JP2005178482A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ラックアンドピニオン式ステアリング装置において、ラック軸とピニオンの噛合のガタを詰めて騒音を低減できると共に、組み立てにかかる労力が少なくて済み、さらにはコストも安価であること。
【解決手段】ラック軸４の一端部８および他端部１４を軸方向Ｓに移動可能に支持するブッシュ１２，１３が、ハウジング９の対応する保持孔１５，１６に保持されるようになっている。保持孔１５を、ラック軸４の軸線Ｌ１に対してピニオン３側となる偏心方向Ｅに偏心させると共に、ブッシュ１２に筒状の弾性部材１８を設ける。ラック軸４の一端部８に嵌め合わされたブッシュ１２は、偏心した保持孔１５に嵌合されると、弾性部材１８が変形してラック軸４をピニオン３側（黒塗り矢符方向）へ付勢し、ピニオン３とラック軸４との間の噛み合いのガタを詰める。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ステアリング装置に関するものである。

ラックアンドピニオン式のステアリング装置は、通例、ラック軸の両端を支持する一対のブッシュと、ラック軸をピニオン側に付勢しながら支持するラックガイド装置とを備えている。ラックガイド装置は、ハウジングの収容孔に収容されると共にラック軸の外周に摺接する支持部材を有している。この支持部材は、ばねによってラック軸側に付勢されることで、ラック軸とピニオンの噛み合い部のガタを詰めて駆動時の騒音を低減している。

しかしながら、収容孔と支持部材との間には、径方向隙間（ガタ）があり、支持部材が収容孔内で径方向に移動して保持孔と衝突すること等で騒音が生じてしまう。また、収容孔の形成等の作業の増加や支持部材等の部品点数の増加、さらには構造の複雑化により、製造コストが高くついてしまう。
そこで、ラックガイド装置を設けることなくラック軸とピニオンの噛み合い部のガタを詰めることで、騒音および製造コストを低減するものが種々提案されている。例えば、特許文献１では、偏心ブッシュを用いている。すなわち、偏心ブッシュの外周面は内周面に対して予め偏心している。この偏心ブッシュの外周面をハウジングの保持孔に嵌め込むことで、当該ブッシュに支持されるラック軸の端部の中心を、保持孔の中心に対してピニオン側へ偏心させて、ラック軸をピニオンに押し付ける。

また、ハウジングの保持孔に偏心カム機構を有するブッシュを保持させることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。より具体的には、ブッシュと保持孔の間に介装されたスプリングによって、ブッシュにラック軸回りの付勢力（回転力）が与えられており、この付勢力によるブッシュの回動により、ブッシュに保持されたラック軸の端部がピニオン側に移動して、ラック軸をピニオンに押し付けられるようになっている。

さらに、偏心ラック軸を用いる場合がある。すなわち、ラック軸の一端部を他端部に対してピニオン側へ偏心させて、これら両端部にブッシュを取り付け、各ブッシュをハウジングの対応する保持孔に保持させることで、ラック軸をピニオン側へ押し付ける（例えば、特許文献３参照）。
特開平９−２７７９４４号公報。 特開平８−３０１１２９号公報。 特開２０００−２３３７５９号公報。

しかしながら、特許文献１および２では、予め偏心した部分を含む専用の偏心ブッシュを用いる必要があり、コストが高くついてしまう。さらにブッシュを保持孔に組み付ける際、保持孔に対するブッシュの周方向の位置を設定しなければならず、組み立てに手間がかかってしまう。特に、特許文献２では、ブッシュの他にスプリングを組み付ける必要があり、組み立てに一層手間がかかってしまう。また、特許文献３では、特殊形状の偏心ラック軸を用いなければならず、コストが高くついてしまう。

本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、ラック軸とピニオンの噛合のガタを詰めて騒音を低減できると共に、組み立てにかかる労力が少なくて済み、さらにはコストも安価なステアリング装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、ピニオンと、ピニオンに噛合するラック軸と、ラック軸を軸方向に移動可能に支持するブッシュと、ブッシュを保持する保持孔を含むハウジングとを備えるステアリング装置において、上記保持孔は、ラック軸の軸線に対してピニオン側となる所定の偏心方向に偏心し、ブッシュは筒状の弾性部材を含み、ブッシュが偏心した保持孔に嵌合された状態で弾性部材が変形してラック軸をピニオン側へ付勢することを特徴とする。

