JP2005069447A

JP2005069447A - 軸の支持構造

Info

Publication number: JP2005069447A
Application number: JP2003303641A
Authority: JP
Inventors: Eiji Tanaka; 英治田中
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2003-08-27
Filing date: 2003-08-27
Publication date: 2005-03-17

Abstract

【課題】転がり軸受を軸長方向への移動不可に固定する止め部を、歯車が一体に形成された軸と別体にすることにより、軸の素材径を小さくすると共に、加工工数を少なくでき、歯車の加工等の影響を止め部に受けず、歯車に作用する噛合反力に対する軸の剛性が強く、軸の全長も短くできる軸の支持構造の提供。
【解決手段】歯車１１を一体に備える軸１を、軸１に外嵌固定された転がり軸受３により支持してある軸の支持構造において、塑性変形により径方向外向きに凸設されて転がり軸受３の両側を挾持し、転がり軸受３を軸長方向への移動不可に固定する２つの止め部５０，５０を有し、軸１に外嵌固定された止め筒５を備えるようにした。また、軸１に設けた周溝１２，１２に止め筒５の端部を係合させて軸１と止め筒５とを固定してあるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、歯車を一体に備える軸を、この軸に外嵌固定された転がり軸受により支持してある軸の支持構造に関する。

車両に装備されるラックピニオン式のステアリング装置は、車体の左右方向に延設されたラックハウジングの内部に軸長方向への移動自在に支持されたラック軸と、ラックハウジングの中途に交叉するピニオンハウジングの内部に回動自在に支持されたピニオン軸とを、両ハウジングの交叉部において相互に噛合させると共に、ラックハウジングの両側へのラック軸の突出端を左右の操向車輪に夫々連結し、また、ピニオンハウジングの外部へのピニオン軸の突出端を、ステアリングホイール等の操舵部材に連結して構成されており、操舵部材の操作に応じたピニオン軸の回動をラック軸の軸長方向への移動に変換し、左右の操向車輪を操向せしめるようになしてある。

前記ピニオン軸は、外周面の歯切りにより一体形成されたピニオンを軸長方向の中途部に備えており、このピニオンの両側に外嵌された転がり軸受によりピニオンハウジングの内部に両持ち支持されている。

図５は、ラックピニオン式のステアリング装置におけるピニオン軸の一般的な支持構造を示す縦断面図である。

図において１はピニオン軸であり、ピニオン軸１は、ピニオンハウジング１０の内部に回動自在に支持されている。また４はラック軸であり、ラック軸４は、ピニオンハウジング１０の中途部に交叉するラックハウジング４０の内部に軸長方向への移動自在に支持されている。ピニオン軸１は、外周面の歯切りにより一体形成されたピニオン１１を中途部に備えており、このピニオン１１は、ピニオンハウジング１０とラックハウジング４０との交叉部においてラック軸４に噛合させてある。

ピニオン軸１は、ピニオン１１の両側に位置する２つの転がり軸受２，３によりピニオンハウジング１０の内部に両持ち支持されている。転がり軸受２，３による支持位置は、ラック軸４との噛合部においてピニオン１１に加わる噛合反力に抗すべく、ピニオン１１の可及的近くに設定してあり、一方の転がり軸受３は、ピニオン１１を介してピニオン軸１に加わるスラスト荷重を負荷すべく、ピニオン軸１の外周に一体に周設された止め部１３と、同じく外周に巻着された環状のカラー１４とにより挾持され、軸長方向への移動不可に固定されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−３７０８９号公報

しかしながら、以上の如き従来の支持構造においては、転がり軸受３の止め部１３を備えるピニオン軸１の素材径を止め部１３の外径に対応させなければならず、大径の素材を用いることからコストが高くなる。また、大径の素材から切削加工により止め部１３を削り出すため、加工工数が多いという問題があった。

また、ピニオン１１は、例えば、ホブカッターを用いた歯切りにより形成されるが、このとき、不完全な歯切りが施される領域、所謂オーバーラン域が、ピニオン１１の実効長さ部分に続いて発生するため、ピニオン１１の近傍に設けられるべき止め部１３が、ホブカッターにより一部を削り取られ、強度が低下する。この強度の低下を避けるべく、オーバーラン域よりも更に遠い位置に止め部１３を設けた場合には、ピニオン軸１を支持する転がり軸受３もピニオン１１から遠い位置に配されるため、ラック軸４からの噛合反力によりピニオン軸１が撓み、ラック軸４とピニオン軸１との良好な噛合状態が保てず、操舵感の悪化を招来するという問題があった。また、ピニオン軸１の全長も長くなり、小型化ができないという問題もあった。

