JP5888042B2 - ステアリング装置の調整ネジ固定方法 - Google Patents

Description

本発明は、ラックアンドピニオン式ステアリング装置と調整ネジ固定方法に関する。

従来、車両用のラックアンドピニオン式ステアリング装置として、ハウジング内のラックに所定の押圧力（予圧）を付与する予圧機構を備えたものが知られている。一般に予圧機構は、ラックを支持するラックガイドと、ラックガイドをラックに押し付けるための予圧バネと、ハウジングに螺合して予圧バネを支持する調整ネジとからなる。
近年では、ハウジングにカシメを施し、ハウジングの一部を調整ネジの外周面に形成された凹部に進入させることによって調整ネジの緩み止めを行ったステアリング装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
また、ハウジングにカシメを施し、ハウジングの一部を調整ネジのネジ部を塑性変形させることなく当該ネジ部に圧着させることによって調整ネジの緩み止めを行ったステアリング装置も提案されている（例えば、特許文献２を参照。）。

特開平１１−２２７６１６号公報 特開２００５−１７０１０９号公報

しかしながら、上記特許文献１のような従来のステアリング装置では、調整ネジのネジ部とハウジングのネジ部との間に隙間が生じてしまう。このため、ラックに過大な負荷が加えられると、ハウジングに螺合した調整ネジの位置がずれて予圧が小さくなってしまう。そして予圧が小さくなることにより、ラックとピニオンのバックラッシュが発生し、またラック摺動力が過剰に小さくなってしまう。なお、ラック摺動力とは、ラックをラックガイドに対して摺動させるために必要な力であり、ピニオンに連結されるステアリングホイールの操作感を左右するものである。
また、上記特許文献２のような従来のステアリング装置では、予圧の調整後、調整ネジのネジ部とハウジングのネジ部との間に隙間が生じたままでハウジングにカシメが施される。このため、カシメにより当該隙間分だけ調整ネジの位置がずれて予圧が大きくなり、ラック摺動力が大きくなってしまう。

そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、ラックとピニオンのバックラッシュの発生を防止し、かつラック摺動力の変化を防止したステアリング装置と調整ネジ固定方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、
ハウジングに設けられた円筒部に挿入されてラックを支持するラックガイドと、前記ラックガイドを前記ラックに押し付けるための弾性部材と、前記円筒部に螺合して前記弾性部材を支持する調整ネジとを有するステアリング装置の調整ネジ固定方法であって、
前記調整ネジを前記円筒部に螺合させる第１ステップと、
前記調整ネジと前記円筒部のうち、いずれか一方の軸方向側端面にカシメを行い、前記調整ネジのネジ部と前記円筒部のネジ部との隙間詰めを行う第２ステップと、
前記調整ネジを前記円筒部内で回転させることにより、前記ラックガイドを前記ラックに押し付ける力を調整する第３ステップと、
前記調整ネジと前記円筒部のうち、残りの一方の軸方向側端面にカシメを行い、前記調整ネジの緩み止めを行う第４ステップとを含み、
前記第１ステップから前記第４ステップを順に実施することにより、前記調整ネジを前記ハウジングの前記円筒部に固定することを特徴とするステアリング装置の調整ネジ固定方法を提供する。

本発明によれば、ラックとピニオンのバックラッシュの発生を防止し、かつラック摺動力の変化を防止したステアリング装置と調整ネジ固定方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係るステアリング装置の一部を側方から見た断面図であり、ハウジング内のラックとピニオン及び予圧機構を示す図である。 調整ネジ固定方法の手順１の様子を示す図であり、（ａ）はハウジングの上面図、（ｂ）はハウジングの断面図、（ｃ）は（ｂ）の部分拡大図である。 調整ネジ固定方法の手順２の様子を示す図であり、（ａ）はハウジングの上面図、（ｂ）はハウジングの断面図、（ｃ）は（ｂ）の部分拡大図である。 調整ネジ固定方法の手順３の様子を示す図であり、（ａ）はハウジングの上面図、（ｂ）はハウジングの断面図、（ｃ）は（ｂ）の部分拡大図である。 調整ネジ固定方法の手順４の様子を示す図であり、（ａ）はハウジングの上面図、（ｂ）はハウジングの断面図、（ｃ）は（ｂ）の部分拡大図、（ｄ）は調整ネジの外観を示す図、（ｅ）は（ｄ）の部分拡大図である。

