(57)【要約】【課題】ピニオンシャフトの支持剛性を高め、異音が大きくなるのを防止したラックピニオン式舵取装置を提供する。【解決手段】ギヤハウジング１１と、ギヤハウジング１１内に設けられ、ハンドル側の第１転がり軸受２３と、ギヤハウジング１１内に設けられ、ハンドルと反対側の第２転がり軸受２２と、１転がり軸受２３および第２転がり軸受２２を介してギヤハウジング１１に回転可能に支持されるピニオンシャフト３０と、このピニオンシャフト３０に噛合するラック軸４０とを備え、第１転がり軸受２３を、ギヤハウジング１１に形成した段面２６と、ギヤハウジング１１に螺合されるロックナット２５とで、ピニオンシャフト３０の軸方向に挟持したラックピニオン式舵取装置において、ロックナット２５およびピニオンシャフト３０間に、ギヤハウジング１１に対しピニオンシャフト３０を回転可能に支持する滑り軸受８０を設けた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギヤハウジングと、前記ギヤハウジング内に設けられ、ハンドル側の第１転がり軸受と、前記ギヤハウジング内に設けられ、ハンドルと反対側の第２転がり軸受と、前記１転がり軸受および前記第２転がり軸受を介して前記ギヤハウジングに回転可能に支持されるピニオンシャフトと、このピニオンシャフトに噛合し、前記ギヤハウジングの挿通穴に挿通されるラック軸とを備え、前記第１転がり軸受を、前記ギヤハウジングに形成した段面と、前記ギヤハウジングに螺合されるロックナットとで、前記ピニオンシャフトの軸方向に挟持したラックピニオン式舵取装置において、
前記ロックナットおよび前記ピニオンシャフト間に、前記ギヤハウジングに対し前記ピニオンシャフトを回転可能に支持する滑り軸受を設けたことを特徴とするラックピニオン式舵取装置。
【請求項２】
前記滑り軸受の外周は、前記ロックナットに固定され、前記滑り軸受の内周は、前記ピニオンシャフトとラジアル方向に接触するラジアル滑り面と、前記ピニオンシャフトとスラスト方向に接触するスラスト滑り面を有することを特徴とする請求項１に記載のラックピニオン式舵取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピニオンシャフトの回転をラック軸の軸方向移動に変換するようにしたラックピニオン式舵取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のラックピニオン式舵取装置として、特許文献１に示すようなものがある。
【０００３】
このものは、ピニオンシャフトの一端外周にニードル軸受が配置され、ピニオンシャフトの中央外周に玉軸受が配置され、ピニオンシャフトはニードル軸受および玉軸受を介してギヤハウジングに回転可能に支持されている。ニードル軸受および玉軸受間でピニオンシャフトには、ピニオンが形成され、このピニオンにラック軸のラックが噛合されている。ラック軸の両端は、ボールジョイント、ナックルアームを介して車輪に連結されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−８１８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ラック軸には、車輪から色んな方向の力が作用し、この力がピニオンシャフトにも作用する。前記力に対するピニオンシャフトの支持剛性がまだ低いため、ピニオンシャフトおよびニードル軸受間、ピニオンシャフトおよび玉軸受間、ギヤハウジングおよびニードル軸受間、ギヤハウジングおよび玉軸受間の隙間が増加したり、ニードル軸受自体の隙間が増加したり、玉軸受自体の隙間が増加する。隙間を埋める方向に移動することによって、異音が発生し、隙間の増加とともに異音が大きくなる問題があった。本発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ピニオンシャフトの支持剛性を高め、異音が大きくなるのを防止したラックピニオン式舵取装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１は、ギヤハウジングと、前記ギヤハウジング内に設けられ、ハンドル側の第１転がり軸受と、前記ギヤハウジング内に設けられ、ハンドルと反対側の第２転がり軸受と、前記１転がり軸受および前記第２転がり軸受を介して前記ギヤハウジングに回転可能に支持されるピニオンシャフトと、このピニオンシャフトに噛合し、前記ギヤハウジングの挿通穴に挿通されるラック軸とを備え、前記第１転がり軸受を、前記ギヤハウジングに形成した段面と、前記ギヤハウジングに螺合されるロックナットとで、前記ピニオンシャフトの軸方向に挟持したラックピニオン式舵取装置において、前記ロックナットおよび前記ピニオンシャフト間に、前記ギヤハウジングに対し前記ピニオンシャフトを回転可能に支持する滑り軸受を設けたことを特徴とするものである。
