JP2007099216A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転舵軸の良好な支持特性を有し、転舵軸をスムーズに移動させることができるステアリング装置が求められている。
【解決手段】ステアリング装置は、ケース１３、弾性部材１４およびブッシュ１２を含み、一括してハウジング内に組み込み可能なサブアセンブリとしての軸受ユニット１１を備える。ケース１３は、筒状に形成され、ハウジングの内周に保持される。ブッシュ１２は、隙間量ｔ１×２の範囲内で径方向Ｚ１に移動可能に、また、隙間量ｔ２×２の範囲内で軸方向Ｙ１に移動可能にケース１３内に収容され、転舵軸を軸長方向に摺動自在に支持する。弾性部材１４は、ケース１３とブッシュ１２との間で弾性的に圧縮されている。ブッシュ１２は、隙間量ｔ１×２の範囲内で径方向Ｚ１に弾性的に移動可能であり、また、隙間量ｔ２×２の範囲内で軸方向Ｙ１に弾性的に移動可能である。
【選択図】図２

Description

この発明は、自動車等のステアリング装置に関するものである。

ラック軸を支持する筒状のブッシュと、ブッシュの外周の環状溝に収容された弾性部材とを含む軸受装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この軸受装置では、弾性部材が、ハウジングの保持孔の内周とブッシュの外周との間で弾性的に圧縮されており、その結果、ブッシュが径方向に弾性支持されている。また、ブッシュの軸方向と平行な方向に弾性部材が剪断変形することを用いて、実質的に、ブッシュが軸方向に弾性支持されている。

また、ラック軸を支持する筒状のブッシュと、ブッシュの両端の外周に形成された環状段部にそれぞれ収容された一対の弾性部材とを含む軸受装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
この軸受装置では、一対の弾性部材は、ハウジングの保持孔の底に形成された環状段部とブッシュの一端の環状段部との間で、軸方向および径方向に弾性的に圧縮されている。また、他方の弾性部材は、ハウジングの保持孔の入口に嵌合された環状のストッパとブッシュの他端の環状段部との間で、軸方向および径方向に弾性的に圧縮されている。これにより、ブッシュが軸方向および径方向に弾性支持されている。
特開２００４−１８３７８０号公報 特開２００４−２５５９８８号公報

しかしながら、特許文献１記載の軸受装置では、ラック軸が軸方向に移動する際に、ブッシュおよび弾性部材がラック軸と共に移動し、ブッシュが保持孔に嵌合されたストッパ等に当接してしまう場合がある。このような場合、軸受装置は、ラック軸を軸方向に対して弾性的に支持できなくなる。その結果、ラック軸の移動抵抗が急激に立ち上がるので、ラック軸をスムーズに移動させることができない。

特許文献２記載の軸受装置では、ブッシュ、弾性部材およびストッパをハウジングに組み付けた後でなければ、弾性部材の圧縮量やブッシュの移動可能な範囲が決まらず、したがって、弾性部材による良好な支持特性を得るための寸法管理が困難である。
また、ハウジングの保持孔に、ブッシュや一対の弾性部材を個別に組み込むので、組立作業に手間がかかる。

この発明は、かかる背景のもとになされたものであり、転舵軸の良好な支持特性を有し、転舵軸をスムーズに移動させ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、操舵により軸長方向（Ｘ１）に移動する転舵軸（６）を収容した筒状のハウジング（７）と、筒状のハウジングの内面（２４ｂ）によって保持された筒状のケース（１３，１３０，１７１）と、ケース内に軸方向（Ｙ１）および径方向（Ｚ１）に移動可能に収容され、転舵軸を軸長方向に摺動自在に支持するブッシュ（１２）と、ケースとブッシュとの間で弾性的に圧縮され、ブッシュを上記移動可能な範囲内で弾性的に支持する弾性部材（１４）とを備え、上記のケース、弾性部材およびブッシュを含み、一括してハウジング内に組み込み可能なサブアセンブリ（１１）が構成されていることを特徴とするステアリング装置（１）である。

本発明によれば、ケース、弾性部材およびブッシュを含み、一括してハウジング内に組み込み可能なサブアセンブリを構成している。これにより、サブアセンブリの状態で、弾性部材の圧縮量やブッシュの移動可能な範囲を精度よく管理することができる。したがって、転舵軸の良好な支持特性を得ることができ、且つ転舵軸をスムーズに移動させることができる。また、サブアセンブリとしてハウジング内に組み込むことができるので、組立てが容易である。

