JP2017007428A - ラックアンドピニオン式ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブッシュの衝突による打音の発生を防ぎながら、ラック軸の支持剛性の低下を防ぎ、操舵の剛性感が損なわれるのを防ぐ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】ピニオン軸６と、ピニオン軸と噛み合うラック軸７と、ラック軸を収容するラック収容部１１を備えたハウジング９と、ラック収容部の一方の端部近傍において、ラック軸とラック収容部の間に介在し、ラック軸を摺動可能に支持する第１のブッシュ１８と、ラック収容部の他方の端部近傍において、ラック軸とラック収容部の間に介在し、ラック軸を摺動可能に支持する第２のブッシュ１８と、を有するラックアンドピニオン式ステアリング装置５において、第１のブッシュ１８と第２のブッシュ１８は、それぞれ、ラック収容部１１の長手方向において端部側から中央部側へ向けて付勢され、中央部側へ移動不能に配置されているものとする。【選択図】 図３

Description

本発明は、ステアリングホイールの操舵に伴い車両の車輪を転舵するステアリング機構を構成する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、ステアリングホイールから入力されたステアリングシャフトの回転運動を直線運動に変換する機構としてラックアンドピニオン式ステアリング装置がある。ラックアンドピニオン式ステアリング装置は、ステアリングシャフトに連結されたピニオン軸と、ピニオン軸と噛み合うラック軸と、ラック軸を収容したハウジングと、ハウジング内でラック軸を車幅方向に摺動可能に支持するブッシュとを有する。

ラックアンドピニオン式ステアリング装置において、ラック軸をハウジングに支持するブッシュは、径方向においては、Ｏリングを介してハウジング内周面に弾性的に支持されており、軸方向においては、ハウジング端部に内嵌したスペーサーとハウジング内周部に形成された段部との間に組立て挿入に必要な隙間を設けて収容されたものがある。

このようなラックアンドピニオン式ステアリング装置においては、ラック軸が軸方向に移動すると、ブッシュが、ラック軸との間の摩擦により引きずられて、上記隙間の分だけ軸方向に移動し、ハウジングやスペーサーと衝突して打音を発することがある。このため、下記特許文献１ないし３は、ハウジングとブッシュの間、及び、スペーサーとブッシュの間に緩衝材を設けて打音の発生を防いでいる。

特開２００７−５０７６２号公報 特開２００７−７６５１３号公報 特許第４１９２６２６号公報

しかしながら、このようなラックアンドピニオン式ステアリング装置においては、ブッシュのハウジングに対する据わりが悪くなり、ブッシュが傾き、ガタが生じ易くなり、操舵の剛性感が得られない。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、ブッシュの衝突による打音の発生を防ぎながら、ラック軸の支持剛性の低下を防ぎ、操舵の剛性感が損なわれるのを防ぐ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。

上記課題を解決するため、本発明は、
操舵の回転運動を伝えるピニオン軸と、
前記ピニオン軸と噛み合うラック軸と、
前記ラック軸の軸方向中間部を収容するラック収容部を備えたハウジングと、
前記ラック収容部の一方の端部近傍において、前記ラック軸と前記ラック収容部の間に介在し、前記ラック軸を摺動可能に支持する第１のブッシュと、
前記ラック収容部の他方の端部近傍において、前記ラック軸と前記ラック収容部の間に介在し、前記ラック軸を摺動可能に支持する第２のブッシュと、を有するラックアンドピニオン式ステアリング装置において、
前記第１のブッシュと前記第２のブッシュは、それぞれ、前記ラック収容部の長手方向において端部側から中央部側へ向けて付勢され、中央部側へ移動不能に配置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を提供する。

これにより、ブッシュの衝突による打音の発生を防ぎながら、ラック軸の支持剛性の低下を防ぎ、操舵の剛性感が損なわれるのを防ぐことができる。

好ましくは、前記ラック収容部の長手方向において、前記第１のブッシュよりも端部側の前記ラック収容部内に配置され、前記第１のブッシュの付勢を行う第１の弾性部を有する第１のスペーサーと、
前記ラック収容部の長手方向において、前記第１のブッシュよりも端部側の前記ラック収容部内に配置され、前記第２のブッシュの付勢を行う第２の弾性部を有する第２のスペーサーと、を有する。