本発明によれば、ラック軸とピニオンの噛合のガタを確実に詰めて騒音を低減できる。また、保持孔に対するブッシュの周方向の位置に関わらず、偏心した保持孔に弾性部材を含むブッシュを嵌め込むのみで、ラック軸をピニオン側へ付勢できるので、組み立てにかかる労力を極めて低減することができる。さらに、予め偏心させた部分を含む偏心ブッシュや偏心ラック軸をわざわざ用いる必要が無く、保持孔の位置のオフセットのみで良いので、コストも極めて安価にすることができる。

本発明では、上記ブッシュは、ラック軸に嵌合する内周面と、保持孔に嵌合する外周面とを有し、内周面と外周面とは自由状態において互いに同心に配置される場合がある。この場合、内周面と外周面が互いに同心であって製造が簡単なブッシュを用いても、組み付け時にブッシュの内周面を偏心させることができ、よりコスト安価である。
本発明では、上記ブッシュは、保持孔に嵌合する外周面を有し、保持孔および外周面が互いに合致するテーパ状に形成される場合がある。この場合、ラック軸に取り付けられたブッシュを保持孔に向けて軸方向に押し込むのみで、ブッシュの外周面をラック軸に対して偏心させて弾性部材を変形させ、ラック軸をピニオンに付勢することができる。その結果、組み立てにかかる労力をより低減することができる。

本発明では、上記ブッシュは、ブッシュに対するラック軸の相対移動を所定の偏心方向に案内する案内手段を備える場合がある。この場合、ラック軸をより確実にピニオン側へ付勢することができる。さらに、この場合において、上記ブッシュに、上記保持孔の周方向に関するブッシュの位置決めを行う位置決め手段を備えることで、案内手段によるラック軸の案内方向を所定の偏心方向に精度よく一致させることができる。

本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施の形態のステアリング装置１の概略構成を示す模式的な一部断面正面図であり、図２は、ステアリング装置１の一部断面側面図である。図１および図２を参照して、ステアリング装置１は、ステアリングホイール（図示せず）に同伴回転可能に連結されるピニオン軸２と、車両の左右方向に延び、ピニオン軸２に設けられたピニオン３に噛合するラック軸４とを有している。

ラック軸４の両端部にはそれぞれタイロッド５が連結されており、各タイロッド５は、対応するナックルアーム６を介して対応する車輪７に連結されている。ピニオン３は、ラック軸４の一端部８近傍に配置されている。ステアリングホイールの回転操作に伴いピニオン軸２が回転されると、この回転はピニオン３およびラック軸４によって、車両の左右方向に沿うラック軸４の直線運動に変換される。これにより車輪７の転舵が達成される。

ピニオン軸２、ピニオン３およびラック軸４を収容するハウジング９が設けられている。ピニオン軸２の軸方向中間部および先端部には、対応する軸受１０，１１がそれぞれ嵌め合わされており、ピニオン軸２は、これら軸受１０，１１を介してハウジング９に回転可能に支持されている。また、ラック軸４を軸方向Ｓに移動可能に支持するブッシュ１２，１３が、ラック軸４の対応する一端部８および他端部１４に取り付けられている。なお、以下では、ラック軸４の軸方向Ｓを単に「軸方向Ｓ」ともいう。

ハウジング９には、対応するブッシュ１２，１３をそれぞれ保持する保持孔１５，１６が形成されている。各保持孔１５，１６には、対応するブッシュ１２，１３が嵌め合わされている。すなわち、ラック軸４の一端部８および他端部１４はそれぞれ、対応するブッシュ１２，１３を介して対応する保持孔１５，１６に軸方向Ｓに移動可能に支持されている。

