(57)【要約】【課題】抑えねじ筒２２ａの形状を単純化できて、この抑えねじ筒２２ａの製造コストを低く抑える事ができ、しかも、玉軸受１６及びシールリング２７ａを、何れもピニオン軸６に組み付ける事で、組み付け作業の集約化を図れる構造を実現する。【解決手段】前記抑えねじ筒２２ａの内周面を、径方向内方に突出する鍔部を持たない円筒面とする。又、前記シールリング２７ａを、円環状の弾性材３１の内径寄り部分を円環状の芯金３２により補強したものとする。そして、前記シールリング２７ａを前記ピニオン軸６の中間部に外嵌固定した状態で、前記弾性材３１の外周縁を前記抑えねじ筒２２ａの内周面に、全周に亙り摺接させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端が開口した筒状の主収納部及びこの主収納部に対し捩れの位置で設けられて一端が開口した筒状の副収納部を有するケーシングと、前面にラック歯を設け、このケーシングの主収納部内に軸方向の変位を可能に設置されたラック軸と、軸方向の先半部に形成したピニオン歯を前記ラック歯と噛合させると共に軸方向の基半部を前記ケーシングの副収納部の開口部から外に突出させた状態でこの副収納部内に配置されたピニオン軸と、このピニオン軸の中間部外周面とこの副収納部の内周面の開口寄り部分との間に設けられて、このピニオン軸をこの副収納部内に回転自在に支持する軸受と、この副収納部の内周面の開口側端部に螺着して、この軸受を前記副収納部の内周面中間部に設けられた段差部に向け抑え付ける抑えねじ筒と、この抑えねじ筒の内周面と前記ピニオン軸の中間部外周面との間に設けられたシールリングとを備えたラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットに於いて、前記抑えねじ筒の内周面は、径方向内方に突出する鍔部を持たない円筒面であり、前記シールリングは、円環状の弾性材の内径寄り部分を円環状の芯金により補強したもので、前記ピニオン軸の中間部に外嵌固定した状態で、前記弾性材の外周縁を前記抑えねじ筒の内周面に、全周に亙り摺接させている事を特徴とするラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニット。
【請求項２】
前記軸受が単列の玉軸受であって、この玉軸受を構成する内輪が前記ピニオン軸の軸方向中間部に、軸方向の変位を阻止した状態で外嵌固定されており、同じく外輪が、前記段差部と前記抑えねじ筒との間で挟持されて、前記副収納部内に前記ピニオン軸の軸方向の変位を阻止した状態で内嵌固定されており、このピニオン軸の中間部外周面で前記内輪を外嵌した部分よりも前記副収納部の開口寄り部分に第二の段差部が形成されており、前記シールリングが、軸方向片面の内径寄り部分をこの第二の段差部に突き当てた状態で、前記ピニオン軸に外嵌固定されている、請求項１に記載したラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニット。
【請求項３】
前記抑えねじ筒の外径は、前記副収納部の開口端部に螺着する基半部よりも、この副収納部外に突出する先半部で小さくなっており、前記シールリングの外周縁は、この先半部の内周面に摺接している、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載したラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車の操舵輪に舵角を付与する為のステアリング装置を構成するラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットの改良に関する。具体的には、ピニオン軸装着部のシール性確保を図りつつ、製造コストの低減を図れる構造の実現を意図したものである。
【背景技術】
【０００２】
ステアリングホイールから入力された回転運動を舵角付与の為の直線運動に変換する為の機構としてラックアンドピニオンを使用する、ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットを備えたステアリング装置が、例えば特許文献１〜３に記載される等により、従来から広く知られている。又、ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットは、小型且つ軽量に構成でき、しかも剛性が高く良好な操舵感を得られる為、実際に広く使用されている。図３〜５は、この様なラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットを組み込んだステアリング装置の１例として、特許文献２に記載された構造を示している。このステアリング装置では、ステアリングホイール１の操作に伴って回転するステアリングシャフト２の動きを、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の入力軸である、ピニオン軸６に伝達する。
