JP4019685B2 - ラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリング装置に関する。特に、ラックアンドピニオン式ステアリング装置（以下、単にステアリング装置ともいう。）のラック支持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
ラックアンドピニオン式ステアリング装置は、ステアリングホイールと一体回動するピニオンと、このピニオンと噛み合うラック軸とを有し、これらをハウジング内に収容し、ラック支持装置によりラック軸を支持するようにしている。ラック支持装置では、ハウジング内のピニオンに対してラック軸を挟んだ反対側に、このラック軸を支持する支持部材が配置され、この支持部材の背後に圧縮コイルばねが配置される、この圧縮コイルばねが支持部材を介して、ラック軸をピニオンに向けて、所定のセット荷重で押圧するようになっている。
【０００３】
ところで、このセット荷重は、ステアリング装置の仕様に対応して異なり、これに応じて、圧縮コイルばねも異なるものが用いられている。
しかしながら、ステアリング装置の仕様が多くなると、これに対応する圧縮コイルばねの種類も多くなり、部品を管理するための手間がかかり、そのためのコストも高くなる。
そこで、本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、多種のステアリング装置に対応してセット荷重が異なる場合であっても、このための圧縮コイルばねの種類が少なくて済むラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項１に記載の発明は、ハウジングの保持孔にこの保持孔の軸線方向に沿って摺動自在に収容されてラック軸を支持する支持部材と、保持孔の入口のねじ部にねじ込まれて固定される固定部材と、この固定部材と支持部材との間に介在し支持部材を介してラック軸をピニオン軸側に付勢する圧縮コイルばねとを備えるラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置において、上記圧縮コイルばねを受けるばね座と、このばね座の回動を規制する手段と、ばね座を進退させて圧縮コイルばねのセット荷重を調整するためのねじ式駆動機構とを備え、上記ねじ式駆動機構は、上記固定部材および支持部材の挿通孔を貫通し、固定部材および支持部材によって軸方向移動を規制されつつ空回り自在に支持される外部操作可能なねじ軸と、上記ばね座に設けられて上記ねじ軸を挿通させるねじ孔とを含むことを特徴とするラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置を提供する。
【０００５】
この発明によれば、ねじ式駆動機構によりセット荷重を調整できるので、セット荷重が異なる複数のステアリング装置の間で圧縮コイルばねを同じ仕様のもので共通化することができる。従って、多種のステアリング装置の仕様に対応するための圧縮コイルばねの種類を少なくすることができる。また、ばね座は回動を規制されるので、ばね座の進退時の圧縮コイルばねの挙動が安定する結果、セット荷重を精度良く調整することができる。
【０００７】
また、ねじ式駆動機構のねじ軸を、軸方向移動を規制した状態で外部から回動操作できるので、ねじ軸を安定して操作できる結果、セット荷重を容易に調整できる。しかも、ねじ軸とねじ孔というコンパクトで実用的な構成で実現できる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置において、上記ねじ軸の頭部は、固定部材の対応する挿通孔から外部に露出してねじ操作部を構成し、ねじ軸の先端部は止め輪によって支持部材の対応する挿通孔から抜け止めされることを特徴とするラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置を提供する。
【０００８】
この発明によれば、ねじ軸の軸方向移動の規制を簡素な構成で実現できる。しかも、ねじ軸が、固定部材と支持部材とを連結しているので、これら各部を一体的なユニットとして扱うこともでき、その結果、これら各部をハウジングへ組み付ける手間を軽減できる。 請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置において、上記ばね座は上記ねじ孔を形成する筒状部を有し、この筒状部は固定部材の上記挿通孔に回動不能で且つ軸方向移動自在に挿通され、固定部材の上記挿通孔の内周部が上記ばね座の回動を規制する手段を構成することを特徴とするラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置を提供する。
【０００９】
この発明によれば、固定部材の挿通孔内に、ばね座の回動の規制を簡素な構成で、しかもコンパクトに実現できる。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載のラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置において、上記ねじ軸の外周部と固定部材の対応する挿通孔の内周部との間を封止するシール部材をさらに備えることを特徴とするラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置を提供する。
【００１０】
この発明によれば、シール部材は、外部からの異物の進入を防止できる。しかも、シール部材は、ねじ軸に摩擦力を付与し、ねじ軸を回り止めする機能を果たすことができ、その結果、セット荷重を維持するのに好ましい。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載のラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置において、上記ねじ軸の回動位置を所定の保持力で保持する手段をさらに備えることを特徴とするラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置を提供する。
