JP5843023B2 - ラックピニオン式ステアリングギヤユニット - Google Patents
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Description
本発明は、ステアリングホイールの操作に伴い、操舵輪に蛇角を付与するステアリング装置のラックピニオン式ステアリングギヤユニットに関する。
自動車のステアリング装置として従来から、ラックピニオン式のステアリングギヤユニットを備えたものが広く使用されている。図11〜13は、この様なステアリング装置の従来構造の1例を示している。このステアリング装置は、図11に全体構成を示す様に、運転者が操作するステアリングホイール1の回転運動を、ラックピニオン式のステアリングギヤユニット5によって直線運動に変換する事により、左右の操舵輪(前輪)に対して所望の舵角を付与可能な構成を有する。この様な構成を実現する為に具体的には、ステアリングホイール1を、ステアリングシャフト2の後端部に固定している。これと共に、このステアリングシャフト2の前端部を、1対の自在継手3、3及び中間シャフト4を介して、ステアリングギヤユニット5のピニオン軸6の基端部に接続している。更に、ピニオン軸6に噛合させたラック軸7の軸方向両端部に、それぞれが左右の操舵輪に対して連結される、1対のタイロッド8、8の基端部を接続している。
ステアリングギヤユニット5は、図12と図13に詳示する様に、ギアハウジング9と、ピニオン軸6と、ラック軸7と、押圧手段10とを備える。ギアハウジング9は、車体に固定されるもので、ラック軸7の軸方向中間部を収容する第一収容体11と、ピニオン軸6の先半部を収容する第二収容体12と、押圧手段10を収容する第三収容体13とを、一体に備える。ピニオン軸6は、外周面の先端寄り部分にピニオン歯14を有する。この様なピニオン軸6は、先半部を第二収容体12の内側に挿入した状態で、この第二収容体12に対し、1対の転がり軸受15、16により回転のみ可能に支持されている。
ラック軸7は、前面の軸方向一端寄り部分にラック歯17を有する。このラック軸7の外周面は、このラック歯17を形成した部分を除き、円筒面である。即ち、このラック軸7の外周面の断面形状は、軸方向に関してラック歯17から外れた部分では円形であり、軸方向に関してこのラック歯17を形成した部分では、このラック歯17に対応する部分が直線で、残りの部分が円弧形である。この様なラック軸7は、軸方向中間部を第一収容体11の内側に挿通すると共に、ラック歯17をピニオン歯14に噛合させた状態で、第一収容体11に対し、1対のラックブッシュ18、18を介して軸方向の変位を可能に支持されている。
押圧手段10は、第三収容体13の内側に収容されており、押圧部材19と、ばね20とを備える。そして、押圧部材19の先端面である押圧面を、ラック軸7の背面のうち、このラック軸7を挟んでピニオン軸6と反対側の部分に対し、このラック軸7の軸方向の摺動を可能に接触させている。この状態で、ばね20により、押圧部材19をラック軸7の背面に向け、弾性的に押圧している。これにより、ピニオン歯14とラック歯17との噛合部に予圧を付与する事によって、この噛合部で異音が発生するのを抑制する共に、ステアリング装置の操作感を向上させている。押圧部材19は、全体が上述の様な低摩擦材により造られているか、或いは、ラック軸7の背面と摺接する押圧面に低摩擦材層を有している。
ピニオン軸6の基端部に、中間シャフト4の前端部を、自在継手3を介して接続している。ラック軸7の軸方向両端部に、タイロッド8、8の基端部を、球面継手(ボールジョイント)21、21を介して接続している。球面継手21、21はそれぞれ、球体29と、この球体29をその内側に回動可能に保持したカップ状の継手ハウジング30とを備える。そして、球体29をタイロッド8、8の基端部に固定(一体形成若しくは結合固定)すると共に、継手ハウジング30をラック軸7の両端部にねじ止め等により結合固定している。
