JP2017078500A - Damper device and steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ダンパ装置、及びダンパ装置を用いたステアリング装置に関する。 The present invention relates to a damper device and a steering device using the damper device.
従来、タイロッドを介して転舵輪(タイヤ)に連結される転舵シャフトを軸線方向に往復移動させることにより、転舵輪の向きを変えるステアリング装置がある。転舵シャフトは、ハウジングに摺動可能に収容されている。そして、転舵シャフトが、その往復移動範囲の限界に達すると、転舵シャフトの端部に形成された大径部がハウジングに衝突し、転舵シャフトの移動範囲が物理的に規制される。具体的には、運転者によるステアリングホイールの操作に伴って、転舵シャフトを軸方向に移動させる力が(正)入力される。又は、転舵輪が縁石に乗り上げる等の作用により、転舵輪から転舵シャフトに対し、転舵シャフトを軸方向に移動させる過大な力が(逆)入力される。そして、正、逆の入力に伴って、転舵シャフトが軸線方向に移動し続けると、やがて大径部がハウジングに衝突し「エンド当て」が生じる。 Conventionally, there is a steering device that changes the direction of a steered wheel by reciprocating a steered shaft coupled to a steered wheel (tire) via a tie rod in the axial direction. The steered shaft is slidably accommodated in the housing. When the turning shaft reaches the limit of the reciprocating movement range, the large diameter portion formed at the end of the turning shaft collides with the housing, and the moving range of the turning shaft is physically restricted. Specifically, a force for moving the steered shaft in the axial direction is input as the driver operates the steering wheel. Alternatively, an excessive force for moving the steered shaft in the axial direction from the steered wheel to the steered shaft is input (reverse) by an action such as the steered wheel climbing on the curb. Then, when the steered shaft continues to move in the axial direction with the forward and reverse inputs, the large diameter portion eventually collides with the housing, resulting in “end contact”.
このとき、ステアリング装置では、エンド当て部にダンパ装置を用いて、エンド当て時における衝撃を吸収する技術が有る(特許文献1、2参照)。特許文献1,2のステアリング装置では、エンド部材(大径部)とハウジングとの間に介装される衝撃吸収部材を備える。衝撃吸収部材は、ダンパ装置を構成する緩衝部材であり、大径部に接触して衝突衝撃を受けるエンドプレート(衝撃受部材)と、弾性変形して衝撃を吸収する弾性体とを有する。衝撃受部材には、ハウジングの所定部位と当接して軸方向に移動するエンド部材を物理的に停止させる当接面が形成される。このように、衝撃吸収部材は、大径部からの衝突を受け、エンド部材がハウジングに向けて移動する際、弾性体の軸方向への弾性変形によって衝突衝撃を吸収する。その後、当接面がハウジングの所定部位と衝突し、エンド部材(転舵シャフト)を停止させる。 At this time, in the steering device, there is a technique for absorbing an impact at the time of end contact by using a damper device for the end contact portion (see Patent Documents 1 and 2). The steering devices of Patent Literatures 1 and 2 include an impact absorbing member interposed between the end member (large diameter portion) and the housing. The shock absorbing member is a shock absorbing member constituting the damper device, and includes an end plate (shock receiving member) that contacts the large diameter portion and receives a collision shock, and an elastic body that elastically deforms to absorb the shock. The impact receiving member is formed with a contact surface that physically stops an end member that moves in the axial direction by contacting a predetermined portion of the housing. As described above, the impact absorbing member receives a collision from the large-diameter portion, and absorbs the collision impact by elastic deformation in the axial direction of the elastic body when the end member moves toward the housing. Thereafter, the contact surface collides with a predetermined part of the housing, and the end member (steering shaft) is stopped.
しかしながら、特許文献1、2の技術では、衝撃吸収部材の衝撃受部材が、ハウジングの所定部位に当接しエンド部材の移動を急激に停止させるため、ハウジングの所定部位が転舵シャフトのエンド部材によって大きな力を受けることとなる。また、この反作用として転舵シャフトも大きな力を受ける。これにより、転舵シャフト、若しくはハウジングに連結される部位のうち最も弱い最弱部位がダメージを受ける虞がある。 However, in the techniques of Patent Documents 1 and 2, since the impact receiving member of the impact absorbing member abuts on a predetermined portion of the housing and suddenly stops the movement of the end member, the predetermined portion of the housing is stopped by the end member of the steered shaft. You will receive great power. As a reaction, the steered shaft also receives a large force. Thereby, there exists a possibility that the weakest weakest part may be damaged among the parts connected with a steered shaft or a housing.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、転舵シャフトのエンド当て時における衝撃吸収性能を向上させたダンパ装置及びステアリング装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a damper device and a steering device that have improved impact absorption performance when the end of a steered shaft is applied.
上記課題を解決するため、請求項1に係るダンパ装置は、軸部及び大径部を備えるシャフトと、筒状に形成され、前記シャフトを軸線方向に相対移動可能に挿通し、前記大径部の端面に対して前記軸線方向に対向する規制面を備えるハウジングと、前記軸部に挿通され、前記大径部の端面と前記規制面との前記軸線方向の間に介装される衝撃吸収部材と、を備えるダンパ装置であって、前記衝撃吸収部材は、前記大径部の端面と接触可能な円環部を備える衝撃受部材と、前記円環部の前記規制面側の面と前記規制面との間に前記軸部の周方向に相互に隙間を有してそれぞれ配置され、前記円環部の前記規制面側の面にそれぞれ固定される複数のゴム弾性体と、を備える。 In order to solve the above-mentioned problem, a damper device according to claim 1 is formed in a shaft having a shaft portion and a large-diameter portion, and in a cylindrical shape, and the shaft is inserted so as to be relatively movable in the axial direction. And a shock absorbing member that is inserted between the end surface of the large-diameter portion and the regulating surface between the housing and the housing having a regulating surface facing the axial direction with respect to the end surface of the shaft. The shock absorbing member includes an impact receiving member including an annular portion that can come into contact with an end surface of the large-diameter portion, a surface on the restriction surface side of the annular portion, and the restriction And a plurality of rubber elastic bodies that are respectively disposed with a gap therebetween in the circumferential direction of the shaft portion and fixed to the surface on the regulation surface side of the annular portion.
