(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラックハウジングと、前記ラックハウジングに端部が圧入される鉄管とを有し、ラック軸が前記ラックハウジングおよび前記鉄管を貫通して転舵装置に連結されるラックアンドピニオン式ステアリング装置において、
前記鉄管の前記端部の外周面に周方向の第１の溝が形成され、前記第１の溝の断面形状は、前記第１の溝を構成する面で前記端部側の面と前記外周面とがなす角度が９０°又は鋭角に形成され、前記第１の溝を構成する他の面で前記端部側とは反対側の面と前記外周面とがなす角度が鈍角に形成され、前記ラックハウジングの端部で前記鉄管との圧入部の内周面には周方向の第２の溝が形成され、前記第２の溝の断面形状は、前記第２の溝を構成する面で前記ラックハウジングの前記端部側の面と前記内周面とがなす角度が９０°又は鋭角に形成され、前記第２の溝を構成する他の面で前記ラックハウジングの前記端部側とは反対側の面と前記内周面とがなす角度が鈍角に形成され、前記鉄管側の第１の溝と前記ハウジング側の第２の溝とが少なくとも一部分で径方向に重なっていることを特徴とするラックアンドピニオン式ステアリング装置。
【請求項２】
ラック軸が挿通される鉄管と、前記鉄管の端部の内周面に圧入されるラックハウジングとを有し、前記ラック軸が前記ラックハウジングを貫通して転舵装置に連結されるラックアンドピニオン式ステアリング装置において、
前記鉄管の前記内周面に周方向の第１の溝が形成され、前記第１の溝の断面形状は、前記第１の溝を構成する面で前記端部側の面と前記内周面とがなす角度が９０°又は鋭角に形成され、前記第１の溝を構成する他の面で前記端部側とは反対側の面と前記内周面とがなす角度が鈍角に形成され、前記ラックハウジングの端部で前記鉄管との圧入部の外周面に周方向の第２の溝が形成され、前記第２の溝の断面形状は、前記第２の溝を構成する面で前記ラックハウジングの前記端部側の面と前記外周面とがなす角度が９０°又は鋭角に形成され、前記第２の溝を構成する他の面で前記ラックハウジングの前記端部側とは反対側の面と前記外周面とがなす角度が鈍角に形成され、前記鉄管側の第１の溝と前記ハウジング側の第２の溝とが少なくとも一部分で径方向に重なっていることを特徴とするラックアンドピニオン式ステアリング装置。
【請求項３】
前記鉄管の第１の溝が前記鉄管の軸方向に沿って複数個設けられていることを特徴とする請求項１または２の何れか一項に記載のラックアンドピニオン式ステアリング装置。
【請求項４】
前記ラックハウジングの第２の溝が前記鉄管の軸方向に沿って複数個設けられていることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のラックアンド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、ステアリングシャフト下端の出力軸に設けたピニオンとラック軸との噛合により前記ラック軸を介してラック軸先端の転舵装置を作動させるラックアンドピニオン式ステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のラックアンドピニオン式ステアリング装置は通常、ステアリングシャフト下端部のピニオンとラック軸のラック部分がアルミダイキャスト製（以下、アルミ製という）のラックハウジング内に収容されて噛合し、このラックハウジング内をラック軸が貫通している。ラック軸の両端には転舵装置が連結され、前記ラック軸の左右方向の移動により転舵装置を作動させて車輪の方向操舵を行う。前記ラックハウジングは２体に分離されてそれぞれ車体に取り付けられるが、この２体のラックハウジング間はラック軸を挿通した鉄製のパイプ（以下、鉄管という）で連結されている。
【０００３】
前記ラックハウジング（以下、単にハウジングともいう）と前記鉄管との連結はハウジング端部の開口に前記鉄管を圧入するか、あるいは逆に大径の鉄管の両端部内にラックハウジングの端部を圧入することで行われる。このような圧入構造においては、前述のようにラックハウジングの両側には車体への取付け部が設けられるため、前記ラック軸の推力発生時に前記鉄管がラックハウジングから抜けないだけの圧入力を確保する必要がある。
【０００４】
操舵トルクの補助機構を備えたラックアンドピニオン式パワーステアリング装置では、電動モータあるいは油圧ポンプは前記ラックハウジングに保持される。油圧パワーステアリング装置で、シリンダの一部を構成する鉄管の内径部に、シリンダ両端部を閉塞するラック軸支持部材を圧入して固定する例として、特許文献１に示すものがある。これはラック軸支持部材の外周にかしめ溝を形成し、前記ラック軸支持部材を鉄管内に圧入した後、前記鉄管を前記かしめ溝にかしめ嵌合させる構成としている。
