(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵により回転する出力シャフトと、
その出力シャフトの外周に一体的に形成されるピニオンと、
そのピニオンに噛み合うラックと、
そのピニオンを覆うピニオンハウジングと、
そのピニオンから軸方向に離れた位置において、その出力シャフトの周囲に設けられる油圧制御弁と、
その油圧制御弁を覆うと共に、そのピニオンハウジングに連結されるバルブハウジングとを備えるラックピニオン式油圧パワーステアリング装置において、
そのピニオンと油圧制御弁との間において、その出力シャフトを支持する転がり軸受が設けられ、
その転がり軸受の内輪は出力シャフトに固定され、
そのピニオンハウジングに、その転がり軸受の外輪のピニオン側端面を受けるピニオン側受け部が設けられ、
そのバルブハウジングに、その外輪のバルブ側端面を受けるバルブ側受け部が設けられ、
その外輪のピニオン側端面とピニオン側受け部との間に、環状弾性部材が配置され、
そのピニオンハウジングとバルブハウジングとの連結により、その外輪と環状弾性部材とは両受け部により挟み込まれ、且つ、その環状弾性部材が出力シャフト軸方向に圧縮され、
その環状弾性部材はゴム製とされ、
その環状弾性部材に、出力シャフト軸方向に沿う複数の貫通孔が周方向における間隔をおいて形成されていることを特徴とするラックピニオン式油圧パワーステアリング装置。
【請求項２】
操舵により回転する出力シャフトと、
その出力シャフトの外周に一体的に形成されるピニオンと、
そのピニオンに噛み合うラックと、
そのピニオンを覆うピニオンハウジングと、
そのピニオンから軸方向に離れた位置において、その出力シャフトの周囲に設けられる油圧制御弁と、
その油圧制御弁を覆うと共に、そのピニオンハウジングに連結されるバルブハウジングとを備えるラックピニオン式油圧パワーステアリング装置において、
そのピニオンと油圧制御弁との間において、その出力シャフトを支持する転がり軸受が設けられ、
その転がり軸受の内輪は出力シャフトに固定され、
そのピニオンハウジングに、その転がり軸受の外輪のピニオン側端面を受けるピニオン側受け部が設けられ、
そのバルブハウジングに、その外輪のバルブ側端面を受けるバルブ側受け部が設けられ、
その外輪のピニオン側端面とピニオン側受け部との間に、環状弾性部材が配置され、
そのピニオンハウジングとバルブハウジングとの連結により、その外輪と環状弾性部材とは両受け部により挟み込まれ、且つ、その環状弾性部材が出力シャフト軸方向に圧縮され、
その環状弾性部材はゴム製とされ、且つ、その表裏面の軸方向における位置が周方向における位置の変化に伴い変化することを特徴とするラックピニオン式油圧パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆるドロップイン構造のラックピニオン式油圧パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７に示すドロップイン構造のラックピニオン式油圧パワーステアリング装置１００は、操舵により回転する出力シャフト１０１の外周に一体形成されるピニオン１０２をピニオンハウジング１０３により覆い、そのピニオン１０２から軸方向に離れた位置において出力シャフト１０１の周囲に設けられる油圧制御弁１０４をバルブハウジング１０５により覆い、その油圧制御弁１０４により制御される油圧に応じて作動する油圧アクチュエータ（図示省略）により操舵補助力を発生する。そのピニオンハウジング１０３の端面１０３ａとバルブハウジング１０５の端面１０５ａとが接するように、両ハウジング１０３、１０５は互いに連結されている。その出力シャフト１０１は、ピニオン１０２と油圧制御弁１０４との間において転がり軸受１０６により支持される。その転がり軸受１０６の内輪１０６ａは、出力シャフト１０１の外周に形成された内輪受け部１１０と出力シャフト１０１に嵌め合わされる止め輪１１１との間に挟まれることで出力シャフト１０１に固定される。そのピニオンハウジング１０３内に、その転がり軸受１０６の外輪１０６ｂのピニオン側端部を受けるピニオン側受け部１０８が設けられ、そのバルブハウジング１０５内に、その転がり軸受１０６の外輪１０６ｂのバルブ側端部を受けるバルブ側受け部１０９が設けられている。その外輪１０６ｂとバルブ側受け部１０９との間に、出力シャフト軸方向に弾性変形可能なスプリングワッシャ１１２が配置されている。両ハウジング１０３、１０５が連結されることで、その外輪１０６ｂはスプリングワッシャ１１２と共に両受け部１０８、１０９の間に挟まれ、そのスプリングワッシャ１１２は軸方向において圧縮される。
