(57)【要約】【課題】皿ばねをセンタリングできて、異音の発生を抑制できるステアリングギア構造を提供する。【解決手段】ステアリングギア構造１は、ピニオン２と、ピニオン２に噛み合うラック３と、ラック３をその長手方向に移動自在に支持するラックガイド４と、ラックガイド４を収納するハウジング５と、ハウジング５のラック３側とは反対側に取り付けられるキャップ部６と、ラックガイド４とキャップ部６との間に介在されて、ラックガイド４を介してラック３をピニオン２側に付勢する皿ばね８とを備える。ラックガイド４は、ラックガイド４における皿ばね８側の端面４６の延長面と、ラックガイド４の外周面の延長面とで形成される角部を切り欠いて形成される凹部４４を有する。ラックガイド４の端面４６の外径は、皿ばね８の内径よりも大きく、かつ皿ばね８の外径よりも小さい。皿ばね８は、ラックガイド４側が凹となるように配置される。【選択図】図２
2020050143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールの回転に連動して回転するピニオンと、
前記ピニオンに噛み合うラックと、
前記ラックをその長手方向に移動自在に支持するラックガイドと、
前記ラックガイドを収納するハウジングと、
前記ハウジングの前記ラック側とは反対側に取り付けられるキャップ部と、
前記ラックガイドと前記キャップ部との間に介在されて、前記ラックガイドを介して前記ラックを前記ピニオン側に付勢する皿ばねとを備えるステアリングギア構造であって、
前記ラックガイドは、前記ラックガイドにおける前記皿ばね側の端面の延長面と、前記ラックガイドの外周面の延長面とで形成される角部を切り欠いて形成される凹部を有し、
前記ラックガイドの前記端面の外径は、前記皿ばねの内径よりも大きく、かつ前記皿ばねの外径よりも小さく、
前記皿ばねは、前記ラックガイド側が凹となるように配置されるステアリングギア構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラック・アンド・ピニオン式のステアリングギア構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステアリングホイールの回転運動を直線運動に変えて車輪に舵角を与えるステアリングギア構造として、特許文献１にはラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置が開示されている。ラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置は、ピニオンと、ラックバー（ラック）と、ラックガイドと、ギアケース（ハウジング）と、蓋部材（キャップ部）と、皿ばねとを備える。
【０００３】
ピニオンは、ステアリング軸を介してギアケースの本体部に回転自在に支持されている。ラックバーは、ピニオンに噛み合うラック歯を有する。ラックガイドは、ラックバーをラックバーの軸方向に移動自在に支持する。ラックガイドは円筒状に形成されている。ラックガイドのラック側とは反対側（蓋部材側）の端面は平面で構成されている。この端面の外径は、皿ばねの外径よりも大きい。ギアケースは、本体部に一体に形成されてラックガイドを収納する円筒部を有する。蓋部材は、円筒部のラック側とは反対側の開口部に取り付けられている。蓋部材は、底板部と周壁部とを有し、ラックガイド側が開口する円形容器状に形成されている。周壁部の端面は、平面である。皿ばねは、ラックガイドの端面と蓋部材の周壁部の端面との間に介在されて圧縮されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２０３８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ラックガイドの端面の外周縁とギアケースの円筒部の内周面とが接触する虞がある。ラックガイドの端面の外周縁とギアケースの円筒部の内周面とが接触すると異音が発生する。特に、平面で構成されるラックガイドの端面の外径が皿ばねの外径よりも大きいため、ステアリングギア構造の組み立て時に皿ばねが径方向にずれる虞がある。皿ばねが径方向にずれた状態で組み立てられると、皿ばねの圧縮に伴う反力をラックガイドに対してラックガイドの周方向に均等に付与できない。そのため、ラックガイドがガタつき、ラックガイドの端面の外周縁がギアケースの円筒部の内周面に接触する。
【０００６】
本発明の目的の一つは、皿ばねをラックガイドに対してセンタリングできて、異音の発生を抑制できるステアリングギア構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係るステアリングギア構造は、
ステアリングホイールの回転に連動して回転するピニオンと、
前記ピニオンに噛み合うラックと、
前記ラックをその長手方向に移動自在に支持するラックガイドと、
