JP2019027559A - 軸受およびステアリング機構 - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリング操作のフィーリングに与える影響を低減することができるラックブッシュに好適な軸受を提供する。【解決手段】ラックブッシュ１は、円筒状のハウジング４内に収容され、ラックバー５の軸心Ｏ方向の移動を許容しつつ、ラックバー５に加わる荷重を支持するものであり、径方向に伸縮自在なブッシュ本体２と、ブッシュ本体２に装着された弾性リング３と、を備えている。ブッシュ本体２は、端面２３、２４から軸心Ｏ方向に沿って形成された複数の第一、第二スリット２５、２６を有する。第一、第二スリット２５、２６は、ブッシュ本体２の円周方向に偏向配置されて、ブッシュ本体２に、第一、第二スリット２５、２６が配置されているスリット配置領域２８０と、第一、第二スリット２５、２６が配置されていないスリット無配置領域２８１と、を形成している。【選択図】図２

Description

本発明は、軸受に関し、特に、ラックアンドピニオン式のステアリング機構に用いられるラックブッシュに好適な軸受に関する。

特許文献１には、ラックアンドピニオン式のステアリング機構に用いられるラックブッシュが記載されている。このラックブッシュは、円筒状のハウジング内に軸心方向の移動が規制された状態で収容され、ラックバーの軸心方向の移動を許容しつつ、ラックバーに加わる荷重を支持するものであり、ラックバーが挿入される円筒状の軸受本体と、軸受本体に装着され、軸受本体を径方向内方に付勢する弾性リングと、を備えている。軸受本体は合成樹脂製であり、円周方向に配置された複数のスリットが端面から軸心方向に沿って形成されており、その外周面には、弾性リングを装着するための装着溝が形成されている。

このラックブッシュによれば、弾性リングおよび複数のスリットによって軸受本体が縮径し、軸受本体に挿入されたラックバーを締め付けるので、軸受本体の内周面とラックバーの外周面との間のクリアランスをゼロにして、軸受本体の内周面とラックバーの外周面との衝突による不快音の発生を防止することができる。また、ラックバーの外径寸法誤差による摩擦トルクの変動を防止することができる。

特開２００８−１５１２８９号公報

ところで、ラックアンドピニオン式のステアリング機構において、ステアリング操作によりステアリングシャフトが回転すると、このステアリングシャフトの先端に形成されたピニオンギアと、ラックバーに形成されたラックギアとの噛み合いにより、ステアリングシャフトの回転運動がラックバーの直線運動に変換される。これにより、ラックバーと連動するタイロッドがタイロッドエンドを介してステアリングナックルに、タイヤをキングピン周りに回転させるトルクを付与する。この際、タイヤからの反力がステアリングナックル、タイロッドエンド、およびタイロッドを介してラックバーに入力する。

ここで、特許文献１に記載のラックブッシュは、軸受本体に装着された弾性リングがハウジングの内周面と当接してハウジング内に収容されているため、ラックバーに入力されたタイヤからの反力により、弾性リングが圧縮変形するとともに、弾性変形してブッシュ本体のスリット内に逃げる。これにより、ラックブッシュがハウジング内を移動してしまい、その結果、ステアリング操作がなされてから実際にタイヤが向きを変えるまでのタイムラグが大きくなり、これがステアリング操作のフィーリングに悪影響を与えている。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ステアリング操作のフィーリングに与える影響を低減することができるラックブッシュに好適な軸受を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、ラックバーが挿入されるブッシュ本体を円周方向に二つの領域に分けた場合に、端面から内方に向けて形成されたスリットが一方の領域であるスリット配置領域にのみ配置され、他方の領域であるスリット無配置領域には配置されないように、複数のスリットを円周方向に偏向配置している。ここで、スリット無配置領域のブッシュ本体の円周方向に占める割合は、半分以下であることが好ましい。

例えば、本発明の軸受は、
径方向に伸縮自在なブッシュ本体と、
前記ブッシュ本体に装着された弾性リングと、を備え、
前記ブッシュ本体は、
端面から内方に向けて形成された複数のスリットを有し、
前記複数のスリットは、
前記ブッシュ本体を円周方向に二つの領域に分けた場合に、一方の領域であるスリット配置領域にのみ配置され、他方の領域であるスリット無配置領域には配置されないように、円周方向に偏向配置されている。

