JP2014210479A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ベローズの内部空間に対する防塵性及び防水性を保ちつつ、内部空間の圧力変化によるベローズの変形を抑制することができるステアリング装置を提供する。【解決手段】ステアリング装置１は、ピニオン歯６０ａを有し、ステアリングホイール２の操作によって回転するピニオン軸６０と、ピニオン軸６０のピニオン歯６０ａに噛み合うラック歯６１ａを有し、車両の転舵輪１１に連結されたタイロッド１２及びボールジョイント７を介して転舵輪１１を転舵させるラック軸６１と、ピニオン軸６０を回転可能に収容するとともに、ラック軸６１を軸方向に移動可能に収容するハウジング６２と、ボールジョイント７及びその周辺部を覆う可撓性を有するベローズ６４と、ハウジング６２に設けられ、ハウジング６２及びベローズ６４によって形成された内部空間６６の圧力を調整する圧力調整弁８とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、ステアリング装置に関する。

ラックアンドピニオン方式のステアリング装置は、ステアリングホイールに固定されたステアリングシャフトの回転をピニオン軸を介してラック軸の軸方向の直線運動に変換する。ラック軸の両端側には、転舵輪に連結されたタイロッドとラック軸とを揺動可能に連結するボールジョイントが設けられている。また、ラック軸を収容するラックハウジングの両端部には、ボールジョイント及びその周辺部を保護し、ラックハウジング内への異物の進入を阻止するため、可撓性を有する筒状のベローズが設けられている。

ベローズは、温度上昇等によって内部の気圧が高まると蛇行するように変形し、懸架装置等の周辺の部材との接触が発生しやすくなる。このような問題の発生を防止するため、従来、ベローズ構成をなす吸排気機構を備えたジョイント保護カバーが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

このジョイント保護カバーは、複数の蛇腹からなる蛇腹部、及び蛇腹部の両側に設けられた一対のカラーを備え、一対のカラーの一方に吸排気機構が設けられている。この吸排気機構は、Ｌ字形の円筒部と、円筒部の内部に配置され、空気の移動を許容しかつ汚染物質や水が内部空間に浸入することを防止できるように規定された空孔率を有する材料からなる吸排気素子とを備える。これにより、保護カバーの内部空間の圧力が過大に高ることを防止し、内部圧力をほぼ正常な圧力である大気圧となるように保持することができる、とされている。

特開２００２−３０２０５１号公報

しかし、従来のジョイント保護カバーでは、吸排気素子が外部に露出しているため、タイヤの水はね等によって外部から水圧が加わったとき、内部に水が浸入してしまうおそれがある。また、吸排気素子が汚染物質によって目詰まりを起こして吸排気性能が劣化するおそれもある。

したがって、本発明は、ベローズの内部空間に対する防塵性及び防水性を保ちつつ、内部空間の圧力変化によるベローズの変形を抑制することができるステアリング装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、ピニオン歯を有し、ステアリングホイールの操作によって回転するピニオン軸と、前記ピニオン軸の前記ピニオン歯に噛み合うラック歯を有し、車両の転舵輪に連結されたタイロッド及びジョイントを介して前記転舵輪を転舵させるラック軸と、前記ピニオン軸を回転可能に収容するとともに、前記ラック軸を軸方向に移動可能に収容するハウジングと、前記ジョイント及びその周辺部を覆う可撓性を有するベローズと、前記ハウジングに設けられ、前記ハウジング及び前記ベローズによって形成された内部空間の圧力を調整する圧力調整弁と、を備えたステアリング装置を提供する。

本発明によれば、ベローズの内部空間に対する防塵性及び防水性を保ちつつ、内部空間の圧力変化によるベローズの変形を抑制することができる。

本発明の実施の形態に係るステアリング装置を示す概略構成図。 ベローズ及びその周辺部を示す断面図。 ギヤ部の構成を示す図１のＡ−Ａ線断面図。 圧力調整弁の詳細を示し、（ａ）は動作前を示す断面図、（ｂ）は動作後を示す断面図。

［実施の形態］
図１は、本発明の実施の形態に係るステアリング装置を示す概略構成図である。

ステアリング装置１は、運転者が回転操舵するステアリングホイール２と、ステアリングホイール２が一端に固定されたステアリングシャフト３と、アシストトルクを発生させて操舵を補助する操舵補助装置４と、操舵補助装置４の出力軸４０に連結された中間軸５と、中間軸５に連結されたピニオン軸６０を有する転舵機構６とを備える。

