JP2009120094A - Power steering system and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハンドルの操舵力を操舵補助力発生手段によって生み出された操舵補助力を付加しつつ被操舵系に伝達するパワーステアリング装置と、その製造方法とに関する。 The present invention relates to a power steering device that transmits a steering force of a steering wheel to a steered system while adding a steering assist force generated by a steering assist force generating means, and a manufacturing method thereof.
図9に示すように、従来のパワーステアリング装置100は、下部ハウジング体としてのギヤボックス102及び上部ハウジング体としてのギヤケース103からなるハウジング101を備えている。このハウジング101内には、ハンドルからの操舵力が入力される入力軸104と、その入力軸104と同軸連結されるピニオン軸105と、そのピニオン軸105の回転運動を直線運動に変換して被操舵系に伝達するラック軸106と、例えば電動モータのような操舵補助力発生手段(図示略)からの操舵補助力を前記ピニオン軸105に伝達する減速機構107とが支持されている。減速機構107は、前記ピニオン軸105に一体回転可能に連結されたウォームホイール108と、操舵補助力発生手段の動力を前記ウォームホイール108に伝達するウォーム109とから構成されている。
As shown in FIG. 9, a conventional
図9の従来装置にあっては、入力軸104及びピニオン軸105の同軸連結体が、下位、中位及び上位の3つのボールベアリング(111〜113)によって前記ハウジング101に回動可能に支持されている。特に、ウォームホイール108を支持するピニオン軸105は、下位及び中位の2つのボールベアリング111,112によって回動可能に支持されている。そして、ピニオン軸105の下端付近に位置する下位ボールベアリング111では、その内輪111aにピニオン軸105が隙間嵌めされると共に、外輪111bもギヤボックス102下部の環状の軸受け受部121に対して隙間嵌めされている。なお、下位ボールベアリングの内輪111aはナット114によってピニオン軸105に押し当て固定され、下位ボールベアリングの外輪111bはプラグ115によってギヤボックス102に押し当て固定されている。
In the conventional apparatus of FIG. 9, the coaxial coupling body of the
他方、ピニオン軸105の中程に位置する中位ボールベアリング112では、その内輪112aにピニオン軸105が隙間嵌めされると共に、外輪112bがギヤボックス102上部の環状の軸受け受部122に対して圧入固定されている。また、入力軸104の中程に位置する上位ボールベアリング113では、その内輪113aに入力軸104が隙間嵌めされると共に、外輪113bがギヤケース103上部の環状の軸受け受部123に対して圧入固定されている。なお、ウォームホイール108はピニオン軸105を介してギヤボックス102に回動可能に支持される一方で、ウォーム109は、ギヤケース103によって回動可能に支持されている。
On the other hand, in the middle ball bearing 112 located in the middle of the pinion shaft 105, the pinion shaft 105 is fitted into the
図9の従来装置の組立てに際しては、先ず、ウォームホイール108を支持したピニオン軸105に入力軸104を同軸連結して主軸組立て体を構成する。また、下部ハウジング体としてのギヤボックス102にラック軸106を予め水平に挿入しておく。そして、ラック軸106を収容したギヤボックス102に前記主軸組立て体のピニオン軸105を垂直に挿入すると共に、ピニオン軸105をギヤボックス102に対し下位及び中位のボールベアリング111,112を用いて回動可能に支持する。その後、ギヤボックス102に支持された主軸組立て体に上部ハウジング体としてのギヤケース103を被せて、ギヤケース103をギヤボックス102に連結固定する。そして、入力軸104をギヤケース103に対し上位ボールベアリング113を用いて回動可能に支持する。
In assembling the conventional apparatus shown in FIG. 9, first, the
しかしながら、上記のような組立て手法は、図9に示すように、ラック軸106と噛み合うピニオン軸105のピニオン部が前記主軸組立て体の下端部付近に位置する設計、即ち前記主軸組立て体においてウォームホイール108がピニオン軸105のピニオン部と入力軸104との間に位置する設計のパワーステアリング装置において有効な組立て手法である。このような組立て手法は、ハウジングの下端部付近に減速機構を配置すると共に、ラック軸と噛み合うピニオン軸のピニオン部を減速機構のウォームホイールと入力軸との間に配置するような設計の別タイプのパワーステアリング装置に対して必ずしも適用できるものではない。仮に、かかる別タイプのパワーステアリング装置を、図9の従来装置と同様の組立て手順で組み立てようとした場合には、ハウジングの全部又は一部を意に反して大型化せざるを得ないであろう。
However, as shown in FIG. 9, the assembly method as described above is designed so that the pinion portion of the pinion shaft 105 meshing with the
なお、ラック・アンド・ピニオン方式のステアリング装置であって、図9の従来装置と同様、ウォームホイールがピニオン軸のピニオン部と入力軸(ステアリング軸)との間に位置する設計の装置を開示した先行技術としては、特許文献1があげられる。
本発明の目的は、ハウジングを大型化することなく、入力軸、ピニオン軸、ラック軸、減速機構などの各パーツを円滑且つ効率的に組み立てることができるパワーステアリング装置と、その製造方法とを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a power steering device that can smoothly and efficiently assemble parts such as an input shaft, a pinion shaft, a rack shaft, and a speed reduction mechanism without increasing the size of the housing, and a method for manufacturing the same. There is to do.