また、本発明のステアリング機構は、
ラックアンドピニオン式のステアリング機構であって、
ラックバーの軸心方向の移動を許容しつつ、ラックバーに加わる荷重を支持する前記軸受と、
前記軸受の軸心方向の移動を拘束しつつ、当該軸受を収容する円筒状のハウジングと、を備え、
前記軸受は、
前記ブッシュ本体の前記スリット無配置領域が、前記ラックバーに連結されたタイロッドを介してタイヤから前記ラックバーに入力される反力の入力方向と対向する前記ハウジングの内周面である反力支持面と対面するように、前記ハウジング内に収容されている。

本発明では、ブッシュ本体を円周方向に二つの領域に分けた場合に、スリットが一方の領域であるスリット配置領域にのみ配置され、他方の領域であるスリット無配置領域には配置されないように、複数のスリットを円周方向に偏向配置しており、スリット無配置領域が、タイロッドを介してタイヤからラックバーに入力される反力を受けるハウジングの内周面のうち最大の反力が発生する部位を含む領域である反力支持面と対向するように、ラックブッシュをハウジングに装着することにより、反力支持面側において、タイヤの反力に対して弾性リングが弾性変形してスリット内に逃げるのを回避でき、これにより、タイヤの反力に対する剛性が向上し、タイヤの反力よるラックバーのハウジング内の移動を抑制することができる。このため、ステアリング操作がなされてから実際にタイヤが向きを変えるまでのタイムラグが小さくなる。また、本発明では、タイヤの反力に対する剛性を向上させるために、弾性リングの内径を小さくして、ラックバーの締め付けを強くする必要がないので、ラックブッシュの摺動特性に影響しない。したがって、本発明によれば、ステアリング操作のフィーリングに与える影響を低減することができるラックブッシュに好適な軸受を提供することができる。

図１は、本発明の一実施の形態に係るラックアンドピニオン式のステアリング機構の一部の部分断面図である。 図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、ラックブッシュ１の正面図および側面図であり、図２（Ｃ）は、図２（Ｂ）に示すラックブッシュ１のＡ−Ａ断面図である。 図３（Ａ）、図３（Ｂ）および図３（Ｃ）は、ブッシュ本体２の正面図、側面図および背面図であり、図３（Ｄ）は、図３（Ａ）に示すブッシュ本体２のＢ−Ｂ断面図であり、図３（Ｅ）は、図３（Ｂ）に示すブッシュ本体２のＣ−Ｃ断面図である。 図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、弾性リング３の正面図および側面図であり、図４（Ｃ）は、図４（Ａ）に示す弾性リング３のＤ−Ｄ断面図である。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施の形態に係るラックアンドピニオン式のステアリング機構の一部の部分断面図である。

図示するように、本実施の形態に係るラックアンドピニオン式のステアリング機構は、ラックバー５の軸心Ｏ方向の移動を許容しつつ、ラックバー５に加わる荷重を支持するラックブッシュ１と、ラックブッシュ１の軸心Ｏ方向の移動を拘束しつつ、ラックブッシュ１を収容する円筒状のハウジング４と、を備えている。

図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、ラックブッシュ１の正面図および側面図であり、図２（Ｃ）は、図２（Ｂ）に示すラックブッシュ１のＡ−Ａ断面図である。

図示するように、ラックブッシュ１は、ラックバー５が挿入されるブッシュ本体２と、ブッシュ本体２に装着された弾性リング３と、を備えている。本実施の形態では、２個の弾性リング３がブッシュ本体２に装着されている場合を例示しているが、１個または３個以上の弾性リング３がブッシュ本体２に装着されていてもよい。

図３（Ａ）、図３（Ｂ）および図３（Ｃ）は、ブッシュ本体２の正面図、側面図および背面図であり、図３（Ｄ）は、図３（Ａ）に示すブッシュ本体２のＢ−Ｂ断面図であり、図３（Ｅ）は、図３（Ｂ）に示すブッシュ本体２のＣ−Ｃ断面図である。

