WO2004018278A1 - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

ラック軸（１１０）は、軸線Ｘを挟んでラック歯（１１０ａ）に対して反対側に転動面（１１０ｂ）を形成すると共に、転動面（１１０ｂ）を挟んで両側に軸線に沿って平行に延在する一対の斜面（１１０ｃ、１１０ｃ）を形成しており、更に、ラック軸（１１０）の転動面（１１０ｂ）上を転動するローラ（１２３）と、一対の斜面（１１０ｃ、１１０ｃ）に当接して付勢力を付与する付勢部材（１３０）とを有し、付勢部材（１３０）は、ハウジング（１０１）に取り付けられ、ラック軸（１１０）を全周にわたって包囲する環状をなし、且つ一対の斜面（１１０ｃ、１１０ｃ）に当接して付勢力を付与する当接部（１３０ｂ、１３０ｂ）を有するので、円筒ローラ（１２３）が転動面（１１０ｂ）に当接することで、ピニオン（１０３ａ）からラック軸（１１０）が受ける力を支持でき、更に、付勢部材（１３０）の当接部（１３０ｂ、１３０ｂ）よりラック軸（１１０）の一対の斜面（１１０ｃ、１１０ｃ）に対して付勢力を付与することで、ラック軸（１１０）の軸線周りの回転変位などを抑制できる。又、付勢部材（１３０）が環状であることから、接着剤やネジなどの締結部材を用いることなく、ハウジング（１０１）に対して容易に取り付けることができ、或いは容易に取り外すことができるという利点もある。

Description

技術分野

本発明は、 ステアリング装置に関し、 特にラック軸とピニオンとを備えたラ ック ·アンド ·ピニオン式ステアリング装置に関する。

背景技術

車両のステアリング装置の一タイプとして、 ラック軸のラック歯にピニオン を嚙合させることで、 ピニオンの回転力と回転量をラック軸の軸線方向推力と ストロークに変換するラック ·アンド ·ピニオン式ステアリング装置が知られ ている。 ここで、 ラックを保持するラック保持機構において、 ラック軸の背面 (ラック歯面側と反対側） を保持する保持部に、 ローラ等により回転支持でき る転がり式ラックガイドを設ける等、 伝達効率を向上させ、 操舵トルクの低減 を図っているものがある。

一方、 ラック歯の強度向上のため、 鍛造によって、 軸線に直交する断面が Y 型 （形） に加工された、 いわゆる Y型ラック軸が開発されている。 このような γ型ラック軸及び上述した転がり式ラックガイドをステアリング装置に適用し た例を、 図 4に示す。 図 4において、 ハウジング 1内を水平に延在する出力軸 3は、 不図示のステアリングシャフトに連結され、 且つ軸受 5， 6によりハウ ジング 1に対して回転自在に支承されている。 軸受 6の内輪は、 ナット 8によ り出力軸 3の端部に固定され、 軸受 6の外輪は、 カバー部材を兼ねた固定部材 9の螺合によりハウジング 1に対して取り付けられている。 ハウジング 1は、 Y型ラック軸であるラック軸 1 0の周囲から図で上方に延 在する中空柱部 1 cを形成している。 中空柱部 l c内には、 支持装置 2 0が配 置されている。 支持装置 2 0は、 略円筒状のホルダ 2 1と、 ホルダ 2 1の溝 2 1 aに内に収容されたピン 2 2と、 ピン 2 2に対し軸受 2 3により回転自在に 支持されたローラ 2 4と、 ホルダ 2 1を中空柱部 1 cに取り付けるための円管 状のネジ部材 2 5と、 ホルダ 2 1とネジ部材 2 5との間に配置され、 ネジ部材 2 5に対してホルダ 2 1をラック軸 1 0側に付勢する皿バネ 2 4 Aと、 ネジ部 材 2 5のロック部材 2 6とからなる。 ラック軸 1 0は、 出力軸 3のピニオン 3 aに嚙合するラック歯 1 0 aと反対 側にある円筒面 1 0 bを挟んで両側に、 一対の斜面 1 0 c、 1 0 cを有してい る。 ローラ 2 4は、 一対の截頭円錐部 2 4 a、 2 4 aを、 円筒部 2 4 bで連結 した一体的な構成を有し、 截頭円錐部 2 4 a、 2 4 aが、 ラック軸 1 0の斜面 1 0 c、 1 0 cに沿ってそれぞれ転動自在となっており、 それによりラック軸 1 0の回転変位を抑制する機能を有する。 ここで、出力軸 3とラック軸 1 0との間において強大な力が伝達されたとき、 かかる力は、 ラック支持装置 2 0により支持されるが、 ローラ 2 4が上述した 構成であるために、 いわゆるくさび効果により、 ラック軸 1 0の斜面 1 0 c、 1 0 cが截頭円錐部 2 4 a , 2 4 aの間に入り込んで、 それらを押し広げるよ うに作用するため、図で点線で示すように截頭円錐部 2 4 a , 2 4 aが変形し、 それにより円滑な転動を阻害するという不具合がある。 これに対し、 截頭円錐 部 2 4 a、 2 4 aの変形を抑制するには、 ローラ 2 4の剛性を高めることが考 えられるが、 くさび作用に杭して変形を抑制するためには、 ローラ 2 4を相当 に頑丈に作り込む必要があり、 それによりステアリング装置全体が大きく重く なるという問題がある。 発明の開示 本発明は、 かかる従来技術の問題点に鑑み、 より軽量且つコンパクトな構成 を有しながらも Y型ラック軸をより適切に支持できるステアリング装置を提供 することを目的とする。 上記目的を達成するために、 本発明のステアリング装置は、

