JPH11222140A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 限られたスペースのなかで左右差無く安定し
た衝撃吸収ができる機構を有するステアリング装置を提
供すること。 【解決手段】 自動車の車輪の操向角を変えるためにス
テアリングハンドルの回転運動を往復運動に変換するス
テアリング装置において、車輪の操向角を変えるために
往復運動をするラック軸３と、ラック軸３を往復運動可
能に保持するハウジング２と、ハウジング２に設けられ
た第１及び第２の止め部材４、１０ａと、ラック軸３の
一方の端部に設けられた係合装置１３とを設け、係合装
置１３に弾性部材１５を設け、且つ係合装置１３がラッ
ク軸３の往復運動の範囲の両端において第１及び第２の
止め部材４、１０ａと当接して衝撃力を吸収するように
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の車輪の操
向角を変えるためにステアリングハンドルの回転運動を
往復運動に変換するステアリング装置に関し、特に、電
動パワーステアリング装置に用いられる減速ギヤ及びラ
ックアンドピニオン式ステアリングギヤを保護するため
の衝撃荷重吸収機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般のラックアンドピニオン式ステアリ
ング装置においては、操舵軸の後端部にハンドルホイー
ルが設けられており、操舵軸にこのハンドルホイールに
よる慣性が生じ得る。例えば、操舵状態からラック軸が
ストロークエンドに至ったときに、この操舵軸に生じる
慣性によりラック軸がラックストッパー（止め部材）に
当たると大きな衝撃荷重が発生する。この衝撃荷重は、
システム剛性が高いほど、即ち、ステアリング装置の各
部品の間の寸法許容値が小さくステアリング装置がぎち
ぎちに作られているほど、大きくなり、通常操舵で発生
する荷重を大きく上回ることがある。このため、場合に
よっては、減速ギヤ、あるいはラックアンドピニオンギ
ヤを破壊に至らしめることになる。

【０００３】また、電動モータを有する電動式パワース
テアリング装置においては、電動モータの出力を減速機
構を介して操舵機構（ラックアンドピニオン式ステアリ
ングギヤ）に伝達して補助操舵力（アシスト力）を発生
する。このように操舵軸にアシスト力を伝達する電動パ
ワーステアリング装置では、ラック軸が止め部材に当た
った瞬間、操舵軸の回転は停止するが、電動モータは、
自身の慣性により更に同方向に回転を続けようとする。
このため、電動式パワーステアリング装置に特有の衝撃
荷重が発生する。即ち、操舵軸にはハンドルホイールに
よる慣性と電動モータによる慣性（電動モータ自体の慣
性×減速ギヤ比の２乗）とが生じ得る。例えば、電動モ
ータを使用するパワーステアリング装置において、ハン
ドル操舵によりラック軸が止め部材に当たった瞬間、ラ
ック軸は軸線方向の移動が強制的に停止され、ラック歯
に噛合うピニオンのピニオン軸（操舵軸）も強制的に回
転が停止される。この時、減速ギヤを介して操舵軸をア
シストする電動モータは、慣性があるため急に停止する
事ができず、更に操舵軸を捻る方向に衝撃的なトルクを
発生させる。このトルクは通常操舵時のトルクと合成さ
れ、減速ギヤ及びラックアンドピニオンギヤが受けるこ
とになる。

【０００４】この対策として、従来のステアリング装置
においては、電動モータのモータ軸上にトルクリミッタ
を設け一定量以上の荷重を吸収している。また、ラック
軸の両端部に弾性部材を設け衝撃荷重を緩和する方法が
考えられている（例えば、特開平８−１１７２８号公報
を参照。）。更にまた、センターテイクオフタイプのラ
ックアンドピニオン型ステアリング装置において、操向
車輪を転向させるトラックロッドとラック軸とを接続す
るボルトにより金属製のストッパ本体を取り付け、この
ストッパ本体の両端部に弾性部材を取り付けて、ボルト
の往復運動を許容する長孔の両縁部にこの弾性部材が衝
突するようにしているものがある（例えば、特開昭６０
−３８２６２号公報を参照。）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、減速ギヤ
及びラック＆ピニオンギヤに発生する衝撃荷重を吸収す
るために、従来のステアリング装置の衝撃吸収機構で
は、ラック軸あるいはラック軸に設けられたストッパ本
体の両端部（左右）に弾性部材を設けなければならない
ので、コスト高になるという問題、及び左右にそれぞれ
別個の弾性部材を設けているために左右の衝撃吸収力に
バラツキが発生するという問題があった。

【０００６】また、衝撃力を安定して吸収するために
は、弾性部材の変形量をある程度大きくする必要がるた
め、弾性部材の設置スペースをある程度大きくする必要
がある。このため、ラック軸の往復運動のストロークを
十分に確保するための設計が困難になるという問題があ
った。

