JP2017124640A - ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニット用ハウジング - Google Patents
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Abstract
【課題】重量の増加を抑えつつ、主収容部に対する副収容部の剛性をより向上させる事ができる構造を実現する。
【解決手段】アルミニウム系合金等の軽合金をダイキャスト成形する事で造られるハウジング10aを構成する主収容部11aと副収容部12aとに掛け渡す状態で、平板部25と、この平板部25の先端縁から前方に向け直角に折れ曲がった状態で設けられた補強部26とから成る、断面L字形で、正面視略三角形状の補強リブ24を設ける。
【選択図】図1
【解決手段】アルミニウム系合金等の軽合金をダイキャスト成形する事で造られるハウジング10aを構成する主収容部11aと副収容部12aとに掛け渡す状態で、平板部25と、この平板部25の先端縁から前方に向け直角に折れ曲がった状態で設けられた補強部26とから成る、断面L字形で、正面視略三角形状の補強リブ24を設ける。
【選択図】図1
Description
本発明は、自動車のステアリング装置を構成するラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットを構成するハウジングの改良に関する。
自動車用の操舵装置としてラックアンドピニオン式のステアリング装置が、例えば特許文献1〜2等に記載されている様に広く知られており、且つ、広く実施されている。図8は、従来から広く知られているラックアンドピニオン式のステアリング装置の1例を示している。このステアリング装置では、ステアリングホイール1の回転を、ステアリングシャフト2、自在継手3a、中間シャフト4、自在継手3bを介して、ステアリングギヤユニット5の入力軸6に伝達し、この入力軸6の回転に伴って左右1対のタイロッド7、7を押し引きして、操舵輪(通常は前輪)に舵角を付与する様にしている。尚、図示の例は、電動モータ8を補助動力源として前記ステアリングホイール1を操作する為に要する力の低減を図る、電動式パワーステアリング装置も組み込んでいる。又、前記ステアリングホイール1の上下位置を調節する為のチルト機構、及び、前後位置を調節する為のテレスコピック機構も組み込んでいる。但し、これらに就いては、本発明の要旨とは関係しないし、従来から広く知られている為、詳しい図示並びに説明は省略する。
前記ステアリングギヤユニット5は、図9〜11に示す様に構成して、特許請求の範囲に記載したピニオン軸に相当する入力軸6の回転運動を、ラック軸9の直線運動に変換し、1対のタイロッド7、7を押し引きする様に構成している。即ち、前記ステアリングギヤユニット5は、ハウジング10と、前記ラック軸9と、ピニオン軸である入力軸6とを備える。このうちのハウジング10は、アルミニウム系合金等の軽合金をダイキャスト成形して造られるもので、主収容部11と、副収容部12と、シリンダ部13とを備える。このうちの主収容部11は、長さ方向両端が開口した円筒状である。又、前記副収容部12は、この主収容部11の長さ方向一端(図9〜11の左端)寄り部分の外周面に設けられたもので、この主収容部11の中心軸と前記副収容部12の中心軸とは互いに捩れの位置関係にある。又、この主収容部11の内部空間とこの副収容部12の内部空間とは互いに連通している。即ち、この副収容部12の中間部後側(図10の上側、図11の下側)が、前記主収容部11の長さ方向一端寄り部分の内周面のうちの前側(図10の下側、図11の上側)に開口している。又、前記シリンダ部13は、前記主収容部11の長さ方向一端寄り部分の後側部分に設けられたもので、前端部をこの主収容部11の内部空間に連通させている。この様なハウジング10は、この主収容部11の外周面のうちで長さ方向に離隔した2箇所位置に固設した1対の取付フランジ14、14を挿通したボルト若しくはスタッドにより、車体(フレーム)に対し支持固定する。
又、前記ラック軸9は、長さ方向の一端寄り部分の前側面にラック歯15を形成したもので、このラック歯15を形成した部分を除き、外周面を円筒面状とした丸棒状である。この様なラック軸9の長さ方向他端(図9〜11の右端)寄り部分は、前記主収容部11との間に設置した滑り軸受16により、この主収容部11の内側に、軸方向の変位を可能に支持している。この状態で、前記ラック軸9の両端部を、前記主収容部11の長さ方向両端開口から突出させている。
