JP2006137385A - ステアリング装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】長期にわたって異音発生を防止することができるステアリング装置を提供すること。
【解決手段】ステアリング装置1のハウジング11が、互いの一端部12a,13aが嵌め合わされた第1及び第2のハウジング12,13を含む。第2のハウジング13に油圧制御弁、出力軸4、第1軸受21等を組み込んでサブアセンブリとした後に、そのサブアセンブリにおける出力軸4を第1の軸受21とともに第1のハウジング12に挿入する(ドロップイン工程)。このとき、第1の軸受21の外輪37が第1及び第2のハウジング12及び13の受け部42及び43間に挟まれ、第1の受け部42の凸部44が軸方向に圧縮されて塑性変形する。凸部44の塑性変形量の大小により加工公差や組み立て公差を吸収する。
【選択図】 図2

Description

本発明は、いわゆるドロップイン構造のラックアンドピニオン式のステアリング装置に関する。
例えばドロップイン構造のラックアンドピニオン式油圧パワーステアリング装置では、油圧制御弁を収容するためのバルブハウジングに、油圧制御弁と出力軸としてのピニオン軸を組み込んでサブアセンブリとした後、当該サブアセンブリのピニオン軸をピニオンハウジング内に挿入(ドロップイン)し、次いでバルブハウジングとピニオンハウジングとを連結することにより、組み立て作業が完了する。
ピニオン軸を支持する軸受の外輪は、バルブハウジングおよびピニオンハウジングにそれぞれ設けられた受け部間にピニオン軸の軸方向に挟持される。このとき、受け部間の距離が外輪の軸方向寸法よりも大きいと、これら受け部と外輪の対応する端面との間に軸方向隙間が生じる。その結果、操舵時に、両ハウジングに対してピニオン軸が軸方向にがたつきを生じ、異音を発生するおそれがある。また、操舵に際して、操舵補助力発生の応答が悪くなる。
そこで、ピニオンハウジングの受け部と外輪の対応する端面との間に、スプリングワッシャやゴム等の弾性部材を介在させることが提案されている(例えば特許文献1および特許文献2を参照)。
一方、ピニオン軸を支持する軸受に予圧を与えるために、軸受を軸方向に付勢する皿ばね等の弾性部材を用いることが提案されている(例えば特許文献3を参照)。
特開平9−66850号公報 特開2002−145092号公報 特開10−175559号公報
しかしながら、スプリングワッシャやゴム等の弾性部材は、経時変化でへたり等の劣化を生じ、劣化した場合には、軸受の外輪と対応する受け部との間に軸方向の隙間が発生するおそれがある。
上記の異音発生の問題は油圧式パワーステアリング装置に限らず、マニュアル式パワーステアリング装置においても存在する。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、長期にわたって異音発生を防止することのできるステアリング装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、軸方向に移動可能なラック軸と、ラック軸に噛み合うピニオンが設けられたピニオン軸と、ピニオン軸を回転自在に支持する軸受と、軸受を保持するハウジングとを備え、上記ハウジングは、互いの一端部が嵌め合わされる筒状の第1および第2のハウジングを含み、第1および第2のハウジングは上記軸受の外輪を軸方向に直接又は間接的に受ける受け部をそれぞれ含み、軸受の外輪を第2のハウジングの受け部に位置決めして保持するための剛体からなる保持手段を備えることを特徴とする。
剛体からなる保持手段であれば長期に使用しても劣化し難いので、軸受の外輪を位置決めした状態に保持しておくことが長期にわたって可能となる。したがって、長期にわたって異音発生を防止することができる。
