JP3463534B2 - ラックアンドピニオン式舵取装置 - Google Patents

ラックアンドピニオン式舵取装置

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JP3463534B2
JP3463534B2 JP26954297A JP26954297A JP3463534B2 JP 3463534 B2 JP3463534 B2 JP 3463534B2 JP 26954297 A JP26954297 A JP 26954297A JP 26954297 A JP26954297 A JP 26954297A JP 3463534 B2 JP3463534 B2 JP 3463534B2
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    • B62D3/00Steering gears
    • B62D3/02Steering gears mechanical
    • B62D3/12Steering gears mechanical of rack-and-pinion type
    • B62D3/123Steering gears mechanical of rack-and-pinion type characterised by pressure yokes
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H55/00Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は,ラックアンドピニ
オン型舵取装置に関し,特に,ピニオン歯とラック歯と
の噛み合い力を調整するラックガイド機構に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来のラックアンドピニオン式舵取装置
として,実開平5−34079号公報に記載されたよう
なものがある。上記公報に記載されたものは,操舵ハン
ドルに連結されたピニオン軸と,車輪に連結されたラッ
ク軸とが,それぞれに形成されたピニオン歯,ラック歯
によってギヤハウジング内で噛み合っている。そして,
この噛み合い部おいて,ラックガイド機構がラック軸を
間にピニオン軸と対向する位置のギヤハウジング内に設
けられている。
【0003】上記ラックガイド機構では,ラック軸の背
面を転がり案内するローラガイドが,ピンによってラッ
クガイド(支持部材)に回転可能に支持されている。こ
のローラガイドには低摩擦材料からなる一対のすべり軸
受が装着されており,このすべり軸受は,ローラガイド
をピン回りに回転可能に支持する円筒部と,その円筒部
の一端に設けら,ローラガイドとラックガイド(支持部
材)との間に介挿されるつば部とからなる。
【0004】そして,ラック押えを座とするスプリング
(付勢手段)によってラックガイド(支持部材)が付勢
され,ローラガイドがラック軸をピニオン軸側へ押し付
けることとなる。また,実公平8−5899号公報に
は,ローラ(ローラガイド)とブロック(支持部材)と
の間に合成樹脂板を介装したものがある。この合成樹脂
板は,自由状態でローラ(ローラガイド)側に凸となる
ように湾曲したものであり,これを弾性変形させてロー
ラ(ローラガイド)を装着する。これにより,細かな寸
法管理が不要で,ローラ(ローラガイド),合成樹脂
板,ブロック(支持部材)が互いにガタなく装着され
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなローラガ
イドを用いたラックアンドピニオン式舵取装置を有する
車両が走行中,路面から車輪を介してラック軸に伝わる
外力等により,このラックガイド機構において異音が発
生することがある。すなわち,前記した実開平5−34
079号公報に記載のものでは,通常,すべり軸受とラ
ックガイド(支持部材)とは隙間なしに接するように設
定されているが,製造公差によってこの部位に隙間がで
きることが少なくない。そして,ラック軸に伝わった前
記の外力が,ローラガイドをその回転軸方向に振動さ
せ,ローラガイドに装着されたすべり軸受のつば部とラ
ックガイド(支持部材)とが繰り返し衝突することとな
