(57)【要約】【課題】よりシンプルな構造にて、ブーツ内の密封空間が高温・高圧となった場合であっても、ブーツとラックハウジングとの間の密封状態を適切に確保して、ブーツ内部の高温・高圧のガス等がブーツとラックハウジングとの間から漏れることを適切に防止することができる操舵装置を提供する。【解決手段】ラックハウジング１０とラックバーとジョイント部とタイロッドとブーツ５０とを備えた操舵装置であって、ブーツは、ラックハウジングのブーツ固定位置でラックハウジングの外周面に固定され、ラックハウジングにおけるブーツ固定位置からラックハウジングの端部までのハウジング端部外周面１０Ｔと、ハウジング端部外周面と対向しているブーツ端部内周面５０Ｔとの間には、弾性体にて成形されて内部に気体が密封され、熱で膨張してハウジング端部外周面とブーツ端部内周面との間を周方向に密封する環状の密封支援部材５０Ａが配置されている。【選択図】図４
2015003607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略筒状のラックハウジングと、
前記ラックハウジング内を前記ラックハウジングの長手方向に沿って移動可能なラックバーと、
前記ラックバーの両端部のそれぞれに、ジョイント部を介して連結されたそれぞれのタイロッドと、
前記ラックハウジングとそれぞれの前記タイロッドとの間を封止するそれぞれのブーツと、を備えた操舵装置において、
前記ブーツは、両端部が開口した略筒状であり、一方端の側の開口部は前記ラックハウジングの端部から長手方向に所定距離だけ離れたブーツ固定位置で前記ラックハウジングの外周面を周方向に密封するように固定され、他方端の側の開口部は前記タイロッドの一部の外周面を周方向に密封するように前記タイロッドに固定されおり、
前記ラックハウジングにおける前記ブーツ固定位置から前記ラックハウジングの端部までの外周面であって前記ブーツ内に収容されているハウジング端部外周面と、当該ハウジング端部外周面と対向している前記ブーツの内周面であるブーツ端部内周面との間には、弾性体にて成形されて内部に気体が密封された環状の密封支援部材が配置されており、
前記密封支援部材は、熱で膨張して前記ハウジング端部外周面と前記ブーツ端部内周面との間を周方向に密封する、
操舵装置。
【請求項２】
請求項１に記載の操舵装置であって、
前記ブーツと前記密封支援部材とが一体的に成形されている、
操舵装置。
【請求項３】
請求項２に記載の操舵装置であって、
前記密封支援部材は、外周側の壁部の厚さよりも内周側の壁部の厚さのほうが薄くなるように成形されている、
操舵装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の操舵装置であって、
前記密封支援部材が膨張していない温度にて前記ブーツが前記ラックハウジングに固定された場合、前記ハウジング端部外周面と前記密封支援部材との間には隙間が形成されている、
操舵装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の操舵装置であって、
前記ハウジング端部外周面は、前記ラックハウジングの端部に近づくにしたがって外径が小さくなる形状に成形されている、
操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば図１に示すように、車両の操舵装置２は、ラックハウジング１０と、ラックバー２０と、ジョイント部３０と、タイロッド４０と、ブーツ５０等にて構成されている。そしてラックバー２０の両端にはジョイント部３０が設けられ、ジョイント部３０にはタイロッド４０が接続されており、ステアリングホイール８１の操舵量に応じてラックハウジング１０内をラックバー２０が移動する。またラックハウジング１０の両端にはブーツ５０が取り付けられており、ブーツ５０は、ラックハウジング１０の外周面とタイロッド４０の外周面のそれぞれに固定され、ラックハウジング１０の両端を封止してラックハウジング内を密封している。
ここで図５に、従来のラックハウジング１１０と従来のブーツ１５０との接続部の拡大断面図を示す。
従来のブーツ１５０は、一方端の側の開口部が、従来のラックハウジング１１０の外周面に形成されたブーツ固定溝１１０Ａの位置にて、環状固定部材１５１を用いて周方向に固定されてブーツ１５０内に密封空間Ｋを形成し、当該密封空間Ｋ内に潤滑オイル等を保持している。なお図示省略するが、ブーツ１５０の他方端の側の開口部は、タイロッドの一部の外周面に環状固定部材を用いて周方向に固定されている。