【００１１】
この発明によれば、ねじ軸の回り止めを実現できて、セット荷重を維持するのにより一層好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態のステアリング装置を説明する。図１は、本発明の一実施形態を示すステアリング装置の一部断面正面図である。
本ステアリング装置Ａは、ラックアンドピニオン式のステアリング装置である。ステアリング装置Ａは、操舵操作により回転するピニオン軸２と、このピニオン軸２の歯部に噛み合うラック軸３と、このラック軸３を覆うハウジング４とを有している。ピニオン軸２は、歯部と軸部とを有し、軸部の両側で軸受６（一部のみ図示）を介してハウジング４により回転自在に支持されている。また、図示していないが、ピニオン軸２の軸部の一端は、ステアリングホイールと一体回転可能に連結されている。ラック軸３は、図示しない軸受部材により軸長方向（図１の紙面に直交する方向）に沿って、移動自在に支持されている。ラック軸３の両端部は、タイロッドを介して操向車輪に連結されている。これにより、ステアリングホイールの回転に伴い、ラック軸３がその軸長方向に移動し、操向が行われる。
【００１３】
ハウジング４は、アルミニウム等の金属硬質部材により形成されている。ハウジング４は、ラック軸３とピニオン軸２との噛み合い位置から、ラック軸３の軸長方向と直交する方向に延びる保持孔３０を有している。この保持孔３０は、断面円形に形成されていて、ラック軸３を挟んでピニオン軸２のある側に対して反対側に向けて延びている。
なお、以下の説明では、ハウジング４の保持孔３０の延びる方向を軸方向（矢印Ｓ参照）ともいう。
【００１４】
ステアリング装置Ａは、ラック軸３を支持するためのラック支持装置１をハウジング４の保持孔３０に有している。
ラック支持装置１は、ラック軸３寄りに配置される支持部材７と、ラック軸３と遠い側の入口３１に固定される固定部材８と、この固定部材８と支持部材７との間に介在する圧縮コイルばね９とを有している。
固定部材８は、外周に雄ねじを有し、この雄ねじが、保持孔３０の入口３１のねじ部３２の雌ねじにねじ込まれている。固定部材８は、ロックナット１０により固定されている。固定部材８の内側端面３５は、ラック軸３に対して遠い側となる支持部材７の端面４０と、所定の隙間を設けて対向する。これにより、支持部材７の軸方向移動量を、ラック軸３から遠ざかる側について規制できるので、ラック軸３の軸方向移動量が過大になることを防止でき、ラック軸３のがたつきに起因する異音の発生を防止することができる。
【００１５】
支持部材７は、アルミニウム等の金属硬質部材により形成され、略円柱形状をなしている。支持部材７の端面４０には、円孔からなるばね収容孔４１が形成されており、このばね収容孔４１に圧縮コイルばね９が収容されている。また、支持部材７は、端面４０と反対側に、ラック軸３に対向しラック軸３の周面に沿うような断面円弧形状の支持用凹部４２が形成されている。
支持部材７は、保持孔３０内に、この保持孔３０の軸方向に沿って摺動自在に収容されている。支持部材７は、ラック軸３とピニオン軸２とが互いに噛み合うラック軸３の噛み合い部に対して反対側となるラック軸３の部分を支持する。このとき、圧縮コイルばね９は、圧縮状態とされ、支持部材７を介してラック軸３をピニオン軸２側に所定の大きさ（以下、セット荷重ともいう）の押圧力で付勢する。
【００１６】
特に本ステアリング装置Ａのラック支持装置１は、セット荷重を調節するための荷重調節機構１１を有している。図１および図２を参照する。
荷重調節機構１１は、圧縮コイルばね９を受けるばね座１２と、このばね座１２を進退させて圧縮コイルばね９のセット荷重を調整するためのねじ式駆動機構１３とを備える。圧縮コイルばね９の一端は、支持部材７のばね収容孔４１の底面により受けられている。また、圧縮コイルばね９の他端は、ばね座１２の当接部４５、ねじ式駆動機構１３を介して固定部材８により受け止められている。
【００１７】
荷重調節機構１１では、ねじ式駆動機構１３により後述するようにしてセット荷重を調整できる。その結果、セット荷重が異なる複数のステアリング装置の間で圧縮コイルばね９を同じ仕様のもので共通化することができる。従って、多種のステアリング装置の仕様に対応してセット荷重を異ならせて設定する場合であっても、このための圧縮コイルばね９の種類を少なくすることができる。
特に、荷重調節機構１１は、ばね座１２の回動を規制する手段としての回り止め構造１４を有している。この回り止め構造１４は、保持孔３０の軸線回りの回転方向に互いに対向して当接する一対の部材、例えば、固定部材８の挿通孔３６の内周部３７と、ばね座１２の筒状部４６の外周部４７とを有している（図３参照）。これにより、ばね座１２は、固定部材８に対しての保持孔３０の軸線回りの回動を規制されていて、ひいては、セット荷重調整時に保持孔３０、圧縮コイルばね９に対しての回動をも規制される。その結果、ばね座１２の進退時の、ばね座１２や圧縮コイルばね９の挙動が安定する結果、セット荷重を精度良く調整することができる。従って、ステアリング装置の仕様どおりの予め定められた大きさのセット荷重を精度良く実現できる。
【００１８】
ねじ式駆動機構１３は、固定部材８の挿通孔３６および支持部材７の挿通孔４３を貫通する外部操作可能なねじ軸１５と、ばね座１２に設けられてねじ軸１５を挿通させるねじ孔４８とを含む。ねじ軸１５の中間部に設けられた雄ねじ５０が、ねじ孔４８の雌ねじにねじ込まれている。ねじ軸１５は、固定部材８および支持部材７によって軸方向移動を規制されつつ空回り自在に支持され、固定部材８および支持部材７に対して相対回動自在とされている。
【００１９】
