JP2012096678A - ラックアンドピニオン式ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 サポートヨークエンドに対するサポートヨークの干渉を抑制し、ハウジングの内壁側へのサポートヨークの動きを規制する。
【解決手段】 サポートヨークエンド１５のサポートヨークエンド溝２３とサポートヨーク１２のサポートヨーク溝２２とに亘って環状リング２１を嵌合し、環状リング２１により、サポートヨーク１２のアキシャル方向の動きによるサポートヨークエンド１５との干渉を抑制し、サポートヨーク１２のラジアル方向の動きを規制する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ラックアンドピニオン式ステアリング装置に関する。

自動車用のステアリング装置として、ラックアンドピニオン式ステアリング装置が従来から種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。ラックアンドピニオン式ステアリング装置は、ステアリングホイールに転結されたピニオンシャフトを備え、ステアリングホイールの操作に連動してピニオンシャフトを回転させることにより、ラックバーを軸方向に往復移動させて左右の操舵輪に舵取り角を与える装置である。

ラックアンドピニオン式ステアリング装置では、ラックバーの背面側（ラックギヤの反対側）がサポートヨークにより押圧支持されている。サポートヨークはハウジングに形成されたシリンダ状のサポートヨーク収納孔内に摺動自在に収容され、サポートヨークの先端がラックバーの背面に摺接している。サポートヨークの後端側のハウジングにはサポートヨーク収納孔を塞ぐようにサポートヨークエンドが固定され、サポートヨークの後端はばね部材を介してサポートヨークエンドに規制されている。

サポートヨークはばね部材の付勢力によりラックバーの背面側に押し付けられ、ラックギヤとピニオンギヤとに適正な与圧が加えられる。同時に、ラックバーの往復移動が案内される。これにより、ラックバーの軸方向の往復移動が適正に支えられ、ステアリングホイールの操作に対して遅れが生じることなく精度良く左右の操舵輪に舵取り角を与えることができる。

ラックアンドピニオン式ステアリング装置は、ハウジングの内部にサポートヨークが遊嵌されてばね部材の付勢力によりラックバーの背面側に押し付けられている。このため、操舵によるラックバーの往復移動や、操舵輪から伝わる振動や衝撃荷重に伴いサポートヨークが押されてサポートヨークエンド側に移動するため、サポートヨークがサポートヨークエンドに接触して異音を発生することがある。このような異音は、ハウジングに伝播されて外部に伝わりドライバーに不快感をあたえてしまう虞があった。

このため、従来から、特許文献１にあるように、サポートヨークとサポートヨークエンドとの間に緩衝部材を介在させ、サポートヨークエンドに対してサポートヨークが直接干渉することを防止するとともに異音の伝播を抑制して異音の発生を抑制したものが知られている。

特開２００２−３７０８９号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、サポートヨークエンドに対するサポートヨークの干渉を抑制するとともに、ハウジングの内壁側へのサポートヨークの動きを規制してハウジングの内壁に対するサポートヨークの干渉をも抑制することができる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請求項１に係る本発明のラックアンドピニオン式ステアリング装置は、ハウジングに回転自在に支持されステアリングホイールの操作に連動して回転するピニオンシャフトと、前記ピニオンシャフトのピニオンギヤに噛み合うラックギヤを有し、前記ピニオンシャフトの回転に応じて前記ハウジング内で往復移動されるラックバーと、前記ハウジングの前記ラックギヤの背面側に形成されたサポートヨーク収納孔と、前記サポートヨーク収納孔内に摺動自在に収容され、前記ラックバーの前記ラックギヤの背面側に先端部が当接されて前記ラックバーを支持するサポートヨークと、前記サポートヨークの基端部側で、前記サポートヨーク収納孔に嵌入され、前記サポートヨーク収納孔を塞いだ状態で固定されるサポートヨークエンドと、前記サポートヨークと前記サポートヨークエンドとの間に介在し、前記ラックギヤを前記ピニオンギヤに押圧するべく、前記サポートヨークを前記ラックバーの方向に付勢する付勢部材と、前記サポートヨークと前記サポートヨークエンドとの間に介在し、前記サポートヨークと前記サポートヨークエンドとの干渉を抑制する緩衝部材とを備え、前記サポートヨークには、前記サポートヨークエンドに対向して前記緩衝部材の前記サポートヨーク側が嵌合される嵌合部が形成され、前記サポートヨークエンドには、前記嵌合部に対向して前記緩衝部材の前記サポートヨークエンド側が嵌合されるサポートヨークエンド溝が形成され、前記緩衝部材は、前記サポートヨークエンドが前記サポートヨーク収納孔に固定された状態で、前記嵌合部及び前記サポートヨークエンド溝の両者に亘って嵌合することで、前記サポートヨークの前記サポートヨーク収納孔の壁面方向への移動を規制することを特徴とする。