上述の様に構成するステアリング装置の場合、運転者がステアリングホイール1を操作すると、このステアリングホイール1の回転が、ステアリングシャフト2と、自在継手3、3及び中間シャフト4とを介して、ピニオン軸6に伝達される。この結果、ラック軸7が軸方向に変位し、これに伴って、タイロッド8、8が押し引きされる事により、左右の操舵輪に所望の舵角が付与される。
上述の様なステアリング装置に組み込むラックピニオン式ステアリングギヤユニットを構成するラック軸を、鋼板等の金属板に曲げ加工を施して造る事が、製造コストを低く抑えられ、且つ、軽量に構成できる事から、特許文献1〜4に記載される等により、従来から広く知られている。図14は、特許文献3に記載されたラック軸の製造方法を、工程順に示している。先ず、鋼板等、十分な剛性を有する金属板をプレス加工で打ち抜く等して、図14の(A)に示す様に、長尺で、且つ、略矩形状(帯状)の素板22を得る。この素板22は、長さ方向(完成後のラック軸7aの軸方向で、図14の(A)(a)に於ける左右方向)の一部に、他の部分よりも幅方向(図14の(A)(a)の上下方向)寸法が小さい幅狭部23を設けている。
この様な素板22を、例えばダイスの上面に載置しパンチで押圧する事により、幅方向中間部を折り曲げ、図14の(B)に示す様な形状に塑性変形させて、第一中間素材24とする。この第一中間素材24は、長さ方向の一部(幅狭部23を設けた部分)の断面形状を扁平U字形とし、この幅狭部23を設けた部分から長さ方向に外れた部分の断面形状をU字形としている。従って、第一中間素材24の幅方向両端の縁を長さ方向に亙り互いに平行にする事ができる。次に、この様な第一中間素材24を、図14の(C)に示す様に、長さ方向の一部(断面形状を扁平U字形とした部分)の前面(図14の(C)(a)の上面)にプレス加工によりラック歯17を形成し、第二中間素材25とする。次いで、この様な第二中間素材25を、図14の(D)に示す様に、曲げ加工を施す事により幅方向(周方向)両端縁同士を突き合わせて(当接乃至近接対向させて)、略円管状の第三中間素材26とする。更に、この第三中間素材26を、図14の(E)に示す様に、幅方向両端の縁同士を溶接部27により結合して、第四中間素材28とする。そして、図14の(F)に示す様に、この第四中間素材28の軸方向中間部及び両端部に絞り加工を施したり、軸方向両端部の内周面に、球面継手21、21を構成する継手ハウジング30、30(図12参照)の基部に設けた雄ねじ部をねじ止め固定するねじ孔を形成したりする事により、略円管状のラック軸7aと得る。
上述の様なラック軸7aを組み込んだステアリングギヤユニットの場合、このラック軸7aの端部に球面継手21を構成する継手ハウジング30を結合固定すべく、このラック軸7aの端部内周面に設けたねじ孔(雌ねじ部)に、この継手ハウジング30の基部に設けた雄ねじ部を螺合し、更に締め付ける。この場合、螺合部には、ラック軸7aの端部を拡径させる方向の力が作用する。この結果、このラック軸7aの端部に円周方向の引っ張り応力が発生する。この引っ張り応力は、このラック軸7aの周方向両端縁同士を接合している溶接部27に集中する可能性がある。この為、この様な場合にも、この溶接部27による接合状態を適正に維持して、ラック軸7aの端部と継手ハウジング30との結合部に於ける結合強度を十分に確保できる様にすべく、溶接部27の強度を厳しく管理する必要がある。従って、この様な管理が必要になる分、製造コストが嵩む。
さらに、ラック軸7aと球面継手21との結合部(ラック軸7aのねじ孔と、球面継手21の雄ねじ部との螺合部)には、例えば操舵輪が縁石に乗り上げたりする事に基づいて、大きな曲げ荷重(衝撃荷重)が加わる場合がある。そして、この様な衝撃荷重に基づいて、ねじ孔を設けたラック軸7aの軸方向端部が内径を拡げる方向に変形したり、幅方向両端の縁同士を結合固定した溶接部27に応力が集中し、このラック軸7aと球面継手21との結合強度が低下する可能性がある。