これにより、ねじ軸１５を、軸方向移動を規制した状態で外部から回動操作できるので、ねじ軸１５を安定して操作できる結果、セット荷重を容易に調整できる。しかも、ねじ式駆動機構１３を、ねじ軸１５とねじ孔４８というコンパクトで実用的な構成で実現できる。
ねじ軸１５は、一端に設けられた大径の頭部５１と、この頭部５１から軸方向に延びる小径の軸部５２とを有している。軸部５２の中間部に大径部を有し、この大径部に上述の雄ねじ５０が形成されている。ねじ軸１５の軸部５２は、圧縮コイルばね９の内部を挿通している。
【００２０】
ねじ軸１５の頭部５１は、固定部材８の対応する挿通孔３６から外部に露出してねじ操作部１６を構成し、工具を用いてねじ軸を回動させるためのすり割りを有している。また、ねじ軸１５の頭部５１は、固定部材８の挿通孔３６の内径よりも大径とされて、軸方向の一方の向きへのねじ軸１５の移動を規制する。
ねじ軸１５の軸部５２の先端部５３は、止め輪１７によって支持部材７の対応する挿通孔４３から抜け止めされ、軸方向の他方の向きへのねじ軸１５の移動を規制する。先端部５３の外周には、周溝が形成されていて、周溝内に止め輪１７が嵌め込まれている。止め輪１７としては、例えば、略Ｃ字形形状に形成されたもの等、公知のものを利用できる。
【００２１】
このように、ねじ操作部１６と、軸方向についてのねじ軸１５の移動を規制するための構成とを簡素な構成で実現できる。
また、ねじ軸１５の両端を固定部材８と支持部材７とにより軸方向および径方向に規制するので、セット荷重調整時にねじ軸１５や圧縮コイルばね９をより一層安定させることができる。
しかも、ねじ軸１５が、固定部材８と支持部材７とを連結しているので、これら各部７，８，１５およびこれら各部７，８，１５に組み付けられる部品を一体的なユニット１８として扱うこともできる。その結果、ユニット１８の各部品をそれぞれ別個にハウジング４に組み付ける場合に比べて、ユニット１８の各部品をハウジング４へ組み付ける手間を軽減できる。
【００２２】
ばね座１２は、保持孔３０の入口３１寄りとなる圧縮コイルばね９の端部と当接する円板状の当接部４５と、当接部４５の中央部に立設される筒状部４６とを有する。筒状部４６は、ねじ孔４８を形成する。筒状部４６は固定部材８の挿通孔３６に回動不能で且つ軸方向移動自在に挿通される。筒状部４６の外周部４７は、多角柱、例えば、六角柱形状に形成され、これに対応して、固定部材８の挿通孔３６の内周部３７が、多角柱、例えば、六角柱形状に形成され、ばね座１２の回動を規制する上述の回り止め構造１４を構成する。なお、回り止め構造１４を構成する筒状部４６の外周部４７と、挿通孔３６の内周部３７との形状としては、例えば、軸方向を切る断面形状が長円形、略Ｄ字形形状でも良く、保持孔３０軸線回りの回転方向に対向して当接する部分があればよい。
【００２３】
これにより、固定部材８の挿通孔３６内に、ばね座１２の回動の規制を簡素な構成で実現でき、しかもコンパクトに実現できる。
筒状部４６は、軸方向に移動自在にしつつ回り止め構造１４の一部を構成する外周部４７と、ねじ孔４８とを、固定部材８の挿通孔３６内にともに配置でき、ねじ孔４８の強度を確保するための筒状部４６の軸方向長さを確保しつつ、筒状部４６の軸方向の大型化を防止できる。
【００２４】
また、固定部材８の対応する挿通孔３６の内には、ねじ軸１５の外周部５４と固定部材８の対応する挿通孔３６の内周部３７との間を封止するシール部材１９が設けられている。
シール部材１９は、矩形断面の環状部材である。ねじ軸１５の外周部５４のなかで、ねじ軸１５の軸部５２の雄ねじ５０よりも頭部５１寄りとなる部分に配置されている。このように、シール部材１９は、外部からの塵埃等の異物が雄ねじ５０に侵入することを防止できる。しかも、シール部材１９はねじ軸１５に摩擦力を付与できるので、ねじ軸１５を回り止めする機能を果たすことができ、その結果、セット荷重を維持するのに好ましい。
【００２５】
また、シール部材１９は、ねじ軸１５の軸部５２の大径部と、固定部材８の挿通孔３６の段部３８との間に介在し、圧縮コイルばね９の弾性復元力をねじ軸１５から固定部材８に軸方向に伝えるようにしている。
また、ねじ軸１５の回動位置を所定の保持力で保持する手段としてのクリック機構２０を設けることも考えられる。このクリック機構２０は、図４に示すように、ばね２４により付勢されたボール２５を一方の部材の孔２６内に収容しておき、他方の部材の凹部２７にボール２５を嵌め入れるようにして保持してもよい。ボール２５が凹部２７の周縁部を乗り越えるのに要する力が保持力となる。また、図５に示すように、互いに噛み合う凹部２８と凸部２９とを互いに対向する部分同士に設けても良い。凹部２８と凸部２９とが互いに乗り越えるのに要する力が保持力となる。これにより、クリック感を付与できる。クリック機構２０はねじ軸１５と、これが相対回動する部材、例えば、固定部材８との間に設けられ、上述の一方の部材および他方の部材は、固定部材８およびねじ軸１５を例示できる。
【００２６】
このようなクリック機構２０により、ねじ軸１５の回り止めを実現できて、セット荷重を維持するのにより一層好ましい。
また、圧縮コイルばね９であれば、撓み量を、ゴム板や皿ばねに比べて大きくでき、単一の圧縮コイルばね９によるセット荷重の調節範囲を広くすることができる。しかも、圧縮コイルばね９では、撓み量と弾性復元力との関係が直線状に変化する関係（図７参照）となり、所望のセット荷重を得るのに好ましい。
【００２７】
また、ねじ式駆動機構１３は、ねじ操作部１６にかかる操作力を強めてばね座１２を軸方向に進退させる力として伝えることができるので、圧縮コイルばね９の弾性復元力に抗しながらのばね座１２の軸方向の移動量の調節を容易にできて、好ましい。
ユニット１８は、支持部材７、固定部材８、圧縮コイルばね９、支持部材７と固定部材８との連結部材としてのねじ軸１５と、ばね座１２、止め輪１７、シール部材１９、クリック機構２０、ロックナット１０を有している。ユニットとしては、少なくとも支持部材７、固定部材８、圧縮コイルばね９、ねじ軸１５と、ばね座１２とを含めば良い。このようなユニットにより、ハウジング４への部品の組み付けの手間を軽減でき、仮にセット荷重を調節するための手間がかかるとしても、組み立てラインでのタクトを低下させずにすむ。