【０００３】
ハウジングとブーツとの間の密閉性能をより向上させる構造として、従来から種々の構造が開示されている。
例えば特許文献１には、図６に示すように、弛み部２５１を備えたブーツ２５０の一方端を、環状のアダプタ２６０を介してハウジング２１０の端部に固定し、ブーツ２５０の他方端を環状固定部材２５２を用いてシャフト２４０の外周面に固定し、ハウジングとブーツとの間のシール性能を高めることができるブーツが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平７−２４６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
車両の操舵装置は、通常、車両のエンジンルーム内に配置されており、非常に高温となる場合があり、ブーツの内部の温度が１２０［℃］程度まで上昇する場合がある。
図５に示す従来の構造では、ブーツ１５０内の密封空間Ｋの温度が非常に高温になると、高温・高圧となって膨張したブーツ１５０内のガス等が、ブーツ１５０の被固定部１５０Ｍと、ラックハウジング１１０のブーツ固定溝１１０Ａとの間から（図５に示す一点鎖線の経路にて）漏れ出す可能性がある。
密封空間Ｋの温度上昇時にエア漏れが発生すると、密封空間Ｋの温度下降時には密封空間Ｋが負圧となり、外気が密封空間Ｋ内に水分とともに吸い込まれて腐食が発生したり、ブーツ１５０が負圧で変形してタイロッド等に巻き込まれて破れたりする可能性が考えられるので、好ましくない。従って密封空間Ｋが温度上昇して高温・高圧となった場合であっても、ラックハウジングとブーツとの間の密封状態を確実に確保する必要がある。
また図６に示す特許文献１に記載された構造では、ブーツ２５０に弛み部２５１を一体成形しており、ブーツ２５０の形状が複雑である。またアダプタ２６０の折り返し端部２６０Ａにブーツ２５０の一方端を挟み込み、ブーツの弛み部２５１の端部を、アダプタ２６０の段差部２６０Ｂとハウジング２１０の端面とで挟み込まなければならず、構造が複雑である。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、よりシンプルな構造にて、ブーツ内の密封空間が高温・高圧となった場合であっても、ブーツとラックハウジングとの間の密封状態を適切に確保して、ブーツ内部の高温・高圧のガス等がブーツとラックハウジングとの間から漏れることを適切に防止することができる操舵装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る操舵装置は次の手段をとる。
まず、本発明の第１の発明は、略筒状のラックハウジングと、前記ラックハウジング内を前記ラックハウジングの長手方向に沿って移動可能なラックバーと、前記ラックバーの両端部のそれぞれに、ジョイント部を介して連結されたそれぞれのタイロッドと、前記ラックハウジングとそれぞれの前記タイロッドとの間を封止するそれぞれのブーツと、を備えた操舵装置である。
前記ブーツは、両端部が開口した略筒状であり、一方端の側の開口部は前記ラックハウジングの端部から長手方向に所定距離だけ離れたブーツ固定位置で前記ラックハウジングの外周面を周方向に密封するように固定され、他方端の側の開口部は前記タイロッドの一部の外周面を周方向に密封するように前記タイロッドに固定されおり、前記ラックハウジングにおける前記ブーツ固定位置から前記ラックハウジングの端部までの外周面であって前記ブーツ内に収容されているハウジング端部外周面と、当該ハウジング端部外周面と対向している前記ブーツの内周面であるブーツ端部内周面との間には、弾性体にて成形されて内部に気体が密封された環状の密封支援部材が配置されており、前記密封支援部材は、熱で膨張して前記ハウジング端部外周面と前記ブーツ端部内周面との間を周方向に密封する。
【０００７】
この第１の発明では、ラックハウジングの端部の外周面であるハウジング端部外周面と、当該ハウジング端部外周面に対向しているブーツの内周面であるブーツ端部内周面との間には、弾性体にて成形されて内部に気体が密封された環状の密封支援部材が配置されている。
これにより、ブーツ内の密封空間の温度が上昇すると、密封支援部材内に密封されている気体の温度も上昇して密封支援部材が膨張する。そして密封支援部材が膨張すると、自動的にハウジング端部外周面とブーツ端部内周面との間の密封性が高くなる。
