特許 6167175 自動車のステアリング用のクリアランスを補償する偏心ヨーク

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6167175

(24)【登録日】2017年6月30日

(45)【発行日】2017年7月19日

(54)【発明の名称】自動車のステアリング用のクリアランスを補償する偏心ヨーク

(51)【国際特許分類】

   B62D 3/12 20060101AFI20170710BHJP

   F16H 19/04 20060101ALI20170710BHJP

【ＦＩ】

   B62D3/12 501F

   F16H19/04 N

【請求項の数】3

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2015-517819(P2015-517819)

(86)(22)【出願日】2013年4月23日

(65)【公表番号】特表2015-526327(P2015-526327A)

(43)【公表日】2015年9月10日

(86)【国際出願番号】FR2013050898

(87)【国際公開番号】WO2014001663

(87)【国際公開日】20140103

【審査請求日】2016年1月26日

(31)【優先権主張番号】1255987

(32)【優先日】2012年6月25日

(33)【優先権主張国】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】511110625

【氏名又は名称】ジェイテクト ユーロップ

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】パトリス ブロショ

【審査官】 粟倉 裕二

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭６２−０７６０７６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１０−０３６６１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５０７４４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６２Ｄ ３／００−１４

Ｆ１６Ｈ １９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外周面（１２）と該外周面に対して偏心した内周面（１１）とを有するロータリパッド（１０）を備え、
上記ロータリパッドはステアリングケース（２）内にラック（３）の縦軸に平行な回転軸周りに回転可能に据えられ、
上記ロータリパッドの外周面は上記ステアリングケースに据えられた支持部材（１３）と一体となったアーチ状の揺りかご状受け台（１４）を押圧する一方、上記偏心した内周面はステアリングピニオン（５）の歯部に向かって背面部を押し返すように上記ラックの背面部（９）に当接し、
上記ロータリパッドは該ロータリパッドの径方向アーム（１８）に作用するバネ手段を有するクリアランス補償機構（１７）によって回転付勢され及び／又は位置が定められる自動車のステアリング用の偏心ヨーク装置であって、
上記クリアランス補償機構は、
回転不能であるが、上記支持部材上を並進運動可能に据えられ、該支持部材又は該支持部材と一体の要素（２３）との間に取り付けられたバネ（２０）により、上記ロータリパッドの径方向アームを押圧する押圧部材（１９）と、
上記押圧部材に形成されたノッチ（２６，２７）と、
上記支持部材又は上記要素に回転可能に据えられた可動ストッパ（２１）と、
上記可動ストッパの終端部の一方の区域上に階段状に多数配置され、略平坦な形状だがそれぞれにリリーフ（２９）が形成された歯（２８）を有する、パイロットギア（２４）と、
上記可動ストッパの終端部の他方の区域上に階段状に多数配置され、上記リリーフ（２９）を有していない略平坦な形状の歯（３０）を有する、他のギア（２５）と、
上記ノッチ（２６，２７）が上記ギアの階段状の歯（２８，３０）と継続的に協働することにより上記可動ストッパ（２１）を上記支持部材又は該支持部材と一体の要素に連結させるねじりバネ（２２）とを備えており、
作動状態で、上記パイロットギア（２４）のみが上記歯（２８）のリリーフ（２９）により、上記ノッチ（２６，２７）の動きを操作するように構成されている
ことを特徴とする自動車のステアリング用の偏心ヨーク装置。