本発明は、長尺な金属板の幅方向両端の縁同士を突き合わせて中空管状としたラック軸に関して、ラック軸の端部と球面継手との結合部に於ける結合強度を十分に確保できる構造を提供することを目的とする。
本発明の一態様によれば、ラックピニオン式ステアリングギヤユニットは、ギアハウジングと、ピニオン軸と、ラック軸と、筒部と、を備える。前記ピニオン軸は、当該ピニオン軸の軸方向中間部の外周面にピニオン歯を有し、前記ギアハウジング内に回転可能に支持されている。前記ラック軸は、金属製であって全体が中空管状であり、軸方向に沿って突き合わせ部が配置(当接または近接対向させて)されており、更に必要に応じて、突き合わせ部同士が溶接により結合(接合)されて配置されている。前記ラック軸は、当該ラック軸の前面の軸方向一部分にラック歯を有し、前記ラック歯を前記ピニオン歯に噛合させた状態で、前記ギアハウジング内に軸方向へ変位可能に支持されている。前記筒部は、前記ラック軸の各端部に外嵌されている。
前記ラックピニオン式ステアリングギヤユニットは、前記ラック軸の各端部と1対のタイロッドとを連結する1対の球面継手を備える。前記1対のタイロッドは左右の操舵輪に連結される先端部と前記1対の球面継手に連結される基端部とを有する。この場合、前記球面継手のそれぞれは、前記ラック軸の端部に結合された継手ハウジングを備える。前記ラック軸の端部の外周面は雄ねじ部を有する。前記継手ハウジングは、前記筒部として構成された基部を有し、当該筒部の内周面は雌ねじ部を有する。前記継手ハウジングは、前記ラック軸の端部に対し、前記雌ねじ部を前記雄ねじ部に螺合させた状態で結合されている。
前記ラック軸の端部は、前記雄ねじ部よりも軸方向に突出した小径突出部をさらに有している。当該小径突出部の外径寸法は前記雌ねじ部の内径寸法よりも小さい。前記継手ハウジングは、前記筒部の内径側の軸方向奥部に、前記小径突出部の先端が当接可能な被当接部を有する。この場合、前記継手ハウジングは、前記ラック軸の端部に対し、前記小径突出部の先端を前記被当接部に当接させた状態で結合される。
前記ラック軸の端部は、前記雄ねじ部よりも軸方向に突出した小径突出部をさらに有している。当該小径突出部の外径寸法は前記雌ねじ部の内径寸法よりも小さい。前記継手ハウジングは、前記筒部の内径側の軸方向奥部に、前記小径突出部の先端が当接可能な被当接部を有する。この場合、前記継手ハウジングは、前記ラック軸の端部に対し、前記小径突出部の先端を前記被当接部に当接させた状態で結合される。
ラックピニオン式ステアリングギヤユニットは、前記ラック軸の端部に内嵌保持された補強部材をさらに備えてもよい。
上述のラックピニオン式ステアリングギヤユニットによれば、互いに結合するラック軸の端部と球面継手の継手ハウジングとのうち、このラック軸の端部外周面に雄ねじ部を、この継手ハウジングの基部に設けた筒部の内周面に雌ねじ部を、それぞれ設けている。この為、これらラック軸の端部と継手ハウジングとを結合すべく、前記雄ねじ部に前記雌ねじ部を螺合し、更に締め付けた場合に、この螺合部には、前記ラック軸の端部を縮径させる方向の力が作用する。この結果、このラック軸の端部には、円周方向の引っ張り応力ではなく、円周方向の圧縮応力が発生する。即ち、本発明の場合には、前記雄ねじ部に前記雌ねじ部を螺合し、更に締め付けても、前記ラック軸の端部に、このラック軸の円周方向両端縁同士の間隔を拡げる方向の力は作用しない。この為、このラック軸の端部(このラック軸の円周方向両端縁同士を溶接部により結合している場合には、この溶接部を含む。)に関して、前記雌ねじ部の締め付け力に対する強度的な管理を、厳しく行う必要がない。従って、前記ラック軸の端部と前記継手ハウジングとの結合部に於ける結合強度を低コストで十分に確保できる。
