JP2018047726A - ステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ステアリング装置は、操舵軸と、第1ハウジング部材と、第2ハウジング部材と、軸受とを備える。操舵軸は、ステアリングホイールの回転に伴い回転する。第1ハウジング部材は、操舵軸の回転軸線方向の一方側にあり、筒状部及びフランジ部を有する。筒状部は、操舵軸を包囲する。フランジ部は、操舵軸の回転軸線に対する径方向において筒状部の径方向外側に延びる。第2ハウジング部材は、回転軸線方向の他方側にあり、第1ハウジング部材と共にハウジングを構成する。第2ハウジング部材は、接続部及び収容部を有する。接続部は、第1ハウジング部材のフランジ部と接続する。収容部は、操舵軸の一部を収容する。軸受は、第1ハウジング部材の筒状部の内周側であって、回転軸線方向においてフランジ部とオーバーラップする位置にあり、操舵軸を支持する。
【選択図】 図2
Description
まず、構成を説明する。本実施形態のステアリング装置1は、自動車に搭載される。図1に示すように、ステアリング装置1は、ハウジング、操舵機構2、アシスト機構3、操舵トルクセンサユニット4、舵角センサユニット5、及びコントロールユニット900を備える。操舵機構2は、中間軸21、操舵軸(ステアリングシャフト)23、及び伝達機構25を有する。中間軸21は、第1の操舵入力軸であり、操舵輪(ステアリングホイール)200に連結する。操舵軸23は、第2の操舵入力軸であり、その軸線方向一端側は、自在継手(ユニバーサルジョイント)22を介して中間軸21に連結する。図2に示すように、操舵軸23の内部には軸線方向に延びる有底の孔230があり、孔230は操舵軸23の軸線方向他端側に開口する。この孔230にトーションバー24が設置される。トーションバー24の軸線方向一端側はピン240を介して操舵軸23に固定される。
蓋部材7は操舵軸23を支持する。蓋部材7は主に樹脂材料によって形成される。図7〜図9に示すように、蓋部材7は、筒状部71、フランジ部72、凸部73、第1リブ部74、第2リブ部75、及び突出部76を有する。
次に作用を説明する。中間軸21と操舵軸23は自在継手22により連結されている。自在継手22のこじれ力により、(ピニオン軸26を含む)操舵軸23の回転軸線方向両端には偶力が作用する。ステアリングホイール200(中間軸21)の回転に伴い、操舵軸23の回転軸心は、静止時(非操舵時)の位置に対し振れ回ろうとする。以下、この動きを操舵軸23の倒れという。この動きは、センサ収容部63の軸線に対し直交する方向(径方向)の成分を含む。操舵軸23は第1軸受81を介して蓋部材7に支持される。操舵軸23を回転自在に支持する第1軸受81は、蓋部材7の筒状部71の内周側にある。操舵軸23の倒れにより、第1軸受81を介して、蓋部材7の筒状部71に径方向に力が作用する。筒状部71からフランジ部72(本体部720。以下同じ。)に力が作用する。フランジ部72が変形する(撓む)と、第1軸受81を蓋部材7(ハウジング)に正確に保持できなくなり、第1軸受81が操舵軸23を支持する性能が低下するおそれがある。本実施形態では、第1軸受81は、操舵軸23の回転軸線方向(X軸方向)においてフランジ部72とオーバーラップする位置にある。よって、操舵軸23の倒れにより第1軸受81を介してフランジ部72に作用する力の作用点が、フランジ部72の内周側に位置する。このため、上記作用点がX軸方向においてフランジ部72から外れた位置にある場合に比べ、フランジ部72を曲げ(撓ませ)ようとする力(モーメントアーム)が小さくなる。これにより、フランジ部72の撓みが抑制されるため、第1軸受81の支持性能を向上させることができる。言換えると、第1軸受81の性能低下を抑制しつつ、フランジ部72の厚さを薄くすることができる。なお、X軸方向におけるフランジ部72の寸法(厚さ)は、成形の要件を満たす限り、薄く、かつ均一であることが好ましい。これにより、材料を必要最小限として低コスト化を図ることができると共に、ステアリング装置1の小型化を図ることができる。本実施形態では、X軸方向において、フランジ部72の寸法(厚さ)は第1軸受81の寸法よりも小さい。
