JP2006282110A - ラック軸支持装置およびステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ラックアンドピニオン式のステアリング装置１のラック軸支持装置２において、ラトル音の発生を確実に抑制すること。
【解決手段】ハウジング９の保持孔８に、保持孔８の深さ方向Ｚ１に摺動自在なラック軸支持部材１０を収容し、ラック軸支持部材１０を付勢部材１２によってラック軸７側へ付勢する。ラック軸支持部材１０は、ラック軸７の背面７ｂに摺接する摺接板１４と、摺接板１４を受ける樹脂部材１５と、封止ねじ１１と所定間隔を離して対向し且つ付勢部材１２からの付勢力を樹脂部材１５に伝達する金属部材１６とを備える。樹脂部材１５および金属部材１６を継手１７により相対揺動可能に接続する。ラック軸７の揺動変位に樹脂部材１５のみを追従させ、金属部材１６を不用意に変位させない。
【選択図】 図１

Description

本発明はラック軸支持装置およびこれを含むステアリング装置に関する。

ラックアンドピニオン式のステアリング装置には、通例、ラックとピニオンとの間のバックラッシを除去するためのラック軸支持装置が提供されている。そのラック軸支持装置では、ハウジングに設けられた孔に前後に摺動自在なサポートヨークとこのサポートヨークを付勢する付勢部材を収容し、この付勢部材により付勢されたサポートヨークによって、ラック軸を軸方向に摺動自在に支持するとともにラック軸をピニオン軸側へ押圧している。

上記のサポートヨークを、金属製の本体と、この本体の外周面の一部に一体に形成された樹脂部とで構成することにより、ハウジングの孔内でサポートヨークががたついて発生するラトル音を軽減するようにしたラック軸支持装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開平０９−２２６６０４号公報

上記公報のラック軸支持装置では、サポートヨークを構成する金属製の本体および樹脂部が一体に形成されているので、サポートヨークがハウジングの孔の中心軸線に対して傾倒するように揺動した場合、金属製の本体がハウジングの孔の内周面に直接、当接し、ラトル音を発生するおそれがある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、ラトル音の発生を確実に抑制することができる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、ハウジングに形成された保持孔内に保持孔の深さ方向に摺動可能に収容され且つラック軸のラックの背面を摺動可能に支持するラック軸支持部材と、上記保持孔の入口に固定される封止部材と、この封止部材とラック軸支持部材との間に介在し且つラック軸支持部材をラック軸側へ付勢する付勢部材とを備え、上記ラック軸支持部材は、ラック軸のラックの背面に摺接する摺接板と、この摺接板を受ける樹脂部材と、上記封止部材と所定間隔を離して対向し且つ付勢部材からの付勢力を樹脂部材に伝達する金属部材と、上記樹脂部材および金属部材を相対揺動可能に接続する継手とを含むラック軸支持装置を提供する。

本発明では、ラック軸の微小回転変位に合わせて樹脂部材が自在に動くことでラック軸の微小回転変位が吸収される。したがって、金属部材が不用意に揺動することがなく、その結果、金属部材とハウジングの保持孔の内周面との衝突に起因するラトル音の発生を抑制することができる。また、樹脂部材であれば、上記のように自在に動いてハウジング等と接触してもラトル音を発生することはない。上記の金属部材は、鋳造品、鍛造品の他、焼結金属からなる部材をも含む概念である。上記の摺接板としては、低摩擦係数を有する板が好ましく、例えば金属板自体や、フッ素樹脂が被覆された金属板を示すことができる。

また、上記継手は、樹脂部材および金属部材の互いの対向面の何れか一方に上記保持孔の中心軸線に沿って形成された嵌合孔と、他方に形成され且つ上記嵌合孔に弾力的に嵌合する嵌合突起とを含む場合がある。この場合、ラック軸の動きに追従して、樹脂部材が、上記の中心軸線回りに自在に回動したり、上記の中心軸線に対して傾倒するように自在に揺動したりすることにより、金属部材の不用意ながたつきを防止することができる。また、簡単な構造にて継手を実現することができる。

また、上記継手は上記保持孔の中心軸線上に配置された球面継手を含み、上記球面継手は、樹脂部材および金属部材の対向面の何れか一方に形成された球状突起と、他方に形成され且つ上記球状突起に嵌合する球面状凹部とを含む場合がある。この場合、ラック軸の動きに追従して、樹脂部材が、あらゆる方向に自在に揺動変位することができるので、金属部材の不用意ながたつきを確実に防止することができる。また、簡単な構造にて継手を実現することができる。

