JP2010195278A - ラック軸支持装置及びこれを用いたラックアンドピニオン式ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ラックガイド等の摩耗に起因する異音の発生を抑制することができるラック軸支持装置、及びこれを用いたラックアンドピニオン式ステアリング装置を提供する。
【解決手段】 本発明のラック軸支持装置１０は、ピニオン軸２と噛合するラック軸３を往復動可能に収容するハウジング４と、ハウジング４に設けられた案内部１２と、案内部１２に進退可能に収容され、ラック軸３をピニオン軸２に対して押圧支持するラックガイド１１と、案内部１２に設けられ、ラックガイド１１の端面１１ｃの周縁部に当接して当該ラックガイド１１をラック軸３側に付勢する付勢部材２０とを備えている
【選択図】 図１

Description

本発明は、ラック軸を支持するためのラック軸支持装置及びこれを用いたラックアンドピニオン式ステアリング装置に関する。

従来から、ラックアンドピニオン式ステアリング装置は、ラック軸を支持するラック軸支持装置を備えている。このラック軸支持装置は、図４に示すように、ピニオン軸１０１と噛合するラック軸１０２を収容するハウジング１０３と、ハウジング１０３に設けられた案内部１０４と、案内部１０４の内周側に進退可能に収容されラック軸１０２をピニオン軸１０１に対して押圧支持するラックガイド１０５と、案内部１０４の開口を塞ぐプラグ１０６と、プラグ１０６とラックガイド１０５軸方向端面の中央部とに当接して当該ラックガイド１０５をラック軸１０２側に付勢するコイルばね等からなる付勢部材１０７とを備えている。
ラックガイド１０５は、操舵に伴って軸方向に往復動するラック軸１０２を付勢しながら摺接可能に支持することで、ラック軸１０２とピニオン軸１０１との間のラトル音（歯打ち音）を抑制している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−６２４５０号公報

しかし、上記付勢部材１０７は、ラックガイド１０５の軸方向端面の中央部に当接して当該ラックガイド１０５を付勢しているので、ラックガイド１０５が案内部１０４の軸方向に対して傾くおそれがある。ラックガイド１０５が傾いた状態で付勢されると、ラック軸１０２を確実に押圧することができなくなり、ラトル音の抑制効果が低下する場合があった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ラトル音をより確実に抑制することができるラック軸支持装置、及びこれを用いたラックアンドピニオン式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の本発明のラック軸支持装置は、ピニオン軸と噛合するラック軸を往復動可能に収容するハウジングと、前記ハウジングに設けられた案内部と、前記案内部に進退可能に収容され、前記ラック軸を前記ピニオン軸に対して押圧支持するラックガイドと、前記案内部に設けられ、前記ラックガイドの軸方向端面の周縁部に当接して当該ラックガイドを前記ラック軸側に付勢する付勢部材と、を備えていることを特徴としている。

上記のように構成されたラック軸支持装置によれば、付勢部材が、ラックガイドの軸方向端面の周縁部に当接しているので、ラックガイドが軸方向に対して傾くのを制限することができるとともに、ラックガイドの軸方向端面に対して均等に付勢力を作用させることができる。このため、ラックガイドが案内部の軸方向に対して傾いた状態で付勢されるのを防止することができる。この結果、ラックガイドを確実にラック軸に向けて付勢することができ、ラトル音をより確実に抑制することができる。

前記付勢部材は、前記案内部の内周面に形成された周溝に嵌め込まれた環状部材であり、その内周面から径方向内側に突出した突出部を前記ラックガイドの軸方向端面の周縁部に当接させて当該ラックガイドを前記ラック軸側に付勢するものであることが好ましい。
この場合、付勢部材は、ラックガイドの軸方向端面の周縁部に確実に当接し当該ラックガイドを付勢することができる。
また、周溝に嵌め込まれた付勢部材が、その突出部をラックガイドの他端面周縁に当接させて当該ラックガイドを付勢しているので、ラックガイドは、周溝に嵌め込まれた付勢部材によって軸方向に位置決めされる。このため、ラックガイドが付勢部材側に後退したとしても、当該ラックガイドが付勢部材以外の他の部材に接触して異音を発生させることがない。この結果、たとえラックガイド等に摩耗が生じ当該ラックガイドが軸方向に大きく移動可能となったとしても異音が発生するのを抑制することができる。