【０００７】そこで、本発明においては、限られたスペ
ースのなかで左右差無く安定した衝撃吸収ができる機構
を有するステアリング装置を提供することを課題として
いる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、自動車の車輪
の操向角を変えるためにステアリングハンドルの回転運
動を往復運動に変換するステアリング装置に、車輪の操
向角を変えるために往復運動をする軸と、前記軸を往復
運動可能に保持するハウジングと、前記ハウジングに設
けられた第１及び第２の止め部材と、前記軸の一方の端
部に設けられた係合装置とを設け、前記係合装置を弾性
部材で構成して、前記係合装置が前記軸の往復運動の範
囲の両端において前記第１及び第２の止め部材と当接し
て衝撃力を吸収することとしている。

【０００９】このように構成したことにより、軸の一端
部に設けた係合装置が第１又は第２の止め部材に当たっ
た瞬間に係合装置の弾性部材が収縮し、これによってラ
ックギヤ及びピニオンギヤに掛かる衝撃力を緩和するこ
とができる。すなわち、本係合装置は、軸の一端部に設
けたことで、操舵による軸の両方向の移動に対して衝撃
吸収装置としての作用を果たすので、衝撃吸収力に左右
差が生じることがなく限られたスペースの中で安定した
衝撃吸収を行うことができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明のステアリング装置では、
車輪の操向角を変えるために往復運動をする軸の一端部
に弾性部材からなる係合装置を設けた。係合装置は、軸
の往復運動の範囲の両端において、ハウジングに設けら
れた第１及び第２の止め部材と当接して衝撃力を吸収す
る。

【００１１】前記係合装置は、前記軸の一方の端部の所
定範囲内において前記軸の軸線方向に移動可能に前記軸
に設けられた第１及び第２の係合部材と、前記第１及び
第２の係合部材の間に配置された弾性部材とを含んでい
てもよい。この場合には、前記第１の係合部材は、前記
軸の往復運動の範囲の一方の端において前記第１の止め
部材と当接して前記軸線方向に移動させられて前記弾性
部材を変形させ、それにより衝撃力を吸収し、一方、前
記第２の係合部材は、前記軸の往復運動の範囲の他方の
端において前記第２の止め部材と当接して前記軸線方向
に移動させられて前記弾性部材を変形させ、それにより
衝撃力を吸収する。また、前記弾性部材を前記第１及び
第２の係合部材の間に撓ませて挟むことにより、前記軸
線方向の与圧を与えることもできる。

【００１２】前記第１及び第２の係合部材は、金属又は
剛性のある部材ででできているとよい。更に、前記第１
及び第２の係合部材の一方は、前記第１及び第２の係合
部材の他方に向かって延在する突出部分を有していると
よい。この場合には、前記弾性部材の前記軸線方向の撓
み量が所定量に達したときに前記突出部分が他方の係合
部材に当接して、第１及び第２の係合部材の接触により
荷重を受けることとなる。

【００１３】前記第１及び第２の係合部材及び前記弾性
部材を環状に形成して、前記軸の一方の端部に形成され
た環状溝内に環装させてもよい。

【００１４】前記第１及び第２の係合部材及び前記弾性
部材を環状に形成し、前記軸の一方の端部に小径部分を
形成し、前記小径部分と大径部分との間に肩部を形成
し、前記小径部分の端部に雄ネジ部を形成し、前記第１
及び第２の係合部材の一方を前記肩部分に当接して配置
し、前記第１及び第２の係合部材の他方を前記雄ネジ部
に螺合した雌ネジと当接させてもよい。この場合には、
雌ネジの締め込み量を変えることにより、弾性部材の軸
線方向の与圧を調整することができる。また、雌ネジが
緩まないように、ダブルナットにするとよい。

【００１５】前記第１及び第２の止め部材の一方は、前
記軸を往復運動可能に支持するためのすべりブッシュを
兼用してもよい。

【００１６】前記ステアリング装置は、更に、ステアリ
ングハンドルの回転運動に連動して回転するピニオン
と、車輪の操向角を変えるためのトラックロッドとを含
んでいてもよい。この場合には、前記軸に、前記ピニオ
ンと噛合するラック歯を設け、前記トラックロッドを前
記軸の中間部分に接続してセンタテイクオフタイプのス
テアリング装置としてもよい。

【００１７】前記ステアリング装置は、更に、前記ステ
アリングハンドルの回転運動を前記ピニオンに伝える操
舵軸と、電動モータと、前記電動モータの駆動力を前記
操舵軸に伝える減速装置とを含んでいてもよい。この場
合には、前記電動モータにより前記操舵軸に補助操舵力
を与えることができるパワーステアリング装置とするこ
とができる。

