(57)【要約】【課題】  ラックシャフトの重量増化を招くことなく、そのボールジョイントとの接続部の強度を向上させることができるステアリング装置を提供すること。【解決手段】  ボールジョイント４に設けられた螺子部２３の先端には、その軸方向外側に向かって突出する軸部２５が立設され、該軸部２５は、螺子部２３がラックシャフト２の雌螺子部２４に螺合されることにより同ラックシャフト２の筒内に挿入されるように構成されている。そして、軸部２５の先端は、ラックシャフト２の焼入れ部、即ち焼入れ加工の施された部分まで延設されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング操作に伴い往復動する中空筒状のラックシャフトと、該ラックシャフトに連結されることによりその前記往復動を操舵輪に伝達するタイロッドと、該タイロッドを前記ラックシャフトに対して回動自在に連結するボールジョイントとを備え、前記ラックシャフトは、その端部に焼入れ加工の施されない非焼入れ部を有し、前記ボールジョイントは、前記非焼入れ部に形成された螺子部に螺合されることにより前記ラックシャフトに固定されるステアリング装置であって、
前記ボールジョイントは、前記螺合により前記ラックシャフトの筒内に挿入される軸部を備え、該軸部は、前記焼入れ加工の施された焼入れ部まで延設されること、
を特徴とするステアリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のステアリング装置において、
前記軸部は、その外径が前記ラックシャフトの内径と略等しく設定されてなること、
を特徴とするステアリング装置。
【請求項３】
ステアリング操作に伴い往復動する中空筒状のラックシャフトと、該ラックシャフトに連結されることによりその前記往復動を操舵輪に伝達するタイロッドと、該タイロッドを前記ラックシャフトに対して回動自在に連結するボールジョイントとを備え、前記ラックシャフトは、その端部に焼入れ加工の施されない非焼入れ部を有し、前記ボールジョイントは、前記非焼入れ部に形成された螺子部に螺合されることにより前記ラックシャフトに固定されるステアリング装置であって、
前記ボールジョイントは、前記螺合により前記ラックシャフトの外周を包囲する筒部を有し、該筒部は、前記焼入れ加工の施された焼入れ部まで延設されること、
を特徴とするステアリング装置。
【請求項４】
請求項３に記載のステアリング装置において、
前記筒部は、その内径が前記ラックシャフトの外径と略等しく設定されてなること、
を特徴とするステアリング装置。
【請求項５】
ステアリング操作に伴い往復動する中空筒状のラックシャフトと、該ラックシャフトに連結されることによりその前記往復動を操舵輪に伝達するタイロッドと、該タイロッドを前記ラックシャフトに対して回動自在に連結するボールジョイントとを備えたステアリング装置であって、
前記ラックシャフトに圧入される筒状の中子部材を備え、
前記ボールジョイントは、前記中子部材の内周に形成された螺子部に螺合されることにより前記ラックシャフトに固定されること、を特徴とするステアリング装置。
【請求項６】
請求項５に記載のステアリング装置において、
前記ラックシャフトは、その端部に焼入れ加工の施されない非焼入れ部を有するものであって、前記中子部材は、内側の端部が前記焼入れ加工の施された焼入れ部に当接されていること、を特徴とするステアリング装置。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載のステアリング装置において、
前記ラックシャフトは、前記中子部材と嵌合することにより該中子部材を回動不能に保持する回り止め部を有すること、を特徴とするステアリング装置。
【請求項８】
請求項７に記載のステアリング装置において、
