JP2006321276A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ラック軸を支持する筒形のハウジングを、簡易に固定可能な後付けのマウント部材により強固に支持することができ、固定後の追加加工が不要であって、加工及び組立て工数の削減を図り得るステアリング装置を提供する。
【解決手段】 軸長方向への移動自在にラック軸１を支持し、操舵補助用のパワーシリンダ５のシリンダ室52を内部に備える筒形のラックハウジング10を、これの一側の開口端部近傍に設けたマウント部材２を介して車両の一部に取り付けてあるステアリング装置において、ラックハウジング10の外側への固定環20の圧入によりマウント部材２を固定するように構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ラックピニオン式のステアリング装置に関し、更に詳しくは、操舵のために軸長方向に移動するラック軸を支持する筒形のハウジング（ラックハウジング）を車体に取り付けるための取り付け構造に関する。

自動車のステアリング装置の一形式として広く用いられているラックピニオン式のステアリング装置は、車体の左右方向に延設され、その両端を左右の操舵用の車輪（一般的には左右の前輪）に連結されたラック軸と、該ラック軸の中途部に噛合され、操舵部材としてのステアリングホイールに連動連結されたピニオンとを備え、ステアリングホイールの操作に応じたピニオンの回動をラック軸の左右移動に変換し、この左右移動により操舵用の車輪を押し引きして操舵を行わせる構成となっている。なおラック軸は、筒形をなすラックハウジングの内部に軸長方向への移動自在に支持されており、ラックハウジングは、ラック軸の突出のための両側の開口端部近傍に設けたマウント部材を介して車体に取り付けられている（例えば、特許文献１、２参照）。

さて以上の如く構成されたラックピニオン式のステアリング装置は、前述の如くなされる操舵を油圧により補助する油圧パワーステアリング装置として構成されることがある。この場合、ラックハウジングの一側半部を液密に封止してシリンダ室を形成し、このシリンダ室の内部に前記ラック軸に固設されたピストンを嵌挿して、操舵補助用の油圧シリンダ（パワーシリンダ）が設けられる。

このようにパワーシリンダのシリンダ室を備えるラックハウジングは、単純な円筒形状でありながら、高い内径精度が要求されるシリンダ室側の半部をパイプ材により形成し、ラック軸とピニオンとの噛合部を含み複雑な形状を有する他側半部（ピニオン側の半部）を鋳物製として、両半部を鋳込みにより一体化させた構成とされることがある。

この場合、車体への前述した取り付けのためのマウント部材は、鋳物製のピニオン側の開口端部には一体に設け得るが、パイプ材からなるシリンダ室側の開口端部においては、一体に設けるのは現実的でなく、別体に構成したマウント部材を同側の開口端部に後付け固定する構成としている。
実開平３−７０７０号公報 実開平４−１８７０８号公報

以上の如きマウント部材の固定構造としては、従来、次の３通りの固定構造が広く採用されている。第１の固定構造は、ラックハウジングの外面の該当部位に、ゴム等の弾性材料製の取り付け環を一体形成しておき、この取り付け環にマウント部材を外嵌し、取り付け環の弾性復元力によりマウント部材を移動不可に固定するものである。

また第２の固定構造は、マウント部材をラックハウジングの直接的に外嵌し、嵌合周上の溶接により移動不可に固定するものであり、第３の固定構造は、前記ピニオン側の半部の鋳込みに際し、該半部の逆側にマウント部材を鋳込み成形するものである。

しかしながら、第２，第３の固定構造を採用した場合には、前記溶接又は鋳込み時における入熱の影響によりシリンダ室の内径が変化し、この内径変化量の予測が難しいことから、マウント部材の固定部近傍の内面の追加加工を強いられるという問題がある。更に、第２の固定構造を採用する場合には、溶接のための設備及び工程が別途必要であり、製品コストの上昇を招くという問題もある。

更に第１の固定構造を採用した場合には、ラックハウジングとマウント部材との間に介在する取り付け環の弾性の影響により、車体への取り付け後のラックハウジングの支持剛性、特に、前記パワーシリンダの動作に応じてラックハウジングに加わる軸方向反力に対する支持剛性が低下し、操舵感の悪化を招来するという問題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ラック軸を支持する筒形のハウジングを後付けのマウント部材により強固に支持することができ、またマウント部材の固定を簡易に行わせ、更に固定後の追加加工が不要であって、加工及び組立て工数の削減を図り得るステアリング装置を提供することを目的とする。

