JP2017165212A - ダンパ装置およびステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
Description
前記衝撃吸収部材は、前記規制部に対して前記大径部が軸線方向の規定位置まで相対移動した場合に、前記大径部および前記規制部のうち一方の部材である一方部材と接触する衝撃受部材と、軸線方向の弾性を有するばねであって、前記大径部および前記規制部のうち他方の部材である他方部材と前記衝撃受部材との間に軸線方向に予め圧縮された状態で配置され、前記大径部が前記規定位置を超えて前記規制部側に相対移動した場合に前記衝撃受部材を介して前記一方部材を軸線方向に付勢する予圧縮ばねと、を備える。
また、衝撃吸収部材の予圧縮ばねは、シャフトの大径部が規定位置を超えて規制部側に相対移動した場合、即ち所定荷重よりも大きい荷重がダンパ装置に付与された場合には、衝撃受部材を介して一方部材を軸線方向に付勢する。このとき、エンド当て後のシャフトのストロークに応じた弾性力に加えて、予圧縮ばねが予め圧縮された長さに応じた弾性力をもって一方部材が付勢される。このような構成により、予圧縮ばねのばね定数、および予圧縮量を適宜調整して、衝撃の吸収性を維持しつつ、シャフトの移動を確実に規制することができる。
(ステアリング装置10の構成)
ステアリング装置10は、車両の転舵輪70に連結される転舵シャフト20を軸線方向A(図1の左右方向)に往復移動させることにより、転舵輪70の向きを変える。ステアリング装置10は、図1に示すように、ステアリングホイール11と、ステアリングシャフト12と、ボールスタッド13と、タイロッド14と、ブーツ15と、トルク検出装置16と、転舵シャフト20と、操舵補助機構30と、ハウジング40と、ダンパ装置50とを備える。
ダンパ装置50の詳細構成について、図1−図4を参照して説明する。ダンパ装置50は、転舵シャフト20が可動範囲の端部まで移動されてエンド当てが発生した場合に、転舵シャフト20の移動を規制するとともに、エンド当てに伴って発生する衝撃を吸収する。転舵シャフト20の可動範囲は、転舵輪70の最大転舵角に対応し、転舵輪70がタイヤハウスカバー等に干渉しないように規定の範囲に収まるように予め設定される。エンド当ては、運転者による正常な操作が行われた正常操舵時の他に、転舵輪70が障害物と衝突するなどした異常操舵時に、転舵シャフト20が軸線方向Aに移動されて発生する。上記の正常操舵時のエンド当てとは、車両が停止した状態で運転者がステアリングホイール11を回す据え切り、および車両が低速走行中に運転者がステアリングホイール11を回す操舵において発生するエンド当てをいう。
ダンパ装置50の動作について、図3−図5を参照して説明する。ここで、ダンパ装置50における衝撃吸収部材60の予圧縮ばね63は、図5の一点鎖線に示すように、自然長から圧縮量に応じた弾性力を発現する特性を有する。この予圧縮ばね63は、図3に示すように、規定の予圧縮荷重Lsにて予め軸線方向Aに圧縮された状態で配置されている。そのため、エンド当てにより衝撃受部材61が受けた衝撃力が予圧縮荷重Ls以下の場合には、衝撃受部材61は、軸線方向Aに変位しない。
(衝撃吸収部材60のユニット化)
実施形態において、ダンパ装置50の衝撃吸収部材60は、ハウジング40の大径部収容部41に衝撃受部材61、弾性体62、および予圧縮ばね63をそれぞれ配置し、予圧縮ばね63が所定の長さとなるように衝撃受部材61を押し込んだ状態で止め輪51を止め輪溝44に嵌合させて組み付けられる。これに対して、衝撃受部材61と弾性体62と予圧縮ばね63と止め輪51は、ユニット化されて、ハウジング40の大径部収容部41に配置される構成としてもよい。
実施形態および変形態様において、衝撃吸収部材60,160は、衝撃受部材61が受ける衝撃力に応じて変形し、衝撃を吸収しつつ、転舵シャフト20の移動を規制するタイプを採用する。これに対して、衝撃吸収部材60,160は、衝撃吸収部材60のストロークに応じて体積が変動する収容室に弾性体62を配置することによって、高い移動規制力を得る体積圧縮タイプとしてもよい。
実施形態および変形態様において、衝撃吸収部材60,160は、固定部材であるハウジング40,140に設けられる構成とした。これに対して、衝撃吸収部材60,160は、移動部材である転舵シャフト20に設けられる構成としてもよい。このような構成によると、衝撃吸収部材60,160は、転舵シャフト20の大径部24に軸線方向Aに隣接して配置される。
実施形態および変形態様において、ダンパ装置50,150は、ストッパ部材として止め輪溝44に嵌合されるタイプの止め輪51を備える構成とした。これに対して、衝撃受部材61の大径部24側への移動を規制可能であれば種々の態様を採用し得る。例えば、図7に示すように、ダンパ装置250は、ハウジング40の内周面に圧入されることによって固定されるタイプのリング部材252を備える。リング部材252が軸線方向Aの所定の位置まで圧入されると、当該リング部材252の端面に衝撃受部材61が接触して、衝撃受部材61の大径部24側への移動が規制される。その他に、ストッパ部材としては、例えばリング状の固定部材がハウジング40にねじ締結されるタイプを採用してもよい。
