JP2020044933A

JP2020044933A - ステアリング装置

Info

Publication number: JP2020044933A
Application number: JP2018173917A
Authority: JP
Inventors: 克憲小池; Katsunori Koike
Original assignee: Akashi Kikai Industry KK
Current assignee: Akashi Kikai Industry KK
Priority date: 2018-09-18
Filing date: 2018-09-18
Publication date: 2020-03-26

Abstract

【課題】ラック軸の摺動抵抗の低減とラック軸の曲げ強度の向上とを実現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、ステアリングホイールに連結されたピニオン７と、ピニオン７と噛合するラック９を一端側に備えたラック軸８と、ラック軸８をピニオン７側に押圧するラックガイド３１と、ラック軸８の他端側を支持するラックブッシュ１５とを備えている。ラックガイド３１は、ラック軸８の軸方向でピニオン７よりも外側に配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、ステアリング装置に関するものである。

車両用のステアリング装置は、ピニオンとラックとを有するラックアンドピニオン機構により、ステアリングホイールに加えられた操舵角をラック軸の車両左右方向への移動に変換して、車輪の向きを変化させるように構成されている。

従来のステアリング装置では、ラックをピニオン側に押し付けるラックガイドとピニオンとでラック軸の一端側を挟み込んで支持し、ラック軸の他端側をラックブッシュで支持することにより、ラック軸がラック軸方向に摺動可能に支持される。

しかし、ラックガイドとピニオンがラック軸方向で同位置に配置されている場合、ラックとピニオンに歯車精度の誤差を吸収できずに、ラック軸の摺動抵抗が増大するという問題があった。

また、従来のステアリング装置として、ボールねじをラック軸の一端部に組み付けた電動パワーステアリング装置であって、ラック軸の車両前後方向の振動を抑制すべく、ピニオンとボールねじの間にラックガイドを配置したものが提案されている（例えば特許文献１参照）。

特許第２９４０９０９号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、ラックガイドをピニオンよりも車両左右方向の内側に位置させているため、ラック軸の両端に車輪からの路面反力が入力し、ラック軸のラック部分がピニオンから離間する方向にラック軸が曲がった場合などに、ラック軸の曲げ強度を十分に確保できないという問題があった。ラック軸の曲げ強度が不足していると、車輪からの大入力でラック軸を曲げる入力が入った場合に、ラック軸が塑性変形して曲がる、もしくは折れてしまう。

本発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。

本発明のステアリング装置は、ステアリングホイールに連結されたピニオンと、前記ピニオンと噛合するラックを一端側に備えたラック軸と、前記ラック軸を前記ピニオン側に押圧するラックガイドと、前記ラック軸の他端側を支持するラックブッシュと、を備えたステアリング装置であって、前記ラックガイドは、前記ラック軸の軸方向で前記ピニオンよりも外側に配置されているものである。

本発明によれば、ピニオンとラックガイドの位置がラック軸方向でずれているので、多少の歯車精度の誤差であれば、ラック軸が撓んで荷重が逃げることで、ラック軸の摺動抵抗を低減できる。さらに、ラックガイドがピニオンよりもラック軸方向で外側に配置されているので、ラックガイドからラック軸端部までの距離が短くなり、ラック軸の曲げ強度を向上できる。

本発明のステアリング装置において、前記ラック軸、前記ピニオン、前記ラックガイド及び前記ラックブッシュを収容するハウジングに、車両へ連結するための取付部が、前記ラックガイドよりも前記軸方向で外側に設けられているようにしてもよい。

このような態様によれば、ハウジングの端部に近い位置に取付部を設けることができ、ステアリング装置を車両に取り付けたときのステアリング装置の支持剛性を向上できる。

本発明のステアリング装置は、ラック軸の摺動抵抗を低減できるとともに、ラック軸の曲げ強度を向上できる。

ステアリング装置の第１実施形態の概略構成を示す模式図である。同ステアリング装置の全体構成を示す断面図である。（Ａ）は第２ハウジング周辺を示す拡大断面図、（Ｂ）は（Ａ）のIIIＢ−IIIＢ線に沿った断面図である。同ステアリング装置の第２実施形態の全体構成を示す断面図である。同ステアリング装置の第３実施形態の全体構成を示す断面図である。同ステアリング装置の第４実施形態の全体構成を示す断面図である。同ステアリング装置の第５実施形態の全体構成を示す断面図である。

本願発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下の説明で、各方向を特定するため、前後左右の文言を使用するが、前後左右の向きは、ステアリング装置が組み込まれる車両の直進方向を前方とする通常の基準に従うものとする。図中において、矢印ＦＲは前方向を、矢印ＲＲは後方向を、矢印ＬＨは左方向を、矢印ＲＨは右方向を示すものとする。

図１は、第１実施形態のステアリング装置１のシステムを示す模式図である。本実施形態のステアリング装置１は、車両に組み込まれており、ステアリング装置１のステアリング軸２は、ダッシュボード等にステアリングコラムを介して支持されている。ステアリング軸２の車室内側の端部にはステアリングホイール３が取り付けられており、他端部にはインターミディエイトシャフト４を介してピニオン軸５が連結されている。

