JPH1053146A - 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い合
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とラック支
持部材１６の一方に対して固定され、他方との間に径方
向の隙間δを形成する。

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６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の一端側において開口するラック支持用
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との間にＯリング１１０を介在させ、そのＯリ
ング１１０をラック支持部材１０５の外周と保持孔１０
４の内周とで挟み込むことで、ラック支持部材１０５の
径方向への動きを規制している（特開昭５５‐６８４７
２号参照）。また、そのラック支持部材の外周と保持孔
の内周とで、軸方向に長寸の弾性部材を挟み込むことに
より、ラック支持部材の径方向への動きを規制すること
も提案されている（特開平６‐２３９２４５号参照）。

【０００６】しかし、そのようなＯリングや軸方向に長
寸の弾性部材をラック支持部材の外周と保持孔の内周と
で挟み込むと、そのＯリングや弾性部材と保持孔の内周
との摩擦により、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
せることができない。

【０００７】そこで、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
とが考えられる（特開昭６０‐８１５７号、実開昭６２
‐３０８３６号、特開平４‐２０８６７４号参照）。

【０００８】しかし、合成樹脂製のラック支持部材は熱
膨張量が大きいため、高温環境下での熱膨張の吸収のた
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。

【０００９】また、上記従来例では、ラック支持部材１
０５と閉鎖部１０８とが衝突することによっても衝突音
が発生する。そこで、その閉鎖部とラック支持部材の他
端側とで弾性部材を挟み込み、その閉鎖部とラック支持
部材との直接接触を阻止する従来例がある（実開昭５９
‐６５６４号参照）。しかし、その閉鎖部とラック支持
部材の他端側とで弾性部材を挟み込む場合、その弾性部
材を固定するため、閉鎖部あるいはラック支持部材に溝
を形成して嵌め込んだり、圧入する必要があり、組み立
てが面倒になるという問題がある。

【００１０】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。

【００１１】

【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い合成樹脂製の径方
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、前記ハウ
ジングとラック支持部材の一方に対して固定され、他方
との間に径方向の隙間を形成することを特徴とする。

【００１２】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
外周あるいはハウジングの内周とが衝突しても、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。その径方向緩衝部材は、そのハウジングとラッ
ク支持部材の一方に対して固定され、他方との間に径方
向の隙間を形成するので、ラック支持部材の軸方向移動
を阻害する摩擦抵抗が発生することはない。その径方向
緩衝部材は、保持孔の内周とラック支持部材の外周との
間に介在すれば足りるため、その径方向寸法は可及的に
薄くできる。これにより、その熱膨張量を可及的に少な
くできるので、その径方向緩衝部材と、ハウジングとラ
ック支持部材の他方との間の熱膨張吸収用径方向隙間を
可及的に小さくできる。よって、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。

【００１３】その径方向緩衝部材は、そのハウジングお
よびラック支持部材よりも熱膨張率が大きく、その保持
孔の内周に圧入されるのが好ましい。これにより、径方
向緩衝部材は、熱膨張すると保持孔の内周により押し付
けられるので、その保持孔の内周と径方向緩衝部材との
間に隙間が生じるのを阻止できる。よって、ラック支持
部材と径方向緩衝部材とが衝突する場合に、そのような
隙間に起因する音の発生を阻止できる。

【００１４】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介
在され、その軸方向緩衝部材は、前記バネの弾力により
前記閉鎖部とラック支持部材の一方に対して押し付けら
れ、他方との間に軸方向の隙間を形成するのが好まし
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あるいは閉鎖部が衝
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。さらに、その軸方向緩衝部材は、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の弾力によ
り閉鎖部とラック支持部材の一方に対して押し付けら
れ、他方との間に軸方向の隙間を形成するので、容易に
組み込むことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１、図２を参照して本発明の第
１実施形態を説明する。

【００１６】図１および図２に示す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製のハウジング５
とを備えている。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１０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。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はシリンダチューブ８により覆われ、そのシリン
ダチューブ８はハウジング５の一端に形成された円筒部
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。