これにより、簡易な構成によってブッシュの付勢を行うことができる。

また、好ましくは、前記第１の弾性部は、前記第１のスペーサーの本体にインサート成形によって一体に成形されており、
前記第２の弾性部は、前記第２のスペーサーの本体にインサート成形によって一体に成形されている。

これにより、スペーサーの本体への弾性部の取り付けが容易になる。

また、好ましくは、前記第１のスペーサーの本体は、円環状をして外周部に径方向内側に凹んだ凹部を有し、
前記第２のスペーサーの本体は、円環状をして外周部に径方向内側に凹んだ凹部を有する。

これにより、スペーサーをラック収容部に取り付ける際に、凹部から異物を排出させることができる。

また、好ましくは、前記第１の弾性部は、前記第１のブッシュ側に突出し、内側に前記ラック軸を通した環状の突部を有し、
前記第２の弾性部は、前記第２のブッシュ側に突出し、内側に前記ラック軸を通した環状の突部を有する。

これにより、スペーサーがブッシュを全周にわたって付勢し、ブッシュを安定して保持することができる。

また、好ましくは、前記第１の弾性部は、前記第１のブッシュ側に突出した複数の突部を有し、
前記第２の弾性部は、前記第２のブッシュ側に突出した複数の突部を有する。

これにより、スペーサーを軽量化することができる。

本発明によれば、ブッシュの衝突による打音の発生を防ぎながら、ラック軸の支持剛性の低下を防ぎ、操舵の剛性感が損なわれるのを防ぐ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ができる。

本願の第１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を備えたステアリング機構を示す斜視図である。 本願の第１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のハウジングを長手方向に切断した断面を示す断面図である。 本願の第１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の図２に示す断面のうちブッシュ周辺を拡大した拡大断面図である。 本願の第１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のブッシュとＯリングを中心軸線方向に切断した断面を示す断面図である。 本願の第１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のスペーサーを示す図である。（ａ）はブッシュ側の面、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ断面、（ｃ）はブッシュとは反対側の面を示している。 本願の第１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のハウジングの両端部周辺を示す断面図である。 本願の第２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のスペーサーを示す図である。（ａ）はブッシュ側の面、（ｂ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ断面、（ｃ）はブッシュとは反対側の面を示している。

以下、図面を参照しながら本願の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は、本願の第１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５を備えたステアリング機構１００を示す斜視図である。

図１に示すステアリング機構１００は、運転者が操舵するステアリングホイール１と、ステアリングホイール１の回転運動を伝えるステアリングシャフト２と、自在継手３を介してステアリングシャフト２に連結して回転運動を伝える中間シャフト４と、自在継手３を介して中間シャフト４に連結され、中間シャフト４の回転運動を直線運動に変換するラックアンドピニオン式ステアリング装置５とを備えている。

図２は本第１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５のハウジング９を長手方向に切断した断面を示す断面図である。

ラックアンドピニオン式ステアリング装置５は、自在継手３を介して中間シャフト４に連結されるピニオン軸６と、ピニオン軸６に噛み合うラック軸７と、それぞれラック軸７の端部と一対のステアリングナックルのナックルアームに連結してラック軸７の直線運動を車輪側へ伝える一対のタイロッド８、８と、ピニオン軸６とラック軸７を収容したハウジング９とを備えている。

ピニオン軸６は、下部外周面にピニオン歯１４が形成されており、ピニオン歯１４がラック軸７に形成されたラック歯１７と噛み合う。

タイロッド８、８は、それぞれラック軸７の端部に取り付けられた一対のラックエンド１９を介してラック軸７に固定されている。

ハウジング９は、円筒状をして、ラック軸７の軸方向中間部を覆うラック収容部１１と、ラック収容部１１と一体に形成され、ピニオン軸６を収容したピニオン収容部１２とを有している。ラック軸７は、それぞれラック収容部１１の端部近傍に内嵌した一対のブッシュ１８、１８（第１、第２のブッシュ）によって軸方向（ラック収容部１１の長手方向）に移動可能に支持されている。