請求項１によれば、ピニオンシャフトの支持剛性が高まり、異音が大きくなるのを防止できる。しかも、簡単な構成でピニオンシャフトの支持剛性を高めることができる。
【０００７】
請求項２は、請求項１において、前記滑り軸受の外周が、前記ロックナットに固定され、前記滑り軸受の内周が、前記ピニオンシャフトとラジアル方向に接触するラジアル滑り面と、前記ピニオンシャフトとスラスト方向に接触するスラスト滑り面を有することを特徴とするものである。
請求項２によれば、ピニオンシャフトの支持剛性が高まり、異音が大きくなるのを防止できる。しかも、より簡単な構成でピニオンシャフトの支持剛性を高めることができる。
【発明の効果】
【０００８】
上述した構成によれば、ピニオンシャフトの支持剛性を高め、異音が大きくなるのを防止したラックピニオン式舵取装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態にかかるラックピニオン式舵取装置の全体構成図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる図１のＡ−Ａ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１及び図２に示すようにラックピニオン式舵取装置１０は、ギヤハウジング１１と、このギヤハウジング１１に回転可能に軸承されたピニオンシャフト３０と、このピニオンシャフト３０に噛合するラック軸４０と、ピニオンシャフト３０と反対側の背後からラック軸４０をピニオンシャフト３０に押し付けるラックガイド５０とを有する。
【００１１】
図２に示すように、ギヤハウジング１１には、ラック軸４０と立体的に交差する方向にシャフト挿入穴２１が形成されている。シャフト挿入穴２１は、一端がギヤハウジング１１によって閉塞され、他端が開口している。シャフト挿入穴２１の一端内周にニードル軸受２２が設置され、シャフト挿入穴２１の中央内周に玉軸受２３が設置され、シャフト挿入穴２１の他端側中央内周に後述するロックナット２５を介して滑り軸受８０が設置されている。ニードル軸受２２、玉軸受２３および滑り軸受８０にピニオンシャフト３０が回転可能に軸支されている。
【００１２】
ニードル軸受２２は、ピニオンシャフト３０の一端外周によって構成された内輪と、シャフト挿入穴２１の一端内周に配置された外輪と、内輪および外輪間を転動するニードルとからなる。
【００１３】
玉軸受２３は、ピニオンシャフト３０の中央外周に配置された内輪と、シャフト挿入穴２１の中央内周に配置された外輪と、内輪および外輪間を転動する玉と、複数の玉を円周方向に間隔を開けて、回転可能に保持する保持器とからなる。
【００１４】
滑り軸受８０は、樹脂製で円筒形状を有する。滑り軸受８０の外周はロックナット２５の後述する嵌合穴７１に嵌合固定され、滑り軸受８０の一端面はロックナット２５の後述する段面７２に当接している。滑り軸受８０の内周に、ラジアル滑り面８１と、ラジアル滑り面８１の両側でスラスト滑り面８２、８３とが形成されている。ラジアル滑り面８１は、ピニオンシャフト３０の軸線に対して平行な面を有する。スラスト滑り面８２は、ピニオンシャフト３０の径方向に対し、外径側が玉軸受２３側へ傾斜した面を有する。スラスト滑り面８３は、ピニオンシャフト３０の径方向に対し、外径側がオイルシール２７側へ傾斜した面を有する。ピニオンシャフト３０に大きな力が作用した時に、ラジアル滑り面８１にピニオンシャフト３０の後述するラジアル被滑り面３４が摺接し、スラスト滑り面８２、８３にピニオンシャフト３０の後述するスラスト被滑り面３５、３６が摺接するようになっている。
【００１５】
