WO2007069575A1 - ステアリング装置 - Google Patents

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WO2007069575A1
WO2007069575A1 PCT/JP2006/324695 JP2006324695W WO2007069575A1 WO 2007069575 A1 WO2007069575 A1 WO 2007069575A1 JP 2006324695 W JP2006324695 W JP 2006324695W WO 2007069575 A1 WO2007069575 A1 WO 2007069575A1
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pinion shaft
steering
housing
bearing
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Nobuhiro Ishii
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Nsk Ltd.
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    • Y10T74/19Gearing
    • Y10T74/19642Directly cooperating gears
    • Y10T74/1967Rack and pinion

Definitions

  • the present invention relates to a steering device, and more particularly to a rack 'and' pin-on steering device.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-43055
  • the present invention has been made in view of the pressing problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a steering device capable of preventing an excessive load from acting on a bearing that supports a pin-on shaft.
  • a steering apparatus according to a first aspect of the present invention is
  • a bearing rotatably supporting the pinion shaft with respect to the housing, and a rack tooth that engages with the gear teeth, and reciprocates with respect to the gear wheel and the housing according to the rotation of the gear shaft.
  • a rack shaft for steering the wheel by moving, and the pinion shaft is most easily bent when receiving an external force in the bending direction on the outer end side with respect to the bearing! It is characterized by having.
  • a steering apparatus according to a second aspect of the present invention is
  • a bearing rotatably supporting the pinion shaft with respect to the housing, and a rack tooth that engages with the gear teeth, and reciprocates with respect to the gear wheel and the housing according to the rotation of the gear shaft.
  • a rack shaft that steers the wheels by moving
  • the pinion shaft When the pinion shaft is bent due to an external force in the bending direction, the pinion shaft is in contact with the pinion shaft at the outer end side with respect to the bearing. It has a suppressing means which suppresses the above bending.
  • the pinion shaft since the pinion shaft has the bendable portion that is most easily bent when receiving an external force in the bending direction on the outer end side with respect to the bearing.
  • the bendable portion When such an external force is applied, the bendable portion is first bent, so that excessive stress (including the bearing attachment portion) on the inward end side of the bendable portion of the pinion shaft can be obtained. The occurrence can be suppressed.
  • the term "most easily bent” means a portion having a maximum bending angle when the pinion shaft receives an external force in the bending direction in the assembled state.
  • the easily bendable portion here means simply a bendable portion, and does not mean a portion that is easily broken or the like.
  • the bendable portion has a circumferential groove with which a cylindrical member caulked to fix a bearing for supporting the pinion shaft engages, and a joint connecting portion for transmitting a steering force to the pinion shaft (for example, a pinion shaft If the section with the smallest cross-sectional area at the pinion shaft is provided between the spline teeth and the It is preferable because it becomes cold.
  • a dust cover be attached to the circumferential groove, because the influence of scattered dust and the like can be suppressed.
  • the carburizing process is applied to the pinion shaft except at least the bendable portion, because the pinion shaft is easily bent when receiving an external force in the bending direction.
  • carburizing treatment is applied to all the outward end side of the bearing, and the case is included.
  • the pinion shaft when the pin-on shaft receives an external force in the bending direction and is bent, the pinion shaft is in contact with the pinion shaft on the outer end side with respect to the bearing. Since the suppression means is provided for suppressing further bending on the inward end side from the contact point, the suppression means suppresses the bending of a predetermined angle or more when receiving such an external force. This makes it possible to suppress the generation of excessive stress (including the mounting portion of the bearing) on the inner end side of the contact point of the pin-on shaft.
  • the suppressing means is a support member attached to the housing and having a predetermined gap in a direction perpendicular to the pinion shaft on the outer end side with respect to the bearing.
  • the predetermined gap has a small force for suppressing stress, but if it is too small, the assembly becomes difficult and the sliding resistance also increases. Therefore, it is preferable that the predetermined gap be determined based on variations in manufacturing error dimension and / or an appropriate value.
  • the pinion shaft has a carburizing treatment on the outer end side of the contact point, and the pinion shaft is easily bent. /.
  • Fig. 1 is a schematic view showing a rack 'and' pin-on type steering device according to the present embodiment mounted on a vehicle.
  • FIG. 2 It is the figure which cut
  • FIG. 3 is an enlarged view of an end of the pin axis 111.