図３は本願の第１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５の図２に示す断面のうちブッシュ１８周辺を拡大した拡大断面図である。なお、一方のブッシュ１８周辺について説明するが、他方のブッシュ１８周辺も同様である。

ブッシュ１８は、円筒状をしており、ハウジング９のラック収容部１１の端部近傍に形成されたブッシュ収納部２００に内嵌して収納され、内側にラック軸７を通し、ラック軸７を摺動可能に支持している。軸方向におけるラック収容部１１の中央部側のブッシュ１８の端部は、ラック収容部１１内に形成された第１縮径段部２０に接し、軸方向におけるラック軸７の端部側のブッシュ１８の端部は、ラック収容部１１に内嵌したスペーサー２１に接している。ブッシュ１８の外周面とラック収容部１１との間にはＯリング２２、２３が介在している。ブッシュ１８は合成樹脂製とすることができる。

スペーサー２１は、第２縮径段部２４に平面部３５が当接し、隙間無く密着して挿入され、ラック収容部１１に外径を圧入固定されており、軸方向におけるラック収容部１１の中央部側に弾性部２５を有している。弾性部２５は、ブッシュ収納部２００の内側に突出し、弾性変形してブッシュ１８に接触し、ブッシュ１８を第１縮径段部２０側へ押圧する予圧を与えている。

図４は、本願の第１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５のブッシュ１８とＯリング２２、２３を中心軸線方向に切断した断面を示す断面図である。

ブッシュ１８の外周部には、円周方向に延びる一対の溝部２６、２７が形成されており、溝部２６、２７にはＯリング２２、２３が外嵌している。ブッシュ１８の内周面は、軸線方向の中心部が所定範囲内で同一の内径寸法を有する円筒部２８となっており、円筒部２８の両側には、端部に向かうに連れて径が大きくなる一対のテーパー部２９、３０が形成されている。ブッシュ１８には、中心軸線方向に対して傾斜した傾斜部３１ａと、その両側で中心軸線方向にブッシュ１８の端部まで貫通して形成されたスリット端部３１ｂ、３１ｂとからなるスリット３１が形成されている。これにより、ブッシュ１８は、円筒部２８によってラック軸７を隙間なく弾性支持すると共に、テーパー部２９、３０によってラック７の摺動を滑らかにしている。Ｏリング２２、２３は、数を１つとしてブッシュ１８の中央に配置することも可能であるが、本実施形態のように２つとして軸方向に離した位置に配置することにより、軸方向に長く安定した支持が可能となる。

図５は、本願の第１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５のスペーサー２１を示す図である。（ａ）はブッシュ１８側の面を示し、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ断面を示し、（ｃ）はブッシュ１８とは反対側の面を示している。

スペーサー２１は、環状で金属製の本体３２と、本体３２の内径側部分のブッシュ１８側の面に設けられた弾性部２５とからなり、ラック軸７を非接触で通す内径寸法を有している。弾性部２５は、インサート成形により接着を介して本体３２と一体に形成されている。ただし、本体３２からの弾性部２５の脱落を防ぐ脱落防止手段を設けることにより、接着を省くことができる。本体３２の材料としては、ＳＣ材やＳＳ材を用いることが好ましいが、アルミなどの非鉄金属を用いても良い。弾性部２５の材料としては、ゴム、エラストマなどを用いることができる。

本体３２はハウジング９のラック収容部１１に圧入される。本体３２のブッシュ１８側の面は、弾性部２５よりも径方向外側の部分が平面状の平面部３５を構成しており、本体３２がラック収容部１１に圧入された際に、平面部３５がラック収容部１１に形成された第２縮径段部２４に密着する。これにより、ラックエンド１９がスペーサー２１に衝突した場合でも、その衝撃荷重をハウジング９で受けることができ、スペーサー２１の位置のずれを防止することができる。スペーサー２１は、ラックエンド１９が当接することにより、ラック７の可動範囲を規定する。