る。これにより,運転者にとって不快な異音(打音)が
発生してしまう。
【0006】また,すべり軸受の円筒部とローラガイド
との間においても,この部位に製造公差にもとづく隙間
ができていれば,前記の外力がローラガイドに対して,
ラック軸の側およびその反対側への振動として作用する
と,ローラガイドはこの方向への往復変位を繰り返す。
これにより,ラック軸との衝突による異音(打音)を発
生させることとなる。また,ローラガイドをラックガイ
ド(支持部材)に装着する際,すべり軸受が脱落するお
それがあり,組付けが面倒である。
【0007】前記した各隙間が生じないように寸法管理
を行えば異音の発生は抑えられるが,そのような厳密な
精度管理を行うことはコスト高を招くこととなり,実施
は難しいのが実情である。一方,実公平8−5899号
号公報に記載のものは,合成樹脂板の存在により,ロー
ラ(ローラガイド)の回転軸方向の振動を吸収し,異音
の発生を防ぐことはできる。しかしながら,前記回転軸
と直交する方向のガタおよび振動については考慮されて
いない。また,ローラ(ローラガイド)の回転を支承す
る針状ころ軸受けとは別体の合成樹脂板を用いるため部
品点数が多くなり,組付け工数の増加をもたらす。加え
て,ブロック(支持部材)の穴のみぞに嵌めただけの一
対の合成樹脂板の間に,この合成樹脂板を弾性変形させ
つつ,かつ,これが脱落しないようにローラ(ローラガ
イド)を装着するのは手間である。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め,本発明では,操舵時に回転されるピニオン軸と,前
記ピニオン軸と噛み合って直線運動をするラック軸と,
支持部材に回転可能に支持されて前記ラック軸の直線運
動を転がり案内するローラガイドと,前記ローラガイド
を介してラック軸をピニオン軸側に押し付ける付勢手段
とを有し,前記ローラガイドが前記支持部材にピンによ
って支持されるとともに,ローラガイドとピンとの間に
すべり軸受けが介装されたラックアンドピニオン式舵取
装置において,前記ローラガイドとすべり軸受けとの間
に弾性体を配設するような構成を採用した。
【0009】前記弾性体として,たとえば,すべり軸受
けに固着されたエラストマを採用することができる。ま
た,前記すべり軸受けには,前記ピンを包囲する円筒部
と,これに連続して形成され,前記ローラガイドと支持
部材との間に位置するつば部とからなるようなものを用
いると効果的である。このようなすべり軸受けの場合,
円筒部の外周面と,つば部の円筒部側の面に弾性体を配
設することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図1から図
3に基づいて説明する。1は,図示しない操舵ハンドル
に連結され,その回転力を伝達するピニオン軸,1aは
このピニオン軸1の先端部に形成されたピニオン歯,2
は,ピニオン歯1aと噛み合うラック歯2aを有し,図
示しない車輪に連結されたラック軸である。3は,これ
らピニオン歯1aとラック歯2aとからなるステアリン
グギヤを収納するギヤハウジングであり,このギヤハウ
アジング3には,ラック軸2の背面側(ラック歯2aが
形成されている側とは反対の側)部分にシリンダ穴3a
が形成されている。このシリンダ穴3aには,ラック軸
2をピニオン軸1側に押し付け,ラック歯2aとピニオ
ン歯1aとが所定の噛み合い力で噛み合うようにするラ
ックガイド機構が収納されている。
【0011】前記ラックガイド機構は,具体的には以下
の構成を採る。4は,外面がシリンダ穴3aよりわずか
に小径の有底円筒形を示し,内面が方形穴となってい
る,支持部材としてのサポートヨークである。このサポ
ートヨーク4には,ピニオン軸の軸線と平行にピン5が
固定されており,さらにこのピン5に,ローラガイド6
がすべり軸受としての一対のブッシュ7を介して回転
可能に支持されている。このローラガイド6は,ラック
軸2の背面に対応する凹曲面の外周を有する,ほぼ鼓形
をしている。8は,シリンダ穴3aの開口端部に螺合さ
れるとともにナット8aによって固定された,有底円筒
形のキャップであり,このキャップ8とサポートヨーク
4との間には付勢手段としてのコイルスプリング9が配
置されている。サポートヨーク4は,このコイルスプリ
