JP5472744B2 - ステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明はステアリング装置に関する。

車室内に配置されたハウジング（コラムハウジングやギヤハウジング）の内外の気圧差（車室内空間におけるハウジングの内外の気圧差）を、当該ハウジングに設けられた調圧ピストンや調圧板で調整する電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば特許文献１を参照）。
また、車室外に配置されたハウジングの開口を閉塞する蓋部材を、車室内を区画するパネルの開口に取り付け、上記蓋部材に、ハウジング内と車室内とを連通する連通路を設けた電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば特許文献２を参照）。

特開２００３−３０６１５６号公報 特開平１１−２２７６１７号公報 特開２０１０−３６６１０号公報

ところで、ステアリング装置において、ラックアンドピニオン等のステアリングギヤを収容したハウジングは、車室外（例えばエンジンルーム）に配置されているため、所定時間走行した後は、エンジンの輻射熱等の影響で高温になっている。このため、ハウジング内の空気が希薄になっている（負圧になっている）。また、ハウジングを挿通してハウジング内の所定部品（例えばセンサ類）と接続されているワイヤーハーネスの内部空間も同様に負圧になっている。

このようなときに、洗車等の水がハウジングにかかると、ハウジングが急激に冷やされるため、ハウジング内の気圧が急激に下がり、これに伴って、ワイヤーハーネスの内部空間の気圧も急激に下がる。したがって、仮にワイヤーハーネスに、小孔等の傷があった場合、その小孔を通して、ワイヤーハーネス内に水が吸い込まれるおそれがある。また、ハウジングの端部の開口端から突出するラック軸の一部およびタイロッドの一部を覆う蛇腹状をなすブーツが、ハウジング内の負圧の影響で蛇行収縮するおそれがある。

これに対して、特許文献２では、車室外に配置されたハウジング内に、車室内の空気を流通させることができるので、ハウジングの内圧変化を抑制できるという利点はある。
しかしながら、特許文献２では、ハウジング内の空間が連通路を介して車室内に開放しているため、ハウジング内の高温空気が、連通路を介して車室内に吹き出し、乗員に不快感を与えるおそれがある。

また、上記連通路が、パネルの開口を塞ぐ、ハウジングの蓋部材に設けられているので、例えば車室内に持ち込まれた濡れた傘等から飛ばされた水分が、上記連通路を介して、ハウジング内に浸入するおそれがある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、防水性が高く、また、負圧発生による不具合を解消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。

上記目的を達成するため、本発明は、ステアリング部品（１７；８）を収容する収容空間（Ｓ３；Ｓ４）を区画し、車室外空間（Ｓ２）に配置されたハウジング（１９）と、車室内空間（Ｓ１）から仕切られた調圧室（２４）を有し、車室内空間に配置された調圧装置（２５）と、を備え、上記収容空間および上記調圧室が、連通路（２７）を介して連通されているステアリング装置（１；１Ａ）を提供する（請求項１）。

本発明によれば、車室外に配置された高温下のハウジングに洗車等の水がかかって、ハウジングが急激に冷やされたとしても、車室内空間に配置された調圧装置の調圧室から連通路を介して、ハウジングの収容空間内へ空気が供給されるので、収容空間内の負圧発生を防止することができる。したがって、負圧発生による不具合を解消することができる。具体的には、ハウジングの収容空間内への水分の吸入や、収容空間と連通する内部空間を有するワイヤーハーネス内への水分の吸入を防止することができる。また、ステアリングギヤに含まれる例えばラック軸の端部に取り付けられてハウジングの開口端を閉塞するブーツが、収縮蛇行することを防止することができる。

また、車室内空間に配置された調圧装置から、安定した温度の空気を、上記収容空間に供給することができるので、収容空間内の温度変化を抑制する効果もある。
さらに、調圧装置の調圧室が車室内空間から仕切られているので、ハウジングの収容空間内の高温空気が、車室内空間に吹き出して乗員に不快感を与えるおそれがない。また、車室内空間に持ち込まれた濡れた傘等から飛ばされた水分が、ギヤハウジング内に浸入するおそれもない。

ステアリング部品としては、電動パワーステアリング装置の場合、ラック軸、ラック軸と噛み合うピニオン軸、電動モータにより駆動される駆動ギヤとしてのウォーム軸およびウォーム軸と噛み合う被動ギヤとしてのウォームホイールを含む伝達機構、操舵トルクを検出するトルクセンサを例示することができる。したがって、ステアリング部品を収容する収容空間を区画するハウジングとしては、ラック軸を収容するラックハウジング、ピニオン軸を収容するピニオンハウジングや、伝達機構を収容するギヤハウジングや、トルクセンサを収容するセンサハウジングを例示することができる。