【０００３】
上記構造においては、バルブハウジング１０５に油圧制御弁１０４と出力シャフト１０１とを組み込んで組み立て体とした後に、その組み立て体における出力シャフト１０１をピニオンハウジング１０３に挿入するドロップイン工程の後に、バルブハウジング１０５とピニオンハウジング１０３とを連結するだけで組み立てが完了するので、組み立てが作業が簡単化される。
【０００４】
また、もし上記のようなスプリングワッシャ１１２がなければ、加工公差や組み立て公差により、両受け部１０８、１０９間の距離が転がり軸受１０６の外輪１０６ｂの軸方向寸法よりも大きくなり、両受け部１０８、１０９と外輪１０６ｂとの間に軸方向隙間が生じる。そのため、ハウジング１０３、１０５に対する出力シャフト１０１の軸方向のがたつきが大きくなり、剛性の低下や音の発生等の問題が生じる。その軸方向隙間を、上記のように外輪１０６ｂとバルブ側受け部１０９との間で圧縮されるスプリングワッシャ１１２によりなくすことで、その加工公差や組み立て公差を吸収することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の構成におけるスプリングワッシャ１１２は、転がり軸受１０６の外輪１０６ｂとバルブ側受け部１０９との間に配置されている。そのため、スプリングスプリングワッシャ１１２を交換するには両ハウジング１０３、１０５の連結を解除した後に、組み立て体とされた出力シャフト１０１、油圧制御弁１０４、転がり軸受１０６をバルブハウジング１０５から取り外す必要がある。そのため、その交換作業に要する工数が多くなるという問題がある。さらに、その油圧制御弁１０４とバルブハウジング１０５との間や、出力シャフト１０１とバルブハウジング１０５との間にはオイルシール等の複数のシール部材が介在することから、そのように組み立て体をバルブハウジング１０５から取り外すと、そのシール部材が破損したり交換の必要性が生じるといった問題も生じる。また、スプリングワッシャ１１２の軸方向における弾性変形可能量が充分でない場合、加工公差や組み立て公差を充分に吸収することができなくなる。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決することのできるラックピニオン式油圧パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、操舵により回転する出力シャフトと、その出力シャフトの外周に一体的に形成されるピニオンと、そのピニオンに噛み合うラックと、そのピニオンを覆うピニオンハウジングと、そのピニオンから軸方向に離れた位置において、その出力シャフトの周囲に設けられる油圧制御弁と、その油圧制御弁を覆うと共に、そのピニオンハウジングに連結されるバルブハウジングとを備えるラックピニオン式油圧パワーステアリング装置に適用される。
本発明においては、そのピニオンと油圧制御弁との間において、その出力シャフトを支持する転がり軸受が設けられ、その転がり軸受の内輪は出力シャフトに固定され、そのピニオンハウジングに、その転がり軸受の外輪のピニオン側端面を受けるピニオン側受け部が設けられ、そのバルブハウジングに、その外輪のバルブ側端面を受けるバルブ側受け部が設けられ、その外輪のピニオン側端面とピニオン側受け部との間に、環状弾性部材が配置され、そのピニオンハウジングとバルブハウジングとの連結により、その外輪と環状弾性部材とは両受け部により挟み込まれ、且つ、その環状弾性部材が出力シャフト軸方向に圧縮される。
