JP5143751B2 - ステアリングギヤのハウジング部における開口部を開放するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、特許請求の範囲の請求項１の上位概念部分に詳しく規定された類の、ステアリングギヤのハウジング部における開口部を開放するための装置に関する。

自動車用のステアリング機構では、一般に、ギヤラックとタイロッドとの結合領域がベローズによって周囲から密閉されている。通常はエラストマ（弾性）材料で構成されるこのベローズの問題は、例えば、動物が噛んだり、石が当ったり、工具やその他の影響によって、損傷され得るということである。この問題は、高級素材を使用することで減少させることが出来るが、しかし、完全に排除することはできない。

ベローズが損傷すると、ステアリング機構の全体が密閉状態でなくなるため、水分（湿分）がステアリングギヤ内に浸入する可能性がある。ベローズの損傷箇所がステアリングギヤの最も低い位置であることは極めて稀であるため、浸入した水は、自然には排水せず、ステアリングハウジング内に溜まる。しかし、ステアリングギヤの機能的な構成部材にとって、とりわけ停滞する水は有害であって、状況によっては機能障害につながることがある。

従って、本発明の課題は、自動車のステアリング装置におけるステアリングギヤのハウジング部における開口部を開放するための装置であって、液体が浸入した場合に最も簡単な手段でステアリングギヤの開口部を強制的に開放することを保証する装置、を創造することである。

本発明に従って、この課題は、特許請求の範囲の請求項１に挙げられた特徴により解決される。

本発明に従うその解決策は、比較的簡単な構造を有しており、単に追加の構成部材を必要とするに過ぎない。当該構成部材は、液体に接触する時、その特徴の１つを変える。これによって、閉鎖要素は、液体がステアリングギヤのハウジング内に浸入していない状態では、密閉された状態のままであるのに対し、液体がステアリングギヤ内に浸入すると、閉鎖要素が極めて迅速に開放して、開口部が開放されるに至る。これによって、ステアリングギヤ内に存在する液体が、開放された開口部を介してステアリングギヤから排出され得て、さらなる損傷が防止され得る。

本発明の非常に有利な実施の形態では、前記構成部材は、液体と接触する時、その体積を増大させる。この類の構成部材の場合、更なる実施の形態では、構成部材が閉鎖要素に対向するように配置されていて、構成部材の体積が増大する時に当該閉鎖要素を開口部から離れるように押圧する。この場合、非常に簡単な構造であるが、それによって開口部が永続的に開放される。

その体積を増大させる構成部材の場合の別の解決策では、前記構成部材が閉鎖要素に対向するように配置されていて、構成部材の体積が増大する時に、閉鎖要素を閉鎖位置に押圧しているバネ要素に対抗して、開口部の内側へと当該閉鎖要素を持ち上げる。この解決策の利点は、ハウジング内に液体がもはや存在していなければ、この追加の構成部材が乾燥して、バネ力が、閉鎖要素が開口部を再び閉鎖するように作用することである。この態様により、ステアリングハウジングの開口部を介してのステアリングギヤ内への液体の浸入が防止される。

本発明のある実施の形態では、前記構成部材は、液体と接触する時に、当該構成部材が閉鎖要素を破壊するというように化学的に反応する、という材料で構成される。この場合、本質的に、機械的なプロセスは存在しない。構成部材と液体との化学的な反応と、それに続く液体によって変化した構成部材と閉鎖要素との反応と、によって、開口部の開放が保証される。

本発明の別の実施の形態では、前記構成部材は、液体と接触する時に溶解する、という材料で構成される。このような構成部材の材料は、有利な態様では、先ず停滞している液体が構成部材の溶解プロセスを開始させ、構成部材の一定のコンシステンシー（硬度）が高湿度でも保持される、というように選択される。閉鎖要素は、重力によって、あるいは、追加のバネ要素によって、ハウジングから分離されて、開口部が開放される。

