JP2010047148A - ラック支持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ラックガイドのシリンダ内への組付け性を損なうことなく、ラックガイドによるラックの支持剛性を高めて、ラックガイドとシリンダ間での異音を低減させること
【解決手段】ラック支持装置は、ハウジング１０のシリンダ１１内にシリンダ軸方向に移動可能に組付けられてラック３０の背面３２を摺動可能に支持するラックガイド４０を備える。ラックガイド４０は、有底筒状に形成されてシリンダ１１内に組付けられシリンダ径方向に貫通する各貫通孔４１ｂＵ，４１ｂＤ，（４１ｂＬ,４１ｂＲ）、４１ｂｕ，４１ｂｄ，（４１ｂｌ,４１ｂｒ）を筒状部４１ｂに有するアウター側ガイド４１と、有底筒状に形成されてアウター側ガイド４１の筒状部４１ｂ内に組付けられるインナー側ガイド４２と、各貫通孔に組付けられシリンダ１１の内周１１ａと各貫通孔とインナー側ガイド４２の筒状部４２ｂの外周４２ｂ１と係合する各ゴムボール４３を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ラック支持装置に関し、例えば、車両用ラックピニオン式ステアリング装置におけるラックを支持するのに適したラック支持装置に関する。

車両用ラックピニオン式ステアリング装置は、例えば、下記特許文献１に記載されていて、ハウジングに回転可能に支持されて操舵入力により回転するピニオンと、このピニオンに常時噛合し前記ハウジングに往復動可能に組付けられたラックを備えていて、ピニオンの回転に伴うラックの往復動により操舵輪が転舵されるように構成されている。
特開２００５−２１２５７３号公報

上記した特許文献１に記載されているラックピニオン式ステアリング装置では、ハウジングに設けられたシリンダ内にシリンダ軸方向に移動可能に組付けられて前記ラックの背面を摺動可能に支持するラックガイドと、このラックガイドを介して前記ラックを前記ピニオンに向けて付勢するスプリングを備えるラック支持装置が採用されている。このラック支持装置におけるラックガイドは、周面に溝を有していており、この溝にシリンダの内周と接触する弾性条体が加硫接着されている。

このため、ラックガイドがシリンダ内に組付けられている状態では、ラックガイドの溝に加硫接着された弾性条体が、シリンダ径方向に（圧縮）弾性変形していて、シリンダの内周と係合している。したがって、ラックガイドのシリンダ径方向への移動を抑制することができ、ラックガイドによるラックの支持剛性を高めることが可能である。この結果、例えば、悪路走行時にラックがラック軸方向以外の方向に不必要に移動しようとしても、シリンダ内にてラックガイドの首振り運動（シリンダ径方向の移動）を抑制することができ、ラックガイドとシリンダ間での異音を低減することが可能である。

ところで、上記した特許文献１に記載されているラック支持装置では、ラックガイドをシリンダ内に組付ける際には、弾性条体がシリンダの内周と接触する際の摺動抵抗に抗してラックガイドをピニオン側に向けてシリンダ内に挿入する必要がある。このとき、弾性条体のシリンダ径方向における弾性変形量が大きいほど、ラックガイドによるラックの支持剛性が高くなるものの、上記した摺動抵抗も大きくなるため、ラックガイドのシリンダ内への組付性が大幅に悪化するおそれがある。

本発明は、上記した課題に対処すべくなされたものであり、ピニオンと噛合するラックをラック軸方向に移動可能に支持するハウジングと、このハウジングに設けられたシリンダ内にシリンダ軸方向に移動可能に組付けられて前記ラックの背面を摺動可能に支持するラックガイドと、このラックガイドを介して前記ラックを前記ピニオンに向けて付勢するスプリングを備えるラック支持装置において、前記ラックガイドは、有底筒状に形成されて前記シリンダ内に組付けられ前記ラックの背面に摺動可能に係合するガイド溝を底部に有しシリンダ径方向に貫通する貫通孔を筒状部に有するアウター側ガイドと、有底筒状に形成されて前記アウター側ガイドの前記筒状部内に組付けられ前記スプリングを筒状部内に収容し底部にて前記アウター側ガイドの底部に当接するインナー側ガイドと、前記アウター側ガイドの前記貫通孔に組付けられ前記シリンダの内周と前記アウター側ガイドの前記貫通孔と前記インナー側ガイドの外周とに係合する弾性体を備えていることに特徴がある。

