(57)【要約】【課題】材料歩留まりを向上させることのできるピストンの固定方法を提供する。【解決手段】このピストンの固定方法では、油圧シリンダ７の第１及び第２の油圧室Ｒ１，Ｒ２を区画するとともに、第１及び第２の油圧室Ｒ１，Ｒ２をシールするためのシール部材２１を収容するための凹部１２を有するピストン１０を車両のラック軸４に固定する。ここでは、ピストン１０の凹部１２の底面を押圧することで、凹部１２の底部にあたる部位をラック軸４の外周面に形成された溝４ａにかしめる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧シリンダの油圧室を区画するとともに、隣り合う前記油圧室間をシールするためのシール部材が外周面に取り付けられるリング状のピストンをステアリング装置のラック軸に固定するピストンの固定方法において、
前記ピストンの外周面を押圧し、前記ピストンの内周面の、前記シール部材の取り付け箇所に対応する部位を、前記ラック軸の外周面に形成された溝にかしめる工程を備える
ことを特徴とするピストンの固定方法。
【請求項２】
請求項１に記載のピストンの固定方法において、
リング状素材の外周面に前記シール部材を収容するための凹部を形成して前記ピストンを成形する工程を更に備え、
前記ピストンの外周面の押圧が、前記凹部の底面を押圧することで行われる
ことを特徴とするピストンの固定方法。
【請求項３】
前記ピストンを成形する工程の際に、前記ピストンの外周面の押圧箇所に凸部を形成する
請求項１又は２に記載のピストンの固定方法。
【請求項４】
油圧シリンダの油圧室を区画するとともに、隣り合う前記油圧室間をシールするためのシール部材が外周面に配置されるリング状のピストンをステアリング装置のラック軸に固定するピストンの固定構造において、
前記ピストンの内周面の前記シール部材の取り付け箇所に対応する部位が、前記ラック軸の外周面に形成された溝にかしめられてなる
ことを特徴とするピストンの固定構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の油圧式パワーステアリング装置に設けられる油圧シリンダのピストンを車両のラック軸に固定するピストンの固定方法、及びピストンの固定構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のステアリング操作を補助するパワーステアリング装置の一つとして、油圧式パワーステアリング装置が知られている。油圧式パワーステアリング装置は、ステアリング操作に基づくステアリングシャフトの回転運動を駆動輪に伝達するラック軸、及びラック軸に一体に設けられる油圧シリンダを備えている。油圧シリンダの内部には、ラック軸に固定されるピストンが収容されており、このピストンにより油圧シリンダの内部に２つの油圧室が区画形成されている。油圧式パワーステアリング装置では、２つの油圧室に対して作動油の給排を行うことで各油圧室に差圧を発生させる。そして、この差圧に基づきピストンに働く力によりラック軸がその軸方向に変位することで、車両のステアリング操作が補助されるようになっている。
【０００３】
一方、油圧シリンダの構造としては、例えば特許文献１に記載の構造が知られている。図７に、特許文献１に記載の油圧シリンダを含め、従来一般の油圧シリンダの構造を示す。
【０００４】
図７に示すように、この油圧シリンダ５０は、ラック軸６０の外周を覆うようにして設けられるとともに、その内部にピストン７０を有している。
このうち、ラック軸６０の外周面には、例えばサークリップなどからなるストップリング８０が挿入される第１の溝６１と、ピストン７０をかしめるための第２の溝６２が全周にわたって形成されている。
【０００５】
また、ピストン７０は、ラック軸６０が挿通される挿通孔７１を有して、全体としてリング状に形成されている。挿通孔７１の左方側の内周縁部には、溝７２が全周にわたって形成されており、この溝７２がストップリング８０の外周部分に接触することでピストン７０の左端部がラック軸６０に対して位置決めされている。また、ピストン７０の右端面には、鍔部７３が形成されている。そして、この鍔部７３がラック軸６０の第２の溝６２にかしめられることでラック軸６０にピストン７０が固定されている。
【０００６】