まず、構成を説明する。図12に示すように、スリーブ部材80Aの外周側には、操舵軸23の回転軸線の周り方向及び回転軸線方向(X軸方向ないしx軸方向)に延びる溝がある。溝は、第1溝803と第2溝804を有する。第1溝803は、上記回転軸線に対し一方側に傾いて(上記回転軸線の周り方向及び上記回転軸線方向に)直線的に延びる。第1溝803はV字状である。第1溝803は回転軸線の周り方向(または上記回転軸線方向)に複数並ぶ。第2溝804は、回転軸線に対し他方側に傾いて(上記回転軸線の周り方向及び上記回転軸線方向に)直線的に延びる。第2溝804はV字状である。第2溝804は回転軸線の周り方向(または上記回転軸線方向)に複数並ぶ。第1溝803と第2溝804は交差する。第1溝803と第2溝804に挟まれる四角錐状の突起805が複数ある。突起805は規則的に並ぶ。第1溝803と第2溝804(突起805)は、スリーブ部材80Aの軸線方向全範囲にある。スリーブ部材80Aがインサート成型されることで、筒状部71の内周面には、溝803,804(突起805)に対応する(これらに嵌まる)形状の突起及び溝が形成される。他の構成は第1実施形態と同じである。
以上、本発明を実施形態に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は実施形態に限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。例えば、ステアリング装置の具体的構成は実施形態に限定されず、適宜変更可能である。操舵機構はラック&ピニオンに限らない。パワーステアリング装置は、ラックアシスト式に限らず、ピニオンアシスト式でもよい。
以上説明した実施形態から把握しうる技術的思想(又は技術的解決策。以下同じ。)について、以下に記載する。
(1) 本技術的思想のステアリング装置は、その1つの態様において、
ステアリングホイールの回転に伴い回転する操舵軸、及び前記操舵軸の回転に伴い転舵輪を転舵させる伝達機構を有する操舵機構と、
前記操舵軸の回転軸線方向の一方側にある第1ハウジング部材であって、前記操舵軸を包囲する筒状部、及び前記操舵軸の回転軸線に対する径方向において前記筒状部の前記径方向外側に延びるフランジ部を有する第1ハウジング部材と、
前記回転軸線方向の他方側にある第2ハウジング部材であって、前記第1ハウジング部材の前記フランジ部と接続する接続部、及び前記操舵軸の一部を収容する収容部を有し、前記第1ハウジング部材と共にハウジングを構成する第2ハウジング部材と、
前記第1ハウジング部材の前記筒状部の内周側であって、前記回転軸線方向において前記フランジ部とオーバーラップする位置にあり、前記操舵軸を支持する軸受と
を備える。
(2) より好ましい態様では、前記態様において、
前記第1ハウジング部材の材料は樹脂を含む。
(3) 別の好ましい態様では、前記態様のいずれかにおいて、
前記軸受はニードルベアリングである。
(4) さらに別の好ましい態様では、前記態様のいずれかにおいて、
前記第1ハウジング部材と前記軸受との間に筒状のスリーブ部材を備え、前記スリーブ部材の材料は金属を含む。
(5) さらに別の好ましい態様では、前記態様のいずれかにおいて、
前記スリーブ部材の前記回転軸線方向の長さが、前記軸受の前記回転軸線方向の長さよりも大きい。
(6) さらに別の好ましい態様では、前記態様のいずれかにおいて、
前記フランジ部は、前記回転軸線の方向で前記スリーブ部材の中間部にある。
(7) さらに別の好ましい態様では、前記態様のいずれかにおいて、
前記筒状部は、前記回転軸線方向で前記フランジ部の側から前記第2ハウジングの側に向かって突出する部分において、前記回転軸線に対する径方向における外径が前記フランジ部の側から前記第2ハウジングの側に向かって徐々に小さくなる。
(8) さらに別の好ましい態様では、前記態様のいずれかにおいて、
前記スリーブ部材の外周側に前記回転軸線の周り方向に延びる溝があり、前記スリーブ部材はインサート成型によって前記第1ハウジング部材に固定されている。
(9) さらに別の好ましい態様では、前記態様のいずれかにおいて、
前記スリーブ部材の外周側に前記回転軸線方向に延びる溝があり、前記スリーブ部材はインサート成型によって前記第1ハウジング部材に固定されている。
(10) さらに別の好ましい態様では、前記態様のいずれかにおいて、
前記フランジ部と前記接続部とを締結するスクリュを備え、
前記フランジ部は、前記スクリュが挿入される筒状の座金を有し、前記座金の材料は金属を含む。
(11) さらに別の好ましい態様では、前記態様のいずれかにおいて、
前記ハウジング内にあり前記操舵軸の回転角である舵角を検出するセンサユニットであって、
前記操舵軸の外周にある第1の歯車と、
前記第1の歯車と噛合う第2の歯車と、