本発明の実施形態に係るステアリング装置と調整ネジ固定方法を添付図面に基づいて説明する。
図１に示す本実施形態に係るステアリング装置１は、車両用のラックアンドピニオン式ステアリング装置である。ステアリング装置１において、不図示の車体フレームに固設されたハウジング２内には、ラック３とピニオン４、及びラック３に予圧を付与する予圧機構５が備えられている。

ピニオン４は、ピニオン歯４ａが形成された円柱部材からなる。ピニオン４は、図１紙面の左右方向へ延在しており、ハウジング２に軸受６を介して回転可能に支持されている。なお、ピニオン４の不図示の端部は、不図示のステアリングシャフト等を介して不図示のステアリングホイールに連結されている。

ラック３は、ラック歯３ａが形成された円柱部材からなる。ラック３は、図１紙面の垂直方向へ延在しており、軸方向へ往復移動可能にハウジング２に支持されている。なお、ラック３は、ラック歯３ａを下方へ向けピニオン４と交差するようにハウジング２内に配置されており、ラック歯３ａとピニオン歯４ａとが噛合している。また、ラック３の不図示の両端部は、不図示のタイロッド等を介して不図示の車輪にそれぞれ連結されている。

ハウジング２は、ピニオン４とラック３の交差位置から真上方向へ向かって延在した円筒部７を有している。円筒部７の内周面上部には、雌ネジ部７ａが形成されている。斯かる円筒部７には、ラックガイド（プレッシャーパッド）８、予圧ばね９、及び調整ネジ１０が順に挿入されており、これらによって予圧機構５が構成されている。なお、ハウジング２はアルミダイキャスト製である。

ラックガイド８は、ラック３を上方より支持するものであり、ハウジング２の円筒部７に内嵌する焼結金属製の円柱部材からなる。ラックガイド８は、円筒部７の軸方向へ移動可能に設けられており、その下面にはラック３の背面（ラック歯３ａの形成されていないラック３上面）に対応して湾曲した湾曲部が形成されている。なお、湾曲部とラック３の背面との間には、ラックガイド８とラック３の摩擦抵抗を低減するために、樹脂シートからなる摺動スペーサ１３が配置されている。

調整ネジ１０は、予圧の調整を行い、かつハウジング２の円筒部７を塞ぐための鉄製や亜鉛製の蓋部材であって、円筒部７に内嵌する略円筒形状をしている。調整ネジ１０の外周面上部には雄ネジ部１０ａが形成されており、円筒部７の雌ネジ部７ａと螺合している。調整ネジ１０の上面中央には、円筒部７の軸方向へ延在した六角柱形状のナット部１０ｄが設けられており、スパナ等を用いて調整ネジ１０を回転させることが可能である。なお、ナット部１０ｄには、円筒部７の軸方向へ貫通する貫通口が形成されており、調整ネジ１０とラックガイド８の間の隙間量を直接測定することができる。調整後には、予圧ばね９を調整ネジ１０と同心に位置決めし、貫通口をシールするためのばねシール部品１４が嵌め込まれている。また、調整ネジ１０と円筒部７の内周面との間、及び上記ラックガイド８と円筒部７の内周面との間には、防音とグリース漏れ防止のためのＯリング１５がそれぞれ配置されている。

予圧ばね９は、コイル状の圧縮ばねからなり、ラックガイド８をラック３へ向かって付勢するものである。この予圧ばね９により、ラックガイド８はラック３をピニオン４との交差位置において背面側から予圧を加えながら支持している。斯かる構成により、ラック３の軸方向への往復移動を許容しながら、ラック３をピニオン４に適切に押し付けることができる。即ち、ラック摺動力を適度に軽くしながら、ラック３とピニオン４のバックラッシュを防止することができる。なお、予圧は、調整ネジ１０を回転させて円筒部７内における軸方向位置を変更することで調整可能である。

