JP3644881B2 - 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、自動車などの車両に用いられるラックピニオン式ステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、従来のラックピニオン式ステアリング装置を示す要部断面図である。
図２に示すように、従来のラックピニオン式ステアリング装置は、軸受５１，５２によって金属製のハウジング５０に対して回転自在に支持され、先端部にピニオン５３ａが形成されたピニオン軸５３と、そのピニオン軸５３に直交する方向に支持され、ピニオン５３ａと噛み合うラック５４ａが形成されたラック軸５４とを備えている。ピニオン軸５３は図示を省略したステアリングホイールに連結されており、ラック軸５４は操舵輪（図示せず）に連結されている。また、ラック軸５４のラック５４ａの背面側は、例えば同図に示すように、円弧状に形成されている。
【０００３】
ハウジング５０にはラック軸５４に直交する筒状のサポートヨーク収容孔５０ａが設けられている。このサポートヨーク収容孔５０ａの内部には、上記ラック軸５４に直接的に摺動接触する金属製の摺接部材５６を介在して、そのラック軸５４を支持するサポートヨーク５５、そのサポートヨーク５５の背面側に配置され、当該サポートヨーク収容孔５０ａを塞ぐヨークプラグ５７、及びサポートヨーク５５とヨークプラグ５７との間に圧縮された状態で配置されたスプリング５８が収容されている。
【０００４】
上記ヨークプラグ５７は、サポートヨーク収容孔５０ａの端部に螺着され、ロックナット５９によって所定の位置に固定されている。
上記サポートヨーク５５は、焼結金属又は合成樹脂により構成されたものであり、図の左右方向に若干の範囲で摺動可能となるように、グリースを介在してサポートヨーク収容孔５０ａ内に保持されている。また、サポートヨーク５５は、スプリング５８によりラック軸５４に押し付けられ、ラック５４ａとピニオン５３ａとの間に予圧を付加している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来のラックピニオン式ステアリング装置では、サポートヨーク収容孔５０ａ内でサポートヨーク５５がハウジング５０に引っ掛かるいわゆるフレッチングを生じて、サポートヨーク５５が摺動不能な状態となることがあった。具体的には、例えばステアリングホイールの操作によって荷重がラック軸５４からサポートヨーク５５に作用したとき、サポートヨーク５５はサポートヨーク収容孔５０ａの軸方向と平行な方向でヨークプラグ５７側に移動するだけでなく、その軸方向に対して角度をもって移動しようとして、サポートヨーク５５がサポートヨーク収容孔５０ａ内で揺動することがあった。このため、例えばサポートヨーク５５のヨークプラグ５７側の端部外周がサポートヨーク収容孔５０ａの内周面に当たることにより、前記のフレッチングを生じて、サポートヨーク５５が摺動不能な状態となった。特に、合成樹脂により構成したサポートヨーク５５を用いた場合、金属製のハウジング５０と熱膨張率が異なるので、車両運転時においてサポートヨーク５５とサポートヨーク収容孔５０ａとの間の隙間が拡がり、上記揺動によるフレッチングを生じやすいものであった。
【０００６】
さらに、この従来のラックピニオン式ステアリング装置では、上記フレッチングを生じたときの接触音や、そのフレッチングに起因して、ラック５４ａとピニオン５３ａとの噛み合い状態が悪化しそれらのラック５４ａとピニオン５３ａとのガタつきによる歯打ち音が異音としてドライバーに伝わり、ドライバーに不快感を与えてしまうという問題点を生じることもあった。
【０００７】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、フレッチングの発生を抑制することができ、さらにそのフレッチング等による異音の発生や噛み合い状態の悪化を防ぐことが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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金製のハウジングに対して回転自在に支持され、先端にピニオンが設けられたピニオン軸と、前記ピニオンと噛み合うラックを側面に設けたラック軸とを有するラックピニオン式ステアリング装置であって、
