JP2019085072A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容易に製造でき且つ部品点数を削減することができるステアリング装置を提供すること。【解決手段】ステアリング装置は、ハウジングと、ハウジングを貫通するラックと、ラックの軸方向の全長に亘って外径が一定であってハウジングの内周面に嵌まるブッシュホルダと、ブッシュホルダの内周面に嵌まり且つラックに接するブッシュと、ラックに取り付けられ且つ軸方向でブッシュホルダに面するラックフランジと、を備える。ブッシュホルダの端面はハウジングに接する。【選択図】図３

Description

本発明は、ステアリング装置に関する。

車両には、操作者（運転者）のステアリングホイールに対する操作を車輪に伝えるための装置としてステアリング装置が設けられている。ラックアンドピニオン式のステアリング装置においては、入力軸に接続されたピニオンがラックに噛み合っており、ラックが車両の左右方向に移動する。ラックの移動によりホイールの向きが変化する。例えばラックアンドピニオン式のステアリング装置の一例が特許文献１に記載されている。特許文献１に示されるように、ラックはブッシュを介してハウジングに支持されている。

特開２０１５−１８９３７８号公報

ところで、ラックの移動できる距離は規制される必要がある。このため、ラックが所定距離移動した場合にラックがハウジングに対して移動できないようにするためのストッパーが設けられる。部品数を削減するために、ブッシュがストッパーを兼ねることが望ましい。しかし、特許文献１のステアリング装置の場合、ブッシュをラックのストッパーとして用いるためには、ブッシュをハウジングに引っ掛かるような形状にする必要がある。このため、ブッシュの製造が難しくなる。

本開示は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、容易に製造でき且つ部品点数を削減することができるステアリング装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本開示の一態様のステアリング装置は、ハウジングと、前記ハウジングを貫通するラックと、前記ラックの軸方向の全長に亘って外径が一定であって前記ハウジングの内周面に嵌まるブッシュホルダと、前記ブッシュホルダの内周面に嵌まり且つ前記ラックに接するブッシュと、前記ラックに取り付けられ且つ前記軸方向で前記ブッシュホルダに面するラックフランジと、を備え、前記ブッシュホルダの端面は前記ハウジングに接する。

ブッシュホルダの外径が軸方向の全長に亘って一定であるため、ブッシュホルダの外周面に対して複雑な加工が不要である。一方、ブッシュホルダの端面がハウジングに接しているので、ラックフランジがブッシュホルダに接すると、ラックの移動が規制される。このため、ブッシュホルダの外径が一定であっても、ブッシュホルダがラックの移動を規制するストッパーを兼ねることができる。したがって、ステアリング装置は、容易に製造でき且つ部品点数を削減することができる。

ステアリング装置の望ましい態様として、前記ラックフランジと前記ブッシュホルダとの間に位置する緩衝部材を備える。

これにより、緩衝部材が変形した後にラックフランジがブッシュホルダに接する。このため、ラックフランジがブッシュホルダに接する時の衝撃が低減される。

本開示によれば、容易に製造でき且つ部品点数を削減することができるステアリング装置を提供することができる。

図１は、本実施形態のステアリング装置の模式図である。 図２は、本実施形態のステアリングギアボックスの断面図である。 図３は、本実施形態のステアリングギアボックスの一端を拡大した断面図である。 図４は、本実施形態のブッシュユニットの周辺を拡大した断面図である。 図５は、本実施形態のブッシュユニットの斜視図である。 図６は、本実施形態のブッシュの側面図である。 図７は、第１変形例のブッシュユニットの周辺を拡大した断面図である。 図８は、第２変形例のステアリングギアボックスの一端を拡大した断面図である。 図９は、第２変形例のブッシュユニットの斜視図である。 図１０は、第２変形例のブッシュの斜視図である。

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

（実施形態）
図１は、本実施形態のステアリング装置の模式図である。図１に示すように、ステアリング装置８０は、ステアリングホイール８１と、ステアリングシャフト８２と、ユニバーサルジョイント８４と、ロアシャフト８５と、ユニバーサルジョイント８６と、ピニオンシャフト８７と、ピニオン８８と、ステアリングギアボックス１と、電動モータ９３と、を備える。

