JP4623353B2

JP4623353B2 - 舵取り装置

Info

Publication number: JP4623353B2
Application number: JP2001251851A
Authority: JP
Inventors: 廣記福岡
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2001-08-22
Filing date: 2001-08-22
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2021-08-22
Also published as: JP2003063418A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の車輪を操向するための舵取り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
例えば、ラックアンドピニオン式の舵取り装置では、ステアリングホイールに連動させて、ラック軸を車体の幅方向に所定の範囲内で摺動させるようにしている。一般的に、ラック軸は直進状態からずれた状態にあると、路面からの力により自然に直進状態に戻るようになっているが、その戻りが悪いことがある。特に、ラック軸がその摺動範囲の端にあるときに、戻りが悪くなり易い。そこで、ラック軸がその摺動範囲の端に来たときに、この端からラック軸を離れさせるための離反機構が設けられている舵取り装置がある。
【０００３】
このような離反機構を有する舵取り装置として、例えば、特開平１０−１０６０号公報に示されるものがある。すなわち、図５に示すように、ラック軸９０を摺動範囲の端から離れさせる力を得るための圧縮コイルばね９１を、ラック軸９０の小径部９２内に位置規制して保持し、ラック軸９０を支持するハウジング９３に対して相対移動自在としている。しかしながら、上述の小径部９２があると、ラック歯をラック軸９０の端部近傍にまで形成できない。従って、ラック軸９０の端部近傍にまでラック歯が必要な場合には、小径部９２を形成できず、離反機構を設けることができない。
【０００４】
また、実開平４−１３４７８３号公報等に示される舵取り装置では、上述の小径部が不要とされ、図６に示すように、ラック軸９０を摺動自在に支持するハウジング９３に筒状のケース９６が固定され、このケース９６内に圧縮コイルばね９１が位置規制されて伸縮自在に保持され、且つラック軸９０に対して相対移動自在とされる。ばね９１の端部に薄板状の環状部材９７が固定される。ラック軸９０が摺動範囲の端に来ると、ばね９１は、環状部材９７を介してラック軸９０の端部９５とケース９６の端部９８との間に挟まれて圧縮され、ラック軸９０を端から離れさせる力を生じさせる。しかしながら、ばね９１の圧縮時、環状部材９７はばね９１を介してケース９６の内面だけで案内されるので、ラック軸９０の軸芯に対して偏った力がかかると、環状部材９７の傾きやこじれが生じ易く、ばね９１のスムーズな伸縮の阻害や離反機構の耐久性の低下が懸念される。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、ラック歯がラック軸の端部にまで形成される場合であっても離反機構を設けることができて、しかも離反機構の耐久性を高くできる舵取り装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項１に記載の発明は、筒状のハウジングと、このハウジング内に軸長方向に摺動自在に支持されるラック軸と、このラック軸の端部と操向車輪に連なるタイロッドとを連結する継手部材と、ラック軸がその摺動範囲の端に達したときにこの端から離れさせるための離反力をラック軸に付与する離反機構とを備える舵取り装置において、上記離反機構は、ハウジングの端部に固定される筒状のケースと、このケース内に摺動自在に保持されてラック軸を取り囲み、且つラック軸に摺動自在な筒状の摺動部材と、摺動部材からラック軸に沿って継手部材側に延びるように延設されケースから突出自在な延設部と、ケース内に保持され摺動部材を延設部がケースから突出する方向に付勢する弾性部材とを備える一体的なユニットをなし、ラック軸が摺動範囲の端に接近するのに伴って継手部材が延設部に当接し摺動部材を変位させて弾性部材を変形させるようにしてあることを特徴とする舵取り装置を提供する。
