JP2021030861A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリングホイールとステアリングギヤ装置との間に介在されるベベルギヤ装置の密閉性不具合を改善する。【解決手段】ステアリング装置は、ステアリングホイールとステアリングギヤ装置との間に介在されるベベルギヤ装置７０を備えている。ベベルギヤ装置７０は、ギヤケース７３から突出してステアリング軸に連結される入力ギヤ軸７１の一端面７１ａから他端面７１ｂにわたって貫通する通気路７１ｃを備えている。通気路７１ｃは、車室４１０と外部４３０とを区画する隔壁５３に設けた挿通穴５３ａを介して車室４１０に連通している。ギヤケース７３と隔壁５３との間で入力ギヤ軸７１は筒状部材５４で囲われている。【選択図】図５

Description

本発明は、ステアリング装置に関する。

車両用のステアリング装置は、ステアリングギヤ装置のラックアンドピニオン機構により、ステアリングホイールに加えられた操舵角をラック軸の車両左右方向への移動に変換して車輪の向きを変化させるように構成されている（例えば特許文献１参照）。

また、運転室がエンジンの上にあるキャブオーバー型車両では、ステアリングホイールとステアリングギヤ装置との間に、動力伝達の向きを変更するベベルギヤ装置を介在させ、このベベルギヤ装置を経てステアリングホイールの回転をステアリングギヤ装置へ伝達するようにしている（例えば特許文献２参照）。

ベベルギヤ装置やステアリングギヤ装置は、ケースやハウジング内にギヤなどの構成部品を組み込んだユニットタイプの組み立て部品であり、入出力軸がオイルシールやブーツ類を介して外部へ露出している構成を有する。

特許第２９４０９０９号公報 実願昭５８−１２９２５４のマイクロフィルム

運転室がエンジンルームの後方にあるボンネット型車両では、ステアリングギヤ装置は、エンジンルーム内に配置されるので、低温から高温までの大きな温度変化と、泥水や塩水などが頻繁にかかる環境下に晒される。これにより、泥水や塩水による各シール部の損傷や、熱膨張及び収縮によるユニット内部の気圧変化によって、内部浸水の不具合が起こりやすいという問題があった。

ステアリングギヤ装置やベベルギヤ装置は、一般に車両レイアウトの都合などで車体の低い位置に搭載されることが多く、例えば冠水路走行時にユニット全体が水没する可能性が有るので、エンジンやトランスミッションなどの他ユニットと同様のブリーザ構造を設けるのは難しいという問題があった。

また、ベベルギヤ装置では、組立時のギヤバックラッシ調整工程（ベベルギヤの噛合い具合を調整するねじ部材の捩じ込み具合を調整する）にてケース内部が加圧され、オイルシールが外側へ抜けるという不具合が発生する虞があった。

本発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。

本発明のステアリング装置の一態様は、ステアリングホイールとステアリングギヤ装置との間に介在されるベベルギヤ装置を備えたものであって、前記ベベルギヤ装置は、ギヤケースから突出してステアリング軸に連結される入力ギヤ軸の一端面から他端面にわたって貫通する通気路を備え、車室と外部とを区画する隔壁に設けた挿通穴を介して前記通気路を前記車室に連通するとともに、前記ギヤケースと前記隔壁との間で入力ギヤ軸を筒状部材で囲っているものである。

このような態様によれば、車室内に繋がる入力ギヤ軸に通気路を設けることで、ベベルギヤ装置の内部気圧と外部気圧とを等しくでき、内部浸水やオイルシール抜けなどの密閉性不具合を改善できる。

本発明のステアリング装置において、前記ベベルギヤ装置は、入力ベベルギヤを設けた前記入力ギヤ軸と出力ベベルギヤを設けた出力ギヤ軸とが所定の軸角をなして前記ギヤケースに挿入されて軸受により回転自在に支持されるとともに、前記ギヤケース内で前記入力ベベルギヤと前記出力ベベルギヤとを噛合させた構成であって、前記入力ギヤ軸と前記出力ギヤ軸のうち一方のギヤ軸は、前記ギヤケースに捩じ込まれる筒状の調整ねじ部材に挿通されるとともに、前記調整ねじ部材の内部に取り付けた前記軸受に支持されており、前記一方のギヤ軸と前記調整ねじ部材との間の隙間、及び他方のギヤ軸と前記ギヤケースとの間の隙間は、それぞれシール部材で密閉されているようにしてもよい。

