JP2013006581A - ラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】剛性が高く、耐久性に優れ、且つ、ダウンサイジング可能なラック・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】ピニオン軸21は、ピニオンギヤ22が形成された第1ピニオン軸26と、第1ピニオン軸26と一体回転するように取り付けられ、ピニオンギヤ22より大径の第2ピニオン軸27と、から構成される。第2ピニオン軸27は、軸受40によりハウジング25に回転自在に支持される。前記軸受はシール付き軸受とすることが好ましい。
【選択図】図1
【解決手段】ピニオン軸21は、ピニオンギヤ22が形成された第1ピニオン軸26と、第1ピニオン軸26と一体回転するように取り付けられ、ピニオンギヤ22より大径の第2ピニオン軸27と、から構成される。第2ピニオン軸27は、軸受40によりハウジング25に回転自在に支持される。前記軸受はシール付き軸受とすることが好ましい。
【選択図】図1
Description
本発明は、例えば自動車等の車両に用いられるステアリング装置に関し、特に、ラック軸とピニオン軸とを備えたラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置に関する。
ラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置は、ステアリング操作によって回転するステアリングシャフトに連結されたピニオン軸と、このピニオン軸のピニオンギヤに噛合してピニオン軸の回転軸と交差する軸方向に直線運動するラック軸とを備え、ラック軸の直線運動により車輪を操舵するようになっている。
従来のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置100は、図3に示すように、ピニオンギヤ101を有するピニオン軸102と、ピニオンギヤ101と噛合するラック歯103を有するラック軸104と、を備える。ピニオン軸102は、玉軸受105とニードル軸受106によってハウジング107に回転自在に支承されている。ラック軸104を挟んでピニオン軸102と反対側には、バネ108の弾性力によってピニオン軸102に向けて付勢されるラックガイド109が配置され、ローラ110を介してラック軸104をピニオン軸102に向けて付勢することにより、ピニオンギヤ101とラック歯103との噛合部に予圧を与えて噛合状態を適正に保っている。ハウジング107のピニオン側開口部には、端部にシール111が装着されたカバースクリュー112が配置されて、玉軸受105を固定すると共に開口部を封止している。
また、従来、トルク伝達軸を、外周面に磁歪式トルクセンサの磁歪膜が形成されたトルク側軸と、ピニオンが形成されたピニオン軸と、の2つ軸に分割して構成し、磁歪膜の磁歪特性の安定性を高めるようにした電動パワーステアリング装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。更に、ウォームホイールに作業用開口部を設け、この開口部から挿入した工具で、軸受を固定するための止め輪をハウジングに装着するようにした電動パワーステアリング装置も知られている(例えば、特許文献2参照。)。
しかしながら、特許文献1、2および図5に示す電動パワーステアリング装置は、いずれもハウジングのピニオン側開口部端に、カバースクリュー等のカバー部材および軸受を封止するためのシールを装着する必要があり、ピニオンの軸方向長さが長くなって、ステアリング装置が大型になる問題があった。また、特許文献2の電動パワーステアリング装置の一体型ピニオンは、ピニオン製作時の材料の無駄を排除するため、軸受支持部の外径を大きくすることが難しく、ピニオンおよび軸受の剛性や強度を高め難く、改善の余地があった。
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、剛性が高く、耐久性に優れ、且つ、ダウンサイジング可能なラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置を提供することにある。
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
(1)ステアリングシャフトに連結され、ピニオンギヤを有するピニオン軸と、前記ピニオンギヤに噛合するラック歯を有するラック軸と、を備えるラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置であって、前記ピニオン軸は、前記ピニオンギヤが形成された第1ピニオン軸と、前記第1ピニオン軸と一体回転するように取り付けられ、前記ピニオンギヤより大径の第2ピニオン軸と、を備え、前記第2ピニオン軸が軸受によりハウジングに回転自在に支持される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)前記軸受をシール付き軸受としたことを特徴とする特徴とする(1)記載のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置。
(3)前記シール付き軸受には、前記ピニオンギヤと前記ラック歯との噛合部に使用される潤滑剤とは異なる潤滑剤を用いることを特徴とする上記(1)または(2)に記載のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置。