【０００３】
このステアリングギヤユニット５は、このピニオン軸６の軸方向の一部に設けたピニオン歯７と、ラック軸８の前面に設けたラック歯９とを噛合させて成る。これらピニオン軸６及びラック軸８は、それぞれの一部を、ケーシング１０内に収納している。このケーシング１０は、それぞれが筒状である、主収納部１１及び副収納部１２を備える。このうちの主収納部１１は、両端が開口している。又、この副収納部１２は、この主収納部１１の一部側方に設けられていて、一端が開口している。これら主収納部１１の中心軸と副収納部１２の中心軸とは、互いに捩れの位置関係にある。前記ラック軸８は、このうちの主収納部１１に、軸方向の変位を可能に挿通しており、両端部をこの主収納部１１から突出させている。そして、この両端部に、それぞれ球面継手１３、１３を介して、タイロッド１４、１４の基端部を結合している。これら両タイロッド１４、１４の先端部は、それぞれ図示しないナックルアームの先端部に、枢軸により結合している。尚、前記ラック軸８は、前記ピニオン歯７と前記ラック歯９との噛合により、自身の中心軸回りで回転する事はない。
【０００４】
又、前記ピニオン軸６は、前記ピニオン歯７を形成した先半部を前記副収納部１２内に、回転のみ可能に支持している。この為に、前記ピニオン軸６の先端部をこの副収納部１２の奥端部に、ラジアルニードル軸受１５により支持している。又、前記ピニオン軸６の中間部を前記副収納部１２の開口寄り部分に、深溝型、３点接触型若しくは４点接触型等の単列の玉軸受１６により支持している。この玉軸受１６を構成する内輪１７と外輪１８とのうちの内輪１７は、前記ピニオン軸６の中間部に形成した内径側段差面１９と、このピニオン軸６の中間部に係止した円すい止め輪２０との間で挟持している。又、前記外輪１８は、前記副収納部１２の内周面中間部に形成した、特許請求の範囲に記載した段差部である外径側段差面２１と、この副収納部１２の開口部に螺着した抑えねじ筒２２との間で挟持している。この構成により前記ピニオン軸６の先半部を前記副収納部１２内に、ラジアル荷重及びスラスト荷重を支承可能に（軸方向の変位を阻止して回転可能に）支持している。
【０００５】
又、前記主収納部１１の直径方向に関して、前記副収納部１２と反対側部分にシリンダ筒部２３を設け、このシリンダ筒部２３内に押圧ブロック２４を嵌装している。そして、このシリンダ筒部２３の開口部に螺着した蓋体２５とこの押圧ブロック２４との間にばね２６を設けて、この押圧ブロック２４を前記ラック軸８に向け押圧している。そして、このラック軸８を前記ピニオン軸６に向け弾性的に押圧して、前記ピニオン歯７と前記ラック歯９との噛合部のバックラッシを解消している。又、これら両歯７、９同士の噛合部での動力伝達に伴って前記ラック軸８に加わる、前記ピニオン軸６から離れる方向の力に拘らず、前記噛合部の噛合状態を適正に維持する。
【０００６】
左右の前輪に舵角を付与する際には、前記ステアリングホイール１の操作により前記ピニオン軸６を回転させると、前記ピニオン歯７と前記ラック歯９との噛合に基づいて、前記ラック軸８が軸方向に変位する。そして、このラック軸８の両端部に結合した、前記両タイロッド１４、１４を押し引きして、前記両前輪に所望の舵角を付与する。
【０００７】
上述の様なステアリングギヤユニット５は、一般的には自動車のエンジンルーム内に、前記ピニオン軸６を上方に位置させた状態で（図５の右側を上に向けた状態で）設置する。従って、走行に伴って降りかかる泥水等の異物が前記ケーシング１０内に入り込むのを防止する為の構造が必要になる。このうち、前記主収納部１１の両端開口部は、この主収納部１１の両端部と前記両ラック軸８の両端部との間に、ベローズ３７、３７（図３参照）を掛け渡す事によりシールする。
【０００８】
これに対して、前記副収納部１２の開口部は、前記抑えねじ筒２２に内嵌したシールリング２７によりシールしている。この抑えねじ筒２２は、鋼材等の素材に削り加工を施す事により造ったもので、内周面の中間部に内向鍔部２８を形成している。そして、前記シールリング２７は、前記抑えねじ筒２２のうちで、この内向鍔部２８よりも外部空間側に内嵌した状態で、内周縁を前記ピニオン軸６の中間部外周面に、全周に亙り摺接させている。
【０００９】