【００１８】本発明のステアリング装置は、前記係合装
置を必ずしも前記軸の一方の端部に設ける必要はなく、
前記軸の中央部に設けることもできる。この場合には、
軸の長さをより短くすることができる。

【００１９】

【実施例】以下に、本発明の実施例について図面を参照
して説明する。図１は、本発明のステアリング装置の実
施例の部分断面図である。図１において、ステアリング
ハンドルの回転力は、操舵軸を介して、ピニオン軸１に
伝達される。ピニオン軸１は、不図示のピニオンと一体
に回転する。ピニオンは、軸受を介してハウジング２に
回転可能に支持されている。ピニオンは、ラック軸３に
設けられたラック歯と噛合して、回転運動をラック軸３
の往復運動に変換する。ラック軸３は、ラック歯が設け
られた部分の背面に配置されたラックサポートと、ラッ
ク軸３の一端部に配置されたすべりブッシュ４とにより
往復運動可能にハウジング２内に支持されている。ラッ
クサポートは、ラック軸３の半径とほぼ同じ半径の断面
円弧形状を有する部分でラック軸３を担持しており、ラ
ックサポート自体は、バネなどでハウジング２内に支持
されている。

【００２０】ピニオン軸１には、不図示の減速装置を介
して電動モータ５が連結されている。電動モータ５は、
ピニオン軸１に係るトルクを検出するトルク検出装置か
らの信号に基づいて不図示の制御装置により制御され
る。これによって、電動モータ５は、補助操舵力をピニ
オン軸１に付与することができる。

【００２１】ラック軸３のほぼ中央部分には、一対のボ
ルト６、７によりトラックロッド８、９が連結されてい
る。これらのトラックロッド８、９は、ラック軸３の軸
線方向に沿って延在している。これらのトラックロッド
８、９のそれぞれの他端部には、操向車輪が連結されて
おり、ラック軸３の往復運動に伴ってこれら一対の操向
車輪が左右いずれかの方向に転向される。

【００２２】ハウジング２の一端部には、ハウジングキ
ャップ１０が取り付けられている。このハウジングキャ
ップ１０により、ラック軸３の一端部が覆われている。
ハウジング２には、防塵用のブーツ１１、１２が取り付
けられて、ハウジング２内に埃などが侵入することを防
いでいる。ラック軸３の一端部には、衝撃荷重吸収機構
として作用する係合装置１３が設けられている。係合装
置１３は、ラック軸３が図１の右側に向かって移動し
て、ラック軸３の往復運動の範囲の一端である右側スト
ロークエンドに至ったときに第１の止め部材すなわちす
べりブッシュ４に当接する。一方、係合装置１３は、ラ
ック軸３が図１の左側に向かって移動して、ラック軸３
の往復運動の範囲の他端である左側ストロークエンドに
至ったときに第２の止め部材すなわちハウジングキャッ
プ１０の肩部１０ａに当接する。ラック軸３の左右の移
動範囲であるストロークＳ１及びＳ２は、ほぼ同じにな
るように設定されている。

【００２３】図２は、係合装置１３を詳細に示す拡大図
である。係合装置１３は、ラック軸３が往復運動の両端
で止め部材に衝突するときの衝撃を吸収して、ラック
歯、ピニオン、減速装置、電動モータなどに加わる衝撃
力を低減する衝撃荷重吸収機構として作用する。以下
に、係合装置１３を図２に基づいて説明する。

【００２４】ラック軸３の一端部には、直径が減少した
小径部分３ａが設けられており、小径部分３ａと大径部
分３ｂとの間には、肩部３ｃが形成されている。ラック
軸３の小径部分３ａの更に端部には、雄ネジ部３ｄが形
成されている。小径部分３ａには、第１の係合部材すな
わち環状金属板１４が環装されて、環状金属板１４の一
側面が肩部３ｃに当接されている。さらに、環状弾性部
材１５が小径部分３ａに環装されて、環状弾性部材１５
の一側面が環状金属板１４の他側面に当接している。さ
らに、環状金属板１６が小径部分３ａに環装されて、環
状金属板１６の一側面が環状弾性部材１５の他側面に当
接している。本実施例では、環状金属板１４、１６を用
いたが、これらは、必ずしも金属で作る必要はなく、剛
性のある材料でできていればよい。環状弾性部材１５
は、弾性ゴムで作られているとよい。

