JP7200556B2 - Rack and pinion steering system - Google Patents

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JP7200556B2 JP2018166483A JP2018166483A JP7200556B2 JP 7200556 B2 JP7200556 B2 JP 7200556B2 JP 2018166483 A JP2018166483 A JP 2018166483A JP 2018166483 A JP2018166483 A JP 2018166483A JP 7200556 B2 JP7200556 B2 JP 7200556B2
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Description

本発明は、ボールジョイント用ブーツ、そのボールジョイント用ブーツを用いたラックアンドピニオン式ステアリング装置に関するものである。 The present invention relates to a ball joint boot and a rack and pinion steering apparatus using the ball joint boot.

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おり、例えば、乗用車には、ラックアンドピニオン式ステアリング装置が数多く採用されている。 A vehicle is provided with a steering device as a device for transmitting an operator's (driver's) operation to the steering wheel to the wheels. For example, many passenger cars employ a rack-and-pinion steering device.

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、ステアリングホイールに連動するピニオンを、ラックハウジング内でラックの歯面に噛み合わせ、このラックの左右の端部にボールジョイントを介して左右のタイロッドを連結し、左右のタイロッドにボールジョイントを介して左右の前輪のナックルアームを連結している構造を有しており、ラックが車両の左右方向に移動すると、ラックの移動により左右の車輪の向きが変化する。 In a rack-and-pinion type steering device, a pinion interlocking with the steering wheel is meshed with the tooth surface of the rack in the rack housing, and the left and right tie rods are connected to the left and right ends of the rack via ball joints. It has a structure in which the knuckle arms of the left and right front wheels are connected to the left and right tie rods via ball joints.

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に開示されている。
特許文献１に開示されているように、ラックの端部（ラックエンド）に設けられているボールジョイントは、動きを滑らかにするために内部にグリースが封入され、その流出防止と外部からの水やダスト等の浸入を防ぐためにボールジョイント用ブーツで覆われている。 For example, Patent Document 1 discloses an example of a rack-and-pinion type steering device.
As disclosed in Patent Document 1, the ball joint provided at the end of the rack (rack end) is filled with grease inside for smooth movement, preventing grease from flowing out and water from the outside. It is covered with a ball joint boot to prevent the ingress of dust and dirt.

この種のボールジョイント用ブーツは、例えばゴム又は合成樹脂などからなり、ラックハウジングの外周に接続される環状の一端側接続部と、タイロッドの外周に接続される環状の他端側接続部と、前記一端側接続部と前記他端側接続部との間にわたって連通して一体に設けられ、ラック端部とタイロッド端部との間に備えられたボールジョイント部分を覆う中空筒状の蛇腹部とで構成されているものが知られている。 This type of ball joint boot is made of, for example, rubber or synthetic resin, and includes an annular one-end connecting portion connected to the outer circumference of the rack housing, an annular other-end connecting portion connected to the outer circumference of the tie rod, a hollow cylindrical bellows portion integrally provided in communication between the one end side connection portion and the other end side connection portion and covering a ball joint portion provided between the rack end portion and the tie rod end portion; is known.

ところで、ステアリング作動でのラックの移動に伴うブーツの伸縮や、路面状態に対応したサスペンションの上下動に際して、ボールジョイント角が変動する。このとき、ボールジョイント部を覆っているボールジョイント用ブーツは、ボールジョイント角の変動に伴い、蛇腹部が湾曲あるいは伸縮を繰り返すため、ボールジョイントと蛇腹部の内径部（内周面）が干渉することがあり、この干渉の頻度によりブーツの摩耗を招くこともある。
特に、ＳＵＶ（Sport Utility Vehicle）等の最大ボールジョイント角度が大きい車両にあっては、ボールジョイントと蛇腹部の内径部（内周面）の干渉頻度が多くなるため、ブーツの早期摩耗を招くこともある。 By the way, the ball joint angle fluctuates when the boot expands and contracts due to the movement of the rack during steering operation and when the suspension moves up and down according to the road surface conditions. At this time, the bellows portion of the ball joint boot covering the ball joint portion repeatedly bends or expands and contracts as the ball joint angle changes, causing interference between the ball joint and the inner diameter portion (inner peripheral surface) of the bellows portion. The frequency of this interference can also lead to boot wear.
Especially in vehicles with a large maximum ball joint angle, such as SUVs (Sport Utility Vehicles), the frequency of interference between the ball joint and the inner diameter (inner peripheral surface) of the bellows portion increases, leading to premature wear of the boot. There is also

実公昭５９－７１７０号公報Japanese Utility Model Publication No. 59-7170

本発明は従来技術の有するこのような問題点を解決するためになされたものであり、その課題とするところは、ブーツの蛇腹部内周面とボールジョイントとの干渉の際の発生面圧を低減させてブーツの摩耗を抑えることを可能としたボールジョイント用ブーツ、そのボールジョイント用ブーツを用いたラックアンドピニオン式ステアリング装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and the object thereof is to reduce the surface pressure generated when the inner peripheral surface of the bellows portion of the boot and the ball joint interfere with each other. To provide a boot for a ball joint and a rack-and-pinion steering device using the boot for a ball joint, capable of suppressing abrasion of the boot.