  • FIG. 4 A sectional view similar to FIG. 2 of a rack 'and' pin type steering apparatus according to a second embodiment.
  • FIG. 5 Similar to FIG. 2 of the rack 'and' pair steering system according to the third embodiment. Cross-sectional view.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a rack and gear type steering apparatus according to the present embodiment mounted on a vehicle.
  • FIG. 2 is a view of the configuration of FIG. 1 cut along a ridge line and viewed in the direction of the arrow.
  • a steering wheel 52 is attached to the upper end of a steering shaft 51.
  • the lower end of the steering shaft 51 is connected to the intermediate shaft 54 via the universal joint 53, and the intermediate shaft 54 is connected to the gear shaft 111 of the steering apparatus 100 via the universal joint 55. .
  • a controller 50a of the electric power steering apparatus 50 is connected to a torque detector 50b, a battery 50c, and a speed detector 50d, and controls driving of the electric motor 50e in a mode to be described later. To output an appropriate assist steering torque to the steering shaft 51.
  • a pile-on shaft 111 is penetrated in a housing 101, and the lower end thereof is rotatably supported by the rolling bearing 102 with respect to the housing 101, and the center thereof is a four-point contact ball bearing 103 It is rotatably supported relative to the housing 101 by
  • the outer ring of the four-point contact ball bearing 103 is in contact with a step 101 a formed on the inner periphery of the housing 101.
  • a cylindrical support member 104 is attached to a female screw 101c formed on the housing 101 at the outer side (upper side in the figure) such that the male screw 104b is screwed, and the inner end thereof is contacted with four points It is in contact with the outer ring of the ball bearing 103.
  • Inner diameter of both ends of the support member 104 is expanding force
  • the central part of the support member 104 protrudes toward the outer periphery of the pin-on shaft 111, and a small clearance is formed with respect to the outer periphery of the support member 104a.
  • a seal member 106 in contact with the outer peripheral surface of the pinion shaft 111 is disposed on the inner periphery of the outer end of the support member 104.
  • the inner ring of the four-point contact ball bearing 103 is in contact with the flange portion 11 lb of the pinion shaft 111.
  • a circumferential groove 111c for mounting a bearing is formed on the pin-on shaft 111 on the outer side (upper side in the drawing) of the four-point contact ball bearing 103, and one end thereof is engaged by force The other end of the cylindrical member 107 is in contact with the inner ring of the four-point contact ball bearing 103.
  • the spline tooth 11 Id is a joint joint portion connected to the universal joint 55 to which the steering force is transmitted, and between the spline tooth 11 Id and the seal member 106.
  • a wide circumferential groove 11 le constituting an easily bendable portion is formed on the outer periphery of the pinion shaft 111 in.
  • the outer diameter (or cross-sectional area) of the circumferential groove 1 lie is preferably the smallest between the pi-on teeth 11 la of the pi-on shaft 111 and the spline teeth 11 Id.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the end of the pinion shaft 111.
  • FIG. 3 At the time of manufacture of the pi-on shaft 111, after carburizing and quenching treatment is performed on the whole, forming a circumferential groove 1 l ie by deleting only the portion shown by double hatching in FIG. Can.
  • the carburized hardened layer formed on the surface of the pinion shaft 111 only the carburized hardened layer on the surface of the circumferential groove 1 l ie is removed by cutting, and when an external force is applied, the circumferential groove ll le At It becomes easier to bend.
  • the amount of deletion that is desirably made as large as possible is made constant in the axial direction. Also, after forming the circumferential groove 11 le in advance and applying the anti-carburizing agent in the circumferential groove 11 le, the same effect can be obtained by carburizing the whole. Instead of forming the circumferential groove ll le, only the non-carburized portion may be formed.
  • a pinion tooth 11 la is formed between the rolling bearing 102 and the four-point contact ball bearing 103.
  • a rack shaft 112 is inserted into the housing 101 so as to extend in a direction (vertical direction in the drawing) intersecting the pin-on shaft 111.
  • the rack shaft 112 has a substantially semicircular cross section, and forms a rack tooth 112a on its chord side (planar side).
  • the back side of the rack teeth 112 a on the rack shaft 112 is cylindrical.
  • the rack teeth 112a are engaged with the 11 la pion teeth.
  • the rotation of the pinion shaft 111 causes the rack shaft 112 to move in its longitudinal direction.
  • the small cylindrical portion 101b provided in the housing 101 also extends outward perpendicularly to the back surface of the rack shaft 112.
