JP2009023462A

JP2009023462A - ラックハウジングの結合構造

Info

Publication number: JP2009023462A
Application number: JP2007187533A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Okada; 淳岡田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2007-07-18
Filing date: 2007-07-18
Publication date: 2009-02-05

Abstract

【課題】特殊な工具を使用せずにラックハウジングの組み立てを簡単に行うことができるラックハウジングの結合構造を提供する。
【解決手段】第１フランジ５０に形成したねじ穴５１及び第２フランジ５５に形成したボルト通過穴５６を、互いに一致する穴軸芯Ｐ２が第２フランジから第１フランジに向かうに従い徐々に第１ラックハウジング分割部４０ａ及び第２ラックハウジング分割部４０ｂのハウジング軸Ｐ１に近接し、このハウジング軸に対して斜めに交差するように形成した。これにより、第１フランジ及び第２フランジを結合する際には、ボルト４３の頭部４３ａがハウジング軸から離れた位置となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ピニオンに噛合するラックシャフトの軸方向変位により操舵輪を操舵するようにしたラック＆ピニオン式ステアリング装置の軸方向に分割されているラックハウジングの結合構造に関する。

図７及び図８は、ピニオンアシスト式電動パワーステアリング装置を示すものである。
このステアリング装置１０は、ステアリングシャフト１１を回動自在に支持するステアリングコラム１２を備えている。ステアリングシャフト１１は、その上端にステアリングホイール（不図示）が装着され、ステアリングシャフト１１の下端にはユニバーサルジョイント１４を介して中間シャフト１５が連結されている。中間シャフト１５にはその下端にユニバーサルジョイント１６を介してステアリングギヤ１７が連結されている。このステアリングギヤ１７の後述するラックシャフト２７がタイロッド１８を介して左右の操舵輪（不図示）に連結されており、ラックシャフト２７及びタイロッド１８の連結部はダストブーツ３０で覆われている。

ステアリングギヤ１７は、ステアリングギヤハウジング２１と、このステアリングギヤハウジング２１に一体化されたラックハウジング４０とを備えている。
ステアリングギヤハウジング２１は、ラック＆ピニオン機構２３とピニオンアシスト型の電動アシスト機構２４とを保持している。ラック＆ピニオン機構２３は、図８に示すように、ピニオン２５ａを形成したピニオンシャフト２５と、ピニオン２５ａに噛合するラック２６を形成したラックシャフト２７とを備えている。

ラックハウジング４０は、ラックシャフト２７が軸方向に移動自在となるように支持しており、ラックシャフト２７の一方の端部は、タイロッド１８を介して左右の一方の操舵輪に連結され、ラックシャフト２７の他方の端部は、タイロッド１８を介して左右の他方の操舵輪に連結されている。
また、図８に示すように、ピニオンシャフト２５にはトーションバー２８の一端部が連結されている。トーションバー２８は、ピニオンシャフト２５に同軸に配置した円筒形状のインプットシャフト２９の軸穴２９ａに挿通され、その他端部が軸穴２９ａに内嵌されている。そして、インプットシャフト２９は、ユニバーサルジョイント１６に結合されている。

電動アシスト機構２４は、パワーアシスト制御装置（図示せず）に駆動制御される電動モータ３１と、電動モータ３１のシャフト３２に固着されたウォーム３３と、ピニオンシャフト２５の外周に固着されてウォーム３３に噛合するウォームホイール３４等から構成されている。
そして、運転者がステアリングホイールを左右いずれかの方向に操舵すると、トルクセンサ３５が操舵トルクを検出することにより、パワーアシスト制御装置からの駆動電流を受けて電動モータ３１が起動される。これにより、電動モータ３１のシャフト３２に固着されたウォーム３３が回転し、その回転力がウォームホイール３４を介してピニオンシャフト２５に伝達される。ピニオンシャフト２５が回転すると、ピニオン２５ａにラック２６が噛み合ったラックシャフト２７が軸方向に駆動され、タイロッド１８に連結された左右の操舵輪が操舵される。

