齿条引导装置的制作方法

技术领域

本发明涉及齿条引导装置。

背景技术：

作为将被收容于壳体的收容部的齿条引导件向齿条轴侧施力的施力部件，提出使用层叠有多片的碟形弹簧的转向装置(例如参照日本特开2013-154709号公报)。作为将被收容于壳体的收容部的齿条引导件向齿条轴侧施力的施力部件，提出将压缩螺旋弹簧和碟形弹簧并列配置使用的转向装置(例如参照日本特开2002-67982号公报)。

在日本特开2013-154709号公报中，在组装时，在向收容部内组装多片碟形弹簧时，多片碟形弹簧容易散落，组装性差。在日本特开2002-67982号公报中，在组装时，因为将螺旋弹簧和碟形弹簧单独组装于收容部内，所以组装性差。

技术实现要素：

本发明的目的之一是提供组装性优异的齿条引导装置。

本发明的一个方式的齿条引导装置的结构上的特征为，具备：壳体，其形成有供与小齿轮轴啮合的齿条轴穿过的收容部；封装部件，其固定于上述收容部的设置于与齿条轴侧相反的一侧的外部开口端；齿条引导件，其以能够沿朝向上述齿条轴侧或者上述封装部件侧的进退方向进退的方式收容于上述收容部内，将上述齿条轴支承为能够沿上述齿条轴的轴向滑动；以及施力单元，其包括将上述齿条引导件向上述齿条轴侧施力的朝向相同的多个碟形弹簧的层叠体和保持上述层叠体的保持部件，配置于上述封装部件与上述齿条引导件之间。

附图说明

通过以下参照附图对实施方式进行的描述，本发明的上述和其它特征及优点会变得更加清楚，其中，相同的附图表记表示相同的要素，其中，

图1是应用了本发明的第一实施方式的齿条引导装置的转向装置的简要结构的示意图。

图2是包含齿条引导装置的转向装置的主要部分的剖视图。

图3是自由状态的施力单元的简要剖视图。

图4是作为保持部件的辅助碟形弹簧的俯视图。

图5是表示施力单元整体的弹簧特性的图表。

图6是本发明的第二实施方式中的自由状态的施力单元的简要剖视图。

图7是本发明的第三实施方式的齿条引导装置的主要部分的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是表示应用了本发明的第一实施方式的齿条引导装置20的转向装置1的简要结构的示意图。参照图1，转向装置1具备转向操纵部件2和转向机构4。转向操纵部件2是被旋转操作的方向盘等。转向机构4与转向操纵部件2的旋转连动而使转向轮3转向。转向装置1具备转向轴5和中间轴6。在转向轴5的一端安装有转向操纵部件2。

转向机构4例如由齿条小齿轮机构构成。转向机构4包括小齿轮轴7、和作为转向轴的齿条轴8。小齿轮轴7经由中间轴6而与转向轴5连结。小齿轮轴7在其端部附近形成有小齿轮7a。齿条轴8在轴向X的一部分的外周形成有与小齿轮轴7的小齿轮7a啮合的齿条8a。

齿条轴8在固定于车体的齿条壳体9内经由未图示的多个轴承被支 承为能够沿轴向X(相当于车体的左右方向)移动。齿条轴8的各端部从齿条壳体9的对应的端部向两侧突出。齿条轴8的各端部分别经由对应的拉杆10和对应的转向节臂(未图示)而与对应的转向轮3连结。

若操作转向操纵部件2旋转而使转向轴5旋转，则该旋转被小齿轮7a以及齿条8a转换为齿条轴8的轴向X的直线运动。由此，实现转向轮3的转向。转向装置1具备齿条引导装置20。齿条引导装置20相对于齿条轴8，配置于小齿轮7a的相反侧。齿条引导装置20将齿条轴8向小齿轮7a侧施力，并且实现引导齿条轴8的轴向X的移动的功能。