ピニオンシャフト３０にはニードル軸受２２および玉軸受２３間でピニオン３０ａが形成され、このピニオン３０ａにラック軸４０のラック４０ａが噛合している。ピニオンシャフト３０の他端には、図略のステアリングコラム等を介してハンドルが回転連結され、ハンドルの回転動作は、ピニオン３０ａおよびラック４０ａによってラック軸４０の軸方向移動に変換されるようになっている。
【００１６】
ピニオンシャフト３０の外周には、玉軸受２３の内輪の両側にフランジ部３１とリング溝３２が形成され、リング溝３２にリング３３が嵌め込まれている。リング３３およびフランジ部３１によって、ピニオンシャフト３０は玉軸受２３に対し、ピニオンシャフト３０の軸方向に移動不能に係止される。
【００１７】
ピニオンシャフト３０の外周には、滑り軸受８０のラジアル滑り面８１に対応する位置にラジアル被滑り面３４が形成され、ラジアル被滑り面３４の両側でスラスト被滑り面３５、３６が形成されている。ラジアル被滑り面３４は、ピニオンシャフト３０の軸線に対して平行な面を有する。スラスト被滑り面３５は、ピニオンシャフト３０の径方向に対し、外径側が玉軸受２３側へ傾斜した面を有する。スラスト被滑り面３６は、ピニオンシャフト３０の径方向に対し、外径側がオイルシール２７側へ傾斜した面を有する。ピニオンシャフト３０に大きな力が作用していないときは、ラジアル滑り面８１およびラジアル被滑り面３４間に１０μｍ程度の隙間を有し、スラスト滑り面８２、８３およびスラスト被滑り面３５、３６間に１０μｍ程度の隙間を有する。
【００１８】
シャフト挿入穴２１の開口側にはめねじ部２４が形成され、このめねじ部２４にロックナット２５のおねじ部が螺着されている。シャフト挿入穴２１のピニオンシャフト３０のフランジ部３１に対応する位置に段面２６が形成され、この段面２６とロックナット２５とで玉軸受２３の外輪を挟み込むことによって、玉軸受２３はシャフト挿入穴２１に軸方向に移動不能に係止される。
【００１９】
ロックナット２５の他端内周には、円筒形状の嵌合穴７１が形成され、嵌合穴７１は、玉軸受２３側で内径方向に延びる段面７２を有する。嵌合穴７１には、滑り軸受８０の外周が嵌合固定され、段面７２には、滑り軸受８０の一端面が当接している。ロックナット２５の他端面には、図略の工具が係合できるよう係合穴７３が軸方向に穿孔され、係合穴７３は円周方向に複数形成されている。
【００２０】
シャフト挿入穴２１の開口側の一端には、オイルシール２７が圧入され、オイルシール２７の内周のリップ部２７ａがピニオンシャフト３０の外周に摺動可能に当接している。
【００２１】
ギヤハウジング１１には、前記ラック軸４０および前記シャフト挿入穴２１に対して立体的に交差する方向にガイド穴１３が形成され、このガイド穴１３にラックガイド５０が摺動可能に案内されている。ガイド穴１３の開口側の一端にはめねじ部１４が形成され、このめねじ部１４に蓋５１が螺着されている。蓋５１およびラックガイド５０間にはコイルバネ５３が介挿され、コイルバネ５３が半径方向に移動しないように、コイルバネ５３はラックガイド５０の蓋５１側の端面に形成された収納穴５０ａに遊嵌されている。
【００２２】
ラックガイド５０のラック軸４０側の取付け面５０ｂは、ラック軸４０の軸線回りに断面円弧状に形成され、この取付け面５０ｂ全体に渡ってラック軸用シート５２が固着されている。取付け面５０ｂには、ラック軸用シート５２の後述する突起部５２ｂが嵌合される嵌合穴５０ｃが、ラックガイド５０の移動方向に穿孔されている。
【００２３】
ラック軸用シート５２にラック軸４０の背面４０ｂが摺動可能に当接している。ラック軸用シート５２は、シート部５２ａと、突起部５２ｂとからなり、樹脂製の材料からなっている。シート部５２ａは、断面円弧状の形状を有し、突起部５２ｂは、ラックガイド５０の移動方向に突設され、嵌合穴５０ｃに嵌合されている。
【００２４】
図１に示すように，前記ギヤハウジング１１には挿通穴１２が貫通しており、この挿通穴１２にラック軸４０が挿通されている。ラック軸４０の両端にボールジョイント９０の一端が連結され、ボールジョイント９０の他端には図略の車輪がそれぞれ連結され、ラック軸４０の軸方向の移動によって車輪の向きが変えられるようになっている。
【００２５】
挿通穴１２の一端内周に、ラック軸用ブッシュ４１が嵌合され、第１のストッパ部材４２が嵌合固定されている。第１のストッパ部材４２によって、ラック軸用ブッシュ４１の抜けを防止している。
【００２６】
