JP3998754B2

JP3998754B2 - 舵取装置

Info

Publication number: JP3998754B2
Application number: JP12963497A
Authority: JP
Inventors: 昇源
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 1997-05-20
Filing date: 1997-05-20
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2017-05-20
Also published as: JPH10315996A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、舵取り操作に応じて移動するラック軸の中途部を操舵用の車輪に連結してなるセンタテイクオフ形のラックピニオン式舵取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の舵取装置の一形式として、舵輪（ステアリングホイール）に連動連結されたピニオンを車体の左右方向に延設されたラック軸の中途部に噛合させてなり、舵取りのための舵輪の回転操作をラック軸の軸長方向の移動に変換し、この移動を左右の操向車輪（一般的には前輪）に伝えて舵取りを行わせる構成としたラックピニオン式の舵取装置がある。
【０００３】
このようなラックピニオン式の舵取装置は、更に、左右の操向車輪との連結のための一対のタイロッドをラック軸の両端部に各別に連結してなるエンドテイクオフ形と、前記タイロッドをラック軸の中途部に一括して連結してなるセンタテイクオフ形とに大別される。これらの内、センタテイクオフ形の舵取装置は、略同位置から左右の車輪に至るタイロッドが長寸となる反面、ラック軸及びこれを支承するラックハウジングの長さを短くでき、また、これらと操向車輪との相対的な位置関係の設定に自由度が大きいという利点を有しており、ラックハウジングの配設に制約がある一部の車種において採用されている。
【０００４】
一方、近年の自動車には、舵取りのための舵輪の操作に要する労力負担を軽減すべく、舵取機構の一部に配された油圧シリンダ（パワーシリンダ）の発生力により舵取りを補助する構成とした油圧式の動力舵取装置（パワーステアリング装置）が広く装備されている。
【０００５】
油圧式の動力舵取装置として構成されたセンタテイクオフ形のラックピニオン式舵取装置は、例えば、特公昭51−9978号公報、実開昭57−174275号公報、実公昭63-12047号公報に開示されており、これらにおいては、ラック軸の一側端部にピストンロッドを、該ラック軸を支承するラックハウジングの同側端部にシリンダチューブを夫々同軸的に連設し、該シリンダチューブに嵌挿されたピストンを前記ピストンロッドの先端に取付ける一方、該ピストンロッドの中途部を、ラックハウジングとシリンダチューブとの境界部において液密に封止することにより操舵補助用のパワーシリンダが構成されている。
【０００６】
以上の如く構成された動力舵取装置のパワーシリンダにおいて、ピストンロッドの先端に取付けられたピストンは、シリンダチューブの内側において、その両側の液密を保ちつつ滑らかに摺動する必要があり、このためには、シリンダチューブに対するピストンロッドの同心性を高精度に保つことが要求される。
【０００７】
ところが、ピストンロッドが連設されるラック軸とシリンダチューブが連設されるラックハウジングとの間の同心性は低く、また前記ラック軸には、タイロッドを介して連結された操向車輪からの路面反力の作用に伴う変位が定常的に生じることから、ピストンロッドをラック軸と一体的に構成し、またシリンダチューブをラックハウジングと一体的に構成した場合、両者の同心性を満足すべき精度に保つことが難しいという問題がある。
【０００８】
そこで従来から、ラック軸とピストンロッドとを別体に構成し、該ピストンロッドの基部を、その軸心の傾きを許容してラック軸に連結して、ピストンロッドの先端に取付けられたピストンとシリンダチューブとの同心性を確保する連結構造を採用することにより、前述した問題の解消を図っている。