また、ピニオン１１には、摩耗対策として、一般的に、焼入れ等の硬度を増すための熱処理が施される。このため、ピニオン１１の近傍に設けられるべき止め部１３に、ピニオン１１に対する熱処理時の熱が影響を及ぼし、焼き割れを生じさせる場合がある。また、前述の熱の影響により止め部１３は、硬度が増して脆くなるため、外力の作用による止め部１３の割れ又は欠けを防止するために、止め部１３に対して焼き戻し処理を追加する必要もあるという問題があった。

このような問題は、ラックピニオン式のステアリング装置におけるピニオン軸１の支持構造に限られる問題ではなく、外周面の歯切りにより形成された歯車を一体に備える軸を支持することが要求される技術分野の全般において同様に発生する。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、転がり軸受を軸長方向への移動不可に固定する止め部を、歯車が一体に形成された軸と別体にすることにより、軸の素材径を小さくしてコストを抑えると共に、加工工数を少なくでき、歯車の加工又は熱処理の影響を止め部に受けず、歯車に作用する噛合反力に対する軸の剛性が強く、軸の全長も短くできる軸の支持構造を提供することを目的とする。

第１発明に係る軸の支持構造は、歯車を一体に備える軸を、該軸に外嵌固定された転がり軸受により支持してある軸の支持構造において、塑性変形により径方向外向きに凸設されて前記転がり軸受の両側を挾持し、該転がり軸受を軸長方向への移動不可に固定する２つの止め部を有し、前記軸に外嵌固定された止め筒を備えることを特徴とする。

第１発明においては、転がり軸受は、止め筒を塑性変形させて設けた２つの止め部に挾持され、軸長方向への移動不可に固定される。従って、軸の素材径を小さくでき、また、歯車の加工及び熱処理の影響を受けずに歯車の形成部位の可及的近くに止め部を設けることができる。さらに、歯車に作用する噛合反力による軸の撓みも抑制でき、軸の全長も短く設計できる。

第２発明に係る軸の支持構造は、第１発明において、前記軸に設けた周溝に前記止め筒の端部を係合させて前記軸と前記止め筒とを固定してあることを特徴とする。

第２発明においては、止め部を形成するときに止め筒の端部を周溝に係合させることができ、止め筒を軸に固定するための工数を別途必要としない。

第１発明に係る軸の支持構造は、軸の素材径を小さくしてコストを抑えると共に、加工工数を低減できる。また、歯車の加工及び熱処理に影響されずに歯車の可及的近くに止め部を設けることができ、歯車に作用する噛合反力に対する軸の剛性が強く、また、軸の全長を短く設計できる。

また、第２発明に係る軸の支持構造は、止め部の形成時に、止め筒と軸との固定ができ、止め筒を軸に固定するための工数を別途必要としない等、本発明は優れた効果を奏する。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。

図１は、本発明に係る軸の支持構造を備えるラックピニオン式のステアリング装置の要部を示す縦断面図である。

図において１は、ピニオン軸であり、ピニオン軸１は、円筒状をなすピニオンハウジング１０の内部に転がり軸受２，３により両持ち支持され、軸心回りでの回動自在とされている。ピニオン軸１の一側は、ピニオンハウジング１０から上方に向けて突出しており、この突出端は、図示しない連結軸を介して操舵部材７に連結されている。また、ピニオン軸１の他側には、転がり軸受２，３による支持部の間において、外周面の歯切りにより形成された歯車であるピニオン１１が一体に設けられている。ピニオン軸１を支持するピニオンハウジング１０の一側には、円筒状をなすラックハウジング４０が交叉するように連設されており、このラックハウジング４０の内部には、ラック軸４が軸長方向への移動自在に支持されている。ラック軸４の両端部夫々には、図示しない操向車輪が連結されており、ラック軸４のピニオン軸１側の外周面には、ラック歯４１が軸長方向へ適長に亘って延設されている。このラック歯４１は、ラックハウジング４０とピニオンハウジング１０との交叉部において、ピニオン１１に噛合している。