従って、よりシンプルな構造にて、ブーツ内の密封空間が高温・高圧となった場合であっても、ブーツとラックハウジングとの間の密封状態を適切に確保して、ブーツ内部の高温・高圧のガス等がブーツとラックハウジングとの間から漏れることを適切に防止することができる。
【０００８】
次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係操舵装置であって、前記ブーツと前記密封支援部材とが一体的に成形されている。
【０００９】
この第２の発明では、ブーツと密封支援部材とが一体成形されている。
これにより、ブーツ内の密封空間が高温・高圧となった場合であってもブーツとラックハウジングとの間の密封状態を適切に確保することができるブーツを、よりシンプルな構造とすることができる。
さらに、ラックハウジングにブーツを組み付けるときに、密封支援部材がブーツに対して移動しないため、ブーツ組み付け後の密封支援部材の配置位置のずれを防止することができ、密封支援部材の配置位置をより正確にすることができる。
【００１０】
次に、本発明の第３の発明は、上記第２の発明に係る操舵装置であって、前記密封支援部材は、外周側の壁部の厚さよりも内周側の壁部の厚さのほうが薄くなるように成形されている。
【００１１】
この第３の発明では、図３に示すようにブーツ内の密封空間が高温（例えば１２０［℃］以上）となった場合、密封支援部材の外周側の壁部の厚さよりも、密封支援部材の内周側の壁部（膨張壁）の厚さのほうが薄くなるように成形しているので、密封支援部材が膨張した際は膨張壁が内径側に膨張する。
これにより、密封空間が高温になった場合、膨張した密封支援部材の膨張壁（内径側の壁部）が内径側に膨張してハウジング端部外周面に確実に当接するため、ハウジング端部外周面とブーツ端部内周面との間を周方向に密封する。
従って、密封空間内が高温となって、より高い密閉性が必要な場合に、自動的に密閉性が高められる。
【００１２】
次に、本発明の第４の発明は、上記第１の発明または第２の発明に係る操舵装置であって、前記密封支援部材が膨張していない温度にて前記ブーツが前記ラックハウジングに固定された場合、前記ハウジング端部外周面と前記密封支援部材との間には隙間が形成されている。
【００１３】
この第４の発明では、図３に示すように、常温（密封支援部材が膨張していない温度）にて、ラックハウジングにブーツを組み付ける際、ハウジング端部外周面と密封支援部材との間には隙間が形成されている。
これにより、ラックハウジングにブーツを組み付ける際の組み付け作業性に悪影響を与えることがなく、従来のブーツを組み付ける際と同等の組み付け容易性を確保している。
【００１４】
次に、本発明の第５の発明は、上記第１の発明〜第４の発明のいずれか１つに係る操舵装置であって、前記ハウジング端部外周面は、前記ラックハウジングの端部に近づくにしたがって外径が小さくなる形状に成形されている。
【００１５】
この第５の発明では、膨張した密封支援部材を、密封性能をより高めることができる適切な方向へと案内することができる。また、ハウジング端部外周面の外径が一定の場合と比較してハウジング端部外周面の外径がラックハウジングの端部に近づくにしたがって小さくなる形状の場合では、膨張した密封支援部材とハウジング端部外周面との接触面積をより大きくすることが可能である。従って、ブーツ内の密封空間が高温・高圧となった場合における密封性能を、より向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】操舵装置を備えたステアリングシステムの全体構成の概略を説明する図である。
【図２】ブーツによる密封状態を説明する断面図である。
【図３】密封支援部材の配置位置と、低温時における密封支援部材の形状の例を説明する図である。
【図４】密封支援部材の配置位置と、高温時において膨張した密封支援部材の形状の例を説明する図である。
【図５】従来のブーツと従来のラックハウジングとの接続部の構造の例を説明する断面図である。
【図６】弛み部が一体成形されたブーツを、環状のアダプタを介してハウジングの端部に固定する、従来の密封構造の例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。
●［ステアリングシステム１及び操舵装置２の全体構成（図１）］
図１を用いてステアリングシステム１及び操舵装置２の全体構成について説明する。