ステアリングシャフト３は、ステアリングコラム３０の内部に回転自在に支持され、ステアリングホイール２と一体に回転する。

操舵補助装置４は、電動モータと減速機とを備え、ステアリングホイール２の操舵トルクに応じたアシストトルクを出力軸４０に付与する。

転舵機構６は、ステアリングホイール２の操作によって回転するピニオン軸６０と、ピニオン軸６０の外周面に形成されたピニオン歯６０ａに噛み合うラック歯６１ａを有するラック軸６１と、ピニオン軸６０を回転可能に収容するとともに、ラック軸６１を軸方向に移動可能に収容するハウジング６２とを有する。ラック軸６１は、車両の転舵輪１１に連結されたタイロッド１２及びボールジョイント７を介して転舵輪１１を転舵させる。転舵輪１１は、ラック軸６１の軸方向の変位量に応じてその転舵角が変化する。ピニオン軸６０のピニオン歯６０ａとラック軸６１のラック歯６１ａは、ギヤ部６３で噛み合う。

ハウジング６２は、ラック軸６１を収容するラックハウジング部６２０と、ギヤ部６３を収容するギヤハウジング部６２１とを備える。ハウジング６２は、例えばアルミニウム合金からなる。ボールジョイント７及びその周辺部は、可撓性を有するベローズ６４で覆われている。

図２は、ベローズ６４及びその周辺部を示す断面図である。なお、図２では、ラック軸６１の一方の端部を示しているが、ラック軸６１の他方の端部も同様に構成されている。

ベローズ６４は、山部と谷部が交互に配置された蛇腹部６４０と、蛇腹部６４０の両側に設けられた一対のカラー６４１，６４２とを備え、例えば樹脂から形成されている。ベローズ６４の一方のカラー６４１は、ラックハウジング部６２０の端部に固定され、他方のカラー６４２は、タイロッド１２の端部に固定されている。左右２つのベローズ６４は、一方が収縮すると他方が伸長する。周囲環境の温度や気圧等が変化すると、内部空間６６の圧力が昇圧又は減圧し、ベローズ６４が膨張又は縮小する。

ボールジョイント７は、ラック軸６１の端部に固定されたジョイントハウジング７０と、タイロッド１２の端部に形成されたボールスタッド１２０とによって構成されている。ジョイントハウジング７０は、ボールスタッド１２０の球頭部１２１を回動可能に保持している。

ラック軸６１は、図略のラックブッシュを介してラックハウジング部６２０に支持されている。ラック軸６１には、ラック軸６１の軸方向端面にネジ孔６１ｂが形成されている。また、ラックハウジング部６２０の端部に形成された凹部６２０ａには、環状のラックストッパ６２５が圧入されている。

ジョイントハウジング７０は、ボールスタッド１２０の球頭部１２１を収容するソケット状の本体部７１と、ラック軸６１のネジ孔６１ｂに螺合するネジ部７３と、本体部７１とネジ部７３との間に形成された段部７２とを一体に有している。本体部７１には、球頭部１２１を収容する空間７１０が形成され、ボールスタッド１２０の軸部１２２が空間７１０から導出されている。

図３は、ギヤ部６３の構成を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。

ギヤハウジング部６２１は、第１の筒状突起部６２３と、第２の筒状突起部６２４とを有する。ギヤ部６３は、ギヤハウジング部６２１の底部に配置されてピニオン軸６０の下端部を支持する針状ころ軸受６３０と、第１の筒状突起部６２３の内部に配置されてピニオン軸６０の中間部を支持する玉軸受６３１と、ピニオン軸６０を挿通させる挿通孔６３２ａが形成され、玉軸受６３１を固定する固定部材６３２とを備える。

固定部材６３２は、外周面に形成されたネジ部６３２ｂを第１の筒状突起部６２３の内面に形成されたネジ部６２３ａに螺合することで第１の筒状突起部６２３に取り付けられる。

ギヤ部６３は、第２の筒状突起部６２４の内部に進退移動可能に収容された円筒状のガイド部材６３３を有する。ガイド部材６３３の外周面には、第２の筒状突起部６２４の内周面との間に介在する２つのＯリング６３４が取り付けられている。第２の筒状突起部６２４の開口は、ガイド押え部材６３５によって閉塞されている。ガイド押え部材６３５は、ガイド部材６３３の第２の筒状突起部６２４の外方への移動を規制している。

ガイド部材６３３の一方側端部には、ラック軸６１の外周面に適合する内周面を有する凹状のガイド面６３３ａが設けられている。ガイド部材６３３の他方側端部には、ガイド押え部材６３５側に開口するスプリング収容孔６３３ｂが設けられている。また、ガイド部材６３３には、ガイド面６３３ａ及びスプリング収容孔６３３ｂに開口する段状の取付孔６３３ｃが設けられている。

ガイド部材６３３の取付孔６３３ｃには、ラック軸６１のラック歯６１ａをピニオン軸６０のピニオン歯６０ａに押し付ける押付部材６３６が配置されている。スプリング収容孔６３３ｂには圧縮スプリング６３７が配置されている。押付部材６３６には、ラック歯６１ａをピニオン歯６０ａに噛み合わせる方向の圧縮スプリング６３７による押付力がガイド部材６３３を介して付与されている。

