JP2017087972A

JP2017087972A - 転舵軸支持構造

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Publication number: JP2017087972A
Application number: JP2015220606A
Authority: JP
Inventors: 哲雄池田; Tetsuo Ikeda; 秀年隅原; Hidetoshi Sumihara; 阿部　諭; Satoshi Abe; 諭阿部; 理香中尾; Rika Nakao; 健二窪木; Kenji Kuboki; 要城下; Kaname Shiroshita
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2015-11-10
Filing date: 2015-11-10
Publication date: 2017-05-25
Also published as: EP3168115A1; US20170130769A1; CN107021128A; US9995337B2

Abstract

【課題】空気流通に起因する異音発生を抑制する転舵軸支持構造を提供する。
【解決手段】ハウジング２０内に環状弾性部材４０で支持されたラックブッシュ３０が、ブッシュ本体５０と、ブッシュ本体５０の第１軸方向端部５１から径方向外方Ｒ１に延びる鍔部６０とを含む。鍔部６０は、ハウジング２０の内周２０ａの段部２３に位置決めされる。ブッシュ本体５０が、第２軸方向端部５２から軸方向Ｘの途中部まで延びる第２軸方向スリット３２を含む。ハウジング２０の内周２０ａとブッシュ本体５０の外面５０ａとの間に、第２軸方向スリット３２に連通する隙間空間Ｓが形成される。鍔部６０の凹溝６１（連通路）が、ハウジング２０内においてラックブッシュ３０よりもハウジング端２０ｅ側に配置される第１空間Ｐ１（ハウジング端側空間）を隙間空間Ｓに連通する。
【選択図】図４

Description

本発明は転舵軸支持構造に関する。

自動車のステアリング装置において、転舵軸としてのラック軸をハウジング内に往復動可能に支持するラックブッシュが提案されている（例えば特許文献１を参照）。
一般に、ハウジングの各端部から突出するラック軸の各端部は、一端がハウジングの端部に外嵌された対応するブーツによって覆われて保護されている。ラック軸の軸方向移動に伴って何れか一方のブーツが伸長し、他方のブーツが短縮する。ブーツの伸縮に伴って、ブーツ内が加圧されたり減圧されたりする。このため、ラックブッシュの一端側と他端側との間で空気が流通され、笛吹音のような異音が発生する。

そこで、ラックブッシュの内周に、ラックブッシュの一端から他端へと延びる軸方向溝を設ける技術が提案されている（例えば特許文献２を参照）。

特開２０１３−１４２４５１号公報特開２００４−１８３７８０号公報

特許文献２では、ラックブッシュは、一端に径方向外方に延びる鍔部を形成している。鍔部がハウジングの内周の段部に係合することより、ラックブッシュが軸方向に位置決めされる。
鍔部がハウジング内周の段部に当接しているため、ラックブッシュの外周側（すなわちラックブッシュとハウジングとの間）を通しての空気の流通は、ほとんどない。このため、ラックブッシュの内周側（すなわちラックブッシュとラック軸との間）を通してのみの空気流通となり、流通断面積が狭いために、異音発生を抑制できないおそれがある。

本発明の目的は、空気流通に起因する異音の発生を抑制することができる転舵軸支持構造を提供することである。

請求項１の発明は、転舵軸（８）が同軸的に挿通され、内周（２０ａ）にハウジング端（２０ｅ）側に向く段部（２３）が形成された筒状のハウジング（２０）と、前記ハウジング端側の第１軸方向端部（５１）と、前記第１軸方向端部の反対側の第２軸方向端部（５２）と、前記ハウジングの前記内周に対向する外面（５０ａ）と、前記転舵軸を軸方向（Ｘ）に摺動可能に支持する内面（５０ｂ）と、前記外面に形成されて周方向（Ｙ）に延びる外向凹部（５３）と、前記第２軸方向端部から前記外向凹部と交差して軸方向の途中部まで延びる軸方向スリット（３２）とを有するブッシュ本体（５０）と、前記ブッシュ本体の前記第１軸方向端部から径方向外方（Ｒ１）に延び前記段部に係合して軸方向に位置決めされた鍔部（６０；６０Ｐ）とを含む筒状のブッシュ（３０；３０Ｐ）と、前記外向凹部に収容されて前記ハウジングの前記内周と前記ブッシュの前記外面との間に、前記軸方向スリットに連通する隙間空間（Ｓ）が形成されるように、前記ハウジングに対して前記ブッシュを弾性支持する環状弾性部材（４０）と、を備え、前記鍔部は、前記ハウジング内において前記ブッシュよりも前記ハウジング端側に配置されるハウジング端側空間（Ｐ１）を前記隙間空間に連通する連通路（６１；６１Ｐ）を形成している転舵軸支持構造（Ａ）を提供する。