【特許文献１】特許第３７３８０８６号（特開平１０−３５５２５号）公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ラックアンドピニオン式ステアリング装置は車室外に装着される。そのため、アルミ製のラックハウジングと鉄管の圧入部の周囲環境は−４０℃〜１２０℃と広い温度範囲にさらされる。したがって、アルミ製ハウジングに鉄管を挿入した構造においては、アルミと鉄の線膨張係数差により、（１）高温時に圧入による締め代が減少し、十分な鉄管の保持力が確保できなくなり、また（２）低温時に圧入による締め代が増大し、アルミ製ハウジングの周応力が高くなり破損に至る場合がある、などの問題がある。
【０００６】
したがって、設計に当っては上記（１），（２）の問題をクリアする寸法に設定する必要があり、締め代の管理、つまり部品の寸法公差が非常に厳しいものとなる。なお、前述した如く、鉄管の内径部にラックハウジングを挿入する構造のものもあるが、その場合は温度に対する要件が上記と逆になる。
【０００７】
これに対し、特許文献１に記載の構造は、かしめ嵌合により保持力を確保する方法を取っている。このようなかしめ手段は鉄管の内径部にアルミ製ハウジングを挿入する場合には採用可能であるが、アルミ製のラックハウジングに鉄管を挿入する構造では内径側の鉄管をかしめ加工する必要があり、この工程が困難で、十分なかしめ荷重をかけられないという問題がある。
特に、油圧パワーステアリング装置ではハウジング内に、ラック軸外周に固着したピストンが入るため、シリンダとなるハウジングの径が大きくなるので、通常はハウジングの内径部に鉄管を挿入する構成となり、また、手動ステアリング装置やラックアンドピニオンタイプの電動パワーステアリング装置では、車両レイアウト上の関係で小径の鉄管を使用する。そのため、アルミ製のハウジングあるいはアルミ製ギヤボックスに鉄管を挿入する構造となり、上述したかしめ嵌合手段は採用できない。
【０００８】
本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであって、かしめ手段を用いずに十分な鉄管圧入部の保持力を確保でき、また、ハウジング内に鉄管を挿入するタイプ、および鉄管内径部にハウジング端部を挿入するタイプのいずれにも適用できるラックアンドピニオン式ステアリング装置、特にそのラックハウジングと鉄管との圧入結合構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明の請求項１に係るラックアンドピニオン式ステアリング装置は、ラックハウジングと、前記ラックハウジングに端部が圧入される鉄管とを有し、ラック軸が前記ラックハウジングおよび前記鉄管を貫通して転舵装置に連結されるラックアンドピニオン式ステアリング装置において、前記鉄管の前記端部の外周面に周方向の第１の溝が形成され、前記第１の溝の断面形状は、前記第１の溝を構成する面で前記端部側の面と前記外周面とがなす角度が９０°又は鋭角に形成され、前記第１の溝を構成する他の面で前記端部側とは反対側の面と前記外周面とがなす角度が鈍角に形成され、前記ラックハウジングの端部で前記鉄管との圧入部の内周面には周方向の第２の溝が形成され、前記第２の溝の断面形状は、前記第２の溝を構成する面で前記ラックハウジングの前記端部側の面と前記内周面とがなす角度が９０°又は鋭角に形成され、前記第２の溝を構成する他の面で前記ラックハウジングの前記端部側とは反対側の面と前記内周面とがなす角度が鈍角に形成され、前記鉄管側の第１の溝と前記ハウジング側の第２の溝とが少なくとも一部分で径方向に重なっていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係るラックアンドピニオン式ステアリング装置は、ラック軸が挿通される鉄管と、前記鉄管の端部の内周面に圧入されるラックハウジングとを有し、前記ラック軸が前記ラックハウジングを貫通して転舵装置に連結されるラックアンドピニオン式ステアリング装置において、前記鉄管の前記内周面に周方向の第１の溝が形成され、前記第１の溝の断面形状は、前記第１の溝を構成する面で前記端部側の面と前記内周面とがなす角度が９０°又は鋭角に形成され、前記第１の溝を構成する他の面で前記端部側とは反対側の面と前記内周面とがなす角度が鈍角に形成され、前記ラックハウジングの端部で前記鉄管との圧入部の外周面に周方向の第２の溝が形成され、前記第２の溝の断面形状は、前記第２の溝を構成する面で前記ラックハウジングの前記端部側の面と前記外周面とがなす角度が９０°又は鋭角に形成され、前記第２の溝を構成する他の面で前記ラックハウジングの前記端部側とは反対側の面と前記外周面とがなす角度が鈍角に形成され、前記鉄管側の第１の溝と前記ハウジング側の第２の溝とが少なくとも一部分で径方向に重なっていることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係るラックアンドピニオン式ステアリング装置は、請求項１または２に記載した構成において、前記鉄管の第１の溝が前記鉄管の軸方向に沿って複数個設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に係るラックアンドピニオン式ステアリング装置は、請求項１から３の何れか一項に記載した構成において、前記ラックハウジングの第２の溝が前記鉄管の軸方向に沿って複数個設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、かしめ手段を用いずに鉄管とアルミ製ハウジングの圧入部との十分な保持力を確保でき、また、ハウジング内に鉄管を挿入するタイプ、および鉄管内径部にハウジング端部を挿入するタイプいずれにも適用でき、部品の寸法公差など締め代の管理を緩和することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態に係るラックアンドピニオン式ステアリング装置を図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係るラックアンドピニオン式ステアリング装置のラックハウジング部分の断面図である。この実施形態はピニオンタイプの電動パワーステアリング装置として構成した例であるが、本発明はこの形態にのみ限定されるものではなく、油圧補助機構をもつ油圧パワーステアリング装置、あるいはこのような補助機構を有しない手動ラックアンドピニオン式ステアリング装置にも同様に適用可能である。
【００１８】
車体の前方部位に装着されるラックハウジング１，２は車体前部の左右に分離されており、この両側のラックハウジング１，２を貫通してラック軸３がハウジング１，２に軸方向に移動可能かつ回転不能状態に軸支されている。ラック軸３の両端は図示しない転舵装置に連結され、その軸方向の移動により車輪の転舵動作が行われる。
【００１９】
一方のラックハウジング１にはステアリングホイール（図示省略）につながるステアリングシャフト５が軸支されている。ステアリングシャフト５に連結される出力軸にはピニオンが形成され、このピニオンとラック軸３のラックが噛合して該ステアリングシャフト５の回転動作によりラック軸３が左方または右方へ移動する。ステアリングシャフト５を収容する側のラックハウジング１にトルク補助モータ６が装着され、操舵トルクに対応して前記出力軸に負荷されるトルクに補助トルクが付与されてステアリングシャフト５のトルク補助がなされる。なお、図１ではステアリングシャフト５の出力軸、ピニオンおよびラック軸３のラックは図示されていない。
【００２０】
ラックハウジング１，２はアルミダイキャストで製造されている。左右に分離したラックハウジング１，２は、ラック軸３を挿通した鉄管７によって連結されている。本実施形態では、鉄管７はその両端部７ａ，７ｂがラックハウジング１，２の端部内径部に圧入手段によって挿入、結合されている。
【００２１】
図２は図１のＡ部の拡大断面図である。ラックハウジング２の開口端部は鉄管７との圧入面に続いてその奥方に小径部８が形成され、この小径部８によって形成される段差部９に鉄管７の端部７ｂが接当することで鉄管７の軸方向の圧入位置が規制される。圧入箇所における鉄管７の外周面７ｃに周方向に連続した溝１０が形成されている。本実施形態では、溝１０は鉄管７の端部７ｂ側の溝面１０ａとその反対側、つまり鉄管７の中央側の溝面１０ｂとで構成された断面略Ｖ字状の形態を成している。図２に示す鉄管７の縦断面において、鉄管７の端部７ｂ側の溝面１０ａと鉄管７の外周面７ｃとの成す角αは９０°または９０°より小さい鋭角となっている（本実施形態では鋭角）。また、この溝面１０ａに対向する溝面、つまり該端部７ｂ側の溝面１０ａとは反対側の溝面１０ｂと鉄管７の外周面７ｃとの成す角βは９０°より大きい鈍角となっている。
【００２２】
このような溝１０の形状により、鉄管７の端部７ｂをラックハウジング２の端部開口に圧入する時には、鉄管７の溝面１０ｂが鈍角の角度でハウジング開口部の内面へ進入する形態となるので、通常の圧入力で圧入嵌合することができる。圧入組付け後、鉄管７に引抜き方向の力が作用した時は、溝１０の鉄管７の端部７ｂ側の溝縁１２が鋭角でラックハウジング２の内周面に摺接する形態となるため、溝１０の尖った縁１２がハウジング２の端部の内周面に食い込む状態となって抜け荷重が高くなり、ラックハウジング２に対する鉄管７の強い保持力が確保される。
