JP2016137797A - 操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジング内部の限られた軸方向スペースにおいてブッシュの軸方向寸法を大きく取ることにより、ラック軸を安定して保持する。
【解決手段】ピニオン軸と、ラック軸６と、ラック軸６の端部に形成されたラックエンド７と、ラック軸６を収容するハウジング９と、ハウジング９に対しラック軸６を摺動自在に支承するブッシュ１０と、を備える操舵装置であって、ブッシュ１０は、ラック軸６の外周面６Ｂに摺接する摺接部１３を有した筒状の弾性部材１１と、弾性部材１１よりも高剛性の材料で成形され、弾性部材１１に外嵌されるカラー１２と、を備え、弾性部材１１の一端部は、ラックエンド７と突き当たったときに弾性変形するように、カラー１２の一端部よりもラックエンド７側に突出している。
【選択図】図２

Description

本発明は、操舵装置に関する。

車両等のステアリング装置では、ステアリングホイールなどの操舵部からの操舵力の入力を受ける入力部と、操舵力の伝達を受けて車輪などの被操舵部へと操舵力を伝達する出力部とが設けられる。一般にステアリング装置は、入力部から出力部への力の伝達機構として、ピニオン軸と、このピニオン軸のピニオンと接続するラックを有するラック軸とを有するラックアンドピニオン機構が用いられる。

このラックアンドピニオン機構において、ピニオン軸と噛み合うラック軸の離反を抑えたり、ラック軸とハウジングとの干渉防止のために、ラック軸を軸方向にガイドするブッシュが使用されることがある。このブッシュは、例えば樹脂製であり、ラック軸を収容するハウジングや、ハウジングに設けられた円筒状のラックストッパー部に形成された溝部に嵌め込まれて設けられる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２６５５９０号公報

従来のブッシュ周りの構造では次のような問題がある。ピニオン軸とラック軸の離反防止やラック軸とハウジングとの干渉防止を効果的に発揮するためには、ブッシュを、ラック軸とピニオン軸との噛合点からできるだけ離れた位置に配置し、ラック軸を受けるブッシュの軸方向寸法を大きく取ることが望ましい。ここで、一般にラック軸の端部には大径のラックエンドが形成され、ハウジングの端部にはラックエンドを当接させるためのストッパが設けられている。ストッパは、ラックエンドが当接した際の打音を生じさせない等の目的で弾性部材から構成されている。そして従来、このストッパがブッシュの隣に存在する分、ブッシュの軸方向寸法を大きく取りづらいという問題がある。

本発明は、このような課題を解決するために創作されたものであり、ハウジング内部の限られた軸方向スペースにおいてブッシュの軸方向寸法を大きく取ることにより、ラック軸を安定して保持できる操舵装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明は、ピニオン軸と、前記ピニオン軸に噛合するラック軸と、前記ラック軸の端部に形成され、ラック軸の外径よりも大径のラックエンドと、前記ラック軸を収容するハウジングと、前記ハウジングに対し前記ラック軸を摺動自在に支承するブッシュと、を備える操舵装置であって、前記ブッシュは、前記ラック軸の外周面に摺接する摺接部を有した筒状の弾性部材と、前記弾性部材よりも高剛性の材料で成形され、前記弾性部材に外嵌されるカラーと、を備え、前記弾性部材の一端部は、前記ラックエンドと突き当たったときに弾性変形するように、前記カラーの一端部よりも前記ラックエンド側に突出していることを特徴とする。

この操舵装置によれば、ラックエンドが弾性部材の一端部に突き当たると、一端部はカラーの一端部から突出していることから、弾性部材の一端部が軸心方向に効果的に圧縮されて径方向に弾性変形する。これにより、ラックエンドから受ける衝突荷重を効率良く緩衝できる。
従来では、ブッシュと、ゴム材からなるストッパとが軸心方向に直列して配置されていたので、ブッシュの軸方向寸法を大きく取りづらいという問題があった。これに対して、本発明のブッシュは、ラック軸の支承機能と、ラックエンドが突き当たった際の衝突荷重の緩衝機能との両方を兼ね備えているので、従来に比して、ブッシュの軸方向寸法を大きくとれる。したがって、ラック軸の軸方向の支承範囲が長くなり、ラック軸を安定して保持できる。