图2是转向装置1的主要部分的剖视图。如图2所示，转向装置1具备：小齿轮壳体11；第一轴承12；以及第二轴承13。小齿轮壳体11一体地安装于齿条壳体9。第一轴承12和第二轴承13被保持于小齿轮壳体11，在小齿轮壳体11内将小齿轮轴7支承为能够旋转。第一轴承12和第二轴承13配置于隔着小齿轮7a的两侧。第二轴承13配置于小齿轮轴7的前端侧。

第一轴承12例如由球轴承构成。第二轴承13例如由圆柱滚子轴承构成。小齿轮轴7的小齿轮7a与齿条轴8的齿条8a在小齿轮壳体11内相互啮合。齿条引导装置20具备：壳体30；封装部件40；齿条引导件50；以及施力单元U。

壳体30与小齿轮壳体11一体地设置。壳体30隔着齿条轴8配置于与小齿轮7a相反的一侧。在壳体30例如形成有由圆孔构成的收容部31。在收容部31插入齿条轴8。在收容部31中，在与齿条轴8侧相反的一侧，形成有外部开口端32。封装部件40由通过螺纹嵌合而固定于外部开口端32的内周的柱塞(栓)构成。

封装部件40具备：第一面41；第二面42；以及外周43。第一面41与齿条引导件50对置。第二面42设置于第一面41的相反侧。在封装部件40的外周43形成有外螺纹44和外周槽45。封装部件40的外周槽45配置于比外螺纹44靠齿条引导件50侧的位置。在离收容部31的外部开口端32规定长的范围内，形成有内螺纹33。在该内螺纹33旋入封装部件40的外螺纹44，而将封装部件40固定于壳体30。

在封装部件40的第二面42形成有工具卡合孔46。工具卡合孔46例如形成为多边形剖面，以便供用于将封装部件40从外部开口端32侧旋入壳体30的工具卡合。在外周槽45收容有密封部件47。密封部件47由O型环等环状弹性部件构成。密封部件47起到将封装部件40的外周43与收容部31的内周31a之间密封的功能。

齿条引导件50以能够沿朝向齿条轴8侧的前进方向Y1和朝向封装部件40侧的后退方向Y2进退的方式收容于收容部31内。以后，在统称前进方向Y1和后退方向Y2时，称作进退方向Y。齿条引导件50能够滑动地支承齿条轴8的齿条8a的背面8b。齿条引导件50具备：第一面51；第二面52；以及外周53。第一面51与齿条轴8对置。第二面52设置于第一面51的相反侧。外周53由圆筒面构成。在第二面52形成由与构成外周53的圆筒面同心的圆孔构成的凹部58。

在齿条引导件50的第一面51形成与齿条轴8的背面8b的形状大体一致的形状的凹面54。在凹面54固定有形成为沿着该凹面54的弯曲状的滑动接触板57。滑动接触板57与齿条轴8的背面8b滑动接触。作为滑动接触板57优选使用具有低摩擦系数的板，例如能够使用金属板、覆盖氟树脂的金属板。

在齿条引导件50的外周53形成有多个外周槽55。在各外周槽55例如收容保持有O型环等环状的弹性部件56。齿条引导件的50的外径比收容部31的内径稍小。通过弹性部件56在收容部31的内周31a滑动，齿条引导件50在收容部31内相对于齿条轴8沿进退方向Y移动。弹性部件56起到抑制在收容部31内的齿条引导件50的倾倒的功能。

施力单元U以设定长度SL配置在封装部件40的第一面41与齿条引导件50的第二面52之间。施力单元U包括多个碟形弹簧60的层叠体60L、和作为保持部件的辅助碟形弹簧70。层叠体60L的多个碟形弹簧60配置于同一方向。层叠体60L的多个碟形弹簧60通过被作为保持部件的辅助碟形弹簧70保持，而以相互调心(調心)的状态对齐。

层叠体60L与辅助碟形弹簧70以串联且被弹性压缩的状态配置在封装部件40的第一面41与齿条引导件50的第二面52之间。在初始设定状态下，辅助碟形弹簧70成为紧贴状态，并且碟形弹簧60的层叠体 60L残留有进一步的挠曲量(压缩行程)。碟形弹簧60的层叠体60L和辅助碟形弹簧70弹性地将齿条引导件50向齿条轴8侧施力。

