(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上ハウジング及びラック軸を挿通させる下ハウジングの対向フランジ間にパッキンを挟持した状態で、両対向フランジ同士をねじ締結し、ピニオンを形成するピニオン軸を、転がり軸受を介して下ハウジングによって径方向に支持し、転がり軸受の外輪が、上ハウジングと下ハウジングとの間に形成される軸受収容空間に、軸方向に隙間を持って収容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、
上記ピニオン軸の下端を下ハウジングに設けた受け部によって受けて押し上げることにより、上記転がり軸受の外輪を上記軸受収容空間内の最上位に変位させ、これにより、ピニオン軸の回転を許容しつつ軸方向変位を規制す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】
上記ピニオン軸の下端と受け部とは凹凸係合し、凹側は円錐面の一部を含み凸側は球面の一部を含むことを特徴とする請求項１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３】
上記受け部は下ハウジングのねじ孔に外部からねじ込まれるねじの先端に形成されることを特徴とする請求項２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】
上記受け部と下ハウジングとの間に介在し、受け部をピニオン軸の下端に付勢する弾性部材を備えることを特徴とする請求項２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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はピニオンに噛み合うラック軸を車両幅方向に移動させて操舵を行うラックアンドピニオン式ステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のラックアンドピニオン式ステアリング装置では、上下のハウジングの対向フランジ間にパッキンを挟持した状態で、両対向フランジ同士をねじ締結することによりハウジングの内部を密封している。
また、ピニオン軸のピニオンよりも下方の部分の外周面と下ハウジングの内周面との間にニードルベアリングを介在させており、このニードルベアリングによってピニオン軸を径方向にのみ支持している。
【０００３】
さらに、ピニオン軸のピニオンよりも上方の部分を、転がり軸受を介して下ハウジングによって径方向に支持している。この転がり軸受の内輪はピニオン軸に対する軸方向移動及び周方向移動を止められている。また、転がり軸受の外輪は、上ハウジングと下ハウジングとの間に形成される軸受保持空間に収容されている。
【０００４】
このように、両ハウジング間には、シールのためのパッキンと、ピニオン軸支持のための転がり軸受の外輪とが並列的に介在することになる。本来、両ハウジング間でパッキンが必要十分に締め込まれた状態で、転がり軸受の外輪が両ハウジングの双方によって軸方向に拘束されることが好ましいが、実際には、各種部品の寸法公差のばらつきが累積するため、このようなことは実現が困難である。
【０００５】
そこで、従来は、最も重要であるシール性を確保するため、パッキンを十分に締め込んだ状態で、転がり軸受の外輪が両ハウジング間で軸方向に隙間を持って収容されるようにしてある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この遊動の量に相当する分だけ、操舵時にピニオン軸がハウジング内で軸方向にがたつきを生じることになり、その結果、操舵フィーリングが悪くなると共に騒音発生の問題もある。
一方、転がり軸受の外輪とハウジングとの間に所要の厚みを持つシムを挟むようにして、上記のがたをできるだけ少なくすることも考えられるが、製品毎で相違するがたの量に応じて、適当な厚みのシムを選択して用いることは現実的に不可能である。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、操舵フィーリングを向上することのできるラックアンドピニオン式ステアリング装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための課題解決手段として、請求項１記載の発明の態様は、上ハウジング及びラック軸を挿通させる下ハウジングの対向フランジ間にパッキンを挟持した状態で、両対向フランジ同士をねじ締結し、ピニオンを形成するピニオン軸を、転がり軸受を介して下ハウジングによって径方向に支持し、転がり軸受の外輪が、上ハウジングと下ハウジングとの間に形成される軸受収容空間に、軸方向に隙間を持って収容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、上記ピニオン軸の下端を下ハウジングに設けた受け部によって受けて押し上げることにより、上記転がり軸受の外輪を上記軸受収容空間内の最上位に変位させ、これにより、ピニオン軸の回転を許容しつつ軸方向変位を規制することを特徴とするものである。
【０００９】
本態様では、受け部によってピニオン軸の軸方向変位を規制することにより、パッキンによるシール性能を確保しつつ、操舵時のピニオン軸のがたの発生を防止することができる。特に、部品寸法の公差のばらつきが最も累積するピニオン軸の下端を受け部で受けて、がたを除去するようにしているので、確実にがたを除去することができる。
【００１０】
