JP2004017872A

JP2004017872A - ステアリング装置

Info

Publication number: JP2004017872A
Application number: JP2002177903A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Tanaka; 田中　敦司
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-06-19
Filing date: 2002-06-19
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】非円断面ラック軸をより適切に支持できるステアリング装置を提供する。
【解決手段】ピン１２１と、ラック軸１１０の各斜面１１０ｂ、１１０ｃに転接するテーパ面１２２ａ、１２３ａを有するテーパローラ１２２，１２３と、テーパローラ１２２，１２３をピン１２１に対して回転自在に支持する軸受１２４，１２５と、ピン１２１の両側からテーパローラ１２２，１２３を付勢することにより、テーパ面１２２ａ、１２３ａを斜面１１０ｂ、１１０ｃに向かって押圧する皿バネ１２８，１２９とを有するので、ピン１２１を、低コストでも精度良く形成できる単一のストレートな丸軸より形成することができ、それにより低コストな構成が提供される。又、皿バネ１２８，１２９の付勢力により、テーパ面１２２ａ、１２３ａと斜面１１０ｂ、１１０ｃとの間には、適切な押圧力が付与されるので、ラック軸１１０のラック歯１１０ａとピニオン１０３ａとの間のガタを排除しつつ、円滑な転動を確保できる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリング装置に関し、特にラック軸とピニオンとを備えたラック・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】
車両のステアリング装置の一タイプとして、ラック軸のラック歯にピニオンを噛合させることで、ピニオンの回転力と回転量をラック軸の軸線方向推力とストロークに変換するラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置が知られている。ここで、補助操舵力を出力しない、いわゆるマニュアルステアリング装置に、ラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置を組み込んだ構成を用いる場合がある。かかる場合、運転者の操舵によってのみ、操向輪を駆動しなければならないことから、ピニオン１回当たりのストローク量（ストロークレシオ）を小さくして、操舵トルクを軽減し、反面、操舵量を多くするように設定されている。更に、ラックを保持するラック保持機構においては、ラック軸の背面（ラック歯面側と反対側）を保持する保持部に、ローラ等で回転支持する転がり式ラックガイドを設ける等、伝達効率を向上させ、操舵トルクの低減を図っている（実開昭６１−１２４４７１号等）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ラック歯の歯面精度向上のため、またステアリング系の操舵フィーリングや取り回し性向上のため、鍛造によって、軸線に直交する断面がＶ形又はＹ形に加工された非円断面ラック軸が開発されている。このような非円断面ラック軸をステアリング装置に適用した例が、実開平１−８１３７３号に開示されている。ここで、非円断面ラック軸をどのような形で支持するかが問題となる。実開平１−８１３７３号においては、ラック歯の面に位置する一対の傾斜面各々にローラを転接させているが、これを支持するためにＶ字形状のホルダが必要となり、加工が複雑でコストが増大するという問題がある。
【０００４】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み、非円断面ラック軸をより適切に支持できるステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のステアリング装置は、
転舵装置に連結され、外面にラック歯を形成したラック軸と、ステアリングホィールに連結され、前記ラック歯に噛合するピニオンとを有するステアリング装置において、
前記ラック軸は、その軸線に対して平行に延在し且つ異なる方向に傾斜した一対の斜面を、前記軸線を挟んでラック歯と反対側に形成しており、
更に、ピンと、前記ラック軸の各斜面に転接するテーパ面を有する転動体と、前記転動体を前記ピンに対して回転自在に支持する軸受と、前記ピンの軸線方向に前記転動体を付勢することにより、前記テーパ面を前記斜面に向かって押圧する弾性部材とを有することを特徴とする。
【０００６】
【作用】
