JP3910046B2 - ラックピニオン式舵取装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハウジングに挿通してあり、軸方向に移動するラック軸に対する支持剛性を向上した上で、ラック軸のスムーズな移動性を実現するラックピニオン式舵取装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ラックピニオン式舵取装置は、マニュアルステアリングギヤにおいて、ラックブッシュを嵌合したハウジングの貫通孔にピニオン軸と噛み合うラック軸を挿通しており、このラック軸はラックブッシュにより軸方向へ移動可能に支持されている。
【0003】
図8は従来のラックピニオン式舵取装置におけるラック軸のハウジングへの挿通状態を示す断面図である。このラックピニオン式舵取装置1は、ラック軸2が丸棒状の長軸であり、端部2aにラック軸径より大きい外形のインナーボールジョイント4を設け、タイロッド5と連結している。一方、ハウジング3は貫通孔3aを設けると共に、貫通孔3aにラック軸2を移動自在に位置決め支持するラックブッシュ6を嵌合している。
【0004】
ラックブッシュ6は全体が筒形状であり、端部にハウジング3への固定用の鍔部6aを有するように合成樹脂で成形されている。ラックブッシュ6の内径は、ラック軸2との間に隙間があるとタイヤからの振動等を受けた場合にガタ付きによる異音が生じるので、ラック軸2の外径に対して所謂しまりばめの寸法に設定されている。このような寸法に設定することで、ラック軸2に対して所要程度の締め代が形成され、異音の発生が解消されている。
【0005】
なお、ハウジング3の端面3b側には、ラック軸2の移動量規制用のラックストッパー7が取り付けられている。ラックストッパー7は端部にストッパー鍔部7aを設けており、ストッパーとしての所要強度を確保して合成樹脂で成形されている。ラックストッパー7は、ストッパー鍔部7aをハウジング3の端面3bに表出させた状態で取り付けられ、ラック軸2の移動が過多となった場合にインナーボールジョイント4がストッパー鍔部7aに当接するようにしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のラックピニオン式舵取装置1では、ラックブッシュ6がラック軸2を、ある程度締め付けながら面接触で支持しているため、ラック軸2が移動する際の移動抵抗が大きくなり、操舵時の操舵感に重く引きずるようなフリクション感触が付与され、良好な操舵感が得られないという問題がある。
【0007】
上記のような問題に対して、ラックブッシュ6の内径を少し広げることにより、移動抵抗を低減することが想定できるが、このようにするとラック軸2に対する支持剛性が低下して異音が生じるため、内径を拡大することは適用できない。よって、現状では、ラック軸のスムーズな移動性とラック軸に対する所要の支持剛性とを両立し得るラックブッシュを提供することは、非常に困難であるのが実状である。
【0008】
また、従来のラックピニオン式舵取装置1では、ハウジング3にラックブッシュ6及びラックストッパー7の2部品を取り付けているため、取り付けに手間及び時間も要し、ラックピニオン式舵取装置1に係るコストを押し上げているという問題もある。なお、この問題に対してラックブッシュ6とラックストッパー7を一体化することも想定できるが、ラックブッシュ6は締め代を形成する関係上、所要の弾性を確保する必要があり、一方、ラックストッパー7はストッパーとしての機能から所要強度を確保する必要があるので両者を一体化して成形するのは、材料の合成樹脂に要求される特性が一致しないため困難である。
【0009】
本発明は、斯かる問題に鑑みてなされたものであり、ラック軸の優れた移動性と支持剛性とを両立し得る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。
また、製作等に係るコストの低減を図ることができる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。
【0010】
【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、貫通孔を有するハウジングと、前記貫通孔に嵌合してある筒形状のラックブッシュと、該ラックブッシュを介在して前記ハウジングの貫通孔に軸方向へ移動自在に挿通してあり、舵輪の操作に応じて回転するピニオン軸と噛合してあるラック軸とを備えたラックピニオン式舵取装置において、前記ラックブッシュは、内周面に設けてある凹部と、該凹部に回転自在に装着してある支持球体と、外端部に設けてあり前記ハウジングより突出され該ハウジングの端面に当接する第1の鍔部と、内端部に設けてあり前記ハウジングの内周面に形成された溝に固定される第2の鍔部とを備えたことを特徴とする。
【0011】
本発明にあっては、支持球体によりラック軸を支持することで、ラック軸の外周面側とラックブッシュ内周面側との接触は、従来の面接触から点接触になり、接触面積が大幅に低減されてラック軸の移動性を向上できる。しかも、ラックストッパーと一体化してラック軸のストッパー用の鍔部を設けたラックブッシュをハウジングに嵌合しているので、別体のラックストッパーを廃止でき、その結果、部品点数、製作工数等も削減でき製作に係るコストを低減できる。
【0019】