【００１７】そのハウジング５に、円筒面に沿う保持孔
１５が形成され、この保持孔１５に外周面が円柱面であ
る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１６ｂが形成さ
れ、この凹部１６ｂに合成樹脂製のシート１７を介して
ラック７の背面側が支持されている。

【００１８】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
わされた金属製閉鎖部１８により閉鎖されている。その
閉鎖部１８の外端側には工具係合用６角孔１８ａが形成
されている。

【００１９】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が形成されている。
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１
６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。

【００２０】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。

【００２１】その径方向緩衝部材３０は、本第１実施形
態では円筒形とされ、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。また、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、熱膨張により径方
向緩衝部材３０とサポートヨーク１６との間が詰まるの
が防止されている。その径方向緩衝部材３０の一端は、
ラック７と干渉しないように、ラック７よりも閉鎖部１
８寄りに位置する。なお、図１において仮想線で示すよ
うに、その径方向緩衝部材３０の一部をラック７と干渉
しないようにラック支持用凹部１６ｂの径方向外方まで
延長してもよい。

【００２２】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
態では径方向緩衝部材３０と同材質とされる。この軸方
向緩衝部材３１は、本実施形態ではリング状とされ、閉
鎖部１８の内端面に接着される。この軸方向緩衝部材３
１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。その閉鎖部１８に軸方向緩衝部材３１を介して
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。

【００２３】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の内周との衝突を阻止できる。その径方向緩衝部材３
０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摩擦抵抗が発
生することはない。その径方向緩衝部材３０は、保持孔
１５の内周とサポートヨーク１６の外周との間に介在す
れば足りるため、その径方向寸法は可及的に薄くでき
る。これにより、その熱膨張吸収用の径方向隙間δを可
及的に小さくできる。よって、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、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
も熱膨張率が大きく、保持孔１５の内周に圧入されるの
で、熱膨張すると保持孔１５の内周により押し付けられ
る。よって、その保持孔１５の内周と径方向緩衝部材３
０との間に隙間が生じるのを阻止できるので、サポート
ヨーク１６と径方向緩衝部材３０とが衝突する場合に、
そのような隙間に起因する音の発生を阻止できる。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。

【００２４】図３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、第１実施形態の閉鎖部１８の
内端面に接着されるリング状軸方向緩衝部材３１に代え
て、一端にフランジ１３１ａを有する円柱状の軸方向緩
衝部材１３１を用いている。この軸方向緩衝部材１３１
の材質は第１実施形態の軸方向緩衝部材３１と同様とさ
れる。その軸方向緩衝部材１３１の一端のフランジ１３
１ａは、サポートヨーク１６の一端側をラック７の背面
に押し付けるバネ２４の弾力により、サポートヨーク１
６に押し付けられる。この軸方向緩衝部材１３１の他端
と閉鎖部１８の内端面との間に軸方向の隙間Ｗが形成さ
れる。これにより、軸方向緩衝部材１３１の組み込みの
容易化が図られている。他は第１実施形態と同様で、同
一部分は同一符号で示す。

【００２５】図４の（１）、（２）、（３）は本発明の
第３実施形態を示す。この第３実施形態においては、第
１実施形態の径方向緩衝部材３０に代えて、サポートヨ
ーク１６の外周に圧入されることで固定される円筒形の
径方向緩衝部材２３０が用いられる。この径方向緩衝部
材２３０の材質は第１実施形態の径方向緩衝部材３０と
同様とされる。この径方向緩衝部材２３０の外周と保持
孔１５の内周との間に、径方向の隙間δが形成される。
この径方向緩衝部材２３０の一端は、ラック７と干渉し
ないように、ラック７よりも閉鎖部１８寄りに位置する
が、図４の（３）において仮想線で示すように、その径
方向緩衝部材２３０の一部をラック７と干渉しないよう
にラック支持用凹部１６ｂの径方向外方まで延長しても
よい。また、この第３実施形態においては、第１実施形
態の閉鎖部１８の内端面に接着されるリング状軸方向緩
衝部材３１に代えて、その径方向緩衝部材２３０の他端
に一体化される軸方向緩衝部材２３１が用いられる。こ
の軸方向緩衝部材２３１の材質は第１実施形態の軸方向
緩衝部材３１と同様とされる。この軸方向緩衝部材２３
１の一端面には複数の突起２３１ａが設けられ、各突起
２３１ａは、サポートヨーク１６の他端面に形成された
凹部１６ｄに圧入される。この軸方向緩衝部材２３１の
他端と閉鎖部１８の内端面との間に軸方向の隙間Ｗが形
成される。他は第１実施形態と同様で、同一部分は同一
符号で示す。