前記弾性部材の一端部には、径外方向に延びるフランジ部を形成してもよい。

また、前記弾性部材の他端部は、前記カラーの他端部に径内方向に延びるように形成されたカラーフランジ部に当接するようにしてもよい。

また、前記弾性部材の一端部が弾性変形したとき、前記摺接部に、前記ラック軸を前記ピニオン軸に押し付ける押し付け力が生じるようにしてもよい。

また、前記摺接部は、前記弾性部材の円周方向に間隔を空けて不連続に形成されているようにしてもよい。

また、前記摺接部は、前記ラック軸の外周面の接線方向に沿う平面として形成されてもよい。

本発明によれば、従来に比して、ブッシュの軸方向寸法を大きくとれるので、ラック軸の軸方向の支承範囲が長くなり、ラック軸を安定して保持できる。

操舵装置の一例を示す概略構成図である。 第１実施形態における図１のＡ−Ａ断面図であり、（ａ）はラックエンドが弾性部材に突き当たる前の状態、（ｂ）はラックエンドが弾性部材に突き当たった状態を示す。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 ブッシュの外観斜視図（一部破断）である。 第２実施形態における図１のＡ−Ａ断面図であり、（ａ）はラックエンドが弾性部材に突き当たる前の状態、（ｂ）はラックエンドが弾性部材に突き当たった状態を示す。 第３実施形態における図１のＡ−Ａ断面図であり、（ａ）はラックエンドが弾性部材に突き当たる前の状態、（ｂ）はラックエンドが弾性部材に突き当たった状態を示す。 ブッシュ保持部材を介在させた場合における図１のＡ−Ａ断面図である。

「第１実施形態」
本実施形態に係る操舵装置１は、車両に搭載されて、車両の操舵輪を操舵する装置である。図１に示すように、操舵装置１は、運転者が操作するステアリングホイール２と、ステアリングホイール２と一体で回転するステアリング軸３と、ステアリング軸３の下端に連結されたトーションバー４と、トーションバー４の下端に連結され、下端にピニオンを有するピニオン軸５と、前記ピニオンに噛合するラック６Ａ（図３）を有するラック軸６と、を備えている。また、操舵装置１は、ラック軸６の両端に形成されたラックエンド７、７と、そのラックエンド７、７に支持されたラックエンドスタッド８、８と、ラック軸６を収容するハウジング９と、を備えている。ラックエンドスタッド８、８のそれぞれには図示しない操舵輪が連結されている。運転手がステアリングホイール２を操作すると、ピニオン軸５に噛合したラック軸６が左右方向に移動し、操舵輪が操舵される。ラック軸６は軸心Ｏ１を中心とする断面円形の軸部材である。なお、以下では、ラック６Ａ（図３）が車両前方に向いて形成されているものとして説明する。

ラックエンド７は、ラックエンド７に形成された雄ねじ部（図示せず）とラック軸６の端面に形成された雌ねじ部（図示せず）との螺合によって、ラック軸６の端部に形成されている。ラックエンド７は、ラックエンドスタッド８に設けられたボール８Ａを回転自在に内包しており、ラックエンドスタッド８がラック軸６に対し折れ曲がり自在となっている。

ラックエンド７は、軸心Ｏ１を中心とし、ラックエンドスタッド８との連結側（車幅方向外側）が球面状に形成された略円柱形状を呈している。ラックエンド７の外径はラック軸６の外径よりも大径である。したがって、ラックエンド７の車幅方向内側には、環状のラックエンド端面７Ａが形成される。

ハウジング９は、車幅方向に長尺で、両端が開口形成された筒状の筺体部材である。ハウジング９の端部周りの内周面は、車幅方向内側寄りから順に、ラック軸６の外周面６Ｂよりも若干大径の小径内周面９Ａ、小径内周面９Ａよりも大径の中径内周面９Ｂ、中径内周面９Ｂよりも大径、かつラックエンド７の外径よりも大径の大径内周面９Ｃを有するように形成されている。小径内周面９Ａと中径内周面９Ｂとの間には環状の段差面９Ｄが形成され、中径内周面９Ｂと大径内周面９Ｃとの間には環状の段差面９Ｅが形成されている。中径内周面９Ｂは、後記するブッシュ１０を内嵌固定する面である。大径内周面９Ｃで囲まれた空間Ｓは、車幅方向内側に移動したラックエンド７を収容する。

「ブッシュ１０」
操舵装置１はブッシュ１０を備えている。ブッシュ１０は、ハウジング９に対しラック軸６を摺動自在に支承する機能と、ラックエンド７に突き当たることでラック軸６の移動を規制し、かつ突き当たり時に生じた衝突荷重を緩衝する機能とを備えている。
以下、図１に示す左右のブッシュ１０の内で左側のブッシュ１０について説明するが、右側のブッシュ１０の構造も左側と同様である。

図２ないし図４を参照して、ブッシュ１０は、ラック軸６の外周面６Ｂに摺接する摺接部１３を有した筒状の弾性部材１１と、弾性部材１１の材料よりも高剛性の材料で成形され、弾性部材１１に外嵌される筒状のカラー１２と、を備えている。