請求項１に係る本発明では、サポートヨークエンド溝と係合部に亘り緩衝部材が備えられ、緩衝部材によりサポートヨーク収納孔の壁面方向へのサポートヨークの移動が規制されるので、サポートヨークエンドに対するサポートヨークの干渉が抑制されるとともに、ハウジングの内壁側へのサポートヨークの動きが規制される。このため、サポートヨークエンド及びハウジングの内壁側へのサポートヨークの干渉を確実に抑制し、異音の発生を確実に抑えることが可能になる。

そして、請求項２に係る本発明のラックアンドピニオン式ステアリング装置は、請求項１に記載のラックアンドピニオン式ステアリング装置において、前記嵌合部は、前記付勢部材の外周側において、前記サポートヨークエンド溝に対向する位置に形成された溝で構成されていることを特徴とする。

請求項２に係る本発明では、嵌合部がサポートヨークエンド溝に対向する位置に形成された溝で構成されているので、緩衝部材は、サポートヨーク側の溝（嵌合部）とサポートヨークエンド溝に亘って嵌合されるため、サポートヨークのハウジングの内壁側への動きの規制がより一層確実とされる。また、サポートヨーク収納孔の壁面とサポートヨークおよびサポートヨークエンドとの間への緩衝部材の噛み込みをなくすことができる。

また、請求項３に係る本発明のラックアンドピニオン式ステアリング装置は、請求項２に記載のラックアンドピニオン式ステアリング装置において、前記サポートヨークエンド溝及び前記嵌合部は環状の溝であり、前記緩衝部材は環状の溝に嵌合する環状部材であることを特徴とし、請求項４に係る本発明のラックアンドピニオン式ステアリング装置は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のラックアンドピニオン式ステアリング装置において、前記緩衝部材は樹脂製であることを特徴とする。

本発明のラックアンドピニオン式ステアリング装置は、サポートヨークエンドに対するサポートヨークの干渉を抑制し、ハウジングの内壁側へのサポートヨークの動きを規制することが可能になる。

本発明の第１実施例に係るラックアンドピニオン式ステアリング装置の要部断面図である。 図１中のサポートヨーク部位の詳細図である。 サポートヨーク部位の展開斜視図である。 本発明の第２実施例に係るラックアンドピニオン式ステアリング装置のサポートヨーク部位の詳細図である。

図１には本発明の第１実施例に係るラックアンドピニオン式ステアリング装置を説明するための要部を表す断面、図２にはサポートヨーク及びヨークエンドの部位の詳細を表す断面、図３にはサポートヨーク及びヨークエンドの外観を説明する展開斜視を示してある。

図１に示すように、ハウジング１には軸受２、３を介してピニオンシャフト４が回転自在に支持され、ピニオンシャフト４にはピニオンギヤ５が設けられている。ピニオンシャフト４の上端部には図示しないステアリングホイールからの入力軸６が連結されている。つまり、ピニオンシャフト４は図示しないステアリングホイールの操作に連動して回転するようになっている。