【００２８】
また、ユニット化することにより、組立時の部品、例えば、支持部材７、圧縮コイルばね９等の組み付け忘れを防止することができる。すなわち、従来の構造では、支持部材、圧縮コイルばねをハウジングに組み付けた後、固定部材を保持孔にねじ込むようになっているので、固定部材の組み付け後には、支持部材等があることを、外から見て確認することができず、上述の部品の組付け忘れを防止することができなかった。これに対して、本実施の形態では、ハウジング４への組み付け前のユニット１８の単体の状態で、ユニット１８の各部品がユニット１８に組み付けられていることを確認することができる。すなわち、支持部材７、ねじ軸１５等は容易に視認できるし、また、圧縮コイルばね９、ばね座１２等は、ユニットの組立後に視認が困難になるが、ねじ軸１５を回すことにより、あるかないかを容易に確認することができる。確認後、ユニット１８をハウジング４に組み付ければよい。ハウジング４でのユニット１８の有無の確認は、視認により容易に行うことができる。
【００２９】
セット荷重は以下のように調整される。先ず、セット荷重の調整の前に、固定部材８と支持部材７とは、所定の軸方向位置に位置合わせされる。すなわち、支持部材７はラック軸３と沿い、固定部材８と支持部材７との間に、所定の隙間が開けられる。なお、所定の軸方向位置としては、固定部材８と支持部材７とが互いに当接する位置としてもよく、この場合、セット荷重の調整後に、固定部材８と支持部材７との間に所定の隙間が開けられ、この隙間を見込んでセット荷重を調整することになる。
【００３０】
セット荷重の調整操作では、ねじ操作部１６を工具により回動させると、ねじ軸１５が回動され、ばね座１２が軸方向に進退し、圧縮コイルばね９の撓み量（圧縮変形量）が変化する。撓み量に対応する弾性復元力としてセット荷重を得ることができる。撓み量を調節することにより、セット荷重を調整することができる。例えば、図７のグラフにおいて、撓み量は2.5mm から3.5mm の範囲内で調節され、これに対応して、セット荷重はほぼ３００Ｎからほぼ６００Ｎの範囲で調整される。このように、セット荷重を広い範囲で調節して得ることができる。
【００３１】
また、本ステアリング装置Ａでは、既存の圧縮コイルばね９を利用して、これの撓み量を調節することにより、所望のセット荷重を実現できる。従って、ステアリング装置の仕様変更に速やかに対応することができる。
なお、ばね座１２は、ラック軸３寄りとなる圧縮コイルばね９の一方の端部と当接するように設けて、圧縮コイルばね９の他方の端部を固定部材８に直接当接させてもよい。
【００３２】
また、単一の圧縮コイルばね９を設けていたが、複数個のものを組み合わせて用いてもよい。この場合、複数の圧縮コイルばねの全てを調節自在に設けても良いし、複数の圧縮コイルばねの一部だけを調節自在に設けても良い。
その他、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置の一部断面図。
【図２】図１の荷重調節機構の主要部の分解斜視図。
【図３】回り止め構造の断面図。
【図４】クリック機構の模式図。
【図５】他のクリック機構の模式図。
【図６】荷重調節機構の動作を示す模式図。
【図７】図１の圧縮コイルばねの撓み量とセット荷重との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１ ラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置
２ ピニオン軸
３ ラック軸
４ ハウジング
７ 支持部材
８ 固定部材
９ 圧縮コイルばね
１２ ばね座
１３ ねじ式駆動機構
１４ 回り止め構造（ばね座の回動を規制する手段）
１５ ねじ軸
１６ ねじ操作部
１７ 止め輪
１９ シール部材
２０ クリック機構（ねじ軸の回動位置を所定の保持力で保持する手段）
３０ 保持孔
３１ 保持孔の入口
３２ 保持孔の入口のねじ部
３６ 固定部材の挿通孔
３７ 固定部材の挿通孔の内周部
４３ 支持部材の挿通孔
４６ ばね座の筒状部
４８ ばね座のねじ孔
５１ ねじ軸の頭部
５３ ねじ軸の先端部
５４ ねじ軸の外周部
Ｓ 保持孔の軸方向
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリング装置に関する。特に、ラックアンドピニオン式ステアリング装置（以下、単にステアリング装置ともいう。）のラック支持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
ラックアンドピニオン式ステアリング装置は、ステアリングホイールと一体回動するピニオンと、このピニオンと噛み合うラック軸とを有し、これらをハウジング内に収容し、ラック支持装置によりラック軸を支持するようにしている。ラック支持装置では、ハウジング内のピニオンに対してラック軸を挟んだ反対側に、このラック軸を支持する支持部材が配置され、この支持部材の背後に圧縮コイルばねが配置される、この圧縮コイルばねが支持部材を介して、ラック軸をピニオンに向けて、所定のセット荷重で押圧するようになっている。
【０００３】
ところで、このセット荷重は、ステアリング装置の仕様に対応して異なり、これに応じて、圧縮コイルばねも異なるものが用いられている。
しかしながら、ステアリング装置の仕様が多くなると、これに対応する圧縮コイルばねの種類も多くなり、部品を管理するための手間がかかり、そのためのコストも高くなる。
