JP2015137657A - 軸受及びラックアンドピニオン式ステアリングギアユニット - Google Patents

Abstract

【課題】より少ない部品点数で十分な支持力及びラジアル剛性が得られる軸受等を提供する。【解決手段】内周面で円柱状のシャフトとしてのラック１１のシャフト部１１Ａと摺接する円筒状の部材であって径方向に縮径可能となるように軸方向の一端側から他端側まで連続するスリット２０Ａが設けられた軸受であるラックブッシュ２０において、ラックブッシュ２０により形成される円筒の外径よりも大きな外径を有する一続きの螺旋状の弾性部材３０が外周面に設けられている。【選択図】図７

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用いられる軸受及びラックアンドピニオン式ステアリングギアユニットに関する。

自動車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ギアユニットを用いたステアリング装置が知られている。

図１０は、従来のラックアンドピニオン式ステアリングギアユニット１００（以下、「ギアユニット１００」と記載）の主要構造を示す図である。図１０では、ラック１１と筐体１３との関係を示すため、一部分（図１０の右側）を断面図としている。図１０に示すように、ギアユニット１００は、ラック１１と、ピニオン１２と、筐体１３（ハウジング）とを備える。ラック１１とピニオン１２は、筐体１３内で図示しないラックギヤとピニオンギヤを介して噛み合っている。運転者により操作される図示しないステアリングホイールの回動動作はピニオン１２に伝達されてピニオン１２を回動させる。ピニオン１２の回動動作はラック１１の直動動作に変換されて、図示しない自動車の両輪の角度を変更する。

図１０に示すように、ラック１１が挿通される筐体１３の挿通穴の両端のうち、ピニオン１２から遠い一端側（反ピニオン側）には、ラックブッシュ１１０が設けられている。ラックブッシュ１１０は、その内周面でラック１１に設けられた円柱状のシャフト部１１Ａと摺接する円筒状の部材である。また、ラック１１が挿通される筐体１３の挿通穴の両端のうち、ピニオン１２に近い一端側（ピニオン側）には、ラックガイドが設けられている。ラックブッシュ１１０及びラックガイドによりラック１１を支持することで、ラック１１をその直動方向に沿って安定して支持することができるとともに、ラック１１と筐体１３の内周面との間のクリアランスを安定して確保することができる。

ラックブッシュ１１０には、筐体１３の挿通穴の内側でラック１１を安定して支持する支持力と、ラックブッシュ１１０の内周面とシャフト部１１Ａとの摺動による摩擦がラック１１の直動を阻害しない程度に緩和された締め付け力を維持するためのラジアル剛性とが求められる。従来のラックブッシュ１１０は、特許第４２７３７０３号公報に記載されているように、シャフト部１１Ａを支持する円筒状の樹脂製支持部材の外側に無端環状の弾性体を軸方向に沿って複数配置することで支持力及びラジアル剛性を確保している。

特許第４２７３７０３号公報

しかしながら、従来のラックブッシュ１１０のような軸受は、複数の無端環状の弾性部材を用いることから、ラックブッシュ１１０を構成する部品点数が弾性部材の数に応じて増加する。このため、従来のラックブッシュ１１０は、部材の管理及び組立におけるコスト高を免れない。また、無端環状の弾性部材は、径が大きくなるほど径方向の形状安定性の確保が難しくなる。このため、従来のラックブッシュ１１０の構造で径を大きくすると、形状安定性を確保する目的でさらに弾性部材の数を増やさなければならなくなり、さらに高コストになる。

本発明は、より少ない部品点数で十分な支持力及びラジアル剛性が得られる軸受を提供することを目的とする。また、本発明は、より少ない部品点数で十分な支持力及びラジアル剛性が得られるラックブッシュを備えるラックアンドピニオン式ステアリングギアユニットを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の軸受は、内周面で円柱状のシャフトと摺接する円筒状の部材であって径方向に縮径可能となるように軸方向の一端側から他端側まで連続するスリットが設けられた軸受において、前記円筒状の部材の外径よりも大きな外径を有する一続きの螺旋状の弾性部材が外周面に設けられている。