なお、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素等を表すが、このことは、むろん、本発明がそれらの実施形態に限定されるべきことを意味するものではない。以下、この項において同じ。
請求項２のように、前記連通路は、前記ハウジングの前記内周に対向する凹溝（６１；６１Ｐ）であってもよい。

請求項３のように、前記ハウジングの前記内周は、前記段部に隣接して前記隙間空間を区画する部分（２０ａ１）を含み、前記凹溝の底部（６２）は、前記段部に隣接して前記隙間空間を区画する前記部分よりも径方向内方（Ｒ２）に配置されていてもよい。
請求項４のように、前記ブッシュを軸方向から見たときに、前記周方向に関して、前記凹溝の少なくとも一部の位置が、前記軸方向スリットの少なくとも一部の位置と同じ位置に配置されていてもよい。

請求項５のように、前記凹溝の底部は、前記ブッシュ本体の外面において前記隙間空間を区画する部分（５０ａ１）よりも径方向外方に配置され、前記周方向に関して、前記凹溝の幅（Ｗ１）が、前記軸方向スリットの幅（Ｗ２）よりも大きくされていてもよい。

請求項１の発明では、ブッシュ本体の第１軸方向端部から延びる鍔部の連通路が、ハウジング内において、ブッシュよりもハウジング端側に配置されるハウジング端側空間と、ブッシュの外周側の隙間空間とを連通する。前記隙間空間は、ブッシュ本体の第２軸方向端部から延びる軸方向スリットに連通している。これにより、第１軸方向端部側と第２軸方向端部側との間で空気流通に寄与する流路の断面積を増大することができる。このため、空気流通に起因する異音の発生を抑制することができる。

請求項２の発明では、連通路として、鍔部に凹溝を形成するので、製造し易い。
請求項３の発明では、凹溝の底部が、ハウジングの内周において段部に隣接して隙間空間を区画する部分よりも径方向内方に配置されることで、凹溝が実質的に連通路として機能することができる。
請求項４の発明では、凹溝と軸方向スリットとの距離が近くなるので、空気が一層流通し易くなる。

請求項５の発明では、強度低下を抑制しつつ、凹溝の流路断面積を広くすることができる。

本発明の第１実施形態の転舵軸支軸構造が適用されたステアリング装置の概略構成を示す模式図である。第１実施形態においてラックブッシュの斜視図である。第１実施形態においてラックブッシュの要部の概略平面図である。第１実施形態の転舵軸支持構造の断面図であり、詳しくは第２軸方向スリットに沿って切断された断面図である。第１実施形態の転舵軸支持構造の断面図であり、詳しくは第１軸方向スリットに沿って切断された断面図である。本発明の第２実施形態に係るラックブッシュの要部の概略平面図である。

以下に、本発明の実施形態を添付図面を参照しつつ具体的に説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態の転舵軸支持構造が適用されたステアリング装置１の概略構成を示す模式図である。図１に示すように、ステアリング装置１は、回転操作されるステアリングホイール等の操舵部材２と、操舵部材２の回転に連動して転舵輪３を転舵する転舵機構４とを備える。また、ステアリング装置１は、一端に操舵部材２が取り付けられたステアリングシャフト５と、中間軸６とを備える。

転舵機構４は、例えばラックアンドピニオン機構により構成されている。転舵機構４は、ピニオン軸７と、転舵軸としてのラック軸８とを含む。ピニオン軸７は、中間軸６を介してステアリングシャフト５と連結されている。ピニオン軸７は、その端部近傍にピニオン７ａを形成している。ラック軸８は、軸方向Ｘの一部の外周に、ピニオン軸７のピニオン７ａに噛み合うラック８ａを形成している。