【０００７】
この発明によれば、ユニットをラック軸に対して相対移動自在とするので、ラック歯をラック軸の端にまで形成していても構わず、ラック歯に関係なくユニットを問題なく取り付けることができ、しかも、後付けすることもできる。
延設部により摺動部材はラック軸とケースとの両方で案内されることになるので、ラック軸やケースに対するこじれを生じることがない。従って、例えば、弾性部材として圧縮コイルばねを用いる場合に、圧縮コイルばねをスムーズに伸縮させることができ、圧縮コイルばね、ひいては離反機構の耐久性を高めることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の舵取り装置において、上記ケースの端部は、ラック軸が摺動範囲の端に達するときに継手部材に当接することを特徴とする舵取り装置を提供する。
この発明によれば、ラック軸の摺動範囲の端となる端位置を、ケースの端部で規制することにより高精度に実現でき、しかも、例えば、弾性部材として圧縮コイルばねを用いる場合に、このばねを端位置で密着させずに済むので、ばねの傷みを防止できる結果、離反機構の耐久性をより高めることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態の舵取り装置を図面を参照しつつ説明する。図１は、上述の舵取り装置の概略構成を示す模式図である。
本舵取り装置１は、ラックアンドピニオン式のものであり、操舵補助力を得られない手動操作タイプのものである。なお、舵取り装置１としては、操舵補助力を得るための電動モータまたは油圧シリンダ等を有する動力舵取り装置として構成してもよい。
【００１０】
舵取り装置１は、筒状のハウジング２と、このハウジング２内に収容されてステアリングホイール３に連動して回動するピニオン４と、ピニオン４と噛み合うラック歯６が形成されるラック軸５とを有している。ラック軸５は、長尺の円筒形状に形成され、ラック軸５の軸長方向（以下、軸長方向ともいう。矢印Ｓ参照。）に沿う所定の範囲の外周面にラック歯６が形成されている。ラック軸５は、ハウジング２内で軸長方向に摺動自在に一対のラックブッシュ７を介して支持される。また、舵取り装置１は、ラック軸５の両端部８に設けられた継手部材としての一対のボールジョイントユニット９と、ボールジョイントユニット９に連結された一対のタイロッド１０とを有している。各タイロッド１０はナックルアーム１１等を介して操向車輪１２に連動するようにそれぞれ連結されている。また、タイロッド１０の根元側部分、ボールジョイントユニット９およびラック軸５の突出部分は、ゴムブーツ１３により覆われている。ステアリングホイール３を操作すると、ピニオン４が回動し、これに伴ってラック軸５がその軸長方向に移動し、操向車輪１２を操向することができる。
【００１１】
ハウジング２の両端部１４には、図２に示すように、上述のラックブッシュ７と、ラックストッパ１５とが設けられている。ラックストッパ１５は、ボールジョイントユニット９の一部と当接することにより、ラック軸５がハウジング２内に進入するときのラック軸５の摺動範囲５０の端となる端位置５１を規制する。ラック軸５は所定の摺動範囲５０内（端位置５１〜端位置５２の間）を移動できるようにされている。なお、図２には、ラック軸５の端面５４の位置により、摺動範囲５０、および互いに反対側となる端位置５１，５２を図示している。
【００１２】
また、舵取り装置１は、ラック軸５がその摺動範囲５０の端となる端位置５１に接近したときにこの端から離れさせるための離反力をラック軸５に付与する離反機構１６を有している。離反機構１６は、ハウジング２の両端部１４にそれぞれ設けられている。
舵取り装置１は、ハウジング２の両端部１４について、それぞれほぼ同様に構成されている。以下では、図１で右側に図示される一方の端部１４について説明する。また、軸線方向の向きについて、ハウジング２の内から外へ向かう向きを外側ともいい、逆向きを内側ともいう。
【００１３】
特に本発明では、離反機構１６は、後述するように複数の部材２１〜２４を一体的に扱える離反ユニット１７をなす。
