JPH10217985A - ラックピニオン式ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ラック支持部材の変位による衝突音を、そのラ
ック支持部材の円滑な動きを阻害することなく低減でき
るラックピニオン式パワーステアリング装置を提供す
る。 【解決手段】操舵により回転するピニオン６に噛み合う
ラック７を覆う金属製のハウジング５に設けられた保持
孔15に、金属製ラック支持部材16が軸方向移動可能に挿
入される。そのラック支持部材16の一端側をラック７の
背面にバネ24により押し付ける。そのハウジング５およ
びラック支持部材16よりも弾性変形し易く熱膨張率の大
きな合成樹脂製の径方向緩衝部材30が、その保持孔15の
内周とラック支持部材16の外周との間に介在される。そ
の径方向緩衝部材30は、そのハウジング５に対して固定
され、ラック支持部材16との間に径方向の隙間δを形成
する。熱膨張による径方向緩衝部材30の径方向外方に向
かう変形を許容する空間Ｓができるように、その径方向
緩衝部材30の外周に凹部40が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ラックピニオン式
ステアリング装置におけるラックの支持構造の改良に関
する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】図５に示
すラックピニオン式ステアリング装置１００は、操舵に
より回転するピニオン１０１と、このピニオン１０１に
噛み合うラック１０２と、このラック１０２を覆う金属
製のハウジング１０３と、このハウジング１０３に設け
られた保持孔１０４に、軸方向（図において左右方向）
に移動可能に挿入される金属製ラック支持部材１０５
と、このラック支持部材１０５の一端側をラック１０２
の背面に押し付けるバネ１０６とを備える。そのラック
支持部材１０５の一端にラック支持用凹部１０５ｂが形
成され、この凹部１０５ｂによりラック１０２の背面側
が支持されている。

【０００３】そのラック支持部材１０５が軸方向移動す
ることで、ラック１０２の曲がりやピニオン１０１とラ
ック１０２との噛み合い誤差が吸収され、ピニオン１０
１とラック１０２とは円滑に噛み合う。そのラック支持
部材１０５の外周と保持孔１０４の内周との間に、ラッ
ク支持部材１０５の熱膨張を吸収するため、径方向の隙
間δが設けられている。そのラック支持部材１０５は、
その保持孔１０４の金属製閉鎖部１０８に接することで
軸方向移動が規制され、これにより、ピニオン１０１と
ラック１０２の噛み合いが確保されている。そのラック
支持部材１０５の軸方向移動範囲は、そのラック支持部
材１０５と閉鎖部１０８との軸方向隙間Ｗにより定めら
れる。

【０００４】そのラック支持部材１０５の外周と保持孔
１０４の内周との間に上記のような隙間δがあると、路
面から車輪を介して作用する反力によりラック１０２は
径方向（図において上下方向）に振れることから、ラッ
ク支持部材１０５も径方向に変位する。そのため、その
ラック支持部材１０５の外周と保持孔１０４の内周とが
衝突して衝突音が発生する。

【０００５】そこで、そのラック支持部材１０５と保持
孔１０４とで挟み込まれる緩衝部材を設けることが提案
されている（特開昭５５‐６８４７２号参照）。図５に
おいては、Ｏリングを緩衝部材１１０としてラック支持
部材１０５の外周と保持孔１０４の内周とで挟み込んで
いる。しかし、そのような緩衝部材１１０をラック支持
部材１０５の外周と保持孔１０４の内周とで挟み込む
と、その緩衝部材１１０と保持孔１０４の内周およびラ
ック支持部材１０５の外周との摩擦により、ラック支持
部材１０５の円滑な軸方向移動が阻害されるので、ピニ
オン１０１とラック１０２とを円滑に噛み合わせること
ができない。