そこで、本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、多種のステアリング装置に対応してセット荷重が異なる場合であっても、このための圧縮コイルばねの種類が少なくて済むラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項１に記載の発明は、ハウジングの保持孔にこの保持孔の軸線方向に沿って摺動自在に収容されてラック軸を支持する支持部材と、保持孔の入口のねじ部にねじ込まれて固定される固定部材と、この固定部材と支持部材との間に介在し支持部材を介してラック軸をピニオン軸側に付勢する圧縮コイルばねとを備えるラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置において、上記圧縮コイルばねを受けるばね座と、このばね座の回動を規制する手段と、ばね座を進退させて圧縮コイルばねのセット荷重を調整するためのねじ式駆動機構とを備え、上記ねじ式駆動機構は、上記固定部材および支持部材の挿通孔を貫通し、固定部材および支持部材によって軸方向移動を規制されつつ空回り自在に支持される外部操作可能なねじ軸と、上記ばね座に設けられて上記ねじ軸を挿通させるねじ孔とを含むことを特徴とするラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置を提供する。
【０００５】
この発明によれば、ねじ式駆動機構によりセット荷重を調整できるので、セット荷重が異なる複数のステアリング装置の間で圧縮コイルばねを同じ仕様のもので共通化することができる。従って、多種のステアリング装置の仕様に対応するための圧縮コイルばねの種類を少なくすることができる。また、ばね座は回動を規制されるので、ばね座の進退時の圧縮コイルばねの挙動が安定する結果、セット荷重を精度良く調整することができる。
【０００７】
また、ねじ式駆動機構のねじ軸を、軸方向移動を規制した状態で外部から回動操作できるので、ねじ軸を安定して操作できる結果、セット荷重を容易に調整できる。しかも、ねじ軸とねじ孔というコンパクトで実用的な構成で実現できる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置において、上記ねじ軸の頭部は、固定部材の対応する挿通孔から外部に露出してねじ操作部を構成し、ねじ軸の先端部は止め輪によって支持部材の対応する挿通孔から抜け止めされることを特徴とするラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置を提供する。
【０００８】
この発明によれば、ねじ軸の軸方向移動の規制を簡素な構成で実現できる。しかも、ねじ軸が、固定部材と支持部材とを連結しているので、これら各部を一体的なユニットとして扱うこともでき、その結果、これら各部をハウジングへ組み付ける手間を軽減できる。 請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置において、上記ばね座は上記ねじ孔を形成する筒状部を有し、この筒状部は固定部材の上記挿通孔に回動不能で且つ軸方向移動自在に挿通され、固定部材の上記挿通孔の内周部が上記ばね座の回動を規制する手段を構成することを特徴とするラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置を提供する。
【０００９】
この発明によれば、固定部材の挿通孔内に、ばね座の回動の規制を簡素な構成で、しかもコンパクトに実現できる。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載のラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置において、上記ねじ軸の外周部と固定部材の対応する挿通孔の内周部との間を封止するシール部材をさらに備えることを特徴とするラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置を提供する。
【００１０】
この発明によれば、シール部材は、外部からの異物の進入を防止できる。しかも、シール部材は、ねじ軸に摩擦力を付与し、ねじ軸を回り止めする機能を果たすことができ、その結果、セット荷重を維持するのに好ましい。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載のラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置において、上記ねじ軸の回動位置を所定の保持力で保持する手段をさらに備えることを特徴とするラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置を提供する。
【００１１】
この発明によれば、ねじ軸の回り止めを実現できて、セット荷重を維持するのにより一層好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態のステアリング装置を説明する。図１は、本発明の一実施形態を示すステアリング装置の一部断面正面図である。
本ステアリング装置Ａは、ラックアンドピニオン式のステアリング装置である。ステアリング装置Ａは、操舵操作により回転するピニオン軸２と、このピニオン軸２の歯部に噛み合うラック軸３と、このラック軸３を覆うハウジング４とを有している。ピニオン軸２は、歯部と軸部とを有し、軸部の両側で軸受６（一部のみ図示）を介してハウジング４により回転自在に支持されている。また、図示していないが、ピニオン軸２の軸部の一端は、ステアリングホイールと一体回転可能に連結されている。ラック軸３は、図示しない軸受部材により軸長方向（図１の紙面に直交する方向）に沿って、移動自在に支持されている。ラック軸３の両端部は、タイロッドを介して操向車輪に連結されている。これにより、ステアリングホイールの回転に伴い、ラック軸３がその軸長方向に移動し、操向が行われる。
【００１３】
