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JP2012041014A - Rack and pinion type steering gear unit - Google Patents

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JP2012041014A
JP2012041014A JP2010186133A JP2010186133A JP2012041014A JP 2012041014 A JP2012041014 A JP 2012041014A JP 2010186133 A JP2010186133 A JP 2010186133A JP 2010186133 A JP2010186133 A JP 2010186133A JP 2012041014 A JP2012041014 A JP 2012041014A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rack
pinion shaft
screw cylinder
peripheral surface
sub
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2010186133A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Ikuta
篤志 生田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
Priority to JP2010186133A priority Critical patent/JP2012041014A/en
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Abstract

【課題】抑えねじ筒22aの形状を単純化できて、この抑えねじ筒22aの製造コストを低く抑える事ができ、しかも、玉軸受16及びシールリング27aを、何れもピニオン軸6に組み付ける事で、組み付け作業の集約化を図れる構造を実現する。
【解決手段】前記抑えねじ筒22aの内周面を、径方向内方に突出する鍔部を持たない円筒面とする。又、前記シールリング27aを、円環状の弾性材31の内径寄り部分を円環状の芯金32により補強したものとする。そして、前記シールリング27aを前記ピニオン軸6の中間部に外嵌固定した状態で、前記弾性材31の外周縁を前記抑えねじ筒22aの内周面に、全周に亙り摺接させる。
【選択図】図1
An object of the present invention is to simplify the shape of a set screw cylinder 22a, to reduce the manufacturing cost of the set screw cylinder 22a, and to assemble a ball bearing 16 and a seal ring 27a to a pinion shaft 6. Realizes a structure that can integrate the assembly work.
An inner peripheral surface of the holding screw cylinder 22a is a cylindrical surface having no flange projecting radially inward. Further, the seal ring 27 a is formed by reinforcing a portion near the inner diameter of the annular elastic member 31 with an annular cored bar 32. In a state where the seal ring 27a is fitted and fixed to the intermediate portion of the pinion shaft 6, the outer peripheral edge of the elastic member 31 is brought into sliding contact with the inner peripheral surface of the holding screw cylinder 22a over the entire periphery.
[Selection] Figure 1

Description

この発明は、自動車の操舵輪に舵角を付与する為のステアリング装置を構成するラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットの改良に関する。具体的には、ピニオン軸装着部のシール性確保を図りつつ、製造コストの低減を図れる構造の実現を意図したものである。   The present invention relates to an improvement of a rack and pinion type steering gear unit that constitutes a steering device for giving a steering angle to a steering wheel of an automobile. Specifically, it is intended to realize a structure capable of reducing the manufacturing cost while ensuring the sealing performance of the pinion shaft mounting portion.

ステアリングホイールから入力された回転運動を舵角付与の為の直線運動に変換する為の機構としてラックアンドピニオンを使用する、ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットを備えたステアリング装置が、例えば特許文献1〜3に記載される等により、従来から広く知られている。又、ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットは、小型且つ軽量に構成でき、しかも剛性が高く良好な操舵感を得られる為、実際に広く使用されている。図3〜5は、この様なラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットを組み込んだステアリング装置の1例として、特許文献2に記載された構造を示している。このステアリング装置では、ステアリングホイール1の操作に伴って回転するステアリングシャフト2の動きを、自在継手3、3及び中間シャフト4を介して、ステアリングギヤユニット5の入力軸である、ピニオン軸6に伝達する。    A steering device including a rack and pinion type steering gear unit that uses a rack and pinion as a mechanism for converting a rotational motion input from a steering wheel into a linear motion for giving a steering angle is disclosed in, for example, Patent Documents 1 to 3. 3 has been widely known. In addition, the rack and pinion type steering gear unit can be configured to be small and light, and since it has high rigidity and a good steering feeling, it is actually widely used. 3 to 5 show a structure described in Patent Document 2 as an example of a steering apparatus incorporating such a rack and pinion type steering gear unit. In this steering device, the movement of the steering shaft 2 that rotates in accordance with the operation of the steering wheel 1 is transmitted to the pinion shaft 6 that is the input shaft of the steering gear unit 5 through the universal joints 3 and 3 and the intermediate shaft 4. To do.

このステアリングギヤユニット5は、このピニオン軸6の軸方向の一部に設けたピニオン歯7と、ラック軸8の前面に設けたラック歯9とを噛合させて成る。これらピニオン軸6及びラック軸8は、それぞれの一部を、ケーシング10内に収納している。このケーシング10は、それぞれが筒状である、主収納部11及び副収納部12を備える。このうちの主収納部11は、両端が開口している。又、この副収納部12は、この主収納部11の一部側方に設けられていて、一端が開口している。これら主収納部11の中心軸と副収納部12の中心軸とは、互いに捩れの位置関係にある。前記ラック軸8は、このうちの主収納部11に、軸方向の変位を可能に挿通しており、両端部をこの主収納部11から突出させている。そして、この両端部に、それぞれ球面継手13、13を介して、タイロッド14、14の基端部を結合している。これら両タイロッド14、14の先端部は、それぞれ図示しないナックルアームの先端部に、枢軸により結合している。尚、前記ラック軸8は、前記ピニオン歯7と前記ラック歯9との噛合により、自身の中心軸回りで回転する事はない。   The steering gear unit 5 is formed by meshing pinion teeth 7 provided on a part of the pinion shaft 6 in the axial direction with rack teeth 9 provided on the front surface of the rack shaft 8. Each of the pinion shaft 6 and the rack shaft 8 is housed in a casing 10. The casing 10 includes a main storage portion 11 and a sub storage portion 12 each having a cylindrical shape. Of these, the main storage portion 11 is open at both ends. Moreover, this sub-accommodating part 12 is provided in a part of the main accommodating part 11, and one end is opened. The central axis of the main storage portion 11 and the central axis of the sub storage portion 12 are in a twisted positional relationship with each other. The rack shaft 8 is inserted through the main storage portion 11 of the rack shaft 8 so as to be axially displaceable, and both end portions protrude from the main storage portion 11. And the base end part of the tie rods 14 and 14 is couple | bonded with the both ends via the spherical couplings 13 and 13, respectively. The tip portions of the tie rods 14 and 14 are respectively connected to the tip portions of knuckle arms (not shown) by pivots. The rack shaft 8 does not rotate around its own central axis due to the engagement of the pinion teeth 7 and the rack teeth 9.

