JP4599749B2 - ラックピニオン式ステアリング装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車などの車両に用いられるラックピニオン式ステアリング装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図4は、従来のラックピニオン式ステアリング装置を示す要部断面図である。
図4に示すように、従来のラックピニオン式ステアリング装置は、軸受51,52によってハウジング50に対して回転自在に支持され、先端部にピニオン53aが形成されたピニオン軸53と、そのピニオン軸53に直交する方向に支持され、ピニオン53aと噛み合うラック54aが形成されたラック軸54とを備えている。ピニオン軸53は図示しないステアリングホイール(ハンドル)に連結されており、ラック軸54は転舵輪(図示しない)に連結されている。また、ラック軸54のラック54aの背面側は、例えば同図に示すように、円弧状に形成されている。
【0003】
ハウジング50にはラック軸54に直交する筒状のサポートヨーク収容孔50aが設けられている。このサポートヨーク収容孔50aの内部には、上記ラック軸54に直接的に摺動接触するサポートヨークシート56を介在して、そのラック軸54を支持するサポートヨーク55、そのサポートヨーク55の背面側に配置され、当該サポートヨーク収容孔50aを塞ぐヨークプラグ57、及びサポートヨーク55とヨークプラグ57との間に圧縮された状態で配置されたスプリング58が収容されている。
上記ヨークプラグ57は、サポートヨーク収容孔50aの端部に螺着され、ロックナット59によって所定の位置に固定されている。
【0004】
上記サポートヨーク55の外周とサポートヨーク収容孔50aの内周との間の全周には、サポートヨーク55の熱膨張を吸収するため、径方向(図4においては上下方向および垂直方向)の隙間Sが設けられている。そして、サポートヨーク55は、軸方向(図4においては左右方向)に若干の範囲で摺動可能となるように、サポートヨーク収容孔50a内に保持されている。また、サポートヨーク55はスプリング58によりラック軸54に押し付けられ、ラック54aとピニオン53aとの間に予圧を付加している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のラックピニオン式ステアリング装置では、上記のような隙間Sが設けられているため、例えばステアリングホイールの操作や転舵輪から伝わる振動等によって荷重がラック軸54からサポートヨーク55に作用したとき、サポートヨーク55はサポートヨーク収容孔50aの軸方向と平行な方向でヨークプラグ57側に移動するだけでなく、その径方向にも移動しようとする。このため、特にサポートヨーク55のラック軸54の端部外周がサポートヨーク収容孔50aの内周面に当たり、接触音を発生することがあった。
さらに、サポートヨーク55の上記端部外周がサポートヨーク収容孔50aの内周面に当たることに起因して、ラック54aとピニオン53aとの噛み合い状態が悪化し、これらのラック54aとピニオン53aとのガタつきによる歯打ち音を生じることもあった。
その結果、この従来のラックピニオン式ステアリング装置では、上記接触音や歯打ち音が異音としてドライバーに伝わり、ドライバーに不快感を与えてしまうという問題点があった。
【0006】
そこで、サポートヨーク55のラック軸54側端部を、サポートヨーク収容孔50aと隙間なく滑動係合できるようにすることが考えられる。しかしながらこの場合には、サポートヨーク55およびサポートヨーク収容孔50aを高い精度で形成することが必要となる。このため、製造コストの増加や組立が困難になる等の問題を生じる。また、特に熱膨張を生じ易いサポートヨーク55のラック軸54側端部では隙間がないために、サポートヨーク55の熱膨張を吸収することができなくなるという問題がある。
本発明は上記の事情に鑑みて提案されたものであって、サポートヨークの接触音やラックとピニオンとのガタつきによる歯打ち音等による異音の発生を抑制することができるラックピニオン式ステアリング装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために以下の手段を採用している。すなわち、ハウジングに対して回転自在に支持され、先端にピニオンが設けられたピニオン軸と、上記ピニオンと噛み合うラックを側面に設けたラック軸と、上記ハウジングに形成された筒状のサポートヨーク収容孔と、このサポートヨーク収容孔にその内周面との間に全周にわたって所定の隙間を設けて収容され、上記ラック軸をラックの背面側で支持する凹部が設けられたサポートヨークと、上記ハウジングに取り付けられ、上記サポートヨーク収容孔を塞ぐヨークプラグとを有するラックピニオン式ステアリング装置において、上記サポートヨークのラック軸側の端部に、上記サポートヨークの外周面および凹部に対して選択的に出没可能に嵌合され、上記サポートヨークの外周面より上記隙間に突出し、且つ上記サポートヨーク収容孔の内周面へ当接した状態で上記サポートヨークとともに上記ラック軸を支持する補助部材を備えるという手段を採用している(請求項1)。
