JP3705692B2

JP3705692B2 - ラックピニオン式舵取装置及びこれに用いるラック軸

Info

Publication number: JP3705692B2
Application number: JP02368898A
Authority: JP
Inventors: 昇源
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1998-02-04
Filing date: 1998-02-04
Publication date: 2005-10-12
Anticipated expiration: 2018-02-04
Also published as: JPH11222147A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、舵取り操作に応じて回転するピニオン軸に連動して車体の左右方向へ移動するラック軸を備えたラックピニオン式舵取装置及びこれに用いるラック軸に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の舵取装置の一形式として、舵輪（ステアリングホイール）に連動連結されたピニオン軸のピニオンを車体の左右方向に延設されたラック軸のラック歯に噛合させてなり、舵取りのための舵輪の回転操作をラック軸の軸長方向への移動に変換し、この移動を左右の操向車輪（一般的には前輪）に伝えて舵取りを行わせる構成としたラックピニオン式舵取装置がある。
【０００３】
このようなラックピニオン式舵取装置は、更に、左右の操向車輪との連結のための一対のタイロッドをラック軸の両端部に各別に連結してなるエンドテイクオフ形と、前記タイロッドをラック軸の中途部に一括して連結してなるセンタテイクオフ形とに大別される。
【０００４】
センタテイクオフ形のラックピニオン式舵取装置は、左右の操向車輪に至るタイロッドが長寸となる反面、これらと操向車輪との相対的な位置関係の設定に自由度が大きいという利点を有しており、一部の車種において採用されている。
【０００５】
以上の如きセンタテイクオフ形のラックピニオン式舵取装置において、ラック軸は筒状のラックハウジングに移動自在に収容されているが、このラック軸には前記タイロッドの取付部から軸長方向と交叉する方向への押付力が作用することになるから、図７の（ａ），（ｂ）に示す如くラック軸１００のタイロッド取付近傍位置に、ラックハウジング１０１の内面に接触が可能な合成樹脂製の筒体１０２を設けて、前記押付力によるラック軸１００の撓みをなくするようにしている。
【０００６】
この筒体１０２は、前記ラック軸１００の軸芯及びタイロッド基端の間の距離がユーザ仕様により制約されているため、タイロッド側に軸長方向の割り部１０２ａを有する断面略Ｃ字形に形成されている。また、この筒体１０２の湾曲方向中央部には貫通孔１０３を穿孔し、この貫通孔１０３に対応するピン孔１０４を前記ラック軸１００に穿設して、前記貫通孔１０３からピン孔１０４へとピン１０５を挿嵌することにより筒体１０２をラック軸１００に固定している。
【０００７】
また、タイロッド取付用のねじ体１０６の緊締力を前記筒体１０２の割り部１０２ａに付与する押え部材１０７を設けて、前記割り部１０２ａを押えることにより、筒体１０２をラックハウジング１０１の内面に良好に接触させることができるように構成されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記した従来の筒体１０２は、断面略Ｃ字形に成形したものをラック軸１００に嵌合してピン１０５により固定する構造であるため、筒体１０２を設計した円弧状態に形成することが困難であり、全体が略Ｕ字形となるように湾曲することになる。そのため筒体１０２が外方にわん曲してラックハウジング１０１に嵌めるのが困難であったり、筒体１０２が内方にわん曲してラック軸１００に嵌めるのが困難であるという問題がある。また、筒体１０２はラック軸１００に嵌合したあと、ピン１０５で固定する間にラック軸１００から脱落するのを防止するため、略Ｕ字形に湾曲した筒体１０２の弾性復元力を大きくして、該弾性復元力により掴持する必要がある。従って、筒体１０２をラック軸１００に嵌合するとき、弾性復元力の大きな筒体１０２を無理に押し広げる必要があり、この押し広げ操作が行い難くて、作業性が悪いという問題があった。
