JP2009227030A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダチューブにおけるエンドキャップの軸方向位置の精度を容易に確保しつつ、不必要な重量の増加も抑制し得るステアリング装置を提供する。
【解決手段】このステアリング装置は、内周側にラック軸６が貫装されたシリンダチューブ１１の一端部外周に、ラック軸の端部にタイロッド８を連結するボールジョイント７の内端面７ｂが当接して該ラック軸の軸方向の最大移動位置を規制するエンドキャップ１２が螺着されている。このエンドキャップを、一端側の受け面１４ａをシリンダチューブの一端面１１ａに突き当て状態に取り付ける一方、他端側をシリンダチューブの一端から外方へ突出するように構成して、この突出した部分を介して装置を車体に取り付けた。これによって、シリンダチューブ軸方向長さをもってエンドキャップの位置精度を定めることとし、該エンドキャップの位置精度の向上を図った。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば車両のラックピニオン式のパワーステアリング装置に適用され、シリンダチューブの軸方向端部にエンドキャップを設けることによってラック軸の軸方向移動を規制するステアリング装置の改良に関する。

従来の車両のラックピニオン式のステアリング装置としては、例えば以下の特許文献１に記載されたようなものが知られている。

このステアリング装置は、シリンダチューブ内にピニオン軸と噛合する中空円筒状のラック軸が軸方向へ移動可能に設けられていると共に、該ラック軸の端部には車輪と連係するタイロッドを回動自在に支持するボールジョイントが結合されている。そして、シリンダチューブの軸方向端部近傍の内周側には、ボールジョイントの内端面が当接することでラック軸の軸方向の最大移動位置を規制するほぼ円筒状のエンドキャップが配設されており、該エンドキャップが配設される軸方向位置よりも外端側となるシリンダチューブの軸方向端部の外周に構成された車体取付け部を介して車体に取り付けられている。

前記シリンダチューブの軸方向端部はプレス成型によって段差拡径状に形成されていて、前記エンドキャップは、この段差面に突き当てられるようにして螺着されている。すなわち、エンドキャップを前記段差面に当接させることで、ボールジョイントから入力される軸方向荷重を前記段差面によって受け止めることが可能となっている。これにより、転舵時においてボールジョイントからエンドキャップに入力される軸方向荷重が当該エンドキャップの前記シリンダチューブとの螺合部に及ばないようになっている。
特開２００１−２６０９１５号公報

しかしながら、従来のステアリング装置にあっては、シリンダチューブの軸方向端部にエンドキャップを突き当てるための前記段差部をプレス成型により形成されていることから、当該シリンダチューブに対するエンドキャップの軸方向位置精度の確保が困難であるという技術的課題を招来していた。

また、ボールジョイントがエンドキャップに当接した際の軸方向荷重をシリンダチューブの前記段差部によって受け止める構成となっていることから、該段差部の強度を確保するために当該シリンダチューブの軸方向端部を必要以上に厚肉に形成しなければならず、装置の重量増大を余儀なくされていた。

本発明は、このような技術的課題に着目して案出されたものであって、シリンダチューブにおけるエンドキャップの軸方向位置の精度を容易に確保しつつ、不必要な重量の増加も抑制し得るステアリング装置を提供するものである。

本発明は、とりわけ、エンドキャップを、軸方向一端側をシリンダチューブの軸方向端面に突き当て状態に取り付けつつ他端側を当該シリンダチューブの軸方向端面から外方へ突出させるように構成して、このシリンダチューブの軸方向端面から突出した部分を介して装置を車体に取り付けることとしたことを特徴としている。

以下、本発明に係るステアリング装置の各実施の形態を図面に基づいて詳述する。なお、各実施の形態では、本発明に係るステアリング装置を従来と同様に車両のラックピニオン式のパワーステアリング装置に適用したものを示している。

すなわち、図１〜図３は本発明に係るステアリング装置の第１の実施の形態を示しており、このパワーステアリング装置は、図３に示すように、一端側が図外のステアリングホイールに連係され、このステアリングホイールが操舵されることによって回転する操舵軸１と、該操舵軸１の他端側が収容され、車体の幅方向一端側に偏倚して設けられたギヤボックス２と、該ギヤボックス２の下端部に設けられ、車体の幅方向に延設されたラックハウジング３と、該ラックハウジング３の軸方向に接合されたパワーシリンダ４と、を備えている。