【０００６】また、そのラック支持部材をハウジングよ
りも弾性変形し易い合成樹脂製とすることで、ラック支
持部材の外周と保持孔の内周との衝突音を低減すること
が提案されている（特開昭６０‐８１５７号、実開昭６
２‐３０８３６号、特開平４‐２０８６７４号参照）。
この場合、合成樹脂製のラック支持部材はハウジングよ
りも熱膨張率が大きいため、高温環境下でラック支持部
材の外周が保持孔の内周に押し付けられることで軸方向
移動不能にロックされるのを防止するため、ラック支持
部材の外周と保持孔の内周との間の隙間を大きくする必
要がある。しかし、その隙間を大きくすると、低温環境
下ではラック支持部材の外周と保持孔の内周との衝突音
を低減できない。また、その隙間が大きくなると、低温
環境下ではラック支持部材の傾きが大きくなり、ラック
支持部材の円滑な軸方向移動が阻害されるので、ピニオ
ンとラックとを円滑に噛み合わせることができなくな
る。さらに、ラック支持部材はラックを介して作用する
負荷に耐え得る強度と、保持孔の内周に擦られることか
ら耐摩耗性とが要求される。しかし、そのような強度と
耐摩耗性の双方を合成樹脂材料が満たすのは困難であ
る。

【０００７】また、上記のような従来技術では、ラック
支持部材１０５が軸方向移動により閉鎖部１０８と衝突
することによっても衝突音が発生する。

【０００８】本発明は、上記従来技術の問題を解決する
ことの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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、操舵により回
転するピニオンと、そのピニオンに噛み合うラックと、
そのラックを覆う金属製のハウジングと、そのハウジン
グに設けられた保持孔に軸方向移動可能に挿入される金
属製ラック支持部材と、そのラック支持部材の一端側を
ラックの背面に押し付けるバネとを備えるラックピニオ
ン式ステアリング装置に適用される。本発明は、そのラ
ックピニオン式ステアリング装置において、そのハウジ
ングおよびラック支持部材よりも、弾性変形し易く熱膨
張率の大きな合成樹脂製の径方向緩衝部材が、その保持
孔の内周とラック支持部材の外周との間に介在され、そ
の径方向緩衝部材は、熱膨張により保持孔の内周に押し
付けられるように前記ハウジングに対して固定され、そ
の径方向緩衝部材とラック支持部材との間に径方向の隙
間が形成され、熱膨張による径方向緩衝部材の径方向外
方に向かう変形を許容する空間ができるように、その径
方向緩衝部材の外周に凹部が形成されていることを特徴
とする。

【００１０】本発明の構成によれば、保持孔の内周とラ
ック支持部材の外周との間に径方向緩衝部材が介在する
ことで、ラック支持部材の外周と保持孔の内周との直接
の衝突を阻止できる。その径方向緩衝部材とラック支持
部材の外周とが衝突しても、その径方向緩衝部材はハウ
ジングおよびラック支持部材よりも弾性変形し易い合成
樹脂製なので、その衝突音をラック支持部材の外周と保
持孔の内周との衝突音よりも小さくできる。そのラック
支持部材は金属製であってラックを支持するのに充分な
強度を有するので、その径方向緩衝部材はラック支持部
材よりも強度が低いもので足り、材質として耐摩耗性に
優れたものを容易に選択できる。その径方向緩衝部材は
ハウジングに対して固定され、ラック支持部材との間に
径方向の隙間を形成するので、ラック支持部材の軸方向
移動を阻害する大きな摩擦抵抗が発生することはない。
その径方向の隙間は、その径方向緩衝部材の外周に凹部
が形成されることで小さくできる。すなわち、そのよう
な凹部がなければ、その径方向の隙間は、径方向緩衝部
材の内径の熱膨張による増加分よりも大きくする必要が
ある。これに対し、その凹部が形成されることで、熱膨
張により保持孔の内周に押し付けられる径方向緩衝部材
の径方向外方に向かう変形を許容する空間ができるの
で、径方向緩衝部材の内径の熱膨張による増加分が低減
され、その径方向の隙間を小さくできる。その径方向隙
間を小さくできることで、低温環境下でラック支持部材
の外周と径方向緩衝部材の内周との衝突音が増大するの
を防止できる。また、そのラック支持部材の傾きが大き
くなるのを防止し、ラック支持部材の円滑な軸方向移動
を確保できる。

