JP2004255988A

JP2004255988A - ラックピニオン式舵取装置

Info

Publication number: JP2004255988A
Application number: JP2003048123A
Authority: JP
Inventors: Masahito Hotta; 雅人堀田
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2023-02-25
Also published as: JP4192626B2

Abstract

【課題】ラック軸を支持するブッシュを作製する材料選定の自由度が高いラックピニオン式舵取装置の提供。
【解決手段】操舵部材に連結されたピニオン軸と、ピニオン軸に噛合するラック軸２と、ラック軸２を軸長方向への移動自在に収容する筒状のハウジング１と、ハウジング１とラック軸２との間に介装された筒状のブッシュ１１とを備えるラックピニオン式舵取装置において、環状凹部１３の端面１３ａ，１２ａと、該端面に対向するブッシュ１１の端面との間に弾性部材１４ａ，１４ｂを配設するようにした。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用の舵取装置の一形式として広く利用されているラックピニオン式舵取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ラックピニオン式舵取装置は、操舵部材（ステアリングホイール）に連結されたピニオン軸と、該ピニオン軸に噛合されてラックハウジング内で軸長方向への移動自在に支持されたラック軸とを備え、操舵部材の回動に連動するピニオン軸の回動をラック軸の軸長方向への移動に変換する。この変換によりラック軸の両端部に連結された左右の車輪を操向する。
【０００３】
また、ラックハウジングの内部にはブッシュが嵌合されてラック軸を軸長方向へ滑らかに移動案内する。
【０００４】
図５は、従来のラックピニオン式舵取装置のラックハウジングにおけるブッシュの嵌合状態を示す縦断面図である。
【０００５】
図において２０は円筒状をなすラックハウジングであり、ラックハウジング２０の内部にはラック軸２１が配設され、ラックハウジング２０の内面には、周方向に形成された環状凹部２０ａが設けられている。ラックハウジング２０及びラック軸２１の間には、ポリエステル系の合成樹脂により円筒状に形成されたブッシュ２２が介装されており、このブッシュ２２は一端部にフランジ部２３を備えている。ブッシュ２２は環状凹部２０ａに嵌め合わされており、ブッシュ２２及び環状凹部２０ａの嵌め合いは中間ばめ程度にしてある。また、ブッシュ２２及びラック軸２１の間は、ラック軸２１が滑らかに摺動することが可能な嵌め合い精度にしている。ブッシュ２２は、ラックハウジング２０に固定されたストッパ２４がフランジ部２３に当接することにより位置決めされている。以上の構成によりブッシュ２２はラック軸２１を軸長方向への移動自在に支持する作用をなす。
【０００６】
また、前述したブッシュ２２と同様にラック軸２１を軸長方向への移動自在に支持する軸受として、合成樹脂からなるアウターブッシュと、該アウターブッシュ内に固定されたインナーブッシュとを備える軸受が開示されている（特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−３１５９９０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ラック軸２１には、操向車輪からの路面反力等の外力が加えられるため、このような外力に耐え得るようにラック軸２１を支持するブッシュ２２は高剛性であることが要求される。
【０００９】
一方、ブッシュ２２は、ラック軸２１の軸長方向への滑らかな摺動を確保するために、低フリクション性も要求される。
【００１０】
よって、ブッシュ２２には、高剛性及び低フリクション性の両方の性能を兼ね備えた材料が要求されるため、ブッシュ２２を形成する材料選定の自由度が低いという問題があった。
