(57)【要約】【課題】ステアリング装置において、操舵トルクが不必要に重くなることがなく、且つ路面からの入力による振動が操舵部材に伝達されることを抑制すること。【解決手段】操舵部材２の操作に伴って回転部材としてのピニオンシャフト７が回転すると、粘性流体１６が収容された流体室１７内で、羽根部材１８が回転する。羽根部材１８の発生する減衰力は、ピニオンシャフト７の回転速度に依存する。路面からの入力によるピニオンシャフト７の回転振動に対しては、充分な大きさの減衰力を与える。羽根部材１８にオリフィス２１を設ける。操舵操作に対応する、ピニオンシャフト７の回転速度が相対的に低いときの減衰力を低減する。【選択図】図１
2008013125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材の操作に応じて舵取り機構を介して車輪を転舵するステアリング装置において、
上記操舵部材の操作に伴って回転する回転部材と、
この回転部材の回転運動に減衰力を与えるための減衰力発生機構とを備え、
この減衰力発生機構は、粘性流体が収容された流体室と、この流体室内に収容され、回転部材の回転に伴って流体室内で回転する羽根部材とを含み、
この羽根部材にオリフィスが形成されていることを特徴とするステアリング装置。
【請求項２】
請求項１において、上記舵取り機構は、車両の左右方向に延び、ラックが形成されたラック軸と、上記ラックに噛み合うピニオンが形成されたピニオンシャフトとを含み、
上記回転部材は、ピニオンシャフトにより構成されていることを特徴とするステアリング装置。
【請求項３】
請求項１において、上記操舵部材に連なるステアリングシャフトを備え、
このステアリングシャフトは、互いに一体回転可能に連結されたアッパーシャフトおよびロアーシャフトを含み、
上記回転部材は、ロアーシャフトにより構成されていることを特徴とするステアリング装置。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか１項において、上記回転部材を回転可能に支持する軸受を備え、
この軸受は、内輪と、外輪と、内輪および外輪の間に介在する転動体と、内輪および外輪の端部間を封止するシール部材とを含むシール軸受からなり、
上記流体室が、内輪と外輪との間に区画され、
上記羽根部材が、内輪と一体回転可能に設けられていることを特徴とするステアリング装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか１項において、上記操舵部材の操作に応じて操舵補助力を発生する電動モータを備え、
この電動モータは、ステアリングシャフトと同軸的に一体回転可能なロータを含むことを特徴とするステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵部材の操作に応じて車輪を転舵するステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
油圧式パワーステアリング装置では、トーションバーを介して連結された入力軸および出力軸の相対回動に伴って、ロータリーバルブのロータおよびバルブボディを相対回動させて、パワーシリンダへの油圧の給排を制御している。
しかし、トーションバーのねじれに起因してロータ側部材とバルブボディ側部材との間で振動が生じ、その振動が車室内に伝わって騒音の原因となる。
【０００３】
そこで、トーションバーのねじれに起因する振動を抑制する目的で、特許文献１が提案されている。
その特許文献１の図１〜図４に示された第１構造では、ロータ側部材とバルブボディ側部材の相対回動に伴って、一方の容積が増大し他方の容積が減少する一対の流体室を設けている。これら一対の流体室は、仕切り部材によって相互に仕切られている。この仕切り部材は、ロータ側部材およびバルブボディ側部材の何れか一方に設けられ、他方との間に絞り通路を形成している。この絞り通路を通過するときの流体の絞り抵抗によって、上記振動を減衰するための減衰力が得られる。
【０００４】
また、上記の特許文献１の図５〜図８に示された第２構造では、ロータ側部材とバルブボディ側部材の何れか一方に、両者の相対回動に伴って、流体室内で回転する抵抗部材を設けられている。この抵抗部材の回転に伴って回転部材に作用する粘性抵抗によって、上記振動を減衰するための減衰力が得られる。