図１に示すように、ステアリングホイール８１はステアリングシャフト８２に連結されている。ステアリングシャフト８２の一端がステアリングホイール８１に連結され、ステアリングシャフト８２の他端がユニバーサルジョイント８４に連結される。ロアシャフト８５は、ユニバーサルジョイント８４を介してステアリングシャフト８２に連結される。ロアシャフト８５の一端がユニバーサルジョイント８４に連結され、他端がユニバーサルジョイント８６に連結される。ピニオンシャフト８７の一端がユニバーサルジョイント８６に連結され、他端がピニオン８８に連結される。

図２は、本実施形態のステアリングギアボックスの断面図である。図３は、本実施形態のステアリングギアボックスの一端を拡大した断面図である。なお、図２において、電動モータ９３及び電動モータ９３に付随する部材の記載は省略されている。図２及び図３に示すように、ステアリングギアボックス１は、ハウジング１０と、ラック１１と、ボールジョイント１３と、ブッシュユニット５と、緩衝部材１５と、ラックフランジ１６と、を備える。

ハウジング１０は、円筒状の部材である。ラック１１は、ハウジング１０を貫通しており、ピニオン８８と噛み合っている。ピニオン８８及びラック１１は、ピニオンシャフト８７に伝達された回転運動を直進運動に変換する。ラック１１は、ボールジョイント１３を介してタイロッド８９に連結される。ラック１１の軸方向にラック１１が移動することで車輪の角度が変化する。

以下の説明において、ラック１１の軸方向は単に軸方向と記載される。軸方向に対して直交する方向は径方向と記載される。ラック１１の回転軸を中心とした円の接線に沿う方向は周方向と記載される。

電動モータ９３は、例えばブラシレスモータである。電動モータ９３は、ブラシ（摺動子）及びコンミテータ（整流子）を備えるモータであってもよい。電動モータ９３は、例えばハウジング１０に固定される。電動モータ９３の動力は、ラック１１に伝達され、軸方向にラック１１を移動させる。電動モータ９３で生じたトルクにより、操作者がラック１１を移動させるために要する力が小さくなる。すなわち、ステアリング装置８０には、ラックアシスト式が採用されている。

図１に示すように、ステアリング装置８０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）９０と、トルクセンサ９４と、車速センサ９５と、を備える。電動モータ９３、トルクセンサ９４及び車速センサ９５は、ＥＣＵ９０と電気的に接続される。トルクセンサ９４は、例えばピニオン８８に取り付けられている。トルクセンサ９４は、ピニオン８８に伝達された操舵トルクをＣＡＮ（Controller Area Network）通信によりＥＣＵ９０に出力する。車速センサ９５は、ステアリング装置８０が搭載される車体の走行速度（車速）を検出する。車速センサ９５は、車体に備えられ、車速をＣＡＮ通信によりＥＣＵ９０に出力する。

ＥＣＵ９０は、電動モータ９３の動作を制御する。ＥＣＵ９０は、トルクセンサ９４及び車速センサ９５のそれぞれから信号を取得する。ＥＣＵ９０には、イグニッションスイッチ９８がオンの状態で、電源装置９９（例えば車載のバッテリ）から電力が供給される。ＥＣＵ９０は、操舵トルク及び車速に基づいて補助操舵指令値を算出する。ＥＣＵ９０は、補助操舵指令値に基づいて電動モータ９３へ供給する電力値を調節する。ＥＣＵ９０は、電動モータ９３から誘起電圧の情報又は電動モータ９３に設けられたレゾルバ等から出力される情報を取得する。ＥＣＵ９０が電動モータ９３を制御することで、ステアリングホイール８１の操作に要する力が小さくなる。

図４は、本実施形態のブッシュユニットの周辺を拡大した断面図である。図５は、本実施形態のブッシュユニットの斜視図である。図６は、本実施形態のブッシュの側面図である。図３に示すように、ブッシュユニット５は、ブッシュホルダ５１と、ブッシュ５６と、を備える。

ブッシュホルダ５１は、例えば金属で形成されている。ブッシュホルダ５１は、円筒状の部材である。ブッシュホルダ５１の外径は、軸方向の全長に亘って一定である。ブッシュホルダ５１は、ハウジング１０の内周面に嵌められる。例えば、ブッシュホルダ５１はハウジング１０の内側に圧入される。ブッシュホルダ５１が例えば規格化された管材から製造される場合、ブッシュホルダ５１の外径は一定なので、管材の外周面に対する加工が不要である。このため、ブッシュホルダ５１は容易に製造できる。ブッシュホルダ５１の端面５１１は、ハウジング１０の端面１０１に接する。端面１０１は、ハウジング１０の内周面に設けられた、軸方向に対して直交する平面である。