ハウジング４は、アルミニウム等の金属硬質部材により形成されている。ハウジング４は、ラック軸３とピニオン軸２との噛み合い位置から、ラック軸３の軸長方向と直交する方向に延びる保持孔３０を有している。この保持孔３０は、断面円形に形成されていて、ラック軸３を挟んでピニオン軸２のある側に対して反対側に向けて延びている。
なお、以下の説明では、ハウジング４の保持孔３０の延びる方向を軸方向（矢印Ｓ参照）ともいう。
【００１４】
ステアリング装置Ａは、ラック軸３を支持するためのラック支持装置１をハウジング４の保持孔３０に有している。
ラック支持装置１は、ラック軸３寄りに配置される支持部材７と、ラック軸３と遠い側の入口３１に固定される固定部材８と、この固定部材８と支持部材７との間に介在する圧縮コイルばね９とを有している。
固定部材８は、外周に雄ねじを有し、この雄ねじが、保持孔３０の入口３１のねじ部３２の雌ねじにねじ込まれている。固定部材８は、ロックナット１０により固定されている。固定部材８の内側端面３５は、ラック軸３に対して遠い側となる支持部材７の端面４０と、所定の隙間を設けて対向する。これにより、支持部材７の軸方向移動量を、ラック軸３から遠ざかる側について規制できるので、ラック軸３の軸方向移動量が過大になることを防止でき、ラック軸３のがたつきに起因する異音の発生を防止することができる。
【００１５】
支持部材７は、アルミニウム等の金属硬質部材により形成され、略円柱形状をなしている。支持部材７の端面４０には、円孔からなるばね収容孔４１が形成されており、このばね収容孔４１に圧縮コイルばね９が収容されている。また、支持部材７は、端面４０と反対側に、ラック軸３に対向しラック軸３の周面に沿うような断面円弧形状の支持用凹部４２が形成されている。
支持部材７は、保持孔３０内に、この保持孔３０の軸方向に沿って摺動自在に収容されている。支持部材７は、ラック軸３とピニオン軸２とが互いに噛み合うラック軸３の噛み合い部に対して反対側となるラック軸３の部分を支持する。このとき、圧縮コイルばね９は、圧縮状態とされ、支持部材７を介してラック軸３をピニオン軸２側に所定の大きさ（以下、セット荷重ともいう）の押圧力で付勢する。
【００１６】
特に本ステアリング装置Ａのラック支持装置１は、セット荷重を調節するための荷重調節機構１１を有している。図１および図２を参照する。
荷重調節機構１１は、圧縮コイルばね９を受けるばね座１２と、このばね座１２を進退させて圧縮コイルばね９のセット荷重を調整するためのねじ式駆動機構１３とを備える。圧縮コイルばね９の一端は、支持部材７のばね収容孔４１の底面により受けられている。また、圧縮コイルばね９の他端は、ばね座１２の当接部４５、ねじ式駆動機構１３を介して固定部材８により受け止められている。
【００１７】
荷重調節機構１１では、ねじ式駆動機構１３により後述するようにしてセット荷重を調整できる。その結果、セット荷重が異なる複数のステアリング装置の間で圧縮コイルばね９を同じ仕様のもので共通化することができる。従って、多種のステアリング装置の仕様に対応してセット荷重を異ならせて設定する場合であっても、このための圧縮コイルばね９の種類を少なくすることができる。
特に、荷重調節機構１１は、ばね座１２の回動を規制する手段としての回り止め構造１４を有している。この回り止め構造１４は、保持孔３０の軸線回りの回転方向に互いに対向して当接する一対の部材、例えば、固定部材８の挿通孔３６の内周部３７と、ばね座１２の筒状部４６の外周部４７とを有している（図３参照）。これにより、ばね座１２は、固定部材８に対しての保持孔３０の軸線回りの回動を規制されていて、ひいては、セット荷重調整時に保持孔３０、圧縮コイルばね９に対しての回動をも規制される。その結果、ばね座１２の進退時の、ばね座１２や圧縮コイルばね９の挙動が安定する結果、セット荷重を精度良く調整することができる。従って、ステアリング装置の仕様どおりの予め定められた大きさのセット荷重を精度良く実現できる。
【００１８】
ねじ式駆動機構１３は、固定部材８の挿通孔３６および支持部材７の挿通孔４３を貫通する外部操作可能なねじ軸１５と、ばね座１２に設けられてねじ軸１５を挿通させるねじ孔４８とを含む。ねじ軸１５の中間部に設けられた雄ねじ５０が、ねじ孔４８の雌ねじにねじ込まれている。ねじ軸１５は、固定部材８および支持部材７によって軸方向移動を規制されつつ空回り自在に支持され、固定部材８および支持部材７に対して相対回動自在とされている。
【００１９】
これにより、ねじ軸１５を、軸方向移動を規制した状態で外部から回動操作できるので、ねじ軸１５を安定して操作できる結果、セット荷重を容易に調整できる。しかも、ねじ式駆動機構１３を、ねじ軸１５とねじ孔４８というコンパクトで実用的な構成で実現できる。
ねじ軸１５は、一端に設けられた大径の頭部５１と、この頭部５１から軸方向に延びる小径の軸部５２とを有している。軸部５２の中間部に大径部を有し、この大径部に上述の雄ねじ５０が形成されている。ねじ軸１５の軸部５２は、圧縮コイルばね９の内部を挿通している。
【００２０】
ねじ軸１５の頭部５１は、固定部材８の対応する挿通孔３６から外部に露出してねじ操作部１６を構成し、工具を用いてねじ軸を回動させるためのすり割りを有している。また、ねじ軸１５の頭部５１は、固定部材８の挿通孔３６の内径よりも大径とされて、軸方向の一方の向きへのねじ軸１５の移動を規制する。
ねじ軸１５の軸部５２の先端部５３は、止め輪１７によって支持部材７の対応する挿通孔４３から抜け止めされ、軸方向の他方の向きへのねじ軸１５の移動を規制する。先端部５３の外周には、周溝が形成されていて、周溝内に止め輪１７が嵌め込まれている。止め輪１７としては、例えば、略Ｃ字形形状に形成されたもの等、公知のものを利用できる。
【００２１】
このように、ねじ操作部１６と、軸方向についてのねじ軸１５の移動を規制するための構成とを簡素な構成で実現できる。
また、ねじ軸１５の両端を固定部材８と支持部材７とにより軸方向および径方向に規制するので、セット荷重調整時にねじ軸１５や圧縮コイルばね９をより一層安定させることができる。