(4)前記シール付き軸受は、内輪及び外輪のはめあいを、しまりばめにしたことを特徴とする上記(1)から(3)に記載のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置。
(1)ステアリングシャフトに連結され、ピニオンギヤを有するピニオン軸と、前記ピニオンギヤに噛合するラック歯を有するラック軸と、を備えるラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置であって、前記ピニオン軸は、前記ピニオンギヤが形成された第1ピニオン軸と、前記第1ピニオン軸と一体回転するように取り付けられ、前記ピニオンギヤより大径の第2ピニオン軸と、を備え、前記第2ピニオン軸が軸受によりハウジングに回転自在に支持される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)前記軸受をシール付き軸受としたことを特徴とする特徴とする(1)記載のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置。
(3)前記シール付き軸受には、前記ピニオンギヤと前記ラック歯との噛合部に使用される潤滑剤とは異なる潤滑剤を用いることを特徴とする上記(1)または(2)に記載のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置。
(4)前記シール付き軸受は、内輪及び外輪のはめあいを、しまりばめにしたことを特徴とする上記(1)から(3)に記載のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置。
上記(1)に記載のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置によれば、ピニオン軸が、ピニオンギヤが形成された第1ピニオン軸と、ピニオンギヤより大径の第2ピニオン軸と、から構成されるので、ピニオン軸の作成時に材料を無駄にすることなく、第2ピニオン軸の直径を大きくすることができる。これにより、ピニオン軸、およびピニオン軸に装着される軸受のサイズを大きくして、剛性および強度を高めることができる。
また、(2)に記載のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置によれば、第2ピニオン軸がシール付き軸受によりハウジングに回転自在に支持されるので、ハウジングのピニオン側開口部端に、従来使用されていたカバースクリュー等のカバー部材やシールを装着する必要がなく、ラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置を小型化することができる。また、シール付き軸受とすることで、ギヤ及びラックで発生する摩耗粉などの混入を防止できるため、軸受寿命を延長することができる。
また、上記(3)に記載のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置によれば、ピニオンギヤとラック歯との噛合部を潤滑する潤滑剤と、軸受を潤滑する潤滑剤とを、それぞれ専用の潤滑剤を用いて潤滑することができ、ピニオンギヤとラック歯との噛合部、および軸受の摩耗を効果的に防止することができる。また、軸受のトルクを低減させると共に、軸受寿命を延長することができる。
また、上記(4)に記載のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置によれば、軸受の内輪及び外輪のはめあいを、しまりばめにすることで、シール性を向上させることができる。
以下、本発明に係るラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明に係るラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置の断面図であり、ラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置10は、ステアリング操作により回転する不図示のステアリングシャフトに連結されたピニオン軸21と、ピニオン軸21のピニオンギヤ22に噛合するラック歯24を有するラック軸23とを備え、ハウジング25内に収納されている。
ピニオン軸21は、図2に示すように、第1ピニオン軸26と、第1ピニオン軸26に取り付けられて一体回転する第2ピニオン軸27と、から構成されている。第1ピニオン軸26は、軸方向中間部に形成されたピニオンギヤ22と、ピニオンギヤ22から軸方向一方(図中左方向)に延設された小径軸部28と、軸方向他方(図中右方向)に延設されたスプライン軸29および雄ねじ部30と、を備える。第2ピニオン軸27は、第1ピニオン軸26より大径に形成され、軸中心を通る軸方向孔31には、雌プライン32が形成されている。
第1ピニオン軸26は、スプライン軸29が第2ピニオン軸27の雌プライン32にスプライン嵌合すると共に、雄ねじ部30が軸方向孔31内に配置されたロックナット33に螺合して、実質的に第2ピニオン軸27と一体に固定されている。軸方向孔31のロックナット33周辺部には、防水用の樹脂が充填されている。
図1に戻り、ピニオン軸21は、その中間部、具体的には、大径の第2ピニオン軸27の第1ピニオン軸26側端部が玉軸受40により支持されると共に、先端部である第1ピニオン軸26の小径軸部28がニードル軸受45によって支持されて、ハウジング25に回転自在に支持されている。