本発明によるラック支持装置においては、インナー側ガイドがアウター側ガイドにおける筒状部内へ挿入されて組付けられることにより、アウター側ガイドの貫通孔に組付けられている弾性体が、シリンダの内周とアウター側ガイドの貫通孔とインナー側ガイドの外周と係合する。これにより、シリンダの内周にてアウター側ガイドのシリンダ径方向への移動を抑制することができ、ラックガイド（アウター側ガイド）によるラックの支持剛性を高めることが可能である。したがって、例えば、悪路走行時にラックがラック軸方向以外の方向に不必要に移動しようとしても、シリンダの内周にてアウター側ガイドの首振り運動（シリンダ径方向の移動）を抑制することができ、ラックガイドとシリンダ間での異音を低減することが可能である。

ところで、本発明によるラック支持装置においては、ラックガイド（アウター側ガイド、インナー側ガイド、弾性体）をシリンダ内に組付ける際には、弾性体をアウター側ガイドの貫通孔に組付けた後に、アウター側ガイドを弾性体とともにシリンダの内周に挿入する。このとき、弾性体のシリンダ径内方端はその弾性変形が規制されていないため、弾性体のシリンダ径外方端とシリンダの内周が接触する際の摺動抵抗は小さくて、アウター側ガイドをシリンダ内に容易に組付けることが可能である。

そして、アウター側ガイドをシリンダ内に組付けた後に、インナー側ガイドをアウター側ガイドの筒状部内に挿入する。このとき、インナー側ガイドの外周と弾性体のシリンダ径内方端が接触して、弾性体がアウター側ガイドの貫通孔にてシリンダ径外方に向けて弾性変形する。このため、インナー側ガイドをアウター側ガイドの筒状部内に組付けることができて、ラックガイドをシリンダ内に容易に組付けることが可能である。したがって、ラックガイドのシリンダ内への組付け性を損なうことなく、ラックガイドによるラックの支持剛性を高めることができ、上記した異音の低減とラックガイドにおける組付け性の改善の両立を図ることが可能である。

また、本発明の実施に際して、前記貫通孔は、シリンダ周方向にて等間隔に複数個設けられていることも可能である。この場合には、各貫通孔に組付けられている各弾性体が、シリンダ周方向にて等間隔に、シリンダの内周とアウター側ガイドの各貫通孔とインナー側ガイドの外周と係合するため、ラックガイド（アウター側ガイド）によるラックの支持剛性をシリンダ周方向にてバランス良く高めることが可能である。

また、本発明の実施に際して、前記弾性体は、球状に形成されていることも可能である。この場合には、インナー側ガイドをアウター側ガイドの筒状部内に挿入するとき、インナー側ガイドの外周（例えば円筒面）と弾性体のシリンダ径内方端（球面）が接触することとなる。したがって、前記弾性体が例えば円柱状であって、インナー側ガイドの外周（例えば円筒面）と弾性体のシリンダ径内方端（平面）が接触する場合に比して、インナー側ガイドと弾性体との間で生じる摺動抵抗を小さくすることができて、インナー側ガイドをアウター側ガイドの筒状部内に容易に組付けることが可能である。

また、本発明の実施に際して、前記貫通孔は、シリンダ径内方に向かうに従って直径が小さくなるように形成されていることも可能である。この場合には、アウター側ガイドを弾性体とともにシリンダの内周に挿入する際に、弾性体がアウター側ガイドの貫通孔からシリンダ径内方へ落ちることを防止することができ、弾性体とアウター側ガイドのシリンダ内への組付性を向上させることが可能である。

また、本発明の実施に際して、前記インナー側ガイドの底部側外周は、テーパ形状に形成されていることも可能である。この場合には、インナー側ガイドをアウター側ガイドの筒状部内に挿入する際に、インナー側ガイドの底部側外周（テーパ形状部）により弾性体をシリンダ径外方に向けて容易に弾性変形させることができ、弾性体のかじり等を防止した状態でインナー側ガイドをアウター側ガイドの筒状部内に容易に組付けることが可能である。