また、上記樹脂部材および金属部材の互いの対向面の少なくとも一方に設けられ且つ他方に当接する突起を備え、この突起は上記継手から離れた位置に配置されている場合がある。この場合、上記の突起とこれに当接する部分は互いの面圧が高くなり、変形し易くなる。ラック軸を支持するために必要な十分な強度を有する材料により樹脂部材を形成した場合にも、金属部材と当接する樹脂部材を十分な変形量で変形させて高い緩衝作用を得ることができる。

また、本発明は、上記ラック軸支持装置を含み、上記ラック軸支持装置を用いてラック軸を軸方向に摺動自在に支持するステアリング装置を提供する。本発明では、ラトル音の発生を確実に防止することのできるステアリング装置が達成される。

本発明の好ましい実施の形態の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ラックアンドピニオン式のステアリング装置の要部の断面図である。図１を参照して、本ステアリング装置１にはラック軸支持装置２が装備されている。ピニオン軸３は、例えば玉軸受からなる第１の軸受４と例えば円筒ころ軸受からなる第２の軸受５によって、ピニオンハウジング６内に回転可能に支持されている。また、ラック軸７は、ピニオンハウジング６内に設けられた上記のラック軸支持装置２と、ピニオンハウジング６に連結される図示しないラックハウジング内に設けられた図示しない軸受部材とによって、その軸長方向（紙面に直交する方向）に沿って摺動自在に支持されている。

ピニオン軸３のピニオン３ａとラック軸７のラック７ａはピニオンハウジング６内で相互に噛み合わされている。図示していないが、ラック軸７の両端部はタイロッドを介して操向車輪に連結されており、図示しないステアリングホイール等の操舵部材の回転に伴ってラック軸７が軸長方向に移動し操舵が達成される。
上記のラック軸支持装置２は、円孔からなる保持孔８を有するハウジング９と、保持孔８に保持孔８の深さ方向Ｘ１に沿って摺動自在に収容され且つラック軸７のラック７ａの背面７ｂを摺動可能に支持するラック軸支持部材１０と、保持孔８の入口にねじ込まれて固定された封止部材としての封止ねじ１１と、ラック軸支持部材１０と封止ねじ１１との間に介在し且つラック軸支持部材１０をラック軸７側へ付勢する付勢部材１２とを備える。

上記のハウジング９は、ピニオンハウジング６と一体に形成され、ラック軸７を隔ててピニオン軸３と反対側に配置されている。ピニオンハウジング６およびハウジング９は例えばダイキャストにより製作される。
上記の保持孔８の入口における内周面８ａには、雌ねじ部８ｂが形成され、この雌ねじ部８ｂに、上記の封止ねじ１１がねじ込まれて固定されている。また、封止ねじ１１の外周に螺合されたロックナット１３がハウジング９の端面に押圧されることより、封止ねじ１１がハウジング９に止定されている。

ラック軸支持部材１０は、ラック軸７の上記背面７ｂに摺接する摺接板１４と、この摺接板１４を受ける樹脂部材１５と、上記封止ねじ１１の前面１１ａと微小な隙間（例えば０．１ｍｍ）を隔てて対向する金属部材１６と、上記樹脂部材１５および金属部材１６を相対揺動可能に接続する継手１７とを備える。上記の微小な隙間の量は、封止ねじ１１のねじ込み位置の調整により調整される。

樹脂部材１５は、ラック軸７に対向する前面１５ａと、金属部材１６に対向する対向面としての後面１５ｂと、円筒面からなる外周面１５ｃとを有している。樹脂部材１５の前面１５ａには、ラック軸７の背面７ｂの形状に概ね一致する凹面１８が形成されており、この凹面１８に沿うように上記の摺接板１４が取り付けられている。摺接板１４としては、低摩擦係数を有する板が好ましく、例えば金属板や、フッ素樹脂を被覆した金属板を示すことができる。また、樹脂部材１３としては、例えばポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）を用いることができる。