又、前記ピニオン軸6は、前記ピニオン歯7を形成した先半部を前記副収納部12内に、回転のみ可能に支持している。この為に、前記ピニオン軸6の先端部をこの副収納部12の奥端部に、ラジアルニードル軸受15により支持している。又、前記ピニオン軸6の中間部を前記副収納部12の開口寄り部分に、深溝型、3点接触型若しくは4点接触型等の単列の玉軸受16により支持している。この玉軸受16を構成する内輪17と外輪18とのうちの内輪17は、前記ピニオン軸6の中間部に形成した内径側段差面19と、このピニオン軸6の中間部に係止した円すい止め輪20との間で挟持している。又、前記外輪18は、前記副収納部12の内周面中間部に形成した、特許請求の範囲に記載した段差部である外径側段差面21と、この副収納部12の開口部に螺着した抑えねじ筒22との間で挟持している。この構成により前記ピニオン軸6の先半部を前記副収納部12内に、ラジアル荷重及びスラスト荷重を支承可能に(軸方向の変位を阻止して回転可能に)支持している。   The pinion shaft 6 supports the tip half of the pinion teeth 7 in the sub-accommodating portion 12 so that it can only rotate. For this purpose, the tip end portion of the pinion shaft 6 is supported by the radial needle bearing 15 at the back end portion of the auxiliary storage portion 12. Further, the intermediate portion of the pinion shaft 6 is supported by a single row ball bearing 16 such as a deep groove type, a three-point contact type, or a four-point contact type at a portion near the opening of the sub storage portion 12. Of the inner ring 17 and the outer ring 18 constituting the ball bearing 16, the inner ring 17 includes an inner diameter side step surface 19 formed at an intermediate portion of the pinion shaft 6 and a conical stopper locked to the intermediate portion of the pinion shaft 6. It is sandwiched between the wheel 20. In addition, the outer ring 18 is formed on the outer diameter side step surface 21 which is the step portion described in the claims and formed in the middle portion of the inner peripheral surface of the sub storage portion 12, and the opening portion of the sub storage portion 12. It is clamped between the screwed holding screw cylinder 22. With this configuration, the front half of the pinion shaft 6 is supported in the sub-accommodating portion 12 so as to be able to support a radial load and a thrust load (to prevent rotation in the axial direction).

又、前記主収納部11の直径方向に関して、前記副収納部12と反対側部分にシリンダ筒部23を設け、このシリンダ筒部23内に押圧ブロック24を嵌装している。そして、このシリンダ筒部23の開口部に螺着した蓋体25とこの押圧ブロック24との間にばね26を設けて、この押圧ブロック24を前記ラック軸8に向け押圧している。そして、このラック軸8を前記ピニオン軸6に向け弾性的に押圧して、前記ピニオン歯7と前記ラック歯9との噛合部のバックラッシを解消している。又、これら両歯7、9同士の噛合部での動力伝達に伴って前記ラック軸8に加わる、前記ピニオン軸6から離れる方向の力に拘らず、前記噛合部の噛合状態を適正に維持する。   Further, a cylinder tube portion 23 is provided on the opposite side of the sub storage portion 12 in the diameter direction of the main storage portion 11, and a pressing block 24 is fitted in the cylinder tube portion 23. A spring 26 is provided between the cover 25 screwed into the opening of the cylinder cylinder 23 and the pressing block 24 to press the pressing block 24 toward the rack shaft 8. The rack shaft 8 is elastically pressed toward the pinion shaft 6 to eliminate backlash at the meshing portion between the pinion teeth 7 and the rack teeth 9. Further, the meshing state of the meshing part is properly maintained regardless of the force in the direction away from the pinion shaft 6 applied to the rack shaft 8 with the power transmission at the meshing part of the teeth 7 and 9. .

左右の前輪に舵角を付与する際には、前記ステアリングホイール1の操作により前記ピニオン軸6を回転させると、前記ピニオン歯7と前記ラック歯9との噛合に基づいて、前記ラック軸8が軸方向に変位する。そして、このラック軸8の両端部に結合した、前記両タイロッド14、14を押し引きして、前記両前輪に所望の舵角を付与する。   When the steering angle is applied to the left and right front wheels, when the pinion shaft 6 is rotated by the operation of the steering wheel 1, the rack shaft 8 is moved based on the engagement of the pinion teeth 7 and the rack teeth 9. Displace in the axial direction. Then, the tie rods 14 and 14 coupled to both ends of the rack shaft 8 are pushed and pulled to give a desired rudder angle to the front wheels.