ステアリングシステム１は、ステアリングホイール８１、ステアリングシャフト８３Ａ及び８３Ｂ、ピニオンシャフト８３Ｃ、操舵装置２、バッテリ８５、制御ユニット８４、アシストモータ８２等にて構成されている。
運転者がステアリングホイール８１を操舵すると、ステアリングシャフト８３Ａ及び８３Ｂを介してピニオンシャフト８３Ｃが回転され、操舵装置２内のラックバー２０及びタイロッド４０がラックハウジング１０内で移動し、運転者の操舵量に応じて操舵輪（図示省略）の操舵角が変化する。
また制御ユニット８４（制御コンピュータ）は、バッテリ８５から電源が供給され、例えば運転者の操舵状態の検出信号と、アシストモータ８２によるアシスト状態の検出信号と、に基づいてアシストモータ８２に制御信号を出力する。
そしてアシストモータ８２は、制御ユニット８４からの制御信号に基づいて、運転者の操舵をアシストする。
ピニオンシャフト８３Ｃの回転量は、操舵装置２のラック＆ピニオン機構（図示省略）を介してラックバー２０の移動量へと変換される。
【００１８】
操舵装置２は、ラックハウジング１０、ラックバー２０、ジョイント部３０、タイロッド４０、ブーツ５０等にて構成されている。
ラックハウジング１０は略筒状であり、内部にはラックバー２０が収容されている。
ラックバー２０は、ラックハウジング１０の長手方向に沿ってラックハウジング１０内を移動可能である。
ラックバー２０の両端部のそれぞれには、ジョイント部３０（ボールジョイント等）が設けられている。
それぞれのタイロッド４０は、それぞれのジョイント部３０を介してラックバー２０に接続されている。
それぞれのブーツ５０は、ラックハウジング１０とそれぞれのタイロッド４０との間を封止しており、弾性体にて成形されて伸縮及び屈曲可能となるように蛇腹状に成形されている。
【００１９】
●［ラックハウジング１０及びタイロッド４０へのブーツ５０の固定構造と密封支援部材５０Ａの動作（図２〜図４）］
図２は、ラックハウジング１０へのブーツ５０の固定部、及びタイロッド４０へのブーツ５０の固定部、を含む断面図を示している。
また図３はブーツ５０内の密封空間Ｋが低温の場合における図２のＡＡ部の拡大図を示しており、図４はブーツ５０内の密封空間Ｋが高温の場合における図２のＡＡ部の拡大図を示している。
ブーツ５０は、両端部が開口した略筒状であり、一方端の側の開口部（図２の例では右側の開口部）は、ラックハウジング１０の端部から長手方向に所定距離（図３、図４に示す距離Ｌ１０）だけ離れたブーツ固定溝１０Ａ（ブーツ固定位置に相当）において、ラックハウジング１０の外周面を周方向に密封するように、環状固定部材５１にて固定されている。
またブーツ５０の他方端の側の開口部（図２の例では左側の開口部）は、タイロッド４０の一部の外周面を周方向に密封するように、環状固定部材５２にて固定されている。
ここでタイロッド４０の側の環状固定部材５２は、充分なスペースが有るので、充分な幅（タイロッドの長手方向の幅）を確保することが可能であり、充分な密閉性能を確保することができる。
しかしラックハウジング１０の側の環状固定部材５１は、位置の制約上、幅（ラックハウジングの長手方向の幅）が、密閉性能を確保できる下限に近い幅となっている。ブーツ５０内の密封空間Ｋ内の温度が、設計時に想定した温度よりも高い温度となった場合、密封空間Ｋ内の高温・高圧のガスが、ラックハウジング１０のブーツ固定溝１０Ａと、ブーツ５０の被固定部５０Ｍとの間から漏れ出す可能性が考えられる。
【００２０】
そこで本願の操舵装置２では、図３及び図４に示すように、ラックハウジング１０におけるブーツ固定溝１０Ａからラックハウジング１０の端部までの外周面であってブーツ５０内に収容されているハウジング端部外周面１０Ｔと、ハウジング端部外周面１０Ｔと対向しているブーツ５０の内周面であるブーツ端部内周面５０Ｔと、の間に密封支援部材５０Ａが配置されている。
密封支援部材５０Ａは、弾性体にて成形されており、内部の空気室５０Ｂに気体が密封された（例えば自転車のタイヤ内のチューブのような）環状の部材である。なお図３及び図４では、ブーツ５０と密封支援部材５０Ａとを一体的に成形した例を示しているが、ブーツ５０と密封支援部材５０Ａとを別々に構成してもよい。
またブーツ５０と密封支援部材５０Ａとを一体成形した場合、図３に示すように、密封支援部材５０Ａの外周側の壁部の厚さ５０Ｙ（この場合、ブーツ５０の厚さ）よりも、内周側の壁部（膨張壁５０Ｃ）の厚さ５０Ｘのほうが薄くなるように成形されている。
またハウジング端部外周面１０Ｔは、ラックハウジング１０の端部に近づくにしたがって外径が徐々に小さくなるテーパ形状に成形されている。
