくくなり、また、ストッパ部材３０のストッパ面によって緩衝部材３２のこれ以上の圧縮を防いでいるので、緩衝部材３２の摩耗を防止することができるステアリング装置を提供できる。

さらにストッパ部材３０は、当接部３２ｃを挿通する窓枠３０ｂを有し、前記窓枠３０ｂと前記緩衝部材３２の突出部３２ａがラック軸の径方向にすきまＴを形成しているので、当接時に緩衝部材３２がすきまＴを埋めるように弾性変形するため、緩衝部材３２に必要以上の衝撃荷重がかからないことで、緩衝部材３２の摩耗がより少なくなる。

そして、前記緩衝部材３２は、同心位置に形成される一対の突出部３２ａの両側につながる環状形状３２ｂを有しており、環状形状３２ｂの部分で突出部を位置決めしやすくなり、さらに当接時に突出部３２ａがつながる環状形状３２ｂの弾性変形により、より一層緩衝部材３２の摩耗が少なくなる効果を有している。

ステアリング装置の第２実施形態について、図６を使用して説明する。固定部材１２２に円柱形状の凹みを形成し、この凹みの内周にストッパ部材１３０の外周を嵌合固定している。ストッパ部材１３０および固定部材１２２間には緩衝部材１３２が挟み込まれ、ストッパ部材１３０の窓枠より緩衝部材１３２の当接部がボールジョイント１２９側へ突出している。ストッパ部材１３０のボールジョイント１２９側の端面には、窓枠を除いた位置にストッパ面が形成され、このストッパ面にボールジョイント１２９の端面１２９ａが当接する。こうすることで、ラック軸１１４がストロークエンドへ移動したときに、当接部が端面１２９ａに当接して衝撃を緩和し、ストッパ面に端面１２９ａが当接することによって、ラック軸１１４の軸方向移動を規制することができる。

この構成によれば、緩衝部材１３２とストッパ部材１３０がラックハウジング１１５側に固定されているため、ボールジョイント１２９が簡素化できるとともに取り付け時の緩衝部材１３２の脱落が確実に防止できる。

１…ステアリング装置、１３…ピニオン軸、１４…ラック軸１４、１４ｂ…（ラック軸の）端部、１５…ラックハウジング、１５ａ…第１の端部、２２…固定部材、２９…ボールジョイント、３０…ストッパ部材、３２…緩衝部材、Ｆ…所定の付勢方向、Ｓ…軸方向

Claims (3)

1. 貫通孔を有するハウジングと、前記ハウジングの貫通孔に軸方向へ移動自在に挿通されるラック軸と、前記ラック軸の両端に連結されたボールジョイントとを備え、前記ラック軸のストロークエンドで前記ボールジョイント側の端面を、緩衝部材を介して前記ハウジング端面に当接させて前記ラック軸を停止させるようにしたステアリング装置において、前記ハウジング若しくは前記ボールジョイントに形成されている嵌合部にストッパ部材を嵌合固定し、前記ストッパ部材は、前記緩衝部材を前記ハウジング若しくは前記ボールジョイントおよび前記ストッパ部材の間に挟み込むような形で配置し、前記緩衝部材の一部に前記ストッパ部材より突出する形で当接部を形成し、前記ストッパ部材に前記ボールジョイント若しくは前記ハウジングに当接するストッパ面を形成したことを特徴とするステアリング装置。
2. 前記ストッパ部材は、当接部を挿通する窓枠を有し、前記窓枠と前記緩衝部材の突出部がラック軸の径方向にすきまを形成していることを特徴としている請求項１に記載のステアリング装置。
3. 前記緩衝部材は、同心位置に形成される一対の突出部の両側につながる環状形状を有していることを特徴としている請求項１または２に記載のステアリング装置。

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