樹脂部材１５の後面１５ｂの中央部には、金属部材１６の前面１６ａの中央部を受けるボス状の受け部１９が突出形成され、その受け部１９から筒状突起からなる嵌合突起２０が突出形成されている。この嵌合突起２０は、金属部材１６の中心孔からなる嵌合孔２１に弾性的に嵌合している。これら嵌合突起２０と嵌合孔２１とにより、上記の継手１７が構成されている。

この継手１７は、樹脂部材１５が金属部材１６に対して保持孔８の中心軸線Ｃ１の回りに（図１において、矢符Ｙ１で示す方向に）回動変位することを許容する。このとき、嵌合突起２０は嵌合孔２１に対して周方向に相対回転する。また、継手１７は、樹脂部材１５がその軸線を上記の中心軸線Ｃ１に対して傾倒させるように当該継手１７を中心として上下に（図１において、矢符Ｚ１で示す方向に）揺動変位することを許容する。このとき、嵌合突起２０は嵌合孔２１内で撓む。

また、樹脂部材１５の後面１５ｂには、樹脂部材１５と同心の円周上に周方向に等間隔で配置された複数の突起２２が設けられている。これらの突起２２は金属部材１６の前面１６ａに接触しており、弾性的に変形する。
付勢部材１２は例えば圧縮コイルばねからなる。付勢部材１２は、封止ねじ１１に形成された凹所２３内に収容されている。付勢部材１２は、金属部材１６の後面１６ｂに形成された凹部からなる受け部１６ｃと上記凹所２３の底部２３ａとの間に介在している。

金属部材１６は円筒面からなる外周面１６ｄを有し、この外周面１６ｄに形成された収容溝に、例えばＯリングからなる環状の弾性部材２４が収容されている。弾性部材２４は保持孔８の内周面８ａに弾性的に接触して、保持孔８の内周面８ａと金属部材１６の外周面１６ｄとの間を封止する。また、弾性部材２４は保持孔８内での金属部材１６のがたつきを防止するように働く。

本実施の形態によれば、ラック軸支持装置２およびこれを含むステアリング装置１において、以下の優れた利点がある。すなわち、ラック軸支持部材１０がラック軸７から保持孔８の深さ方向Ｘ１に沿って負荷荷重を受けたときには、樹脂部材１５が上記深さ方向Ｚ１に沿って弾性的に圧縮され緩衝効果を発揮することができる。
特に、金属部材１６に当接する樹脂部材１５の突起２２の部分は、相対的に面圧が高くなっていて撓み易くなっているので、突起２２の収縮により十分な緩衝効果を得ることができる。換言すると、ラック軸７を支持するために必要十分な強度を有する材料により樹脂部材１５を形成した場合にも、金属部材１６と当接する樹脂部材１５の部分を十分な変形量で変形させて高い緩衝作用を得ることができる。

また、ラック軸７の撓みに起因してラック軸７がラック軸支持部材１０を保持孔８の中心軸線Ｃ１の回りに回転させるような方向Ｙ１に微小な回動変位を生じたときにも、継手１７の働きで樹脂部材１５が金属部材１６に対して上記の中心軸線Ｃ１の回りに回動変位することにより、ラック軸７の微小な回動変位を吸収し、緩衝効果を発揮することができる。樹脂部材１５であれば保持孔８の内周面８ａに対して摺動性良く、スムーズに回転することができる。一方、金属部材１６は不用意に動くことがなく、ラトル音の発生を確実に防止することができる。

さらに、ラック軸７の撓み等に起因して、ラック軸７がラック軸支持部材１０を保持孔８の中心軸線Ｃ１に対して傾倒させようとする方向Ｚ１に揺動変位を生じたときにも、継手１７の働きで、樹脂部材１５が金属部材１６に対して揺動変位することにより、ラック軸７の揺動変位を吸収し、緩衝効果を発揮することができる。しかも、このとき、樹脂部材１５の何れかの突起２２が収縮することにより、上記の緩衝効果を一層高めることができる。一方、金属部材１６は不用意に動くことがなく、ラトル音の発生を確実に防止することができる。

以上のように、ラック軸７の変位に合わせて樹脂部材１５が自在に動くことでラック軸７の変位を吸収し、金属部材１６を不用意に揺動させることがない。その結果、金属部材１６とハウジング９の保持孔８の内周面８ａとの衝突に起因するラトル音の発生を確実に防止することができる。また、樹脂部材１５であれば、上記のように自在に動いてハウジング９等と接触してもラトル音を発生することはない。