本体３２は、外周面に径方向内側に凹んだ複数の凹部３４を備えている。本実施形態においては、略等間隔に８つの凹部３４を設けている。凹部３４を設けることで、本体３２をラック収容部１１に圧入する際に、ゴム、防錆油、グリスなどの異物を、第２縮径段部２４と本体３２の間から、凹部３４を通して排出することができる。これにより、本体３２の平面部３５と第２縮径段部２４を容易に密着させることができる。

本体３２の径方向内側には、ブッシュ１８側が凹んだ薄肉部３６が形成されており、薄肉部３６のブッシュ１８側に弾性部２５が接着している。弾性部２５は、本体３２の平面部３５よりもブッシュ１８側に環状に突出した突部３７を有している。突部３７は、第２縮径段部２４の径方向内側に配置され、ブッシュ１８に接触する。

以上に説明した本第１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５によれば、スペーサー２１に設けられた弾性部２５によって、スペーサー２１とブッシュ１８の衝突による打音の発生を防ぐことができる。また、弾性部２５がブッシュ１８に与える予圧により、ラック収容部１１の第１縮径端部２０とブッシュ１８とが接しているため、ラック軸７の移動に伴うブッシュ１８とハウジング９の衝突による打音の発生も防ぐことができる。また、ブッシュ１８のいずれかの端部側から径方向外方に延びるフランジを設ける必要が無くなり、ブッシュ１８を組み付ける方向がいずれでも良いものとなるため、組立て性が改善される。

さらに、本第１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５によれば、ラック軸７の移動時に、ハウジング９のラック収容部１１の両端近傍に配置された一対のブッシュ１８、１８の何れかが第１縮径端部２０によって移動が阻止され、その移動が阻止されたブッシュ１８によって、ラック軸７が安定して支持されるため、操舵の剛性感が損なわれるのを防止することができる。

この効果について図６を参照しながら具体的に説明する。図６は本願の第１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５のハウジング９の両端部周辺を示す断面図である。

例えば、ラック軸７が図に向かって右側に移動した場合、図に向かって右側のブッシュ１８は、ラック軸７との間の摩擦によって右側へ引き摺られ、弾性部２５を押し潰して、タイロッド８側へ移動する。これにより、ブッシュ１８と第１縮径段部２０が非接触となり、ラック軸７の支持は不安定なものとなるおそれがある。しかし、その場合であっても、図に向かって左側に配置されたブッシュ１８は、第１縮径段部２０によって移動が阻止され、スペーサー２１の弾性部２５とブッシュ１８の間、第１縮径段部２０とブッシュ１８の間のいずれにも接した状態を保つため、安定してラック軸７を支持する。このことは、ラック軸７が図に向かって左側へ移動する場合も同様である。これにより、操舵の剛性感が損なわれるのを防止することができる。

（第２実施形態）
次に、図７を参照しながら、本願の第２実施形態について説明する。本第２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は、スペーサー２１の弾性部２５を除いて、上記第１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５と同様である。したがって、本第２実施形態の説明においては、上記第１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５と対応する部分に上記第１実施形態と同じ符号を付し、上記第１実施形態の説明と重複する説明を省略する。

本第２実施形態に係るスペーサー２１は、弾性部２５の突部３７が周方向に断続的に形成している。具体的には、弾性部２５は、軸方向に見て円弧状をした突部３７が、周方向に８つ、略等間隔に配置されている。

本第２実施形態によれば、上記第１実施形態と同様に、ラック軸７の移動の際に生じる打音の発生を防ぐと共に、操舵の剛性感が損なわれるのを防止することができる。また、第１実施形態に比して、ラックアンドピニオン式ステアリング装置を軽量化することができる。

なお、本願発明の理解を助けるため、上記実施形態の説明においては具体的な実施形態を挙げて詳細な説明を行ったが、本願発明はこれに限られず、種々の変更、改良等が可能である。