图3是自由状态的施力单元U的简要剖视图。图4是辅助碟形弹簧70的俯视图。如图3所示，无负荷时的辅助碟形弹簧70相对于碟形弹簧60的层叠体60L反朝向倾斜。如图3以及图4所示，辅助碟形弹簧70包括环状的辅助碟形弹簧主体71、和多个保持爪72。辅助碟形弹簧主体71包括内径部71a和外径部71b。

如图4所示，多个保持爪72沿周向隔开相等间隔地配置在辅助碟形弹簧主体71的内径部71a。如图3所示，各保持爪72从辅助碟形弹簧主体71的内径部71a向层叠体60L侧延伸配置。多个保持爪72与层叠体60L的内径部60La卡合。由此，层叠体60L的多个碟形弹簧60相互调心。保持爪72至少设置两个即可。

各保持爪72的前端72a朝外(径向外侧)折弯。在保持爪72的前端72a与辅助碟形弹簧主体71的内径部71a之间，沿层叠方向夹持有层叠体60L。由此，能够层叠体60L的多个碟形弹簧60沿层叠方向散落。图5是表示施力单元U整体的弹簧特性(压缩位移与负载的关系)的图表。在图5中，第一区域A1是供辅助碟形弹簧70进行行程位移发挥辅助碟形弹簧70的弹簧特性的区域。_{第一区域A1的压缩方向的终端相当于辅助碟形弹簧70的紧贴位置P0。第二区域A2是在辅助碟形弹簧70紧贴的状态下，供碟形弹簧60的层叠体60L沿压缩位移方向进行行程位移而发挥碟形弹簧60的层叠体60L的弹簧特性的区域。}

施力单元U的初始设定位置P1设置于第二区域A2的位移范围的中间位置。从初始设定位置P1到施力单元U整体的紧贴位置P2为止的行程范围相当于施力单元U的实用区域A3。在本实施方式中，在组装时，能够将包括以串联的方式配置的碟形弹簧60的层叠体60L和辅助碟形弹簧70在内的施力单元U一并组装于壳体30的收容部31内，组装性提高。因为辅助碟形弹簧70兼作保持碟形弹簧60的层叠体60L的保持部件，所以能够使构造简化。

在初始设定状态下辅助碟形弹簧70成为紧贴状态。因此，有下述的优点。即，由于长期的使用，在齿条引导件50与齿条轴8的滑动部 (滑动接触板57)产生磨损。因此，包括以串联的方式配置的碟形弹簧60的层叠体60L以及辅助碟形弹簧70在内的施力单元U整体的设定长度SL(参照图2)有增大的情况。

即使在该情况下，辅助碟形弹簧70也从紧贴状态向倾斜状态(在图5中，从紧贴位置P0向左方)变化而沿伸长方向位移。由此，能够吸收施力单元U整体的设定长度SL的增大变化。因此，能够长期维持作为施力单元U的作用力。因此，即使在极差路况区域长期使用，也能够维持抑制异响的效果。

具体而言，在图5中，辅助碟形弹簧70能够沿伸长方向位移相当于第一区域A1的伸长量(相当于从紧贴位置P0到零为止的位移量)。以上述伸长量的量吸收施力单元U整体的设定长度SL的增大变化。在本实施方式中，相对于以往构造，仅变更碟形弹簧60、辅助碟形弹簧70等施力部件的规格即可。因为其他部件能够通用化，所以能够抑制部件数量的增大。另外，也没有必要变更以往的组装设备。图6是本发明的第二实施方式的施力单元UQ的自由状态的简要剖视图。虽然未图示，第二实施方式的齿条引导装置相当于替代第一实施方式的齿条引导装置20的施力单元U而使用图6的施力单元UQ的装置。

图6的第二实施方式的施力单元UQ与图3的第一实施方式的施力单元U不同的点如下述。即，如图6所示，施力单元UQ包括：碟形弹簧60的层叠体60L；保持部件80；以及辅助碟形弹簧90。辅助碟形弹簧90和层叠体60L以串联的方式配置。辅助碟形弹簧90在自由状态下相对于层叠体60L反朝向倾斜。辅助碟形弹簧90成为包含内径部90a和外径部90b的环状。辅助碟形弹簧90在组装到齿条引导装置时以紧贴状态被初始设定。