一方、ピストン７０の外周面には、Ｏリング８１及びシール部材８２が収容される凹部７４が全周にわたって形成されている。シール部材８２は、Ｏリング８１により内側から押圧されることで油圧シリンダ５０の内面に摺動可能に接触している。そして、油圧シリンダ５０の内部空間がピストン７０及びシール部材８２により仕切られることで、油圧シリンダ５０の内部に第１及び第２の油圧室Ｒ１０，Ｒ１１が区画形成されている。このような構造によれば、第１の油圧室Ｒ１０と第２の油圧室Ｒ１１との間のシール性を的確に確保することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開昭６１−１８２４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、図７に例示するピストン７０の製造は、一般に、次のように行われる。まず、図８に示すようなリング状素材９０を用意する。そして、リング状素材９０に対して図中の一点鎖線のハッチングで示す部位を除去する切削加工を行うことで溝７２、鍔部７３、及び凹部７４を形成し、先の図７に例示したピストン７０を成形する。しかしながら、このような方法でピストン７０を製造する場合、鍔部７３を形成するために、リング状素材９０から鍔部７３の外周にあたる部位Ｃを除去しなければならず、このことが材料歩留まりを悪化させる要因の一つとなっている。
【０００９】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、材料歩留まりを向上させることのできるピストンの固定方法、及びピストンの固定構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、油圧シリンダの油圧室を区画するとともに、隣り合う前記油圧室間をシールするためのシール部材が外周面に取り付けられるリング状のピストンをステアリング装置のラック軸に固定するピストンの固定方法において、前記ピストンの外周面を押圧し、前記ピストンの内周面の、前記シール部材の取り付け箇所に対応する部位を、前記ラック軸の外周面に形成された溝にかしめる工程を備えることを要旨とする。
【００１１】
同方法によるように、ピストンの内周面のシール部材の取り付け箇所に対応する部位をラック軸の溝にかしめることとすれば、前述した鍔部が不要となる。これにより、ピストンに鍔部を形成する必要がなくなるため、その分だけ材料歩留まりが向上するようになる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のピストンの固定方法において、リング状素材の外周面に前記シール部材を収容するための凹部を形成して前記ピストンを成形する工程を更に備え、前記ピストンの外周面の押圧が、前記凹部の底面を押圧することで行われることを要旨とする。
【００１３】
同方法によるように、シール部材を収容するための凹部をピストンの外周面に形成した後、凹部の底面を押圧することとすれば、ピストンの肉厚の薄い部位が押圧されることとなるため、ピストンを塑性変形させ易くなる。これにより、ピストンをラック軸の溝に容易にかしめることが可能となる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のピストンの固定方法において、前記ピストンを成形する工程の際に、前記ピストンの外周面の押圧箇所に凸部を形成することを要旨とする。
【００１５】
ピストンの外周面を押圧した際にその押圧箇所が凹むようなことがあると、ピストンの外周面にシール部材を取り付けた際に、その取り付け位置にずれが生じるおそれがある。そして、シール部材の取り付け位置にずれが生じると、シール性の低下を招くおそれがある。この点、上記方法によれば、ピストンの外周面を押圧したとき、ピストンの外周面に形成された凸部が凹むこととなるため、ピストンの外周面が平坦化される。これにより、シール部材の取り付け位置のずれを的確に抑制することができるため、シール性を確保することが可能となる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、油圧シリンダの油圧室を区画するとともに、隣り合う前記油圧室間をシールするためのシール部材が外周面に配置されるリング状のピストンをステアリング装置のラック軸に固定するピストンの固定構造において、前記ピストンの内周面の、前記シール部材の取り付け箇所に対応する部位が、前記ラック軸の外周面に形成された溝にかしめられてなることを要旨とする。
【００１７】