【００２６】図５の（１）、（２）、（３）は本発明の
第４実施形態を示す。この第４実施形態においては、第
１実施形態の径方向緩衝部材３０に代えて、サポートヨ
ーク１６の外周４位置に周方向等間隔に形成された凹部
１６ｅに圧入されることで固定される径方向緩衝部材３
３０が用いられる。この径方向緩衝部材３３０の材質は
第１実施形態の径方向緩衝部材３０と同様とされる。各
径方向緩衝部材３３０の外周は円筒面に沿い、その外周
と保持孔１５の内周との間に径方向の隙間δが形成され
る。各径方向緩衝部材３３０の一端は、ラック７と干渉
しないように、ラック７よりも閉鎖部１８寄りに位置す
るが、図５の（１）において仮想線で示すように、ラッ
ク７の図中上下に位置する径方向緩衝部材３３０は、ラ
ック７と干渉しないのでラック支持用凹部１６ｂの径方
向外方まで延長してもよい。また、この第４実施形態に
おいては、第１実施形態の閉鎖部１８の内端面に接着さ
れるリング状軸方向緩衝部材３１に代えて、各径方向緩
衝部材３３０の他端に一体化される軸方向緩衝部材３３
１が用いられる。この軸方向緩衝部材３３１の材質は第
１実施形態の軸方向緩衝部材３１と同様とされる。この
軸方向緩衝部材３３１は、バネ挿入孔１６ａに圧入され
る円筒部３３１ａと、この円筒部３３１ａの他端外周か
ら径方向外方に延びる４つの板状部３３１ｂとを有し、
各板状部３３１ｂの外端に各径方向緩衝部材３３０の他
端が一体化される。この軸方向緩衝部材３３１の他端と
閉鎖部１８の内端面との間に軸方向の隙間Ｗが形成され
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。

【００２７】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、第２実施形態において、軸方
向緩衝部材をバネの弾力により閉鎖部に押し付け、その
軸方向緩衝部材とサポートヨークとの間に軸方向の隙間
を形成してもよい。

【００２８】

【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２実施形態のラックピニオン式ステ
アリング装置の断面図

【図４】本発明の第３実施形態のラックピニオン式ステ
アリング装置の（１）は要部の断面図、（２）はサポー
トヨークと各方向緩衝部材の背面図、（３）は（２）の
Ａ‐Ａ線断面図

【図５】本発明の第４実施形態のラックピニオン式ステ
アリング装置の（１）は要部の断面図、（２）はサポー
トヨークと各方向緩衝部材の背面図、（３）は（２）の
Ｂ‐Ｂ線断面図

【図６】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、２３０、３３０ 径方向緩衝部材 ３１、１３１、２３１、３３１ 軸方向緩衝部材

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
   易い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、前記ハウジングとラック支持部
   材の一方に対して固定され、他方との間に径方向の隙間
   を形成す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】 その径方向緩衝部材は、そのハウジング
   およびラック支持部材よりも熱膨張率が大きく、その保
   持孔の内周に圧入される請求項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
   介在され、 その軸方向緩衝部材は、前記バネの弾力により前記閉鎖
   部とラック支持部材の一方に対して押し付けられ、他方
   との間に軸方向の隙間を形成する請求項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。