このように、複数のゴム弾性体が、円環部の規制面側の面とハウジングの規制面との間に、且つ軸部の周方向に相互間に隙間を有してそれぞれ配置される。このように、複数のゴム弾性体は、周囲に拡大可能な隙間を多く有している。このため、大径部の端面が衝撃受部材に衝突し、衝撃吸収部材を軸線方向に押圧し複数のゴム弾性体が軸線方向に圧縮されても、ゴム弾性体は隙間の有る方向に十分に弾性変形しながら衝撃を吸収することができる。 In this way, the plurality of rubber elastic bodies are respectively disposed between the restriction surface side surface of the annular portion and the restriction surface of the housing and with a gap between them in the circumferential direction of the shaft portion. As described above, the plurality of rubber elastic bodies have many gaps that can be enlarged around. For this reason, even if the end surface of the large-diameter portion collides with the impact receiving member and presses the impact absorbing member in the axial direction to compress the plurality of rubber elastic bodies in the axial direction, the rubber elastic bodies are sufficiently in the direction in which there is a gap. Impact can be absorbed while elastically deforming.
以下、本発明のダンパ装置、及び、本ダンパ装置を用いた本発明のステアリング装置の具体的な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、ステアリング装置の一例として、電動パワーステアリング装置について説明する。電動パワーステアリング装置は、操舵補助力によって操舵力を補助するステアリング装置である。なお、本発明のステアリング装置は、電動パワーステアリング装置の他に、後輪操舵装置、ステアバイワイヤ装置などに適用できる。 Hereinafter, specific embodiments of the damper device of the present invention and the steering device of the present invention using the damper device will be described with reference to the drawings. An electric power steering device will be described as an example of the steering device. The electric power steering device is a steering device that assists the steering force by the steering assist force. The steering device of the present invention can be applied to a rear wheel steering device, a steer-by-wire device, and the like in addition to the electric power steering device.
(1.電動パワーステアリング装置の構成)
図1に示すように、電動パワーステアリング装置Sは、操舵機構10、転舵機構20、操舵補助機構30、トルク検出装置40、及びダンパ装置50を有する。操舵機構10は、ステアリングホイール11、及びステアリングシャフト12を備える。ステアリングホイール11は、ステアリングシャフト12の端部に固定される。ステアリングシャフト12は、転舵輪26,26を転舵するために、ステアリングホイール11に加えられる操舵トルクを伝達する。ステアリングシャフト12は、コラム軸13、中間軸14、及びピニオン軸15を連結して構成される。ピニオン軸15は、入力シャフト15a、出力シャフト15b、及びトーションバー15cを有する。入力シャフト15aの入力側部分には、中間軸14の出力側部分が接続され、出力シャフト15bの出力側部分には、ピニオン歯15dが形成される。
(1. Configuration of electric power steering device)
As shown in FIG. 1, the electric power steering device S includes a
転舵機構20は、本発明に係る転舵シャフト21(シャフトに相当)、及び略円筒状(筒状に相当)に形成されたハウジング22を有する。ハウジング22は、例えばアルミによって形成される。転舵シャフト21は、軸線方向に沿って直線往復移動可能にハウジング22に収容されて支持される。以下の説明において、この転舵シャフト21の軸線方向に沿った方向を単に「A軸方向(図1参照)」とも称する。ハウジング22は、第1ハウジング22aと、第1ハウジング22aのA軸方向一端側(図1中、左側)に固定された第2ハウジング22bとを備える。
The steered
また、ピニオン軸15は、第1ハウジング22a内において回転可能に支持される。転舵シャフト21には、ラック歯21aが形成され、ラック歯21a及びピニオン歯15dは、互いに噛合されて、ラックアンドピニオン機構23を構成する。
The
図1、図2に示すように、転舵シャフト21は、両端部に大径部51,51を有する。大径部51,51は、転舵シャフト21の両端が拡径されて形成される。なお、図2においては、図1における左方の大径部51のみ図示し、右方の大径部51は図示省略する。図2に示すように、大径部51(51)には、ボールスタッド27が収容されており、ボールジョイントを形成する。ボールスタッド27(27)の両端部には、タイロッド24(24)(図1参照)が連結され、タイロッド24(24)の先端は、転舵輪26が組み付けられた図示しないナックルに連結される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the steered
これにより、ステアリングホイール11が操舵されると、その操舵トルクがステアリングシャフト12に伝達され、ピニオン軸15が回転される。ピニオン軸15の回転は、ピニオン歯15d及びラック歯21aによって、転舵シャフト21の直線往復移動に変換される。そして、このA軸方向に沿った移動がタイロッド24(24)を介してナックル(図略)に伝達されることにより、転舵輪26,26が転舵され、車両の進行方向が変更される。なお、符号25は、ハウジング22の内部を含む転舵機構20の収容空間の気密性を保つためのブーツである。
Thus, when the