上述の様なステアリングギヤユニット5は、一般的には自動車のエンジンルーム内に、前記ピニオン軸6を上方に位置させた状態で(図5の右側を上に向けた状態で)設置する。従って、走行に伴って降りかかる泥水等の異物が前記ケーシング10内に入り込むのを防止する為の構造が必要になる。このうち、前記主収納部11の両端開口部は、この主収納部11の両端部と前記両ラック軸8の両端部との間に、ベローズ37、37(図3参照)を掛け渡す事によりシールする。   The steering gear unit 5 as described above is generally installed in the engine room of an automobile with the pinion shaft 6 positioned upward (with the right side in FIG. 5 facing upward). Therefore, a structure for preventing foreign matter such as muddy water that gets down with traveling from entering the casing 10 is required. Of these, the opening portions at both ends of the main storage portion 11 are formed by spanning bellows 37 and 37 (see FIG. 3) between both ends of the main storage portion 11 and both ends of the rack shafts 8. Seal.

これに対して、前記副収納部12の開口部は、前記抑えねじ筒22に内嵌したシールリング27によりシールしている。この抑えねじ筒22は、鋼材等の素材に削り加工を施す事により造ったもので、内周面の中間部に内向鍔部28を形成している。そして、前記シールリング27は、前記抑えねじ筒22のうちで、この内向鍔部28よりも外部空間側に内嵌した状態で、内周縁を前記ピニオン軸6の中間部外周面に、全周に亙り摺接させている。   On the other hand, the opening of the sub-accommodating portion 12 is sealed by a seal ring 27 fitted in the set screw cylinder 22. The holding screw cylinder 22 is made by machining a material such as a steel material, and has an inward flange portion 28 formed at an intermediate portion of the inner peripheral surface. The seal ring 27 is configured so that the inner periphery of the set screw cylinder 22 is fitted to the outer peripheral surface of the pinion shaft 6 with the inner periphery thereof being fitted to the outer space side of the inward flange portion 28. Slid in contact with

上述の様な従来構造の場合、前記シールリング27を装着する抑えねじ筒22の形状が複雑で、加工が面倒でしかも加工時間を要する切削加工により造る必要があり、この抑えねじ筒22の製造コストが嵩む事が避けられない。又、ステアリングギヤユニット5を組み立てる過程で、前記玉軸受16を前記ピニオン軸6に、前記シールリング27を前記抑えねじ筒22に、それぞれ組み付ける。この様に、軸方向に隣接して配置される部材16、27を、互いに別々の部材に組み付ける為、組み付け作業の集約化ができず、前記ステアリングギヤユニット5の組立作業の能率化を図る面から不利になる。   In the case of the conventional structure as described above, the shape of the holding screw cylinder 22 to which the seal ring 27 is attached is complicated, and it is necessary to manufacture by a cutting process that is troublesome and requires processing time. The increase in cost is inevitable. In the process of assembling the steering gear unit 5, the ball bearing 16 is assembled to the pinion shaft 6, and the seal ring 27 is assembled to the set screw cylinder 22. In this way, since the members 16 and 27 arranged adjacent to each other in the axial direction are assembled to separate members, the assembly work cannot be consolidated, and the efficiency of the assembly work of the steering gear unit 5 is improved. Is disadvantageous.

特開2007−186185号公報JP 2007-186185 A 特開2009−184591号公報JP 2009-184591 A 特開2009−190426号公報JP 2009-190426 A

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、抑えねじ筒の形状を単純化できて、この抑えねじ筒の製造コストを低く抑える事ができ、しかも、玉軸受の如き軸受及びシールリングを、何れもピニオン軸に組み付ける事で、組み付け作業の集約化を図れる構造を実現すべく発明したものである。   In view of the circumstances as described above, the present invention can simplify the shape of the holding screw cylinder, can reduce the manufacturing cost of the holding screw cylinder, and can provide a bearing and a seal ring such as a ball bearing. Both were invented to realize a structure that can be assembled into a pinion shaft so that the assembly work can be consolidated.

本発明のラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットは、前述した従来から知られているラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットと同様に、ケーシングと、ラック軸と、ピニオン軸と、軸受と、抑えねじ筒と、シールリングとを備える。
このうちのケーシングは、両端が開口した筒状の主収納部、及び、この主収納部に対し捩れの位置で設けられて一端が開口した筒状の副収納部を有する。
又、前記ラック軸は、前面にラック歯を設け、前記ケーシングの主収納部内に、軸方向の変位を可能に設置されている。
又、前記ピニオン軸は、軸方向の先半部に形成したピニオン歯を前記ラック歯と噛合させると共に、軸方向の基半部を前記ケーシングの副収納部の開口部から外に突出させた状態で、この副収納部内に配置されている。
又、前記軸受は、前記ピニオン軸の中間部外周面とこの副収納部の内周面の開口寄り部分との間に設けられて、このピニオン軸をこの副収納部内に回転自在に支持する。
又、前記抑えねじ筒は、この副収納部の内周面の開口側端部に螺着して、この軸受を前記副収納部の内周面中間部に設けられた段差部に向け抑え付ける。
更に、前記シールリングは、前記抑えねじ筒の内周面と、前記ピニオン軸の中間部外周面との間に設けられている。
The rack and pinion type steering gear unit of the present invention is similar to the conventionally known rack and pinion type steering gear unit, and includes a casing, a rack shaft, a pinion shaft, a bearing, a holding screw cylinder, A seal ring.
Of these, the casing has a cylindrical main storage portion that is open at both ends, and a cylindrical sub storage portion that is provided at a twisted position with respect to the main storage portion and is open at one end.
The rack shaft is provided with rack teeth on the front surface, and is installed in the main housing portion of the casing so as to be capable of axial displacement.
In addition, the pinion shaft is configured such that pinion teeth formed on the front half portion in the axial direction mesh with the rack teeth, and the base half portion in the axial direction protrudes outward from the opening of the auxiliary storage portion of the casing. Therefore, it is arranged in the sub-accommodating portion.
The bearing is provided between the outer peripheral surface of the intermediate portion of the pinion shaft and a portion near the opening of the inner peripheral surface of the sub storage portion, and rotatably supports the pinion shaft in the sub storage portion.
Further, the set screw cylinder is screwed to the opening side end portion of the inner peripheral surface of the sub-accommodating portion, and the bearing is pressed against the step portion provided in the intermediate portion of the inner peripheral surface of the sub-accommodating portion. .
Furthermore, the seal ring is provided between the inner peripheral surface of the set screw cylinder and the outer peripheral surface of the intermediate portion of the pinion shaft.