離反ユニット１７は、ハウジング２の端部１４の凹部内に止め環１８により固定される筒状のケース２１と、このケース２１内に摺動自在に保持される筒状の摺動部材２２と、摺動部材２２からラック軸５に沿ってボールジョイントユニット９側に延びるように延設されケース２１から突出自在な延設部２３と、ケース２１内に保持され摺動部材２２を付勢する弾性部材２４とを有する。
【００１４】
ケース２１は、ボールジョイントユニット９寄りとなる端部３１をその径方向の内方に延びるフランジ状に形成され、軸長方向外側への摺動部材２２の抜けを阻止する。また、端部３１と反対側となる端部３２は、径方向の内方に縮径されていて、これにより、軸長方向内側への弾性部材２４の抜けを阻止する。
摺動部材２２および延設部２３は、一体に形成されて、ラック軸５を取り囲み、且つラック軸５に摺動自在とされている。
【００１５】
延設部２３は、摺動部材２２に軸長方向外側へ向けて延びて形成されている。延設部２３は、弾性部材２４の付勢により摺動部材２２がケース２１の端部３１に押し付けられる状態で、最も突出する。
弾性部材２４は、圧縮コイルばねからなり、常時圧縮状態となるようにケース２１内に保持されている。圧縮コイルばねの一端が摺動部材２２と当接し、他端がケース２１の端部３２と当接している。これにより、弾性部材２４は、延設部２３がケース２１から突出する方向となる軸長方向にハウジング２の外側へ向けて、摺動部材２２を付勢する。
【００１６】
また、圧縮コイルばねの内周と、その内部を挿通するラック軸５の外周との間に所定量の隙間が確保されていて、ラック軸５と離反ユニット１７との相対移動に伴ってラック軸５と圧縮コイルばねとが接触しないようにされている。これにより、圧縮コイルばねの耐久性をより高めることができる。
ハウジング２２の端部１４は、上述の離反ユニット１７、ラックブッシュ７等を収容する円柱形状の凹部を有している。軸長方向に沿って凹部の内側寄り部分にラックブッシュ７が固定されて、凹部の外側寄り部分に離反ユニット１７が止め環１８により固定されている。ラック軸５が、ハウジング２、ラックブッシュ７、および離反ユニット１７を挿通している。
【００１７】
ラック軸５の端部８は、離反ユニット１７のケース２１の端面３０から延び出し、ボールジョイントユニット９が固定されている。
ボールジョイントユニット９は、凹部を有するジョイントハウジング２５と、ジョイントハウジング２５の凹部内に設けられた複数の部材からなる球面座２６と、ジョイントハウジング２５をラック軸５に固定するための雄ねじの形成された軸２７と、ジョイントハウジング２５とラック軸５との間に挟まれる回り止め座金２８とを有している。タイロッド１０の一端に一体に形成されたボール２９が、球面座２６により摺動自在に支持されて、ジョイントハウジング２５の凹部内に内装されている。ジョイントハウジング２５の凹部は、一方に開放されており、そこからタイロッド１０が延び出している。また、ジョイントハウジング２５は、タイロッド１０が延び出している側と反対側に、上述の軸２７が設けられている。軸２７の雄ねじは、回り止め座金２８を挿通して、ラック軸５の端部８に形成された雌ねじにねじ込まれている。
【００１８】
離反機構１６では、ラック軸５が摺動範囲５０の端に接近するのに伴って、ボールジョイントユニット９の回り止め座金２８が延設部２３に当接し摺動部材２２を変位させて弾性部材２４を変形させる。これにより離反機構１６は離反力（図４の矢印Ｆ参照）を得る。ラック軸５が、端位置５１と隣接する位置（図３参照）から端位置５１（図４参照）に近づくのに伴い、圧縮コイルばねの圧縮変形量、ひいては離反力は増大し、端位置５１で最大となる。
【００１９】
このように本離反ユニット１７を離反機構１６として機能しラック軸に対して相対移動自在とするので、従来技術の欄で説明した小径部９２（図５参照）を設ける必要もないし、ラック歯６をラック軸５の端にまで形成していても構わない。従って、ラック歯６に関係なく離反ユニット１７を問題なく舵取り装置１に取り付けることができ、しかも、後付けすることもできる。
後付けするには、例えば、ラック軸５からボールジョイントユニット９を取り外し、ハウジング２の端部１４の凹部に取り付けられているラックストッパに代えて離反ユニット１７を取り付ければよい。