本発明の場合には、前記ラック軸の端部に前記継手ハウジングを結合した状態で、このラック軸の端部に、この継手ハウジングの筒部が外嵌した状態となる。この為、これらラック軸の端部と継手ハウジングとの結合部の強度及び剛性を確保し易い。従って、例えば、操舵輪が縁石に乗り上げたりする事に基づいて、前記ラック軸の端部と前記継手ハウジングとの結合部に大きな曲げ荷重(衝撃荷重)が加わった場合でも、この結合部に塑性変形等を生じにくくできる。
ラック軸の端部に補強部材を内嵌保持した場合、この端部の強度及び剛性を向上させる事ができる。この為、例えば、この端部と前記継手ハウジングとの結合部に上述の様な大きな曲げ荷重が加わった場合に、この結合部に塑性変形等をより生じにくくできる。
小径突出部を設けた場合、前記ラック軸の端部に前記継手ハウジングを結合した状態で、小径突出部が軸方向に関して弾性的に圧縮された状態となる。これにより、前記雌ねじ部と前記雄ねじ部との螺合部に、前記小径突出部の弾力に基づく軸方向の予圧が付与された状態となる為、この螺合部の緩み止めを図れる。
小径突出部を設けた場合、前記ラック軸の端部に前記継手ハウジングを結合した状態で、小径突出部が軸方向に関して弾性的に圧縮された状態となる。これにより、前記雌ねじ部と前記雄ねじ部との螺合部に、前記小径突出部の弾力に基づく軸方向の予圧が付与された状態となる為、この螺合部の緩み止めを図れる。
図1〜3は、本発明の第1実施形態を示している。本例の特徴は、中空管状のラック軸7bの両端部と、1対の球面継手21a、21aを構成する継手ハウジング30a、30aとの結合部の構造にある。その他の部分の構成及び作用は、前述の図11〜13に示した従来構造と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する図示並びに説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
本例のラックピニオン式ステアリングギヤユニットは、ギアハウジング9と、ピニオン軸6と、ラック軸7bと、両球面継手21a、21aとを備える。ラック軸7bは、基本的には、前述の図14に示した従来のラック軸7aと同様の製造方法により造られている。即ち、ラック軸7bは、前述の図14の(A)〜(E)に示した工程順で、この(E)に示した第四中間素材28を得た後、この第四中間素材28の各部分に必要な形状を付与する為の最終加工を施す事によって、全体を中空管状に造られている。この様なラック軸7bの円筒状の両端部はそれぞれ、外周面の端縁寄り部分に雄ねじ部31を有すると共に、この雄ねじ部31よりも軸方向に突出した端縁部分に、その外径寸法d32がこの雄ねじ部31の外径寸法D31よりも小さく(d32<D31)なった、小径突出部32を有する。
両球面軸受21a、21aはそれぞれ、タイロッド8の基端部に設けられたボールスタッドを構成する球体29と、この球体29をその内側に樹脂シート等を介して回動可能に保持したカップ状の継手ハウジング30aとを有する。継手ハウジング30a、30aはそれぞれ、鋼等の鋳造品若しくは鍛造品であり、円筒状の筒部33として構成された基部を有する。筒部33は、全周に亙りつなぎ目がなく、円周方向の引っ張り応力や曲げ応力に対して十分な強度を有している部位である。この様な筒部33の内径側の軸方向奥端部は、筒部33の中心軸に対して直交する平坦な底面34により塞がれている。筒部33の内周面のうち、軸方向奥端部を除く部分には、雄ねじ部31に螺合可能な雌ねじ部35が設けられている。筒部33の内周面の軸方向奥端部には、その内径寸法d36が雌ねじ部35の内径寸法D35と等しい(d36=D35)、円筒面部36が設けられている。
小径突出部32の外径寸法d32は、雌ねじ部35の内径寸法D35及び円筒面部36の内径寸法d36よりも小さく(d32<D35=d36)なっている。小径突出部32の軸方向寸法L32は、円筒面部36の軸方向寸法L36よりも大きく(L32>L36)なっている。