特に、本発明のラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットに於いては、前記抑えねじ筒の内周面は、径方向内方に突出する鍔部を持たない円筒面である。
又、前記シールリングは、円環状の弾性材の内径寄り部分を円環状の芯金により補強したもので、前記ピニオン軸の中間部に外嵌固定した状態で、前記弾性材の外周縁を前記抑えねじ筒の内周面に、全周に亙り摺接させている。
In particular, in the rack and pinion type steering gear unit of the present invention, the inner peripheral surface of the set screw cylinder is a cylindrical surface having no flange protruding radially inward.
The seal ring is formed by reinforcing a portion close to the inner diameter of the annular elastic material with an annular cored bar, and the outer peripheral edge of the elastic material is fixed to the intermediate portion of the pinion shaft. The inner periphery of the holding screw cylinder is in sliding contact with the entire circumference.

上述の様な本発明のラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットを実施する場合に、具体的には、請求項2に記載した発明の様に、前記軸受を、深溝型、3点接触型若しくは4点接触型等の、単列の玉軸受として、この玉軸受を構成する内輪を前記ピニオン軸の軸方向中間部に、軸方向の変位を阻止した状態で外嵌固定する。又、前記玉軸受を構成する外輪を、前記段差部と前記抑えねじ筒との間で挟持して、前記副収納部内に、前記ピニオン軸の軸方向の変位を阻止した状態で内嵌固定する。更に、このピニオン軸の中間部外周面で前記内輪を外嵌した部分よりも前記副収納部の開口寄り部分に、段差部を形成する。そして、前記シールリングを、軸方向片面の内径寄り部分をこの段差部に突き当てた状態で、前記ピニオン軸に外嵌固定する。   When implementing the rack and pinion type steering gear unit of the present invention as described above, specifically, as in the invention described in claim 2, the bearing is a deep groove type, a three-point contact type, or a four-point type. As a single-row ball bearing such as a contact type, an inner ring constituting the ball bearing is externally fitted and fixed to an intermediate portion in the axial direction of the pinion shaft while preventing axial displacement. Further, the outer ring constituting the ball bearing is sandwiched between the stepped portion and the holding screw cylinder, and is fitted and fixed in the sub-accommodating portion while preventing displacement of the pinion shaft in the axial direction. . Further, a stepped portion is formed in a portion closer to the opening of the sub-accommodating portion than a portion where the inner ring is fitted on the outer peripheral surface of the intermediate portion of the pinion shaft. Then, the seal ring is externally fitted and fixed to the pinion shaft in a state where a portion closer to the inner diameter of one axial surface is abutted against the stepped portion.

又、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項3に記載した発明の様に、前記抑えねじ筒の外径を、前記副収納部の開口端部に螺着する基半部よりも、この副収納部外に突出する先半部で小さくする。そして、前記シールリングの外周縁を、この先半部の内周面に摺接させる。   Further, when implementing the present invention, preferably, as in the invention described in claim 3, the outer diameter of the set screw cylinder is set to be smaller than the base half portion screwed into the opening end portion of the sub-accommodating portion. The size is reduced at the front half projecting out of the sub storage portion. Then, the outer peripheral edge of the seal ring is brought into sliding contact with the inner peripheral surface of the front half portion.

上述の様に構成する本発明のラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットによれば、抑えねじ筒の形状を単純化できて、この抑えねじ筒の製造コストを低く抑えられる。又、玉軸受の如き軸受及びシールリングを、何れもピニオン軸に組み付ける事で、組み付け作業を集約化し、組立作業の能率化によるコスト低減を図れる。   According to the rack and pinion type steering gear unit of the present invention configured as described above, the shape of the holding screw cylinder can be simplified, and the manufacturing cost of the holding screw cylinder can be reduced. In addition, by assembling both a bearing such as a ball bearing and a seal ring to the pinion shaft, it is possible to consolidate the assembling work and reduce the cost by improving the efficiency of the assembling work.