第１の筒状突起部６２３の上方開口端側には、シール部材６５が配置されている。左右のベローズ６４の内側の空間は、図２に示すように、ラックハウジング部６２０とラック軸６１との間の隙間を介して互いに連通している。したがって、ハウジング６２のラックハウジング部６２０及びギヤハウジング部６２１と、左右のベローズ６４と、シール部材６５とによって、ハウジング６２及びベローズ６４の内部空間６６が形成される。

ところで、温度上昇等の周囲環境の変化によって内部空間６６の圧力が上昇すると、ベローズ６４が膨張する。そして、仮に内部空間６６の圧力がベローズ６４を図２の想像線で示すように大きく変形させる程度に上昇すると、ベローズ６４が車両の懸架装置等の周辺部材Ｆ等に接触してベローズ６４が損傷するおそれがある。本実施の形態では、そのような事態を避けるため、上昇した内部空間６６の圧力を減圧するための圧力調整弁８をハウジング６２の第２の筒状突起部６２４に設けている。

（圧力調整弁の詳細な構成）
図４は、圧力調整弁８の詳細を示し、（ａ）は動作前を示す断面図、（ｂ）は動作後の断面図である。

圧力調整弁８は、内部空間６６の圧力を外部に開放する開放孔８０ａを有する開放軸８０と、開放軸８０における開放孔８０ａの端部に形成された大径部８０ｂに圧入された防塵用のフィルタ８１と、開放孔８０ａの軸方向に沿って開放軸８０に並列して配置され、開放軸８０の開放孔８０ａを開閉する開閉部材８２と、開閉部材８２によって開放孔８０ａを閉じるように開閉部材８２にバネ力を付与するバネ部材８３とを備える。

開放軸８０は、第１の筒状突起部６２３の孔６２３ｂに圧入される軸部８０ｃと、軸部８０ｃの空気を排気する側（図４に示す矢印Ｂ側）に形成された鍔部８０ｄとを備える。鍔部８０ｄは、開閉部材８２と接触する傾斜した傾斜面８０ｅと、バネ部材８３が接触するバネ接触面８０ｆとを有する。開放軸８０は、例えばステンレス鋼等の耐食性を有する材料から形成されている。

フィルタ８１は、金属製のリング状の保持部８１０と、保持部８１０の内周面に接着されたフィルタ部材８１１とを備える。フィルタ部材８１１は、空気や水を通過させるが、塵等は通過させない防塵性能を有する。

開閉部材８２は、開放孔８０ａに沿った中心軸線上に位置する頭頂部８２０と、頭頂部８２０から開放軸８０の傾斜面８０ｅに沿って斜めに延びる傾斜部８２１と、傾斜部８２１の外側の端部から中心軸線に平行に延びる筒部８２２と、筒部８２２の端部から中心軸線に向かうように延びる底部８２３とを備え、中心軸線に沿う方向から見て円形状を呈する。なお、開閉部材８２の形状は円形状に限られず、矩形状や三角形状等の他の形状でもよい。

開閉部材８２の底部８２３における開放軸８０の鍔部８０ｄ側の面には、空気を流通させることが可能な複数の溝８２３ａが放射状に形成されている。開閉部材８２は、例えばステンレス鋼、メッキ鋼板等から形成されている。

バネ部材８３は、開閉部材８２の底部８２３と開放軸８０のバネ接触面８０ｆとの間に配置される。バネ部材８３は、例えば皿バネ、コイルバネ等を用いることができる。

（圧力調整弁８の動作）
周囲環境（温度、気圧等）が変化していないときは、内部空間６６の圧力が所定の圧力以下であるので、図４（ａ）に示すように、圧力調整弁８の開閉部材８２は、バネ部材８３によって空気を排気する側（矢印Ｂ方向）と反対側に押されて開放孔８０ａを閉じている。これにより開閉部材８２の傾斜部８２１が開放軸８０の傾斜面８０ｅに密着し、内部空間６６は閉じた空間となっている。

また、例えば温度上昇によって内部空間６６の圧力が上昇し、この内部空間６６の圧力が所定の圧力を超えると、図４（ｂ）に示すように、上昇した圧力（気圧）によって開閉部材８２がバネ部材８３のバネ力に抗して矢印Ｂ方向に移動する。この開閉部材８２の移動によって開放軸８０の傾斜面８０ｅと開閉部材８２の傾斜部８２１との間に隙間が形成される。すると、図４（ｂ）の矢印に示すように、内部空間６６の空気が外部に排気され、内部空間６６の圧力は、所定の圧力以下に低下する。