挿通穴１２の他端内周に、めねじ部１２ｈが形成され、このめねじ部１２ｈに第２のストッパ部材４３が螺着されている。挿通穴１２の他端内周に、ラックブッシュ６０が嵌合されている。
【００２７】
ラック軸４０は鉄の材質で主に作られており、ラック４０ａは鍛造によって形成され、切削と研磨によって背面４０ｂが所定の寸法に加工される。摩耗を防ぐために、背面４０ｂに焼入れ処理がなされる。ラック軸用シート５２は、樹脂からなり、摩擦係数は非常に小さい。ラック軸用ブッシュ４１とラックブッシュ６０は、樹脂からなり、これらの摩擦係数は非常に小さい。
【００２８】
ピニオンシャフト３０の先には、図略のハンドルにかけて、図略のステアリングコラムが設置され、このステアリングコラムの部分にパワーアシストする電動モータと、電動モータの回転を減速してステアリングシャフトに伝達する減速機が設置されている。すなわち、コラム電動モータ式動力舵取装置に本実施形態を適用した。
【００２９】
次に、ピニオンシャフト３０の組付け動作を説明する。
【００３０】
図２に示すように、ピニオンシャフト３０の一端外周にニードル軸受２２を嵌合させる。ピニオンシャフト３０の外周に玉軸受２３を挿入し、ピニオンシャフト３０の中央外周に玉軸受２３を嵌合させ、玉軸受２３の内輪の一端面をフランジ部３１に当接させる。ピニオンシャフト３０の外周にリング３３を拡径した状態で挿入し、リング溝３２にリング３３を嵌め込む。リング３３およびフランジ部３１によって、ピニオンシャフト３０に対して玉軸受２３は、ピニオンシャフト３０の軸方向に移動不能に係止される。
【００３１】
シャフト挿入穴２１に、ニードル軸受２２、玉軸受２３を組付けたピニオンシャフト３０のサブアッセンブリーを挿入する。シャフト挿入穴２１の一端内周をニードル軸受２２に嵌合させ、シャフト挿入穴２１の中央内周を玉軸受２３に嵌合させる。
【００３２】
ロックナット２５の嵌合穴７１に滑り軸受８０を圧入嵌合させ、ロックナット２５の段面７２に滑り軸受８０の一端面を当接させる。シャフト挿入穴２１およびピニオンシャフト３０の外周間に、滑り軸受８０を組付けたロックナット２５のサブアッセンブリーを挿入し、ピニオンシャフト３０の外周に滑り軸受８０を圧入する。
【００３３】
ロックナット２５のおねじ部の一端が、めねじ部２４の他端に対応する位置まで、ロックナット２５のサブアッセンブリーを挿入すると、図略の工具を係合穴７３に挿入し、工具とともにロックナット２５のサブアッセンブリーを回す。めねじ部２４にロックナット２５のおねじ部が螺合され、ロックナット２５のサブアッセンブリーは、回転しながら玉軸受２３側へ移動し、ロックナット２５の一端面を玉軸受２３の外輪の他端面に当接させる。段面２６とロックナット２５によって、シャフト挿入穴２１に対して玉軸受２３は、シャフト挿入穴２１の軸方向に移動不能に係止される。それと同時に、ラジアル滑り面８１にピニオンシャフト３０のラジアル被滑り面３４が対向し、スラスト滑り面８２、８３にピニオンシャフト３０のスラスト被滑り面３５、３６が対向する。ラジアル滑り面８１およびラジアル被滑り面３４間に１０μｍ程度の隙間を有し、スラスト滑り面８２、８３およびスラスト被滑り面３５、３６間に１０μｍ程度の隙間を有する。
【００３４】
ピニオンシャフト３０の外周にオイルシール２７を挿入し、オイルシール２７の内周のリップ部２７ａがピニオンシャフト３０の外周に摺接する。オイルシール２７をさらに挿入すると、シャフト挿入穴２１の開口側の一端には、オイルシール２７が圧入される。
【００３５】
次に、以上説明した構成に基づいて全体の動作を説明する。
【００３６】
図２に示すように、図略のハンドルを操作すると、ピニオンシャフト３０が回転し、ラック軸４０の軸方向移動に変換され、図略の車輪の向きが変わる。ラック軸４０は、図１において、ギヤハウジング１１の両端でラック軸用ブッシュ４１、ラックブッシュ６０に軸方向移動可能に支持され、ギヤハウジング１１のラックブッシュ６０側で、図２に示すように、ラック軸用シート５２とピニオンシャフト３０とで挟み込まれた状態で軸方向移動可能に支持される。ラックガイド５０は、ガイド穴１３に摺動可能に支持され、コイルバネ５３によってラック軸用シート５２が背面４０ｂに当接する方向に押付けられる。
【００３７】