ハウジングと、 転舵装置に連結され、 外面の少なくとも一部にラック歯を形 成し、 前記ハウジングに対して移動自在に支持されたラック軸と、 ステアリン グホイ一ルに連結され、 前記ラック歯に嚙合するピニオンとを有するステアリ ング装置において、

前記ラック軸は、 前記ラック軸の軸線を挟んで前記ラック歯に対して反対側 に転動面を形成すると共に、 前記転動面を挟んで両側に軸線に沿って平行に延 在する一対の面を形成しており、

更に、 前記ラック軸の転動面上を転動する転動体と、 前記一対の面に当接し て付勢力を付与する付勢部材とを有し、

前記付勢部材は、 前記八ウジングに取り付けられ、 前記ラック軸を全周にわ たって包囲する環状をなし、 且つ前記一対の面に当接して付勢力を付与する当 接部を有することを特徴とする。 本発明のステアリング装置によれば、 ハウジングと、 転舵装置に連結され、 外面の少なくとも一部にラック歯を形成し、 前記ハウジングに対して移動自在 に支持されたラック軸と、 ステアリングホイールに連結され、 前記ラック歯に 嚙合するピニオンとを有するステアリング装置において、 前記ラック軸は、 前 記ラック軸の軸線を挟んで前記ラック歯に対して反対側に転動面を形成すると 共に、 前記転動面を挟んで両側に軸線に沿つて ί亍に延在する一対の面を形成 しており、 更に、 前記ラック軸の転動面上を転動する転動体と、 前記一対の面 に当接して付勢力を付与する付勢部材とを有し、 前記付勢部材は、 前記八ウジ ングに取り付けられ、 前記ラック軸を全周にわたって包囲する環状をなし、 且 つ前記一対の面に当接して付勢力を付与する当接部を有するので、 前記転動体 が前記転動面に当接することで、 前記ピニオンから前記ラック軸が受ける力を 支持でき、 更に、 前記付勢部材の当接部より前記ラック軸の一対の面に対しで 付勢力を付与することで、 前記ラック軸の軸線周りの回転変位などを抑制でき る。 又、 前記付勢部材が環状であることから、 接着剤ゃネジなどの締結部材を 用いることなく、 前記ハウジングに対して容易に取り付けることができ、 或い は容易に取り外すことができるという利点もある。 更に、 前記付勢部材の当接部は、 片持ち形状の押圧部を有すると好ましい。 図面の簡単な説明 図 1は、 本実施の形態にかかるラック ·アンド ·ピニオン式ステアリング装 置の一部を示す断面図である。 図 2 Αは、 本実施の形態のラック ·アンド ·ピニオン式ステアリング装置の 一部を、 図 1とは異なる位置で切断して示す断面図であり、 図 2 Βは、 図 1の 構成を矢印 I I Β方向に見た図であり、 図 2 Cは、 図 2 Βの構成を I IC- I IC線で 切断して矢印方向に見た図である。 図 3は、 本実施の形態におけるラック軸と、 円筒ローラと、 付勢部材を取り 出して示す斜視図である。 図 4は、 本実施の形態と比較されるラック ·アンド ·ピニオン式ステアリン グ装置の一部を示す断面図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、 本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図 1は、 本実施の形態にかかるラック ·アンド ·ピニオン式ステアリング装 置の一部を示す断面図である。 図 1において、 ハウジング 1 0 1内を水平に延 在する出力軸 1 0 3は、 不図示のステアリングシャフトに連結され、 且つシ一 ル付きの軸受 1 0 5， 1 0 6によりハウジング 1 0 1に対して回転自在に支承 されている。 軸受 1 0 6の内輪は、 出力軸 1 0 3に螺合されたナツト 1 0 8に より出力軸 1 0 3の端部に固定され、 軸受 1 0 6の外輪は、 カバー部材を兼ね た固定部材 1 0 9の螺合によりハウジング 1 0 1に対して取り付けられている。 出力軸 1 0 3のピニオン 1 0 3 aが、 不図示の転舵装置のタイ口ッドに両端を 接続したラック軸 1 1 0のラック歯 1 1 0 aに嚙合している。 