JP2007230338A

JP2007230338A - ラック軸支持装置

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Publication number: JP2007230338A
Application number: JP2006053373A
Authority: JP
Inventors: Soichi Iwasa; 壮一岩佐
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2006-02-28
Filing date: 2006-02-28
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2026-02-28
Also published as: JP4997564B2

Abstract

【課題】組立性のよいラック軸支持装置を提供する。
【解決手段】ラックアンドピニオン式ステアリング装置１は、ピニオン軸３と、ピニオン軸３とハウジング７内において噛み合うラック軸４とを有する。ラック軸４は、ハウジング７の保持孔１１内に保持されたラック軸支持装置９によってピニオン軸３に押し付けられている。ラック軸支持装置９は、ラック軸４を支持するラック軸支持部材１２と、保持孔１１の開口を封止するプラグ１３と、ラック軸支持部材１２とプラグ１３との間に介在し、ラック軸支持部材１２をラック軸４側に付勢する付勢部材４０とを有する。付勢部材４０は、コイルばね２４が埋設された埋設部材２２と、埋設部材２２と単一の材料で一体に形成された環状板２３とを有する。
【選択図】図１

Description

この発明は、ラックアンドピニオン式ステアリング装置に適用されるラック軸支持装置に関するものである。

ラックアンドピニオン式ステアリング装置には、例えば、ラック軸を支持するラック軸支持装置を備えるものがある。ラック軸支持装置では、ラック軸を支持する支持部材を介して、ラック軸をピニオン軸側に付勢するコイルばねを用いている。また、コイルばねと別体で、支持部材からの振動伝達を抑制するための合成樹脂製のリングを設け、コイルばねとリングとを互いに独立させて並列に配置する必要がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−３７０８９号公報

しかしながら、特許文献１記載のラック軸支持装置では、別体で設けられた複数の部材を用いるので、組立て工数が増加しコスト高の要因となる。また、支持部材を付勢する付勢力が安定しないという問題がある。
この発明は、かかる背景のもとになされたものであり、組立性のよいラック軸支持装置を提供することを目的とする。

この発明は、また、安定した付勢力を得ることのできるラック軸支持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（７）に形成された保持孔（１１）内に保持孔の深さ方向（Ｘ１）に摺動可能に収容され且つラック軸（４）を摺動可能に支持するラック軸支持部材（１２）と、上記保持孔の入口に固定される封止部材（１３）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（４０〜４４）とを備え、この付勢部材は、ラック軸支持部材の端面（１５）の中央部に開口するばね収容孔（２５）に収容されたコイルばね（２４）と、このコイルばねの端部から径方向外方に延び、ラック軸支持部材の端面とこれに対向する封止部材の対向面（２６）との間に挟持された合成樹脂またはゴムを含む弾性板（２３，３２）とを有し、上記コイルばねおよび弾性板が一体に連結されているラック軸支持装置（９）である。

本発明によれば、付勢部材であるコイルばね及び弾性板が一体に連結されているので、一体となった付勢部材を組み込むだけでよく組立性がよい。また、一体に連結することによりコイルばねの位置が安定するので、付勢部材の付勢力を安定させることもできる。
また、本発明において、上記コイルばねが埋設された埋設部材（２２）を備え、この埋設部材および上記弾性板が単一の材料で一体に形成されている場合がある。この場合、コイルばねを埋設部材に埋設させることにより、付勢部材の付勢力を安定させることができる。また、埋設部材と上記弾性板とを単一の材料で一体に形成することにより、付勢部材の付勢力をさらに安定させることができる。

また、本発明において、上記弾性板は環状板（２３）を含む場合がある。この場合、ラック軸支持部材は、その周方向に亘って環状板と当接するので、ラック軸支持部材が上記保持孔内でがたつくことを抑えることができる。
また、本発明において、上記弾性板および埋設部材の弾性係数は、コイルばねの弾性係数よりも低い場合がある。この場合、ラック軸支持部材は、主としてコイルばねによって付勢される。これにより、弾性板や埋設部材の劣化等の影響を抑えてラック軸支持部材を安定して付勢することができる。また、埋設部材は、コイルばねと共に伸び縮みできる。