玉軸受40は、外輪41と、内輪42と、外内輪41、42間に転動自在に配置された複数の玉43とを備え、外内輪41、42間が、玉43の両側方に配設されたシール板44によって封止された両面シール付き軸受(密封型軸受)である。玉軸受40には、軸受用潤滑剤である軸受用グリースが封入されて、転動面を潤滑する。
なお、玉軸受40の外輪41とハウジング25との嵌合、および内輪42とピニオン軸21(第2ピニオン軸27)との嵌合は、シール性を向上させるため、しまりばめで嵌合することが好ましい。
ラック軸23は、その軸方向がピニオン軸21の軸方向と交差する方向に配置され、軸方向の一側面(ピニオン軸21側)に形成されたラック歯24がピニオン軸21のピニオンギヤ22に噛合して、軸方向に往復直線運動可能にハウジング25に支持されている。ラック軸23の両端は、不図示のタイロッドに連結されて車輪を操舵する。
ラック軸23を挟んでピニオン軸21のピニオンギヤ22と反対側には、ローラ収容空間51が凹設された略円筒形のラックガイド52が、ハウジング25に設けられたラックガイド収容室53に摺動自在に嵌合している。ラックガイド52は、ラックガイド収容室53に案内されてラック軸23に接近および離間する方向に移動可能である。
ラックガイド52のローラ収容空間51には、ラック軸23の背面23aを転動しながら支持するローラ54、および転がり軸受55を介してローラ54を回動自在に支持する支持軸56が収容されている。支持軸56の両端は、ラック軸23側からラックガイド52の軸方向中間部に亘ってローラ収容空間51に形成された一対のU字溝57の肩部に支
持されている。支持軸56の軸方向は、ラック軸23の直線運動方向、即ち、ラック軸23の軸方向と直交して配置されている。
持されている。支持軸56の軸方向は、ラック軸23の直線運動方向、即ち、ラック軸23の軸方向と直交して配置されている。
ラックガイド収容室53部は、開口部に設けられた雌ねじに螺合する調整ねじ58により封止されている。調整ねじ58とラックガイド52との間には、皿ばね59が装着されて、ラックガイド52をラック軸23に向けて付勢している。皿ばね59の弾性力によりラック軸23に向けて付勢されたラックガイド52は、ローラ54を介してラック軸23をピニオン軸21に向けて付勢する。
皿ばね59の弾性力は、調整ねじ58のねじ込み量を調整することにより調整可能であり、調整ねじ58の外周面に螺合するロックナット60を締め付けることで、調整ねじ58の調整位置が固定される。これにより、ピニオン軸21のピニオンギヤ22と、ラック軸23のラック歯24との噛合状態が、噛合部のバックラッシュが少ない状態に調整されて維持される。また、ピニオン軸21のピニオンギヤ22とラック軸23のラック歯24との噛合部は、ギヤ室61に封入されたギヤ用潤滑剤によって潤滑されている。
本実施形態の作用を説明する。本実施形態のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置10は、図1に示すように、ステアリング操作によりピニオン軸21が回転すると、この回転は、ピニオンギヤ12とラック歯24との噛合によりラック軸23の直線運動に変換されて車輪が操舵される。このとき、ピニオン軸21とラック軸23との間に離反力が作用して、ラック軸23のラック歯24とピニオン軸21のピニオンギヤ22との間にバックラッシュが発生する。しかし、皿ばね59の弾性力により、ラックガイド52を介してローラ54が、ラック軸23をピニオン軸21との噛合部に向けて付勢しているので、噛合部におけるバックラッシュの発生が防止される。
ピニオン軸21を構成し、玉軸受40によってハウジング25に回転自在に支持されている第2ピニオン軸27は、第1ピニオン軸26より大径に形成されているので、従来の比較的細径である一体型ピニオン軸と比較して、高い剛性と強度を有する。また、ピニオン軸21が、第1および第2ピニオン軸26、27に2分割されて構成されているので、ピニオン軸が一体で形成される場合と比較して、材料の無駄を大幅に削減しながら第2ピニオン軸27を大径に形成することができ、製作コストが抑制される。
また、ハウジング25のステアリングシャフト側(図3においては右側)の開口部は、ピニオン軸21とハウジング25との間が玉軸受40で塞がれている。玉軸受40は、両側面にシール板44が装着されて密閉されたシール付き軸受であり、図中、玉軸受40より左側、即ち、ピニオンギヤ22とラック軸23とが収容されるギヤ室61と、玉軸受40の内部とが、玉軸受40の両端を封止するシール板44によって分離されている。
そして、ピニオンギヤ22とラック歯24との噛合部(ラックガイド52、ローラ54などの摺動部も含む)は、ギヤ室61に充填されたギヤ用潤滑剤で潤滑され、玉軸受40の内部は、軸受用グリースが封入されて潤滑されている。従って、ピニオンギヤ22とラック歯24との噛合部、および玉軸受40は、それぞれの潤滑特性に合わせた専用の潤滑剤で適正に潤滑されて、摺動部における摩耗が抑制される。
また、ピニオンギヤ22とラック歯24との噛合部から発生するギヤ摩耗粉は、シール板44によって玉軸受40内に侵入することが防止されているので、軸受寿命が延長されると共に、玉軸受40のトルクが低減する。