以下に、本発明の一実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。図１は本発明に係るラック支持装置を車両用ラックピニオン式ステアリング装置に適用した実施形態を示していて、このラックピニオン式ステアリング装置は、ハウジング１０と、このハウジング１０に組付けられているピニオン２０と、このピニオン２０に交差する方向（ラック軸方向）に移動可能なラック３０を備えている。また、ラックピニオン式ステアリング装置は、ハウジング１０内に収容されるラックガイド４０およびスプリング５０を備えるとともに、プラグ６０とロックナット７０を備えている。

ハウジング１０は、ラックガイド４０を収容しているシリンダ１１を有していて、ボールベアリングＢｒ１およびニードルベアリングＢｒ２を介してピニオン２０を回転可能に支持するとともに、ラック３０を両端部（図示省略）にてラック軸方向へ移動可能に支持している。

ピニオン２０は、上端部にて操舵ハンドル（図示省略）を支持する操舵軸（図示省略）にトルク伝達可能に連結されていて、下端部にはピニオンギヤ２１が一体的に設けられている。ラック３０は、ラック軸方向（図１の紙面と交差する方向）に延びていて、ピニオンギヤ２１と常に噛合する斜歯状のラックギヤ３１を有しており、ピニオン２０の回転に伴ってラック軸方向に移動して、左右前輪（図示省略）を転舵可能である。

ラックガイド４０は、シリンダ１１内にシリンダ軸方向に移動可能に組付けられてラック３０の背面３２を摺動可能に支持するものであり、アウター側ガイド４１と、インナー側ガイド４２と、８個のゴムボール４３で構成されている。アウター側ガイド４１は、図１〜図３に示したように、有底円筒状に形成されていて、ピニオン側に底部４１ａを有し、プラグ側に筒状部４１ｂを有しており、シリンダ１１内にシリンダ軸方向に移動可能に組付けられている。

底部４１ａは、ラック３０の背面３２に摺動可能に係合するガイド溝４１ａ１を有している。筒状部４１ｂは、シリンダ径方向に貫通する貫通孔４１ｂＵ，４１ｂＤ，４１ｂＬ,４１ｂＲと貫通孔４１ｂｕ，４１ｂｄ，４１ｂｌ,４１ｂｒを有していて、各貫通孔４１ｂＵ，４１ｂＤ，４１ｂＬ,４１ｂＲ（４１ｂｕ，４１ｂｄ，４１ｂｌ,４１ｂｒ）にはそれぞれゴムボール４３が組付けられている。

貫通孔４１ｂＵ，４１ｂＤ，４１ｂＬ,４１ｂＲ（４１ｂｕ，４１ｂｄ，４１ｂｌ,４１ｂｒ）は、図２および図３に示したように、シリンダ周方向にて等間隔（９０度間隔）に設けられていて、シリンダ径内方に向かうに従って直径が小さくなるように形成されている。なお、貫通孔４１ｂＵ，４１ｂＤ，４１ｂＬ,４１ｂＲは、筒状部４１ｂのプラグ側部位に設けられている。また、貫通孔４１ｂｕ，４１ｂｄ，４１ｂｌ,４１ｂｒは、筒状部４１ｂのラック側部位に設けられている。

インナー側ガイド４２は、図１および図２に示したように、有底円筒状に形成されていて、ピニオン側に底部４２ａを有し、プラグ側に筒状部４２ｂを有しており、底部側の外周には、テーパ形状に形成されているテーパ形状部４２ｃが設けられている。また、インナー側ガイド４２は、アウター側ガイド４１の筒状部４１ｂ内に組付けられていて、スプリング５０を筒状部４２ｂ内に収容しており、底部４２ａにてアウター側ガイド４１の底部４１ａに当接している。なお、テーパ形状部４２ｃのピニオン側端部は、曲面形状に形成（Ｒ仕上げ）されているのが望ましい。