また、本発明は、上記保持手段は第1のハウジングの受け部に形成された塑性変形可能な凸部を含み、塑性変形した状態の凸部と第2のハウジングの受け部との間に軸受の外輪が軸方向に挟持されている場合がある。この場合、ドロップイン工程のときに、第1のハウジングの受け部の凸部を塑性変形させ、塑性変形した凸部により、外輪を第2のハウジングの受け部に位置決めして保持しておくことができる。塑性変形した凸部であれば長期の使用でも劣化し難く、したがって、長期にわたって外輪を初期の位置に位置決めして保持しておくことができる。単に凸部を設けるのみであり、製造コストを安くすることができる。
また、本発明は、上記第1のハウジングの受け部はスペーサを介して外輪の端面を受け、上記保持手段は上記スペーサに形成された塑性変形可能な凸部を含み、塑性変形した状態の凸部と第2のハウジングの受け部との間に軸受の外輪が軸方向に挟持されている場合がある。この場合、ドロップイン工程のときに、スペーサの凸部を塑性変形させ、塑性変形した凸部により、外輪を第2のハウジングの受け部に位置決めして保持することができる。塑性変形した凸部であれば長期の使用でも劣化し難く、したがって、長期にわたって外輪を初期の位置に位置決めして保持しておくことができる。単に凸部を有するスペーサを設けるのみであり、製造コストを安くすることができる。
また、本発明は、上記第1および第2のハウジングにそれぞれ設けられ互いに締結される一対の環状フランジと、一対の環状フランジを互いに締結する複数の締結部材とを備え、上記凸部は所定の円周上に並ぶ複数の凸部を含み、各凸部は、環状フランジの中心と対応する締結部材の中心とを含む平面を横切って配置されている場合がある。この場合、締結時の各締結部材の締め込みによって対応する凸部を確実に塑性変形させることができ、塑性変形した凸部と第2の受け部との間で外輪を軸方向に安定して挟持することが可能となる。
また、本発明は、上記保持手段は外輪の一部を包囲するカバーを含み、上記カバーは、上記外輪の端面を受ける第1の部分と、外輪の外周面に嵌合する第2の部分と、第2の部分から延設された第3の部分とを含み、第3の部分に第2のハウジングの一端部が圧入されている場合がある。この場合、第2のハウジングに固定されたカバーによって、外輪を第2のハウジングの受け部に長期にわたって位置決めして保持しておくことができる。
本発明の好ましい実施の形態を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模式的断面図である。図1を参照して、ラックピニオン式油圧パワーステアリング装置1(以下では単にステアリング装置1ともいう)は、操舵部材に連結される入力軸2と、この入力軸2にトーションバー3を介して連結される出力軸4(ピニオン軸)とを備えている。トーションバー3は連結部材としてのピン5を介して入力軸2に連結され、また、セレーション6を介して出力軸4に連結されている。これにより、入力軸2と出力軸4とは操舵トルクに応じて弾性的に相対回転する。
出力軸4の外周にピニオン7が同行回転するように一体的に形成され、このピニオン7に噛み合うラック軸8が車輪(図示省略)に連結されている。操舵による入力軸2の回転がトーションバー3を介して出力軸4に伝達され、ピニオン7とラック軸8の働きで、ラック軸8は軸方向(車両幅方向に沿う方向。図1において紙面に垂直な方向)に移動する。このラック軸8の移動により車輪の舵角が変化する。ラック軸8を支持する支持部材としてのサポートヨーク9が弾性部材としてのばね10の弾力によりラック軸8に押し付けられている。
ステアリング装置1のハウジング11は、ピニオンハウジングからなる第1のハウジン12とバルブハウジングからなる第2のハウジング13とを組み合わせて一体的に構成されている。第1のハウジング12は出力軸4を挿通させる筒状をなし、第2のハウジング13は入力軸2を挿通させる筒状をなしている。第1および第2のハウジングは例えばアルミニウム合金により形成される。
第1のハウジング12の一端部12aの内周14に第2のハウジング13の一端部13aの外周15が嵌め合わされ、第1のハウジング12の一端部12aの内周14に第2のハウジング13の一端部13aの外周15との間がOリング等のシール部材35により封止されている。