ピニオン軸５は、ハウジング６の内部に回動自在に支持されており、ピニオン軸５にはピニオン７が一体的に形成されている。ピニオン７は、ハウジング６に挿通されているラック軸８のラック９に噛合しており、これによりラックアンドピニオン機構が構成されている。

ラック軸８の左右端部（車幅方向端部）には、ボールジョイント１０を介してタイロッド１１が接続されている。タイロッド１１の先端部は、ナックルアーム１２を介して車輪１３に連結されている。これにより、ステアリングホイール３の操舵が車輪１３に伝わり、車輪１３が操作される。

ハウジング６の軸方向両端部は、ラックブーツ１４でそれぞれ覆われている。ラックブーツ１４は、筒状且つ蛇腹状に形成された弾性を有する樹脂材料で形成され、ラック軸８の軸方向に延びており、ラック軸８の端部に連結されたボールジョイント１０及びタイロッド１１を覆っている。

図２は、ステアリング装置１の全体構成を示す断面図である。図２では、ステアリング装置１を車両上方から見た状態を示している。ステアリング装置１は、ハウジング６にピニオン７及びラック軸８を収容するハウジング６を備えている。

ハウジング６は、左右方向（車幅方向）に延びる筒状の形態を有し、左右方向に延びるラック軸８の中央部を収容する円筒状の第１ハウジング２１と、第１ハウジング２１の一端部に結合された第２ハウジング２２と、第１ハウジング２１の他端部に結合された第３ハウジング２３とを備えている。本実施形態では、第１ハウジング２１の右端部に第２ハウジング２２が結合され、左端部に第３ハウジング２３が結合されている。

図３にも示すように、ラック軸８の右端部側を収容する第２ハウジング２２内に、ピニオン軸５及びピニオン７が回転自在に支持されている。ラック軸８は、ハウジング６内に挿通されて左右方向に延びて配置される。ラック軸８の一端側は第２ハウジング２２内に収容されており、ラック軸８の一端寄り部位に、ラック軸８の前方に配置されたピニオン７と噛み合うラック９が形成されている。

第２ハウジング２２には、ラック軸８をピニオン７側に向けて押圧するラックガイド３１が設けられている。ラックガイド３１は、ラック軸８の後方に配置されるとともに、ピニオン７よりもラック軸方向（左右方向）で外側に配置されている。

ラックガイド３１は、ラック軸８に接触する当接部材３２を介してラック軸８の後面側に配置されるガイド部材３３と、ガイド部材３３を圧縮ばね等の弾性部材３４を介してラック軸８側へ向けて押圧する調整ボルト３５と、調整ボルト３５の位置を固定するロックナット３６とを備えている。ガイド部材３３は、ラック軸８の軸方向と直交する方向に摺動自在に設けられており、第２ハウジング２２にねじ込む調整ボルト３５のねじ込み加減を調整することで、弾性部材３４を介してガイド部材３３を適切な押圧力で押すことで、ラック軸８をピニオン７へ押し付ける。

また、ラック軸８の左端部側を収容する第３ハウジング２３の左右方向中途部には、ラック軸８の左端部側を支持するラックブッシュ１５が設けられている。ラックブッシュ１５は、滑り軸受にて構成され、ラックブッシュ１５の内周面でラック軸８の外周面を左右方向に摺動自在に支持している。

このように、ラック軸８は、ピニオン７とラック９とが噛み合う箇所と、ラックガイド３１が接触する箇所と、ラックブッシュ１５が接触する箇所の３箇所で、左右方向に摺動自在に支持されている。

ラック軸８の左右両端には、ボールジョイント１０のボール収容部を構成するラックエンド１６が取り付けられている。ラックエンド１６の外径は、ラック軸８の外径よりも大きく設定されている。ハウジング６の中央部はラック軸８の外径よりも僅かに大きな内径に形成される一方、ハウジング６の左右両端部（第２及び第３ハウジング２２，２３の左右外側端部）には、ラックエンド１６の外径よりも大きな内径のラックエンド収容部１７が形成されている。

ラックエンド収容部１７の左右内側端部には環状のストッパー部材１８（図３参照）が配置される。ストッパー部材１８の内径は、ラック軸８の外径よりも大きく、且つラックエンド１６の外径よりも小さく設定されている。ラック軸８が軸方向に移動されて、ラックエンド１６がストッパー部材１８に接触することで、ラック軸８の移動可能範囲が制限される。

第２ハウジング２２において、ラックガイド３１は、ラックエンド収容部１７よりも左右方向（ラック軸方向）で内側に配置されている。また、第３ハウジング２３において、ラックブッシュ１５は、ラックエンド収容部１７よりも左右方向で内側に配置されている。

図４にも示すように、ハウジング６の左右両端部（第２及び第３ハウジング２２，２３の左右外側端部）の外周面には、車両１００に連結するための取付部２４が前向きに突設されている。取付部２４は、ラックエンド収容部１７と左右方向で同位置に設けられている。すなわち、取付部２４は、ラックガイド３１及びラックブッシュ１５よりも左右方向（ラック軸方向）で外側に設けられている。