又、前記入力軸6は、先端部に設けたピニオン歯17と前記ラック歯15とを噛合させると共に、基端部を前記副収容部12の上端部に設けた開口部から前記ハウジング10外に突出させた状態で、この副収容部12に回転可能に支持している。又、前記シリンダ部13内に押圧ブロック18を嵌装し、更に、このシリンダ部13の後側開口部に螺着した蓋体19とこの押圧ブロック18との間にばね20を設けて、この押圧ブロック18を前記ラック軸9に向け弾性的に押圧している。これにより、このラック軸9を前記ピニオン歯17に向け弾性的に押圧して、このピニオン歯17と前記ラック歯15との噛合部のバックラッシを解消すると共に、前記ラック軸9の長さ方向一端寄り部分を、軸方向の変位を可能に支持している。更には、前記ラック歯15と前記ピニオン歯17との噛合部での動力伝達に伴って前記ラック軸9に加わる、前記入力軸6から離れる方向の力に拘わらず、前記噛合部の噛合状態を適正に維持できる様にしている。
又、前記両タイロッド7、7の基端部は、前記ラック軸9の長さ方向両端部に、それぞれ球面継手21、21を介して接続している。これら両球面継手21、21の周囲は、左右1対のベローズ22、22により覆われている。又、前記両タイロッド7、7の先端部は、それぞれの先端部に支持したスタッド23、23を、図示しないナックルアームの先端部に形成した円孔に挿通し、これら各スタッド23、23の先端部にナットを螺合させる事により、揺動変位を可能に結合している。尚、前記ラック軸9は、前記ピニオン歯17と前記ラック歯15との噛合により、自身の中心軸周りで回転する事はない。
上述の様なステアリングギヤユニット5を組み込んだステアリング装置により、左右1対の操舵輪に舵角を付与すべく、前記ステアリングホイール1の操作により前記入力軸6を回転させると、前記ピニオン歯17と前記ラック歯15との噛合に基づいて、前記ラック軸9が軸方向に変位する。そして、このラック軸9の長さ方向両端部に結合した、前記両タイロッド7、7を押し引きして前記両ナックルアームを揺動変位させ、これら両ナックルアームを固設した左右1対のナックルを、それぞれキングピンを中心として揺動変位させる。そして、これら両ナックルに、それぞれ転がり軸受ユニットにより回転自在に支持された前記両操舵輪に、所望の舵角を付与する。
上述の様なラックアンドピニオン式のステアリングギヤユニット5を構成するハウジング10は、前記主収容部11に対する前記副収容部12の剛性をより向上させる事が望まれる。即ち、上述した様に、前記ステアリングギヤユニット5の作動時に、前記入力軸6の回転に伴って、この入力軸6及び前記ラック軸9には、前記ピニオン歯17と前記ラック歯15との噛合部に作用する離反力に基づき、互いに前後方向に離れる方向の力が加わる。特に、前述の図8に示した様な、前記電動モータ8による補助動力を前記ステアリングシャフト2に付与するコラムアシスト型の電動式パワーステアリング装置を組み込んだステアリング装置の場合、前記噛合部に作用する離反力が大きくなって、前記入力軸6及び前記ラック軸9に加わる、互いに前後方向に離れる方向の力も大きくなる。この入力軸6に加わった力は、この入力軸6を回転自在に支持した軸受を介して前記副収容部12に加わり、前記ラック軸9に加わった力は、前記滑り軸受16及び押圧ブロック18を介して前記主収容部11に加わる。又、前記ステアリングギヤユニット5の作動時に、前記ラック軸9の直線運動に伴って、前記入力軸6には、前記噛合部から左右方向(車両の幅方向)の力が加わる。そして、この左右方向の力が、前記軸受を介して前記副収容部12に加わると、この副収容部12が前記主収容部11に対し左右方向(この主収容部11の長さ方向)に倒れる傾向になる。従って、この主収容部11に対する前記副収容部12の剛性をより向上させる事が、前記ステアリングギヤユニット5の耐久性の向上を図る面から重要となる。又、前記ステアリングホイール1の操作に基づき操舵輪に舵角を付与する事に関するレスポンスの向上を図る面からも、前記主収容部11に対する前記副収容部12の剛性をより向上させる事が望まれる。
特許文献1〜2には、主収容部の外周面と副収容部の外周面との間に掛け渡す状態で、且つ、この主収容部の中心軸及びこの副収容部の中心軸と平行に、補強リブを設けた構造が記載されている。但し、前記特許文献1〜2に記載の構造の場合、前記主収容部に対する前記副収容部の剛性をより向上させる面からは、更なる改良の余地がある。尚、前記特許文献1〜2には、主収容部と取付フランジとの間に掛け渡す状態で、且つ、この主収容部の中心軸に対して傾斜させた補強リブを設け、前記主収容部に対する前記取付フランジの、前後方向及び上下方向の剛性を向上させる技術が記載されている。この様な特許文献1〜2に記載の技術を、主収容部と副収容部との結合部に適用する事も考えられるが、この主収容部の外周面のうち、径方向に関して前記副収容部の反対側部分にはシリンダ部が存在する為、前記特許文献1〜2に記載の技術をそのまま適用する事が難しい場合もある。更に、特許文献1に記載の技術の場合、補強リブを複数設けており、軽量化の面から不利になる。