本例の場合、継手ハウジング30a、30aはラック軸7bの両端部に対し、それぞれ図2に示す様に結合固定されている。即ち、継手ハウジング30a、30aはラック軸7bの両端部に対し、雌ねじ部35を雄ねじ部31に螺合させると共に、小径突出部32の先端(先端面)を、底面34の外径寄り部分(被当接部)に当接させた状態で、雌ねじ部31を雄ねじ部35に締め付ける事により、結合固定されている。
上述の様に構成する本例のラックピニオン式ステアリングギヤユニットの場合には、互いに結合する、ラック軸7bの端部と球面継手21aの継手ハウジング30aとのうち、このラック軸7bの端部外周面に雄ねじ部31を、この継手ハウジング30aの基部に設けた筒部33の内周面に雌ねじ部35を、それぞれ設けている。この為、これらラック軸7bの端部と継手ハウジング30aとを結合すべく、雄ねじ部31に雌ねじ部35を螺合し、更に締め付けた場合に、この螺合部には、ラック軸7bの端部を縮径させる方向の力が作用する。この結果、このラック軸7bの端部には、円周方向の引っ張り応力ではなく、円周方向の圧縮応力が発生する。即ち、本例の場合には、雄ねじ部31に雌ねじ部35を螺合し、更に締め付けても、ラック軸7bの端部に、このラック軸7bの円周方向両端縁同士の間隔を拡げる方向の力は作用しない。この為、このラック軸7bの端部(このラック軸7bの円周方向両端縁同士を結合している溶接部27を含む。)に関して、雌ねじ部の締め付け力に対する強度的な管理を、厳しく行う必要がない。本例の場合には、雌ねじ部35の締め付けに伴って、螺合部に筒部33を拡径させる方向の力が作用し、この結果、この筒部33に円周方向の引っ張り応力が発生する。但し、前述した様に、この筒部33は、全周に亙りつなぎ目がなく、円周方向の引っ張り応力に対して十分な強度を有している為、この筒部33が引っ張り応力によって、機能上問題となる様な塑性変形等が生じる事はない。従って、本例の場合には、ラック軸7bの端部と継手ハウジング30aとの結合部に於ける結合強度を低コストで十分に確保できる。この結合部の品質を確保し易い。
本例の場合には、ラック軸7bの端部に継手ハウジング30aを結合した状態で、このラック軸7bの端部に、この継手ハウジング30aの筒部33が外嵌した状態となる。この為、これらラック軸7bの端部と継手ハウジング30aとの結合部の強度及び剛性を確保し易い。従って、例えば、操舵輪が縁石に乗り上げたりする事に基づいて、ラック軸7bの端部と継手ハウジング30aとの結合部に大きな曲げ荷重(衝撃荷重)が加わった場合でも、この結合部に塑性変形等を生じにくくできる。
本例の場合には、雌ねじ部35を雄ねじ部31に締め付けた状態で、小径突出部32が軸方向に関して弾性的に圧縮された状態となる。これにより、雌ねじ部35と雄ねじ部31との螺合部に、小径突出部32の弾力に基づく軸方向の予圧が付与された状態となる為、この螺合部の緩み止めを図れる。
本例の場合には、雌ねじ部35を雄ねじ部31に締め付けた状態で、小径突出部32が軸方向に関して弾性的に圧縮された状態となる。これにより、雌ねじ部35と雄ねじ部31との螺合部に、小径突出部32の弾力に基づく軸方向の予圧が付与された状態となる為、この螺合部の緩み止めを図れる。
上述した第1例の構造を実施する場合、円筒面部36の内径寸法d36は、小径突出部32の外径寸法d32よりも大きく(d36>d32)できる範囲で、雌ねじ部35の内径寸法D35よりも小さく(d36<D35)する事もできる。
図4は、本発明の第2実施形態を示している。本例の場合には、ラック軸7bの端部に、金属若しくは合成樹脂により円柱状に造られた補強部材37を、軽圧入若しくは互いに対向する周面同士の接着等により、径方向のがたつきなく内嵌保持している。これにより、このラック軸7bの端部の強度及び剛性を向上させている。そして、この様な構成を採用する事により、例えば、この端部と継手ハウジング30aとの結合部に対して、上述の様な大きな曲げ荷重が加わった場合に、この結合部に塑性変形等がより生じにくくなる様にしている。その他の構成及び作用は、上述した第1実施形態と同様である為、重複する図示並びに説明は省略する。
