JP2007137315A - Rack and pinion hydraulic power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、いわゆるドロップイン構造のラックアンドピニオン式の油圧パワーステアリング装置に関するものである。 The present invention relates to a so-called drop-in rack-and-pinion type hydraulic power steering apparatus.
例えば、ドロップイン構造のラックアンドピニオン式油圧パワーステアリング装置では、油圧制御弁を収容するための筒状のバルブハウジングに、油圧制御弁と出力軸としてのピニオン軸を組み込んでサブアッセンブリとした後、当該サブアッセンブリをピニオンハウジング内に挿入(ドロップイン)し、次いでバルブハウジングとピニオンハウジングとを連結することにより、組立作業が完了する。 For example, in a rack-and-pinion type hydraulic power steering device having a drop-in structure, a tubular valve housing for accommodating a hydraulic control valve is incorporated into a sub assembly by incorporating a hydraulic control valve and a pinion shaft as an output shaft. The subassembly is inserted into the pinion housing (drop-in), and then the valve housing and the pinion housing are connected to complete the assembly operation.
また、ピニオン軸を支持する軸受の外輪は、バルブハウジングおよびピニオンハウジングにそれぞれ設けられた受け部により軸方向に挟持されている。しかし、受け部と外輪との間には、軸方向の隙間が生じる場合があり、この隙間によってピニオン軸が軸方向にがたついて異音を発生するおそれがある。
そこで、プラグをバルブハウジングにねじ込むことによって、軸受の外輪を受け部とプラグとで挟持し、ピニオン軸の軸方向のがたつきを防止することが提案されている(例えば、特許文献1)。
Therefore, it has been proposed to screw the plug into the valve housing so that the outer ring of the bearing is clamped between the receiving portion and the plug to prevent rattling of the pinion shaft in the axial direction (for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1記載の発明では、ピニオン軸の軸方向のがたつきを抑えるためにプラグを追加する必要があり、そのため、コストが上がってしまう。
この発明は、かかる背景のもとになされたものであり、低コストで異音の発生を防止することが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。
However, in the invention described in
The present invention has been made based on such a background, and an object of the present invention is to provide a rack and pinion type hydraulic power steering apparatus that can prevent generation of abnormal noise at low cost.
上記目的を達成するため、トーションバー(9)を介して同軸上に相対回転可能に連結された入力シャフト(2)および出力シャフト(4)と、出力シャフトの外周(2a)に形成され、ラック軸(6)と噛み合うピニオン(3)と、入力シャフトおよび出力シャフトの相対回転に応じた油圧を発生させるための油圧制御弁(8)と、ピニオンおよび油圧制御弁を取り囲む筒状のハウジング(5)と、入力シャフトを支持する転がり軸受(35,350)と、出力シャフトを支持する転がり軸受(36,37,360)とを備え、入力シャフトを支持する転がり軸受および出力シャフトを支持する転がり軸受の少なくとも一方は、所定の転がり軸受(36,350)を含み、上記所定の転がり軸受と対応するシャフトとの軸方向相対移動が規制されており、上記所定の転がり軸受の外輪(42,351)の外周面(42c,351a)に雄ねじ(46,460)が形成され、この雄ねじが、ハウジングの内周面(16b,50b)に形成された雌ねじ(47,470)に螺合し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である。 In order to achieve the above object, a rack is formed on the input shaft (2) and the output shaft (4) that are coaxially connected to each other via a torsion bar (9) and the outer periphery (2a) of the output shaft. A pinion (3) meshing with the shaft (6), a hydraulic control valve (8) for generating hydraulic pressure according to the relative rotation of the input shaft and the output shaft, and a cylindrical housing (5) surrounding the pinion and the hydraulic control valve ), A rolling bearing (35, 350) that supports the input shaft, and a rolling bearing (36, 37, 360) that supports the output shaft, and a rolling bearing that supports the input shaft and an output shaft. At least one of these includes a predetermined rolling bearing (36, 350), and relative axial movement between the predetermined rolling bearing and the corresponding shaft is restricted. A male screw (46, 460) is formed on the outer peripheral surface (42c, 351a) of the outer ring (42, 351) of the predetermined rolling bearing, and this male screw is formed on the inner peripheral surface (16b, 50b) of the housing. A rack and pinion type hydraulic power steering apparatus, wherein the rack and pinion type hydraulic power steering apparatus is screwed into the formed female thread (47, 470).