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、重量の増加を抑えつつ、主収容部に対する副収容部の剛性をより向上させる事ができる、ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニット用ハウジングの構造を実現すべく発明したものである。
本発明のラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニット用ハウジングは、主収容部と、副収容部と、補強リブとを備える。
このうちの主収容部は、両端が開口した筒状で、内側に、軸方向の一部側面にラック歯を形成したラック軸を軸方向の変位を可能に、且つ、このラック軸の両端部を両端開口から突出させた状態で収納する。
又、前記副収容部は、中心軸が、前記主収容部の中心軸に対し捩れの位置に存在し、一部をこの主収容部に開口させており、内側に、先端部にピニオン歯を設けたピニオン軸を回転自在に支持する。
又、前記補強リブは、前記主収容部の外周面と前記副収容部の外周面との間に掛け渡す状態で設けられる。
このうちの主収容部は、両端が開口した筒状で、内側に、軸方向の一部側面にラック歯を形成したラック軸を軸方向の変位を可能に、且つ、このラック軸の両端部を両端開口から突出させた状態で収納する。
又、前記副収容部は、中心軸が、前記主収容部の中心軸に対し捩れの位置に存在し、一部をこの主収容部に開口させており、内側に、先端部にピニオン歯を設けたピニオン軸を回転自在に支持する。
又、前記補強リブは、前記主収容部の外周面と前記副収容部の外周面との間に掛け渡す状態で設けられる。
特に、本発明のラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニット用ハウジングに於いては、前記補強リブが、前記主収容部の外周面と前記副収容部の外周面との間に掛け渡された平板部と、この平板部の側面からこの平板部の板厚方向(平板部に対して直角方向に限定されない)に突出する状態で設けられた補強部とから構成される。
上述の様な本発明のラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニット用ハウジングを実施する場合に好ましくは、請求項2に記載した発明の様に、前記平板部を、前記主収容部の中心軸及び前記副収容部の中心軸と平行に設ける。
又、好ましくは請求項3に記載した発明の様に、前記補強部を、前記平板部に対し直角に設ける。
又、好ましくは請求項4に記載した発明の様に、前記補強部を、前記平板部の側面から、前記副収容部を設けた側に向かう方向に設ける。
又、好ましくは請求項5に記載した発明の様に、前記補強部を、前記平板部の先端縁から折れ曲がる状態で設ける。
又、好ましくは請求項6に記載した発明の様に、前記補強部の両端を、前記主収容部の外周面と前記副収容部の外周面とにそれぞれ連結する。
又、好ましくは請求項3に記載した発明の様に、前記補強部を、前記平板部に対し直角に設ける。
又、好ましくは請求項4に記載した発明の様に、前記補強部を、前記平板部の側面から、前記副収容部を設けた側に向かう方向に設ける。
又、好ましくは請求項5に記載した発明の様に、前記補強部を、前記平板部の先端縁から折れ曲がる状態で設ける。
又、好ましくは請求項6に記載した発明の様に、前記補強部の両端を、前記主収容部の外周面と前記副収容部の外周面とにそれぞれ連結する。
上述した様な本発明のラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニット用ハウジングによれば、重量の増加を抑えつつ、主収容部に対する副収容部の剛性をより向上させる事が確保できる。この為、ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットの作動時に、ピニオン歯とラック歯との噛合部に作用する力に基づいて前記主収容部及び前記副収容部に加わる力に拘わらず、前記ステアリングギヤユニットの耐久性の向上を図る事できる。又、ステアリングリングホイールの操作に基づき操舵輪に舵角を付与する事に関するレスポンスを向上する事ができる。
図1〜7は、本発明の実施の形態の1例を示している。尚、本例を含めて、本発明のラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニット用ハウジングの特徴は、補強リブ24の形状を工夫する事で、重量の増加を抑えつつ、主収容部11aに対する副収容部12aの剛性をより向上させられる構造を実現する点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図9〜11に示した従来構造を含め、従来から知られているラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニット用ハウジングと同様である。