本発明の構成によれば、バルブハウジングに油圧制御弁と出力シャフトとを組み込んで組み立て体とした後に、その組み立て体における出力シャフトをピニオンハウジングに挿入するドロップイン工程の後に、バルブハウジングとピニオンハウジングとを連結するだけで組み立てが完了し、組み立て作業が簡単化される。その出力シャフトを支持する転がり軸受の内輪は出力シャフトに固定され、外輪は環状弾性部材と共に両ハウジングの受け部の間に挟まれ、その環状弾性部材は軸方向において圧縮されるので、加工公差や組み立て公差によるハウジングに対する出力シャフトの軸方向のがたつきを規制できる。
そして、その環状弾性部材は、その外輪のピニオン側端面とピニオン側受け部との間に配置されるので、ピニオンハウジングとバルブハウジングとの連結を解除するだけで交換可能であり、交換作業を容易に行うことができる。
【０００８】
本発明の第１の特徴は、その環状弾性部材はゴム製とされ、その環状弾性部材に、出力シャフト軸方向に沿う複数の貫通孔が周方向における間隔をおいて形成されている点にある。本発明の第２の特徴は、その環状弾性部材はゴム製とされ、且つ、その表裏面の軸方向における位置が周方向における位置の変化に伴い変化する点にある。
これにより、環状弾性部材の軸方向における弾性変形可能量が大きくなり、加工公差や組み立て公差を充分に吸収できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１に示すラックピニオン式油圧パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール（図示省略）に連結される入力シャフト２と、この入力シャフト２にトーションバー３を介して連結される出力シャフト４とを備えている。そのトーションバー３はピン５を介して入力シャフト２に連結され、また、セレーション６を介して出力シャフト４に連結されている。これにより、その入力シャフト２と出力シャフト４とは操舵トルクに応じて弾性的に相対回転する。その出力シャフト４の外周にピニオン７が同行回転するように一体的に形成され、このピニオン７に噛み合うラック８が車輪（図示省略）に連結されている。操舵による入力シャフト２の回転がトーションバー３を介して伝達されることで、出力シャフト４はピニオン７と共に回転し、ラック８は車両幅方向に移動する。このラック８の移動により車輪の舵角が変化する。なお、そのラック８を支持するサポートヨーク１６がバネ１７の弾力によりラック８に押し付けられている。
【００１０】
操舵補助力発生用油圧アクチュエータとして油圧シリンダ１２が設けられている。その油圧シリンダ１２は、上記ピニオン７とラック８とを覆うピニオンハウジング２１により構成されるシリンダチューブと、ラック８に一体に形成されたピストン１３と、そのピストン１３により仕切られる一対の油室１４、１５を備える。
【００１１】
そのピニオン７から軸方向に離れた位置において、その出力シャフト４の周囲にロータリー式油圧制御弁１１が設けられている。その油圧制御弁１１は、上記ピニオンハウジング２１に連結されるバルブハウジング２２により覆われ、上記出力シャフト４に同行回転するように連結される筒状の第１バルブ部材２４と、この第１バルブ部材２４により覆われる上記入力シャフト２の外周に一体的に設けられる第２バルブ部材２５とを有する。その第１バルブ部材２４は出力シャフト４の回転によりバルブハウジング２２に対して出力シャフト４の軸中心に相対回転する。操舵トルクに応じた入出力シャフト２、４の弾性的な相対回転により両バルブ部材２４、２５は相対回転する。両バルブ部材２４、２５の間は弁間油路２７とされ、この弁間油路２７にポンプＰと油圧シリンダ１２の各油室１４、１５が、バルブハウジング２２に設けられたポート２２ａ、２２ｂ、２２ｃと第１バルブ部材２４に形成された油路２４ａ、２４ｂ、２４ｃとを介して個別に接続され、また、その弁間油路２７にタンクＴがバルブハウジング２２に設けられたポート２２ｄ、入力シャフト２に形成された油路２ａ、２ｂ、および入力シャフト２とトーションバー３との間を介して接続される。