弾性部材１１は、軸心Ｏ１を中心とし、両端が開口形成された筒状の部材である。弾性部材１１は、例えばゴム材により成形されている。弾性部材１１の内周面１１Ａには、円周方向に間隔を空けて径内方向に突出する複数（図２では３つ）の凸部１４が形成されている。凸部１４は、軸心Ｏ１方向から見て、軸心Ｏ１に向けて幅狭となる略台形の断面形状を呈している。軸心Ｏ１に対向する凸部１４の頂面は、ラック軸６の外周面６Ｂの接線方向に沿う平面として形成されている。この凸部１４の頂面が前記摺接部１３を構成する。凸部１４は、概ね弾性部材１１の軸方向長さの全長にわたり形成されている。ただし、弾性部材１１の左端（一端）１１Ｂ側においては、左端１１Ｂの若干手前までの形成範囲となっている。これは、ラックエンド７と突き当たったときに、弾性部材１１の左端１１Ｂ周りを効果的に弾性変形させて、緩衝機能を向上させるためである。

凸部１４Ａは、軸心Ｏ１を挟んでラック６Ａと反対に配置されている。凸部１４Ｂおよび凸部１４Ｃは凸部１４Ａに対してそれぞれ９０度の間隔を空けて配置されている。すなわち、凸部１４は、ピニオン軸５側には形成されていない。ただし、凸部１４の数は複数であれば３つに限定されず、２つ或いは４つ以上でもよい。また、凸部１４の円周方向の配置間隔も９０度間隔に限定されない。

カラー１２は、軸心Ｏ１を中心とし、両端が開口形成された筒状の部材である。カラー１２の右端（他端）１２Ｂには、径内方向に延びるように形成されたカラーフランジ部１５が形成されている。カラーフランジ部１５の内径部は、ラック軸６の外周面６Ｂと干渉しない程度の内径寸法となっている。カラー１２は、前記したように弾性部材１１の材料よりも高剛性の材料で成形されており、たとえば合成樹脂材料や金属樹脂材料等により成形されている。「高剛性の材料」とは、外力を受けた際に変形に抵抗する程度が強い材料をいい、つまり変形しにくい材料である。カラー１２の材質として、弾性部材１１よりも高剛性のゴム材（硬質ゴム）としてもよい。

弾性部材１１は、軸方向において右端１１Ｃがカラー１２のカラーフランジ部１５に突き当たるようにしてカラー１２に内嵌される。弾性部材１１の左端１１Ｂは、カラー１２の左端（一端）１２Ａよりも左方（ラックエンド７側）に突出している。弾性部材１１は、カラー１２に対し、圧入固定や接着材を用いた固定等により、固定されている。

カラー１２は、ハウジング９の中径内周面９Ｂに内嵌される。右端１２Ｂは段差面９Ｄに突き当てられる。左端１２Ａは段差面９Ｅとほぼ面一状に位置している。なお、カラー１２は、圧入により中径内周面９Ｂに内嵌されるか、或いは、図示しないサークリップ等により左方への抜け止めがなされている。

「作用」
ブッシュ１０は、予め弾性部材１１とカラー１２とが組み付けられた状態で、ハウジング９に取り付けられる。
ハウジング９に取り付けられた状態において、ブッシュ１０は、弾性部材１１に形成された複数の凸部１４の摺接部１３により、ラック軸６を摺動自在に支承する。通常時、凸部１４は非圧縮状態である。摺接部１３は、軸心Ｏ１周りの円周方向に間隔を空けて不連続に形成されることとなるため、摺動面積が減り、ラック軸６に対する摺動抵抗の低下と摺動音の抑制を図ることができる。本実施形態のように、摺接部１３を、ラック軸６の外周面６Ｂの接線方向に沿う平面として形成すれば、摺接部１３と外周面６Ｂとの接触部を、図３のように軸心Ｏ１方向から見てほぼ点接触にさせることができ、摺動抵抗をより低減できる。

そして、図２（ｂ）に示すように、ラックエンド７のラックエンド端面７Ａが弾性部材１１の左端１１Ｂに突き当たると、左端１１Ｂはカラー１２の左端１２Ａから突出していることから、左端１１Ｂが軸心Ｏ１方向に効果的に圧縮されて径方向に弾性変形する。これにより、ラックエンド７から受ける衝突荷重を効率良く緩衝できる。

ラックエンド７からの衝突荷重により、弾性部材１１には軸心Ｏ１方向に沿う圧縮力がかかる。この圧縮力を受けて弾性部材１１は径方向に弾性変形しようとする。この内、図３に示すように、径内方向に弾性変形しようとする力Ｆ１〜Ｆ３が突部１４の摺接部１３を介してラック軸６を押圧する力として作用する。本実施形態の場合、力Ｆ２と力Ｆ３とは互いに相殺され、力Ｆ１がラック軸６のラック６Ａをピニオン軸５のピニオンに押し付けるように作用する。

