JP5417840B2 - ステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明はステアリング装置、特に、ラックピニオン式ステアリング装置のラック軸の背面をラックガイドで支持するようにしたステアリング装置に関する。

ステアリングホイールを操作してピニオンを回転し、ピニオンに噛み合うラック軸を往復直線移動させて、タイロッドを介して舵輪を操舵するステアリング装置がある。このようなラックピニオン式のステアリング装置では、ピニオンの回転に伴って、ピニオンとラック軸との間に互いに離反する方向の力が作用し、ラック軸がたわんで、ピニオンとラック軸との噛み合い部のバックラッシュが増大し、ラック軸とピニオンとの噛み合い部に打音が生じる。そこで、特許文献１に示すように、ラック軸のラック歯をピニオンに押圧し、ピニオンとラック軸との噛み合い部のバックラッシュを無くすようにしたラックガイドが採用されている。

図６は従来のステアリング装置を示し、コラムアシスト型ラックピニオン式ステアリング装置の全体斜視図である。図６に示すコラムアシスト型ラックピニオン式ステアリング装置は、ステアリングホイール１０１の操作力を軽減するために、コラム１０５の中間部に取付けたモータ１０２の操舵補助力をステアリングシャフトに付与し、中間シャフト１０６を介して、ラックピニオン式のステアリングギヤ１０３のラック軸を往復移動させ、タイロッド１０４を介して舵輪を操舵する方式のパワーステアリング装置である。

図７は従来のステアリング装置のラック軸とピニオンとの噛み合い部を示す縦断面図である。図８は図７の滑り式ラックガイドの要部を示す拡大縦断面図である。図７、図８に示すように、ステアリングギヤ１０３のハウジング２１に、ピニオン軸２２の下端部が、ボール軸受２３とニードル軸受２４により軸支されている。ピニオン軸２２の上端は、カルダン継手１０７を介して図６の中間シャフト１０６に連結されている。

ピニオン軸２２の回転は、ピニオン２２１を介してラック軸３１に伝達される。ラック軸３１は、ハウジング２１に、図７の紙面に直交する方向に往復移動可能に支持され、ラック軸３１に連結された図６のタイロッド（転舵装置）１０４、１０４を介して、舵輪の向きを変更する。

滑り式のラックガイド４５は、ラック軸３１のラック歯３２の背面側の外周面３３に接触して、ラック軸３１のラック歯３２をピニオン２２１に押圧する。ハウジング２１には、断面円形の案内孔２５が形成されている。この案内孔２５に、円柱状のラックガイド４５が、図７及び図８の左右方向に摺動可能に内嵌している。案内孔２５はダイキャスト鋳造による鋳抜きのままで（つまり、鋳造後に鋳肌を機械加工することなくそのままで、他も同様）、案内孔２５の内周面は、図７の右側の入り口側が大径となるように、テーパ状の抜き勾配を有している。案内孔２５を鋳抜きのままにして、機械加工を省略し、製造コストを削減しているが、案内孔２５に機械加工を施しても良い。

アジャストカバー４２を回転して螺合距離を適度に調整し、圧縮コイルバネ４７を介してラックガイド４５をラック軸３１側に押しつけ、ラック軸３１の外周面３３にパッド４８を介してラックガイド４５を押し付けている。これにより、ピニオン２２１とラック軸３１との噛み合い部のバックラッシュを無くし、ラック軸３１が円滑に往復移動するようにしている。

ラックガイド４５はダイキャスト鋳造による鋳抜きのままで、ラックガイド４５の外周面には、環状の２個の収容溝４９Ａ、４９Ｂが形成されている。収容溝４９Ａ、４９Ｂはラックガイド４５の摺動方向に所定距離離間して配設され、ダイキャスト鋳造による鋳抜きのままである。収容溝４９Ａ、４９Ｂは同一の形状、寸法に形成されている。ラックガイド４５及び収容溝４９Ａ、４９Ｂを鋳抜きのままにして、機械加工を省略し、製造コストを削減しているが、機械加工を施しても良い。

収容溝４９Ａ、４９Ｂには、案内孔２５の内周面に摺動可能に弾性接触する環状弾性部材（Ｏリング）５０Ａ、５０Ｂが収容されている。案内孔２５の入り口側の環状弾性部材５０Ｂの線径が、奥側の環状弾性部材５０Ａの線径よりも太く形成されている。従って、案内孔２５が抜き勾配を有するにもかかわらず、環状弾性部材５０Ａ、５０Ｂが、案内孔２５の内周面に対して等しい締代を有するようにしている。