操舵補助機構30は、トルク検出装置40の出力に基づいて制御されるモータMを駆動源として操舵機構10に操舵補助力を付与する機構である。図3に示すとおり、操舵補助機構30は、操舵補助装置用ハウジング22c、膨出部22d、電装装置用ハウジング31、電装装置MCU、モータMの出力シャフト32、ボールねじ機構33、及びベルト伝達機構35を備える。操舵補助機構30は、モータMの回転トルクを、ベルト伝達機構35を介してボールねじ機構33に伝達し、ボールねじ機構33によって回転トルクを転舵シャフト21の直線往復動の移動力に変換することで操舵機構10に操舵補助力を付与する。つまり、本実施形態の電動パワーステアリング装置Sは、所謂、ラックパラレル型の装置として構成される。
The
操舵補助機構30の大部分(転舵シャフトに装着される部分)は、第1ハウジング22aと第2ハウジング22bとの接合部であって、拡径された大径円筒状に形成されるハウジング22の一部分をなす操舵補助装置用ハウジング22c内に配置され、収容される。操舵補助装置用ハウジング22cの下側には、膨出した筒状をなす膨出部22dが設けられる。膨出部22dには、操舵補助機構30において、転舵シャフト21と離間して平行配置される装置が収容、配置される。操舵補助装置用ハウジング22cと膨出部22dは連続する1つの収容空間をなす。この膨出部22dの端面には、電装装置MCUを内装する電装装置用ハウジング31が取付けられる。膨出部22dと電装装置用ハウジング31とは所定の貫通孔を介して連通する。
A large portion of the steering assist mechanism 30 (portion attached to the steered shaft) is a joint portion between the
モータMを含む電装装置MCUは、転舵シャフト21と離間して電装装置用ハウジング31内に収容される。モータMの出力シャフト32が転舵シャフト21のA軸方向と平行をなし、膨出部22d内に延びるよう配置される。出力シャフト32は、モータMの出力シャフトであり、操舵補助力を伝達する。駆動プーリ36は、出力シャフト32の外周面のうちA軸方向において電装装置用ハウジング31の外部に配置され、膨出部22d内に収容される。電装装置MCUは、モータM、及びモータMを駆動するための制御部ECU等を備える。
The electrical device MCU including the motor M is housed in the
ボールねじ機構33は、ボールねじ部21bと、ボールねじナット33a(ナットに相当)と、を備える。ボールねじ部21bは、図1に示す転舵シャフト21の外周のうちA軸方向に沿った一定範囲に亘って形成される(図1中、左側)。ボールねじナット33aは、ボールねじ部21bに沿って配列される複数のボール33bを介して転舵シャフト21のボールねじ部21bに螺合される。
The
ベルト伝達機構35は、前述した駆動プーリ36、歯付きベルト35a、及び従動プーリ34によって構成される。駆動プーリ36、及び従動プーリ34は、それぞれ外歯を備える歯付きのプーリである。ベルト伝達機構35は、歯付きベルト35aを介して駆動プーリ36と従動プーリ34との間で、モータMが発生させる駆動力(回転駆動力又は回転トルク)を伝達する機構である。駆動プーリ36は、モータMの出力シャフト32との間で、回転トルク(回転駆動力)の伝達を行なう。
The
歯付きの従動プーリ34は、ボールねじナット33aの外周に、ボールねじナット33aと一体回転可能に固定される。歯付きベルト35aは、内歯を内周側に複数有する円環状のゴムベルトであり、従動プーリ34の外周と駆動プーリ32aの外周との間に、各外周に設けられた各歯と噛合した状態で掛け渡され、歯付きの駆動プーリ32aの回転を歯付きの従動プーリ34に滑りなく伝達する。歯付きベルト35aはゴムベルトであり、電動パワーステアリング装置Sの最弱部位である。
The toothed driven
上記の構成により、操舵補助機構30は、ステアリングホイール11の回転操作に応じてモータMを駆動し、出力シャフト32を回転させる。出力シャフト32が回転することにより、伝達トルクが駆動プーリ36に伝達され、駆動プーリ36が回転する。また、駆動プーリ36の回転は、歯付きベルト35aを介して従動プーリ34に伝達される。従動プーリ34が回転することにより、従動プーリ34に一体的に設けられるボールねじナット33aが回転する。そして、ボールねじナット33aが回転することにより、ボール33bを介して転舵シャフト21の軸線方向への操舵補助力が転舵シャフト21に伝達される。
With the above configuration, the steering assist
トルク検出装置40は、ピニオン軸15の周囲にあるハウジング22の取付開口部22eに固定される。トルク検出装置40は、トーションバー15cの捩れ量を検出し、捩れ量に応じた信号を制御部ECUに出力する。ここでいう、トーションバー15cとは、入力シャフト15aのトルクと出力シャフト15bのトルクとの差に応じて捩れる特性を有する部材である。制御部ECUは、トルク検出装置40の出力信号に基づいて、操舵補助トルクを決定し、モータMの出力を制御する。なお、制御部ECUは、予め記憶された中立情報及び走行状態に基づく学習制御によりステアリングセンタを決定する。なお、中立情報は、ステアリングセンタに対応するモータMが有する角度センサの位置(電気角)情報であり、車両組立時に測定され、制御部ECU内の不揮発性メモリに記憶される。
The
(2.ダンパ装置)
ダンパ装置50について説明する。本実施形態において、ダンパ装置50は、4輪の車両において、前輪側の電動パワーステアリング装置SのA軸方向の左右両側2カ所に装着される。ダンパ装置50は、運転者の操舵に伴う正入力、又は車両の外部から転舵輪を介して逆入力が転舵シャフト21に入力されるのに伴って、転舵シャフト21が備える大径部51がハウジングの規制面52bに衝突する際の衝撃を吸収するための装置である。
(2. Damper device)
The
図2に示すとおり、ダンパ装置50は、上述した転舵シャフト21(シャフトに相当)と、大径部用ハウジング52,52(ハウジング22)と、衝撃吸収部材53,53と、を備える。なお、図2の状態は、図1の状態とは異なり、大径部51が、A軸方向において衝撃吸収部材53に当接した状態を示している。衝撃吸収部材53,53は、転舵シャフト21の直線移動を停止させるため、大径部用ハウジング52,52内の空間にそれぞれ収容され、転舵シャフト21の大径部51,51と、大径部用ハウジング52,52の各規制面52b、52bとの間にそれぞれ介装される。そして、転舵シャフト21が、例えば、A軸方向で図1、図2の右方向に移動し、転舵輪26が最大操舵角に達した場合に、大径部51が、衝撃吸収部材53に衝突する(図2参照)。衝撃吸収部材53は、このとき生じる衝突の衝撃を吸収する。なお、以下の説明において、特に断りが無ければ、2カ所に装着されるダンパ装置50のうち、図1中で操舵補助機構30に隣接する側(図1において左側)のダンパ装置50の構成について、主に説明する。
As shown in FIG. 2, the
転舵シャフト21の大径部51は、転舵シャフト21側の端部511において転舵シャフト21と接続するとともに、転舵シャフト21の端部の軸部211よりも大径に形成される。転舵シャフト21の軸部211の端面には、大径部51側に向かって開口するめねじ部213が形成される。また、端部511には、転舵シャフト21のめねじ部213と螺合するおねじ部51bが形成される。おねじ部51bは、転舵シャフト21側に突出される。おねじ部51bがめねじ部213に螺合されることにより、大径部51を介して転舵シャフト21とボールスタッド27とを連結する。