従って、一続きの螺旋状の弾性部材における螺旋の周回数及び軸方向の長さを軸受に求められる要件（例えばラジアル剛性及び軸方向の長さ）に変更することで、当該要件に関わらず一つの部材である弾性部材を軸受に設ければ足りる。よって、より少ない部品点数で十分な支持力及びラジアル剛性が得られる軸受を提供することができる。これによって、組立工数及び部品管理工数を削減することができることから、より低コストで軸受を提供することができる。

本発明の軸受では、前記弾性部材を前記外周面で係止する係止部が前記円筒状の部材の外周面に設けられている。

従って、より確実に弾性部材を軸受の外周面に係止することができることから、外周面における弾性部材の位置ずれを抑制することができる。すなわち軸受の性能をより安定させることができる。

本発明の軸受では、前記係止部は、前記弾性部材の両端部に突入する突起を有する。

従って、より簡易な仕組みで弾性部材を軸受の外周面に係止して、外周面における弾性部材の位置ずれを抑制することができる。すなわち軸受の性能をより安定させることができる。

本発明の軸受では、前記係止部は、前記弾性部材を挟持する挟持部を有する。

従って、より簡易な仕組みで弾性部材を軸受の外周面に係止して、外周面における弾性部材の位置ずれを抑制することができる。すなわち軸受の性能をより安定させることができる。

本発明の軸受では、前記軸受は、ラックアンドピニオン式ステアリング装置のラックに設けられた円柱状のシャフト部を前記シャフトとするラックブッシュである。

従って、一続きの螺旋状の弾性部材における螺旋の周回数及び軸方向の長さをラックブッシュに求められる要件（例えばラジアル剛性及び軸方向の長さ）に対応させることで、当該要件に関わらず一つの部材である弾性部材をラックブッシュに設ければ足りる。よって、より少ない部品点数で十分な支持力及びラジアル剛性が得られるラックブッシュを提供することができる。これによって、組立工数及び部品管理工数を削減することができることから、より低コストでラックブッシュを提供することができる。

上記の目的を達成するための本発明のラックアンドピニオン式ステアリングギアユニットは、前記ラックが挿通される筐体と、前記筐体に設けられた前記ラックの挿通穴の反ピニオン側に設けられる前述したラックブッシュとを備える。

従って、弾性部材における螺旋の周回数及び軸方向の長さをラックブッシュに求められる要件に対応させることで、当該要件に関わらず一つの部材である弾性部材をラックブッシュに設ければ足りる。よって、より少ない部品点数で十分な支持力及びラジアル剛性が得られるラックブッシュを備えるラックアンドピニオン式ステアリングギアユニットを提供することができる。これによって、組立工数及び部品管理工数を削減することができることから、より低コストでラックアンドピニオン式ステアリングギアユニットを提供することができる。

本発明の軸受によれば、より少ない部品点数で十分な支持力及びラジアル剛性が得られる。また、本発明のラックアンドピニオン式ステアリングギアユニットによれば、より少ない部品点数で十分な支持力及びラジアル剛性が得られるラックブッシュを備えることができる。

図１は、本発明によるラックアンドピニオン式ステアリングギアユニットを有する自動車のステアリング装置を示す図である。 図２は、ラックアンドピニオン式ステアリングギアユニットの主要構造を示す図である。 図３は、図２のＡ部を示す図である。 図４は、筐体に対する挿入側（内側）から見た場合のＹ−Ｚ平面図である。 図５は、ラックブッシュのＸ−Ｙ平面図である。 図６は、図４のＪ−Ｊ線矢視図である。 図７は、＋Ｙ側（図２の上側）から見た場合のラックブッシュのＸ−Ｚ平面図である。 図８は、図５のＢ部を示す図である。 図９は、図４〜７とは異なるラックブッシュのＸ−Ｙ平面図である。 図１０は、従来のラックアンドピニオン式ステアリングギアユニットの主要構造を示す図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。以下においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。ラック１１の延設方向をＸ軸方向（図２の左右方向）、Ｘ軸方向に直交し、かつ、ハウジングからピニオン１２が延設される側に向かう方向をＹ軸方向（図２の上下方向）、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向をＺ軸方向（図２の手前−奥行方向）とする。