【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説明する。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係るラックピニオン式舵取装置の概略図であり、図2は実施の形態1に係るラックブッシュを示すハウジング付近における断面図である。ラックピニオン式舵取装置10は、ハウジング13に貫通孔13aを形成すると共に、この貫通孔13a内に形成した取付窪部13cへラックブッシュ16を嵌合し、また、ハウジング13の端面13b側にはラックストッパー17を取り付けている。このようなハウジング13の貫通孔13aに、ラック軸12が挿通され、ラックブッシュ16により軸方向へ移動自在に位置決め支持されている。
【0020】
ラック軸12は、端部12aにインナーボールジョイント14を設けてタイロッド15と連結されている。また、ラック軸12のラックは、図示していない舵輪(ステアリングホイール)と連結されたピニオン軸のピニオンと噛合されて、舵輪の操作に伴うピニオン軸の回転に応じて、ラック軸12が軸方向へ移動されるようにしている。なお、図2は、図3におけるII−II線での断面である。
【0021】
一方、ラックブッシュ16は、図4に示すように、従来と同様の筒形状であり、端部に鍔部16aを有するように合成樹脂で成形されている。内部の空洞部16bは、内径寸法をラック軸12の外径に対して、従来のようなしまりばめの寸法関係に設定するのではなく、ラック軸12の外径より大きく設定し、空洞部16bに挿通したラック軸12との間に隙間が生じるようにしている。
【0022】
また、空洞部16bの内周面16cには略半球の穴形状の凹部16dを形成している。凹部16dは、本実施形態では、図3に示すように、軸直交方向の断面位置の周方向に120度間隔で計3個形成されている。このように形成された計3個の凹部16dの組を1列として、前記位置から軸方向に間隔を隔てて前記と同様の列が形成され、ラックブッシュ16には全体で計6個の凹部16dが形成されている。
【0023】
これら各凹部16dには、図4にも示すように、支持球体18を1個ずつ装着して、凹部16d内で支持球体18が自由に回転できるようにしている。装着される支持球体18は、移動するラック軸12の支持に対し充分な強度を確保した球形の金属製の剛体であり、図3に示すように、各支持球体18が凹部16dに夫々装着された状態で、内側の各頂部18aの位置関係が、ラック軸12の外径に合致するようにされている。なお、凹部16dは一旦、支持球体18を装着すると、支持球体18が脱落しないような寸法及び形状に設定されており、ラックブッシュ16自体は合成樹脂で成形されているので、支持球体18を凹部16dへ押し込むことで容易に装着することができる。
【0024】
よって、ラックブッシュ16の空洞部16bに挿通されると、ラック軸12は各支持球体18によりセンタリングされた状態で支持される。このように支持されるラック軸12は、各支持球体18が所要の強度を確保しているため、従来に比べて接触箇所の強度が上昇し、支持に対する剛性も向上して良好な位置決め精度が確保されている。
【0025】
さらに、ラック軸12とラックブッシュ16が接触は支持球体18の計6箇所の頂部18aのみの点接触となることから、従来に比べて接触面積が大幅に低減されることに加えて、各支持球体18は回転自在であるので移動抵抗も低減され、ラック軸12のスムーズな移動が確保されている。また、ラック軸12は移動時でも、各支持球体18で所謂3点支持されるため、確実に位置決め支持された状態が維持され異音等も生じない。
【0026】
なお、実施の形態1に係るラックピニオン式舵取装置10のラックブッシュ16は上記形態に限定されるものではなく、適用されるラック軸12の外径や長さ寸法に対応して、周方向の凹部16d及び支持球体18の個数は増加させてもよく、さらに、軸方向の凹部16d及び支持球体18による列数も適宜増減してもよく、凹部16dの穴形状を円柱形状や立方形状にすることも可能である。
【0027】
また、軸方向に複数列設けた場合、各列の各凹部16d及び支持球体18は、周方向で同位相の配置にしてもよく、あるいは、相互に位相をずらして一方の列の各支持球体18の間隔に他方の列の各支持球体18が配置されるような形態にしてもよい。さらに、各凹部16dは内周面16cに周方向及び軸方向へ間隔を隔てて螺旋状に配置するようにしてもよい。
【0028】
図5は、実施の形態1の変形例に係るラックブッシュ16′の支持球体を装着する前の断面図である。変形例のラックブッシュ16′は、空洞部16b′の内周面16c′に周方向に連続する溝形状の凹部16d′を軸方向に間隔を隔てて計2個設けている。これら凹部16d′には、図6に示すように計12個の支持球体18′を夫々回転自在に装着してラックブッシュ16′を構成している。なお、溝形状の凹部16d′も一旦、支持球体18′が装着されると、支持球体18′が脱落しないような形状及び寸法に設定されている。
【0029】
上記のように支持球体18′が装着されることで、ハウジング13′に挿通されたラック軸12′は、ラックブッシュ16′により一段と狭ピッチで点接触により支持され、安定した位置決め精度及び必要な支持剛性が確保されている。なお、実施の形態1の変形例に係るラックブッシュ16′においても、これら溝形状の空洞部16b′の列数はラック軸12′の寸法や適用対象等に応じて適宜増減してもよく、溝形状の空洞部16b′を内周面16c′に螺旋状で形成してもよい。
【0030】
実施の形態2.