The large-
また、おねじ部51bの根元には、転舵シャフト21の端面、すなわち終端が当接する大径部51の当接端面51a(大径部の端面に相当)が形成される。当接端面51aは、おねじ部51bの根元から径方向外方に向かって形成される。本実施形態では、当接端面51aが転舵シャフト21の終端に相当する、いわゆるラックエンドになり、衝撃吸収部材53が装着されない状態では、当接端面51aが規制面52bに当接可能となり、転舵シャフト21が直線往復移動する際のストッパを担う。
Further, an end surface of the steered
大径部51は、転舵シャフト21側とは反対側の端部512において、ボールスタッド27を連結し、ボールスタッド27、タイロッド24、及びナックルを介して転舵輪26を連結する。つまり、大径部51は、端部512側においてボールスタッド27を収容するソケットである。自身の大径部51側の先端がボール形状をなすボールスタッド27は、緩衝材27cを介して、ボール部27bを収容部51cに回動自在に収容される。ボールスタッド27の大径部51と反対側の部分はロッド状に形成され、このロッドの端部と、転舵輪26を連結するナックルとが、タイロッド24を介して連結される。これにより、転舵シャフト21がA軸方向に直線移動することによって、大径部51に装着されるボール部27bを回動中心としてタイロッド24が揺動される。そして、当接端面51aが衝撃吸収部材53に当接し、移動を規制されるまで、ナックルに連結する転舵輪26が転舵される。つまり、正入力される。
The large-
大径部用ハウジング52は、第1及び第2の各ハウジング22a,22bの端部に接続されるハウジング22の一部分であり、A軸方向に沿って転舵輪26が配置される側に開口する略有底円筒状に形成される。大径部用ハウジング52の内部には、転舵シャフト21の軸部211を挿通状態で収容するシャフト収容部52eと、A軸方向に開口し、軸部211及び大径部51を収容可能な大径部収容部52aが形成される。大径部収容部52aは内径がほぼ一定に維持されるように形成されており、その底壁を形成する底面が、大径部51の当接端面51aと対向する規制面52bを形成する。
The large-
また、大径部収容部52aの内周面52cであって、規制面52bから軸線方向に立設する底側の角部には、規制面52bと面一状をなすように、径方向外方に向けて凹設される凹部52dが形成されている。凹部52dは、内周面52cにおいて、軸線周りの周方向に等間隔で4箇所設けられている(図2には2箇所のみ図示してある)。なお、この、4箇所の凹部52dは、後述する衝撃吸収部材53の4個のゴム弾性体53bにそれぞれ一つずつ形成される合計4箇所の凸部536がそれぞれ収容されるよう形成される。つまり、凹部52dは、ゴム弾性体53bの凸部536と嵌合して、衝撃吸収部材53の配置をA軸方向に位置決めするための凹部である。なお、凸部536が収容可能であり、且つ凸部536が収容された状態で、衝撃吸収部材53をA軸方向に位置決め可能であれば、凹部52dの形状は問わない。
Further, the inner
前述したように、衝撃吸収部材53は、転舵シャフト21の軸部211を挿通し、大径部51の当接端面51aと大径部用ハウジング52の規制面52bとのA軸方向の間に介装され、「エンド当て」時の衝突衝撃を吸収する部材である。衝撃吸収部材53は、A軸方向に沿った断面視がL字をなす鉄製の衝撃受部材53aと、4個(複数に相当)のゴム弾性体53bとを備えている。図2に示すように、衝撃受部材53aは、大径部用ハウジング52(ハウジング)の内周面52cに対向する筒部531を備える。また、衝撃受部材53aは、筒部531から径方向外方に延在し、規制面52bに対向し、且つ大径部51の当接端面51aと接触可能な円環部としてのフランジ部532を備える。衝撃受部材53aは、フランジ部532において大径部51の当接端面51aによる当接ないし衝突による衝撃力を受け、ゴム弾性体53bに圧縮力を加えながら衝撃を伝えて減衰させる部位である。
As described above, the
筒部531は、ほぼストレート状の円筒形状をなす。筒部531の内周面531aは、衝撃吸収部材53として大径部用ハウジング52に取付けられた状態で、軸部211を挿通するための貫通孔として形成される。A軸方向に沿った筒部531の高さh(図6参照)は、後述する衝撃吸収部材53の圧縮代Xに対応して形成される。詳細には、大径部用ハウジング52に配置された衝撃吸収部材53が備えるゴム弾性体53bの無変形状態において、筒部531の端面531cと規制面52bとのA軸方向の間隔Dが、圧縮代Xよりも大きくなるよう、筒部531の高さhが調整される。筒部531は、ゴム弾性体53bの特に内周面534の内径方向への弾性変形を規制する機能も備え、ゴム弾性体53bが、筒部531を超えて径方向内方にはみ出し変形するのを防止する。
The
フランジ部532は、筒部531から径方向外方に延在する、ほぼ均一な厚みの円環板状をなす。フランジ部532の外径は、大径部用ハウジング52の内周面52cの内径よりも僅かに小さく(0.1〜0.3mm程度の隙間を有するように)形成される。
The
大径部51がフランジ部532に衝撃力を付与しない場合、4個のゴム弾性体53bは、大径部用ハウジング52(ハウジング)の内周面52c、大径部用ハウジング52の規制面52b、筒部531の外周面531b及びフランジ部532によって形成される空間に配置される。そして、4個のゴム弾性体53bは、図2、図4,図6に示すように、大径部用ハウジング52の内周面52cとの間、及び筒部531の外周面531bとの間に所定の隙間を介して配置される。また、4個のゴム弾性体53bは、軸線周りにおいて、それぞれ軸線に直交する断面が円弧状に形成され、周方向に等間隔に設けられる。このとき、4個のゴム弾性体53bは、図4に示すように、周方向で隣接するゴム弾性体53b同士の間にも相互に所定の隙間を有して配置される。そして、4個のゴム弾性体53bは、このようにフランジ部532(円環部)の規制面52b側の面532aと規制面52bとの間に配置された状態で、端面が面532aにそれぞれ加硫接着されて固定される。
When the large-
4個のゴム弾性体53bは、大径部51がフランジ部532に衝撃力を付与しない場合において、フランジ部532(円環部)との接触面積(接着面積)である受圧面積SRに対する、大径部用ハウジング52の内周面52c、筒部531の外周面531b及び隣り合うゴム弾性体53bとの各対向面の各表面積である自由面積SFの割合(SF/SR)、即ち、形状率が、1.5を含む所定の幅αを有する範囲に設定される。つまり、大径部用ハウジング52の内周面52cと対向する4個のゴム弾性体53bの表面積をSF1、筒部531の外周面531bと対向する4個のゴム弾性体53bの表面積をSF2、隣り合うゴム弾性体53bと対向する4個のゴム弾性体53bの表面積をSF3とすると、式(1)である((SF1+SF2+SF3)/SR)で演算される形状率の上限値及び下限値が、製品毎のバラツキを考慮し、1.5を含む所定の幅αを有するようゴム弾性体53bの寸法及び公差が設定される。なお、所定の幅αは任意に設定すればよい。
The four rubber