図１は、本発明によるラックアンドピニオン式ステアリングギアユニット１０（以下、「ギアユニット１０」と記載）を有する自動車のステアリング装置１を示す図である。自動車のステアリング装置１は、図１に示すように、ステアリングホイール２、ステアリングシャフト３、自在継手４Ａ，４Ｂ、中間シャフト５、ギアユニット１０等を備える。運転者によって操作されるステアリングホイール２の動きは、ステアリングシャフト３、自在継手４Ａ、中間シャフト５及び自在継手４Ｂを介してギアユニット１０に伝達される。

図２は、ギアユニット１０の主要構造を示す図である。図１０に示すギアユニット１００と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。図３は、図２のＡ部を示す図である。図２及び図３に示すように、ラック１１が挿通される筐体１３の挿通穴の反ピニオン側には、軸受としてのラックブッシュ２０が設けられている。ラックブッシュ２０は、その内周面でラック１１に設けられた円柱状のシャフト部１１Ａと摺接する円筒状の部材である。また、筐体１３の挿通穴のピニオン側には、ラックガイドが設けられている。

図４〜図７は、ラックブッシュ２０を示す図である。図４は、筐体１３に対する挿入側（内側）から見た場合のＹ−Ｚ平面図である。図５は、Ｘ−Ｙ平面図である。図６は、図４のＪ−Ｊ線矢視図である。図７は、＋Ｙ側（図２の上側）から見た場合のＸ−Ｚ平面図である。

図４〜図６に示すように、ラックブッシュ２０には、スリット２０Ａが設けられている。スリット２０Ａは、ラックブッシュ２０の円筒状の筒部の壁面において軸方向の一端側から他端側まで連続するよう設けられた隙間である。スリット２０Ａによって、ラックブッシュ２０は、縮径可能となるよう設けられている。具体的には、スリット２０Ａは、例えばラックブッシュ２０により形成される円筒の−Ｙ側でＸ軸方向に沿うよう設けられた直線状の隙間であるが、一例であってこれに限られるものでない。スリット２０Ａの具体的な形状は適宜変更可能である。

ラックブッシュ２０は、例えばプラスチック等の合成樹脂が用いられる。ラック１１のシャフト部１１Ａは、ラックブッシュ２０に対して締め代を持って支持される。ここで、ラックブッシュ２０に設けられたスリット２０Ａによりラックブッシュ２０の内径が拡大することで締め代が小さくなり、ラック１１とラックブッシュ２０との摩擦が小さくなる。これによって、ラック１１はラックブッシュ２０により支持されつつ良好に直動することができる。また、ラックブッシュ２０により形成される円筒状の孔の両端側は末広がり状になっている。これによって、ギアユニット１０の組立時におけるラック１１の挿抜を容易にすることができるとともにラック１１のシャフト部１１Ａとラックブッシュ２０との摩擦を低減することができる。

図３〜図７に示すように、ラックブッシュ２０の外周面に弾性部材３０が設けられている。弾性部材３０は、円筒状の部材（ラックブッシュ２０により形成される円筒）の外径よりも大きな外径を有する一続きの螺旋状の部材である。すなわち図３に示すように、ラックブッシュ２０の外周面は、弾性部材３０を介して筐体１３と当接する。弾性部材３０は、例えばラックブッシュ２０の外周面に沿って周方向に三周するよう設けられている。

図７に示すように、螺旋状の弾性部材３０の両端は、例えばラックブッシュ２０の＋Ｙ側に位置する。すなわち本実施形態における弾性部材３０の端部は、ラックブッシュ２０により形成される円筒の中心軸を挟んでスリット２０Ａの反対側に位置する。これによって、ラックブッシュ２０の径の縮小の有無に伴う弾性部材３０の伸縮の影響を両端側に対して略均等にすることができる。

