JP2006123643A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 サポートヨークによる支持側におけるラック軸の撓みを、ラック軸の摺動抵抗の増大を伴うことなく抑制し、この撓みに起因する不具合の発生を未然に防止する。
【解決手段】 操舵に応じて回転するピニオン21に噛合するラック歯11を備えるラック軸１を、筒形をなすラックハウジング10の内部に、ラック歯11の形成域から離れた側の端部に内嵌保持されたラックブッシュ24と、ラック歯11の形成域の背面に弾接するサポートヨーク23とにより２点支持してあるラックピニオン式のステアリング装置において、ラック歯11の形成域に近い側のラックハウジング10の端部に、ラック軸１の外周面に所定のギャップを有して対向し、通常時には接触せず、大なる撓みが生じたときに接触するストッパ環３を内嵌保持させた構成とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、操舵部材の操作に応じたピニオンの回転を、該ピニオンに噛合するラック軸の軸長方向の移動に変換して操舵を行わせる構成としたラックピニオン式のステアリング装置に関し、更に詳しくは、前記ラック軸を筒形のハウジングの内部に支持するための支持構造に関する。

車両のステアリング装置の一形式として広く採用されているラックピニオン式のステアリング装置は、車体の左右方向に延設された筒形のハウジングの内部に軸長方向への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等の操舵部材に連動連結され、ラック軸の中途部に設けたラック歯に噛合するピニオンとを備え、舵取りのための操舵部材の操作に連動するピニオンの回転をラック軸の軸長方向の移動に変換し、この移動を、ラック軸の両端に各別のタイロッドを介して連結された左右の操舵用の車輪（一般的には左右の前輪）に伝えて操舵を行わせる構成となっている。

前記ハウジングの内部でのラック軸の支持は、一般的に、ラック歯の形成域の背面にてラック軸に弾接し、前記ラック歯とピニオンとの噛合部に所定の予圧を加えるサポートヨークと、該サポートヨークの弾接位置から離れた側のハウジングの端部に嵌着されたラックブッシュとによる２点支持によりなされている（例えば、特許文献１、２参照）。
実開昭５７−１３３４７０号公報 特開平８−１６９３５０号公報

このようなラックピニオン式のステアリング装置においては、操舵のためのラック軸の移動が、各別のタイロッドを介して操舵用の車輪に加わる路面反力の作用下にて種々の方向への撓みを伴って生じるため、前述の如くラック軸を２点支持するラックブッシュ及びサポートヨークとの間の摺動抵抗が大きく、また、撓みの方向により変動して操舵フィーリングの悪化を招来するという問題がある。

この問題の解消を図るべく、従来から、ラックブッシュによる支持側においては、前記特許文献１、２にも開示されているように、ラックブッシュの取付け構造及び形状の工夫がなされ、所定の改善効果が得られている。

一方、サポートヨークによる支持側においては、該サポートヨークの押しばねのばね力を弱め、ラック軸への弾接力を小さくすることにより摺動抵抗を軽減し得るが、このようにした場合、ラック歯とピニオンとの噛合部における予圧が不足し、ラック軸の撓みの影響により噛合隙間が発生して、ラック歯とピニオンとの衝突による耳障りな歯打ち音を生じるという不具合が発生する。

また、一部のラックピニオン式のステアリング装置においては、サポートヨークによる支持側にもラックブッシュを備え、両側のラックブッシュと、これらの間のサポートヨークとによる３点支持構造が採用されているが、この支持構造は、サポートヨークによる前記噛合部への予圧の付与が、両側のラックブッシュによるラック軸の拘束により阻害されるという問題を有しており、好ましい支持構造ではない。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、サポートヨークによる支持側におけるラック軸の撓みを、ラック軸の摺動抵抗の増大を伴うことなく抑制し、この撓みに起因する不具合の発生を未然に防止し得るラックピニオン式のステアリング装置を提供することを目的とする。

本発明の第１発明に係るステアリング装置は、操舵に応じて回転するピニオンに噛合するラック歯を備えるラック軸を、筒形をなすハウジングの内部に、前記ラック歯の形成域から離れた側の端部に内嵌保持されたラックブッシュと、前記形成域の背面に弾接するサポートヨークとにより、軸長方向への移動自在に２点支持してあるラックピニオン式のステアリング装置において、前記ハウジングの前記ラック歯の形成域に近い側の端部に内嵌保持され、前記ラック軸の外周面に所定のギャップを有して対向するストッパ環を備えることを特徴とする。