また、ステアリング装置１は、ラック軸８（転舵軸）を支持する転舵軸支持構造Ａを備える。転舵軸支持構造Ａは、筒状のハウジング２０（ラックハウジングに相当）と、射出成形樹脂により形成された円筒状のラックブッシュ３０と、一対の環状弾性部材４０とを含む。
ハウジング２０は、車体に固定されている。ハウジング２０には、ラック軸８が同軸的に挿通されている。ラックブッシュ３０は、ハウジング２０内でラック軸８を取り囲む円筒状をなしている。一対の環状弾性部材４０は、ラックブッシュ３０を取り囲む例えばＯリングである。一対の環状弾性部材４０によって、ラックブッシュ３０が、ハウジング２０の内周２０ａに弾性的に支持されている。

ラック軸８は、一対のラック軸端８ｅを含む。各ラック軸端８ｅは、ハウジング２０のそれぞれ対応するハウジング端２０ｅから突出している。各ラック軸端８ｅは、対応するボールジョイント９を介して、対応するタイロッド１０の一端と連結されている。各タイロッド１０の他端は、対応するナックルアーム１１を介して対応する転舵輪３に連結されている。

ステアリング装置１は、一対の筒状のブーツ７０を備える。各ブーツ７０は、ハウジング端２０ｅ、ラック軸端８ｅ、ボールジョイント９、およびタイロッド１０の一部を覆っている。ブーツ７０は、例えばポリオレフィン系エラストマー等の合成樹脂によって形成されており、伸縮可能である。
各ブーツ７０は、ラック軸８の軸方向に延び、環状の第１ブーツ端７１と、環状の第２ブーツ端７２と、蛇腹部７３とを備える。各ブーツ７０の内部は、封止されている。すなわち、第１ブーツ端７１は、ハウジング端２０ｅの外周に締め付け固定され、第２ブーツ端７２は、タイロッド１０の途中部の外周に締め付け固定されている。蛇腹部７３は、第１ブーツ端７１と第２ブーツ端７２との間に介在し、山部と谷部とを交互に配置している。

操舵部材２が回転操作されてステアリングシャフト５が回転されると、この回転がピニオン７ａおよびラック８ａによって、ラック軸８の軸方向Ｘの直線運動に変換される。これにより、転舵輪３の転舵が達成される。
また、ラック軸８の軸方向Ｘの移動に伴って、何れか一方のブーツ７０が伸長し、他方のブーツ７０が短縮することになる。このとき、ブーツ７０の蛇腹部７３が柔軟に伸縮してラック軸８の動きに追従する。

図２は、ラックブッシュ３０の斜視図である。図３はラックブッシュ３０の要部の概略平面図である。図４および図５は、それぞれ転舵軸支持構造Ａの断面図である。
図２、図４および図５に示すように、ラックブッシュ３０は、ブッシュ本体５０と、鍔部６０とを備えている。ブッシュ本体５０は、ハウジング端２０ｅ側の第１軸方向端部５１と、第１軸方向端部５１の反対側の第２軸方向端部５２とを備えている。

図４に示すように、ハウジング２０の内周２０ａには、環状溝２１が形成されている。環状溝２１に、ラックブッシュ３０の鍔部６０が収容されている。環状溝２１は、底部２２と、一対の内壁部からなる一対の段部２３，２４とを含む。段部２３は、ハウジング端２０ｅ側に向いている。
ラックブッシュ３０の鍔部６０は、ブッシュ本体５０の第１軸方向端部５１から径方向外方Ｒ１に延びている。鍔部６０がハウジング２０の段部２３または段部２４に当接することにより、ラックブッシュ３０が、ハウジング２０に対して軸方向Ｘに位置決めされる。

ハウジング２０内の空間が、ラックブッシュ３０よりもハウジング端２０ｅ側に配置されるハウジング端側空間としての第１空間Ｐ１と、ラックブッシュ３０に対して第１空間Ｐ１の反対側に配置される第２空間Ｐ２とを含む。第１空間Ｐ１（ハウジング端側空間）は、ブーツ７０内に直接連通する空間である。
ブッシュ本体５０は、ハウジング２０の内周２０ａに対向する外面５０ａと、ラック軸８を軸方向Ｘに摺動可能に支持する内面５０ｂとを備えている。内面５０ｂとラック軸８との間には、潤滑用のグリースが充填されている。