ハウジング 1 0 1は、 ラック軸 1 1 0の周囲から、 図で上方に延在する中空 柱部 1 0 1 cを形成している。 中空柱部 1 0 1 c内には、 支持装置 1 2 0が配 置されている。 支持装置 1 2 0は、 円筒状のホルダ 1 2 1と、 ホルダ 1 2 1の 溝 1 2 1 a内に両端を取り付けた軸 1 2 2と、 軸 1 2 2の周囲に配置された転 動体である円筒ローラ 1 2 3と、 円筒ローラ 1 2 3を軸 1 2 2に対して回転自 在に支持するニードル軸受 1 2 7と、 ホルダ 1 2 1を中空柱部 1 0 1 cに取り 付けるためのネジ部材 1 2 5と、 ネジ部材 1 2 5とホルダ 1 2 1との間に配置 され、 ホルダ 121をラック軸 110側に付勢するための皿バネ 124と、 ネ ジ部材 125のロック部材 126とからなっている。 ネ、ジ部材 125のねじ込 み量を調整することで、 皿バネ 124の圧縮量が変化し、 ラック軸 110の押 圧力を調整することができる。 調整後には、 ロック部材 126でネジ部材 12 5をロック固定しその緩み止めを図ることができる。 ラック軸 110において、 ラック歯 110 aと軸線 Xを挟んで反対側 （背面 側という） には、 図 1に示す軸線 Xに直交する断面において、 上部中央には転 動面 110 bが形成され、 転動面 110 bから一段下がった両側に違いに対向 する方向に傾いた斜面 （一対の面） 110 c, 110 cが形成されている。 こ のようなラック軸を Y型ラック軸と称し、 本実施の形態では鍛造加工により形 成している。 転動面 11 Obは、 凸状の曲面となっており、 円筒ローラ 123 の円周面は、 それに対応して凹状の曲面となっている。 但し、 転動面 110b を平面とし、 円筒ローラ 123を円筒面としても良い。 尚、 図 4に示す構成と 異なり、 円筒口一ラ 123自体は、 ラック軸 110の回転変位を抑制する機能 を殆ど有しない。 かかる機能は、 以下に述べる付勢部材 130が担保すること となる。 図 2Aは、 本実施の形態のラック ·アンド ·ピニオン式ステアリング装置の 一部を、 図 1とは異なる位置で切断して示す断面図であり、 図 2Bは、 図 1の 構成を矢印 II B方向に見た図であり、 図 2Cは、 図 2Bの構成を IIC- IIC線で 切断して矢印方向に見た図である。図 3は、本実施の形態におけるラック軸と、 円筒ローラと、 付勢部材を取り出して示す斜視図である。 ラック軸 110は、 図 3に示すように、 ラック歯 110 aは全長の半分まで形成され、 残りは円筒 面 110 dとなっている。 図 2A〜2Cにおいて、 ハウジング 101のラック軸 110に沿った方向に 伸びる孔 101 d内に、 付勢部材 130が配置されている。 付勢部材 130は 環状であることから、 接着剤ゃネジなどの締結部材を用いることなく、 ハウジ ング 101に対して容易に取り付けることができ、 或いは容易に取り外すこと ができるが、 補助的に接着剤で取り付けることも勿論可能である。 付勢部材 1 30は、 耐熱性及び強度など優れた特性を有するポリアセタール樹脂が好まし いが、 これに限られることはない。 付勢部材 130は、 図 3〖こ示すように、 ラック歯 110 aが形成されている ラック軸 110上に配置されていて、 ラック軸 110を包囲する環状を成すと 共に、 ラック軸 110の斜面 110 c, 110 cに当接する一対の当接部 13 0 b、 130 bを有している。 各当接部 130 bは、 図 2 Bに示すように、 付勢部材 130の環状の部分か ら、 ラック軸 110の斜面 110 cに沿つて延在する一対の延在部 130 c, 130 cと、 延在部 130 c、 130 cの端部同士を連結する連結部 130 d と、 延在部 130cに一端を連結され、 他端が片持ち状に延在する押圧部 13 0 eとからなる E字形状を有している。 