本発明の第２発明に係るステアリング装置は、第１発明におけるストッパ環が、前記ラック歯の形成域に面して、他部よりも薄肉とされた逃げ部を備えることを特徴とする。

本発明の第１発明に係るステアリング装置においては、ラック軸を支持する筒形のハウジングのラック歯の形成域に近い側の端部にストッパ環を内嵌保持させ、ラック軸の外周面に所定のギャップを有して対向させてあるから、サポートヨークによる支持側においてラック軸に生じる過大な撓みがストッパ環との当接により制限され、歯打ち音の発生等の不具合の発生を未然に防止することが可能となる上、前記ストッパ環は、撓みが小さい状態で移動するラック軸には摺接せず、摺動抵抗を増大する虞れもない。

本発明の第２発明に係るステアリング装置においては、ラック軸のラック歯の形成域に対面するストッパ環の周方向部位に他部よりも薄肉とされた逃げ部を設けたから、ラック軸の撓みによるストッパ環との当接がラック歯の形成域において生じる虞れが緩和され、ラック歯のエッジ部との摺接によるストッパ環の損傷を未然に防止することが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。

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。図１は、本発明に係るステアリング装置の要部の構成を示す正面断面図であり、ステアリングホイール等の操舵部材の操作に応じて軸回りに回転するピニオン軸２の回転を、該ピニオン軸２に噛合するラック軸１の軸長方向の移動に変換して操舵を行わせるラックピニオン式のステアリング装置として構成されている。

ラック軸１は、図示しない車体の左右方向に延設された筒形をなすラックハウジング10の内部に軸長方向への移動自在に支持されている。ラックハウジング10の一側端部の近傍には、短寸の筒形をなすピニオンハウジング20が連設されており、該ピニオンハウジング20の内部には、前記ラック軸１と交叉する軸回りに回転自在にピニオン軸２が支持されている。ラック軸１の中途部外面には、ピニオン軸２との交叉部の両側に所定の長さ範囲に亘ってラック歯11が形成されており、該ラック歯11は、ピニオン軸２の下半部に一体形成されたピニオン21に噛合させてある。

ラック軸１の両端部は、ラックハウジング10の両側外部に適長突出され、これらの突出端は、各別の玉継手12，12及びタイロッド13，13を介して、図示しない左右両側の操舵用の車輪に連結されている。またピニオン軸２の上部は、ピニオンハウジング20の上側外部に適長突出され、この突出端は、図中に模式的に示すステアリングホイール22に連結されている。

ラックハウジング10の内部のラック軸１は、ピニオン21との噛合部においてラック歯11の形成側と逆側（図の手前側）の面から弾接するサポートヨーク23と、この弾接位置から離れた側のラックハウジング10の一側端部に内嵌固定された円筒形のラックブッシュ24とにより２点支持されている。ラックブッシュ24は、本願出願人による実開平4-135875号公報に開示されているように、ポリエステルエラストマ等の低摩擦係数を有する樹脂材料を外周面に軸方向に延びる多数の突条を備える円筒形に成形してなり、各突条の頂部をラックハウジング10に設けた嵌合孔の内周面に当接するように嵌合保持させ、内側に挿通支持されたラック軸１を滑らかに摺動案内すると共に、後述の如く発生するラック軸１の撓みを、前記突条の弾性変形により許容する構成としてある。

一方、サポートヨーク23の弾接位置に近い側のラックハウジング10の他側端部には、本発明の特徴であるストッパ環３が内嵌固定されている。図２は、ストッパ環３の嵌着位置近傍の拡大断面図、図３は、図２の III−III 線による横断面図である。

ストッパ環３は、ラックブッシュ24と同様の低摩擦係数を有する樹脂材料により成形された短寸の円筒であり、ラックハウジング10の同側端部に設けた嵌合孔に同軸上に内嵌固定されている。このストッパ環３は、ラックブッシュ24とは異なり、ラック軸１の外径よりも適宜に大きい内径を有しており、図２に示す如く、ストッパ環３の内側に挿通されたラック軸１の外周面との間に所定のギャップＧが確保されている。

また図３に示す如くストッパ環３は、他部よりも大きい内径を有する逃げ部30を所定の角度範囲に亘って備えており、該ストッパ環３は、ラック軸１の外面のラック歯11の形成域に前記逃げ部30が整合するように周方向に位置決めされてラックハウジング10に内嵌固定されている。このような位置決めは、例えば、ストッパ環３の外周面の一か所に凸部31を、またラックハウジング10の同側端面の一か所に凹部14を夫々設け、これらを、図３に示す如く相互に係合させる等の手段により、ラック軸１の組み付け前に実現することができる。