  • a hollow cylindrical rack support 114 is disposed inside the small cylindrical portion 101b.
  • the rack support 114 has a groove 114a formed on the inner end side, and in the groove 114a, the shaft 115 is fixedly arranged.
  • a roller 117 having an hourglass-shaped cross section is rotatably supported via a rolling bearing 116, and is disposed so as to roll along the cylindrical surface of the rack shaft 112.
  • a screw member 118 is screwed on the inner circumference of the end of the small cylindrical portion 101b. Also, a spring member 119 is disposed between the screw member 118 and the rack support 114, and the spring member 119 exerts a predetermined biasing force according to the screwing amount of the screw member 118. There is. Furthermore, a lock nut 120 is provided to prevent the screw member 118 from loosening from the small cylindrical portion 101b.
  • the value of the torque detected by the torque detection device 50b is sent to the controller 50a, where it is compared with a predetermined value determined in consideration of the output of the speed detector 50d or the like.
  • the assist steering force is required, so the electric power of the battery 50c is supplied to the electric motor 50e to drive the electric motor 50e.
  • the driven electric motor 50e outputs an auxiliary torque to the steering shaft 51 to move the rack shaft 112 in the axial direction. If the value of the torque detected by the torque detection device 50b is lower than the predetermined value, the auxiliary steering force is unnecessary, so the electric motor 50e is not driven.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view similar to FIG. 2 of a steering apparatus according to a second embodiment.
  • a circumferential groove is provided on the pin-on shaft 111 as an easily bendable portion.
  • the clearance C between the inner circumferential surface of the support portion 104a of the support member 104 and the outer circumferential surface of the pinion shaft 111 opposed thereto is set to a predetermined value in consideration of variations in manufacturing error dimensions and the like. .
  • the other configuration is the same as that of the embodiment described above, so the same reference numeral is given and the description is omitted.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view similar to FIG. 2 of a rack 'and' pin type steering apparatus according to a third embodiment.
  • the dust cover 130 is attached to the circumferential groove as the bendable portion formed on the pinion shaft 111.
  • the other configuration is the same as that of the embodiment described above, so the same reference numeral is given and the description is omitted.
  • the dust cover 130 which also has a force such as rubber, has a hollow cylindrical engaging portion 130a that has an inner diameter smaller than the outer diameter of the circumferential groove ll le in a free state, and is engaged with the hollow cylindrical engaging portion 130a.
  • An umbrella 130 b extends radially outward from the joint portion 130 a and covers an upper vicinity of the housing 101.
  • cover member 130 is provided to cover seal member 106 with umbrella portion 130 b, scattering and adhesion of dust, moisture, etc. to the seal surface can be suppressed, and thereby The sealing performance of the seal member 106 can be stably exhibited over a long period of time. Further, when assembling the cover member 130, it is sufficient to insert the engaging portion 130a from the upper end of the pile shaft 111 elastically and insert it into the reduced diameter circumferential groove l le. Furthermore, because the elastic force of the engaging portion 130a can be used for fixing to the pinion shaft 111, it is possible to prevent displacement due to vibration without separately using a fixing tool or the like, thereby reducing the number of parts.
  • the rack 'and' gear steering system of the present invention does not necessarily have to be combined with an electric power steering system. It may be combined with a hydraulic power steering system or may not be combined with a power steering system. You may use it by.
  • the pinion shaft has the easily bendable portion that is most easily bent when receiving an external force in the bending direction on the outer end side with respect to the bearing. Therefore, when such an external force is applied, the bendable portion is first bent to cause excessive stress (including the bearing attachment portion) on the inward end side of the bendable portion of the pinion shaft. The occurrence can be suppressed.

