JP4367432B2 - ラックピニオン式舵取装置 - Google Patents

Description

本発明は、ラックピニオン式舵取装置に関する。

実願昭５６−１１５０６７号のマイクロフィルム 特開平６−２３９２４５号公報

ラックピニオン式舵取装置は、一般に図１５に示すような構成を具備しており、図１５に示すラックピニオン式舵取装置１は、操舵により回転されるように、ハウジング３内に軸受４及び５を介して回転自在に配されたピニオン６と、ピニオン６の回転により紙面に直交する方向に移動されるように、ピニオン６と噛み合ったラック歯７を有したラックバー８と、ラックバー８の移動を案内するように、ハウジング３内の横方向（ラックバー８の移動と直交する方向）に伸びる円柱状の保持孔２に移動自在に配されているラックガイド９と、ハウジング３及びラックガイド９間に配されて、ラックガイド９を介してラックバー８のラック歯７をピニオン６に弾性的に押圧するコイルばね１０とを具備しており、ラックガイド９のラックガイド本体２２の外周面３１と保持孔２を規定するハウジング３の内周面１５との間には、ラックガイド９のピニオン６側への移動を許容するための環状隙間Δが設けられている。

斯かるラックピニオン式舵取装置１においては、路面から車輪を介して作用する反力によりラックバー８はその軸心線回りに振れを生じ、ラックガイド本体２２の外周面３１とハウジング３の内周面１５との間の環状隙間Δが大きいと、保持孔２の径方向に沿うラックガイド９の動きが大きくなり、ラックガイド本体２２の外周面３１とハウジング３の内周面１５との衝突音及びラック歯７とピニオン６の歯との衝突音が大きくなるという問題がある。

ところで、ラックピニオン式ステアリング装置１にあっては、近年、ハウジング３は、軽量であること、加工が容易であることなどからアルミニウム又はアルミニウム合金にて形成されており、またハウジング３の円柱状の保持孔２に配されているラックガイド本体２２も、軽量であること、また加工が容易であることに加えて安価であることなどからアルミニウム又はアルミニウム合金で形成されている。

ハウジング３及びラックガイド本体２２をアルミニウム又はアルミニウム合金で形成した場合、ラックガイド本体２２の外周面３１とハウジング３の内周面１５との間に設けられた環状隙間Δによりラックバー８に軸心線回りの振れが生じて、ラックガイド本体２２がハウジング３の内周面１５側に強く押付けられると、コイルばね１０による押圧力の作用と相俟ってラックガイド本体２２とハウジング３との両者間は、所謂「ともがね」となり、両者間における摩擦抵抗が増大し、ひいては両者間に凝着摩耗が惹起され、ラックガイド９のラックバー８方向への移動が妨げられるという問題も生じる。

上述した問題を解決するべく、ラックガイド本体２２とハウジング３との間にゴム弾性体からなるＯリングを介在させ、そのＯリングをラックガイド本体２２の外周面３１とハウジング３の内周面１５とで挟み込むことで、ラックガイド９の径方向に沿う動きを規制する提案（特許文献１所載）、あるいはラックガイド本体２２の外周面３１とハウジング３の内周面１５とで軸方向に長寸の弾性部材を挟み込むことにより、ラックガイド９の径方向に沿う動きを規制する提案（特許文献２所載）がなされている。

しかし、そのようなＯリングや軸方向に長寸の弾性部材をラックガイド本体２２の外周面３１とハウジング３の内周面１５とで挟み込むと、そのＯリングや弾性部材とハウジング３の内周面１５との摩擦により、ラックガイド９の円滑な軸方向移動が阻害されるので、ピニオン６とラックバー８のラック歯７とを円滑に噛合させることができないという問題が生じる。

本発明は上記諸点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、路面から車輪を介して作用する反力によるラックバーの軸心線回りの振れに起因するラックガイド本体の外周面とハウジングの内周面との衝突を回避し得、ハウジング及びラックガイド本体をアルミニウム又はアルミニウム合金で形成した場合に往々にして生じる虞のある、所謂「ともがね」に起因する凝着摩耗を起こすことなく、ラックガイドをラックバー方向に常に円滑に移動させ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にある。