実施形態および変形態様において、ダンパ装置50,150は、車両のステアリング装置10に適用された態様を例示した。これに対して、ダンパ装置50,150は、シャフトと当該シャフトを軸線方向に相対移動可能に挿通するハウジングを備え、エンド当てが発生し得る装置であれば、当該装置に適用され得る。このような構成において、予圧縮ばね63の組み付け時の予圧縮荷重は、例えばシャフトに付与される最大軸力などによって適宜設定される。
ダンパ装置50,150は、軸部21と、軸部21より大径に形成された大径部24とを有するシャフト(転舵シャフト20)と、筒状に形成され、シャフト(転舵シャフト20)を軸線方向Aに相対移動可能に挿通し、大径部24と軸線方向Aに対向する位置に規制部42を形成されたハウジング40と、大径部24と規制部42との間に配置され、ハウジング40に対してシャフト(転舵シャフト20)が可動範囲の端部まで相対移動された場合にシャフト(転舵シャフト20)の相対移動を規制するとともに、当該規制に伴って発生する衝撃を吸収する衝撃吸収部材60,160と、を備える。
衝撃吸収部材60,160は、規制部42に対して大径部24が軸線方向Aの規定位置まで相対移動した場合に、大径部24および規制部42のうち一方の部材である一方部材と接触する衝撃受部材61と、軸線方向Aの弾性を有するばねであって、大径部24および規制部42のうち他方の部材である他方部材と衝撃受部材61との間に軸線方向Aに予め圧縮された状態で配置され、大径部24が規定位置を超えて規制部42側に相対移動した場合に衝撃受部材61を介して一方部材を軸線方向Aに付勢する予圧縮ばね63と、を備える。
また、衝撃吸収部材60,160の予圧縮ばね63は、転舵シャフト20の大径部24が規定位置を超えて規制部42側に相対移動した場合、即ち異常操舵時のエンド当てにより予圧縮荷重Lsよりも大きい荷重がダンパ装置50,150に付与された場合には、衝撃受部材61を介して一方部材を軸線方向Aに付勢する。このとき、エンド当て後の転舵シャフト20のストロークに応じた弾性力に加えて、予圧縮ばね63が予め圧縮された長さに応じた弾性力をもって一方部材が付勢される。このような構成により、予圧縮ばね63のばね定数、および予圧縮量を適宜調整して、衝撃の吸収性を維持しつつ、転舵シャフト20の移動を確実に規制することができる。
このような構成によると、ダンパ装置50,150は、予圧縮ばね63の弾性力に加えて、エンド当て後の転舵シャフト20のストロークにより変形する弾性体62の弾性力によって、転舵シャフト20の相対移動を規制するとともに衝撃を吸収することができる。また、ダンパ装置50,150が異なる2つの弾性部材(予圧縮ばね63、弾性体62)を備えることから、予圧縮ばね63の主機能を転舵シャフト20の可動範囲の維持とし、弾性体62の主機能を転舵シャフト20の移動規制および衝撃吸収とすることができる。これにより、それぞれのばね定数等を主機能に応じて設定することで、弾性体62により好適に移動規制および衝撃吸収が可能となる。また、ゴム材料またはゴム状弾性を有する合成樹脂材料で成形される弾性体62が経年劣化等しても、予圧縮ばね63により衝撃受部材61を一方部材(実施形態の大径部24)側へ常に付勢した状態となるので、転舵シャフト20の可動範囲が好適に維持される。
このような構成によると、予圧縮ばね63が金属材料で成形されるので、予圧縮ばね63がゴム材料等で成形された構成と比較して、予圧縮ばね63の耐環境性が向上し、衝撃受部材61が予圧縮荷重Lsにより第一部材側へ常に付勢された状態を維持できる。これにより、ダンパ装置50,150における転舵シャフト20の可動範囲が維持され、ダンパ装置50,150およびステアリング装置の動作をより安定化させることができる。
このような構成によると、衝撃吸収部材60,160は、固定部材であるハウジング40に設けられる。これにより、移動部材である転舵シャフト20が軽量となり、エンド当てにより発生する衝撃を低減し、転舵シャフト20の動作性を向上できる。
このような構成によると、止め輪51に規制された状態の衝撃受部材61と規制部42との距離(L1−L2)を一定にすることができる。これにより、規制部42および衝撃受部材61との間に予圧縮ばね63を規定の予圧縮荷重Lsにより圧縮された状態で配置できる。よって、転舵シャフト20の軸力が予圧縮荷重Ls以下となる正常操舵時のエンド当てに対しては、転舵シャフト20の相対移動が規制され、転舵シャフト20の可動範囲を適正に維持できる。
このような構成によると、衝撃吸収部材160は、予圧縮ばね63が予め圧縮された状態を維持するユニットを備える。これにより、ユニットでの搬送が可能となり、当該ユニットを規制部42と大径部24との間に配置することにより予圧縮ばね63を適正な荷重により圧縮した状態で配置することができる。よって、ダンパ装置150の組み付け性が向上し、製造コストを削減できる。