本発明の他の有利な実施の形態および更なる形態は、残りの下位請求項から明らかになる。以下では、本発明の実施の形態が、図面に基いて原理的に説明される。

図１は、自動車のステアリング装置の非常に概略的な図を示している。
図２は、本発明に従う装置の第１の実施の形態を示している。
図３は、本発明に従う装置の第２の実施の形態を示している。
図４は、本発明に従う装置の第３の実施の形態を示している。
図５は、本発明に従う装置の第４の実施の形態を示している。
図６は、本発明に従う装置の第５の実施の形態を示している。
図７は、本発明に従う装置の第６の実施の形態を示している。
図８は、本発明に従う装置の第７の実施の形態を示している。
図９は、本発明に従う装置の第８の実施の形態を示している。

図１で非常に概略的に示された、不図示の自動車のための車両ステアリング装置１は、それ自体公知の態様で、ステアリングギヤ２を備えている。その入力側には、ピニオン３、ステアリングコラム４、及び、ステアリングハンドル５がある。ステアリングギヤ２の出力側には、ステアリングギヤ２のハウジング部６の中で当該ハウジング部６の長手方向に動くラック（ギヤラック）７がある。この場合、ハウジング全体がハウジング部６としてみなされるが、ハウジングの個々の構成部材、例えばハウジングカバーやその同等物、もハウジング部６としてみなされる。

ラック７は、その両端で、それぞれのタイロッド８と結合されている。ラック７とタイロッド８との間の接続領域は、それぞれのベローズ９によって包囲されている。それ自体公知の態様で、タイロッド８には、自動車のそれぞれのホイール１０が取り付けられている。

ベローズ９の１つが損傷した場合、液体、特には水、がステアリングギヤ２内に浸入することがあるので、ハウジング部６には、ハウジング部６における開口部１２を開放するための装置１１が配置されている。開口部１２は、閉鎖要素１３で閉鎖されている。従って、この領域では、液体が外部からステアリングギヤ２内に侵入することはない。装置１１の全ての実施の形態で、１つの構成部材１４が設けられている。当該構成部材１４は、ステアリングギヤ２内に存在する液体と接触すると、その特徴の少なくとも１つを、当該構成部材１４の閉鎖要素１３との相互作用の後で閉鎖要素１３が開口部１２を開放するというように、変化させる。以下では、装置１１の様々な実施の形態が、拡大された断面図に基いて、詳述される。

図２の実施の形態では、構成部材１４は、閉鎖要素１３と、構成部材１４及び閉鎖要素１３の間に配置されたピストン１５と共に、ケース１６内に収容されている。当該ケース１６は、提示されている例では、ステアリングギヤ２のハウジング部６の開口部１２の中にネジ留めされている。もちろん、他の実施の形態におけるのと同様に、ハウジング部６とケース１６との結合には別の形態が可能である。このケース１６は、開口部１７を有しており、当該開口部１７を介して、液体が構成部材１４に達し得る。この構成部材１４は、例えば親水性クロロプレンゴム製であり得るが、液体、特に水、と接触する時、その体積を増大させ、提示されている例では、ピストン１５を介して、開口部１２に連続するケース１６の開口部１２ａから閉鎖要素１３を押圧する。ピストン１５は、構成部材１４の制御された膨張を保証するが、例えばプラスチック製または金属製であり得る。

装置１１が乾燥した状態での閉鎖要素１３による開口部１２ａの閉鎖を保証するために、この閉鎖要素１３は、突出部１８を有している。この突出部１８は、ケース１６内の対応するアンダーカット部１９内に係合している。開口部１２から閉鎖要素１３を分離させるために構成部材１４に適用しなければならない力を低減させるために、閉鎖要素１３は、例えばエラストマ（弾性プラスチック）製であり得る。

