JP2012188100A - ラックアンドピニオン式ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ピニオンハウジングを大型化することなく、高トルク化に対応できるラックアンドピニオン式ステアリング装置を提供する。
【解決手段】
有底筒状のハウジング２と、このハウジング２の開口部の外周に形成されたねじ部２１と、前記ハウジング２内に設けられたラック軸６と、このラック軸６と噛み合うピニオンを有するピニオン軸５と、前記ハウジング２により保持されピニオン軸５を回転可能に支持する軸受３と、この軸受３は外輪２７と内輪２８を備え、前記ハウジング２の前記ねじ部２１に螺着するねじ部材２２と、このねじ部材２２により、前記外輪２７を前記ハウジング２と前記ねじ部材２２により軸方向下方への移動を規制した。
【選択図】図１

Description

本発明は、ラックアンドピニオン式ステアリング装置に関するものである。

自動車の操舵装置である電動パワーステアリング装置は、ラックピニオン式ステアリング機構が採用されており、最近、省エネ燃費向上のため、多くの車に採用されてきている。特に、大型車向けの電動パワーステアリング装置は小型軽量で高トルク化の要求が高い。大型車向けの電動パワーステアリング装置においては、ピニオン軸への負荷が増大するため、ピニオン軸を支持するピニオンハウジングも大型化の傾向がある。その場合、例えば特許文献１（図面３）に提案されているように、ピニオン軸を筒状のハウジング内に回転可能に支持する軸受を、ハウジング上部の入口にてトッププラグでねじ止めすることにより、高トルク化に対応されている。

特開２００５−１４８１５号公報

しかしながら、ピニオンハウジングにトッププラグを使用する場合、ピニオン軸方向にトッププラグの長さを長くして、螺着力を増すことで、操舵時のピニオン軸への負荷増大に対応できるが、ピニオンハウジングが大型化するため、特に、ピニオン軸方向の車両搭載レイアウトが不利になる。本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、ピニオンハウジングを大型化することなく、高トルク化に対応できるラックアンドピニオン式ステアリング装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、有底筒状のハウジングと、このハウジングの開口部の外周に形成されたねじ部と、前記ハウジング内に設けられたラック軸と、このラック軸と噛み合うピニオンを有するピニオン軸と、前記ハウジングにより保持されピニオン軸を回転可能に支持する軸受と、この軸受は外輪と内輪を備え、前記ハウジングの前記ねじ部に螺着するねじ部材と、このねじ部材により、前記外輪を前記ハウジングと前記ねじ部材により軸方向下方への移動を規制したことを要旨としている。

本発明の構造によれば、ハウジングの上部入口の外周のねじ部に螺着されたねじ部材が、その本体の内周から径方向内方に突出する規制部によって軸受を規制しているため、前記軸受の抜脱を防止するための前記規制部は軸方向の長さは短くてよく、ハウジングおよび、ピニオン軸の長さを小さくでき、ピニオン軸方向の小型化を図ることができるため、省スペースで高トルクを支持することができる。

さらに、請求項２に記載の発明は、前記規制部の最小内径は、内輪の外径よりも小さくされていることを要旨としている。
即ち、その場合、規制部によって保持器の抜脱を防止できるので、軸受およびピニオン軸の抜脱を確実に防止することができるとともに、軸受のカバーとして、軸受への異物の侵入および、軸受の潤滑グリースの漏れを防止するシールの効果を有し軸受の密封性がよく軸受の耐久性の向上ができる。

請求項３に記載の発明は、前記ねじ部材の内周に保持され、前記ねじ部材の内周と前記ピニオン軸の外周との間を封止する環状のシール部材を備え、前記規制部によって前記シール部材の軸方向下方への移動を規制されていることを要旨としている。その場合、ピニオン軸の撓みが少ないため、簡易な構造のシールでよくシールの小形化が可能となるため、ねじ部材およびシール部材を一体的なユニットとして取り扱うことができ、従って、システムの小型化が可能となり、小スペースで高トルクを支持することができるラックアンドピニオン式ステアリング装置ができる。

本発明の構造によれば、ハウジングの上部の入口のねじ部に螺着されたねじ部材が、ピニオン軸を回転可能にする軸受の外輪の上端を押圧する環状の本体を備えており、その本体の内周から径方向内方に突出する規制部によって、上記軸受の抜脱を防止することができる。ハウジングの外周部で螺着されているため、軸方向の小型化を図ることが出来ると共に、ねじ部材により、システムの小型化が可能となり、小スペースで高トルクを支持することができるラックアンドピニオン式ステアリング装置ができる。