また、本発明において、上記ブッシュは、筒状のブッシュ本体（１５）と、ブッシュ本体の外周面（１５ａ）に形成された一対の環状溝（１６）とを含み、これら一対の環状溝は、ブッシュ本体の軸方向の両端にそれぞれ形成されて軸方向外方に開放されており、上記ケースは、周壁（１９）と、周壁の一対の端部（２０ａ，２０ｂ）に、それぞれ、形成された一対の端壁（１８，２２、２８）とを含み、上記弾性部材は、一対の環状の弾性部材を含み、これら一対の弾性部材は、それぞれ、ケースの周壁と対応する環状溝の底（１６ａ）との間に弾性的に挟持されているとともに、ケースの端壁と対応する環状溝の内壁面（１６ｂ）との間に弾性的に挟持されている場合がある。これにより、一対の弾性部材は、ブッシュを上記移動可能な範囲内で弾性的に支持することができる。

また、本発明において、上記ケースは、周壁および一方の端壁が単一の部材で一体に形成された第１の部材（１７，１７０）と、この第１の部材と別の部材からなり、第１の部材に固定されて他方の端壁を構成する第２の部材（１８）とを含む場合がある。この場合、弾性部材の圧縮量やブッシュのケース内における移動可能な範囲を精度よく管理することができる。

また、本発明において、上記ケースは、周壁および一対の端壁が単一の部材で一体に形成されてなり、一方の端壁は周壁の端部から折り曲げ形成されている場合がある。この場合、弾性部材の圧縮量やブッシュのケース内における移動可能な範囲を精度よく管理し、ステアリング装置の部品点数の増加を抑えることができる。
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかるラックピニオン式ステアリング装置を模式的に示した概略図である。図１を参照して、ラックピニオン式ステアリング装置１（以下、ステアリング装置１という）は、ステアリングホイール２が連結された入力軸３と、ピニオン４が形成された出力軸５と、ピニオン４と噛み合う転舵軸としてのラック軸６と、ラック軸６が挿通された筒状のハウジング７とを備える。

入力軸３と出力軸５とは、トーションバー８を介して同軸上に連結されている。入力軸３と出力軸５とは、ステアリングホイール２から与えられる操舵トルクに応じて、トーションバー８の弾性的なねじりを伴って相対回転する。
ラック軸６は、図示しない車両の左右方向（図１における左右方向）に延びており、ハウジング７内においてピニオン４と噛み合っている。ラック軸６の両端は、タイロッド９がそれぞれ連結されている。このタイロッド９は、ナックルアーム１０を介して車輪１０ａにそれぞれ連結されている。また、ラック軸６は、ハウジング７内に保持された、ステアリング装置１のサブアセンブリとしての一対の軸受ユニット１１によって、ラック軸６の軸長方向Ｘ１に摺動自在に支持されている。

ステアリングホイール２に操舵トルクが与えられ、ピニオン４が回動する。これにより、ピニオン４と噛み合うラック軸６が軸長方向Ｘ１に移動させられ、車輪１０ａの操舵角度が変化する。
次に、ラック軸６を支持するための一対の軸受ユニット１１について詳細に説明する。なお、以下では、一方の軸受ユニット１１について説明するが、他方の軸受ユニット１１も一方の軸受ユニット１１と同じ構成を含む。

図２は、軸受ユニット１１の断面図であり、図３は、図２の軸受ユニット１１を矢視IIIからみた概略図である。また、図４は、図１における軸受ユニット１１およびその近傍を概略的に示す一部断面拡大図である。
図２および図３を参照して、軸受ユニット１１は、筒状のブッシュ１２と、ブッシュ１２を径方向Ｚ１および軸方向Ｙ１に移動可能に収容するケース１３と、ケース１３内でブッシュ１２を弾性支持する一対の環状の弾性部材１４とを含む。

ブッシュ１２は、例えば、合成樹脂により形成されており、ブッシュ本体１５と、ブッシュ本体１５の外周面１５ａに形成された一対の環状溝１６とを有している。一対の環状溝１６は、ブッシュ本体１５の軸方向Ｙ１の両端にそれぞれ形成され、それぞれブッシュ１２の軸方向Ｙ１外方に開放されている。また、ブッシュ本体１５の内周１５ｂには、ラック軸６が挿通される。この内周１５ｂとラック軸６とのはめあい寸法は、ラック軸６が内周１５ｂを滑らかに摺動できる寸法にされている。

