JP3608881B2 - ラックピニオン式ステアリング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラックピニオン式ステアリング装置におけるラックの支持構造の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
図６に示すラックピニオン式ステアリング装置１００は、操舵により回転するピニオン１０１と、このピニオン１０１に噛み合うラック１０２と、このラック１０２を覆う金属製のハウジング１０３と、このハウジング１０３に設けられた保持孔１０４に、軸方向（図において左右方向）に移動可能に挿入される金属製ラック支持部材１０５と、このラック支持部材１０５の一端側をラック１０２の背面に押し付けるバネ１０６とを備える。そのラック支持部材１０５の一端側において開口するラック支持用凹部１０５ｂが形成され、この凹部１０５ｂによりラック１０２の背面側が支持されている。
【０００３】
そのラック支持部材１０５が軸方向移動することで、ラック１０２の曲がりやピニオン１０１とラック１０２との噛み合い誤差が吸収され、ピニオン１０１とラック１０２とは円滑に噛み合う。そのラック支持部材１０５の外周と保持孔１０４の内周との間に、ラック支持部材１０５の熱膨張を吸収するため、径方向の隙間δが設けられている。そのラック支持部材１０５は、その保持孔１０４の金属製閉鎖部１０８に接することで軸方向移動が規制され、これにより、ピニオン１０１とラック１０２の噛み合いが確保されている。そのラック支持部材１０５の軸方向移動範囲は、そのラック支持部材１０５と閉鎖部１０８との軸方向隙間Ｗにより定められる。
【０００４】
そのラック支持部材１０５の外周と保持孔１０４の内周との間に上記のような隙間δがあると、路面から車輪を介して作用する反力によりラック１０２は径方向（図において上下方向）に振れることから、ラック支持部材１０５も径方向に変位する。そのため、そのラック支持部材１０５の外周と保持孔１０４の内周とが衝突して衝突音が発生する。
【０００５】
そこで、そのラック支持部材１０５と保持孔１０４との間にＯリング１１０を介在させ、そのＯリング１１０をラック支持部材１０５の外周と保持孔１０４の内周とで挟み込むことで、ラック支持部材１０５の径方向への動きを規制している（特開昭５５‐６８４７２号参照）。また、そのラック支持部材の外周と保持孔の内周とで、軸方向に長寸の弾性部材を挟み込むことにより、ラック支持部材の径方向への動きを規制することも提案されている（特開平６‐２３９２４５号参照）。
【０００６】
しかし、そのようなＯリングや軸方向に長寸の弾性部材をラック支持部材の外周と保持孔の内周とで挟み込むと、そのＯリングや弾性部材と保持孔の内周との摩擦により、ラック支持部材の円滑な軸方向移動が阻害されるので、ピニオンとラックとを円滑に噛み合わせることができない。
【０００７】
そこで、そのラック支持部材をハウジングよりも弾性変形し易い合成樹脂製とすることで、ラック支持部材の外周と保持孔の内周との衝突音を低減することが考えられる（特開昭６０‐８１５７号、実公昭６２‐３０８３６号、特開平４‐２０８６７４号参照）。
【０００８】
しかし、合成樹脂製のラック支持部材は熱膨張量が大きいため、高温環境下での熱膨張の吸収のため、ラック支持部材の外周と保持孔の内周との間の隙間を大きくする必要がある。しかし、その隙間を大きくすると、低温環境下ではラック支持部材の傾きが大きくなり、ラック支持部材の円滑な軸方向移動が阻害されるので、ピニオンとラックとを円滑に噛み合わせることができなくなる。
【０００９】
また、上記従来例では、ラック支持部材１０５と閉鎖部１０８とが衝突することによっても衝突音が発生する。
そこで、その閉鎖部とラック支持部材の他端側とで弾性部材を挟み込み、その閉鎖部とラック支持部材との直接接触を阻止する従来例がある（実開昭５９‐６５６４号参照）。