本発明の一実施の形態の車両用操舵装置の要部の断面図である。 ねじ部材の断面図（a）および側面図（ｂ）である。 従来構造の車両用操舵装置の要部の断面図である。

本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に係る車両用操舵装置の要部を示す概略断面図である。
図１を参照して、車両用操舵装置１は、ラックアンドピニオン式の操舵装置である。車両用操舵装置１は、筒状のピニオンハウジング２と、ピニオンハウジング２によって第１の軸受３および第２の軸受４を介して回転可能に支持されたピニオン軸５と、ピニオン軸５のピニオン５ａに噛み合うラック歯６ａを有するラック軸６とを備えている。ピニオン軸５およびラック軸６によって、転舵機構としてのラックアンドピニオン機構７が構成されている。

ピニオン軸５は、例えばステアリングホイールからなる操舵部材８とは、ステアリングシャフト９ａおよび中間部材９ｂを介して同行回転可能に連結されている。ラック軸６は、ピニオンハウジング２とは交差状に連結された図示しない筒状のラックハウジングによって、軸長方向（紙面に直交する方向）に移動可能に支持されている。図示していないが、ラック軸６の両端部は、タイロッドを介して転舵輪に連結されており、操舵部材８の回転に伴って、ラック軸６が軸長方向に移動し操向が行われるようになっている。

ピニオンハウジング２には、ラック軸６を隔ててピニオン軸５とは反対側に筒状のサポートハウジング１０が設けられており、そのサポートハウジング１０に、ラック軸支持装置１１が取り付けられている。ラック軸支持装置１１は、サポートハウジング１０内に前後に進退可能に収容された支持部材としての円筒状のサポートヨーク１２と、サポートハウジング１０の入口のねじ部１０ａに固定された封止部材１３と、サポートヨーク１２と封止部材１３との間に介在し、サポートヨーク１２を介してラック軸６をピニオン軸５に向けて付勢する例えば圧縮コイルばねからなる付勢部材１４とを備えている。

サポートヨーク１２の前面１２ａには、ラック軸６を軸長方向に摺動自在に支持する凹部１５が形成されている。その凹部１５には、ラック軸６に摺接する低摩擦部材からなるパッド１６が取り付けられている。
封止部材１３の前面１３ａとサポートヨーク１２の後面１２ｂとの間には、所定の隙間Ｓが形成されている。その隙間Ｓの量は、封止部材１３のねじ込み位置の調整により、例えば０．１ｍｍのように厳密に調整されている。

サポートヨーク１２の外周面に形成された一対の周溝に、例えばＯリングからなる環状の弾性部材１７がそれぞれ収容され、これら弾性部材１７が、サポートハウジング１０の内周に弾性的に接触することにより、サポートヨーク１２を径方向に弾性支持し、サポートヨーク１２のがたつきを防止している。
封止部材１３の後面１３ｂには、封止部材１３を回動操作する工具に係合するための、例えば断面多角形形状の工具係合孔１８が形成されている。

ピニオンハウジング２は、ピニオン軸５の下部を収容するための収容孔１９を有している。収容孔１９の入口２０の外周には、ねじ部２１が形成され、そのねじ部２１に、環状のねじ部材２２がキャップとしてねじ込まれている。

第１の軸受３および第２の軸受４は、ピニオン軸５のピニオン５ａを挟んだ上下に配置されており、それぞれ、ピニオンハウジング２の収容孔１９の内周に設けられた対応する軸受保持部２５，２６によって支持されている。
第１の軸受３は、例えば転がり軸受としての玉軸受からなり、第２の軸受４は例えば転がり軸受としての円筒ころ軸受からなる。第１の軸受３は、ピニオンハウジング２によって軸方向Ｘ１の下方への移動が規制された外輪２７と、ピニオン軸５とは軸方向Ｘ１に同行移動可能な内輪２８と、外輪２７および内輪２８の間に介在する複数のボールからなる転動体２９を含んでいる。

図２を参照して、上記ねじ部材２２は、外輪２７を軸方向Ｘ１に止定するために外輪２７の上端２７ａを押圧する環状の本体３１を備えている。図１を参照して、本体３１の外周３１ａに形成されたねじ部３２が、収容孔１９の入口２０のねじ部２１にねじ込まれている。外輪２７は、収容孔１９の内周に形成された環状段部３３とねじ部材２２の下面の当接部３４との間に挟持されて、ピニオンハウジング２に対する軸方向移動が規制されている。

本体３１の内周３１ｂには、環状のシール部材３５が保持されており、そのシール部材３５は、本体３１の内周３１ｂとピニオン軸５の外周５ｂとの間を封止する。図１に示すように、シール部材３５は、芯金３５ａと、ピニオン軸５の外周５ｂに係合するリップを有するゴム部材３５ｂとを備えている。
ねじ部材２１の内周３１ｂの内径が大きくなるため、シール部材の外径が大きくできるため、シール部材シール性能を維持しながらピニオン軸の軸方向の長さを短くできるため、より、コンパクトな構造にできる。