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軸支持装置９が適用されたラックアンドピニオン式ステアリング装置１の断面図である。また、図２は、上記ステアリング装置１に備えられたラック軸支持装置９の一部を示す拡大断面図であり、図３は、上記ラック軸支持装置９の付勢部材４０の平面図である。

図１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等の操舵部材２に連結されたピニオン軸３と、このピニオン軸３の軸方向と直交する方向に延びるラック軸４とを備えている。ピニオン軸３は、複数の軸受６を介して回転自在にハウジング７に支持されており、その先端部にはピニオン５が形成されている。ラック軸４は、図示しない複数のガイド部材を介してその軸方向（図１における紙面に垂直な方向）に移動可能にハウジング７に支持されており、軸方向の一部にはラック８が形成されている。また、図示はしないが、ラック軸４の両端には、それぞれタイロッドおよびナックルアームを介して操向輪が連結されている。ラック８およびピニオン５は、ハウジング７内において互いに噛み合わされている。

また、ラック軸４におけるラック８の背面側には、ラック８およびピニオン５の噛み合い部におけるバックラッシを除去するためのラック軸支持装置９が設けられている。このラック軸支持装置９がラック軸４をピニオン軸３に弾性的に押し付けることにより、上記バックラッシが除去されている。
ラック軸支持装置９は、ハウジング７の一部が張り出した張出部１０に形成された保持孔１１内に保持されている。この保持孔１１は、張出部１０の先端において開口しており、その深さ方向Ｘ１は、ピニオン軸３およびラック軸４のそれぞれの軸方向とは直交する方向である。ラック軸支持装置９は、この保持孔１１内に深さ方向Ｘ１に摺動可能に収容されたラック軸支持部材１２と、保持孔１１の開口付近に固定され、開口を封止する封止部材としてのプラグ１３と、ラック軸支持部材１２とプラグ１３との間に介在し且つラック軸支持部材１２をラック軸４側へ付勢する付勢部材４０とを備えている。

ラック軸支持部材１２は、ラック軸４の背面に対向する端面１４を有しており、この端面１４には、ラック軸４の背面の形状に沿う凹面１６が形成されている。ラック軸支持部材１２は、上記凹面１６に例えば接着により取り付けられたパッド１７を介してラック軸４の背面を相対摺動可能に支持しており、ラック軸４とパッド１７とが摺接するようになっている。

また、ラック軸支持部材１２の外周面には、その周方向に延びる複数の環状溝１８が形成されている。複数の環状溝１８には、Ｏリング等の環状の弾性部材１９がそれぞれ保持されており、弾性部材１９は、環状溝１８と、保持孔１１を形成する張出部１０の内周面との間で弾性圧縮されている。これにより、ラック軸支持部材１２は、弾性部材１９を介してハウジング７に弾性支持されている。

プラグ１３は、円柱状にされており、その外周には雄ねじが形成されている。また、プラグ１３の軸方向の一端面には、例えば断面多角形状の工具係合孔２０が形成されている。この工具係合孔２０に、図示しない工具を係合させてプラグ１３を回転させることにより、保持孔１１の内周面に形成された雌ねじにプラグ１３をねじ込んで、保持孔１１の開口を封止することができる。また、保持孔１１へのプラグ１３のねじ込み量を変えることにより、保持孔１１に対するプラグ１３の相対位置を変位させることができる。さらに、プラグ１３に嵌合されたロックナット２１が保持孔１１の開口の周縁部に締結されることにより、プラグ１３がハウジング７に固定される。これにより、プラグ１３の先端部が保持孔１１の深さ方向Ｘ１の所定位置に位置決め固定される。