この目的を達成するために、第１の本発明は、ハウジングと、
前記ハウジングを貫通するラックと、
前記ラックの端部に配置されるボールジョイントと、
伸縮可能な筒状の蛇腹部と、前記蛇腹部の伸縮方向の一端で、前記蛇腹部に連通して設けられている環状の一端側接続部と、前記蛇腹部の伸縮方向の他端で、前記蛇腹部に連通して設けられている環状の他端側接続部とで構成され、ラックハウジングの外周に前記一端側接続部が接続されるとともに、タイロッドの外周に前記他端側接続部が接続されて前記ボールジョイントを覆うボールジョイント用ブーツと、
を含むラックアンドピニオン式ステアリング装置であって、
前記ボールジョイント用ブーツの前記蛇腹部は、中立状態に位置している時のタイロッドの傾斜角度分だけ折れ曲がっている折曲領域を有して形成されており、
前記折曲領域は、前記一端側接続部から連続して形成される非折曲領域と、前記他端側接続部から連続して形成される非折曲領域との間にて連続して形成されており、
前記折曲領域の折れ曲がり角度が、前記ラックハウジングの外周に接続される前記一端側接続部の中心を通るブーツ中心軸線に対して、５度乃至２０度の範囲であることを特徴とするラックアンドピニオン式ステアリング装置としたことである。 In order to achieve this object, the first invention provides a housing,
a rack extending through the housing;
a ball joint located at the end of the rack;
A cylindrical bellows portion that can be stretched, an annular one-end-side connecting portion that is provided at one end of the bellows portion in the stretchable direction and communicates with the bellows portion, and the other end of the bellows portion in the stretchable direction, and an annular other-end connecting portion provided in communication with the bellows portion, the one-end-side connecting portion being connected to the outer circumference of the rack housing, and the other-end connecting portion being connected to the outer circumference of the tie rod. a ball joint boot connected to cover the ball joint;
A rack and pinion steering device comprising:
The bellows portion of the ball joint boot is formed to have a bent region that is bent by an angle of inclination of the tie rod when positioned in a neutral state,
The bending region is formed continuously between a non-bending region formed continuously from the one end side connecting portion and a non-bending region formed continuously from the other end side connecting portion. has been
A rack and housing characterized in that the bending angle of the bending region is in the range of 5 degrees to 20 degrees with respect to the center axis of the boot passing through the center of the one end side connecting portion connected to the outer periphery of the rack housing. It is a pinion type steering device .

第２の本発明は、第１の本発明において、ステアリング装置を車両に取り付け、かつ中立状態に位置している時、前記折曲領域は、車両前方側の蛇腹部が伸長状態で、車両後方側の蛇腹部が圧縮状態であることを特徴とするラックアンドピニオン式ステアリング装置としたことである。 The second aspect of the present invention is based on the first aspect of the present invention, wherein when the steering device is attached to the vehicle and is positioned in a neutral state, the bending area extends to the rear of the vehicle with the bellows portion on the front side of the vehicle extending. The rack-and-pinion steering device is characterized in that the side bellows portion is in a compressed state .

第３の本発明は、第１の本発明又は第２の本発明において、前記他端側接続部から連続して形成される非折曲領域は、前記他端側接続部寄りの山部と谷部が、前記他端側接続部方向に向けて、漸次、径が小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のラックアンドピニオン式ステアリング装置としたことである。 A third aspect of the present invention is the first aspect of the present invention or the second aspect of the present invention , wherein the non-bent region continuously formed from the other end side connecting portion is formed with the peak portion closer to the other end side connecting portion. 3. The rack-and-pinion steering apparatus according to claim 1, wherein the trough portion is configured such that the diameter of the trough portion gradually decreases toward the connecting portion on the other end side. be.

第４の本発明は、第１の本発明乃至第３の本発明のいずれかにおいて、前記ラックハウジングと前記一端側接続部との接触領域には、前記ラックハウジングと前記一端側接続部との回転方向位相決め構造を設け、
前記回転方向位相決め構造は、前記一端側接続部の内周面に設けられた凸部と、前記ラックハウジングの外周面に設けられ、前記凸部が嵌り合う凹部と、で構成され、
前記凸部と前記凹部とは、ステアリング装置の車両搭載時における前後方向の中心線上に設けられており、
前記回転方向位相決め構造は、前記一端側接続部の締結部材配設領域の直下に位置して前記凸部と凹部との嵌め合いを強固にする機能を有することを特徴とするラックアンドピニオン式ステアリング装置としたことである。 In a fourth aspect of the invention, in any one of the first aspect to the third aspect of the invention, a contact area between the rack housing and the one end side connection portion includes a contact area between the rack housing and the one end side connection portion. A rotation direction phasing structure is provided,
The rotation direction phasing structure includes a convex portion provided on the inner peripheral surface of the one end side connection portion and a concave portion provided on the outer peripheral surface of the rack housing and into which the convex portion is fitted,
The convex portion and the concave portion are provided on a center line in the front-rear direction when the steering device is mounted on the vehicle,
The rotation direction phasing structure is a rack and pinion type characterized in that it is located immediately below the fastening member arrangement area of the one end side connection portion and has a function of strengthening the fitting between the convex portion and the concave portion. It is a steering device.

第５の本発明は、第４の本発明において、前記回転方向位相決め構造は、ステアリング装置の車両搭載時における上下方向の中心線に対して対称位置に設けられていることを特徴とするラックアンドピニオン式ステアリング装置としたことである。 A fifth aspect of the present invention is the rack according to the fourth aspect of the present invention, wherein the rotational direction phasing structure is provided at a symmetrical position with respect to a vertical center line of the steering device when the steering device is mounted on the vehicle. It is the and pinion type steering device.

本発明によれば、ブーツの蛇腹部内周面とボールジョイントとの干渉の際の発生面圧を低減させてブーツの摩耗を抑えることを可能としたボールジョイント用ブーツ、そのボールジョイント用ブーツを用いたラックアンドピニオン式ステアリング装置を提供し得た。 According to the present invention, the boot for a ball joint is capable of suppressing wear of the boot by reducing the surface pressure generated when the inner peripheral surface of the bellows portion of the boot interferes with the ball joint, and the boot for the ball joint is used. It was possible to provide a rack-and-pinion steering system with

本発明のボールジョイント用ブーツの一実施形態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は一端側接続部から見た側面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS One embodiment of the boot for ball joints of this invention is shown, (a) is a top view, (b) is a front view, (c) is the side view seen from the one end side connection part. （ａ）は図１（ｂ）のI-I線断面図、（ｂ）は図１（ａ）のII-II線断面図である。(a) is a sectional view taken along the line II of FIG. 1(b), and (b) is a sectional view taken along the line II-II of FIG. 1(a). 本実施形態のステアリング装置の模式図である。1 is a schematic diagram of a steering device according to an embodiment; FIG. 本実施形態のステアリング装置におけるステアリングギアボックスの中立状態を示す概略平面図である。FIG. 3 is a schematic plan view showing a neutral state of the steering gear box in the steering device of the present embodiment; 本実施形態のステアリング装置を車両に装着し、中立状態の時の状態を示す概略拡大断面図である。FIG. 2 is a schematic enlarged cross-sectional view showing a state in which the steering device of the present embodiment is mounted on a vehicle and is in a neutral state; 図５のIII-III線断面図である。6 is a cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 5; FIG.

以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照して説明する。なお、本実施形態は、本発明の一実施形態であって、何等これに限定解釈されるものではなく本発明の範囲内で設計変更可能である。
「第一実施形態」 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Note that this embodiment is one embodiment of the present invention, and is not to be construed as being limited to this, and design changes are possible within the scope of the present invention.
"First Embodiment"

図３に示すように、本実施形態のステアリング装置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、中間シャフト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８８ａと、ラック８８ｂと、を備える。 As shown in FIG. 3, the steering device 80 of this embodiment includes a steering wheel 81, a steering shaft 82, a universal joint 84, an intermediate shaft 85, a universal joint 86, a pinion shaft 87, a pinion 88a, and a rack 88b.

ステアリングシャフト８２の一端は、ステアリングホイール８１に連結される。ステアリングシャフト８２の他端は、ユニバーサルジョイント８４に連結される。中間シャフト８５の一端は、ユニバーサルジョイント８４に連結される。中間シャフト８５の他端は、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の一端は、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の他端は、ピニオン８８ａに連結される。
ピニオン８８ａは、ラック８８ｂの歯と噛み合う。ピニオン８８ａ及びラック８８ｂ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８８ｂの両端は、左右に備えられるタイロッド８９，８９にそれぞれ連結される。ラック８８ｂが車幅方向に移動することによって車輪の角度が変化する。 One end of the steering shaft 82 is connected to the steering wheel 81 . The other end of steering shaft 82 is connected to universal joint 84 . One end of the intermediate shaft 85 is connected to the universal joint 84 . The other end of intermediate shaft 85 is connected to universal joint 86 . One end of the pinion shaft 87 is connected to the universal joint 86 . The other end of the pinion shaft 87 is connected to a pinion 88a.
The pinion 88a meshes with the teeth of the rack 88b. The pinion 88a and rack 88b convert the rotational motion transmitted to the pinion shaft 87 into linear motion. Both ends of the rack 88b are connected to left and right tie rods 89, 89, respectively. The wheel angle changes as the rack 88b moves in the vehicle width direction.

以下の説明において、ラック８８ｂ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８８ｂの回転軸を中心とした円周に沿う方向は周方向と記載される。 In the following description, the axial direction of rack 88b is simply referred to as the axial direction. A direction perpendicular to the axial direction is described as a radial direction. A direction along the circumference about the rotation axis of the rack 88b is described as a circumferential direction.

図３に示すように、ステアリング装置８０は、電動モータ９３と、トルクセンサ９４と、車速センサ９５と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）９０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。 As shown in FIG. 3 , the steering device 80 includes an electric motor 93 , a torque sensor 94 , a vehicle speed sensor 95 and an ECU (Electronic Control Unit) 90 . The electric motor 93 , torque sensor 94 and vehicle speed sensor 95 are electrically connected to the ECU 90 .

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８８ｂに伝達され、軸方向にラック８８ｂ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８８ｂ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。 The electric motor 93 is, for example, a brushless motor. The electric motor 93 may be a motor that includes brushes (sliders) and commutators. The electric motor 93 is fixed to the housing 10, for example. The power of the electric motor 93 is transmitted to the rack 88b to move the rack 88b in the axial direction. The torque generated by the electric motor 93 reduces the force required by the operator to move the rack 88b. That is, the steering device 80 employs a rack assist type.

トルクセンサ９４は、例えばピニオン８８ａに取り付けられている。トルクセンサ９４は、ピニオン８８ａ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。 The torque sensor 94 is attached to the pinion 88a, for example. The torque sensor 94 outputs the steering torque transmitted to the pinion 88a to the ECU 90 through CAN (Controller Area Network) communication. The vehicle speed sensor 95 detects the traveling speed (vehicle speed) of the vehicle body on which the steering device 80 is mounted. A vehicle speed sensor 95 is provided on the vehicle body and outputs the vehicle speed to the ECU 90 through CAN communication.