前記ハウジングに形成された筒状のサポートヨーク収容孔に摺動自在に収容され、前記ラック軸をラックの背面側で支持するアルミニウム又はアルミニウム合金製のサポートヨークと、
前記サポートヨークに一端部が当接しそのサポートヨークを前記ラック軸側に付勢して、そのラックと前記ピニオンとを所定の圧力で噛み合わせるための付勢部材と、
前記ハウジングに取り付けられ、前記付勢部材の他端部を受け止めるとともに、前記サポートヨーク収容孔を塞ぐヨークプラグとを備え、
前記サポートヨーク収容孔の内周面を摺動する前記サポートヨークの外周面に形成した旋削目により構成され、潤滑油を溜めるための螺旋状の溝を設けたことを特徴とするものである（請求項１）。
【０００９】
上記のように構成されたラックピニオン式ステアリング装置においては、ハウジングとそのハウジングに設けたサポートヨーク収容孔内に配置されるサポートヨークとが同一のアルミニウム又はアルミニウム合金により構成されているので、車両運転時などにおいて熱膨張したときでも、それらのサポートヨーク収容孔とサポートヨークとの間の隙間はほとんど変化しない。さらに、潤滑油を溜めるための溝がサポートヨークの外周面に形成した旋削目により螺旋状に構成されているので、上記隙間に蓄えられる潤滑油の量が多くなって、サポートヨーク収容孔に対する当該サポートヨークの摺動を円滑なものとしフレッチングの発生を抑制することができる。
【００１０】
また、上記ラックピニオン式ステアリング装置においては、螺旋状の溝に多量の潤滑油が溜められるので、サポートヨークの外周面はサポートヨーク収容孔の内周面上を滑らかに摺動することができ、フレッチングの発生を抑制することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のラックピニオン式ステアリング装置の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１（ａ）は、本発明の一実施形態によるラックピニオン式ステアリング装置の要部断面図である。図において、本実施形態のラックピニオン式ステアリング装置には、軸受２，３によってハウジング１に対して回転自在に支持され、先端部にピニオン５ａが形成されたピニオン軸５と、そのピニオン軸５に直交する方向に支持され、ピニオン５ａと噛み合うラック６ａを側面に形成したラック軸６とが設けられている。ハウジング１の上端部とピニオン軸５との間には、オイルシール４が装着されている。上記ピニオン軸５の他方の先端部には、図示を省略したステアリングホイールが連結される。また、ラック軸６は、図の紙面に垂直な方向に延ばされたものであり、その両端部には左右の操舵輪（図示せず）が連結されて、上記ステアリングホイールによって回動可能に構成されている。
【００１３】
上記ハウジング１は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金などの金属により構成されたものであり、ラック軸６に直交する筒状のサポートヨーク収容孔１ａが設けられている。このサポートヨーク収容孔１ａの内部には、上記ラック軸６をラック６ａの背面６ｂ側で支持する略円柱状のサポートヨーク７、ハウジング１に取り付けられて当該サポートヨーク収容孔１ａを塞ぐヨークプラグ９、及びサポートヨーク７とヨークプラグ９との間に配置された付勢部材としての圧縮コイルばね１０が設けられている。
【００１４】