図7は、本発明の実施の形態2に係るラックブッシュ及びラックピニオン式舵取装置であり、ハウジング付近の断面図である。実施の形態2のラックピニオン式舵取装置では、ラックブッシュ26の一方の端部26gにラックストッパーとして機能させるストッパー鍔部26eを設けることで、別体のラックストッパーを省略した形態にしている。なお、ラックブッシュ26自体は、全体が筒形状で他方の端部にハウジング23への固定用の鍔部26fを設けており、従来のラックストッパーと同等の強度を確保できる合成樹脂で成形されている。
【0031】
ラックブッシュ26は、上記以外は、実施の形態1のラックブッシュ16と同様であり、ラック軸22を挿通する内部の空洞部26bの内周面26cに凹部26dを設けて、支持球体28を装着している。また、ハウジング23は、ラックブッシュ26に合致する形状の取付窪部23cを貫通孔23aの内部周面に形成してラックブッシュ26を嵌合できるようにしている。
【0032】
ハウジング23に嵌合されたラックブッシュ26は、ストッパー鍔部26eをハウジング23の端面23bより突出させてストッパーとしての役目を奏している。このように実施の形態2のラックピニオン式舵取装置は、ラックストッパーという部品が不要になるので、従来に比べて部品点数が削減され、ラックピニオン式舵取装置の製作に係る手間及び時間も削減されて、全体のコストが低減されている。なお、実施の形態2に係るラックブッシュ26にも、実施の形態1又は実施の形態1の変形例と同様に凹部等に関する種々のパターンを適用できる。
【0033】
【発明の効果】
以上に詳述した如く、本発明にあっては、ラック軸の良好な移動性とラック軸に対する必要な支持剛性の確保を両立できる。しかも、ハウジングに取り付けるラックストッパーを不要にでき、製作に係るコストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係るラックピニオン式舵取装置の概略図である。
【図2】実施の形態1に係るラックピニオン式舵取装置の要部断面図である。
【図3】図2のIII −III 線における断面図である。
【図4】実施の形態1に係るラックブッシュの一部破断斜視図である。
【図5】実施の形態1の変形例に係るラックブッシュの断面図である。
【図6】実施の形態1の変形例に係るラックブッシュにラック軸を挿通した状態の軸直交方向の断面図である。
【図7】本発明の実施の形態2に係るラックピニオン式舵取装置の要部断面図である。
【図8】従来のラックピニオン式舵取装置の要部断面図である。
【符号の説明】
12、12′、22 ラック軸
13、13′、23 ハウジング
16、16′、26 ラックブッシュ
16d、16d′、26d 凹部
17 ラックストッパー
18、18′、28 支持球体
26e ストッパー鍔部
Claims (1)
- 貫通孔を有するハウジングと、前記貫通孔に嵌合してある筒形状のラックブッシュと、該ラックブッシュを介在して前記ハウジングの貫通孔に軸方向へ移動自在に挿通してあり、舵輪の操作に応じて回転するピニオン軸と噛合してあるラック軸とを備えたラックピニオン式舵取装置において、
前記ラックブッシュは、内周面に設けてある凹部と、該凹部に回転自在に装着してある支持球体と、外端部に設けてあり前記ハウジングより突出され該ハウジングの端面に当接する第1の鍔部と、内端部に設けてあり前記ハウジングの内周面に形成された溝に固定される第2の鍔部とを備えたことを特徴とするラックピニオン式舵取装置。
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