また、マニュアルステアリング装置の場合、ステアリング部品として、ラック軸、ピニオン軸を例示することができ、ステアリング部品を収容するハウジングとしては、ラックハウジング、ピニオンハウジングを例示することができる。
また、上記調圧装置は、シリンダ（２８）と、上記シリンダ内に調圧室を仕切る可動ピストン（３０）と、上記可動ピストンを中立位置に付勢する付勢部材（３１，３２）と、を有する場合がある（請求項２）。この場合、可動ピストンを中立位置に付勢しておくので、ハウジング内の収容空間が加圧されている場合と減圧されている場合の何れに対しても、確実に対処することができる。

また、上記シリンダ内には、車室内空間に開放する開放室（２９）が設けられ、上記調圧室および上記開放室が、上記可動ピストンによって仕切られている場合がある（請求項３）。この場合、可動ピストンに車室内空間の気圧を負荷しておくことができる。
また、上記付勢部材は、上記調圧室に配置された第１の付勢部材（３１）と、上記開放室に配置された第２の付勢部材（３２）と、を含み、上記第１の付勢部材および上記第２の付勢部材は、互いに逆向きに可動ピストンを付勢している場合がある（請求項４）。第１および第２の付勢部材によって、可動ピストンを中立位置に良好に付勢することができる。

また、上記連通路は、上記ハウジングおよび調圧装置間を接続する連通管（２６）に設けられている場合がある（請求項５）。連通管を用いることで、調圧装置のレイアウトの自由度が高くなる。
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

本発明の一実施の形態のステアリング装置の概略構成を示す模式図である。 ステアリング装置の模式図であり、ギヤハウジングの収容空間が正圧のときの調圧装置の動作を示している。 ステアリング装置の模式図であり、ギヤハウジングの収容空間が負圧のときの調圧装置の動作を示している。 本発明の別の実施の形態のステアリング装置の概略構成を示す模式図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の一実施の形態を示している。図１を参照して、ステアリング装置としての電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結されたステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３に自在継手４を介して連結された中間軸５と、中間軸５に自在継手６を介して連結された入力軸７と、入力軸７と図示しないトーションバーを介して同軸上にトルク伝達可能に連結されたピニオン軸８と、ピニオン軸８の端部近傍に設けられたピニオン８ａに噛み合うラックを有する転舵軸としてのラック軸９とを有している。ピニオン軸８およびラック軸９により、ラックアンドピニオン機構からなる転舵機構Ａが構成されている。

ラック軸９は、車体に固定されるラックハウジング１０内に、図示しない滑り軸受を介して、軸方向に沿って直線往復動可能に支持されている。ラック軸９の両端部はラックハウジング１０の両側へ突出し、ラック軸９の各端部は、ボールジョイント１１を介してタイロッド１２に連結されている。各タイロッド１２は対応するナックルアーム１３を介して対応する転舵輪１４に連結されている。

ラックハウジング１０から突出するラック軸９の端部、ボールジョイント１１およびタイロッド１２の一部を覆う蛇腹状のブーツ１５が設けられている。ブーツ１５の一端は、ラックハウジング１０の端部に固定され、ブーツ１５の他端は、タイロッド１２の途中部に固定されている。ブーツ１５は、ラック軸９の軸方向移動に伴って伸縮する。
操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３が回転されると、この回転がピニオン８ａおよびラックによって、自動車の左右方向に沿ってのラック軸９の直線運動に変換される。これにより、転舵輪１４の転舵が達成される。

電動パワーステアリング装置１は、操舵補助機構Ｂを備えている。上記入力軸７および上記出力軸としてのピニオン軸８が、操舵補助機構Ｂの入力軸および出力軸である。操舵補助機構Ｂは、操舵補助用の電動モータ１６と、電動モータ１６の出力トルクを上記出力軸としてのピニオン軸８に伝動するための伝達機構１７を含んでいる。伝達機構１７として、例えばウォームギヤ機構を用いることができる。伝達機構１７としてのウォームギヤ機構は、電動モータ１６により駆動される駆動ギヤとしてのウォームと、ウォームと噛み合いピニオン軸８と一体回転するウォームホイールとを備えることになる。

電動モータ１６の動力が伝達機構１７を介してピニオン軸８に伝達される。ピニオン軸８の回転は、ラック軸９の軸方向への移動に変換される。これにより、転舵輪１４が転舵され、運転者の操舵が補助されるようになっている。
ラック軸９を収容するラックハウジング１０に対して交差する態様で、ピニオン軸８を収容するピニオンハウジング１８が一体に連結されている。ピニオンハウジング１８内で、ピニオン８ａとラック軸９のラックが噛み合わされている。ピニオンハウジング１８の上部に伝達機構１７を収容するギヤハウジング１９が連結され、そのギヤハウジング１９の上部に操舵トルクを検出するトルクセンサ２０を収容したセンサハウジング２１が連結されている。電動モータ１６は、トルクセンサ２０のトルク検出結果、図示しない車速センサによる車速検出結果に基づいて、図示しない制御装置により駆動制御（操舵補助制御）される。