このような態様によれば、ベベルギヤ装置の組立時やギヤバックラッシ調整工程において、調整ねじ部材を捩じ込んでギヤケース内部の体積が小さくなっても、ギヤ配置空間内の空気は上記入力ギヤ軸に設けた通気路を介して外部へ排出されるので、ケース内部が加圧されてシール部材が外側へ抜けるという不具合を防止できる。なお、ギヤケースに捩じ込まれる調整ねじ部材は、出力ギヤ軸側又は入力ギヤ軸側のどちらに設けてもよい。

本発明のステアリング装置の他の態様は、ステアリングギヤ装置のハウジングから突出するピニオン軸にステアリングホイールが連結されたステアリング装置であって、前記ステアリングギヤ装置は、前記ピニオン軸の一端面から他端面にわたって貫通する通気路を備え、車室と外部とを区画する隔壁に設けた挿通穴を介して前記通気路を前記車室に連通するとともに、前記ハウジングと前記隔壁との間で前記ピニオン軸を筒状部材で囲っているものである。

このような態様によれば、車室内に繋がるピニオン軸に通気路を設けることで、ステアリングギヤ装置の内部気圧と外部気圧とを等しくでき、内部浸水やオイルシール抜けなどの密閉性不具合を改善できる。

本発明のステアリング装置は、ベベルギヤ装置又はステアリングギヤ装置の密閉性不具合を改善できる。

ステアリング装置の一実施形態を車両前方向から見た模式図である。 同ステアリング装置を車両側方から見た模式図である。 同ステアリング装置におけるステアリングギヤ装置の概略的な縦断側面図である。 ステアリング装置の他の実施形態を車両側方から見た模式図である。 同ステアリング装置のベベルギヤ装置を示す概略的な縦断側面図である。

本願発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下の説明で、各方向を特定するため、前後左右の文言を使用するが、前後左右の向きは、ステアリング装置が組み込まれる車両の直進方向を前方とする通常の基準に従うものとする。図中において、矢印ＦＲは前方向を、矢印ＲＲは後方向を、矢印ＬＨは左方向を、矢印ＲＨは右方向を示すものとする。

図１は、ステアリング装置を車両前方向から見た模式図である。図２は、ステアリング装置を車両側方から見た模式図である。図３は、同ステアリング装置におけるステアリングギヤ装置の概略的な縦断側面図である。

車両２００は、車室２１０がエンジンルーム２０１の後方にあるボンネット型車両である。ステアリング装置１００は、車両２００に組み込まれており、ステアリング装置１００のステアリング軸２は、車室２１０内でステアリングコラムを介して支持されている。ステアリング軸２の一端部にはステアリングホイール３が取り付けられており、他端部には自在継手２１を介してインターミディエイトシャフト４の一端部が連結されている。インターミディエイトシャフト４の他端部は、自在継手２２を介して、ピニオン軸５が連結されている。

ステアリングギヤ装置１において、ピニオン軸５は、ハウジング６内に回動自在に支持されており、ピニオン軸５にはピニオン７が一体的に形成されている。ピニオン７は、ハウジング６に挿通されたラック軸８のラック９に噛合しており、これによりラックアンドピニオン機構が構成されている。

ラック軸８の左右端部（車幅方向端部）には、ボールジョイント１０を介してタイロッド１１が接続されている。タイロッド１１の先端部は、ナックルアーム１２を介して車輪１３に連結されている。これにより、ステアリングホイール３の操舵が車輪１３に伝わり、車輪１３が操作される。

ハウジング６の軸方向両端部は、ラックブーツ１４でそれぞれ覆われている。ラックブーツ１４は、筒状且つ蛇腹状に形成された弾性を有する樹脂材料で形成され、ラック軸８の軸方向に延びており、ラック軸８の端部に連結されたボールジョイント１０及びタイロッド１１を覆っている。