【特許文献１】特開２０００−１２７９９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、電動モータの動力を用いて操舵補助する電動パワーステアリング装置において、その電動モータをステアリングシャフトと同軸に配置し、その電動モータのロータによってステアリングシャフトに駆動力を直接伝動するようにした電動パワーステアリング装置が提案されている。
この種の電動パワーステアリング装置や、トーションバーを持たないマニュアルステアリングでは、路面からの入力による振動が、あまり減衰されずにステアリングホイール等の操舵部材に伝達されるので、操舵フィーリングが悪くなるという問題がある。
【０００６】
特許文献１の第１構造では、絞り通路の絞り抵抗のみで減衰力を発生させており、しかも、その絞り通路が、ロータ側部材およびバルブボディ側部材の何れか一方に設けられた仕切り部材と、他方との間に形成されている。すなわち、別部材の間に形成されているので、各部材の寸法精度のばらつきや、両部材の組み合わせ精度のばらつきによって、減衰力が大きくばらつくおそれがある。
【０００７】
また、特許文献１の第２構造では、抵抗部材に作用する粘性抵抗によって減衰力を得ており、その減衰力は、ロータ側部材およびバルブボディ側部材の相対回動速度の増大に応じて比例的に増加する。したがって、操舵部材の操作に対応する、上記相対回動速度の低速領域であっても、所定の大きさの減衰力が発生しており、操舵トルクが重くなるおそれがある。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、操舵トルクが不必要に重くなることがなく、且つ路面からの入力による振動が操舵部材に伝達されることを抑制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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、操舵部材（２）の操作に応じて舵取り機構（Ａ）を介して車輪を転舵するステアリング装置（１；１Ａ）において、上記操舵部材の操作に伴って回転する回転部材（７；３２）と、この回転部材の回転運動に減衰力を与えるための減衰力発生機構（１２；１２Ａ）とを備え、この減衰力発生機構は、粘性流体（１６）が収容された流体室（１７；１７Ａ）と、この流体室内に収容され、回転部材の回転に伴って流体室内で回転する羽根部材（１８；１８Ａ）とを含み、この羽根部材にオリフィス（２１）が形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
路面からの入力によって回転部材に生ずる回転振動の周波数は比較的高く（例えば１０Ｈｚ）、そのときの回転部材の回転速度は相対的に高い。これに対して、本発明では、粘性流体が収容された流体室内に、回転部材の回転に応じて回転する羽根部材が収容された減衰力発生機構を用いているので、回転部材の回転速度の増大に伴って比例的に増大する基本特性を有する粘性減衰力を得ることができる。したがって、車両の走行中、路面からの入力による比較的高い周波数の振動に対しては、充分な減衰力を働かせて、その振動を減衰し、操舵部材に振動が伝えられることを抑制することができ、その結果、操舵フィーリングを向上することができる。
【００１１】
一方、操舵部材の操作に伴う回転部材の回転速度は相対的に低い。これに対して、本発明では、上記羽根部材にオリフィスが形成されているので、回転部材の回転速度の低速領域において減衰力を低減することができる。したがって、操舵部材の操作トルクが不必要に重くなるようなことがない。            
また、上記舵取り機構は、車両の左右方向に延び、ラック（８ａ）が形成されたラック軸（８）と、上記ラックに噛み合うピニオン（７ａ）が形成されたピニオンシャフト（７）とを含み、上記回転部材は、ピニオンシャフトにより構成されている場合がある（請求項２）。また、上記操舵部材に連なるステアリングシャフト（３）を備え、このステアリングシャフトは、互いに一体回転可能に連結されたアッパーシャフト（３１）およびロアーシャフト（３２）を含み、上記回転部材は、ロアーシャフトにより構成されている場合がある（請求項３）。これらの場合、路面に相対的に近い側であるピニオンシャフトやロワーシャフトに減衰力を働かせるので、路面からの入力による振動の伝達をより効果的に抑制することができる。