【００１１】そのラック支持部材の外周に対向する径方
向緩衝部材の内周に、凹部が形成されているのが好まし
い。これにより、ラック支持部材の外周に接する径方向
緩衝部材の内周面積を小さくし、ラック支持部材の軸方
向移動の円滑化を図ることができる。

【００１２】その保持孔の金属製閉鎖部およびラック支
持部材よりも弾性変形し易い合成樹脂製の軸方向緩衝部
材が、その閉鎖部とラック支持部材の他端側との間に軸
方向の隙間を介して介在されるのが好ましい。その軸方
向緩衝部材により、ラック支持部材が軸方向移動して閉
鎖部と直接に衝突するのを阻止できる。また、その軸方
向緩衝部材とラック支持部材が衝突しても、その軸方向
緩衝部材は閉鎖部およびラック支持部材よりも弾性変形
し易い合成樹脂製なので、その衝突音をラック支持部材
と閉鎖部との衝突音よりも小さくできる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１、図２に示す第１実施形態の
ラックピニオン式ステアリング装置１は、操舵用ハンド
ルに連結される入力軸２と、この入力軸２に一体化され
るヘリカルピニオン６と、このピニオン６に噛み合うヘ
リカルラック７と、このラック７を覆うアルミダイカス
ト等の金属製のハウジング５とを備える。その入力軸２
はベアリング３、４を介しハウジング５に支持される。
その入力軸２とハウジング５との間に筒状のネジ部材１
０がねじ込まれ、このネジ部材１０により入力軸２とベ
アリング３、４とピニオン６の軸方向移動が防止され、
そのネジ部材１０と入力軸２との間にオイルシール１１
が介在されている。

【００１４】図２に示すように、そのハウジング５の一
方から突出するラック７はチューブ８により覆われ、そ
のチューブ８はハウジング５の一端に形成される円筒部
５ａに圧入されている。そのラック７の両端にタイロッ
ドとナックルアームを介して操舵用車輪が連結される。
これにより、ハンドル操作により入力軸２が回転する
と、その回転によりピニオン６が回転し、このピニオン
６の回転がラック７に伝達されることでラック７は車両
幅方向に移動する。このラック７の車両幅方向移動が操
舵用車輪に伝達されることで車両の操舵がなされる。

【００１５】そのハウジング５に、内周面が円筒面に沿
う保持孔１５が形成され、この保持孔１５に外周面が円
柱面に沿う焼結金属製サポートヨーク（ラック支持部
材）１６が軸方向（図１において左右方向）に移動可能
に挿入されている。そのサポートヨーク１６の軸方向一
端側（図１において右方側）に、ラック支持用凹部１６
ｂが形成され、この凹部１６ｂに合成樹脂製のシート１
７を介してラック７の背面側が支持される。

【００１６】その保持孔１５の軸方向他端側（図１にお
いて左方側）の開口は、その保持孔１５の内周にねじ合
わされる金属製閉鎖部１８により閉鎖されている。その
閉鎖部１８の外端側に工具係合用六角孔１８ａが形成さ
れている。

【００１７】そのサポートヨーク１６に、軸方向他端側
において開口するバネ挿入孔１６ａが形成される。その
バネ挿入孔１６ａに圧縮コイルバネ２４が挿入されてい
る。そのバネ２４が閉鎖部１８とサポートヨーク１６と
の間で圧縮されることで発生する弾力により、サポート
ヨーク１６の一端側はラック７の背面に押し付けられ
る。そのサポートヨーク１６の軸方向移動により、ピニ
オン６及びラック７の歯の加工誤差やラック７の曲がり
が吸収され、ラック７とピニオン６との噛み合いの円滑
化が図られる。

【００１８】その保持孔１５の内周とサポートヨーク１
６の外周との間に、径方向緩衝部材３０が介在される。
この径方向緩衝部材３０は、上記ハウジング５およびサ
ポートヨーク１６よりも弾性変形し易く、熱膨張率の大
きな合成樹脂製とされ、例えば、ベースレジンとしての
ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂に、強化材
としてグラスファイバーを３０重量％と、潤滑充填材と
してＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン）を１０重量％添
加したものを用いることができる。そのグラスファイバ
ーは熱膨張率を小さくする効果があり、そのＰＴＦＥは
潤滑性能を良好にする効果がある。