本発明のステアリング装置は、前記ラック軸は、その軸線に対して平行に延在し且つ異なる方向に傾斜した一対の斜面を、前記軸線を挟んでラック歯と反対側に形成している非円断面ラック軸であるので、例えば鍛造で形成することで、ラック歯の歯面精度向上を図れ、またステアリング系の操舵フィーリングや取り回し性向上を図れる。更に、ピンと、前記ラック軸の各斜面に転接するテーパ面を有する転動体と、前記転動体を前記ピンに対して回転自在に支持する軸受と、前記ピンの軸線方向に前記転動体を付勢することにより、前記テーパ面を前記斜面に向かって押圧する弾性部材とを有するので、例えば前記ピンを、低コストでも精度良く形成できる単一のストレートな丸軸より形成することができ、それにより低コストな構成が提供される。又、前記弾性部材の付勢力により、前記テーパ面と前記斜面との間には、適切な押圧力が付与されるので、前記ラック軸のラック歯と前記ピニオンとの間のガタを排除しつつ、円滑な転動を確保できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、第１の実施の形態にかかるラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置の断面図である。図１において、ハウジング１０１内を図で上下に延在する入力軸１０３は、上端側を不図示のステアリングシャフトに連結され、且つ軸受１０５，１０６によりハウジング１０１に対して回転自在に支承されている。入力軸１０３のピニオン１０３ａが、不図示の転舵装置のタイロッドに両端を接続したラック軸１１０のラック歯１１０ａに噛合している。
【０００８】
ラック軸１１０は、その軸線Ｘ（図で紙面に垂直に延在する）に対して平行に延在し且つ異なる方向に傾斜した一対の斜面１１０ｂ、１１０ｃを、軸線Ｘを挟んでラック歯１１０ａと反対側の外周面に形成しており、いわゆる非円断面ラック軸となっている。
【０００９】
ハウジング１０１は、図でラック軸１１０の左側に空間をあけたサポートハウジング部１０１ｃを形成している。サポートハウジング部１０１ｃ内には、支持装置１２０が配置されている。支持装置１２０は、丸軸状のピン１２１と、ラック軸１１０の斜面１１０ｂ、１１０ｃ上をそれぞれ転動する截頭円錐形状のテーパローラ１２２，１２３と、転動体であるテーパローラ１２２，１２３をピン１２１に対して回転自在に支持するラジアルニードル軸受１２４，１２５とを有する。
【００１０】
入力軸１０３の軸線と軸交角をもって延在するピン１２１は、その一端が、サポートハウジング部１０１ｃの内部の孔１０１ｄに嵌合されており、その他端が、サポートハウジング部１０１ｃの開口１０１ｅに嵌合した円筒状の支持部材１２６の中央孔１２６ａに嵌合されている。支持部材１２６は、Ｃ型止め輪１２７により、サポートハウジング部１０１ｃに対して固定されている。支持部材１２６の外周面と開口１０１ｅの内周面とは、Ｏ−リング１３２により密封されている。
【００１１】
テーパローラ１２２，１２３は、斜面１１０ｂ、１１０ｃに転接するテーパ面１２２ａ、１２３ａと、ピン１２１の軸線に対して略直交する大径端面１２２ｂ、１２３ｂを有している。大径端面１２２ｂは、スラストニードル軸受１２９を介して、サポートハウジング１０１ｃの内壁に対し弾性部材である皿バネ１２８によりピン１２１の軸線に沿って付勢されている。大径端面１２３ｂは、スラストニードル軸受１３１を介して、支持部材１２６の内壁に対して弾性部材である皿バネ１３０によりピン１２１の軸線に沿って付勢されている。すなわち、テーパローラ１２２，１２３は、皿バネ１２８，１３０により、ピン１２１の両端側から対向する側に付勢され、それによりラック軸１１０の斜面１１０ｂ、１１０ｃに対して押圧しながら転動可能となっている。
【００１２】
本実施の形態の動作を説明すると、不図示のステアリングホイールに操舵力が入力されたとき、かかる操舵力は、不図示のステアリングシャフトを介して，入力軸１０３に伝達され、互いに噛合するピニオン１０３ａとラック歯１１０ａを介して入力軸１０３の回転力がラック軸１１０の長手方向推力に変換され、かかる長手方向推力によりラック軸１１０が紙面垂直方向に移動するので、それにより不図示の車輪が転舵されることとなる。このとき、テーパローラ１２２，１２３は、斜面１１０ｂ、１１０ｃ上を転動し、ピニオン１０３ａとラック歯１１０ａとの適切な噛合を維持すると共に、低摩擦でラック軸１１０の移動を許容する。
【００１３】
本実施の形態によれば、サポートハウジング部１０１ｃに固定したストレートな一本のピン１２１で、２つのテーパローラ１２２，１２３（すなわち軸線が一致）を支持するため、実開平１−８１３７３号公報に記載の従来技術に対して、ローラの支持構成がより簡素化されると共に、低コストでありながら高精度な構成とできる。又、ピン１２１がサポートハウジング部１０１ｃに直接取り付けられているので、実開昭６１−１２４４７１号公報に記載の従来技術のように、ピンをハウジングに対して移動可能に支持する支持体が不要となり、構成がより簡素化される。更に、皿バネ１２８，１３０の付勢力は、スラストニードル軸受１２９，１３１を介して、テーパローラ１２２，１２３を付勢するため、低摩擦で付勢が可能となる。