本発明は、ハンドルの操舵力を操舵補助力発生手段によって生み出された操舵補助力を付加しつつ被操舵系に伝達するパワーステアリング装置である。本発明のパワーステアリング装置は、ハウジングと、前記ハウジングに回動可能に支持されると共に前記ハンドルからの操舵力が入力される入力軸と、前記入力軸と同軸連結された状態で前記ハウジングに回動可能に支持されるピニオン軸と、前記操舵補助力発生手段からの操舵補助力を前記ピニオン軸に伝達する減速機構と、前記ピニオン軸の回転運動を直線運動に変換して前記被操舵系に伝達するラック軸とを備えている。前記ハウジングは、前記減速機構を支持するギヤケースと、当該ギヤケースに隣接し且つ前記ラック軸及びそのラック軸と噛み合う前記ピニオン軸のピニオン部を収容するギヤボックスと、前記ギヤボックスに隣接し且つ前記入力軸を収容するスタブケースとから構成される。前記ギヤボックスには、前記ピニオン軸の挿通方向に当該ギヤボックスを貫通すると共に前記挿通方向に対し直交する方向での横断面形状が略長円形状をなすピニオン軸収容室が設けられている。前記ラック軸には、一群のラック歯と、そのラック歯群の一方端にあって組付けの際一時的に前記ピニオン軸との干渉を回避するための逃げ部とが設けられている。 The present invention is a power steering device that transmits a steering force of a steering wheel to a steered system while adding a steering assist force generated by a steering assist force generating means. The power steering device according to the present invention includes a housing, an input shaft that is rotatably supported by the housing and receives a steering force from the handle, and is coaxially connected to the input shaft. A pinion shaft that is movably supported, a speed reduction mechanism that transmits a steering assist force from the steering assist force generating means to the pinion shaft, and a rotational motion of the pinion shaft is converted into a linear motion to the steered system. And a rack shaft for transmission. The housing includes a gear case that supports the speed reduction mechanism, a gear box that is adjacent to the gear case and that houses the rack shaft and the pinion portion of the pinion shaft that meshes with the rack shaft, and is adjacent to the gear box and the input It is comprised from the stub case which accommodates a shaft. The gear box is provided with a pinion shaft housing chamber that penetrates the gear box in the insertion direction of the pinion shaft and has a substantially oval cross-sectional shape in a direction orthogonal to the insertion direction. The rack shaft is provided with a group of rack teeth and an escape portion at one end of the rack tooth group for temporarily avoiding interference with the pinion shaft during assembly.
本発明のパワーステアリング装置は、次のような複数の工程を経て製造される。即ち、第1工程では、前記入力軸及び前記ピニオン軸の同軸連結体を、そのピニオン軸を第1のボールベアリングを用いて前記ギヤケースに回動可能に装着しながら前記減速機構に作動連結することにより、第一次組立て体を構成する。第2工程では、前記横断面略長円形状のピニオン軸収容室の長径方向の一方の端の側に前記第一次組立て体のピニオン軸が相対的に片寄って配置される状態となるように、前記ギヤボックスに前記第一次組立て体を挿通すると共に、その片寄り配置状態において前記ラック軸を前記ギヤボックスのピニオン軸収容室に挿入する。 The power steering device of the present invention is manufactured through a plurality of processes as follows. That is, in the first step, the coaxial coupling body of the input shaft and the pinion shaft is operatively coupled to the speed reduction mechanism while the pinion shaft is rotatably mounted on the gear case using a first ball bearing. Thus, the primary assembly is configured. In the second step, the pinion shaft of the primary assembly is relatively offset toward one end side in the major axis direction of the pinion shaft housing chamber having a substantially elliptical cross section. The primary assembly is inserted into the gear box, and the rack shaft is inserted into the pinion shaft accommodating chamber of the gear box in the offset arrangement state.
第3工程では、前記ピニオン軸のピニオン部に前記ラック軸の逃げ部を対面させた状態で前記ギヤボックスの位置を調節することにより、前記第一次組立て体のピニオン軸を前記ピニオン軸収容室内の規定位置に位置決めする。更に、当該ピニオン軸を第2のボールベアリングを用いて前記ギヤボックスに回動可能に装着すると共に、前記ギヤケースに対し前記ギヤボックスを連結することにより、第二次組立て体を構成する。第4工程では、前記第二次組立て体の入力軸を第3のボールベアリングを用いて前記スタブケースに回動可能に装着すると共に、前記ギヤボックスに対し前記スタブケースを連結する。こうして本発明のパワーステアリング装置の基本構造が構築される。 In the third step, the position of the gear box is adjusted in a state in which the relief portion of the rack shaft faces the pinion portion of the pinion shaft, so that the pinion shaft of the primary assembly is moved to the pinion shaft housing chamber. Position at the specified position. Further, the pinion shaft is rotatably mounted on the gear box using a second ball bearing, and the gear box is connected to the gear case to constitute a secondary assembly. In the fourth step, the input shaft of the secondary assembly is rotatably mounted on the stub case using a third ball bearing, and the stub case is connected to the gear box. Thus, the basic structure of the power steering apparatus of the present invention is constructed.