【０００９】
図４（ａ）は、前記特公昭51−9978号公報に開示されたピストンロッドとラック軸の連結構造の説明図である。本図においては、ラックハウジングＨ₁内に支承されたラック軸Ｒの端部の軸心上にねじ部Ｒ₁を突設する一方、これに連結されるピストンロッドＰの端部の外側に回転自在に固定ナットＮを取付け、ピストンロッドＰの端部を前記ねじ部Ｒ₁の端部に弾性部材Ｇを介して突き合わせ、ねじ部Ｒ₁に固定ナットＮを締め付けることにより、ラック軸ＲとピストンロッドＰとを連結する構成となっている。この連結構造においてピストンロッドＰは、ラック軸Ｒに対し、固定ナットＮとピストンロッドＰとの嵌合隙間の範囲内において弾性部材Ｇの弾性変形を伴って傾倒可能である。
【００１０】
図４（ｂ）は、前記実開昭57−174275号公報に開示されたピストンロッドとラック軸の連結構造の説明図である。本図においては、ピストンロッドＰの端部外周にねじ部を形成する一方、ラック軸Ｒの端面の軸心部にねじ孔を設け、また該ねじ孔に連続する態様にかしめ筒Ａを突設し、ピストンロッドＰのねじ部をラック軸Ｒのねじ孔に緩く螺合した状態で前記かしめ筒Ａを外側からかしめ、ねじ部の基端側を掴持させて、軸長方向への抜け止めを図った構成となっている。この連結構造においてピストンロッドＰは、かしめ筒Ａによるかしめ位置を支えとしてラック軸Ｒに対して傾倒可能であり、この傾倒は緩く螺合するねじ部とねじ孔との間の隙間の範囲内において許容される。
【００１１】
図４（ｃ）は、前記実公昭63-12047号公報に開示されたピストンロッドとラック軸の連結構造の説明図である。本図においては、ピストンロッドＰの端部の外側に回転自在に固定ナットＮを取り付けると共に、ピストンロッドＰの連結端面を円錐形の凸面とし、またこの凸面に整合する円錐形の凹所をラック軸Ｒの端面の軸心部に形成し、これら両者を突き合わせ、前記固定ナットＮをラック軸Ｒの端部外周に形成されたねじ部に締め付けることにより、ラック軸ＲとピストンロッドＰとを連結する構成となっている。この連結構造においてピストンロッドＰは、ラック軸Ｒに対し、図４（ａ）におけると同様、固定ナットＮとピストンロッドＰとの嵌合隙間の範囲内において傾倒可能であり、この傾倒は、前記凸面と凹所との間での滑りによって許容される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
さて、以上の如くラック軸Ｒに連結されたピストンロッドＰの先端部には、前記各図に示す如く、円板状をなすピストンＰ₁を挿通し、前記先端部に形成されたねじ部に螺合する止めナットＮ₁により締め付け固定するが、従来の連結構造においてはいずれも、ピストンロッドＰとラック軸Ｒとの軸回りでの相対回転が可能であり、前記止めナットＮ₁の締め付けに多大の手間を要し、ピストンＰ₁の確実な取付けが難しいという問題があった。
【００１３】
また、図４（ａ），（ｃ）に示す連結構造においては、前記止めナットＮ₁の締め付けに際してピストンロッドＰに加わる回転力の作用により、ラック軸Ｒとの連結のための固定ナットＮに緩みが生じ、連結状態が損なわれる虞れがあり、また図４（ｂ）に示す連結構造においては、前記回転力の作用により、ピストンロッドＰのねじ部とラック軸Ｒのねじ孔との螺合が過度に強化されて、両者間の傾きが許容されなくなり、シリンダチューブＨ₂内でのピストンＰ₁の摺動に支障を来す虞れがあった。