ところで、ステアリングギヤ１７を構成するラックハウジング４０は鋳造部材であり、ラックハウジング４０を一つの鋳型を用いて形成すると、長尺な鋳造部材なので複雑な形状の鋳型を必要とし、製造コストの面で問題がある。
そこで、例えば特許文献１は、ラックハウジングを軸方向に２分割した鋳造部材とし、これら２つの鋳造部材をボルト締結により結合することで、複雑な形状の鋳型を用いずに製造コストの低減を図るようにしている。
特開２００４−２４３９８８号公報

図９は、特許文献１の２つの鋳造部材からなるラックハウジング４０を具体的に示した図である。図９の構造は、ステアリングギヤハウジングを一体に形成している円筒形状の第１ラックハウジング分割部４０ａと、この第１ラックハウジング分割部４０ａと同軸に連結する円筒形状の第２ラックハウジング分割部４０ｂとを互いの連結端部に形成したフランジ４１、４２を当接し、ボルト４３で締結することで結合するものである。

しかし、図９で示した特許文献１の構造は、フランジ４１，４２に形成されているねじ穴４１ａ，ボルト通過穴４２ａが、第１及び第２ラックハウジング分割部４０ａ，４０ｂの軸芯Ｐ１と平行に形成されているので、ボルト４３を回してねじ穴４１ａにねじ込むボルト締め付け工具４４が第２ラックハウジング分割部４０ｂ（或いは第１ラックハウジング分割部４０ａ）に干渉しやすい。そのため、第１、第２ラックハウジング分割部４０ａ，４０ｂを結合するためには専用のボルト締め付け工具が必要となり、ラックハウジング４０の組み立てを簡単に行うことができない。

また、ボルト締め付け工具４４が第２ラックハウジング分割部４０ｂ（或いは第１ラックハウジング分割部４０ａ）に干渉しないように、外径寸法の大きなフランジ４１，４２を形成してねじ穴４１ａ，ボルト通過穴４２ａのピッチ円半径ＰＣＲを大きくすることが考えられるが、ラックハウジング４０が大型構造になってしまい、重量も増大してしまうことから軽量化を図ることができず、鋳物材料の使用量が増大してコストアップに繋がるおそれがある。

本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、特殊な工具を使用せずにラックハウジングの組み立てを簡単に行うことができるとともに、ラックハウジングの軽量化を図り、鋳物材料の使用量を抑制してコストアップを防止することができるラックハウジングの結合構造を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に係るラックハウジングの結合構造は、ピニオンに噛合するラックシャフトの軸方向変位により操舵輪を操舵するようにしたラック＆ピニオン式ステアリング装置の前記ラックシャフトを支持するラックハウジングを、少なくともハウジング軸方向に２分割して第１ラックハウジング分割部及び第２ラックハウジング分割部からなる形状とし、これら第１ラックハウジング分割部及び第２ラックハウジング分割部の互いの結合端部にそれぞれ形成した第１フランジ及び第２フランジをボルトを介して結合するラックハウジングの結合構造において、前記第１フランジに、前記ボルトがねじ込まれるねじ穴を形成し、前記第２フランジに、前記ねじ穴に向かって前記ボルトが通過するボルト通過穴を形成し、これら前記ねじ穴及び前記ボルト通過穴を、互いに一致する穴軸芯が前記第２フランジから前記第１フランジに向かうに従い徐々に前記ハウジング軸に近接し、前記ハウジング軸に対して斜めに交差するように形成した。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のラックハウジングの結合構造において、前記第１フランジ及び前記第２フランジの一方に、前記ハウジング軸を円中心とした円環形状のインロー凸部を形成し、前記第１フランジ及び前記第２フランジの他方に、前記インロー凸部が嵌まり込む前記ハウジング軸を円中心とした円形状のインロー凹部を形成した。