前記回り止め部は、ステアリング操作に伴い回転するピニオンシャフトに噛合されるラック部の内周であること、を特徴とするステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステアリング装置には、ステアリング操作に伴い往復動する中空筒状のラックシャフトと、該ラックシャフトに連結されることによりその往復動を操舵輪に伝達するタイロッドと、該タイロッドをラックシャフトに対して回動自在に連結するボールジョイントとを備えたものがある。そして、このようなステアリング装置には、上記ボールジョイントが、ラックシャフトの両端に形成された螺子部に螺合されることにより、該ラックシャフトに固定されたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−２１９１４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、通常、こうした中空筒状のラックシャフトには、その強度の向上を図るべく焼入れ加工が施される。しかしながら、上記従来例のごとくラックシャフトの両端にボールジョイントを螺合する構成では、その螺子加工の妨げとなるため、螺子部が形成される端部近傍、即ちボールジョイントとの接続部については、こうした焼入れ加工による強度補強を行うことができない。そのため、外部負荷に耐えうる十分な強度を確保するためには、ラックシャフトの肉厚を全体的に厚くせざるを得ず、その肉厚増加によるラックシャフトの重量増加が避けられないという問題があった。
【０００４】
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、その目的は、ラックシャフトの重量増化を招くことなく、そのボールジョイントとの接続部の強度を向上させることができる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】
【０００５】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ステアリング操作に伴い往復動する中空筒状のラックシャフトと、該ラックシャフトに連結されることによりその前記往復動を操舵輪に伝達するタイロッドと、該タイロッドを前記ラックシャフトに対して回動自在に連結するボールジョイントとを備え、前記ラックシャフトは、その端部に焼入れ加工の施されない非焼入れ部を有し、前記ボールジョイントは、前記非焼入れ部に形成された螺子部に螺合されることにより前記ラックシャフトに固定されるステアリング装置であって、前記ボールジョイントは、前記螺合により前記ラックシャフトの筒内に挿入される軸部を備え、該軸部は、前記焼入れ加工の施された焼入れ部まで延設されること、を要旨とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、前記軸部は、その外径が前記ラックシャフトの内径と略等しく設定されてなること、を要旨とする。
請求項３に記載の発明は、ステアリング操作に伴い往復動する中空筒状のラックシャフトと、該ラックシャフトに連結されることによりその前記往復動を操舵輪に伝達するタイロッドと、該タイロッドを前記ラックシャフトに対して回動自在に連結するボールジョイントとを備え、前記ラックシャフトは、その端部に焼入れ加工の施されない非焼入れ部を有し、前記ボールジョイントは、前記非焼入れ部に形成された螺子部に螺合されることにより前記ラックシャフトに固定されるステアリング装置であって、前記ボールジョイントは、前記螺合により前記ラックシャフトの外周を包囲する筒部を有し、該筒部は、前記焼入れ加工の施された焼入れ部まで延設されること、を要旨とする。
【０００７】
請求項４に記載の発明は、前記筒部は、その内径が前記ラックシャフトの外径と略等しく設定されてなること、を要旨とする。
上記各構成によれば、ボールジョイントに、その固定部、即ち螺子部が形成されたラックシャフトの非焼入れ部を屈曲させるような外部応力が印加された場合であっても、その軸部（筒部）がラックシャフトの焼入れ部の内周（外周）に当接することで、その応力をより強度の高い焼入れ部で受けることができる。従って、非焼入れ部については、その要求強度を低く抑えることができ、その結果、非焼入れ部の補強に伴うラックシャフトの重量増化を招くことなく、ラックシャフトとボールジョイントとの接続部の強度を向上させることができる。特に、請求項３又は請求項４の構成を組み合わせることで、ボールジョイントに印加された外部応力を直接的に焼入れ部で受けることができ、これにより、その応力による非焼入れ部の変形を最小限に抑えることができる。
【０００８】