本発明のパワーステアリング装置では、ハウジングをギヤケース、ギヤボックス及びスタブケースから構成すると共に、ギヤケースとスタブケースとの間に挟まれてラック軸及びピニオン軸のピニオン部を収容するギヤボックスに、ピニオン軸の挿通方向に当該ギヤボックスを貫通すると共に前記挿通方向に対し直交する方向での横断面形状が略長円形状をなすピニオン軸収容室を設けている。それ故、装置の組立て過程において、前記横断面略長円形状のピニオン軸収容室の長径方向の一方の端の側にピニオン軸を相対的に片寄って配置すると共に、その片寄り配置状態においてラック軸をギヤボックスのピニオン軸収容室に挿入し、その後にピニオン軸をピニオン軸収容室内の規定位置に位置決めし、ピニオン軸とラック軸とを噛み合わせるという組立て手順を採用することができる。従って、本発明のパワーステアリング装置によれば、ハウジング(特にギヤボックス)の寸法を比較的小さく保ったままでも、ピニオン軸及びラック軸などのパーツを円滑且つ効率的に組み立てることができる。 In the power steering device of the present invention, the housing is composed of a gear case, a gear box, and a stub case, and the pinion shaft is mounted on the gear box that is sandwiched between the gear case and the stub case and accommodates the pinion portion of the rack shaft and the pinion shaft. And a pinion shaft housing chamber having a substantially oval cross-sectional shape in a direction perpendicular to the insertion direction. Therefore, in the process of assembling the apparatus, the pinion shaft is relatively offset toward one end in the major axis direction of the pinion shaft receiving chamber having a substantially oval cross-sectional shape, and the rack is in the offset arrangement state. An assembly procedure may be employed in which the shaft is inserted into the pinion shaft housing chamber of the gear box, and then the pinion shaft is positioned at a specified position in the pinion shaft housing chamber and the pinion shaft and the rack shaft are engaged with each other. Therefore, according to the power steering device of the present invention, parts such as the pinion shaft and the rack shaft can be assembled smoothly and efficiently even when the dimensions of the housing (particularly the gear box) are kept relatively small.
本発明のパワーステアリング装置では、ラック軸に、ラック歯群の一方端にあって組付けの際一時的にピニオン軸との干渉を回避するための逃げ部を設けている。このため、上記ピニオン軸の片寄り配置状態において、ピニオン軸のピニオン部にラック軸の逃げ部を対面させることができるのみならず、その対面状態を維持したままギヤボックスの位置を調節してピニオン軸及びラック軸をピニオン軸収容室内の規定位置に再位置決めする操作を非常に円滑に行うことが可能になる。そして、ピニオン軸及びラック軸の再位置決め完了後に、ピニオン軸とラック軸とを互いに噛み合わせることが可能になる。 In the power steering device of the present invention, the rack shaft is provided with a relief portion at one end of the rack tooth group for temporarily avoiding interference with the pinion shaft during assembly. For this reason, in the state where the pinion shaft is offset, not only can the escape portion of the rack shaft face the pinion portion of the pinion shaft, but also the position of the gear box can be adjusted while maintaining the facing state. The operation of repositioning the shaft and the rack shaft to the specified position in the pinion shaft housing chamber can be performed very smoothly. Then, after the repositioning of the pinion shaft and the rack shaft is completed, the pinion shaft and the rack shaft can be engaged with each other.
本発明のパワーステアリング装置の製造方法によれば、上記のような第1〜第4工程を経てパワーステアリング装置の組立てを行うようにしたので、ハウジング(特にギヤボックス)を大型化しなくても、入力軸、ピニオン軸、ラック軸、減速機構などの各パーツを円滑且つ効率的に組み立てることができる。 According to the method of manufacturing a power steering device of the present invention, the power steering device is assembled through the first to fourth steps as described above, so that the housing (particularly the gear box) does not need to be enlarged. Each part such as the input shaft, pinion shaft, rack shaft, and speed reduction mechanism can be assembled smoothly and efficiently.
特に、ピニオン軸の両端付近の径寸法又はピニオン軸の各端部に連結される物体の径寸法が当該ピニオン軸におけるピニオン部の径よりも大きくなるような設計の場合には、本発明の有用性は非常に高い。 In particular, the present invention is useful when the design is such that the diameter dimension near both ends of the pinion shaft or the diameter dimension of the object connected to each end of the pinion shaft is larger than the diameter of the pinion portion of the pinion shaft Sex is very high.