補強部材の形状は、中実体である円柱状に限らず、中空体である円筒状等の他の形状であっても良い。
図5と図6は、本発明の第3実施形態を示している。本例の特徴は、ラック軸7cと球面継手21との結合部の結合強度を確保する為の構造にある。その他の部分の構成及び作用は、前述の図11〜図14に示した従来構造と同様であるから、重複する図示及び説明は省略若しくは簡略にする。
本例のラックピニオン式ステアリング装置を構成するラック軸7cは、全体を中空管状とし、前面(図7の上面)の軸方向片端寄り部分にラック歯17を備える。ラック軸7cの軸方向中間部のうちで、前面にこのラック歯17を設けた部分から軸方向に外れた部分を平坦にし、当該部分の断面形状を欠円状(前面が直線で、残りの部分が円弧形)としている。そして、ラック軸7cの幅方向両端の縁同士を、軸方向全長に亙り、溶接部27により結合(接合)している。本例の場合、ラック軸7cの軸方向両端部に絞り加工を施して、軸方向中間寄り部分よりも外径が小さく、断面形状が円形の小径部32a、32aを設けている。そして、小径部32a、32aの内周面に、球面継手21、21の基部に設けた雄ねじ部38、38を螺合する為のねじ孔(雌ねじ部)39、39を設けている。この様なラック軸7cは、基本的には、前述の図50に示した特許文献3に記載の従来のラック軸7aと同様の製造方法により造る。
本例の場合、ラック軸7cの小径部32a、32aの外周面に、S45C等の炭素鋼或いはステンレス鋼等の金属製で、六角筒状のスリーブ40、40(筒部の例)を圧入し、締り嵌めにより外嵌固定している。スリーブ40、40は、軸方向内側面をラック軸7cの小径部32a、32aと軸方向中間寄り部分とを連続させる段部41、41に突き当てた状態で、軸方向外側面の軸方向位置が、ラック軸7cの軸方向端面の軸方向位置とほぼ一致する様に、軸方向長さを規制している。これにより、スリーブ40、40の軸方向外側面と、ラック軸7cの軸方向両端面とを同一平面上に位置させている。球面継手21、21の雄ねじ部38、38を、ラック軸7cのねじ孔39、39に螺合し更に締め付けた状態で、スリーブ40、40を、段部41、41と球面継手21、21の座面42、42(軸方向内側面)との間で軸方向に強く挟持している。スリーブ40、40の外周面の断面形状は、図示の様な六角形に限らず、六角形以外の多角形や円形としても良い。
本例の場合、スリーブ40、40の外接円の直径D40を、ラック軸7cの軸方向中間寄り部分(小径部32a、32aよりも軸方向中間寄り部分)の外径D7よりも大きくしている。そして、図8に示す様に、スリーブ40、40の軸方向内側面と、ラック軸7cの外周面との連続部(両面により囲まれる部分)を、ラック軸7cの軸方向変位を円滑に行わせる為のグリース溜りとしている。
上述の様な本例のラックピニオン式ステアリングギヤユニットによれば、ラック軸7cと球面継手21との結合部(ねじ孔39と、球面継手21の雄ねじ部38との螺合部)に加わる衝撃荷重に拘らず、これらラック軸7cと球面継手21との結合強度を確保できる。即ち、金属製で筒状のスリーブ40、40を、ラック軸7cの軸方向両端部に設けた小径部32a、32aの外周面に圧入(締り嵌めにより外嵌固定)している為、ラック軸7cの軸方向両端部の径方向に関する剛性を高くできる。この為、運転操作の誤りにより操舵輪を縁石に乗り上げたりする事に基づいて、ラック軸7cと球面継手21との結合部に大きな曲げ荷重(衝撃荷重)が加わった場合であっても、小径部32aが内径を拡げる方向に変形したり、ラック軸7cの幅方向両端の縁同士を結合する溶接部27に応力が集中する事を防止できて、結合部の結合強度を確保できる。