前記ギヤボックス２は、一端側が前記操舵軸１と連結する棒状のトーションバー５と、該トーションバー５を囲繞するように設けられた図外のロータリバルブと、一端側が前記トーションバー５を介して操舵軸１と連結する図外のピニオン軸と、を内部に収容している。前記ロータリバルブは、前記操舵軸１の回転に伴ってトーションバー５が捩られ、この捩れ量に伴い内部の油路が開閉することによって、前記パワーシリンダ４に供給する作動油の油量を制御している。

前記ラックハウジング３には、前記ピニオン軸の他端部と、該ピニオン軸の他端部に噛合して前記ステアリングホイールの回転に応じて軸方向に進退自在に移動するほぼ円筒状のラック軸６とが収容され、このラック軸６は該ラックハウジング３と前記パワーシリンダ４とに跨って設けられている。そして、前記ラック軸６の両端部には軸継手であるボールジョイント７，７を介してタイロッド８，８がそれぞれ連結され、このタイロッド８，８の外端部に接続される図外のナックルを介して左右の各車輪に連係されている。

このような構成から、前記パワーステアリング装置は、前記ステアリングホイールの回転角に応じてラック軸６が軸方向に移動し、タイロッド８，８を介して前記ナックルが左右に引っ張られることによって両車輪の向きが変更され、車両の走行方向を変更するようになっている。

前記パワーシリンダ４は、アルミニウム合金材や鉄材からなるほぼ円筒状のシリンダチューブ１１の内周側にラック軸６が貫通状態に収容され、該ラック軸６の外周側に設けられた図外のピストンによって図３中右側に構成される第１圧力室Ｐ１と図３中左側に構成される第２圧力室Ｐ２の二つの圧力室に隔成されている。そして、前記パワーシリンダ４は、前記ギヤハウジング２に接続された第１油路配管９ａ及び第２油路配管９ｂを介して前記各圧力室Ｐ１，Ｐ２にそれぞれ供給された油圧がラック軸６の軸方向の移動を補助することにより、運転者の操舵力をアシストしている。

前記ボールジョイント７は、周知のボールジョイントであって、タイロッド８の内端部に設けられた球状部８ａを保持するほぼ円筒状の保持部７ａと、該保持部７ａの内端面７ｂから突設されてラック軸６の端部内周側に螺挿される軸部７ｃと、から構成されており、前記保持部７ａの内周側に形成された球面状の滑り面に前記球状部８ａが収容保持されることで、該球状部８ａを支点としてタイロッド８が三次元的に回動自在に支持されている。

また、前記保持部７ａは、内端面７ｂがラック軸６の端面に突き当てられた状態で該ラック軸６に螺着されていると共に、当該内端面７ｂの外径がラック軸６の端面の外径よりも少なからず大きく設定され、ラック軸６が図３中の左方向へ最も大きく移動したときに後述するエンドキャップ１２の受容部１５の規制壁１５ａと当接するようになっている。

前記シリンダチューブ１１は、図１及び図２に示すように、一端部近傍が段差のないストレート形状に構成されていて、当該一端部の内周側には円環状のオイルシール１０が圧入固定されて、該オイルシール１０によって前記第１圧力室Ｐ１の外端側が液密にシールされている。

そして、このオイルシール１０を保持するようにして、前記パワーシリンダ４の一端部には、ボールジョイント７を当接させることでラック軸６の図３中の左方向への最大移動位置を規制するエンドキャップ１２がシリンダチューブ１１の一端部開口を閉塞するように設けられている。

また、このパワーシリンダ４は、図３に示すように、該パワーシリンダ４の両端部である前記ラックハウジング３及びエンドキャップ１２の各外周部にそれぞれ配設されたゴム材からなる円筒状のマウント部材１３を介して車体に取り付けられている。なお、このマウント部材１３は、該マウント部材１３の外周側に設けられる図外の金属製のブラケットを介して車体と連結されるようになっている。

前記エンドキャップ１２は、図１及び図２に示すように、アルミニウム合金材によってほぼ円筒状に形成されており、軸方向の一端側に凹状に構成されてシリンダチューブ１１の一端面１１ａに突き当て状態に取り付けられる取付部１４と、他端側に凹状に構成されてラック軸６の移動時にボールジョイント７を受容する受容部１５と、前記取付部１４と受容部１５とを画成する厚肉部１６と、外周面の軸方向の所定範囲に設定されて前記マウント部材１３を介して車体に取り付けられる車体取付部１７と、を有している。