しかし、その閉鎖部とラック支持部材の他端側とで弾性部材を挟み込む場合、その弾性部材を固定するため、閉鎖部あるいはラック支持部材に溝を形成して嵌め込んだり、圧入する必要があり、組み立てが面倒になるという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記従来技術の問題を解決することのできるラック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。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、操舵により回転するピニオンと、前記ピニオンに噛み合うラックと、前記ラックを覆う金属製のハウジングと、前記ハウジングに設けられた保持孔に軸方向移動可能に挿入される金属製ラック支持部材と、前記ラック支持部材の一端側を前記ラックの背面に押し付けるバネとを備え、前記ラック支持部材に他端側において開口するバネ挿入孔が形成され、前記バネ挿入孔に前記バネが挿入されるラックピニオン式ステアリング装置において、前記ハウジングおよび前記ラック支持部材よりも弾性変形し易い合成樹脂製の径方向緩衝部材が、前記保持孔の内周と前記ラック支持部材の外周との間に介在され、前記径方向緩衝部材と前記ハウジングとの間に径方向の隙間が形成され、前記保持孔の金属製閉鎖部および前記ラック支持部材よりも弾性変形し易い合成樹脂製の軸方向緩衝部材が、前記閉鎖部と前記ラック支持部材の他端側との間に介在され、前記軸方向緩衝部材と前記閉鎖部との間に軸方向の隙間が形成され、前記径方向緩衝部材と前記軸方向緩衝部材とは一体化され、前記軸方向緩衝部材は円筒部を有し、前記円筒部が前記バネ挿入孔に圧入されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の構成によれば、保持孔の内周とラック支持部材の外周との間に径方向緩衝部材が介在することで、ラック支持部材の外周と保持孔の内周との衝突を阻止できる。
その径方向緩衝部材とラック支持部材の外周あるいはハウジングの内周とが衝突しても、その径方向緩衝部材はハウジングおよびラック支持部材よりも弾性変形し易い合成樹脂製なので、その衝突音をラック支持部材の外周と保持孔の内周との衝突音よりも小さくできる。
その径方向緩衝部材は、そのハウジングとラック支持部材の一方に対して固定され、他方との間に径方向の隙間を形成するので、ラック支持部材の軸方向移動を阻害する摩擦抵抗が発生することはない。
その径方向緩衝部材は、保持孔の内周とラック支持部材の外周との間に介在すれば足りるため、その径方向寸法は可及的に薄くできる。これにより、その熱膨張量を可及的に少なくできるので、その径方向緩衝部材と、ハウジングとラック支持部材の他方との間の熱膨張吸収用径方向隙間を可及的に小さくできる。よって、そのラック支持部材の傾きが大きくなるのを防止し、ラック支持部材の円滑な軸方向移動を確保できる。
【００１４】
その軸方向緩衝部材により、ラック支持部材が軸方向移動して閉鎖部と衝突するのを阻止できる。また、その軸方向緩衝部材と閉鎖部が衝突しても、その軸方向緩衝部材は閉鎖部およびラック支持部材よりも弾性変形し易い合成樹脂製なので、その衝突音をラック支持部材と閉鎖部との衝突音よりも小さくできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１、図２を参照して本発明の第１比較例を説明する。
【００１６】
図１および図２に示すラックピニオン式ステアリング装置１は、操舵用ハンドルに連結される入力軸２と、この入力軸２に一体化されるヘリカルピニオン６と、このピニオン６に噛み合うヘリカルラック７と、このラック７を覆うアルミダイカスト製のハウジング５とを備えている。その入力軸２はベアリング３、４を介しハウジング５に支持される。その入力軸２とハウジング５との間に筒状のネジ部材１０がねじ込まれ、このネジ部材１０により入力軸２とベアリング３、４とピニオン６の軸方向移動が防止され、そのネジ部材１０と入力軸２との間にオイルシール１１が介在されている。図２に示すように、そのハウジング５の一方から突出するラック７はシリンダチューブ８により覆われ、そのシリンダチューブ８はハウジング５の一端に形成された円筒部５ａに圧入されている。そのラック７の両端にタイロッドとナックルアームを介して操舵用車輪が連結される。これにより、ハンドル操作により入力軸２が回転すると、その回転によりピニオン６が回転し、このピニオン６の回転がラック７に伝達されることでラック７は車両幅方向に移動する。このラック７の車両幅方向移動が操舵用車輪に伝達されることで車両の操舵がなされる。
