JP3910046B2

JP3910046B2 - ラックピニオン式舵取装置

Info

Publication number: JP3910046B2
Application number: JP2001346618A
Authority: JP
Inventors: 雅人堀田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2001-11-12
Filing date: 2001-11-12
Publication date: 2007-04-25
Anticipated expiration: 2021-11-12
Also published as: JP2003146228A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハウジングに挿通してあり、軸方向に移動するラック軸に対する支持剛性を向上した上で、ラック軸のスムーズな移動性を実現するラックピニオン式舵取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ラックピニオン式舵取装置は、マニュアルステアリングギヤにおいて、ラックブッシュを嵌合したハウジングの貫通孔にピニオン軸と噛み合うラック軸を挿通しており、このラック軸はラックブッシュにより軸方向へ移動可能に支持されている。
【０００３】
図８は従来のラックピニオン式舵取装置におけるラック軸のハウジングへの挿通状態を示す断面図である。このラックピニオン式舵取装置１は、ラック軸２が丸棒状の長軸であり、端部２ａにラック軸径より大きい外形のインナーボールジョイント４を設け、タイロッド５と連結している。一方、ハウジング３は貫通孔３ａを設けると共に、貫通孔３ａにラック軸２を移動自在に位置決め支持するラックブッシュ６を嵌合している。
【０００４】
ラックブッシュ６は全体が筒形状であり、端部にハウジング３への固定用の鍔部６ａを有するように合成樹脂で成形されている。ラックブッシュ６の内径は、ラック軸２との間に隙間があるとタイヤからの振動等を受けた場合にガタ付きによる異音が生じるので、ラック軸２の外径に対して所謂しまりばめの寸法に設定されている。このような寸法に設定することで、ラック軸２に対して所要程度の締め代が形成され、異音の発生が解消されている。
【０００５】
なお、ハウジング３の端面３ｂ側には、ラック軸２の移動量規制用のラックストッパー７が取り付けられている。ラックストッパー７は端部にストッパー鍔部７ａを設けており、ストッパーとしての所要強度を確保して合成樹脂で成形されている。ラックストッパー７は、ストッパー鍔部７ａをハウジング３の端面３ｂに表出させた状態で取り付けられ、ラック軸２の移動が過多となった場合にインナーボールジョイント４がストッパー鍔部７ａに当接するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のラックピニオン式舵取装置１では、ラックブッシュ６がラック軸２を、ある程度締め付けながら面接触で支持しているため、ラック軸２が移動する際の移動抵抗が大きくなり、操舵時の操舵感に重く引きずるようなフリクション感触が付与され、良好な操舵感が得られないという問題がある。
【０００７】
上記のような問題に対して、ラックブッシュ６の内径を少し広げることにより、移動抵抗を低減することが想定できるが、このようにするとラック軸２に対する支持剛性が低下して異音が生じるため、内径を拡大することは適用できない。よって、現状では、ラック軸のスムーズな移動性とラック軸に対する所要の支持剛性とを両立し得るラックブッシュを提供することは、非常に困難であるのが実状である。
【０００８】
また、従来のラックピニオン式舵取装置１では、ハウジング３にラックブッシュ６及びラックストッパー７の２部品を取り付けているため、取り付けに手間及び時間も要し、ラックピニオン式舵取装置１に係るコストを押し上げているという問題もある。なお、この問題に対してラックブッシュ６とラックストッパー７を一体化することも想定できるが、ラックブッシュ６は締め代を形成する関係上、所要の弾性を確保する必要があり、一方、ラックストッパー７はストッパーとしての機能から所要強度を確保する必要があるので両者を一体化して成形するのは、材料の合成樹脂に要求される特性が一致しないため困難である。
【０００９】
本発明は、斯かる問題に鑑みてなされたものであり、ラック軸の優れた移動性と支持剛性とを両立し得るラックピニオン式舵取装置を提供することを目的とする。