前記取付部１４は、周壁面の軸方向ほぼ全範囲に、シリンダチューブ１１の一端部外周面に形成された雄ねじ部１１ｂに螺合する雌ねじ部１４ｂが形成されており、シリンダチューブ１１の一端部外周に螺着されている。そして、この取付部１４は、その内端面がシリンダチューブ１１の一端面１１ａを受ける受け面１４ａとしてシリンダチューブ１１の一端面１１ａに突き当てられた状態で取り付けられている。

また、前記取付部１４の内端部の周壁面には、周方向に沿って環状溝１４ｃが切欠形成されて、該環状溝１４ｃ内にシール手段であるいわゆるＯリング１８が嵌着されており、該Ｏリング１８によってパワーシリンダ４の一端部に対しての防塵及び防水が図られている。さらには、前記両ねじ部１１ｂ，１４ｂ間にもシール手段としての図外のシール剤が介装されていて、前記Ｏリング１８との相乗的なシール作用によって外部からの粉塵や泥水の流入が効果的に防止されている。

前記受容部１５は、ボールジョイント７の前記保持部７ａの最大外径部よりも大きな直径を有すると共に、該直径が軸線方向に均一となるように設定されていて、ボールジョイント７の全体を受容可能に構成されている。そして、この受容部１５の内端部には、ラック軸６が図３中の左方向へ最も大きく移動した際にボールジョイント７の前記内端面７ｂと当接して当該ラック軸６のそれ以上の移動を規制する規制壁１５ａが構成されている。

また、この受容部１５の先端部外周には、ゴム材や樹脂材からなる伸縮自在に形成されたブーツ部材１９の一端部が全属製のバンドや針金によって固定されており、亜該ブーツ部材１９によって粉塵や泥水などからボールジョイント７が保護されている。

前記厚肉部１６は、内径がラック軸６の外径よりも若干大きく設定され、内周面にほぼ円筒状のブッシュ２０が嵌着されている。このブッシュ２０は、樹脂材によって薄肉に形成されたもので、ラック軸６の外端部をがたつきなく摺動自在に支持している。

前記車体取付部１７は、前記マウント部材１３が嵌着される軸方向範囲をいい、前記受容部１５と厚肉部１６に跨るように設定されている。換言すれば、この車体取付部１７は、少なくとも径方向において前記厚肉部１６と重合する部分（図１中のＷで示す部分）が形成されるように設定されている。

以上のことから、本実施の形態に係るステアリング装置は、前記受け面１４ａをシリンダチューブ１１の一端面１１ａに突き当てた状態で前記取付部１４を介してエンドキャップ１２をシリンダチューブ１１に取り付けると共に、エンドキャップ１２をシリンダチューブ１１の一端から外方へ大きく突出させて、当該エンドキャップ１２に前記車体取付部１７を設定したことを特徴としている。

すなわち、かかる構成によれば、シリンダチューブ１１の一端部に前記車体取付部１７が設定されておらず、ラック軸６の移動規制時においてボールジョイント７からエンドキャップ１２に入力される軸方向荷重については、シリンダチューブ１１の一端面１１ａによって受け止めることが可能となっている。

このことから、本実施の形態に係るステアリング装置においては、従来技術のようにシリンダチューブ１１の一端部を段差拡径状に加工して延長形成することを必要とせず、エンドキャップ１２の軸方向の位置精度についてシリンダチューブ１１の軸方向長さの加工精度をもって定めることができる。この結果、シリンダチューブ１１の一端部を段差拡径状に加工することによって得られる段差部の加工精度をもってエンドキャップ１２の位置精度が定まる従来技術と比較して、当該エンドキャップ１２の高い位置精度を確保することができる。

これにより、前記軸方向荷重をシリンダチューブ１１とエンドキャップ１２と前記両ねじ部１１ｂ，１４ｂに及ばせることなく、ラック軸６のストローク量を適正に管理することができる。

しかも、ラック軸６の移動規制時にボールジョイント７からエンドキャップ１２に入力される軸方向荷重を前記受け面１４ａを介してシリンダチューブ１１の一端面１１ａ全体で受け止める構造を採用したことから、前記軸方向荷重を前記段差部に構成される段差面によって受け止める構造を有する従来技術と比較して、シリンダチューブ１１の一端部を比較的薄肉に形成しつつも十分な強度を確保することができる。

さらに、本実施の形態では、エンドキャップ１２をシリンダチューブ１１の一端部外周に螺着する構成としたことから、内周側に螺着させる構成に比べて軸心からの径方向距離を稼ぐことが可能となっている。これにより、マウント部材１３を介して軸直角方向の力がエンドキャップ１２に作用した場合において、これに伴い前記両ねじ部１１ｂ，１４ｂに発生するモーメントを低減させることができ、エンドキャップ１２の取付強度の向上に供される。