取付部２４には、左右方向に略直交する方向に貫通する取付孔２５が形成されている。取付孔２５にはブッシュ２６が嵌入されている。ブッシュ２６は、金属部材で形成された筒状部材２７と、筒状部材２７の外周面に固着された筒状の弾性部材２８で構成されている。弾性部材２８は、例えばゴムで形成される。

ボルト２９をブッシュ２６の筒状部材２７と車両１００のボルト挿通孔に挿通し、車両１００の裏面側からナット３０で締結することで、ハウジング６が車両１００に取り付けられる。

以上のように、本実施形態のステアリング装置１は、ステアリングホイール３に連結されたピニオン７と、ピニオン７と噛合するラック９を一端側に備えたラック軸８と、ラック軸８をピニオン７側に押圧するラックガイド３１と、ラック軸８の他端側を支持するラックブッシュ１５と、を備えている。そして、ラックガイド３１は、ラック軸８の軸方向でピニオン７よりも外側に配置されている。

ステアリング装置１では、ピニオン７とラックガイド３１の位置がラック軸８の軸方向でずれているので、多少の歯車精度の誤差であれば、ラック軸８が撓んで荷重が逃げることで、ラック軸８の摺動抵抗を低減できる。さらに、ラックガイド３１がピニオン７よりもラック軸８の軸方向で外側に配置されているので、ラックガイド３１からラック軸８端部までの距離が短くなり、ラック軸８の曲げ強度を向上できる。

また、ラック軸８、ピニオン７、ラックガイド３１及びラックブッシュ１５を収容するハウジング６に、車両１００へ連結するための取付部２４が、ラック軸８の軸方向でラックガイド３１よりも外側に設けられている。これにより、ハウジング６の端部に近い位置に取付部２４を設けることができ、ステアリング装置１を車両１００に取り付けたときのステアリング装置１の支持剛性を向上できる。

上記実施形態では、ハウジング６の左右両端部に１つずつ取付部２４が設けられているが、図４に示すように、第２ハウジング２２でラックエンド収容部１７と左右方向で同位置（ラックガイド３１よりも右側）に追加で取付部２４を後向きに突設して、ハウジング６に合計３つの取付部２４を設けてもよい。また、図５に示すように、第１ハウジング２１の中央部に後向きに突出する取付部２４を追加で設けてもよい。また、図６に示すように、第２及び第３ハウジング２２，２３のそれぞれに平面視でラックエンド収容部１７を挟んで前後２つの取付部２４を設けて、ハウジング６に合計４つの取付部２４を設けてもよい。これらの構成によれば、ステアリング装置１を車両１００に取り付けたときのステアリング装置１の支持剛性をさらに向上できる。

また、図７に示すように、第２ハウジング２２に平面視でラックエンド収容部１７を挟んで前後２つの取付部２４を設ける一方、第３ハウジング２３の外周面を覆うゴムからなる取付緩衝部材３７を設け、取付緩衝部材３７の外周面に沿って湾曲する平板略Ｕ字形部分を有する取付ブラケット３８にて、取付緩衝部材３７を介してハウジング６の左端部（第３ハウジング２３）を車両に取り付けてもよい。取付緩衝部材３７及び取付ブラケット３８は、第３ハウジング２３のラックエンド収容部１７と左右方向で同位置（ラックブッシュ１５よりも左側）に配設される。このような構成によれば、ハウジング６の右端側（第２ハウジング２２側）でハウジング６の右端部に近い位置に取付部２４を設けることができるとともに、ハウジング６の左端側（第３ハウジング２３側）でハウジング６の左端部に近い位置に取付ブラケット３８を設けることができるので、ステアリング装置１を車両１００に取り付けたときのステアリング装置１の支持剛性を向上できる。

本発明は、前述の実施形態に限らず、様々な態様に具体化できる。例えば、上記実施形態では、ラック軸に対してピニオンを車両前方側に配置し、ラックガイドを車両後方側に配置しているが、これらピニオンとラックガイドの配置を車両前後方向で逆転させてもよい。また、上記実施形態では、ハウジングは複数のハウジングが連結されて構成されているが、ハウジングは一体成形品であってもよい。

３ステアリングホイール
５ピニオン軸
６ハウジング
７ピニオン
８ラック軸
９ラック
１５ラックブッシュ
２４取付部

Claims

ステアリングホイールに連結されたピニオンと、前記ピニオンと噛合するラックを一端側に備えたラック軸と、前記ラック軸を前記ピニオン側に押圧するラックガイドと、前記ラック軸の他端側を支持するラックブッシュと、を備えたステアリング装置であって、
前記ラックガイドは、前記ラック軸の軸方向で前記ピニオンよりも外側に配置されている、ステアリング装置。
前記ラック軸、前記ピニオン、前記ラックガイド及び前記ラックブッシュを収容するハウジングに、車両へ連結するための取付部が、前記軸方向で前記ラックガイドよりも外側に設けられている、請求項１に記載のステアリング装置。