【００１４】
図２は、第２の実施の形態にかかるラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置の断面図である。図２の実施の形態においては、図１の実施の形態に対して、支持装置２２０の構成が主として異なるので、共通する構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
【００１５】
より具体的に異なる点を説明する。図２において、支持装置２２０のテーパローラ２２２，２２３は、ピン１２１に対して玉軸受２２４，２２５により回転自在に支持されている。更に玉軸受２２４の内輪は、サポートハウジング１０１ｃの内壁に対し、弾性部材である皿バネ１２８により、中央が突出したワッシャ２２９を介してピン１２１の軸線に沿って付勢されている。又、玉軸受２２５の内輪は、支持部材１２６の内壁に対し、弾性部材である皿バネ１３０により、中央が突出したワッシャ２３１を介してピン１２１の軸線に沿って付勢されている。すなわち、転動体であるテーパローラ２２２，２２３（外形状は図１の実施の形態に同じ）のスラスト荷重とラジアル荷重とは、一対の玉軸受２２４，２２５により支持されているため、図１の実施の形態に対して部品点数の削減が図れる。尚、本実施の形態においては、開口１０１ｅとを密封するのは、Ｏ−リングではなく、支持部材１２６の外側で嵌合されたカバー部材２３２である。
【００１６】
図３は、第３の実施の形態にかかるラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置の断面図である。図３の実施の形態においては、図２の実施の形態に対して、支持装置３２０の構成が主として異なるので、共通する構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
【００１７】
より具体的に異なる点を説明する。図３において、支持装置３２０のピン１２１の図で下端を、孔３２６ａにより嵌合支持する支持部材３２６が、その外周面に雄ネジ部３２６ｂを備えている。又、対応するサポートハウジング部１０１ｃの開口には雌ネジ部１０１ｅ’が形成され、かかる雌ネジ部１０１ｅ’に雄ネジ部３２６ｂを螺合させることで、支持部材３２６は、サポートハウジング１０１ｃに対して取り付けられている。すなわち、不図示の工具などを用いて、支持部材３２６を締め込み或いは緩めることで、支持部材３２６は、ピン１２１と孔１０１ｄの軸線方向隙間の範囲内で、サポートハウジング１０１ｃ内に進入或いは退避するため、それによりテーパローラ２２２，２２３の間隔が変わるので、ラック軸１０１の斜面１０１ｂ、１０１ｃに対する初期の予圧調整が可能となる。皿バネ１２８、１３０は、摩耗など経時変化に対し安定した押圧力を付与することに貢献する。
【００１８】
図４は、第４の実施の形態にかかるラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置の断面図である。図４の実施の形態においては、図２の実施の形態に対して、支持装置４２０の構成が主として異なるので、共通する構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
【００１９】
より具体的に異なる点を説明する。図４において、サポートハウジング部１０１ｃの内部の孔１０１ｄ’内には、円筒状の弾性部材４２８が配置されている。一方、サポートハウジング部１０１ｃの開口１０１ｅに嵌合した円筒状の支持部材４２６の中央孔４２６ａ内には、円筒状の弾性部材４３０が配置されている。互いに類似形状の弾性部材４２８，４３０の中央開口４２８ａ、４３０ａにピン１２１の両端が嵌合している。弾性部材４２８，４３０は、比較的弾性係数の高いゴム又は樹脂材からなると、耐久性に優れるので好ましい。
【００２０】
更に、支持装置４２０のテーパローラ２２２，２２３は、ピン１２１に対して玉軸受２２４，２２５により回転自在に支持されている。玉軸受２２４の内輪は、弾性部材４２８の中央突出部４２８ｂによりピン１２１の軸線に沿って付勢されている。又、玉軸受２２５の内輪は、弾性部材４３０の中央突出部４３０ｂによりピン１２１の軸線に沿って付勢されている。すなわち、テーパローラ２２２，２２３は、弾性部材４２８，４３０により、ピン１２１の両端側から対向する側に付勢され、それによりラック軸１１０の斜面１１０ｂ、１１０ｃに対して押圧しながら転動可能となっている。
【００２１】
図５は、第５の実施の形態にかかるラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置の断面図である。図５の実施の形態においては、図４の実施の形態に対して、支持装置５２０の構成が主として異なるので、共通する構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