図２及び図３に示すように、車両２００は、エンジン２０２やトランスミッション２０３などを収容するエンジンルーム２０１と、ステアリングホイール３や運転席２１１などが配置される車室２１０とを区画する隔壁５１を備えている。ステアリングギヤ装置１は、隔壁５１の近傍でエンジンルーム２０１の下部に配置され、車両２００のシャシー（図示省略）に取り付けられる。

図３に示すように、ピニオン軸５の下端側はハウジング６内に挿入されている。ピニオン軸５の下端側にはピニオン７が設けられ、ピニオン７はハウジング６内でラック軸８のラック９に噛合している。ピニオン軸５の下端部は、軸受２６（ここではニードルベアリング）を介してハウジング６に回転自在に支持され、ピニオン軸５の中途部は軸受２７（ここではボールベアリング）を介してハウジング６に回転自在に支持されている。なお、軸受２６は、軸方向における一端面と他端面との間で通気可能な構造を有する。

ピニオン軸５の上端側はハウジング６から上向きに突出しており、ピニオン軸５の上端部は自在継手２２に相対回転不能に連結されている。ピニオン軸５が挿通するハウジング６の開口部６１には、開口部６１とピニオン軸５との間の隙間を密閉するシール部材２８が取り付けられている。

ハウジング６には、ラック軸８をピニオン７側に向けて押圧するラックガイド機構３１が設けられている。ラックガイド機構３１はラック軸８の後方に配置され、ラックガイド機構３１とピニオン７とでラック軸８を挟持している。

ラックガイド機構３１は、ハウジング６に設けられたガイド孔３７に挿入されてラック軸８を支持するラックガイド３３と、ラック軸８とラックガイド３３の間に設けた当接部材３２と、ガイド孔３７に螺合するキャップねじ３５と、ラックガイド３３とキャップねじ３５との間に配置されてラックガイド３３をラック軸８に押し付ける圧縮ばね等の弾性部材３４と、キャップねじ３５の位置を固定するロックナット３６とを備えている。

ガイド孔３７内に当接部材３２、ラックガイド３３、弾性部材３４を配置した後、キャップねじ３５をガイド孔３７に捩じ込むことで、弾性部材３４の弾性力によって、ラックガイド３３は当接部材３２を介してラック軸８へ押し付けられる。キャップねじ３５の捩じ込み加減を調整することで、ラックガイド３３（当接部材３２）は、適切な押圧力で、ラック軸８をピニオン７へ押し付ける。ロックナット３６をキャップねじ３５に取り付け、ハウジング６に接触させて締め付けることで、キャップねじ３５の緩みが防止される。

図３に示すように、ピニオン軸５には、上端面５ａ（一端面）から下端面５ｂ（他端面）にわたって貫通する通気路５ｃが形成されている。ピニオン軸５の上端部は隔壁５１に設けた挿通穴５１ａを介して車室２１０に突出しており、ピニオン軸５の上端面５ａは車室２１０内に位置している。すなわち、ステアリングギヤ装置１のハウジング６内の空間は、ピニオン軸５の通気路５ｃを介して車室２１０に連通している。

ハウジング６の開口部６１と隔壁５１の挿通穴５１ａとの間の空間は、筒状のコラムホールカバー５２（筒状部材）で囲われている。コラムホールカバー５２の下端部はハウジング６の開口部６１の外周に嵌着され、上端部は隔壁５１の挿通穴５１ａに隙間なく取り付けられている。

このように、ステアリング装置１００は、ステアリングギヤ装置１のピニオン軸５の上端面５ａから下端面５ｂにわたって貫通する通気路５ｃを設け、ピニオン軸５を車室２１０と外部（エンジンルーム２０１）とを区画する隔壁５１に設けた挿通穴５１ａに挿通して通気路７１ｃを車室２１０に連通するとともに、ハウジング６と隔壁５１との間でピニオン軸５を筒状部材としてのコラムホールカバー５２で囲っている。