先ず、前記抑えねじ筒に関しては、内周面を、径方向内方に突出する鍔部を持たない円筒面としている為、加工時間が短い鍛造による製造が可能になり、製造コストを低く抑える事ができる。又、鍔部を省略する事による軽量化も図れる。
又、ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットの組立作業の過程で、前記軸受及び前記シールリングを、何れもピニオン軸に外嵌する。この為、これら軸受及びシールリングの組み付け作業を集約化して、前記組立作業の効率化によるコスト低減が可能になる。
First, since the inner peripheral surface of the holding screw cylinder is a cylindrical surface that does not have a flange projecting radially inward, it is possible to manufacture by forging with a short processing time, and to reduce the manufacturing cost. Can do. In addition, the weight can be reduced by omitting the collar.
Further, in the process of assembling the rack and pinion type steering gear unit, both the bearing and the seal ring are externally fitted to the pinion shaft. For this reason, the assembly work of these bearings and seal rings can be integrated, and the cost can be reduced by increasing the efficiency of the assembly work.

本発明の実施の形態の第1例を示す、図4の拡大A−A断面に相当する図。The figure equivalent to the expanded AA cross section of FIG. 4 which shows the 1st example of embodiment of this invention. 同第2例を示す、図1と同様の図。The figure similar to FIG. 1 which shows the 2nd example. ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットを組み込んだ自動車用操舵装置の1例を示す部分切断側面図。The partial cutting side view which shows an example of the steering device for motor vehicles incorporating the rack and pinion type steering gear unit. 図3のB−B断面図。BB sectional drawing of FIG. 図4の拡大A−A断面図。The expanded AA sectional view of FIG.

[実施の形態の第1例]
図1は、本発明の実施の形態の第1例を示している。尚、本例を含めて本発明の特徴は、ケーシング10のうちの副収納部12の開口部とピニオン軸6の中間部との間に設ける、シール装置の構造にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図5に示した従来構造と同様であるから、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
[First example of embodiment]
FIG. 1 shows a first example of an embodiment of the present invention. The feature of the present invention including this example is the structure of the sealing device provided between the opening of the sub-accommodating portion 12 of the casing 10 and the intermediate portion of the pinion shaft 6. Since the structure and operation of the other parts are the same as those of the conventional structure shown in FIG. 5 described above, the same parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted or simplified. The explanation will be focused on.

本例の構造に組み込まれる抑えねじ筒22aは、炭素鋼等の素材に鍛造加工を施して円筒状の中間素材とした後、必要箇所に、ダイス加工により雄ねじ部29を形成して成る。前記抑えねじ筒22aの内周面は、径方向内方に突出する鍔部を持たない、円筒面としている。本例の場合には、前記副収納部12への組み付け状態でこの副収納部12の内部空間側に位置する基端(図1の左端)寄り部分に、開口端縁に向うに従って内径が大きくなる方向に傾斜したテーパ面30を形成している。このテーパ面30は、前記抑えねじ筒22aを鍛造により加工する際、内径側から金型を抜き取る為の抜き勾配として機能する。前記抑えねじ筒22aの内周面のうちで、前記テーパ面30から外れた、軸方向中間部乃至先端部(図1の右端部)は、軸方向に関して内径が(全く若しくは殆ど)変化しない、単なる円筒面としている。又、前記抑えねじ筒22aの外径は、前記副収納部12の開口端部に螺着する為に前記雄ねじ部29を形成した基半部よりも、この副収納部12外に突出する先半部(図1の右半部)で小さくしている。従って、前記抑えねじ筒22aの径方向に関する厚さ寸法は、基半部で大きく、先半部で小さくなっている。この構成により、前記抑えねじ筒22aの軽量化を図っている。   The holding screw cylinder 22a incorporated in the structure of this example is formed by subjecting a material such as carbon steel to a cylindrical intermediate material, and then forming a male screw portion 29 at a required location by die processing. The inner peripheral surface of the set screw cylinder 22a is a cylindrical surface that does not have a flange portion protruding radially inward. In the case of this example, the inner diameter increases toward the opening edge at the portion closer to the base end (left end in FIG. 1) located on the inner space side of the sub storage portion 12 in the assembled state to the sub storage portion 12. A tapered surface 30 inclined in the direction is formed. The tapered surface 30 functions as a draft for extracting the die from the inner diameter side when the holding screw cylinder 22a is processed by forging. Of the inner peripheral surface of the set screw cylinder 22a, the axially intermediate portion or the tip portion (the right end portion in FIG. 1) that is out of the tapered surface 30 does not change its inner diameter in the axial direction (no or little). It is just a cylindrical surface. Further, the outer diameter of the holding screw cylinder 22a is projected beyond the base half portion where the male screw portion 29 is formed so as to be screwed into the opening end portion of the sub storage portion 12. It is made small in the half (the right half in FIG. 1). Accordingly, the thickness dimension of the set screw cylinder 22a in the radial direction is large in the base half and small in the tip half. With this configuration, the weight of the holding screw cylinder 22a is reduced.