また、樹脂部材１５および金属部材１６にそれぞれ一体に形成した嵌合突起２０および嵌合孔２１を用いた簡単な構造により、上記の働きをする継手１７を実現することができる。
本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、例えば、図２に示すように、嵌合突起２０Ａの外周２０１に軸方向にクラウニングを施した継手１７Ａを用いることもできる。この場合、図１の実施の形態と同様の作用効果に加えて、ラック軸７の揺動に対する樹脂部材１５の追従性が向上する。

また、図３に示すように、継手として上記保持孔８の中心軸線Ｃ１上に配置された球面継手１７Ｂを用いることもできる。その球面継手１７Ｂは、樹脂部材１５の後面１５ｂおよび金属部材１６の前面１６ａの何れか一方（図３では金属部材１６の前面１６ａ）に形成された球状突起２５と、他方（図３では樹脂部材１５の後面１５ｂ）に形成され且つ上記球状突起２５に嵌合する球面状凹部２６とを含む。図３の実施の形態においても、図２の実施の形態と同様の作用効果に加えて、ラック軸７の揺動に対する樹脂部材１５の追従性が向上する。

また、図１の実施の形態では、ラック軸７の揺動を緩衝するために突起２２を樹脂部材１５に設けたが、図４に示すように、突起２２Ａを金属部材１６の前面１６ａに設けて、樹脂部材１５が受ける面圧を部分的に高くし、樹脂部材１５の充分な弾性変形量を確保するようにしてもよい。
なお、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。

本発明の一実施の形態のラック軸支持装置が適用されたラックアンドピニオン式のステアリング装置の要部の断面図である。 本発明の別の実施の形態のラック軸支持装置の要部の概略断面図である。 本発明のさらに別の実施の形態のラック軸支持装置の要部の概略断面図である。 本発明のさらに別の実施の形態のラック軸支持装置の要部の概略断面図である。

符号の説明

１…ステアリング装置、２…ラック軸支持装置、７…ラック軸、７ａ…ラック、７ｂ…背面、８…保持孔、９…ハウジング、１０…ラック軸支持部材、１１…封止ねじ（封止部材）、１２…付勢部材、１４…摺接板、１５…樹脂部材、１５ｂ…後面（対向面）、１６…金属部材、１６ａ…前面（対向面）、１７，１７Ａ…継手、１７Ｂ…球面継手（継手）、２０，２０Ａ…嵌合突起、２１…嵌合孔、２２，２２Ａ…突起、２５…球状突起、２６…球面状凹部、Ｃ１…（保持孔の）中心軸線

Claims (5)

1. ハウジングに形成された保持孔内に保持孔の深さ方向に摺動可能に収容され且つラック軸のラックの背面を摺動可能に支持するラック軸支持部材と、
   上記保持孔の入口に固定される封止部材と、
   この封止部材とラック軸支持部材との間に介在し且つラック軸支持部材をラック軸側へ付勢する付勢部材とを備え、
   上記ラック軸支持部材は、ラック軸のラックの背面に摺接する摺接板と、この摺接板を受ける樹脂部材と、上記封止部材と所定間隔を離して対向し且つ付勢部材からの付勢力を樹脂部材に伝達する金属部材と、上記樹脂部材および金属部材を相対揺動可能に接続する継手とを含むことを特徴とするラック軸支持装置。
2. 請求項１において、上記継手は、樹脂部材および金属部材の互いの対向面の何れか一方に上記保持孔の中心軸線に沿って形成された嵌合孔と、他方に形成され且つ上記嵌合孔に弾力的に嵌合する嵌合突起とを含むラック軸支持装置。
3. 請求項１において、上記継手は上記保持孔の中心軸線上に配置された球面継手を含み、上記球面継手は、樹脂部材および金属部材の対向面の何れか一方に形成された球状突起と、他方に形成され且つ上記球状突起に嵌合する球面状凹部とを含むラック軸支持装置。
4. 請求項１，２又は３の何れか１項において、上記樹脂部材および金属部材の互いの対向面の少なくとも一方に設けられ且つ他方に当接する突起を備え、この突起は上記継手から離れた位置に配置されているラック軸支持装置。
5. 請求項１ないし４の何れか１項に記載のラック軸支持装置を含み、上記ラック軸支持装置を用いてラック軸を軸方向に摺動自在に支持することを特徴とするステアリング装置。

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