なお、式(1)に示す形状率は、所望の衝撃吸収特性を備えるようゴム弾性体の形状を決定する際に用いられる公知の指標である。参考として、形状率と最大衝撃力との関係を示す公知のグラフを示す(図5)。なお、図5のグラフにおいて、横軸は、形状率である。また、縦軸は、評価を行なうゴム弾性体に、例えば500kNを想定した衝撃を与えたときに、実際に検出される最大衝撃力を示している。図5のグラフからわかるように、形状率が大きいほど、ゴム弾性体は、良好な衝撃吸収特性を有する。しかしながら、形状率が大きすぎると、変形や破壊も発生しやすくなる。そこで、発明者は、実験を繰り返し、形状率の上下限値が、1.5を含む所定の幅αの範囲となるときに、変形若しくは破壊に対する耐久性を確保し、且つ良好な衝撃吸収特性を得られることを見出し、上記のように設定したものである。 In addition, the shape rate shown in Formula (1) is a well-known parameter | index used when determining the shape of a rubber elastic body so that it may have a desired shock absorption characteristic. As a reference, a known graph showing the relationship between the shape factor and the maximum impact force is shown (FIG. 5). In the graph of FIG. 5, the horizontal axis represents the shape ratio. The vertical axis indicates the maximum impact force actually detected when an impact assuming 500 kN, for example, is applied to the rubber elastic body to be evaluated. As can be seen from the graph of FIG. 5, the rubber elastic body has better shock absorption characteristics as the shape ratio increases. However, if the shape ratio is too large, deformation and destruction are likely to occur. Therefore, the inventor repeats the experiment, and when the upper and lower limit values of the shape ratio are in the range of the predetermined width α including 1.5, the inventor ensures durability against deformation or breakage and has good shock absorption characteristics. Is set as described above.
また、4個のゴム弾性体53bは、前述したように、外周面の規制面52b側端部において軸部211の径方向外方に突設する凸部536を備える(図2、図4参照)。これにより、凸部536は、前述した大径部用ハウジング52の内周面52cにおいて、凸部536に対応してそれぞれ形成された4個の凹部52dに圧入(収容)され、衝撃吸収部材53の軸方向における位置が固定(規制)される。
Further, as described above, the four rubber
(3.作用)
ダンパ装置50は、大径部51が、フランジ部532に衝撃力を付与した場合、図6に示す状態を起点として、4個のゴム弾性体53bが、規制面52b及びフランジ部532に挟さまれ軸線方向に押圧(圧縮)される。このため、4個のゴム弾性体53bは、それぞれ周囲に設けられた初期の隙間空間を充填するように、大径部用ハウジング52(ハウジング22)の内周面52c、規制面52b、筒部531の外周面531b及び前記フランジ部532の全てに接触しながら変形する。また、同時に、周方向で隣り合うゴム弾性体53bに接触しながら変形する(いずれも図略)。
(3. Action)
In the
そして、最終的には、4個のゴム弾性体53bは、図7、図8に示すように、大径部用ハウジング52の内周面52c、ハウジングの規制面52b、筒部531の外周面531b、A軸方向にXだけ変位した後のフランジ部532及び周方向で隣り合うゴム弾性体53bの対向面全面に接触した状態となるよう圧縮変形する。つまり、図7、図8に示したように、圧縮変形後の4個のゴム弾性体53bは、A軸方向にXだけ変位した圧縮後の空間の内部で充満状態となる。
Finally, as shown in FIGS. 7 and 8, the four rubber
これにより、大径部51がフランジ部532に付与した衝撃力は、4個のゴム弾性体53bによって良好に吸収される。なお、ゴム弾性体53bは、非圧縮性流体であるので、A軸方向に、これ以上変位はしない。このため、衝撃受部材53aの筒部531は、規制面52bと当接することなく、規制面52bに対して非接触状態を維持したまま、変形したゴム弾性体53bによって大径部用ハウジング52(ハウジング)に対する相対移動を規制する。このため、筒部531の端面531cが、規制面52bに衝突することによって、大きな衝撃力が発生し、発生した衝撃力によって転舵シャフト21及び大径部用ハウジング52に連結される部分のうち最弱部位が衝撃を受けダメージを受ける虞はない。
Thereby, the impact force which the
(4.実施形態による効果)
上記実施形態によれば、ダンパ装置50は、軸部及び大径部を備える転舵シャフト21(シャフト)と、筒状に形成され、転舵シャフト21(シャフト)を軸線方向に相対移動可能に挿通し、大径部51の当接端面51a(端面)に対して軸線方向に対向する規制面52bを備える大径部用ハウジング52(ハウジング22)と、軸部211に挿通され、大径部51の当接端面51aと規制面52bとの軸線方向の間に介装される衝撃吸収部材53と、を備える。そして、衝撃吸収部材53は、大径部51の当接端面51a(端面)と接触可能な円環部を備える衝撃受部材53aと、円環部の規制面52b側の面と規制面52bとの間に軸部211の周方向に相互に隙間を有してそれぞれ配置され、円環部の規制面52b側の面にそれぞれ固定される4個(複数)のゴム弾性体53bと、を備える。
(4. Effects of the embodiment)
According to the above embodiment, the
このように、4個(複数)のゴム弾性体53bが、円環部の規制面52b側の面と大径部用ハウジング52の規制面52bとの間に、軸部211の周方向に相互に隙間を有してそれぞれ配置される。このため、大径部51の当接端面51aが衝撃受部材53aに衝突し、衝撃吸収部材53を軸線方向に押圧し4個(複数)のゴム弾性体53bが軸線方向に圧縮されても、ゴム弾性体53bは、周囲に拡大可能な隙間を多く有しているので、自在に圧縮変形し良好に衝撃を吸収することができる。
In this way, the four (plural) rubber