この抑えねじ筒22aと共に前記シール装置を構成するシールリング27aは、ゴムの如きエラストマー等の円環状の弾性材31の内径寄り部分を、円環状の芯金32により補強して成る。この様な前記シールリング27aは、前記ピニオン軸6の中間部に外嵌固定した状態で、前記弾性材31の外周縁を前記抑えねじ筒22aの内周面に、全周に亙り摺接させている。この弾性材31の外周縁部は、軸方向に関する厚さ寸法を小さくする等により、弾性変形し易くしている。この為、この外周縁部と前記抑えねじ筒22aの内周面との摺接部の面圧並びに当積部の面積を適正にして、この摺接部の摺動トルクが過大になる事を防止できる。   The seal ring 27a that constitutes the sealing device together with the holding screw cylinder 22a is formed by reinforcing a portion near the inner diameter of an annular elastic member 31 such as an elastomer such as rubber by an annular cored bar 32. The seal ring 27a is slidably contacted with the inner peripheral surface of the holding screw cylinder 22a over the entire circumference in a state where the seal ring 27a is fitted and fixed to the intermediate portion of the pinion shaft 6. ing. The outer peripheral edge portion of the elastic material 31 is easily elastically deformed by reducing the thickness dimension in the axial direction. For this reason, the surface pressure of the sliding contact portion between the outer peripheral edge portion and the inner peripheral surface of the set screw cylinder 22a and the area of the accumulation portion are made appropriate, and the sliding torque of the sliding contact portion becomes excessive. Can be prevented.

又、本例の場合には、前記ピニオン軸6の中間部外周面で、玉軸受16を構成する内輪17を外嵌した部分よりも前記副収納部12の開口寄り(図1の右寄り)部分に、特許請求の範囲に記載した第2の段差部である、段差部33を形成している。そして、前記シールリング27aを、軸方向片面の内径寄り部分をこの段差部33に突き当てた状態で、前記ピニオン軸6に外嵌固定している。この状態で前記シールリング27aの外周縁が前記抑えねじ筒22aの内周面の先端寄り部分に摺接する様に、前記段差部33の軸方向位置を規制している。前記ピニオン軸6のうち、この段差部33に隣接して前記シールリング27aを外嵌する部分の外径は、このピニオン軸6の先端部で自在継手3(図3参照)のヨークを結合する部分の外径よりも大きくしている。従って前記シールリング27aは、内周面に傷等の損傷を生じる事なく、前記段差部33に隣接する部分に外嵌支持できる。   In the case of this example, the portion closer to the opening of the secondary storage portion 12 (rightward in FIG. 1) than the portion where the inner ring 17 constituting the ball bearing 16 is fitted on the outer peripheral surface of the intermediate portion of the pinion shaft 6. In addition, a stepped portion 33 which is the second stepped portion described in the claims is formed. The seal ring 27a is externally fitted and fixed to the pinion shaft 6 with a portion near the inner diameter of one surface in the axial direction abutting against the step portion 33. In this state, the axial position of the stepped portion 33 is restricted so that the outer peripheral edge of the seal ring 27a is in sliding contact with the tip end portion of the inner peripheral surface of the holding screw cylinder 22a. Of the pinion shaft 6, the outer diameter of the portion that fits the seal ring 27 a adjacent to the stepped portion 33 is coupled to the yoke of the universal joint 3 (see FIG. 3) at the tip of the pinion shaft 6. It is larger than the outer diameter of the part. Accordingly, the seal ring 27a can be externally supported by a portion adjacent to the stepped portion 33 without causing damage such as scratches on the inner peripheral surface.

尚、前記シールリング27aは前記ピニオン軸6に対し、十分に大きな締り嵌めで外嵌しているし、ステアリングギヤユニットを車両に組み付けた状態で前記段差部33は上方に向いた状態となる。更に、前記ピニオン軸6と前記芯金32とは、何れも鋼材製であって、線膨張率は殆ど同じである。従って、使用時の温度変化に拘らず、前記ピニオン軸6に対する前記シールリング27aの締め代が低下する事はない。この為、使用時に前記シールリング27aが、前記ピニオン軸6から不用意に抜け出る事はない。   The seal ring 27a is externally fitted to the pinion shaft 6 with a sufficiently large interference fit, and the stepped portion 33 faces upward when the steering gear unit is assembled to the vehicle. Furthermore, both the pinion shaft 6 and the cored bar 32 are made of steel, and their linear expansion coefficients are almost the same. Therefore, the tightening margin of the seal ring 27a with respect to the pinion shaft 6 does not decrease regardless of temperature changes during use. For this reason, the seal ring 27a does not come out of the pinion shaft 6 carelessly during use.

上述の様に構成する本例のラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットによれば、前記抑えねじ筒22aの形状を単純化できて、この抑えねじ筒22aの製造コストを低く抑えられる。即ち、この抑えねじ筒22aの内周面を、径方向内方に突出する鍔部を持たず、基端寄り部分に型抜きの為のテーパ面30を形成しただけの、単なる円筒面としている為、加工時間が短い鍛造による製造が可能になる。尚、前記テーパ面30は、前記シールリング27aを前記抑えねじ筒22a内に挿入する際の案内面として機能する。又、この抑えねじ筒22aの内周面のうちで、前記テーパ面30から軸方向に外れた部分は、前記シールリング27aの外周縁を摺接させる為、平滑面とする必要があるが、この様な平滑面に関しても、鍛造加工の際に、外周面を平滑面とした芯金(中子)を使用し、素材の一部をこの芯金の外周面に強く押し付けつつ前記抑えねじ筒22aを加工する事により、容易に形成できる。但し、上記平滑面を、機械加工により形成しても良い。機械加工すべき部分の面積は限られるので、加工コストの上昇は限られる。これらにより、必要とする性能を有する、この抑えねじ筒22aを、容易に、且つ、低コストで造れる。   According to the rack and pinion type steering gear unit of this example configured as described above, the shape of the set screw cylinder 22a can be simplified, and the manufacturing cost of the set screw cylinder 22a can be kept low. That is, the inner peripheral surface of the holding screw cylinder 22a is a simple cylindrical surface that does not have a flange portion projecting radially inward and is simply formed with a tapered surface 30 for punching at a portion near the base end. Therefore, it becomes possible to manufacture by forging with a short processing time. The tapered surface 30 functions as a guide surface when the seal ring 27a is inserted into the holding screw cylinder 22a. Of the inner peripheral surface of the holding screw cylinder 22a, the portion that is axially removed from the tapered surface 30 needs to be a smooth surface in order to slide the outer peripheral edge of the seal ring 27a. For such a smooth surface, a cored bar (core) whose outer peripheral surface is a smooth surface is used during forging, and the holding screw cylinder is pressed while strongly pressing a part of the material against the outer peripheral surface of the cored bar. It can be easily formed by processing 22a. However, the smooth surface may be formed by machining. Since the area of the part to be machined is limited, the increase in machining cost is limited. Accordingly, the holding screw cylinder 22a having the required performance can be easily manufactured at low cost.