図４に示すように、ブッシュホルダ５１は、突起５１３と、凹部５１５と、を備える。突起５１３は、ブッシュホルダ５１の内周面から径方向に突出している。突起５１３は、環状である。突起５１３の内径は、ラック１１の外径よりも大きい。すなわち、突起５１３はラック１１に接していない。凹部５１５は、ブッシュホルダ５１の内周面に設けられた環状の溝である。凹部５１５は、端面１０１側の端部に位置する。

ブッシュ５６は、例えば合成樹脂で形成されている。ブッシュ５６は、円筒状の部材である。ブッシュ５６は、ブッシュホルダ５１の内周面に嵌められる。ブッシュ５６は、ラック１１の外周面に接する。ラック１１がブッシュ５６に支持されることで、ラック１１が軸方向に滑らかに移動できる。ブッシュ５６の一方の端面５６１は、ハウジング１０の端面１０１に接する。ブッシュ５６の他方の端面５６２は、ブッシュホルダ５１の突起５１３に接する。

図４から図６に示すように、ブッシュ５６は、複数の凹部５６３と、複数のＯリング５６５と、凸部５６７と、複数の第１スリット５６８と、複数の第２スリット５６９と、を備える。凹部５６３は、ブッシュ５６の外周面に設けられた環状の溝である。それぞれの凹部５６３にはＯリング５６５が嵌まっている。Ｏリング５６５は、例えばゴムで形成されている。Ｏリング５６５は、ブッシュホルダ５１の内周面に接している。凸部５６７は、ブッシュ５６の外周面に設けられた環状の***である。凸部５６７は、ブッシュホルダ５１の凹部５１５に嵌まっている。凸部５６７は、ブッシュホルダ５１とハウジング１０とに挟まれることで、軸方向に圧縮されている。これにより、ブッシュ５６が位置決めされる。ハウジング１０の内周面に形成された環状溝に凸部５６７を嵌める場合と比較して、ハウジング１０に対する複雑な加工が不要である。

図６に示すように、第１スリット５６８は、ブッシュ５６の凸部５６７側の端部から軸方向に沿って延びている。複数の第１スリット５６８は、周方向で等間隔に配置されている。第２スリット５６９は、ブッシュ５６の凸部５６７とは反対側の端部から軸方向に沿って延びている。複数の第２スリット５６９は、周方向で等間隔に配置されている。図６に示すように、周方向で隣接する２つの第１スリット５６８の間に、１つの第２スリット５６９が配置される。第１スリット５６８及び第２スリット５６９が互い違いに配置されている。第１スリット５６８及び第２スリット５６９があることによって、ブッシュ５６がブッシュホルダ５１に挿入される時、ブッシュ５６が容易に変形する。

ブッシュユニット５は、ハウジング１０に取り付けられる前に組み立てられる。ブッシュ５６がブッシュホルダ５１に挿入された後、ブッシュユニット５（ブッシュ５６を内蔵するブッシュホルダ５１）がハウジング１０に圧入される。このため、ブッシュユニット５がハウジング１０に取り付けられる前に、ブッシュ５６とブッシュホルダ５１との間の隙間の有無を検査することが可能である。これにより、ブッシュ５６とブッシュホルダ５１との間の隙間に起因する振動が抑制される。

また、ブッシュ５６とブッシュホルダ５１とが別部材であるため、ブッシュユニット５は外径が相違する様々なラック１１に適用できる。例えば、ブッシュホルダ５１を標準部品とし、ラック１１の外径に応じて複数種類のブッシュ５６から適切なブッシュ５６を選択することが可能となる。

また上述した特許文献１では、ストッパがエンドケースに圧入されるので、ストッパの外径及びエンドケースの内径を管理する必要がある。これに対してブッシュユニット５においては、径方向の寸法を管理する必要がある部分が少なくなる。また、特許文献１では、ブッシュの突出部を圧縮量を決めるために、ブッシュ、エンドケース及びストッパの軸方向の寸法を管理する必要がある。これに対してブッシュユニット５においては、軸方向の寸法を管理する必要がある部分が少なくなる。

