(57)【要約】【課題】ラックピニオン式ステアリング装置において、ピニオン軸の揺動を確実に規制して騒音の発生を確実に防止する。【解決手段】ピニオン軸７の下端７１に固定された樹脂弾性体１６が、ピニオン軸７の下端７１から下方へ突出する凸部としての半球状の本体１５を有する。本体１５の表面に、球面の一部をなす球面部１５ａを設ける。ピニオンハウジング１２に設けられた円錐面状の受け凹部１７によって、球面部１５ａを受ける。球面部１５ａと受け凹部１７との接触領域１９がピニオン軸７の下端７１よりも下方に配置されている。【選択図】図３
2010247609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングによって支持された一対の転がり軸受によって、ピニオン軸の上部および下部をそれぞれ支持するラックピニオン式ステアリング装置において、
上記ピニオン軸の下端から下方へ突出する凸部と、
上記凸部の表面に設けられ、球面の一部をなす球面部と、
上記ハウジングに設けられ、上記球面部を受ける円錐面状の受け凹部と、を備え、
上記球面部と受け凹部との接触領域がピニオン軸の下端よりも下方に配置されてい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。
【請求項２】
請求項１において、ピニオン軸の下端に固定され、ピニオン軸の軸方向に弾性的に圧縮された樹脂弾性体を備え、
上記樹脂弾性体は上記凸部を含むことを特徴とするラックピニオン式ステアリング装置。
【請求項３】
請求項２において、上記樹脂弾性体は、ピニオン軸の下端面に形成された保持孔に弾力的に圧入された圧入部と、上記球面部を有する上記凸部としての半球状の本体と、を含むことを特徴とするラックピニオン式ステアリング装置。
【請求項４】
請求項３において、上記樹脂弾性体の上記本体は、ピニオン軸の下端面に対向する受圧面を含み、該受圧面と上記ピニオン軸の下端面との間に、金属弾性体が介在してい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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はラックピニオン式ステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のラックピニオン式ステアリング装置では、ピニオン軸の上部を玉軸受によって支持し、ピニオン軸の下部を針状ころ軸受によって支持している。
玉軸受には、所定のアキシャル隙間がある。また、ピニオン軸と針状ころ軸受との間には、所定のラジアル隙間がある。このため、ピニオン軸が、上側の玉軸受を支点として、針状ころ軸受のラジアル隙間の分だけ、もみすり運動をしながら、揺動変位することになる。
【０００３】
一方、ピニオン軸の下端面に形成された凹部に、ハウジングの底から突出する球状部を嵌合させ、球状部によって凹部を受けることが提案されている（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１２８００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ピニオン軸の下端面に形成された凹部と球状部との接触領域が、ピニオン軸の下端面よりも上方に配置されるため、ピニオン軸の揺動の支点となる玉軸受から上記接触領域までの距離が短くなる。このため、ピニオン軸が高い揺動入力を受けた場合、ピニオン軸が揺動変位するおそれがある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、ピニオン軸の揺動を確実に規制して騒音の発生を確実に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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、ハウジング（１２）によって支持された一対の転がり軸受（１３，１４）によって、ピニオン軸（７）の上部（７ｂ）および下部（７ｃ）をそれぞれ支持するラックピニオン式ステアリング装置（１）において、上記ピニオン軸の下端（７１）から下方へ突出する凸部（１５）と、上記凸部の表面に設けられ、球面の一部をなす球面部（１５ａ）と、上記ハウジングに設けられ、上記球面部を受ける円錐面状の受け凹部（１７）と、を備え、上記球面部と受け凹部との接触領域（１９）がピニオン軸の下端よりも下方に配置されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明では、球面部と受け凹部との接触領域がピニオン軸の下端よりも下方に配置されるので、一対の転がり軸受の上側の転がり軸受と上記接触領域との間のスパンを長くすることができる。