【請求項2】

請求項１に記載の自動車のステアリング用の偏心ヨーク装置において、
上記パイロットギア（２４）の歯（２８）は、歯の外側端部に、略三角形のリリーフ（２９）を有する
ことを特徴とする自動車のステアリング用の偏心ヨーク装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の自動車のステアリング用の偏心ヨーク装置において、
上記階段状のギア（２４，２５）と協働するノッチ（２６，２７）は、上記階段状のギア（２４，２５）の２つの継続的な歯（２８，３０）のそれぞれと協働する二重ノッチである
ことを特徴とする自動車のステアリング用の偏心ヨーク装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動車のラック付ステアリングシステムに関する。特に、ギアの欠陥や摩耗を補償することによりステアリングコラムに連結されるステアリングピニオンに対して噛み合うことでラックを保持する機能を備えたステアリングシステムの「ヨーク」装置に関するものである。さらに、本発明は、ステアリングピニオンとラックとの間のクリアランスの自動補償機構を有するロータリパッド装置である「偏心」タイプのヨーク装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ラック付のステアリングシステムにおいて、ステアリングピニオンはステアリングコラムに回転可能に連結されていて、車両の駆動輪によって操作可能であり、細長い形状のステアリングケース内にスライド可能に据えられたラックと係合する。ラックの両端は、ケースの外側においてそれぞれ車両の左右の車輪に連結されるステアリングロッドに連結される。これにより、一方向への又は他方向への車輪の回転がステアリングコラムによりステアリングピニオンに伝達され、ステアリンロッドによってラックの並進運動に変換されて、右又は左への「方向転換」のための両車輪の方向が定められる。

【0003】

この種のステアリングシステムにおいて、ヨーク装置は、ステアリングピニオンの領域内において、上記ピニオンにラックのギアを強く押しつけるためにラックの背面部に弾性的に作用する。これにより、ギアの接触損失のリスクを防いでいる。ヨーク装置は、通常は摩擦パッドを構成する駆動部を有する「ヨークライン」として配置され、この摩擦パッドは弾性手段によって並進運動を促されて、ラックの背面部側へ付勢される。

【0004】

回転の概念によって、「直線状」ヨークという従来の概念に換わるものとして、「偏心」ヨーク装置というものも知られている。この種のヨーク装置には、円形の外周面と、この外周面に対し少しだけ偏心した円形の内周面とを有する環状、又はアーチ状のロータリパッドが設けられている。ロータリパッドはラックの長手方向に平行な回転軸周りに回転可能にステアリングケースに据えられている。偏心した内周面はラックの背面部に押しつけられている。ロータリパッドは、ラックの背面部に当接する内周面がギアの係合を維持するためにピニオンの歯部に向かってラックの背面部を押し返すことで、回転付勢されるか、又は角度を有する状態に固定される。

【0005】

特に特許文献１又は特許文献２は、上述したような偏心ヨーク装置について記載されており、その中では、クリアランス補償機構は押圧部材を備え、押圧部材は、押圧部材とパッドの支持部材との間、又は押圧部材とこのパッドの支持部材と一体の要素との間に取り付けられた圧縮バネによりロータリパッドの径方向アームを押圧する。上記支持部材又は上記要素に対して回転可能に据えられた可動ストッパは、押圧部材の少なくとも１つのノッチ（切欠、凹み）と協働する少なくとも１つの階段状の歯を有するギアを備えている。可動ストッパは、ねじりバネにより支持部材又は支持部材と一体の要素に連結されている。つまり、ノッチは可動ストッパのギアの階段状の歯と継続的に協働することで、特に摩耗によって発生する機械的なクリアランスを補償する。

【0006】

さらには、前述構成により表される実施形態において、可動ストッパは、ロータリパッド近傍の終端に、階段状の歯を有する少なくとも２つのギアを有し、この階段状の歯は、直径方向において対向配置されてそれぞれが１８０°の区域を占めており、それらのギアは押圧部材に形成された複数のノッチ（切欠、凹み）と協働する。最小限２つの可動ストッパのギアは、理論的には同一のものであり、特に歯についてはほとんどが略三角形状をしていて、これにより全てのギアが同時に同じように動作する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】仏国特許発明２９５１７９７号明細書

【特許文献2】国際公開２０１１／０４８３２８号パンフレット

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかし実際には、可動ストッパが複数のギアを備える場合、他のギアが１つ前の歯を既に押圧部材の対応するノッチに係合させている間に、クリアランスが許容される最大値に近づいたとき、製造欠陥により特定の歯の区域が可動ストッパの回転を妨げてしまうことがある。これはクリアランス補償機構の部品の異常且つ早期の摩耗や当該機構の不規則な動作を引き起こしかねず、そのような場合、もはや要求される範囲では接触しなくなる。