請求項５に記載の発明は、ステアリング操作に伴い往復動する中空筒状のラックシャフトと、該ラックシャフトに連結されることによりその前記往復動を操舵輪に伝達するタイロッドと、該タイロッドを前記ラックシャフトに対して回動自在に連結するボールジョイントとを備えたステアリング装置であって、前記ラックシャフトに圧入される筒状の中子部材を備え、前記ボールジョイントは、前記中子部材の内周に形成された螺子部に螺合されることにより前記ラックシャフトに固定されること、を要旨とする。
【０００９】
請求項６に記載の発明は、前記ラックシャフトは、その端部に焼入れ加工の施されない非焼入れ部を有するものであって、前記中子部材は、内側の端部が前記焼入れ加工の施された焼入れ部に当接されていること、を要旨とする。
【００１０】
上記各構成によれば、ラックシャフトの重量増加を招くことなく、ラックシャフト端部の肉厚を厚くして、ラックシャフトとボールジョイントとの接続部の強度を向上させることができる。加えて、ラックシャフトに螺子部を形成する必要がないことから、その全長に亘って焼入れ加工を施すことができ、これにより、更なる強度の向上を図ることができる。また、端部に非焼入れ部を有するラックシャフトにあっては、請求項６の構成を採用することで、その非焼入れ部を屈曲させるような外部応力が印加された場合であっても、その応力をより強度の高い焼入れ部で受けることができる。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、前記ラックシャフトは、前記中子部材と嵌合することにより該中子部材を回動不能に保持する回り止め部を有すること、を要旨とする。
請求項８に記載の発明は、前記回り止め部は、ステアリング操作に伴い回転するピニオンシャフトに噛合されるラック部の内周であること、を要旨とする。
【００１２】
上記各構成によれば、中子部材の回動を容易に防止することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ラックシャフトの重量増化を招くことなく、そのボールジョイントとの接続部の強度を向上させることが可能なステアリング装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（第１の実施形態）
以下、本発明をラックアンドピニオン式の電動パワーステアリング装置に具体化した第１の実施形態を図面に従って説明する。
【００１５】
図１に示すように、ステアリング装置１は、ステアリング操作に伴い往復動する中空筒状のラックシャフト２と、該ラックシャフト２に連結されることによりその往復動を操舵輪（図示略）に伝達するタイロッド３と、該タイロッド３をラックシャフト２に対して回動自在に連結するボールジョイント４とを備えている。
【００１６】
詳述すると、ステアリング装置１は、略円筒状に形成されたハウジング５を備えており、ラックシャフト２は、該ハウジング５の軸線方向に沿って貫設されている。ラックシャフト２は、ハウジング５に設けられたラックガイド６及びすべり軸受７によりその軸方向に沿って往復動可能に支持されており、その両端には、ボールジョイント４を介してタイロッド３が回動自在に連結されている。尚、このラックシャフト２とタイロッド３との接続部は、蛇腹状に形成された樹脂製のブーツ８により包囲されている。そして、タイロッド３の先端は、操舵輪側のナックル（図示略）に連結されている。また、ハウジング５内には、ラックシャフト２と交差する状態で回転可能に支持されたピニオンシャフト９が収容されている。ピニオンシャフト９の一端には、ステアリングシャフト１０が連結されており、同ステアリングシャフト１０の先端にはステアリングホイール（ステアリング）１１が固定されている。そして、ラックシャフト２は、ラックガイド６に押圧されることにより、このピニオンシャフト９に噛合されている。
【００１７】
即ち、ラックシャフト２は、ステアリング操作に伴うピニオンシャフト９の回転によりその軸線方向に沿って往復動する。そして、この往復動が同ラックシャフト２の両端に連結されたタイロッド３を介してナックルに伝達されることにより、操舵輪（図示略）の舵角が変更されるようになっている。尚、本実施形態のステアリング装置１は、ラックシャフト２と同軸配置されたモータ１２を駆動源とするラックアシスト型の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）であり、モータシャフト１３の回転は、ボール螺子機構１４によりラックシャフト２の往復動に変換される。そして、これにより、操舵系にアシスト力が付与されるようになっている。