また、ハウジング１内にはピニオンシャフト４に直交する方向にラックバー７が軸方向に往復移動自在に支持され、ラックバー７の側面にはピニオンギヤ５に噛み合うラックギヤ８が形成されている。ピニオンシャフト４の回転によりラックバー７が往復移動し、ラックバー７が往復移動することによりリンク機構を介して左右の操舵輪に舵取り角が与えられる。

図１、図２に示すように、ハウジング１にはラックバー７に直交する方向にシリンダ状のサポートヨーク収納孔１１が形成され、サポートヨーク収納孔１１には円柱状のサポートヨーク１２が図中左右方向に摺動自在に収容されている。サポートヨーク１２の先端部には凹状の支持部１３が形成され、同支持部１３がラックバー７の背面側（ラックギヤ８の反対側）に当接されてラックバー７を摺動自在に支持している。

サポートヨーク収納孔１１は、ラックバー７と反対側が開口部１４により開口されており、サポートヨーク収納孔１１の開口部１４にはサポートヨークエンド１５が嵌入されている。サポートヨークエンド１５の外周面およびサポートヨーク収納孔１１の開口部１４の内周面には、ねじ溝が形成されており、サポートヨークエンド１５は、開口部１４にねじ込まれて固定される。サポートヨークエンド１５は、サポートヨーク収納孔１１に固定された状態で、開口部１４を塞ぐとともにサポートヨーク１２の開口部１４側の位置を規制している。

尚、サポートヨークエンド１５は、サポートヨーク収納孔１１の開口部１４に圧入により固定される構成であってもよい。サポートヨーク１２のサポートヨークエンド１５との対向面（基端部）の中心にはばね受け凹部１６が形成され、サポートヨークエンド１５とばね受け凹部１６の間にはばね部材として圧縮コイルばね１７が設けられている。

サポートヨーク１２は圧縮コイルばね１７の付勢力によりラックバー７の背面側に押し付けられ、ラックギヤ８とピニオンギヤ５の噛み合いに対して適正な与圧が加えられている。同時に、サポートヨーク１２がラックバー７の背面側に押し付けられることにより、ラックバー７の往復移動が案内される。これにより、ラックバー７の軸方向の往復移動が適正に支えられ、ステアリングホイールの操作に対して遅れが生じることなく精度良く左右の操舵輪に舵取り角を与えることができる。

そして、サポートヨーク１２とサポートヨークエンド１５の間には緩衝部材として樹脂製の環状リング（環状部材）２１が介在され、環状リング２１によりサポートヨーク１２のサポートヨークエンド１５への干渉が抑制されている。また、環状リング２１により、サポートヨークエンド１５に対してサポートヨーク１２の径方向の移動が規制され、サポートヨーク収納孔１１の壁面へのサポートヨーク１２の干渉が抑制されている。

図２、図３に示すように、サポートヨーク１２のサポートヨークエンド１５に対向する面のばね受け凹部１６の外側には、環状リング２１が嵌合される嵌合部として環状のサポートヨーク溝２２が形成されている。一方、サポートヨークエンド１５には、サポートヨーク溝２２に対向して環状のサポートヨークエンド溝２３が形成されている。そして、サポートヨークエンド１５をサポートヨーク収納孔１１に固定した状態で、サポートヨーク溝２２に環状リング２１のサポートヨーク１２側が嵌合されるとともにサポートヨークエンド溝２３に環状リング２１のサポートヨークエンド１５側が嵌合される構成とされている。すなわち、緩衝部材である環状リング２１がサポートヨーク溝２２とサポートヨークエンド溝２３の両者に亘って嵌合されている。

これにより、サポートヨーク１２は、サポートヨークエンド１５との干渉が抑制されるだけでなく、サポートヨーク１２の径方向への移動が規制され、サポートヨーク収納孔１１の内壁面へのサポートヨーク１２の干渉が抑制されている。