この実施の形態では、閉鎖要素１３、構成部材１４及びピストン１５は、開口部１２ａから落下して、開口部１２ａ及び開口部１２の再度の閉鎖は考慮されていない。しかしながら、このことは本質的に無害である。なぜなら、ベローズ９の１つが損傷している場合、更なる液体がステアリングギヤ２内に達し得るが、この態様では、液体のハウジング部６からの排出が保証されているからである。損傷したベローズ９を工場で修理する場合に、新しい装置１１を開口部１２に挿入することもできる。

装置１１の別の実施の形態が、図３に示されている。この場合も、ケース１６が設けられており、当該ケース１６は、ハウジング部６の開口部１２の中にネジ留めされるか、あるいは、他の態様で固定される。また、ステアリングギヤ２内に存在する液体は、開口部１７を介して構成部材１４に達する可能性があるが、この構成部材１４も、液体と接触する時、その体積を増大させるように形成されている。この実施の形態の構成部材１４も、親水性クロロプレンゴム製であり得る。この種の材料は、液体、特に水、と接触する時、極端な体積の変化を示す。

しかしながら、図３に従う実施の形態において、閉鎖要素１３は、ここに提示されている例では固定ワッシャ２１と共にケース１６内に保持されているバネ要素２０によって、その閉鎖位置に、ケース１６内の開口部１２ａに対抗するように、押圧されている。構成部材１４が液体と接触するとすぐに、構成部材１４は、その体積を増大させ、閉鎖要素１３をバネ要素２０の力に対抗して開口部１２ａから持ち上げ、当該開口部１２ａを開放する。ここで、構成部材１４は、スプリング要素２０とは反対側のその端部に、溝２２を有している。この溝２２が、液体が構成部材１４を通って開口部１２ａに流れることを可能にする。液体がステアリングギヤ２から流出すると、構成部材１４は乾燥することができ、閉鎖要素１３は、ケース１６内の開口部１２ａそしてハウジング部６内の開口部１２を、バネ要素２０からもたらされる力によって再び閉鎖することができる。この場合、バネ要素２０は、構成部材１４がその湿った状態において閉鎖要素１３を当該バネ要素２０の力に対抗して開口部１２ａから確実に引き離すことができる、という程度の強さに設計されていなければならない。

図４は、装置１１の一実施の形態を示している。この実施の形態では、構成部材１４は、液体、特に水、と接触する時に閉鎖要素１３を破壊するように化学的に反応するという材料で構成されている。ここでもまた、構成部材１４及び閉鎖要素１３は、ハウジング部６に取り付けられたケース１６内に配置されている。その結果、当該装置１１は、その使用の後に、簡単な方法で交換され得る。構成部材１４による閉鎖要素１３の前述の破壊によって、この例でも同様に、ケース１６の開口部１２ａが開放される。

開口部１２ａはハウジング部６の開口部１２に直接接続しているので、開口部１２ａの開放は、開口部１２の開放として理解する（みなす）ことができる。その時々において、ハウジング部６の開口部１２が直接に開放されるのではなく、開口部１２の代わりに、ケース１６内の開口部１２ａが開放される。

図５は、装置１１の一実施の形態を示している。この実施の形態では、構成部材１４は、液体、特に水、と接触する時に溶解する材料で構成されており、ハウジング部６内の開口部１２を、重力による閉鎖要素１３の落下によって開放する。

図６は、図５に従う実施の形態の更なる変形例を示している。この例では、閉鎖要素１３の重力による落下が、閉鎖要素１３とハウジング部６との間に内蔵されたバネ要素２５によって強化されており、閉鎖要素１３はまだ完全には溶解し切っていない時点の構成部材１４から押し出される、という利点がある。

図５及び６に従う２つの実施の形態では、構成部材１４は、水の浸入前、閉鎖要素１３の外側面とハウジング部６の開口部１２の内面との間の環状の間隙に、噛合い式に保持されている。この場合、この環状の間隙は、円形に形成されている必要はなく、楕円形または他の幾何学的形状を有していてよい。