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Abstract

 例えば車両の衝突時などにおいて、ピニオン軸111に曲げ方向のモーメントが生じた場合、曲げ容易部である周溝111eが最初に曲がるので、応力がここに集中し、転がり軸受102とサポート部材104との間には、大きな曲げ応力が生じることがない。従って、4点接触式玉軸受103に過大な力は伝達されないこととなる。

Description

明 細 書
ステアリング装置
技術分野
[0001] 本発明は、ステアリング装置に関し、特にラック 'アンド'ピ-オン式ステアリング装置 に関する。
背景技術
[0002] 車両のステアリング装置として、ステアリングホイールに付与された操舵力をピ-ォ ン軸を介してラック軸に伝達し、該ラック軸を所定範囲内で往復動作させることにより 、車輪の操舵を行うように構成した、いわゆるラック 'アンド'ピ-オン式ステアリング装 置が知られて ヽる (特許文献 1参照)。
特許文献 1:特開平 11—43055号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] ところで、従来のラック 'アンド'ピ-オン式ステアリング装置では、ピ-オン軸に対し て径方向の過大な外力が作用した場合、ピニオン軸に曲げ力が作用することとなり、 その結果としてピニオン軸を支持する軸受に過大なラジアル荷重が作用してしまうこ とになる。しかるに、ラック 'アンド'ピ-オン式ステアリング装置では、ピ-オン軸支持 部で発生する異音を防止するため、軸線方向及び径方向のガタがな 、4点接触式の 玉軸受が用いられるのが一般的であるため、許容負荷容量以上の過大なラジアル荷 重が作用することにより、 4点接触式の玉軸受にガタが生じた場合、異音発生等を招 く恐れがある。
課題を解決するための手段
[0004] 本発明は、力かる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、ピ-オン軸を支 持する軸受に過大な荷重が作用しないようにできるステアリング装置を提供すること を目的としている。
[0005] 第 1の本発明のステアリング装置は、
ノヽウジングと、 その外周にピ-オン歯を形成したピ-オン軸と、
前記ピニオン軸を前記ハウジングに対して回転自在に支持する軸受と、 前記ピ-オン歯に嚙合するラック歯を有し、前記ピ-オン軸の回転に応じて、前記 ノ、ウジングに対して往復移動することにより車輪を操舵するラック軸と、を有し、 前記ピニオン軸は、前記軸受よりも外方端部側において、曲げ方向の外力を受け たときに最も曲がりやす!/ヽ曲げ容易部を有することを特徴とする。
[0006] 第 2の本発明のステアリング装置は、
ノヽウジングと、
その外周にピ-オン歯を形成したピ-オン軸と、
前記ピニオン軸を前記ハウジングに対して回転自在に支持する軸受と、 前記ピ-オン歯に嚙合するラック歯を有し、前記ピ-オン軸の回転に応じて、前記 ノ、ウジングに対して往復移動することにより車輪を操舵するラック軸と、
前記ピニオン軸が曲げ方向の外力を受けて曲がったときに、前記軸受よりも外方端 部側において、前記ピ-オン軸に接触することにより、接触点より内方端部側におけ るそれ以上の曲がりを抑制する抑制手段を有する。
発明の効果
[0007] 第 1の本発明のステアリング装置によれば、前記ピニオン軸が、前記軸受よりも外方 端部側において、曲げ方向の外力を受けたときに最も曲がりやすい曲げ容易部を有 するので、そのような外力を受けたときは、最初に前記曲げ容易部が曲がることで、 前記ピニオン軸の前記曲げ容易部より内方端部側における(軸受の取り付け部を含 む)過大な応力の発生を抑制できる。なお、「最も曲がりやすい」とは、組み付けられ た状態で、ピニオン軸が曲げ方向の外力を受けたときに、最大の曲げ角を有する部 位をいうものとする。又、曲げ容易部とは、ここでは単に曲がりやすい部位であるとい う意味であり、破断等しやす 、部位であることを意味しな 、。
[0008] 前記曲げ容易部は、前記ピニオン軸を支持する軸受を固定するためにカシメられ た円筒部材が係合する周溝と、前記ピニオン軸に操舵力を伝達するジョイント結合部 (例えばピニオン軸に形成されたスプライン歯)との間に設けられた、前記ピニオン軸 における断面積が最も小さい部位であると、曲げ方向の外力を受けたときに曲がりや すくなるので好ましい。
[0009] 前記周溝には、ダストカバーが取り付けられていると、飛散する塵埃などの影響を 抑制できるので好ましい。