以下、本発明の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1及び図2に示すように、パワーステアリング装置1は、ハンドル2からの操舵力をステアリングコラム3及び中間シャフト4を経由して入力する入力軸5と、該入力軸5に同軸的に連結されたピニオン軸6と、ハンドル2の操舵力を検出する操舵力検出センサー手段7と、ハンドル2の操舵力に相応した操舵補助力を発生する操舵補助力発生手段としての電動モータMと、電動モータMからの操舵補助力をピニオン軸6に伝達する減速機構8と、ピニオン軸6の回転運動を直線運動に変換して被操舵系60に伝達するラック軸9と、ハウジングHとを備えている。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the
図2に示すように、ピニオン軸6は略棒状に形成され、ピニオン軸6の略中央部にはピニオン部11が設定されている。ピニオン部11よりも上のピニオン軸6上部はやや拡径状に形成されると共に当該上部には環状の逃げ凹部10が形成されている。ピニオン軸6の下端部には、ウォームホイール12がピニオン軸6と一体回転可能に設けられている。ピニオン軸6のピニオン部11はラック軸9のラック歯9Aに噛み合っている。ウォームホイール12は、電動モータMに作動連結されたウォーム13に噛合している。ウォームホイール12とウォーム13とによって前記減速機構8が構成される。
As shown in FIG. 2, the
ハウジングHは、垂直方向に沿って互いに隣接配置されたギヤケース14、ギヤボックス15及びスタブケース16から構成されている。ギヤケース14は最下位に位置し、スタブケース16は最上位に位置し、ギヤボックス15は両ケース14,16に挟まれた中位に位置する。
The housing H includes a
ギヤケース14は、その下面側が開口し蓋体19によって閉塞可能であると共に、その上面側には前記ピニオン軸6が挿通される軸挿通孔21が開口している。ギヤケース14にはウォームホイール12が収容されると共に、ウォームホイール12及びウォーム13が共に同じ単体のギヤケース14によって支持されている。ギヤケース14の上面側には、前記軸挿通孔21を中心にして環状の軸受け受部22が立設されている。該軸受け受部22には第1のボールベアリング23の外輪23Aが圧入固定され、第1のボールベアリング23の内輪23Bにはピニオン軸6が圧入固定されている。第1のボールベアリング23とウォームホイール12との間にはスペーサSが設けられており、締付けナット61によって、前記内輪23Bとナット61との間にスペーサS及びウォームホイール12が締め付け固定されている。なお、ピニオン軸6は、ウォームホイール12の中心孔に圧入されている。
The lower surface side of the
ギヤボックス15は、ピニオン軸6が貫通可能なように筒状に形成されており、その上部及び下部には軸挿通孔24,25が設けられている。ギヤボックス15の内部空間はピニオン軸収容室26を提供し、そのピニオン軸収容室26内においてピニオン軸6のピニオン部11とラック軸9のラック歯9Aとが噛み合う。
The
ギヤボックス15の下側の軸挿通孔24の周縁には、環状の軸受け嵌入部27が設けられると共に、ギヤボックス15の上側の軸挿通孔25の周縁には、環状の軸受け受部28が設けられている。ギヤボックス15の軸受け嵌入部27には第1のボールベアリング23の外輪23Aが隙間嵌めされている。また、ギヤボックス15の軸受け受部28には第2のボールベアリング29の外輪29Aが圧入固定され、該第2のボールベアリング29の内輪29Bにはピニオン軸6が隙間嵌めされている。ただし、その内輪29Bとピニオン軸6との間には環状弾性体としてのOリング30が介装されている。
An annular
図3(A)はギヤボックス15を上側から観た斜視図であり、図3(B)は図3(A)のB−B断面を示す。図3(A)に示すように、ギヤボックス上部の軸受け受部28は円環状に形成されている。上下二つの軸挿通孔24,25をつなぐピニオン軸収容室26は、ピニオン軸6の挿通方向に対し直交する方向での横断面形状が略長円形状をなすように形成されている。それ故、装置の組立て過程においてピニオン軸収容室26内に仮配置されたピニオン軸6は、その長円形状の長径方向に沿って移動又は変位可能である。
3A is a perspective view of the
図2に示すように、ギヤボックス15の側面には開口31が設けられ、該開口31内にはラック軸押圧機構32が配設される。該ラック軸押圧機構32はラック軸9をピニオン軸6側へ押圧してラック歯9Aをピニオン部11に噛合させるものである。
As shown in FIG. 2, an
図2に示すように、スタブケース16は円筒状に形成され、その上下部には前記入力軸5が挿通される円形の軸挿通孔33,34が設けられている。また、スタブケース16の側面には、センサ取付孔38が設けられている。
As shown in FIG. 2, the
スタブケース16の下側の軸挿通孔33の周縁には、環状の軸受け嵌入部35が設けられると共に、スタブケース16の上側の軸挿通孔34の近傍には環状の軸受け受部36が設けられている。
An annular
スタブケース16の軸受け嵌入部35には第2のボールベアリング29の外輪29Aが隙間嵌めされている。他方、スタブケース16の軸受け受部36には第3のボールベアリング37の外輪37Aが圧入固定され、該第3のボールベアリング37の内輪37Bには入力軸5が隙間嵌めされている。ただし、その内輪37Bと入力軸5との間には環状弾性体としてのOリング39が介装されている。なお、スタブケース16の軸挿通孔34には環状のオイルシール40が設けられている。
An
図4に示すように、ラック軸9には、複数のラック歯9Aと、ラック歯9A群の一方の側においてラック歯のない平坦部又は凹部として形成された逃げ部9Bとが設けられている。この逃げ部9Bは、装置組付けの際に一時的にピニオン軸6のピニオン部11との干渉を回避するための部位として機能する。
As shown in FIG. 4, the
次に、ハンドル2からの操舵力を検出するための前記操舵力検出センサー手段7について説明する。図2に示すように、入力軸5は中空状に形成され、その内部にはトーションバー41が挿入されている。該トーションバー41は、上端側がピン42によって入力軸5に取り付けられ、下端側は入力軸5内から下方へ突出している。
Next, the steering force detection sensor means 7 for detecting the steering force from the handle 2 will be described. As shown in FIG. 2, the input shaft 5 is formed in a hollow shape, and a
