JP2012025200A - ラック軸支持装置および車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長期にわたって、低騒音と良好な操舵フィーリングを維持するラック軸支持装置を提供する。
【解決手段】ラック支持部材１８の後面１８ｂの凹部２４に、環状の吸水性樹脂部材２１を嵌合した。吸水性樹脂部材２１の後端２１ｂと封止ねじ１９の前面１９ａとの間の隙間量Ｓ１によって、ラック軸支持部材１８の移動量を規制する。ラック軸８およびラック軸支持部材１８の摺動部分の摩耗の経時的な増大が、隙間量Ｓ１を増大させるように働く。これに対して、吸水性樹脂部材２１の吸水による経時的な膨張が、隙間量Ｓ１を経時的に減少させるように機能する。これにより、隙間量Ｓ１の経時的な増大を抑制する。
【選択図】図３

Description

本発明はラック軸支持装置およびこれを含む車両用操舵装置に関する。

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設けられている。
そのラック軸支持装置では、ハウジングに設けられた保持孔に、前後に摺動可能なラック軸支持部材（サポートヨーク）と、保持孔の入口を塞ぐ封止部材と、ラック軸支持部材および封止部材の間に介在した圧縮コイルばねとを収容している。圧縮コイルばねにより付勢されたラック軸支持部材によって、ラック軸を軸方向に摺動可能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。

長期の使用によって、ラック軸およびラック軸支持部材の摺動部分の摩耗が進行すると、封止部材とラック軸支持部材との間の隙間が大きくなるため、ラック軸支持部材の前後方向のがたつきが大きくなる。その結果、ラトル音が発生するおそれがある。
そこで、ラック軸支持部材と封止部材との打音を抑制するために、ラック軸支持部材に樹脂を用いる技術が提案されている（例えば特許文献１，２を参照）。特許文献１，２では、ラック軸支持部材に、ポリアミド樹脂を用いる一方、そのポリアミド樹脂にガラス繊維や炭素繊維等の補強繊維を添加し、温度膨張によるラック軸支持部材の寸法変化を極力抑制している。

特開平１−２８９７６３号公報 特開平４−２０８６７４号公報

特許文献１，２では、長期の使用による上記摺動部分の摩耗の進行に伴って、封止部材とラック軸支持部材との間の隙間が大きくなること自体は、抑制できない。このため、長期の使用に伴って、ラトル音が次第に大きくなっていくことを抑制できない。また、長期の使用に伴って、ラック軸支持部材の前後方向へのがたつき量も増大するため、操舵フィーリングが悪化する。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、長期にわたって、低騒音と良好な操舵フィーリングを維持することができるラック軸支持装置および車両用操舵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（１７）に形成された保持孔（１６）内に上記保持孔の深さ方向（Ｘ１）に摺動可能に収容され且つラック軸（８）を摺動可能に支持するラック軸支持部材（１８）と、上記保持孔の入口に固定された封止部材（１９；３１９）と、上記封止部材によって受けられ上記ラック軸支持部材を上記ラック軸側に付勢する付勢部材（２０；１２０）と、上記ラック軸支持部材および上記封止部材の何れか一方に設けられた吸水性樹脂部材（２１；１２１；２２１；３１９）と、を備え、上記ラック軸支持部材および上記封止部材の他方と上記吸水性樹脂部材との間の隙間（Ｓ）の量（Ｓ１）によって、上記ラック軸支持部材の移動量が規制されているラック軸支持装置（１５）を提供する（請求項１）。

ラック軸およびラック軸支持部材の摺動部分の摩耗の経時的な増大が、上記隙間の量（隙間量）を増大させるように働くのに対して、吸水性樹脂部材の吸水による経時的な膨張が、上記隙間量を経時的に減少させるように機能する。これにより、上記隙間量の経時的な増大を抑制することができる。その結果、長期にわたって低騒音と良好な操舵フィーリングを維持することができる。

また、上記吸水性樹脂部材（２１；１２１；２２１）は、上記ラック軸支持部材の後面（１８ｂ）および上記封止部材の前面（１９ａ）の何れか一方に設けられた凹部（２４；２９）に嵌合されている場合がある（請求項２）。この場合、吸水性樹脂部材の径方向の変位を拘束することができるので、上記隙間に関連する吸水性樹脂部材の膨張量を精度良く設定することができる。その結果、ラック軸支持部材、封止部材および吸水性樹脂部材の寸法設計が容易になる。