以上の如く構成されたラックピニオン式操舵装置において、ピニオン軸２及びこれと一体形成されたピニオン21は、操舵のためのステアリングホイール22の回転操作に応じて軸回りに回転する。このピニオン軸２の回転は、ピニオン21とラック歯11との噛合部においてラック軸１の軸長方向の移動に変換され、該ラック軸１が、サポートヨーク23及びラックブッシュ24による２点支持下にて軸長方向に移動し、この移動が、玉継手12，12及びタイロッド13，13を介して左右の操舵用の車輪に伝えられ、これらの車輪が、ステアリングホイール22の操作の方向に操作量に応じて操舵される。

このときラック軸１の両端部には、操舵用の車輪に加わる路面反力が各別のタイロッド13，13を介して作用しており、これらのタイロッド13，13は、夫々の玉継手12，12を枢軸として種々の方向に傾倒可能であるから、ラック軸１の前述した移動は、種々の方向から加わる前記路面反力の作用により、この作用方向に撓みを伴って生じる。

ここで、ラック軸１の一側を支持するラックブッシュ24は、前述した如く、種々の方向に撓みが生じたラック軸１を、この撓みを許容しつつ安定して支え、滑らかに摺動案内することが可能である。一方ラック軸１の他側は、サポートヨーク23によりピニオン21に押し付けられた状態で支持されており、この支持部においては、押し付け方向以外のラック軸１の撓みを十分に抑えることができず、この撓みの影響により、ピニオン21とラック歯11との間に噛合隙間が発生して歯打ち音を生じるという不具合が発生する。

本発明に係るステアリング装置は、サポートヨーク23の側のラックハウジング10の端部に嵌着固定されたストッパ環３を備えており、該ストッパ環３は、ラック軸１の外周面にギャップＧを隔てて対向している。従って、ラック軸１の同側に撓みが生じた場合、この撓みの大きさがギャップＧに達した段階にてストッパ環３の内面にラック軸１が当接することとなり、この当接によりラック軸１の撓みが抑えられる。

ストッパ環３とラック軸１との間のギャップＧの大きさは、ピニオン21とラック歯11との噛合状態への影響が軽微である撓みの大きさに応じて設定してあり、これにより、ラック軸１の過度の撓みに伴う歯打ち音の発生を有効に防止することが可能となる。一方、ストッパ環３とラック軸１との間には、全周に亘ってギャップＧが確保してあり、ストッパ環３は、通常操舵中に想定される程度の撓みを有して移動するラック軸１には摺接しないから、該ラック軸１は、小さい摺動抵抗下にて滑らかに摺動することができ、良好な操舵フィーリングを得ることができる。

またストッパ環３は、ラック軸１外周のラック歯11の形成域に面して逃げ部30を有しており、この逃げ部30は、ラック軸１にラック歯11の形成側に向かう撓みが生じた場合、該ラック歯11のエッジ部との当接を防止する作用をなす。これにより、前記エッジ部の摺接によるストッパ環３の損傷を未然に防止することが可能となる。なお、ラック歯11の形成側に向かうラック軸１の撓みは、ラック歯11とピニオン21との噛合隙間を減じる方向の撓みであり、歯打ち音の発生を伴うことはない。

なお以上の実施の形態においては、運転者によりステアリングホイール22に加えられる操作力のみによって操舵が行われるステアリング装置について説明したが、油圧シリンダが発生する油圧力により操舵を補助する油圧パワーステアリング装置、又は電動モータの発生力により操舵を補助する電動パワーステアリング装置においても適用可能であることは言うまでもない。

本発明に係るステアリング装置の要部の構成を示す正面断面図である。 ストッパ環の嵌着位置近傍の拡大断面図である。 図２の III−III 線による横断面図である。

符号の説明

１ ラック軸
２ ピニオン軸
３ ストッパ環
10 ラックハウジング（ハウジング）
11 ラック歯
21 ピニオン
23 サポートヨーク
24 ラックブッシュ
30 逃げ部

Claims (2)

1. 操舵に応じて回転するピニオンに噛合するラック歯を備えるラック軸を、筒形をなすハウジングの内部に、前記ラック歯の形成域から離れた側の端部に内嵌保持されたラックブッシュと、前記形成域の背面に弾接するサポートヨークとにより、軸長方向への移動自在に２点支持してあるラックピニオン式のステアリング装置において、
   前記ハウジングの前記ラック歯の形成域に近い側の端部に内嵌保持され、前記ラック軸の外周面に所定のギャップを有して対向するストッパ環を備えることを特徴とするステアリング装置。
2. 前記ストッパ環は、前記ラック歯の形成域に面して、他部よりも大きい内径を有する逃げ部を備える請求項１記載のステアリング装置。

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