前記ラックガイドを収納するハウジングと、
前記ハウジングの前記ラック側とは反対側に取り付けられるキャップ部と、
前記ラックガイドと前記キャップ部との間に介在されて、前記ラックガイドを介して前記ラックを前記ピニオン側に付勢する皿ばねとを備えるステアリングギア構造であって、
前記ラックガイドは、前記ラックガイドにおける前記皿ばね側の端面の延長面と、前記ラックガイドの外周面の延長面とで形成される角部を切り欠いて形成される凹部を有し、
前記ラックガイドの前記端面の外径は、前記皿ばねの内径よりも大きく、かつ前記皿ばねの外径よりも小さく、
前記皿ばねは、前記ラックガイド側が凹となるように配置される。
【発明の効果】
【０００８】
上記ステアリングギア構造は、皿ばねをラックガイドに対してセンタリングできて、異音の発生を抑制できる。ラックガイドの端面の外径と皿ばねの内径及び外径とが上記特定の大小関係を満たすと共に、皿ばねをラックガイド側が凹となるように配置することで、皿ばねの凹側の傾斜面をラックガイドの端面の外周縁に当接させられる。そのため、皿ばねの径方向へのずれを規制できる。皿ばねが径方向へずれないことで、皿ばねをラックガイドに対してセンタリングさせられる。よって、皿ばねとハウジングの内周面との接触に伴う異音の発生を防止できる。また、皿ばねのセンタリングにより、皿ばねの弾性力をラックガイドに対してラックガイドの周方向に均等に付与できる。よって、ラックガイドのガタつきを抑制できて、ラックガイドとハウジングとの接触に伴う異音の発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態１に係るステアリングギア構造の概略を示す正面図である。
【図２】図１の（ＩＩ）−（ＩＩ）切断線で切断したステアリングギア構造の概略を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明のステアリングギア構造の実施形態１を、図１,図２を参照しつつ以下に説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。図１の「ＵＰ」は車両の上方、「ＬＷＲ」は下方、「ＬＨ」は左側、「ＲＨ」は右側を示す。
【００１１】
《実施形態１》
〔ステアリングギア構造〕
実施形態１に係るステアリングギア構造１は、ラック・アンド・ピニオン式のステアリングギア構造である。このステアリングギア構造１は、ステアリングホイール１１の回転運動を直線運動に変えて車輪１２（前輪）に舵角を与える。本例のステアリングホイール１１とステアリングギア構造１とは、ステアリングシャフト１３と、インターミディエイトシャフト１４と、カルダンジョイント１５とを介して連結されている（図１）。ステアリングシャフト１３は、ステアリングホイール１１に接続される。カルダンジョイント１５は、ステアリングシャフト１３とインターミディエイトシャフト１４との間と、インターミディエイトシャフト１４とステアリングギア構造１との間に介在される。ステアリングギア構造１は、ピニオン２とラック３とラックガイド４とハウジング５とキャップ部６と弾性部材７と皿ばね８とを備える（図２）。ピニオン２は、ステアリングホイール１１の回転に連動して回転する。ラック３は、ピニオン２に噛み合う。ラックガイド４は、ラック３をその長手方向（車幅方向）に移動自在に支持する。ハウジング５は、ラックガイド４を収納するガイドハウジング部５４を有する。キャップ部６は、ガイドハウジング部５４におけるラック３側とは反対側に取り付けられる。弾性部材７及び皿ばね８は、ラックガイド４とキャップ部６との間に介在されている。このステアリングギア構造１の特徴の一つは、ラックガイド４の皿ばね８側の端面４６における外径と皿ばね８の内径及び外径とが特定の大小関係を満たす点にある。以下、各構成を詳細に説明する。
【００１２】
［ピニオン］
ピニオン２は、ステアリングホイール１１の回転に連動して回転する（図１）。ピニオン２は、本例ではカルダンジョイント１５を介してインターミディエイトシャフト１４に接続されている。ピニオン２の外周面には、周方向に沿って複数の歯部と複数の歯溝とが交互に形成されている（いずれも図示略）。ピニオン２は、後述するハウジング５のピニオンハウジング部５２に回転自在に収納される（図２）。
【００１３】
［ラック］
ラック３は、ピニオン２の回転に伴い、その長手方向（車幅方向）に移動する。ラック３は、車幅方向に延びる長尺状の棒材であり、ピニオン２の軸方向に交差するように配置されている（図１，図２）。ラック３の車幅方向の各端部には、タイロッド１６が接続されている（図１）。ラック３の車幅方向への移動により、ナックルアーム及びステアリングナックル（いずれも図示略）を介してタイロッド１６に接続された車輪１２が操舵される。ラック３におけるピニオン２との対向面には、ピニオン２の歯部及び歯溝が噛み合う歯溝及び歯部が形成されている（いずれも図示略）。ラック３におけるピニオン２側とは反対側の面は、本例では円弧面で形成され、ラックガイド４に支持されている。このラック３は、後述するハウジング５のラックハウジング部５３に移動自在に収納されている。