【００１７】
そのハウジング５に、円筒面に沿う保持孔１５が形成され、この保持孔１５に外周面が円柱面である焼結金属製サポートヨーク（ラック支持部材）１６が軸方向（図１において左右方向）に移動可能に挿入されている。そのサポートヨーク１６の軸方向一端側（図１において右方側）に、ラック支持用凹部１６ｂが形成され、この凹部１６ｂに合成樹脂製のシート１７を介してラック７の背面側が支持されている。
【００１８】
その保持孔１５の軸方向他端側（図１において左方側）の開口は、その保持孔１５の内周にねじ合わされた金属製閉鎖部１８により閉鎖されている。その閉鎖部１８の外端側には工具係合用６角孔１８ａが形成されている。
【００１９】
そのサポートヨーク１６に、軸方向他端側において開口するバネ挿入孔１６ａが形成されている。そのバネ挿入孔１６ａに圧縮コイルバネ２４が挿入されている。そのバネ２４が閉鎖部１８とサポートヨーク１６との間で圧縮されることで発生する弾力により、サポートヨーク１６の一端側はラック７の背面に押し付けられる。そのサポートヨーク１６の軸方向移動により、ピニオン６及びラック７の歯の加工誤差やラック７の曲がりが吸収され、ラック７とピニオン６との噛み合いの円滑化が図られる。
【００２０】
その保持孔１５の内周とサポートヨーク１６の外周との間に、径方向緩衝部材３０が介在される。この径方向緩衝部材３０は、上記ハウジング５およびサポートヨーク１６よりも弾性変形し易く、熱膨張率の大きな合成樹脂製とされ、例えば、ベースレジンとしてのＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂に、強化材としてグラスファイバーを３０重量％と、潤滑充填材としてＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン）を１０重量％添加したものを用いることができる。そのグラスファイバーは熱膨張率を小さくする効果があり、そのＰＴＦＥは潤滑性能を良好にする効果がある。
【００２１】
その径方向緩衝部材３０は、本第１比較例では円筒形とされ、上記保持孔１５の内周に圧入されることでハウジング５に固定されている。また、この径方向緩衝部材３０の内周とサポートヨーク１６の外周との間に、径方向の隙間δが形成され、熱膨張により径方向緩衝部材３０とサポートヨーク１６との間が詰まるのが防止されている。
その径方向緩衝部材３０の一端は、ラック７と干渉しないように、ラック７よりも閉鎖部１８寄りに位置する。
なお、図１において仮想線で示すように、その径方向緩衝部材３０の一部をラック７と干渉しないようにラック支持用凹部１６ｂの径方向外方まで延長してもよい。
【００２２】
上記閉鎖部１８とサポートヨーク１６の他端との間に、軸方向緩衝部材３１が介在される。この軸方向緩衝部材３１は、上記閉鎖部１８およびサポートヨーク１６よりも弾性変形し易い合成樹脂製で、本比較例では径方向緩衝部材３０と同材質とされる。
この軸方向緩衝部材３１は、本比較例ではリング状とされ、閉鎖部１８の内端面に接着される。
この軸方向緩衝部材３１とサポートヨーク１６の他端との間に軸方向の隙間Ｗが形成される。その隙間Ｗは、その閉鎖部１８の保持孔１５へのねじ込み量を変化させることで調節可能とされている。
その閉鎖部１８に軸方向緩衝部材３１を介してサポートヨーク１６が当接することにより、サポートヨーク１６の軸方向移動範囲が規制され、ピニオン６とラック７との噛み合いが確保されている。
【００２３】
