JP2014227070A

JP2014227070A - ラックガイド装置

Info

Publication number: JP2014227070A
Application number: JP2013108868A
Authority: JP
Inventors: 伸矢野; Shin Yano
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2013-05-23
Filing date: 2013-05-23
Publication date: 2014-12-08

Abstract

【課題】長期にわたって、サポートヨーク等の摩耗による異音の発生を抑制することができるラックガイド装置を提供する。
【解決手段】ハウジング４とラック軸３を支持するサポートヨーク１１とラック軸３を付勢する付勢部材１４とヨークプラグ３０とを備えたラックガイド装置１０において、ラックガイド収容孔１３に形成された周溝１７と、周溝１７に係合してサポートヨーク１１の移動を規制するＣ形止め輪２０とを備え、Ｃ形止め輪２０は、内周側から外周側に向かって薄肉となる第１テーパ面２５を含み、周溝１７は、第１テーパ面２５に沿う第２テーパ面１７ａを含み、Ｃ形止め輪２０と周溝１７の間にピニオン軸２の方向に向かうにしたがって狭くなる環状空間Ｓ１が形成され、Ｃ形止め輪２０が拡径され、Ｃ形止め輪２０を環状空間Ｓ１の狭い側へ押し込むことにより、サポートヨーク１１をピニオン軸２側へ押し付けるように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ラックガイド装置に関する。

従来、車両用のステアリング装置には、ピニオン軸とラック軸を噛合させることにより、そのステアリング操作に伴うピニオン軸の回転をラック軸の往復動に変換するラックアンドピニオン式のものがある。通常、ラックアンドピニオン式ステアリング装置には、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にラックガイド装置が設けられている。

ラックガイド装置は、ハウジングに形成された筒状のラックガイド収容孔に、ラック軸を軸方向に往復動可能に支持する円柱状のサポートヨークと、ラックガイド収容孔の外部側開口端に固定されるヨークプラグと、サポートヨークとヨークプラグの間に圧縮された状態で配置される付勢部材とを備えている。サポートヨークは、ラックガイド収容孔内でラック軸に対して接離する方向に移動可能に収容されており、付勢部材により、サポートヨークをラック軸側に押し付けつつラック軸を軸方向に往復動可能に支持する構成となっている。この種のラックガイド装置として、例えば、特許文献１に示されるものがある。

特開２００８−１８８２８号公報

しかしながら、ラックガイド装置の長期間にわたる使用によって、サポートヨークとラック軸との摺接面や、ラック軸とピニオン軸との噛合部等において摩耗が進むと、サポートヨークがラック軸側へ摩耗分移動する。これにより、摩耗が進行していない初期状態に比べ、サポートヨークとヨークプラグとの間の隙間が増加し、サポートヨークがラックガイド収容孔内で大きく移動しやすくなる。そして、悪路走行時等に路面反力等の外力がラック軸からサポートヨークに作用した場合に、サポートヨークがヨークプラグやラックライド収容孔に衝突した際の異音が初期状態より大きくなるという問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、本発明が解決しようとする課題は、長期にわたって、サポートヨーク等の摩耗による異音の発生を抑制することができるラックガイド装置を提供することにある。

請求項１に係る発明は、ピニオン軸と前記ピニオン軸に噛合するラック軸とを収容し、円孔からなるラックガイド収容孔を有するハウジングと、前記ラックガイド収容孔内に配置されて前記ラック軸を摺動自在に支持するサポートヨークと、前記サポートヨークに一端部が当接し、前記サポートヨークを介して前記ラック軸を前記ピニオン軸の方向に付勢する付勢部材と、前記ラックガイド収容孔に螺合され、前記ラックガイド収容孔を塞ぐとともに前記付勢部材の他端部を受け止めて付勢力を調整可能なヨークプラグと、を備えたラックガイド装置において、前記ラックガイド収容孔の前記ヨークプラグ側の内周面に形成された周溝と、前記周溝に係合して、前記サポートヨークの移動を規制する弾性的に拡縮径可能なＣ形止め輪とを備え、前記Ｃ形止め輪は、断面楔状に形成され、前記ラックガイド収容孔の軸方向に対して傾斜し内周側から外周側端縁に向かって薄肉となる第１テーパ面を含み、前記周溝は、前記第１テーパ面に沿う第２テーパ面を含み、前記Ｃ形止め輪と前記周溝との間に、前記ピニオン軸の方向に向かうにしたがって狭くなる環状空間が形成され、前記Ｃ形止め輪が拡径され、前記Ｃ形止め輪を前記環状空間の狭い側へ押し込むことにより、前記Ｃ形止め輪を介して前記サポートヨークを前記ピニオン軸側へ押し付けるように構成されていることを特徴とする。