【００２５】環状金属板１６には、ラック軸３の軸線方
向に沿って他方の環状金属板１４に向かって延在する環
状突出部分１６ａが設けられている。環状弾性部材１５
は、環状突出部分１６ａの半径方向外側に配置されてい
る。この環状突出部分１６ａは、環状金属板１４又は１
６に過大な衝撃力が作用した場合に環状弾性部材１５が
破壊されないように保護する撓み量規制手段として作用
する。すなわち、過度の衝撃力が環状金属板１４又は１
６に作用したときには、環状金属板１４と１６の接触に
より衝撃荷重を受けるようにしている。

【００２６】ラック軸３の雄ネジ部３ｄに雌ネジ１７を
螺合して、雌ネジ１７の一側面を環状金属板１６の他側
面に当接させている。雌ネジ１７を締めることにより、
環状弾性部材１５に適度な撓みを与えて、軸方向のガタ
を抑えている。雌ネジ１７の締め込み量を調整すること
により、環状金属板１４と１６とに挟まれた環状弾性部
材１５の締め付け力を調整することができ、これによっ
て、環状金属板１４の他側面と環状突出部分１６ａの端
面との間の距離ｔが調整される。距離ｔは、環状弾性部
材１５の撓み量の所定量を規定している。雌ネジ１７の
緩みを防止するために、更に雌ネジ１８を締め付けてダ
ブルナットとしている。

【００２７】以上のような構成において、ステアリング
ホイールが一方向に回転させられて、図１の右側方向に
ラック軸３がストロークＳ２の距離だけ移動し、ストロ
ークエンドに達すると、係合装置１３の第１の係合部材
である環状金属板１４が第１の止め部材であるすべりブ
ッシュ４に当接する。すると、環状金属板１４がラック
軸３の小径部分３ａ上を環状金属板１６に向かって移動
して環状弾性部材１５を圧縮する。環状弾性部材１５が
圧縮されることによりストロークエンドにおける衝突衝
撃力が吸収される。従って、減速装置、ラック歯、ピニ
オンなどに衝撃荷重が及ぶことを防止できる。ストロー
クエンドにおける衝突衝撃力が大きく、弾性部材１５が
所定撓み量ｔまで撓むと、環状金属板１４の他側面が環
状金属板１６の環状突出部分１６ａの端面に当接して、
金属板同士の接触により衝撃力の残りの荷重を受けるこ
とになる。これにより、弾性部材１５の破壊が防止でき
る。

【００２８】同様にして、ステアリングホイールが逆方
向に回転させられて、図１の左側方向にラック軸３がス
トロークＳ１の距離だけ移動し、ストロークエンドに達
すると、係合装置１３の第２の係合部材である環状金属
板１６が第２の止め部材であるハウジングキャップ１０
の肩部１０ａに当接する。すると、環状金属板１６がラ
ック軸３の小径部分３ａ上を環状金属板１４に向かって
移動して環状弾性部材１５を圧縮する。環状弾性部材１
５が圧縮されることによりストロークエンドにおける衝
突衝撃力が吸収される。従って、減速装置、ラック歯、
ピニオンなどに衝撃荷重が及ぶことを防止できる。スト
ロークエンドにおける衝突衝撃力が大きく、弾性部材１
５が所定撓み量ｔまで撓むと、環状金属板１６の環状突
出部分１６ａの端面が環状金属板１４の他側面に当接し
て、金属板同士の接触により衝撃力の残りの荷重を受け
ることになる。これにより、弾性部材１５の破壊が防止
できる。

【００２９】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。本発明
のステアリング装置においては、弾性部材からなる係合
装置が操向車輪の操向角を変えるために往復運動をする
軸の一端部に設けられているので、左右両方向のストロ
ークエンドにおける衝撃吸収を一つの弾性部材で行うこ
とができるのでコストを抑えることができる。更に、一
つの弾性部材で左右両方向のストロークエンドにおける
衝撃吸収を行っているので、従来のように軸の両端部に
係合装置を設けたものと較べて左右のバラツキなく安定
した衝撃吸収を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のステアリング装置の実施例の部分断面
図である。

【図２】係合装置１３を詳細に示す拡大図である。

【符号の説明】

２・・・・・ハウジング ３・・・・・ラック軸 ４・・・・・すべりブッシュ（第１の止め部材） １０ａ・・・肩部（第２の止め部材） １３・・・・係合装置 １５・・・・環状弾性部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動車の車輪の操向角を変えるためにス
   テアリングハンドルの回転運動を往復運動に変換するス
   テアリング装置であって、 車輪の操向角を変えるために往復運動をする軸と、 前記軸を往復運動可能に保持するハウジングと、 前記ハウジングに設けられた第１及び第２の止め部材
   と、 前記軸の一方の端部に設けられた係合装置とを含み、 前記係合装置は、弾性部材を有しており、且つ前記軸の
   往復運動の範囲の両端において前記第１及び第２の止め
   部材と当接して衝撃力を吸収することを特徴とするステ
   アリング装置。