【０００９】
また、全体が略Ｕ字形となるように湾曲した筒体１０２は、円弧方向中央部及び両端部が固定されるにすぎないから、該筒体１０２の内面とラック軸１００の外面との間に隙間ができ、筒体１０２の割り部１０２ａ間における全ての外面をラックハウジング１０１の内面に良好に接触させることができないという問題があった。
【００１０】
また、筒体１０２とは別個にピン１０５及び押え部材１０７が必要であるため、部品点数が多いのであり、コスト高になるという問題もあった。
【００１１】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ラック軸を芯材とし、該ラック軸に筒体を成形して固定することにより、筒体をラック軸に簡易に固定することができて、しかも、筒体の外面をラックハウジングの内面に良好に接触させることができるラックピニオン式舵取装置及びこれに用いるラック軸を構成することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る舵取装置は、舵取り操作に応じて回転するピニオン軸に連動して車体の左右方向へ移動するラック軸を収容するラックハウジングを備え、前記ラック軸に取付けられるタイロッドから前記ラック軸に作用する荷重を前記ラックハウジングの内面で受止める筒体を前記ラック軸に設けてなるラックピニオン式舵取装置において、前記筒体は、軸長方向の割り部が設けられた筒本体及び該筒本体の周方向両端部を前記割り部に跨って連結する連結部を備え、前記ラック軸を芯材として該ラック軸に前記筒体が成形されていることを特徴とする。
【００１３】
第３発明に係るラック軸は、舵取り用のタイロッドが取付けられる軸本体の外面に、前記タイロッドから作用する荷重を前記軸本体が収容されるラックハウジングの内面で受止める筒体を設けてなるラック軸において、前記筒体は、全長に亘って割り部が設けられた筒本体及び該筒本体の周方向両端部を前記割り部に跨って連結する連結部を備え、前記軸本体を芯材として該軸本体に前記筒体が成形されていることを特徴とする。
【００１４】
第１発明及び第３発明にあっては、ラック軸を芯材とし、該ラック軸に筒体を成形するから、筒体の円弧状態を良好に保持することができ、該筒体の外面をラックハウジングの内面に良好に接触させることができる。また、筒体を成形によりラック軸に簡易に固定することができる。また、ラック軸に成形するから、前記した従来例に比べて部品点数を少なくすることができる。
【００１５】
第２発明に係る舵取装置は、前記ラック軸の前記筒体との対応位置に凹所が設けられ、前記筒体に前記凹所に入って筒体の移動を拘束する拘束部が成形されていることを特徴とする。
【００１６】
第２発明にあっては、筒体に一体に成形された拘束部が筒体の移動を拘束するから、筒体のラック軸への固定状態を長期間に亘って良好に保持することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係るラックピニオン式舵取装置の要部の縦断正面図、図２は同じく要部の縦断側面図、図３はラックピニオン式舵取装置全体の断面図、図４はラック軸の正面図、図５は同じくラック軸を示すもので、（ａ）は図４のＸ−Ｘ線の拡大断面図、（ｂ）は図４のＹ−Ｙ線の拡大断面図、（ｃ）は拡大底面図、（ｄ）は拡大平面図、図６はラック軸の軸本体のみの底面図である。
【００１８】