[0010] 前記ピニオン軸において、少なくとも前記曲げ容易部を除いて浸炭処理が施され ていると、曲げ方向の外力を受けたときに更に曲がりやすくなるので好ましい。なお、 軸受より外方端部側全てにお!、て、浸炭処理が施されて!/、な 、場合を含む。
[0011] 第 2の本発明のステアリング装置によれば、前記ピ-オン軸が曲げ方向の外力を受 けて曲がったときに、前記軸受よりも外方端部側において、前記ピニオン軸に接触す ることにより、接触点より内方端部側におけるそれ以上の曲がりを抑制する抑制手段 を設けているので、そのような外力を受けたときは、前記抑制手段が所定角度以上の 曲がりを抑えることで、前記ピ-オン軸の接触点より内方端部側における(軸受の取り 付け部を含む)過大な応力の発生を抑制できる。
[0012] 前記抑制手段は、前記ハウジングに取り付けられ、前記軸受よりも外方端部側にお いて、前記ピニオン軸に対して軸線直交方向に所定の隙間を有するサポート部材で あると好ましい。
[0013] 前記所定の隙間は、応力抑制の観点力も小さい方が好ましいが、あまり小さすぎる と組み付けが困難となり、又摺動抵抗も増える。そこで、前記所定の隙間は、製造誤 差寸法のバラツキに基づ!/、て適切な値が決定されると好ま 、。
[0014] 前記ピニオン軸にお!、て、前記接触点より外方端部側にお!、て浸炭処理が施され て ヽな 、と、前記ピ-オン軸が曲がりやすくなるので好まし!/、。
図面の簡単な説明
[0015] [図 1]本実施の形態に力かるラック 'アンド'ピ-オン式ステアリング装置を車両に搭載 した状態で示す概略図である。
[図 2]図 1の構成を Π-Π線で切断して矢印方向に見た図である。
[図 3]ピ-オン軸 111の端部を拡大して示す図である。
[図 4]第 2の実施の形態に係るラック 'アンド'ピ-オン式ステアリング装置の図 2と同様 な断面図である。
[図 5]第 3の実施の形態に係るラック 'アンド'ピ-オン式ステアリング装置の図 2と同様 な断面図である。
符号の説明
50電動式パワーステアリング装置
50aコントローラ
50bトルク検出器
50cノ ッテリ
50d速度検出器
50e電動モータ
51ステアリングシャフト
52ステアリングホイ一ノレ
53自在継手
54中間シャフト
55自在糸 手
100ステアリング装置
101ハウジング
101a段部
101b小円筒部
101c雌ねじ
102転がり軸受
103 4点接触式玉軸受
104サポート部材
104aサポート部
106シール部材
107円筒部材
108, 108タイロッド
111ピニ才ン軸
111aピニ才ン歯
111bフランジき 1 l ie周溝
11 Idスプライン歯
1 l ie周溝
112ラック軸
112aラック歯
114ラックサポート
114a溝
115軸
116ころがり軸受
117ローラ
118ねじ部材
119ばね部材
120ロックナツ卜
130 カバー部材
130a 係合部
130b 傘咅
発明を実施するための最良の形態
[0017] 以下、本発明の実施の形態に係るステアリング装置を図面を参照しつつ説明する。
図 1は、本実施の形態に力かるラック ·アンド ·ピ-オン式ステアリング装置を車両に搭 載した状態で示す概略図である。図 2は、図 1の構成を Π-Π線で切断して矢印方向に 見た図である。
[0018] 図 1において、車両に固定された電動式パワーステアリング装置 50において、ステ ァリングシャフト 51の上端にステアリングホイール 52を取り付けている。一方、ステアリ ングシャフト 51の下端は、自在継手 53を介して中間シャフト 54に連結され、中間シャ フト 54は、自在継手 55を介して、ステアリング装置 100のピ-オン軸 111に連結され ている。
[0019] 電動式パワーステアリング装置 50のコントローラ 50aは、トルク検出器 50bと、バッテ リ 50cと、速度検出器 50dとに連結され、後述する態様で電動モータ 50eを駆動制御 し、適切な補助操舵トルクをステアリングシャフト 51に出力するようになって 、る。
[0020] 図 2において、ハウジング 101内に、ピ-オン軸 111が揷通され、その下端は転がり 軸受 102によりハウジング 101に対して回転自在に支持され、その中央は 4点接触式 玉軸受 103によりハウジング 101に対して回転自在に支持されて 、る。