図９は、従来の転がり式ラックガイドの要部を示す拡大縦断面図である。転がり式のラックガイド４５は、ラック軸３１のラック歯３２の背面側の外周面３３にローラ４１を介して接触して、ラック軸３１のラック歯３２をピニオン２２１に押圧する。ハウジング２１には、断面円形の案内孔２５が形成され、この案内孔２５に有底円筒状のラックガイド４５が図９の左右方向に摺動可能に内嵌している。

ローラ４１は、円柱状のピン４３に、複数のニードルころ４４によって回転可能に軸支されている。ピン４３はラックガイド４５の溝４５１内に収容されている。案内孔２５はダイキャスト鋳造による鋳抜きのままで、案内孔２５の内周面は、図９の右側の入り口側が大径となるように、テーパ状の抜き勾配を有している。

アジャストカバー４２を回転して螺合距離を適度に調整し、ロックナット４６でアジャストカバー４２を緩み止めする。アジャストカバー４２の軸心の貫通孔は、取り外し可能なプラグ４２Ａにより塞がれている。これにより、圧縮コイルバネ４７を介してラックガイド４５をラック軸３１側に押しつけ、ラック軸３１の外周面３３にローラ４１を押し付けている。これにより、ピニオン２２１とラック軸３１との噛み合い部のバックラッシュを無くし、ラック軸３１が円滑に移動するようにしている。

ラックガイド４５はダイキャスト鋳造による鋳抜きのままで、ラックガイド４５の外周面には、環状の２個の収容溝４９Ａ、４９Ｂが形成されている。収容溝４９Ａ、４９Ｂはラックガイド４５の摺動方向に所定距離離間して配設され、ダイキャスト鋳造による鋳抜きのままである。収容溝４９Ａ、４９Ｂは同一の形状、寸法に形成されている。

収容溝４９Ａ、４９Ｂには、案内孔２５の内周面に摺動可能に弾性接触する環状弾性部材（Ｏリング）５０Ａ、５０Ｂが収容されている。案内孔２５の入り口側の環状弾性部材５０Ｂの線径を、奥側の環状弾性部材５０Ａの線径よりも太く形成している。従って、案内孔２５がテーパ状の抜き勾配を有するにもかかわらず、環状弾性部材５０Ａ、５０Ｂが、案内孔２５の内周面に対して等しい締代を有して弾性接触するようにしている。

上記した従来のラックガイドを有するステアリング装置で、車体の振動でステアリングギヤ１０３が強く振動すると、ラック軸３１に、ラックガイド４５の摺動方向に直交する方向で、ラック軸３１のラジアル方向に大きなラジアル荷重Ｆ（図７、図８の矢印Ｆ）が加わる場合がある。

このラジアル荷重Ｆを支持するのは、ラックガイド４５の外周面の環状弾性部材５０Ａ、５０Ｂであるが、ラジアル荷重Ｆが大きくなると、環状弾性部材５０Ａ、５０Ｂの弾性変形が大きくなり、ラックガイド４５の外周面が案内孔２５の内周面に直接接触して、異音が発生する。

環状弾性部材５０Ａ、５０Ｂの締代を大きくする等して、環状弾性部材５０Ａ、５０Ｂを案内孔２５の内周面に強く弾性接触させれば、ラックガイド４５の外周面と案内孔２５の内周面の直接接触は避けられる。しかし、環状弾性部材５０Ａ、５０Ｂを案内孔２５の内周面に強く弾性接触させると、ラックガイド４５の摺動抵抗が大きくなり、ラック軸３１の円滑な移動を阻害する恐れがある。

また、環状弾性部材５０Ａ、５０Ｂが経年劣化して、ラックガイド４５の外周面と案内孔２５の内周面との間の隙間を保てなくなり、ラックガイド４５の外周面が案内孔２５の内周面に直接接触して、異音が発生する場合もある。

特開２００５−４１２５１号公報

本発明は、環状弾性部材を案内孔の内周面に強く弾性接触させることなく、車体の振動でステアリングギヤが強く振動しても、ラックガイドの外周面が案内孔の内周面に直接接触して、異音が発生するのを防止できるステアリング装置を提供することを課題とする。