【００１８】
［ボールジョイントの固定構造］
次に、本実施形態のステアリング装置１におけるボールジョイント４の固定構造について説明する。
【００１９】
図２に示すように、ボールジョイント４は、先端に球状をなすボール部２１ａが設けられたボールスタッド２１と、そのボール部２１ａを回動自在に収容するハウジング２２とを備えている。本実施形態では、ハウジング２２は、略有底筒状に形成されており、同ハウジング２２の内部にはボールスタッド２１のボール部２１ａに対応して球面状に形成された球面座２２ａが設けられている。そして、ボールスタッド２１は、そのボール部２１ａが上記球面座２２ａに嵌合されることにより、ハウジング２２に対して回動自在に連結されている。
【００２０】
本実施形態では、ボールジョイント４は、そのハウジング２２がラックシャフト２の端部２ａに螺着されることにより、同ラックシャフト２に固定されている。そして、そのボールスタッド２１にタイロッド３の一端が固定されることにより、同タイロッド３をラックシャフト２に対して回動自在に連結するようになっている。
【００２１】
詳述すると、本実施形態では、ハウジング２２の底部２２ｃには、その外周に螺子山が螺刻された螺子部２３が立設されている。一方、ラックシャフト２の端部２ａには、焼入れ加工の施されない非焼入れ部が設けられており、その内周には螺子溝が螺刻された雌螺子部２４が形成されている。そして、ボールジョイント４は、そのハウジング２２に設けられた螺子部２３が、ラックシャフト２の端部２ａに形成された雌螺子部２４に螺合されることにより同ラックシャフト２に固定されている。
【００２２】
また、本実施形態では、螺子部２３の先端には、その軸方向外側（図中右側）に向かって突出する軸部２５が立設されており、該軸部２５は、螺子部２３が螺合されることにより、ラックシャフト２の筒内に挿入されている。具体的には、軸部２５は、その先端がラックシャフト２の焼入れ部、即ち焼入れ加工の施された部分まで延設されている。そして、本実施形態では、軸部２５の外径Ｄ１は、ラックシャフト２の内径Ｄ２と略等しく設定されている。尚、この場合において「略等しい」とは、螺子部２３を螺合する際に必要な「締めしろ」を考慮した上で実質的に等しいということである。
【００２３】
以上、本実施形態によれば、以下のような特徴を得ることができる。
（１）ボールジョイント４に設けられた螺子部２３の先端には、その軸方向外側に向かって突出する軸部２５が立設され、該軸部２５は、螺子部２３がラックシャフト２の雌螺子部２４に螺合されることにより同ラックシャフト２の筒内に挿入されるように構成されている。そして、軸部２５の先端は、ラックシャフト２の焼入れ部、即ち焼入れ加工の施された部分まで延設されている。このような構成とすれば、ボールジョイント４に、その固定部、即ち雌螺子部２４が形成されたラックシャフト２の非焼入れ部を屈曲させるような外部応力が印加された場合であっても、軸部２５がラックシャフト２の焼入れ部の内周に当接することで、その応力をより強度の高い焼入れ部で受けることができる。従って、非焼入れ部については、その要求強度を低く抑えることができ、その結果、非焼入れ部の補強に伴うラックシャフト２の重量増化を招くことなく、ラックシャフト２とボールジョイント４との接続部の強度を向上させることができる。
【００２４】
（２）軸部２５の外径Ｄ１は、ラックシャフト２の内径Ｄ２と略等しく設定される。従って、ボールジョイント４に印加された外部応力を直接的に焼入れ部で受けることができ、これにより、その応力による非焼入れ部の変形を最小限に抑えることができる。
【００２５】
（第２の実施形態）
以下、本発明をラックアンドピニオン式の電動パワーステアリング装置に具体化した第２の実施形態を図面に従って説明する。尚、説明の便宜上、第１の実施形態と同一の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００２６】