[0021] より具体的に説明すると、ハウジング 101の内周に形成された段部 101aに、 4点接 触式玉軸受 103の外輪が当接している。その外方(図で上方)におけるハウジング 1 01に形成された雌ねじ 101cに、雄ねじ 104bを螺合させるようにして、円筒状のサボ 一ト部材 104が取り付けられ、その内方端を 4点接触式玉軸受 103の外輪に当接さ せている。サポート部材 104の両端内周は拡径している力 中央部はピ-オン軸 11 1の外周に向力つて張り出しており、その外周に対して隙間の小さ!/、サポート部 104a を形成している。なお、サポート部材 104の外方端内周には、ピ-オン軸 111の外周 面に接触するシール部材 106が配置されている。
[0022] 一方、ピニオン軸 111のフランジ部 11 lbに、 4点接触式玉軸受 103の内輪が当接 している。 4点接触式玉軸受 103を挟んでその外方側(図で上方)におけるピ-オン 軸 111には、軸受取り付け用の周溝 111cが形成されており、ここに一端を力シメて係 合させた円筒部材 107の他端は、 4点接触式玉軸受 103の内輪に当接している。以 上の構成により、ピ-オン軸 111は、ハウジング 101に対して、 4点接触式玉軸受 10 3を介して軸線方向に相対移動不能に取り付けられている。なお、ピ-オン軸 111の 上端には、操舵力を伝達される自在継手 55と連結されるジョイント結合部であるスプ ライン歯 11 Idが形成され、スプライン歯 11 Idとシール部材 106との間におけるピ- オン軸 111の外周には、曲げ容易部を構成する幅広の周溝 11 leが形成されて 、る 。周溝 1 l ieの外径 (又は断面積)は、ピ-オン軸 111のピ-オン歯 11 laとスプライン 歯 11 Idの間で最も小さ 、と好ま 、。
[0023] 図 3は、ピ-オン軸 111の端部を拡大して示す図である。ピ-オン軸 111の製造時 には、その全体を浸炭焼き入れ処理を施した後、図 3において、ダブルハッチングで 示す部位のみ切削加工で削除することで、周溝 1 l ieを形成することができる。このよ うにすれば、ピニオン軸 111の表面に形成された浸炭硬化層のうち、周溝 1 l ieの表 面の浸炭硬化層のみが切削により除去され、外力を受けたときに周溝 l l leにおいて 、更に曲がりやすくなる。なお、周溝 l l leに相当する加工前の部位は、なるべく外径 を大きくすることが望ましぐ削除量は軸線方向に一定とするのが好ましい。又、予め 周溝 11 leを形成した上で防炭剤を周溝 11 le内に塗布した後、全体的に浸炭処理 を行うことで同様の効果が得られる。周溝 l l leを形成せず、非浸炭処理部だけとし ても良い。
[0024] 図 2において、ピ-オン軸 111において、転がり軸受 102と 4点接触式玉軸受 103 との間には、ピ-オン歯 11 laが形成されている。ハウジング 101内には、ピ-オン軸 111と交差する方向(紙面垂直方向)に延在するようにしてラック軸 112が挿通されて いる。ラック軸 112は、断面が略半月状となっており、その弦側(平面側)にラック歯 1 12aを形成している。ラック軸 112におけるラック歯 112aの背面側は円筒状となって いる。ラック歯 112aはピ-オン歯 11 laと嚙合している。ピ-オン軸 111の回転により 、ラック軸 112はその長手方向に移動するようになって 、る。
[0025] ハウジング 101に設けられた小円筒部 101bは、ラック軸 112の背面力も外方へと 垂直に延在している。小円筒部 101bの内部には、中空円筒状のラックサポート 114 が配置されている。ラックサポート 114は、内方端側に溝 114aを形成しており、この 溝 114a内には、軸 115が固定配置されている。軸 115の周囲には、ころがり軸受 11 6を介して、断面が鼓状のローラ 117が回転自在に支持されており、ラック軸 112の 円筒面に沿って転動自在に配置されている。
[0026] 小円筒部 101bの端部内周には、ねじ部材 118が螺合されている。又、ねじ部材 11 8とラックサポート 114との間には、ばね部材 119が配置され、ねじ部材 118のねじ込 み量に応じて、ばね部材 119は所定の付勢力を発揮するようになっている。更に、小 円筒部 101bより、ねじ部材 118がゆるむことを防止するロックナット 120が設けられて いる。
[0027] 次に、本実施の形態における電動式パワーステアリング装置の動作につき図 1を参 照して以下に説明する。運転者がステアリングホイール 52を回転させると、ステアリン グシャフト 51, 自在継手 53,中間シャフト 54, 自在継手 55及びピ-オン軸 111が回 転し、ラック軸 112を所定の方向に移動させる。それにより、ラック軸 112の両端に連 結されたタイロッド 108, 108を介して不図示の操舵機構に操舵力が伝達され、車輪 が操舵されるようになる。ラックサポート 114は、ストロークエンドなどにおいて、ピ-ォ ン歯 11 laとラック歯 112aとの間に発生する衝撃力に抗することで、ピ-オン軸 111と ラック軸 112の離間を抑制するように作用する。
