JP2004217048A

JP2004217048A - ラックブッシュ

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Publication number: JP2004217048A
Application number: JP2003006244A
Authority: JP
Inventors: Masahito Hotta; 雅人堀田
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2003-01-14
Filing date: 2003-01-14
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2023-01-14
Also published as: JP4203792B2

Abstract

【課題】ステアリング装置に用いられるラックブッシュでは、ラック軸の摺動抵抗が大きくなったり、または異音が生じることがある。
【解決手段】本ラックブッシュ９は、ハウジング７の保持孔１８に嵌合保持されラック軸６を摺動自在に支持する。ラックブッシュ９は、ラック軸６から離れてハウジング７の保持孔１８の内周２０に内接する合成樹脂部材３１を配置した内接部４１と、ハウジング７の保持孔１８の内周２０から離れてラック軸６に外接する低摩擦部材３０を配した外接部４２とを有し周方向Ｔの交互に配列する環状をなす。板ばね３２のばね部分３３が、隣接する内接部４１間を連結しその弾性によりばね部分３３の中間にある低摩擦部材３０をラック軸６に付勢する。ラック軸６のがたつきを防止して、異音の発生を抑制でき、摺動抵抗も小さい。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、自動車のステアリング装置に用いられ、ラック軸を摺動自在に支持するラックブッシュに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ラックブッシュには、ラック軸を取り囲む筒形状に形成され、その内周の全周をラック軸の外周に当接させ、また、その外周をハウジングの保持孔に圧入されるものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−３１５９９０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、圧入状態のラックブッシュの内周がラック軸を締め付ける結果、ラック軸の摺動抵抗が大きくなる場合がある。
逆に、ラック軸の摺動抵抗が小さくなるようにラックブッシュをラック軸に対して寸法設定すると、ラックブッシュとラック軸との間に隙間が生じ異音が生じることがある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、ラック軸の摺動抵抗を小さくできて、且つ異音の発生を抑制できるラックブッシュを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明は、ハウジングの保持孔に嵌合保持されラック軸を摺動自在に支持するラックブッシュにおいて、上記ラック軸から離隔して上記ハウジングの保持孔の内周に内接する内接部と上記ハウジングの保持孔の内周から離隔して上記ラック軸に外接する低摩擦部材を配した外接部とを周方向の交互に配列する環状をなし、隣接する上記内接部間を連結する板ばねの弾性により該板ばねにより連結された内接部間にある低摩擦部材をラック軸に付勢することを特徴とする。
【０００７】
第１の発明によれば、板ばねにより、内接部を保持孔の内周に付勢すると共に、外接部をラック軸に付勢し、ラック軸をハウジングにがたつきなく保持でき、異音の発生を抑制することができる。周方向の一部である外接部の低摩擦部材でのみラック軸に接するので、ラック軸の摺動抵抗を小さくすることができる。
第２の発明は、第１の発明において、上記内接部に合成樹脂部材を配したことを特徴とする。この発明によれば、保持孔にラックブッシュを取り付ける際に、保持孔の内周を傷めずに済む。
【０００８】
第３の発明は、第１および第２の発明において、上記板ばねは金属材料により形成されることを特徴とする。この発明によれば、高弾性を得つつ薄形化できるので、装着時の内外径の調節量を大きくすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態のラックブッシュを用い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、本発明の一実施形態のステアリング装置の主要部を模式的に示す一部断面正面図であり、概略構成をも示してある。