また、上記吸水性樹脂部材は、上記ラック軸支持部材の後面および上記封止部材の前面の上記何れか一方から突出している場合がある（請求項３）。これにより、上記隙間量の設定に、吸水性樹脂部材を確実に寄与させることができる。
また、上記吸水性樹脂部材および上記封止部材（３１９）は、単一の材料で一体に形成されている場合がある（請求項４）。この場合、部品点数の削減と組立工数の削減を通じて、製造コストを安くすることができる。また、封止部材を兼用する吸水性樹脂部材の吸水による膨張に伴って、封止部材の緩み止めを確実なものとすることができる。

また、上記吸水性樹脂部材はポリアミド樹脂を含む場合がある（請求項５）。ポリアミド樹脂は、強度に優れ、また、所要の吸水性を有しているので、好適に用いることができる。なお、吸水性樹脂部材の吸水による膨張量を所要に設定するために、ポリアミド樹脂に、ガラス繊維や炭素繊維等の補強繊維を少量添加するようにしてもよい。
また、上記ラック軸支持装置を用いて上記ラック軸を軸方向（Ｚ１）に摺動可能に支持する車両用操舵装置（１）であれば、好ましい（請求項６）。

なお、上記において、括弧内の英数字は、後述する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。

本発明の第１の実施の形態のラック軸支持装置が適用された車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。 ラック軸支持装置が適用された車両用操舵装置の要部の断面図である。 ラック軸支持部材の要部の拡大断面図である。 本発明の第２の実施の形態のラック軸支持装置の要部の拡大断面図である。 本発明の第３の実施の形態のラック軸支持装置の要部の拡大断面図である。 本発明の第４の実施の形態のラック軸支持装置の要部の拡大断面図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図３は本発明の第１の実施の形態を示している。図１を参照して、車両用操舵装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結しているステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３に自在継手４を介して連結された中間軸５と、中間軸５に自在継手６を介して連結されたピニオン軸７と、ピニオン軸７の端部近傍に設けられたピニオン７ａに噛み合うラック８ａを有して自動車の左右方向に延びる転舵軸としてのラック軸８とを有している。ピニオン軸７およびラック軸８により舵取り機構としてのラックアンドピニオン機構Ａが構成されている。

ラック軸８は、車体に固定されるラックハウジング９内に、滑り軸受であるラックブッシュ５０を介して、軸方向Ｚ１に沿って直線往復動可能に支持されている。ラック軸８の両端部はラックハウジング９の両側へ突出し、各端部にはそれぞれタイロッド１０が結合されている。各タイロッド１０は対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する転舵輪１１に連結されている。

操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３が回転されると、この回転がピニオン７ａおよびラック８ａによって、自動車の左右方向に沿ってのラック軸８の直線運動に変換される。これにより、転舵輪１１の転舵が達成される。
図２を参照して、ピニオン軸７は、ピニオン７ａを挟んだ上部７ｂと下部７ｃを有している。ピニオン軸７は、例えば玉軸受からなりピニオン軸７の上部７ｂを支持する第１の軸受１２と、例えば針状ころ軸受からなりピニオン軸７の下部７ｃを支持する第２の軸受１３とによって、ピニオンハウジング１４内に回転可能に支持されている。ピニオン軸７のピニオン７ａとラック軸８のラック８ａとは、ピニオンハウジング１４内で相互に噛み合わされている。

車両用操舵装置１にはラック軸支持装置１５が装備されている。ラック軸支持装置１５は、円孔からなる保持孔１６を有するハウジング１７と、保持孔１６に保持孔１６の深さ方向Ｘ１に沿って摺動可能に収容され且つラック軸８のラック８ａの背面である被支持面８ｂを摺動可能に支持するラック軸支持部材１８と、保持孔１６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１９とを備えている。保持孔１６の入口における内周面１６ａに、雌ねじ部１６ｂが形成され、この雌ねじ部１６ｂに、上記封止ねじ１９の雄ねじ部１９ｃがねじ込まれている。

ラック軸支持装置１５のハウジング１７は、ピニオンハウジング１４と単一の材料で一体に形成され、ラック軸８を隔ててピニオン軸７とは反対側に配置されている。ピニオンハウジング１４およびハウジング１７は例えばダイキャストにより製作される。
ラック軸支持装置１５は、ラック軸支持部材１８と封止ねじ１９との間に介在する付勢部材２０および吸水性樹脂部材２１を備えている。付勢部材２０は、ラック軸支持部材１８をラック軸８側へ弾性的に付勢する例えば圧縮コイルばねからなる。