図３に示すように、本実施形態のステアリング装置３１は、上記第１の実施形態のステアリング装置１と比較して、そのボールジョイント３２の構成及びその固定構造のみが相違する。具体的には、本実施形態のボールジョイント３２は、そのハウジング３３の底部３３ｃの周縁に立設された筒状の外筒部３４を備えており、該外筒部３４は、螺子部２３が螺合されることによりラックシャフト２の外周を包囲するように、軸方向外側（図中右側）に向かって延設されている。具体的には、外筒部３４は、その先端がラックシャフト２の焼入れ部、即ち焼入れ加工の施された部分まで延設されている。そして、本実施形態では、外筒部３４の内径Ｄ４は、ラックシャフト２の外径Ｄ３と略等しく設定されている。尚、この場合における「略等しい」は、上記第１の実施形態と同様の意味である。
【００２７】
即ち、上記のように構成すれば、ボールジョイント３２に、その固定部であるラックシャフト２の非焼入れ部を屈曲させるような外部応力が印加された場合であっても、外筒部３４がラックシャフト２の焼入れ部の外周に当接することにより、その応力をより強度の高い焼入れ部で受けることができる。従って、本実施形態の構成によっても上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２８】
（第３の実施形態）
以下、本発明をラックアンドピニオン式の電動パワーステアリング装置に具体化した第３の実施形態を図面に従って説明する。尚、説明の便宜上、第１の実施形態と同一の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００２９】
図４及び図５に示すように、本実施形態のステアリング装置４１は、上記第１の実施形態のステアリング装置１と比較して、そのボールジョイント４２の固定構造が相違する。詳述すると、本実施形態のステアリング装置４１では、ラックシャフト４３の端部４３ａには、筒状の中子部材４４が圧入されており、雌螺子部４５は、この中子部材４４の内周に形成されている。そして、ボールジョイント４２は、その螺子部２３が上記雌螺子部４５に螺合されることにより、この中子部材４４を介してラックシャフト４３に螺着されている。尚、本実施形態では、ラックシャフト４３には、雌螺子部２４は形成されていない。そして、ボールジョイント４２（ハウジング４２ａ）には、上記第１の実施形態における軸部２５、及び上記第２の実施形態における外筒部３４に相当する部材は設けられていない。
【００３０】
さらに詳述すると、中子部材４４は、その内側の端部４４ａ、詳しくはその外周が、焼入れ部の内周に当接するようにラックシャフト４３の筒内に圧入されている。尚、本実施形態では、中子部材４４は、その外側の端部４４ｂの開口端がラックシャフト４３の開口端４３ｂと面一となるように同ラックシャフト４３の筒内に圧入されている。
【００３１】
また、本実施形態では、中子部材４４のうち、ラックシャフト４３のラック＆ピニオン機構が形成された側の端部、即ちピニオンシャフト９に噛合されるラック歯４６ａが形成されたラック部４６側の端部（図１参照、右側）に圧入される中子部材４４Ｒについては、その内側の端部４４ａの外周が、このラック部４６の内周に当接するように設定されている。そして、その内側の端部４４ａの断面形状は、同ラック部４６の内周の形状と等しく形成されている。即ち、本実施形態では、ラック部４６の内周によって中子部材４４Ｒの回り止め部が構成されており、中子部材４４Ｒは、その内側の端部４４ａが、ラック部４６の内周に嵌合されることにより、ラックシャフト４３の筒内に回動不能に保持されている。
【００３２】
以上、本実施形態によれば、以下のような特徴を得ることができる。
（１）ラックシャフト４３の端部４３ａには、筒状の中子部材４４が圧入され、雌螺子部４５は、この中子部材４４の内周に形成される。そして、ボールジョイント４２は、その螺子部２３が上記雌螺子部４５に螺合されることにより、この中子部材４４を介してラックシャフト４３に螺着される。このような構成とすれば、ラックシャフト４３の重量増加を招くことなく、ラックシャフト４３の端部４３ａの肉厚を厚くして、ラックシャフト４３とボールジョイント４２との接続部の強度を向上させることができる。
【００３３】