保持部件80包括：保持部件主体81；第一保持爪82；以及第二保持爪83。保持部件主体81是夹装在层叠体60L与辅助碟形弹簧90之间的环状板。保持部件主体81包括内径部81a和外径部81b。第一保持爪82从保持部件主体81的内径部81a向层叠体60L侧延伸配置，与层叠体60L的内径部60La卡合。由此，层叠体60L的多个碟形弹簧60相互调心。

第二保持爪83从保持部件主体81的内径部81a向辅助碟形弹簧90侧延伸配置，并与辅助碟形弹簧90的内径部90a卡合。由此，辅助碟形弹簧90相对于层叠体60L的多个碟形弹簧60调心。第一保持爪82沿着保持部件主体81的内径部81a的周向隔开相等间隔地设置多个。第二保持爪83沿保持部件主体81的内径部81a的周向隔开相等间隔地设置多个。第一保持爪82和第二保持爪83在内径部81a的周向上错开相位地配置。第一保持爪82和第二保持爪83分别至少设置两个即可。

层叠体60L的碟形弹簧60、辅助碟形弹簧90由弹簧钢形成。另一方面，保持部件80容易进行冲压成形等加工，例如由冷轧钢板等形成。在本实施方式中，能够将包含碟形弹簧60的层叠体60L和辅助碟形弹簧90在内的施力单元UQ一并组装在壳体30的收容部31，使组装性提高。保持部件80只要仅实现保持功能即可，保持部件80未被要求弹簧特性。因此，作为保持部件80，能够使用容易进行第一保持爪82、第二保持爪83等的加工(例如冲压成形)的材料。

即使在由于长期的使用，施力单元UQ整体的设定长度增大的情况下，辅助碟形弹簧90也从紧贴状态向倾斜状态变化而向伸长方向位移。由此，能够吸收施力单元UQ整体的设定长度的变化。因此，能够长期维持作为施力单元UQ的作用力。即使在极差路况区域长期使用，也能够维持抑制异响的效果。图7是本发明的第三实施方式的齿条引导装置的主要部分的剖视图，表示施力单元UR的周边的构造。图7的第三实施方式的施力单元UR与图3的第一实施方式的施力单元U不同之处在于，作为保持部件的辅助碟形弹簧70R具备从辅助碟形弹簧主体71的内径部71a向齿条引导件50侧延伸配置的调心突起73。

调心突起73在辅助碟形弹簧主体71的内径部71a的周向上隔开相等间隔地设置多个。在作为封装部件40与齿条引导件50的对置面的封装部件40的第一面41和齿条引导件50的第二面52中，在第二面52形成有由圆孔构成的凹部58。多个调心突起73与齿条引导件50的第二面52的凹部58的内周58a卡合。由此，碟形弹簧60的层叠体60L相对于齿条引导件50调心。

在本实施方式中，利用作为保持部件的辅助碟形弹簧70R的调心突起73，能够使碟形弹簧60的层叠体60L相对于齿条引导件50调心。 因此，能够抑制由层叠体60L的偏心引起的齿条引导件50的倾倒。本发明并不限定于各实施方式。在第一实施方式以及第二实施方式中，碟形弹簧60的倾斜以及辅助碟形弹簧70；90的倾斜与图示反向也可以。在该情况下，第一实施方式的保持爪72以及第二实施方式的第一保持爪82也可以与层叠体60L的外径部60Lb卡合。第二实施方式的第二保持爪83也可以与辅助碟形弹簧的90的外径部90b卡合。

在第三实施方式中，调心突起73与设置于封装部件40的第一面41的凹部(未图示)卡合。由此，层叠体60L也可以相对于封装部件40调心。第三实施方式的调心突起也可以设置于图6的第二实施方式的保持部件80，与封装部件40以及齿条引导件50的对置面(第一面41、第二面52)中的任一方凹部卡合。