【００１１】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ラックハウジング及びブッシュの構造を改良することによりラック軸を支持するブッシュの材料選定の自由度を高めたラックピニオン式舵取装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るラックピニオン式舵取装置は、操舵部材に連結されたピニオン軸と、該ピニオン軸に噛合するラック軸と、該ラック軸を軸長方向への移動自在に収容する筒状のハウジングと、該ハウジングの内面に設けられ、前記ハウジングの周方向に形成された環状凹部と、前記ラック軸及びハウジングの間に介装され、前記環状凹部に嵌合された筒状のブッシュとを備えるラックピニオン式舵取装置において、前記環状凹部の端面と、該端面に対向する前記ブッシュの端面との間に弾性部材を配設したことを特徴とする。
【００１３】
本発明においては、弾性部材の弾性変形範囲内においてブッシュが軸長方向へ移動でき、この構造自体によって低フリクション性を達成できる。これによりブッシュの材料選定における低フリクション性の要求の程度を改めることができるから、ブッシュの材料選定の自由度を向上できる。また、ブッシュが移動することによるハウジングとの衝突は、弾性部材により緩衝できるから、ブッシュに対する衝撃負荷が加わること及び衝突音が発生することを低減できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
【００１５】
実施の形態１
図１は、実施の形態１のラックピニオン式舵取装置の全体構成を示す模式図である。
【００１６】
図において１は円筒状をなすラックハウジングであり、ラックハウジング１は軸長方向を左右方向として車体（図示せず）に固定支持されている。このラックハウジング１の内部には、ラック軸２が軸長方向への移動自在に収容されている。このラック軸２の両端部は、ラックハウジング１の左右両側に突出させてあり、この突出端は、車両を操向するための操向車輪５，５（一般的には前輪）に連結されている。
【００１７】
ラックハウジング１の一端部側には、軸心間に適宜の距離をもって交叉するように、円筒状をなすピニオンハウジング６が連設されており、このピニオンハウジング６の内部には、ピニオン軸７が回動自在に支持されている。このピニオン軸７の一端部は、ピニオンハウジング６から上方に向けて突出しており、操舵部材１０が連結されたコラム軸９に中間軸８を介して連結されている。
【００１８】
ピニオンハウジング６内に延設されたピニオン軸７の他端部には、図示しないピニオンが一体形成されており、このピニオンは、ラック軸２に噛合させてある。ラック軸２は、ピニオンとの噛合部の反対側を押圧し、ラック軸２の軸長方向への移動を案内するラックガイド（図示せず）と、ラックハウジング１の他端部に配したブッシュ１１（図２参照）とにより支持されている。
【００１９】
図２は、ラックハウジング１の他端部の縦断面図である。
【００２０】
図において１１は円筒状をなすブッシュであり、ブッシュ１１はポリアミド系の合成樹脂により作製されており、ブッシュ１１の両端部夫々には、端面から軸長方向に適長に亘って縮径された嵌合部１１ａ，１１ａが設けられている。ブッシュ１１の内径は、ラック軸２が滑らかに摺動可能な嵌め合い精度に管理されている。
【００２１】
ラックハウジング１の内面には、周方向に形成された環状凹部１３が形成されており、この環状凹部１３の軸長方向の長さは、ブッシュ１１の軸長方向の長さよりも長くされている。また、環状凹部１３の直径は、ブッシュ１１との嵌め合いが隙間ばめ程度になる寸法精度が確保されている。環状凹部１３よりもラックハウジング１の他端部側（図において右側）は拡径され、後述するストッパ１２が圧入固定される係止孔１５とされている。
【００２２】
ブッシュ１１は、環状凹部１３に嵌め合わされており、ラック軸２が挿通されている。係止孔１５には略円筒のストッパ１２が圧入固定されており、環状凹部１３の端面１３ａと、この端面１３ａに対向するブッシュ１１の一端面との間、及び環状凹部１３の端面となるストッパ１２の端面１２ａと、この端面１２ａに対向するブッシュ１１の他端面との間には夫々空隙ｔがある。この空隙ｔには、ブッシュ１１の嵌合部１１ａ，１１ａに外嵌し、ゴム等により形成された環状をなす弾性部材１４ａ，１４ｂが夫々配設されている。ブッシュ１１の一端面側に配設された弾性部材１４ａは、環状凹部１３の端面１３ａと環状凹部１３の周面１３ｂとに当接しており、ブッシュ１１の他端面側に配設された弾性部材１４ｂは、ストッパ１２の端面１２ａと環状凹部１３の周面１３ｂとに当接している。
【００２３】