上記構成により、本実施形態に係るステアリング装置１は、車両の運転者が不図示のステアリングホイールを回転操作することにより、ピニオン４が回転してその回転がラック３に伝達される。これにより、ラック３は軸方向即ち車両幅方向へ移動して不図示の車輪が転向し、車両の操舵が達成される。

ここで、本実施形態に係るステアリング装置１では、ハウジング２の円筒部７への調整ネジ１０の取り付けは、以下の調整ネジ固定方法にしたがって行われる。なお、作業者は調整ネジ固定方法を実施するにあたり、図２（ｂ）に示すように、予めハウジング２内にラック３等を組み込み、さらにハウジング２の円筒部７にラックガイド８と予圧ばね９を挿入しておく。

手順１：図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように、作業者は調整ネジ１０をハウジング２の円筒部７に挿入し、調整ネジ１０を回転させて調整ネジ１０の雄ネジ部１０ａと円筒部７の雌ネジ部７ａとを螺合させ、調整ネジ１０をラックガイド８に着座させる。このとき、作業者は調整ネジ１０を規定のトルクまで締め付ける。これにより、調整ネジ１０に適度な軸力を生じさせ、雄ネジ部１０ａと雌ネジ部７ａとの軸方向のガタを詰めることができる。即ち、図２（ｂ）に示すように、雄ネジ部１０ａの各ネジ山が雌ネジ部７ａの各ネジ山で適切に支えられた状態となる。

手順２：図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、作業者は円筒部７の輪帯状の上面７ｂにおける雌ネジ部７ａの近傍位置に、周方向に沿って等間隔で６箇所カシメを行う。カシメとは、カシメツール等を用いて物体を局部的に加圧して塑性変形させることをいう。本手順２では楔形状、詳しくは半円錐の先端を切り欠いた形状のカシメツールを用いてカシメを行う。
本手順２のカシメにより、図３（ｃ）に示すように、円筒部７の上面７ｂに窪み７ｃが形成されるとともに、雌ネジ部７ａの第１山、即ち最も上面７ｂ側のネジ山が雄ネジ部１０ａに圧接する。詳細には、窪み７ｃの周辺部分が円筒部７の内径方向へせり出して雄ネジ部１０ａのネジ溝に充填され、雄ネジ部１０ａと雌ネジ部７ａの径方向及び軸方向における隙間詰めが達成される（以下、単に「隙間詰め」という。）。なお、窪み７ｃの深さは、雄ネジ部１０ａに対して雌ネジ部７ａの第１山を適切に圧接させるために、雌ネジ部７ａの１ピッチ以上とすることが好ましい（図３（ｃ）中の深さＬを参照。）。また、本手順２では雌ネジ部７ａのみを変形させればよい、即ち雄ネジ部１０ａを変形させなくてよいため、１箇所当りのカシメの荷重は後述する手順４のカシメよりも小さい。

なお、本手順２で使用するカシメツールは上述したものに限られず、先細りした略楔形状、例えば円錐、三角錐、及び四角錘等を等分した形状のものであればよい。また、本手順２のカシメの代わりに、ハウジング２を鋳造する際に鋳型で円筒部７に予め窪み７ｃを形成することも考えられるものの、本手順２のような隙間詰めの効果は達成できない。

手順３：図４（ａ）中に矢印で示すように、作業者は調整ネジ１０を回転させて円筒部７内における軸方向位置を変更することにより、ラック摺動力を適度に軽くしつつラック３とピニオン４のバックラッシュを防止できるように予圧を調整する。このとき、上記手順２のカシメにより隙間詰めを行ったことにより、雄ネジ部１０ａと雌ネジ部７ａに隙間が発生することを防止できる。また、図４（ｃ）中に矢印で示すように、雌ネジ部７ａの各ネジ山が雄ネジ部１０ａの各ネジ山を適切に支えた状態が維持されるため、調整ネジ１０がラック３から反力を受けても予圧が変化することはない。なお、本手順３で予圧を適正にすることで、図４（ｃ）に示すように調整ネジ１０とラックガイド８との間に空間が生じる。これにより、ラック３とピニオン４の歯精度により生じる寸法誤差を吸収することが可能となる。