第1および第2のハウジング12,13の一端部12a,13aにそれぞれ形成された一対の環状フランジ16,17が互いに突き合わされ、これらの環状フランジ16,17は複数の締結部材としてのボルト18,19を介して互いに締結されている。複数のボルト18,19は環状フランジ16の周方向に等間隔に配置されている(図3を参照)。
再び図1を参照して、入力軸2は軸受20を介して第2のハウジング13により回転自在に支持されている。出力軸4は、ピニオン7を挟んだ両側に配置される第1および第2の軸受21,22を介して第1のハウジング12により回転自在に支持されている。軸受22は出力軸4の先端部4aを支持しており、例えば針状ころ軸受等の転がり軸受からなる。軸受20,21は、それぞれ例えば玉軸受等の転がり軸受からなる。
出力軸4の外周と第2のハウジング13の一端部13aの内周との間をシールするオイルシール23が、出力軸4に形成された環状段部と第1の軸受21との間に設けられている。
ピニオン7から軸方向に離れた位置において、出力軸4の周囲にロータリー式油圧制御弁24が設けられている。また、油圧制御弁24からの油圧が供給される操舵補助力発生用油圧アクチュエータとして油圧シリンダ25が設けられている。
油圧シリンダ25は、第1のハウジング12から交差状に延設されてラック軸8を挿通させる筒状のハウジングの一部に形成されたシリンダチューブ26と、ラック軸8に一体に形成されたピストン27と、ピストン27により仕切られる一対の油室28、29を備える。
油圧制御弁24は、上記筒状の第2のハウジング13内に収容され保持されている。油圧制御弁24は、出力軸4に同行回転するように連結部材としてのピン30を介して連結される筒状の第1バルブ部材31と、この第1バルブ部材31により覆われる上記入力軸2の外周に一体的に設けられる第2バルブ部材32とを有する。第1バルブ部材31は、出力軸4の回転に伴って、出力軸4の軸線を中心として第2のハウジング13に対して相対回転する。
操舵トルクに応じたトーションバー3のねじれを伴って入力軸2および出力軸4が相対回転することにより、両バルブ部材31、32は相対回転する。両バルブ部材31、32の間は弁間油路33とされている。この弁間油路33は、第2のハウジング13に設けられたポート131,132,133および134をそれぞれ介して、油圧シリンダ25の油室28、油圧シリンダ25の油室29、ポンプPおよびタンクTに個別に接続されている。
第1バルブ部材31の外周面と第2のハウジング13の内周面とは、出力軸4と同心の円筒面に沿うと共に微小隙間を介して互いに対向している。その微小隙間は各ポート131、132、133、134の間においてシールリング34によりシールされている。弁間油路33に、両バルブ部材31、32の相対回転量に応じて開度が変化する絞りが、その相対回転量に応じてポンプPから吐出される圧油の油圧を制御できるように設けられている。
その圧油は、操舵方向に応じて油圧シリンダ25の両油室28、29のうちの一方に供給され、他方から油圧制御弁24を介してタンクTに還流する。これにより、油圧制御弁24により制御される油圧に応じて油圧シリンダ25が作動することで、ラック軸8に作用する操舵補助力が発生する。その油圧制御弁24としては公知のものを用いることができる。
図1の要部の拡大図である図2を参照して、第1の軸受21は内輪36と、外輪37と、内輪36と外輪37との間に介在する複数の転動体38とを有する。内輪36は、出力軸4の外周に形成される段差により構成される内輪受け部39と、出力軸4の外周に嵌め合わされた止め輪40とにより挟まれることで出力軸4に固定されている。
第1の軸受21の外輪37は、第1の端面37aと、第2の端面37bと、外周面37cを有している。第1のハウジング12の一端部12aの内周14には、第1の軸受21を保持するための軸受保持部41が設けられている。軸受保持部41は、第2のハウジング13の一端部13aに嵌合される部分に隣接して配置され、第1の軸受21の外輪37が嵌合され固定されている。
一方、第1のハウジング12の軸受保持部41に隣接して形成される環状段部により、第1の軸受21の外輪37の第1の端面37aを受けるための第1の受け部42が構成されている。他方、第2のハウジング13の端面に、外輪37の第2の端面37bを受けるための第2の受け部43が設けられている。