図２および図４に示すように、外面５０ａには、周方向Ｙに延び軸方向Ｘに離隔した一対の外向凹部５３が形成されている。
図４に示すように、一対の環状弾性部材４０のそれぞれは、対応する外向凹部５３に収容されて弾性的に圧縮された状態で、ハウジング２０の内周２０ａに弾性嵌合されている。一対の環状弾性部材４０は、ハウジング２０の内周２０ａとラックブッシュ３０のブッシュ本体５０の外面５０ａとの間に隙間空間Ｓが形成されるように、ハウジング２０に対してラックブッシュ３０を弾性支持している。

図２に示すように、ラックブッシュ３０は、第１軸方向スリット３１および第２軸方向スリット３２を備える。図２および図４に示すように、第１軸方向スリット３１は、第１軸方向端部５１から軸方向Ｘの途中部まで延びている。図２および図５に示すように、第２軸方向スリット３２は、第２軸方向端部５２から軸方向Ｘの途中部まで延びている。
図２に示すように、第１軸方向スリット３１および第２軸方向スリット３２は、周方向Ｙに関してそれぞれ等配で且つ周方向互い違いに交互に配置されている。ラックブッシュ３０は、これらの軸方向スリット３１，３２を形成することで、弾性的に縮径可能である。

鍔部６０は、第１軸方向スリット３１によって周方向Ｙに離隔する複数のセグメント６０ｓｇに分割されている。鍔部６０の各セグメント６０ｓｇには、連通路としての凹溝６１が形成されている。
図２および図４に示すように、凹溝６１（連通路）は、ハウジング２０内において、ラックブッシュ３０よりもハウジング端２０ｅ側に配置される第１空間Ｐ１と隙間空間Ｓとを連通している。凹溝６１（連通路）は、ハウジング２０の内周２０ａに対向する鍔部６０の外面に形成されて軸方向Ｘに延びている。

図４に示すように、ハウジング２０の内周２０ａは、環状溝２１の段部２３に隣接して隙間空間Ｓを区画する部分２０ａ１を含む。鍔部６０の凹溝６１の底部６２は、段部２３に隣接して隙間空間Ｓを区画する部分２０ａ１よりも、径方向内方Ｒ２に配置されている。
すなわち、ハウジング２０の中心軸Ｃ１（転舵軸としてのラック軸８の中心軸に相当）と凹溝６１の底部６２との距離Ｄ１が、ハウジング２０の中心軸Ｃ１と前記部分２０ａ１との距離Ｄ２よりも小さくされている（Ｄ１＜Ｄ２）。

また、図３に示すように、周方向Ｙに関して、凹溝６１の幅Ｗ１が、第２軸方向スリット３２の幅Ｗ２よりも大きくされている（Ｗ１＞Ｗ２）。
また、図２を参照して、ラックブッシュ３０を軸方向Ｘから見たときに、ラックブッシュ３０の周方向Ｙに関して、凹溝６１の少なくとも一部の位置が、第２軸方向スリット３２の少なくとも一部の位置と同じ位置に配置されている。

また、図４に示すように、ブッシュ本体５０の内面５０ｂには、第１軸方向端部５１において、すなわち鍔部６０の径方向内方Ｒ２において、第２軸方向スリット３２を対応するブーツ７０側の第１空間Ｐ１に連通させる軸方向の連通溝３３が、形成されている。
図２および図５に示すように、ブッシュ本体５０の内面５０ｂには、第２軸方向端部５２において、第１軸方向スリット３１を第２空間Ｐ２に連通させる軸方向の連通溝３４が、形成されている。