上述の様な従来構造の場合、前記シールリング２７を装着する抑えねじ筒２２の形状が複雑で、加工が面倒でしかも加工時間を要する切削加工により造る必要があり、この抑えねじ筒２２の製造コストが嵩む事が避けられない。又、ステアリングギヤユニット５を組み立てる過程で、前記玉軸受１６を前記ピニオン軸６に、前記シールリング２７を前記抑えねじ筒２２に、それぞれ組み付ける。この様に、軸方向に隣接して配置される部材１６、２７を、互いに別々の部材に組み付ける為、組み付け作業の集約化ができず、前記ステアリングギヤユニット５の組立作業の能率化を図る面から不利になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−１８６１８５号公報
【特許文献２】特開２００９−１８４５９１号公報
【特許文献３】特開２００９−１９０４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、抑えねじ筒の形状を単純化できて、この抑えねじ筒の製造コストを低く抑える事ができ、しかも、玉軸受の如き軸受及びシールリングを、何れもピニオン軸に組み付ける事で、組み付け作業の集約化を図れる構造を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットは、前述した従来から知られているラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットと同様に、ケーシングと、ラック軸と、ピニオン軸と、軸受と、抑えねじ筒と、シールリングとを備える。
このうちのケーシングは、両端が開口した筒状の主収納部、及び、この主収納部に対し捩れの位置で設けられて一端が開口した筒状の副収納部を有する。
又、前記ラック軸は、前面にラック歯を設け、前記ケーシングの主収納部内に、軸方向の変位を可能に設置されている。
又、前記ピニオン軸は、軸方向の先半部に形成したピニオン歯を前記ラック歯と噛合させると共に、軸方向の基半部を前記ケーシングの副収納部の開口部から外に突出させた状態で、この副収納部内に配置されている。
又、前記軸受は、前記ピニオン軸の中間部外周面とこの副収納部の内周面の開口寄り部分との間に設けられて、このピニオン軸をこの副収納部内に回転自在に支持する。
又、前記抑えねじ筒は、この副収納部の内周面の開口側端部に螺着して、この軸受を前記副収納部の内周面中間部に設けられた段差部に向け抑え付ける。
更に、前記シールリングは、前記抑えねじ筒の内周面と、前記ピニオン軸の中間部外周面との間に設けられている。
【００１３】
特に、本発明のラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットに於いては、前記抑えねじ筒の内周面は、径方向内方に突出する鍔部を持たない円筒面である。
又、前記シールリングは、円環状の弾性材の内径寄り部分を円環状の芯金により補強したもので、前記ピニオン軸の中間部に外嵌固定した状態で、前記弾性材の外周縁を前記抑えねじ筒の内周面に、全周に亙り摺接させている。
【００１４】
上述の様な本発明のラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットを実施する場合に、具体的には、請求項２に記載した発明の様に、前記軸受を、深溝型、３点接触型若しくは４点接触型等の、単列の玉軸受として、この玉軸受を構成する内輪を前記ピニオン軸の軸方向中間部に、軸方向の変位を阻止した状態で外嵌固定する。又、前記玉軸受を構成する外輪を、前記段差部と前記抑えねじ筒との間で挟持して、前記副収納部内に、前記ピニオン軸の軸方向の変位を阻止した状態で内嵌固定する。更に、このピニオン軸の中間部外周面で前記内輪を外嵌した部分よりも前記副収納部の開口寄り部分に、段差部を形成する。そして、前記シールリングを、軸方向片面の内径寄り部分をこの段差部に突き当てた状態で、前記ピニオン軸に外嵌固定する。
【００１５】
又、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項３に記載した発明の様に、前記抑えねじ筒の外径を、前記副収納部の開口端部に螺着する基半部よりも、この副収納部外に突出する先半部で小さくする。そして、前記シールリングの外周縁を、この先半部の内周面に摺接させる。
【発明の効果】
【００１６】
上述の様に構成する本発明のラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットによれば、抑えねじ筒の形状を単純化できて、この抑えねじ筒の製造コストを低く抑えられる。又、玉軸受の如き軸受及びシールリングを、何れもピニオン軸に組み付ける事で、組み付け作業を集約化し、組立作業の能率化によるコスト低減を図れる。
【００１７】
先ず、前記抑えねじ筒に関しては、内周面を、径方向内方に突出する鍔部を持たない円筒面としている為、加工時間が短い鍛造による製造が可能になり、製造コストを低く抑える事ができる。又、鍔部を省略する事による軽量化も図れる。