【００１９】図３の（１）、（２）に示すように、その
径方向緩衝部材３０の外周と内周は、本第１実施形態で
は円筒面に沿い、上記保持孔１５の内周に圧入されるこ
とでハウジング５に固定されている。これにより、径方
向緩衝部材３０は熱膨張により保持孔１５の内周に押し
付けられる。この径方向緩衝部材３０の内周とサポート
ヨーク１６の外周との間に、径方向の隙間δが形成され
ている。なお、図３の（１）に示すように、その径方向
緩衝部材３０の軸方向一端３０′は、ラック７と干渉し
ないように、ラック７の背面に沿い窪まされている。

【００２０】その径方向緩衝部材３０の外周に、軸方向
に沿う複数の凹部４０が周方向に等間隔をおいて形成さ
れている。その凹部４０により、熱膨張による径方向緩
衝部材３０の径方向外方に向かう変形を許容する空間Ｓ
が形成される。

【００２１】上記閉鎖部１８とサポートヨーク１６の他
端との間に、軸方向緩衝部材３１が介在される。この軸
方向緩衝部材３１は、上記閉鎖部１８およびサポートヨ
ーク１６よりも弾性変形し易い合成樹脂製で、本実施形
態ではリング状とされ、径方向緩衝部材３０と同材質で
一体的に形成されている。なお、この軸方向緩衝部材３
１を径方向緩衝部材３０と別部品としてもよい。この軸
方向緩衝部材３１とサポートヨーク１６の他端との間に
軸方向の隙間Ｗが形成される。その隙間Ｗは、その閉鎖
部１８の保持孔１５へのねじ込み量を変化させることで
調節可能とされている。その軸方向緩衝部材３１にサポ
ートヨーク１６が当接することにより、サポートヨーク
１６の軸方向移動範囲が規制され、ピニオン６とラック
７との噛み合いが確保されている。

【００２２】上記構成によれば、保持孔１５の内周とサ
ポートヨーク１６の外周との間に径方向緩衝部材３０が
介在することで、サポートヨーク１６の外周と保持孔１
５の内周との直接の衝突を阻止できる。その径方向緩衝
部材３０とサポートヨーク１６の外周とが衝突しても、
その径方向緩衝部材３０はハウジング５およびサポート
ヨーク１６よりも弾性変形し易い合成樹脂製なので、そ
の衝突音をサポートヨーク１６の外周と保持孔１５の内
周との衝突音よりも小さくできる。そのサポートヨーク
１６は金属製であってラック７を支持するのに充分な強
度を有するので、その径方向緩衝部材３０はサポートヨ
ーク１６よりも強度が低いもので足り、材質として耐摩
耗性に優れたものを容易に選択できる。その径方向緩衝
部材３０は、そのハウジング５に対して固定され、サポ
ートヨーク１６との間に径方向の隙間δを形成するの
で、そのサポートヨーク１６の軸方向移動を阻害する大
きな摩擦抵抗が発生することはない。その径方向の隙間
δは、その径方向緩衝部材３０の外周に凹部４０が形成
されることで小さくできる。すなわち、そのような凹部
４０がなければ、その径方向の隙間δは、径方向緩衝部
材３０の内径の熱膨張による増加分よりも大きくする必
要がある。これに対し、その凹部４０が形成されること
で、熱膨張により保持孔１５の内周に押し付けられる径
方向緩衝部材３０の径方向外方に向かう変形を許容する
空間Ｓができるので、径方向緩衝部材３０の内径の熱膨
張による増加分が低減され、その径方向の隙間δを小さ
くできる。すなわち、その径方向隙間δを小さくできる
ことで、低温環境下でサポートヨーク１６の外周と径方
向緩衝部材３０の内周との衝突音が増大するのを防止で
きる。また、そのサポートヨーク１６の傾きが大きくな
るのを防止し、サポートヨーク１６の円滑な軸方向移動
を確保できる。また、軸方向緩衝部材３１により、サポ
ートヨーク１６が軸方向移動して閉鎖部１８と衝突する
のを阻止できる。その軸方向緩衝部材３１とサポートヨ
ーク１６が衝突しても、その軸方向緩衝部材３１は閉鎖
部１８およびサポートヨーク１６よりも弾性変形し易い
合成樹脂製なので、その衝突音をサポートヨーク１６と
閉鎖部１８との衝突音よりも小さくできる。

