(57)【要約】【課題】ラックバーの加工が容易で、軽量化することができるラックピニオン式ステアリング装置を提供する。【解決手段】ハウジング１５と、ハウジング１５の端部の内側に配置されたラックブッシュ２２と、ラックブッシュ２２を介して軸方向へ摺動自在に支持されるラックバー１４と、ラックブッシュ２２との摺動部に介装される中空の管部材３１とを備え、ラックバー１４は、継手部材１４ｃを介して車輪２が連結され、ステアリング操作に応じて車輪２の向きを変える構成としたラックピニオン式のステアリング装置において、ラックバー１４はアルミ合金材、管部材３１は鉄系金属材からそれぞれ形成され、ラックバー１４および管部材３１は、それぞれ軸方向端部に貫通孔３２が形成され、貫通孔３２にかしめ部材３３が挿入され、かしめ部材３３をかしめることで、継手部材１４ｃを回り止めするとともにラックバー１４と管部材３１とを固定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状に形成されたハウジングと、
前記ハウジングの端部の内側に配置されたラックブッシュと、
前記ハウジングに前記ラックブッシュを介して軸方向へ摺動自在に支持されるラックバーと、
前記ラックバーが挿入され、前記ラックバーと前記ラックブッシュとの摺動部に介装される中空の管部材とを備え、
前記ラックバーは、前記ハウジングの両側への突出端にて継手部材を介して車輪が連結され、ステアリング操作に応じて前記ラックバーを摺動させて車輪の向きを変える構成としたラックピニオン式のステアリング装置において、
前記ラックバーはアルミ合金材、前記管部材は鉄系金属材からそれぞれ形成され、
前記ラックバーおよび前記管部材は、それぞれ軸方向端部に貫通孔が形成され、前記貫通孔にかしめ部材が挿入され、前記かしめ部材をかしめることで、前記継手部材を回り止めするとともに前記ラックバーと前記管部材とを固定することを特徴とするラックピニオン式ステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はラックピニオン式ステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用のステアリング装置の一形式として、車体の左右方向に延設され、その両端に車輪が連結されたラックバーと、ラックバーの中途部に噛合され、ステアリングホイールに連結されたピニオンとを備えたラックピニオン式のステアリング装置がある。
【０００３】
このラックピニオン式のステアリング装置は、円筒状に形成されたハウジングと、ハウジング内に収納され、ハウジングの端部の内側に配置されたラックブッシュと、ラックブッシュを介して軸方向へ摺動自在に支持されるラックバーとを備える構成となっている。
このラックバーの両端部は、ハウジングの両側に突出され、左右の車輪にそれぞれのタイロッドを介して連結されており、これらのタイロッドを介して、ラックバーの移動を左右の車輪に伝え、これらの向きを変える構成となっている。タイロッドは、ボールジョイント等の継手部材を用いてラックバーの端部に連結されており、ラックバーの摺動にともなって軸心に沿って直線運動をなす端部と、軸回りの揺動により向きを変える車輪との間で力の伝達をおこなっている。
【０００４】
近年ステアリング装置は、外部動力源を用いて操舵アシストをおこなわせる、いわゆるパワーステアリング装置が広く採用されている。これらにはベーン方式の油圧ポンプを動力源とする油圧パワーステアリング装置や、電動モータを動力源とする電動パワーステアリング装置等がある。このようなパワーステアリング装置については、自動車の低燃費化や性能向上のニーズが近年ますます高くなっていることから、一層の軽量化が求められている。このため、パワーステアリング装置を構成する各部材についても軽量化が図られている。例えば、特許文献１では、中空ラックバーにより軽量化を図り、さらに要部に焼入れをおこなうことで、曲げ強度の低下を防いだものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１２３８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の中空ラックバーの製造において、等断面の鋼管を素材として使用した場合、ラック歯の成形は鋼管材の内側から外側に向かって加工することとなり、狭い部位での加工となるため、加工に手間がかかるものとなっている。