本ステアリング装置１は、ステアリングホイール２にステアリングシャフト３を介して連動して回動するピニオン４と、このピニオン４に噛み合うラック５が設けられるラック軸６と、車体（図示せず）に固定されてラック軸６を概ね収容する筒状のハウジング７と、ハウジング７に保持されラック軸６を軸方向に摺動自在に支持する略筒状のラックブッシュ９とを有する。
【００１０】
ラック軸６は、断面略円形の長尺の棒状部材であり、その外周１１における軸方向Ｓ１，Ｓ２に沿う所定範囲の部分にラック５が形成されている。
ラック軸６の両端部１２（一方の端部のみ図示）には、継手部材としての一対のボールジョイントユニット１３が設けられ、各ボールジョイントユニット１３にタイロッド１４等を介して、車輪（図示せず）が連動するように連結されている。ステアリングホイール２を操作すると、ピニオン４が回動し、これに伴ってラック軸６がその軸方向Ｓ１，Ｓ２に沿って移動し、車輪を操向することができる。
【００１１】
ステアリング装置１は、ハウジング７の両端部１６（一方の端部のみ図示）について、それぞれほぼ同様に構成されている。以下では、図１に図示される一方の端部１６を中心に説明する。
ハウジング７の端部１６には、保持孔１８が形成され、この保持孔１８に上述のラックブッシュ９が嵌合状態で保持される。保持孔１８の開口端に、環状のラックストッパ１７が配置されている。ラックストッパ１７は、ボールジョイントユニット１３の一部と当接することにより、ラック軸６がハウジング７内に進入するときのラック軸６の摺動範囲を規制する。
【００１２】
図２の拡大断面図を参照して、ラックブッシュ９は、保持孔１８の側壁１９により軸方向Ｓ１への移動を規制され、ラックストッパ１７により軸方向Ｓ２への移動を規制される。保持孔１８の側壁１９およびラックストッパ１７は、ラックブッシュ９を軸方向Ｓ１，Ｓ２に位置決めする位置決め手段として機能する。
図２および図３の断面図を参照して、ラックブッシュ９は、ラック軸６の外周１１と保持孔１８の内周２０との間の環状空間に装着される。この環状空間は、図３に示す径方向寸法Ｌ１が例えば、約５ｍｍ程度のものである。
【００１３】
ラックブッシュ９は、ラック軸６に外接する複数、例えば、３つの低摩擦部材３０と、ハウジング７の保持孔１８の内周２０に内接する複数、例えば、３つの合成樹脂部材３１と、環状をなす板ばね３２とを有する。板ばね３２が、合成樹脂部材３１と低摩擦部材３０とを連結し周方向Ｔの交互に配列している。
板ばね３２は、金属、例えば、ばね鋼により、径方向に弾性変形可能に形成される。自由状態の板ばね３２は、図５に示すように、略多角形形状、例えば、略３角形形状をなす。板ばね３２は、周方向Ｔに隣同士となる合成樹脂部材３１間を連結し板ばねとして機能する複数、例えば、３つのばね部分３３を有し、各ばね部分３３が略真直に延びて略３角形の各辺をなす。略３角形の各頂点に、合成樹脂部材３１がそれぞれ配置され、各ばね部分３３において合成樹脂部材３１間の中間に低摩擦部材３０が配置される。
【００１４】
ステアリング装置１の組立時には、先ず、自由状態のラックブッシュ９をラック軸６に嵌合させる。これにより、各ばね部分３３の中間にある低摩擦部材３０が径方向外方Ｕに変位し、各ばね部分３３が径方向外方Ｕに弾力的に撓む。次いで、ラックブッシュ９をラック軸６と共に保持孔１８に挿入し、ラックブッシュ９を保持孔１８に嵌合する。なお、予め保持孔１８にラックブッシュ９を嵌合し、次いで、このラックブッシュ９にラック軸６を嵌合させてもよい。
【００１５】
図３および図４を参照して、装着状態では、ばね部分３３の中間部が外方へ付勢されて屈曲し、ラックブッシュ９は、環状、例えば、略多角形環状としての略６角形環状をなす。この状態で、各ばね部分３３の弾力により、各ばね部分３３の両端部にある合成樹脂部材３１は、保持孔１８の内周２０へ弾力的に付勢されて内接し、各ばね部分３３の中間部にある低摩擦部材３０は、ラック軸６へ弾力的に付勢される。
【００１６】
装着状態のラックブッシュ９は、上述の合成樹脂部材３１を配置されラック軸６から隙間を介して離れてハウジング７の保持孔１８の内周２０に内接する複数、例えば、３つの内接部４１と、上述の低摩擦部材３０を配置されハウジング７の保持孔１８の内周２０から隙間を介して離れてラック軸６の外周１１に外接する複数、例えば、３つの外接部４２とを有している。内接部４１と外接部４２とは周方向Ｔの交互に略等間隔に配列され、内接部４１のみが保持孔１８の内周２０に内接し、外接部４２のみがラック軸６に外接している。