【００１４】
［ラックガイド］
ラックガイド４は、ラック３をその長手方向（車幅方向）に移動自在に支持する。ラックガイド４は、ラック３におけるピニオン２側とは反対側に設けられている。このラックガイド４は、ハウジング５のガイドハウジング部５４に摺動自在に収納されている。ラックガイド４は、キャップ部６と共に、弾性部材７と皿ばね８とを圧縮する。この圧縮に伴う反力により、ラックガイド４はラック３を押圧してラック３をピニオン２側へ付勢する。ラックガイド４は、本例では円柱状の部材である。本例のラックガイド４は、支持面４１と溝部４２と収納部４３と凹部４４と端面４６とを有する。
【００１５】
（支持面）
支持面４１は、ラック３を摺動可能に支持する面である。支持面４１は、ラックガイド４におけるラック３との対向面に形成される。支持面４１の形状は、ラック３の上記円弧面に対応した円弧状である。
【００１６】
（溝部）
溝部４２は、Ｏリング９をはめ込む溝である。溝部４２は、ラックガイド４の外周面（ガイドハウジング部５４の内周面との対向面）における周方向の全周に亘ってリング状に形成されている。溝部４２の断面形状は、矩形状である。溝部４２の数は適宜選択でき、本例では２つとしている。この溝部４２の形成は、切削加工などで行える。
【００１７】
（収納部）
収納部４３は、弾性部材７を収納する。収納部４３は、ラックガイド４におけるラック３側とは反対側（キャップ部６との対向面）の中央に、凹状に形成されている。収納部４３の底面が弾性部材７の一端に押圧される。収納部４３の形状は、弾性部材７の外形に対応した形状とすることが挙げられる。本例の収納部４３の形状は、円柱状である。収納部４３の内径は、弾性部材７の外径よりも少し大きく、かつ皿ばね８の内径よりも小さいことが挙げられる。弾性部材７を内部に収納し易く、弾性部材７と皿ばね８とが互いに緩衝することを抑制し易いからである。
【００１８】
（凹部）
凹部４４は、ラックガイド４の外周面におけるラック３側とは反対側（皿ばね８側）とガイドハウジング部５４の内周面との間のクリアランスを確保する。凹部４４は、ラックガイド４の皿ばね８側の外周縁に、ラックガイド４における凸部４５の端面４６の延長面とラックガイド４の外周面の延長面とで形成される角部を切り欠いてリング状に形成される。この凹部４４により、ラックガイド４の皿ばね８側の外周縁とガイドハウジング部５４の内周面との接触を防止できる。凹部４４の断面形状は、適宜選択でき、本例では矩形状としている。凹部４４の深さ（ラックガイド４の径方向に沿った長さ）は、深いほど上記クリアランスを大きくできる。その上、ラックガイド４の端面４６の外径を小さくできる。凹部４４の深さは、一般的なラックガイド４の角部の面取りなどよりも大きい。本例の凹部４４の深さは、溝部４２の深さと同等程度の深さとしている。凹部４４の深さを溝部４２の深さと同等とすることで、凹部４４の形成が容易である。溝部４２の形成と併せて凹部４４を形成すればよいからである。
【００１９】
（端面）
端面４６は、ラックガイド４における皿ばね８側の面である。本例の端面４６は、凸部４５に設けられている。凸部４５は、ラックガイド４における収納部４３と凹部４４との間に、ラックガイド４の周方向の全周に亘ってリング状に形成されている。即ち、端面４６は、リング状に形成されている。この端面４６は、平面で構成されている。端面４６の外周縁は、面取りされている。端面４６の外径は、ラックガイド４の外周面の直径よりも小さい。端面４６の外径がラックガイド４の外周面の直径よりも小さいことで、端面４６（凸部４５）の外周縁とガイドハウジング部５４の内周面との接触に伴う異音の発生を抑制できる。端面４６の内径及び外径は、「ラックガイド４の端面４６の内径＜皿ばね８の内径＜ラックガイド４の端面４６の外径＜皿ばね８の外径」の関係を満たす。端面４６の内径及び外径と皿ばね８の内径及び外径の大小関係については後述する。
【００２０】
［ハウジング］
ハウジング５は、ピニオン２とラック３とラックガイド４などを内部に収納する。ハウジング５は、ピニオンハウジング部５２とラックハウジング部５３とガイドハウジング部５４とを備える。ピニオンハウジング部５２とラックハウジング部５３とガイドハウジング部５４とは、各内部空間が連通するように一体に形成されている。
【００２１】
ピニオンハウジング部５２は、短尺の筒状に形成され、ピニオン２を回転自在に収納する。ラックハウジング部５３は、車幅方向に延びる長尺の筒状に形成され、ラック３を移動自在に収納する。ラックハウジング部５３は、ピニオンハウジング部５２の軸方向に交差するように設けられている。ガイドハウジング部５４は、短尺の円筒状に形成され、ラックガイド４を摺動自在に収納する。ガイドハウジング部５４は、ピニオンハウジング部５２の軸方向及びラックハウジング部５３の軸方向の両方向に交差するように設けられている。