又、前記玉軸受16及び前記シールリング27aを、何れも前記ピニオン軸6に組み付ける事で、組み付け作業を集約化し、組立作業の能率化によるコスト低減を図れる。即ち、ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットの組立作業の過程で、前記玉軸受16及び前記シールリング27aを、何れも前記ピニオン軸6に外嵌する。複数の部品を組み立てる場合、1個の部品に組み付ける部品の数が多いほど、組み付け作業を集約化し、組立作業の能率化によるコスト低減を図れる為、前記ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットの組立作業の効率化によるコスト低減が可能になる。   Further, by assembling both the ball bearing 16 and the seal ring 27a to the pinion shaft 6, the assembling work can be integrated and the cost can be reduced by improving the efficiency of the assembling work. That is, in the process of assembling the rack and pinion type steering gear unit, both the ball bearing 16 and the seal ring 27a are externally fitted to the pinion shaft 6. When assembling multiple parts, the greater the number of parts to be assembled in one part, the more the assembly work can be consolidated and the cost can be reduced by increasing the efficiency of the assembly work. Costs can be reduced by increasing efficiency.

[実施の形態の第2例]
図2は、本発明の実施の形態の第2例を示している。本例の場合には、シールリング27aを、ピニオン軸6の中間部外周面に形成した段差部33と、同じく中間部外周面の係止溝に係止した、欠円環状の止め輪34との間に挟持して、前記ピニオン軸6からの前記シールリング27aの抜け止めを、より確実にしている。
その他の部分の構成及び作用は、上述した実施の形態の第1例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略する。
[Second Example of Embodiment]
FIG. 2 shows a second example of the embodiment of the present invention. In the case of this example, the seal ring 27a includes a stepped portion 33 formed on the outer peripheral surface of the intermediate portion of the pinion shaft 6, and a ring-shaped retaining ring 34 that is also locked in the locking groove on the outer peripheral surface of the intermediate portion. To prevent the seal ring 27a from coming off from the pinion shaft 6 more securely.
Since the configuration and operation of the other parts are the same as in the case of the first example of the above-described embodiment, the same parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

本発明のラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットは、前述の図3に示した様な、ステアリングコラム35部分に、補助力を付与する為の電動モータ36等を組み付けた、所謂コラム型の電動式パワーステアリング装置と組み合わせて実施する事もできる。
又、本発明を実施する場合に、図1〜2に示した、ピニオン軸6の中間部の段差部33を省略し、代わりに、当該部分に欠円環状の止め輪を係止する事もできる。
The rack and pinion type steering gear unit of the present invention is a so-called column-type electric power unit in which an electric motor 36 or the like for applying auxiliary force is assembled to the steering column 35 as shown in FIG. It can also be implemented in combination with a steering device.
When the present invention is carried out, the stepped portion 33 in the intermediate portion of the pinion shaft 6 shown in FIGS. 1 and 2 may be omitted, and instead, a ring-shaped retaining ring may be locked to the portion. it can.

1 ステアリングホイール
2 ステアリングシャフト
3 自在継手
4 中間シャフト
5 ステアリングギヤユニット
6 ピニオン軸
7 ピニオン歯
8 ラック軸
9 ラック歯
10 ケーシング
11 主収納部
12 副収納部
13 球面継手
14 タイロッド
15 ラジアルニードル軸受
16 玉軸受
17 内輪
18 外輪
19 内径側段差面
20 円すい止め輪
21 外径側段差面
22、22a 抑えねじ筒
23 シリンダ筒部
24 押圧ブロック
25 蓋体
26 ばね
27、27a シールリング
28 内向鍔部
29 雄ねじ部
30 テーパ面
31 弾性材
32 芯金
33 段差部
34 止め輪
35 ステアリングコラム
36 電動モータ
37 ベローズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steering wheel 2 Steering shaft 3 Universal joint 4 Intermediate shaft 5 Steering gear unit 6 Pinion shaft 7 Pinion tooth 8 Rack shaft 9 Rack tooth 10 Casing 11 Main storage part 12 Sub storage part 13 Spherical joint 14 Tie rod 15 Radial needle bearing 16 Ball bearing 17 Inner ring 18 Outer ring 19 Inner diameter side step surface 20 Conical retaining ring 21 Outer diameter side step surface 22, 22a Retaining screw cylinder 23 Cylinder cylinder part 24 Press block 25 Cover body 26 Spring 27, 27a Seal ring 28 Inward flange part 29 Male thread part 30 Tapered surface 31 Elastic material 32 Core metal 33 Stepped portion 34 Retaining ring 35 Steering column 36 Electric motor 37 Bellows