上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明は、ハウジング、上記ハウジングに往復移動可能に支持され、転舵装置に連結されたラック軸、ステアリングホイールに連結され、上記ラック軸のラック歯に噛合ってステアリングホイールの回転をラック軸に伝達するピニオン、上記ハウジングの案内孔に摺動可能に内嵌されたラックガイドであって、上記ラック軸のラック歯の背面側の外周面に接触して上記ラック軸側に押しつけられることにより、ラック軸のラック歯を上記ピニオンに押圧するラックガイド、上記ラックガイドの外周面に設けられラックガイドの摺動方向に離間して配設された複数の環状の収容溝、上記各収容溝にそれぞれ収容され上記案内孔の内周面に摺動可能に弾性接触する複数のＯリング、上記ハウジングの内周面とラック軸の外周面との間に介挿され、上記ラックガイドの摺動方向に直交する方向であって、且つ、上記ラック軸のラジアル方向において、対向する２箇所に、上記ラック軸の外周面に弾性接触する接触部を備え、上記ラック軸にラジアル方向の荷重が加わったときにも上記ラックガイドの外周面が上記案内孔の内周面に直接接触することがないように上記ラック軸の移動を規制する弾性部材を備え、上記弾性部材は、上記２箇所の接触部の間では、上記ラック軸外周面に対して隙間が形成されているとともに周方向には連続している環状の弾性部材であって、更に、上記接触部の背面側には上記ハウジングの内周面に非接触の凹部を備えたことを特徴とするステアリング装置である。

本発明の第１番目の発明のステアリング装置では、ハウジングの内周面とラック軸の外周面との間に介挿され、ラックガイドの摺動方向に直交する方向で、ラック軸のラジアル方向のラック軸の移動を規制する弾性部材を備えている。従って、ラック軸がラックガイドの摺動方向に直交する方向で、ラック軸のラジアル方向へ変位するのを弾性部材が弾性変形して支持し、ラックガイドの外周面が案内孔の内周面に直接接触して、異音が発生するのを防止することができる。

また、ラックガイドの外周面の環状弾性部材の弾性力に頼らずに、ラック軸のラジアル方向への変位を阻止する。従って、環状弾性部材が案内孔の内周面に弾性接触する力を弱くすることが可能となり、ラックガイドの摺動抵抗を小さくできるため、ラック軸を円滑に移動させることができる。また、環状弾性部材が案内孔の内周面に弾性接触する力を弱くすることが可能なため、環状弾性部材の経年劣化を抑制でき、環状弾性部材が経年劣化しても、車体の振動によるラック軸の変位を弾性部材が阻止するため、ラックガイドの外周面が案内孔の内周面に直接接触して、異音が発生するのを防止することができる。

本発明の第２番目の発明のステアリング装置では、弾性部材は、ラックガイドの摺動方向に直交する方向で、ラック軸のラジアル方向の対向する少なくとも２箇所に、ラック軸の外周面に弾性接触する接触部を備えている。従って、ラック軸のラジアル方向の対向する両方向のラジアル荷重を支持して、ラック軸のラジアル方向への変位を阻止することができる。

本発明の第３番目及び第４番目の発明のステアリング装置では、弾性部材は、接触部の背面側に、ハウジングの内周面に非接触の凹部または凹凸を備えているため、接触部を弾性変形させるのに必要な力を調整することが可能となる。従って、ラック軸に作用するラジアル方向のラジアル荷重の大きさに応じて、弾性部材の弾性力を所要の値に設定することができる。

本発明の第５番目から第７番目の発明のステアリング装置では、ハウジングの案内孔、ラックガイドの外周面、ラックガイドの外周面に設けられた環状の収容溝が鋳抜きのままである。従って、機械加工を省略し、製造コストを削減することができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施例１から実施例４を説明する。

図１は本発明の実施例１のステアリング装置の要部を示し、ステアリングギヤの一部を断面した正面図である。図２は図１のＡ−Ａ断面図である。図１、図２に示すように、ステアリングギヤ１０３のハウジング２１には、ハウジング２１の断面円形の内周面２６とラック軸３１の外周面３３との間に、環状の弾性部材６０が介挿されている。弾性部材６０は、例えばゴム製である。ラック軸３１は、ハウジング２１の断面円形の内周面２６内で、図２の紙面に直交する方向に往復移動する。

図１に示すように、弾性部材６０は、ラック軸３１とピニオン２２１との噛み合い位置の近傍で、かつ、ラック軸３１とピニオン２２１との噛み合い位置に対して、車幅方向の外側に配置されている。