以上説明したように、本実施形態のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置10によれば、ピニオン軸21が、ピニオンギヤ22が形成された第1ピニオン軸26と、ピニオンギヤ22より大径の第2ピニオン軸27と、から構成されるので、ピニオン軸21の作成時に材料を無駄にすることなく、第2ピニオン軸27の直径を大きくすることができ、これにより、ピニオン軸21、およびピニオン軸21に装着される玉軸受40のサイズを大きくして、ピニオン軸21および玉軸受40の剛性および強度を高めることができる。
また、第2ピニオン軸27が、シール付き玉軸受40によりハウジング25に回転自在に支持されるので、ハウジング25のピニオン側開口部端に、従来必要であったカバー部材やシールを装着する必要がなく、ラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置10を小型化することができる。また、シール付き玉軸受40とすることで、ピニオンギヤ22とラック歯24との噛合部から発生するギヤ摩耗粉などの混入を防止できるため、軸受寿命を延長することができる。
更に、ピニオンギヤ22とラック歯24とを潤滑する潤滑剤と、玉軸受40を潤滑する潤滑剤とを、それぞれ専用の潤滑剤を用いて潤滑することができ、ピニオンギヤ22とラック歯24との噛合部、および玉軸受40の摩耗を効果的に防止することができる。また、玉軸受40のトルクを低減させると共に、軸受寿命を延長することができる。
また、玉軸受40の外輪41とハウジング25との嵌合、および内輪42とピニオン軸21(第2ピニオン軸27)との嵌合をしまりばめとすることで、シール性を向上させることができる。なお、しまりばめとする代わりに、止め輪と防水用樹脂材などを用いてもよい。
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、シール付き軸受は、シール機能が付されている限り、任意の構成を採用することができる。
10 ラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置
21 ピニオン軸
22 ピニオンギヤ
23 ラック軸
24 ラック歯
25 ハウジング
26 第1ピニオン軸
27 第2ピニオン軸
40 玉軸受(シール付き軸受)
41 外輪
42 内輪
21 ピニオン軸
22 ピニオンギヤ
23 ラック軸
24 ラック歯
25 ハウジング
26 第1ピニオン軸
27 第2ピニオン軸
40 玉軸受(シール付き軸受)
41 外輪
42 内輪
Claims (4)
- ステアリングシャフトに連結され、ピニオンギヤを有するピニオン軸と、前記ピニオンギヤに噛合するラック歯を有するラック軸と、を備えるラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置であって、前記ピニオン軸は、前記ピニオンギヤが形成された第1ピニオン軸と、前記第1ピニオン軸と一体回転するように取り付けられ、前記ピニオンギヤより大径の第2ピニオン軸と、を備え、前記第2ピニオン軸が軸受によりハウジングに回転自在に支持される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。
- 前記軸受をシール付き軸受としたことを特徴とする請求項1のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置。
- 前記シール付き軸受には、前記ピニオンギヤと前記ラック歯との噛合部に使用される潤滑剤とは異なる潤滑剤を用いることを特徴とする請求項1または2に記載のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置。
- 前記シール付き軸受は、内輪及び外輪のはめあいを、しまりばめにしたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012009066A JP2013006581A (ja) | 2011-05-25 | 2012-01-19 | ラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011116820 | 2011-05-25 | ||
JP2011116820 | 2011-05-25 | ||
JP2012009066A JP2013006581A (ja) | 2011-05-25 | 2012-01-19 | ラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013006581A true JP2013006581A (ja) | 2013-01-10 |
Family
ID=47674314
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012009066A Pending JP2013006581A (ja) | 2011-05-25 | 2012-01-19 | ラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013006581A (ja) |
-
2012
- 2012-01-19 JP JP2012009066A patent/JP2013006581A/ja active Pending
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