各ゴムボール４３は、図２および図３に示したように、球状の弾性体であり、その直径が各貫通孔４１ｂＵ，４１ｂＤ，４１ｂＬ,４１ｂＲ，４１ｂｕ，４１ｂｄ，４１ｂｌ,４１ｂｒのシリンダ径方向長さより大きくなっている。また、各ゴムボール４３は、図１に示したように、インナー側ガイド４２がアウター側ガイド４１の筒状部４１ｂ内に組付けられることにより、シリンダ１１の内周１１ａと各貫通孔４１ｂＵ，４１ｂＤ，４１ｂＬ,４１ｂＲ，４１ｂｕ，４１ｂｄ，４１ｂｌ,４１ｂｒとインナー側ガイド４２における筒状部４２ｂの外周４２ｂ１と係合している。これにより、シリンダ１１内にてアウター側ガイド４１のシリンダ径方向の移動が抑制されていて、ラックガイド４０によるラック３０の支持剛性が高くなっている。なお、ゴムボール４３の硬度は適宜変更可能であり、この変更によりラックガイド４０によるラック３０の支持剛性は適宜変更可能である。

スプリング５０は、インナー側ガイド４２とプラグ６０の間に介装されていて、インナー側ガイド４２とアウター側ガイド４１を介して、ラック３０をピニオン２０に向けて付勢している。プラグ６０は、スプリング５０の付勢力を調整するためのものであり、シリンダ１１の内周１１ａに進退可能に組付けられている。ロックナット７０は、プラグ６０のシリンダ１１に対する緩みを防止するためのものである。

上記のように構成した実施形態のラックピニオン式ステアリング装置においては、運転者による操舵ハンドルの操舵入力に伴って操舵軸およびピニオン２０が回転し、このピニオン２０の回転に伴って、ラック３０がラック軸方向に移動して、左右前輪が転舵する。

ところで、この実施形態においては、図１に示したように、インナー側ガイド４２がアウター側ガイド４１における筒状部４１ｂ内へ挿入されて組付けられることにより、各ゴムボール４３が、シリンダ１１の内周１１ａとアウター側ガイド４１の各貫通孔４１ｂＵ，４１ｂＤ，４１ｂＬ,４１ｂＲ，４１ｂｕ，４１ｂｄ，４１ｂｌ,４１ｂｒとインナー側ガイド４２における筒状部４２ｂの外周４２ｂ１と係合する。これにより、シリンダ１１の内周１１ａにてアウター側ガイド４１のシリンダ径方向への移動を抑制することができ、ラックガイド４０（アウター側ガイド４１）によるラック３０の支持剛性を高めることが可能である。したがって、例えば、悪路走行時にラック３０がラック軸方向以外の方向に不必要に移動しようとしても、シリンダ１１の内周１１ａにてアウター側ガイド４１の首振り運動（シリンダ径方向の移動）を抑制することができ、ラックガイド４０とシリンダ１１間での異音を低減することが可能である。

一方、この実施形態において、ラックガイド４０（アウター側ガイド４１、インナー側ガイド４２、各ゴムボール４３）をシリンダ１１内に組付ける際には、各ゴムボール４３をアウター側ガイド４１の各貫通孔４１ｂＵ，４１ｂＤ，４１ｂＬ,４１ｂＲ，４１ｂｕ，４１ｂｄ，４１ｂｌ,４１ｂｒに組付けた後に、アウター側ガイド４１を各ゴムボール４３とともにシリンダ１１の内周１１ａに挿入する。このとき、各ゴムボール４３のシリンダ径内方端はその弾性変形が規制されていないため、各ゴムボール４３のシリンダ径外方端とシリンダ１１の内周１１ａが接触する際の摺動抵抗は小さくて、アウター側ガイド４１をシリンダ１１内に容易に組付けることが可能である。

そして、アウター側ガイド４１をシリンダ１１内に組付けた後に、インナー側ガイド４２をアウター側ガイド４１の筒状部４１ｂ内に挿入する。このとき、インナー側ガイド４２における筒状部４２ｂの外周４２ｂ１と各ゴムボール４３のシリンダ径内方端が接触して、各ゴムボール４３がアウター側ガイド４１の各貫通孔４１ｂＵ，４１ｂＤ，４１ｂＬ,４１ｂＲ，４１ｂｕ，４１ｂｄ，４１ｂｌ,４１ｂｒにてシリンダ径外方に向けて弾性変形する。このため、インナー側ガイド４２をアウター側ガイド４１の筒状部４１ｂ内に組付けることができて、ラックガイド４０をシリンダ１１内に容易に組付けることが可能である。したがって、ラックガイド４０のシリンダ１１内への組付け性を損なうことなく、ラックガイド４０によるラック３０の支持剛性を高めることができ、上記した異音の低減とラックガイド４０における組付け性の改善の両立を図ることが可能である。