ラック軸４の他端部１４に取り付けられたブッシュ１３は、内周面と外周面が互いに同心に形成されており、ストッパ１７等によって保持孔１６に対する軸方向移動を規制されている。ピニオン３にラック軸４が噛合された状態において、ラック軸４の他端部１４は、保持孔１６と同心に配置されている。ラック軸４の一端部８に取り付けられたブッシュ１２は、例えば圧入嵌合によって保持孔１５に対する軸方向移動を規制されている。

図３は、ステアリング装置１の要部を模式的に示した平面図である。図３（Ａ）は、ラック軸４がピニオン３に付勢されていない状態を示しており、図３（Ｂ）は、ラック軸４がピニオン３に付勢された状態を示している。
図１〜図３を参照して、本実施の形態の特徴とするところは、保持孔１５，１６のうち、ピニオン３に近いほうの保持孔１５を、ラック軸４の軸線Ｌ１に対してピニオン３側となる所定の偏心方向Ｅに偏心させると共に、ブッシュ１２に筒状の弾性部材１８を設けることで、ブッシュ１２が偏心した保持孔１５に嵌合された状態で弾性部材１８が変形してラック軸４をピニオン３側へ付勢し、ピニオン３とラック軸４との間の噛み合いのガタを詰める点にある。

具体的には、偏心方向Ｅとは、ラック軸４の軸線Ｌ１およびピニオン３の軸線Ｌ２の両方に直交する方向（図１において紙面に垂直な方向、図２において左右方向）のうちの一方（図２において左方向）をいう。保持孔１５の軸線Ｌ３は、ラック軸４の軸線Ｌ１に対して、偏心方向Ｅに偏心している。換言すれば、保持孔１５の軸線Ｌ３は、保持孔１６の軸線でもある軸線Ｌ１に対して偏心方向Ｅに偏心している。

図４は、ラック軸４およびブッシュ１２の自由状態での一部断面側面図であり、図５は、ブッシュ１２およびラック軸４の一部断面正面図である。なお、自由状態とは、ブッシュ１２が外力を受けていない状態をいう。図４および図５を参照して、ブッシュ１２は、上記の弾性部材１８と、弾性部材１８の径方向内方に配置される円筒状の内筒１９と、弾性部材１８の径方向外方に配置される円錐テーパ状の外筒２０と、外筒２０と一体に設けられて弾性部材１８の一側面１８ａを覆う環状側壁２１とを備えている。

弾性部材１８は、例えば弾性を有するゴム材により形成されてラック軸４を取り囲んでいる。弾性部材１８に対するラック軸４の径方向の相対移動によって、弾性部材１８は偏肉され、ラック軸４に反発力(付勢力）を付与する。内筒１９、外筒２０および環状側壁２１は、金属材や樹脂材等（本実施の形態では、金属材）によって環状に形成されている。内筒１９の外周面は、弾性部材１８の内周面に接合されている。内筒１９の内周面は、ブッシュ１２の内周面１２ａを構成し、ラック軸４の一端部８と嵌合している。内筒１９の内周面には、ラック軸４の摺動摩擦を低減するコーティング加工が施されており、ラック軸４を極めて滑らかに摺動できるようになっている。

外筒２０の内周面は、弾性部材１８の外周面に接合されている。外筒２０の外周面は、ブッシュ１２の外周面１２ｂを構成し、保持孔１５に嵌合するようになっている。ブッシュ１２の外周面１２ｂおよび保持孔１５の周面（図１参照）は、テーパ状に形成されて互いに合致する形状とされている。これにより、ブッシュ１２を保持孔１５に向けて軸方向に押し込むことで、ブッシュ１２の外周面１２ｂを、保持孔１５の周面と同心になるように調心しながら保持孔１５に嵌め込むことができる。

再び図４および図５を参照して、ブッシュ１２の内周面１２ａおよび外周面１２ｂは、自由状態において、互いに同心に配置されている。このように、ブッシュ１２には、自由状態において偏心部分が設けられていない。
環状側壁２１は、外筒２０の一端部から径方向内方に延設されている。環状側壁２１および外筒２０は、内筒１９と別体に形成されており、内筒１９をこれら環状側壁２１および外筒２０に対して独立して移動させることが可能となっている。