図４に示すように、ハウジング２０内において、ラックブッシュ３０よりもハウジング端２０ｅ側の第１空間Ｐ１と、第２空間Ｐ２に連通する第２軸方向スリット３２との間で、ラックブッシュ３０の内周側の連通溝３３を介して空気を流通させる第１経路Ｋ１が形成されている。
また、図５に示すように、ハウジング２０内において、第１空間Ｐ１に連通する第１軸方向スリット３１と、第２空間Ｐ２との間で、ラックブッシュ３０の内周側の連通溝３４を介して空気を流通させる第２経路Ｋ２が形成されている。
一方、第１軸方向スリット３１、第２軸方向スリット３２、および連通溝３３，３４には、グリースが収容されている。ラックブッシュ３０の内周側の連通溝３３，３４には、グリースが存在しているため、連通溝３３，３４において空気の流通に寄与する断面積が狭くなっている。仮に、連通溝３３，３４を介する第１経路Ｋ１や第２経路Ｋ２のみで空気を流通させるとすると、笛吹音等の異音が発生するおそれがある。

本実施形態では、このような異音の発生を抑制する。すなわち、図４に示すように、ハウジング２０内において、第１空間Ｐ１（ハウジング端側空間）と、ブッシュ本体５０の第２軸方向端部５２から延びる第２軸方向スリット３２に連通するラックブッシュ３０の外周側の隙間空間Ｓとが、ブッシュ本体５０の第１軸方向端部５１から延びる鍔部６０に形成された連通路（凹溝６１）を介して連通される（第３経路Ｋ３に相当）。

したがって、ハウジング２０内において、第１軸方向端部５１側の空間（第１空間Ｐ１）と第２軸方向端部５２側の空間（第２空間Ｐ２）との間で空気流通に寄与する流路の断面積を増大することができる。このため、空気流通に起因する異音の発生を抑制することができる。
また、連通路として、鍔部６０に凹溝６１を形成するので、製造し易い。

また、凹溝６１の底部６２が、ハウジング２０の内周２０ａにおいて段部２３に隣接して隙間空間Ｓを区画する部分２０ａ１よりも径方向内方Ｒ２に配置されている。これにより、凹溝６１が連通路として機能することが実質的に可能になる。
また、軸方向Ｘから見たときに、周方向Ｙに関して、凹溝６１の少なくとも一部の位置が、第２軸方向スリット３２の少なくとも一部の位置と同じ位置に配置されている（図２参照）。このため、凹溝６１と第２軸方向スリット３２との距離が近くなるので、空気が一層流通し易くなる。

また、図２および図４に示すように、凹溝６１の底部６２は、ブッシュ本体５０の外面５０ａにおいて隙間空間Ｓを区画する部分５０ａ１よりも径方向外方Ｒ１に配置されている。このため、ラックブッシュ３０の強度低下を抑制することができる。また、図３に示すように、周方向Ｙに関して、凹溝６１の幅Ｗ１が、第２軸方向スリット３２の幅Ｗ２よりも大きくされている（Ｗ１＞Ｗ２）。このため、凹溝６１の流路断面積を広くすることができ、異音発生をより抑制することができる。
（第２実施形態）
図６は本発明の第２実施形態の転舵軸支持構造に用いられるラックブッシュ３０Ｐの鍔部６０Ｐ周辺の概略平面図である。図６の第２実施形態のラックブッシュ３０Ｐが、図３の第１実施形態のラックブッシュ３０と異なるのは、鍔部６０Ｐに、連通路としての凹溝６１Ｐが複数設けられている点である。具体的には、一対の凹溝６１Ｐが、周方向Ｙに関して第２軸方向スリット３２の両側に等間隔で離隔して配置されている。

本実施形態によれば、複数の凹溝６１Ｐによって流路断面積を広くすることで、異音発生を一層抑制することができる。凹溝６１Ｐおよび第２軸方向スリット３２の位置が、互いに周方向Ｙに離隔するので、ラックブッシュ３０Ｐの強度低下を抑制することができる。
凹溝６１Ｐは３つ以上設けられてもよい。周方向Ｙに関して、凹溝６１Ｐの幅Ｗ１は、第２軸方向スリット３２の幅Ｗ２と同等以下でもよいし、幅Ｗ２よりも広くてもよい。

図６の第２実施形態の構成要素において、図３の第１実施形態の構成要素と同じ構成要素には、図３の第１実施形態の構成要素の参照符号と同じ参照符号を付してある。
本発明は各前記実施形態に限定されるものではなく、図示していないが、例えば凹溝６１の底部６２は、隙間空間Ｓを区画するラックブッシュの部分５０ａ１と面一に配置されてもよいし、部分５０ａ１よりも径方向内方Ｒ２に配置されてもよい。