【００１４】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、センタテイクオフ形のラックピニオン式舵取装置を動力舵取装置として構成する場合、ラック軸の端部へのピストンロッドの取付けを、両者間での傾きを許容しつつ、軸回りの相対回転を拘束して実施し、ピストンロッドの先端へのピストンの取付けに支障を来すことのない連結構造を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る舵取装置は、舵取り操作に応じて軸長方向に移動するラック軸の一側にピストンロッドの基端部を同軸的に連結し、該ピストンロッドの先端部に取付けたピストンを、前記ラック軸を支承するハウジングの同側に連設されたシリンダチューブ内に嵌挿して、前記ラック軸に操舵補助力を加えるパワーシリンダを構成してなるラックピニオン式の舵取装置において、前記ラック軸は、前記ピストンロッドとの連結端に、その軸心部に突設されたかしめ筒を備え、前記ピストンロッドは、前記ラック軸との連結端に、軸心上に中心を有し、くびれ部を介して前記ピストンロッドの外周面に連続する球面の一部を含み、その外面にセレーションが形成された係合部を備えており、前記ピストンロッドと前記ラック軸とは、前記係合部を、該係合部の最大外径よりも小さい内径を有する前記かしめ筒に内嵌し、該かしめ筒の内面への前記セレーションの食い込みにより係合せしめて両者の相対回転を拘束し、前記かしめ筒の周壁を前記係合部の外側にかしめて連結してあることを特徴とする。
【００１６】
本発明においては、ピストンロッドの端部に設けた球面を含む係合部を、ラック軸の端面に突設され、前記係合部の外径よりも小さい内径を有するかしめ筒に内嵌し、該かしめ筒の内面に前記係合部の外面に形成されたセレーションを食い込ませて係合せしめ、両者の軸回りの相対回転を拘束する一方、かしめ筒の周壁を外側からかしめて、前記係合部の外面をくびれ部の該当位置にて抱持させることによりラック軸とピストンロッドとを連結する。この連結構造において、先端部へのピストンの取付けに際してピストンロッドの軸回りに加わる回転力に対しては、前記セレーションの作用によりピストンロッドの回転を拘束して対抗し、またラック軸とピストンロッドとの間での軸心の傾きは、かしめ筒の内側において前記セレーションに沿う方向に生じ得る係合部の回転により許容する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
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、本発明に係る舵取装置の要部の構成を示す一部破断正面図である。
【００１８】
図中１はラック軸であり、該ラック軸１は、一側端部を閉止された円筒形をなすラックハウジング２の内部に軸長方向への摺動自在に支承されている。ラックハウジング２の閉止端側の中途部には、これと交叉する態様にピニオンハウジング20が連設してあり、該ピニオンハウジング20の内部には、軸心回りでの回転自在にピニオン軸21が支承されている。ピニオンハウジング20の上部へ突出するピニオン軸21の上端部は、図示しない舵輪（ステアリングホイール）に連結されており、該ピニオン軸21は、舵取りのための前記舵輪の操作に応じて軸回りに回転するようになしてある。
【００１９】
ラック軸１は、その外周に適長に亘って形成されたラック歯を備えており、該ラック歯は、ピニオンハウジング20との交叉部において、前記ピニオン軸21の下半部に一体的に形成されたピニオン（図示せず）に噛合させてあり、この噛合により、舵輪の操作に応じたピニオン軸21の回転がラック軸１の軸長方向の摺動に変換されるようになしてある。
【００２０】
一方、ラックハウジング２の他側には、その周壁を所定の長さ範囲に亘って切欠いて窓孔22が形成され、この窓孔22を経てラックハウジング２の外部に露出するラック軸１の同側端部近傍の外周には、一対の固定ボルト40，40によりねじ止め固定された取付ブラケット41を介して、左右の操向車輪への連結のための一対のタイロッド４，４の基端部が連結されており、前述の如く生じるラック軸１の摺動を、これらのタイロッド４，４を介して左右の操向車輪に伝えて舵取りが行われる構成となっている。
【００２１】
ラックハウジング２の外側は、前記窓孔22の形成域を覆う態様に、中央の筒状部の両側に蛇腹状の伸縮部を備える樹脂製のブーツ５により覆われている。前記取付ブラケット41は、その一部に突設された一対のボルトガイド42，42を前記ブーツ５の筒状部に形成された貫通孔に密に係合させ、これらのボルトガイド42，42に挿通された前記固定ボルト40，40により、前記ブーツ５と共にラック軸１の中途部に固定されており、ラックハウジング２の内部での窓孔22の形成範囲内にて生じるラック軸１の両方向の摺動は、前記ブーツ５の両側の伸縮部の伸縮により許容されるようになっている。