本発明の第１発明に係るステアリング装置は、軸長方向への移動自在にラック軸を支持し、操舵補助用のパワーシリンダのシリンダ室を内部に備える筒形のハウジングを、該ハウジングの一側の開口端部近傍に設けたマウント部材を介して車両の一部に取り付けてあるラックピニオン式のステアリング装置において、前記マウント部材は、前記ハウジングの外側への圧入により固定してあることを特徴とする。

また第２発明に係るステアリング装置は、第１発明におけるマウント部材が、前記ハウジングと近い熱膨張係数を有する金属の鋳物製としてあることを特徴とする。

また第３発明に係るステアリング装置は、第１又は第２発明におけるマウント部材の圧入位置が、少なくとも前記ハウジングの内部における前記シリンダ室の対応部位を外して設定してあることを特徴とする。

更に第４発明に係るステアリング装置は、第１〜第３発明におけるマウント部材が、前記ハウジングの開口端部を封止するダストブーツの装着部を一体に備えることを特徴とする。

本発明の第１発明に係るステアリング装置においては、ラック軸を支持するハウジングのマウント部材が、該ハウジングへの圧入により固定してあるから、このマウント部材により車体に取り付けられるハウジングの支持剛性を高め、良好な操舵感を維持することが可能となり、また圧入によるマウント部材の固定は簡易に実施でき、圧入によるハウジングの寸法変化量は予測可能であるから、この寸法変化を補償するための追加加工が不要であって、加工及び組立て工数を削減し、製品コストの低下に寄与することができる。

また第２発明に係るステアリング装置においては、圧入対象となるハウジングと近い熱膨張係数を有する金属の鋳物製のマウント部材を用いたから、使用環境下での熱的な影響を排除してマウント部材の固定強度を保ち、高い支持剛性を維持することができる上、車体側の取り付け部に合わせた複雑な形状とすることができる。

また第３発明に係るステアリング装置においては、マウント部材の圧入位置をハウジングの内部におけるシリンダ室の対応部位を外して設定したから、圧入によるシリンダ室の寸法変化を軽微に抑えることができ、操舵補助用のパワーシリンダの動作に支障を来す虞れがない。

更に第４発明に係るステアリング装置においては、ハウジングの開口端に圧入固定されるマウント部材にダクトブーツの装着部を一体に備えたから、ハウジング自体に装着部を設けるための追加加工が不要となり、高強度のパイプ材の使用、外面全体への防錆処理の実施等によりハウジングの耐久性の向上を図ることができる等、本発明は優れた効果を奏する。

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係るステアリング装置の要部の構成を示す一部破断正面図である。本発明に係るステアリング装置は、公知のラックピニオン式のステアリング装置であり、筒形をなすラックハウジング10と、該ラックハウジング10の内部に軸長方向への移動自在に支持されたラック軸１とを備えている。

ラック軸１は、ラックハウジング10の一側の開口端部に内嵌固定されたラックブッシュ50により支持され、この支持部の外側に突出させてあり、この突出端は、タイロッド３を介して同側の操舵用の車輪（図示せず）に連結されている。図示しないラック軸１の他側端部も、ラックハウジング10の他側の開口端部から突出され同側の操舵用の車輪に同様にして連結されており、ラックハウジング10の内部でのラック軸１の軸長方向の移動を左右の操舵用の車輪に伝え、これらの車輪の向きを変えて操舵を行わせる構成となっている。

ラック軸１の端部とタイロッド３との連結には、玉継手４が用いられている。該玉継手４は、タイロッド３の基端に一体的に連設された球体40を、ラック軸１の軸端部に同軸的に螺合固定されたボールハウジング41に抱持させてなり、該ボールハウジング41内での前記球体40の滑動により、ラック軸１に対するタイロッド３のあらゆる方向への傾倒を許容する公知の継手部材であり、タイロッド３によるラック軸１と操舵用の車輪との連結を、ラック軸１及び操舵用の車輪間の運動軌跡の相違を吸収して行えるようにしている。