本発明によれば、ハウジングの内周面に形成された雌ねじと所定の転がり軸受の外輪の外周面に形成された雄ねじとを螺合することにより、上記所定の転がり軸受をハウジングに固定している。これにより、ハウジングに対する入力シャフトまたは出力シャフトの軸方向の移動が確実に規制され、異音の発生を防ぐことができる。
また、本発明において、上記油圧制御弁は、入力シャフトまたは出力シャフトに設けられたバルブロータ(25)と、このバルブロータを取り囲み、出力シャフトまたは入力シャフトに対する軸方向の一方および周方向の移動が規制されたバルブスリーブ(26)とを含む場合がある。この場合、出力シャフトまたは入力シャフトのハウジングに対する軸方向の移動を規制することにより、バルブスリーブのハウジングに対する軸方向の移動を規制することができる。これにより、油圧制御弁の安定した動作を確保することができる。
According to the present invention, the predetermined rolling bearing is fixed to the housing by screwing the female screw formed on the inner peripheral surface of the housing and the male screw formed on the outer peripheral surface of the outer ring of the predetermined rolling bearing. Yes. Thereby, the axial movement of the input shaft or the output shaft with respect to the housing is reliably restricted, and the generation of abnormal noise can be prevented.
In the present invention, the hydraulic control valve includes a valve rotor (25) provided on the input shaft or the output shaft, and surrounds the valve rotor, and is movable in one axial direction and the circumferential direction with respect to the output shaft or the input shaft. And a regulated valve sleeve (26). In this case, the axial movement of the valve sleeve relative to the housing can be restricted by restricting the axial movement of the output shaft or the input shaft relative to the housing. Thereby, the stable operation | movement of a hydraulic control valve is securable.
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。 In the above description, the alphanumeric characters in parentheses represent reference numerals of corresponding components in the embodiments described later, but the scope of the claims is not limited by these reference numerals.
以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図1は、本発明の一実施形態にかかるラックピニオン式油圧パワーステアリング装置の模式的な断面図である。図1を参照して、ラックピニオン式油圧パワーステアリング装置1(以下では、単にステアリング装置1ともいう)は、入力シャフト2と、ピニオン3が形成されたピニオン軸としての出力シャフト4と、ピニオン3とハウジング5内にて噛み合うラック軸6と、ハウジング5の一部に設けられた油圧シリンダ7と、油圧シリンダ7への作動油の供給を制御する油圧制御弁8とを備える。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a rack and pinion type hydraulic power steering device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a rack and pinion hydraulic power steering device 1 (hereinafter also simply referred to as a steering device 1) includes an
入力シャフト2には、図示しないステアリングホイール等の操舵部材が連結されている。操舵部材から、入力シャフト2に操舵トルクが入力される。また、入力シャフト2は、トーションバー9を介して出力シャフト4と同軸上に連結されている。トーションバー9は、ピン10を介して入力シャフト2と連結され、セレーション11を介して出力シャフト4と連結されている。これにより、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、トーションバー9の弾性的なねじりを伴って相対回転する。
A steering member such as a steering wheel (not shown) is connected to the