また、製作等に係るコストの低減を図ることができるラックピニオン式舵取装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るラックピニオン式舵取装置は、貫通孔を有するハウジングと、前記貫通孔に嵌合してある筒形状のラックブッシュと、該ラックブッシュを介在して前記ハウジングの貫通孔に軸方向へ移動自在に挿通してあり、舵輪の操作に応じて回転するピニオン軸と噛合してあるラック軸とを備えたラックピニオン式舵取装置において、前記ラックブッシュは、内周面に設けてある凹部と、該凹部に回転自在に装着してある支持球体と、外端部に設けてあり前記ハウジングより突出され該ハウジングの端面に当接する第１の鍔部と、内端部に設けてあり前記ハウジングの内周面に形成された溝に固定される第２の鍔部とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明にあっては、支持球体によりラック軸を支持することで、ラック軸の外周面側とラックブッシュ内周面側との接触は、従来の面接触から点接触になり、接触面積が大幅に低減されてラック軸の移動性を向上できる。しかも、ラックストッパーと一体化してラック軸のストッパー用の鍔部を設けたラックブッシュをハウジングに嵌合しているので、別体のラックストッパーを廃止でき、その結果、部品点数、製作工数等も削減でき製作に係るコストを低減できる。
【００１９】
【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説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るラックピニオン式舵取装置の概略図であり、図２は実施の形態１に係るラックブッシュを示すハウジング付近における断面図である。ラックピニオン式舵取装置１０は、ハウジング１３に貫通孔１３ａを形成すると共に、この貫通孔１３ａ内に形成した取付窪部１３ｃへラックブッシュ１６を嵌合し、また、ハウジング１３の端面１３ｂ側にはラックストッパー１７を取り付けている。このようなハウジング１３の貫通孔１３ａに、ラック軸１２が挿通され、ラックブッシュ１６により軸方向へ移動自在に位置決め支持されている。
【００２０】
ラック軸１２は、端部１２ａにインナーボールジョイント１４を設けてタイロッド１５と連結されている。また、ラック軸１２のラックは、図示していない舵輪（ステアリングホイール）と連結されたピニオン軸のピニオンと噛合されて、舵輪の操作に伴うピニオン軸の回転に応じて、ラック軸１２が軸方向へ移動されるようにしている。なお、図２は、図３におけるII−II線での断面である。
【００２１】
一方、ラックブッシュ１６は、図４に示すように、従来と同様の筒形状であり、端部に鍔部１６ａを有するように合成樹脂で成形されている。内部の空洞部１６ｂは、内径寸法をラック軸１２の外径に対して、従来のようなしまりばめの寸法関係に設定するのではなく、ラック軸１２の外径より大きく設定し、空洞部１６ｂに挿通したラック軸１２との間に隙間が生じるようにしている。
【００２２】
また、空洞部１６ｂの内周面１６ｃには略半球の穴形状の凹部１６ｄを形成している。凹部１６ｄは、本実施形態では、図３に示すように、軸直交方向の断面位置の周方向に１２０度間隔で計３個形成されている。このように形成された計３個の凹部１６ｄの組を１列として、前記位置から軸方向に間隔を隔てて前記と同様の列が形成され、ラックブッシュ１６には全体で計６個の凹部１６ｄが形成されている。
【００２３】
これら各凹部１６ｄには、図４にも示すように、支持球体１８を１個ずつ装着して、凹部１６ｄ内で支持球体１８が自由に回転できるようにしている。装着される支持球体１８は、移動するラック軸１２の支持に対し充分な強度を確保した球形の金属製の剛体であり、図３に示すように、各支持球体１８が凹部１６ｄに夫々装着された状態で、内側の各頂部１８ａの位置関係が、ラック軸１２の外径に合致するようにされている。なお、凹部１６ｄは一旦、支持球体１８を装着すると、支持球体１８が脱落しないような寸法及び形状に設定されており、ラックブッシュ１６自体は合成樹脂で成形されているので、支持球体１８を凹部１６ｄへ押し込むことで容易に装着することができる。
【００２４】
よって、ラックブッシュ１６の空洞部１６ｂに挿通されると、ラック軸１２は各支持球体１８によりセンタリングされた状態で支持される。このように支持されるラック軸１２は、各支持球体１８が所要の強度を確保しているため、従来に比べて接触箇所の強度が上昇し、支持に対する剛性も向上して良好な位置決め精度が確保されている。
【００２５】
さらに、ラック軸１２とラックブッシュ１６が接触は支持球体１８の計６箇所の頂部１８ａのみの点接触となることから、従来に比べて接触面積が大幅に低減されることに加えて、各支持球体１８は回転自在であるので移動抵抗も低減され、ラック軸１２のスムーズな移動が確保されている。また、ラック軸１２は移動時でも、各支持球体１８で所謂３点支持されるため、確実に位置決め支持された状態が維持され異音等も生じない。
【００２６】
なお、実施の形態１に係るラックピニオン式舵取装置１０のラックブッシュ１６は上記形態に限定されるものではなく、適用されるラック軸１２の外径や長さ寸法に対応して、周方向の凹部１６ｄ及び支持球体１８の個数は増加させてもよく、さらに、軸方向の凹部１６ｄ及び支持球体１８による列数も適宜増減してもよく、凹部１６ｄの穴形状を円柱形状や立方形状にすることも可能である。
【００２７】