また、請求項３記載の発明は、請求項１記載のラックハウジングの結合構造において、前記第１フランジ及び前記第２フランジの一方に、前記ハウジング軸を中心としたテーパ形状のインロー凸部を形成し、前記第１フランジ及び前記第２フランジの他方に、前記インロー凸部が嵌まり込む前記ハウジング軸を中心としたテーパ形状のインロー凹部を形成した。

また、請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載のラックハウジングの結合構造において、前記インロー凸部を、前記ねじ穴を形成した前記第１フランジに設けている。
さらに、請求項５記載の発明は、請求項１乃至４の何れか１項に記載のラックハウジングの結合構造において、前記第１フランジのフランジ当接面に、前記穴軸芯に直交する座ぐり底面を有する座ぐりを形成した。

本発明に係るラックハウジングの結合構造によると、第１フランジに形成したねじ穴及び第２フランジに形成したボルト通過穴を、互いに一致する穴軸芯が第２フランジから第１フランジに向かうに従い徐々に第１ラックハウジング分割部及び第２ラックハウジング分割部のハウジング軸に近接し、このハウジング軸に対して斜めに交差するように形成したことから、第１フランジ及び第２フランジを結合する際には、ボルトの頭部がハウジング軸から離れた位置となる。このため、ボルト締め付け工具を使用してボルトを回す場合には、ボルト締め付け工具と、第２フランジを形成している第２ラックハウジング分割部の外周との間に十分な空間を確保することができる。したがって、ボルト締め付け工具が第２ラックハウジング分割部に干渉しないので、第１及び第２ラックハウジング分割部を結合するために専用のボルト締め付け工具が不要となり、ラックハウジングの組み立てを容易に行うことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という。）を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図７から図９で示した構成と同一構成部分には同一符号を付してその説明を省略する。

（第１実施形態）
図１及び図２は、本発明に係るラックハウジングの結合構造の第１実施形態を示すものである。
本実施形態のラックハウジング４０は、ステアリングギヤハウジング２１を一体に形成した円筒形状の第１ラックハウジング分割部４０ａと、この第１ラックハウジング分割部４０ａと同軸に結合する円筒形状の第２ラックハウジング分割部４０ｂとで構成されている。
図２に示すように、第１ラックハウジング分割部４０ａの端部外周には、径方向外方に突出する第１フランジ５０が形成されており、この第１フランジ５０には、複数のねじ穴５１が形成されている。これらねじ穴５１の穴軸芯Ｐ２は、第１フランジ５０のフランジ当接面５０ａからフランジ厚さ方向に向かうに従い徐々に第１ラックハウジング分割部４０ａの軸芯Ｐ１に近接し、その延長線が軸芯Ｐ１に対して斜めに交差するように延在している。

この第１ラックハウジング分割部４０ａのフランジ当接面５０ａの内径側には、軸芯Ｐ１を中心とした円環形状のインロー凸部５２が突出して形成されている。そして、インロー凸部５２の外周には、Ｏリング５３を装着するための環状溝５４が形成されている。
一方、第１ラックハウジング分割部４０ａに結合する第２ラックハウジング分割部４０ｂの端部外周には、第１フランジ５０と同様に径方向外方に突出する第２フランジ５５が形成されており、この第２フランジ５５にも、複数のボルト通過穴５６が形成されている。これらボルト通過穴５６は、第１フランジ５０の複数のねじ穴５１に対応する位置に形成されており、ボルト通過穴５６の軸芯は、第２フランジ５５の背面５５ａ（フランジ当接面５５ｂに対して逆側の面）からフランジ当接面５５ｂに向けてフランジ厚さ方向に向かうに従い徐々に第２ラックハウジング分割部４０ｂの軸芯Ｐ１に近接し、第１フランジ５０のフランジ当接面５０ａにフランジ当接面５５ｂが当接したときに、第１フランジ５０の穴軸芯Ｐ２と一致するように延在している。