その第１バルブ部材２４の外周面とバルブハウジング２２の内周面とは、その出力シャフト４と同心の円筒面に沿うと共に微小隙間を介して対向するものとされ、その微小隙間は各ポート２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの間においてシールリング２６によりシールされている。その弁間油路２７に、両バルブ部材２４、２５の相対回転量に応じて開度が変化する絞りが、その相対回転量に応じてポンプＰから吐出される圧油の油圧を制御できるように設けられている。その圧油は、操舵方向に応じて油圧シリンダ１２の両油室１４、１５の中の一方に供給され、他方から油圧制御弁１１を介してタンクＴに還流する。これにより、その油圧制御弁１１により制御される油圧に応じて油圧シリンダ１２が作動することで、ラック８に作用する操舵補助力が発生する。その油圧制御弁１１は公知のものを用いることができる。
【００１２】
そのピニオンハウジング２１の一端側内周にバルブハウジング２２の一端側外周がシールリング２８を介して嵌め合わされることで、両ハウジング２１、２２は互いに出力シャフト径方向におけるがたつきなく連結されている。
【００１３】
その入力シャフト２は、バルブハウジング２２内に設けられたボールベアリング３１と、出力シャフト４の端部に形成された凹部に嵌め合わされたブッシュ３２とにより支持されている。そのベアリング３１とブッシュ３２との間に上記油圧制御弁１１が配置されている。その入力シャフト２の外周とバルブハウジング２２の内周との間をシールするオイルシール３３が、そのボールベアリング３１とバルブハウジング２２の他端との間に設けられている。
【００１４】
その出力シャフト４は、ピニオン７と油圧制御弁１１との間において、バルブハウジング２２内に設けられたボールベアリング（転がり軸受）４１により支持され、ピニオン７よりも油圧制御弁１１から離れた側においてニードルベアリング４９により支持されている。
【００１５】
図２に示すように、そのボールベアリング４１の内輪４１ａは、出力シャフト４の外周に形成される段差により構成される内輪受け部４２と、出力シャフト４の外周に嵌め合わされた止め輪４３とにより挟まれることで出力シャフト４に固定されている。そのピニオンハウジング２１の内周に形成される段差により、そのボールベアリング４１の外輪４１ｂのピニオン側端面を受けるピニオン側受け部４４が構成されている。そのバルブハウジング２２の端面は、その外輪４１ｂのバルブ側端面を受けるバルブ側受け部４５を有する。その外輪４１ｂのピニオン側端面とピニオン側受け部４４との間に、図３の（１）、（２）に示すゴム製の環状弾性部材４６が配置されている。
【００１６】
そのピニオンハウジング２１とバルブハウジング２２は外方に突出するフランジ２１ｂ、２２ｅを有し、一方のフランジ部２２ｅに挿通されるボルト５５が他方のフランジ部２１ｂに形成される雌ねじにねじ合わされることで、両ハウジング２１、２２は連結される。そのピニオンハウジング２１とバルブハウジング２２との連結により、上記外輪４１ｂと環状弾性部材４６とは両受け部４４、４５により挟み込まれ、且つ、その環状弾性部材４６が出力シャフト軸方向に圧縮される。
【００１７】
その出力シャフト４の外周とバルブハウジング２２の内周との間をシールするオイルシール５１が、油圧制御弁１１とボールベアリング４１との間に配置されている。本実施形態のオイルシール５１は、バルブハウジング２２の内周に形成された段差２２′とボールベアリング４１との間に配置されることで位置決めされている。そのオイルシール５１は公知のもので、芯金をゴムにより被覆した構成で、そのゴムの内周側に出力シャフト４の外周に接するリップ部５１′が設けられている。
【００１８】