また、連通溝３３，３４の少なくとも一方が廃止されてもよい。
また、第１軸方向スリット３１および第２軸方向スリット３２から周方向Ｙに離隔した位置で、ブッシュ本体５０の内面５０ｂに、第１軸方向端部５１から第２軸方向端部５２に軸方向Ｘに延びる連通溝（図示せず）が形成されてもよい。
また、連通路として、凹溝６１；６１Ｐに代えて、鍔部６０を軸方向に貫通する貫通孔が用いられてもよい。

その他、本発明は特許請求の範囲記載の範囲内で種々の変更を施すことができる。

１…ステアリング装置、２…操舵部材、３…転舵輪、４…転舵機構、５…ステアリングシャフト、７…ピニオン軸、８…ラック軸（転舵軸）、２０…ハウジング、２０ａ…内周、２０ａ１…（段部に隣接して隙間空間を区画する）部分、２０ｅ…ハウジング端、２１…環状溝、２２…底部、２３…段部、３０；３０Ｐ…ラックブッシュ、３１…第１軸方向スリット、３２…第２軸方向スリット、３３…連通溝、３４…連通溝、４０…環状弾性部材、５０…ブッシュ本体、５０ａ…外面、５０ａ１…（ブッシュ本体の外面において隙間空間を区画する）部分、５０ｂ…内面、５１…第１軸方向端部、５２…第２軸方向端部、５３…外向凹部、６０；６０Ｐ…鍔部、６１；６１Ｐ…凹溝（連通路）、６２…底部、７０…ブーツ、Ａ…転舵軸支持構造、Ｐ１…第１空間（ハウジング端側空間）、Ｐ２…第２空間、Ｒ１…径方向外方、Ｒ２…径方向内方、Ｓ…隙間空間、Ｗ１…（凹溝の）幅、Ｗ２…（第２軸方向スリットの）幅、Ｘ…軸方向、Ｙ…周方向

Claims

転舵軸が同軸的に挿通され、内周にハウジング端側に向く段部が形成された筒状のハウジングと、
前記ハウジング端側の第１軸方向端部と、前記第１軸方向端部の反対側の第２軸方向端部と、前記ハウジングの前記内周に対向する外面と、前記転舵軸を軸方向に摺動可能に支持する内面と、前記外面に形成されて周方向に延びる外向凹部と、前記第２軸方向端部から前記外向凹部と交差して軸方向の途中部まで延びる軸方向スリットとを有するブッシュ本体と、前記ブッシュ本体の前記第１軸方向端部から径方向外方に延び前記段部に係合して軸方向に位置決めされた鍔部とを含む筒状のブッシュと、
前記外向凹部に収容されて前記ハウジングの前記内周と前記ブッシュの前記外面との間に、前記軸方向スリットに連通する隙間空間が形成されるように、前記ハウジングに対して前記ブッシュを弾性支持する環状弾性部材と、を備え、
前記鍔部は、前記ハウジング内において前記ブッシュよりも前記ハウジング端側に配置されるハウジング端側空間を前記隙間空間に連通する連通路を形成している転舵軸支持構造。
請求項１において、前記連通路は、前記ハウジングの前記内周に対向する凹溝である転舵軸支持構造。
請求項２において、前記ハウジングの前記内周は、前記段部に隣接して前記隙間空間を区画する部分を含み、
前記凹溝の底部は、前記段部に隣接して前記隙間空間を区画する前記部分よりも径方向内方に配置されている転舵軸支持構造。
請求項２または３において、前記ブッシュを軸方向から見たときに、前記周方向に関して、前記凹溝の少なくとも一部の位置が、前記軸方向スリットの少なくとも一部の位置と同じ位置に配置されている転舵軸支持構造。
請求項４において、前記凹溝の底部は、前記ブッシュ本体の外面において前記隙間空間を区画する部分よりも径方向外方に配置され、
前記周方向に関して、前記凹溝の幅が、前記軸方向スリットの幅よりも大きくされている転舵軸支持構造。