JP2017100621A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非常時のみにシール機能を発揮す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が、ラック軸９を収容する第１ハウジング１０と、収容空間Ｓを区画する第２ハウジング２０とを含む。収容空間Ｓは、ピニオン軸８の軸方向上部８Ｕを収容し第１ハウジング１０の内部と連通する。収容空間Ｓ内に配置された弁機構３０が、収容空間Ｓ内を上方空間ＳＵと下方空間ＳＬとに仕切る弁座４０と、下方空間ＳＬに配置されて水に浮く弁体５０とを含む。弁座４０は、ピニオン軸８の軸方向上部８Ｕの外周面８Ｕａに固定された内側仕切り部４１と、第２ハウジング２０の内周面２０ａに固定された外側仕切り部４２とを含む。非常時に、弁体５０が、第１ハウジング１０を介して下方空間ＳＬ内に侵入した水に浮き、弁座４０の両仕切り部４１，４２間の弁孔４３を閉じる。【選択図】図２

Description

本発明は、ステアリング装置に関する。

ピニオン軸収容部およびラック軸収容部を有するハウジングを含むステアリング装置において、ラック軸収容部の両端のカバー部材の破損によりラック軸収容部内に侵入した水が、ピニオン軸収容部内まで侵入した場合、アシスト力伝達機構やトルク検出装置が作動不良を起こすおそれがある。
特許文献１では、カバー部材の破損時にラック軸収容部に侵入した水が、ハウジング内においてピニオン軸の入力側部分を収容する領域にまで侵入しないように、前記ハウジングに保持されてピニオン軸に接触するオイルシールを設ける技術が提案されている。

特開平１０−２５８７４９号公報

しかしながら、オイルシールが、常時、ピニオン軸に対して接触しているため、水が侵入していない通常の操舵時に、ピニオン軸の回転に対してオイルシールから摺動抵抗が付与されて、操舵フィーリングが低下するおそれがある。
本発明の目的は、非常時のみにシール機能を発揮するステアリング装置を提供することである。

請求項１の発明は、転舵軸としてのラック軸（９）と、前記ラック軸と噛み合う軸方向下部（８Ｌ）と前記軸方向下部よりも軸方向上側（ＸＵ）に配置された軸方向上部（８Ｕ）とを含むピニオン軸（８；８Ｐ，８Ｑ）と、前記ラック軸を収容する第１ハウジング（１０）と、前記ピニオン軸の前記軸方向上部を収容し前記第１ハウジングの内部と連通する収容空間（Ｓ）を区画する筒状の第２ハウジング（２０；２０Ｐ，２０Ｑ）と、前記収容空間内に配置された弁機構（３０）と、を備え、前記弁機構は、前記ピニオン軸の前記軸方向上部の外周面（８Ｕａ）に固定された環状の内側仕切り部（４１）と、前記内側仕切り部の外周面（４１ａ）を取り囲み前記第２ハウジングの内周面（２０ａ）に固定された環状の外側仕切り部（４２）とを含み、前記収容空間内を前記ピニオン軸の軸方向に関して上方空間（ＳＵ）と下方空間（ＳＬ）とに仕切る弁座（４０）と、前記内側仕切り部と前記外側仕切り部との間に形成された環状の弁孔（４３）と、前記下方空間に配置され、水より比重の小さい材料で形成され、前記第１ハウジングを介して前記下方空間内に侵入する水に浮くことにより前記弁孔を閉じる弁体（５０）と、を含むステアリング装置（１；１００）を提供する。

なお、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等を表すが、このことは、むろん、本発明がそれらの実施形態に限定されるべきことを意味するものではない。以下、この項において同じ。
また、請求項２のように、前記弁体は、環状に形成され、前記弁体の内周面と前記ピニオン軸の前記軸方向上部の前記外周面との間に、環状の隙間（ＳＳ）が形成されていてもよい。

また、請求項３のように、前記弁体の閉じ状態で、操舵されるときに、前記弁体が、前記内側仕切り部および前記外側仕切り部の少なくとも一方と摺動するように構成されていてもよい。
また、請求項４のように、前記第２ハウジングの前記内周面は、水に浮く前の状態の前記弁体を受ける受け部（２１）を含んでいてもよい。

請求項５のように、前記受け部は、下方に向かって狭まる第１テーパ部（２１）を含み、前記弁体は、前記第１テーパ部とは逆向きに等角度で傾斜する第２テーパ部（５２ａ）を含んでいてもよい。
請求項６のように、前記第２ハウジングの前記内周面は、前記弁体の閉じ方向への変位を案内する案内部（２２）を含んでいてもよい。