以上のように構成されたラックピニオン式のステアリング装置において、操舵部材７の操作に応じてピニオン軸１が回動し、この回動が、ピニオン１１とラック歯４１との噛合によりラック軸４の軸長方向への移動に変換され、この移動に伴い、操向車輪が操向されて車両の舵取りがなされる。

前述したラックピニオン式のステアリング装置において、ピニオン軸１の転がり軸受３による支持部に本発明に係る軸の支持構造が採用されている。

図２は、ピニオン軸１の転がり軸受３による支持部近傍の拡大図である。

ピニオン軸１には、金属製の止め筒５が外嵌固定されている。この止め筒５は、塑性変形により径方向外向きに凸設された止め部５０，５０を両端部夫々に備えている。転がり軸受３は、止め筒５に外嵌されており、両側夫々に当接する２つの止め部５０，５０により挾持され、軸長方向への移動不可に固定されている。また、ピニオン軸１には、２つの周溝１２，１２が設けてあり、一方の周溝１２は、ピニオン１１の近傍に設けられており、他方の周溝１２は、一方の周溝１２からピニオン軸１の一側の方へ適長離れた位置に設けられている。止め筒５は、両端をこの周溝１２，１２に夫々係合させて軸長方向への移動不可に固定されている。

図３は、ピニオン軸１、止め筒５及び転がり軸受３の組み付け手順の説明図である。

前述したピニオン軸１、止め筒５及び転がり軸受３は、以下のように組み付けられる。まず、図３（ａ）に示したように、ピニオン軸１に、一側から止め筒５が外嵌される。このとき、ピニオン軸１の他側には、複数に分割された円筒状をなす治具８が外嵌されている。治具８の端面には、内奥部に向けて縮径する斜面８０が設けられており、治具８は、斜面８０の位置と一方の周溝１２の位置とが一致するように位置決めされている。

ピニオン軸１への止め筒５の外嵌は、一端部を治具８の斜面８０に当接させるまでなされ、その後、止め筒５を治具８に向けて押圧する。この押圧により、止め筒５の当接部は、斜面８０に沿うように塑性変形し、径方向外向きに凸設された止め部５０が形成される。（図３（ａ），（ｂ））。このとき、止め筒５の当接部は、斜面８０に沿って一方の周溝１２内に進入し、この周溝１２に係合する。止め部５０の形成を終えた段階にて止め筒５の他端は、図３（ａ）に示すように、他方の周溝１２よりもピニオン軸１の一側の方に位置する。

次いで、転がり軸受３が、止め部５０に当接するまで止め筒５の外周面に圧入される（図３（ｂ））。転がり軸受３の圧入後、治具８と同形の治具８が、端面に設けられた斜面８０を止め筒５側としてピニオン軸１の一側に外嵌され、止め筒５の他端と治具８の斜面８０とが当接する（図３（ｃ））。その後、治具８が押圧され、止め筒５の当接部が、斜面８０に沿うように塑性変形して止め部５０が形成され、先に形成された止め部５０との間に転がり軸受３が挟持される（図３（ｃ），（ｄ））。またこのとき、止め筒５の当接部は、他方の周溝１２に係合し、止め筒５が軸長方向への移動不可に固定される。止め筒５の固定終了後、治具８，８がピニオン軸１から取り外され、図３（ｄ）に示すような支持構造が得られる。

以上のように構成された本発明に係る軸の支持構造において、転がり軸受３にピニオン軸１の軸長方向への外力が作用した場合、転がり軸受３は、止め筒５の止め部５０，５０に挟持されているから、前記外力は、止め筒５の止め部５０，５０に作用する。止め筒５の両端部夫々がピニオン軸１の周溝１２，１２に係合しているから、前記外力は、この係合した部分により受け止められ、転がり軸受３が軸長方向へ移動することはない。

転がり軸受３を軸長方向への移動不可に固定する止め部５０，５０が止め筒５に設けられたから、従来のように止め部をピニオン軸１から削り出す必要がなく、ピニオン軸１の素材径を小さくしてコストを抑えると共に、加工工数を低減できる。

また、止め部５０，５０は、ピニオン軸１と別体であるから、ピニオン軸１に施すピニオン１１の歯切り及び熱処理の影響を受けない。よって、止め部５０，５０には、従来のような強度低下又は焼き割れ等の問題が発生しない。