この第２ラックハウジング分割部４０ｂのフランジ当接面５５ｂの内径側には軸芯Ｐ１を中心とした円形状のインロー凹部５７が形成されており、このインロー凹部５７の内径は、第１ラックハウジング分割部４０ａに形成したインロー凸部５２の外径と略同一寸法に設定されている。
そして、第２ラックハウジング分割部４０ｂのインロー凹部５７に第１ラックハウジング分割部４０ａのインロー凸部５２を挿入し、フランジ当接面５０ａ，５５ｂ同士を当接して第１及び第２フランジ５０，５５のねじ穴５１及びボルト通過穴５６を対応させてから、各ボルト通過穴５６に通過させたボルト４３を各ねじ穴５１にねじ込むことで、第１ラックハウジング分割部４０ａ及び第２ラックハウジング分割部４０ｂが結合される。

なお、本発明のハウジング軸が、軸芯Ｐ１に対応している。
次に、本実施形態の作用効果について図２を参照しながら説明する。
本実施形態は、第１及び第２フランジ５０，５５のねじ穴５１、ボルト通過穴５６の穴軸芯Ｐ２が、ボルト４３を挿入する側（ボルト通過穴５６側）からねじ込む側（ねじ穴５１側）に向かうに従い徐々に第２ラックハウジング分割部４０ｂの軸芯Ｐ１に近接し、軸芯Ｐ１に対して斜めに交差するように延在しているので、第１及び第２フランジ５０，５５を結合する際には、ボルト４３の頭部４３ａが軸芯Ｐ１から離れた位置となる。

このため、ボルト締め付け工具４４を使用してボルト４３を回す場合には、ボルト締め付け工具４４と、第２ラックハウジング分割部４０ｂの外周との間に十分な空間を確保することができるので、ボルト締め付け工具４４が第２ラックハウジング分割部４０ｂに干渉しない。したがって、第１及び第２ラックハウジング分割部４０ａ，４０ｂを結合するために専用のボルト締め付け工具が不要となり、ラックハウジング４０の組み立てを容易に行うことができる。

また、ボルト締め付け工具４４及び第２ラックハウジング分割部４０ｂの干渉を避けるために第１及び第２フランジ５０，５５の外径寸法を大きくする必要もないので、小型のステアリングギヤ１７となって軽量化を図ることができ、さらには鋳物材料の使用量が抑制されるのでコストアップも防止することができる。
さらに、本実施形態の第１ラックハウジング分割部４０ａは、インロー凸部５２を形成したことで肉厚が厚い形状となっているので、図２に示すように、ねじ穴５１の一部を、第１フランジ５０よりさらに肉厚が厚い部位まで達して形成することができる。これにより、ねじ穴５１が軸芯Ｐ１に近接することから、さらに第１及び第２フランジ５０，５５の外径寸法を小さくすることができ、ラックハウジング４０の軽量化、鋳物材料の使用量抑制によるコストダウンを促進することができる。

（第２実施形態）
次に、図３及び図４は、本発明に係るラックハウジングの結合構造の第２実施形態を示すものである。なお、図２に示す構成と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
本実施形態の第１ラックハウジング分割部４０ａには、第１フランジ５０のフランジ当接面５０ａに座ぐり５８が形成されている。この座ぐり５８の座ぐり底面５８ａは、第１フランジ５０に形成すべきねじ穴５１の穴軸芯Ｐ２に対して直交し、中心が穴軸芯Ｐ２に一致する円形の平面として形成されている。

このため、ねじ形成用のドリル（不図示）を座ぐり５８に向けて移動し、ドリル先端を座ぐり底面５８ａの略中心に当接させて切削加工を開始すると、形成すべきねじ穴５１の穴軸芯Ｐ２に直交して形成した座ぐり底面５８ａがドリルの芯振れを防止する位置合わせ面となり、穴軸芯Ｐ２にドリル軸芯が一致したドリルが第１フランジ５０にねじ穴５１を形成する。
したがって、本実施形態は、第１フランジ５０のフランジ当接面５０ａに、ねじ穴５１の穴軸芯Ｐ２に直交する座ぐり底面５８ａを有する座ぐり５８を形成したことから、ねじ穴５１を高精度に、且つ簡単に形成することができる。