本例の場合、ラック軸7cのねじ孔39、39に螺合した、球面継手21、21の雄ねじ部38、38を緩み難くする事ができる。即ち、球面継手21、21の座面42、42と、ラック軸7cの段部41、41との間で、スリーブ40、40を軸方向に強く挟持している為、スリーブ40、40のばね作用(軸方向に伸長しようとする弾性復元力)により、雄ねじ部38、38の緩み止めを図れる。座面42、42に、ラック軸7cの軸方向端面だけでなく、スリーブ40、40の軸方向外側面も当接させている為、座面42、42に対する接触面積を大きく確保でき、スリーブ40、40を設けない場合と比較して、摩擦力を大きくできる。更に、本例の場合、溶接部27のうちでラック軸7cの軸方向両端面から突出した部分が、球面継手21、21の雄ねじ部38、38のねじ孔39、39への締め付けに伴って座面42、42に食い込む為、雄ねじ部38、38を緩み難くできる。
本例の場合、スリーブ40、40の軸方向内側面と、ラック軸7cの外周面との連続部をグリース溜りとして利用する事ができる。この為、ラック軸7cの外周面と、このラック軸7cをギアハウジング9に対し軸方向変位を自在に支持する為のラックブッシュ18、18の内周面との摺接部に、長期間に亙って潤滑油を供給し続ける事ができて、ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットの耐久性を十分に確保できる。
図9は、本発明の第4実施形態を示している。本例の場合、スリーブ40aの軸方向内側面のうちの外周縁部に、この軸方向内側面に開口する状態で設けた小径段部43に、ゴムの如きエラストマー製で、特許請求の範囲に記載した弾性体に相当する、弾性リング44を掛け渡している。この為、ラック軸7cの軸方向変位に伴い、スリーブ40aの軸方向内側面の外周縁部と、ギアハウジング9の内周面とが接触(衝突)した場合にも、これらスリーブ40aとギアハウジング9とが勢い良く衝突するのを防止できる。その他の部分の構成及び作用は、上述した第3実施形態と同様であるから、重複する部分に関する図示並びに説明は省略する。
図10は、本発明の第5実施形態を示している。本例の場合、ラック軸7dの軸方向端部に設けた小径部32bの外周面を、軸方向外方(先端側)に向かう程外径が小さくなる方向に傾斜した部分円すい状凸面としている。そして、スリーブ40bの内周面を小径部32bの外周面と整合する部分円すい状凹面としている。この為、小径部32bの内周面に設けたねじ孔39に球面継手21の雄ねじ部38を螺合するのに伴い、この球面継手21の座面42によりスリーブ40bが軸方向内方に向け押圧されると、小径部32bが内径を縮径させる方向に弾性変形する。これにより、ねじ孔39により球面継手21の雄ねじ部38を径方向内方に向け強く押圧する事ができ、ラック軸7dとこの球面継手21との結合強度をより向上させる事ができる。その他の部分の構成及び作用は、前述した第3実施形態と同様であるから、重複する部分に関する図示並びに説明は省略する。
本発明を実施する場合、ラック軸の周方向両端縁同士は、必ずしも溶接部により結合する必要はない。例えば、上述した第1及び第2実施形態の構造で、溶接部27を省略する事もできる。第2実施形態の補強部材は、球体継手の継手ハウジングと一体に設けても良い。
第3〜第5実施形態においても、ラック軸の幅方向両端の縁同士を、必ずしも溶接部により結合固定しなくても良い。即ち、金属板に曲げ加工を施し、幅方向両端の縁同士を突き合わせた状態で、幅方向両端の縁同士を溶接する事なく、軸方向端部に金属製で筒状のスリーブを圧入する構造とする事もできる。ラック軸と球面継手との結合部に就いても、第3〜第5実施形態の構造に限られない。即ち、ラック軸の軸方向端部内周面に設けた支持孔を単なる円筒面とし、この支持孔に球面継手の基部に設けた軸部を締り嵌めで内嵌固定する構造としても良い。