（２）中子部材４４は、その内側の端部４４ａ、詳しくはその外周が、焼入れ部の内周に当接するようにラックシャフト４３の筒内に圧入される。このような構成とすれば、ボールジョイント４２に、その固定部であるラックシャフト４３の非焼入れ部を屈曲させるような外部応力が印加された場合であっても、中子部材４４の内側の端部４４ａがラックシャフト２の焼入れ部の内周に当接されているため、その応力をより強度の高い焼入れ部で受けることができる。従って、ラックシャフト４３とボールジョイント４２との接続部の強度をより向上させることができる。
【００３４】
（３）中子部材４４Ｒは、その内側の端部４４ａの断面形状が、ラック部４６の内周の形状と等しく形成される。そして、中子部材４４Ｒは、その内側の端部４４ａが、ラック部４６の内周に嵌合されることにより、ラックシャフト４３の筒内に回動不能に保持される。このような構成とすれば、中子部材４４Ｒの回動を容易に防止することができる、
なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
【００３５】
・上記各実施形態では、本発明をラックアンドピニオン式の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）に具体化した。しかし、これに限らず、中空筒状のラックシャフトと、該ラックシャフトの両端に形成された螺子部に螺合されるボールジョイントとを備えたものであれば、ＥＰＳに限らず、油圧式のパワーステアリング装置、或いはパワーアシスト機構を有さないステアリング装置に具体化してもよい。
【００３６】
・上記第１の実施形態において、軸部２５は、中空状に形成してもよい。
・上記第１及び第２の実施形態の構成を組み合わせる、即ちボールジョイントに軸部２５に相当する部材及び外筒部３４に相当する部材の両方を設ける構成としてもよい。
【００３７】
・上記第１の実施形態では、軸部２５の外径Ｄ１は、ラックシャフト２の内径Ｄ２と略等しく、また、上記第２の実施形態では、外筒部３４の内径Ｄ４は、ラックシャフト２の外径Ｄ３と略等しく設定されることとした。しかし、これに限らず、軸部２５の外径Ｄ１は、ラックシャフト２の内径Ｄ２よりも小さくてもよく、また、外筒部３４の内径Ｄ４は、ラックシャフト２の外径Ｄ３より大きくてもよい。
【００３８】
・上記第３の実施形態では、ラックシャフト４３は、その全長に亘って焼入れ加工が施される構成としてもよい。これにより、ラックシャフト４３とボールジョイント４２との接続部の強度をより向上させることができる。
【００３９】
・上記第３の実施形態では、中子部材４４のうち、ラックシャフト４３のラック＆ピニオン機構が形成された側の端部に圧入される中子部材４４Ｒについては、ラック部４６の内周によって、その回り止め部が構成されることとした。しかし、このような回り止め部は、ラック部４６の内周に限るものではなく、ラックシャフト４３の内周に、中子部材４４が嵌合されるその他の嵌合部を形成する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】ステアリング装置の概略構成図。
【図２】第１の実施形態におけるボールジョイントの固定構造を示す断面図。
【図３】第２の実施形態におけるボールジョイントの固定構造を示す断面図。
【図４】第３の実施形態におけるボールジョイントの固定構造を示す断面図。
【図５】第３の実施形態におけるボールジョイントの固定構造を示すＡ−Ａ断面図。
【符号の説明】
【００４１】
１，３１，４１…ステアリング装置、２，４３…ラックシャフト、２ａ，４３ａ…端部、３…タイロッド、４，３２，４２…ボールジョイント、９…ピニオンシャフト、１１…ステアリングホイール、２３，４５…螺子部、２４…雌螺子部、２５…軸部、３４…外筒部、４４，４４Ｒ…中子部材、４４ａ…端部、４６…ラック部、４６ａ…ラック歯、Ｄ１，Ｄ３…外径、Ｄ２，Ｄ４…内径。
【図１】
2006160113.tif 000003
【図２】
2006160113.tif 000004
【図３】
2006160113.tif 000005
【図４】
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【図５】
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