ケース１３は、金属で形成され、筒状の外筒１７と、外筒１７内に嵌合された円盤状の蓋部材１８とを有する。外筒１７は、ブッシュ１２の外周面１５ａに対向する周壁１９と、周壁１９の一方の端部２０ａから延設され、ブッシュ１２の一方の端面２１ａに対向する端壁２２と、周壁１９の他方の端部２０ｂから延設され、蓋部材１８を外筒１７に保持するための複数（本実施の形態においては４つ）の爪２３とを有する。これら周壁１９、端壁２２および複数の爪２３は、単一の板金で一体に形成されている。また、端壁２２には、ラック軸６が挿通される挿通孔２２ａが形成されており、この挿通孔２２ａは、ラック軸６よりも大径に形成されている。図４に示すように、ラック軸６は挿通孔２２ａに遊嵌されている。

再び図２を参照して、蓋部材１８は、外筒１７と別部材であり、ブッシュ１２の他方の端面２１ｂに対向している。蓋部材１８には、ラック軸６が挿通される挿通孔１８ａが形成されており、この挿通孔１８ａは、ラック軸６よりも大径に形成されている。図４に示すように、ラック軸６は挿通孔１８ａに遊嵌されている。また、図２および図３に示すように、上記複数の爪２３は、周壁１９の他方の端部２０ｂからブッシュ１２の径方向Ｚ１内方に折り曲げられて形成されており、これらの爪２３は、外筒１７内に嵌合された蓋部材１８の端面に沿っている。これにより、蓋部材１８の外筒１７からの抜脱が阻止されている。

図２を参照して、一対の弾性部材１４は、ブッシュ１２とケース１３との間に弾性的に圧縮された状態で介在している。具体的には、一対の弾性部材１４は、それぞれ、外筒１７の周壁１９と対応する環状溝１６の底１６ａとの間にそれぞれ弾性的に圧縮されているとともに、外筒１７の端壁２２および蓋部材１８とそれぞれ対応する環状溝１６の内壁面１６ｂとの間に弾性的にそれぞれ圧縮されている。これにより、ブッシュ１２は、ケース１３の径方向Ｚ１に関する中央位置に弾性的に付勢されているとともに、ケース１３の軸方向Ｙ１の中央位置に弾性的に付勢されている。

ブッシュ１２がケース１３の径方向Ｚ１の中央位置に保持された状態で、外筒１７の周壁１９の内周面１９ｂとブッシュ１２の外周面１５ａとの間には、ブッシュ１２の全周に亘って、隙間量ｔ１の径方向隙間２９が設けられている。また、ブッシュ１２がケース１３の軸方向Ｙ１の中央位置に保持された状態で、ブッシュ１２の一方の端面２１ａと外筒１７の端壁２２との間およびブッシュ１２の他方の端面２１ｂと蓋部材１８との間には、隙間量ｔ２の軸方向隙間３０がそれぞれ設けられている。すなわち、ブッシュ１２は、ケース１３内で隙間量ｔ１×２の範囲内で径方向Ｚ１に移動可能に、また、隙間量ｔ２×２の範囲内で軸方向Ｙ１に移動可能に収容されている。

ブッシュ１２、一対の弾性部材１４、外筒１７および蓋部材１８を含む軸受ユニット１１は、ステアリング装置１のサブアセンブリとして一体に組み立てられている。具体的には、ブッシュ１２および一対の弾性部材１４が、外筒１７の複数の爪２３が折り曲げられていない状態で、外筒１７内に挿入される。次いで、蓋部材１８が外筒１７内に嵌合、例えば圧入された後、複数の爪２３が径方向Ｚ１内方に折り曲げられる。これにより、蓋部材１８の外筒１７からの抜け止めが達成される。