（第３実施形態）
次に、図５は、本発明に係るラックハウジングの結合構造の第３実施形態を示すものである。
本実施形態の第１ラックハウジング分割部４０ａには、第１フランジ５０のフランジ当接面５０ａの内径側に、軸芯Ｐ１を中心としたテーパ形状のインロー凹部５９が形成されている。このインロー凹部５９のテーパ傾斜角度は、第１フランジ５０に形成したねじ穴５１と平行となるように設定されている。
また、第２ラックハウジング分割部４０ｂには、第２フランジ５５のフランジ当接面５５ｂの内径側には軸芯Ｐ１を中心としたテーパ形状のインロー凸部６０が形成されており、このインロー凸部６０の形状は、第１ラックハウジング分割部４０ａに形成したインロー凹部５９の形状と略同一寸法に設定されている。

そして、第２ラックハウジング分割部４０ｂのインロー凸部６０を第１ラックハウジング分割部４０ａのインロー凹部５９に挿入し、シール材６１を介してフランジ当接面５０ａ，５５ｂ同士を当接して第１及び第２フランジ５０，５５のねじ穴５１及びボルト通過穴５６を対応させてから、各ボルト通過穴５６に通過させたボルト４３を各ねじ穴５１にねじ込むことで、第１ラックハウジング分割部４０ａ及び第２ラックハウジング分割部４０ｂが結合される。

上記構成の本実施形態のインロー凹部５９及びインロー凸部６０は、隙間なく嵌合させるだけで第１ラックハウジング分割部４０ａ及び第２ラックハウジング分割部４０ｂの軸芯Ｐ１が一致するテーパ形状として形成されているので、ラックハウジング４０の組み立て時の調整作業が不要となりさらに組み立てを容易に行うことができる。
また、インロー凹部５９のテーパ傾斜角度は、第１フランジ５０に形成したねじ穴５１と平行となるように設定されており、ねじ穴５１をできる限り軸芯Ｐ１に近接する位置に形成することができるので、第１及び第２フランジ５０，５５の外径寸法を小さくすることができる。したがって、ラックハウジング４０の軽量化、鋳物材料の使用量抑制によるコストダウンを促進することができる。

さらに、第１実施形態と同様に、ボルト締め付け工具４４と、第２ラックハウジング分割部４０ｂの外周との間に十分な空間を確保することができ、ボルト締め付け工具４４が第２ラックハウジング分割部４０ｂに干渉しないので、専用のボルト締め付け工具を不要とすることができる。

（第４実施形態）
さらに、図６は、本発明に係るラックハウジングの結合構造の第４実施形態を示すものである。
本実施形態の第１ラックハウジング分割部４０ａには、第１フランジ５０のフランジ当接面５０ａに座ぐり５８が形成されている。この座ぐり５８も、第２実施形態と同様に、その座ぐり底面５８ａが、第１フランジ５０に形成すべきねじ穴５１の穴軸芯Ｐ２に対して直交し、中心が穴軸芯Ｐ２に一致する円形の平面として形成されている。

このため、座ぐり底面５８ａがドリルの芯振れを防止する位置合わせ面となり、穴軸芯Ｐ２にドリル軸芯が一致したドリルが第１フランジ５０にねじ穴５１を形成するので、本実施形態も、第１フランジ５０のフランジ当接面５０ａに、ねじ穴５１の穴軸芯Ｐ２に直交する座ぐり底面５８ａを有する座ぐり５８を形成したことから、ねじ穴５１を高精度に、且つ簡単に形成することができる。

なお、上記各実施形態は、ピニオンアシスト式の電動パワーステアリング装置について説明したが、ピニオンアシスト型の電動アシスト機構２４（図７参照）を備えていないラック＆ピニオン式のステアリング装置に適用しても同様の効果を奏することができる。