したがって、上記球面部に接触する受け凹部によって、ピニオン軸の揺動を確実に規制するセンタリング効果を奏することができ、揺動変位に起因する騒音の発生を確実に抑制することができる。また、操舵開始時に、ピニオン軸が揺動変位することによる応答遅れが生ずることがなく、操舵フィーリングを向上することができる。
【０００８】
また、ピニオン軸の下端に固定され、ピニオン軸の軸方向（Ｙ１）に弾性的に圧縮された樹脂弾性体（１６）を備え、上記樹脂弾性体は上記凸部を含む場合がある（請求項２）。この場合、ピニオン軸を軸方向上方に弾性的に付勢することができ、上側の転がり軸受（例えば玉軸受）のアキシャル隙間を除去することができる。支点としての転がり軸受の揺動角を規制することを通じて、ピニオン軸の揺動変位をより確実に規制することができる。
【０００９】
また、上記樹脂弾性体は、ピニオン軸の下端面（７２）に形成された保持孔（７３）に弾力的に圧入された圧入部（１８）と、上記球面部を有する上記凸部としての半球状の本体（１５）と、を含む場合がある（請求項３）。この場合、ピニオン軸の下端に樹脂弾性体が取り付けられたサブアセンブリとして取り扱うことができるので、本ラックピニオン式ステアリング装置の組立時に、上記サブアセンブリをピニオンハウジング内に組み込めばよく、したがって、組立てが容易になる。
【００１０】
また、上記樹脂弾性体の上記本体は、ピニオン軸の下端面に対向する受圧面（１５ｂ）を含み、該受圧面と上記ピニオン軸の下端面との間に、金属弾性体が介在している場合がある（請求項４）。この場合、樹脂弾性体および金属弾性体が直列に配列されるので、両弾性体全体としてのバネ定数を小さくすることができる。したがって、可及的に、樹脂弾性体として硬質のものを用いることができるので、樹脂弾性体の径年変化によるへたりを防止することができる。その結果、長期にわたってピニオン軸を軸方向に付勢する付勢力を維持し、騒音抑制効果を長期に維持することができる。
【００１１】
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態のラックピニオン式ステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】ラックピニオン式ステアリング装置の要部の断面図である。
【図３】図２の一部を拡大した拡大断面図である。
【図４】本発明の別の実施の形態のラックピニオン式ステアリング装置の要部の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態の添付図面を参照しつつ説明する。
以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１を参照して、ラックピニオン式ステアリング装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結しているステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３に自在継手４を介して連結された中間軸５と、中間軸５に自在継手６を介して連結されたピニオン軸７と、ピニオン軸７の端部近傍に設けられたピニオン７ａに噛み合うラック８ａを有して自動車の左右方向に延びる転舵軸としてのラック軸８とを有している。ピニオン軸７およびラック軸８により舵取り機構としてのラックアンドピニオン機構Ａが構成されている。
【００１４】
ラック軸８は、車体に固定されるラックハウジング９内に、図示しない複数の軸受を介して、軸方向Ｚ１に沿って直線往復動可能に支持されている。ラック軸８の両端部はラックハウジング９の両側へ突出し、各端部にはそれぞれタイロッド１０が結合されている。各タイロッド１０は対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する転舵輪１１に連結されている。
【００１５】