【００２３】図４は本発明の第２実施形態を示す。この
第２実施形態においては、サポートヨーク１６の外周に
対向する径方向緩衝部材３０の内周にも、軸方向に沿う
複数の凹部４０′が周方向に等間隔をおいて形成されて
いる。その内周側凹部４０′の数は外周側凹部４０の数
と同数とされ、それぞれ外周側凹部４０の周方向間に配
置されている。その内周側凹部４０′により、サポート
ヨーク１６の外周に接する径方向緩衝部材３０の内周面
積を小さくし、サポートヨーク１６の軸方向移動の円滑
化を図ることができる。他は第１実施形態と同様で、同
一部分は同一符号で示す。

【００２４】なお、本発明は上記各実施形態に限定され
るものではない。例えば、径方向緩衝部材の内外周に形
成される凹部の数や形状は、本発明の作用効果を奏する
ことができれば特に限定されない。

【００２５】

【発明の効果】本発明のラックピニオン式ステアリング
装置によれば、ラック支持部材の変位による衝突音を、
そのラック支持部材の円滑な動きを阻害することなく低
減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態のラックピニオン式ステ
アリング装置の縦断面図

【図２】本発明の第１実施形態のラックピニオン式ステ
アリング装置の正面図

【図３】本発明の第１実施形態のラックピニオン式ステ
アリング装置の（１）は径方向緩衝部材の側面とその周
囲部分の縦断面を示す図、（２）は要部の横断面図

【図４】本発明の第２実施形態のラックピニオン式ステ
アリング装置の要部の横断面図

【図５】従来のラックピニオン式ステアリング装置の断
面図

【符号の説明】

５ ハウジング ６ ピニオン ７ ラック １５ 保持孔 １６ サポートヨーク（ラック支持部材） １８ 閉鎖部 ２４ バネ ３０ 径方向緩衝部材 ３１ 軸方向緩衝部材 ４０ 凹部 Ｓ 空間

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵により回転するピニオンと、 そのピニオンに噛み合うラックと、 そのラックを覆う金属製のハウジングと、 そのハウジングに設けられた保持孔に軸方向移動可能に
   挿入される金属製ラック支持部材と、 そのラック支持部材の一端側をラックの背面に押し付け
   るバネとを備えるラックピニオン式ステアリング装置に
   おいて、 前記ハウジングおよびラック支持部材よりも、弾性変形
   し易く熱膨張率の大きな合成樹脂製の径方向緩衝部材
   が、その保持孔の内周とラック支持部材の外周との間に
   介在され、 その径方向緩衝部材は、熱膨張により保持孔の内周に押
   し付けられるように前記ハウジングに対して固定され、 その径方向緩衝部材とラック支持部材との間に径方向の
   隙間が形成され、 熱膨張による径方向緩衝部材の径方向外方に向かう変形
   を許容する空間ができるように、その径方向緩衝部材の
   外周に凹部が形成されていることを特徴とするラックピ
   ニオン式ステアリング装置。
2. 【請求項２】 そのラック支持部材の外周に対向する径
   方向緩衝部材の内周に、凹部が形成されている請求項１
   に記載のラックピニオン式ステアリング装置。
3. 【請求項３】 その保持孔の金属製閉鎖部およびラック
   支持部材よりも弾性変形し易い合成樹脂製の軸方向緩衝
   部材が、その閉鎖部とラック支持部材の他端側との間に
   軸方向の隙間を介して介在される請求項１または２に記
   載のラックピニオン式ステアリング装置。