したがって、圧入時の締め代となるラックハウジング２と鉄管７の製造上の寸法公差を緩くすることができ、また圧入後のカシメ等が不要となり、コスト低減が図られる。
【００２３】
（第２の実施形態）
図３は本発明の第２の実施形態に係るラックハウジング２と鉄管７との圧入係合部の縦断面図であり、図１のＡ部に対応する部分の拡大図である。この第２の実施形態も第１の実施形態と同様にラックハウジング１，２の端部に鉄管７が圧入される形態であるが、第１の実施形態と異なるところは、鉄管７の外周面７ｃの溝１０に加えてラックハウジング２の内周側にも溝１５が形成されていることである。
【００２４】
第２の実施形態において、鉄管７の溝１０は、図２でも説明したように、圧入箇所における鉄管７の外周面７ｃに形成され、周方向に連続した溝となっている。この第１の実施形態では、溝１０は鉄管７の端部７ｂ側の溝面１０ａとその反対側、つまり鉄管７の中央側の溝面１０ｂとで構成される断面略Ｖ字状の形態を成している。図３に示す鉄管７の縦断面においても、第１の実施形態と同様に、溝面１０ａと鉄管７の外周面７ｃとの成す角αは９０°または９０°より小さい鋭角となっている（本実施形態では鋭角）。また、この溝面１０ａに対向する溝面、つまり該端部７ｂ側の溝面１０ａとは反対側の溝面１０ｂと鉄管７の外周面７ｃとの成す角βは９０°より大きい鈍角となっている。
【００２５】
ラックハウジング２の端部の内周面２ｃにはハウジング２の端部側の溝面１５ａとその反対側の溝面１５ｂとで構成された溝１５が形成されている。ラックハウジング２の縦断面でみて溝面１５ａとハウジング２の内周面２ｃとの角γが９０°または９０°より小さい鋭角となっている（図示実施形態では鋭角）。また、このハウジング２の端部側とは反対側の溝面１５ｂとハウジング２の内周面２ｃとの成す角δは９０°より大きい鈍角となっている。
【００２６】
このような溝１０，１５を鉄管７およびラックハウジング２に設けることにより、鉄管７の圧入時には鉄管７およびハウジング双方の鈍角の溝面１０ｂ，１５ｂによって通常と変りない圧入動作が確保されるとともに、鉄管７に引抜き作用が加わったときには、鉄管７の溝面１０ａの鋭角を成す溝縁１２およびラックハウジング２の端部側の溝面１５ａの鋭角を成す溝縁１６がともにそれぞれ相手側の内周面２ｃおよび外周面７ｃに食い込んで引掛かる形態となり、抜け方向に対する保持力がさらに強固になる。
【００２７】
また、第２の実施形態ではさらに、鉄管７側の溝１０とラックハウジング２側の溝１５とが少なくとも部分的に径方向に重なるように構成されている。具体的には、図３に示すように、溝１０の溝面１０ａの溝縁１２が、溝１５の溝面１５ａの溝縁１６の位置と同じ位置、あるいはこの位置よりも若干鉄管７を挿入する方向に位置するように構成されている。これにより、鉄管７が引抜き方向に移動しようとしたとき、鉄管７側の鋭角の溝縁１２とハウジング２側の鋭角の溝縁１６同士が係合あるいは食い込む形態となり、一層鉄管７の抜け方向に対する保持力が強くなる。
【００２８】
（第３の実施形態）
図４は本発明の第３の実施形態における鉄管７とラックハウジング２の圧入嵌合部の拡大縦断面図である。この第３の実施形態では、鉄管７の端部７ｂの内周面７ｄにラックハウジング２の端部が圧入された形態となっている。鉄管７の内周面７ｄに溝１０が形成され、かつ、その溝１０の鉄管７の端部７ｂ側の溝面１０ａと鉄管７の内周面７ｄとの成す角αは９０°又は鋭角に形成されている（本実施形態では鋭角）。そして、溝面１０ａの反対側の溝面１０ｂと鉄管７の内周面７ｄとの成す角βは９０°より大きい鈍角となっている。
【００２９】
この構成により、鉄管７とラックハウジング２の圧入時には、通常の圧入力で組み立てができるが、鉄管７の引抜き力に対しては溝面１０ａの鋭角の溝縁１７がハウジング２の外周面に食い込むように引掛かる形態となり、抜け方向に対する高い保持力が生じ、鉄管７の抜け防止がなされる。
【００３０】
（第４の実施形態）