ラック軸支持部材１８の前面１８ａには、ラック軸８を軸長方向に摺動自在に支持する凹面２２が形成されている。この凹面２２には、ラック軸８の周面に摺接するパッド２３が取り付けられている。
ラック軸支持部材１８の後面１８ｂには、付勢部材２０および吸水性樹脂部材２１を収容する凹部２４が設けられている。付勢部材２０は、凹部２４の底２４ａと封止ねじ１９の前面１９ａとの間に、弾性的に圧縮された状態で介在している。

吸水性樹脂部材２１は、吸水性に優れた樹脂、例えばＭＣナイロン、６ナイロン等のポリアミド樹脂を含んでいる。吸水性樹脂部材２１は、ハウジング１８内に充填されたグリース等の水分を吸収して膨張可能である。吸水性樹脂部材２１の吸水による膨張量を所要に設定するために、ポリアミド樹脂に、ガラス繊維、炭素繊維等の補強繊維を少量（例えば５〜１０％）添加するようにしてもよい。吸水性樹脂部材２１は、付勢部材２０を同心に取り囲む環状をなしている。

吸水性樹脂部材２１の外周面２１ｐは、凹部２４の内周面２４ｂに嵌合されている。これにより、吸水性樹脂部材２１の外径の変位（膨張）が、凹部２４の内周面２４ｂによって拘束されている。
吸水性樹脂部材２１は、凹部２４の底２４ａによって受けられた前端２１ａと、ラック軸支持部材１８の後面１８ｂから所定量突出した後端２１ｂとを有している。

吸水性樹脂部材２１の後端２１ｂと、封止ねじ１９の前面１９ａとは、所定の隙間Ｓを設けて対向している。この隙間Ｓの量である隙間量Ｓ１は、工場出荷時において、封止ねじ１９のねじ込み位置の調整により、例えば０．０５〜０．１ｍｍの範囲内の所定値（例えば０．０６ｍｍ）に厳密に調整されている。
ラック軸支持部材１８の外周面１８ｃには、周方向に延びて環状をなす一対の収容溝２５が形成され、各収容溝２５には例えばＯリングからなる環状の弾性部材２６がそれぞれ収容され、保持孔１６の内周面１６ａに弾性的に接触している。一対の弾性部材２６はラック軸支持部材１８を径方向に弾性支持し、ラック軸支持部材１８のがたつきを防止する。

封止ねじ１９の後面１９ｂには、封止ねじ１９を回動操作する工具に係合するための工具係合孔２７が形成されている。工具係合孔２７は例えば断面多角形形状に形成されている。
本実施の形態によれば、ラック軸８およびラック軸支持部材１８の摺動部分の摩耗の経時的な増大が、隙間量Ｓ１を増大させるように働くのに対して、吸水性樹脂部材２１の吸水による経時的な膨張が、隙間量Ｓ１を経時的に減少させるように機能する。したがって、隙間量Ｓ１の経時的な増大を抑制することができる。その結果、長期にわたって低騒音と良好な操舵フィーリングを維持することができる。

また、吸水性樹脂部材２１および封止ねじ１９が別体で設けられ、また、吸水性樹脂部材２１がラック軸支持部材１８の後面１８ｂの凹部２４の内周面２４ｂに嵌合されている。これにより、吸水性樹脂部材２１の外径の変位（膨張）を拘束することができるので、隙間量Ｓ１に関連する吸水性樹脂部材２１の膨張量を精度良く設定することができる。その結果、ラック軸支持部材１８、封止ねじ１９および吸水性樹脂部材２１の寸法設計が容易になる。

また、吸水性樹脂部材２１の後端２１ｂは、ラック軸支持部材１８の後面１８ｂから突出しているので、隙間量Ｓ１の設定に、吸水性樹脂部材２１を確実に寄与させることができる。
また、吸水性樹脂部材２１は、ＭＣナイロン、６ナイロン等のポリアミド樹脂を含んでいる。ポリアミド樹脂は、強度に優れ、また、所要の吸水性を有しているので、好適に用いることができる。

次いで、図４は本発明の第２の実施の形態を示している。図４を参照して、本実施の形態が図３の実施の形態と主に異なるのは、図３の実施の形態では、付勢部材２０を取り囲む環状の吸水性樹脂部材２１を用いたのに対して、図４の実施の形態では、付勢部材１２０の径方向内方に配置された円柱状の吸水性樹脂部材１２１を用いた点にある。
具体的には、ラック軸支持部材１８の後面１８ｂに設けられた、付勢部材収容用の凹部２４の底２４ａから、環状のボス２８を突出形成している。そのボス２８の内周面２８ａに、吸水性樹脂部材１２１を嵌合することにより、吸水性樹脂部材１２１をラック軸支持部材１８に保持している。吸水性樹脂部部材１２１は、凹部２４の底２４ａ（ボス２８の内側の底）によって受けられた前端１２１ａと、封止ねじ１９の前面１９ａに対向する後端１２１ｂを有している。