また、要部の焼入れとして、高周波焼入れ等をおこなう場合、さらに加工時間が長くなり、結果として製造コストが大きくなるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、本発明が解決しようとする課題は、ラックバーの加工が容易で、軽量化することができるラックピニオン式ステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係わる発明は、円筒状に形成されたハウジングと、前記ハウジングの端部の内側に配置されたラックブッシュと、前記ハウジングに前記ラックブッシュを介して軸方向へ摺動自在に支持されるラックバーと、前記ラックバーが挿入され、前記ラックバーと前記ラックブッシュとの摺動部に介装される中空の管部材とを備え、前記ラックバーは、前記ハウジングの両側への突出端にて継手部材を介して車輪が連結され、ステアリング操作に応じて前記ラックバーを摺動させて車輪の向きを変える構成としたラックピニオン式のステアリング装置において、前記ラックバーはアルミ合金材、前記管部材は鉄系金属材からそれぞれ形成され、前記ラックバーおよび前記管部材は、それぞれ軸方向端部に貫通孔が形成され、前記貫通孔にかしめ部材が挿入され、前記かしめ部材をかしめることで、前記継手部材を回り止めするとともに前記ラックバーと前記管部材とを固定することを特徴とする。
【０００９】
上記のように構成した請求項１の発明によれば、ラックバーを比重が小さくて軽いアルミ合金材により形成することにより、ラックバーを軽量化することができる。また、アルミ合金材は曲げ強度が高いため、焼入れ等の曲げ強度の低下を防ぐための特別な措置を必要としない。さらに、アルミ合金材は切削性に優れているので、切削加工が容易となり、ラックバーの生産性を向上させることができる。そして、ラックバーとラックブッシュとの間の摺動部に鉄系金属材からなる管部材を介装することにより、摺動によるラックバーの磨耗を防ぐことができる。
【００１０】
また、ラックバーおよび管部材に形成した貫通孔にかしめ部材を挿入し、かしめることで継手部材を回り止めするとともに、ラックバーと管部材とを固定することができる。このように、ラックバーと管部材とを確実に固定することができるので、ラックバーの摺動により摺動部から管部材がずれてしまうことを防ぐことができる。また、同時にラックバーと継手部材とを固定することができるので、回り止め部材を不要として、部品数を削減することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ラックバーの加工が容易で、軽量化することができるラックピニオン式ステアリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置を示す概略構成を示す模式図である。
【図２】図１のラックバーのラックバー端部の一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置を図面に従って説明する。
図１に示されるように、電動パワーステアリング装置１は、電動モータを動力源として操舵アシストをおこなうラックピニオン式のステアリング装置である。
【００１４】
電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール３に加えられる操舵トルクを伝達するステアリングシャフト４と、ステアリングシャフト４からの操舵トルクにより車輪２を操舵するためのラックピニオン式の操舵機構５と、ステアリングシャフト４と操舵機構５との間に設けられてこの間において回転を伝達する軸継手としての中間軸６とを有している。
【００１５】
ステアリングシャフト４は、ステアリングコラム７の内部を挿通し、ステアリングコラム７により回転自在に支持されている。ステアリングコラム７はブラケット８を介して車体９に支持されている。ステアリングシャフト４の一方の端部にはステアリングホイール３が連結され、ステアリングシャフト４の他方の端部には中間軸６が連結されている。中間軸６は、動力伝達軸１０と、中間軸６の一方の端部に設けられた自在継手１１と、中間軸６の他方の端部に設けられた自在継手１２とを有している。
【００１６】
操舵機構５は、入力軸としてのピニオン軸１３と、自動車の横方向（直進方向と直交する方向）に延びる転舵軸としてのラックバー１４と、ピニオン軸１３およびラックバー１４を支持するラックハウジング１５とを有している。
【００１７】
ラックハウジング１５は、車体９に固定され、ピニオン軸１３およびラックバー１４を収納している。ピニオン軸１３は、ラックハウジング１５に回動自在に支持され、ラックバー１４は、その軸方向Ｓに摺動自在にラックハウジング１５に支持されている。ピニオン軸１３のピニオン歯１３ａと、ラックバー１４のラック歯１４ａとが互いに噛み合っている。
【００１８】
ラックハウジング１５のラックハウジング端部１５ａ，１５ｂから、ラックバー１４の軸方向Ｓにラックバー１４のラックバー端部１４ｂが突出している。ラックバー端部１４ｂには、一対のボールジョイント１４ｃが設けられている。各ボールジョイント１４ｃには、タイロッドおよびナックルアーム（図示せず）を介して、対応する車輪２が連動するように連結されている。
【００１９】
ステアリングホイール３が操舵されると、その操舵トルクがステアリングシャフト４および中間軸６を介して操舵機構５に伝達される。ステアリングホイール３の回動に連動して中間軸６およびピニオン軸１３が回動し、これにともないラックバー１４がその軸方向Ｓに沿って移動する。これにより、車輪２を操舵することができる。