前記ピニオン軸6の上端部に形成された有底の凹部内には、入力軸5及びトーションバー41の各下端部が挿入されており、トーションバー41の下端部はセレーション43を介してピニオン軸6に連結されている。なお、トーションバー41の存在により、入力軸5とピニオン軸6とは互いにトルク伝達可能で且つ一定の軸相互振れ可能に連結されている。
The lower end portions of the input shaft 5 and the
入力軸5の下端部の外周とピニオン軸6の上端部の外周にはスリーブ44が装着されている。該スリーブ44の内周面には雌型のヘリカルスプライン45が形成される一方、入力軸5の外周には雄型のヘリカルスプライン46が形成されている。スリーブ44のヘリカルスプライン45と入力軸5のヘリカルスプライン46とは互いに噛合している。スリーブ44には軸方向に沿って長孔状の軸方向溝47が形成されている。軸方向溝47には、ピニオン軸6の上端部に水平に保持されたピン48の先端が挿入されている。
A
このように構成された操舵力検出センサー手段7によれば、ハンドル2の操舵力に応じて入力軸5が回転してトーションバー41が捩れることにより、スリーブ44が、ヘリカルスプライン45,46からなるカム機構の螺旋軌道に沿って軸方向(垂直方向)へ移動することになる。
According to the steering force detection sensor means 7 configured in this way, the input shaft 5 rotates according to the steering force of the handle 2 and the
更に、スリーブ44の外周部には凹部49が形成され、この凹部49にポテンショメータ50の検出レバー51が挿入されている。検出レバー51が凹部49に挿入されることで、スリーブ44の軸方向への移動量をポテンショメータ50が検出できる。つまり、スリーブ44が前述のように軸方向へ移動した場合には、この移動をポテンショメータ50が検出することにより、ハンドル2の操舵力が検出される。
Further, a
なお、電動モータMは、ポテンショメータ50によって検出されたハンドル2の操舵力に応じた回転駆動力を発生する。この回転駆動力が、ウォーム13及びウォームホイール12を介してピニオン軸6に伝達されると共に、操舵補助力としてピニオン軸6からラック軸9に伝達される。
The electric motor M generates a rotational driving force corresponding to the steering force of the handle 2 detected by the
次に、本実施形態のパワーステアリング装置1の組立て手順を説明する。組立ての手順は主として、図5から図8に示した4つの工程からなっている。
Next, the assembly procedure of the
図5は、第一次組立て体52を構成するまでの第1工程を示す。第1工程では先ず、ピニオン軸6の上端部にトーションバー41、入力軸5及びスリーブ44を組み付けることにより、入力軸5及びピニオン軸6の同軸連結体(5,6)を形成する。次に、ピニオン軸6の下端部を第1のボールベアリング23の内輪23Bに圧入して、第1のボールベアリング23をピニオン軸6に一体化する。
FIG. 5 shows a first step until the
続いて、ピニオン軸6に一体化された第1のボールベアリング23の外輪23Aを、最下位ハウジングであるギヤケース14の環状の軸受け受部22に圧入して、前記同軸連結体(5,6)をギヤケース14の上に立設する。その後、ギヤケース14内においてピニオン軸6の下端部にスペーサSを外嵌すると共に、ピニオン軸6の下端部にウォームホイール12を圧入する。そして、スペーサS及びウォームホイール12を締付けナット61で締付け固定する。また、ウォーム13をウォームホイール12に噛み合わせつつ、ギヤケース14に支持する。そして、ギヤケース14の下面側に蓋体19を取り付ける。こうして、前記同軸連結体(5,6)、ギヤケース14及び減速機構8が一体化した第一次組立て体52を構成する。
Subsequently, the
図6及び図7は、第一次組立て体52から第二次組立て体53を構成するまでの第2工程及び第3工程を示す。
6 and 7 show the second process and the third process from the
図6に示す第2工程では、先ず、ギヤボックス15の上部の環状の軸受け受部28に第2のボールベアリング29の外輪29Aを圧入して、第2のボールベアリング29をギヤボックス15に予め一体化しておく。次に、このギヤボックス15を第一次組立て体52の上方から該第一次組立て体52に外嵌する。その際、図6に示すように、ギヤボックス15に一体化されている第2のボールベアリング29をピニオン軸6の逃げ凹部10に一時退避させながら、第一次組立て体52のピニオン軸6が、ギヤボックス15のピニオン軸収容室26(横断面略長円形状)の長径方向の一方の端の側(図6では左側)に片寄るように、浮動状態のギヤボックス15を第一次組立て体52に対し相対位置決めする。
In the second step shown in FIG. 6, first, the
図6に示す相対位置決め状態では、ピニオン軸収容室26の長径方向の他方の端(図6では右側)と、片寄って配置されたピニオン軸6のピニオン部11との間に比較的大きな空間が確保される。それ故、ピニオン軸収容室26内のこの比較的大きな空間に対して、ラック軸9を易々と挿入することができる。なお、図3(A)における一点鎖線は、第一次組立て体52のピニオン軸6がピニオン軸収容室26の長径方向の一方の端の側に片寄って配置された位置を示す。ギヤボックス15のピニオン軸収容室26内にラック軸9を挿入することで、第2工程が完了する。
In the relative positioning state shown in FIG. 6, there is a relatively large space between the other end (right side in FIG. 6) of the pinion
図7に示す第3工程では、先ず、ピニオン軸収容室26に挿入されたラック軸9の逃げ部9Bがピニオン軸6のピニオン部11に対面するようにラック軸9の位置を調節する。そして、ラック軸9の逃げ部9Bとピニオン軸6のピニオン部11との対面関係を維持したまま、ギヤボックス15の位置を調整することにより、第一次組立て体52のピニオン軸6をピニオン軸収容室26内の規定位置に相対位置決めする。なお、図3(A)における二点鎖線は、ピニオン軸収容室26におけるピニオン軸6の前記規定位置を示す。