このようにして、ステアリング装置１のサブアセンブリとしての軸受ユニット１１の組み立てが完了する。
組み立てられた軸受ユニット１１は、図４に示すように、ハウジング７に形成された保持孔２４内に嵌合され、保持される。ケース１３の外筒１７の外周面１７ａは、保持孔２４の内周２４ｂに圧入されている。また、ケース１３の外筒１７の端壁２２は、保持孔２４の底に形成された環状の位置決め段部２４ａに当接されている。これにより、ケース１３は、ハウジング７の軸方向に位置決めされた状態で、保持孔２４に保持されている。ラック軸６を保持するためのブッシュ１２は、一対の弾性部材１４、外筒１７および蓋部材１８を介して、ハウジング７に弾性的に支持されている。

ハウジング７は、保持孔２４の軸方向Ｙ１外方側（図４においては右側）に隣接して、保持孔２４よりも大径のストッパ固定孔２７を有しており、このストッパ固定孔２７にストッパ２５が圧入されている。ストッパ固定孔２７の底には、ストッパ２５を位置決めする環状の位置決め段部２７ａが形成されている。ストッパ固定孔２７に圧入されたストッパ２５は、位置決め段部２７ａに当接することにより、ハウジング７の軸方向に対して位置決めされている。軸受ユニット１１の複数の爪２３とストッパ２５との間には隙間量Ａ１の隙間３１が設けられている。この隙間量Ａ１としては、０〜１ｍｍの範囲内にあることが好ましい。ストッパ２５は、保持孔２４からの軸受ユニット１１の抜脱を規制する。

以上のように、この実施形態によれば、ブッシュ１２は、一対の弾性部材１４を介して、ハウジング７に固定されたケース１３に弾性的に支持された状態で、隙間量ｔ１×２の範囲内で径方向Ｚ１に弾性的に移動することができる。このブッシュ１２の移動可能な範囲内で、ラック軸６を径方向Ｚ１に弾性支持することができる。
また、ブッシュ１２は、隙間量ｔ２×２の範囲内で軸方向Ｙ１に弾性的に移動することもできる。このブッシュ１２の移動可能な範囲内で、ラック軸６を軸方向Ｙ１に弾性支持することができる。したがって、ラック軸６がブッシュ１２に対して摺動しなくても、ラック軸６を軸長方向Ｘ１に弾性的に移動させることができる。すなわち、ラック軸６とブッシュ１２との静止摩擦力よりも低い移動荷重でも、スムーズにラック軸６を軸長方向Ｘ１に始動させることができる。

さらに、図５に示すように、ラック軸６の始動時の移動抵抗は、ラック軸６とブッシュ１２とが相対摺動していない状態で、ラック軸６の軸長方向Ｘ１への移動に伴って、一対の弾性部材１４の弾性変形量が増加することにより、連続的に増加する。ケース１３に対するブッシュ１２の移動量が所定量Ｌ１に達すると、ラック軸６がブッシュ１２に対して摺動を開始し、摺動中のラック軸６の移動抵抗は、ラック軸６とブッシュ１２との動摩擦力に相当する一定の値Ｆ１となる。すなわち、始動時のラック軸６の移動抵抗は、急激には立ち上がらず、ラック軸６とブッシュ１２との動摩擦力に相当する一定の値Ｆ１まで漸次に増加していく。

このように、ラック軸６をハウジング７に対して弾性支持することによって、ラック軸６をスムーズに移動させることができる。また、ラック軸６の移動抵抗が急激に立ち上がることのない良好な特性を得ることができる。
また、軸受ユニット１１は、ブッシュ１２、ケース１３および一対の弾性部材１４を含むステアリング装置１のサブアセンブリとして一体に組み立てることができる。したがって、軸受ユニット１１単体で一対の弾性部材１４の圧縮量やブッシュ１２のケース１３に対する移動可能な範囲を管理することができる。その結果、ラック軸６の良好な支持特性を得ることができ、且つラック軸６をスムーズに移動させることができる。さらに、予め、サブアセンブリとして組み立てられた軸受ユニット１１をハウジング７内に組み込むだけでよいので、組立性もよい。

図６は、本発明の別の実施形態にかかる軸受ユニット１１０を概略的に示した断面図である。この図６において、前述の図２〜図４に示された各部と同等の構成部分については、図２〜図４と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
本実施の形態が図２の実施の形態と主に相違するのは、複数の爪２３が廃止され、ケース１３０の外筒１７０の周壁１９の内周面１９ｂに蓋部材１８の外周面１８ａが、例えば、接着、超音波溶着、かしめ、溶接によって固定されていることにある。また、周壁１９と蓋部材１８との固定は、蓋部材１８の外周面１８ａと周壁１９の内周面１９ｂとに、それぞれ対応するねじを形成して、それらを互いに螺合させてもよい。

