JP5310785B2

JP5310785B2 - ステアリング装置

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Publication number: JP5310785B2
Application number: JP2011114444A
Authority: JP
Inventors: 和生増原
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2011-05-23
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2031-05-23
Also published as: JP2012240595A

Description

本発明はステアリング装置、特に、ラックピニオン式ステアリング装置のピニオン軸を軸支する軸受に封入されたグリースの油が漏れることを防止するようにしたステアリング装置に関する。

ラックピニオン式ステアリング装置は、タイロッドを介して車輪の操舵角を変えるラック軸が、ステアリングギヤのハウジングに往復移動可能に支持され、ステアリングホイールの回転をラック軸に伝達するピニオン軸が、ステアリングギヤのハウジングに軸受を介して回転可能に軸支されている。

このようなラックピニオン式のステアリング装置は、ピニオン軸を軸支する軸受にグリースが封入されているため、グリースから分離した油がハウジングから漏れることを防止する必要がある。特許文献１に開示されたラックピニオン式のステアリング装置は、ハウジングにねじ込まれたカバーとピニオン軸との間にオイルシールを装着し、このオイルシールとねじ部によって、グリースから分離した油がハウジングから漏れることを防止している。

しかし、特許文献１に開示されたラックピニオン式のステアリング装置は、オイルシールが装着されているため摩擦抵抗が大きく、操舵フィーリングが低下する問題がある。オイルシールを廃止して、軸受をシール付き軸受にする方法があるが、オイルシールと同様に、密封シール付き軸受では摩擦抵抗が大きく、操舵フィーリングが低下する問題がある。従って、摩擦抵抗の小さな非接触シール付き軸受を採用することが好ましい。

しかし、ラックピニオン式のステアリング装置を輸送する時に、ピニオン軸を寝かせた姿勢で輸送する場合がある。また、船舶による輸送では、荷室が高温多湿（室温：８０℃、湿度９０％）になることがあるため、グリースから油が分離し易い。この条件の場合には、輸送中にグリースから分離した油が、軸受の非接触シールの隙間から漏れて、ハウジングから流出し、ゴム製のガスケットに付着し、ガスケットが劣化して、ガスケットのシール機能が低下する恐れがあった。

特開平７−６１３５８号公報

本発明は、非接触シール付き軸受から漏れた油がハウジングから流出してガスケットに付着するのを防止することが可能なラックピニオン式ステアリング装置を提供することを課題とする。

上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明は、ハウジング、上記ハウジングに往復移動可能に支持され、タイロッドを介して車輪の操舵角を変えるラック軸、ステアリングホイールに連結され、上記ラック軸のラック歯に噛み合うピニオンを有し、ステアリングホイールの回転をラック軸に伝達するピニオン軸、上記ハウジングに内嵌され上記ピニオン軸をハウジングに回転可能に軸支し、グリースが封入された軸受、下端に形成された円筒形筒部の外周面が上記ハウジング上部の円形孔に内嵌されて上記ピニオン軸の外周面を覆い、上端面が車体に当接してハウジングの上方への移動を規制するカバー、上記カバーの内周面に突出して形成され、上記ピニオン軸の外周面との間に所定の隙間を有する環状の油溜めフランジ部、上記円筒形筒部の外周面または上記ハウジングの円形孔の内周面のいずれか一方に形成された環状の油溜め溝、上記円筒形筒部の外周面に上記環状の油溜め溝よりも上部に形成され、Ｏリングが装着された環状のＯリング溝を備えたことを特徴とするステアリング装置である。

第２番目の発明は、第１番目の発明のステアリング装置において、上記油溜めフランジ部は、上記軸受から離間した上記カバーの上部に形成されていることを特徴とするステアリング装置である。

第３番目の発明は、第１番目の発明のステアリング装置において、上記油溜めフランジ部は、上記軸受に接近した上記カバーの下部に形成されていることを特徴とするステアリング装置である。

第４番目の発明は、第２番目または第３番目のいずれかの発明のステアリング装置において、上記軸受は非接触シール付き軸受であることを特徴とするステアリング装置である。

第５番目の発明は、第４番目の発明のステアリング装置において、上記カバーの上端は、弾性部材製のガスケットを介して車体に当接し、上方への移動が規制されていることを特徴とするステアリング装置である。

本発明のステアリング装置は、下端に形成された円筒形筒部の外周面がハウジング上部の円形孔に内嵌されてピニオン軸の外周面を覆い、上端面が車体に当接してハウジングの上方への移動を規制するカバーと、カバーの内周面に突出して形成され、ピニオン軸の外周面との間に所定の隙間を有する環状の油溜めフランジ部と、円筒形筒部の外周面またはハウジングの円形孔の内周面のいずれか一方に形成された環状の油溜め溝と、円筒形筒部の外周面に環状の油溜め溝よりも上部に形成され、Ｏリングが装着された環状のＯリング溝を備えている。