車室２１０内に繋がるピニオン軸５に通気路５ｃを設けることで、通気路５ｃ（及び通気可能な軸受２６）を介して、ステアリングギヤ装置１の内部空間と外部空間とを連通できる。これにより、ステアリングギヤ装置１内部の気圧を大気圧と平衡に保つ、すなわちステアリングギヤ装置１の内部気圧と外部気圧とを等しくでき、ハウジング６への内部浸水やシール部材２８の抜けなどの密閉性不具合を改善できる。

また、ピニオン軸５に設けた通気路５ｃの車室２１０側の開口は、車室２１０内に位置しているので、特にラビリンス構造を採用せずとも、車両２００として正常な走行ができる程度の冠水路であれば、ステアリングギヤ装置１への内部浸水の懸念はない。

また、ステアリングギヤ装置１の内部と外部とで圧力差がゼロになるので密閉性不具合が抑制されることにより、シール部材２８やラックブーツ１４などの密閉部品を取り付けるシール部の密閉性を簡素化（例えば、シール部の金属加工廃止や、面粗度や幾何公差の緩和など）することによってコスト低減を実現することも可能である。

次に、図４及び図５を参照しながら、ステアリングホイールとステアリングギヤ装置との間に介在されるベベルギヤ装置を備えたステアリング装置の実施形態について説明する。図４は、ベベルギヤ装置を備えたステアリング装置を車両側方から見た模式図である。図５は、ベベルギヤ装置を示す概略的な縦断側面図である。

車両４００は、車室４１０がエンジンルーム２０１の上にあるキャブオーバー型車両である。車両４００に組み込まれたステアリング装置１１０は、ステアリングホイール３とステアリングギヤ装置４２０との間に介在されるベベルギヤ装置７０を備えている。

ステアリングホイール３は、ステアリング軸２及び自在継手２１を介してインターミディエイトシャフト４の一端部に連結されている。インターミディエイトシャフト４の他端部は、自在継手２２を介して、ベベルギヤ装置７０の入力ギヤ軸７１に連結されている。

ベベルギヤ装置７０は、入力ベベルギヤ７４を設けた入力ギヤ軸７１と出力ベベルギヤ７５を設けた出力ギヤ軸７２とを所定の角度をなしてギヤケース７３に回転自在に支持し、ギヤケース７３内で入力ベベルギヤ７４と出力ベベルギヤ７５とを噛合させて、動力伝達の向きを変更するものである。出力ギヤ軸７２は後方に向けてギヤケース７３から突出している。出力ギヤ軸７２は、自在継手２３、インターミディエイトシャフト２４及び自在継手２５を介してステアリングギヤ装置４２０のピニオン軸４２１に連結されている。

車両４００は、エンジン４０２やトランスミッション４０３などを収容するエンジンルーム４０１と、ステアリングホイール３や運転席４１１などが配置される車室４１０とを区画するフロアパネル等の隔壁５３を備えている。隔壁５３は、エンジンルーム４０１上から車両４００の前部まで延設されており、ベベルギヤ装置７０は、車室４１０前部の下方の外部４３０に配置され、車両４００のシャシー（図示省略）に取り付けられる。

図５に示すように、ベベルギヤ装置７０のギヤケース７３は、互いに略直角に設けた略円筒状の入力軸受部７６と出力軸受部７７とを備えている。上向きに開口する入力軸受部７６に入力ギヤ軸７１が軸受７８を介して回転自在に支持されている。後向きに開口する出力軸受部７７に出力ギヤ軸７２が、円筒状の調整ねじ部材７９と軸受８０とを介して回転自在に支持されている。

ギヤケース７３内で、入力ギヤ軸７１の下端部に設けた入力ベベルギヤ７４と、出力ギヤ軸７２の前端部に設けた出力ベベルギヤ７５とが噛合している。入力ギヤ軸７１の回転は、入力ベベルギヤ７４と出力ベベルギヤ７５の噛合を介して、出力ギヤ軸７２に伝達される。