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、イグニションスイッチ９８がオンの状態で、電源装置（例えば、車載のバッテリ）９９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。 The ECU 90 controls operation of the electric motor 93 . The ECU 90 acquires signals from each of the torque sensor 94 and the vehicle speed sensor 95 . Electric power is supplied to the ECU 90 from a power supply device (for example, a vehicle-mounted battery) 99 while an ignition switch 98 is on. The ECU 90 calculates an assist steering command value based on the steering torque and vehicle speed. The ECU 90 adjusts the power value supplied to the electric motor 93 based on the assist steering command value. The ECU 90 acquires induced voltage information from the electric motor 93 or information output from a resolver or the like provided in the electric motor 93 . Controlling the electric motor 93 by the ECU 90 reduces the force required to operate the steering wheel 81 .

図４は、ステアリングギアボックスの正面図である。図４において、電動モータ９３及び電動モータ９３に付随する部材は省略されている。
ステアリング装置８０は、ラックハウジング１０とボールジョイント３とボールジョイント用ブーツ５と、を備える。 FIG. 4 is a front view of the steering gearbox. In FIG. 4, the electric motor 93 and the members attached to the electric motor 93 are omitted.
The steering device 80 includes a rack housing 10 , a ball joint 3 and a ball joint boot 5 .

ラックハウジング１０は、円筒状の部材である。ラックハウジング１０は、ラック８８ｂが軸方向に移動できるようにラック８８ｂを支持する。ラック８８ｂは、ラックハウジング１０を貫通する。 The rack housing 10 is a cylindrical member. Rack housing 10 supports rack 88b so that rack 88b can move axially. The rack 88b penetrates the rack housing 10. As shown in FIG.

ボールジョイント３は、ラック８８ｂとタイロッド８９とを連結する。タイロッド８９は、ラック８８ｂに対して揺動可能である。ボールジョイント３はソケット３１と、ボール３３と、を備える。ソケット３１は、ラック８８ｂの端部に接続される。ボール３３は、タイロッド８９の端部に接続される。ボール３３は、ソケット３１に保持される。タイロッド８９は、ボール３３を中心として揺動可能である。 Ball joint 3 connects rack 88 b and tie rod 89 . The tie rod 89 can swing with respect to the rack 88b. The ball joint 3 has a socket 31 and a ball 33 . Socket 31 is connected to the end of rack 88b. Ball 33 is connected to the end of tie rod 89 . Ball 33 is held in socket 31 . The tie rod 89 can swing around the ball 33 .

ボールジョイント用ブーツ５は、ボールジョイント３部分を覆う筒状の部材であって、伸縮可能な筒状の蛇腹部５５と、蛇腹部５５の伸縮方向の一端で、蛇腹部５５に連通して設けられている環状の一端側接続部（大径側端部）５１と、蛇腹部５５の伸縮方向の他端で、蛇腹部５５に連通して設けられている環状の他端側接続部（小径側端部）５３とで構成されている。 The ball joint boot 5 is a cylindrical member that covers the ball joint 3, and includes an expandable tubular bellows portion 55 and one end of the bellows portion 55 in the direction of expansion and contraction thereof, which is provided in communication with the bellows portion 55. and an annular one end side connection portion (large diameter side end portion) 51 provided in communication with the bellows portion 55 at the other end of the bellows portion 55 in the expansion and contraction direction (small diameter side end portion) 51 . side end) 53.

ボールジョイント用ブーツ５の材料は特に限定解釈されるものではなく、例えば、ゴム又はエラストマ等仕様に応じて適宜その材料が選択可能である。
ボールジョイント用ブーツ５の伸び率は、例えば２００％である。伸び率とは、材料の引張試験において、試験片の当初の標点間距離をＬ０とし、破断時の標点間距離をＬとした場合に、｛（Ｌ－Ｌ０）／Ｌ０｝×１００で算出される値である。 The material of the ball joint boot 5 is not particularly limited, and the material can be appropriately selected according to specifications such as rubber or elastomer.
The elongation rate of the ball joint boot 5 is, for example, 200%. The elongation rate is {(L−L0)/L0}×100 when the initial gauge length of the test piece is L0 and the gauge length at break is L in the tensile test of the material. It is a calculated value.

一端側接続部（大径側端部）５１は、ラックハウジング１０の外周に接続される。
本実施形態において一端側接続部５１は、蛇腹部５５の山部５６と略同径の大径短尺円筒状に形成されている。
外周には締結部材１１を配設する締結部材配設領域５２が周方向に凹状に連続して形成されている。締結部材１１は、例えば金属で形成された環状の締結バンドであって、この締結部材１１によって一端側接続部５１がラックハウジング１０の外周に緊密に接続される。 One end side connection portion (large diameter side end portion) 51 is connected to the outer periphery of the rack housing 10 .
In this embodiment, the one-end-side connecting portion 51 is formed in a large-diameter short cylinder shape having substantially the same diameter as the peak portion 56 of the bellows portion 55 .
A fastening member disposing area 52 in which the fastening member 11 is disposed is continuously formed in the circumferential direction in a concave shape on the outer periphery. The fastening member 11 is, for example, an annular fastening band made of metal.