第1の受け部42には、第2のハウジング13の一端部13aが第1のハウジング12内へ所定深さ挿入されて第1および第2のハウジング12,13の環状フランジ16,17の対向面16a,17aが互いに突き合わされた状態で、外輪37の第1の端面37aに所定量塑性変形した状態で当接する凸部44が形成されている。図3を参照して、凸部44は、環状段部からなる第1の受け部42の円周方向に等間隔で複数が設けられている。図3において、環状フランジ16にはボルト18,19と螺合するためのねじ孔161,162が形成されている。
再び図2を参照して、凸部44は、第1および第2のハウジング12,13の組み付け時に外輪37の第1の端面37aによって圧縮されて、塑性変形し、外輪37の第1の端面37aに当接している。これにより、外輪37の第2の端面37bが第2のハウジング13の第2の受け部43に当接する状態に位置決めされ保持されている。
すなわち、第1の受け部42に設けられ両ハウジング12,13の組み付け時の圧縮により所定量だけ塑性変形した凸部44によって、外輪37を第2の受け部43に対する位置決め状態に保持する保持手段が構成されている。
本実施の形態によれば、第2のハウジング13に油圧制御弁24、出力軸4、オイルシール23、第1および第2の軸受21,22を組み込んでサブアセンブリとした後に、そのサブアセンブリにおける出力軸4を第1および第2の軸受21,22とともに第1のハウジング12に挿入する(ドロップイン工程)。そのドロップイン工程の後に、第1および第2のハウジング12,13をボルト18,19を用いて連結するだけで組み立てが完了し、組み立て作業が簡単化される。
出力軸4を支持する第1の軸受21の内輪36は出力軸4に固定され、外輪37はドロップイン工程のときに第1および第2のハウジング12、13の受け部42、43間に挟まれ、その第1の受け部42の凸部44が軸方向に圧縮されて塑性変形するので、加工公差や組み立て公差による第1および第2のハウジング12、13に対する出力軸4の軸方向のがたつきを規制できる。換言すると、保持手段としての凸部44が塑性変形することで、加工公差や組み立て公差を吸収することができる。
すなわち、図2を参照して、第1のハウジング12において第1の受け部42と環状フランジ16の対向面16aとの間の距離d1から、第2のハウジング13において第2の受け部43と環状ラフンジ17の対向面17aと間の距離d2と、外輪37の高さd3とを減じた差分d4は、加工交差や組み立て交差でばらつきを生ずるが、この差分d4のばらつき分を凸部44の塑性変形量にて吸収するわけである。図2において、破線は塑性変形する前の凸部44の外郭を示している。
そして、その塑性変形した凸部44が、外輪37を第2のハウジング13の一端部13aの端面の第2の受け部43に位置決めして保持しておくことができる。塑性変形した凸部44であれば長期の使用でも劣化し難く、したがって、長期にわたって外輪37を初期の位置に位置決めして保持しておくことができる。単に凸部44を設けるのみであり、製造コストを安くすることができる。
また、凸部44が形成される第1のハウジング12はアルミニウム合金からなり、外輪37は第1のハウジング12よりも格段に硬い軸受鋼からなるので、凸部44を確実に塑性変形させることができる。
なお、図3の実施の形態において、図4に示すように、環状段部からなる第1の受け部42に同心の環状をなす凸部44Aを設けてもよい。
次いで、図5は本発明の別の実施の形態を示している。本実施の形態では、環状段部からなる第1の受け部42において、周方向に延びる例えば一対の凸部45A,45Bおよび一対の凹部46A,46Bを周方向に交互に設けてもよい。また、一対の凸部45A,45Bは周方向に等間隔で並び、各凸部45A,45Bは、環状フランジ16の中心C1と対応するボルト18,19の中心C2,C3とを含む平面P1,P2をそれぞれ横切って配置される。