図３に示すように、緩衝部材１５は、ラック１１に取り付けられる。緩衝部材１５は、ブッシュユニット５よりもボールジョイント１３側に位置する。緩衝部材１５は、例えばゴムで形成されている。緩衝部材１５は、環状の部材である。図３に示すように、緩衝部材１５の外径Ｄ２は、ブッシュホルダ５１の内径Ｄ１よりも小さい。このため、緩衝部材１５は、軸方向でブッシュホルダ５１の突起５１３に面するが、ブッシュホルダ５１の端面５１２には面しない。また、緩衝部材１５の軸方向の長さＬ２は、ブッシュホルダ５１の突起５１３から緩衝部材１５側の端面５１２までの軸方向の距離Ｌ１よりも大きい。

図３に示すように、ラックフランジ１６は、ラック１１に取り付けられる。ラックフランジ１６は、緩衝部材１５よりもボールジョイント１３側に位置する。ラックフランジ１６は、例えば金属で形成されている。ラックフランジ１６は、環状の部材である。図３に示すように、ラックフランジ１６の外径Ｄ３は、ブッシュホルダ５１の内径Ｄ１よりも大きい。このため、ラックフランジ１６は、軸方向でブッシュホルダ５１の端面５１２に面する。

ラック１１が移動すると、緩衝部材１５及びラックフランジ１６がブッシュユニット５に近付く。ラックフランジ１６がブッシュホルダ５１に接する前に、緩衝部材１５が突起５１３に接する。そして、緩衝部材１５が変形した後にラックフランジ１６がブッシュホルダ５１に接する。このため、ラックフランジ１６がブッシュホルダ５１に接する時の衝撃が低減される。

上述したようにブッシュホルダ５１がハウジング１０の端面１０１に接している。このため、ラックフランジ１６がブッシュホルダ５１に接すると、ラック１１がハウジング１０に対してそれ以上移動できなくなる。ラックフランジ１６及びブッシュホルダ５１によって、ラック１１の移動できる距離が決められている。ブッシュホルダ５１は、ラック１１の移動を規制するストッパーを兼ねている。

なお、ステアリング装置８０は、必ずしも緩衝部材１５を備えていなくてもよい。ただし、ラック１１が勢いよく移動した場合の衝撃を吸収できる点で、ステアリング装置８０は緩衝部材１５を備えることが望ましい。

ブッシュ５６は、上述した形状を有していなくてもよい。例えば、ブッシュ５６は、凸部５６７を備えていなくてもよい。また、ブッシュユニット５がハウジング１０に取り付けられる前において、ブッシュホルダ５１の端面５１１の位置とブッシュ５６の端面５６１の位置とは同じでなくてもよい。例えば、ブッシュユニット５がハウジング１０に取り付けられる前において、ブッシュ５６の端面５６１がブッシュホルダ５１の端面５１１よりも突出していてもよい。突出量は例えば０．１ｍｍ程度である。このような場合、ブッシュホルダ５１がハウジング１０に圧入されると、ブッシュ５６がブッシュホルダ５１とハウジング１０とに挟まれることで、ブッシュ５６全体が軸方向に圧縮される。

ブッシュホルダ５１は、必ずしも規格化された管材を用いて製造されなくてもよい。例えば、ブッシュホルダ５１は、鋳造により製造されてもよい。またブッシュホルダ５１の材料は特に限定されない。

ステアリング装置８０は、必ずしも電動モータ９３を備えていなくてもよい。すなわち、ステアリング装置８０は、電動パワーステアリング装置でなくてもよい。

以上で説明したように、ステアリング装置８０は、ハウジング１０と、ラック１１と、ブッシュホルダ５１と、ブッシュ５６と、ラックフランジ１６と、を備える。ラック１１は、ハウジング１０を貫通する。ブッシュホルダ５１は、ラック１１の軸方向の全長に亘って外径が一定であってハウジング１０の内周面に嵌まる。ブッシュ５６は、ブッシュホルダ５１の内周面に嵌まり且つラック１１に接する。ラックフランジ１６は、ラック１１に取り付けられ且つラック１１の軸方向でブッシュホルダ５１に面する。ブッシュホルダ５１の端面５１１はハウジング１０に接する。