[0028] この場合において、トルク検出装置 50bで検出されたトルクの値は、コントローラ 50 aに送られ、そこで速度検出器 50d等の出力を考慮して決められた所定値と比較され る。カゝかるトルクが所定値を超えた場合には、補助操舵力を必要とする場合であるの で、電動モータ 50eを駆動すべくバッテリ 50cの電力を電動モータ 50eに供給する。 駆動された電動モータ 50eは、ステアリングシャフト 51に補助トルクを出力し、ラック軸 112を軸線方向に移動させる。トルク検出装置 50bで検出されたトルクの値が所定値 より低い場合には、補助操舵力は不要であるので、電動モータ 50eは駆動されないこ ととなる。
[0029] ここで、例えば車両の衝突時などにおいて、ピ-オン軸 111に曲げ方向のモーメン トが生じた場合、曲げ容易部である周溝 l l leが最も大きく曲がるので、応力がここに 集中し、転がり軸受 102とサポート部材 104との間には、大きな曲げ応力が生じること がない。従って、 4点接触式玉軸受 103に過大な力は伝達されないこととなる。なお、 外力を受けたとき、軸受取り付け用の周溝 111cにおいても曲がりは発生するが、ある 程度曲がると、ピ-オン軸 111にサポート部材 104のサポート部 104aが当接し、それ 以上の周溝 111cにおける曲がりは阻止されることとなる。
[0030] 図 2は、第 2の実施の形態に係るステアリング装置の図 2と同様な断面図である。本 実施の形態にぉ 、ては、ピ-オン軸 111に曲げ容易部としての周溝を設けて 、な ヽ 。その代わりに、サポート部材 104のサポート部 104aの内周面と、それに対向するピ 二オン軸 111の外周面との隙間 Cを、製造誤差寸法のバラツキ等を勘案して所定の 値にしている。それ以外の構成については、上述した実施の形態と同様であるので、 同じ符号を付して説明を省略する。
[0031] より具体的に異なる点を説明すると、 4点接触式玉軸受 103の中心から、抑制手段 を構成するサポート部 104aまでの距離を hとしたときに、以下の式が成立するように 各部位の寸法を決めて 、る。
0. 1° ≤tan— ^CZW ^ l . 2° [0032] 即ち、本実施の形態によれば、例えば車両の衝突時などにぉ 、て、ピニオン軸 11 1に曲げ方向のモーメントが生じた場合、サポート部材 104のサポート部 104aの内周 面と、それに対向するピ-オン軸 111の外周面とが接触した後は、ピ-オン軸 111に 作用する曲げ力の支点が、 4点接触式玉軸受 103からサポート部 104aと移動するの で、ピ-オン軸 111に生ずる応力は、サポート部材 104の外方側において高くなり、 それにより転がり軸受 102とサポート部材 104との間には、大きな曲げ応力が生じるこ とがない。このとき、 4点接触式玉軸受 103を中心としたピ-オン軸 111の曲力^角 Θ は、最大で 1. 2° 以下に抑えることができる。従って、 4点接触式玉軸受 103に過大 な力は伝達されな 、こととなる。
[0033] 図 5は、第 3の実施の形態に係るラック 'アンド'ピ-オン式ステアリング装置の図 2と 同様な断面図である。本実施の形態においては、ピ-オン軸 111に形成した曲げ容 易部としての周溝に、ダストカバー 130を取り付けている。それ以外の構成について は、上述した実施の形態と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。
[0034] ゴムなど力もなるダストカバー 130は、自由状態では周溝 l l leの外径より小さい内 径を有し周溝 1 l ieの周囲に取り付けられる中空円筒状の係合部 130aと、係合部 1 30aから半径方向外方に延在し、ハウジング 101の上部近傍を覆う傘部 130bとを有 している。