本実施の形態によれば、締結時の各ボルト18,19の締め込みによって対応する凸部45A,45Bを確実に塑性変形させることができ、凸部45A,45Bと第2の受け部43との間で外輪37を軸方向に安定して挟持することが可能となる。
次いで、図6は本発明の別の実施の形態を示している。本実施の形態では、環状段部からなる第1の受け部42において、周方向に延びる例えば一対の凹部47A,47Bを形成し、第1の受け部42の残りの部分によって例えば一対の凸部48A,48Bを構成するようにしてもよい。一対の凸部48A,48Bは周方向に等間隔で並び、各凸部48A,48Bは、環状フランジ16の中心C1と対応するボルト18,19の中心C2,C3とを含む平面P1,P2をそれぞれ横切って配置される。
本実施の形態においても、図5の実施の形態と同様に、締結時の各ボルト18,19の締め込みによって対応する凸部48A,48Bを確実に塑性変形させることができ、凸部48A,48Bと第2の受け部43との間で外輪37を軸方向に安定して挟持することが可能となる。
次いで、図7は本発明の別の実施の形態を示している。図7を参照して、本実施の形態が図2の実施の形態と主に異なるのは、図2の実施の形態では、塑性変形させるための凸部44、44Aを第1のハウジング12自体に設けたが、本実施の形態では、第1の受け部42と外輪37の第1の端面37aとの間に環状のスペーサ49を介在させ、このスペーサ49に塑性変形させるための凸部50を設けた点にある。
スペーサ49は、第1の受け部42により受けられる平坦な第1の面491と、外輪37の第1の面37aに対向する第2の面492とを有しており、その第2の面492に凸部50が形成される。その凸部50は図8Aおよび図8Bに示すように、環状のスペーサ49と同心の円周の周方向に等間隔で複数が配置されている。スペーサ49としては、例えばアルミニウム合金等、外輪37の軸受鋼に当接して塑性変形できる材料が用いられる。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。
なお、上記スペーサ49に代えて、図9Aおよび図9Bに示すように、環状凸部50Aを同心に有する環状のスペーサ49Aを用いるようにしてもよい。
また、スペーサ49は図5又は図6の実施の形態で示される形状も適用できることは言うまでもない。
次いで、図10は本発明の別の実施の形態を示している。図10を参照して、本実施の形態では、保持手段として、第1の軸受21の外輪37の一部を包囲するカバー51を用いた。図10はカバー51によって第1の軸受21を第2のハウジング13に保持したサブアセンブリSAの状態を示している。
カバー51は、上記外輪37の第1の端面37aを受ける環状板からなる第1の部分511と、外輪37の外周面37cに嵌合する筒状の第2の部分512と、第2の部分512から第1の部分511と反対側に延設された筒状の第3の部分513とを含む。この第3の部分513に、第2のハウジング13の一端部13aが圧入されている。
本実施の形態によれば、第2のハウジング13に固定されたカバー51によって、外輪37を第2のハウジング13の第2の受け部43に長期にわたって位置決めして保持しておくことができる。
図10の実施の形態において、図11に示すように、第2のハウジング13へのカバー51の固定をより確実とするため、第2のハウジング13の一端部13aの外周に第2のハウジング13よりも軟質の環状部材52(例えば、銅製)を嵌め合わせ、この環状部材52に第3の部分513をかしめてもよい。すなわち、第3の部分513の周方向に間欠的又は連続的に設けられて、第3の部分513の内側に突出するかしめ突起53が形成されている。なお、環状部材52を廃止し、第2のハウジング13に凹所を設け、直接かしめ付けてもよい。
本発明は上記各実施形態に限定されない。例えば、第2のハウジング13の一端部13aの端面からなる第2の受け部43に、保持手段としての塑性変形可能な凸部を設けることもできる。
また、ピニオン7と油圧制御弁24との間において出力軸4を支持するのは玉軸受に限定されず、転がり軸受であればよい。