【００１７】
低摩擦部材３０は、第１の合成樹脂材料により形成されている。第１の合成樹脂材料としては、ナイロン等のポリアミド（ＰＡ）、ポリウレタン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を例示できる。ラックブッシュ９の内周となる低摩擦部材３０の部位は、ラック軸６に外接する平面を有し、ラック軸６の外周１１に概ね線接触することができる。
合成樹脂部材３１は、第２の合成樹脂材料により形成される。本実施形態では、第１および第２の合成樹脂材料は同種のものとされる。
【００１８】
図３を参照して、本実施形態では、板ばね３２により、内接部４１を保持孔１８の内周２０に付勢すると共に、外接部４２をラック軸６の外周１１に付勢し、ラック軸６をハウジング７にがたつきなく保持でき、異音の発生を抑制することができる。周方向Ｔの一部である外接部４２の低摩擦部材３０でのみラック軸６に接するので、ラック軸６の摺動抵抗を小さくすることができる。
従って、本ラックブッシュ９をステアリング装置１に用いる場合には、摺動抵抗の低減により操舵し易く、自動車の操縦安定性を高めるのに寄与でき、しかも静音化を達成できる。
【００１９】
また、金属製の板ばね３２であれば、高弾性を得つつ薄形化できるので、ラックブッシュ９の装着時の内外径の調節量を大きくすることができる。
また、内接部４１に合成樹脂部材３１を配したことにより、保持孔１８にラックブッシュ９を取り付ける際に、保持孔１８の内周２０を傷めずに済み、さらに異音防止にも寄与する。特に、金属製の板ばね３２の場合に、保持孔１８を傷め易い傾向にあるという懸念を解消できて好ましい。
【００２０】
また、低摩擦部材３０を合成樹脂材料により形成し、より好ましくは合成樹脂部材３１と併用することにより、異音発生防止により一層寄与する。
合成樹脂部材３１と低摩擦部材３０とを同種の合成樹脂材料により形成することにより、一括して成形でき、手間をかけずに済む。
低摩擦部材３０および合成樹脂部材３１は、例えば、成形型内にインサートとして保持される金属製の板ばね３２に、インサート成形されて一体に固定される。この場合には、図２および図３に示すように、板ばね３２には穴５０（一部のみ図示）が形成され、この穴５０を通して成形された樹脂により、低摩擦部材３０、合成樹脂部材３１および板ばね３２は一体に係止され、板ばね３２の少なくとも一部が樹脂中に埋設される。成形型を用いて低摩擦部材３０、合成樹脂部材３１および板ばね３２を高精度に互いに位置決めできる。
【００２１】
なお、本発明のラックブッシュ９は、上述のものに限定されず、以下のような実施形態を考えることができる。以下の説明では、上述の実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の構成については説明を省略して同じ符号を付しておく。
図６に示すように、複数、例えば、２つの環状の板ばね３２ａ，３２ｂを軸方向Ｓ１，Ｓ２に互いに離間して並べて配置したラックブッシュ９ａとしてもよい。ラックブッシュ９ａの周方向の交互に並ぶ合成樹脂部材３１および低摩擦部材３０の対応する端部が、対応する板ばね３２ａ，３２ｂによりそれぞれ連結される。この場合、ラックブッシュ９ａの両端部でのラック軸６のがたつきを確実に防止できる。
【００２２】
図７に示す実施形態は、図６に示す実施形態と以下の点で異なる。すなわち、図６に示す各低摩擦部材３０に代えて、図７に示すように軸方向Ｓ１，Ｓ２に互いに離間して並ぶ複数、例えば、２つの低摩擦部材３０ａ，３０ｂが設けられてラックブッシュ９ｂが構成されている。軸方向Ｓ１，Ｓ２に離間する各低摩擦部材３０ａ，３０ｂと、合成樹脂部材３１の対応する端部３１ａ，３１ｂとが、対応する板ばね３２ａ，３２ｂにより連結される。これにより、ラックブッシュ９ｂとラック軸６との嵌合長さを確保しつつ、低摩擦部材３０ａ，３０ｂとラック軸６との摺接長さを短くでき、ラック軸６の摺動抵抗を抑制できる。
【００２３】
また、周方向Ｔについて、内接部４１および外接部４２の数は、４以上でもよく、要は少なくとも３つあればよい。また、上記各実施形態のように、隣接する内接部４１同士の間に単一の外接部４２が配置されてもよいが、各外接部４２を周方向に関して複数に分割し、これらを隣接する内接部４１同士の間に並べて配置してもよい。同様に、各内接部４１を周方向Ｔに関して複数の部分に分割してもよい。
