JP3994653B2 - ラックピニオン式油圧パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆるドロップイン構造のラックピニオン式油圧パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
図３に示すドロップイン構造のラックピニオン式油圧パワーステアリング装置１００は、操舵により回転する出力シャフト１０１の外周に一体形成されるピニオン１０２をピニオンハウジング１０３により覆い、そのピニオン１０２から軸方向に離れた位置において出力シャフト１０１の周囲に設けられる油圧制御弁１０４をバルブハウジング１０５により覆い、その油圧制御弁１０４により制御される油圧に応じて作動する油圧アクチュエータ（図示省略）により操舵補助力を発生する。そのピニオンハウジング１０３の一端側内周にバルブハウジング１０５の一端側外周が嵌め合わされることで、両ハウジング１０３、１０５は互いに出力シャフト径方向の位置ずれなく連結されている。その出力シャフト１０１は、ピニオンハウジング１０３内で、ピニオン１０２と油圧制御弁１０４との間において転がり軸受１０６により支持され、ピニオン１０２よりも油圧制御弁１０４から離れた側において軸受１０７により支持される。その転がり軸受１０６の内輪１０６ａは、出力シャフト１０１の外周に形成された内輪受け部１１０と出力シャフト１０１に嵌め合わされる止め輪１１１との間に挟まれることで出力シャフト１０１に固定される。そのピニオンハウジング１０３内に、その転がり軸受１０６の外輪１０６ｂのピニオン側端部を受ける受け部１０８が設けられている。その外輪１０６ｂは、その受け部１０８とバルブハウジング１０５の端面１０５ａとの間に挟まれることで両ハウジング１０３、１０５に固定されている。その出力シャフト１０１の外周とバルブハウジング１０５の内周との間をシールするオイルシール１１２が、その油圧制御弁１０４と転がり軸受１０６との間に配置されている。
【０００３】
上記構造においては、バルブハウジング１０５に油圧制御弁１０４と出力シャフト１０１とを組み込んで組み立て体とした後に、その組み立て体における出力シャフト１０１をピニオンハウジング１０３に挿入するドロップイン工程の後に、バルブハウジング１０５とピニオンハウジング１０３とを連結するだけで組み立てが完了するので、組み立て作業が簡単化される。
【０００４】
しかし、加工公差や組み立て公差により、受け部１０８とバルブハウジング１０５の端面１０５ａとの間の距離は、転がり軸受１０６の外輪１０６ｂの軸方向寸法よりも大きくなる。そのため、ハウジング１０３、１０５に対する出力シャフト１０１の軸方向のがたつきが大きくなる。
【０００５】
図４に示す構造のラックピニオン式油圧パワーステアリング装置２００（特開２０００‐９５１２６号）は、操舵により回転する出力シャフト２０１の外周に一体形成されるピニオン２０２をピニオンハウジング２０３により覆い、そのピニオン２０２から軸方向に離れた位置において出力シャフト２０１の周囲に設けられる油圧制御弁２０４をバルブハウジング２０５により覆い、その油圧制御弁２０４により制御される油圧に応じて作動する油圧アクチュエータ（図示省略）により操舵補助力を発生する。そのピニオンハウジング２０３の一端側内周にバルブハウジング２０５の一端側外周が嵌め合わされることで、両ハウジング２０３、２０５は互いに出力シャフト径方向の位置ずれなく連結されている。その出力シャフト２０１は、バルブハウジング２０５内で、ピニオン２０２と油圧制御弁２０４との間において転がり軸受２０６により支持され、ピニオン２０２よりも油圧制御弁２０４から離れた側において軸受２０７により支持される。そのバルブハウジング２０５内に、その転がり軸受２０６の外輪２０６ｂの油圧制御弁側端部を受ける受け部２０８が設けられている。その外輪２０６ｂを、その受け部２０８にピニオン側から押し付ける雄ネジ部材２０９が、そのバルブハウジング２０５の内周に形成された雌ネジ２０５ａにねじ合わされている。その出力シャフト２０１の外周と雄ネジ部材２０９の内周との間をシールするオイルシール２１２が、その転がり軸受２０６とピニオン２０２との間に配置されている。
【０００６】
図４に示す構造においては、バルブハウジング２０５に油圧制御弁２０４と出力シャフト２０１とを組み込んで組み立て体とした後に、その組み立て体における出力シャフト２０１をピニオンハウジング２０３に挿入するドロップイン工程の後に、バルブハウジング２０５とピニオンハウジング２０３とを連結するだけで組み立てが完了し、組み立て作業が簡単化される。また、転がり軸受２０６の外輪２０６ｂを受け部２０８に雄ネジ部材２０９により押し付けることで、ハウジング２０３、２０５に対する出力シャフト２０１の軸方向のがたつきを低減できる。
【０００７】