保持力を増大させるために、構成部材１４の表面、閉鎖要素１３の表面、及び、ハウジング部６の内面１２は、高い表面粗さを有している。保持力を強化するもう１つの可能性は、構成部材１４の寸法、閉鎖要素１３の寸法、及び、ハウジング部６の内面１２を、それらが予張力を伴って互いに結合されるように、相互に調整することである。

ハウジング部６内への閉鎖要素１３の高摩擦の収容に適さないような、あるいは、ハウジング部６内への閉鎖要素１３の予張力のある収容に適さないような、構成部材１４の材料については、図７は、装置１１の一実施の形態を示している。この実施の形態では、環状間隙は、ハウジング外側方向に先細状になっている。このとき、閉鎖要素１３は、環状間隙において、ステアリングギヤ２に水が浸入して構成部材１４が溶解するまで、ハウジング部６の開口部１２内に構成部材１４を介して食い込む。

閉鎖要素１３、構成部材１４、及び、ハウジング部６の開口部１２、が機能的に相互作用（協働）するための別の実施の形態が、図８に示されている。この装置１１の場合、水の浸入時に溶解する構成部材１４は、その目的の開始まで、運動（移動）阻害要素２４によって、ハウジング部６の開口部１２と閉鎖要素１３との間に保持される。これは、前述したように、ハウジング部の開口部１２の内面へのフランジの形成、及び／または、閉鎖要素１３の外面へのフランジの形成によって、行われる。装置１１のためのロック要素としての、他の図示されない幾何学的な形態もまた、可能である。

ステアリングギヤの通常の運転時において構成部材１４を外部からの跳ね水から守るために、図５乃至図８に従う実施の形態の閉鎖要素１３は、フランジ状の端部をギヤ外側に有している。ここで、当該フランジ状の端部のハウジング側に向いたフランジ面と、当該フランジ面に対応するハウジング部６のフランジ面との間に、シール２３が配置され得るようになっている。

図９ａ乃至図９ｃに従う解決策では、閉鎖要素１３が再利用され得るので、特に有利である。この解決策では、閉鎖要素１３のフランジ状の端部は、ハウジング側に配置されており、閉鎖要素１３の中核部を横方向に突出するそのフランジ部において、排水口２６として形成された開口部を有している。図９ａに示されるように、装置１１が閉じているとき、閉鎖要素１３のフランジ状の端部とハウジング部６の床部（底部）６ａとの間には、例示的に環状に形成された構成部材１４が配置されている。閉鎖要素１３の中核部の凹部２９に内蔵されたシール２３が、装置１１を跳ね水に対して密封する。

他の実施の形態について既に述べたように、構成部材１４は、水がステアリングギヤ内に浸入すると、溶解する。図９ｂは、構成部材１４が溶解した後の装置１１と、ハウジング部と閉鎖要素１３との間に内蔵されたバネ要素２５と、を示している。バネ要素２５は、閉鎖要素１３を、シール要素２３の保持力に抗して、下方へと押圧する。浸入した水は、排水口２６と開放された排水路２７とを介して、流出することができる。排水路２７は、一方では、閉鎖要素１３の中核部とハウジング部６の床部６ａの開口部１２との間の環状の水路部によって、他方では、閉鎖要素１３のフランジ部がスペーサ２８によってハウジング部６の床部６ａに対して間隔を保持されることによって、形成される。

図９ｃでは、閉鎖要素が単独で示されている。

図５乃至図９に従う各実施の形態の装置１１は、上述したように、ケース１６に内蔵する（一体化する）ことも、もちろん可能である。

可能な限り完全にステアリングギヤ２から液体を排出することを保証するために、すべての実施の形態において、装置１１は、ステアリングギヤ２の可能な限り下方の位置に設けられるべきである。

自動車のステアリング装置の非常に概略的な図を示している。 本発明に従う装置の第１の実施の形態を示している。 本発明に従う装置の第２の実施の形態を示している。 本発明に従う装置の第３の実施の形態を示している。 本発明に従う装置の第４の実施の形態を示している。 本発明に従う装置の第５の実施の形態を示している。 本発明に従う装置の第６の実施の形態を示している。 本発明に従う装置の第７の実施の形態を示している。 本発明に従う装置の第８の実施の形態を示している。