[0035] 特に、ラック 'アンド'ピ-オン式ステアリング装置を車室外に配置する搭載例にお いては、外部から飛散する塵埃等が、シール部材が摺動するシール面に付着'堆積 などすると、シール部材の性能を低下させる恐れがある。本実施の形態によれば、傘 部 130bによりシール部材 106を覆うようにして、カバー部材 130を設けているので、 シール面に塵埃や水分等が飛散して付着することを抑制でき、それにより長期間に わたってシール部材 106のシール性能を安定して発揮できる。又、カバー部材 130 の組み付けに際しては、ピ-オン軸 111の上端から係合部 130aを弾性変形させつ つ挿通させ、縮径した周溝 l l leにはめ込むようにするだけで足りる。更に、係合部 1 30aの弾性力を利用してピ-オン軸 111に固定できることから、別個に固定具などを 用いることなく振動などによるズレ防止を図れるため、部品点数を削減できる。
[0036] 以上、実施の形態を参照して本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記実施 の形態に限定して解釈されるべきでなぐその趣旨を損ねない範囲で適宜変更、改 良可能であることはもちろんである。例えば、本発明のラック 'アンド'ピ-オン式ステ ァリング装置は、必ずしも電動式パワーステアリング装置と組み合わせる必要はなぐ 油圧式パワーステアリング装置と組み合わせても良ぐ或いはパワーステアリング装 置と組み合わせることなく単独で用いても良 、。
[0037] 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲 を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明ら かである。
[0038] 本出願は、 2005年 12月 15日出願の日本特許出願(特願 2005— 361915)、 2006年 4 月 4日出願の日本特許出願 (特願 2006— 103015)に基づくものであり、その内容はこ こに参照として取り込まれる。
産業上の利用可能性
[0039] 本発明のステアリング装置によれば、前記ピニオン軸が、前記軸受よりも外方端部 側において、曲げ方向の外力を受けたときに最も曲がりやす ヽ曲げ容易部を有する 。したがって、そのような外力を受けたときは、最初に前記曲げ容易部が曲がることで 、前記ピニオン軸の前記曲げ容易部より内方端部側における(軸受の取り付け部を 含む)過大な応力の発生を抑制できる。

Claims

請求の範囲
[1] ハウジングと、
その外周にピ-オン歯を形成したピ-オン軸と、
前記ピニオン軸を前記ハウジングに対して回転自在に支持する軸受と、 前記ピ-オン歯に嚙合するラック歯を有し、前記ピ-オン軸の回転に応じて、前記 ノ、ウジングに対して往復移動することにより車輪を操舵するラック軸と、を有し、 前記ピニオン軸は、前記軸受よりも外方端部側において、曲げ方向の外力を受け たときに最も曲がりやすい曲げ容易部を有することを特徴とするステアリング装置。
[2] 前記ピ-オン軸は、
前記ピニオン軸を支持する軸受を固定するためにカシメられた円筒部材が係合す る周溝と、
前記ピ-オン軸に操舵力を伝達するジョイント結合部とを有し、
前記曲げ容易部は、前記周溝と、前記ジョイント結合部との間に設けられ、前記ピ 二オン軸における断面積が最も小さい部位であることを特徴とする請求項 1に記載の ステアリング装置。
[3] 前記周溝には、ダストカバーが取り付けられていることを特徴とする請求項 2に記載 のステアリング装置。
[4] 前記ピニオン軸において、少なくとも前記曲げ容易部を除いて浸炭処理が施され て 、ることを特徴とする請求項 1に記載のステアリング装置。
[5] ハウジングと、
その外周にピ-オン歯を形成したピ-オン軸と、
前記ピニオン軸を前記ハウジングに対して回転自在に支持する軸受と、 前記ピ-オン歯に嚙合するラック歯を有し、前記ピ-オン軸の回転に応じて、前記 ノ、ウジングに対して往復移動することにより車輪を操舵するラック軸と、
前記ピニオン軸が曲げ方向の外力を受けて曲がったときに、前記軸受よりも外方端 部側において、前記ピ-オン軸に接触することにより、接触点より内方端部側におけ るそれ以上の曲がりを抑制する抑制手段とを有するステアリング装置。
[6] 前記抑制手段は、前記ハウジングに取り付けられ、前記軸受よりも外方端部側にお いて、前記ピニオン軸に対して軸線直交方向に所定の隙間を有するサポート部材で あることを特徴とする請求項 5に記載のステアリング装置。
[7] 前記所定の隙間は、製造誤差寸法のバラツキに基づいて決定されることを特徴と する請求項 6に記載のステアリング装置。
[8] 前記ピニオン軸において、前記接触点より外方端部側において浸炭処理が施され て!、な 、ことを特徴とする請求項 5に記載のステアリング装置。
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