しかし、上記オイルシール２１２は出力シャフト２０１の外周と雄ネジ部材２０９の内周との間をシールするものであるため、その雄ネジ部材２０９をバルブハウジング２０５にねじ合わせる際に、そのオイルシール２１２は雄ネジ部材２０９と連れ回りすることになる。そうすると、その雄ネジ部材２０９のネジ山のピッチ円の中心と回転中心との誤差が大きい場合、その雄ネジ部材２０９をバルブハウジング２０５にねじ合わせる際に、そのオイルシール２１２の内周と出力シャフト２０１の外周との間にこじれが生じ、オイルシール２１２のリップ部等が破損するという問題がある。これを防止するため、その雄ネジ部材２０９のネジ山と、バルブハウジング２０５の雌ネジ２０５ａのネジ山とを極めて精度良く仕上げる必要がある。また、ネジ山自体の加工精度を高める必要があるだけでなく、ネジ山の加工前の素材自体もある程度の精度で成形する必要があり、プレス成形のような量産に適した加工法を採用できない。また、その雄ネジ部材２０９の外周とバルブハウジング２０５の内周との間からの油の漏れを防止するのに必要なだけ、雄ネジ部材２０９の軸方向寸法を確保する必要があり、ステアリング装置の軸方向寸法を低減できない。
【０００８】
さらに、従来のピニオン１０２、２０２はホブにより歯切り加工されるものであるため、例えば図４において二点鎖線で示すようにホブＡの加工跡がピニオン１０２、２０２と油圧制御弁１０４、２０４との間における出力シャフト１０１、２０１の外周にまで至る。そうすると、そのピニオン１０２、２０２と油圧制御弁１０４、２０４との間において、転がり軸受１０６、２０６やオイルシール１１２、２１２を、その出力シャフト１０１、２０１の外周におけるホブの加工跡と干渉することのない位置に配置する必要がある。そのため、ステアリング装置の軸方向寸法が大きくなるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決することの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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、操舵により回転する出力シャフトと、その出力シャフトの外周に一体的に形成されるピニオンと、そのピニオンに噛み合うラックと、そのピニオンを覆うピニオンハウジングと、そのピニオンから軸方向に離れた位置において、その出力シャフトの周囲に設けられる油圧制御弁と、その油圧制御弁を覆うと共に、そのピニオンハウジングに連結されるバルブハウジングとを備えるラックピニオン式油圧パワーステアリング装置に適用される。
本発明は、そのピニオンと油圧制御弁との間において、その出力シャフトを支持する転がり軸受が設けられ、その転がり軸受の内輪は出力シャフトに固定され、そのバルブハウジング内に、その転がり軸受の外輪の油圧制御弁側端部を受ける受け部が設けられ、その外輪を、その受け部にピニオン側から押し付ける雄ネジ部材が、そのバルブハウジングの内周に形成された雌ネジにねじ合わされ、その雄ネジ部材は、環状の本体の外周にネジ山を転造することで形成され、その出力シャフトの外周とバルブハウジングの内周との間をシールするオイルシールが、その油圧制御弁と転がり軸受との間に配置され、そのピニオンの歯は転造され、前記雄ネジ部材は、外周側が内周側よりも軸方向における肉厚が大きくされると共に内周側の軸方向両端が前記ネジ山の軸方向両端の間に位置するものとされていることを特徴とする。
さらに、その雄ネジ部材の本体はプレス成形されているのが好ましい。
本発明の構成によれば、バルブハウジングに油圧制御弁と出力シャフトとを組み込んで組み立て体とした後に、その組み立て体における出力シャフトをピニオンハウジングに挿入するドロップイン工程の後に、バルブハウジングとピニオンハウジングとを連結するだけで組み立てが完了し、組み立て作業が簡単化される。また、転がり軸受の外輪を受け部に雄ネジ部材により押し付けることで、ハウジングに対する出力シャフトの軸方向のがたつきを低減できる。出力シャフトの外周とバルブハウジングの内周との間をシールするオイルシールが、油圧制御弁と転がり軸受との間に配置されているので、雄ネジ部材をバルブハウジングにねじ合わせる際に、そのオイルシールが連れ回りすることはなく、オイルシールの破損が問題になることはない。よって、その雄ネジ部材とバルブハウジングの雌ネジの加工精度をそれ程高くする必要はないので、その雄ネジ部材の本体を薄肉にプレス成形してネジ山を転造しても支障はない。これにより、その雄ネジ部材を安価に量産でき、また、薄肉にしてステアリング装置の軸方向寸法を低減できる。