なお玉継手４によるラック軸１とタイロッド３との連結部位は、ラックハウジング10の開口端部に基端を嵌着し、またタイロッド３の中途部に先端（図示せず）を嵌着してなる蛇腹状のダストブーツ42により覆い、外部からの塵埃、水滴等の異物の侵入を防ぐようにしてある。本発明に係るステアリング装置の特徴は、このようなダストブーツ42の基端側の嵌着態様にもあり、この嵌着態様については後述する。

ラックハウジング10の内部には、操舵補助用のパワーシリンダ５が構成されている。パワーシリンダ５は、ラックハウジング10の開口側に図示の如くラックブッシュ50を内嵌し、該ラックブッシュ50に保持されたオイルシール51をラック軸１の外周面に弾接させ、該オイルシール51と、これから所定長離れた位置にて同様に弾接するオイルシール（図示せず）とにより、ラックハウジング10の内部に液密に封止されたシリンダ室52を形成し、該シリンダ室52の内部にラック軸１の中途に嵌着固定されたピストン53を摺動自在に嵌挿して構成されている。

なお、ラックブッシュ50とラックハウジング10の内面との間は、ラックブッシュ50の外周に巻装されたＯリング54により封止されている。またラックハウジング10の開口側に内嵌された図示のラックブッシュ50は、ラックハウジング10の開口端に前述の如く内嵌されたラックストッパ11に当接されており、該ラックストッパ11の作用により抜け止めされている。

更に図中の55は、ピストン53の一側の油室に圧油を送給するための送油管である。ピストン53の他側の油室にも同様の送油管が接続されており、パワーシリンダ５は、各別の送油管を経て両側の油室に対して送給される圧油をピストン53に作用させ、該ピストン53が固定されたラック軸１の左右方向の移動により前述の如くなされる操舵を補助する動作をなす。

このようなラックハウジング10の外側には、該ラックハウジング10を車体に取り付けるためのマウント部材２が固定されている。図示の如くマウント部材２は、ラックハウジング10の開口端近傍に外嵌された固定環20と、該固定環20に基端を連設されラックハウジング10の開口側から離れる向きに延びる支持アーム21とを備えている。支持アーム21の先端には、短寸円筒形をなす取り付け座22が、車体側の固定部の位置及び向きに合わせて連設されており、この取り付け座22には、固定用ボルトの挿通孔 23aを有するボルト環23が、公知の如く、ゴム等の弾性材料製の緩衝体を介して同軸に保持されている。

本発明に係るステアリング装置において、マウント部材２の固定環20は、ラックハウジング10の外周への圧入により固定してある。このような固定環20の固定位置は、図１に示す如く、ラックハウジング10の開口端部の近傍に内嵌されたラックブッシュ50及びラックストッパ11の外側、即ち、ラックブッシュ50の内奥側に前述の如く構成されたパワーシリンダ５のシリンダ室52の対応部位を外して設定してある。

図２は、マウント部材２の固定手順の説明図であり、まず、図２（ａ）に示す如く、前記ラックブッシュ50及びラックストッパ11をラックハウジング10の開口端に位置決めし、これらを、図中に矢符により示す如く、ラックブッシュ50を内奥側としてラックハウジング10に内嵌する。なおこの内嵌位置は、サークリップ、止め輪等の適宜の固定手段により固定される。

次いで、図２（ｂ）に示す如く、マウント部材２の固定環20をラックハウジング10の開口端に同軸をなして位置決めし、該固定環20を、図中に矢符により示す如くラックハウジング10の外周に圧入し、この圧入を、ラックストッパ11の外位置に対応する所定位置に達した時点で解除し、該位置にマウント部材２を固定する。

このように本発明に係るステアリング装置においては、ラックハウジング10を車体に取り付けるためのマウント部材２が、ラックハウジング10への固定環20の圧入により固定してある。この固定は、図２（ｂ）中に示すように、固定環20の内径Ｄ₁ をラックハウジング10の外径Ｄ₂ に対して所定の締め代を有して設定することにより、何らの専用設備を要することなく、十分な固定強度を有して実現することができる。

またラックハウジング10は、これに直接的に固定されたマウント部材２により車体に支持されるから、該ラックハウジング10の支持剛性が高く、良好な操舵感が得られるようになる。