In the third step shown in FIG. 7, first, the position of the
このとき、ピニオン軸6の逃げ凹部10から第2のボールベアリング29が離脱する。そして、第2のボールベアリング29の内輪29Bとピニオン軸6の上部との間にOリング30を介在させながら、第2のボールベアリング29がピニオン軸6の上部に装着される。
At this time, the second ball bearing 29 is detached from the
これに同期して、ギヤボックス15の下部の軸受け嵌入部27に対し、ギヤケース14に固定された第1のボールベアリング23が嵌合し、ギヤケース14に対してギヤボックス15が連結される。その結果、同軸連結体(5,6)のピニオン軸6が、第1のボールベアリング23及び第2のボールベアリング29を介してギヤケース14及びギヤボックス15に対し回動可能に支持される。
In synchronization with this, the
最後に図7に示すように、複数の連結ボルト18(一つのみ図示)でギヤケース14に対しギヤボックス15を締結する。こうして、同軸連結体(5,6)、減速機構8、ギヤケース14及びギヤボックス15が一体化した第二次組立て体53を構成する。
Finally, as shown in FIG. 7, the
次に、図8に示す第4工程では、先ず、ラック軸9のラック歯9Aとピニオン軸6のピニオン部11とを噛み合わせた後、ラック軸9をピニオン軸6へ押圧するラック軸押圧機構32をギヤボックス15に組み付ける。他方で、スタブケース16にオイルシール40を取り付けると共に、スタブケース16の上部の環状の軸受け受部36に第3のボールベアリング37の外輪37Aを圧入固定することで、第3のボールベアリング37をスタブケース16に予め一体化しておく。そして、第二次組立て体53の入力軸5に対しその上側からスタブケース16を被せる。
Next, in the fourth step shown in FIG. 8, first, the rack shaft pressing mechanism that presses the
このとき、第3のボールベアリング37の内輪37Bと入力軸5との間にOリング39を介在させながら、第3のボールベアリング37が入力軸5に装着される。また、これに同期して、スタブケース16の下部の軸受け嵌入部35に対し、ギヤボックス15に固定された第2のボールベアリング29が嵌合し、ギヤボックス15に対してスタブケース16が連結される。その結果、同軸連結体(5,6)が、第1、第2及び第3のボールベアリング23,29,37を介してギヤケース14、ギヤボックス15及びスタブケース16からなるハウジングHに対し回動可能に支持される。
At this time, the
最後に図8に示すように、複数の連結ボルト17(一つのみ図示)でギヤボックス15に対しスタブケース16を締結することにより、図8に示すようなパワーステアリング装置の基本構造が完成する。その後、ポテンショメータ50及び電動モータM等の電装品やタイロッドエンド(図示略)等を組み付けることによって、図2に示すパワーステアリング装置1が完成する。
Finally, as shown in FIG. 8, the basic structure of the power steering apparatus as shown in FIG. 8 is completed by fastening the
[実施形態の効果]
本実施形態では、減速機構8を構成するウォームホイール12及びウォーム13が同じ単体のギヤケース14に支持されている。また、ピニオン軸6が第1のボールベアリング23の内輪23Bに圧入固定されると共に第1のボールベアリング23の外輪23Aがギヤケース14の環状の軸受け受部22に圧入固定されることで、第1のボールベアリング23の内外輪がピニオン軸6及びギヤケース14に同心固定されている。その結果、ウォームホイール12とウォーム13との間のバックラッシの主な変動要因からピニオン軸6の軸受け構造が除外され、バックラッシの主な変動要因は、ギヤケース14自体の加工精度やウォームホイール12及びウォーム13の部品加工精度にほぼ限定されることになる。従って、従来よりも、減速機構8におけるバックラッシの変動を抑制してバックラッシ制御を容易化することができる。また、減速機構8の作動抵抗(回転抵抗)の変動を抑制することができる。
[Effect of the embodiment]
In this embodiment, the
更に、減速機構8におけるバックラッシを極力小さくすることができると共に、第1のボールベアリングの外輪23A及び内輪23Bともに圧入による固定を採用して隙間嵌めを排除したことで、減速機構8のバックラッシや第1のボールベアリング23の取付け構造に起因するラトル音の発生を従来よりも低減することができる。
Further, the backlash in the
本実施形態では、ピニオン軸6をギヤボックス15に回動可能に支持する第2のボールベアリング29について、第2のボールベアリングの外輪29Aをギヤボックス15の環状の軸受け受部28に圧入固定すると共に、第2のボールベアリングの内輪29Bとピニオン軸6との間に環状弾性体としてのOリング30を介装してピニオン軸6を弾性支持している。このOリング30の作用によりピニオン軸6は調芯され、振動等の影響を受けにくくなる。このように第2のボールベアリング29及びOリング30によってピニオン軸6を弾性支持したことで、ピニオン軸6の作動抵抗(回転抵抗)の低減と、軸受けの隙間に起因するラトル音の低減とを図ることができる。
In the present embodiment, for the second ball bearing 29 that rotatably supports the
本実施形態では、入力軸5をスタブケース16に回動可能に支持する第3のボールベアリング37について、第3のボールベアリングの外輪37Aをスタブケース16の環状の軸受け受部36に圧入固定すると共に、第3のボールベアリングの内輪37Bと入力軸5との間に環状弾性体としてのOリング39を介装して入力軸5を弾性支持している。このOリング39の作用により入力軸5は調芯され、振動等の影響を受けにくくなる。このように第3のボールベアリング37及びOリング39によって入力軸5を弾性支持したことで、入力軸5の作動抵抗(回転抵抗)の低減と、軸受けの隙間に起因するラトル音の低減とを図ることができる。
In the present embodiment, with respect to the third ball bearing 37 that rotatably supports the input shaft 5 on the