Claims (15)

1. 自動車のステアリング機構のステアリングギヤのハウジング部における開口部を開放するための装置であって、前記開口部を閉鎖する閉鎖要素を備えた装置であって、
   構成部材（１４）が、液体と接触する前に、閉鎖要素（１３）のハウジング部（６）内での係止のために設けられていて、
   前記構成部材（１４）は、液体と接触する時に、当該構成部材（１４）が溶解して閉鎖要素（１３）のハウジング部（６）内での係止を解除して開口部（１２）を開放するというように化学的に反応する、という材料で構成されている
   ことを特徴とする装置。
2. 前記構成部材（１４）は、ハウジング部（６）と閉鎖要素（１３）との間に形成された間隙内に内蔵されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記構成部材（１４）は、閉鎖要素（１３）が噛合い係合でハウジング部（６）内に配置されるように、ハウジング部（６）と閉鎖要素（１３）との間に形成された環状間隙内に内蔵されている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 前記構成部材（１４）は、予張力を与えられて、ハウジング部（６）と閉鎖要素（１３）との間に形成された環状間隙内に内蔵されている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
5. ハウジング部（６）と閉鎖要素（１３）との間に形成された環状間隙が、ハウジング外側の方向に、先細状になっている
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の装置。
6. 閉鎖要素（１３）及び／またはハウジング部（６）は、少なくとも１つの構成要素（１４）の運動を阻害する運動阻害要素（２４）を有している
   ことを特徴とする請求項１または５に記載の装置。
7. 閉鎖要素（１３）とハウジング部（６）との間に、予張力を与えられたバネ要素（２５）が内蔵されている
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の装置。
8. ハウジング部（６）と閉鎖要素（１３）との間に、シール（２３）が配置されている
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の装置。
9. 閉鎖要素（１３）内、及び／または、ハウジング部（６）内、及び／または、閉鎖要素（１３）とハウジング部（６）との間、に排水装置（２７，２６）が配置されている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
10. 自動車のステアリング機構のステアリングギヤのハウジング部における開口部を開放するための装置であって、前記開口部を閉鎖する閉鎖要素を備えた装置であって、
    構成部材（１４）が、液体と接触する時、その体積を増大させる、という材料で構成されており、
    前記構成部材（１４）は、閉鎖要素（１３）に対向するように配置されていて、構成部材（１４）の体積が増大する時に、閉鎖要素（１３）を閉鎖位置に押圧しているバネ要素（２０）に対抗して、開口部（１２、１２ａ）の内側へと当該閉鎖要素（１３）を持ち上げる
    ことを特徴とする装置。
11. 前記構成部材（１４）は、閉鎖要素（１３）に対向するように配置されていて、構成部材（１４）の体積が増大する時に当該閉鎖要素（１３）を開口部（１２、１２ａ）から離れるように押圧する
    ことを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 前記構成部材（１４）と前記閉鎖要素（１３）との間に、ピストン（１５）が配置されている
    ことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. 自動車のステアリング機構のステアリングギヤのハウジング部における開口部を開放するための装置であって、前記開口部を閉鎖する閉鎖要素を備えた装置であって、
    構成部材（１４）が、液体と接触する前に、閉鎖要素（１３）に隣接して設けられていて、
    前記構成部材（１４）は、液体と接触する時に、当該構成部材（１４）が閉鎖要素（１３）を破壊するというように化学的に反応する、という材料で構成されている
    ことを特徴とする装置。
14. 構成部材（１４）と閉鎖要素（１３）とは、ハウジング部（６）に結合されたケース（１６）内に配置されている
    ことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
15. 前記ケース（１６）は、ハウジング部（６）の開口部（１２）に接続する開口部（１２ａ）を有している
    ことを特徴とする請求項１４に記載の装置。

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