Claims (3)

両端が開口した筒状の主収納部及びこの主収納部に対し捩れの位置で設けられて一端が開口した筒状の副収納部を有するケーシングと、前面にラック歯を設け、このケーシングの主収納部内に軸方向の変位を可能に設置されたラック軸と、軸方向の先半部に形成したピニオン歯を前記ラック歯と噛合させると共に軸方向の基半部を前記ケーシングの副収納部の開口部から外に突出させた状態でこの副収納部内に配置されたピニオン軸と、このピニオン軸の中間部外周面とこの副収納部の内周面の開口寄り部分との間に設けられて、このピニオン軸をこの副収納部内に回転自在に支持する軸受と、この副収納部の内周面の開口側端部に螺着して、この軸受を前記副収納部の内周面中間部に設けられた段差部に向け抑え付ける抑えねじ筒と、この抑えねじ筒の内周面と前記ピニオン軸の中間部外周面との間に設けられたシールリングとを備えたラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットに於いて、前記抑えねじ筒の内周面は、径方向内方に突出する鍔部を持たない円筒面であり、前記シールリングは、円環状の弾性材の内径寄り部分を円環状の芯金により補強したもので、前記ピニオン軸の中間部に外嵌固定した状態で、前記弾性材の外周縁を前記抑えねじ筒の内周面に、全周に亙り摺接させている事を特徴とするラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニット。   A casing having a cylindrical main storage portion open at both ends and a cylindrical sub storage portion provided at a twisted position with respect to the main storage portion and open at one end, and rack teeth on the front surface are provided. A rack shaft that is axially displaceable in the storage portion and a pinion tooth formed on the front half portion in the axial direction mesh with the rack teeth, and an axial base half portion of the auxiliary storage portion of the casing. Provided between the pinion shaft disposed in the sub-accommodating portion in a state of projecting outward from the opening, and the outer peripheral surface of the intermediate portion of the pinion shaft and the portion near the opening of the inner peripheral surface of the sub-accommodating portion. A bearing which rotatably supports the pinion shaft in the sub-accommodating portion, and an opening-side end portion of the inner peripheral surface of the sub-accommodating portion. This is a holding screw cylinder that holds down the stepped part In a rack and pinion type steering gear unit including a seal ring provided between an inner peripheral surface of a female screw cylinder and an intermediate outer peripheral surface of the pinion shaft, an inner peripheral surface of the set screw cylinder is The seal ring is a cylindrical surface that does not have a flange protruding radially inward, and the seal ring is formed by reinforcing a portion close to the inner diameter of an annular elastic material with an annular cored bar, and is provided at an intermediate portion of the pinion shaft. A rack-and-pinion type steering gear unit, wherein the outer peripheral edge of the elastic member is slidably contacted with the inner peripheral surface of the holding screw cylinder over the entire periphery in a state where it is externally fitted and fixed. 前記軸受が単列の玉軸受であって、この玉軸受を構成する内輪が前記ピニオン軸の軸方向中間部に、軸方向の変位を阻止した状態で外嵌固定されており、同じく外輪が、前記段差部と前記抑えねじ筒との間で挟持されて、前記副収納部内に前記ピニオン軸の軸方向の変位を阻止した状態で内嵌固定されており、このピニオン軸の中間部外周面で前記内輪を外嵌した部分よりも前記副収納部の開口寄り部分に第二の段差部が形成されており、前記シールリングが、軸方向片面の内径寄り部分をこの第二の段差部に突き当てた状態で、前記ピニオン軸に外嵌固定されている、請求項1に記載したラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニット。   The bearing is a single-row ball bearing, and the inner ring constituting the ball bearing is externally fitted and fixed to the axially intermediate portion of the pinion shaft in a state of preventing axial displacement. The pinion shaft is clamped between the stepped portion and the holding screw cylinder, and is fitted and fixed in the sub-accommodating portion in a state of preventing the axial displacement of the pinion shaft. A second step portion is formed in a portion closer to the opening of the sub-accommodating portion than a portion where the inner ring is externally fitted, and the seal ring projects a portion closer to the inner diameter of one axial surface to the second step portion. The rack and pinion type steering gear unit according to claim 1, wherein the rack and pinion type steering gear unit is fitted and fixed to the pinion shaft in a state of being applied. 前記抑えねじ筒の外径は、前記副収納部の開口端部に螺着する基半部よりも、この副収納部外に突出する先半部で小さくなっており、前記シールリングの外周縁は、この先半部の内周面に摺接している、請求項1〜2のうちの何れか1項に記載したラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニット。   The outer diameter of the holding screw cylinder is smaller at the tip half projecting out of the sub-accommodating part than the base half part screwed into the opening end of the sub-accommodating part, and the outer peripheral edge of the seal ring Is a rack-and-pinion steering gear unit according to any one of claims 1 and 2, which is in sliding contact with the inner peripheral surface of the front half.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103818470A (en) * 2014-03-17 2014-05-28 安徽江淮汽车股份有限公司 Compressing adjusting mechanism for mechanical steering gear for automobile
CN119826791A (en) * 2025-03-13 2025-04-15 大连理工大学 Automatic adjustment mechanism, method and application of laser graticule instrument

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