本電動パワーステアリング装置１では、ステアリング部品として、ラック軸９、ピニオン軸８、伝達機構１７、トルクセンサ２０を有している。
パネル２２によって車室内空間Ｓ１と車室外空間Ｓ２（例えばエンジンルーム）とが仕切られている。中間軸５は、パネル２２を貫通して、車室内空間Ｓ１に進入している。また、トルクセンサ２０等からの配線を車室内空間Ｓ１に導くためのワイヤーハーネス２３が、パネル２２を貫通して、車室内空間Ｓ１に進入している。車室外空間Ｓ２において、ワイヤーハーネス２３は、例えばコルゲートチューブ等の保護カバー４０により覆われている。

ギヤハウジング１９は、ステアリング部品としての伝達機構１７を収容する収容空間Ｓ３を区画している。ギヤハウジング１９の収容空間Ｓ３は、ピニオンハウジング１８の内部空間を介してラックハウジング１０の内部空間と連通しているとともに、センサハウジング２１の内部空間と連通している。
本実施の形態の主に特徴とするところは、車室内空間Ｓ１から仕切られた調圧室２４を有し、車室内空間Ｓ１に配置された調圧装置２５を設け、ギヤハウジング１９内の収容空間Ｓ３と調圧室２４とを、連通管２６内の連通路２７を介して連通した点にある。

具体的には、調圧装置２５は、シリンダ２８と、シリンダ２８内に調圧室２４および開放室２９を仕切る可動ピストン３０と、可動ピストン３０を中立位置（シリンダ２８の軸方向の中央位置に相当）に付勢する付勢部材としての第１および第２の付勢部材３１，３２とを備えている。
第１の付勢部材３１が、調圧室２４に配置された弾性部材としての例えば圧縮コイルばねからなり、第２の弾性部材３２が、開放室２９に配置された弾性部材としての例えば圧縮コイルばねからなる。第１および第２の付勢部材３１，３２は、互いに逆向きに可動ピストン３０を付勢している。すなわち、第１の付勢部材３１は、可動ピストン３０を開放室２９側へ付勢し、第２の付勢部材３２は、可動ピストン３０を調圧室２４側へ付勢している。

本実施の形態によれば、エンジンの輻射熱や電動モータ１６の発熱等によって、車室外空間Ｓ２に配置されたギヤハウジング１９の収容空間Ｓ３が高温、高圧となった場合、連通管２６内の連通路２７を介して連通する収容空間Ｓ３と調圧装置２５の調圧室２４との圧力差により、図２に示すように、可動ピストン３０が第２の付勢部材３２に抗して開放室２９側へ移動し、調圧室２４の容積を拡大する。これにより、ギヤハウジング１９の収容空間Ｓ３内の圧力上昇が緩和される。

一方、高温下のラックハウジング１０やピニオンハウジング１８やギヤハウジング１９等に洗車等の水がかかって、ギヤハウジング１９が急激に冷やされて、収容空間Ｓ３内の気圧が急激に低下するような場合、図３に示すように、可動ピストン３０が第１の付勢部材３１に抗して調圧室２４側へ移動し、車室内空間Ｓ１に配置された調圧装置２５の調圧室２４から、連通路２７を介して、ギヤハウジング１９の収容空間Ｓ３内へ空気が供給される。これにより、収容空間Ｓ３内の負圧発生を防止することができる。

したがって、負圧発生による不具合を解消することができる。具体的には、ギヤハウジング１９の収容空間Ｓ３内への水分の吸入や、収容空間Ｓ３内と連通する内部空間を有するピニオンハウジング１８やラックハウジング１０内への水分の吸入や、収容空間Ｓ３とセンサハウジング２１の内部空間を介して連通する内部空間を有するワイヤーハーネス２３内への水分の吸入を防止することができる。また、ラック軸９の端部およびタイロッド１２の一部を覆うブーツ１５が、収縮蛇行することを防止することができる。

また、車室内空間Ｓ１に配置された調圧装置２５から、安定した温度の空気を、ギヤハウジング１９の収容空間Ｓ３に供給することができるので、収容空間Ｓ３内の温度変化を抑制する効果もある。
さらに、調圧装置２５の調圧室２４が車室内空間Ｓ１から仕切られているので、ギヤハウジング１９の収容空間Ｓ３内の高温空気が、車室内空間Ｓ１に吹き出して乗員に不快感を与えるおそれがない。車室内空間Ｓ１に持ち込まれた濡れた傘等から飛ばされた水分が、ギヤハウジング１９内に浸入するおそれもない。