上記のように構成した請求項１に係る発明によれば、ラックガイド収容孔の周溝に収容されたＣ形止め輪は、拡径され、Ｃ形止め輪を環状空間の狭い側へ押し込むことにより、Ｃ形止め輪を介してサポートヨークをピニオン軸側へ押し付けている。これにより、長期間にわたる使用によりサポートヨークとラック軸との摺接面やピニオン軸とラック軸との噛合部が摩耗して、サポートヨークがラック軸側に摩耗分移動しても、Ｃ形止め輪も同様に、周溝の第１テーパ面に摺接した状態のまま拡径し、Ｃ形止め輪のラック軸側側面がサポートヨークのヨークプラグ側端面に当接しながら、サポートヨークの移動量に等しい量だけラック軸側に移動する。したがって、サポートヨークのヨークプラグ側端面とＣ形止め輪との間に摩耗による隙間を生じることがなく、常にＣ形止め輪がサポートヨークに当接しているので、悪路走行時等に急激な負荷がラック軸からサポートヨークに作用しても、摩耗が進行していない初期状態より異音が増加することを抑制できる。

本発明によれば、長期にわたって、サポートヨーク等の摩耗による異音の発生を抑制することができるラックガイド装置を提供することができる。

本発明の実施形態のラックガイド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。図１のＣ形止め輪の外観図である。図１のＣ形止め輪がラックガイド収容孔の軸方向に移動する際の態様を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態に係るラックガイド装置について図面を参照しつつ説明する。

図１に示すように、ラックアンドピニオン式ステアリング装置１には、ラックガイド装置１０が装備されている。ピニオン軸２は、例えば玉軸受からなる第１の軸受５と、例えば円筒ころ軸受からなる第２の軸受６によって、ハウジング４のピニオン軸収容部４ａに回転可能に支持されている。また、ラック軸３は、ハウジング４のラックガイド収容部４ｂに設けられたラックガイド装置１０と、ラック軸３の軸長方向（紙面垂直方向）に長い円筒状のラック軸収容部（図示しない）に設けられた軸受部材とによって、軸長方向に沿って摺動自在に支持されている。

ピニオン軸２のピニオン２ａとラック軸３のラック３ａとはハウジング４内で相互に噛み合わされている。図示はしないが、ピニオン軸２の上端部は、自在継手、中間軸を介してステアリングホイールに連結され、ラック軸３の両端部は、タイロッドを介して操向車輪に連結されている。ステアリングホイールの回転に伴ってピニオン軸２の回転がラック軸３の往復動に変換され、ラック軸３が軸長方向に移動し操向が行われる。

ラックガイド装置１０は、円孔からなるラックガイド収容孔１３を有するハウジング４と、ラックガイド収容孔１３に進退可能に収容されラック軸３の外周面を摺動自在に支持するサポートヨーク１１と、ラックガイド収容孔１３の外部側開口を塞ぐヨークプラグ３０と、サポートヨーク１１とヨークプラグ３０との間に介在しサポートヨーク１１をラック軸３側へ付勢する付勢部材１４と、ラックガイド収容孔１３の内周面１３ａに形成された周溝１７に係合される断面楔状のＣ形止め輪２０とを有している。