従って、ピニオン軸を寝かせた姿勢で輸送しても、油溜めフランジ部が邪魔をして、カバーの内周面からガスケット側に油が漏れ出すことを防止するため、ゴム製のガスケットが劣化して、ガスケットのシール機能が低下することを防止できる。また、カバーの円筒形筒部の外周面に流れ出した油は、環状の油溜め溝とＯリングによって、円筒形筒部の外周面からカバーの外部に漏れ出すことを防止することができる。

本発明の実施例のステアリング装置を示し、コラムアシスト型ラックピニオン式ステアリング装置の全体斜視図である。図１のステアリングギヤのラックとピニオンとの噛み合い部を示す本発明の実施例１の縦断面図である。図２のボール軸受近傍の拡大縦断面図である。図１のステアリングギヤのラックとピニオンとの噛み合い部を示す本発明の実施例２の縦断面図である。図４のボール軸受近傍の拡大縦断面図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。

図１は本発明の実施例のステアリング装置を示し、コラムアシスト型ラックピニオン式パワーステアリング装置の全体斜視図である。図１に示すように、本発明の実施例のコラムアシスト型ラックピニオン式パワーステアリング装置は、ステアリングホイール１０１の操作力を軽減するために、コラム１０５の中間部に取付けたモータ１０２の操舵補助力をステアリングシャフトに付与している。そして、ステアリングシャフトの回転を中間シャフト１０６に伝達し、ピニオン軸１０７を介してラックピニオン式のステアリングギヤ１０３のラック軸を往復移動させ、タイロッド１０４を介して舵輪を操舵している。

図２は図１のステアリングギヤのラックとピニオンとの噛み合い部を示す本発明の実施例１の縦断面図である。図３は図２のボール軸受近傍の拡大縦断面図である。本発明の実施例１のステアリングギヤ１０３は、フロントサブフレーム等の図示しない車体フレームに取り付けられている。

ステアリングギヤ１０３のハウジング２１には、図２の紙面に直交する方向（車幅方向）に摺動可能にラック軸３１が内嵌している。ラック軸３１の車幅方向の両端には図示しないボールジョイントソケットが各々ねじ込まれて取り付けられ、、ボールジョイントソケットに連結されたタイロッド（図１参照）１０４、１０４が、図示しないナックルアームを介して車輪に接続されている。

ピニオン軸１０７は、ピニオン４１の上部の軸部４２が、ボール軸受（軸受）５１によりハウジング２１に軸支されている。ピニオン軸１０７の溝４３に装着してカシメられたカシメリング５２は、ボール軸受５１の内輪を、ピニオン軸１０７の段差面４４との間で挟み込んでいる。ボール軸受５１は非接触シール付き軸受であり、グリースが封入されている。

また、ボール軸受５１の外輪は、ハウジング２１に形成された円形孔２２に内嵌され、この円形孔２２の環状溝２３に装着されたテーパースナップリング（止め輪）５３によって軸方向に押圧されて、ハウジング２１に固定されている。テーパースナップリング５３及び環状溝２３の上端面側には傾斜面が形成されていて、環状溝２３にテーパースナップリング５３を挿入すると、楔作用によってボール軸受５１の外輪との間の隙間が除去されて、ボール軸受５１に予圧が付与される。

また、ピニオン軸１０７は、ピニオン４１の下部の軸部４５が、ニードル軸受（軸受）５４によりハウジング２１にラジアル方向にのみ軸支されている。ピニオン軸１０７の回転は、ピニオン４１を介してラック軸３１のラック歯３２に伝達され、ラック軸３１に連結された図１のタイロッド１０４、１０４を介して、舵輪の向きを変更する。

ハウジング２１には、断面円形のガイド孔２４が図２の左右方向に形成され、このガイド孔２４に円柱状のラックガイド６１が図２の左右方向に摺動可能に内嵌している。ラックガイド６１には、ラック軸３１の凸円弧状の外周面３３の曲率とほぼ同一曲率の凹円弧状面６２が形成され、この凹円弧状面６２がラック軸３１の外周面３３に接触して、ラック軸３１の外周３３にラックガイド６１を押し付けている。

アジャストカバー６３を回転して螺合距離を適度に調整し、コイルバネ６４を介してラックガイド６１をラック軸３１側に押しつけ、ラック軸３１の外周３３にラックガイド６１を押し付けている。これにより、ピニオン４１とラック軸３１との噛み合い部のバックラッシュを無くし、ラック軸３１が円滑に移動するようにしている。