【００２１】
図３に示すように、ブーツ５０内の密封空間Ｋが低温（または常温（例えば２５［℃］前後））の場合（すなわち、密封支援部材が膨張していない温度の場合）、密封支援部材５０Ａの空気室５０Ｂ内も低温（または常温）であるので、密封支援部材５０Ａは、特に膨張することなく、ハウジング端部外周面１０Ｔとの間には隙間が形成されている。従って、常温でラックハウジング１０にブーツ５０を組み付ける際の組み付け作業性に悪影響を与えることがなく、図５に示す従来のブーツ１５０を組み付ける際と同等の組み付け容易性を確保している。
そして図４に示すように、ブーツ５０内の密封空間Ｋが高温（例えば１２０［℃］以上）となった場合、密封支援部材５０Ａの空気室５０Ｂ内も高温となり、密封支援部材５０Ａが膨張して体積が増加する。また密封支援部材５０Ａの内周側の膨張壁５０Ｃの厚さ５０Ｘのほうが薄くなるように成形しているので、膨張した際は膨張壁５０Ｃが内径側に膨張する。
これにより、密封空間Ｋが高温になった場合、膨張した密封支援部材５０Ａが、ハウジング端部外周面１０Ｔとブーツ端部内周面５０Ｔとの間を周方向に密封する。
従って、密封空間Ｋ内が高温となって、より高い密閉性が必要な場合に、自動的に密閉性能が高められる。
【００２２】
以上、本実施の形態にて説明した密封支援部材５０Ａを有することで、ブーツ５０内の密封空間Ｋが高温・高圧となった場合であっても、ブーツ５０とラックハウジング１０との間の密封状態を適切に確保して、ブーツ５０内部の高温・高圧のガス等がブーツ５０とラックハウジング１０との間から漏れることを適切に防止することができる。
またハウジング端部外周面１０Ｔをテーパ形状にして傾斜面とすることで、ハウジング端部外周面１０Ｔに傾斜が無い場合よりも面積を増大させることが可能であり、密封支援部材５０Ａとの密閉面積を増大させ、より密閉性能を向上させることができる。また、このテーパ形状により、密封支援部材５０Ａの膨張する方向を、ラックハウジング１０の先端側に向かう方向へと案内することが可能であり、より手前側でエア漏れを防止するように密閉性を向上させることができるので、より好ましい。
また密封支援部材５０Ａの空気室５０Ｂ内では圧力が均一であるので、膨張時において、ハウジング端部外周面１０Ｔとブーツ端部内周面５０Ｔとの間を、周方向に均一の力で密封することができる。
また、密封支援部材５０Ａの構造は非常にシンプルであり、密封支援部材５０Ａとブーツ５０とを一体形成した場合は、さらにシンプルな構造とすることができる。
【００２３】
本発明の操舵装置２の構成、構造、外観、形状等は、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
具体的には、本実施の形態の説明では、ハウジング端部外周面１０Ｔをテーパ形状としたが、ラックハウジング１０の端部に近づくにしたがって外径が小さくなる形状であればよく、例えば、ラックハウジング１０の端部に近づくにしたがって外径が小さくなる曲面としてもよい。
また本実施の形態の説明では、本発明の操舵装置２を適用したステアリングシステム１の例として、電動パワーステアリングシステムの例を説明したが、油圧式パワーステアリングシステムやアシスト機能を有していないステアリングシステム等、種々のステアリングシステムに、本発明の操舵装置２を適用することができる。
また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００２４】
１          ステアリングシステム
２          操舵装置
１０        ラックハウジング
１０Ａ      ブーツ固定溝（ブーツ固定位置）
１０Ｔ      ハウジング端部外周面
２０        ラックバー
３０        ジョイント部
４０        タイロッド
５０        ブーツ
５０Ａ      密封支援部材
５０Ｂ      空気室
５０Ｃ      膨張壁
５０Ｔ      ブーツ端部内周面
５１、５２    環状固定部材
Ｋ          密封空間
【図１】
2015003607.tif 000003
【図２】
2015003607.tif 000004
【図３】
2015003607.tif 000005
【図４】
2015003607.tif 000006
【図５】
2015003607.tif 000007
【図６】
2015003607.tif 000008