環状側壁２１は、ブッシュ１２に対するラック軸４の相対移動を偏心方向Ｅに案内する案内手段としての挿通孔２２と、保持孔１５の周方向Ｒに関するブッシュ１２の位置決めを行う位置決め手段としての係合部２３とを備えている。挿通孔２２は、ラック軸４の外径より大きな径を有すると共に、偏心方向Ｅに延びる長孔に形成されており、ラック軸４が挿通されている。挿通孔２２の周面は、偏心方向Ｅの両端に配置される円弧部と、偏心方向Ｅに延びて各円弧部間を接続する直線部２２ａとを含んでいる。これにより、環状側壁２１に対するラック軸４の移動を偏心方向Ｅに案内するとともに、偏心方向Ｅ以外の方向への移動を規制している。

この挿通孔２２は、ブッシュ１２に対するラック軸４の相対移動を所定量Ａ以下に規制する規制手段としての機能も備えている。具体的には、挿通孔２２は、偏心方向Ｅに所定量Ａだけ延びている。ラック軸４の一端部８は、挿通孔２２の長手方向両端部の何れか一方に当接すると、挿通孔２２の周面に受けられる。これにより、例えば路面からの反力等に起因してラック軸４に極めて大きな曲げ力が生じても、ラック軸４の過大な撓みを防止できる。

図２および図４を参照して、係合部２３は、環状側壁２１に円周等配に例えば２箇所設けられている。各係合部２３は、環状側壁２１の外周縁の一部を例えば半円形形状に切り欠くことで形成されている。一方、保持孔１５の周面には、各係合部２３の位置に対応する位置に、被係合部としての突起２４が突設されている。ブッシュ１２を保持孔１５に嵌合した状態では、各係合部２３が対応する突起２４に係合し、保持孔１５に対するブッシュ１２の相対回動が規制される。

図３を参照して、ブッシュ１２の組み付けは以下のように行われる。すなわち、図３（Ａ）に示すように、予めラック軸４をピニオン３に噛合すると共に他端部１４をブッシュ１３を介して保持孔１６に支持させておく。次に、ブッシュ１２をラック軸４の一端部８に取り付け、ブッシュ１２を保持孔１５に向けて軸方向（白抜き矢符方向）に押し込んで嵌合させ（図３（Ｂ）参照）、ブッシュ１２の外周面１２ｂをラック軸４に対して偏心方向Ｅに偏心させる。これにより、ブッシュ１２の弾性部材１８の肉の一部が圧縮変形されて偏心方向Ｅ（黒塗り矢符方向）に付勢力を生じ、ラック軸４をピニオン３側に付勢する。

このように、本実施の形態によれば、ブッシュ１２を保持孔１５に嵌合させることで、弾性部材１８が変形してラック軸４をピニオン３側へ付勢するので、ラック軸４とピニオン３の噛合のガタを確実に詰めて騒音を低減できる。特に、保持孔１５，１６のうちピニオン３に近い側の保持孔１５を偏心させることで、ラック軸４のピニオン３への付勢（与圧付与）をより確実に行うことができる。

また、保持孔１５に対するブッシュ１２の周方向の位置に関わらず、保持孔１５にブッシュ１２を嵌め込むのみで、弾性部材１８を圧縮してラック軸４をピニオン３側へ付勢できるので、組み立てにかかる労力を極めて低減することができる。
これに加え、保持孔１５の周面およびブッシュ１２の外周面１２ｂを互いに合致するテーパ状に形成しているので、ラック軸４に取り付けられたブッシュ１２を保持孔１５に向けて軸方向に押し込むのみで、ブッシュ１２の外周面１２ｂをラック軸４に対して偏心させて弾性部材１８を変形させ、ラック軸４をピニオン３に付勢することができる。その結果、組み立てにかかる労力をより低減することができる。