ラック軸6は、車両の幅方向(図1の紙面に垂直な方向)に延びている。ラック軸6の両端には、図示しない車輪がそれぞれ取り付けられている。操舵部材から入力された操舵トルクは、入力シャフト2および出力シャフト4を介してラック軸に伝達される。これにより、ラック軸6が軸方向(図1の紙面に垂直な方向)に移動して、車輪の角度が変化する。また、ラック軸6は、ラック軸6を支持する支持部材としてのサポートヨーク12によってピニオン3側へ付勢されている。これにより、ピニオン3とラック軸6とのバックラッシュが除去されている。
The
ハウジング5は、筒状のピニオンハウジング13と、筒状のバルブハウジング14とを含む。ピニオンハウジング13およびバルブハウジング14の互いに対向する端部が互いに嵌め合わされている。ピニオンハウジング13内に、出力シャフト4の一部が挿通され、ピニオン3がピニオンハウジング13によって取り囲まれている。ピニオンハウジング13には、その周壁15の一端からピニオンハウジング13の径方向X1外方に張り出した環状フランジ17が形成されている。バルブハウジング14内に、入力シャフト2の一部が挿通されている。バルブハウジング14には、その周壁16の一端からバルブハウジング14の径方向X1外方に張り出した環状フランジ18が形成されている。
The
ピニオンハウジング13の周壁15の内周面15aとバルブハウジング14の周壁16の外周面16aとは、互いに嵌合している。また、ピニオンハウジング13の環状フランジ17とバルブハウジング14の環状ハウジング18とは、互いに突き当てられており、これら環状フランジ17,18は、締結部材としての複数のボルト19によって互いに締結されている。これにより、ピニオンハウジング13とバルブハウジング14とが互いに連結され固定されている。
The inner
また、バルブハウジング14の周壁16の外周面16aには、環状溝20が形成されている。この環状溝20に、封止部材としての弾性部材21が収容され保持されている。この弾性部材21によって、ピニオンハウジング13およびバルブハウジング14の嵌合部分が封止されている。
油圧シリンダ7は、ラック軸6が挿通されたシリンダチューブ22と、ラック軸6と一体移動可能に設けられたピストン23と、シリンダチューブ22内においてピストン23によって区切られた一対の油室24とを含む。シリンダチューブ22は、ピニオンハウジング13と連結されており、ピニオンハウジング13に対して交差状に配置されている。
An
The hydraulic cylinder 7 includes a
油圧制御弁8は、入力シャフト2の周囲に設けられ、バルブハウジング14によって取り囲まれている。また、油圧制御弁8は、バルブロータ25と、バルブスリーブ26とを含む。バルブロータ25は、入力シャフト2の一部の外周に、例えば一体に設けられている。バルブスリーブ26は、バルブロータ25を同心に取り囲んでいる。また、バルブスリーブ26は、ピン27によって出力シャフト4と一体回転可能に連結されている。操舵トルクに応じたトーションバー9のねじれを伴って、入力シャフト2および出力シャフト4が相対回転することにより、バルブロータ25およびバルブスリーブ26は相対回転する。
The
ピン27の一部は、出力シャフト4の外周4aに形成された固定孔に圧入されて固定されており、ピン27の残りの部分が出力シャフト4の外周4aから突出している。そのピン27の突出部は、バルブスリーブ26の端面に形成された凹溝内に挿入されている。凹溝の一対の内壁面は、例えば傾斜状とされ、凹溝の底に向かうにしたがって凹溝の溝幅が次第に狭くなるようにされている。ピン27は、凹溝の一対の内壁面によって受けられている。これにより、ピン27によって、バルブスリーブ26は、出力シャフト4の軸方向Y1下方への移動が規制されている。
A part of the
なお、弾性部材によって出力シャフト4を軸方向Y1上方へ付勢するようにしてもよい。
バルブロータ25とバルブスリーブ26との間には、所定の隙間が設けられ、この隙間が弁間油路28に相当する。この弁間油路28は、バルブハウジング14に設けられたポート29,30,31,32をそれぞれ介して、油圧シリンダ7の一対の油室24、ポンプ33およびタンク34に個別に接続されている。また、弁間油路28には、バルブロータ25およびバルブスリーブ26の相対回転量に応じて開度が変化する絞りが設けられている。この絞りによって、ポンプ33から送られてくる作動油は、操舵方向に応じて油圧シリンダ7の一方の油室24に供給され、他方の油室24から油圧制御弁8を介してタンク34に還流する。これにより、ラック軸6に作用する操舵補助力が発生する。
The
A predetermined gap is provided between the
また、入力シャフト2および出力シャフト4は、ハウジング5内において対応する転がり軸受35,36,37によって回転自在に支持されている。具体的には、入力シャフト2は、バルブハウジング14によって保持された、転がり軸受35によって支持されている。転がり軸受35は、例えば玉軸受からなる。出力シャフト4は、転がり軸受(所定の転がり軸受)36および転がり軸受37によって支持されている。転がり軸受36は、例えば玉軸受からなる。転がり軸受36は、バルブハウジング14の一端の周壁16内に保持された状態で、ピニオン3と油圧制御弁8との間において出力シャフト4を支持している。転がり軸受37は、例えば、針状ころ軸受からなり、ピニオンハウジング13に保持された状態で、出力シャフト4の先端部4bを支持している。
Further, the
また、バルブハウジング14内には、油圧制御弁8を軸方向Y1(図1における上下方向)に挟んだ両側にオイルシール38,39が配置されている。具体的には、入力シャフト2とバルブハウジング14との間に介在したオイルシール38によって、入力シャフト2とバルブハウジング14との間が封止されている。また、出力シャフト4とバルブハウジング14との間に介在したオイルシール39によって、出力シャフト4とバルブハウジング14との間が封止されている。また、オイルシール39は、出力シャフト4に形成された環状段部40と転がり軸受36との間に配置されている。