本出願は、2013年6月12日出願の日本特許出願2013−123433号および2013年6月13日出願の日本特許出願2013−124930号に基づき、その内容は参照としてここに取り込まれる。
1 ステアリングホイール
2 ステアリングシャフト
3 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 ピニオン軸
7、7a、7b、7c、7d ラック軸
8 タイロッド
9 ギアハウジング
10 押圧手段
11 第一収容体
12 第二収容体
13 第三収容体
14 ピニオン歯
15 転がり軸受
16 転がり軸受
17 ラック歯
18 ラックブッシュ
19 押圧部材
20 ばね
21、21a 球面継手
22 素板
23 幅狭部
24 第一中間素材
25 第二中間素材
26 第三中間素材
27 溶接部
28 第四中間素材
29 球体
30、30a 継手ハウジング
31 雄ねじ部
32 小径突出部
33 筒部
34 底面
35 雌ねじ部
36 円筒面部
37 補強部材
32a、32b 小径部
38 雄ねじ部
39 ねじ孔
40、40a、40b スリーブ
41 段部
42 座面
43 小径段部
44 弾性リング
2 ステアリングシャフト
3 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 ピニオン軸
7、7a、7b、7c、7d ラック軸
8 タイロッド
9 ギアハウジング
10 押圧手段
11 第一収容体
12 第二収容体
13 第三収容体
14 ピニオン歯
15 転がり軸受
16 転がり軸受
17 ラック歯
18 ラックブッシュ
19 押圧部材
20 ばね
21、21a 球面継手
22 素板
23 幅狭部
24 第一中間素材
25 第二中間素材
26 第三中間素材
27 溶接部
28 第四中間素材
29 球体
30、30a 継手ハウジング
31 雄ねじ部
32 小径突出部
33 筒部
34 底面
35 雌ねじ部
36 円筒面部
37 補強部材
32a、32b 小径部
38 雄ねじ部
39 ねじ孔
40、40a、40b スリーブ
41 段部
42 座面
43 小径段部
44 弾性リング
Claims (2)
- ギアハウジングと、ピニオン軸と、ラック軸と、筒部と、を備え、
前記ピニオン軸は、当該ピニオン軸の軸方向中間部の外周面にピニオン歯を有し、前記ギアハウジング内に回転可能に支持され、
前記ラック軸は、金属製であって全体が中空管状であり、軸方向に沿って突き合わせ部が配置されており、当該ラック軸の前面の軸方向一部分にラック歯を有し、前記ラック歯を前記ピニオン歯に噛合させた状態で、前記ギアハウジング内に軸方向へ変位可能に支持され、
前記筒部は、前記ラック軸の各端部に外嵌され、
前記ラック軸の各端部と1対のタイロッドとを連結する1対の球面継手を備え、前記1対のタイロッドは左右の操舵輪に連結される先端部と前記1対の球面継手に連結される基端部とを有し、
前記球面継手のそれぞれは、前記ラック軸の端部に結合された継手ハウジングを備え、
前記ラック軸の端部の外周面は雄ねじ部を有し、
前記継手ハウジングは、前記筒部として構成された基部を有し、当該筒部の内周面は雌ねじ部を有し、前記ラック軸の端部に対し、前記雌ねじ部を前記雄ねじ部に螺合させた状態で結合され、
前記ラック軸の端部は、前記雄ねじ部よりも軸方向に突出した小径突出部をさらに有し、当該小径突出部の外径寸法は前記雌ねじ部の内径寸法よりも小さく、
更に前記継手ハウジングは、前記筒部の内径側の軸方向奥部に、前記小径突出部の先端が当接可能な被当接部を有し、前記ラック軸の端部に対し、前記小径突出部の先端を前記被当接部に当接させた状態で結合されている、
ラックピニオン式ステアリングギヤユニット。 - 前記ラック軸の端部に内嵌保持された補強部材をさらに備える、請求項1に記載したラックピニオン式ステアリングギヤユニット。
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