また、上記ラック軸支持装置において、前記付勢部材は、前記突出部の前記ラックガイドに当接している当接面の裏面側が内周側端縁から外周側端縁に向かって薄肉となるように傾斜し前記周溝の軸方向一方側の内側面に摺接可能に当接するテーパ面とされるとともに、周方向の一部を切り欠くことで弾性的に拡縮径可能なＣ型ばねであることが好ましい。
この場合、付勢部材は、テーパ面とされた裏面を周溝の軸方向一方側の内側面側に押圧されると、弾性的に縮径しつつ当該裏面が周溝の内側面を摺接する。この摺接に伴い、付勢部材は、テーパ面の傾斜に沿って軸方向一方側に弾性的に移動することができ、ラックガイドを前記ラック軸に向けて付勢することができる。

また、前記裏面が当接している前記周溝の軸方向一方側の内側面が、前記付勢部材の前記裏面に対応したテーパ面とされていることが好ましく、この場合、付勢部材が周溝の内側面に対して滑らかに摺接することができる。

また、上記ラック軸支持装置において、前記案内部には、前記付勢部材の裏面側に配置され、当該付勢部材の軸方向一方側への移動を規制することで前記付勢部材が過度に縮径するのを防止する規制部材が設けられていてもよい。
この場合、ラック軸に過大な負荷が急激に作用することで、ラックガイドを介して付勢部材に軸方向一方側へ移動させる方向の力が過大に作用したとしても、規制部材が、付勢部材の軸方向への移動を規制して過度に縮径するの防止するので、付勢部材が周溝から外れるのを防止することができる。

さらに、前記規制部材、及び前記周溝の軸方向他方側の内側面には、前記付勢部材との間に介在することで、前記付勢部材の軸方向の移動を緩衝する緩衝部材が設けられていてもよい。
この場合、ラックガイドを介して急激に軸方向に移動させようとする力が付勢部材に作用し、当該付勢部材が軸方向に急激に移動しようとしても、緩衝部材によって付勢部材の軸方向の移動が緩衝される。このため、付勢部材が軸方向に急激に移動することによって、ラックガイドの他端面から離間するのを防止し、付勢部材とラックガイドとが、離間当接することで生じる打音（異音）を抑制することができる。

また、本発明は、ピニオン軸と、前記ピニオン軸と噛合するラック軸と、前記ラック軸を支持するラック軸支持装置と、を備えたラックアンドピニオン式ステアリング装置において、前記ラック軸支持装置が、上述のラック軸支持装置であることを特徴としている。
上記構成のラックアンドピニオン式ステアリング装置によれば、上述のように、ラックガイドが案内部の軸方向に対して傾いた状態で付勢されるのを防止することができ、ラトル音をより確実に抑制することができる。

本発明のラック軸支持装置及びラックアンドピニオン式ステアリング装置によれば、ラトル音をより確実に抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るラックアンドピニオン式ステアリング装置が備えているラック軸支持装置の構成を示す部分断面図である。 付勢部材の外観図である。 付勢部材が弾性的に軸方向に移動する際の態様を説明するための図である。 従来のラック軸支持装置を示す断面図である。

次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るラックアンドピニオン式ステアリング装置が備えているラック軸支持装置の構成を示す部分断面図である。
図１中、ラックアンドピニオン式ステアリング装置１（以下、単にステアリング装置１ともいう）は、ステアリング（図示せず）からの操舵力により回転するピニオン軸２と、ピニオン軸２に形成されたピニオン歯２ａに噛合しているラック歯３ａが形成されたラック軸３と、ラック軸３を支持しているラック軸支持装置１０とを備えている。
ラック軸３は、タイロッド（図示せず）を介して両端が操舵輪（図示せず）に接続されており、ピニオン軸２から伝達される回転力によって軸方向に沿って往復動を行い、前記操舵輪を操舵する。

ラック軸支持装置１０は、ラック軸３を往復動可能に収容しているハウジング４と、ハウジングに設けられた案内部１２と、案内部１２に進退可能に収容されたラックガイド１１と、案内孔１３の内周面１３ａに設けられた環状の付勢部材２０と、案内孔１３の外部側開口を塞ぐプラグ３０とを備えている。