本実施形態のパワーステアリング装置1では、ハウジングHをギヤケース14、ギヤボックス15及びスタブケース16から構成すると共に、ギヤケース14とスタブケース16とに挟まれてラック軸9及びピニオン軸6のピニオン部11を収容するギヤボックス15に、ピニオン軸6の挿通方向(図2では垂直方向)に当該ギヤボックス15を貫通すると共に前記挿通方向に対し直交する方向(図2では水平方向)での横断面形状が略長円形状をなすピニオン軸収容室26を設けている。それ故、図2に示す第2工程において、前記横断面略長円形状のピニオン軸収容室26の長径方向の一方の端の側にピニオン軸6を片寄って配置すると共に、その片寄り配置状態においてラック軸9をピニオン軸収容室26に挿入し、その後にピニオン軸6をピニオン軸収容室26内の規定位置に位置決めし、ピニオン軸6とラック軸9とを噛み合わせるという組立て手順を採用することができる。従って本実施形態によれば、ギヤボックス15の寸法を比較的小さく保ったままでも、ピニオン軸6及びラック軸9を円滑且つ効率的に組み付けることができる。
In the
本実施形態では、ラック軸9に、ラック歯9A群の一方端にあって組付けの際一時的にピニオン軸6との干渉を回避するための逃げ部9Bを設けている。このため、ピニオン軸6の上記片寄り配置状態において、ピニオン軸6のピニオン部11にラック軸9の逃げ部9Bを対面させることができるのみならず、その対面状態を維持したままギヤボックス15の位置を調節してピニオン軸6及びラック軸9をピニオン軸収容室26内の規定位置に再位置決めする操作を非常に円滑に行うことができる。そして、ピニオン軸6及びラック軸9の再位置決め完了後に、ピニオン軸6とラック軸9とを互いに噛み合わせることができる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、上記のような第1〜第4工程を経てパワーステアリング装置1の組立てを行うので、ハウジングHの中位を占めるギヤボックス15を大型化しなくても、入力軸5、ピニオン軸6、ラック軸9、減速機構8などの各パーツを円滑且つ効率的に組み立てることができる。特に本実施形態のように、ピニオン軸6の上端部付近の径がピニオン部11の径よりも若干大きく、且つピニオン軸6の下端部に連結されるウォームホイール12の径寸法が非常に大きい設計の場合には、本発明の有用性は非常に高まる。
In the present embodiment, since the
[変更例]
第2のボールベアリング29に隣接するOリング30の位置は変更されてもよい。即ち、第2のボールベアリング29の内輪29Bにピニオン軸6を圧入固定すると共に、ギヤボックス15の軸受け受部28に第2のボールベアリング29の外輪29Aを隙間嵌めし、その外輪29Aと軸受け受部28との間にOリング30を介装してもよい。
[Example of change]
The position of the O-
第3のボールベアリング37に隣接するOリング39の位置は変更されてもよい。即ち、第3のボールベアリング37の内輪37Bに入力軸5を圧入固定すると共に、スタブケース16の軸受け受部36に第3のボールベアリング37の外輪37Aを隙間嵌めし、その外輪37Aと軸受け受部36との間にOリング39を介装してもよい。
The position of the O-
1 パワーステアリング装置
2 ハンドル
5 入力軸
6 ピニオン軸
8 減速機構
9 ラック軸
9A ラック歯
9B 逃げ部
11 ピニオン軸のピニオン部
12 ウォームホイール(減速機構の一部)
13 ウォーム(減速機構の一部)
14 ギヤケース(ハウジングの一部)
15 ギヤボックス(ハウジングの一部)
16 スタブケース(ハウジングの一部)
22 軸受け受部
23 第1のボールベアリング
26 ピニオン軸収容室
28 軸受け受部
29 第2のボールベアリング
30 Oリング(環状弾性体)
36 軸受け受部
37 第3のボールベアリング
39 Oリング(環状弾性体)
60 被操舵系
H ハウジング
M 電動モータ(操舵補助力発生手段)
DESCRIPTION OF
13 Worm (part of deceleration mechanism)
14 Gear case (part of housing)
15 Gearbox (part of housing)
16 Stub case (part of housing)
22
36
60 Steered system H Housing M Electric motor (steering assist force generating means)
Claims (2)
ハウジングと、
前記ハウジングに回動可能に支持されると共に前記ハンドルからの操舵力が入力される入力軸と、
前記入力軸と同軸連結された状態で前記ハウジングに回動可能に支持されるピニオン軸と、
前記操舵補助力発生手段からの操舵補助力を前記ピニオン軸に伝達する減速機構と、
前記ピニオン軸の回転運動を直線運動に変換して前記被操舵系に伝達するラック軸とを備えており、
前記ハウジングが、前記減速機構を支持するギヤケースと、当該ギヤケースに隣接し且つ前記ラック軸及びそのラック軸と噛み合う前記ピニオン軸のピニオン部を収容するギヤボックスと、前記ギヤボックスに隣接し且つ前記入力軸を収容するスタブケースとから構成され、
前記ギヤボックスには、前記ピニオン軸の挿通方向に当該ギヤボックスを貫通すると共に前記挿通方向に対し直交する方向での横断面形状が略長円形状をなすピニオン軸収容室が設けられており、
前記ラック軸には、一群のラック歯と、そのラック歯群の一方端にあって組付けの際一時的に前記ピニオン軸との干渉を回避するための逃げ部とが設けられている
ことを特徴とするパワーステアリング装置。 A power steering device for transmitting a steering force of a steering wheel to a steered system while adding a steering assist force generated by a steering assist force generating means,
A housing;
An input shaft that is rotatably supported by the housing and receives a steering force from the handle;
A pinion shaft rotatably supported by the housing in a state of being coaxially connected to the input shaft;