吸水性樹脂部材１２１の後端１２１ｂは、ラック軸支持部材１８の後面１８ｂ（ボス２８の端面２８ｂに相当）から突出している。吸水性樹脂部材１２１の後端１２１ｂと封止ねじ１９の前面１９ａとの間に設けられた隙間Ｓの量である隙間量Ｓ１が、所要に設定されている。
吸水性樹脂部材１２１は、吸水性に優れた樹脂、例えばＭＣナイロン、６ナイロン等のポリアミド樹脂を含んでいる。吸水性樹脂部材１２１の吸水による膨張量を所要に設定するために、ポリアミド樹脂に、ガラス繊維、炭素繊維等の補強繊維を少量（例えば５〜１０％）添加するようにしてもよい。

本実施の形態の構成要素において、図３の実施の形態と同じ構成要素には、図３の実施の形態の構成要素と同じ符号を付してある。
本実施の形態においても、図３の実施の形態と同じ作用効果を奏することができる。すなわち、隙間量Ｓ１の経時的な増大を抑制することができ、長期にわたって低騒音と良好な操舵フィーリングを維持することができる。

また、吸水性樹脂部材１２１が、ラック軸支持部材１８のボス２８の内周面２８ａに嵌合されている。これにより、吸水性樹脂部材１２１の外径の変位（膨張）を拘束することができるので、隙間量Ｓ１に関連する吸水性樹脂部材１２１の膨張量を精度良く設定することができる。その結果、ラック軸支持部材１８、封止ねじ１９および吸水性樹脂部材１２１の寸法設計が容易になる。

次いで、図５は本発明の第３の実施の形態を示している。図５を参照して、本実施の形態が図３の実施の形態と主に異なるのは、図３の実施の形態では、吸水性樹脂部材２１をラック軸支持部材１８に保持したのに対して、本実施の形態では、封止ねじ１９に、吸水性樹脂部材２２１を保持する点である。
具体的には、吸水性樹脂部材２２１は環状をなしている。一方、封止ねじ１９にの前面１９ａに、環状の凹部２９が形成されており、その環状の凹部２９に、吸水性樹脂部材２２１が、嵌合され保持されている。吸水性樹脂部材２２１は、ラック軸支持部材１８の後面１８ｂに対向する前端２２１ａと、凹部２９の底２９ａによって受けられる後端２２１ｂとを有している。

吸水性樹脂部材２２１の前端２２１ａは、封止ねじ１９の前面１９ａから突出している。ラック軸支持部材１８の後面１８ｂと吸水性樹脂部材２２１の前端２２１ａとの間に設けられた隙間Ｓの量である隙間量Ｓ１が、所要に設定されている。
吸水性樹脂部材２２１は、吸水性に優れた樹脂、例えばＭＣロイロン、６ナイロン等のポリアミド樹脂を含んでいる。吸水性樹脂部材２２１の吸水による膨張量を所要に設定するために、ポリアミド樹脂に、ガラス繊維、炭素繊維等の補強繊維を少量（例えば５〜１０％）添加するようにしてもよい。

本実施の形態においても、図３の実施の形態と同じ作用効果を奏することができる。すなわち、隙間量Ｓ１の経時的な増大を抑制することができ、長期にわたって低騒音と良好な操舵フィーリングを維持することができる。
また、環状の吸水性樹脂部材２２１が、封止ねじ１９の前面１９ａに設けられた環状の凹部２９に嵌合されている。これにより、吸水性樹脂部材２２１の外径および内径の変位を拘束することができるので、隙間量Ｓ１に関連する吸水性樹脂部材２２１の膨張量を精度良く設定することができる。その結果、ラック軸支持部材１８、封止ねじ１９および吸水性樹脂部材２２１の寸法設計が容易になる。

次いで、図６は、本発明の第４の実施の形態を示している。図６を参照して、本実施の形態が、図５の実施の形態と異なるのは、図５の実施の形態では、吸水性樹脂部材２２１および封止ねじ１９が別体で設けられていたのに対して、本実施の形態では、封止ねじ３１９が吸水性樹脂部材によって形成されている。換言すると、封止ねじ３１９と吸水性樹脂部材とが単一の材料で一体に形成されている。