上記サポートヨーク７は、好ましくは前記ハウジング１と同一のアルミニウム又はアルミニウム合金により構成され、図の左右方向に若干の範囲で摺動可能となるように、サポートヨーク収容孔１ａ内に保持されている。さらに、このサポートヨーク７は、圧縮コイルばね１０によって左方向に付勢されている。サポートヨーク７のラック軸６側には、そのラック６ａの背面６ｂ側の形状に対応して形成されたＹ字状（横向き）の谷状部７ａが設けられている。また、サポートヨーク７には、前記谷状部７ａと反対側の端部に凹部７ｂが設けられ、略円柱状の中心部分で谷状部７ａと凹部７ｂとを連通した貫通孔７ｃが形成されている。さらに、上記サポートヨーク収容孔１ａの内周面に摺動するサポートヨーク７の外周面には、潤滑油としてのグリース１１を溜めるための溝７ｄが設けられている（図１（ｂ）も参照）。
【００１５】
前記の谷状部７ａには、ラック軸６に摺接する摺接部材としてのメタルシート８が取り付けられている。このメタルシート８は、例えば鋼板上に銅板を積層した積層板にフッ素樹脂をさらにコーティングしたものであり、上記谷状部７ａに合致した形状を有している。さらに、メタルシート８には、突起部８ａが設けられ、サポートヨーク７の貫通孔７ｃに圧入されている。これにより、当該メタルシート８は、サポートヨーク７に一体的に取り付けられて、ラック軸６から荷重が作用したときでも、サポートヨーク７上で位置ずれを生じることなくその谷状部７ａに装着された状態を維持することができる。
【００１６】
また、上記のようなメタルシート８をラック軸６とサポートヨーク７との間に介在させることにより、ラック軸６との摩擦に対する耐熱性及び耐摩耗性を向上することができるので、ラック軸６からサポートヨーク７に高荷重が伝わる場合でも、サポートヨーク７はメタルシート８に変形や溶解を生じることなくラック軸６を支持することができる。
【００１７】
上述の溝７ｄは、バイトなどの切削部材によってサポートヨーク７の外周面を例えば螺旋状に切り欠いて形成した細い旋削目により構成されたものであり、グリース１１が塗布されて蓄えられている。このように、旋削目により構成した溝７ｄを設けることにより、当該サポートヨーク７とサポートヨーク収容孔１ａとの間の隙間に溜められるグリース１１の量を多くして、サポートヨーク７がサポートヨーク収容孔１ａの内周面に引っ掛かることなく、その内周面上でサポートヨーク７の外周面を滑らかに摺動させることができる。
【００１８】
ヨークプラグ９は、図１に示したように、サポートヨーク収容孔１ａの開口端に螺着され、さらにロックナット１２によって所定の位置に固定されている。ヨークプラグ９のサポートヨーク７側の端部には、例えば筒状の凹部９ａが設けられている。
上記圧縮コイルばね１０は、その一端部が上記サポートヨーク７の凹部７ｂの底面７ｂ１に当接し、他端部がヨークプラグ９の凹部９ａの底面９ａ１に当接して、圧縮された状態でサポートヨーク７とヨークプラグ９との間に配置されている。この圧縮コイルばね１０の付勢力によって、サポートヨーク７がメタルシート８を介してラック軸６に押し付けられて、ラック６ａとピニオン５ａとが所定の圧力で噛み合わされる。
【００１９】
上記のように構成されたラックピニオン式ステアリング装置では、ハウジング１とそのハウジング１に設けられたサポートヨーク収容孔１ａ内に配置されるサポートヨーク７とが同一のアルミニウム又はアルミニウム合金により構成されているので、車両運転時などにおいて、それらのハウジング１及びサポートヨーク７が熱膨張したときでも、サポートヨーク７とサポートヨーク収容孔１ａとの間の隙間が拡がるのを防ぐことができる。さらに、グリース１１を溜めるための溝が上記サポートヨーク７の外周面に設けられているので、上述の隙間に蓄えられるグリース１１の量を多くして、サポートヨーク収容孔１ａに対する当該サポートヨーク７の摺動をより円滑なものとすることができる。その結果、本実施形態のラックピニオン式ステアリング装置では、サポートヨーク７がラック軸６からの荷重によってサポートヨーク収容孔１ａ内で揺動したときでも、フレッチングの発生を抑制することができ、サポートヨーク７がサポートヨーク収容孔１ａ内で摺動不能な状態になることを防ぐことができる。その上、上記フレッチングを生じたときの接触音や、そのフレッチングに起因して、ラック６ａとピニオン５ａとの噛み合い状態が悪化しそれらのラック６ａとピニオン５ａとのガタつきによる歯打ち音などが異音としてドライバーに伝わるのを防止して、ドライバーに不快感を与えるのを防ぐことができる。