又、ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットの組立作業の過程で、前記軸受及び前記シールリングを、何れもピニオン軸に外嵌する。この為、これら軸受及びシールリングの組み付け作業を集約化して、前記組立作業の効率化によるコスト低減が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す、図４の拡大Ａ−Ａ断面に相当する図。
【図２】同第２例を示す、図１と同様の図。
【図３】ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットを組み込んだ自動車用操舵装置の１例を示す部分切断側面図。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図。
【図５】図４の拡大Ａ−Ａ断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［実施の形態の第１例］
図１は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例を含めて本発明の特徴は、ケーシング１０のうちの副収納部１２の開口部とピニオン軸６の中間部との間に設ける、シール装置の構造にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図５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説明を省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【００２０】
本例の構造に組み込まれる抑えねじ筒２２ａは、炭素鋼等の素材に鍛造加工を施して円筒状の中間素材とした後、必要箇所に、ダイス加工により雄ねじ部２９を形成して成る。前記抑えねじ筒２２ａの内周面は、径方向内方に突出する鍔部を持たない、円筒面としている。本例の場合には、前記副収納部１２への組み付け状態でこの副収納部１２の内部空間側に位置する基端（図１の左端）寄り部分に、開口端縁に向うに従って内径が大きくなる方向に傾斜したテーパ面３０を形成している。このテーパ面３０は、前記抑えねじ筒２２ａを鍛造により加工する際、内径側から金型を抜き取る為の抜き勾配として機能する。前記抑えねじ筒２２ａの内周面のうちで、前記テーパ面３０から外れた、軸方向中間部乃至先端部（図１の右端部）は、軸方向に関して内径が（全く若しくは殆ど）変化しない、単なる円筒面としている。又、前記抑えねじ筒２２ａの外径は、前記副収納部１２の開口端部に螺着する為に前記雄ねじ部２９を形成した基半部よりも、この副収納部１２外に突出する先半部（図１の右半部）で小さくしている。従って、前記抑えねじ筒２２ａの径方向に関する厚さ寸法は、基半部で大きく、先半部で小さくなっている。この構成により、前記抑えねじ筒２２ａの軽量化を図っている。
【００２１】
この抑えねじ筒２２ａと共に前記シール装置を構成するシールリング２７ａは、ゴムの如きエラストマー等の円環状の弾性材３１の内径寄り部分を、円環状の芯金３２により補強して成る。この様な前記シールリング２７ａは、前記ピニオン軸６の中間部に外嵌固定した状態で、前記弾性材３１の外周縁を前記抑えねじ筒２２ａの内周面に、全周に亙り摺接させている。この弾性材３１の外周縁部は、軸方向に関する厚さ寸法を小さくする等により、弾性変形し易くしている。この為、この外周縁部と前記抑えねじ筒２２ａの内周面との摺接部の面圧並びに当積部の面積を適正にして、この摺接部の摺動トルクが過大になる事を防止できる。
【００２２】
又、本例の場合には、前記ピニオン軸６の中間部外周面で、玉軸受１６を構成する内輪１７を外嵌した部分よりも前記副収納部１２の開口寄り（図１の右寄り）部分に、特許請求の範囲に記載した第２の段差部である、段差部３３を形成している。そして、前記シールリング２７ａを、軸方向片面の内径寄り部分をこの段差部３３に突き当てた状態で、前記ピニオン軸６に外嵌固定している。この状態で前記シールリング２７ａの外周縁が前記抑えねじ筒２２ａの内周面の先端寄り部分に摺接する様に、前記段差部３３の軸方向位置を規制している。前記ピニオン軸６のうち、この段差部３３に隣接して前記シールリング２７ａを外嵌する部分の外径は、このピニオン軸６の先端部で自在継手３（図３参照）のヨークを結合する部分の外径よりも大きくしている。従って前記シールリング２７ａは、内周面に傷等の損傷を生じる事なく、前記段差部３３に隣接する部分に外嵌支持できる。
【００２３】
尚、前記シールリング２７ａは前記ピニオン軸６に対し、十分に大きな締り嵌めで外嵌しているし、ステアリングギヤユニットを車両に組み付けた状態で前記段差部３３は上方に向いた状態となる。更に、前記ピニオン軸６と前記芯金３２とは、何れも鋼材製であって、線膨張率は殆ど同じである。従って、使用時の温度変化に拘らず、前記ピニオン軸６に対する前記シールリング２７ａの締め代が低下する事はない。この為、使用時に前記シールリング２７ａが、前記ピニオン軸６から不用意に抜け出る事はない。