他端側接続部（小径側端部）５３は、タイロッド８９の外周に接続される。
本実施形態において他端側接続部５３は、一端側接続部５１よりも小径の小径短尺円筒状に形成されている。
外周には締結部材１５を配設する締結部材配設領域５４が周方向に凹状に連続して形成されている。締結部材１５は、例えば金属で形成された環状の締結バンドであって、この締結部材１５によって他端側接続部５４がタイロッド８９の外周に緊密に接続される。 The other end side connection portion (small diameter side end portion) 53 is connected to the outer circumference of the tie rod 89 .
In the present embodiment, the other-end-side connection portion 53 is formed in a small-diameter, short-length cylindrical shape that is smaller in diameter than the one-end-side connection portion 51 .
A fastening member disposing area 54 in which the fastening member 15 is disposed is continuously formed on the outer periphery in a recessed shape in the circumferential direction. The fastening member 15 is, for example, an annular fastening band made of metal, and the fastening member 15 tightly connects the other end side connecting portion 54 to the outer circumference of the tie rod 89 .

蛇腹部５５は、ラック８８ｂの移動に伴って変形する部材であって、上述したとおり、一端側接続部５１と他端側接続部５３とが、それぞれ緊密に接続されることにより、ラック８８ｂとタイロッド８９との間に配設されているボールジョイント３部分が密閉され外部と遮蔽される。
蛇腹部５５は、大径の環状の山部５６と、山部５６よりも小径の環状の谷部５７とが長手方向に交互に配置された伸縮変形可能な中空筒状に成形されている。山部５６と谷部５７の傾斜面５８はそれぞれ共通である。全ての山部５６と谷部５７の肉厚はそれぞれ均一に成形されている。 The bellows portion 55 is a member that deforms along with the movement of the rack 88b. A part of the ball joint 3 arranged between the tie rod 89 is sealed and shielded from the outside.
The bellows portion 55 is formed in an extendable and deformable hollow tubular shape in which large-diameter annular peaks 56 and annular valleys 57 smaller in diameter than the peaks 56 are alternately arranged in the longitudinal direction. The inclined surfaces 58 of the peaks 56 and the valleys 57 are common. All the peaks 56 and valleys 57 are formed to have a uniform thickness.

本実施形態の蛇腹部５５は、一端側接続部５１から他端側接続部５３に向かって、第一の領域Ａ１、第二の領域Ａ２、第三の領域Ａ３と区分けされている（図１参照。）。 The bellows portion 55 of the present embodiment is divided into a first region A1, a second region A2, and a third region A3 from the one end side connection portion 51 toward the other end side connection portion 53 (see FIG. 1). reference.).

本実施形態では、第二の領域Ａ２は、ステアリング装置８０を車両に取り付け、中立状態に位置している時のタイロッド８９の傾斜角度分だけ折れ曲がっている折曲領域Ａ２１を有するように成形されている（図１、図２、図４及び図５参照。）。
すなわち、第二の領域Ａ２（折曲領域Ａ２１）における車両前方側の蛇腹部が伸長され、車両後方側の蛇腹部が圧縮されているように湾曲状に予め成形されている。
言い換えると、車両前方側の隣り合う山部５６と山部５６との間隔が広く、車両後方側の隣り合う山部５６と山部５６との間隔が狭くなるように湾曲して成形されている。 In this embodiment, the second region A2 is formed to have a bent region A21 bent by the tilt angle of the tie rod 89 when the steering device 80 is attached to the vehicle and positioned in a neutral state. (See Figures 1, 2, 4 and 5).
That is, the second region A2 (bent region A21) is formed in a curved shape in advance such that the bellows portion on the vehicle front side is extended and the bellows portion on the vehicle rear side is compressed.
In other words, it is formed in a curved shape so that the distance between adjacent mountain portions 56 on the vehicle front side is wide and the distance between adjacent mountain portions 56 on the vehicle rear side is narrow. .

また、本実施形態では、第三の領域Ａ３における他端側接続部５３寄りの山部５６と谷部５７とを、その他の山部５６と谷部５７よりも小径に成形している（図１参照。）。
すなわち、他端側接続部５３から見て１番目の山部５６ａ、２番目の山部５６ｂ、３番目の山部５６ｃが、３番目の山部５６ｃ、２番目の山部５６ｂ、１番目の山部５６ａと漸次小径となるように成形されている
さらに本実施形態では、他端側接続部５３から連続して裾広がり状の環状の肩部５９を備えている。また、この肩部５９の外周面には等間隔で複数個のリブ５９ａが突設されている。リブ５９ａは、他端側接続部５３寄りから一端側接続部５１方向に向けて漸次幅狭状になるように肩部と一体成形されている（図１参照。）。 Further, in the present embodiment, the peaks 56 and the valleys 57 near the other end side connecting portion 53 in the third region A3 are formed to have smaller diameters than the other peaks 56 and the valleys 57 (Fig. 1).
That is, the first peak portion 56a, the second peak portion 56b, and the third peak portion 56c viewed from the other end side connection portion 53 are the third peak portion 56c, the second peak portion 56b, and the first peak portion 56b. Further, in the present embodiment, which is formed so as to gradually decrease in diameter from the peak portion 56 a , an annular shoulder portion 59 is provided continuously from the other end side connection portion 53 and spreads toward the bottom. A plurality of ribs 59a are protruded from the outer peripheral surface of the shoulder portion 59 at regular intervals. The rib 59a is formed integrally with the shoulder portion so that the width of the rib 59a gradually narrows from the side of the other end side connecting portion 53 toward the one end side connecting portion 51 (see FIG. 1).