本発明に係る第１実施形態のステアリングギヤを示す要部断面図である。第１実施形態のラックハウジングの結合部分を拡大して示した図である。本発明に係る第２実施形態のラックハウジングの結合部分を拡大して示した図である。第２実施形態の要部を拡大して示した図である。本発明に係る第３実施形態のラックハウジングの結合部分を拡大して示した図である。本発明に係る第４実施形態のラックハウジングの結合部分を拡大して示した図である。本発明に係るコラムアシスト式電動パワーステアリング装置を示す図である。ステアリングギヤの要部断面図である。従来のラックハウジングの結合部分を示す図である。

符号の説明

１０…ステアリング装置、１１…ステアリングシャフト、１２…ステアリングコラム、１４…ユニバーサルジョイント、１５…中間シャフト、１６…ユニバーサルジョイント、１７…ステアリングギヤ、１８…タイロッド、２１…ステアリングギヤハウジング、２３…ピニオン機構、２４…電動アシスト機構、２５…ピニオンシャフト、２５ａ…ピニオン、２６…ラック、２７…ラックシャフト、２８…トーションバー、２９…インプットシャフト、２９ａ…軸穴、３０…ダストブーツ、３１…電動モータ、３２…シャフト、３３…ウォーム、３４…ウォームホイール、３５…トルクセンサ、４０…ラックハウジング、４０ａ…第１ラックハウジング分割部、４０ｂ…第２ラックハウジング分割部、４３…ボルト、４３ａ…頭部、５０…第１フランジ、５０ａ…フランジ当接面、５１…ねじ穴、５２…インロー凸部、５３…Ｏリング、５４…環状溝、５５…第２フランジ、５５ａ…背面、５５ｂ…フランジ当接面、５６…ボルト通過穴、５７…インロー凹部、５８…座ぐり、５８ａ…座ぐり底面、５９…インロー凹部、６０…インロー凸部、６１…シール材、Ｐ１…軸芯、Ｐ２…穴軸芯

Claims

ピニオンに噛合するラックシャフトの軸方向変位により操舵輪を操舵するようにしたラック＆ピニオン式ステアリング装置の前記ラックシャフトを支持するラックハウジングを、少なくともハウジング軸方向に２分割して第１ラックハウジング分割部及び第２ラックハウジング分割部からなる形状とし、これら第１ラックハウジング分割部及び第２ラックハウジング分割部の互いの結合端部にそれぞれ形成した第１フランジ及び第２フランジをボルトを介して結合するラックハウジングの結合構造において、
前記第１フランジに、前記ボルトがねじ込まれるねじ穴を形成し、前記第２フランジに、前記ねじ穴に向かって前記ボルトが通過するボルト通過穴を形成し、
これら前記ねじ穴及び前記ボルト通過穴を、互いに一致する穴軸芯が前記第２フランジから前記第１フランジに向かうに従い徐々に前記ハウジング軸に近接し、前記ハウジング軸に対して斜めに交差するように形成したことを特徴とするラックハウジングの結合構造。
前記第１フランジ及び前記第２フランジの一方に、前記ハウジング軸を円中心とした円環形状のインロー凸部を形成し、前記第１フランジ及び前記第２フランジの他方に、前記インロー凸部が嵌まり込む前記ハウジング軸を円中心とした円形状のインロー凹部を形成したことを特徴とする請求項１記載のラックハウジングの結合構造。
前記第１フランジ及び前記第２フランジの一方に、前記ハウジング軸を中心としたテーパ形状のインロー凸部を形成し、前記第１フランジ及び前記第２フランジの他方に、前記インロー凸部が嵌まり込む前記ハウジング軸を中心としたテーパ形状のインロー凹部を形成したことを特徴とする請求項１記載のラックハウジングの結合構造。
前記インロー凸部を、前記ねじ穴を形成した前記第１フランジに設けることを特徴とする請求項２又は３記載のラックハウジングの結合構造。
前記第１フランジのフランジ当接面に、前記穴軸芯に直交する座ぐり底面を有する座ぐりを形成したことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のラックハウジングの結合構造。