上記構成によれば、保持孔１５の内周とサポートヨーク１６の外周との間に径方向緩衝部材３０が介在することで、サポートヨーク１６の外周と保持孔１５の内周との衝突を阻止できる。その径方向緩衝部材３０とサポートヨーク１６の外周とが衝突しても、その径方向緩衝部材３０はハウジング５およびサポートヨーク１６よりも弾性変形し易い合成樹脂製なので、その衝突音をサポートヨーク１６の外周と保持孔１５の内周との衝突音よりも小さくできる。その径方向緩衝部材３０は、そのハウジング５に対して固定され、サポートヨーク１６との間に径方向の隙間δを形成するので、そのサポートヨーク１６の軸方向移動を阻害する摩擦抵抗が発生することはない。その径方向緩衝部材３０は、保持孔１５の内周とサポートヨーク１６の外周との間に介在すれば足りるため、その径方向寸法は可及的に薄くできる。これにより、その熱膨張吸収用の径方向隙間δを可及的に小さくできる。よって、そのサポートヨーク１６の傾きが大きくなるのを防止し、サポートヨーク１６の円滑な軸方向移動を確保できる。
また、その径方向緩衝部材３０はハウジング５およびサポートヨーク１６よりも熱膨張率が大きく、保持孔１５の内周に圧入されるので、熱膨張すると保持孔１５の内周により押し付けられる。よって、その保持孔１５の内周と径方向緩衝部材３０との間に隙間が生じるのを阻止できるので、サポートヨーク１６と径方向緩衝部材３０とが衝突する場合に、そのような隙間に起因する音の発生を阻止できる。
また、軸方向緩衝部材３１により、サポートヨーク１６が軸方向移動して閉鎖部１８と衝突するのを阻止できる。その軸方向緩衝部材３１とサポートヨーク１６が衝突しても、その軸方向緩衝部材３１は閉鎖部１８およびサポートヨーク１６よりも弾性変形し易い合成樹脂製なので、その衝突音をサポートヨーク１６と閉鎖部１８との衝突音よりも小さくできる。
【００２４】
図３は本発明の第２比較例を示す。この第２比較例においては、第１比較例の閉鎖部１８の内端面に接着されるリング状軸方向緩衝部材３１に代えて、一端にフランジ１３１ａを有する円柱状の軸方向緩衝部材１３１を用いている。この軸方向緩衝部材１３１の材質は第１比較例の軸方向緩衝部材３１と同様とされる。その軸方向緩衝部材１３１の一端のフランジ１３１ａは、サポートヨーク１６の一端側をラック７の背面に押し付けるバネ２４の弾力により、サポートヨーク１６に押し付けられる。この軸方向緩衝部材１３１の他端と閉鎖部１８の内端面との間に軸方向の隙間Ｗが形成される。これにより、軸方向緩衝部材１３１の組み込みの容易化が図られている。他は第１比較例と同様で、同一部分は同一符号で示す。
【００２５】
図４の（１）、（２）、（３）は本発明の第３比較例を示す。この第３比較例においては、第１比較例の径方向緩衝部材３０に代えて、サポートヨーク１６の外周に圧入されることで固定される円筒形の径方向緩衝部材２３０が用いられる。この径方向緩衝部材２３０の材質は第１比較例の径方向緩衝部材３０と同様とされる。この径方向緩衝部材２３０の外周と保持孔１５の内周との間に、径方向の隙間δが形成される。この径方向緩衝部材２３０の一端は、ラック７と干渉しないように、ラック７よりも閉鎖部１８寄りに位置するが、図４の（３）において仮想線で示すように、その径方向緩衝部材２３０の一部をラック７と干渉しないようにラック支持用凹部１６ｂの径方向外方まで延長してもよい。
また、この第３比較例においては、第１比較例の閉鎖部１８の内端面に接着されるリング状軸方向緩衝部材３１に代えて、その径方向緩衝部材２３０の他端に一体化される軸方向緩衝部材２３１が用いられる。この軸方向緩衝部材２３１の材質は第１比較例の軸方向緩衝部材３１と同様とされる。この軸方向緩衝部材２３１の一端面には複数の突起２３１ａが設けられ、各突起２３１ａは、サポートヨーク１６の他端面に形成された凹部１６ｄに圧入される。この軸方向緩衝部材２３１の他端と閉鎖部１８の内端面との間に軸方向の隙間Ｗが形成される。他は第１比較例と同様で、同一部分は同一符号で示す。
【００２６】