具体的には、ハウジング４は、例えばアルミニウム合金により形成され、車両に固定されラック軸３を収容する車両の幅方向（紙面垂直方向）に長い円筒状のラック軸収容部と、ハウジング４の一端近傍にラック軸３のラック３ａと噛合するピニオン２ａを有するピニオン軸２を収容する円筒状のピニオン軸収容部４ａと、ラック軸３を隔ててピニオン軸２とは反対側に配置され、ラックガイド装置１０を構成するサポートヨーク１１とヨークプラグ３０と付勢部材１４とＣ形止め輪２０を収容するラックガイド収容部４ｂとからなる。

ハウジング４のラックガイド収容部４ｂには、ハウジング４の内外を連通する円孔からなるラックガイド収容孔１３が形成されている。ラックガイド収容孔１３の内周面１３ａには、周方向に沿って環状に凹み、ヨークプラグ３０側側面に、内径側から外径側に向かって周溝の幅が狭くなるように、ラックガイド収容孔１３の軸方向に対して傾斜する第２テーパ面１７ａを有する周溝１７が形成されている。また、ラックガイド収容孔１３の外部側開口には、ラックガイド収容孔１３の内周面１３ａより内径が大径に形成された雌ねじ部１３ｂが形成されている。

サポートヨーク１１は、例えば炭素鋼やアルミニウム合金等により円柱状に形成され、ラック軸３側にラック軸３の外周面の断面形状に応じた凹湾曲状に形成されたラック軸３を支持する支持面１１ａを有している。さらに、サポートヨーク１１は、支持面１１ａに固定されラック軸３に摺接する摺接板１５を備えている。サポートヨーク１１は、摺接板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をピニオン軸２方向に支持している。サポートヨーク１１のヨークプラグ３０側端面１１ｃの中央部には、付勢部材１４を収容する有底円筒状の凹部が設けられ、付勢部材１４の一端部が凹部の底面に当接している。

サポートヨーク１１の外周面には、周方向に延びて環状をなす一対の収容溝１１ｂが形成され、各収容溝１１ｂには、Ｏリング１６がそれぞれ収容されている。一対のＯリング１６は、ラックガイド収容孔１３の内周面１３ａに弾性的に接触し、サポートヨーク１１を径方向に弾性支持し、サポートヨーク１１のがたつきを防止している。そして、サポートヨーク１１は、Ｏリング１６がラックガイド収容孔１３の内周面１３aに対して摺動することにより、ラック軸３と接離する方向に移動する構成となっている。

ヨークプラグ３０は、例えば炭素鋼により略円筒状に形成され、ラックガイド収容孔１３の内周面１３ａに嵌合する嵌合部３０ｃと、嵌合部３０ｃの後側（図１の左方向）に位置し外周面に嵌合部３０ｃの外径より谷径が大径となる雄ねじが形成された雄ねじ部３０ｂと、嵌合部３０ｃの前側（図１の右方向）に位置し嵌合部３０ｃの外径より小径に形成された受け部３０ｄと、を有する。受け部３０ｄの端面３０ａには、付勢部材１４の他端部が当接している。

ヨークプラグ３０の後面には、ヨークプラグ３０を回転操作する工具に係合するための断面多角形形状の工具係合孔３０ｅが形成されている。この工具係合孔３０ｅを用いて、ヨークプラグ３０の雄ねじ部３０ｂとラックガイド収容孔１３の外部側開口に形成された雌ねじ部１３ｂとが螺合し固定されることにより、ヨークプラグ３０は、ラックガイド収容孔１３の外部側開口を塞いでいる。また、ロックナット３１がヨークプラグ３０の雄ねじ部３０ｂに螺合されてラックガイド収容部４ｂの端面に当たった状態で、さらにロックナット３１を締め付けることによって、ヨークプラグ３０の緩みを防止している。

付勢部材１４は、例えば圧縮コイルばねからなる。付勢部材１４の一端部は、サポートヨーク１１に設けられた凹部の底面に当接し、他端部は、ヨークプラグ３０の端面３０ａに当接し、付勢部材１４は、サポートヨーク１１とヨークプラグ３０との間に圧縮された状態で配置されている。

Ｃ形止め輪２０は、例えば、ばね鋼等により、断面楔状をなす筒状に形成され、図２に示すように、周方向の一部が切り欠かれることで弾性的に拡縮径可能となっている。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、縮径した状態でラックガイド収容孔１３に挿入され、周溝１７に嵌め込まれる。