【0008】
このように構成されたラックピニオン式ステアリング装置では、サポートヨークがサポートヨーク収容孔に装着された状態で、補助部材をサポートヨーク収容孔の内周面に当接させているので、サポートヨークが径方向へ移動するのを規制することができる。また、サポートヨークの外周とサポートヨーク収容孔の内周との間に隙間を設けているので、これらを高い精度で形成する必要がない。
また、補助部材が、サポートヨークの外周面および凹部に対して選択的に出没可能であるので、サポートヨークをサポートヨーク収容孔に装着する際に、容易に作業を行うことができる。すなわち、サポートヨークの凹部より補助部材の凹部側を突出させて、サポートヨークの外周面と補助部材の外周面とが面一あるいはサポートヨークの外周面より補助部材の外周面が引っ込んだ状態で、サポートヨークをサポートヨーク収容孔に装着することにより、容易に装着することが可能である。
【0009】
また、上記補助部材は弾性材からなることが好ましい(請求項2)。
この場合、補助部材は、ラック軸によって押圧されてサポートヨーク収容孔の内周面に当接した状態で、内周面とサポートヨークの凹部端面とが面一になるように弾性変形するので、この補助部材を高い精度で形成する必要がない。
また、上記サポートヨークと上記サポートヨーク収容孔と上記ヨークプラグとで囲まれる空間にリング状弾性部材を介在していることが好ましい(請求項3)。
この場合、リング状弾性部材によって、サポートヨークの軸方向および径方向の振動を同時に吸収することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1は本発明に係るラックピニオン式ステアリング装置の一実施の形態を示す要部断面図である。以下、図に基づいてこのラックピニオン式ステアリング装置について説明する。
図1に示すようにラックピニオン式ステアリング装置には、軸受2,3によってハウジング1に対して回転自在に支持され、先端部にピニオン5aが形成されたピニオン軸5と、そのピニオン軸5に直交する方向に支持され、ピニオン5aと噛み合うラック6aを側面に形成したラック軸6とが設けられている。ハウジング1の上端部とピニオン軸5との間には、オイルシール4が装着されている。上記ピニオン軸5の他方の先端部には、図示しないステアリングホイール(ハンドル)が連結される。また、ラック軸6は、図の紙面に垂直な方向に延ばされたものであり、その両端部には左右の転舵輪(図示しない)が連結されて、上記ステアリングホイールによって回動可能に構成されている。
【0011】
上記ハウジング1には、ラック軸6に直交する筒状のサポートヨーク収容孔1aが設けられている。このサポートヨーク収容孔1aの内部には、上記ラック軸6をラック6aの背面6b側で支持する略円柱状のサポートヨーク7、ハウジング1に取り付けられて当該サポートヨーク収容孔1aを塞ぐヨークプラグ9、サポートヨーク7とヨークプラグ9との間に配置された圧縮コイルばね10、およびリング状弾性部材としてのOリング11が設けられている。
【0012】
上記サポートヨーク7の外周とサポートヨーク収容孔1aの内周との間には、サポートヨーク7の熱膨張を吸収するため、径方向(図1においては上下方向および垂直方向)の隙間Sが設けられている。そして、サポートヨーク7は、軸方向(図1においては左右方向)に若干の範囲で摺動可能となるように、サポートヨーク収容孔1a内に保持されており、かつ圧縮コイルばね10によってラック軸6の方向に付勢されている。
【0013】
サポートヨーク7のラック軸6側には、図2(a)に示すようにそのラック6aの背面6b側の形状に対応して形成された円弧状(曲率半径r)の凹部7aが設けられている。この凹部7aには、ラック軸6の直角方向にシート溝7fが設けられており、このシート溝7fの両端部(サポートヨーク7のラック軸6側の端部)にはそれぞれ溝部7dが設けられている。さらに、サポートヨーク7には、上記凹部7aと反対側の端部の外周に切欠き溝7e、この切欠き溝7eの内側にばね収容孔7b、略円柱状の中心部分で凹部7aとばね収容孔7bとを連通した貫通孔7cがそれぞれ設けられている。
上記溝部7dには、この溝部7dと略同一形状の補助部材12がサポートヨーク7の外周面および凹部7aに対して選択的に出没可能に嵌合されている。この補助部材12は、例えば金属や弾性を有する樹脂、ラバー等で構成され、当該補助部材12の内周面12aとサポートヨーク7の凹部7a端面とを面一にした状態で、外周面12bがサポートヨーク7の外周面より上記隙間Sに突出し、サポートヨーク収容孔1aの内周面に当接する大きさに形成されている。