図５の（１）、（２）、（３）は本発明の実施形態を示す。この実施形態においては、第１比較例の径方向緩衝部材３０に代えて、サポートヨーク１６の外周４位置に周方向等間隔に形成された凹部１６ｅに圧入されることで固定される径方向緩衝部材３３０が用いられる。この径方向緩衝部材３３０の材質は第１比較例の径方向緩衝部材３０と同様とされる。各径方向緩衝部材３３０の外周は円筒面に沿い、その外周と保持孔１５の内周との間に径方向の隙間δが形成される。各径方向緩衝部材３３０の一端は、ラック７と干渉しないように、ラック７よりも閉鎖部１８寄りに位置するが、図５の（１）において仮想線で示すように、ラック７の図中上下に位置する径方向緩衝部材３３０は、ラック７と干渉しないのでラック支持用凹部１６ｂの径方向外方まで延長してもよい。
また、この実施形態においては、第１比較例の閉鎖部１８の内端面に接着されるリング状軸方向緩衝部材３１に代えて、各径方向緩衝部材３３０の他端に一体化される軸方向緩衝部材３３１が用いられる。この軸方向緩衝部材３３１の材質は第１比較例の軸方向緩衝部材３１と同様とされる。この軸方向緩衝部材３３１は、バネ挿入孔１６ａに圧入される円筒部３３１ａと、この円筒部３３１ａの他端外周から径方向外方に延びる４つの板状部３３１ｂとを有し、各板状部３３１ｂの外端に各径方向緩衝部材３３０の他端が一体化される。この軸方向緩衝部材３３１の他端と閉鎖部１８の内端面との間に軸方向の隙間Ｗが形成される。他は第１比較例と同様で、同一部分は同一符号で示す。
【００２７】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００２８】
【発明の効果】
本発明のラックピニオン式ステアリング装置によれば、ラック支持部材の変位による衝突音を、そのラック支持部材の円滑な動きを阻害することなく低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１比較例のラックピニオン式ステアリング装置の断面図
【図２】本発明の第１比較例のラックピニオン式ステアリング装置の正面図
【図３】本発明の第２比較例のラックピニオン式ステアリング装置の断面図
【図４】本発明の第３比較例のラックピニオン式ステアリング装置の（１）は要部の断面図、（２）はサポートヨークと各方向緩衝部材の背面図、（３）は（２）のＡ‐Ａ線断面図
【図５】本発明の実施形態のラックピニオン式ステアリング装置の（１）は要部の断面図、（２）はサポートヨークと各方向緩衝部材の背面図、（３）は（２）のＢ‐Ｂ線断面図
【図６】従来のラックピニオン式ステアリング装置の断面図
【符号の説明】
５ ハウジング
６ ピニオン
７ ラック
１５ 保持孔
１６ サポートヨーク（ラック支持部材）
１８ 閉鎖部
２４ バネ
３０、２３０、３３０ 径方向緩衝部材
３１、１３１、２３１、３３１ 軸方向緩衝部材

Claims (1)

1. 操舵により回転するピニオンと、
   前記ピニオンに噛み合うラックと、
   前記ラックを覆う金属製のハウジングと、
   前記ハウジングに設けられた保持孔に軸方向移動可能に挿入される金属製ラック支持部材と、
   前記ラック支持部材の一端側を前記ラックの背面に押し付けるバネとを備え、
   前記ラック支持部材に他端側において開口するバネ挿入孔が形成され、
   前記バネ挿入孔に前記バネが挿入されるラックピニオン式ステアリング装置において、
   前記ハウジングおよび前記ラック支持部材よりも弾性変形し易い合成樹脂製の径方向緩衝部材が、前記保持孔の内周と前記ラック支持部材の外周との間に介在され、
   前記径方向緩衝部材と前記ハウジングとの間に径方向の隙間が形成され、
   前記保持孔の金属製閉鎖部および前記ラック支持部材よりも弾性変形し易い合成樹脂製の軸方向緩衝部材が、前記閉鎖部と前記ラック支持部材の他端側との間に介在され、
   前記軸方向緩衝部材と前記閉鎖部との間に軸方向の隙間が形成され、
   前記径方向緩衝部材と前記軸方向緩衝部材とは一体化され、
   前記軸方向緩衝部材は円筒部を有し、
   前記円筒部が前記バネ挿入孔に圧入されていることを特徴とするラックピニオン式ステアリング装置。

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