図1は本発明の一実施の形態のステアリング装置の模式的断面図である。 図1の要部の拡大断面図である。 第1のハウジングの平面図である。 本発明の別の実施の形態の第1のハウジングの平面図である。 本発明のさらに別の実施の形態の第1のハウジングの平面図である。 本発明のさらに別の実施の形態の第1のハウジングの平面図である。 本発明のさらに別の実施の形態のステアリング装置の要部の断面図であり、スペーサを用いる例を示している。 図8Aは図7の実施の形態のスペーサの平面図であり、図8Bはスペーサの断面図である。 本発明のさらに別の実施の形態のステアリング装置の要部の断面図であり、図8の実施の形態の変更例を示している。 本発明のさらに別の実施の形態のステアリング装置のサブアセンブリの部分断面側面図である。 本発明のさらに別の実施の形態のステアリング装置の要部の断面図であり、図10の実施の形態の変更例を示している。
符号の説明
1 ラックアンドピニオン式油圧パワーステアリング装置(ステアリング装置)
2 入力軸
3 トーションバー
4 出力軸(ピニオン軸)
7 ピニオン
8 ラック軸
11 ハウジング
12 第1のハウジング
12a 一端部
13 第2のハウジング
13a 一端部
14 内周
15 外周
16,17 環状フランジ
18,19 ボルト(締結部材)
21 第1の軸受(軸受)
22 第2の軸受
24 油圧制御弁
25 油圧シリンダ
28,29 油室
31 第1のバルブ部材
32 第2のバルブ部材
36 内輪
37 外輪
37a 第1の端面
37b 第2の端面
38 転動体
39 内輪受け部
40 止め輪
41 軸受保持部
42 第1の受け部
43 第2の受け部(第2のハウジングの受け部)
44,44A 凸部(保持手段)
45A,45B 凸部(保持手段)
46A,46B 凹部
C1 環状フランジの中心
C2,C2 ボルトの中心(締結部材の中心)
47A,47B 凹部
48A,48B 凸部(保持手段)
49,49A スペーサ
50,50A 凸部(保持手段)
51 カバー(保持手段)
511 第1の部分
512 第2の部分
513 第3の部分
52 環状部材
53 かしめ突起

Claims (5)

  1. 軸方向に移動可能なラック軸と、
    ラック軸に噛み合うピニオンが設けられたピニオン軸と、
    ピニオン軸を回転自在に支持する軸受と、
    軸受を保持するハウジングとを備え、
    上記ハウジングは、互いの一端部が嵌め合わされる筒状の第1および第2のハウジングを含み、
    第1および第2のハウジングは上記軸受の外輪を軸方向に直接又は間接的に受ける受け部をそれぞれ含み、
    軸受の外輪を第2のハウジングの受け部に位置決めして保持するための剛体からなる保持手段を備えることを特徴とするステアリング装置。
  2. 請求項1において、上記保持手段は第1のハウジングの受け部に形成された塑性変形可能な凸部を含み、
    塑性変形した状態の凸部と第2のハウジングの受け部との間に軸受の外輪が軸方向に挟持されているステアリング装置。
  3. 請求項1において、上記第1のハウジングの受け部はスペーサを介して外輪の端面を受け、
    上記保持手段は上記スペーサに形成された塑性変形可能な凸部を含み、
    塑性変形した状態の凸部と第2のハウジングの受け部との間に軸受の外輪が軸方向に挟持されているステアリング装置。
  4. 請求項2又は3において、上記第1および第2のハウジングにそれぞれ設けられ互いに締結される一対の環状フランジと、
    一対の環状フランジを互いに締結する複数の締結部材とを備え、
    上記凸部は所定の円周上に並ぶ複数の凸部を含み、
    各凸部は、環状フランジの中心と対応する締結部材の中心とを含む平面を横切って配置されているステアリング装置。
  5. 請求項1において、上記保持手段は外輪の一部を包囲するカバーを含み、
    上記カバーは、上記外輪の端面を受ける第1の部分と、外輪の外周面に嵌合する第2の部分と、第2の部分から延設された第3の部分とを含み、第3の部分に第2のハウジングの一端部が圧入されているステアリング装置。
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