操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３が回転されると、この回転がピニオン７ａおよびラック８ａによって、自動車の左右方向に沿ってのラック軸８の直線運動に変換される。これにより、転舵輪１１の転舵が達成される。
図２を参照して、ピニオン軸７のピニオン７ａとラック軸８のラック８ａとは、ピニオンハウジング１２内で相互に噛み合わされている。ピニオン軸７は、ピニオン軸７の軸方向Ｙ１に関して、ピニオン７ａを挟んだ上部７ｂおよび下部７ｃを有している。ピニオン軸７の上部７ｂは、転がり軸受としての玉軸受１３によって回転可能に支持されている。また、ピニオン軸７の下部７ｃは、転がり軸受としての針状ころ軸受１４によって回転可能に支持されている。
【００１６】
また、ピニオン軸７の下端７１に、半球状の本体１５を含む樹脂弾性体１６が取り付けられており、本体１５は、ピニオン軸７の下端７１から下方へ突出する凸部を構成している。本体１５は、ピニオンハウジング１２に設けられた受け凹部１７によって受けられている。
図３に示すように、樹脂弾性体１６は、ピニオン軸７の下端面７２に形成された保持孔７３に弾力的に圧入された軸状の圧入部１８と、凸部を構成する上記本体１５とを有している。自由状態での圧入部１８の形状は、円柱状であってもよいし、また、中途または端部に拡径部を設けて、圧入部１８の圧入をより強固なものとしてもよい。
【００１７】
半球状の本体１５によって構成される凸部の表面は、球面の一部をなす球面部１５ａを構成している。また、ピニオンハウジング１２には、球面部１５ａを受ける円錐面状の受け凹部１７が形成されている。球面部１５ａと円錐面状の受け凹部１７との接触領域１９が、ピニオン軸７の下端面７２よりも下方に配置されている。接触領域１９は、ピニオン軸７の軸線を中心とする環状をなす。
【００１８】
再び図２を参照して、ラックピニオン式ステアリング装置１には、ラック軸支持装置２０が装備されている。ラック軸支持装置２０は、円孔からなる保持孔２１を有するハウジング２２と、保持孔２１に保持孔２１の深さ方向Ｘ１に沿って摺動可能に収容され且つラック軸８のラック８ａの背面８ｂを摺動可能に支持するラック軸支持部材としてのサポートヨーク２３とを備えている。
【００１９】
また、ラック軸支持装置２０は、保持孔２１の入口にねじ込まれて固定された封止部材としての封止ねじ２４と、サポートヨーク２３と封止ねじ２４との間に介在し且つサポートヨーク２３をラック軸８側へ付勢する付勢部材２５とを備えている。付勢部材２５は例えば圧縮コイルばねからなる。
上記のハウジング２２は、ピニオンハウジング１２と一体に形成され、ラック軸８を隔ててピニオン軸７と反対側に配置されている。ピニオンハウジング１２およびハウジング２２は例えばダイキャストにより製作される。
【００２０】
上記の保持孔２１の入口における内周面２１ａには、雌ねじ部２１ｂが形成され、この雌ねじ部２１ｂに、上記の封止ねじ２４がねじ込まれて固定されている。
ラック軸支持部材としてのサポートヨーク２３は、ラック軸８に対向する前面２３ａと、封止ねじ２４に対向する対向面としての後面２３ｂと、後面２３ｂに形成され、上記付勢部材２５を収容した凹所２３ｃと、円筒面からなる外周面２３ｄとを有している。
【００２１】
サポートヨーク２３の前面２３ａには、ラック軸８の背面８ｂの形状に概ね一致する凹面２６が形成されている。この凹面２６に沿うように摺接板２７が取り付けられており、この摺接板２７がラック軸８の背面８ｂに摺接する。摺接板２７としては、低摩擦係数を有する板を用いることが好ましく、例えば金属板や、フッ素樹脂を被覆した金属板を用いることができる。
【００２２】
サポートヨーク２３の外周面２３ｄには、周方向に延びて環状をなす一対の収容溝２８が形成され、各収容溝２８には、例えばＯリングからなる環状の弾性部材２９がそれぞれ収容されている。封止ねじ２４の外周面には、周方向に延びて環状をなす収容溝３０が形成され、収容溝３０には、例えばＯリングからなる環状の弾性部材３１が収容されている。
【００２３】
本実施の形態によれば、樹脂弾性体１６の本体１５の球面部１５ａと受け凹部１７との接触領域１９がピニオン軸７の下端７１よりも下方に配置されるので、上側の玉軸受１３と接触領域１９との間のスパンを長くすることができる。したがって、球面部１５ａに接触する受け凹部１７によって、ピニオン軸７の揺動を確実に規制するセンタリング効果を奏することができる。
【００２４】