また、この実施形態においては、各貫通孔４１ｂＵ，４１ｂＤ，４１ｂＬ,４１ｂＲ（４１ｂｕ，４１ｂｄ，４１ｂｌ,４１ｂｒ）は、シリンダ周方向にて略９０度ずつ等間隔に設けられている。このため、各貫通孔４１ｂＵ，４１ｂＤ，４１ｂＬ,４１ｂＲ（４１ｂｕ，４１ｂｄ，４１ｂｌ,４１ｂｒ）に組付けられている各ゴムボール４３が、シリンダ周方向にて等間隔に、シリンダ１１の内周１１ａとアウター側ガイド４１の各貫通孔４１ｂＵ，４１ｂＤ，４１ｂＬ,４１ｂＲ（４１ｂｕ，４１ｂｄ，４１ｂｌ,４１ｂｒ）とインナー側ガイド４２における筒状部４２ｂの外周４２ｂ１と係合するため、ラックガイド４０（アウター側ガイド４１）によるラック３０の支持剛性をシリンダ周方向にてバランス良く高めることが可能である

また、この実施形態においては、各ゴムボール４３は、球状に形成されている。このため、インナー側ガイド４２をアウター側ガイド４１の筒状部４１ｂ内に挿入するとき、インナー側ガイド４２における筒状部４２ｂの外周４２ｂ１（円筒面）と各ゴムボール４３のシリンダ径内方端（球面）が接触することとなる。したがって、各弾性体（各ゴムボール）が例えば円錐台形状であって、インナー側ガイド４２における筒状部４２ｂの外周４２ｂ１（円筒面）と各弾性体のシリンダ径内方端（平面）が接触する場合に比して、インナー側ガイド４２と各ゴムボール４３との間で生じる摺動抵抗を小さくすることができて、インナー側ガイド４２をアウター側ガイド４１の筒状部４１ｂ内に容易に組付けることが可能である。

また、この実施形態においては、各貫通孔４１ｂＵ，４１ｂＤ，４１ｂＬ,４１ｂＲ，４１ｂｕ，４１ｂｄ，４１ｂｌ,４１ｂｒは、シリンダ径内方に向かうに従って直径が小さくなるように形成されている。この場合には、アウター側ガイド４１を各ゴムボール４３とともにシリンダ１１の内周１１ａに挿入する際に、各ゴムボール４３がアウター側ガイド４１の各貫通孔４１ｂＵ，４１ｂＤ，４１ｂＬ,４１ｂＲ，４１ｂｕ，４１ｂｄ，４１ｂｌ,４１ｂｒからシリンダ径内方へ落ちることを防止することができ、各ゴムボール４３とアウター側ガイド４１のシリンダ１１内への組付性を向上させることが可能である。

また、この実施形態において、インナー側ガイド４２の底部側外周には、テーパ形状に形成されているテーパ形状部４２ｃが設けられている。このため、インナー側ガイド４２をアウター側ガイド４１の筒状部４１ｂ内に挿入する際に、テーパ形状部４２ｃにより各ゴムボール４３をシリンダ径外方に向けて容易に弾性変形させることができ、各ゴムボールのかじり等を防止した状態でインナー側ガイド４２をアウター側ガイド４１の筒状部４１ｂ内に容易に組付けることが可能である。

上記した実施形態においては、各ゴムボール４３がインナー側ガイド４２における筒状部４２ｂの外周４２ｂ１と係合するように構成して実施したが、インナー側ガイド４２の底部４２ａをシリンダ軸方向に所定量長く形成して、各ゴムボール４３がインナー側ガイド４２における底部４２ａの外周と係合するように構成して実施することも可能である。また、上記した実施形態においては、アウター側ガイド４１およびインナー側ガイド４２を有底円筒状に形成して実施したが、アウター側ガイド４１およびインナー側ガイド４２の形状（有底筒状）は適宜変更可能である。