請求項２記載の発明の態様は、請求項１において、上記ピニオン軸の下端と受け部とは凹凸係合し、凹側は円錐面の一部を含み凸側は球面の一部を含むことを特徴とするものである。本態様では、ピニオン軸の下端と受け部とが線接触することになり、ピニオン軸の回転に与える摩擦抵抗を少なくすることができる。
請求項３記載の発明の態様は、請求項２において、上記受け部は下ハウジングのねじ孔に外部からねじ込まれるねじの先端に形成されることを特徴とするものである。本態様では、ねじのねじ込み量を外部から調整することにより、製品毎に異なるピニオン軸のがたを確実になくすことができる。上記のねじには、下ハウジングの外面に押圧されるロックナットを嵌め合わせておくことが、ねじの緩みを防止するうえで好ましい。
【００１１】
請求項４記載の発明の態様は、請求項２において、上記受け部と下ハウジングとの間に介在し、受け部をピニオン軸の下端に付勢する弾性部材を備えることを特徴とするものである。本態様では、ピニオン軸の下端を上方に弾力的に付勢して、製品毎に異なるピニオン軸のがたを確実になくすことができる。弾性部材としては、皿ばねであっても良いし、圧縮コイルばねであっても良い。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態のラックアンドピニオン式ステアリング装置の縦断面図である。図１を参照して、本ステアリング装置Ａは、ラック軸１とピニオン２とを含む油圧式パワーアシスト付きのラックアンドピニオン機構を備えている。
【００１３】
ラック軸１は車両の左右方向に延設されるシリンダチューブ（図示せず）及びこのシリンダチューブの一端に連なるギアハウジング３の内部に、軸長方向に摺動自在に支持されている。図示していないが、ラック軸１の両端は前輪にそれぞれ連なるタイロッドにボールジョイントを介して連結されている。
ギアハウジング３は上ハウジング４と下ハウジング５とを組み合わせてなり、両ハウジング４，５の環状の対向フランジ６，７間にパッキン８を挟持した状態で、対向フランジ６，７同士がねじ９により締結されている。
【００１４】
１０はステアリングホイールに連なる中空の入力軸である。入力軸１０の上端部は上ハウジング４から上方へ突出しており、この突出した上端部が図示しないステアリングホイールに連結される。１１は舵取り機構に連なり上記ピニオン３を形成した出力軸としてのピニオン軸である。この入力軸１０とピニオン軸１１とは、入力軸１０の内側に挿通されたトーションバー１２を介して、互いの相対回転が許容される状態で同軸的に連結されている。入力軸１０及びピニオン軸１１は、ギヤハウジング４の内部に回動自在に支持されている。４２はラック軸１を押してラック軸１とピニオン２との噛み合い部分に予圧を与える予圧付与部材である。
【００１５】
ピニオン軸１１の上端には、上ハウジング４の内部に保持された筒形のバルブボディ１３がピン１４を介して一体回転可能に係合され、このバルブボディ１３の内側に、バルブスプール１５が相対回転自在に嵌め合わされている。このバルブスプール１５は入力軸１０の外周に一体的に形成されている。バルブボディ１３及びバルブスプール１５に複数の油溝や油路が形成されることによって、公知のロータリ型のコントロールバルブ１６が構成されている。図示していないが、ポンプ等の圧力源からの圧油が、コントロールバルブ１６を介してパワーシリンダの一対の油室の一方に択一的に供給され、他方の油室からの油が、コントロールバルブ１６を介して油タンクに還流される。
【００１６】
図１及び図１の中央部の拡大図である図２を参照して、入力軸１０の下端部１７は、ピニオン軸１１の上端部に設けられた円筒部１８の内側に回転自在に支持されている。
トーションバー１２の下端の連結部１９は、ピニオン軸１１の円筒部１８の底部に穿設された連結孔２０に嵌め合わされ、連結部１９と連結孔２０の互いの嵌合面にそれぞれ形成されたセレーション同士の噛み合わせにより、連結部２０のピニオン軸１１に対する軸回りの回転が拘束されている。
【００１７】
図２を参照して、上ハウジング４のフランジ６の内周縁には下方に延びる円筒部２１が設けられ、この円筒部２１は下ハウジング５内に挿入されている。この円筒部２１の下端２２と下ハウジング５に設けた環状段部２３との間に区画される軸受収容空間４３に、ピニオン軸１１を径方向に支持する転がり軸受２４の外輪２５が軸方向に隙間を持って収容されている。すなわち、軸受収容空間４３の軸方向のスパンは、外輪２５の軸方向のスパンよりも長くなるように設定されており、各部品の寸法公差のばらつきにかかわらず、パッキン８を十分に締めつけることができるようになされている。
【００１８】
転がり軸受２４の外輪２５は下ハウジング５に径方向に支持され、転がり軸受２４の内輪２６はピニオン軸１１を一体回転可能に保持する。内輪２６はピニオン軸１１の周溝に嵌め入れられる止め輪２７とピニオン軸１１の外周の段部２８との間に挟持され、ピニオン軸１１に対する軸方向移動を規制されている。２９は外輪２５と内輪２６の間に保持器によって保持される転動体としてのボールである。
【００１９】
次いで、図１及び図１の下部の拡大図である図３を参照して、ピニオン軸１１の下端面３０には、ピニオン軸１１の加工時に用いられるセンタ孔３１が穿設され、このセンタ孔３１の入口部は奥に向かって縮径されるテーパ孔とされている。このテーパ孔の内周面が円錐面の一部を含む係合面３２を構成している。