例えば、ブッシュ１８の付勢はスペーサー２１以外の付勢手段を用いて行っても良い。

また、弾性部２５は、成形後にスペーサー２１の本体３２に取り付けるものとしても良い。

また、スペーサー２１の本体３２に形成された凹部３４は設けず、本体３２の外周面を円柱面状にすることも可能であり、また、凹部３４の数も上述のものに限られない。

また、弾性部２５の突部３７の形状は、上述のものに限られず、種々の形状を採用することができる。

以上によれば、ブッシュの衝突による打音の発生を防ぎながら、ラック軸の支持剛性の低下を防ぎ、操舵の剛性感が損なわれるのを防ぐ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ができる。

１００ ステアリング機構
１ 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
４ 中間シャフト
５ ラックアンドピニオン式ステアリング装置
６ ピニオン軸
７ ラック軸
８ タイロッド
９ ハウジング
１１ ラック収容部
１２ ピニオン収容部
１４ ピニオン歯
１７ ラック歯
１８ ブッシュ
１９ ラックエンド
２００ ブッシュ収納部
２０ 第１縮径段部
２１ スペーサー
２２、２３ Ｏリング
２４ 第２縮径段部
２５ 弾性部
２６、２７ 溝部
２８ 円筒部
２９、３０ テーパー部
３１ スリット
３１ａ 傾斜部
３１ｂ スリット端部
３２ 本体
３４ 凹部
３５ 平面部
３６ 薄肉部
３７ 突部

Claims (6)

1. 操舵の回転運動を伝えるピニオン軸と、
   前記ピニオン軸と噛み合うラック軸と、
   前記ラック軸の軸方向中間部を収容するラック収容部を備えたハウジングと、
   前記ラック収容部の一方の端部近傍において、前記ラック軸と前記ラック収容部の間に介在し、前記ラック軸を摺動可能に支持する第１のブッシュと、
   前記ラック収容部の他方の端部近傍において、前記ラック軸と前記ラック収容部の間に介在し、前記ラック軸を摺動可能に支持する第２のブッシュと、を有するラックアンドピニオン式ステアリング装置において、
   前記第１のブッシュと前記第２のブッシュは、それぞれ、前記ラック収容部の長手方向において端部側から中央部側へ向けて付勢され、中央部側へ移動不能に配置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。
2. 前記ラック収容部の長手方向において、前記第１のブッシュよりも端部側の前記ラック収容部内に配置され、前記第１のブッシュの付勢を行う第１の弾性部を有する第１のスペーサーと、
   前記ラック収容部の長手方向において、前記第１のブッシュよりも端部側の前記ラック収容部内に配置され、前記第２のブッシュの付勢を行う第２の弾性部を有する第２のスペーサーと、を有することを特徴とする請求項１に記載のラックアンドピニオン式ステアリング装置。
3. 前記第１の弾性部は、前記第１のスペーサーの本体にインサート成形によって一体に成形されており、
   前記第２の弾性部は、前記第２のスペーサーの本体にインサート成形によって一体に成形されていることを特徴とする請求項２に記載のラックアンドピニオン式ステアリング装置。
4. 前記第１のスペーサーの本体は、円環状をして外周部に径方向内側に凹んだ凹部を有し、
   前記第２のスペーサーの本体は、円環状をして外周部に径方向内側に凹んだ凹部を有することを特徴とする請求項３に記載のラックアンドピニオン式ステアリング装置。
5. 前記第１の弾性部は、前記第１のブッシュ側に突出し、内側に前記ラック軸を通した環状の突部を有し、
   前記第２の弾性部は、前記第２のブッシュ側に突出し、内側に前記ラック軸を通した環状の突部を有することを特徴とする請求項２ないし４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。
6. 前記第１の弾性部は、前記第１のブッシュ側に突出した複数の突部を有し、
   前記第２の弾性部は、前記第２のブッシュ側に突出した複数の突部を有することを特徴とする請求項２ないし４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。

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