弾性部材６０には、図７から図９に示したラックガイド４５の摺動方向に直交する方向で、ラック軸３１のラジアル方向（図２の上下方向）の対向する２箇所に、ラック軸３１の外周面３３に弾性接触する接触部６１Ａ、６１Ｂが形成されている。

接触部６１Ａ、６１Ｂは、ラック軸３１の外周面３３に面接触している。接触部６１Ａ、６１Ｂに凹凸を形成して、ラック軸３１の外周面３３と接触部６１Ａ、６１Ｂとの接触を、線接触や点接触にしてもよい。本発明の実施例１のステアリングギヤのその他の構造は、図６から図９で説明した従来のステアリングギヤの構造と同一であるので、詳細な説明は省略する。

上記した構成の本発明の実施例１のステアリング装置で、車体の振動でステアリングギヤ１０３が強く振動すると、ラック軸３１に、ラックガイド４５（図７から図９参照）の摺動方向に直交する方向で、ラック軸３１のラジアル方向（図２の上下方向）に大きなラジアル荷重Ｆ１またはＦ２が加わる。

このラジアル荷重Ｆ１、Ｆ２が加わると、弾性部材６０の接触部６１Ａ、６１Ｂが弾性変形して支持する。従って、ラック軸３１がラックガイド４５の摺動方向に直交する方向で、ラック軸３１のラジアル方向へ変位するのを弾性部材６０が阻止する。その結果、ラックガイド４５の外周面が案内孔２５の内周面に直接接触せず、異音の発生を防止できる。

本発明の実施例１では、弾性部材６０には、図２の上下方向の対向する２箇所に、ラック軸３１の外周面３３に弾性接触する接触部６１Ａ、６１Ｂが形成されている。従って、
図２の上方向と下方向の両方向のラジアル荷重を支持して、ラック軸３１のラジアル方向への変位を阻止することができるため好ましい。ラック軸３１の外周面３３に弾性接触する接触部は、図２の上下方向の対向する２箇所に限定されるものではなく、ラック軸３１の外周面３３の他の位置に接触する接触部を追加してもよい。

従って、ラックガイド４５の外周面の環状弾性部材５０Ａ、５０Ｂの弾性力に頼らずに、ラック軸３１がラジアル方向へ変位するのを阻止することができる。そのため、環状弾性部材５０Ａ、５０Ｂが案内孔２５の内周面に弾性接触する力を弱くすることが可能となり、ラックガイド４５の摺動抵抗を小さくできるため、ラック軸３１を円滑に移動させることができる。

また、環状弾性部材５０Ａ、５０Ｂが案内孔２５の内周面に弾性接触する力を弱くすることが可能なため、環状弾性部材５０Ａ、５０Ｂの経年劣化を抑制できる。また、環状弾性部材５０Ａ、５０Ｂが経年劣化しても、車体の振動によるラック軸３１の変位を弾性部材６０が阻止するため、ラックガイド４５の外周面が案内孔２５の内周面に直接接触せず、異音の発生を防止できる。

図３は本発明の実施例２を示す図２相当図である。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分についてのみ説明し、重複する説明は省略する。実施例２は、実施例１の接触部６１Ａ、６１Ｂの背面側に、ハウジング２１の内周面２６に対して非接触の凹部を形成して、接触部６１Ａ、６１Ｂを弾性変形させるのに必要な力を調整した例である。

すなわち、図３に示すように、実施例２では、弾性部材６０の接触部６１Ａ、６１Ｂの背面側に、ハウジング２１の内周面２６に対して非接触の凹部６２Ａ、６２Ｂを形成している。凹部６２Ａ、６２Ｂの円周方向の長さと半径方向の深さを調整することにより、接触部６１Ａ、６１Ｂを弾性変形させるのに必要な力を調整することが可能となる。従って、ラック軸３１に作用するラジアル方向のラジアル荷重Ｆ１、Ｆ２の大きさに応じて、弾性部材６０の弾性力を所要の値に設定することができる。

図４は本発明の実施例３を示す図２相当図である。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分についてのみ説明し、重複する説明は省略する。実施例３は、実施例１の接触部６１Ａ、６１Ｂの背面側に、ハウジング２１の内周面２６に対して断続的に接触する凹凸部を形成して、接触部６１Ａ、６１Ｂを弾性変形させるのに必要な力を調整した例である。