尚、環状リング２１は、その外径がサポートヨーク１２の直径よりも小さい環状に形成されて、サポートヨーク溝２２とサポートヨークエンド溝２３に嵌合されている。これは、環状リング２１をサポートヨーク１２の外周縁より内側に配置してサポートヨーク収納孔１１の壁面に当接しない構成とすることで、例えば、環状リング２１がサポートヨーク１２とサポートヨーク収納孔１１の壁面との隙間やサポートヨークエンド１５のねじ溝に噛み込まれることを防止している。

以上のように、本実施例に係るラックアンドピニオン式ステアリング装置であれば、ステアリングホイールの操作や車輪からの振動等による荷重の入力により、ラックバー７側からサポートヨーク１２に対してサポートヨークエンド１５側（アキシャル方向）及びサポートヨーク収納孔１１の内壁側（ラジアル方向）に対する力が作用された場合に次のような効果を得ることができる。

サポートヨーク１２に対してサポートヨークエンド１５側（アキシャル方向）に力が作用してサポートヨークエンド１５側にサポートヨーク１２が移動した場合は、環状リング２１がサポートヨーク１２とサポートヨークエンド１５の間に介在することで、サポートヨーク１２が直接サポートヨークエンド１５に当接することが阻止される。これによりサポートヨークエンド１５への干渉が抑制される。

一方、サポートヨーク１２に対してサポートヨーク収納孔１１の内壁側（ラジアル方向）に力が作用した場合は、ハウジング１側に固定された状態のサポートヨークエンド１５（サポートヨークエンド溝２３）とサポートヨーク溝２２とに亘って環状リング２１が嵌合しているので、環状リング２１によりサポートヨーク１２のラジアル方向の動きが規制される。これにより、サポートヨーク収納孔１１の内壁への干渉が抑制される。

このため、サポートヨークエンド１５及びハウジング１の内壁（サポートヨーク収納孔１１の内壁）へのサポートヨーク１２の干渉を確実に抑制することが可能になり、異音の発生を確実に抑えることが可能になる。

また、環状のサポートヨーク溝２２とサポートヨークエンド溝２３に亘り環状リング２１が嵌合しているので、周方向に対して均等な状態で干渉を抑制することが可能になる。更に、環状リング２１の外径がサポートヨーク１２の直径よりも小さい環状とされてサポートヨーク溝２２とサポートヨークエンド溝２３に嵌合されていることにより、サポートヨーク収納孔１１の内壁側に環状リング２１が噛み込むことがないので、緩衝部材としての環状リング２１が確実にその機能を発揮することができる。

尚、上述した実施例では、環状のサポートヨーク溝２２とサポートヨークエンド溝２３を環状の溝で構成し、環状の溝に環状リング２１を嵌合した例を挙げて説明したが、環状の溝に対して複数の円弧状の緩衝部材片を嵌合することも可能である。また、緩衝部材片に応じた形状の溝をサポートヨーク１２及びサポートヨークエンド１５に形成することも可能である。

また、緩衝部材として樹脂製の環状リング２１を適用した例を説明したが、金属製環状リングを適用すること、または、弾性部材製の環状リングを適用することも可能である。

図４に基づいて本発明の第２実施例を説明する。

図４には本発明の第２実施例に係るサポートヨーク及びヨークエンドの部位の詳細を表す断面を示してある。図４に示した状態は、第１実施例の図２に示した状態に対応している。このため、第１実施例で説明した部材と同一の部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。

サポートヨークエンド１５のサポートヨークエンド溝２３に対向して、サポートヨーク１２のばね受け凹部１６の外側には、係合部として段部３１が形成されている。サポートヨークエンド溝２３と段部３１に亘り環状リング２１が嵌合している。

第１実施例と同様に、サポートヨークエンド１５側にサポートヨーク１２が移動した場合、サポートヨーク１２とサポートヨークエンド１５の間に介在する環状リング２１により、サポートヨークエンド１５への干渉が抑制される。