【0009】

本発明の目的は、これら欠点を抑制し、ギア部分で、クリアランス補償機構が完璧な偏心ヨーク装置を提供することによって、この機構及びヨーク装置部品の優れた操作性と長寿命とを確保することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するために、本発明は、自動車のステアリング用偏心ヨーク装置を対象とし、このヨーク装置は、外周面と外周面に対して偏心した内周面とを有するロータリパッドを備え、このロータリパッドはステアリングケース内にラックの縦軸に平行な回転軸周りに回転可能に据えられ、ロータリパッドの外周面はステアリングケースに据えられた支持部材と一体となったアーチ状の揺りかご状受け台を押圧する一方、上記偏心した内周面はステアリングピニオンの歯部に向かって背面部を押し返すように、このラックの背面部に当接し、上記パッドはロータリパッドの径方向アームに作用するバネ手段を有するクリアランス補償機構によって回転付勢され及び／又は位置が定められる自動車のステアリング用の偏心ヨーク装置であって、
上記クリアランス補償機構は、
回転不能であるが、上記支持部材上を並進運動可能に据えられ、支持部材又は支持部材と一体の要素との間に取り付けられたバネにより、ロータリパッドの径方向アームを押圧する押圧部材と、
上記支持部材又は上記要素に回転可能に据えられた可動ストッパと、
上記可動ストッパの終端部に多数配置された階段状の歯を有し、上記押圧部材に形成されたノッチと協働する少なくとも２つのギアと、
上記ノッチを上記ギアの階段状の歯と継続的に協働することにより上記可動ストッパを支持部材又は支持部材と一体の要素に連結させるねじりバネとを備えており、
上記階段状の歯を有するギアは、一方の区域上の、それぞれにリリーフを有し且つ略平坦な歯を有する、パイロットギアと呼ばれるギアと、他の区域に位置してリリーフを有さずに略平坦な形状の歯を有する少なくとも１つのギアとを備えることを特徴とするものである。

【0011】

つまり、本発明の基本的な考え方は、可動ストッパの少なくとも２つの区域に、平坦な歯だけでなくリリーフを有するパイロットギアと、平坦歯のみを有しリリーフや他の形態を有していない少なくとも１つのギアといった、それぞれ異なる形態の階段状のギアを設けることである。

【0012】

本発明の実施形態では、パイロットギアの歯は、例えば歯の外側端部に、略三角形状のリリーフを有する。

【0013】

このように形成されるパイロットギアの歯は、特許文献１に定義されている通り、最小クリアランス値Ｊ１と最大クリアランス値Ｊ２とを保証する。その区域において、平坦な形状の歯は、クリアランス補償機構の中心軸周りに適切に分散した力を吸収するために、パイロットギアの歯と同時にノッチに押しつけられる。これにより、リリーフを有するパイロット区域の歯のみが、ねじりバネによって発生する可動ストッパの変位を止めたり、可能にしたりすることができ、他の領域に設けられたギアは単純に力を吸収する役割を有する。これにより、異常なノッチ経路となるギアの矛盾した動きを防止している。

【0014】

上記ギアと協働するノッチは全ての区域で同一のものであり、それぞれがパイロットギアの歯と他のギアの歯のどちらとも協働する。ノッチは単純なノッチ、又は階段状のギアの２つの連続的な歯のそれぞれと協働する二重ノッチのどちらでもよい。これにより、可動ストッパの変位による利得を減らすことなく機械的な抵抗を増大させている。

【0015】

特にクリアランス補償機構の動作を改良すると同時に、本発明により得られる解決策が単純さとコスト効果を維持したままであるという点は注目すべきところである。特にこの解決策の利点は、１つの部分にある一組の歯の工夫を必要とする一方で、他の部分の他のギアの形状は簡単化されていることである。結果的に、クリアランス補償機構の構成要素の製造とその製造に必要な装置の設計作業とが簡単化される。

【0016】

いずれにせよ、本発明は自動車のステアリング用のクリアランス補償付偏心ヨークの実施形態の一例を示す添付の図面を参照し、以下の説明を読むことで、より良く理解されよう。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の偏心ヨーク装置を備えるパワーアシストステアリングを示す外観図である。