本例のハウジング10aは、アルミニウム系合金等の軽合金をダイキャスト成形して造られるもので、前記主収容部11aと、前記副収容部12aと、シリンダ部13とを備える。このうちの主収容部11aは、長さ方向両端が開口した円筒状である。又、前記副収容部12aは、この主収容部11aの長さ方向一端(図1、3、4の右端、図2の左端)寄り部分の外周面に設けられたもので、前記主収容部11aの中心軸と前記副収容部12aの中心軸とは捩れの位置関係にある。又、この副収容部12aの中間部後側(図3の下側、図5、6の右側)は、前記主収容部11aの長さ方向一端寄り部分の内周面のうちの前側(図3の上側、図5、6の左側)に開口している。又、前記シリンダ部13は、前記主収容部11aの長さ方向一端寄り部分の後側部分に設けられたもので、前端部をこの主収容部11aの内部空間に連通させている。この様なハウジング10aは、この主収容部11aの外周面のうちで長さ方向に離隔した2箇所位置に固設した1対の取付フランジ14、14を挿通したボルト若しくはスタッドにより、車体に対し支持固定する。
更に、本例の場合、前記主収容部11aの外周面と前記副収容部12aの外周面との間に掛け渡す状態で、断面L字形で、正面視略三角形状の前記補強リブ24を設けている。この補強リブ24は、平板部25と、補強部26とを備える。このうちの平板部25は、その厚さ寸法が一定であり、前記主収容部11aの外周面と前記副収容部12aの外周面との間部分で、これら主収容部11aと副収容部12aとの中心軸同士の成す角度が鈍角となる側の間部分に掛け渡す状態で、この主収容部11aの中心軸及びこの副収容部12aの中心軸と平行に設けられている。別な言い方をすれば、前記平板部25は、前記主収容部11aの外周面からこの副収容部12aの中心軸を含む仮想平面と平行な方向に立設する状態で設けられている。又、前記平板部25の前記主収容部11aの外周面からの高さ寸法は、前記副収容部12aに近付くに従って高くなっている。又、前記補強部26は、前記平板部25の先端縁(上端部の側面、図5の上端縁)の全体に、この先端縁から前方に向け直角に折れ曲がった状態で設けられている。又、前記補強部26の厚さ寸法は、前記平板部25の厚さ寸法よりも、例えば1.2〜2倍程度大きい。但し、図7の(A)に示す様に、補強部26を、平板部25の先端縁から後方に向け直角に折れ曲がった状態で設ける事もできる。又、図7の(B)に示す様に、補強部26を、平板部25に対し直角方向に設け(平板部25の先端縁から前後両方に向けて突出する状態で設け)、補強リブ24の断面形状をT字形としても良い。或いは、図7の(C)に示す様に、補強部26を、平板部25の前側面の先端寄り部分から前方に向けて、この平板部25に対し直角に設ける事もできる。又、補強部26は、必ずしも平板部25に対し直角に設ける必要はない。即ち、これら平板部25と補強部26との成す角度は、0度よりも大きく180度未満の範囲で、補強リブ24を設置する部分の形状や要求される剛性の大きさに応じて適切に定める。何れにしても、本例の場合、前記補強部26の両端を、前記主収容部11aの外周面及び前記副収容部12aの外周面に連結している。又、本例の場合、前記補強部26の厚さ及び突出量(平板部25の側面からの突出量)を、この平板部25の全長に亙り一定としているが、前記補強部26の両端部で大きくする等、適宜変更する事ができる。
上述の様に構成する本例のハウジング10aによれば、前記主収容部11aの外周面と前記副収容部12aの外周面との間に掛け渡す状態で前記補強リブ24を設けている為、前記主収容部11aに対する前記副収容部12aの剛性を十分確保する事ができる。特に本例の場合、前記補強リブ24(平板部25)を正面視略三角形状としている為、前記副収容部12aが幅方向に倒れる方向(図4に矢印αで示す方向)に関する剛性を高くする事ができる。更に本例の場合、前記平板部25を正面視略三角形状とする事に加え、この平板部25の先端縁から折れ曲がった状態で前記補強部26を設ける事で、前記補強リブ24のうち、前記副収容部12aが幅方向に倒れる方向に変形する際に支点となる、前記主収容部11aとこの副収容部12aとの接合部(図4に点Pで示す部分)からの距離が最も遠い部分の断面積を大きくしている。従って、前記平板部25の板厚を徒に厚くする事なく、前記副収容部12aが幅方向に倒れる事に対する剛性を高くできる。この為、単に肉厚の大きい補強リブを設ける場合に比べて、前記ハウジング5の重量の増大を抑えられる。