請求項１の発明では、第１ハウジングを介して第２ハウジングの収容空間の下方空間内に水が侵入すると、侵入した水に浮いた弁体が弁孔を閉じることで、収容空間の上方空間が密封される。これにより非常時（水の侵入時）のみにシール機能を発揮することができる。
請求項２の発明では、水が浸入しない通常時の操舵に際して、弁体がピニオン軸に回転抵抗を与えることがなく、操舵フィーリングが良い。

請求項３の発明では、水が侵入する非常時に、弁体を介してピニオン軸に回転抵抗が付加されることで、運転者に水の侵入を認知させることができる。
請求項４の発明では、通常時に、受け部によって弁体が位置保持される。
請求項５の発明では、通常時に、弁体を安定して位置保持することができる。
請求項６の発明では、非常時に、案内部によって弁体の閉じ方向への変位が案内される。

本発明の第１実施形態のステアリング装置の概略構成の模式図である。 第１実施形態のステアリング装置の要部の拡大断面図であり、（ａ）は水が侵入していない通常時の状態を示し、（ｂ）は水が侵入した非常時の状態を示している。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図であり、弁座の構造を示している。 本発明の第２実施形態のステアリング装置の概略構成の模式図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に従って説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態のステアリング装置を示している。図１を参照して、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とを備えている。

また、ステアリング装置１は、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出力軸としてのピニオン軸８と、ピニオン軸８と噛み合う転舵軸としてのラック軸９とを備えている。
ラック軸９は、車体に固定される筒状の第１ハウジング１０内に、図示しない滑り軸受を介して、軸方向Ｗに往復動可能に支持されている。ラック軸９の一対の端部は、第１ハウジング１０の両側へ突出している。ラック軸９の各端部は、対応するボールジョイント１１を介して、対応するタイロッド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。

また、ステアリング装置１は、第１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を備えている。ブーツ１５の一端は、第１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Ｗの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、この回転がラック軸９の軸方向Ｗ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。
また、ステアリング装置１は、操舵補助機構Ｂを備えている。すなわち、ステアリング装置１は、電動パワーステアリング装置として構成されている。入力軸７および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としては、例えばウォームギヤ機構が用いられる。図示していないが、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。

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Ｗ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。
ピニオン軸８は、ピニオン軸８の軸方向Ｘに関して、軸方向下部８Ｌと、軸方向上部８Ｕとを含む。軸方向上部８Ｕは、軸方向下部８Ｌの軸方向上側ＸＵに配置されている。軸方向下部８Ｌには、ラック軸９のラックと噛み合うピニオンが形成されている。

また、ステアリング装置１は、ピニオン軸８の軸方向上部８Ｕを収容する収容空間Ｓを区画する筒状の第２ハウジング２０を備える。第２ハウジング２０は、第１ハウジング１０に対して交差する態様で一体に連結されている。
また、ステアリング装置１は、第２ハウジング２０の収容空間Ｓ内に配置された弁機構３０を備えている。弁機構３０は、弁座４０と、弁体５０とを含む。弁座４０は、第２ハウジング２０の収容空間Ｓ内をピニオン軸８の軸方向Ｘに関して上方空間ＳＵと下方空間ＳＬとに仕切っている。

収容空間Ｓの上方空間ＳＵに、ステアリング部品としての、伝達機構１７およびトルクセンサ１８が収容されている。トルクセンサ１８は、操舵部材２を介してステアリングシャフト３に負荷される操舵トルクを検出する。トルクセンサ１８は、伝達機構１７の軸方向上側ＸＵに配置されている。
電動モータ１６は、トルクセンサ１８により検出された操舵トルクや、図示しない車速センサにより検出された車速に基づいて、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。

図２（ａ），（ｂ）は、ステアリング装置１の要部の拡大断面図であり、弁機構３０の周辺を示している。図２（ａ）は、水が浸入していない通常時の状態を示し、図２（ｂ）は、水が侵入した非常時の状態を示している。
図２（ａ）に示すように、収容空間Ｓ内を上方空間ＳＵと下方空間ＳＬとに仕切る弁座４０は、環状の内側仕切り部４１と、環状の外側仕切り部４２とを含む。内側仕切り部４１は、ピニオン軸８の軸方向上部８Ｕの外周面８Ｕａに固定されている。外側仕切り部４２は、内側仕切り部４１の外周面４１ａを取り囲み、第２ハウジング２０の内周面２０ａに固定されている。