また、上記実施形態によれば、ダンパ装置50の衝撃受部材53aは、大径部用ハウジング52(ハウジング22)の内周面に対向する筒部531、及び、筒部531から径方向外方に延在し、規制面52bに対向し、且つ大径部51に接触可能な円環部としてのフランジ部532を備える。そして、4個(複数)のゴム弾性体53bは、大径部用ハウジング52の内周面52c、規制面52b、筒部531の外周面531b及びフランジ部532により形成される空間に配置され、4個(複数)のゴム弾性体53bは、大径部51がフランジ部532に衝撃力を付与しない場合に、大径部用ハウジング52の内周面との間及び筒部531の外周面との間に隙間を介して配置される。これにより、4個(複数)のゴム弾性体53bが、軸線方向に圧縮され、軸線を中心として外径方向内方に拡大しようとしても、筒部531に遮られ、転舵シャフト21(シャフト)の軸部211には当接しない。よって、ゴム弾性体53bの耐久性が向上する。
Further, according to the above embodiment, the
また、上記実施形態によれば、ダンパ装置50において、4個(複数)のゴム弾性体53bは、規制面52b及びフランジ部532により軸線方向に押し付けられることにより、隙間を充填するように、大径部用ハウジング52(ハウジング22)の内周面52c、規制面52b、筒部531の外周面531b及びフランジ部532の全てに接触した状態に変形する。また、4個(複数)のゴム弾性体53bは、周方向に隣り合うゴム弾性体53bに接触した状態に変形する。このため、ゴム弾性体53bは隙間に満充填されるので、衝撃受部材53aは、これ以上軸線方向へは移動できなくなる。従って、衝撃受部材53aは、規制面52bに対して非接触状態を維持したまま、変形したゴム弾性体53bによって大径部用ハウジング52(ハウジング22)に対する相対移動を規制される。
Further, according to the above-described embodiment, in the
このように、ダンパ装置50に係る衝撃受部材53aは、規制面52bに対して非接触状態を維持したまま、変形したゴム弾性体53bによって大径部用ハウジング52に対する相対移動を規制する。よって、従来技術において衝撃受部材がハウジングに衝突することでハウジングに対する衝撃吸収部材の相対移動を規制する構成に対し、ゴム弾性体53bが大径部用ハウジング52と大径部51との間に介在して作用し続ける構成となるため、衝撃吸収力が優れている。このため、筒部531の端面531cが規制面52bに衝突することによって、大きな衝撃力が生じ、生じた衝撃力によって転舵シャフト21、若しくは大径部用ハウジング52(ハウジング22)に連結される部位のうち最弱部位にダメージを及ぼす虞はない。
Thus, the
また、上記実施形態によれば、ダンパ装置50において、4個(複数)のゴム弾性体53bのそれぞれは、各外周面において軸部211の径方向外方に突設する凸部536を備える。また、大径部用ハウジング52(ハウジング22)は、大径部用ハウジング52の内周面52cに、各凸部536に対応して形成され、それぞれの凸部536を収容する4個(複数)の凹部52dを備える。これにより、簡易にダンパ装置50の軸線方向への移動を規制できる。
Further, according to the above embodiment, in the
また、上記実施形態によれば、ダンパ装置50において、4個(複数)のゴム弾性体53bは、円弧状に形成され、周方向に等間隔に4個(3個以上)設けられる。これにより、周方向に隣接するゴム弾性体53bの間で、相互に対向する対向面の面積を十分確保できる。これにより、大径部51がフランジ部532に衝撃力を付与し、ゴム弾性体53bが軸線方向に圧縮変形された場合、ゴム弾性体53bは、径方向外方及び径方向内方だけでなく、周方向に向かっても変形が可能となるので、衝撃吸収に対して好適である。
Further, according to the embodiment, in the
また、上記実施形態によれば、ダンパ装置50において、4個(複数)のゴム弾性体53bは、円環部であるフランジ部532との接触面積である受圧面積SRに対する、大径部用ハウジング52の内周面、筒部531の外周面531b及び隣り合うゴム弾性体53bとの各対向面の表面積である自由面積SFの割合、即ち形状率の上下限値が、1.5を含む所定の幅αを有するよう設定される。これにより、ダンパ装置50は、製造しやすく、耐久性を備え、且つ、良好な衝撃吸収特性を備える。
Further, according to the embodiment, in the
また、上記実施形態によれば、ステアリング装置Sのダンパ装置50は、両端部が、タイロッド24,24を介して転舵輪26,26に連結される。また、ダンパ装置50は、軸線方向に往復移動して、転舵輪26,26を転舵し、タイロッド24に揺動可能に連結される大径部51,51を備える転舵シャフト21と、転舵シャフト21を収容するハウジング22と、衝撃吸収部材53と、を備える。そして、大径部51がフランジ部532に衝撃力を付与した場合に、衝撃受部材53aは、規制面52bに対して非接触状態を維持している。つまり、衝撃受部材53aは、変形し、隙間に充満するゴム弾性体53bによって、大径部用ハウジング52に対し相対移動することを規制される。よって、衝撃受部材がハウジングに衝突することでハウジングに対する衝撃吸収部材の相対移動を規制する従来構成に対して、ゴム弾性体53bがハウジングと大径部51との間に介在し且つ衝撃吸収に対して作用し続けることが可能となる。このため、ダンパ装置50は衝撃吸収能力が優れており耐久性の要求度が高い自動車用のステアリング装置Sとして好適である。
Further, according to the above embodiment, both ends of the
また、上記実施形態によれば、ダンパ装置50を備えるステアリング装置Sが、転舵シャフト21と離間してハウジング22に取り付けられ、出力シャフト32がハウジング22内に延びるモータMと、転舵シャフト21の外周面に形成されるボールねじ部21b、及びボールねじ部21bに複数のボールを介して螺合するナット33aを備えるボールねじ機構33と、出力シャフト32に一体回転可能に設けられる歯付きの駆動プーリ36、ナット33aに一体に設けられる歯付きの従動プーリ34、及び駆動プーリ36と従動プーリ34との間で駆動力を伝達する歯付きベルト35aを備えるベルト伝達機構35と、を備える。
Further, according to the embodiment, the steering device S including the
このように、本実施形態においては、ステアリング装置Sが、操舵補助力によって操舵力を補助するタイプの電動パワーステアリング装置である。このため、例えば、転舵輪26、26が、縁石等に乗り上げたとすると、転舵輪26は縁石から最大舵角方向(舵角エンド方向)に向かう力を受け、その力に応じて転舵シャフト21が、直線移動される。つまり、転舵輪26,26から転舵シャフト21に対し、転舵シャフト21を軸線方向に移動させる過大な力が逆入力される場合がある。このため、ボールねじ部21bに螺合するボールねじナット33aが、ボールねじ部21bから回転力を付与され、従動プーリ34を、所定の方向に回転させる。従動プーリ34は、歯付きベルト35aを介して駆動プーリ32a、及びモータMの出力シャフト32に回転力を付与する。
Thus, in this embodiment, the steering device S is an electric power steering device of a type that assists the steering force by the steering assist force. For this reason, for example, if the steered