【００１２】
また、上記回転部材を回転可能に支持する軸受（３７）を備え、この軸受（３７）は、内輪（３８）と、外輪（３９）と、内輪および外輪の間に介在する転動体（４０）と、内輪および外輪の端部間を封止するシール部材（１９Ａ，２０Ａ）とを含むシール軸受からなり、上記流体室が、内輪と外輪との間に区画され、上記羽根部材が、内輪と一体回転可能に設けられている場合がある（請求項４）。この場合、粘性流体が減衰力を発生させる機能を果たすとともに、転動体の転動を潤滑する機能を果たすので、軸受の寿命を向上させることができる。
【００１３】
上記操舵部材の操作に応じて操舵補助力を発生する電動モータ（６０）を備え、この電動モータは、ステアリングシャフトと同軸的に一体回転可能なロータ（６１）を含む場合がある（請求項５）。電動モータの動力が減速機構を介さないで直接、ステアリングシャフトに伝達される場合、路面からの入力による振動が減衰されずに操舵部材に伝達される傾向にあるが、本発明では、操舵部材へ伝達される振動を確実に低減することができる。
【００１４】
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態の添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態のステアリング装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、ステアリング装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結しているステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３に自在継手４を介して連結されたインターミディエイトシャフト５と、インターミディエイトシャフト５に自在継手６を介して連結されたピニオンシャフト７と、ピニオンシャフト７の端部近傍に設けられたピニオン７ａに噛み合うラック８ａを有して自動車の左右方向に延びる転舵軸としてのラック軸８とを有している。本実施の形態では、マニュアル式のステアリング装置に則して説明する。
【００１６】
ピニオンシャフト７およびラック軸８によりラックアンドピニオン機構からなる舵取り機構Ａが構成されている。ラック軸８は車体に固定される筒状のラックハウジング９内に図示しない複数の軸受を介して直線往復動可能に支持されている。ラック軸８の両端部はラックハウジング９の両側へ突出し、各端部にはそれぞれタイロッド１０が結合されている。各タイロッド１０は対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する操向用の車輪１１に連結されている。
【００１７】
操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３が回転されると、この回転がピニオン７ａおよびラック８ａによって、自動車の左右方向に沿ってのラック軸８の直線運動に変換される。これにより、操向用の車輪１１の転舵が達成される。
本実施の形態の特徴とするところは、ステアリング装置１が、操舵部材２の操作に応じて回転する回転部材としてのピニオンシャフト３の回転運動に減衰力を与えるための減衰力発生機構１２を備えている点にある。
【００１８】
次いで、ステアリング装置１の要部の一部破断側面図である図２（ａ）を参照して、ピニオンシャフト７は、上記のラックハウジング９と交差する態様で一体的に設けられた筒状のギヤハウジング１３内に収容され回転可能に保持されている。ピニオン７ａおよびラック８ａが、ギヤハウジング１３内で互いに噛み合わされている。ギヤハウジング１３内において、ピニオンシャフト７は、ピニオン７ａを挟んだ上下に配置された一対の転がり軸受１４，１５によって回転可能に支持されている。
【００１９】
減衰力発生機構１２は、粘性流体１６が収容された流体室１７と、この流体室１７内に収容され、ピニオンシャフト７の回転に伴って流体室１７内で回転する羽根部材１８とを備えている。