また、軸方向に複数列設けた場合、各列の各凹部１６ｄ及び支持球体１８は、周方向で同位相の配置にしてもよく、あるいは、相互に位相をずらして一方の列の各支持球体１８の間隔に他方の列の各支持球体１８が配置されるような形態にしてもよい。さらに、各凹部１６ｄは内周面１６ｃに周方向及び軸方向へ間隔を隔てて螺旋状に配置するようにしてもよい。
【００２８】
図５は、実施の形態１の変形例に係るラックブッシュ１６′の支持球体を装着する前の断面図である。変形例のラックブッシュ１６′は、空洞部１６ｂ′の内周面１６ｃ′に周方向に連続する溝形状の凹部１６ｄ′を軸方向に間隔を隔てて計２個設けている。これら凹部１６ｄ′には、図６に示すように計１２個の支持球体１８′を夫々回転自在に装着してラックブッシュ１６′を構成している。なお、溝形状の凹部１６ｄ′も一旦、支持球体１８′が装着されると、支持球体１８′が脱落しないような形状及び寸法に設定されている。
【００２９】
上記のように支持球体１８′が装着されることで、ハウジング１３′に挿通されたラック軸１２′は、ラックブッシュ１６′により一段と狭ピッチで点接触により支持され、安定した位置決め精度及び必要な支持剛性が確保されている。なお、実施の形態１の変形例に係るラックブッシュ１６′においても、これら溝形状の空洞部１６ｂ′の列数はラック軸１２′の寸法や適用対象等に応じて適宜増減してもよく、溝形状の空洞部１６ｂ′を内周面１６ｃ′に螺旋状で形成してもよい。
【００３０】
実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２に係るラックブッシュ及びラックピニオン式舵取装置であり、ハウジング付近の断面図である。実施の形態２のラックピニオン式舵取装置では、ラックブッシュ２６の一方の端部２６ｇにラックストッパーとして機能させるストッパー鍔部２６ｅを設けることで、別体のラックストッパーを省略した形態にしている。なお、ラックブッシュ２６自体は、全体が筒形状で他方の端部にハウジング２３への固定用の鍔部２６ｆを設けており、従来のラックストッパーと同等の強度を確保できる合成樹脂で成形されている。
【００３１】
ラックブッシュ２６は、上記以外は、実施の形態１のラックブッシュ１６と同様であり、ラック軸２２を挿通する内部の空洞部２６ｂの内周面２６ｃに凹部２６ｄを設けて、支持球体２８を装着している。また、ハウジング２３は、ラックブッシュ２６に合致する形状の取付窪部２３ｃを貫通孔２３ａの内部周面に形成してラックブッシュ２６を嵌合できるようにしている。
【００３２】
ハウジング２３に嵌合されたラックブッシュ２６は、ストッパー鍔部２６ｅをハウジング２３の端面２３ｂより突出させてストッパーとしての役目を奏している。このように実施の形態２のラックピニオン式舵取装置は、ラックストッパーという部品が不要になるので、従来に比べて部品点数が削減され、ラックピニオン式舵取装置の製作に係る手間及び時間も削減されて、全体のコストが低減されている。なお、実施の形態２に係るラックブッシュ２６にも、実施の形態１又は実施の形態１の変形例と同様に凹部等に関する種々のパターンを適用できる。
【００３３】
【発明の効果】
以上に詳述した如く、本発明にあっては、ラック軸の良好な移動性とラック軸に対する必要な支持剛性の確保を両立できる。しかも、ハウジングに取り付けるラックストッパーを不要にでき、製作に係るコストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係るラックピニオン式舵取装置の概略図である。
【図２】実施の形態１に係るラックピニオン式舵取装置の要部断面図である。
【図３】図２のIII −III 線における断面図である。
【図４】実施の形態１に係るラックブッシュの一部破断斜視図である。
【図５】実施の形態１の変形例に係るラックブッシュの断面図である。
【図６】実施の形態１の変形例に係るラックブッシュにラック軸を挿通した状態の軸直交方向の断面図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係るラックピニオン式舵取装置の要部断面図である。
【図８】従来のラックピニオン式舵取装置の要部断面図である。
【符号の説明】
１２、１２′、２２ラック軸
１３、１３′、２３ハウジング
１６、１６′、２６ラックブッシュ
１６ｄ、１６ｄ′、２６ｄ凹部
１７ラックストッパー
１８、１８′、２８支持球体
２６ｅストッパー鍔部

Claims

貫通孔を有するハウジングと、前記貫通孔に嵌合してある筒形状のラックブッシュと、該ラックブッシュを介在して前記ハウジングの貫通孔に軸方向へ移動自在に挿通してあり、舵輪の操作に応じて回転するピニオン軸と噛合してあるラック軸とを備えたラックピニオン式舵取装置において、
前記ラックブッシュは、内周面に設けてある凹部と、該凹部に回転自在に装着してある支持球体と、外端部に設けてあり前記ハウジングより突出され該ハウジングの端面に当接する第１の鍔部と、内端部に設けてあり前記ハウジングの内周面に形成された溝に固定される第２の鍔部とを備えたことを特徴とするラックピニオン式舵取装置。