ハウジング２１に形成された円形孔２２には、中空円筒状のカバー７１下端の円筒形筒部７１１が圧入されている。円筒形筒部７１１の上部に形成されたフランジ部７１２の下端面７１３が、ハウジング２１の上端面２５に当接して、ハウジング２１に対するカバー７１の上下方向の位置を位置決めしている。

カバー７１はピニオン軸１０７の上部の軸部４６の周囲を覆って上方に延び、カバー７１の上端に固定されたゴム製（弾性部材製）のガスケット７２がトーボード（車体）７３に当接して、カバー７１が上方へ移動することを規制している。ガスケット７２は、車両走行時の振動によるハウジング２１の変位を吸収して衝撃を緩和するとともに、ハウジング２１とピニオン軸１０７との間の隙間に異物が侵入することを防止している。

カバー７１は、ナイロンやＰＯＭ等の耐油性の良い合成樹脂に、ガラス、カーボン等の補強用フィラーを混入した材料で形成されている。図２、図３に示すように、カバー７１の円筒形筒部７１１の下端面７１４とテーパースナップリング５３の上端面との間には、若干の隙間Ｌ１が形成されている。

走行時に車輪からラック軸３１を介してピニオン軸１０７に作用するスラスト力によって、ピニオン軸１０７が上方に押されると、ボール軸受５１が上方に押され、ボール軸受５１の外輪がテーパースナップリング５３を上方に押す。すると、テーパースナップリング５３の上端面が円筒形筒部７１１の下端面７１４に当接するため、ボール軸受５１、テーパースナップリング５３は上方への移動が阻止される。その結果、ピニオン４１とラック歯３２の噛み合い位置が適正位置に維持されるため、異音が生じたり、操舵力が変動することを阻止することができる。

カバー７１の円筒形筒部７１１の外周面７１６には、ボール軸受５１に近接した位置に、環状の油溜め溝７４が形成されている。また、カバー７１の円筒形筒部７１１の外周面７１６には、環状の油溜め溝７４よりも上部に、Ｏリング７５が装着された環状のＯリング溝７６が形成されている。さらに、カバー７１の上部には、カバー７１の内周面７１５に環状の油溜めフランジ部７７が突出して形成されている。油溜めフランジ部７７の内周面７７１は、ピニオン軸１０７の上部の軸部４６の外周面４６１との間に、最小限の隙間を有して形成されている。

上記した実施例１のステアリングギヤ１０３のピニオン軸１０７を寝かせた姿勢で輸送すると、グリースから分離した油がボール軸受５１の非接触シールの隙間から漏れて、カバー７１の内周面７１５に流れ出すことがある。しかし、油溜めフランジ部７７が邪魔をして、カバー７１の内周面７１５からガスケット７２側に油が漏れ出すことを防止するため、ゴム製のガスケット７２が劣化して、ガスケット７２のシール機能が低下することを防止できる。

また、カバー７１の円筒形筒部７１１の外周面７１６に流れ出した油は、環状の油溜め溝７４とＯリング７５によって、円筒形筒部７１１の外周面７１６からカバー７１の外部に漏れ出すことを防止することができる。さらに、Ｏリング７５は、ハウジング２１の円形孔２２と円筒形筒部７１１の外周面７１６との間のガタを解消するとともに、ハウジング２１から円筒形筒部７１１が外れないようにする機能も有している。

本発明の実施例１では、油溜めフランジ部７７の内周面７７１は、ピニオン軸１０７の上部の軸部４６の外周面４６１との間に、最小限の隙間を有しているため、摩擦抵抗が減少し、操舵フィーリングを向上させることができる。また、環状の油溜め溝７４と環状のＯリング溝７６の両方を、円筒形筒部７１１の外周面に形成するため、溝の加工が容易で、製造コストを低減することができる。

図４は図１のステアリングギヤのラックとピニオンとの噛み合い部を示す本発明の実施例２の縦断面図、図５は図４のボール軸受近傍の拡大縦断面図である。以下の説明では、上記実施例１と異なる構造部分についてのみ説明し、重複する説明は省略する。また、同一部品には同一番号を付して説明する。実施例２は実施例１の変形例であって、油溜めフランジ部と油溜め溝の形成位置を変更した例である。

ハウジング２１に形成された円形孔２２には、実施例１と同様に、中空円筒状のカバー７１下端の円筒形筒部７１１が圧入されている。ハウジング２１の円形孔２２の内周面には、ボール軸受５１に近接した位置に、環状の油溜め溝７８が形成されている。また、カバー７１の円筒形筒部７１１の外周面７１６には、環状の油溜め溝７８よりも上部に、Ｏリング７５が装着された環状のＯリング溝７６が形成されている。