手順４：図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、作業者は調整ネジ１０の上面１０ｂにおける雄ネジ部１０ａの近傍位置であって、円筒部７の窪み７ｃに対向する位置に、周方向に沿って等間隔で３箇所カシメを行う。本手順４では球形のカシメツールを用いてカシメを行う。
本手順４のカシメにより、図５（ｃ）に示すように、調整ネジ１０の上面１０ｂに半球状の窪み１０ｃが形成されるとともに、調整ネジ１０の窪み１０ｃの周辺部分と円筒部７の窪み７ｃの周辺部分とが互いに変形してしっかりと噛み合う。これにより、雄ネジ部１０ａと雌ネジ部７ａの摩擦抵抗を増加させることができ、調整ネジ１０の円筒部７に対する緩み止めが達成される（以下、単に「緩み止め」という。）。このとき、上記手順２のカシメにより隙間詰めを行ったことにより、雄ネジ部１０ａと雌ネジ部７ａに隙間が発生することを防止できる。また、図５（ｃ）に示すように、雌ネジ部７ａの各ネジ山が雄ネジ部１０ａの各ネジ山を適切に支えた状態が維持される。このため、上記手順３で適正に調節した予圧が本手順４のカシメにより変化してしまうことを防止できる。

本手順４では、調整ネジ１０の上面１０ｂにおいて、円筒部７の窪み７ｃに対向する位置にカシメを行ったことにより、円筒部７の窪み７ｃの周辺部分が変形した際に、当該周辺部分を図５（ｃ）に示すように窪み７ｃ内に膨出させて逃がすことができる。このため、カシメの荷重を小さくすることができ、カシメによる当該周辺部分の形状の変化を安定させることができる。したがって、調整ネジ１０の材料として、一般的な低炭素鋼や亜鉛のような硬質な材料を使用することが可能になり、また、当該周辺部分の意図しない変形や割れ等を防止することができ、カシメがステアリング装置１の性能に悪影響を及ぼすことがない。

また、図５（ａ）に示すように、調整ネジ１０の上面１０ｂには、円筒部７の窪み７ｃに対向する位置であって本手順４のカシメを行っていない位置が３箇所残存している。この３箇所は、上記手順３を再度実施して予圧の再調整を行った場合に、本手順４のカシメを再度行うために使用することができる。なお、予圧の再調整のために調整ネジ１０を回転させた時には、調整ネジ１０の窪み１０ｃの周辺部分と噛み合っていた円筒部７の窪み７ｃの周辺部分を当該窪み７ｃ内に膨出させて逃がすことができる。このため、雄ネジ部１０ａ及び雌ネジ部７ａを破損するおそれがない。したがって、破損した雄ネジ部１０ａや雌ネジ部７ａを修復することが不要となり、破損した欠片がラック３とピニオン４の間やラックガイド８とラック３の間等へ侵入してラック摺動力が著しく大きくなってしまうというようなこともない。

上記調整ネジ固定方法によれば、本実施形態に係るステアリング装置１は、予圧調整前に隙間詰めのカシメを行うことにより、予圧調整後の緩み止めのカシメ時に予圧が変化することを防止できる。したがって、本実施形態に係るステアリング装置１は、調整ネジ１０の円筒部７への取り付けの際に、予圧を適正に設定することができる。
また、本実施形態に係るステアリング装置１は、隙間詰めのカシメと緩み止めのカシメを行うことにより、車両の運転時等にラック３に過大な負荷が加えられても、予圧が変化することを防止できる。したがって、本実施形態に係るステアリング装置１は、調整ネジ１０の円筒部７への取り付けの際に適正に設定した予圧を維持することもできる。
以上より本実施形態に係るステアリング装置１は、ラック３とピニオン４のバックラッシュの発生を防止し、かつラック摺動力の変化を防止することができる。また、上記調整ネジ固定方法は、大掛かりな設備を必要とせず、ステアリング装置の製造時だけでなくメンテナンス時にも利用することができる。