ラックガイド１１は、ほぼ円柱状に形成された部材であり、案内部１２に進退可能に収容されることで、ラック軸３をピニオン軸２に対して押圧支持している。ラック軸３を支持する支持面１１ａは、ラック軸３の断面形状に応じてその断面が凹湾曲状に形成されており、ラック軸３の背面が摺接するラックガイドシート１５が固定されている。ラックガイド１１は、ラックガイドシート１５を介してラック軸３に当接しており、軸方向に沿って往復動を行うラック軸３を背面から支持している。
ラックガイド１１の外周面には、当該ラックガイド１１と案内孔１３との間を密封するためのＯリング１６が配置されている溝部１１ｂが形成されている。

案内部１２は、ハウジング４に一体に設けられている。案内部１２には、ハウジング４の内外を連通する案内孔１３が形成されており、ラックガイド１１は、案内孔１３に進退可能に収容されている。
案内孔１３の内周面１３ａには、周方向に沿って凹む周溝１７が形成されており、この周溝１７に付勢部材２０が嵌め込まれている。

図２は、付勢部材の外観図である。図２及び図１を参照して、付勢部材２０は、周方向の一部を切り欠くことで弾性的に拡縮径可能なＣ型ばねであり、いわゆるＣ型のスナップリングと同様に、周方向両端に設けられた一対の孔部２０ａにプライヤ等の工具を差し込み、縮径した状態で案内孔１３に挿入され、周溝１７に嵌め込まれる。

付勢部材２０は、図１のように、内周縁が案内孔１３の内周面１３ａから径方向内側に突出した状態で嵌め込まれている。内周面１３ａから径方向内側に突出した付勢部材２０の突出部２１は、ラックガイド１１の端面１１ｃの周縁に当接している。また、突出部２１のラックガイド１１に当接している当接面２２の裏面２３は、内周側端縁から外周側に向かって当接面２２に平行に形成された平行面２４と、平行面２４から外周側端縁に向かって薄肉となるように傾斜するテーパ面２５とによって構成されている。テーパ面２５は、周溝１７の軸方向一方側の第一内側面１７ａに摺接可能に当接している。
また、周溝１７の第一内側面１７ａは、テーパ面２５に対応したテーパ面とされている。このため、付勢部材２０は、周溝１７の第一内側面１７ａに対して滑らかに摺接することができる。

上記のように、周溝１７の第一内側面１７ａに対して摺接可能に当接するテーパ面２５が形成された、弾性的に拡縮径可能なＣ型ばねである付勢部材２０は、周溝１７に嵌め込まれた状態で案内孔１３の軸方向に弾性的に移動可能とされ、突出部１４ａをラックガイド１１の端面１１ｃの周縁に当接させて、ラックガイド１１をラック軸３側に付勢している。なお、付勢部材２０が弾性的に軸方向に移動可能とされ付勢する際の態様については、後に詳述する。

プラグ３０は、付勢部材２０の裏面２３側に配置され、案内孔１３の外部側開口を塞いでいる。プラグ３０は、外周面に雄ねじ部３０ｂが設けられており、案内孔１３の外部側開口に設けられた雌ねじ部１３ｂに螺合し固定されている。
プラグ３０の内側端面３０ａには、ゴム等の弾性体からなる第一緩衝部材１８が設けられている。
また、周溝１７の軸方向他方側の第二内側面１７ｂにも、ゴム等の弾性体からなる第二緩衝部材１９が設けられている。
これら両緩衝部材１８，１９は、断面方形の環状に形成された部材であり、それぞれ、プラグ３０と案内部１２と付勢部材２０の裏面２３との間、付勢部材２０の当接面２２と周溝１７の第二内側面１７ｂとの間に介在しており、付勢部材２０の軸方向の移動を緩衝する。
なお、上述の「軸方向一方側」とは、案内孔１３の軸方向においてプラグ３０側を指し、「軸方向他方側」とは、案内孔１３の軸方向においてラック軸３側を指している。

図３は、付勢部材が弾性的に軸方向に移動する際の態様を説明するための図である。なお、図３では、理解を容易とするために、第一及び第二緩衝部材１８，１９、及びラックガイド１１を省略して示している。
図３において、付勢部材２０が周溝１７に嵌め込まれている状態で、最も拡径した状態を実線で示し、最も縮径した状態を破線で示している。
図に示すように、付勢部材２０は、最も拡径した状態から、テーパ面２５を周溝１７の第一内側面１７ａに当接した状態のまま縮径すると、軸方向プラグ３０側に移動し、最も縮径した状態から拡径すれば、ラックガイド１１側に移動する。