【００２０】
電動パワーステアリング装置１は、操舵トルクに応じて操舵補助力を得られるようになっている。すなわち、電動パワーステアリング装置１は、操舵トルクを検出するトルクセンサ１６と、制御部としてのＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ：電子制御ユニット）１７と、操舵補助用の電動モータ１８と、伝動装置としての減速機１９とを有している。本実施形態では、電動モータ１８および減速機１９は、ステアリングコラム７に関連して設けられている。
【００２１】
トルクセンサ１６は、ステアリングホイール３からステアリングシャフト４に作用する操舵トルクを検出する。トルク検出結果は、ＥＣＵ１７に与えられる。ＥＣＵ１７は、上述のトルク検出結果や図示しない車速センサから与えられる車速検出結果等に基づいて、電動モータ１８を制御する。
【００２２】
ステアリングホイール３が操作されると、操舵トルクがトルクセンサ１６により検出され、トルク検出結果および車速検出結果等に応じて電動モータ１８が操舵補助力を発生させる。操舵補助力は、減速機１９を介してピニオン軸１３に伝達され、ステアリングホイール３の動きが操舵機構５に伝わることで車輪２が操舵されるとともに、操舵が補助される。
【００２３】
本実施形態の操舵機構５は、上述のピニオン軸１３と、上述のラックバー１４と、ラックバー１４の軸方向中央部を収容し車体９に支持された上述のラックハウジング１５とを有している。
【００２４】
ラックバー１４は、長尺の棒状部材である。ラックバー１４のラックバー端部１４ｂには、ラック歯１４ａが形成されておらず、ラックバー端部１４ｂは、例えば、断面円形等の断面丸形に形成されている。ラックバー１４の中間部の外周面は、断面円弧形状をなす湾曲部と、軸方向Ｓに平行な平坦部とを有している。この平坦部にラック歯１４ａが形成されている。
【００２５】
ラックハウジング１５は、円筒状をなし、ラックバー１４の軸方向Ｓに沿って延びている。ラックハウジング１５には、ラックバー１４が挿通されている。ラックハウジング１５は、軸方向Ｓに相当する長手方向に、ラックハウジング端部１５ａ，１５ｂと、これらラックハウジング端部１５ａ，１５ｂの間に配置された中間部１５ｃとを有している。ラックハウジング１５の中間部１５ｃは、軸受（図示せず）を介してピニオン軸１３を回動自在に支持している。ピニオン軸１３は、ラックハウジング端部１５ａに相対的に近くなるように配置され、ラックハウジング端部１５ｂに相対的に遠くなるように配置されている。
【００２６】
また、操舵機構５は、ラックバー１４をその軸方向Ｓに摺動自在に支持するラックブッシュ２２と、これよりも外側に内嵌され、ボールジョイント１４ｃの移動を規制する筒状のストッパ２１と、ラックバー支持装置２３とを有している。
【００２７】
ラックバー支持装置２３は、ラックバー１４をピニオン軸１３側となる所定の付勢方向Ｆに付勢しながらラックバー１４を軸方向Ｓに移動自在に支持している。ラックバー支持装置２３は、ラックハウジング１５の長手方向に関して、ラックハウジング１５の中間部１５ｃであってピニオン軸１３と同じ位置に配置されている。ラックバー１４の軸方向Ｓに直交する方向であって所定の付勢方向Ｆに関して、ラック軸支持装置２３とピニオン軸１３とは、ラックバー１４を挟んで互いに反対側に配置されている。
【００２８】
ラックバー支持装置２３は、ラックハウジング１５に設けられて保持孔２４ａを区画する筒部材２４と、保持孔２４ａ内に移動自在に保持されてラックバー１４を受ける支持部材としてのサポートヨーク２５と、サポートヨーク２５をピニオン軸１３に向けて付勢する付勢部材としてのばね部材２６と、ばね部材２６を受ける受け部材２７とを有している。
【００２９】
筒部材２４は、ラックハウジング１５の中間部１５ｃに一体に形成されている。保持孔２４ａは、付勢方向Ｆ、すなわちラックバー１４の軸方向Ｓに直交する方向であり、かつピニオン軸１３の軸方向に直交する方向に平行に延びている。保持孔２４ａの一端がラックハウジング１５の中間部１５ｃの内部に開口している。保持孔２４ａの他端に受け部材２７が固定されている。保持孔２４ａの内部には、ばね部材２６とサポートヨーク２５とが収容されている。
【００３０】
サポートヨーク２５は、円柱形状をなしている。サポートヨーク２５の軸線が保持孔２４ａの延びる方向に平行に配置されている。この方向に平行に、サポートヨーク２５は自在に移動できるようになっている。サポートヨーク２５の軸線が延びる方向に関して、サポートヨーク２５の一端がラックバー１４に摺動自在に接していて、他端がばね部材２６に接している。ばね部材２６は、サポートヨーク２５の他端と受け部材２７との間に弾性圧縮変形を受けた状態で介在している。ばね部材２６は、サポートヨーク２５を押圧付勢し、ひいては、サポートヨーク２５を介してラックバー１４をピニオン軸１３に向けて付勢している。