前記第2の歯車の歯の数と互いに割り切れない数の歯を有し、前記第2の歯車と噛合う第3の歯車と、
前記第2の歯車の回転角を検出する第1の回転センサと、
前記第3の歯車の回転角を検出する第2の回転センサと、
前記第1の回転センサ及び前記第2の回転センサの端子に接続するコネクタとを備え、
前記操舵軸の回転軸線と直交する仮想線に対し、前記コネクタが一方側にあるセンサユニットを有し、
前記操舵軸の回転軸線に対する前記フランジ部の径方向長さは、前記仮想線に対し前記一方側のほうが他方側よりも大きい。
(12) さらに別の好ましい態様では、前記態様のいずれかにおいて、
前記第2の歯車は、前記第2の歯車の回転軸線方向一方側に延びる軸部を有し、
前記第3の歯車は、前記第3の歯車の回転軸線方向一方側に延びる軸部を有し、
前記センサユニットは、前記第2の歯車及び前記第3の歯車を収容する収容空間を備えたケース、及び前記収容空間の開口を閉塞するカバーを備え、
前記第2の歯車の軸部及び前記第3の歯車の軸部は前記ケースに嵌まり、
前記第2の歯車及び前記第3の歯車の回転軸線方向他方側は前記カバーに対向し、
前記第1ハウジング部材は、前記操舵軸の回転軸線方向で前記フランジ部に対し前記第2ハウジングの側に突出し前記カバーに対向する凸部を有し、
前記第2の歯車の回転軸線方向において、前記第2の歯車と前記カバーとの間の距離と、前記カバーと前記凸部との間の距離との和は、前記第2の歯車の前記軸部の長さよりも小さく、
前記第3の歯車の回転軸線方向において、前記第3の歯車と前記カバーとの間の距離と、前記カバーと前記凸部との間の距離との和は、前記第3の歯車の前記軸部の長さよりも小さい。
(13) さらに別の好ましい態様では、前記態様のいずれかにおいて、
前記フランジ部と前記接続部とを締結する第1スクリュ、第2スクリュ、及び第3スクリュを備え、
前記第1スクリュ及び前記第2スクリュは前記仮想線に対し前記一方側にあり、
前記第3スクリュは前記仮想線に対し前記他方側にある。
(14) さらに別の好ましい態様では、前記態様のいずれかにおいて、
前記第1ハウジング部材は、
前記フランジ部に対し前記回転軸線方向の一方側にあり、前記回転軸線の周り方向に複数ある第1リブ部、及び、
前記フランジ部に対し前記回転軸線方向の他方側にあり、前記回転軸線の周り方向に複数ある第2リブ部を備え、
前記第1リブ部と前記第2リブ部は、前記回転軸線の周り方向で互いにオフセットした位置にある。
(15) さらに別の好ましい態様では、前記態様のいずれかにおいて、
前記フランジ部と前記接続部とを締結するスクリュを備え、
前記スクリュによって前記フランジ部と前記接続部とが締結される前の状態において、前記回転軸線に対する径方向における前記第1ハウジング部材と前記第2ハウジング部材の相対変位可能量が、前記操舵軸と前記軸受との間の隙間寸法よりも大きい。
200 ステアリングホイール
201 転舵輪
2 操舵機構
23 操舵軸
25 伝達機構
6 ハウジング本体(第2ハウジング部材)
63 センサ収容部
64 接続部
7 蓋部材(第1ハウジング部材)
71 筒状部
72 フランジ部
81 第1軸受
Claims (15)
- ステアリングホイールの回転に伴い回転する操舵軸、及び前記操舵軸の回転に伴い転舵輪を転舵させる伝達機構を有する操舵機構と、
前記操舵軸の回転軸線方向の一方側にある第1ハウジング部材であって、前記操舵軸を包囲する筒状部、及び前記操舵軸の回転軸線に対する径方向において前記筒状部の前記径方向外側に延びるフランジ部を有する第1ハウジング部材と、
前記回転軸線方向の他方側にある第2ハウジング部材であって、前記第1ハウジング部材の前記フランジ部と接続する接続部、及び前記操舵軸の一部を収容する収容部を有し、前記第1ハウジング部材と共にハウジングを構成する第2ハウジング部材と、
前記第1ハウジング部材の前記筒状部の内周側であって、前記回転軸線方向において前記フランジ部とオーバーラップする位置にあり、前記操舵軸を支持する軸受と
を備えるステアリング装置。 - 請求項1に記載のステアリング装置において、
前記第1ハウジング部材の材料は樹脂を含む、ステアリング装置。 - 請求項2に記載のステアリング装置において、
前記軸受はニードルベアリングである、ステアリング装置。 - 請求項3に記載のステアリング装置において、
前記第1ハウジング部材と前記軸受との間に筒状のスリーブ部材を備え、前記スリーブ部材の材料は金属を含む、ステアリング装置。 - 請求項4に記載のステアリング装置において、