しかも、ねじ軸１５が、固定部材８と支持部材７とを連結しているので、これら各部７，８，１５およびこれら各部７，８，１５に組み付けられる部品を一体的なユニット１８として扱うこともできる。その結果、ユニット１８の各部品をそれぞれ別個にハウジング４に組み付ける場合に比べて、ユニット１８の各部品をハウジング４へ組み付ける手間を軽減できる。
【００２２】
ばね座１２は、保持孔３０の入口３１寄りとなる圧縮コイルばね９の端部と当接する円板状の当接部４５と、当接部４５の中央部に立設される筒状部４６とを有する。筒状部４６は、ねじ孔４８を形成する。筒状部４６は固定部材８の挿通孔３６に回動不能で且つ軸方向移動自在に挿通される。筒状部４６の外周部４７は、多角柱、例えば、六角柱形状に形成され、これに対応して、固定部材８の挿通孔３６の内周部３７が、多角柱、例えば、六角柱形状に形成され、ばね座１２の回動を規制する上述の回り止め構造１４を構成する。なお、回り止め構造１４を構成する筒状部４６の外周部４７と、挿通孔３６の内周部３７との形状としては、例えば、軸方向を切る断面形状が長円形、略Ｄ字形形状でも良く、保持孔３０軸線回りの回転方向に対向して当接する部分があればよい。
【００２３】
これにより、固定部材８の挿通孔３６内に、ばね座１２の回動の規制を簡素な構成で実現でき、しかもコンパクトに実現できる。
筒状部４６は、軸方向に移動自在にしつつ回り止め構造１４の一部を構成する外周部４７と、ねじ孔４８とを、固定部材８の挿通孔３６内にともに配置でき、ねじ孔４８の強度を確保するための筒状部４６の軸方向長さを確保しつつ、筒状部４６の軸方向の大型化を防止できる。
【００２４】
また、固定部材８の対応する挿通孔３６の内には、ねじ軸１５の外周部５４と固定部材８の対応する挿通孔３６の内周部３７との間を封止するシール部材１９が設けられている。
シール部材１９は、矩形断面の環状部材である。ねじ軸１５の外周部５４のなかで、ねじ軸１５の軸部５２の雄ねじ５０よりも頭部５１寄りとなる部分に配置されている。このように、シール部材１９は、外部からの塵埃等の異物が雄ねじ５０に侵入することを防止できる。しかも、シール部材１９はねじ軸１５に摩擦力を付与できるので、ねじ軸１５を回り止めする機能を果たすことができ、その結果、セット荷重を維持するのに好ましい。
【００２５】
また、シール部材１９は、ねじ軸１５の軸部５２の大径部と、固定部材８の挿通孔３６の段部３８との間に介在し、圧縮コイルばね９の弾性復元力をねじ軸１５から固定部材８に軸方向に伝えるようにしている。
また、ねじ軸１５の回動位置を所定の保持力で保持する手段としてのクリック機構２０を設けることも考えられる。このクリック機構２０は、図４に示すように、ばね２４により付勢されたボール２５を一方の部材の孔２６内に収容しておき、他方の部材の凹部２７にボール２５を嵌め入れるようにして保持してもよい。ボール２５が凹部２７の周縁部を乗り越えるのに要する力が保持力となる。また、図５に示すように、互いに噛み合う凹部２８と凸部２９とを互いに対向する部分同士に設けても良い。凹部２８と凸部２９とが互いに乗り越えるのに要する力が保持力となる。これにより、クリック感を付与できる。クリック機構２０はねじ軸１５と、これが相対回動する部材、例えば、固定部材８との間に設けられ、上述の一方の部材および他方の部材は、固定部材８およびねじ軸１５を例示できる。
【００２６】
このようなクリック機構２０により、ねじ軸１５の回り止めを実現できて、セット荷重を維持するのにより一層好ましい。
また、圧縮コイルばね９であれば、撓み量を、ゴム板や皿ばねに比べて大きくでき、単一の圧縮コイルばね９によるセット荷重の調節範囲を広くすることができる。しかも、圧縮コイルばね９では、撓み量と弾性復元力との関係が直線状に変化する関係（図７参照）となり、所望のセット荷重を得るのに好ましい。
【００２７】
また、ねじ式駆動機構１３は、ねじ操作部１６にかかる操作力を強めてばね座１２を軸方向に進退させる力として伝えることができるので、圧縮コイルばね９の弾性復元力に抗しながらのばね座１２の軸方向の移動量の調節を容易にできて、好ましい。
ユニット１８は、支持部材７、固定部材８、圧縮コイルばね９、支持部材７と固定部材８との連結部材としてのねじ軸１５と、ばね座１２、止め輪１７、シール部材１９、クリック機構２０、ロックナット１０を有している。ユニットとしては、少なくとも支持部材７、固定部材８、圧縮コイルばね９、ねじ軸１５と、ばね座１２とを含めば良い。このようなユニットにより、ハウジング４への部品の組み付けの手間を軽減でき、仮にセット荷重を調節するための手間がかかるとしても、組み立てラインでのタクトを低下させずにすむ。
【００２８】
また、ユニット化することにより、組立時の部品、例えば、支持部材７、圧縮コイルばね９等の組み付け忘れを防止することができる。すなわち、従来の構造では、支持部材、圧縮コイルばねをハウジングに組み付けた後、固定部材を保持孔にねじ込むようになっているので、固定部材の組み付け後には、支持部材等があることを、外から見て確認することができず、上述の部品の組付け忘れを防止することができなかった。これに対して、本実施の形態では、ハウジング４への組み付け前のユニット１８の単体の状態で、ユニット１８の各部品がユニット１８に組み付けられていることを確認することができる。すなわち、支持部材７、ねじ軸１５等は容易に視認できるし、また、圧縮コイルばね９、ばね座１２等は、ユニットの組立後に視認が困難になるが、ねじ軸１５を回すことにより、あるかないかを容易に確認することができる。確認後、ユニット１８をハウジング４に組み付ければよい。ハウジング４でのユニット１８の有無の確認は、視認により容易に行うことができる。
【００２９】