入力軸受部７６内には、入力ギヤ軸７１を回転自在に支持する軸受７８が嵌着されている。入力軸受部７６の上端開口部には、入力軸受部７６と入力ギヤ軸７１との間の隙間を密閉するシール部材８４が取り付けられている。

出力軸受部７７内には、筒状の調整ねじ部材７９が配置される。調整ねじ部材７９は、外周面に形成されたねじ部が出力軸受部７７の内周壁のねじ部に捩じ込まれることで、出力軸受部７７に取り付けられる。調整ねじ部材７９の外周面と出力軸受部７７の内周壁との間の隙間はＯリング８１にて密閉されている。調整ねじ部材７９の内周面に、出力ギヤ軸７２を回転自在に支持する軸受８０が嵌着されている。調整ねじ部材７９の出力ギヤ軸７２が挿通する開口部と、出力ギヤ軸７２との間の隙間は、シール部材８３にて密閉されている。

調整ねじ部材７９の捩じ込み加減を調整することで、ベベルギヤ７４，７５のバックラッシを調整する。このバックラッシを適切に調整した後、出力軸受部７７の外部に露出した調整ねじ部材７９の外周面に螺合したロックナット８２を出力軸受部７７の開口端部に接触させて締め付けることで、調整ねじ部材７９の緩みが防止される。

図５に示すように、入力ギヤ軸７１には、上端面７１ａ（一端面）から下端面７１ｂ（他端面）にわたって貫通する通気路７１ｃが形成されている。入力ギヤ軸７１の上端部は隔壁５３に設けた挿通穴５３ａを介して車室４１０に突出しており、入力ギヤ軸７１の上端面７１ａは車室４１０内に位置している。すなわち、ベベルギヤ装置７０のギヤケース７３内の空間は、入力ギヤ軸７１の通気路７１ｃを介して車室４１０に連通している。

ギヤケース７３の入力軸受部７６と隔壁５３の挿通穴５３ａとの間の空間は、筒状のコラムホールカバー５４（筒状部材）で囲われている。コラムホールカバー５４の下端部はギヤケース７３の入力軸受部７６の外周に嵌着され、上端部は隔壁５３の挿通穴５３ａに隙間なく取り付けられている。

このように、ステアリングホイール３とステアリングギヤ装置４２０との間に介在されるベベルギヤ装置７０を備えているステアリング装置１００は、ベベルギヤ装置７０の入力ギヤ軸７１の上端面７１ａから下端面７１ｂにわたって貫通する通気路７１ｃを設け、入力ギヤ軸７１を車室４１０の内部と外部とを区画する隔壁５３に設けた挿通穴５３ａに挿通して通気路７１ｃを車室４１０に連通するとともに、ギヤケース７３と隔壁５３との間で入力ギヤ軸７１を筒状部材としてのコラムホールカバー５４で囲っている。

車室４１０内に繋がる入力ギヤ軸７１に通気路７１ｃを設けることで、ベベルギヤ装置７０内部の気圧を大気圧と平衡に保つ、すなわちベベルギヤ装置７０の内部気圧と外部気圧とを等しくでき、ギヤケース７３への内部浸水やシール部材８３，８４の抜けなどの密閉性不具合を改善できる。

また、ベベルギヤ装置７０は、入力ギヤ軸７１は、ギヤケース７３に捩じ込まれる筒状の調整ねじ部材７９に挿通されるとともに、調整ねじ部材７９の内部に取り付けた軸受８０に支持されており、出力ギヤ軸７２と調整ねじ部材７９との間の隙間はシール部材８３で密閉され、入力ギヤ軸７１とギヤケース７３との間の隙間はシール部材８４で密閉されている。

そして、ベベルギヤ装置７０の組立時やギヤバックラッシ調整工程において、調整ねじ部材７９を捩じ込んでギヤケース７３内部の体積（ベベルギヤ７４，７５が配置される空間の体積）が小さくなっても、ギヤ配置空間内の空気は入力ギヤ軸７１に設けた通気路７１ｃを介して外部へ排出されるので、ギヤケース７３内部が加圧されてシール部材８３，８４が外側へ抜けるという不具合を防止できる。