ここで、ラックエンド７がブッシュ１０に大きな衝突荷重で突き当たったときには、ラック６Ａとピニオンとには互いに離反する力が生じ、ラック６Ａとピニオンとの間に打音が発生しやすい。これに対し、力Ｆ１がラック軸６のラック６Ａをピニオン軸５のピニオンに押し付けるように作用するので、ラック６Ａとピニオンとの噛合が良好に維持され、打音を抑制できる。

以上のように、ブッシュ１０を、弾性部材１１と、弾性部材１１よりも高剛性の材料で成形され、弾性部材１１に外嵌するカラー１２とを備える構成とすれば、ハウジング９に対するブッシュ１０の取り付けは、高剛性のカラー１２をハウジング９に嵌め込む作業で済む。したがって、弾性部材１１のような比較的柔らかいゴム材をハウジング９に嵌め込む作業に比して嵌め込み作業をスムーズに行える。

従来では、ブッシュと、ゴム材からなるストッパとが軸心Ｏ１方向に直列して配置されていたので、ブッシュの軸方向寸法を大きく取りづらいという問題があった。これに対して、本発明のブッシュ１０は、ラック軸６の支承機能と、ラックエンド７が突き当たった際の衝突荷重の緩衝機能との両方を兼ね備えているので、従来に比して、ブッシュ１０の軸方向寸法を大きくとれる。したがって、ラック軸６の軸方向の支承範囲が長くなり、ラック軸６を安定して保持できる。

「第２実施形態」
図５を参照して第２実施形態を説明する。第２実施形態は、弾性部材１１の左端１１Ｂに、径外方向に延びるフランジ部１６を形成した形態である。その他の構成は、第１実施形態と同じであるため、同じ符号を付してその説明は省略する。

第２実施形態によれば、図５（ｂ）に示すように、ラックエンド７が弾性部材１１の左端１１Ｂに突き当たると、左端１１Ｂはカラー１２の左端１２Ａから突出し、かつフランジ部１６が形成されていることから、左端１１Ｂが軸心Ｏ１方向に効果的に圧縮されて径方向に弾性変形する。これにより、ラックエンド７から受ける衝突荷重を一層効率良く緩衝できる。

「第３実施形態」
図６を参照して第３実施形態を説明する。第３実施形態は、第１実施形態または第２実施形態に対して、カラー１２がカラーフランジ部１５（図２または図５）を備えていない点で相違している。この第３実施形態では、弾性部材１１の右端１１Ｃとカラー１２の右端１２Ｂとが互いに面一状に連なったうえで、共にハウジング９の段差面９Ｄに突き当てられる。このようなカラー形状を有するブッシュ１０によっても、第１実施形態と同じ作用・効果が奏される。

以上、本発明の好適な実施形態を説明した。ブッシュ１０は、ハウジング９に直接に内嵌させる構造である他に、例えば図７に示すようにブッシュ保持部材２１を介在させてハウジング９に取り付ける構造にしてもよい。ブッシュ保持部材２１は例えば金属材により形成された部材である。その他、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で設計変更が可能である。

１ 操舵装置
５ ピニオン軸
６ ラック軸
７ ラックエンド
９ ハウジング
１０ ブッシュ
１１ 弾性部材
１２ カラー
１３ 摺接部
１５ カラーフランジ部
１６ フランジ部

Claims (6)

1. ピニオン軸と、
   前記ピニオン軸に噛合するラック軸と、
   前記ラック軸の端部に形成され、ラック軸の外径よりも大径のラックエンドと、
   前記ラック軸を収容するハウジングと、
   前記ハウジングに対し前記ラック軸を摺動自在に支承するブッシュと、
   を備える操舵装置であって、
   前記ブッシュは、
   前記ラック軸の外周面に摺接する摺接部を有した筒状の弾性部材と、
   前記弾性部材よりも高剛性の材料で成形され、前記弾性部材に外嵌されるカラーと、
   を備え、
   前記弾性部材の一端部は、前記ラックエンドと突き当たったときに弾性変形するように、前記カラーの一端部よりも前記ラックエンド側に突出していることを特徴とする操舵装置。
2. 前記弾性部材の一端部に、径外方向に延びるフランジ部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の操舵装置。
3. 前記弾性部材の他端部は、前記カラーの他端部に径内方向に延びるように形成されたカラーフランジ部に当接していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の操舵装置。
4. 前記弾性部材の一端部が弾性変形したとき、
   前記摺接部に、前記ラック軸を前記ピニオン軸に押し付ける押し付け力が生じることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の操舵装置。
5. 前記摺接部は、前記弾性部材の円周方向に間隔を空けて不連続に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の操舵装置。
6. 前記摺接部は、前記ラック軸の外周面の接線方向に沿う平面として形成されていることを特徴とする請求項５に記載の操舵装置。

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