付勢部材４０は、図１および図３に示すように、円柱状の埋設部材２２と、埋設部材２２とは単一の材料で一体に形成された弾性板としての環状板２３とを有する。埋設部材２２および環状板２３を形成する単一の材料としては、例えば合成樹脂や合成ゴム等が挙げられる。
埋設部材２２には、埋設部材２２および環状板２３よりも弾性係数の高いコイルばね２４が埋設されている。埋設部材２２およびコイルばね２４は、互いの中心軸線が一致するようにされている。また、埋設部材２２および環状板２３は、同軸的に配置されている。環状板２３は、埋設部材２２よりも大径であり且つ薄肉にされている。環状板２３は、埋設部材２２の端部から埋設部材２２の径方向外方に向かって延びる環状の鍔となっている。

埋設部材２２は、ラック軸支持部材１２の他方の端面１５に形成された収容孔２５に収容されている。収容孔２５は、ラック軸支持部材１２の他方の端面１５の中央部に開口しており、埋設部材２２はこの開口を通じて収容孔２５内に嵌め合わされている。また、収容孔２５の内径は、埋設部材２２の外径と同等または若干大きくされており、埋設部材２２は収容孔２５内においてがたつきなく保持されている。

一方、環状板２３は、ラック軸支持部材１２の他方の端面１５に当接している。具体的には、環状板２３の外径は、図２に示すように、ラック軸支持部材１２の外径よりも若干小さくされている。このように、環状板２３は、ラック軸支持部材１２の他方の端面１５の大部分に当接している。
付勢部材４０の埋設部材２２およびコイルばね２４は、収容孔２５の底面とこれに対向するプラグ１３の対向面２６とによって挟持され弾性変形している。また、環状板２３は、ラック軸支持部材１２の他方の端面１５とプラグ１３の対向面２６とによって挟持され弾性変形している。この埋設部材２２、環状板２３およびコイルばね２４の弾性変形による弾性反力は、ラック軸支持部材１２に与えられている。したがって、ラック軸４はピニオン軸３に弾性的に押し付けられ、ラック８およびピニオン５間のバックラッシが除去されている。

本実施形態によれば、複数の部材で構成される付勢部材４０を一体とすることにより、ラック軸支持装置９の組立性を向上させることができる。また、コイルばね２４を埋設部材２２に埋設させてコイルばね２４の位置を安定させることにより、付勢部材４０の付勢力を安定させることができる。さらに、埋設部材２２および環状板２３の弾性係数をコイルばね２４よりも低くすることで、付勢部材４０は、埋設部材２２および環状板２３の劣化等の影響を受けることなく、安定してラック軸支持部材１２を付勢することができる。さらに、環状板２３の外径をラック軸支持部材１２の外径とほぼ同等にすることにより、保持孔１１内でのラック軸支持部材１２のがたつきを効果的に抑えることができる。

図４は、この発明の他の実施形態に係る付勢部材４１を模式的に示した縦断面図である。この図４において、前述の図１および図３に示された各部と同等の構成部分については、図１および図３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１の実施の形態と主に相違するのは、図１における埋設部材２２に代えて、環状板２３とは単一の材料で一体に形成された筒状の外嵌部材２８が設けられていることにある。筒状の外嵌部材２８は、その軸方向の一端が閉塞され、他端が開放されている。コイルばね２４は、筒状の外嵌部材２８内の有底の穴に、例えば圧入されて固定されている。

この実施形態によれば、コイルばね２４を筒状の外嵌部材２８に圧入することにより、コイルばね２４を外嵌部材２８に容易に固定することができる。また、付勢部材４１は、コイルばね２４、外嵌部材２８および環状板２３を含めて一体とされているので、上述の実施形態と同様に組立性もよい。
なお、筒状の外嵌部材２８は、その軸方向に延びるスリットが形成されていてもよい。

図５は、この発明のさらに他の実施形態に係る付勢部材４２を模式的に示した縦断面図である。この図５において、前述の図１および図３に示された各部と同等の構成部分については、図１および図３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１の実施の形態と主に相違するのは、図１における埋設部材２２に代えて、環状板２３と同軸上に配置された中実円柱状の内嵌部材２９が設けられていることにある。内嵌部材２９は、環状板２３とは単一の材料で一体に形成されている。内嵌部材２９は、コイルばね２４の軸長以下の長さを有しており、内嵌部３０をコイルばね２４の内周に例えば圧入することにより、コイルばね２４と内嵌部材２９とが一体に固定されている。