また、上記した実施形態においては、アウター側ガイド４１の筒状部４１ｂには、プラグ側部位に貫通孔４１ｂＵ，４１ｂＤ，４１ｂＬ,４１ｂＲを設け、ピニオン側部位に貫通孔４１ｂｕ，４１ｂｄ，４１ｂｌ,４１ｂｒを設けて実施したが、アウター側ガイド４１の筒状部４１ｂには、ピニオン側部位およびプラグ側部位のいづれか一方にのみに貫通孔を設けて実施することも可能である。

また、上記した実施形態においては、アウター側ガイド４１の筒状部４１ｂには、周方向にて略９０度ずつ等間隔に貫通孔を設けて実施したが、等間隔に貫通孔を設ける角度は適宜変更可能であり、例えば、アウター側ガイド４１の筒状部４１ｂに、周方向にて略１２０度ずつ等間隔に貫通孔を設けて実施することも可能である。また、アウター側ガイド４１の筒状部４１ｂには、複数個の貫通孔を設けて実施したが、一つのみ貫通孔を設けて実施することも可能である。

また、上記した実施形態においては、各ゴムボール４３を球状に形成して実施したが、各ゴムボール４３の形状は適宜変更可能であり、例えば、各ゴムボール（４３）をアウター側ガイド４１の各貫通孔４１ｂＵ，４１ｂＤ，４１ｂＬ,４１ｂＲ、４１ｂｕ，４１ｂｄ，４１ｂｌ,４１ｂｒに組付け可能な円錐台形状に形成して実施することも可能である。

本発明によるラック支持装置を車両用ラックピニオン式ステアリング装置に適用した一実施形態を示した要部断面図である。 図１に示したゴムボールを組付けたアウター側ガイドと、インナー側ガイドと、スプリングを分解した断面図である。 図２の３−３線に沿った断面図である。

符号の説明

１０…ハウジング、１１…シリンダ、１１ａ…内周、２０…ピニオン、２１…ピニオンギヤ、３０…ラック、３１…ラックギヤ、３２…背面、４０…ラックガイド、４１…アウターガイド、４１ａ…底部、４１ａ１…ガイド溝、４１ｂ…筒状部、４１ｂＵ，４１ｂＤ，４１ｂＬ,４１ｂＲ，４１ｂｕ，４１ｂｄ，４１ｂｌ,４１ｂｒ…貫通孔、４２…インナー側ガイド、４２ａ…底部、４２ｂ…筒状部、４２ｂ１…外周、４２ｃ…テーパ形状部、５０…スプリング、６０…プラグ、７０…ロックナット

Claims (5)

1. ピニオンと噛合するラックをラック軸方向に移動可能に支持するハウジングと、このハウジングに設けられたシリンダ内にシリンダ軸方向に移動可能に組付けられて前記ラックの背面を摺動可能に支持するラックガイドと、このラックガイドを介して前記ラックを前記ピニオンに向けて付勢するスプリングを備えるラック支持装置において、
   前記ラックガイドは、有底筒状に形成されて前記シリンダ内に組付けられ前記ラックの背面に摺動可能に係合するガイド溝を底部に有しシリンダ径方向に貫通する貫通孔を筒状部に有するアウター側ガイドと、有底筒状に形成されて前記アウター側ガイドの前記筒状部内に組付けられ前記スプリングを筒状部内に収容し底部にて前記アウター側ガイドの底部に当接するインナー側ガイドと、前記アウター側ガイドの前記貫通孔に組付けられ前記シリンダの内周と前記アウター側ガイドの前記貫通孔と前記インナー側ガイドの外周とに係合する弾性体を備えていることを特徴とするラック支持装置。
2. 請求項１に記載のラック支持装置において、前記貫通孔は、シリンダ周方向にて等間隔に複数個設けられていることを特徴とするラック支持装置。
3. 請求項１または２に記載のラック支持装置において、前記弾性体は、球状に形成されていることを特徴とするラック支持装置。
4. 請求項１ないし３の何れか一項に記載のラック支持装置において、前記貫通孔は、シリンダ径内方に向かうに従って直径が小さくなるように形成されていることを特徴とするラック支持装置。
5. 請求項１ないし４の何れか一項に記載のラック支持装置において、前記インナー側ガイドの底部側外周は、テーパ形状に形成されていることを特徴とするラック支持装置。

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