【００２０】
特に、例えば、ラック軸５の径方向の力が延設部２３にかかる場合や、軸長方向の力であっても偏って延設部２３にかかるような場合に、ボールジョイントユニット９側に延びる延設部２３により、摺動部材２２はラック軸５とケース２１との両方で案内されることになるので、ラック軸５やケース２１に対するこじれを生じることがない。従って、例えば、弾性部材２４として圧縮コイルばねを用いる場合に、圧縮コイルばねをスムーズに伸縮させることができ、圧縮コイルばね、ひいては離反機構１６の耐久性を高めることができる。
【００２１】
また、弾性部材２４により、ラック軸５が端位置５１に接近するときに緩衝作用を得ることができる。
また、本実施の形態では、図４に示すように、ケース２１の端部３１の端面３０は、ラック軸５が端位置５１に達するときにボールジョイントユニット９の回り止め座金２８に当接するようにしている。また、この状態で圧縮コイルばねの素線同士が密着しないようにされている。これにより、ケース２１がラックストッパ１５として機能し、ラック軸５の摺動範囲５０の端となる端位置５１をケース２１の端部により規制することになるので、ばねの密着高さにより規制する場合に比べて、端位置５１を高精度に実現できる。しかも、ラック軸５が端位置５１にあるときであっても、ばねを密着させずに済むので、ばねの傷みを防止できる結果、離反機構１６の耐久性をより高めることができる。
【００２２】
なお、弾性部材２４としては、圧縮コイルばねの他、引っ張りコイルばね、皿ばね等を利用することができる。また、摺動部材２２と延設部２３とを別体で形成し、互いに固定してもよい。
また、離反ユニット１７の延設部２３は、弾性部材２４を変形させることと、端位置５１を規制することとのために、回り止め座金２８と当接するようにされていたが、この他、ジョイントハウジング２５と当接してもよく、継手部材としてのボールジョイントユニット９の少なくとも一部と当接すればよい。
【００２３】
その他、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の舵取り装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１に示す舵取り装置の要部の一部断面正面図であり、離反機構の動作前の状態を示す。
【図３】図２に示す舵取り装置の要部の一部断面正面図であり、離反機構の動作開始の状態を示す。
【図４】図２に示す舵取り装置の要部の一部断面正面図であり、ラック軸が摺動範囲の端にある状態を示す。
【図５】従来の舵取り装置の離反機構を示す模式図であり、動作前の状態を示す。
【図６】従来の他の離反機構を示す模式図であり、動作前の状態を示す。
【符号の説明】
１舵取り装置
２ハウジング
５ラック軸
８ラック軸の端部
９ボールジョイントユニット（継手部材）
１０タイロッド
１２操向車輪
１４ハウジングの端部
１６離反機構
１７離反ユニット
２１ケース
２２摺動部材
２３延設部
２４弾性部材
３１ケースの端部
５０ラック軸の摺動範囲
５１端位置（ラック軸の摺動範囲の端）
Ｆ離反力
Ｓ軸長方向（延設部がケースから突出する方向）

Claims

筒状のハウジングと、このハウジング内に軸長方向に摺動自在に支持されるラック軸と、このラック軸の端部と操向車輪に連なるタイロッドとを連結する継手部材と、ラック軸がその摺動範囲の端に達したときにこの端から離れさせるための離反力をラック軸に付与する離反機構とを備える舵取り装置において、
上記離反機構は、
ハウジングの端部に固定される筒状のケースと、
このケース内に摺動自在に保持されてラック軸を取り囲み、且つラック軸に摺動自在な筒状の摺動部材と、
摺動部材からラック軸に沿って継手部材側に延びるように延設されケースから突出自在な延設部と、
ケース内に保持され摺動部材を延設部がケースから突出する方向に付勢する弾性部材とを備える一体的なユニットをなし、
ラック軸が摺動範囲の端に接近するのに伴って継手部材が延設部に当接し摺動部材を変位させて弾性部材を変形させるようにしてあることを特徴とする舵取り装置。
請求項１に記載の舵取り装置において、上記ケースの端部は、ラック軸が摺動範囲の端に達するときに継手部材に当接することを特徴とする舵取り装置。