ステアリング装置10には、転舵輪とタイヤハウスカバー等との干渉が発生しないように、転舵シャフト20の可動範囲が予め定められ、この可動範囲が経年により変動しないことが求められる。また、ステアリング装置10の転舵シャフト20には、転舵輪が縁石に衝突するなどして、過大な軸力Lxが入力されることがあり、特に転舵シャフト20の移動を確実に規制することが求められる。よって、このようなステアリング装置10に、転舵シャフト20の可動範囲の維持が可能であり、衝撃の吸収性が高く且つ転舵シャフト20の移動を規制可能な本発明のダンパ装置50,150を適用することは特に有用である。
このような構成によると、予圧縮ばね63が予め圧縮される際に加えられる予圧縮荷重Lsは、ラックアンドピニオン機構と操舵補助機構により転舵シャフトが出力可能な最大軸力と、転舵輪の転舵に必要な最大軸力との差分以上の荷重に設定される。つまり、運転者が転舵輪を転舵させるためにステアリングホイール11を操作した場合に転舵シャフト20に入力される軸力(セット荷重)によっては、衝撃受部材61は、予圧縮ばね63の弾性力によって他方部材(実施形態の規制部42)側への移動を規制される。よって、セット荷重によっては、転舵シャフト20の大径部24は、規定位置を超えた規制部42側への相対移動を規制される。これにより、セット荷重によって規定される転舵シャフト20の可動範囲が好適に設定することが可能となる。
Claims (8)
- 軸部と、前記軸部より大径に形成された大径部とを有するシャフトと、
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、前記大径部と軸線方向に対向する位置に規制部を形成されたハウジングと、
前記大径部と前記規制部との間に配置され、前記ハウジングに対して前記シャフトが可動範囲の端部まで相対移動された場合に前記シャフトの相対移動を規制するとともに、当該規制に伴って発生する衝撃を吸収する衝撃吸収部材と、
を備えるダンパ装置であって、
前記衝撃吸収部材は、
前記規制部に対して前記大径部が軸線方向の規定位置まで相対移動した場合に、前記大径部および前記規制部のうち一方の部材である一方部材と接触する衝撃受部材と、
軸線方向の弾性を有するばねであって、前記大径部および前記規制部のうち他方の部材である他方部材と前記衝撃受部材との間に軸線方向に予め圧縮された状態で配置され、前記大径部が前記規定位置を超えて前記規制部側に相対移動した場合に前記衝撃受部材を介して前記一方部材を軸線方向に付勢する予圧縮ばねと、
を備えるダンパ装置。 - 前記衝撃吸収部材は、前記他方部材と前記衝撃受部材との間に配置され、ゴム材料またはゴム状弾性を有する合成樹脂材料で成形される弾性体をさらに備え、
前記弾性体は、前記大径部が前記規定位置を超えて前記規制部側に相対移動した場合に変形し、前記シャフトの相対移動を規制するとともに衝撃を吸収する、請求項1に記載のダンパ装置。 - 前記予圧縮ばねは、金属材料で成形される、請求項1または2に記載のダンパ装置。
- 前記衝撃吸収部材は、前記ハウジングに設けられ、
前記衝撃受部材は、前記規制部に対して前記大径部が前記規定位置まで相対移動した場合に前記一方部材である前記大径部に接触し、
前記予圧縮ばねは、前記他方部材である前記規制部と前記衝撃受部材との間に配置される、請求項1−3の何れか一項に記載のダンパ装置。 - 前記ダンパ装置は、前記ハウジングに固定され、前記衝撃受部材の前記一方部材側への移動を規制するストッパ部材をさらに備える、請求項4に記載のダンパ装置。
- 前記衝撃吸収部材は、
筒状部、および前記予圧縮ばねの軸線方向の一端を支持する支持部を有する本体部と、
前記筒状部に固定され、前記衝撃受部材の前記一方部材側への移動を規制するストッパ部材と、
をさらに備え、
前記本体部、前記衝撃受部材、前記予圧縮ばね、および前記ストッパ部材は、前記支持部と前記衝撃受部材との間で前記予圧縮ばねが圧縮された状態を維持し、前記他方部材に対して着脱可能に配置されるユニットを構成する、請求項1−5の何れか一項に記載のダンパ装置。 - 請求項1−6の何れか一項に記載のダンパ装置を備えるステアリング装置であって、
両端部がタイロッドを介して転舵輪に連結されるととも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有する前記シャフトと、
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。 - 前記転舵シャフトには、ステアリングホイールに対する操作を伝達されるラックアンドピニオン機構が設けられ、
前記予圧縮ばねは、前記ステアリング装置の前記転舵シャフトが出力可能な最大軸力と、前記転舵輪の転舵に必要な最大軸力との差分以上の荷重により予め圧縮されている、請求項7に記載のステアリング装置。
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