ピニオンの歯を転造することで、ピニオンと油圧制御弁との間における出力シャフトの外周に、ホブにより歯切り加工したような場合の加工跡が生じることはない。これにより、転がり軸受をピニオンに可及的に近接配置できるので、ステアリング装置の軸方向寸法を低減できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１に示すラックピニオン式油圧パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール（図示省略）に連結される入力シャフト２と、この入力シャフト２にトーションバー３を介して連結される出力シャフト４とを備えている。そのトーションバー３はピン５を介して入力シャフト２に連結され、また、セレーション６を介して出力シャフト４に連結されている。これにより、その入力シャフト２と出力シャフト４とは操舵トルクに応じて弾性的に相対回転する。その出力シャフト４の外周にピニオン７が同行回転するように一体的に形成され、このピニオン７に噛み合うラック８が車輪（図示省略）に連結されている。そのピニオンの歯は転造されている。操舵による入力シャフト２の回転がトーションバー３を介して伝達されることで、出力シャフト４はピニオン７と共に回転し、ラック８は車両幅方向に移動する。このラック８の移動により車輪の舵角が変化する。なお、そのラック８を支持するサポートヨーク１６がバネ１７の弾力によりラック８に押し付けられている。
【００１３】
操舵補助力発生用油圧アクチュエータとして油圧シリンダ１２が設けられている。その油圧シリンダ１２は、上記ピニオン７とラック８とを覆うピニオンハウジング２１により構成されるシリンダチューブと、ラック８に一体に形成されたピストン１３と、そのピストン１３により仕切られる一対の油室１４、１５を備える。
【００１４】
そのピニオン７から軸方向に離れた位置において、その出力シャフト４の周囲にロータリー式油圧制御弁１１が設けられている。その油圧制御弁１１は、上記ピニオンハウジング２１にボルト２３を介して連結されるバルブハウジング２２により覆われ、入力シャフト２と出力シャフト４の相対回転量に応じてポンプＰから吐出される圧油の油圧を制御する。その圧油は、操舵方向に応じて油圧シリンダ１２の両油室１４、１５の中の一方に供給され、他方から油圧制御弁１１を介してタンクＴに還流する。これにより、その油圧制御弁１１により制御される油圧に応じて油圧シリンダ１２が作動することで、ラック８に作用する操舵補助力が発生する。その油圧制御弁１１は公知のものを用いることができる。
【００１５】
そのピニオンハウジング２１の一端側内周にバルブハウジング２２の一端側外周が嵌め合わされることで、両ハウジング２１、２２は互いに出力シャフト径方向の位置ずれなく連結されている。
【００１６】
その入力シャフト２は、バルブハウジング２２内に設けられたボールベアリング３１と、出力シャフト４の端部に形成された凹部に嵌め合わされたブッシュ３２とにより支持されている。そのベアリング３１とブッシュ３２との間に油圧制御弁１１が配置されている。その入力シャフト２の外周とバルブハウジング２２の内周との間をシールするオイルシール３３が、そのボールベアリング３１とバルブハウジング２２の他端との間に設けられている。
【００１７】
その出力シャフト４は、ピニオン７と油圧制御弁１１との間において、バルブハウジング２２内に設けられたボールベアリング（転がり軸受）４１により支持され、ピニオン７よりも油圧制御弁１１から離れた側においてニードルベアリング４９により支持されている。そのボールベアリング４１の内輪４１ａは、出力シャフト４の外周に形成される段差により構成される内輪受け部４２と、出力シャフト４の外周に嵌め合わされた止め輪４３とにより挟まれることで出力シャフト４に固定されている。そのバルブハウジング２２の内周に形成される段差により、そのボールベアリング４１の外輪４１ｂの油圧制御弁１１側端部を受ける外輪受け部４４が構成されている。その外輪４１ｂは、バルブハウジング２２の内周に形成された雌ネジ４５にねじ合わされた雄ネジ部材４６により、その外輪受け部４４にピニオン７側から押し付けられている。
【００１８】
図２の（１）、（２）に示すように、その雄ネジ部材４６は、プレス成形された環状の本体４６ａの外周にネジ山４６ｂを転造することで形成されている。その本体４６ａの内周に複数の凹部４６ｃが形成され、その凹部４６ｃに嵌め合わせられる工具を用いて雄ネジ部材４６は雌ネジ４５にねじ合わされる。その本体４６ａは、外周側の肉厚ｔ１が内周側の肉厚ｔ２よりも大きくされている。
【００１９】
その出力シャフト４の外周とバルブハウジング２２の内周との間をシールするオイルシール５１が、油圧制御弁１１とボールベアリング４１との間に配置されている。本実施形態のオイルシール５１は、バルブハウジング２２の内周に形成された段差２２′とボールベアリング４１との間に配置されることで位置決めされている。そのオイルシール５１は公知のもので、芯金をゴムにより被覆した構成で、そのゴムの内周側に出力シャフト４の外周に接するリップ部５１′が設けられている。