同構成によるように、ピストンの内周面のシール部材の取り付け箇所に対応する部位をラック軸の溝にかしめることとすれば、前述した鍔部が不要となる。これにより、ピストンに鍔部を形成する必要がなくなるため、その分だけ材料歩留まりが向上するようになる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明にかかるピストンの固定方法及びピストンの固定構造によれば、材料歩留まりを向上させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】車両の油圧式パワーステアリング装置の概要を模式的に示す図。
【図２】本発明にかかるピストンの固定構造の一実施形態について同固定構造が採用される油圧シリンダの断面構造を示す断面図。
【図３】本発明にかかるピストンの固定方法の一実施形態についてそのピストンの成形手順を示す断面図。
【図４】同実施形態のピストンの固定方法についてその固定手順を示す断面図。
【図５】本発明にかかるピストンの固定方法の他の例についてその固定手順を示す断面図。
【図６】本発明にかかるピストンの固定方法の他の例についてその固定手順を示す断面図。
【図７】従来の油圧シリンダの断面構造を示す断面図。
【図８】従来のピストンの成形手順を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明にかかるピストンの固定構造の一実施形態について図１〜図４を参照して説明する。はじめに、図１及び図２を参照して、本実施形態のピストンの固定構造を利用した車両の油圧式パワーステアリング装置について説明する。
【００２１】
図１に示すように、この油圧式パワーステアリング装置では、ステアリングホイール１にその回転軸としてステアリングシャフト２が取り付けられるとともに、このステアリングシャフト２の下端部にラックアンドピニオン機構３を介してラック軸４が連結されている。そして、運転者によるステアリングホイール１の操作に伴いステアリングシャフト２が回転すると、その回転運動がラックアンドピニオン機構３を介してラック軸４の軸方向の往復直線運動に変換される。また、ラック軸４の軸方向の往復直線運動がその両端に連結されたタイロッド５を介して転舵輪６に伝達されることにより、転舵輪６の転舵角、すなわち車両の進行方向が変更される。
【００２２】
そして、この油圧式パワーステアリング装置は、運転者によるステアリング操作をアシストする機構として、ラック軸４が挿通されるハウジングに一体に設けられる油圧シリンダ７、油圧シリンダ７に作動油を供給するオイルポンプ８、及び油圧シリンダ７に対する作動油の給排を制御する切替弁９を備えている。
【００２３】
このうち、オイルポンプ８は、貯留タンクＴに貯留された作動油を吸い上げて加圧するとともに、加圧された作動油を供給油路Ｌ３を介して切替弁９に供給する。
また、油圧シリンダ７の内部には、ラック軸４に固定されるピストン１０が収容されている。ピストン１０の周辺の拡大断面構造を図２に示すように、ピストン１０は、ラック軸４が挿通される挿通孔１１を有して、全体としてリング状に形成されている。このピストン１０の外周面には、Ｏリング２０及びシール部材２１が収容される凹部１２が全周にわたって形成されている。シール部材２１は、Ｏリング２０により内側から押圧されることで油圧シリンダ７の内面に摺動可能に接触している。そして、油圧シリンダ７の内部がピストン１０及びシール部材２１により仕切られることで、油圧シリンダ５０の内部に第１及び第２の油圧室Ｒ１，Ｒ２が区画形成されている。また、シール部材２１によって第１の油圧室Ｒ１と第２の油圧室Ｒ２との間のシール性が確保されている。
【００２４】
さらに、ラック軸４の外周面には、全周にわたって溝４ａが形成されている。そして、ピストン１０の内周面の、凹部１２の底部にあたる部位がラック軸４の溝４ａにかしめられることで、ラック軸４にピストン１０が固定されている。このように、本実施形態では、ピストン１０の凹部１２の底部にあたる部位をラック軸４の溝４ａにかしめることで、先の図７に例示したような鍔部をピストンから排除することとしている。
【００２５】