また、予め偏心させた部分を含む偏心ブッシュや偏心ラック軸をわざわざ用いる必要が無く、保持孔１５の位置のオフセットのみで良い。したがって、内周面１２ａと外周面１２ｂが互いに同心であって製造が簡単なブッシュ１２を用いても、組み付け時にブッシュ１２の内周面１２ａを偏心させることができ、極めてコスト安価である。
さらに、環状側壁２１に挿通孔２２を設けることで、ブッシュ１２に対するラック軸４の相対移動を偏心方向Ｅに案内することができ、ラック軸４をより確実にピニオン３側へ付勢することができる。このように、挿通孔２２によってラック軸４の移動を偏心方向Ｅに案内する場合には、ブッシュ１２に係合部２３を設けて保持孔１５の突起２４に係合させることで、周方向Ｒに関するブッシュ１２の位置決めを行うことができる。その結果、挿通孔２２によるラック軸４の案内方向を偏心方向Ｅに精度よく一致させることができる。

本発明は、以上の実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、ラック軸４の両端部８，１４に偏心させた保持孔１５を設けても良い。
また、保持孔１５の周面およびブッシュ１２の外周面１２ｂを、テーパを設けない円筒面に形成しても良い。さらに、位置決め手段としての係合部２３を、ブッシュ１２の外筒２０の外周面１２ｂに形成しても良い。さらにまた、係合部２３をハウジング９の保持孔１５に形成すると共に、突起２４を、ブッシュ１２の環状側壁２１または外周面１２ｂに形成しても良い。また、係合部２３および突起２４を廃止しても良い。

さらに、案内手段としての挿通孔２２を楕円形形状や小判形形状に形成しても良いし、廃止しても良い。
また、内筒１９を挿通孔２２に挿通されるように延設し、挿通孔２２によって、内筒１９を偏心方向Ｅに所定量Ａ以下だけ案内させても良い。さらに、内筒１９および外筒２０の少なくとも一方を廃止して、ブッシュ１２の内周面１２ａおよび外周面１２ｂを、弾性部材１８の対応する内周面および外周面で構成しても良い。また、環状側壁２１を、外筒２０に代えて内筒１９と一体に形成しても良いし、廃止しても良い。

本発明の一実施の形態のステアリング装置の概略構成を示す模式的な一部断面正面図である。 ステアリング装置の一部断面側面図である。 ステアリング装置の要部を模式的に示した平面図である。（Ａ）は、ラック軸がピニオンに付勢されていない状態を示しており、（Ｂ）は、ラック軸がピニオンに付勢された状態を示している。 ラック軸およびブッシュの自由状態での一部断面側面図である。 ブッシュおよびラック軸の一部断面正面図である。

符号の説明

１ ステアリング装置
３ ピニオン
４ ラック軸
９ ハウジング
１２ ブッシュ
１２ａ 内周面
１２ｂ 外周面
１５ 保持孔
１８ 弾性部材
２２ 挿通孔（案内手段）
２３ 係合部（位置決め手段）
Ｓ 軸方向
Ｅ 偏心方向
Ｌ１ 軸線
Ｒ 周方向

Claims (5)

1. ピニオンと、ピニオンに噛合するラック軸と、ラック軸を軸方向に移動可能に支持するブッシュと、ブッシュを保持する保持孔を含むハウジングとを備えるステアリング装置において、
   上記保持孔は、ラック軸の軸線に対してピニオン側となる所定の偏心方向に偏心し、ブッシュは筒状の弾性部材を含み、ブッシュが偏心した保持孔に嵌合された状態で弾性部材が変形してラック軸をピニオン側へ付勢することを特徴とするステアリング装置。
2. 請求項１において、上記ブッシュは、ラック軸に嵌合する内周面と、保持孔に嵌合する外周面とを有し、内周面と外周面とは自由状態において互いに同心に配置されることを特徴とするステアリング装置。
3. 請求項１または２において、上記ブッシュは、保持孔に嵌合する外周面を有し、保持孔および外周面が互いに合致するテーパ状に形成されることを特徴とするステアリング装置。
4. 請求項１，２または３において、上記ブッシュは、ブッシュに対するラック軸の相対移動を所定の偏心方向に案内する案内手段を備えることを特徴とするステアリング装置。
5. 請求項４において、上記ブッシュは、上記保持孔の周方向に関するブッシュの位置決めを行う位置決め手段を備えることを特徴とするステアリング装置。

Images