図５〜図７に示すように、ラックブッシュ２０には係止部２１が設けられている。係止部２１は、弾性部材３０を外周面で係止する。係止部２１は、ラックブッシュ２０より形成される円筒の外周面に設けられている。具体的には、例えば図６、図７に示すように、係止部２１は、弾性部材３０の両端部に突入する突起２１Ａを有する。具体的には、突起２１Ａは、図６に示すように、ラックブッシュ２０の外周面から外側に向かって延出されている。突起２１Ａは先鋭であり、弾性部材３０の端部の内周側から突入する。

図８は、図５のＢ部を示す図である。図５及び図８に示すように、係止部２１は、挟持部２１Ｂを有する。挟持部２１Ｂは、弾性部材３０を挟持する。具体的には、挟持部２１Ｂは、Ｘ軸方向に関して弾性部材３０を挟んで対向する二つの突出部（つば）が一組になって設けられる。つばは、平面上（例えば図５及び図８に示すＸ−Ｙ平面）で見た場合にＸ軸と交差するようにラックブッシュ２０の外周面に沿って周回するよう延設された弾性部材３０を挟持する。つばは、例えば図５に示すように、ラックブッシュ２０の外周面においてＸ軸に沿って複数組（例えば三組）設けられて、複数個所で弾性部材３０を挟持する。

また、図３〜図７に示すように、ラックブッシュ２０の外周面には螺旋状の弾性部材３０の形状に対応した螺旋状の溝２２が設けられている。弾性部材３０が溝２２に嵌まることで、ラックブッシュ２０に対する弾性部材３０のＸ軸方向の位置がより安定する。挟持部２１Ｂとしてのつばは、例えば溝２２の両側部に設けられて、溝２２に嵌まることで位置決めされた弾性部材３０を溝２２の両側部から挟持する。

弾性部材３０は、例えばゴム（エラストマー）等の弾力性を有する合成樹脂が用いられる。弾性部材３０が設けられたラックブッシュ２０は、筐体１３の挿通穴の反ピニオン側に設けられた取り付け口に対して嵌合する。弾性部材３０は、ラック１１の直動や自動車の振動等に伴ってＸ軸方向に交差する方向の押圧力が生じた場合、ラックブッシュ２０の外周面と筐体１３との間で押圧力に応じて変形する。これによって、ラックブッシュ２０によるラック１１の支持力を適正に保つことができる。また、弾性部材３０は、その螺旋状の内径によってラックブッシュ２０の外周面の拡大範囲を制限するので、ラックブッシュ２０によるラック１１の支持力を弾性部材３０により補強することができる。このように、弾性部材３０により外圧及び内圧に対するラックブッシュ２０のラジアル剛性をより安定させることができる。

弾性部材３０が嵌められるラックブッシュ２０の外周面の溝２２の容積は、弾性部材３０の体積未満である。これによって、弾性部材３０が内外からの押圧力によって変形しても常に円筒状の部材（ラックブッシュ２０により形成される円筒）の外径よりも大きな外径を有する状態となる。

以上説明したように、本実施形態によれば、一続きの螺旋状の弾性部材３０における螺旋の周回数及び軸方向の長さをラックブッシュ２０に求められる要件（例えばラジアル剛性及び軸方向の長さ）に対応させることで、当該要件に関わらず一つの部材である弾性部材３０をラックブッシュ２０に設ければ足りる。よって、より少ない部品点数で十分な支持力及びラジアル剛性が得られるラックブッシュ２０（軸受）及びラックブッシュ２０を備えるギアユニット１０を提供することができる。これによって、組立工数及び部品管理工数を削減することができることから、より低コストでラックブッシュ２０（軸受）及びラックブッシュ２０を備えるギアユニット１０を提供することができる。

また、弾性部材３０を外周面で係止する係止部２１が円筒状の部材（ラックブッシュ２０により形成される円筒）の外周面に設けられているので、外周面における弾性部材３０の位置ずれを抑制することができる。すなわち軸受の性能をより安定させることができる。

また、係止部２１は、弾性部材３０の両端部に突入する突起２１Ａ及び弾性部材３０を挟持する挟持部２１Ｂを有するので、より簡易な仕組みで弾性部材３０を軸受の外周面に係止することができる。