図３に示したラックピニオン式舵取装置は、一端部が舵輪（ステアリングホイール）に連動連結され、他端部にピニオン（図示せず）が設けられたピニオン軸１と、前記ピニオンに噛合するラック歯（図示せず）が設けられ、車体の左右方向に延設された金属製のラック軸２と、該ラック軸２を移動が可能に収容する円筒状のラックハウジング３と、該ラックハウジング３の内面に接触が可能であり、前記ラック軸２に設けられた筒体４と、前記ラックハウジング３の周りに配置される円筒状の伸縮が可能なブーツ５と、一対のタイロッド６，６の基端部を保持する一つのタイロッド取付体７と、該タイロッド取付体７を、前記ラツクハウジング３及びブーツ５を貫通してラック軸２の一端部に取付けるねじ体８，８とを備えたセンタテイクオフ形のラックピニオン式舵取装置である。
【００１９】
ラック軸２は、図１，図２に示す如く一端部が閉止された円筒形をなす前記ラックハウジング３の内部に軸長方向への移動が可能に収容されている。また、ラック軸２の一端部には、前記筒体４と環状の凹所２１と軸長方向へ延びる回り止め溝２３と前記タイロッド取付体７を取付けるための取付孔２２とが設けられており、他端側の中間部には前記ラック歯が設けられており、該ラック歯と反対側面が案内シートを介してラックハウジング３に支持されている。
【００２０】
凹所２１及び回り止め溝２３は、図５に示す如く前記筒体４が設けられる位置に設けるのであり、また、図１、図５に示す如く凹所２１は軸長方向に所定間隔を隔てて二つ設けられている。これら凹所２１，２１の外側に二つの前記取付孔２２，２２がラック軸２の軸長方向と交叉するように傾斜して設けられており、その開口部に、平坦状の受座２４，２４が設けられている。
【００２１】
筒体４は、ラック軸２を芯材とし、該ラック軸２の外面に合成樹脂材料を成形するのであり、図５に示す如く軸長方向の割り部４ａを有する断面略Ｃ字形の筒本体４１と、該筒本体４１の周方向両端部を前記割り部４ａに跨って一体に連結する一対の連結部４２，４２と、前記凹所２１，２１に入って筒体４の軸長方向への移動を拘束する一対の拘束部４３，４３と、前記回り止め溝２３に入って筒体４の周方向への移動を拘束する一つの拘束部４４とを備えている。
【００２２】
この筒体４の成形は、ラック軸２の一端部を成形用型内に入れて該型内に合成樹脂材料を充填することにより成形する。このように成形した筒体４は、図４、図５に示す如くラック軸２の外面に突出状に形成される筒本体４１と、凹所２１，２１に入って筒本体４１の周方向両端部を割り部４ａに跨って連結する連結部４２，４２と、凹所２１，２１に入って環状となり、一部が前記連結部４２，４２を兼ねる拘束部４３，４３と、回り止め溝２３に入って棒状となる拘束部４４とが一体であり、一方の拘束部４３，４３が筒体４の軸長方向への移動を拘束し、他方の拘束部４４が筒体４の周方向への移動を拘束する。また、筒本体４１の湾曲方向中央部近くの外面には全長に亘って延びる複数の油留まり溝４５，４５を設けて、これら油留まり溝４５，４５にグリース等の潤滑剤を保持する。
【００２３】
ラックハウジング３は、図３に示すように、一端が閉止され、他端が開放された有底筒状に形成され、その閉止側の中途部には、これと交叉する態様にピニオンハウジング９が連設してあり、該ピニオンハウジング９の内部には、軸心回りでの回転自在に前記ピニオン軸１が支承され、該ピニオン軸１の回転がラック軸２の軸長方向の摺動に変換されるようになしてある。
【００２４】
ラックハウジング３の開放側の中途部には、図３に示すように、前記タイロッド取付体７をラックハウジング３に対し移動させるための窓孔３１を設け、該窓孔３１の形成域周りを前記ブーツ５により覆い、ゴミ、水などの異物が窓孔３１からラックハウジング３内に侵入するのを防止するようにしている。
【００２５】
タイロッド取付体７は、図１に示すように、タイロッド６の基端部を挾持する一対の挾持片７１，７１と、これら挾持片７１，７１に所定間隔を隔てて固着され、ラック軸２の軸長方向と交叉する一対の筒状の突起７２，７２とを備え、挾持片７１，７１に穿設された一対の貫通孔及び各突起７２，７２の中心部孔に前記ねじ体８，８を挿通して、該ねじ体８，８を前記ラック軸２の取付孔２２，２２に緊締することにより、突起７２，７２をラック軸２の受座２４，２４に当接させ、タイロッド取付体７をブーツ５の外側に配置して固定する。