図１に示すように、Ｃ形止め輪２０は、内周縁がラックガイド収容孔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。Ｃ形止め輪２０のヨークプラグ３０側の側面２３は、内周側端縁から外周側に向かってサポートヨーク１１の端面１１ｃと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ラックガイド収容孔１３の軸方向に対して傾斜した第１テーパ面２５とによって構成される。Ｃ形止め輪２０の第１テーパ面２５と、ラックガイド収容孔１３に形成された周溝１７の第２テーパ面１７ａとは、対応した同一の傾斜角を持ち、互いに沿わされている。Ｃ形止め輪２０の第１テーパ面２５は、周溝１７の第２テーパ面１７ａに摺動可能に当接している。

Ｃ側止め輪２０のラック軸３側の側面２２は、サポートヨーク１１の端面１１ｃと平行に形成されており、ラックガイド収容孔１３の内周面１３ａから径方向内側に突出した突出部２１においてサポートヨーク１１の端面１１ｃに当接している。Ｃ形止め輪２０とラックガイド収容孔１３に形成された周溝１７との間に、ピニオン軸２の方向に向かうにしたがって狭くなる環状空間Ｓ１が形成されている。Ｃ形止め輪２０は、周溝１７に嵌め込まれた状態で、サポートヨーク１１をラック軸３側に押圧しつつラックガイド収容孔１３の軸方向に移動可能に配置されている。

次に、Ｃ形止め輪２０がラックガイド収容孔１３の軸方向に移動する際の態様について図３を参照しつつ説明する。図３では、理解を容易とするために付勢部材１４、Ｏリング１６、およびＯリング収容溝１１ｂを省略して示している。

図３において、Ｃ形止め輪２０が周溝１７に嵌め込まれた状態で、ラックガイド装置１０の長期間にわたる使用によって、サポートヨーク１１とラック軸３との摺接面やラック軸３とピニオン軸２との噛合部等において摩耗が進行した状態を実線で示し、摩耗が進行していない初期状態を破線で示している。

付勢部材１４から付勢力を受けているサポートヨーク１１は、初期状態からサポートヨーク１１等の摩耗が進行すると、ラックガイド収容孔１３の軸方向にラック軸３側へ摩耗量Ｌ分移動する。サポートヨーク１１の移動と同時に、自由状態に対し縮径されて配置されたＣ形止め輪２０も、図中破線で示す位置から、弾性復元力によりＣ形止め輪２０の第１テーパ面２５を周溝１７の第２テーパ面１７ａに摺接した状態のまま拡径し、Ｃ形止め輪２０のラック軸３側の側面２２がサポートヨーク１１の端面１１ｃに当接しながら、環状空間Ｓ１の狭くなっている側に、ラックガイド収容孔１３の軸方向においてサポートヨーク１１の移動量（摩耗量Ｌ）と等しい量移動し、図中実線で示す状態になる。

上記のように構成されたラックガイド装置１０においては、ラックガイド収容孔１３に形成された周溝１７に、ヨークプラグ３０側の側面２３が第１テーパ面２５とされた弾性的に拡縮径可能なＣ形止め輪２０が収容されている。Ｃ形止め輪２０の第１テーパ面２５は周溝１７の第２テーパ面１７ａに摺接し、ラック軸３側の側面２２はサポートヨーク１１のヨークプラグ３０側の端面１１ｃに当接している。

これにより、長期間にわたる使用によりサポートヨーク１１等が摩耗して、サポートヨーク１１がラック軸３側に摩耗分移動しても、Ｃ形止め輪２０も同様に、Ｃ形止め輪２０のラック軸３側の側面２２がサポートヨーク１１の端面１１ｃに当接しながら、ラック軸３側にサポートヨーク１１の移動量に等しい量移動する。また、周溝１７に嵌め込まれたＣ形止め輪２０は、弾性復元力により拡径する方向に力が働き、サポートヨーク１１側へ移動しようとするため、サポートヨーク１１をラック軸３側に押圧している。そして、Ｃ形止め輪２０の第１テーパ面２５が周溝１７の第２テーパ面１７ａに摺接しているので、Ｃ形止め輪２０は、クサビとして作用し、サポートヨーク１１のラックガイド収容孔１３の軸方向への移動を規制することができる。