本発明のラックピニオン式舵取装置は、内部に円柱状の保持孔を有するハウジングと、このハウジング内に回転自在に配されていると共に操舵により回転されるピニオンと、このピニオンと噛み合ったラック歯を有すると共に移動自在なラックバーと、ハウジング内の保持孔に移動自在に配されていると共にラックバーを移動自在に案内支持するラックガイドと、ハウジング及びラックガイド間に配されていると共にラックガイドを介してラックバーのラック歯をピニオンに弾性的に押圧する弾性手段とを具備しており、ここで、ラックガイドは、円筒状の外周面、この外周面に形成された幅広の環状凹部、この幅広の環状凹部の底面に形成されていると共に幅広の環状凹部よりも狭い幅の少なくとも一つの狭幅の環状溝とを有するラックガイド本体と、このラックガイド本体に固着されていると共にラックバーの外面に接触してラックバーを移動自在に支持する摺動板片と、ラックガイド本体の狭幅の環状溝に当該狭幅の環状溝の開口部より突出して嵌着された無端環状弾性部材と、外周面側ではラックガイド本体の幅広の環状凹部の開口部よりも突出している一方、内周面で無端環状弾性部材の外面に当接して幅広の環状凹部に嵌着されていると共に一つの切割り溝を有する円筒ブッシュとを具備しており、円筒ブッシュは、ハウジングの保持孔に締め代をもって嵌入されていると共にハウジングの保持孔を規定するハウジングの円筒状の内周面にその外周面で移動自在に接触している。

本発明のラックピニオン式舵取装置によれば、幅広の環状凹部の底面に形成され狭幅の環状凹部には無端環状弾性部材が嵌着されており、さらに幅広の環状凹部には無端環状弾性部材の外面に当接した円筒ブッシュが嵌着されているので、ラックガイド本体の外周面と保持孔を規定するハウジングの内周面との衝突を避けることができて衝突音の発生をなくすることができ、しかも、ラック歯とピニオンの歯との衝突音を吸収して当該衝突音を低減させることができ、また、ハウジング及びラックガイド本体をアルミニウム又はアルミニウム合金で形成した場合に「ともがね」に起因する凝着摩耗を起こすことなく、ラックガイド本体の外周面に嵌着された円筒ブッシュの外周面とハウジングの内周面との摺動摩擦抵抗を軽減できる結果、ラックガイドのラックバー方向への移動を常に円滑に行わせることができる。

本発明のラックピニオン式舵取装置において、幅広の環状凹部は、ラックガイド本体の円筒状の外周面にその周方向の全域に形成された環状の凹部を有しており、円筒ブッシュは、一つの切割り溝を有すると共に環状の凹部に嵌着された円筒部を有していてもよく、更には、斯かる幅広の環状凹部は、環状の凹部に加えて、当該環状の凹部に連続すると共にラックガイド本体の円筒状の外周面において相対向する外周面部に形成された一対の円弧状の凹部を更に有していてもよく、この場合、円筒ブッシュは、円筒部に加えて、切割り溝を挟んで相対向して当該円筒部に一体的に形成されていると共に一対の円弧状の凹部の夫々に嵌着された一対の円弧状の突出部とを更に有していてもよい。

ラックガイド本体は、アルミニウム若しくはアルミニウム合金又は鉄系焼結体からなっているとよく、また、無端環状弾性部材は、ゴム製のＯリングからなっているとよい。

円筒ブッシュは、自己潤滑性を有したポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂などの熱可塑性合成樹脂で形成されているとよく、これらの合成樹脂には、潤滑油、黒鉛、二硫化モリブデン、四ふっ化エチレン樹脂などの潤滑性物質が含有されていてもよい。また、円筒ブッシュには、鋼板からなる裏金と該裏金の表面に一体に形成された多孔質焼結合金層と該多孔質焼結合金層の孔隙及び表面に充填被覆された合成樹脂層とからなる板状体を、該合成樹脂層を外側にして円筒状に捲回して形成された巻きブッシュを使用してもよい。

本発明のラックピニオン式舵取装置において、ラックガイド本体の幅広の環状凹部の底面と円筒ブッシュの内周面との間の環状隙間は、ラックガイド本体の外周面と円柱状の保持孔を規定するハウジングの内周面との間の環状隙間の径方向の幅よりも小さい径方向の幅を有しているとよい。

ラックガイドがハウジングの円柱状の保持孔内に嵌入された状態において、ラックガイド本体の幅広の環状凹部の底面と該幅広の環状凹部に無端環状弾性部材を覆って嵌着された円筒ブッシュの内周面との間の環状隙間は、ラックガイド本体の外周面とハウジングの円柱状の保持孔を規定するハウジングの内周面との間の環状隙間の径方向の幅よりも小さい径方向の幅を有していると、ラックガイド本体の外周面とハウジングの円柱状の保持孔を規定するハウジングの内周面との衝突、該衝突による衝突音の発生を効果的に回避でき、特にハウジング及びラックガイド本体をアルミニウム又はアルミニウム合金で形成した場合は、上記に加えて「ともがね」に起因する凝着摩耗を起こすことなく、ラックガイドをラックバー方向に常に円滑に移動させることを確実に達成することができる。

