ステアリング装置

【課題】ステアリング装置のころ軸受に過大入力が入力され圧痕が発生した場合に、ころ軸受が交換時期にあることを運転者へ感知させるステアリング装置を提供する。
【解決手段】ステアリングシャフトの操舵力をピニオン軸のピニオン１５ａを介してラックに伝達して車輪を転舵するラック・ピニオン式ステアリング装置において、前記ピニオン軸を回転自在に支持するころ軸受１７の外輪１７ａの破壊強度をラックとピニオン軸及びこれらを収容するハウジング１１よりも低くした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用のステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラック・ピニオン式のステアリング装置のギヤにおいて、ピニオンのロアー側はニードルベアリング (以下ころ軸受)で支持している。タイヤからの逆入力により、想定外の過大入力がステアリングギヤに入ると、ころ軸受に圧痕が形成されることがある。ころ軸受に圧痕が形成されると、操舵時に違和感を感じたり、異音発生の原因となる。このような違和感や異音が発生した場合には、ころ軸受を交換することが望ましいが、実際には運転者の感覚に任されているのが現状であり、有効な技術は存在しない。
特許文献１に転がり軸受において、軸受が焼き付く前に着色剤が漏れ出し、軸受の不具合を知らせるものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２９０４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、ステアリング装置のころ軸受に過大入力が入力され圧痕が発生した場合に、ころ軸受が交換時期にあることを運転者へ感知させるステアリング装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ステアリングシャフトの操舵力をピニオン軸のピニオンを介してラックに伝達して車輪を転舵するラック・ピニオン式ステアリング装置において、前記ピニオン軸を回転自在に支持するころ軸受の外輪の破壊強度を、前記ラックと前記ピニオン軸及びこれらを収容するハウジングよりも低くしたこと、を要旨としている。
【０００６】
上記構成によれば、過大入力に対してラック・ピニオン及びハウジングの破損強度よりも低い入力でころ軸受の外輪に圧痕を発生させるようにしているため、ステアリングギヤの主要部分が破損する前にころ軸受に発生した圧痕でゴリ感による違和感を発生させるので使用者にステアリングギヤの交換時期を感知させることができる
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記ころ軸受の外輪の面圧を４０００〜６０００ＭＰaで外輪の圧痕の深さが１〜６０μｍに設定したことを要旨としている。
即ち、ころ軸受の外輪はころと比べると圧痕が発生しやすくなるので、過大入力に対してころ軸受の外輪に確実に圧痕を発生させるようにできるため、運転者にごり感や違和感を感知させることができる。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、前記ころ軸受のころの材質が高炭素鋼で外輪の材質がSPBでそれぞれの硬さがビッカース硬さ（Ｈｖ）７００〜８００であることを要旨としている。
即ち、外輪ところの材質と内部硬さに差を設けることにより、確実に圧痕を発生させることができるので、運転者にゴリ感を感知させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように本発明によれば、ステアリング装置のころ軸受に過大入力が入力され圧痕が発生した場合に、ころ軸受が交換時期にあることを運転者へ感知させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】車両用ラック・ピニオン式ステアリング装置の正面図
【図２】ラックバー支持装置の断面図
【図３】ころ軸受付近の拡大図
【図４】接触面圧と圧痕の深さの関係を示す図
【図５】圧痕の深さとトルク変動の関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明のステアリング装置の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、車両用ラック・ピニオン式ステアリング装置は、ハウジング１１、ラックバー１２（ラック）、タイロッド１３、ラックガイドハウジング部１４、ピニオン軸１５（ピニオン）、ラックバー支持装置２０を備えている。
【００１２】
ハウジング１１は、車両（図示しない）の左右方向（図１の左右方向）に延在して車両に組み付けられている。ラックバー１２は、ハウジング１１にラック軸方向（図１の左右方向）に摺動可能に組み付けられている。
【００１３】
タイロッド１３は、その基端がラックバー１２の両端にそれぞれ組み付けられている。
タイロッド１３の各他端は、操向輪（例えば左右前輪）の各ナックルアーム（図示しない）に接続されている。これにより、ラックバー１２の動きがタイロッド１３を介してナックルアームに伝わるので、ステアリングの操作に応じて車両を操向することができる。
【００１４】
ラックガイドハウジング部１４は、ハウジング１１にラックバー１２に直交して形成さ
れている。
図２に示すように、ラックガイドハウジング部１４は、断面円形の収容穴１４ａを有している。この収容穴１４ａ内には、ラックガイド２１が摺動可能に組み付けられている。
【００１５】
ピニオン軸１５は、ハウジング１１に玉軸受１６，ころ軸受１７を介して回転自在に組み付けられている。ピニオン軸１５は、ステアリングシャフト（図示省略）に連結されている。ピニオン軸１５にはピニオン１５ａが形成されている。ピニオン１５ａははす歯が形成されており、ラックバー１２のラック１２ａと噛合するようになっている。
【００１６】
また、ピニオン軸１５のピニオン１５ａの一方（端部）の外周面とラックガイドハウジング部１４の内周面との間に、ころ軸受１７を介在させており、このころ軸受１７によってピニオン軸１５を径方向にのみ支持している。さらに、ピニオン軸１５のピニオン１５ａの他方を、玉軸受１６を介してラックガイドハウジング部１４によって径方向に支持している。
図３に示すように、ころ軸受１７のころ１７ｂはピニオン軸１５に対する軸方向移動及び周方向移動を規制されている。また、ころ軸受１７の外輪１７ａは、ラックガイドハウジング部１４に形成される軸受保持空間に収容されている。
【００１７】
ラックバー支持装置２０は、ラックガイド２１、アジャストスクリュー２４、スプリング２５から構成されている。
【００１８】
アジャストスクリュー２４は、ラックガイド２１の背面側に配置され、ラックガイドハウジング部１４の収容穴１４ａを塞ぐものである。アジャストスクリュー２４は、収容穴１４ａの開口端部に螺着されている。スプリング２５は、ラックガイド２１とアジャストスクリュー２４との間に圧縮された状態で配設されるものであり、ラックガイド２１の背部凹部２１ａに収容されている。これにより、スプリング２５の付勢力によってラックガイド２１は、ラックバー１２をピニオン軸１５に押圧している。すなわち、ラックバー１２はラックバー支持装置２０によってピニオン１５ａに向けて押圧されながらラック軸方向へ摺動可能に支持されている。
【００１９】
ラックバー１２は、炭素鋼材（ＪＩＳＳ４５Ｃなど）、ピニオン軸１５は、肌焼き鋼（ＪＩＳＳＣＭ４２０など）や炭素鋼材（ＪＩＳＳ４５Ｃなど）の熱処理硬化材で構成し、ころ軸受１７は表１に示すように、ころ軸受１７のころ１７ｂにＳＵＪ２の高炭素軸受鋼、外輪１７ａにＳＰＢ材にて構成する。
次に、ころ１７ｂと外輪１７ａとの圧痕深さを測定した結果を図４に示す。
【表１】