折曲領域Ａ２１の折れ曲がり角度は、ラックハウジング１０の外周に接続される一端側接続部５１の中心を通るブーツ中心軸線Ｌ１に対して、５度乃至２０度の範囲とする（図１、図２及び図５参照。）。この折れ曲がり角度の選択は、適宜仕様に応じて変更可能である。 The bending angle of the bending area A21 is in the range of 5 to 20 degrees with respect to the boot central axis L1 passing through the center of the one end side connecting portion 51 connected to the outer periphery of the rack housing 10 (FIGS. 1 and 2). and Figure 5). The selection of this bending angle can be appropriately changed according to specifications.

本実施形態によれば、ボールジョイント用ブーツ５の成形状態において、ステアリング装置８０を車両に取り付け、中立状態に位置している時のタイロッド８９の傾斜角度分だけ折れ曲がっている折曲領域Ａ２１（第二の領域Ａ２）を有するように予め成形しておくことにより、車両使用環境下でのブーツの成形状態からの最大曲がり量を低減させることができる。これにより、ブーツの蛇腹部５５の内周面とボールジョイント３との干渉の際の発生面圧を低減させてブーツの摩耗を抑えることができる。 According to this embodiment, in the molded state of the ball joint boot 5, the steering device 80 is attached to the vehicle, and the bending region A21 (the second bending region A21) is bent by the inclination angle of the tie rod 89 when the steering device 80 is positioned in the neutral state. By forming the boot so as to have the two regions A2) in advance, it is possible to reduce the maximum amount of bending from the formed state of the boot under the vehicle use environment. As a result, the surface pressure generated when the inner peripheral surface of the bellows portion 55 of the boot and the ball joint 3 interfere with each other can be reduced, and wear of the boot can be suppressed.

なお、本実施形態において、蛇腹部５５の第一の領域Ａ１、第二の領域Ａ２、第三の領域Ａ３を構成するそれぞれの山部５６と谷部５７の数、隣り合う山部５６と山部５６との間隔、あるいは蛇腹部５５を構成する肉厚などの諸仕様は本発明の範囲内で設計変更可能である。 In the present embodiment, the number of peaks 56 and valleys 57 constituting the first region A1, the second region A2, and the third region A3 of the bellows portion 55, and the number of adjacent peaks 56 and peaks 56 Various specifications such as the distance from the portion 56 or the thickness of the bellows portion 55 can be changed within the scope of the present invention.

本実施形態では、ラックハウジング１０と一端側接続部５１との接触領域に、ラックハウジング１０とブーツ５との回転方向位相決め構造６０を設けている（図１、図２、図５及び図６参照。）。 In this embodiment, a rotation direction phasing structure 60 between the rack housing 10 and the boot 5 is provided in the contact area between the rack housing 10 and the one end side connecting portion 51 (FIGS. 1, 2, 5 and 6). reference.).

回転方向位相決め構造６０は、例えば本実施形態では、一端側接続部５１の内周面に突出して設けられた角柱状の凸部６１と、ラックハウジング１０の外周面に設けられ、凸部６１が嵌り合う凹部６２と、で構成されている。
本実施形態では、ラックハウジング１０の端部から軸方向で他端側接続部５３方向に所定距離入った外周面の所定位置に凹設されているため、一端側接続部５１をラックハウジング１０の外周面に嵌め込む際、位置合わせをした後に一端側接続部５１を軸方向に押し込むと、凸部６１が凹部６２に嵌り合う。 The rotational direction phasing structure 60 includes, for example, a prism-shaped convex portion 61 protruding from the inner peripheral surface of the one end side connection portion 51 and a convex portion 61 provided on the outer peripheral surface of the rack housing 10 in this embodiment. and a concave portion 62 in which the .
In this embodiment, since it is recessed at a predetermined position on the outer peripheral surface at a predetermined distance axially from the end of the rack housing 10 in the direction of the other end side connection portion 53 , the one end side connection portion 51 is placed in the rack housing 10 . When fitting to the outer peripheral surface, if the one end side connecting portion 51 is axially pushed in after alignment, the convex portion 61 fits into the concave portion 62 .

本実施形態においては、ステアリングギアボックスの軸方向で左右に位置するそれぞれのボールジョイント３，３を覆う各ボールジョイント用ブーツ５，５の一端側接続部５１，５１とラックハウジング１０との接続領域（接触領域）に設けられる回転方向位相決め構造６０，６０を、ステアリング装置（ステアリングギアボックス）８０の車両搭載時における上下方向の中心線Ｌ２に対して対称位置に設けることとしている（図２、図５及び図６参照）。
すなわち、ラックハウジング１０の外周面に設けられる凹部６２をステアリング装置（ステアリングギアボックス）８０の車両搭載時における上下方向の中心線Ｌ２に対して対称位置に設けることとしている。また、凸部６１と凹部６２とは、ステアリング装置（ステアリングギアボックス）８０の車両搭載時における車両前後方向の中心線Ｌ３上に設けている（図１（ｃ）、図２（ｂ）、及び図６参照。）。 In this embodiment, connection regions between one end side connection portions 51, 51 of the respective ball joint boots 5, 5 covering the respective ball joints 3, 3 located on the left and right in the axial direction of the steering gear box and the rack housing 10 The rotational direction phasing structures 60, 60 provided in the (contact area) are provided at symmetrical positions with respect to the vertical center line L2 when the steering device (steering gear box) 80 is mounted on the vehicle (Fig. 2, 5 and 6).
That is, the recesses 62 provided on the outer peripheral surface of the rack housing 10 are provided at symmetrical positions with respect to the center line L2 in the vertical direction when the steering device (steering gear box) 80 is mounted on the vehicle. The convex portion 61 and the concave portion 62 are provided on the center line L3 in the longitudinal direction of the vehicle when the steering device (steering gear box) 80 is mounted on the vehicle (FIGS. 1(c), 2(b), and See Figure 6).