付勢部材 130の組み付けに関しては、 図 2 Aにおいて、 ラック軸 110の 斜面 110 c、 110 cに対応するハウジング 101の対向面 （ここでは凹曲 面） 101h、 101 hに機械加工を行い、 押圧部 130 e、 130 eと、 斜 面 110 c、 110 cの隙間を適切な範囲に設定する。 そして、 この加工面と 铸肌面との加工部段差を利用して付勢部材 130を軸方向移動を拘束するよう にして、 孔 101 d内に取り付ける。 各押圧部 1 3 0 eは、 図 2 Cに示すように、 その両端部がラック軸 1 1 0の 斜面 1 1 0 cにのみ当接し、 その中央部がハウジング 1 0 1の孔 1 0 1 dにの み当接しており、 その弾性力によって、 ハウジング 1 0 1に対してラック軸 1 1 0の軸線 X周りの回転変位や振動を抑制するので、 例えばラトル音などの発 生も効果的に抑えることができる。 押圧部 1 3 0 eの肉厚を 3〜 5 mmとした ときに、 押圧部 1 3 0 eの中央部と斜面 1 1 0 cとの間の隙間 Δは、 0 . 0 5 〜 0. 5 mm程度であると良いが、 支持装置 1 2 0の皿バネ 1 2 4の最大変形 量より大きいことが ましい。車輪が縁石に当たるなどして生じた過大な力が、 ピニオン 1 0 3 aとラック軸 1 1 0との間に付与されたとき、 それを支持装置 1 2 0側で受け、 押圧部 1 3 0 eで受けないようにして当接部材 1 3 0の破損 等を防止するためである。 尚、 各押圧部 1 3 0 eの端部におけるラック軸 1 1 0に当接する角部に丸みを付けると、 ラック軸 1 1 0が相対移動した際に、 表 面に付着した潤滑剤が搔き取られることを抑制でき、 潤滑性を向上できる。 本実施の形態の動作を説明すると、 不図示のステアリングホイールに操舵力 が入力されたとき、かかる操舵力は、不図示のステアリングシャフトを介して， 出力軸 1 0 3に伝達され、 図 3に示すように、 互いに嚙合するピニオン 1 0 3 aとラック歯 1 1 0 aを介して出力軸 1 0 3の回転力がラック軸 1 1 0の長手 方向推力に変換され、 かかる長手方向推力によりラック軸 1 1 0が紙面垂直方 向に移動するので、 それにより不図示の車輪が転舵されることとなる。 このと き、 円筒ローラ 1 2 3は、 転動面 1 1 O b上を転動し、 低摩擦でラック軸 1 1 0の移動を許容することとなる。 本実施の形態のように、 ピニオン 1 0 3 aからラック軸 1 1 0が受ける押圧 力を円筒ローラ 1 2 3で受け、 且つラック軸 1 1 0の回転変位等は、 円筒口一 ラ 1 2 3と別体の付勢部材 1 3 0で抑えるようにしたので、 円筒ローラ 1 2 3 等の軸線方向寸法を抑制でき、 従ってラック軸 1 1 0のピニオン 1 0 3 a近傍 の構成をコンパクト化することができる。 以上、 実施の形態を参照して本発明を詳細に説明してきたが、 本発明は上記 実施の形態に限定して解釈されるべきでなく、 その趣旨を損ねない範囲で適宜 変更、 改良可能であることはもちろんである。

Claims

請求の範囲

( 1 ) ハウジングと、 転舵装置に連結され、 外面の少なくとも一部にラック 歯を形成し、 前記ハウジングに対して移動自在に支持されたラック軸と、 ステ ァリングホイ一ルに連結され、 前記ラック歯に嚙合するピニオンとを有するス テアリング装置において、

前記ラック軸は、 前記ラック軸の軸線を挟んで前記ラック歯に対して反対側 に転動面を形成すると共に、 前記転動面を挟んで両側に軸線に沿って平行に延 在する一対の面を形成しており、

更に、 前記ラック軸の転動面上を転動する転動体と、 前記一対の面に当接し て付勢力を付与する付勢部材とを有し、

前記付勢部材は、 前記ハウジングに取り付けられ、 前記ラック軸を全周にわ たって包囲する環状をなし、 且つ前記一対の面に当接して付勢力を付与する当 接部を有することを特徴とするステアリング装置。

( 2 ) 前記付勢部材の当接部は、 片持ち形状の押圧部を有することを特徴と する請求の範囲第 1項に記載のステアリング装置。