本発明によれば、路面から車輪を介して作用する反力によるラックバーの軸心線回りの振れに起因するラックガイド本体の外周面とハウジングの内周面との衝突を回避し得、ハウジング及びラックガイド本体をアルミニウム又はアルミニウム合金で形成した場合に往々にして生じる虞のある、所謂「ともがね」に起因する凝着摩耗を起こすことなく、ラックガイドをラックバー方向に常に円滑に移動させ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ができる。

次に、本発明及びその実施の形態を、図に示す好ましい実施例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に何等限定されないのである。

図１から図８において、本例のラックピニオン式舵取装置１は、内部に円柱状の保持孔２を有するハウジング３と、ハウジング３内に軸受４及び５を介して軸心Ｏの周りで方向Ｒに回転自在に配されていると共に操舵により方向Ｒに回転されるピニオン６と、ピニオン６の方向Ｒの回転により図１において紙面に直交する方向Ａに移動されるように、ピニオン６と噛み合ったラック歯７を有すると共に方向Ａに移動自在なラックバー８と、ラックバー８の方向Ａの移動を案内するように、ハウジング３内の保持孔２に方向Ａ及びピニオン６の軸方向Ｂの夫々に直交する方向Ｃに移動自在に配されていると共にラックバー８を方向Ａに移動自在に案内支持するラックガイド９と、ハウジング３及びラックガイド９間に配されていると共にラックガイド９を介してラックバー８のラック歯７をピニオン６に弾性的に押圧する弾性手段としてのコイルばね１０とを具備している。

ハウジング３は、円筒部１３を有するハウジング本体１４と、円筒部１３の内周面１５に螺着された蓋部材１６とを具備しており、円筒部１３に形成された保持孔２の一端面を閉鎖する蓋部材１６は、円筒部１３への螺合状態が緩まないように、ロックナット１７により円筒部１３に固定されている。

ハウジング３を貫通して方向Ａに伸びているラックバー８は、ラック歯７が形成された面とは反対の面に円弧凸面１９を有している。

ラックガイド９は、図２から図７に詳細に示すように、一方の端面２０に円弧凹面２１を有するアルミニウム又はアルミニウム合金製のラックガイド本体２２と、ラックガイド本体２２の円弧凹面２１に固着されていると共にラックバー８の円弧凸面１９に相対的に方向Ａに移動自在に接触する円弧状の内面２３を有してラックバー８を方向Ａに移動自在に支持する摺動片２４と、ラックガイド本体２２に設けられた無端環状弾性部材としてのゴム製の一対のＯリング２５と、同じくラックガイド本体２２に設けられた合成樹脂製の円筒ブッシュ２６とを具備している。

ラックガイド本体２２は、円弧凹面２１に加えて、円筒状の外周面３１と、外周面３１に形成された幅広の環状凹部３２と、環状凹部３２の円筒状の底面３３に形成されていると共にラックガイド本体２２の軸方向、即ち方向Ｃにおいて幅広の環状凹部３２よりも狭い幅の少なくとも一つ、本例では二つの狭幅の環状溝３４と、円弧凹面２１が配される一方の端面２０に対して他方の端面３５に設けられた円柱状の凹所３６と、一方では凹所３６に連通し、他方では円弧凹面２１で開口すると共に円弧凹面２１の中央に配された貫通孔３７とを有している。

環状凹部３２は、ラックガイド本体２２の外周面３１にその周方向の全域に形成された円環状の凹部４１からなる。

ラックバー８を方向Ａに移動自在に支持すると共に鋼板からなる裏金と該裏金の表面に一体に形成された多孔質焼結合金層と該多孔質焼結合金層の孔隙及び表面に充填被覆された合成樹脂層とからなって合成樹脂層側において円弧状の内面２３を形成している摺動片２４は、ラックバー８の円弧凸面１９と相補的な形状をもった内面２３に加えて、ラックガイド本体２２の円弧凹面２１と相補的な形状をもった円弧状の外面４２と、外面４２の中央部に形成された有底円筒部４３とを有しており、有底円筒部４３でラックガイド本体２２の貫通孔３７に嵌合されてラックガイド本体２２の円弧凹面２１に外面４２で着座して固着されている。