また、内部空間６６の圧力が所定の圧力まで低下すると、開閉部材８２が図４（ａ）に示す位置に復帰し、内部空間６６が密閉される。

（本実施の形態の効果）
以上説明した本実施の形態によれば、以下の作用及び効果が得られる。

（１）圧力調整弁８は、ハウジング６２（第１の筒状突起部６２３）に設けられているので、例えばベローズ６４に圧力調整弁を設けた場合に比較して水が掛かりにくく、圧力調整弁８からの水の浸入を適切に抑止することができる。また、ベローズ６４よりも上方に圧力調整弁８が配置されるので、大雨等による浸水時にも、圧力調整弁８が水に浸かりにくくなる。

（２）圧力調整弁８に外部から水圧が加わっても、その圧力によって開閉部材８２の傾斜部８２１が開放軸８の鍔部８０ｄ側に押し付けられ、開放孔８０ａがより強固に閉塞されるので、水の浸入を防ぐことができる。

（３）圧力調整弁８は防塵用のフィルタ８１を備えているので、塵等が内部空間６６に入るのを防ぐことができる。

（４）内部空間６６の圧力上昇に対しては、圧力調整弁８で内部空間６６の圧力を外部に開放することができるので、内部空間６６の圧力変化によるベローズ６４の変形を抑制することができる。

以上、本発明のステアリング装置を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では圧力調整弁８を第１の筒状突起部６２３に設けたが、第２の筒状突起部６２４やラックハウジング部６２０等の他の箇所に設けてもよい。

１…ステアリング装置、２…ステアリングホイール、３…ステアリングシャフト、４…操舵補助装置、５…中間軸、６…転舵機構、７…ボールジョイント、８…圧力調整弁、１１…転舵輪、１２…タイロッド、３０…ステアリングコラム、４０…出力軸、６０…ピニオン軸、６０ａ…ピニオン歯、６１…ラック軸、６１ａ…ラック歯、６１ｂ…ネジ孔、６２…ハウジング、６３…ギヤ部、６４…ベローズ、６５…シール部材、６６…内部空間、７０…ジョイントハウジング、７１…本体部、７２…段部、７３…ネジ部、８０…開放軸、８０ａ…開放孔、８０ｂ…大径部、８０ｃ…軸部、８０ｄ…鍔部、８０ｅ…傾斜面、８０ｆ…バネ接触面、８１…フィルタ、８２…開閉部材、８３…バネ部材、１２０…ボールスタッド、１２１…球頭部、１２２…軸部、６２０…ラックハウジング部、６２０ａ…凹部、６２１…ギヤハウジング部、６２３…第１の筒状突起部、６２３ａ…ネジ部、６２３ｂ…孔、６２４…第２の筒状突起部、６２５…ラックストッパ、６３０…針状ころ軸受、６３１…玉軸受、６３２…固定部材、６３２ａ…挿通孔、６３２ｂ…ネジ部、６３３…ガイド部材、６３３ａ…ガイド面、６３３ｂ…スプリング収容孔、６３３ｃ…取付孔、６３４…Ｏリング、６３５…ガイド押え部材、６３６…押付部材、６３７…圧縮スプリング、６４０…蛇腹部、６４１、６４２…カラー、７１０…空間、８１０…保持部、８１１…フィルタ部材、８２０…頭頂部、８２１…傾斜部、８２２…筒部、８２３…底部、８２３ａ…溝

Claims (3)

1. ピニオン歯を有し、ステアリングホイールの操作によって回転するピニオン軸と、
   前記ピニオン軸の前記ピニオン歯に噛み合うラック歯を有し、車両の転舵輪に連結されたタイロッド及びジョイントを介して前記転舵輪を転舵させるラック軸と、
   前記ピニオン軸を回転可能に収容するとともに、前記ラック軸を軸方向に移動可能に収容するハウジングと、
   前記ジョイント及びその周辺部を覆う可撓性を有するベローズと、
   前記ハウジングに設けられ、前記ハウジング及び前記ベローズによって形成された内部空間の圧力を調整する圧力調整弁と、
   を備えたステアリング装置。
2. 前記圧力調整弁は、前記内部空間の圧力を外部に開放する開放孔を有する開放軸と、前記開放軸の前記開放孔を開閉する開閉部材と、前記開放孔を閉じるように前記開閉部材にバネ力を付与するバネ部材とを備え、前記内部空間の圧力が所定の圧力を超えたとき、前記開閉部材は前記バネ部材による前記バネ力に抗して前記開放孔を開いて前記内部空間の圧力を前記開放孔を介して外部に開放する、
   請求項１に記載のステアリング装置。
3. 前記開放軸は、前記開放孔に防塵用のフィルタを設けた、
   請求項２に記載のステアリング装置。

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