又、前記副収容部12aが前後方向(図6に矢印βで示す方向)に倒れる傾向になった場合には、両端を前記主収容部11aの外周面及びこの副収容部12aの外周面に連結した前記補強部26が、これら主収容部11aと副収容部12aとの間で突っ張る。特に本例の場合には、この補強部26の一端を前記副収容部12aの外周面のうちで、前記接合部(点P)から十分に離れた位置(高い位置)に連結すると共に、この補強部26の他端を前記主収容部11aの外周面のうち前記接合部(点P)から十分に離れた位置に連結している。従って、この副収容部12aが前後方向に倒れる事に対する剛性を効果的に高くする事ができる。又、捩り方向に関する剛性も高くする事ができる。
尚、前記補強リブ24は、前記ハウジング10aを軽合金をダイキャスト成形する際に一体に造ったり、金属板を曲げ成形した部材を溶接等により接合したりする事で造る事ができる。前記補強リブ24をダイキャスト成形で一体に造る場合にも、例えばこの補強リブ24を造る為だけに金型を分割する等、複雑な加工を行う事なく造る事ができる。
尚、前記補強リブ24は、前記ハウジング10aを軽合金をダイキャスト成形する際に一体に造ったり、金属板を曲げ成形した部材を溶接等により接合したりする事で造る事ができる。前記補強リブ24をダイキャスト成形で一体に造る場合にも、例えばこの補強リブ24を造る為だけに金型を分割する等、複雑な加工を行う事なく造る事ができる。
1 ステアリングホイール
2 ステアリングシャフト
3a、3b 自在継手
4 中間シャフト
5 ステアリングギヤユニット
6 入力軸
7 タイロッド
8 電動モータ
9 ラック軸
10、10a ハウジング
11、11a 主収容部
12、12a 副収容部
13 シリンダ部
14 取付フランジ
15 ラック歯
16 滑り軸受
17 ピニオン歯
18 押圧ブロック
19 蓋体
20 ばね
21 球面継手
22 ベローズ
23 スタッド
24 補強リブ
25 平板部
26 補強部
2 ステアリングシャフト
3a、3b 自在継手
4 中間シャフト
5 ステアリングギヤユニット
6 入力軸
7 タイロッド
8 電動モータ
9 ラック軸
10、10a ハウジング
11、11a 主収容部
12、12a 副収容部
13 シリンダ部
14 取付フランジ
15 ラック歯
16 滑り軸受
17 ピニオン歯
18 押圧ブロック
19 蓋体
20 ばね
21 球面継手
22 ベローズ
23 スタッド
24 補強リブ
25 平板部
26 補強部
Claims (6)
- 両端が開口した筒状で、内側に、軸方向の一部側面にラック歯を形成したラック軸を軸方向の変位を可能に、且つ、このラック軸の両端部を両端開口から突出させた状態で収納する主収容部と、
中心軸が、この主収容部の中心軸に対し捩れの位置に存在し、一部をこの主収容部に開口させており、内側に、先端部にピニオン歯を設けたピニオン軸を回転自在に支持する副収容部と、
前記主収容部の外周面と前記副収容部の外周面との間に掛け渡す状態で設けられた補強リブと
を備えるラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニット用ハウジングに於いて、
前記補強リブが、前記主収容部の外周面と前記副収容部の外周面との間に掛け渡された平板部と、この平板部の側面からこの平板部の板厚方向に突出する状態で設けられた補強部とから構成されている事を特徴とするラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニット用ハウジング。 - 前記平板部が、前記主収容部の中心軸及び前記副収容部の中心軸と平行に設けられている、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ギヤユニット用ハウジング。
- 前記補強部が、前記平板部に対し直角に設けられている、請求項1〜2のうちの何れか1項に記載のラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニット用ハウジング。
- 前記補強部が、前記平板部の側面から前記副収容部を設けた側に向かう方向に設けられている、請求項1〜3のうちの何れか1項に記載のラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニット用ハウジング。
- 前記補強部が、前記平板部の先端縁から折れ曲がる状態で設けられている、請求項1〜4のうちの何れか1項に記載のラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニット用ハウジング。
- 前記補強部の両端を、前記主収容部の外周面と前記副収容部の外周面とにそれぞれ連結している、請求項1〜5のうちの何れか1項に記載のラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニット用ハウジング。
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