In the
上記構成のステアリング装置1の組み立ては以下のようにして行われる。まず、バルブハウジング14に油圧制御弁8、出力シャフト4、オイルシール38,39、転がり軸受35および転がり軸受36を組み込んでサブアッセンブリとする。次に、このサブアッセンブリをピニオンハウジング13内に挿入する(ドロップイン工程)。ドロップイン工程の後に、ピニオンハウジング13およびバルブハウジング14の環状フランジ17,18を複数のボルト19によって互いに締結し、ステアリング装置1の組み立てが完了する。このようにして、簡単にステアリング装置1の組み立てが行われる。
Assembling of the
次に、転がり軸受36のバルブハウジング14への固定について詳細に説明する。
図2は、図1において出力シャフトの上部を支持する転がり軸受およびその周辺を示す拡大断面図である。図2を参照して、所定の転がり軸受としての転がり軸受36は、バルブハウジング14および出力シャフト4に固定されている。具体的には、転がり軸受36は、出力シャフト4と一体回転可能に嵌合された内輪41と、バルブハウジング14に固定された外輪42と、内輪41と外輪42との間に介在する複数の転動体43とを有する。内輪41は、出力シャフト4の外周4aに形成された段差により構成される内輪受け部44と、出力シャフト4の外周4aに嵌め合わされた環状の止め輪45とにより挟持され、その結果、出力シャフト4に対する内輪41の軸方向Y1の移動が規制されている。外輪42は、第1の端面42aと、第2の端面42bと、外周面42cとを有している。外周面42cには、雄ねじ46が形成されている。また、バルブハウジング14の周壁16の内周面16bには、上記雄ねじ46と螺合する雌ねじ47と、環状の段差により構成される外輪受け部48とが形成されている。バルブハウジング14への外輪42の固定は、外輪42の雄ねじ46をバルブハウジング14の雌ねじ47にねじ込むことにより行われる。また、外輪42の第1の端面42aを外輪受け部48に突き当てることにより、バルブハウジング14に対する外輪42の軸方向Y1の移動が規制されている。
Next, the fixing of the rolling
FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a rolling bearing supporting the upper portion of the output shaft in FIG. 1 and its periphery. With reference to FIG. 2, a rolling
以上のように、この実施形態によれば、出力シャフト4と転がり軸受36との軸方向相対移動が規制されている。この転がり軸受36の外輪42の雄ねじ46とバルブハウジング14の雌ねじ47とを螺合することによって、転がり軸受36の外輪42をバルブハウジング14に固定することができる。これにより、ハウジング5に対して出力シャフト4が軸方向Y1に移動することを規制することができる。したがって、出力シャフト4がハウジング5内でがたついて異音を発生することを防止することができる。
As described above, according to this embodiment, the axial relative movement between the
また、出力シャフト4の軸方向Y1の移動を規制することにより、出力シャフト4に連結されたバルブスリーブ26の、軸方向Y1の一方である下方への移動を規制することができる。これにより、油圧制御弁8の安定した動作を確保することができる。
さらに、転がり軸受36の外周面42cに雄ねじ46を形成し、バルブハウジング14の内周面16bに雌ねじ47を形成するのみでよく、他の部品を追加する必要がないので、コストの上昇を防ぐことができる。
Further, by restricting the movement of the
Furthermore, it is only necessary to form the
図3は、本発明の別の実施形態にかかるラックピニオン式油圧パワーステアリング装置の模式的な断面図である。この図3において、前述の図1および図2に示された各部と同等の構成部分については、図1および図2と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
図1および図3を参照して、本実施の形態が図1の実施の形態と主に相違するのは、ピニオンハウジングとバルブハウジングとが一体に形成された一体型のハウジング50を備えていることにある。また、入力シャフト2を支持する転がり軸受(所定の転がり軸受)350の外輪351の外周面351aに雄ねじ460が形成され、この雄ねじ460とハウジング50の内周50bに形成された雌ねじ470とが螺合している。さらに、出力シャフト4の上部を支持する転がり軸受360として、針状ころ軸受が用いられ、この転がり軸受360や転がり軸受350は、ハウジング50の上部からハウジング50内に装着されるようにされている。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a rack and pinion type hydraulic power steering apparatus according to another embodiment of the present invention. 3, the same components as those shown in FIGS. 1 and 2 described above are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2, and description thereof is omitted.