また、図１および図２を参照して、ねじ部材２２は、本体３１の内周３１ｂから径方向Ｙ１の内方に突出する規制部３６を備えており、その規制部３６は、第１の軸受３の内輪２８の抜脱を規制する機能も果たす。本体３１の外周３１ｂの上部は、拡径されており、当該ねじ部材２２を回動操作するための工具が係合される工具係合部４０とされている。工具係合部４０は例えば六角形等の多角形断面をなしている。

図２に示すように、規制部３６の最小内径ｄ１（規制部３６の内周３６ａの径に相当）は、内輪２８の外径ｄ２よりも小さくされている（ｄ１＜ｄ２）。これにより、規制部３６によって、ピニオンハウジング２からの内輪２８の抜脱が防止されるようになっている。

上記シール部材３５は、規制部３６の上面３６ｃに当接しており、規制部３６によって、シール部材３５の軸方向Ｘ１の下方への移動が規制されている。
一方、図１に示すように、内輪２８は、ピニオン軸５の外周に設けられた環状段部３８とピニオン軸５の外周に固定された環状部材３９との間に挟持されて、ピニオン軸５に対する軸方向移動が規制されている。

図１に示す本実施の形態によれば、ピニオンハウジング２の上部の入口２０のねじ部２１にねじ込まれたねじ部材２２が、ピニオン軸５を回転可能にする第１の軸受３の外輪２７の上端２７ａを押圧する環状の本体３１を備えており、その本体３１の内周３１ｂから径方向Ｙ１の内方に突出する規制部３６によって、第１の軸受３の抜脱を確実に防止することができる。

具体的には、規制部３６の最小内径ｄ１が、内輪２８の外径ｄ２よりも小さくされている（ｄ１＜ｄ２）。したがって、万一、保持器３０の抜脱が発生したとしても、規制部３６によって、内輪２８の抜脱が防止されるので、第１の軸受３およびピニオン軸５がピニオンハウジング２から抜脱することが確実に防止される。さらに軸受のカバーとして、軸受への異物の侵入および、軸受の潤滑グリースの漏れを防止するシールの効果を有し軸受の密封性がよく軸受の耐久性の向上ができる。

また、ねじ部材２２の本体３１の内周３１ｂに、本体３１の内周３１ｂとピニオン軸５の外周５ｂとの間を封止するための環状のシール部材３５を保持し、そのシール部材３５の軸方向Ｘ１の下方への移動を上記規制部３６によって規制するようにした。
これにより、ねじ部材２２およびシール部材３５を一体的なユニットとして取り扱うことができ、したがって、組み立て易く、また、修理のときに取外し易くメンテナンスがし易い。
さらに、ピニオン軸や、ハウジングの軸方向長さが短くなるため、軸受に対してピニオン軸の撓みや傾きが少ないため、傾きに強いオイルシール等の特別なシールは必要がなく簡易な構造のシールでよいためシールの小形化が可能となるため、ねじ部材およびシール部材を一体的なユニットとして取り扱うことができ小型化できる。

また、ねじ部材２２の本体３１の外周３１ｂのねじ部３２とピニオンハウジング２の外周との間を封止するために、例えば液体パッキン等のシール部材を用いることが、外部からの水分の浸入を確実に防止するうえで好ましい。

１…車両用操舵装置、２…ピニオンハウジング（ハウジング）、３…第１の軸受（軸受）、５…ピニオン軸、５ｂ…外周、６…ラック軸、１９…収容孔、２０…入口、２１…ねじ部、２２…ねじ部材、２７…外輪、２７ａ…上端、２８…内輪、２８ａ…上端、２９…転動体、３１…本体、３１ａ…外周、３１ｂ…内周、３２…ねじ部、３３…環状段部、３４…当接部、３５…シール部材、３６…規制部、３９…環状部材、Ｘ１…軸方向、Ｙ１…径方向、ｄ１…第１規制部の内径、ｄ２…内輪の外径、ｄ３…第２規制部の内径、ｄ４…外輪の内径

Claims (3)

1. 有底筒状のハウジングと、このハウジングの開口部の外周に形成されたねじ部と、前記ハウジング内に設けられたラック軸と、このラック軸と噛み合うピニオンを有するピニオン軸と、前記ハウジングにより保持されピニオン軸を回転可能に支持する軸受と、この軸受は外輪と内輪を備え、前記ハウジングの前記ねじ部に螺着するねじ部材と、このねじ部材により、前記外輪を前記ハウジングと前記ねじ部材により軸方向下方への移動を規制したことを特徴とするラックアンドピニオン式ステアリング装置。
2. 請求項１において、前記規制部の最小内径は、前記内輪の外径よりも小さくしたことを特徴とするラックアンドピニオン式ステアリング装置。
3. 前記ねじ部材の内周に保持され、前記ねじ部材の内周と前記ピニオン軸の外周との間を封止する環状のシール部材を備え、前記規制部によって前記シール部材の軸方向下方への移動を規制したことを特徴とする請求項１に記載のラックアンドピニオン式ステアリング装置。

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