上記流体室１７は、筒状のギヤハウジング１３の内周面１３ａとピニオンシャフト７の所定部の外周面７ｂとの間を、ギヤハウジング１３の軸方向に離隔する一対のシール部材１９，２０によって封止することにより、上記一対のシール部材１９，２０間に区画されている。
【００２０】
上記粘性流体１６としては、潤滑油を用いることができる。
図２（ａ）および（ｂ）を参照して、上記羽根部材１８は、ピニオンシャフト７の外周面７ｂに、ピニオンシャフト７の径方向外方に延びるように突出して形成された少なくとも１つの板状部材である。羽根部材１８は、ピニオンシャフト７と単一の材料で一体に形成されていてもよいし、別体で形成された部材がピニオンシャフト７と一体回転可能に結合されていてもよい。
【００２１】
羽根部材１８には、回転部材としてのピニオンシャフト７の回転速度が相対的に低いときの減衰力を低減するためのオリフィス２１が形成されている。
路面からの入力によってピニオンシャフト７に生ずる回転振動の周波数は比較的高く（例えば１０Ｈｚ）、そのときのピニオンシャフト７の回転速度は相対的に高い。一方、操舵部材２の操作に伴うピニオンシャフト７の回転速度は相対的に低い。
【００２２】
これに対して、本実施の形態では、羽根部材１８にオリフィス２１が形成されているので、図３に示すように、ピニオンシャフト７の回転速度Ｖの低速領域Ｖａにおいて減衰力を低減することができる。したがって、操舵部材２の操作トルクが不必要に重くなるようなことがない。
そして、ピニオンシャフト７の回転速度Ｖが所定値Ｖ１を超えると、ピニオンシャフト７の回転速度Ｖの増大に伴って比例的に増大する基本特性を有する減衰力Ｆを得ることができる。したがって、車両の走行中、路面からの入力による比較的高い周波数の振動に対しては、充分な減衰力Ｆを働かせて、その振動を減衰し、操舵部材２に振動が伝えられることを抑制することができ、その結果、操舵フィーリングを向上することができる。
【００２３】
特に、操舵部材２が操舵中立位置にあるときの操舵フィーリングの向上に顕著な効果を発揮することができる。というのは、操舵中立位置では操舵部材２に操舵トルクが付与されていないため、操舵部材２が路面振動の影響を受け易い傾向にあるが、本実施の形態では、その操舵部材２に振動が伝達されることを減衰力発生機構１２によって抑制できるからである。
【００２４】
また、路面に相対的に近いピニオンシャフト７に減衰力を働かせるので、路面からの入力による振動の伝達をより効果的に抑制することができるという利点もある。
また、仮に、オリフィスが２つの部材の間に形成されているとすると、２つの部材の寸法精度、２つの部材相互の位置精度等の影響で、オリフィスの大きさがばらつき易く、したがって、低速領域での減衰力特性が安定しない。これに対して、本実施の形態では、オリフィス２１が、羽根部材１８自体に形成された孔により構成されているので、寸法精度の良いオリフィス２１を得ることができ、したがって、低速領域での減衰力特性を安定させることができる。また、減衰力特性の調整が容易である。
【００２５】
図４は本発明の別の実施の形態を示している。図４を参照して、ステアリングシャフト３が、一端が操舵部材２に連なるアッパーシャフト３１と、アッパーシャフト３１と一体回転可能に連結され、一端が自在継手４を介してインターミディエイトシャフト５に連なるロワーシャフト３２とを有している。
ステアリングシャフト３は、車体５０に固定された筒状のステアリングコラム３３によって回転可能に支持されている。ステアリングコラム３３は、互いに嵌合された筒状のアッパージャケット３４およびロアージャケット３５を含んでいる。ステアリングシャフト３は、ステアリングコラム３３によって支持された一対の軸受３６，３７によって回転可能に支持されている。
【００２６】
一方の軸受３６はアッパージャケット３４によって支持され、アッパーシャフト３１を回転自在に支持している。また、他方の軸受３７は、ロアージャケット３５によって支持され、ロアーシャフト３２を回転自在に支持している。