なお、上記の実施形態では、弾性部材３０の端部がラックブッシュ２０により形成される円筒の中心軸を挟んでスリット２０Ａの反対側に位置しているが、一例であってこれに限られるものでなく、適宜変更可能である。

図９は、図４〜図７とは異なるラックブッシュ２５のＸ−Ｙ平面図である。例えば、図９に示すように、弾性部材３５は、ラックブッシュ２５の外周面に沿って周方向に二周半するよう設けられていてもよい。この場合、弾性部材３５の端部は、ラックブッシュ２５を挟んで対向する位置に存することになる。また、螺旋状の弾性部材３５の周方向の周回数は三周や二周半に限らず、適宜変更可能である。例えば三周半であってもよい。また、全体の周回数のうち一周未満の部分についても半周に限らず、適宜変更可能である。例えば三分の一周や四分の一周であってもよい。また、一周未満の周回がない弾性部材３５であっても、両端部とスリット２０Ａとの位置関係は任意に変更可能である。弾性部材３５の周回数及び各周回部分同士の間隔は、弾性部材３５に求められるラジアル剛性及びラックブッシュ２５の軸方向の長さに応じて適宜変更可能である。弾性部材３５は、周回数が異なる点を除いて、弾性部材３０と同様の構成である。ラックブッシュ２５は、弾性部材３５の周回数に応じた形状の溝部２２が形成されている点を除いて、ラックブッシュ２０と同様の構成である。

弾性部材３５が一周未満の周回を含む複数周回の螺旋を描く場合、周回数が多い部分がより押圧力の働きやすい方向に位置していることが好ましい。図９に示す例では、ラックブッシュ２５に挿通されるラック１１から矢印Ｆ方向（図９の上向き方向）のラジアル荷重が常時入力されている。このため、弾性部材３５は、筐体１３とラックブッシュ２５との間で恒常的に押圧力を受ける側（図９の上側）に半周部分が位置するように設けられている。

上記の実施形態では、弾性部材３０を外周面で係止する係止部２１として、突起２１Ａ及び挟持部２１Ｂが設けられているが、一例であってこれに限られるものでない。係止部２１は、突起２１Ａ又は挟持部２１Ｂのいずれか一方であってもよい。また、弾性部材３０の両端部を溶接して外周面に固定するようにしてもよい。

上記の実施形態では、筐体１３の挿通穴の反ピニオン側にラックブッシュ２０（２５）が設けられているが、これはラックアンドピニオン式ステアリングギアユニットにおけるラックブッシュの配置の一例であって、本発明の形態はこれに限られない。例えば、本発明によるラックブッシュが挿通穴の両端側に設けられていてもよい。

１０ ラックアンドピニオン式ステアリングギアユニット
１１ ラック
１１Ａ シャフト部
１２ ピニオン
１３ 筐体
２０，２５ ラックブッシュ
２０Ａ スリット
２１ 係止部
２１Ａ 突起
２１Ｂ 挟持部
２２ 溝
３０，３５ 弾性部材

Claims (6)

1. 内周面で円柱状のシャフトと摺接する円筒状の部材であって径方向に縮径可能となるように軸方向の一端側から他端側まで連続するスリットが設けられた軸受において、
   前記円筒状の部材の外径よりも大きな外径を有する一続きの螺旋状の弾性部材が外周面に設けられている
   軸受。
2. 前記弾性部材を前記外周面で係止する係止部が前記円筒状の部材の外周面に設けられている
   請求項１に記載の軸受。
3. 前記係止部は、前記弾性部材の両端部に突入する突起を有する
   請求項２に記載の軸受。
4. 前記係止部は、前記弾性部材を挟持する挟持部を有する
   請求項２又は請求項３に記載の軸受。
5. 前記軸受は、ラックアンドピニオン式ステアリング装置のラックに設けられた円柱状のシャフト部を前記シャフトとするラックブッシュである
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の軸受。
6. 前記ラックが挿通される筐体と、
   前記筐体に設けられた前記ラックの挿通穴の反ピニオン側に設けられる請求項５に記載のラックブッシュと
   を備えるラックアンドピニオン式ステアリングギアユニット。

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