車両走行中に車輪に様々な力が作用し、この力がラック軸４０を介してピニオンシャフト３０に伝わる。ピニオンシャフト３０には、径方向の力、軸方向の力、回転モーメント、が作用する。これらの力は、ニードル軸受２２、玉軸受２３および滑り軸受８０を介してギヤハウジング１１に受け止められる。
【００３８】
径方向の力がかかると、円周方向の１箇所でラジアル滑り面８１およびラジアル被滑り面３４間の隙間が無くなり、ラジアル滑り面８１およびラジアル被滑り面３４が接触する。軸方向の力がかかると、スラスト被滑り面３５、３６のいずれか一方が、スラスト滑り面８２、８３のいずれか一方に接触する。回転モーメントがかかると、円周方向の１箇所でラジアル滑り面８１およびラジアル被滑り面３４間の隙間が無くなり、ラジアル滑り面８１およびラジアル被滑り面３４が接触する。スラスト被滑り面３５、３６のいずれか一方が、スラスト滑り面８２、８３のいずれか一方に接触する。
【００３９】
大きな力が作用していない時は、ラジアル滑り面８１およびラジアル被滑り面３４が接触せず、スラスト被滑り面３５、３６およびスラスト滑り面８２、８３が接触せず、操舵フィーリングに悪影響を及ぼさない。大きな力が作用して初めて、ラジアル滑り面８１およびラジアル被滑り面３４が接触し、スラスト被滑り面３５、３６およびスラスト滑り面８２、８３が接触するので、ピニオンシャフト３０の支持剛性が高まり、ニードル軸受２２、玉軸受２３にかかる力が下げられる。この結果、ピニオンシャフト３０およびニードル軸受２２間、ピニオンシャフト３０および玉軸受２３間、ギヤハウジング１１およびニードル軸受２２間、ギヤハウジング１１および玉軸受２３間の隙間が増加することなく、ニードル軸受２２自体の隙間が増加することなく、玉軸受２３自体の隙間が増加することがない。隙間を埋める方向に移動することによって、異音が発生するが、隙間が増加しないので異音が大きくなることがない。
【００４０】
ピニオンシャフト３０およびロックナット２５間に滑り軸受８０を配置する簡単な構成でピニオンシャフト３０の支持剛性を高めることができる。ロックナット２５の嵌合穴７１の空きスペースに滑り軸受８０を配置するので、ギヤハウジング１１が大きくなり、ラックピニオン式舵取装置が大きくなることがない。
【００４１】
滑り軸受８０の内周に、ラジアル滑り面８１と、ラジアル滑り面８１の両側でスラスト滑り面８２、８３とが形成され、ピニオンシャフト３０の外周に、ラジアル滑り面８１に対応する位置にラジアル被滑り面３４が形成され、ラジアル被滑り面３４の両側でスラスト被滑り面３５、３６が形成されているので、より簡単な構成でピニオンシャフト３０の支持剛性を高めることができる。
【００４２】
本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【００４３】
上述した実施形態は、スラスト被滑り面３５が、ピニオンシャフト３０の径方向に対し、外径側が玉軸受２３側へ傾斜した面を有し、スラスト被滑り面３６が、ピニオンシャフト３０の径方向に対し、外径側がオイルシール２７側へ傾斜した面を有する。他の実施形態として、スラスト被滑り面３５、３６は、ピニオンシャフト３０の軸線に対し直角な面を有しても良い。この場合、ラジアル被滑り面３４およびスラスト被滑り面３５、３６間に断面円弧形状のＲ面取りを形成する。スラスト被滑り面３５、３６に合わせて、スラスト滑り面８２、８３はピニオンシャフト３０の軸線に対し直角な面を有し、ラジアル滑り面８１およびスラスト滑り面８２、８３間に断面円弧形状のＲ面取りを形成する。
【００４４】
上述した実施形態は、ロックナット２５に滑り軸受８０を嵌合固定し、滑り軸受８０およびピニオンシャフト３０間で滑り接触させた。他の実施形態として、ピニオンシャフト３０に滑り軸受８０を嵌合固定し、滑り軸受８０およびロックナット２５間で滑り接触させても良い。この場合、滑り軸受８０の外周に、ラジアル滑り面およびスラスト滑り面を形成し、ロックナット２５の内周に、ラジアル被滑り面およびスラスト被滑り面を形成する。
【符号の説明】
【００４５】
１１：ギヤハウジング、１２：挿通穴、２２：ニードル軸受（第２転がり軸受）、２３：玉軸受、２５：ロックナット、３０：ピニオンシャフト、４０：ラック軸、８０：滑り軸受、８１：ラジアル滑り面、８２：スラスト滑り面、８３：スラスト滑り面
【図１】
2015101141.tif 000003
【図２】
2015101141.tif 000004