図３に示すように、弁孔４３は、内側仕切り部４１の外周面４１ａと外側仕切り部４２の内周面４２ａとの間に環状に形成されている。
図２（ａ）に示すように、弁体５０は、環状部材からなる。弁体５０は、内周面５１と、外周面５２と、上端面に形成されたシール面５３とを有している。内周面５１および外周面５２は、同心の円筒面により形成されている。シール面５３は、内周面５１および外周面５２と直交する平坦面からなる。

弁体５０の内周面５１とピニオン軸８の軸方向上部８Ｕの外周面８Ｕａとの間には、環状の隙間ＳＳが形成されている。
弁体５０は、下方空間ＳＬに配置されている。弁体５０は、水より比重の小さい材料（例えば独立発泡の発泡樹脂や発泡ゴム）で形成されており、水に浮くことができる。このため、図２（ｂ）に示すように、弁体５０は、第１ハウジング１０を介して下方空間ＳＬ内に侵入する水に浮くことにより、シール面５３が弁座４０の内側仕切り部４１および外側仕切り部４２の下面からなる座面に面接触し、弁孔４３を閉じる。

また、第２ハウジング２０の内周面２０ａにおいて下方空間ＳＬを区画する部分に、受け部としての第１テーパ部２１が形成されている。第１テーパ部２１は、水が侵入しない通常時に［図２（ａ）参照］、弁体５０を受けて位置保持する機能を果たす。
第２ハウジング２０の内周面２０ａの第１テーパ部２１は、下方に向かって狭まっている。一方、弁体５０の外周面５２は、第１テーパ部２１とは逆向きに等角度で傾斜する第２テーパ部５２ａを含む。

第２ハウジング２０の内周面２０ａは、第１テーパ部２１の軸方向上側ＸＵに、弁体５０の閉じ方向（軸方向上側ＸＵ）への変位［図２（ａ）の状態から図２（ｂ）の状態への変位］を案内する案内部２２を形成している。具体的には、案内部２２は、弁体５０の外周面５２と同心の円筒面に形成されている。
本実施形態によれば、図２（ｂ）に示すように、第１ハウジング１０を介して第２ハウジング２０の収容空間Ｓの下方空間ＳＬ内に水が侵入すると、侵入した水に浮いた弁体５０が弁孔４３を閉じることで、収容空間Ｓの上方空間ＳＵが密封される。これにより非常時（水の侵入時）のみにシール機能を発揮することができる。

また、弁体５０の内周面５１とピニオン軸８の軸方向上部８Ｕの外周面８Ｕａとの間に、環状の隙間ＳＳが形成されており、弁体５０とピニオン軸８とが接触しない。このため、図２（ａ）に示すように、水が浸入しない通常時の操舵に際して、弁体５０がピニオン軸８に回転抵抗を与えることがなく、操舵フィーリングが良い。
また、水が侵入した非常時において、すなわち弁体５０の閉じ状態において、弁体５０が、内側仕切り部４１および外側仕切り部４２の少なくとも一方と摺動することで、操舵が可能である。また、摺動する弁体５０を介してピニオン軸８に回転抵抗が付加されることで、運転者に水の侵入を認知させることができる。これにより、運転者に対して、部品交換等の修理メンテナンスを促すことができる。

また、通常時に、受け部（第１テーパ部２１）によって、水に浮く前の状態（非使用状態）で弁体５０が位置保持される。このため、弁体５０の劣化（例えば他の部材と摺動することによる摩擦劣化等）を抑制することができる。
特に、下方に向かって狭まる受け部としての第１テーパ部２１によって、弁体５０の第２テーパ部５２ａを受けるので、通常時に、弁体５０を安定して位置保持することができる。また、非常時に、弁体５０の第２テーパ部５２ａが第２ハウジング２０の第１テーパ部２１から容易に離反するので、弁体５０の動作が確実である。

また、非常時に、第２ハウジング２０の内周面２０ａの案内部２２によって、弁体５０の閉じ方向（軸方向上側ＸＵ）への変位が案内される。このため、弁体５０の動作が確実である。
また、通常時は弁孔４３が開放されているので、第１ハウジング１０の内部と第２ハウジング２０の内部との間での通気機能は阻害されない。
（第２実施形態）
図４は本発明の第２実施形態のステアリング装置１００の概略構成の模式図である。