本実施形態において、付勢部材２０は、周溝１７に嵌め込まれている状態では、最も拡径した状態であっても自由状態に対して縮径されている。
付勢部材２０が図中実線に示す位置にある状態から、ラックガイド１１が付勢部材２０を押圧するように後退すると、付勢部材２０も、ラックガイド１１に押されて軸方向に移動する。
このとき、付勢部材２０は、テーパ面２５を周溝１７の第一内側面１７ａに沿って摺接させつつ弾性的に縮径する。これによって、付勢部材２０は、テーパ面２５及び第一内側面１７ａに沿って軸方向に弾性的に移動する。
また、軸方向の移動に伴って縮径された状態の付勢部材２０は、弾性復元力によって拡径しようとし、ラックガイド１１側へ移動しようとするため、ラックガイド１１をラック軸３に向けて付勢する。

以上のようにして、付勢部材２０は、テーパ面２５が周溝１７の第一内側面１７ａに対して摺接することで、周溝１７に嵌め込まれた状態で案内孔１３の軸方向に弾性的に移動可能とされ、突出部１４ａをラックガイド１１の端面１１ｃの周縁に当接させて、ラックガイド１１をラック軸３側に付勢している。

上記のように構成されたラック軸支持装置１０によれば、付勢部材２０が、ラックガイド１１の端面１１ｃの周縁部に当接しているので、ラックガイド１１が軸方向に対して傾くのを制限することができるとともに、ラックガイド１１の端面１１ｃに対して均等に付勢力を作用させることができる。このため、ラックガイド１１が案内孔１３の軸方向に対して傾いた状態で付勢されるのを防止することができる。この結果、ラックガイド１１を確実にラック軸３に向けて付勢することができ、ラトル音をより確実に抑制することができる。

また、本実施形態において、付勢部材２０は、周溝１７に嵌め込まれ、案内孔１３の内周面１３ａから径方向内側に突出した突出部２１をラックガイド１１の端面１１ｃの周縁部に当接させて当該ラックガイド１１をラック軸３側に付勢しているので、ラックガイド１１の端面１１ｃの周縁部に確実に当接した状態でラックガイド１１を付勢することができる。

また、一般にラックガイドは、軸方向に往復動するラック軸を摺動可能に支持しているので、使用に伴う経年劣化によって摩耗が生じる。上記従来例のラック軸支持装置では、このような摩耗が生じると、付勢部材によって付勢されているラックガイド１０５はラック軸１０２側に相対的に移動するため、ラックガイド１０５とプラグ１０６との間にクリアランスが生じる。このようなクリアランスが生じると、ラックガイド１０５はこのクリアランス分だけ軸方向に大きく移動可能となる。このため、例えば、悪路等を走行しラック軸１０２に急激な負荷が作用した場合、その急激な負荷に応じてラックガイド１０５がプラグ１０６側に大きく後退し、ラックガイド１０５とプラグ１０６とが接触することによる異音が発生する場合があった。

この点、本実施形態のラック軸支持装置１０によれば、周溝１７に嵌め込まれた付勢部材２０が、その突出部２１をラックガイド１１の端面１１ｃの周縁に当接させて当該ラックガイド１１を付勢しているので、ラックガイド１１は、周溝１７に嵌め込まれた付勢部材２０によって軸方向に位置決めされる。このため、ラックガイド１１が付勢部材２０側に後退したとしても、当該ラックガイド１１が付勢部材２０以外の他の部材に接触して異音を発生させることがない。この結果、ラックガイド１１等に摩耗が生じ当該ラックガイド１１が軸方向に大きく移動可能となったとしても異音が発生するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、付勢部材２０の軸方向の移動を緩衝する第一及び第二緩衝部材１８，１９が設けられているので、ラックガイド１１を介して急激に移動させようとする力が付勢部材２０に作用し、当該付勢部材２０が軸方向に急激に移動しようとしても、付勢部材２０の軸方向の移動が緩衝される。このため、付勢部材２０が軸方向に急激に移動することによって、ラックガイド１１の端面１１ｃから離間するのを防止し、付勢部材２０とラックガイド１１とが、離間当接することで生じる打音（異音）を抑制することができる。