【００２６】
ブーツ５は、可撓性を有する合成樹脂、ゴムなどにより形成されるもので、図３に示すように、両端部を蛇腹形状とした伸縮部５１，５１、及びこれら伸縮部５１，５１を連結する連結筒部５２を備え、該連結筒部５２に、前記タイロッド取付体７と対向する扁平部５３を設け、該扁平部５３に前記突起７２，７２が嵌合される嵌合孔５４，５４が設けられている。また、伸縮部５１，５１の両端は、取付環１０，１０によりラックハウジング３に着脱可能に取付けられている。
【００２７】
また、図３に示した実施の形態のラックピニオン式舵取装置は、ラック軸２の摺動を油圧により補助する動力舵取装置として構成されており、ラック軸２に補助力を加える油圧シリンダ１１は、ラック軸２の一端に同軸をなして連結されたピストンロッド１２を、ラックハウジング３の開放端部に連設されたシリンダチューブ１３内に延設し、この延設端に取付けたピストン１４をシリンダチューブ１３に摺動自在に内嵌せしめて構成されている。
【００２８】
シリンダチューブ１３は、ラックハウジング３との連結端の逆側を閉止してなる有底円筒形の部材であり、ラックハウジング３との連結側には、その内側にシール部材１５を保持するシールホルダ１６が取付けてある。ピストンロッド１２は、前記シール部材１５によりその中途部を液密に封止してシリンダチューブ１３の内部に延設してある。
【００２９】
以上の如く油圧シリンダ１１は、ピストン１４の両側にて液密に封止された一対の油室をシリンダチューブ１３の内側に形成してなり、これらの油室への外部からの油圧送給に応じてピストン１４の両側に発生する圧力差により前記ピストンロッド１２を軸長方向に押し引きし、該ピストンロッド１２の基端に連結された前記ラック軸２に軸長方向の移動力を加える構成となっている。
【００３０】
ピストン１４両側の油室は、シリンダチューブ１３の外側の該当位置に夫々接続された各別の送油管１７，１７により、前記ピニオンハウジング９の外側に設けられた一対の送油ポート９１，９２に接続されている。該ピニオンハウジング９には、舵取りのための舵輪操作に伴って前記ピニオン軸１に加わる操舵トルクに応じて油圧の給排動作を行い、前記送油ポート９１，９２のいずれかに送出する公知の油圧制御弁が内蔵されており、送油ポート９１，９２への送出油圧が送油管１７，１７を経て油圧シリンダ１１に送給され、この送給に応じて発生する油圧力がラック軸２に加えられ、前述の如く生じる舵取りが補助される構成となっている。
【００３１】
以上の如く構成されたセンタテイクオフ形のラックピニオン式舵取装置は、ラック軸２を芯材とし、該ラック軸２の外面に、割り部４ａを有する筒本体４１及び該筒本体４１の周方向両端部を割り部４ａに跨って一体に連結する連結部４２，４２を備えた筒体４を成形しているから、該筒体４の円弧状態を良好に保持することができ、該筒体４の外面をラックハウジング３の内面に良好に接触させることができるのであり、また、筒体４をラック軸２に簡易に固定することができる。また、ラック軸２の凹所２１，２１に入って移動を拘束する拘束部４３，４３を筒本体４１と一体に成形するから、長期間に亘って筒体４の固定状態を保持することができる。
【００３２】
また、舵輪の回転操作によりピニオン軸１を介してラック軸２が軸長方向へ往復移動した場合、該ラック軸２に取付けられたタイロッド取付体７を介してタイロッド６，６が動作することになり、また、このタイロッド６，６からタイロッド取付体７を介して軸長方向と交叉する方向への押付力がラック軸２に作用することになり、この押付力により筒体４がラックハウジング３の内面に押付けられる。このため、ラック軸２は、筒体４の外面がラックハウジング３の内面と接触した状態で往復移動することになる。この場合、筒体４は合成樹脂製であるからラック軸２を円滑に移動させることができるのであり、また、筒体４がラック軸２に成形され、拘束部４３，４３がラック軸２の凹所２１，２１に入って筒体４の移動を拘束しているから、長期間に亘って筒体４の固定状態を保持することができる。