なお、上記調整ネジ固定方法では、手順２でハウジング２の円筒部７の上面７ｂの６箇所、手順４で調整ネジ１０の上面１０ｂの３箇所にそれぞれカシメを行っているが、カシメ数はこれらに限られない。例えば、センタリング、即ち調整ネジ１０と円筒部７とを同心にするために、いずれの手順においてもカシメ数を３箇所以上とすることが好ましい。特に、より良好にセンタリングするためには、それぞれの手順において全てのカシメを同時に行うことが好ましい。また、手順２のカシメ数を手順４のカシメ数の整数倍（２倍以上）とすれば、予圧の再調整、即ち手順３及び手順４を繰り返して実施することが可能となるので好ましい。具体的には、手順２のカシメ数を１２箇所、手順４のカシメ数を３箇所とすれば、センタリングしながら予圧の再調整を３回実施することが可能となる。
また、上記調整ネジ固定方法では、手順２でハウジング２の円筒部７にカシメを行い、手順４で調整ネジ１０にカシメを行っている。しかしながらこれに限られず、手順２で調整ネジ１０にカシメを行い、手順４でハウジング２の円筒部７にカシメを行うようにしてもよい。

以上、本実施形態によれば、ラックとピニオンのバックラッシュの発生を防止し、かつラック摺動力の変化を防止したラックアンドピニオン式ステアリング装置と調整ネジ固定方法を実現することができる。

１ ステアリング装置
２ ハウジング
３ ラック
４ ピニオン
５ 予圧機構
７ ハウジングの円筒部
７ａ 円筒部の雌ネジ部
８ ラックガイド
９ 予圧ばね
１０ 調整ネジ
１０ａ 調整ネジの雄ネジ部

Claims (5)

1. ハウジングに設けられた円筒部に挿入されてラックを支持するラックガイドと、前記ラックガイドを前記ラックに押し付けるための弾性部材と、前記円筒部に螺合して前記弾性部材を支持する調整ネジとを有するステアリング装置の調整ネジ固定方法であって、
   前記調整ネジを前記円筒部に螺合させる第１ステップと、
   前記調整ネジと前記円筒部のうち、いずれか一方の軸方向側端面にカシメを行い、前記調整ネジのネジ部と前記円筒部のネジ部との隙間詰めを行う第２ステップと、
   前記調整ネジを前記円筒部内で回転させることにより、前記ラックガイドを前記ラックに押し付ける力を調整する第３ステップと、
   前記調整ネジと前記円筒部のうち、残りの一方の軸方向側端面にカシメを行い、前記調整ネジの緩み止めを行う第４ステップとを含み、
   前記第１ステップから前記第４ステップを順に実施することにより、前記調整ネジを前記ハウジングの前記円筒部に固定することを特徴とするステアリング装置の調整ネジ固定方法。
2. 前記第２ステップでは、前記円筒部の軸方向側端面のネジ部近傍に、周方向に沿って３箇所以上カシメを行い、
   前記第４ステップでは、前記調整ネジの軸方向側端面のネジ部近傍に、周方向に沿って３箇所以上カシメを行うことを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置の調整ネジ固定方法。
3. 前記第２ステップのカシメにより、前記円筒部の軸方向側端面に窪みを形成し、
   前記第４ステップでは、前記円筒部の前記窪みに対向するようにカシメを行うことを特徴とする請求項２に記載のステアリング装置の調整ネジ固定方法。
4. 前記第２ステップでは、楔形状のカシメツールを用いてカシメを行い、前記窪みを前記円筒部のネジ部の１ピッチ以上の深さとなるように形成することを特徴とする請求項３に記載のステアリング装置の調整ネジ固定方法。
5. 前記第２ステップのカシメ箇所の数は、前記第４ステップのカシメ箇所の数の整数倍であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のステアリング装置の調整ネジ固定方法。

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