この後、転舵シャフト21のさらなる軸線方向への移動によって、転舵シャフト21の端部に設けられた大径部51が、ダンパ装置50の衝撃吸収部材53のフランジ部532に当接する。このとき、例えば従来技術のように、衝撃吸収部材53の衝撃受部材53aの筒部531の当接面が、本実施形態の大径部用ハウジング52の規制面52bに衝突すると、転舵シャフト21の移動は急激に停止してしまう。そして、駆動プーリ32a、及びモータMの出力シャフト32の回転は、停止されず慣性により継続される。このため、従動プーリ34と駆動プーリ32aとの間に掛け渡された歯付きベルト35aの掛け渡し部分のうち、一方の掛け渡し部分の張力が過大に上昇するとともに、他方の掛け渡し部分の張力が緩むこととなる。これに伴い、例えば、駆動プーリ32aの外歯と歯付きベルト35aのうち緩んだ他方の掛け渡し側の内歯との噛み合いの歯数が減少(歯浮き)し、内歯と駆動プーリ32aの外歯との掛かりがはずれやすくなり、歯飛びが生じる虞が有る。
Thereafter, the large-
しかしながら、本発明では、ダンパ装置50の衝撃吸収部材53では、適切な形状率で形成された4個(複数)のゴム弾性体53bが、規制面52b及びフランジ部532により軸線方向に押し付けられる。これにより、ゴム弾性体53bが、隙間を充填するように、大径部用ハウジング52(ハウジング22)の内周面52c、規制面52b、筒部531の外周面531b及びフランジ部532の全てに全面で接触した状態となるよう変形する。また、ゴム弾性体53bが、周方向に隣り合うゴム弾性体53bに全面で接触した状態となるよう変形する。そして、衝撃受部材53aは、規制面52bに対して非接触状態を維持したまま、変形したゴム弾性体53bによって大径部用ハウジング52(ハウジング22)に対する相対移動を規制される。これにより、衝撃吸収部材53の衝撃受部材53aの筒部531の端面531cが、大径部用ハウジング52の規制面52bに衝突し、転舵シャフト21の移動が急激に停止することはない。よって、歯付きベルト35aの歯飛びは発生せず歯付きベルト35aの耐久性が向上する。また、制御部ECUに記憶された中立情報がステアリングセンタに対応する位置からずれることを抑制することができる。
However, in the present invention, in the
なお、上記実施形態においては、複数のゴム弾性体53bを4個とした。しかし、この態様には限らない。ゴム弾性体53bの数は、3個以上であればいくつであってもよい。
また、上記実施形態では、衝撃受部材53aが筒部531を有していたがこの態様には限らない。衝撃受部材53aは、筒部531を有していなくてもよい。これによって、4個のゴム弾性体53bが軸線方向に圧縮変形し、軸線を中心として径方向外方に拡大変形した場合、軸部211の外周面と接触する虞はあるが、このときにおいても、衝撃の吸収効果については相応に得られる。
In the above embodiment, the number of the plurality of rubber
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施形態では、4個のゴム弾性体53bのそれぞれは、各外周面において軸部211の径方向外方に突設する凸部536を一つずつ備えた。しかし、この態様には限らず、ゴム弾性体53bの各外周面にそれぞれ2個を超える凸部536を設けてもよい。また、4個のゴム弾性体53bのうち少なくとも一つのゴム弾性体53bの外周面に凸部536を一個以上設けるだけでもよい。これによっても、本発明に係る十分な効果は期待できる。さらには、凸部536を設けなくてもよく、これによっても、本発明に係る効果は相応に得られる。
In the above embodiment, each of the four rubber
また、上記実施形態では、4個のゴム弾性体53bは、それぞれ軸線と直交する断面が円弧状になるよう形成された。しかしこの態様には限らず、本発明と同様、周囲に隙間を有していれば、角柱、円柱等の形状で形成されてもよい。
Moreover, in the said embodiment, the four rubber
また、上記実施形態では、4個のゴム弾性体53bは、形状率が1.5を含み、形状率の上下限値の幅が所定の幅αを有するよう設定された。しかし、この態様には限らず、形状率の上下限値の幅αの中には、1.5を含んでいなくてもよい。これによっても、本発明に係る効果は相応に得られる。
Moreover, in the said embodiment, the four rubber
10・・・操舵機構、 20・・・転舵機構、 22・・・ハウジング、 24・・・タイロッド、 26・・・転舵輪、 27・・・ボールスタッド、 50・・・ダンパ装置、 51・・・大径部、 51a・・・当接端面(端面)、 52・・・大径部用ハウジング(ハウジング)、 52a・・・大径部収容部、 52b・・・規制面、 52c・・・内周面、 52d・・・凹部、 52e・・・シャフト収容部、 53・・・衝撃吸収部材、 53b・・・ゴム弾性体、 211・・・軸部、 213・・・めねじ部、 531・・・筒部、 532・・・フランジ部(円環部)、 536・・・凸部、 D・・・間隔、 S・・・電動パワーステアリング装置(ステアリング装置)、 SF・・・自由面積、 SR・・・受圧面積、 X・・・圧縮代。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
筒状に形成され、前記シャフトを軸線方向に相対移動可能に挿通し、前記大径部の端面に対して前記軸線方向に対向する規制面を備えるハウジングと、
前記軸部に挿通され、前記大径部の端面と前記規制面との前記軸線方向の間に介装される衝撃吸収部材と、
を備えるダンパ装置であって、
前記衝撃吸収部材は、
前記大径部の端面と接触可能な円環部を備える衝撃受部材と、
前記円環部の前記規制面側の面と前記規制面との間に前記軸部の周方向に相互に隙間を有してそれぞれ配置され、前記円環部の前記規制面側の面にそれぞれ固定される複数のゴム弾性体と、
を備える、ダンパ装置。 A shaft having a shaft portion and a large diameter portion;
A housing that is formed in a tubular shape, is inserted through the shaft so as to be relatively movable in the axial direction, and has a regulating surface that faces the end surface of the large-diameter portion in the axial direction;
An impact absorbing member inserted through the shaft portion and interposed between the end surface of the large-diameter portion and the restricting surface;
A damper device comprising:
The shock absorbing member is