【図2】偏心ヨーク装置及びその周辺を示す、図１のII−II線断面図である。

【図3】ヨーク装置を示す分解斜視図である。

【図4】ヨーク装置のクリアランス補償機構を示す分解斜視図である。

【図5】可動ストッパに形成されたパイロットギアを示す斜視図である。

【図6】パイロットギアを示す側面図である。

【図7】可動ストッパの他のギアを示す側面図である。

【図8】ノッチ付押圧部材を示す斜視図である。

【図9】二重ノッチを示す押圧部材を示す断面図である。

【図10】クリアランス補償機構を示すブロック線図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

図１は、（この例では）ステアリングピニオンに作用するアシスト機能を備えた自動車用パワーアシストステアリングを示している。ステアリングは長手方向に沿って伸びるステアリングケース２を備えている。ステアリングケース２にはラック３がスライド可能に据えられ、ステアリングケース２の外に突出したラック３の端部はステアリングロッド（図示せず）に結合されている。アシストパワーモータ４は、減速ギアによって、ラック３のギア６（図２に示す）に係合するステアリングピニオン５に結合されている。ステアリングピニオン５は入力シャフト７に連結され、ステアリングピニオン５には、自動車の駆動輪を操作するステアリングコラム（図示せず）が結合される。

【0019】

組立品の中で符号８のフレーム部分によって示されたヨーク装置は、ラック３のギア６をステアリングピニオン５に押圧するために、ステアリングピニオン５の近くに設けられている。ヨーク装置８については図２で示すとともに以下で詳細に説明する。

【0020】

ヨーク装置８はラック３の背面部９側、つまりラック３のギア６の反対側であって、ステアリングピニオン５の反対側に配置され、ステアリングケース２の対応する場所に収容されている。

【0021】

「偏心」タイプのヨーク装置８はロータリパッド１０を備え、このロータリパッド１０は丸みのある部分と、特に、「角」を含むアーチ状の部分とを有する。ロータリパッド１０は、円形の一部である円弧状をなす外周面１２に対して偏心した、同じく円弧状をなす内周面１１を有する。偏心して配置された、ロータリパッド１０の内周面１１は、ステアリングピニオン５の歯部にラック３のギア６を押し返すために、ラック３の背面部９に当接する軸受面を形成している。

【0022】

ロータリパッド１０は、支持部材１３に据えられ、この支持部材１３にガイドされるとともに、ステアリングケース２内に据えられている。支持部材１３の構成は図３に明確に示されている。この支持部材１３はアーチ状の揺りかご状受け台１４を備え、揺りかご状受け台１４の上にはロータリパッド１０の外周面１２がスライド可能に支持されている。支持部材１３の一端部には、ステアリングケース２と一体の凹部１６（図２に示す）と係合する楕円形状の凸部１５を有する。

【0023】

ロータリパッド１０は、クリアランス補償機構１７によりロータリパッド１０に設けられた径方向アーム１８に発揮される押圧荷重の作用により、回転可能に支持部材１３に設置される。クリアランス補償機構１７は、図４とともに以下で明確に示すが、主に押圧部材１９、圧縮バネ２０、可動ストッパ２１、ねじりバネ２２及び軸受２３を備えている。

【0024】

略円筒形状の押圧部材１９は支持部材１３に並進運動を促され、且つ回転不能にされている。この押圧部材１９は圧縮バネ２０の付勢によりロータリパッド１０の径方向に延びるアーム１８に当接する。圧縮バネ２０は押圧部材１９と軸受２３との間に取り付けられ、軸受２３は支持部材１３と一体になっている。

【0025】

可動ストッパ２１は略円筒形状で、円筒の中心で芯が突出している。そして可動ストッパ２１は軸受２３に回転可能に据えられている。可動ストッパ２１の中央の凹部に収容されたねじりバネ２２は、所定の方向に回転し可動ストッパ２１を付勢することにより、可動ストッパ２１を軸受２３に接続している。