【００２２】
タイロッド４，４の連結側のラック軸１の端面には、これと同軸をなしてピストンロッド30が後述の如くに連結され、またラックハウジング２の同側端部には、これと同軸をなしてシリンダチューブ31が連結されており、これらにより操舵補助用のパワーシリンダ３が構成されている。
【００２３】
シリンダチューブ31は、ラックハウジング２との連結端の逆側を閉止してなる有底円筒形の部材であり、ラックハウジング２との連結部には、その内側にシール部材60を内嵌保持するシールホルダ６が取り付けてある。前記ピストンロッド30は、前記シール部材60によりその中途部を液密に封止してシリンダチューブ31の内部に延設されている。この延設端は、その外周に適長に亘って雄ねじが形成されたねじ部としてあり、該ねじ部には、その外側に巻装されたシールリング33を介して前記シリンダチューブ31に摺動自在に内嵌された円板形のピストン32が挿通され、前記ねじ部の先端に螺合する止めナット34により締め付け固定されている。
【００２４】
以上の如くパワーシリンダ３は、ピストン32の両側にて液密に封止された一対の油室をシリンダチューブ31の内側に形成してなり、これらの油室への外部からの油圧送給に応じてピストン32の両側に発生する圧力差の作用により前記ピストンロッド30を軸長方向に押し引きし、該ピストンロッド30の基端に連結された前記ラック軸１に軸長方向の移動力を加える構成となっている。
【００２５】
ピストン32両側の油室は、シリンダチューブ31の外側の該当位置に夫々接続された各別の送油管23，23により、前記ピニオンハウジング20の外側に設けられた一対の送油ポート24，25に接続されている。該ピニオンハウジング20には、舵取りのための舵輪操作に伴って前記ピニオン軸21に加わる操舵トルクに応じて油圧の給排動作を行い、前記送油ポート24，25のいずれかに送出する公知の油圧制御弁が内蔵されており、送油ポート24，25への送出油圧が送油管23，23を経てパワーシリンダ３に送給され、この送給に応じて発生する油圧力がラック軸１に加えられ、前述の如く生じる舵取りが補助される構成となっている。
【００２６】
図２は、以上の如くパワーシリンダ３を構成するピストンロッド30とラック軸１との連結部近傍の拡大断面図、図３は、ピストンロッド30とラック軸１との連結部の組み付け手順の説明図であり、本発明に係る舵取装置の特徴は、これらの連結態様にある。
【００２７】
図示の如くピストンロッド30の連結側端部には、これと同軸をなして係合部35が形成されている。該係合部35は、先端側の円筒部に連続して、ピストンロッド30の軸心上に中心を有する球面の一部を含めた外面を有し、それらの全面にセレーションが形成されており、ピストンロッド30の外周面にくびれ部36を介して連続させてある。
【００２８】
一方、ラック軸１の連結側端部の軸心部には、ピストンロッド30側の前記係合部35の最大外径Ｄよりもやや小さい内径ｄを有するかしめ筒７が同軸的に突設されている。このかしめ筒７は、ラック軸１の端部からの削り出しにより、該ラック軸１と一体的に構成することができ、また、所定の内径を有する筒体を、溶接等の適宜の接合手段によりラック軸１の連結側端部に接合することによっても構成できる。
【００２９】
このように構成されたピストンロッド30とラック軸１とは、図３（ａ）に示す如く、前者の連結端部に設けた係合部35を、後者の連結端部に突設されたかしめ筒７に内嵌した後、図３（ｂ）に示す如く、係合部35の末端のくびれ部36の該当位置において、前記かしめ筒７の周壁を外側からかしめることにより、図２に示す如く、かしめ筒７の内側に係合部35を抱持する態様に連結されている。
【００３０】