ング9の付勢力によってラック軸2側に押し付けられて
おり,この状態において,サポートヨークとキャップ
との間には通常,数十から数百ミクロン程度のクリア
ランスが設けられ,サポートヨークの,キャップ
向への変位を許容するようになっている。
【0012】そして,前記した一対のブッシュ7に本形
態の特徴がある。ブッシュ7は,低摩擦材料で形成され
ており,組付け状態でローラガイド6の端面6aとサポ
ートヨーク4との間に位置する円板状のつば部7aと,
同じくローラガイド6のピン穴6bとピン5との間に位
置する円筒状の円筒部7bとからなる。なお,このつば
部7aは,操舵装置の動作時,種々の要因によりローラ
ガイド6に対してその回転軸方向のスラスト力が発生
し,ローラガイド6がサポートヨーク4内面に押し付け
られた状態で回転しようとする際に,両者6,4の間の
摺動抵抗を低減するものである。
【0013】そして,円筒部7bの外周面,およびつば
部7aの円筒部7b側の面には,円周方向にほぼ90度
間隔で,4つの帯状の弾性体7cが固着されている(図
2参照)。この弾性体7cは,たとえばゴム等のエラス
トマであり,上記の各部に加硫接着等の通常技術で,容
易に固着できる。なお,弾性体7cは,円筒部7bとつ
ば部7aの上記面の全域に設けてもよいが,本形態で
は,ブッシュ7をローラガイド6のピン穴6bに挿入す
る際の組付け性(挿入抵抗)を考慮して前記のような構
成を採った。そして弾性体7cは,組付け状態にて,ロ
ーラガイド6の端面6aとサポートヨーク4との間,お
よびローラガイド6のピン穴6bとピン6との間に,適
度な締め代をもって挟持されている。
【0014】すなわち,一対のブッシュ7を含むローラ
ガイド6の軸方向の幅Wrが,弾性体7cが圧縮されな
い状態で,サポートヨーク4の内部幅Wsよりも適度に
大きく設定されている。かつ,ブッシュ7の円筒部7b
(弾性体7cを含む)の外径Dbは,ローラガイド6の
ピン穴6bの内径Drよりも適度に大きく設定されてい
る(図3参照)。なお,ここでいう「適度」とは,組付
け性,組付け状態での動作性(ローラガイド7の円滑な
回転性等),製造公差による寸法のバラツキを許容,吸
収しうること等,種々の要因をかんがみたものである。
これにより,ブッシュ7は,サポートヨーク4およびロ
ーラガイド6のピン穴6bに対して,隙間なく位置する
こととなる。
【0015】以上のような構成である本形態の作用を説
明する。操舵ハンドルの操作によるピニオン軸1の回転
は,ピニオン歯1a,ラック歯2aの作用によってラッ
ク軸2に伝えられ,ラック軸2を往復動させる。このと
き,ラック軸2はローラガイド6によって案内され,両
者2,6の間は転がり接触となっている。加えて,ロー
ラガイド6は,コイルスプリング9の付勢力によってラ
ック軸2側に押し付けられ,ピニオン歯1aとラック歯
2aとが所定の噛み合い力で噛み合うようにしている。
【0016】基本的にこのような作用を示す本形態の操
舵装置を有する車両が,たとえば凹凸路等の悪路を走行
したとき,車輪が路面から受ける外力がラック軸2に伝
播される。この力は,ローラガイド6に伝達され,ロー
ラガイド6をその回転軸方向(ピン6の軸線方向),お
よびこれと直交する方向,すなわちラック軸2の側およ
びその反対側へ変位,振動させるように作用する。そし
て,従来の技術において見られた,この作用による不具
合(異音の発生)を,本形態ではブッシュ7に設けた弾
性体7cによって解消している。
【0017】すなわち,ローラガイド6をその回転軸方
向に変位,振動させる力が作用しても,前記のようにブ
ッシュ7とサポートヨーク4とは隙間なく接しているた
め,両者7,4の衝突による異音(打音)の発生は見ら
れず,前記の力はブッシュ7の弾性体7cによって緩
衝,吸収される。また,ローラガイド6をラック軸2の
側およびその反対側へ変位,振動させる力は,ブッシュ
7の円筒部7bとローラガイド6のピン穴6bとの間に
位置する弾性体7cによって緩衝,吸収され,ローラガ
イド6とラック軸2との衝突による異音を発生させな
い。もちろん,この方向の力は,サポートヨーク4を付
勢するコイルスプリング9の作用によっても緩衝,吸収
されるが,本形態では,弾性体7cとコイルスプリング
9との相乗作用によって,緩衝,吸収作用を向上させて
いる。