これにより、外筒１７０の形状を簡易化することができ、複数の選択肢の中から、外筒１７０と蓋部材１８との固定方法を選ぶことができる。
図７は、本発明のさらに別の実施形態にかかる軸受ユニット１１１を概略的に示した断面図である。この図７において、前述の図６に示された各部と同等の構成部分については、図６と同一の参照符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態が図６の実施の形態と主に相違するのは、蓋部材１８に代えて、周壁１９の他方の端面２０ｂから折り曲げ形成された環状の端壁２８を設けたことにある。
これにより、上述の実施の形態における軸受ユニット１１，１１０よりも部品点数を減少させることができる。
この発明は、以上の実施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、外筒は、金属だけでなく、合成樹脂によって形成されていてもよい。また、蓋部材は、金属だけでなく、合成樹脂によって形成されていてもよい。

本発明の一実施形態にかかるラックピニオン式ステアリング装置を模式的に示した概略図である 軸受ユニットの断面図であり、 図２の軸受ユニットを矢視IIIからみた概略図である。 図１における軸受ユニットおよびその近傍を概略的に示す一部断面拡大図である。 ラック軸の移動量と移動抵抗との関係を示すグラフである。 本発明の別の実施形態にかかる軸受ユニットの一部を示す断面図である。 本発明のさらに別の実施形態にかかる軸受ユニットの一部を示す断面図である。

符号の説明

１・・・ステアリング装置、４・・・ピニオン、６・・・ラック軸（転舵軸）、７・・・ハウジング、１１，１１０，１１１・・・軸受ユニット（サブアセンブリ）、１２・・・ブッシュ、１３，１３０・・・ケース、１４・・・弾性部材、１５・・・ブッシュ本体、１５ａ・・・外周面（ブッシュ本体の外周面）、１６・・・環状溝、１６ａ・・・底、１６ｂ・・・内壁面、１７，１７０・・・外筒（第１の部材）、１７１・・・外筒（ケース）１８・・・蓋部材（第２の部材）、１９・・・周壁、２０ａ，２０ｂ・・・端部（周壁の一対の端部）、２１ａ，２１ｂ・・・端面、２２，２８・・・端壁、２４ｂ・・・内周（ハウジングの内面）、Ｘ１・・・軸長方向、Ｙ１・・・軸方向、Ｚ１・・・径方向

Claims (4)

1. 操舵により軸長方向に移動する転舵軸を収容した筒状のハウジングと、
   筒状のハウジングの内面によって保持された筒状のケースと、
   ケース内に軸方向および径方向に移動可能に収容され、転舵軸を軸長方向に摺動自在に支持するブッシュと、
   ケースとブッシュとの間で弾性的に圧縮され、ブッシュを上記移動可能な範囲内で弾性的に支持する弾性部材とを備え、
   上記のケース、弾性部材およびブッシュを含み、一括してハウジング内に組み込み可能なサブアセンブリが構成されてい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、筒状のブッシュ本体と、ブッシュ本体の外周面に形成された一対の環状溝とを含み、
   これら一対の環状溝は、ブッシュ本体の軸方向の両端にそれぞれ形成されて軸方向外方に開放されており、
   上記ケースは、周壁と、周壁の一対の端部に、それぞれ、形成された一対の端壁とを含み、
   上記弾性部材は、一対の環状の弾性部材を含み、
   これら一対の弾性部材は、それぞれ、ケースの周壁と対応する環状溝の底との間に弾性的に挟持されているとともに、ケースの端壁と対応する環状溝の内壁面との間に弾性的に挟持されていることを特徴とするステアリング装置。
3. 請求項２において、上記ケースは、周壁および一方の端壁が単一の部材で一体に形成された第１の部材と、この第１の部材と別の部材からなり、第１の部材に固定されて他方の端壁を構成する第２の部材とを含むことを特徴とするステアリング装置。
4. 請求項２において、上記ケースは、周壁および一対の端壁が単一の部材で一体に形成されてなり、一方の端壁は周壁の端部から折り曲げ形成されていることを特徴とするステアリング装置。

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