これにより、上述のとおりに成形した折曲領域Ａ２１（第二の領域Ａ２）を有する本実施形態特有のボールジョイント用ブーツ５の左右共通化が図れ、製造コスト及び部品管理点数の削減となり、結果的に製品コスト低廉化にも寄与し得る。また、ボールジョイント用ブーツの誤組付け防止にも大変効果的である。 As a result, the ball joint boot 5 unique to this embodiment having the bent region A21 (second region A2) formed as described above can be made common to the left and right, resulting in a reduction in manufacturing costs and the number of parts to be managed. It can also contribute to product cost reduction. In addition, it is very effective in preventing erroneous assembly of the ball joint boot.

本実施形態において回転方向位相決め構造６０は、一端側接続部５１の締結部材配設領域５２の直下に位置している（図２、図５及び図６参照）。
このように締結部材配設領域５２の直下に回転方向位相決め構造６０を備えているため、締結部材１１による締め付け力が凸部６１と凹部６２との嵌り合いを強固にするため、一端側接続部５１の回転方向位相決めが確実になし得るとともに、ラックハウジング１０への締結が強固に図れる。 In this embodiment, the rotational direction phasing structure 60 is positioned directly below the fastening member arrangement region 52 of the one end side connection portion 51 (see FIGS. 2, 5 and 6).
Since the rotation direction phasing structure 60 is provided directly below the fastening member arrangement region 52 in this manner, the tightening force of the fastening member 11 strengthens the fitting between the convex portion 61 and the concave portion 62. The rotation direction phase determination of the portion 51 can be reliably performed, and the fastening to the rack housing 10 can be firmly achieved.

また、図示はしないが、ラックハウジング１０の外周面に設けられる凹部６２は、ラックハウジング１０の端面から軸方向で他端側接続部５３方向に向かって連続して切り欠かれた凹溝であってもよい。
このように構成することにより、ラックハウジング１０の端面に切り欠かれた凹溝６２に、一端側接続部５１の内周面に設けられた凸部６１をあてがってそのまま軸方向に押し込むことができるため操作性に優れている。 Further, although not shown, the recess 62 provided on the outer peripheral surface of the rack housing 10 is a recessed groove continuously cut from the end surface of the rack housing 10 in the axial direction toward the other end side connection portion 53 . may
With this configuration, the projection 61 provided on the inner peripheral surface of the one end side connection portion 51 can be applied to the recessed groove 62 cut in the end surface of the rack housing 10 and pushed in the axial direction as it is. Therefore, it has excellent operability.

なお、本実施形態では、一端側接続部５１の内周面に設けられた凸部６１と、ラックハウジング１０の外周面に設けられた凹部６２と、で構成された回転方向位相決め構造６０をもって説明したが、ラックハウジング１０の外周面に設けられた凸部と、一端側接続部５１の内周面に設けられた凹部と、で構成された回転位相決め構造であってもよく、本発明の範囲内で設計変更可能である。 In addition, in this embodiment, a rotational direction phasing structure 60 that is configured by a convex portion 61 provided on the inner peripheral surface of the one end side connection portion 51 and a concave portion 62 provided on the outer peripheral surface of the rack housing 10 is provided. As described above, the rotation phase determining structure may be configured by a convex portion provided on the outer peripheral surface of the rack housing 10 and a concave portion provided on the inner peripheral surface of the one end side connection portion 51. The design can be changed within the range of

また、回転位相決め構造６０を円周方向に２箇所以上設ける構造を採用することも本発明の範囲内であって、適宜選択可能である。例えば、車両前後方向の中心線Ｌ３上の前後２箇所の位置に設ける構造であってもよく、さらに、中心線Ｌ３と直交する中心線（図示省略）上にも２箇所設けて周方向で９０度間隔で計４箇所設ける構造を採用することも可能である。
このように２箇所以上に設ける場合、凹凸構造の大きさや形状を変えておくことで誤組付けを防止することが可能である。
なお、本実施形態では、回転方向位相決め構造６０は、一端側接続部５１の締結部材配設領域５２の直下に位置している実施の一形態をもって説明したが、これに限定解釈されるものではなく、本発明の範囲内で設計変更可能である。 It is also within the scope of the present invention to employ a structure in which two or more rotational phase determining structures 60 are provided in the circumferential direction, and can be selected as appropriate. For example, the structure may be such that they are provided at two front and rear positions on the center line L3 in the longitudinal direction of the vehicle. It is also possible to employ a structure in which a total of four locations are provided at intervals of degrees.
In the case of providing two or more portions in this way, it is possible to prevent incorrect assembly by changing the size and shape of the concave-convex structure.
In this embodiment, the rotational direction phasing structure 60 is positioned directly below the fastening member arrangement region 52 of the one end side connection portion 51, but the interpretation is limited to this. Instead, design changes are possible within the scope of the present invention.

本発明は、本実施形態以外のラックアンドピニオン式のステアリング装置にも利用可能である。 The present invention can also be used in rack-and-pinion type steering devices other than the present embodiment.