【0018】以上のように,本形態のラックガイド機構
を用いれば,ラック軸2に作用する外力等にもとづいて
ローラガイド6に作用する力を,ブッシュ7の弾性体7
cによって緩衝,吸収し,従来の技術において見られた
異音(打音)の発生を防ぐことができる。しかも,製造
公差にもとづいて各部に生じるはずの隙間を,弾性体7
cの弾性変形によって吸収するようにしたので,さほど
厳密な精度管理を必要とせず,かつ部品点数を増加させ
ることなく,異音の原因となる有害な隙間をなくすこと
ができる。加えて,ローラガイド6に対して,弾性体7
cが締め代を持った状態でブッシュ7を装着しているた
め,ローラガイド6をサポートヨーク4に装着する際に
ブッシュ7が脱落することがなく,組付けが容易であ
る。
【0019】なお,本形態では,ブッシュ7の弾性体7
cを,ほぼ90度間隔で配置した4つの帯状の弾性体で
構成しているが,これに限定されるものではなく,帯状
の弾性体を60度間隔で6つ配置する,あるいは,円筒
部7bの外周面と,この面に連続するつば部7aの片面
の全域を弾性体で覆う等,種々の変更が可能なことはい
うまでもない。もちろん,ブッシュそのものも,本形態
と異なる形状のものの採用も可能である。
【0020】
【発明の効果】以上のように本発明では,ローラガイド
とすべり軸受け(ブッシュ)との間に弾性体を配設した
ので,ローラガイドに作用する力を緩衝,吸収でき,か
つ,弾性体の弾性変形が,製造公差にもどづいて生じる
はずの隙間を吸収できる。その結果,製造行程において
格別,厳密な精度管理をしなくても,部品点数を増やさ
ず,組付け性も損ねずに,従来,異音(打音)の原因と
なっていたラックガイド機構における隙間を除去でき,
異音の発生しない快適な操舵装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るラックアンドピニオ
ン式舵取装置の全体構成を示す断面図。
【図2】同じくラックアンドピニオン式舵取装置に用い
られるブッシュの,円筒部側から見た平面図。
【図3】同じくラックアンドピニオン式舵取装置の,サ
ポートヨーク,ローラガイド,ブッシュの断面図。
【符号の説明】
1 ピニオン軸 1a ピニオン歯 2 ラック軸 2a ラック歯 3 ギヤハウジング 3a シリンダ穴 4 サポートヨーク(支持部材) 5 ピン 6 ローラガイド 6a 端面 6b ピン穴 7 ブッシュ(すべり軸受け) 7a つば部 7b 円筒部 7c 弾性体 8 キャップ 8a ナット 9 コイルスプリング(付勢手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−270674(JP,A) 特開 平6−239247(JP,A) 実開 昭61−129670(JP,U) 実公 平8−5899(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B62D 3/12 F16H 19/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 操舵時に回転されるピニオン軸と,前記
    ピニオン軸と噛み合って直線運動をするラック軸と,前
    記ラック軸の直線運動を転がり案内するローラガイド
    と,前記ローラガイドに貫挿されたピンにより前記ロー
    ラガイドを回転可能に支持する支持部材と,前記ローラ
    ガイドと前記ピンとの間に介装されたすべり軸受けと,
    前記支持部材を前記ラック軸側に押し付ける付勢手段と
    を備えたラックアンドピニオン式舵取装置において, 前記すべり軸受けが,前記ピンを包囲する円筒部と,こ
    れに連続して形成され,前記ローラガイドと前記支持部
    材との間に位置するつば部とからなり, 前記すべり軸受けの円筒部の外周面及び同すべり軸受け
    のつば部の円筒部側の面と前記ローラガイドとの間に弾
    性体を配設したことを特徴とするラックアンドピニオン
    式舵取装置。
  2. 【請求項2】 前記弾性体が前記すべり軸受けに固着さ
    れたエラストマである請求項1に記載のラックアンドピ
    ニオン式舵取装置。
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