【００３１】
次に、本発明の実施の形態であるラックバー１４の詳細を図２を用いて説明する。
図２は、図１に示す電動パワーステアリング装置１のラックバー１４端部１５ｂの一部断面図を示す。ラックバー１４を収納するラックハウジング１５の端部１５ｂは、保持孔２８を有している。保持孔２８は、円筒面からなる内周面２８ａと、この内周面２８ａの一端から径方向内方へ延びる段部２８ｂとを有している。保持孔２８には、筒形をなすラックブッシュ２２が内嵌され、これよりも外側にストッパ２１が内嵌されている。
【００３２】
ラックバー１４は、その中途部がラックブッシュ２２に挿通されて支持され、ラックハウジング１５の外側への突出端は、継手部材であるボールジョイント１４ｃを介してタイロッド４１に連結されている。
【００３３】
ラックバー１４は、軽量で高い強度のアルミ合金材、例えばＡｌ−Ｃｕ系合金（２０００系）からなる長尺の棒状部材であり、端部１５ｂの外径には、管部材３１が配置されている。管部材３１は、鉄系金属材により中空の管状に形成され、軸心にラックバー１４の端部１５ａが挿入され、ラックバー１４とラックブッシュ２１との間の摺動部に介装されている。
【００３４】
ラックブッシュ２２は、ラックハウジング１５の内周に形成された段部２８ｂへの突き当てにより、ラックハウジング１５の内側への移動を拘束して取り付けてある。またラックブッシュ２２の外側に位置するストッパ２１は、ラックハウジング１５の開口部近傍の内周に巻着されたサークリップ（図示せず）により、ラックハウジング１５の外側への移動を拘束している。
【００３５】
ラックブッシュ２２は、摺動性に優れ弾性を有する合成樹脂部材、例えば熱可塑性ポリエステル系エラストマー（ＴＰＥＥ）、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエチレン樹脂により、筒形状に形成されている。なお、ラックブッシュ２２には、ラックバー１４を摺動自在に支持する内周面２２ａが形成されている。この内周面２２ａが、ラックバー１４のラックバー端部１４ｂを管部材３１を介して軸方向Ｓに摺動自在に支持している。
【００３６】
ラックバー１４および管部材３１は、それぞれラックバー端部１４ｂに貫通孔３２が形成されている。そして、貫通孔３２にかしめ部材３３が挿入され、このかしめ部材３３をかしめることで、ボールジョイント１４ｃを回り止めするとともにラックバー１４と管部材３１とを固定している。
【００３７】
上記のように構成された電動パワーステアリング装置１によれば、ラックバー１４をアルミ合金材により形成することにより、装置を軽量化することができる。また、ラックバー１４の素材であるアルミ合金材は、曲げ強度が高く、切削性に優れているので、焼入れ等の曲げ強度の低下を防ぐための特別な措置を必要とせず、ラックバーの生産性を向上させることができる。
【００３８】
そして、ラックバー１４とラックブッシュ２２との間の摺動部に管部材３１を介装することで、摺動によるラックバー１４の磨耗を防ぐことができる。また、貫通孔３２およびかしめ部材３３により、ボールジョイント１４ｃを回り止めするとともに、ラックバー１４と管部材３１とを確実に固定することができるので、ラックバー１４の摺動により摺動部から管部材３１がずれることを防ぐことができる。
【００３９】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で適宜変更することが可能である。例えば、本実施形態では電動パワーステアリング装置に適用しているが、油圧パワーステアリング装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１：電動パワーステアリング装置、  ２：車輪、  ３：ステアリングホイール、
４：ステアリングシャフト、  ５：操舵機構、  ６：中間軸、
７：ステアリングコラム、  ８：ブラケット、  ９：車体、  １０：動力伝達軸、
１１，１２：自在継手、  １３：ピニオン軸、  １３ａ：ピニオン歯、
１４：ラックバー、１４ａ：ラック歯、  １４ｂ：ラックバー端部、
１４ｃ：ボールジョイント、  １５：ラックハウジング、
１５ａ，１５ｂ：ラックハウジング端部、  １５ｃ：中間部、
１６：トルクセンサ、  １７：ＥＣＵ、  １８：電動モータ、  １９：減速機、
２１：ストッパ、  ２２：ラックブッシュ、  ２２ａ：内周面、
２３：ラックバー支持装置、  ２４：筒部材、  ２４ａ：保持孔、
２５：サポートヨーク、  ２６：ばね部材、  ２７：受け部材、
２８：保持孔、  ２８ａ：内周面、  ２８ｂ：段部、  ３１：管部材、
３２：貫通孔、  ３３：かしめ部材、  ４１：タイロッド、
Ｆ：付勢方向、  Ｓ：軸方向
【図１】
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【図２】
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