【００２４】
上記各実施形態において、図８に示すように、低摩擦部材３０，３０ａ，３０ｂを対応する環状の板ばね３２，３２ａ，３２ｂの径方向内方となる片面にのみ設けてもよい。また、図９に示すように、合成樹脂部材３１を板ばね３２，３２ａ，３２ｂの径方向外方となる片面にのみ設けてもよい。なお、図８および図９には、低摩擦部材３０と板ばね３２を有するラックブッシュ９の場合を図示した。
【００２５】
上記各実施形態において、環状に形成された金属製の板ばね３２，３２ａ，３２ｂの全面に、低摩擦の合成樹脂材料をコーティングして、その内周の一部を外接部４２に配される低摩擦部材３０，３０ａ，３０ｂとして機能させ、外周の一部を内接部４１に配される合成樹脂部材３１として機能させてもよい。
また、上記各実施形態において、金属製の板ばね３２，３２ａ，３２ｂの外周を直接に保持孔１８の内周２０に当接させることや、板ばね３２，３２ａ，３２ｂを合成樹脂製とすることも考えられる。
【００２６】
また、上記各実施形態において、内接部４１に配される合成樹脂部材３１は、外接部４２に配される低摩擦部材３０，３０ａ，３０ｂよりも摩擦係数の高いものとすることも考えられる。これにより、ラック軸６の摺動に連れてラックブッシュ９，９ａ，９ｂが保持孔１８に対して相対移動することを防止でき、例えば、ラックブッシュ９，９ａ，９ｂを保持孔１８に軸方向Ｓ１，Ｓ２に位置決めするための構造を簡素化したり、省略したりすることもできる。
【００２７】
上記各実施形態において、板ばね３２，３２ａ，３２ｂは、周方向Ｔに有端のものを用い、その端部同士を連結して環状に形成してもよい。板ばね３２，３２ａ，３２ｂの端部の周方向に関する位置は限定されず、全体として板ばね３２，３２ａ，３２ｂが環状をなせばよい。
また、本ステアリング装置１としては、ラック軸６の一方の端部１２が本実施の形態のラックブッシュ９，９ａ，９ｂで支持され、ラック軸６の他方の端部（図示せず）が、ラック軸６を挟んでピニオン４の反対側に配置される支持部材（図示せず）およびピニオン４により支持されるものでもよい。また、本ステアリング装置１は、操舵補助力を得られない手動操作タイプのものの他、例えば、操舵補助力を得るための電動モータまたは油圧シリンダ等を有するパワーステアリング装置であってもよい。その他、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のラックブッシュを用いるステアリング装置の主要部を模式的に示す一部断面正面図であり、ステアリング装置の概略構成をも示す。
【図２】図１のＩＩ部を拡大して示すステアリング装置の断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ− ＩＩＩ断面を示すステアリング装置の断面図である。
【図４】図１のラックブッシュの斜視図である。
【図５】図１のラックブッシュの自由状態の側面図である。
【図６】本発明の他の実施形態のラックブッシュを用いるステアリング装置の断面図であり、図１のＩＩ部を拡大して示す。
【図７】本発明のさらに別の実施形態のラックブッシュを用いるステアリング装置の断面図であり、図１のＩＩ部を拡大して示す。
【図８】本発明のラックブッシュの低摩擦部材の変形例の断面図である。
【図９】本発明のラックブッシュの合成樹脂部材の変形例の断面図である。
【符号の説明】
６ラック軸
７ハウジング
９，９ａ，９ｂラックブッシュ
１８保持孔
２０保持孔の内周
３０，３０ａ，３０ｂ低摩擦部材
３１合成樹脂部材
３２，３２ａ，３２ｂ板ばね
４１内接部
４２外接部
Ｔ周方向

Claims

ハウジングの保持孔に嵌合保持されラック軸を摺動自在に支持するラックブッシュにおいて、
上記ラック軸から離隔して上記ハウジングの保持孔の内周に内接する内接部と上記ハウジングの保持孔の内周から離隔して上記ラック軸に外接する低摩擦部材を配した外接部とを周方向の交互に配列する環状をなし、隣接する上記内接部間を連結する板ばねの弾性により該板ばねにより連結された内接部間にある低摩擦部材をラック軸に付勢することを特徴とするラックブッシュ。
請求項１に記載のラックブッシュにおいて、上記内接部に合成樹脂部材を配したことを特徴とするラックブッシュ。
請求項１または２に記載のラックブッシュにおいて、上記板ばねは金属材料により形成されることを特徴とするラックブッシュ。