以上の構成により、ブッシュ１１の軸長方向両側には空隙ｔがあるから、ブッシュ１１は軸長方向へ移動することができる。これにより、構造自体によって低フリクション性を達成できるから、従来は高剛性及び低フリクション性を兼ね備えた限られた材料しか採用できなかったブッシュ１１の材料選定の自由度を高められる。
【００２４】
また、空隙ｔに弾性部材１４ａ，１４ｂを配設したから、ラック軸２の移動による作用又は車両走行時の振動による作用によりブッシュ１１が軸長方向へ移動しても、環状凹部１３の端面１３ａ及びブッシュ１１の一端面の衝突と、ストッパ１２の端面１２ａ及びブッシュ１１の他端面の衝突とは防止され、ブッシュ１１に衝撃負荷が加わることがないと共に、衝突音は発生しない。また、弾性部材１４ａ，１４ｂは環状凹部１３の周面１３ｂにも当接しているから、ブッシュ１１と環状凹部１３の周面１３ｂとの衝突も防止されてブッシュ１１に衝撃負荷が加わることがないと共に、衝突音は発生しない。
【００２５】
なお、ブッシュ１１は、ポリアミド系の合成樹脂により作製したが、ポリウレタン系、ポリプロピレン又はフッ素樹脂等の合成樹脂により作製してもよい。また、合成樹脂以外の材料にて作製してもよく、例えば金属製の筒状材にフッ素樹脂等をコーティングしたものにより作製してもよい。
【００２６】
実施の形態２
本実施の形態２のラックピニオン式舵取装置の全体構成は、実施の形態１のラックピニオン式舵取装置と略同様のため、同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。異なる構成は、ラックハウジング１の他端部に配されたブッシュ１１Ａ近傍の態様である。
【００２７】
図３は、実施の形態２におけるラックハウジング１の他端部の縦断面図である。
【００２８】
円筒状をなすブッシュ１１Ａの他端部は拡径されてフランジ部１１ｂを形成しており、このフランジ部１１ｂには、ブッシュ１１Ａの他端面から適長縮径された嵌合部１１ａが設けられている。
【００２９】
ラックハウジング１の内面には、前述のフランジ部１１ｂに対応するように拡径された部分を備える環状凹部１３Ａが形成されている。この拡径された部分の軸長方向の長さは、フランジ部１１ｂの軸長方向の長さに、図に示した寸法ｔ１とｔ２とを加えた長さとされている。なお、寸法ｔ２はｔ１よりも長くされている。
【００３０】
環状凹部１３Ａの端面１３ａと、この端面１３ａに対向するブッシュ１１Ａの一端面との間の空隙ｔ１には、環状凹部１３Ａの端面１３ａ及び周面１３ｂにより形成される角部と、ブッシュ１１Ａの嵌合部１１ａから拡径される角部とに当接する弾性部材としての皿ばね１６ａが配設されている。また、ストッパ１２の端面１２ａと、この端面１２ａに対向するブッシュ１１Ａの他端面との間の空隙ｔには、ストッパ１２の端面１２ａ及び環状凹部１３Ａの拡径された部分の周面１３ｃにより形成される角部と、フランジ部１１ｂ側の嵌合部１１ａから拡径される角部とに当接する弾性部材としての皿ばね１６ｂが配設されている。
【００３１】
本実施の形態２においては、実施の形態１の弾性部材１４ａ，１４ｂに変えて皿ばね１６ａ，１６ｂを空隙ｔ１に配設したから、ブッシュ１１Ａが軸長方向に移動する外力の値を皿ばね１６ａ，１６ｂのばね定数を変更することにより任意に設定できる。これにより、ラックハウジング１及びブッシュ１１Ａの構造自体による低フリクション性の程度を任意に設定できる。なお、皿ばね１６ａ，１６ｂに変えてコイルスプリング等を用いることも可能である。
【００３２】
実施の形態３
本実施の形態３は、実施の形態２と同様に、実施の形態１に対し、ラックハウジング１の他端部に配されたブッシュ１１Ｂ近傍の態様が異なる。その他の構成は、実施の形態１のラックピニオン式舵取装置と略同様のため、同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３３】
図４は、実施の形態３におけるラックハウジング１の他端部の縦断面図である。
【００３４】
円筒状をなすブッシュ１１Ｂの他端部は拡径されてフランジ部１１ｂを形成しており、このフランジ部１１ｂには、ブッシュ１１Ｂの他端面から適長縮径された嵌合部１１ａが設けられている。フランジ部１１ｂの周方向には、ブッシュ１１Ｂの他端面から軸長方向へブッシュ１１Ｂの略中央まで達する割り溝１８が数箇所設けられている（図４には一箇所のみ図示）。
【００３５】