A speed reduction mechanism for transmitting a steering assist force from the steering assist force generating means to the pinion shaft;
A rack shaft that converts the rotational motion of the pinion shaft into a linear motion and transmits the linear motion to the steered system,
The housing includes a gear case that supports the speed reduction mechanism; a gear box that is adjacent to the gear case and accommodates the rack shaft and the pinion portion of the pinion shaft that meshes with the rack shaft; and the gear box that is adjacent to the gear box and the input A stub case that houses the shaft,
The gear box is provided with a pinion shaft housing chamber that penetrates the gear box in the insertion direction of the pinion shaft and has a substantially oval cross-sectional shape in a direction orthogonal to the insertion direction.
The rack shaft is provided with a group of rack teeth and a relief portion at one end of the rack tooth group for temporarily avoiding interference with the pinion shaft during assembly. A featured power steering device.
前記入力軸及び前記ピニオン軸の同軸連結体を、そのピニオン軸を第1のボールベアリングを用いて前記ギヤケースに回動可能に装着しながら前記減速機構に作動連結することにより、第一次組立て体を構成する第1工程と、
前記横断面略長円形状のピニオン軸収容室の長径方向の一方の端の側に前記第一次組立て体のピニオン軸が相対的に片寄って配置される状態となるように、前記ギヤボックスに前記第一次組立て体を挿通すると共に、その片寄り配置状態において前記ラック軸を前記ギヤボックスのピニオン軸収容室に挿入する第2工程と、
前記ピニオン軸のピニオン部に前記ラック軸の逃げ部を対面させた状態で前記ギヤボックスの位置を調節することにより、前記第一次組立て体のピニオン軸を前記ピニオン軸収容室内の規定位置に位置決めし、当該ピニオン軸を第2のボールベアリングを用いて前記ギヤボックスに回動可能に装着すると共に、前記ギヤケースに対し前記ギヤボックスを連結することにより、第二次組立て体を構成する第3工程と、
前記第二次組立て体の入力軸を第3のボールベアリングを用いて前記スタブケースに回動可能に装着すると共に、前記ギヤボックスに対し前記スタブケースを連結する第4工程と、を備えてなるパワーステアリング装置の製造方法。 It is a manufacturing method of the power steering device according to claim 1,
A primary assembly is obtained by operatively coupling the input shaft and the pinion shaft to the speed reduction mechanism while rotatably mounting the pinion shaft to the gear case using a first ball bearing. A first step comprising:
The gear box is arranged so that the pinion shaft of the primary assembly is relatively offset toward one end in the major axis direction of the pinion shaft accommodating chamber having a substantially oval cross-sectional shape. A second step of inserting the primary assembly and inserting the rack shaft into the pinion shaft accommodating chamber of the gear box in the offset arrangement state;
By adjusting the position of the gearbox with the pinion portion of the pinion shaft facing the clearance portion of the rack shaft, the pinion shaft of the primary assembly is positioned at a specified position in the pinion shaft housing chamber. And a third step of constructing a secondary assembly by mounting the pinion shaft to the gear box using a second ball bearing so as to be rotatable, and connecting the gear box to the gear case. When,
And a fourth step of pivotally mounting the input shaft of the secondary assembly to the stub case using a third ball bearing and connecting the stub case to the gear box. A method for manufacturing a power steering apparatus.
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