上記構成によれば、バルブハウジング２２に油圧制御弁１１と出力シャフト４とを組み込んで組み立て体とした後に、その組み立て体における出力シャフト４をピニオンハウジング２１に挿入するドロップイン工程の後に、バルブハウジング２２とピニオンハウジング２１とをボルト５５により連結するだけで組み立てが完了し、組み立て作業が簡単化される。その出力シャフト４を支持するボールベアリング４１の内輪４１ａは出力シャフト４に固定され、外輪４１ｂは環状弾性部材４６と共に両ハウジング２１、２２の受け部４４、４５の間に挟まれ、その環状弾性部材４６は軸方向において圧縮されるので、加工公差や組み立て公差によるハウジング２１、２２に対する出力シャフト４の軸方向のがたつきを規制できる。そして、その環状弾性部材４６は、その外輪４１ｂのピニオン側端面とピニオン側受け部との間に配置されるので、ピニオンハウジング２１とバルブハウジング２２との連結を解除するだけで交換可能である。
【００１９】
図４の（１）、（２）は上記実施形態の第１変形例の環状弾性部材４６′を示す。その環状弾性部材４６′における上記実施形態の環状弾性部材４６との相違は、出力シャフト４の軸方向に沿う複数の貫通孔６１が周方向における間隔をおいて形成されている点にある。本変形例では、周方向において相隣接する貫通孔６１の径方向における位置は互いに相違するものとされている。他は上記第１実施形態と同様とされる。
図５の（１）、（２）は上記実施形態の第２変形例の環状弾性部材４６″を示す。その環状弾性部材４６″における上記実施形態の環状弾性部材４６との相違は、その表裏面４６ａ、４６ｂの軸方向における位置が周方向における位置の変化に伴い変化する点にある。本変形例では、環状弾性部材４６の径方向から視て表裏面は波形とされている。他は上記第１実施形態と同様とされる。
各変形例においては環状弾性部材４６′、４６″の軸方向における弾性変形可能量が上記実施形態のような単なる円環形状の環状弾性部材４６よりも大きくなり、加工公差や組み立て公差の吸収量が大きくなる。
【００２０】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態ではボールベアリング４１をピニオンハウジング２１内に配置したが、図６の第３変形例に示すようにバルブハウジング２２内に配置してもよい。また、ピニオンと油圧制御弁との間において出力シャフトを支持するのはボールベアリングに限定されず、転がり軸受であればよい。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、加工公差や組み立て公差によるハウジングに対する出力シャフトの軸方向のがたつきを規制するための環状弾性部材の交換を容易に行うことができ、さらに、その公差の増大に対応し得るラックピニオン式油圧パワーステアリング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のステアリング装置の断面図
【図２】本発明の実施形態のステアリング装置の要部の断面図
【図３】本発明の実施形態のステアリング装置における環状弾性部材の（１）は正面図、（２）は断面図
【図４】本発明の実施形態の第１変形例のステアリング装置における環状弾性部材の（１）は正面図、（２）は断面図
【図５】本発明の実施形態の第２変形例のステアリング装置における環状弾性部材の（１）は正面図、（２）は断面図
【図６】本発明の実施形態の第３変形例のステアリング装置の断面図
【図７】従来のステアリング装置の断面図
【符号の説明】
１  ラックピニオン式油圧パワーステアリング装置
４  出力シャフト
７  ピニオン
８  ラック
１１  油圧制御弁
１２  油圧シリンダ
２１  ピニオンハウジング
２２  バルブハウジング
４１  ボールベアリング
４１ａ  内輪
４１ｂ  外輪
４４  ピニオン側受け部
４５  バルブ側受け部
４６、４６′、４６″環状弾性部材
６１  貫通孔
【図１】
0003994654.tif 000002
【図２】
0003994654.tif 000003
【図３】
0003994654.tif 000004
【図４】
0003994654.tif 000005
【図５】
0003994654.tif 000006
【図６】
0003994654.tif 000007
【図７】
0003994654.tif 000008