セット荷重は以下のように調整される。先ず、セット荷重の調整の前に、固定部材８と支持部材７とは、所定の軸方向位置に位置合わせされる。すなわち、支持部材７はラック軸３と沿い、固定部材８と支持部材７との間に、所定の隙間が開けられる。なお、所定の軸方向位置としては、固定部材８と支持部材７とが互いに当接する位置としてもよく、この場合、セット荷重の調整後に、固定部材８と支持部材７との間に所定の隙間が開けられ、この隙間を見込んでセット荷重を調整することになる。
【００３０】
セット荷重の調整操作では、ねじ操作部１６を工具により回動させると、ねじ軸１５が回動され、ばね座１２が軸方向に進退し、圧縮コイルばね９の撓み量（圧縮変形量）が変化する。撓み量に対応する弾性復元力としてセット荷重を得ることができる。撓み量を調節することにより、セット荷重を調整することができる。例えば、図７のグラフにおいて、撓み量は2.5mm から3.5mm の範囲内で調節され、これに対応して、セット荷重はほぼ３００Ｎからほぼ６００Ｎの範囲で調整される。このように、セット荷重を広い範囲で調節して得ることができる。
【００３１】
また、本ステアリング装置Ａでは、既存の圧縮コイルばね９を利用して、これの撓み量を調節することにより、所望のセット荷重を実現できる。従って、ステアリング装置の仕様変更に速やかに対応することができる。
なお、ばね座１２は、ラック軸３寄りとなる圧縮コイルばね９の一方の端部と当接するように設けて、圧縮コイルばね９の他方の端部を固定部材８に直接当接させてもよい。
【００３２】
また、単一の圧縮コイルばね９を設けていたが、複数個のものを組み合わせて用いてもよい。この場合、複数の圧縮コイルばねの全てを調節自在に設けても良いし、複数の圧縮コイルばねの一部だけを調節自在に設けても良い。
その他、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置の一部断面図。
【図２】図１の荷重調節機構の主要部の分解斜視図。
【図３】回り止め構造の断面図。
【図４】クリック機構の模式図。
【図５】他のクリック機構の模式図。
【図６】荷重調節機構の動作を示す模式図。
【図７】図１の圧縮コイルばねの撓み量とセット荷重との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１ ラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置
２ ピニオン軸
３ ラック軸
４ ハウジング
７ 支持部材
８ 固定部材
９ 圧縮コイルばね
１２ ばね座
１３ ねじ式駆動機構
１４ 回り止め構造（ばね座の回動を規制する手段）
１５ ねじ軸
１６ ねじ操作部
１７ 止め輪
１９ シール部材
２０ クリック機構（ねじ軸の回動位置を所定の保持力で保持する手段）
３０ 保持孔
３１ 保持孔の入口
３２ 保持孔の入口のねじ部
３６ 固定部材の挿通孔
３７ 固定部材の挿通孔の内周部
４３ 支持部材の挿通孔
４６ ばね座の筒状部
４８ ばね座のねじ孔
５１ ねじ軸の頭部
５３ ねじ軸の先端部
５４ ねじ軸の外周部
Ｓ 保持孔の軸方向
Claims (5)
- ハウジングの保持孔にこの保持孔の軸線方向に沿って摺動自在に収容されてラック軸を支持する支持部材と、保持孔の入口のねじ部にねじ込まれて固定される固定部材と、この固定部材と支持部材との間に介在し支持部材を介してラック軸をピニオン軸側に付勢する圧縮コイルばねとを備えるラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置において、
上記圧縮コイルばねを受けるばね座と、
このばね座の回動を規制する手段と、
ばね座を進退させて圧縮コイルばねのセット荷重を調整するためのねじ式駆動機構とを備え、
上記ねじ式駆動機構は、上記固定部材および支持部材の挿通孔を貫通し、固定部材および支持部材によって軸方向移動を規制されつつ空回り自在に支持される外部操作可能なねじ軸と、上記ばね座に設けられて上記ねじ軸を挿通させるねじ孔とを含むことを特徴とするラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置。 - 請求項１に記載のラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置において、
上記ねじ軸の頭部は、固定部材の対応する挿通孔から外部に露出してねじ操作部を構成し、ねじ軸の先端部は止め輪によって支持部材の対応する挿通孔から抜け止めされることを特徴とするラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置。 - 請求項１または２に記載のラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置において、
上記ばね座は上記ねじ孔を形成する筒状部を有し、この筒状部は固定部材の上記挿通孔に回動不能で且つ軸方向移動自在に挿通され、固定部材の上記挿通孔の内周部が上記ばね座の回動を規制する手段を構成することを特徴とするラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置。 - 請求項１乃至３の何れか１項に記載のラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置において、
上記ねじ軸の外周部と固定部材の対応する挿通孔の内周部との間を封止するシール部材をさらに備えることを特徴とするラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置。 - 請求項１乃至４の何れか１項に記載のラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置において、
上記ねじ軸の回動位置を所定の保持力で保持する手段をさらに備えることを特徴とするラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック支持装置。
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