【0014】
上記シート溝7fには、ラック軸6に摺接するサポートヨークシート8が取り付けられている。このサポートヨークシート8は、例えば鋼板上に銅板を積層した積層板にフッ素樹脂をさらにコーティングしたものであり、上記ラックの背面6bの曲率半径Rより小さい曲率半径R1となる曲面形状に形成されている。これにより、サポートヨーク7をサポートヨーク収容孔1aに装着する前には、図2(b)示すように補助部材12を、サポートヨーク7の外周面と補助部材12の外周面12bとが揃う(このとき、サポートヨーク7の凹部7aより補助部材12の内周部12cが突出)ように、サポートヨーク7の溝部7dへ嵌合することができる。この状態で、サポートヨーク7をサポートヨーク収容孔1aに装着すると、図2(c)示すようにサポートヨークシート8はラック軸6により押圧されて凹部7a側へ湾曲し、補助部材12を押圧する。このように押圧されることによって、補助部材12は溝部7d内を摺動し、外周部12dがサポートヨーク7の外周面より上記隙間Sに突出してサポートヨーク収容孔1aの内周面に当接する。同時に、補助部材12の内周面12aは、サポートヨーク7の凹部7a端面のシート溝7fと面一になる。
【0015】
また、サポートヨークシート8には、突起部8aが設けられ、この突起部8aがサポートヨーク7の貫通孔7cに圧入されている。これにより、当該サポートヨークシート8は、サポートヨーク7に一体的に取り付けられ、さらにシート溝7fに嵌合することによって、ラック軸6から荷重が作用したときでも、サポートヨーク7上で位置ずれを生じることなくその凹部7aに装着された状態を維持することができる。
上記のように、サポートヨークシート8をラック軸6とサポートヨーク7との間に介在させることにより、ラック軸6との摩擦に対するフリクション低減及び耐摩耗性を向上することができる。
【0016】
ヨークプラグ9は、サポートヨーク7の切欠き溝7eに装着されたOリング11を押し潰すように(図3参照)、サポートヨーク収容孔1aの開口端に螺着され、さらにロックナット14によって所定の位置に固定されている。このように、Oリング11が押し潰された状態でサポートヨーク7とサポートヨーク収容孔1aの内周面とヨークプラグ9とで囲まれる空間に介在することにより、サポートヨーク7の軸方向および径方向の振動を同時に吸収することができる。
【0017】
上記圧縮コイルばね10は、その一端部が上記サポートヨーク7のばね収容孔7bの底面に当接し、他端部がヨークプラグ9に当接して、圧縮された状態でサポートヨーク7とヨークプラグ9との間に配置されている。この圧縮コイルばね10の付勢力によって、サポートヨーク7がサポートヨークシート8を介してラック軸6に押し付けられて、ラック6aとピニオン5aとが所定の圧力で噛み合わされる。
【0018】
以上のように構成されたラックピニオン式ステアリング装置では、補助部材12の外周面12bが、サポートヨーク7の外周面より突出してサポートヨーク収容孔1aの内周面に当接しているので、当該補助部材12によってラック軸6の径方向への移動を規制することができる。これによって、特にサポートヨーク7のラック軸6側の端部外周がサポートヨーク収容孔1aの内周面に当たり、接触音が発生するのを抑制することができるとともに、サポートヨーク7のラック軸6側の端部外周がサポートヨーク収容孔1aの内周面に当たることに起因して、ラック6aとピニオン5aとの噛み合い状態が悪化し、ラック6aとピニオン5aとのガタつきによる歯打ち音の発生を抑制することができる。
【0019】
また、補助部材12を弾性材で構成する場合には、この補助部材12は、ラック軸6によってサポートヨークシート8を介して押圧されてサポートヨーク収容孔1aの内周面に当接した状態で、内周面12aとサポートヨーク7の凹部7aのシート溝7f端面とが面一になるように弾性変形するので、この補助部材12を高い精度で形成する必要がない。
また、Oリング11により、サポートヨーク7の軸方向および径方向の振動(移動)を同時に吸収することができる。これによって、特にサポートヨーク7のヨークプラグ9側の端部外周がサポートヨーク収容孔1aの内周面に当たり、接触音が発生するのを抑制することができる。
【0020】
また、補助部材12が、サポートヨーク7の外周面および凹部7aに対して選択的に出没可能であるので、サポートヨーク7をサポートヨーク収容孔1aに装着する際に、容易に作業を行うことができる。すなわち、サポートヨークの凹部7aのシート溝7fより補助部材12を凹部7a側に突出させて、サポートヨーク7の外周面と補助部材12の外周面12bとが面一あるいはサポートヨークの外周面より補助部材12の外周面12bが引っ込んだ状態で、サポートヨーク7をサポートヨーク収容孔1aに装着することにより、容易に装着することが可能である。
【0021】