【0026】

可動ストッパ２１は、軸受２３から最も遠い、つまりロータリパッド１０に最も近い側の終端に、階段状の歯を有する２つのギア２４，２５を有し、それらのギアは互いに対向する１８０°の範囲に沿って周囲に分布している。可動ストッパ２１の２つのギア２４，２５は、押圧部材１９の一端に形成され、直径方向において対向配置された２つのノッチ２６，２７のそれぞれと協働する。ねじりバネ２２により、摩耗が増大した場合でも、２つのノッチ２６，２７は２つのギア２４，２５の段付歯と断続的に協働する。

【0027】

本発明によると、可動ストッパ２１の階段状の歯を有する２つのギア２４，２５は、図５から図７に示すように、異なる形状を有している。

【0028】

パイロットギアと呼ばれるギア２４は、略平坦な形状の階段状の歯２８を有し、この階段状の歯２８には略三角形状のリリーフ２９が設けられ、このリリーフ２９は図５及び図６に示すようにギア２４の外側端部に形成される。

【0029】

他のギア２５は略平坦な形状の階段状の歯３０を有し、この階段状の歯３０は図７に示すようにパイロットギア２４の歯２８と類似しているが、リリーフは有していない。

【0030】

図８、特に図９に示すように、押圧部材１９の２つのノッチ２６，２７は、好ましくは二重ノッチ、すなわち、それぞれパイロットギア２４又は他のギア２５の断続的な歯２８，３０と協働することが可能な２つの軸方向のオフセット領域を有するノッチである。２つのノッチ２６，２７は、ここでは同一形状であり、２つのギア２４，２５に対向している。

【0031】

基本的な動作としては、図１０に模式的に示すように、クリアランス補償機構１７は押圧部材１９の各ノッチ２６，２７が可動ストッパ２１のギア２４，２５の歯２８，３０の歯面に接触するように構成されている。圧縮バネの押圧力Ｆは、押圧部材１９に付加される。この押圧部材１９は、ラック３とステアリングピニオン５との接触状態が維持されるように、上記押圧力Ｆをロータリパッド１０の径方向アーム１８へ伝達する。この作動状態では、クリアランス値Ｊは、最小クリアランス値Ｊ１と最大クリアランス値Ｊ２との間に維持される。

【0032】

パイロットギア２４の階段状の歯２８と、特に歯２８のリリーフ２９とは最小クリアランス値Ｊ１と最大クリアランス値Ｊ２とを保証する形状と大きさとを有している。つまり、リリーフ２９の頂点と各リリーフに対応した歯２８の平坦な表面との間の寸法（軸方向計測）が最小クリアランス値Ｊ１に対応する。歯２８の平坦な部分と１つ前の歯２８のリリーフ２９の頂点との間の寸法（軸方向計測）が最大クリアランス値Ｊ２に対応する。

【0033】

作動状態では、パイロットギア２４のみが、歯２８のリリーフ２９により、１つ前の歯の上に位置するようにノッチ２６，２７の動きを操作する。これにより、クリアランス値Ｊが最大クリアランス値Ｊ２を超えると、可動ストッパ２１が変位する。他のギア２５の平坦な形状の歯３０は、負荷を拡散及び吸収するために、可動ストッパ２１の変位を操作することなく、同時にパイロットギア２４の歯２８のように押し進む。

【0034】

既に知られているように、本発明は上述したクリアランス補償付偏心ヨークの形態のみに限られるものではない。つまり、全ての別の実施形態や同じ原理に関する代替品を包含する。すなわち、以下のものは、本発明の範囲を逸脱するものではない。

【0035】

詳細な形状を変更したもの、特にパイロットギアの歯のリリーフ部分の形状の詳細変更によるもの。

【0036】

パイロットギア以外の階段状のギアの数を増加したものであり、全てのギアは対応する区域において可動ストッパの周囲に分けて配置されるもの。

【0037】

押圧部材の役割と可動ストッパとの役割を入れ替えたもの、つまり、押圧部材に階段状のギアを形成し、可動ストッパにノッチを形成したもの。

【0038】

マニュアルステアリング、パワーアシストステアリング、液圧補助ステアリングなどの、ステアリングシステムの様々な点に作用する補助機能を有する全種類のステアリングシステム用の同じ偏心ヨークを意図するもの。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】