図５は本発明の第４の実施形態に係る鉄管７の圧入部分の拡大縦断面図である。この実施形態も第３の実施形態と同様に、鉄管７の端部７ｂの内周面７ｄにラックハウジング２の端部が圧入された形態である。また鉄管７の内周面７ｄに溝１０が形成され、かつ、その溝１０の鉄管７の端部７ｂ側の溝面１０ａと鉄管７の内周面７ｄとの成す角αが９０°又は鋭角に形成され（本実施形態では鋭角）、かつ溝面１０ａとは反対側の溝面１０ｂと鉄管７の内周面７ｄとの成す角βが９０°より大きい鈍角になっている点は第３の実施形態と同様であるが、異なる点は第４の実施形態では鉄管７の溝１０に加えてラックハウジング２側にも溝１５が形成されていることである。ラックハウジング２の端部の外周面１８にはハウジング２の端部側の溝面１５ａとその反対側の溝面１５ｂとで構成され、ラックハウジング２の縦断面でみて溝面１５ａとハウジング２の外周面１８との角γが９０°または鋭角となっている（図示実施形態では鋭角）。また、このハウジング２の端部側とは反対側の溝面１５ｂとハウジング２の外周面１８との成す角δは９０°より大きい鈍角となっている。
【００３１】
このような溝１０，１５を鉄管７およびラックハウジング２に設けることにより、鉄管７とラックハウジング２との圧入嵌合時には鉄管７およびハウジング２双方の鈍角の溝縁によって通常と変りない圧入力の圧入動作が確保されるとともに、鉄管７の引抜き作用が加わったときには、鉄管７の溝面１０ａの鋭角を成す溝縁およびラックハウジング２の溝面１５ａの鋭角を成す溝縁がともにそれぞれ相手側の外周面１８および内周面７ｄに食い込んで引掛かる形態となり、抜け方向に対する保持力がさらに強固になる。
【００３２】
また、第４の実施形態ではさらに、鉄管７側の溝１０とラックハウジング２側の溝１５が少なくとも部分的に径方向に重なるように構成されている。具体的には、図５に示すように、溝１０の溝面１０ａの溝縁が、溝１５の溝面１５ａの溝縁の位置とほぼ同じ位置、あるいはこの位置よりも若干ハウジングを挿入する方向に位置するように構成されている。これにより、鉄管７が引抜き方向に移動しようとしたとき、鉄管７側の鋭角の溝縁とハウジング２側の鋭角の溝縁同士が係合あるいは食い込む形態となり、一層鉄管の抜け方向に対する保持力が強くなる。
【００３３】
（第５の実施形態）
図６は本発明の第５の実施形態のラックハウジング２と鉄管７の圧入部分の拡大縦断面図である。この第５の実施形態では第１の実施形態で示したような鉄管７の外周面７ｃに形成されたのと同じ溝１０が複数個離隔して、かつ各溝同じ向きに、形成されている。これらの溝１０によっても、鉄管７の圧入時には通常の圧入力で圧入動作がもたらされるが、鉄管７の引抜き力がかかった時には、複数の溝１０の鋭角の溝縁１２がラックハウジング２の内周面に食い込むように引掛かり、一層効果的に鉄管７の抜け方向への保持力が確保される。
【００３４】
なお、このように複数個の溝を設ける構成は図６のような形態にのみ限定されるものではなく、第２〜第４の実施形態で示したような溝を軸方向に離隔して複数個設けることもでき、その分加工工数は増えるものの、さらに一層確実な抜け方向に対する保持力が確保される。
【００３５】
上述の各実施形態では片側のラックハウジング２と鉄管７との圧入部分について説明したが、他方のステアリングシャフト側のラックハウジング１と鉄管７との圧入部分について同様な溝を設けて鉄管の抜け方向に対する保持力を確保するようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るラックアンドピニオン式ステアリング装置のラックハウジング部分の断面図である。
【図２】図１のＡ部の拡大縦断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るラックハウジングと鉄管の圧入係合部の断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る鉄管とラックハウジングの圧入嵌合部の拡大縦断面図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る鉄管圧入部分の拡大縦断面図である。
【図６】本発明の第５の実施形態のラックハウジングと鉄管圧入部分の拡大縦断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１，２  ラックハウジング
３  ラック軸
５  ステアリングシャフト
７  鉄管
１０  鉄管側の溝
１０ａ  鉄管端部側の溝面
１０ｂ  鉄管端部側とは反対側の溝面
１５  ラックハウジング側の溝
１５ａ  ハウジング端部側の溝面
１５ｂ  ハウジング端部側の溝面とは反対側の溝面
【図１】
0005181854.tif 000002
【図２】
0005181854.tif 000003
【図３】
0005181854.tif 000004
【図４】
0005181854.tif 000005
【図５】
0005181854.tif 000006
【図６】
0005181854.tif 000007