その結果、例えば衝撃的の荷重がピニオン軸７に負荷されても、ピニオン軸７の揺動変位に起因する騒音の発生を確実に抑制することができる。また、操舵開始時に、ピニオン軸７が揺動変位することによる応答遅れが生ずることがなく、操舵フィーリングを向上することができる。さらなる騒音抑制と操舵フィーリングの向上のために、接触領域１９にグリース等の潤滑剤が塗布されていてもよい。
【００２５】
また、ピニオン軸７の下端７１に固定された樹脂弾性体１６が、上記凸部としての本体１５を含み、且つピニオン軸７の軸方向Ｙ１に弾性的に圧縮されているので、ピニオン軸７を軸方向Ｙ１上方に弾性的に付勢することができ、上側の玉軸受１３のアキシャル隙間を除去することができる。その結果、ピニオン軸７の揺動の支点としての、上側の玉軸受１３の揺動角を規制することを通じて、ピニオン軸７の揺動変位をより確実に規制することができる。
【００２６】
また、樹脂弾性体１６が、ピニオン軸７の下端面７２の保持孔７３に弾力的に圧入された圧入部１８と、上記凸部としての半球状の本体１５とを含むので、ピニオン軸７の下端に樹脂弾性体１６が取り付けられたサブアセンブリとして取り扱うことができる。したがって、ラックピニオン式ステアリング装置１の組立時に、上記サブアセンブリをピニオンハウジング１２内に組み込めばよく、その結果、組立てが容易になる。
【００２７】
樹脂弾性体１６に用いる樹脂としては、樹脂弾性体１６と例えばアルミニウム合金からなるピニオンハウジング１２の受け凹部１７との摩擦抵抗を小さくするうえで、低摩擦係数を持つポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂またはピーク樹脂を用いることが好ましい。
また、受け凹部１７に対する球面部１５ａの接触角θ（接触領域１９における法線とピニオン軸７の中心軸線Ｃ１とのなす角度に相当）が、８°≦θ≦３８の範囲に設定されることが好ましい。接触角θが８°未満であると、センタリング効果が小さくなる。逆に、接触角θが３８°を超えると、接触領域１９と中心軸線Ｃ１との距離が長くなるので、樹脂弾性体１６が受け凹部１７に対して回転するときの（すなわちピニオン軸７）の摩擦トルク（特に回転し始めるときの回転始動トルク）が大きくなる。
【００２８】
そこで、接触角θを、８°≦θ≦３８の角度範囲に設定することにより、ピニオン軸７の摩擦トルクを小さくし且つ十分なセンタリング効果が得られるようにした。
次いで、図４は本発明の別の実施の形態を示している。図４を参照して、本実施の形態が図３の実施の形態と異なるのは、樹脂弾性体１６の本体１５の受圧面１５ｂとピニオン軸７の下端面７２に設けた凹部との間に、金属弾性体３２が介在している点である。下端面７２に凹部を設けなくてもよい。金属弾性体３２としては、例えば単一のまたは積み重ねられた複数の皿ばねを用いてもよいし、圧縮コイルばねを用いてもよい。金属弾性体３２として皿ばねを用いた場合、スペースの増大が殆どないので、小型化に寄与することができる。
【００２９】
本実施の形態では、図３の実施の形態と同じ作用効果を奏することができる。さらに、樹脂弾性体１６および金属弾性体３２が直列に配列されるので、両弾性体１６，３２全体としてのバネ定数を小さくすることができる。したがって、可及的に、樹脂弾性体１６として硬質のものを用いることができるので、樹脂弾性体１６の径年変化によるへたりを防止することができる。その結果、長期にわたってピニオン軸７を軸方向Ｙ１に付勢する付勢力を維持することができ、騒音抑制効果を長期に維持することができる。
【００３０】
その他、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。
【符号の説明】
【００３１】
１…ラックピニオンステアリング装置、７…ピニオン軸、７ａ…ピニオン、７ｂ…上部、７ｃ…下部、８…ラック軸、１２…ピニオンハウジング、１３…玉軸受（転がり軸受）、１４…針状ころ軸受（転がり軸受）、１５…本体（凸部）、１５ａ…球面部、１５ｂ…受圧面、１６…樹脂弾性体、１７…受け凹部、１８…圧入部、１９…接触領域、３２…金属弾性体、７１…下端、７２…下端面、７３…保持孔
【図１】
2010247609.tif 000003
【図２】
2010247609.tif 000004
【図３】
2010247609.tif 000005
【図４】
2010247609.tif 000006