３ ボールジョイント
１０ ラックハウジング
５ ボールジョイント用ブーツ
５１ 一端側接続部
５２ 締結部材配設領域
５５ 蛇腹部
５３ 他端側接続部
６０ 回転方向位相決め構造
６１ 凸部
６２ 凹部
８８ｂ ラック
８９ タイロッド
Ａ２１ 折曲領域
Ｌ１ ブーツ中心軸線
Ｌ２ 車両搭載時の上下方向の中心線
3 Ball joint 10 Rack housing 5 Ball joint boot 51 One end side connection part 52 Fastening member arrangement area 55 Accordion part 53 Other end side connection part 60 Rotational direction phasing structure 61 Convex part 62 Concave part 88b Rack 89 Tie rod A21 Bent area L1 Boot center axis L2 Vertical center line when mounted on a vehicle

Claims (5)

ハウジングと、a housing;
前記ハウジングを貫通するラックと、a rack extending through the housing;
前記ラックの端部に配置されるボールジョイントと、a ball joint located at the end of the rack;
伸縮可能な筒状の蛇腹部と、前記蛇腹部の伸縮方向の一端で、前記蛇腹部に連通して設けられている環状の一端側接続部と、前記蛇腹部の伸縮方向の他端で、前記蛇腹部に連通して設けられている環状の他端側接続部とで構成され、ラックハウジングの外周に前記一端側接続部が接続されるとともに、タイロッドの外周に前記他端側接続部が接続されて前記ボールジョイントを覆うボールジョイント用ブーツと、A cylindrical bellows portion that can be stretched, an annular one-end-side connecting portion that is provided at one end of the bellows portion in the stretchable direction and communicates with the bellows portion, and the other end of the bellows portion in the stretchable direction, and an annular other-end connecting portion provided in communication with the bellows portion, the one-end-side connecting portion being connected to the outer circumference of the rack housing, and the other-end connecting portion being connected to the outer circumference of the tie rod. a ball joint boot connected to cover the ball joint;
を含むラックアンドピニオン式ステアリング装置であって、A rack and pinion steering device comprising:
前記ボールジョイント用ブーツの前記蛇腹部は、中立状態に位置している時のタイロッドの傾斜角度分だけ折れ曲がっている折曲領域を有して形成されており、The bellows portion of the ball joint boot is formed to have a bent region that is bent by an angle of inclination of the tie rod when positioned in a neutral state,
前記折曲領域は、前記一端側接続部から連続して形成される非折曲領域と、前記他端側接続部から連続して形成される非折曲領域との間にて連続して形成されており、The bending region is formed continuously between a non-bending region formed continuously from the one end side connecting portion and a non-bending region formed continuously from the other end side connecting portion. has been
前記折曲領域の折れ曲がり角度が、前記ラックハウジングの外周に接続される前記一端側接続部の中心を通るブーツ中心軸線に対して、５度乃至２０度の範囲であることを特徴とするラックアンドピニオン式ステアリング装置。A rack and housing characterized in that the bending angle of the bending region is in the range of 5 degrees to 20 degrees with respect to the center axis of the boot passing through the center of the one end side connecting portion connected to the outer periphery of the rack housing. Pinion type steering device. ステアリング装置を車両に取り付け、かつ中立状態に位置している時、前記折曲領域は、車両前方側の蛇腹部が伸長状態で、車両後方側の蛇腹部が圧縮状態であることを特徴とする請求項１に記載のラックアンドピニオン式ステアリング装置。When the steering device is attached to the vehicle and positioned in a neutral state, the bending region has a bellows portion on the front side of the vehicle in an extended state and a bellows portion on the rear side of the vehicle in a compressed state. The rack-and-pinion steering system according to claim 1. 前記他端側接続部から連続して形成される非折曲領域は、前記他端側接続部寄りの山部と谷部が、前記他端側接続部方向に向けて、漸次、径が小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のラックアンドピニオン式ステアリング装置。In the non-bending region formed continuously from the other end side connection portion, the peaks and valleys near the other end side connection portion gradually decrease in diameter toward the other end side connection portion. 3. A rack-and-pinion steering system according to claim 1 or 2, characterized in that it is constructed such that: 前記ラックハウジングと前記一端側接続部との接触領域には、前記ラックハウジングと前記一端側接続部との回転方向位相決め構造を設け、A rotation direction phasing structure between the rack housing and the one end connection is provided in a contact area between the rack housing and the one end connection,
前記回転方向位相決め構造は、前記一端側接続部の内周面に設けられた凸部と、前記ラックハウジングの外周面に設けられ、前記凸部が嵌り合う凹部と、で構成され、The rotation direction phasing structure includes a convex portion provided on the inner peripheral surface of the one end side connection portion and a concave portion provided on the outer peripheral surface of the rack housing and into which the convex portion is fitted,
前記凸部と前記凹部とは、ステアリング装置の車両搭載時における前後方向の中心線上に設けられており、The convex portion and the concave portion are provided on a center line in the front-rear direction when the steering device is mounted on the vehicle,
前記回転方向位相決め構造は、前記一端側接続部の締結部材配設領域の直下に位置して前記凸部と凹部との嵌め合いを強固にする機能を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のラックアンドピニオン式ステアリング装置。1. The rotation direction phasing structure is positioned immediately below the fastening member arrangement region of the one end side connection portion and has a function of strengthening the fitting between the projection and the recess. 4. The rack and pinion steering device according to any one of 3. 前記回転方向位相決め構造は、ステアリング装置の車両搭載時における上下方向の中心線に対して対称位置に設けられていることを特徴とする請求項４に記載のラックアンドピニオン式ステアリング装置。5. A rack-and-pinion steering system according to claim 4, wherein said rotational direction phasing structure is provided at a symmetrical position with respect to a vertical centerline of the steering system when it is mounted on a vehicle.
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