【００２２】
本実施の形態においては、単一の転動体を設けている。より具体的には、転動体５２２が、図４の実施の形態におけるテーパローラ２２２，２２３と類似の形状であるテーパローラ部５２２ｃ、５２２ｅ同士を、円筒部５２２ｄで連結し単一部品としたものである。テーパローラ部５２２ｃ、５２２ｅのテーパ面５２２ａ、５２２ｂが、それぞれラック軸１１０の斜面１１０ｂ、１１０ｃ上を転接するようになっている。
【００２３】
図６は、第６の実施の形態にかかるラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置の断面図である。図５の実施の形態においては、図４の実施の形態に対して、支持装置６２０の構成が主として異なるので、共通する構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
【００２４】
本実施の形態においては、サポートハウジング部１０１ｃ’の開口１０１ｅ”が、ピン１２１を挟んで、ラック軸１１０と反対側に開口している。開口１０１ｅ”を閉止するように、サポートハウジング１０１ｃ’に対して、ボルト６４１により蓋部材６４０が取り付けられている。蓋部材６４０からサポートハウジング部１０１ｃ’の内方に延在する支持部６４０ａが、弾性部材４２８，４３０に当接し、これらを支持している。
【００２５】
以上、実施の形態を参照して本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきでなく、その趣旨を損ねない範囲で適宜変更、改良可能であることはもちろんである。例えば、弾性部材は、反力を用いるようにすれば、ピンの両側でなく一方の側のみに設ければ足りる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明のステアリング装置は、前記ラック軸は、その軸線に対して平行に延在し且つ異なる方向に傾斜した一対の斜面を、前記軸線を挟んでラック歯と反対側に形成している非円断面ラック軸であるので、例えば鍛造で形成することで、ラック歯の歯面精度向上を図れ、またステアリング系の操舵フィーリングや取り回し性向上を図れる。更に、ピンと、前記ラック軸の各斜面に転接するテーパ面を有する転動体と、前記転動体を前記ピンに対して回転自在に支持する軸受と、前記ピンの軸線方向に前記転動体を付勢することにより、前記テーパ面を前記斜面に向かって押圧する弾性部材とを有するので、例えば前記ピンを、低コストでも精度良く形成できる単一のストレートな丸軸より形成することができ、それにより低コストな構成が提供される。又、前記弾性部材の付勢力により、前記テーパ面と前記斜面との間には、適切な押圧力が付与されるので、前記ラック軸のラック歯と前記ピニオンとの間のガタを排除しつつ、円滑な転動を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態にかかるラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置の断面図である。
【図２】第２の実施の形態にかかるラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置の断面図である。
【図３】第３の実施の形態にかかるラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置の断面図である。
【図４】第４の実施の形態にかかるラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置の断面図である。
【図５】第５の実施の形態にかかるラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置の断面図である。
【図６】第６の実施の形態にかかるラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置の断面図である。
【符号の説明】
１０１　　ハウジング
１０３　　入力軸
１１０　ラック軸
１２０、２２０，３２０，４２０，５２０，６２０　支持装置
１２１　ピン
１２２，１２３，２２２，２２３　テーパローラ
１２８，１３０　皿バネ
４２８，４３０　弾性部材

Claims

転舵装置に連結され、外面にラック歯を形成したラック軸と、ステアリングホィールに連結され、前記ラック歯に噛合するピニオンとを有するステアリング装置において、
前記ラック軸は、その軸線に対して平行に延在し且つ異なる方向に傾斜した一対の斜面を、前記軸線を挟んでラック歯と反対側に形成しており、
更に、ピンと、前記ラック軸の各斜面に転接するテーパ面を有する転動体と、前記転動体を前記ピンに対して回転自在に支持する軸受と、前記ピンの軸線方向に前記転動体を付勢することにより、前記テーパ面を前記斜面に向かって押圧する弾性部材とを有することを特徴とするステアリング装置。