また、調圧装置２５のシリンダ２８内に調圧室２４を仕切る可動ピストン３０を、第１および第２の付勢部材３１，３２によって、可動ピストン３０の両側から中立位置に付勢しているので、ギヤハウジング１９の収容空間Ｓ３が加圧されている場合と減圧されている場合の何れにも確実に対処することができる。
また、シリンダ２８内に、可動ピストン３０によって仕切られ、車室内空間Ｓ１に開放する開放室２９が設けられているので、可動ピストン３０に車室内空間Ｓ１の気圧を負荷しておくことができる。

また、ギヤハウジング１９および調圧装置２５間を接続する連通管２６に、収容空間Ｓ３および調圧室２４を連通する連通路２７を設けているので、連通管２６の取り回しにより、調圧装置２５のレイアウトの自由度を高くすることができる。
本実施の形態では、調圧室２４をギヤハウジング１９の収容空間Ｓ３に連通したが、これに代えて、ピニオンハウジング１８内に連通したり、ラックハウジング１０内に連通したり、センサハウジング２１内に連通するようにしてもよい。

上記実施の形態では、ステアリング装置が電動パワーステアリング装置１である場合に則して説明したが、本発明を、図４の実施の形態に示すように、マニュアルステアリング装置１Ａに適用するようにしてもよい。本実施の形態では、ステアリング部品としてのピニオン軸８を収容するピニオンハウジング１８によって区画された収容空間Ｓ４（収容空間Ｓ４はピニオン軸８を収容しており、収容空間Ｓ４内でピニオン８ａとラック軸９とが噛み合わされている）に、連通管２６を介して、調圧装置２５の調圧室２４を連通している点にある。

本実施の形態の構成要素において、図１の実施の形態と同じ構成要素には、図１の実施の形態と同じ参照符号を付してある。本実施の形態においても、図１の実施の形態と同じく、ピニオンハウジング１８の収容空間Ｓ４の内圧上昇や負圧発生を緩和することができ、負圧発生に伴う不具合を解消することができる。
本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、例えば、図１の電動パワーステアリング装置１において、連通管２６をワイヤーハーネス２３の保護カバー４０に沿わせて、車室内空間Ｓ１に導いてもよいし、また、連通管２６をワイヤハーネス２３とともに保護カバー４０内に挿通して、車室内空間Ｓ１に導くようにしてもよい。これらの場合、レイアウトを簡素化することができる。その他、本発明の請求項記載の範囲で種々の変更を施すことができる。

１…電動パワーステアリング装置、１Ａ…マニュアルステアリング装置、２…操舵部材、５…中間軸、７…入力軸、８…ピニオン軸（ステアリング部品。出力軸）、８ａピニオン、９…ラック軸（ステアリング部品）、１０…ラックハウジング、１２…タイロッド、１４…転舵輪、１５…ブーツ、１６…電動モータ、１７…伝達機構（ステアリング部品）、１８…ピニオンハウジング、１９…ギヤハウジング、２０…トルクセンサ（ステアリング部品）、２１…センサハウジング、２２…パネル、２３…ワイヤーハーネス、２４…調圧室、２５…調圧装置、２６…連通管、２７…連通路、２８…シリンダ、２９…開放室、３０…可動ピストン、３１…第１の付勢部材、３２…第２の付勢部材、４０…保護カバー、Ａ…転舵機構、Ｂ…操舵補助機構、Ｓ１…車室内空間、Ｓ２…車室外空間、Ｓ３…収容空間、Ｓ４…収容空間

Claims (5)

1. ステアリング部品を収容する収容空間を区画し、車室外空間に配置されたハウジングと、
   車室内空間から仕切られた調圧室を有し、車室内空間に配置された調圧装置と、を備え、
   上記収容空間および上記調圧室が、連通路を介して連通されている車両用操舵装置。
2. 請求項１において、上記調圧装置は、シリンダと、上記シリンダ内に調圧室を仕切る可動ピストンと、上記可動ピストンを中立位置に付勢する付勢部材と、を有するステアリング装置。
3. 請求項２において、上記シリンダ内には、車室内空間に開放する開放室が設けられ、
   上記調圧室および上記開放室が、上記可動ピストンによって仕切られているステアリング装置。
4. 請求項３において、上記付勢部材は、上記調圧室に配置された第１の付勢部材と、上記開放室に配置された第２の付勢部材と、を含み、
   上記第１の付勢部材および上記第２の付勢部材は、互いに逆向きに可動ピストンを付勢しているステアリング装置。
5. 請求項１から３の何れか１項において、上記連通路は、上記ハウジングおよび調圧装置間を接続する連通管に設けられているステアリング装置。

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