すなわち、図４に示すように、実施例３では、弾性部材６０の接触部６１Ａ、６１Ｂの背面側に、ハウジング２１の内周面２６に対して断続的に接触する凹凸部６３Ａ、６３Ｂを形成している。凹凸部６３Ａ、６３Ｂの個数や形状を調整することにより、接触部６１Ａ、６１Ｂを弾性変形させるのに必要な力を調整することが可能となる。従って、ラック軸３１に作用するラジアル方向のラジアル荷重Ｆ１、Ｆ２の大きさに応じて、弾性部材６０の弾性力を所要の値に設定することができる。

図５は本発明の実施例４を示す図１相当図である。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分についてのみ説明し、重複する説明は省略する。実施例４は、ラック軸３１とピニオン２２１との噛み合い位置に対して、弾性部材６０を介挿する位置を実施例１とは変更した例である。

すなわち、図５に示すように、実施例４では、弾性部材６０は、ラック軸３１とピニオン２２１との噛み合い位置の近傍で、かつ、ラック軸３１とピニオン２２１との噛み合い位置に対して、車幅方向の内側に配置されている。すなわち、弾性部材６０は、ハウジング２１の断面円形の内周面２６とラック軸３１の外周面３３との間で、任意の車幅方向の位置に介挿することができる。

本発明の実施例１のステアリング装置の要部を示し、ステアリングギヤの一部を断面した正面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施例２を示す図２相当図である。 本発明の実施例３を示す図２相当図である。 本発明の実施例４を示す図１相当図である。 従来のステアリング装置を示し、コラムアシスト型ラックピニオン式ステアリング装置の全体斜視図である。 従来のステアリング装置のラックとピニオンとの噛み合い部を示す縦断面図である。 図７の滑り式ラックガイドの要部を示す拡大縦断面図である。 従来の転がり式ラックガイドの要部を示す拡大縦断面図である。

符号の説明

１０１ ステアリングホイール
１０２ モータ
１０３ ステアリングギヤ
１０４ タイロッド
１０５ コラム
１０６ 中間シャフト
１０７ カルダン継手
２１ ハウジング
２２ ピニオン軸
２２１ ピニオン
２３ ボール軸受
２４ ニードル軸受
２５ 案内孔
２６ 内周面
３１ ラック軸
３２ ラック歯
３３ 外周面
４１ ローラ
４２ アジャストカバー
４２Ａ プラグ
４３ ピン
４４ ニードルころ
４５ ラックガイド
４５１ 溝
４６ ロックナット
４７ 圧縮コイルバネ
４８ パッド
４９Ａ、４９Ｂ 収容溝
５０Ａ、５０Ｂ 環状弾性部材
６０ 弾性部材
６１Ａ、６１Ｂ 接触部
６２Ａ、６２Ｂ 凹部
６３Ａ、６３Ｂ 凹凸部

Claims (1)

1. ハウジング、
   上記ハウジングに往復移動可能に支持され、転舵装置に連結されたラック軸、
   ステアリングホイールに連結され、上記ラック軸のラック歯に噛合ってステアリングホイールの回転をラック軸に伝達するピニオン、
   上記ハウジングの案内孔に摺動可能に内嵌されたラックガイドであって、上記ラック軸のラック歯の背面側の外周面に接触して上記ラック軸側に押しつけられることにより、ラック軸のラック歯を上記ピニオンに押圧するラックガイド、
   上記ラックガイドの外周面に設けられラックガイドの摺動方向に離間して配設された複数の環状の収容溝、
   上記各収容溝にそれぞれ収容され上記案内孔の内周面に摺動可能に弾性接触する複数のＯリング、
   上記ハウジングの内周面とラック軸の外周面との間に介挿され、上記ラックガイドの摺動方向に直交する方向であって、且つ、上記ラック軸のラジアル方向において、対向する２箇所に、上記ラック軸の外周面に弾性接触する接触部を備え、上記ラック軸にラジアル方向の荷重が加わったときにも上記ラックガイドの外周面が上記案内孔の内周面に直接接触することがないように上記ラック軸の移動を規制する弾性部材を備え、
   上記弾性部材は、上記２箇所の接触部の間では、上記ラック軸外周面に対して隙間が形成されているとともに周方向には連続している環状の弾性部材であって、更に、上記接触部の背面側には上記ハウジングの内周面に非接触の凹部を備えたこと
   を特徴とするステアリング装置。

Images