【００３３】
尚、以上説明した実施の形態では、筒体４の移動を拘束する拘束部４３，４３を利用して連結部４２，４２を形成したが、その他、この連結部４２，４２は拘束部４３，４３と別個に形成してもよい。また、筒体４の周方向への移動を拘束する手段として一つの回り止め溝２３を設けたが、その他、この回り止め溝２３に代えてラック軸の外面に軸長方向へ延びるローレットを設けてもよい。また、筒体４の移動を拘束する手段として環状の凹所２１及び回り止め溝２３を設ける他、例えば梨地模様の如くラック軸２の外面を凹凸の粗面としてもよいし、また、ラック軸２の外面に適宜形状の非環状の凹所又は突部を一個又は複数個設けてもよい。また、筒体４の移動を拘束する手段は、ラック軸に設ける他、例えはブーツ５における連結筒部の扁平部５３を利用し、該扁平部５３に前記連結部４３，４３及び割り部４ａに係合する突起を設けて移動を拘束するようにしてもよい。また、筒体４は合成樹脂製である他、アルミニウム合金、焼結金属など前記ラック軸２と異なる材料であってもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳述した如く第１発明及び第３発明によれば、ラック軸を芯材とし、該ラック軸に筒体を成形することができるから、筒体の円弧状態を良好に保持することができ、該筒体の外面をラックハウジングの内面に良好に接触させることができる。しかも、筒体をラック軸に簡易に固定することができ、さらに、固定用のピン及び押え部材を余分に用いる従来例に比べて部品点数を少なくすることができ、コストを低減できる。
【００３５】
第２発明によれば、筒体と一体に成形された拘束部が筒体の移動を拘束するから、筒体のラック軸への固定状態を長期間に亘って良好に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るラックピニオン式舵取装置の要部の縦断正面図である。
【図２】本発明に係るラックピニオン式舵取装置の要部の縦断側面図である。
【図３】本発明に係るラックピニオン式舵取装置全体の断面図である。
【図４】本発明に係るラック軸の正面図である。
【図５】本発明に係るラック軸を示すもので、（ａ）は図４のＸ−Ｘ線の拡大断面図、（ｂ）は図４のＹ−Ｙ線の拡大断面図、（ｃ）は拡大底面図、（ｄ）は拡大平面図である。
【図６】本発明に係るラック軸の軸本体のみの底面図である。
【図７】従来例を示すもので、（ａ）は縦断正面図、（ｂ）は縦断側面図である。
【符号の説明】
２ラック軸
２１凹所
３ラックハウジング
４筒体
４ａ割り部
４１筒本体
４２連結部
４３拘束部

Claims

舵取り操作に応じて回転するピニオン軸に連動して車体の左右方向へ移動するラック軸を収容するラックハウジングを備え、前記ラック軸に取付けられるタイロッドから前記ラック軸に作用する荷重を前記ラックハウジングの内面で受止める筒体を前記ラック軸に設けてなるラックピニオン式舵取装置において、前記筒体は、軸長方向の割り部が設けられた筒本体及び該筒本体の周方向両端部を前記割り部に跨って連結する連結部を備え、前記ラック軸を芯材として該ラック軸に前記筒体が成形されていることを特徴とするラックピニオン式舵取装置。
前記ラック軸の前記筒体との対応位置には凹所が設けられ、前記筒体には、前記凹所に入って筒体の移動を拘束する拘束部が成形されている請求項１記載のラックピニオン式舵取装置。
舵取り用のタイロッドが取付けられる軸本体の外面に、前記タイロッドから作用する荷重を前記軸本体が収容されるラックハウジングの内面で受止める筒体を設けてなるラック軸において、前記筒体は、全長に亘って割り部が設けられた筒本体及び該筒本体の周方向両端部を前記割り部に跨って連結する連結部を備え、前記軸本体を芯材として該軸本体に前記筒体が成形されていることを特徴とするラック軸。