この実施形態によれば、内嵌部材２９の内嵌部３０をコイルばね２４の内周に圧入することにより、コイルばね２４を内嵌部材２９に容易に固定することができる。また、内嵌部材２９は、単純な形状であるので、加工性もよい。
なお、内嵌部材２９は、筒状であってもよい。この場合、内嵌部材２９は、その軸方向に延びるスリットが形成されていてもよい。

図６は、この発明のさらに他の実施形態に係る付勢部材４３を模式的に示した平面図である。この図６において、前述の図１および図３に示された各部と同等の構成部分については、図１および図３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４の実施の形態と主に相違するのは、環状板２３の周方向における複数の箇所に肉抜き穴３１が形成されていることにある。また、これらの肉抜き穴３１は、環状板２３の周方向において互いに等しい間隔を隔てて配置されている。

この実施形態によれば、環状板２３の材料を低減して付勢部材４０のコストを抑えることができる。また、肉抜き穴３１は、環状板２３の周方向において互いに等間隔を隔てて配置されているので、環状板２３からラック軸支持部材１２に対して周方向において偏りなく付勢力を与えることができる。これにより、保持孔１１内におけるラック軸支持部材１２のがたつきを抑えることができる。

図７は、この発明のさらに他の実施形態に係る付勢部材４４を模式的に示した平面図である。この図７において、前述の図１および図３に示された各部と同等の構成部分については、図１および図３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４の実施の形態と主に相違するのは、図４における環状板２３に代えて、埋設部材２２の軸方向の一端からその径方向外方に延びる複数の弾性板３２が設けられていることにある。この複数の弾性板３２は、埋設部材２２とは単一の材料で一体に形成されている。また、複数の弾性板３２は、埋設部材２２の周方向において互いに等間隔を隔てて配置されている。

この実施形態によれば、図１における環状板２３よりも材料を低減することができる。また、弾性板３２を埋設部材２２の周方向に互いに等間隔を隔てて配置することにより、ラック軸支持部材１２を周方向において均一に付勢することができる。
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。

本発明の一実施形態にかかる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ステアリング装置の断面図である。上記ステアリング装置に備えられたラック軸支持装置の一部を示す拡大断面図である。上記ラック軸支持装置の付勢部材の平面図である。この発明の他の実施形態に係る付勢部材を模式的に示した縦断面図である。この発明のさらに他の実施形態に係る付勢部材を模式的に示した縦断面図である。この発明のさらに他の実施形態に係る付勢部材を模式的に示した平面図である。この発明のさらに他の実施形態に係る付勢部材を模式的に示した平面図である。

符号の説明

４・・・ラック軸、７・・・ハウジング、９・・・ラック軸支持装置、１１・・・保持孔、１２・・・ラック軸支持部材、１３・・・プラグ（封止部材）、１５・・・他方の端面（ラック軸支持部材の端面）、２２・・・埋設部材、２３・・・環状板（弾性板）、２４・・・コイルばね、２５・・・収容孔（ばね収容孔）、２６・・・対向面、３２・・・弾性板、４０〜４４・・・付勢部材、Ｘ１・・・深さ方向

Claims

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、
この付勢部材は、ラック軸支持部材の端面の中央部に開口するばね収容孔に収容されたコイルばねと、このコイルばねの端部から径方向外方に延び、ラック軸支持部材の端面とこれに対向する封止部材の対向面との間に挟持された合成樹脂またはゴムを含む弾性板とを有し、
上記コイルばねおよび弾性板が一体に連結されているラック軸支持装置。
請求項１において、上記コイルばねが埋設された埋設部材を備え、この埋設部材および上記弾性板が単一の材料で一体に形成されているラック軸支持装置。
請求項１または２において、上記弾性板は環状板を含むラック軸支持装置。
請求項１〜３のいずれか１項において、上記弾性板および埋設部材の弾性係数は、コイルばねの弾性係数よりも低いラック軸支持装置。