また、前記車体取付部１７を前記受容部１５と厚肉部１６に跨るように設定したことから、前記マウント部材１３からエンドキャップ１２に入力される荷重の一部を前記厚肉部１６によって受けることができるため、車体に対する取付強度の向上が図れる。

図４は、本発明に係るステアリング装置の第２の実施の形態を示し、基本的な構成は前記第１の実施の形態と同様であり、エンドキャップ１２について、前記受容部１５の直径が外端側へ向かって漸次拡径するように該受容部１５の周壁面を軸方向へ沿ってほぼテーパ状に形成したものである。

この実施の形態によれば、エンドキャップ１２の前記受容部１５の周壁面を前述のようなテーパ状に形成したことから、当該エンドキャップ１２の大径化を伴うことなく、タイロッド８の回動角度をより大きく確保することができる。しかも、この場合、前記車体取付部１７となる前記受容部１５の内端側においては周壁について適切な肉厚を確保できるので、車体に対する取付強度が損なわれてしまうおそれもない。

本発明は、前記各実施の形態の構成に限定されるものではなく、例えば前記エンドキャップ１２の形状や大きさなどを、ステアリング装置の仕様や大きさなどによってそれぞれ自由に変更することができる。

また、前記各実施の形態においてはエンドキャップ１２をシリンダチューブ１１の一端部外周に螺着する構造を採用しているが、このエンドキャップ１２については、前記取付部１４を凸状の軸形状に形成すると共に該取付部１４の基端部外周にフランジ状の環状突部を形成して、該環状突部の内側面を受け面としてシリンダチューブ１１の一端面１１ａに突き当てることで、該シリンダチューブ１１の一端部内周に螺着させることも可能である。この場合、前述のように前記両ねじ部１１ｂ，１４ｂの強度面で不利にはなるものの、この点を除いては前記第１の実施の形態と同様の作用効果が得られる。

本発明に係るステアリング装置の第１の実施の形態を示し、本発明の主要部分を説明するシリンダチューブの軸方向端部近傍の縦断面図である。 図１におけるシリンダチューブに対するエンドキャップの取り付け状態を示す外端部近傍の要部拡大図である。 同ステアリング装置の第１の実施の形態を示すステアリング装置の全体図である。 本発明に係るステアリング装置の第２の実施の形態を示し、本発明の主要部分を説明するシリンダチューブの軸方向端部近傍の縦断面図である。

符号の説明

６…ラック軸
７…ボールジョイント（軸継手）
７ｂ…ボールジョイントの保持部の内側面（軸継手の内端面）
８…タイロッド
１１…シリンダチューブ
１１ａ…シリンダチューブの一端面
１２…エンドキャップ
１４ａ…シリンダチューブの受け面（シリンダチューブの一端側）

Claims (5)

1. シリンダチューブ内に軸方向へ移動可能に設けられたラック軸と、
   該ラック軸の両端部に車輪と連係するタイロッドを回動自在に連結する軸継手と、
   前記シリンダチューブの軸方向一端部に取り付けられ、前記軸継手の内端面と当接することによって前記ラック軸の軸方向の最大移動位置を規制するエンドキャップと、を備え、
   前記エンドキャップは、軸方向一端側が前記シリンダチューブの軸方向一端面に突き当て状態に取り付けられる一方、他端側が前記シリンダチューブの軸方向一端面から外方へ突出するように構成されて、該シリンダチューブの軸方向一端面から突出した部分を介して車体に取り付けられることを特徴とするステアリング装置。
2. 前記エンドキャップを前記シリンダチューブの軸方向一端部の外周に螺着したことを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
3. 前記シリンダチューブとエンドキャップの螺合部間にシール手段を介装したことを特徴とする請求項２に記載のステアリング装置。
4. 前記エンドキャップは、軸方向一端側に形成されて前記シリンダチューブの軸方向端面に突き当て状態に取り付けられる取付部と、
   他端側内周に形成されて前記軸継手の内端面と当接する際に該軸継手を受容する受容部と、
   前記取付部と前記受容部の軸方向間を画成する厚肉部と、
   前記シリンダチューブの軸方向端面から突出した部分の外周側に構成され、前記車体に取り付けられる車体取付部と、を有し、
   前記車体取付部を、前記厚肉部と前記受容部に跨るように構成したことを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
5. 前記受容部の直径が外端側へ向かって漸次拡径するように、該受容部の周壁面を軸方向に沿ってほぼテーパ状に形成したことを特徴とする請求項４に記載のステアリング装置。

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