図４の第２実施形態のステアリング装置１００が、図１の第１実施形態のステアリング装置１と主に異なるのは下記である。
すなわち、ステアリング装置１００は、運転者による操舵部材２からの操舵力をラック軸９に伝達する第１ピニオン軸８Ｐと、電動モータ１６からのアシスト力をラック軸９に伝達する伝達する第２ピニオン軸８Ｑとを備えている。

また、ステアリング装置１００は、各ピニオン軸８Ｐ，８Ｑをそれぞれ収容する一対の第２ハウジング２０Ｐ，２０Ｑを備えている。各第２ハウジング２０Ｐ，２０Ｑの収容空間Ｓに、それぞれ弁機構３０が配置されている。
第１ピニオン軸８Ｐを収容する一方の第２ハウジング２０Ｐの収容空間Ｓの上方空間ＳＵに、トルクセンサ２８が配置されている。第２ピニオン軸８Ｑを収容する他方の第２ハウジング２０Ｑの収容空間Ｓの上方空間ＳＵに、伝達機構１７が配置されている。

図４の第２実施形態の構成要素において、図１の第１実施形態の構成要素と同じ構成要素には、図１の第１実施形態の構成要素の参照符号と同じ参照符号を付してある。第２実施形態においても、第１実施形態と同じく非常時のみにシール機能を発揮することができる。
本発明は各前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲記載の範囲内で種々の変更を施すことができる。

１；１００…ステアリング装置、２…操舵部材、３…ステアリングシャフト、８…ピニオン軸、８Ｐ…第１ピニオン軸、８Ｑ…第２ピニオン軸、８Ｕ…軸方向上部、８Ｌ…軸方向下部、９…ラック軸、１０…第１ハウジング、１１…ボールジョイント、１２…タイロッド、１５…ブーツ、１６…電動モータ、１７…伝達機構、１８…トルクセンサ、２０；２０Ｐ，２０Ｑ…第２ハウジング、２０ａ…内周面、２１…第１テーパ部（受け部）、２２…案内部、３０…弁機構、４０…弁座、４１…内側仕切り部、４１ａ…外周面、４２…外側仕切り部、４２ａ…内周面、４３…弁孔、５０…弁体、５１…内周面、５２…外周面、５２ａ…第２テーパ部、５３…シール面、Ｓ…収容空間、ＳＵ…上方空間、ＳＬ…下方空間、ＳＳ…隙間、Ｘ…（ピニオン軸の）軸方向、ＸＵ…軸方向上側

Claims (6)

1. 転舵軸としてのラック軸と、
   前記ラック軸と噛み合う軸方向下部と前記軸方向下部よりも軸方向上側に配置された軸方向上部とを含むピニオン軸と、
   前記ラック軸を収容する第１ハウジングと、
   前記ピニオン軸の前記軸方向上部を収容し前記第１ハウジングの内部と連通する収容空間を区画する筒状の第２ハウジングと、
   前記収容空間内に配置された弁機構と、を備え、
   前記弁機構は、
   前記ピニオン軸の前記軸方向上部の外周面に固定された環状の内側仕切り部と、前記内側仕切り部の外周面を取り囲み前記第２ハウジングの内周面に固定された環状の外側仕切り部とを含み、前記収容空間内を前記ピニオン軸の軸方向に関して上方空間と下方空間とに仕切る弁座と、
   前記内側仕切り部と前記外側仕切り部との間に形成された環状の弁孔と、
   前記下方空間に配置され、水より比重の小さい材料で形成され、前記第１ハウジングを介して前記下方空間内に侵入する水に浮くことにより前記弁孔を閉じる弁体と、を含むステアリング装置。
2. 請求項１において、前記弁体は、環状に形成され、
   前記弁体の内周面と前記ピニオン軸の前記軸方向上部の前記外周面との間に、環状の隙間が形成されているステアリング装置。
3. 請求項１または２において、前記弁体の閉じ状態で、操舵されるときに、前記弁体が、前記内側仕切り部および前記外側仕切り部の少なくとも一方と摺動するように構成されているステアリング装置。
4. 請求項１〜３において、前記第２ハウジングの前記内周面は、水に浮く前の状態の前記弁体を受ける受け部を含むステアリング装置。
5. 請求項４において、前記受け部は、下方に向かって狭まる第１テーパ部を含み、
   前記弁体は、前記第１テーパ部とは逆向きに等角度で傾斜する第２テーパ部を含むステアリング装置。
6. 請求項１〜５の何れか一項において、前記第２ハウジングの前記内周面は、前記弁体の閉じ方向への変位を案内する案内部を含むステアリング装置。

Images