Ｏリング２５は、狭幅の環状溝３４の夫々に当該狭幅の環状溝３４の開口部より径方向に突出して嵌着されてラックガイド本体２２に設けられている。

円筒ブッシュ２６は、自己潤滑性を有するポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂などの熱可塑性合成樹脂、更にはこれらの熱可塑性合成樹脂に潤滑油、黒鉛、二硫化モリブデン、四ふっ化エチレン樹脂などの潤滑性物質を含有させてなる熱可塑性合成樹脂からなると共に一つの切割り溝４５を有し、外周面４６側では環状凹部３２の凹部４１の開口部よりも径方向に突出している一方、内周面４７でＯリング２５の外面に当接して幅広の環状凹部３２の凹部４１に嵌着されてラックガイド本体２２に設けられている円筒部４８を具備している。

ラックガイド９が保持孔２に装着される前は、切割り溝４５における円筒部４８の端面間には隙間が確保されており、而して、円筒ブッシュ２６には、その径方向の内外方向に変形の自由度が与えられている。

円筒ブッシュ２６は、保持孔２に締め代をもって嵌入されていると共に保持孔２を規定する円筒部１３の内周面１５にその外周面４６で方向Ｃに移動自在に接触している。

ラックガイド９がハウジング３の円柱状の保持孔２内に締め代をもって嵌入された状態で、凹部４１の底面３３と円筒部４８の内周面４７との間の環状隙間５０は、ラックガイド本体２２の外周面３１と円筒部１３の内周面１５との間の環状隙間５１の径方向の幅Δよりも小さい径方向の幅δを有している。

以上のラックピニオン式舵取装置１によれば、凹部４１の底面３３に形成された環状凹部３４にはＯリング２５が嵌着されており、さらに凹部４１にはＯリング２５の外面に当接した円筒部４８をもった円筒ブッシュ２６が嵌着されている上に、特に、環状隙間５０が環状隙間５１の径方向の幅Δよりも小さい径方向の幅δを有しているので、ラックガイド本体２２の外周面３１と保持孔２を規定する円筒部１３の内周面１５との衝突を避けることができて衝突音の発生をなくし得ると共に、ラックガイド本体２２と円筒部１３との「ともがね」に起因する凝着摩耗を起こすことなく、ラックガイド９をラックバー８方向に常に円滑に移動させることができ、しかも、ラック歯７とピニオン６の歯との衝突音を吸収して当該衝突音をも低減させることができる。

またラックピニオン式舵取装置１によれば、合成樹脂製の円筒部４８がラックガイド本体２２の外周面３１に嵌着されているので、円筒部４８の外周面４６と円筒部１３の内周面１５との摺動摩擦抵抗を軽減できる結果、ラックガイド９のラックバー８方向への移動を更に常に円滑に行わせることができる。

上記のラックガイド９は、ラックガイド本体２２の外周面３１にその周方向の全域に形成された円環状の凹部４１からなる環状凹部３２と、環状凹部３２の凹部４１に嵌着された円筒部４８からなる円筒ブッシュ２６と、二つの狭幅の環状溝３４と、環状溝３４の夫々に配されたＯリング２５とを具備しているが、これらに代えて、図９から図１３に示すように、凹部４１に加えて、凹部４１に連続すると共にラックガイド本体２２の外周面３１において相対向する外周面部６０に形成された一対の円弧状の凹部５２を更に有した幅広の環状凹部３２と、円筒部４８に加えて、切割り溝４５を挟んで相対向して円筒部４８に一体的に形成されていると共に一対の円弧状の凹部５２の夫々に嵌着された合成樹脂製の一対の円弧状の突出部５３を更に有した円筒ブッシュ２６と、一つの狭幅の環状溝３４と、環状溝３４に配された一つのＯリング２５とを具備していてもよい。

また上記のラックガイド９は、円弧凹面２１を有したラックガイド本体２２と、ラックバー８の円弧凸面１９と相補的な形状をもった内面２３を有すると共に円弧凹面２１に相補的な形状をもった外面４２を有する摺動片２４とを具備しているが、これに代えて、図１４に示すように、一方の端面２０側に、互いに相対向する一対の平坦面６１と一対の平坦面６１の夫々から互いに相対向して一体的に伸びる一対の傾斜面６２と一対の平坦面６１から一体的に伸びると共に中央に貫通孔３７が配された底平坦面６３とを有した凹面６４を備えたラックガイド本体２２と、凹面６４と同様の形状を有する外面７１及び内面７２を有する摺動片２４とを具備していてもよく、この場合、摺動片２４は、その有底円筒部４３でラックガイド本体２２の貫通孔３７に嵌合されてラックガイド本体２２の凹面６４に外面７１で着座して固着されており、内面７２における一対の傾斜面７３でラックバー８の円弧凸面１９に相対的に方向Ａに移動自在に接触するようになっている。