この連結に際し、かしめ筒７の内側の係合孔70の内径ｄが係合部35の最大外径Ｄよりも小さく、また係合部35の外側にはセレーションが形成されていることから、かしめ筒７への係合部35の内嵌が、前者の内周面に後者の外周のセレーションが食い込み、相互に係合しつつ生じることとなり、この後にかしめ筒７をかしめて得られた連結状態下において、ピストンロッド30とラック軸１との相対回転は、前記セレーションの係合により拘束されることとなる。
【００３１】
ピストンロッド30の先端は、シリンダチューブ31の内側に延設され、この延設端にピストン32が、前記止めナット34の締め付けにより取付けられるが、本発明においては、ピストンロッド30とラック軸１との前述した連結により、ピストンロッド30の回転が拘束された状態にあるから、前記止めナット34の締め付けが、ピストンロッド30の先端側から容易に実施でき、またこの締め付けにより、前記連結状態が損なわれる虞れもない。
【００３２】
また一方、係合部35の外面が球面を含むことから、該係合部35は、かしめ筒７の内側において、前記セレーションの長手方向の滑りを伴って傾動可能であり、前記ピストンロッド30は、前述した連結状態下においても、ラック軸１に対して軸心を傾ける向きの変位は可能である。
【００３３】
従って、図１に示す如き組み立て状態において、シリンダチューブ31とピストン32との同心性は、ピストンロッド30の前述した傾きにより高精度に維持され、シリンダチューブ31の内側でのピストン32の摺動は滑らかに生じ、両者間に介在するシールリング33の摩耗を有効に防止でき、パワーシリンダ３の寿命低下を防ぐことができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係る舵取装置においては、ピストンロッドの端部に球状部分を含む係合部を設けると共に、ラック軸の端面にかしめ筒を突設し、該かしめ筒に前記係合部を内嵌する際に、該係合部の外面に形成されたセレーションを、係合部の最大外径よりも小さい内径を有する前記かしめ筒の内面に食い込ませて係合せしめ、更に、かしめ筒の周壁を外側からかしめて係合部の末端のくびれ部を抱持させてラック軸とピストンロッドとを連結する構成としたから、ピストンロッドとラック軸とを、軸回りの相対回転を拘束しつつ軸心の傾きを許容して連結することができ、ピストンロッドの先端に取付けられるピストンを、ラックハウジングに連設されたシリンダチューブ内にて滑らかに摺動させ得ると共に、ピストンロッドの先端へのピストンの取付けが、容易にしかも確実に行えるようになる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る舵取装置の要部の構成を示す一部破断正面図である。
【図２】ピストンロッドとラック軸との連結部近傍の拡大断面図である。
【図３】ピストンロッドとラック軸との連結部の組み付け手順の説明図である。
【図４】従来の連結構造の説明図である。
【符号の説明】
１ラック軸
２ラックハウジング
３パワーシリンダ
４タイロッド
５ブーツ
７かしめ筒
30 ピストンロッド
31 シリンダチューブ
32 ピストン
34 止めナット
35 係合部

Claims

舵取り操作に応じて軸長方向に移動するラック軸の一側にピストンロッドの基端部を同軸的に連結し、該ピストンロッドの先端部に取付けたピストンを、前記ラック軸を支承するハウジングの同側に連設されたシリンダチューブ内に嵌挿して、前記ラック軸に操舵補助力を加えるパワーシリンダを構成してなるラックピニオン式の舵取装置において、前記ラック軸は、前記ピストンロッドとの連結端に、その軸心部に突設されたかしめ筒を備え、前記ピストンロッドは、前記ラック軸との連結端に、軸心上に中心を有し、くびれ部を介して前記ピストンロッドの外周面に連続する球面の一部を含み、その外面にセレーションが形成された係合部を備えており、前記ピストンロッドと前記ラック軸とは、前記係合部を、該係合部の最大外径よりも小さい内径を有する前記かしめ筒に内嵌し、該かしめ筒の内面への前記セレーションの食い込みにより係合せしめて両者の相対回転を拘束し、前記かしめ筒の周壁を前記係合部の外側にかしめて連結してあることを特徴とする舵取装置。