吸水性樹脂部材を兼用する封止ねじ３１９の前面３１９ａとラック軸支持部材１８の後面１８ｂとが、所定の隙間Ｓを設けて対向している。この隙間Ｓの量である隙間量Ｓ１は、工場出荷時において、封止ねじ３１９のねじ込み位置の調整により、例えば０．０５〜０．１ｍｍの範囲内の所定値（例えば０．０６ｍｍ）に厳密に調整されている。
封止ねじ３１９の後面３１９ｂには、封止ねじ３１９を回動操作する工具に係合するための工具係合孔３２７が形成されている。工具係合孔３２７は例えば断面多角形形状に形成されている。

封止ねじ３１９の後半部の外周面に雄ねじ部３１９ｃが形成され、雄ねじ部３１９ｃが、保持孔１６の入口の雌ねじ部１６ｂに、ねじ込まれている。また、封止ねじ３１９の前半部の外周面は、円筒面３０に形成されている。封止ねじ３１９の前半部の円筒面３０は、保持孔１６の内周面１６ａの円筒面に嵌合されている。これにより、円筒面３０の外径が拘束されている。したがって、封止ねじ３１９の前半部が、ラック軸支持部材１８の後面１８ｂ側へスムーズに膨張できるようになっている。

本実施の形態によれば、図５の実施の形態と同じ作用効果を奏することができる。すなわち、隙間量Ｓ１の経時的な増大を抑制することができ、長期にわたって低騒音と良好な操舵フィーリングを維持することができる。
また、吸水性樹脂部材を兼用する封止ねじ３１９の円筒面３０の外径の変位（膨張）を拘束することができるので、隙間量Ｓ１に関連する封止ねじ３１９（吸水性樹脂部材）の膨張量を精度良く設定することができる。その結果、ラック軸支持部材１８、封止ねじ３１９の寸法設計が容易になる。

さらに、吸水性樹脂部材を封止ねじ３１９で兼用することにより、部品点数の削減と組立工数の削減を通じて、製造コストを安くすることができる。また、封止ねじ３１９を兼用する吸水性樹脂部材の吸水による膨張に伴って、封止ねじ３１９の雄ねじ部３１９ｃの緩み止めを確実なものとすることができる。
本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、例えば、本発明を電動パワーステアリング装置に適用すること等、本発明の請求項記載の範囲で種々の変更を施すことができる。

１…車両用操舵装置、２…操舵部材、７…ピニオン軸、８…ラック軸、１５…ラック軸支持装置、１６…保持孔、１６ａ…（保持孔の）内周面、１７…ハウジング、１８…ラック軸支持部材、１８ｂ…（ラック軸支持部材の）後面、１９…封止ねじ（封止部材）、１９ａ…（封止ねじの）前面、２０；１２０…付勢部材、２１；１２１；２２１…吸水性樹脂部材、２１ａ；１２１ａ；２２１ａ…（吸水性樹脂部材の）前端、２１ｂ，１２１ｂ；２２１ｂ…（吸水性樹脂部材の）後端、３０…円筒面、３１９…封止ねじ（封止部材。吸水性樹脂部材）、３１９…（封止ねじの）前面、Ｘ１…（保持孔の）深さ方向

Claims (6)

1. ハウジングに形成された保持孔内に上記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た封止部材と、
   上記封止部材によって受けられ上記ラック軸支持部材を上記ラック軸側に付勢する付勢部材と、
   上記ラック軸支持部材および上記封止部材の何れか一方に設けられた吸水性樹脂部材と、を備え、
   上記ラック軸支持部材および上記封止部材の他方と上記吸水性樹脂部材との間の隙間の量によって、上記ラック軸支持部材の移動量が規制されているラック軸支持装置。
2. 請求項１において、上記吸水性樹脂部材は、上記ラック軸支持部材の後面および上記封止部材の前面の何れか一方に設けられた凹部に嵌合されているラック軸支持装置。
3. 請求項２において、上記吸水性樹脂部材は、上記ラック軸支持部材の後面および上記封止部材の前面の上記何れか一方から突出しているラック軸支持装置。
4. 請求項１において、上記吸水性樹脂部材および上記封止部材は、単一の材料で一体に形成されているラック軸支持装置。
5. 請求項１から４の何れか１項において、上記吸水性樹脂部材はポリアミド樹脂を含むラック軸支持装置。
6. 請求項１から５の何れか１項に記載のラック軸支持装置を用いて上記ラック軸を軸方向に摺動可能に支持する車両用操舵装置。

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