ラックハウジング１の内面には、フランジ部１１ｂに対応するように拡径された部分を備える環状凹部１３Ａが形成されており、拡径された部分の軸長方向の長さは、実施の形態２と同様に構成してある。環状凹部１３Ａよりもラックハウジング１の他端部側には、係止孔１５が形成されておらず、環状凹部１３Ａの拡径された部分でない位置の周面１３ｂと略同一の径を有する孔が形成されている。
【００３６】
ブッシュ１１Ｂは、割り溝１８の溝幅を狭めるようにフランジ部１１ｂを縮径されて環状凹部１３Ａ内に挿入され、嵌合されており、ストッパ１２は配設されていない。ブッシュ１１Ｂの一端面側の空隙ｔ１には、実施の形態１と同様に弾性部材１４ａが配設されている。また、ブッシュ１１Ｂの他端面側の空隙ｔ１には、フランジ部１１ｂの嵌合部１１ａに外嵌された弾性部材１４ｂが配設されており、この弾性部材１４ｂは、環状凹部１３Ａの拡径された部分の周面１３ｃと、拡径された部分の端面（ラックハウジング１の他端部側）とに当接している。
【００３７】
本実施の形態３においては、ブッシュ１１Ｂのフランジ部１１ｂに割り溝１８を数箇所設け、フランジ部１１ｂを縮径して環状凹部１３Ａが備える拡径した部分に嵌め合わせるから、ストッパ１２が不要となり、部品点数の削減及び組み付け工数の削減が可能となる。
【００３８】
以上の実施の形態１、２及び３においては、環状凹部１３，１３Ａの端面１３ａと、この端面１３ａに対向するブッシュ１１，１１Ａ，１１Ｂの一端面との間、及び端面１３ａとは逆側の環状凹部１３，１３Ａの端面（ストッパ１２の端面１２ａ又は環状凹部１３，１３Ａの拡径された部分のラックハウジング１他端側端面）と、この端面１３ａに対向するブッシュ１１，１１Ａ，１１Ｂの他端面との間には、弾性部材１４ａ，１４ｂ又は弾性部材としての皿ばね１６ａ，１６ｂが配設されているが、この部分に配設される部材は、弾性部材１４ａ，１４ｂ又は皿ばね１６ａ，１６ｂ等に限らず、弾性を有する部材であればよい。
【００３９】
また、空隙ｔは、ブッシュ１１，１１Ａ，１１Ｂの軸長方向両側にあるが、両側にあるようにする必要はなく、片側だけに空隙ｔができるように構成してもよい。
【００４０】
さらに、前述した実施の形態１、２及び３は、運転者により操舵部材１０に加えられる操作力のみで舵取りを行わせるマニュアルステアリング装置への適用例について述べたが、本発明は、油圧アクチュエータ又は電動モータの発生力により舵取りを補助するパワーステアリング装置への適用も可能であることは言うまでもない。
【００４１】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明に係るラックピニオン式舵取装置においては、ブッシュの端面と環状凹部の端面との間に弾性部材が配設されており、ブッシュは、弾性部材の弾性変形範囲内において軸長方向に移動できるから、ハウジング及びブッシュの構造自体によって低フリクション性を達成できる。これによりブッシュの材料選定における低フリクション性の要求の程度を改めることができるから、ブッシュの材料選定の自由度を向上できる。また、ブッシュが移動することによるハウジングとの衝突は、弾性部材により緩衝できるから、ブッシュに対する衝撃負荷が加わること及び衝突音が発生することを低減できる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るラックピニオン式舵取装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】ラックハウジングの他端部の縦断面図である。
【図３】ラックハウジングの他端部の縦断面図である。
【図４】ラックハウジングの他端部の縦断面図である。
【図５】従来のラックピニオン式舵取装置のラックハウジングにおけるブッシュの嵌合状態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ラックハウジング（ハウジング）
２ラック軸
７ピニオン軸
１０操舵部材
１１，１１Ａ，１１Ｂブッシュ
１３，１３Ａ環状凹部
１４ａ，１４ｂ弾性部材
１６ａ，１６ｂ皿ばね（弾性部材）

Claims

操舵部材に連結されたピニオン軸と、該ピニオン軸に噛合するラック軸と、該ラック軸を軸長方向への移動自在に収容する筒状のハウジングと、該ハウジングの内面に設けられ、前記ハウジングの周方向に形成された環状凹部と、前記ラック軸及びハウジングの間に介装され、前記環状凹部に嵌合された筒状のブッシュとを備えるラックピニオン式舵取装置において、
前記環状凹部の端面と、該端面に対向する前記ブッシュの端面との間に弾性部材を配設したことを特徴とするラックピニオン式舵取装置。