一方、ピニオン軸１１の下端３９は、例えば針状ころ軸受４０によって下ハウジング５に回転自在に支持されている。下ハウジング５の下端３３には下方から下ハウジング５の内部へ貫通するねじ孔３４が形成され、このねじ孔３４にピニオン軸１１の軸方向のがたを除去するためのがた除去部材としてのねじ３５がねじ込まれている。このねじ３５の先端は、ピニオン軸１１のセンタ孔３１の係合面３２に係合する球面の一部を含む受け部３６を構成している。
【００２０】
下ハウジング５の下方からねじ３５をねじ孔３４にねじ込んで、半球面状の受け部３６によりピニオン軸１１の下端を押し上げることにより、ピニオン軸１１の回転を許容しつつ軸方向変位を規制する。３７はねじ３５をねじ込まれた状態で下ハウジング５の下端面４１に押圧されるロックナットである。ねじ３５の受け部３６と反対側の面には、例えば六角レンチ等の外部の操作部材と嵌合するための被操作部としての嵌合凹部３８である。
【００２１】
本実施の形態では、本ステアリング装置Ａの製造工程の組立最終段階で、ねじ３５を締め込み、受け部３６によってピニオン軸１１の下端３９を押圧して、ピニオン軸１１の軸方向変位を規制することにより、パッキン８によるシール性能を確保しつつ、操舵時のピニオン軸１１のがたの発生を防止し、操舵フィーリングを向上させることができる。
【００２２】
特に、ピニオン軸１１の下端３９の円錐状の係合面３２と半球面状の受け部３６とが線接触することになり、受け部３６がピニオン軸１１の回転に与える摩擦抵抗を少なくすることができる。
また、ねじ３５のねじ込み量を外部から調整することにより、製品毎に異なるピニオン軸１１のがたを容易に且つ確実になくすことができる。
【００２３】
なお、ねじ３５の締め込み量は、トルクレンチによるトルク管理により締め込みトルクが一定となるようにして規定すれば良い。これにより、ピニオン軸１１を軸方向に付勢する力を製品毎で一定にすることが可能である。
次いで、図４を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。本第２の実施の形態が図３の実施の形態と異なるのは、ねじ３５に代えて、球状の受け部４４と弾性部材４５を一体に形成したがた除去部材４６を設けた点である。
【００２４】
弾性部材４５は中空の円錐台状をなしており、薄肉とされることにより弾性を持たせてある。弾性部材４５は受け部４４と下ハウジング５の内底面４７との間に介在し、受け部４４を介してピニオン軸１１を上方へ弾力的に付勢する。これにより、図３の実施の形態と同様にパッキンによるシール性能を確保しつつ、操舵時のピニオン軸１１のがたの発生を防止し、操舵フィーリングを向上させることができる。
【００２５】
また、受け部４４の球面とピニオン軸１１の下端３９の円錐状の係合面３２とが線接触するので、受け部４４がピニオン軸１１の回転に与える摩擦抵抗を少なくすることができる。
さらに、本第２の実施の形態では、受け部４４と弾性部材４５とを一体に形成したので、図３の実施の形態と比較して、ロックナットやねじ孔等が不要なので、構造が簡単となる。また、ねじ締めトルクの管理等も不要となり、製造工程を削減できる。
【００２６】
なお、受け部４４と弾性部材４５とを別体に構成することもできる。この場合、弾性部材４５として、皿ばねを用いても良いし、圧縮コイルばねを用いても良い。
本実施の形態は上記各実施の形態に限定されるものではなく、例えば、ピニオン軸１１の下端に凸部を設け、凹面状の受け部によって受けるようにしても良い。その他、本発明の範囲で種々の変更を施すことができる。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明では、受け部によってピニオン軸の軸方向変位を規制することにより、パッキンによるシール性能を確保しつつ、操舵時のピニオン軸のがたの発生を防止し操舵フィーリングを向上させることができる。特に、部品寸法の公差のばらつきが最も累積するピニオン軸の下端を受け部で受けて、がたを取るようにしているので、確実にがたを取ることができる。
【００２８】
請求項２記載の発明では、ピニオン軸の下端と受け部とが線接触することになり、ピニオン軸の回転に与える摩擦抵抗を少なくすることができる。
請求項３記載の発明では、ねじのねじ込み量を外部から調整できるので、製品毎に異なるピニオン軸のがたを容易に且つ確実になくすことができる。
請求項４記載の発明では、ピニオン軸の下端を上方に弾力的に付勢して、製品毎に異なるピニオン軸のがたを確実になくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のステアリング装置の概略断面図である。
【図２】図１の中間部の拡大図である。
【図３】図１の下部の拡大図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態のステアリング装置の下部の拡大図である。
【符号の説明】
Ａ    ステアリング装置
１    ラック軸
２    ピニオン
３    ギヤハウジング
４    上ハウジング
５    下ハウジング
６，７  対向フランジ
８    パッキン
９    ねじ
１０  入力軸
１１  ピニオン軸
１２  トーションバー
２１  円筒部
２２  下端
２３  環状段部
２４  転がり軸受
２５  外輪
３０  下端面
３１  センタ孔
３２  係合面
３４  ねじ孔
３５  ねじ（がた除去部材）
３６  受け部
３９  下端
４３  軸受収容空間
４４  受け部
４５  弾性部材
４６  がた除去部材
【図１】
0003786530.tif 000002
【図２】
0003786530.tif 000003
【図３】
0003786530.tif 000004
【図４】
0003786530.tif 000005