【００２０】
上記構成によれば、バルブハウジング２２に油圧制御弁１１と出力シャフト４とを組み込んで組み立て体とした後に、その組み立て体における出力シャフト４をピニオンハウジング２１に挿入するドロップイン工程の後に、バルブハウジング２２とピニオンハウジング２１とをボルト２３により連結するだけで組み立てが完了し、組み立て作業が簡単化される。また、ボールベアリング４１の外輪４１ｂを外輪受け部４４に雄ネジ部材４６により押し付けることで、ハウジング２１、２２に対する出力シャフト４の軸方向のがたつきを低減できる。出力シャフト４の外周とバルブハウジング２２の内周との間をシールするオイルシール５１が、油圧制御弁１１とボールベアリング４１との間に配置されているので、雄ネジ部材４６をバルブハウジング２２にねじ合わせる際に、そのオイルシール５１が連れ回りすることはなく、オイルシール５１の破損が問題になることはない。よって、その雄ネジ部材４６とバルブハウジング２２の雌ネジ４５の加工精度をそれ程高くする必要はないので、その雄ネジ部材４６の本体４６ａを薄肉にプレス成形してネジ山４６ｂを転造しても支障はない。これにより、その雄ネジ部材４６を安価に量産でき、また、薄肉にしてステアリング装置１の軸方向寸法を低減できる。また、ピニオン７の歯を転造することで、ピニオン７と油圧制御弁１１との間における出力シャフト４の外周に、ホブにより歯切り加工したような場合の加工跡が生じることはない。これにより、ボールベアリング４１をピニオンに可及的に近接配置できるので、ステアリング装置１の軸方向寸法を低減できる。
【００２１】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、ピニオンと油圧制御弁との間において出力シャフトを支持するのはボールベアリングに限定されず、転がり軸受であればよい。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、加工コストを増大させることなくハウジングに対する出力シャフトの軸方向のがたつきを低減でき、さらに軸方向寸法の低減を図ることのできるドロップイン構造のラックピニオン式油圧パワーステアリング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のステアリング装置の断面図
【図２】本発明の実施形態のステアリング装置における雄ネジ部材の（１）は正面図、（２）は断面図
【図３】従来のステアリング装置の断面図
【図４】従来の異なるステアリング装置の断面図
【符号の説明】
１ ラックピニオン式油圧パワーステアリング装置
４ 出力シャフト
７ ピニオン
８ ラック
１１ 油圧制御弁
１２ 油圧シリンダ
２１ ピニオンハウジング
２２ バルブハウジング
４１ ボールベアリング
４１ａ 内輪
４１ｂ 外輪
４４ 外輪受け部
４５ 雌ネジ
４６ 雄ネジ部材
４６ａ 本体
４６ｂ ネジ山
５１ オイルシール

Claims (2)

1. 操舵により回転する出力シャフトと、
   その出力シャフトの外周に一体的に形成されるピニオンと、
   そのピニオンに噛み合うラックと、
   そのピニオンを覆うピニオンハウジングと、
   そのピニオンから軸方向に離れた位置において、その出力シャフトの周囲に設けられる油圧制御弁と、
   その油圧制御弁を覆うと共に、そのピニオンハウジングに連結されるバルブハウジングとを備えるラックピニオン式油圧パワーステアリング装置において、
   そのピニオンと油圧制御弁との間において、その出力シャフトを支持する転がり軸受が設けられ、
   その転がり軸受の内輪は出力シャフトに固定され、
   そのバルブハウジング内に、その転がり軸受の外輪の油圧制御弁側端部を受ける受け部が設けられ、
   その外輪を、その受け部にピニオン側から押し付ける雄ネジ部材が、そのバルブハウジングの内周に形成された雌ネジにねじ合わされ、
   その雄ネジ部材は、環状の本体の外周にネジ山を転造することで形成され、
   その出力シャフトの外周とバルブハウジングの内周との間をシールするオイルシールが、その油圧制御弁と転がり軸受との間に配置され、
   そのピニオンの歯は転造され、
   前記雄ネジ部材は、外周側が内周側よりも軸方向における肉厚が大きくされると共に内周側の軸方向両端が前記ネジ山の軸方向両端の間に位置するものとされ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。
2. その雄ネジ部材の本体はプレス成形されている請求項１に記載のラックピニオン式油圧パワーステアリング装置。

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