ブッシュ本体２は、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂等の摺動特性のよい合成樹脂で形成され、径方向に伸縮自在な円筒状部材であり、図示するように、内周面２０に形成され、挿入されたラックバー５の外周面５０と摺接する摺動面２１と、一方の端面２３から他方の端面２４に向けて軸心Ｏ方向に沿って形成された複数の第一スリット２５と、他方の端面２４から一方の端面２３に向けて軸心Ｏ方向に沿って形成された複数の第二スリット２６と、外周面２２に形成された係合凸部２７と、外周面２２に円周方向に形成され、弾性リング３を装着するための装着溝２８と、を備えている。

第一スリット２５および第二スリット２６は、ブッシュ本体２を縮径方向に変形するためのものであり、軸心Ｏを含む仮想的な平面Ｐによってブッシュ本体２を二つの半円筒部に分割した場合に、一方の半円筒部側に偏向して、円周方向に等間隔で交互に配置される。これにより、ブッシュ本体２には、第一スリット２５および第二スリット２６が配置された半円筒部であるスリット配置領域２８０と、第一スリット２５および第二スリット２６が配置されていない半円筒部であるスリット無配置領域２８１と、が形成される。

係合凸部２７は、一方の端面２３側において外周面２２から径方向外方に突出し、ハウジング４の一方の端面４１において、内周面４０を切り取るように形成された係合凹部（不図示）に収容される。これにより、ハウジング４内に収容されたラックブッシュ１の軸心Ｏ周りの回転が拘束される。また、係合凸部２７がハウジング４の係合凹部に収容された状態で、ハウジング４の一方の端面４１にリング状の蓋６が取り付けられる。これにより、ハウジング４内に収容されたラックブッシュ１の軸心Ｏ方向の移動が拘束される（図１参照）。

図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、弾性リング３の正面図および側面図であり、図４（Ｃ）は、図４（Ａ）に示す弾性リング３のＤ−Ｄ断面図である。

弾性リング３は、合成ゴム、熱可塑性エラストマー等の弾性体で形成された円環状部材であり、ブッシュ本体２の装着溝２８の溝底２９の直径Ｒａ（図３参照）より小さな内径Ｒｉと、ハウジング４の内径Ｒｊ（図１参照）より大きな外径Ｒｅと、を有する。

弾性リング３は、内径Ｒｉがブッシュ本体２の装着溝２８の溝底２９の直径Ｒａより小さいので、ブッシュ本体２の装着溝２８に装着することにより、ブッシュ本体２を縮径方向に付勢して、ブッシュ本体２に挿入されたラックバー５を締め付ける。また、弾性リング３は、外径Ｒｅがハウジング４の内径Ｒｊより大きいので、ラックブッシュ１をハウジング４に収容した場合に、ハウジング４の内周面４０と圧接し圧縮変形する。これにより、ラックブッシュ１がハウジング４と嵌合する。

図１において、ラックバー５に連結されたタイロッド（不図示）を介してタイヤ（不図示）からラックバー５に入力される反力Ｎの入力方向と対向するハウジング４の内周面４０（ハウジング４の内周面４０のうちラックバー５に入力される反力Ｎに対して最大の反力を発生させる部位を含む領域）を反力支持面４２とした場合、上記構成のラックブッシュ１は、ブッシュ本体２のスリット無配置領域２８１が反力支持面４２と対面するように、ブッシュ本体２の係合凸部２７とハウジング４の係合凹部（不図示）との係合により位置決めされている。

以上、本発明の一実施の形態について説明した。

本実施の形態において、ラックブッシュ１は、ブッシュ本体２に、第一スリット２５および第二スリット２６が配置されているスリット配置領域２８０と、第一スリット２５および第二スリット２６が配置されていないスリット無配置領域２８１と、を設けており、スリット無配置領域２８１が、ハウジング４の反力支持面４２と対面するように、ラックブッシュ１をハウジング４に収容している。

このため、ハウジング４の反力支持面４２側において、タイロッドを介してタイヤからラックバー５に入力される反力に対して弾性リング３が弾性変形し、第一スリット２５、第二スリット２６内に逃げるのを回避できるので、タイヤの反力に対する剛性が向上し、タイヤの反力よるラックバー５のハウジング４内の移動を抑制することができる。このため、ステアリング操作がなされてから実際にタイヤが向きを変えるまでのタイムラグが小さくなる。

また、ハウジング４の反力支持面４２側における剛性を向上させるために、弾性リング３の内径Ｒｉを小さくして、ラックバー５の締め付けを強くする必要がないので、ラックブッシュ１の摺動特性に影響しない。