【００２０】
尚、上記の説明では、サポートヨーク７に貫通孔７ｃを設けて、突起部８ａを圧入する構成について説明したが、貫通孔７ｃの代わりに、突起部８ａが圧入される凹部や溝をサポートヨーク７に設けてサポートヨーク７とメタルシート８とを一体的にする構成でもよい。
また、図１には、Ｙ字型の断面形状をもつラック軸６を示したが、例えば図２に示した円弧状のものでもよい。
【００２１】
以上のように構成された本発明は以下の効果を奏する。
請求項１のラックピニオン式ステアリング装置によれば、ハウジングとサポートヨークとが同一のアルミニウム又はアルミニウム合金により構成されているので、車両運転時などにおいて、それらのハウジング及びサポートヨークが熱膨張したときでも、サポートヨークとハウジングに設けられたサポートヨーク収容孔との間の隙間が拡がるのを防ぐことができる。さらに、潤滑油を溜めるための溝がサポートヨーク収容孔の内周面に摺動するサポートヨークの外周面に形成した旋削目により螺旋状に構成されているので、上記隙間に蓄えられる潤滑油の量を多くして、サポートヨーク収容孔に対する当該サポートヨークの摺動をより円滑なものとすることができる。その結果、サポートヨークがサポートヨーク収容孔内で揺動したときでも、フレッチングの発生を抑制することができ、サポートヨークがサポートヨーク収容孔内で摺動不能な状態になることを防ぐことができるとともに、上記フレッチングを生じたときの接触音や、そのフレッチングに起因して、ラックとピニオンとの噛み合い状態が悪化しそれらのラックとピニオンとのガタつきによる歯打ち音などが異音としてドライバーに伝わるのを防止して、ドライバーに不快感を与えるのを防ぐことができる。
【００２２】
また、上記ラックピニオン式ステアリング装置によれば、旋削目によって構成された螺旋状の溝に多量の潤滑油が溜められるので、サポートヨークの外周面はサポートヨーク収容孔の内周面上を滑らかに摺動することができ、フレッチングの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態によるラックピニオン式ステアリング装置を示す要部断面図であり、（ｂ）は（ａ）の一点鎖線Ａで囲んだ部分を示す拡大図である。
【図２】従来のラックピニオン式ステアリング装置を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１ ハウジング
１ａ サポートヨーク収容孔
５ ピニオン軸
５ａ ピニオン
６ ラック軸
６ａ ラック
７ サポートヨーク
７ｄ 溝
９ ヨークプラグ
１０ 圧縮コイルばね（付勢部材）
１１ グリース（潤滑油）

Claims (1)

1. アルミニウム又はアルミニウム合金製のハウジングに対して回転自在に支持され、先端にピニオンが設けられたピニオン軸と、前記ピニオンと噛み合うラックを側面に設けたラック軸とを有するラックピニオン式ステアリング装置であって、
   前記ハウジングに形成された筒状のサポートヨーク収容孔に摺動自在に収容され、前記ラック軸をラックの背面側で支持するアルミニウム又はアルミニウム合金製のサポートヨークと、
   前記サポートヨークに一端部が当接しそのサポートヨークを前記ラック軸側に付勢して、そのラックと前記ピニオンとを所定の圧力で噛み合わせるための付勢部材と、
   前記ハウジングに取り付けられ、前記付勢部材の他端部を受け止めるとともに、前記サポートヨーク収容孔を塞ぐヨークプラグとを備え、
   前記サポートヨーク収容孔の内周面を摺動する前記サポートヨークの外周面に形成した旋削目により構成され、潤滑油を溜めるための螺旋状の溝を設けた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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