An impact receiving member comprising an annular portion capable of contacting the end surface of the large diameter portion;
The annular portion is disposed between the regulating surface side surface and the regulating surface with a gap between each other in the circumferential direction of the shaft portion, and is respectively disposed on the regulating surface side surface of the annular portion. A plurality of rubber elastic bodies to be fixed;
A damper device comprising:
前記複数のゴム弾性体は、前記ハウジングの内周面、前記規制面、前記筒部の外周面及び前記フランジ部により形成される空間に配置され、
前記複数のゴム弾性体は、前記大径部が前記フランジ部に衝撃力を付与しない場合に、前記ハウジングの内周面との間及び前記筒部の外周面との間に隙間を介して配置される、請求項1に記載のダンパ装置。 The impact receiving member includes a cylindrical portion that opposes the inner peripheral surface of the housing, and the circle that extends radially outward from the cylindrical portion, is opposed to the restriction surface, and can contact the large diameter portion. It has a flange as an annulus,
The plurality of rubber elastic bodies are disposed in a space formed by an inner peripheral surface of the housing, the regulating surface, an outer peripheral surface of the cylindrical portion, and the flange portion,
The plurality of rubber elastic bodies are arranged with a gap between the inner peripheral surface of the housing and the outer peripheral surface of the cylindrical portion when the large diameter portion does not give an impact force to the flange portion. The damper device according to claim 1.
前記衝撃受部材は、前記規制面に対して非接触状態を維持したまま、変形した前記ゴム弾性体によって前記ハウジングに対する相対移動を規制される、請求項2に記載のダンパ装置。 The plurality of rubber elastic bodies are pressed in the axial direction by the restriction surface and the flange portion, so as to fill the gap, the inner peripheral surface of the housing, the restriction surface, the outer peripheral surface of the cylindrical portion, and The flange portion is deformed to be in contact with all of the flange portions, and is deformed to be in contact with the rubber elastic body adjacent in the circumferential direction,
The damper device according to claim 2, wherein the impact receiving member is restricted in relative movement with respect to the housing by the deformed rubber elastic body while maintaining a non-contact state with respect to the restriction surface.
前記ハウジングは、前記ハウジングの前記内周面に、それぞれの前記凸部に対応して形成されそれぞれの前記凸部を収容する複数の凹部を備える、請求項1−3の何れか一項に記載のダンパ装置。 Each of the plurality of rubber elastic bodies includes a convex portion projecting radially outward of the shaft portion on each outer peripheral surface,
The said housing is provided in the said internal peripheral surface of the said housing with the some recessed part formed corresponding to each said convex part, and accommodating each said convex part. Damper device.
両端部がタイロッドを介して転舵輪に連結されると共に軸線方向に往復移動して前記転舵輪を転舵する転舵シャフトであり、前記タイロッドに揺動可能に連結される前記大径部を備える前記シャフトと、
前記転舵シャフトを収容する前記ハウジングと、
前記衝撃吸収部材と、
を備える、ステアリング装置。 A steering device comprising the damper device according to any one of claims 1 to 6,
Both ends are coupled to the steered wheels via tie rods, and are steered shafts that reciprocate in the axial direction to steer the steered wheels, and include the large-diameter portion that is pivotably coupled to the tie rods. The shaft;
The housing that houses the steered shaft;
The shock absorbing member;
A steering apparatus comprising:
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