なお、本実施の形態では、円弧状の断面形状をもつラック軸6を示したが、これに限られるものではなく、例えばY字型の断面形状をもつラック軸であってもよい。この場合、サポートヨークシートは、サポートヨークのY字型形状の角度より小さい角度となるY字型形状に形成すればよい。
【0022】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るラックピニオン式ステアリング装置では、サポートヨークがサポートヨーク収容孔に装着された状態で、補助部材をサポートヨーク収容孔の内周面に当接させているので、サポートヨークが径方向へ移動するのを規制することができる。これにより、特にサポートヨークのラック軸側の端部外周がサポートヨーク収容孔の内周面に当たり、接触音が発生するのを抑制することができるとともに、サポートヨークのラック軸側の端部外周がサポートヨーク収容孔の内周面に当たることに起因する、ラックとピニオンとのガタつきによる歯打ち音の発生を抑制することができる。また、サポートヨークの外周とサポートヨーク収容孔の内周との間に隙間を設けているので、これらを高い精度で形成する必要がない。
【0023】
また、補助部材が、サポートヨークの外周面および凹部に対して選択的に出没可能であるので、サポートヨークをサポートヨーク収容孔に装着する際に、容易に作業を行うことができる。すなわち、サポートヨークの凹部より補助部材の凹部側を突出させて、サポートヨークの外周面と補助部材の外周面とが面一あるいはサポートヨークの外周面より補助部材の外周面が引っ込んだ状態で、サポートヨークをサポートヨーク収容孔に装着することにより、容易に装着することが可能である。
【0024】
また、上記補助部材が弾性材からなる場合には、補助部材は、ラック軸によって押圧されてサポートヨーク収容孔の内周面に当接した状態で、内周面とサポートヨークの凹部端面とが面一になるように弾性変形するので、この補助部材を高い精度で形成する必要がない。
また、サポートヨークと上記サポートヨーク収容孔と上記ヨークプラグとで囲まれる空間にリング状弾性部材を介在している場合、リング状弾性部材を介在させることにより、サポートヨークの軸方向および径方向の振動を同時に吸収することができる。これによって、特にサポートヨークのヨークプラグ側の端部外周がサポートヨーク収容孔の内周面に当たり、接触音が発生するのを抑制することができる。また、サポートヨークがヨークプラグに接触する音、ヨークプラグがサポートヨーク軸方向にラック軸により押されラックとピニオンとの噛み合い状態が悪化した時に発生する音も同時に抑制する効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るラックピニオン式ステアリング装置の一実施の形態を示す要部断面図である。
【図2】本発明に係るラックピニオン式ステアリング装置の一実施の形態に用いるサポートヨーク部分を示す図であり、(a)はその斜視図、(b)はサポートヨークをサポートヨーク収容孔に装着する前の断面図、(c)はサポートヨークをサポートヨーク収容孔に装着した後の断面図である。
【図3】本発明に係るラックピニオン式ステアリング装置の一実施の形態に用いるサポートヨーク部分を示す要部拡大断面図である。
【図4】従来のラックピニオン式ステアリング装置を示す要部断面図である。
【符号の説明】
1 ハウジング
1a サポートヨーク収容孔
5 ピニオン軸
5a ピニオン
6 ラック軸
6a ラック
7 サポートヨーク
8 サポートヨークシート
9 ヨークプラグ
11 Oリング(リング状弾性部材)
12 補助部材
Claims (3)
- ハウジングに対して回転自在に支持され、先端にピニオンが設けられたピニオン軸と、上記ピニオンと噛み合うラックを側面に設けたラック軸と、上記ハウジングに形成された筒状のサポートヨーク収容孔と、このサポートヨーク収容孔にその内周面との間に全周にわたって所定の隙間を設けて収容され、上記ラック軸をラックの背面側で支持する凹部が設けられたサポートヨークと、上記ハウジングに取り付けられ、上記サポートヨーク収容孔を塞ぐヨークプラグとを有するラックピニオン式ステアリング装置において、
上記サポートヨークのラック軸側の端部に、上記サポートヨークの外周面および凹部に対して選択的に出没可能に嵌合され、上記サポートヨークの外周面より上記隙間に突出し、且つ上記サポートヨーク収容孔の内周面へ当接した状態で上記サポートヨークとともに上記ラック軸を支持する補助部材を備えることを特徴とするラックピニオン式ステアリング装置。 - 上記補助部材が弾性材からなる請求項1に記載のラックピニオン式ステアリング装置。
- 上記サポートヨークと上記サポートヨーク収容孔と上記ヨークプラグとで囲まれる空間にリング状弾性部材を介在している請求項1または請求項2に記載のラックピニオン式ステアリング装置。
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