【００２２】
ガイドハウジング部５４には、更に、キャップ部６の一部と弾性部材７と皿ばね８とが収納される。ガイドハウジング部５４のラック３側との反対側には、ラックガイド４を内部に収納するための開口部が形成されている。この開口部はキャップ部６により封止されている。本例では、開口部の内周面にキャップ部６を締結するためのねじ溝（図示略）が形成されている。
【００２３】
［キャップ部］
キャップ部６は、ラックガイド４と共に、弾性部材７と皿ばね８とを圧縮する。キャップ部６は、ガイドハウジング部５４に対してガイドハウジング部５４の開口部を塞ぐように固定される。本例のキャップ部６は、ガイドハウジング部５４の開口部の内周面に嵌まる円柱状の部材で構成されている。キャップ部６の外周面には、ねじ溝が形成されている。キャップ部６のねじ溝をガイドハウジング部５４の開口部のねじ溝に螺合させることで、キャップ部６がガイドハウジング部５４に固定されている。キャップ部６の端面（ラックガイド４側の面）は、平面で構成されている。キャップ部６におけるガイドハウジング部５４の開口部のねじ溝への締付により、キャップ部６の端面が弾性部材７の他端と皿ばね８の凸側とを押圧している。なお、キャップ部６は、底板部と周壁部とを有し、ラックガイド４側が開口した円形容器状の部材で構成してもよい。この場合、底板部が弾性部材７の他端を押圧し、周壁部の端面が皿ばね８の凸側を押圧する。
【００２４】
［弾性部材］
弾性部材７は、ラックガイド４を介してラック３をピニオン２側に付勢する。弾性部材７は、ラックガイド４の収納部４３に配置され、収納部４３の底面とキャップ部６の端面とに圧縮されている。この圧縮に伴う反力により、弾性部材７はラックガイド４をラック３側に押圧することでラック３をピニオン２側に付勢する。弾性部材７は、本例ではコイルばねで構成されている。
【００２５】
［皿ばね］
皿ばね８は、弾性部材７と共に、ラックガイド４を介してラック３をピニオン２側に付勢する。皿ばね８は、ラックガイド４の端面４６とキャップ部６の端面との間にラックガイド４側が凹となるように配置されている。皿ばね８は、ラックガイド４と同心状となるように弾性部材７の外周に配置されている。
【００２６】
皿ばね８の内径及び外径は、「ラックガイド４の端面４６の内径＜皿ばね８の内径＜ラックガイド４の端面４６の外径＜皿ばね８の外径」の関係を満たす。皿ばね８の内径がラックガイド４の端面４６の外径よりも小さく、皿ばね８の外径がラックガイド４の端面４６の外径よりも大きいことで、皿ばね８の凹側の傾斜面を端面４６（凸部４５）の外周縁に当接させられる。そのため、皿ばね８の径方向へのずれを規制できる。皿ばね８が径方向へずれないことで、皿ばね８をラックガイド４に対してセンタリングさせられる。
【００２７】
〔作用効果〕
実施形態１に係るステアリングギア構造１は、皿ばね８をラックガイド４に対してセンタリングできて、異音の発生を抑制できる。ラックガイド４の端面４６の外径と皿ばね８の内径及び外径とが上記特定の大小関係を満たすと共に、皿ばね８をラックガイド４側が凹となるように配置することで、皿ばね８の凹側の傾斜面をラックガイド４の端面４６（凸部４５）の外周縁に当接させられる。そのため、皿ばね８の径方向へのずれを規制できる。皿ばね８が径方向へずれないことで、皿ばね８をラックガイド４に対してセンタリングさせられる。よって、皿ばね８とガイドハウジング部５４の内周面との接触に伴う異音の発生を防止できる。また、皿ばね８のセンタリングにより、皿ばね８の圧縮に伴う反力をラックガイド４に対してラックガイド４の周方向に均等に付与できる。よって、ラックガイド４のガタつきを抑制できて、ラックガイド４とガイドハウジング部５４との接触に伴う異音の発生を抑制できる。そして、皿ばね８の内径が端面４６の内径よりも大きいことで、皿ばね８と弾性部材７との互いの干渉を抑制できる。
【００２８】
本発明は、これらの例示に限定されず、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００２９】
１  ステアリングギア構造
２  ピニオン
３  ラック
４  ラックガイド
４１  支持面
４２  溝部
４３  収納部
４４  凹部
４５  凸部
４６  端面
５  ハウジング
５２  ピニオンハウジング部
５３  ラックハウジング部
５４  ガイドハウジング部
６  キャップ部
７  弾性部材
８  皿ばね
９  Ｏリング
１１  ステアリングホイール
１２  車輪
１３  ステアリングシャフト
１４  インターミディエイトシャフト
１５  カルダンジョイント
１６  タイロッド
【図１】
2020050143.tif 000003
【図２】
2020050143.tif 000004