したがって、本実施の形態によれば、ステアリング操作のフィーリングに与える影響を低減することができるラックブッシュ１を提供することができる。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形は可能である。

例えば、上記の実施の形態では、軸心Ｏを含む仮想的な平面Ｐによってブッシュ本体２を二つの半円筒部に分割した場合に、一方の半円筒部側に偏向して、第一スリット２５および第二スリット２６を配置することにより、スリット配置領域２８０およびスリット無配置領域２８１を円周方向に略等分としている。しかし、スリット配置領域２８０およびスリット無配置領域２８１の割合は、ブッシュ本体２の円周方向に略等分でなくてもよい。ただし、スリット無配置領域２８１のブッシュ本体２の円周方向に占める割合が大きくなると、ブッシュ本体２の径方向の伸縮が困難となる。このため、スリット無配置領域２８１のブッシュ本体２の円周方向に占める割合は、半分以下であることが好ましい。

また、上記の実施の形態では、ブッシュ本体２のスリット配置領域２８０に、一方の端面２３から他方の端面２４に向けて軸心Ｏ方向に沿って形成された複数の第一スリット２５と、他方の端面２４から一方の端面２３に向けて軸心Ｏ方向に沿って形成された複数の第二スリット２６と、を設けている。しかし、本発明はこれに限定されない。ブッシュ本体２のスリット配置領域２８０に、第一スリット２５および第二スリット２６のいずれか一方のみを設けてもよい。また、上記の実施の形態では、ブッシュ本体２の形状を円筒状としているが、挿入されるラックバー５の形状に適合する筒形状であればよい。

また、上記の実施の形態では、ラックアンドピニオン式のステアリング機構に用いられるラックブッシュを例に取り説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、挿入さた軸部材の荷重を支持する軸受に広く適用できる。

１：ラックブッシュ、 ２：ブッシュ本体、 ３：弾性リング、 ４：ハウジング、 ５：ラックバー、 ６：蓋、 ２０：ブッシュ本体２の内周面、 ２１：ブッシュ本体２の摺動面、 ２２：ブッシュ本体２の外周面、 ２３、２４：ブッシュ本体２の端面、 ２５：第一スリット、 ２６：第二スリット、 ２７：係合部、 ２８：装着溝、 ２９：装着溝２８の溝底、 ４０：ハウジング４の内周面、 ４１：ハウジング４の端面、 ４２：ハウジング４の反力支持面、 ２８０：ブッシュ本体２のスリット配置領域、 ２８１：ブッシュ本体２のスリット無配置領域

Claims (4)

1. 径方向に伸縮自在なブッシュ本体と、
   前記ブッシュ本体に装着された弾性リングと、を備え、
   前記ブッシュ本体は、
   端面から内方に向けて形成された複数のスリットを有し、
   前記複数のスリットは、
   前記ブッシュ本体を円周方向に二つの領域に分けた場合に、一方の領域であるスリット配置領域にのみ配置され、他方の領域であるスリット無配置領域には配置されないように、円周方向に偏向配置されている
   ことを特徴とする軸受。
2. 請求項１に記載の軸受であって、
   前記スリット無配置領域の前記ブッシュ本体の円周方向に占める割合は半分以下である
   ことを特徴とする軸受。
3. 請求項１または２に記載の軸受であって、
   前記複数のスリットは、
   一方の端面から他方の端面に向けて形成された第一のスリットと、
   他方の端面から一方の端面に向けて形成された第二のスリットと、を有する
   ことを特徴とする軸受。
4. ラックアンドピニオン式のステアリング機構であって、
   ラックバーの軸心方向の移動を許容しつつ、ラックバーに加わる荷重を支持する請求項１ないし３のいずれか一項に記載の軸受と、
   前記軸受の軸心方向の移動を拘束しつつ、当該軸受を収容する円筒状のハウジングと、を備え、
   前記軸受は、
   前記ブッシュ本体の前記スリット無配置領域が、前記ラックバーに連結されたタイロッドを介してタイヤから前記ラックバーに入力される反力の入力方向と対向する前記ハウジングの内周面である反力支持面と対面するように、前記ハウジング内に収容されている
   ことを特徴とするステアリング機構。
   

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