【００２４】
上述の様に構成する本例のラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットによれば、前記抑えねじ筒２２ａの形状を単純化できて、この抑えねじ筒２２ａの製造コストを低く抑えられる。即ち、この抑えねじ筒２２ａの内周面を、径方向内方に突出する鍔部を持たず、基端寄り部分に型抜きの為のテーパ面３０を形成しただけの、単なる円筒面としている為、加工時間が短い鍛造による製造が可能になる。尚、前記テーパ面３０は、前記シールリング２７ａを前記抑えねじ筒２２ａ内に挿入する際の案内面として機能する。又、この抑えねじ筒２２ａの内周面のうちで、前記テーパ面３０から軸方向に外れた部分は、前記シールリング２７ａの外周縁を摺接させる為、平滑面とする必要があるが、この様な平滑面に関しても、鍛造加工の際に、外周面を平滑面とした芯金（中子）を使用し、素材の一部をこの芯金の外周面に強く押し付けつつ前記抑えねじ筒２２ａを加工する事により、容易に形成できる。但し、上記平滑面を、機械加工により形成しても良い。機械加工すべき部分の面積は限られるので、加工コストの上昇は限られる。これらにより、必要とする性能を有する、この抑えねじ筒２２ａを、容易に、且つ、低コストで造れる。
【００２５】
又、前記玉軸受１６及び前記シールリング２７ａを、何れも前記ピニオン軸６に組み付ける事で、組み付け作業を集約化し、組立作業の能率化によるコスト低減を図れる。即ち、ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットの組立作業の過程で、前記玉軸受１６及び前記シールリング２７ａを、何れも前記ピニオン軸６に外嵌する。複数の部品を組み立てる場合、１個の部品に組み付ける部品の数が多いほど、組み付け作業を集約化し、組立作業の能率化によるコスト低減を図れる為、前記ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットの組立作業の効率化によるコスト低減が可能になる。
【００２６】
［実施の形態の第２例］
図２は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、シールリング２７ａを、ピニオン軸６の中間部外周面に形成した段差部３３と、同じく中間部外周面の係止溝に係止した、欠円環状の止め輪３４との間に挟持して、前記ピニオン軸６からの前記シールリング２７ａの抜け止めを、より確実にしている。
その他の部分の構成及び作用は、上述した実施の形態の第１例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略する。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明のラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットは、前述の図３に示した様な、ステアリングコラム３５部分に、補助力を付与する為の電動モータ３６等を組み付けた、所謂コラム型の電動式パワーステアリング装置と組み合わせて実施する事もできる。
又、本発明を実施する場合に、図１〜２に示した、ピニオン軸６の中間部の段差部３３を省略し、代わりに、当該部分に欠円環状の止め輪を係止する事もできる。
【符号の説明】
【００２８】
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    ピニオン歯
８    ラック軸
９    ラック歯
１０    ケーシング
１１    主収納部
１２    副収納部
１３    球面継手
１４    タイロッド
１５    ラジアルニードル軸受
１６    玉軸受
１７    内輪
１８    外輪
１９    内径側段差面
２０    円すい止め輪
２１    外径側段差面
２２、２２ａ  抑えねじ筒
２３    シリンダ筒部
２４    押圧ブロック
２５    蓋体
２６    ばね
２７、２７ａ  シールリング
２８    内向鍔部
２９    雄ねじ部
３０    テーパ面
３１    弾性材
３２    芯金
３３    段差部
３４    止め輪
３５    ステアリングコラム
３６    電動モータ
３７    ベローズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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