また、サポートヨーク収納孔１１の内壁側（ラジアル方向）にサポートヨーク１２に力が作用した場合、ハウジング１側に固定された状態のサポートヨークエンド１５（サポートヨークエンド溝２３）と段部３１とに亘って環状リング２１が嵌合しているので、環状リング２１によりサポートヨーク１２のラジアル方向の動きが規制される。これにより、サポートヨーク収納孔１１の内壁への干渉が抑制される。

このため、サポートヨークエンド１５及びハウジング１の内壁（サポートヨーク収納孔１１の内壁）へのサポートヨーク１２の干渉を確実に抑制することが可能になり、異音の発生を確実に抑えることが可能になる。そして、環状リング２１を段部３１に嵌合させているので、嵌合部の加工を容易に行うことができる。

本発明は、ラックアンドピニオン式ステアリング装置の産業分野で利用することができる。

１ ハウジング
２、３ 軸受
４ ピニオンシャフト
５ ピニオンギヤ
６ 入力軸
７ ラックバー
８ ラックギヤ
１１ サポートヨーク収納孔
１２ サポートヨーク
１３ 支持部
１４ 開口部
１５ サポートヨークエンド
１６ ばね受け凹部
１７ 圧縮コイルばね
２１ 環状リング（緩衝部材）
２２ サポートヨーク溝（嵌合部）
２３ サポートヨークエンド溝
３１ 段部（嵌合部）

Claims (4)

1. ハウジングに回転自在に支持されステアリングホイールの操作に連動して回転するピニオンシャフトと、
   前記ピニオンシャフトのピニオンギヤに噛み合うラックギヤを有し、前記ピニオンシャフトの回転に応じて前記ハウジング内で往復移動されるラックバーと、
   前記ハウジングの前記ラックギヤの背面側に形成されたサポートヨーク収納孔と、
   前記サポートヨーク収納孔内に摺動自在に収容され、前記ラックバーの前記ラックギヤの背面側に先端部が当接されて前記ラックバーを支持するサポートヨークと、
   前記サポートヨークの基端部側で、前記サポートヨーク収納孔に嵌入され、前記サポートヨーク収納孔を塞いだ状態で固定されるサポートヨークエンドと、前記サポートヨークと前記サポートヨークエンドとの間に介在し、前記ラックギヤを前記ピニオンギヤに押圧するべく、前記サポートヨークを前記ラックバーの方向に付勢する付勢部材と、
   前記サポートヨークと前記サポートヨークエンドとの間に介在し、前記サポートヨークと前記サポートヨークエンドとの干渉を抑制する緩衝部材とを備え、
   前記サポートヨークには、前記サポートヨークエンドに対向して前記緩衝部材の前記サポートヨーク側が嵌合される嵌合部が形成され、
   前記サポートヨークエンドには、前記嵌合部に対向して前記緩衝部材の前記サポートヨークエンド側が嵌合されるサポートヨークエンド溝が形成され、前記緩衝部材は、前記サポートヨークエンドが前記サポートヨーク収納孔に固定された状態で、前記嵌合部及び前記サポートヨークエンド溝の両者に亘って嵌合することで、前記サポートヨークの前記サポートヨーク収納孔の壁面方向への移動を規制する
   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。
2. 請求項１に記載のラックアンドピニオン式ステアリング装置において、
   前記嵌合部は、前記付勢部材の外周側において、
   前記サポートヨークエンド溝に対向する位置に形成された溝で構成されている
   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。
3. 請求項２に記載のラックアンドピニオン式ステアリング装置において、
   前記サポートヨークエンド溝及び前記嵌合部は環状の溝であり、
   前記緩衝部材は環状の溝に嵌合する環状部材である
   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。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のラックアンドピニオン式ステアリング装置において、
   前記緩衝部材は樹脂製である
   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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