図１４に示すようなラックガイド本体２２及び摺動片２４を具備したラックガイド９を用いる場合には、円弧凸面１９を有したラックバー８に代えて、一対の傾斜面７３に対応する傾斜面をもったラックバー８を用いてもよい。

本発明による実施の形態の好ましい例の断面説明図である。 図１に示すラックガイドの断面説明図である。 図１に示すラックガイドの正面説明図である。 図１に示すラックガイドの平面説明図である。 図１に示すラックガイドに嵌着される円筒ブッシュの平面説明図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線矢視断面説明図である。 図１に示すラックガイド本体の平面説明図である。 図１における要部拡大断面説明図である。 図１に示すラックガイドの他の態様を示す断面説明図である。 図９に示すラックガイドの正面説明図である。 図９に示すラックガイドに嵌着される円筒ブッシュの平面説明図である。 図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線矢視断面説明図である。 図９に示すラックガイドに嵌着される円筒ブッシュの底面説明図である。 図１に示すラックガイドの他の態様を示す断面説明図である。 従来のラックピニオン式舵取装置を示す断面説明図である。

符号の説明

１ ラックピニオン式舵取装置
２ 保持孔
３ ハウジング
６ ピニオン
７ ラック歯
８ ラックバー
９ ラックガイド
１０ コイルばね

Claims (7)

1. 内部に円柱状の保持孔を有するハウジングと、このハウジング内に回転自在に配されていると共に操舵により回転されるピニオンと、このピニオンと噛み合ったラック歯を有すると共に移動自在なラックバーと、ハウジング内の保持孔に移動自在に配されていると共にラックバーを移動自在に案内支持するラックガイドと、ハウジング及びラックガイド間に配されていると共にラックガイドを介してラックバーのラック歯をピニオンに弾性的に押圧する弾性手段とを具備しており、ラックガイドは、円筒状の外周面、この外周面に形成された幅広の環状凹部、この幅広の環状凹部の底面に形成されていると共に幅広の環状凹部よりも狭い幅の少なくとも一つの狭幅の環状溝とを有するラックガイド本体と、このラックガイド本体に固着されていると共にラックバーの外面に接触してラックバーを移動自在に支持する摺動板片と、ラックガイド本体の狭幅の環状溝に当該狭幅の環状溝の開口部より突出して嵌着された無端環状弾性部材と、外周面側ではラックガイド本体の幅広の環状凹部の開口部よりも突出している一方、内周面で無端環状弾性部材の外面に当接して幅広の環状凹部に嵌着されていると共に一つの切割り溝を有する円筒ブッシュとを具備しており、円筒ブッシュは、ハウジングの保持孔に締め代をもって嵌入されていると共にハウジングの保持孔を規定するハウジングの円筒状の内周面にその外周面で移動自在に接触していることを特徴とするラックピニオン式舵取装置。
2. 幅広の環状凹部は、ラックガイド本体の円筒状の外周面にその周方向の全域に形成された環状の凹部を有しており、円筒ブッシュは、一つの切割り溝を有すると共に環状の凹部に嵌着された円筒部を有している請求項１に記載のラックピニオン式舵取装置。
3. 幅広の環状凹部は、環状の凹部に加えて、当該環状の凹部に連続すると共にラックガイド本体の円筒状の外周面において相対向する外周面部に形成された一対の円弧状の凹部を更に有しており、円筒ブッシュは、円筒部に加えて、切割り溝を挟んで相対向して当該円筒部に一体的に形成されていると共に一対の円弧状の凹部の夫々に嵌着された一対の円弧状の突出部を更に有している請求項２に記載のラックピニオン式舵取装置。
4. ラックガイド本体は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる請求項１から３のいずれか一項に記載のラックピニオン式舵取装置。
5. 無端環状弾性部材は、ゴム製のＯリングからなる請求項１から４のいずれか一項に記載のラックピニオン式舵取装置。
6. 円筒ブッシュは、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂などの熱可塑性合成樹脂からなる請求項１から５のいずれか一項に記載のラックピニオン式舵取装置。
7. ラックガイド本体の幅広の環状凹部の底面と円筒ブッシュの内周面との間の環状隙間は、ラックガイド本体の外周面と円柱状の保持孔を規定するハウジングの内周面との間の環状隙間の径方向の幅よりも小さい径方向の幅を有している請求項１から６のいずれか一項に記載のラックピニオン式舵取装置。

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