また、本実施形態において、プラグ３０は、付勢部材２０に当接している第一緩衝部材１８を介して、当該付勢部材２０のプラグ３０側（軸方向一方側）への移動を規制しており、付勢部材２０がプラグ３０側へ移動に応じて過度に縮径するのを防止する規制部材としての機能を有している。
この場合、ラック軸３に過大な負荷が急激に作用することで、ラックガイド１１を介して付勢部材２０にプラグ３０側へ移動させる方向の力が過大に作用したとしても、プラグ３０が、付勢部材２０の軸方向への移動を規制して過度に縮径するを防止するので、付勢部材２０が周溝１７から外れるのを防止することができる。

また、本実施形態のプラグ３０は、上述のように、付勢部材２０が周溝１７から外れるのを防止することができる位置に配置されれば、その軸方向の位置について高い精度は要求されない。
一方、上記従来例におけるプラグは、付勢部材とともに、ラックガイドの軸方向の位置やラック軸のピニオン軸に対する予圧を調整する機能を有している。このため、従来例におけるプラグは、その組み付けにおいて高い精度が要求され、微妙な調整を必要としていた。
これに対して、本実施形態のプラグ３０は、軸方向の位置について高い精度は要求されないので、上記従来例と比較して、組み付けが容易となる。

なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。上記実施形態の付勢部材２０のテーパ面２５のテーパ角度は、付勢部材２０の弾性力等に応じて適宜変更することができるし、周溝１７についても、付勢部材２０の必要な軸方向への移動距離に応じて、その溝深さ等を適宜変更することができる。

１ ラックアンドピニオン式ステアリング装置
２ ピニオン軸
３ ラック軸
４ ハウジング
１０ ラック軸支持装置
１１ ラックガイド
１１ｃ 端面
１２ 案内部
１３ 案内孔
１３ａ 内周面
１７ 周溝
１７ａ 第一内側面
１７ｂ 第二内側面
１８ 第一緩衝部材
１９ 第二緩衝部材
２０ 付勢部材
２１ 突出部
２２ 当接面
２３ 裏面
３０ プラグ（規制部材）

Claims (7)

1. ピニオン軸と噛合するラック軸を往復動可能に収容するハウジングと、
   前記ハウジングに設けられた案内部と、
   前記案内部に進退可能に収容され、前記ラック軸を前記ピニオン軸に対して押圧支持するラックガイドと、
   前記案内部に設けられ、前記ラックガイドの軸方向端面の周縁部に当接して当該ラックガイドを前記ラック軸側に付勢する付勢部材と、を備えていることを特徴とするラック軸支持装置。
2. 前記付勢部材は、前記案内部の内周面に形成された周溝に嵌め込まれた環状部材であり、その内周面から径方向内側に突出した突出部を前記ラックガイドの軸方向端面の周縁部に当接させて当該ラックガイドを前記ラック軸側に付勢する請求項１に記載のラック軸支持装置。
3. 前記付勢部材は、前記突出部の前記ラックガイドに当接している当接面の裏面側が内周側端縁から外周側端縁に向かって薄肉となるように傾斜し前記周溝の軸方向一方側の内側面に摺接可能に当接するテーパ面とされるとともに、周方向の一部を切り欠くことで弾性的に拡縮径可能なＣ型ばねである請求項２に記載のラック軸支持装置。
4. 前記裏面が当接している前記周溝の軸方向一方側の内側面が、前記付勢部材の前記裏面に対応したテーパ面とされている請求項３に記載のラック軸支持装置。
5. 前記案内部には、前記付勢部材の裏面側に配置され、当該付勢部材の軸方向一方側への移動を規制することで前記付勢部材が過度に縮径するのを防止する規制部材が設けられている請求項３又は４に記載のラック軸支持装置。
6. 前記規制部材、及び前記周溝の軸方向他方側の内側面には、前記付勢部材との間に介在することで、前記付勢部材の軸方向の移動を緩衝する緩衝部材が設けられている請求項５に記載のラック軸支持装置。
7. ピニオン軸と、
   前記ピニオン軸と噛合するラック軸と、
   前記ラック軸を支持するラック軸支持装置と、を備えたラックアンドピニオン式ステアリング装置において、
   前記ラック軸支持装置が、請求項１〜６のいずれか一項に記載のラック軸支持装置であることを特徴とするラックアンドピニオン式ステアリング装置。

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