一方、図１に示すように、油圧シリンダ７の第１及び第２の油圧室Ｒ１，Ｒ２は、第１及び第２の油路Ｌ１，Ｌ２を介して切替弁９に接続されている。切替弁９は、ステアリングシャフト２の途中に設けられており、ステアリングシャフト２の回転に基づき第１及び第２の油圧室Ｒ１，Ｒ２に対する作動油の給排を行う。すなわち、切替弁９は、オイルポンプ８から供給される作動油をステアリングシャフト２の回転操作、すなわちステアリング操作の操舵方向及び操舵トルクに応じて第１及び第２の油路Ｌ１，Ｌ２を介して第１及び第２の油圧室Ｒ１，Ｒ２のいずれか一方に供給する。同時に、切替弁９は、第１及び第２の油圧室Ｒ１，Ｒ２のいずれか他方から第１及び第２の油路Ｌ１，Ｌ２を介して排出される作動油を排出油路Ｌ４を介して貯留タンクＴに排出する。
【００２６】
そして、この油圧式パワーステアリング装置では、運転者によるステアリングホイール１の操作に伴いステアリングシャフト２が回転すると、切替弁９を通じて第１及び第２の油圧室Ｒ１，Ｒ２に対する作動油の給排が行われる。このとき、第１の油圧室Ｒ１と第２の油圧室Ｒ２との間に差圧が発生し、この差圧に応じた力がピストン１０に働く。そして、このピストン１０に働く力によりラック軸４が軸方向に変位することで、ステアリング操作が補助されるようになっている。
【００２７】
次に、図３及び図４を参照して、ピストン１０の成形方法、並びにピストン１０のラック軸４への固定方法について説明する。
ピストン１０の成形に際しては、まず、図３に示すようなリング状素材３０を用意する。なお、リング状素材３０の材質としては、塑性加工性の良好な低炭素鋼（例えばＳ１０Ｃ）が選択されている。そして、このリング状素材３０に対して図中に点ハッチングで示す部位Ａを除去する切削加工を行うことで、リング状素材３０の外周面に凹部１２を全周にわたって形成する。このとき、凹部１２の底面に凸部１３を全周にわたって形成する。また、リング状素材３０の外周縁部及び内周縁部に面取加工を施す。これにより、ピストン１０の成形が完了する。このように、本実施形態では、ピストン１０の成形の際に鍔部を形成する必要がないため、その分だけ材料歩留まりが向上する。
【００２８】
その後、図４に示すように、適宜の位置決め装置を用いて、ラック軸４の溝４ａの位置とピストン１０の凹部１２の位置とが径方向で一致するように、ラック軸４及びピストン１０の位置決めを行う。そして、図４に矢印で示すようにピストン１０の凹部１２の底面を適宜の治具を用いて内周側に向けて押圧する。これにより、ピストン１０の薄肉部分が押圧されるため、ピストン１０を塑性変形させ易くなる。そして、この塑性変形により、ピストン１０の凹部１２の底部にあたる部位を図４に点ハッチングで示すようにラック軸４の溝４ａに流動させ、同部位をラック軸４の溝４ａにかしめる。具体的には、凸部１３の押圧をピストン１０を回転させながら行うことで、ピストン１０の凹部１２の底部にあたる部位をラック軸４の溝４ａに全周にわたってかしめる。これにより、ラック軸４に対するピストン１０の固定が完了する。
【００２９】
ところで、ピストン１０の凹部１２の底面を押圧した際にその押圧箇所が凹むようなことがあると、凹部１２にＯリング２０やシール部材２１を取り付けた際に、その取り付け位置にずれが生じるおそれがある。そして、Ｏリング２０及びシール部材２１の取り付け位置にずれが生じると、シール性の低下を招くおそれがある。この点、本実施形態では、ピストン１０の凹部１２の底面を押圧する際に、図４に破線で示すように、ピストン１０の凹部１２の底面に形成された凸部１３を凹ませることで、凹部１２の底面を平坦化するようにしている。これにより、Ｏリング２０やシール部材２１の取り付け位置のずれを的確に抑制することができるため、シール性を確保することが可能となる。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態にかかるピストンの固定構造及び固定方法によれば、以下のような効果が得られるようになる。
（１）ピストン１０の凹部１２の底部にあたる部位、すなわちピストン１０におけるシール部材２１の取り付け箇所に対応する部位を、ラック軸４の外周面に形成された溝４ａにかしめることとした。これにより、ピストン１０の成形の際に鍔部を形成する必要がなくなるため、その分だけ材料歩留まりが向上するようになる。また、先の図７に例示した従来のピストンでは、鍔部をラック軸４に確実にかしめるために、ピストンの素材として例えばＳ２５Ｃなどの中炭素鋼が用いられることが多い。これに対し、本実施形態では、ピストンの素材として、より炭素含有率の小さいＳ１０Ｃなどの低炭素鋼を用いることができるため、コストの低減を図ることが可能となる。また、先の図７に例示したストップリングが不要となるため、その単価及び組み付け費用の削減分だけコストの低減を図ることが可能となる。さらに、ラック軸にストップリングを収容するための溝を形成する必要がなくなるため、その加工費用の削減分だけコストの低減を図ることも可能となる。