また固定環20の圧入により、該固定環20の内側のラックハウジング10の内径は縮小側に変化するが、この変化量は、前記締め代の大きさ、ラックハウジング10の内外径寸法等の周辺寸法に基づいて高精度に推定することが可能であり、この変化量を見込んでラックハウジング10の初期寸法を設定することにより、ラックブッシュ50及びラックストッパ11の固定状態に与える影響を軽微に抑えることができる。

なお図２においては、固定環20の圧入をラックブッシュ50及びラックストッパ11の内嵌の後に行わせるようにしてあるが、固定環20の圧入後のラックハウジング10の内径変化量を高精度に推定し得ることから、マウント部材２の固定後にラックブッシュ50及びラックストッパ11を内嵌する組立て手順を採用することも可能である。

また固定環20の圧入によるラックハウジング10の内径変化の影響は、該固定環20の圧入位置から外れて位置するシリンダ室52においては殆ど生じない。従って、シリンダ室52内でのピストン53の摺動を伴って生じるパワーシリンダ５の動作に支障を来す虞れはなく、何らの追加加工も必要とせずにパワーシリンダ５の良好な動作を補償することができる。

このように固定されるマウント部材２の固定環20から延びる支持アーム21は、先端の取り付け座22を車体側の固定部に合わせるべく前述した形状を有しており、固定環20の圧入固定位置をシリンダ室52から外して設定した場合、図１に示すように複雑な形状となることがある。従ってマウント部材２は、固定環20、支持アーム21及び取り付け座22を一体に成形可能な鋳物製とするのが望ましく、またラックハウジング10と同一材料の金属鋳物とすることにより、固定環20の固定状態が使用環境下での熱的な影響により変化することを防止し、圧入固定時のマウント部材２の固定強度を確実に維持することができる。

なお、固定強度の維持は、マウント部材２とラックハウジング10との熱膨張係数の差が小さい場合に達成可能であるから、マウント部材２は、ラックハウジング10と必ずしも同一材料である必要はなく、ラックハウジング10と近い熱膨張係数を有する金属鋳物製とすればよい。

以上の如く固定されるマウント部材２の固定環20は、ラックハウジング10の開口端側に向けて延長され、所定幅を有する凹溝が外周面に周設された装着部24を一体に備えており、この装着部24には、ラックハウジング10の開口端を封止する前記ダストブーツ42の基部が嵌合され、凹溝の外側からの固定バンド43の締め付けにより、図１に示す如く固定されている。

このようにマウント部材２は、ラックハウジング10の開口端部を封止するダストブーツ42の装着部24を一体に備えており、これによりラックハウジング10の開口端に装着部を設ける必要がなく、このための凹溝の加工が不要となる。従って、シリンダ室52を内部に構成するラックハウジング10として高強度のパイプ材を使用することができ、またマウント部材２の固定位置を除くラックハウジング10の外面全体に防錆処理を施すことができ、使用状態下での耐久性の向上を図ることができる。

本発明に係るステアリング装置の要部の構成を示す一部破断正面図である。 マウント部材の固定手順の説明図である。

符号の説明

１ ラック軸
２ マウント部材
５ パワーシリンダ
10 ラックハウジング（ハウジング）
24 装着部
42 ダストブーツ
52 シリンダ室

Claims (4)

1. 軸長方向への移動自在にラック軸を支持し、操舵補助用のパワーシリンダのシリンダ室を内部に備える筒形のハウジングを、該ハウジングの一側の開口端部近傍に設けたマウント部材を介して車両の一部に取り付けてあるラックピニオン式のステアリング装置において、
   前記マウント部材は、前記ハウジングの外側への圧入により固定してあることを特徴とするステアリング装置。
2. 前記マウント部材は、前記ハウジングと近い熱膨張係数を有する金属の鋳物製としてある請求項１記載のステアリング装置。
3. 前記マウント部材の圧入位置は、少なくとも前記ハウジングの内部における前記シリンダ室の対応部位を外して設定してある請求項１又は請求項２記載のステアリング装置。
4. 前記マウント部材は、前記ハウジングの開口端部を封止するダストブーツの装着部を一体に備える請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のステアリング装置。

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