したがって、サポートヨーク１１のヨークプラグ３０側の端面１１ｃとＣ形止め輪２０との間に摩耗による隙間を生じることがなく、常にＣ形止め輪２０がサポートヨーク１１に当接して軸方向への移動を規制しているので、悪路走行時等に急激な負荷がラック軸３からサポートヨーク１１に作用しても、摩耗が進行していない初期状態より異音が増加することを抑制できる。

また、上記ラックガイド装置１０には、サポートヨーク１１を介してラック軸３をピニオン軸２の方向に付勢する付勢部材１４を備えている。付勢部材１４は、一端部がサポートヨーク１１に当接し、他端部がヨークプラグ３０に当接して、ラックガイド収容孔１３内に配置されている。そして、付勢部材１４の他端部が当接するヨークプラグ３０がラックガイド収容孔１３に螺合されているので、ヨークプラグ３０の締め込み量を調整することにより、ラック軸３をピニオン軸２の方向に付勢する付勢力を調整することができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更することが可能である。上記実施形態では、ステアリング装置１を例に挙げて説明したが、他の一般産業機械等の装置のギヤ機構に適用してもよい。

１：ステアリング装置、２：ピニオン軸、２ａ：ピニオン、３：ラック軸、
３ａ：ラック、４：ハウジング、４ａ：ピニオン軸収容部、
４ｂ：ラックガイド収容部、５：第１の軸受、６：第２の軸受、
１０：ラックガイド装置、１１：サポートヨーク、１１ａ：支持面、
１１ｂ：収容溝、１１ｃ：端面、１３：ラックガイド収容孔、１３ａ：内周面、
１３ｂ：雌ねじ部、１４：付勢部材、１５：摺接板、１６：Ｏリング、
１７：周溝、１７ａ：第２テーパ面、２０：Ｃ形止め輪、２０ａ：孔部、
２１：突出部、２２、２３：側面、２４：平行面、２５：第１テーパ面、
３０：ヨークプラグ、３０ａ：端面、３０ｂ：雄ねじ部、３０ｃ：嵌合部、
３０ｄ：受け部、３０ｅ：工具係合孔、３１：ロックナット、
Ｓ１：環状空間、Ｌ：摩耗量

Claims

ピニオン軸と前記ピニオン軸に噛合するラック軸とを収容し、円孔からなるラックガイド収容孔を有するハウジングと、
前記ラックガイド収容孔内に配置されて前記ラック軸を摺動自在に支持するサポートヨークと、
前記サポートヨークに一端部が当接し、前記サポートヨークを介して前記ラック軸を前記ピニオン軸の方向に付勢する付勢部材と、
前記ラックガイド収容孔に螺合され、前記ラックガイド収容孔を塞ぐとともに前記付勢部材の他端部を受け止めて付勢力を調整可能なヨークプラグと、を備えたラックガイド装置において、
前記ラックガイド収容孔の前記ヨークプラグ側の内周面に形成された周溝と、前記周溝に係合して、前記サポートヨークの移動を規制する弾性的に拡縮径可能なＣ形止め輪とを備え、
前記Ｃ形止め輪は、断面楔状に形成され、前記ラックガイド収容孔の軸方向に対して傾斜し内周側から外周側端縁に向かって薄肉となる第１テーパ面を含み、
前記周溝は、前記第１テーパ面に沿う第２テーパ面を含み、前記Ｃ形止め輪と前記周溝との間に、前記ピニオン軸の方向に向かうにしたがって狭くなる環状空間が形成され、
前記Ｃ形止め輪が拡径され、前記Ｃ形止め輪を前記環状空間の狭い側へ押し込むことにより、前記Ｃ形止め輪を介して前記サポートヨークを前記ピニオン軸側へ押し付けるように構成されていることを特徴とするラックガイド装置。