従って、ピニオン１１の可及的近くに止め部５０，５０を設けることができるから、ピニオン軸１を支持する転がり軸受３もピニオン１１の近くに設けることができ、ラック軸４からの噛合反力に対するピニオン軸１の剛性が強く、ピニオン軸１の撓みが抑制される。これにより、ピニオン軸１とラック軸４との良好な噛合状態が保たれて操舵感の悪化を招来せず、また、ピニオン軸１の全長も短く設計できる。

さらに、止め部５０，５０の形成時に、止め筒５の端部とピニオン軸１の周溝１２，１２との係合ができるから、ピニオン軸１と止め筒５とを固定するための工数を別途必要としない。なお、ピニオン軸１と止め筒５との固定は、止め筒５の端部とピニオン軸１に設けた周溝１２，１２との係合によりなされるように構成したが、止め筒５とピニオン軸１との固定は、この係合に限らず、圧入、接着又はカシメ等、他の方法により行ってもよい。

以上、実施の形態について説明したが、本発明に係る軸の支持構造は、前述の実施の形態に限らず、他の実施の形態も可能である。

図４は、他の実施の形態の軸の支持構造におけるピニオン軸１、止め筒５及び転がり軸受３の組み付け手順の説明図である。

図４（ａ）に示したように、ピニオン軸１には、ピニオン１１から一側の方へ適長離れた位置に周溝１２が一つ設けてあり、止め筒５の一端部には、予め止め部５０が形成してある。まず、転がり軸受３が、止め部５０に当接するまで止め筒５の外周面に圧入される（図４（ａ））。次ぎに、ピニオン軸１に、転がり軸受３が圧入された止め筒５が他側から外嵌される。このとき、ピニオン軸１の一側には、円筒状をなす治具８が外嵌されており、治具８は、斜面８０の位置と周溝１２の位置とが一致するように位置決めされている（図４（ｂ））。

ピニオン軸１への止め筒５の外嵌は、他端部を治具８の斜面８０に当接させるまでなされ、その後、止め筒５を治具８に向けて押圧する。この押圧により、止め筒５の当接部は、斜面８０に沿うように塑性変形し、径方向外向きに凸設された止め部５０が形成される（図４（ｂ），（ｃ））。このとき、止め筒５の当接部は、斜面８０に沿って周溝１２内に進入して周溝１２に係合し、止め筒５とピニオン軸１とが固定される。

転がり軸受３は、予め形成してある止め部５０と、止め筒５を治具８に押圧して形成された止め部５０との間に挾持され、治具８をピニオン軸１から取り外すことにより、図４（ｃ）に示すような支持構造が得られる。

その他の構成及び作用は、前述した実施の形態と同様であるため、同様の構成については同じ参照符号を付し、その構成の詳細な説明及び作用の説明を省略する。

以上の実施の形態においては、止め部５０，５０を止め筒５の端部に設けたが、止め部５０，５０を設ける場所は、端部に限らず、止め筒５の中途部に設けてもよい。

また、前述の実施の形態においては、本発明に係る軸の支持構造を、ラックピニオン式のステアリング装置におけるピニオン軸１に適用した場合について説明したが、本発明に係る軸の支持構造は、ピニオン軸１に限らず、歯車を一体に備える軸を、該軸に外嵌固定された転がり軸受により支持してある軸の支持構造であれば適用可能である。

本発明に係る軸の支持構造を備えるラックピニオン式のステアリング装置の要部を示す縦断面図である。ピニオン軸の転がり軸受による支持部近傍の拡大図である。ピニオン軸、止め筒及び転がり軸受の組み付け手順の説明図である。他の実施の形態の軸の支持構造におけるピニオン軸、止め筒及び転がり軸受の組み付け手順の説明図である。ラックピニオン式のステアリング装置におけるピニオン軸の一般的な支持構造を示す縦断面図である。

符号の説明

１ピニオン軸（軸）
３転がり軸受
５止め筒
１１ピニオン（歯車）
１２周溝
５０止め部

Claims

歯車を一体に備える軸を、該軸に外嵌固定された転がり軸受により支持してある軸の支持構造において、
塑性変形により径方向外向きに凸設されて前記転がり軸受の両側を挾持し、該転がり軸受を軸長方向への移動不可に固定する２つの止め部を有し、前記軸に外嵌固定された止め筒を備えることを特徴とする軸の支持構造。
前記軸に設けた周溝に前記止め筒の端部を係合させて前記軸と前記止め筒とを固定してあることを特徴とする請求項１に記載の軸の支持構造。