また、本ステアリング装置１Ａは、電動パワーステアリング装置として構成されている。すなわち、ステアリングシャフト３の同軸上に、操舵補助力を発生する電動モータ６０が配置されている。電動モータ６０は、ロアーシャフト３２を同軸的に取り囲みロアーシャフト３２と一体回転する環状のロータ６１と、ロータ６１の周囲を取り囲み、ロアージャケット３４によって支持された環状のステータ６２とを有するブラシレス形である。
【００２７】
本実施の形態の特徴とするところは、回転部材としてのロアーシャフト３２を支持する上記の軸受３７に、減衰力発生機構１２Ａを内蔵したことにある。
具体的には、図５を参照して、上記の軸受３７は、ロアーシャフト３２の外周面３２ａに一体回転可能に嵌合された内輪３８と、ロアージャケット３５の内周面３５ａに嵌合され固定された外輪３９と、内輪３８および外輪３９の間に介在する玉からなる転動体４０と、内輪３８および外輪３９の一対の端部間をそれぞれ封止する一対のシール部材１９Ａ，２０Ａとを含むシール軸受からなる。
【００２８】
内輪３８の外周面３８ａと外輪３９の内周面３９ａとの間に、一対のシール部材１９Ａ，２０Ａによって仕切られた流体室１７Ａが設けられている。また、回転部材としてのロアーシャフト３２に一体回転可能な内輪３８の外周面３８ａに、羽根部材１８Ａが設けられ、流体室１７Ａ内の粘性流体１６を攪拌できるようになっている。
上記羽根部材１８Ａは、内輪３８と一体回転可能に設けられており、オリフィス２１を有している。羽根部材１８Ａは、内輪３８と単一の材料で一体に形成されていてもよいし、別体で設けられて内輪３８に一体回転可能に嵌合されていてもよい。図５において、図２と同じ構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を省略してある。
【００２９】
本実施の形態においても、図２の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。すなわち、操舵部材２の操作トルクが不必要に重くなるようなことがない。また、車両の走行中、路面からの入力による比較的高い周波数の振動に対しては、充分な減衰力を働かせて、その振動を減衰し、操舵部材２に振動が伝えられることを抑制することができ、その結果、操舵フィーリングを向上することができる。
【００３０】
しかも、減衰力発生機構１２Ａを軸受３７に内蔵したので、ステアリング装置１の小型化を達成することができる。また、粘性流体１６が減衰力を発生させる機能を果たすとともに、転動体４０の転動を潤滑する機能を果たすので、軸受３７の寿命を向上させることができる。
また、本実施の形態のように、電動モータ６０の動力が減速機構を介さないで直接、ステアリングシャフト３に伝達される場合、路面からの入力による振動が減衰されずに操舵部材２に伝達される傾向にあるが、操舵部材２へ伝達される振動を減衰力発生機構１２Ａの働きによって、確実に低減することができる。
【００３１】
なお、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施の形態のステアリング装置の模式図である。
【図２】（ａ）は図１のステアリング装置の要部の一部破断側面図であり、（ｂ）はピニオンシャフトおよび羽根部材の断面図である。
【図３】減衰力発生機構において回転部材としてのピニオンシャフトの回転速度と発生する減衰力の関係を示すグラフ図である。
【図４】本発明の別の実施の形態のステアリング装置の模式図である。
【図５】図４のステアリング装置の要部の断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１，１Ａ…ステアリング装置、２…操舵部材、３…ステアリングシャフト、７…ピニオンシャフト（回転部材）、７ａ…ピニオン、８…ラック軸、８ａ…ラック、Ａ…舵取り機構、１１…車輪、１２，１２Ａ…減衰力発生機構、１６…粘性流体、１７，１７Ａ…流体室、１８，１８Ａ…羽根部材、１９，２０；１９Ａ，２０Ａ…シール部材、２１…オリフィス、３２…ロアーシャフト（回転部材）、３７…軸受、３８…内輪、３９…外輪、４０…転動体、６０…電動モータ、６１…ロータ
【図１】
2008013125.tif 000003
【図２】
2008013125.tif 000004
【図３】
2008013125.tif 000005
【図４】
2008013125.tif 000006
【図５】
2008013125.tif 000007