前記スリーブ部材の前記回転軸線方向の長さが、前記軸受の前記回転軸線方向の長さよりも大きい、ステアリング装置。 - 請求項4に記載のステアリング装置において、
前記フランジ部は、前記回転軸線の方向で前記スリーブ部材の中間部にある、ステアリング装置。 - 請求項6に記載のステアリング装置において、
前記筒状部は、前記回転軸線方向で前記フランジ部の側から前記第2ハウジングの側に向かって突出する部分において、前記回転軸線に対する径方向における外径が前記フランジ部の側から前記第2ハウジングの側に向かって徐々に小さくなる、ステアリング装置。 - 請求項4に記載のステアリング装置において、
前記スリーブ部材の外周側に前記回転軸線の周り方向に延びる溝があり、前記スリーブ部材はインサート成型によって前記第1ハウジング部材に固定されている、ステアリング装置。 - 請求項4に記載のステアリング装置において、
前記スリーブ部材の外周側に前記回転軸線方向に延びる溝があり、前記スリーブ部材はインサート成型によって前記第1ハウジング部材に固定されている、ステアリング装置。 - 請求項2に記載のステアリング装置において、
前記フランジ部と前記接続部とを締結するスクリュを備え、
前記フランジ部は、前記スクリュが挿入される筒状の座金を有し、前記座金の材料は金属を含む、ステアリング装置。 - 請求項2に記載のステアリング装置において、
前記ハウジング内にあり前記操舵軸の回転角である舵角を検出するセンサユニットであって、
前記操舵軸の外周にある第1の歯車と、
前記第1の歯車と噛合う第2の歯車と、
前記第2の歯車の歯の数と互いに割り切れない数の歯を有し、前記第2の歯車と噛合う第3の歯車と、
前記第2の歯車の回転角を検出する第1の回転センサと、
前記第3の歯車の回転角を検出する第2の回転センサと、
前記第1の回転センサ及び前記第2の回転センサの端子に接続するコネクタと
を備え、
前記操舵軸の回転軸線と直交する仮想線に対し、前記コネクタが一方側にあるセンサユニットを有し、
前記操舵軸の回転軸線に対する前記フランジ部の径方向長さは、前記仮想線に対し前記一方側のほうが他方側よりも大きい、ステアリング装置。 - 請求項11に記載のステアリング装置において、
前記第2の歯車は、前記第2の歯車の回転軸線方向一方側に延びる軸部を有し、
前記第3の歯車は、前記第3の歯車の回転軸線方向一方側に延びる軸部を有し、
前記センサユニットは、前記第2の歯車及び前記第3の歯車を収容する収容空間を備えたケース、及び前記収容空間の開口を閉塞するカバーを備え、
前記第2の歯車の軸部及び前記第3の歯車の軸部は前記ケースに嵌まり、
前記第2の歯車及び前記第3の歯車の回転軸線方向他方側は前記カバーに対向し、
前記第1ハウジング部材は、前記操舵軸の回転軸線方向で前記フランジ部に対し前記第2ハウジングの側に突出し前記カバーに対向する凸部を有し、
前記第2の歯車の回転軸線方向において、前記第2の歯車と前記カバーとの間の距離と、前記カバーと前記凸部との間の距離との和は、前記第2の歯車の前記軸部の長さよりも小さく、
前記第3の歯車の回転軸線方向において、前記第3の歯車と前記カバーとの間の距離と、前記カバーと前記凸部との間の距離との和は、前記第3の歯車の前記軸部の長さよりも小さい、
ステアリング装置。 - 請求項11に記載のステアリング装置において、
前記フランジ部と前記接続部とを締結する第1スクリュ、第2スクリュ、及び第3スクリュを備え、
前記第1スクリュ及び前記第2スクリュは前記仮想線に対し前記一方側にあり、
前記第3スクリュは前記仮想線に対し前記他方側にある、ステアリング装置。 - 請求項2に記載のステアリング装置において、
前記第1ハウジング部材は、
前記フランジ部に対し前記回転軸線方向の一方側にあり、前記回転軸線の周り方向に複数ある第1リブ部、及び、
前記フランジ部に対し前記回転軸線方向の他方側にあり、前記回転軸線の周り方向に複数ある第2リブ部を備え、
前記第1リブ部と前記第2リブ部は、前記回転軸線の周り方向で互いにオフセットした位置にある、ステアリング装置。 - 請求項1に記載のステアリング装置において、
前記フランジ部と前記接続部とを締結するスクリュを備え、
前記スクリュによって前記フランジ部と前記接続部とが締結される前の状態において、前記回転軸線に対する径方向における前記第1ハウジング部材と前記第2ハウジング部材の相対変位可能量が、前記操舵軸と前記軸受との間の隙間寸法よりも大きい、ステアリング装置。
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