【００３１】
（２）リング状素材３０の外周面に凹部１２を形成することでピストン１０を成形することとした。そして、凹部１２の底面を押圧することによりピストン１０をラック軸４の溝４ａにかしめることとした。これにより、ピストン１０の薄肉部分を押圧することができるため、ピストン１０をラック軸４の溝４ａに容易にかしめることが可能となる。
【００３２】
（３）ピストン１０の成形の際に、ピストン１０の凹部１２の底面に凸部１３を形成することとした。これにより、ピストン１０の底面の押圧により同底面が平坦化されるため、Ｏリング２０やシール部材２１の取り付け位置のずれを的確に抑制することができ、ひいてはシール性を確保することが可能となる。
【００３３】
（４）かしめの工程の際に、ピストン１０の凹部１２の底部にあたる部位をラック軸４の溝４ａに対して全周にわたってかしめることとした。これにより、ラック軸４に対してピストン１０を確実に固定することが可能となる。
【００３４】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態では、ピストン１０の凹部１２の底部にあたる部位をラック軸４の溝４ａに対して全周にわたってかしめることとしたが、これに代えて、例えば凹部１２の底部にあたる部位の周方向の一部のみをラック軸４の溝４ａにかしめてもよい。
【００３５】
・ピストン１０の成形の際に、凹部１２の底面を平坦に形成してもよい。このような構成であっても、図５に示すように、凹部１２の底面を適宜の治具を用いて図中に破線で示すように塑性変形させるかたちで押圧すれば、図中に点ハッチングで示すように、凹部１２の底部にあたる部位をラック軸４の溝４ａにかしめることが可能である。
【００３６】
・ピストン１０の成形の際に凹部１２の形成を行わずに、ピストン１０をラック軸４に固定した後に、ピストン１０の外周面に凹部１２を形成してもよい。具体的には、図６に示すように、ピストン１０におけるシール部材２１の取り付け箇所に対応する部位の外周面を、適宜の治具を用いて図中に破線で示すように塑性変形させるかたちで押圧すれば、図中に点ハッチングで示すように、同部位をラック軸４の溝４ａにかしめることが可能である。そして、かしめの工程を行った後、ピストン１０に対して点ハッチングで示す部位Ｂを除去する切削加工を行えば、ピストン１０の外周面に凹部１２を形成することができる。なおこの場合、ピストン１０の成形の際に、図中に二点鎖線で示すように、ピストン１０の外周面の押圧箇所に凸部１４を予め形成しておき、かしめの工程の際に、この凸部１４を押圧してもよい。
【００３７】
・上記実施形態では、ピストン１０の材質として低炭素鋼を選択することとしたが、ピストン１０の材質は適宜変更可能である。
＜付記＞
次に、上記実施形態及びその変形例から把握できる技術的思想について追記する。
【００３８】
（イ）請求項１〜３のいずれか一項に記載のピストンの固定方法において、前記ラック軸の外周面には、前記溝が全周にわたって形成され、前記かしめの工程の際に、前記ピストンにおける前記シール部材の取り付け箇所に対応する部位を、前記ラック軸の溝に対して全周にわたってかしめることを特徴とするピストンの固定方法。同方法によれば、ラック軸に対してピストンが全周にわたってかしめられるため、ラック軸に対してピストンを確実に固定することが可能となる。
【符号の説明】
【００３９】
Ｔ…貯留タンク、Ｌ１，Ｌ２…第１の油路、Ｌ３…供給油路、Ｌ４…排出油路、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ１０，Ｒ１１…油圧室、１…ステアリングホイール、２…ステアリングシャフト、３…ラックアンドピニオン機構、４，６０…ラック軸、４ａ，６１，６２…溝、５…タイロッド、６…転舵輪、７，５０…油圧シリンダ、８…オイルポンプ、９…切替弁、１０，７０…ピストン、１１，７１…挿通孔、１２，７４…凹部、１３，１４…凸部、２０，８１…Ｏリング、２１，８２…シール部材、３０，９０…リング状素材、７２…溝、７３…鍔部、８０…ストップリング。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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