また、入力ギヤ軸７１に設けた通気路７１ｃの車室４１０側の開口は、車室４１０内に位置しているので、特にラビリンス構造を採用せずとも、車両４００として正常な走行ができる程度の冠水路であれば、ベベルギヤ装置７０への内部浸水の懸念はない。

また、ベベルギヤ装置７０の内部と外部とで圧力差がゼロになるので密閉性不具合が抑制されることにより、シール部材８３，シール部材８４などの密閉部品を取り付けるシール部の密閉性を簡素化することによってコスト低減を実現することも可能である。

本発明は、前述の実施形態に限らず、様々な態様に具体化できる。例えば、ベベルギヤ装置７０の入力ギヤ軸７１の上端部がコラムホールカバー５４内に位置して通気路７１ｃは隔壁５３の挿通穴５３ａを介して車室４１０に連通していてもよい。同様に、ステアリングギヤ装置１の通気路５ｃは隔壁５１の挿通穴５３ａを介して車室２１０に連通していてもよい。

１ ステアリングギヤ装置
２ ステアリング軸
３ ステアリングホイール
５ ピニオン軸
５ａ 上端面（一端面）
５ｂ 下端面（他端面）
５ｃ 通気路
６ ハウジング
２６ 軸受
２７ 軸受
２８ シール部材
５１ 隔壁
５１ａ 挿通穴
５２ コラムホールカバー（筒状部材）
５３ 隔壁
５３ａ 挿通穴
５４ コラムホールカバー（筒状部材）
７０ ベベルギヤ装置
７１ 入力ギヤ軸
７１ａ 上端面（一端面）
７１ｂ 下端面（他端面）
７１ｃ 通気路
７２ 出力ギヤ軸
７３ ギヤケース
７４ 入力ベベルギヤ
７５ 出力ベベルギヤ
７８ 軸受
７９ 調整ねじ部材
８３ シール部材
８４ シール部材
１００ ステアリング装置
１１０ ステアリング装置
２０１ エンジンルーム（外部）
２１０ 車室
４０１ エンジンルーム（外部）
４０２ エンジン
４０３ トランスミッション
４１０ 車室
４２０ ステアリングギヤ装置
４３０ 外部

Claims (3)

1. ステアリングホイールとステアリングギヤ装置との間に介在されるベベルギヤ装置を備えたステアリング装置であって、
   前記ベベルギヤ装置は、ギヤケースから突出してステアリング軸に連結される入力ギヤ軸の一端面から他端面にわたって貫通する通気路を備え、
   車室と外部とを区画する隔壁に設けた挿通穴を介して前記通気路を前記車室に連通するとともに、前記ギヤケースと前記隔壁との間で入力軸を筒状部材で囲っている、ステアリング装置。
2. 前記ベベルギヤ装置は、入力ベベルギヤを設けた前記入力ギヤ軸と出力ベベルギヤを設けた出力ギヤ軸とが所定の軸角をなして前記ギヤケースに挿入されて軸受により回転自在に支持されるとともに、前記ギヤケース内で前記入力ベベルギヤと前記出力ベベルギヤとを噛合させた構成であって、
   前記入力ギヤ軸と前記出力ギヤ軸のうち一方のギヤ軸は、前記ギヤケースに捩じ込まれる筒状の調整ねじ部材に挿通されるとともに、前記調整ねじ部材の内部に取り付けた前記軸受に支持されており、
   前記一方のギヤ軸と前記調整ねじ部材との間の隙間、及び他方のギヤ軸と前記ギヤケースとの間の隙間は、それぞれシール部材で密閉されている、請求項１に記載のステアリング装置。
3. ステアリングギヤ装置のハウジングから突出するピニオン軸にステアリングホイールが連結されたステアリング装置であって、
   前記ステアリングギヤ装置は、前記ピニオン軸の一端面から他端面にわたって貫通する通気路を備え、
   車室と外部とを区画する隔壁に設けた挿通穴を介して前記通気路を前記車室に連通するとともに、前記ハウジングと前記隔壁との間で前記ピニオン軸を筒状部材で囲っている、ステアリング装置。

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