【００２０】
図４に示すように、面圧４０００ＭＰａ以上で比例して、圧痕が大きくなり、７０００ＭＰａ以上でころ１７ｂが破壊することが判明した。また、図５に示すように外輪１７ａに圧痕ができる大きさに比例してトルク変動が起こり圧痕が発生すると異常を検出できることが判明した。
【００２１】
したがって、表１に示すころ軸受１７であれば、面圧を４０００〜７０００ＭＰａの範囲にすることで、ごり感を発生できるので、ころ軸受１７の交換時期を運転者に違和感として感知させることができる。
【符号の説明】
【００２２】
１１…ハウジング、１２…ラックバー、１３…タイロッド、１４…ラックガイドハウジング部、１５…ピニオン軸、１５ａ…ピニオン、１６…玉軸受，１７…ころ軸受、１７a…外輪、１７ｂ…ころ、２０…ラックバー支持装置、２１…ラックガイド、２４…アジャストスクリュー、２５…スプリング。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングシャフトの操舵力をピニオン軸のピニオンを介してラックに伝達して車輪を転舵するラック・ピニオン式ステアリング装置において、前記ピニオン軸を回転自在に支持するころ軸受の外輪の破壊強度を、前記ラックと前記ピニオン軸及びこれらを収容するハウジングよりも低くしたことを特徴としたステアリング装置。
【請求項２】
前記ころ軸受の外輪の面圧を４０００〜６０００ＭＰaで外輪の圧痕の深さが１〜６０μｍに設定したことを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項３】
前記ころ軸受のころの材質が高炭素鋼で外輪の材質がSPBでそれぞれの硬さがビッカース硬さ（Ｈｖ）７００〜８００である請求項１〜２に記載のステアリング装置。

【図４】