ブッシュホルダ５１の外径が軸方向の全長に亘って一定であるため、ブッシュホルダ５１の外周面に対して複雑な加工が不要である。一方、ブッシュホルダ５１の端面５１１がハウジング１０に接しているので、ラックフランジ１６がブッシュホルダ５１に接すると、ラック１１の移動が規制される。このため、ブッシュホルダ５１の外径が一定であっても、ブッシュホルダ５１がラック１１の移動を規制するストッパーを兼ねることができる。したがって、ステアリング装置８０は、容易に製造でき且つ部品点数を削減することができる。

またステアリング装置８０は、ラックフランジ１６とブッシュホルダ５１との間に位置する緩衝部材１５を備える。

これにより、緩衝部材１５が変形した後にラックフランジ１６がブッシュホルダ５１に接する。このため、ラックフランジ１６がブッシュホルダ５１に接する時の衝撃が低減される。

（第１変形例）
図７は、第１変形例のブッシュユニットの周辺を拡大した断面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図７に示すように、第１変形例のブッシュユニット５Ａのブッシュ５６Ａは、端面５６１に突起５６６を備える。突起５６６は、ハウジング１０の端面１０１に接する。これにより、ブッシュ５６Ａの圧縮量の調節が容易となる。

（第２変形例）
図８は、第２変形例のステアリングギアボックスの一端を拡大した断面図である。図９は、第２変形例のブッシュユニットの斜視図である。図１０は、第２変形例のブッシュの斜視図である。

図８に示すように、第２変形例のブッシュユニット５Ｂは、ブッシュホルダ５１Ｂと、ブッシュ５８とを備える。ブッシュホルダ５１Ｂは、複数の凹部５１５Ｂを備える。凹部５１５Ｂは、ブッシュホルダ５１Ｂの内周面に設けられた溝である。凹部５１５Ｂは、端面１０１側の端部に位置する。複数の凹部５１５Ｂは、周方向で等間隔に配置されている。

図８から図１０に示すように、ブッシュ５８は、複数の凸部５８７と、複数の第１スリット５８８と、を備える。凸部５８７は、ブッシュ５８の外周面に設けられた突起である。複数の凸部５８７は、周方向で等間隔に配置されている。凸部５８７は、ブッシュホルダ５１Ｂの凹部５１５Ｂに嵌まっている。凸部５８７は、ブッシュホルダ５１Ｂとハウジング１０とに挟まれることで、軸方向に圧縮されている。

１ ステアリングギアボックス
１０ ハウジング
１０１ 端面
１１ ラック
１３ ボールジョイント
１５ 緩衝部材
１６ ラックフランジ
５、５Ａ、５Ｂ ブッシュユニット
５１、５１Ｂ ブッシュホルダ
５１１、５１２ 端面
５１３ 突起
５１５、５１５Ｂ 凹部
５６、５６Ａ ブッシュ
５６１、５６２ 端面
５６３ 凹部
５６５ Ｏリング
５６６ 突起
５６７ 凸部
５６８ 第１スリット
５６９ 第２スリット
５８ ブッシュ
５８７ 凸部
５８８ 第１スリット
８０ ステアリング装置
８１ ステアリングホイール
８２ ステアリングシャフト
８４ ユニバーサルジョイント
８５ ロアシャフト
８６ ユニバーサルジョイント
８７ ピニオンシャフト
８８ ピニオン
８９ タイロッド
９０ ＥＣＵ
９３ 電動モータ
９４ トルクセンサ
９５ 車速センサ
９８ イグニッションスイッチ
９９ 電源装置

Claims (2)

1. ハウジングと、
   前記ハウジングを貫通するラックと、
   前記ラックの軸方向の全長に亘って外径が一定であって前記ハウジングの内周面に嵌まるブッシュホルダと、
   前記ブッシュホルダの内周面に嵌まり且つ前記ラックに接するブッシュと、
   前記ラックに取り付けられ且つ前記軸方向で前記ブッシュホルダに面するラックフランジと、
   を備え、
   前記ブッシュホルダの端面は前記ハウジングに接する
   ステアリング装置。
2. 前記ラックフランジと前記ブッシュホルダとの間に位置する緩衝部材を備える
   請求項１に記載のステアリング装置。

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