さらに、カバー７１の下部のボール軸受５１に近接した位置には、カバー７１の内周面７１５に環状の油溜めフランジ部７９が突出して形成されている。油溜めフランジ部７９の内周面７９１は、ピニオン軸１０７の下部の軸部４７の外周面４７１との間に、最小限の隙間を有して形成されている。

上記した実施例２のステアリングギヤ１０３のピニオン軸１０７を寝かせた姿勢で輸送すると、グリースから分離した油がボール軸受５１の非接触シールの隙間から漏れて、カバー７１の内周面７１５に流れ出すことがある。しかし、油溜めフランジ部７９が邪魔をして、カバー７１の内周面７１５からガスケット７２側に油が漏れ出すことを防止するため、ゴム製のガスケット７２が劣化して、ガスケット７２のシール機能が低下することを防止できる。

また、カバー７１の円筒形筒部７１１の外周面７１６に流れ出した油は、環状の油溜め溝７８とＯリング７５によって、円筒形筒部７１１の外周面７１６からカバー７１の外部に漏れ出すことを防止することができる。さらに、Ｏリング７５は、ハウジング２１の円形孔２２と円筒形筒部７１１の外周面との間のガタを解消するとともに、ハウジング２１から円筒形筒部７１１が外れないようにする機能も有している。

本発明の実施例２では、油溜めフランジ部７９の内周面７９１は、ピニオン軸１０７の下部の軸部４７の外周面４７１との間に、最小限の隙間を有しているため、摩擦抵抗が減少し、操舵フィーリングを向上させることができる。

上記実施例では、コラムアシスト型ラックピニオン式パワーステアリング装置に適用した例について説明したが、ピニオンアシスト型ラックピニオン式パワーステアリング装置やマニュアル型ラックピニオン式ステアリング装置に適用してもよい。

１０１ステアリングホイール
１０２モータ
１０３ステアリングギヤ
１０４タイロッド
１０５コラム
１０６中間シャフト
１０７ピニオン軸
２１ハウジング
２２円形孔
２３環状溝
２４ガイド孔
２５上端面
３１ラック軸
３２ラック歯
３３外周面
４１ピニオン
４２軸部
４３溝
４４段差面
４５軸部
４６軸部
４６１外周面
４７軸部
４７１外周面
５１ボール軸受（軸受）
５２カシメリング
５３テーパースナップリング（止め輪）
５４ニードル軸受（軸受）
６１ラックガイド
６２凹円弧状面
６３アジャストカバー
６４コイルバネ
７１カバー
７１１円筒形筒部
７１２フランジ部
７１３下端面
７１４下端面
７１５内周面
７１６外周面
７２ガスケット
７３トーボード（車体）
７４油溜め溝
７５Ｏリング
７６Ｏリング溝
７７油溜めフランジ部
７７１内周面
７８油溜め溝
７９油溜めフランジ部
７９１内周面

Claims

ハウジング、
上記ハウジングに往復移動可能に支持され、タイロッドを介して車輪の操舵角を変えるラック軸、
ステアリングホイールに連結され、上記ラック軸のラック歯に噛み合うピニオンを有し、ステアリングホイールの回転をラック軸に伝達するピニオン軸、
上記ハウジングに内嵌され上記ピニオン軸をハウジングに回転可能に軸支し、グリースが封入された軸受、
下端に形成された円筒形筒部の外周面が上記ハウジング上部の円形孔に内嵌されて上記ピニオン軸の外周面を覆い、上端面が車体に当接してハウジングの上方への移動を規制するカバー、
上記カバーの内周面に突出して形成され、上記ピニオン軸の外周面との間に所定の隙間を有する環状の油溜めフランジ部、
上記円筒形筒部の外周面または上記ハウジングの円形孔の内周面のいずれか一方に形成された環状の油溜め溝、
上記円筒形筒部の外周面に上記環状の油溜め溝よりも上部に形成され、Ｏリングが装着された環状のＯリング溝を備えたこと
を特徴とするステアリング装置。
請求項１に記載されたステアリング装置において、
上記油溜めフランジ部は、上記軸受から離間した上記カバーの上部に形成されていること
を特徴とするステアリング装置。
請求項１に記載されたステアリング装置において、
上記油溜めフランジ部は、上記軸受に接近した上記カバーの下部に形成されていること
を特徴とするステアリング装置。
請求項２または請求項３のいずれかに記載されたステアリング装置において、
上記軸受は非接触シール付き軸受であること
を特徴とするステアリング装置。
請求項４に記載されたステアリング装置において、
上記カバーの上端は、弾性部材製のガスケットを介して車体に当接し、上方への移動が規制されていること
を特徴とするステアリング装置。