Referring to FIGS. 1 and 3, the present embodiment is mainly different from the embodiment of FIG. 1 in that an
本実施形態によれば、入力シャフト2とこれを支持する転がり軸受350との軸方向相対移動が規制されている。転がり軸受350の内輪352は、入力シャフト2に一体回転可能に嵌合されており、入力シャフト2の外周2aに形成された段差により構成される内輪受け部440と、入力シャフト2の外周2aに嵌め合わされた環状の止め輪450とにより挟持されている。また、転がり軸受350の外輪351は、外輪351に形成された雄ねじ460を、ハウジング50の内周50bに形成された雌ねじ470に螺合させることにより、ハウジング50に固定されている。
According to the present embodiment, the axial relative movement between the
これにより、入力シャフト2のハウジング50に対する軸方向移動が規制されている。一方、出力シャフト4は、入力シャフト2に対して軸方向Y1の少なくとも一方への移動が規制されている。その結果、ハウジング50に対する出力シャフト4の軸方向Y1の移動を規制することができる。これにより、図1における実施形態と同様の効果を奏することができる。また、ピニオンハウジングとバルブハウジングとが一体に形成された一体型のハウジング50を用いることで、製造コストを安くすることができる。
As a result, the axial movement of the
この発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、ハウジング5に対してねじ結合された所定の転がり軸受としては、入力シャフト2を支持する転がり軸受であってもよいし、出力シャフト4を支持する転がり軸受であってもよい。所定の転がり軸受が、出力シャフト4を支持する転がり軸受である場合、その所定の転がり軸受は、図1の実施形態のように出力シャフト4の上部を支持する転がり軸受36であってもよいし、出力シャフト4の先端部4bを支持する転がり軸受37であってもよい。
The present invention is not limited to the contents of the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims. For example, the predetermined rolling bearing that is screw-coupled to the
要するに、ハウジング5に対してねじ結合された所定の転がり軸受が1つまたは2つ以上設けられ、その所定の転がり軸受によって、入力シャフト2および出力シャフト4の少なくとも一方が支持されていればよい。
なお、入力シャフト2にバルブスリーブを設け、出力シャフト4にバルブロータを設けても良い。
In short, it is only necessary that one or two or more predetermined rolling bearings screwed to the
A valve sleeve may be provided on the
Claims (2)
出力シャフトの外周に形成され、ラック軸と噛み合うピニオンと、
入力シャフトおよび出力シャフトの相対回転に応じた油圧を発生させるための油圧制御弁と、
ピニオンおよび油圧制御弁を取り囲む筒状のハウジングと、
入力シャフトを支持する転がり軸受と、
出力シャフトを支持する転がり軸受とを備え、
入力シャフトを支持する転がり軸受および出力シャフトを支持する転がり軸受の少なくとも一方は、所定の転がり軸受を含み、
上記所定の転がり軸受と対応するシャフトとの軸方向相対移動が規制されており、
上記所定の転がり軸受の外輪の外周面に雄ねじが形成され、この雄ねじが、ハウジングの内周面に形成された雌ねじに螺合し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。 An input shaft and an output shaft connected to each other on the same axis through a torsion bar so as to be relatively rotatable;
A pinion formed on the outer periphery of the output shaft and meshing with the rack shaft;
A hydraulic control valve for generating hydraulic pressure according to the relative rotation of the input shaft and the output shaft;
A cylindrical housing surrounding the pinion and the hydraulic control valve;
A rolling bearing that supports the input shaft;
A rolling bearing for supporting the output shaft;
At least one of the rolling bearing that supports the input shaft and the rolling bearing that supports the output shaft includes a predetermined rolling bearing,
Axial relative movement between the predetermined rolling bearing and the corresponding shaft is restricted,
A rack and pinion type hydraulic power steering apparatus, wherein a male screw is formed on an outer peripheral surface of an outer ring of the predetermined rolling bearing, and the male screw is screwed into a female screw formed on an inner peripheral surface of the housing.
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