(57)【要約】【課題】ラックハウジングとラック軸とが互いに同軸でなくても、ラックブッシュ自体には依存せずに、ラックブッシュをラック軸と同軸になるよう案内することができるラック軸支持構造及びこれを用いたラックピニオン式ステアリング装置を提供する。【解決手段】ピニオン軸と噛み合うラック軸５と、ラック軸５を収容するラックハウジング１０と、ラック軸５を摺接させながら軸方向に移動可能に支持するラックブッシュ１１とを備えたラック軸支持構造において、径方向への弾性を有する板ばね片１２ｂを周方向に複数個配置してラックブッシュ１１を取り囲むように支持する支持部材１２を、ラックハウジング１０に固定する。【選択図】図２
2010195211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピニオン軸と噛み合うラック軸と、
前記ラック軸を収容するラックハウジングと、
前記ラックハウジング内に設けられ、前記ラック軸を摺接させながら軸方向に移動可能に支持するラックブッシュと、を備えたラック軸支持構造であって、
径方向への弾性を有する弾性体要素を周方向に複数個配置して前記ラックブッシュを取り囲むように支持する弾性支持部が、前記ラックハウジングと一体的に設けられたことを特徴とするラック軸支持構造。
【請求項２】
前記弾性支持部は、前記ラックハウジングとは別の部材を前記ラックハウジングに固定したものである請求項１記載のラック軸支持構造。
【請求項３】
前記弾性支持部は、前記ラックハウジングに固定される環状部と、当該環状部から軸方向に延びる前記弾性体要素としての板ばね片とを備えたものである請求項２記載のラック軸支持構造。
【請求項４】
前記弾性支持部は、前記ラックハウジング自体に、その軸方向へ長くなるように続いていく少なくとも１つの孔又は凹部による欠損部分を、周方向へ複数単位形成したものである請求項１記載のラック軸支持構造。
【請求項５】
前記弾性支持部は、前記ラックハウジング自体に、その軸方向と平行なスリットを、周方向へ複数箇所に形成したものである請求項４記載のラック軸支持構造。
【請求項６】
前記ラックハウジングの内周面には、前記ラックブッシュを嵌め込む周溝が形成されている請求項４記載のラック軸支持構造。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のラック軸支持構造を含み、ステアリングホイールの回転操作に応じて前記ピニオン軸が回転し、前記ラック軸が軸方向に移動することにより転舵輪を転舵させ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、自動車等の車両に搭載されるラックピニオン式ステアリング装置に関し、特にそのラック軸を支持する構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラックピニオン式ステアリング装置では、ステアリングホイールの回転操作に応じてピニオン軸が回転し、このピニオン軸と噛み合うラック軸が軸方向に移動することにより、転舵輪を転舵させる。車幅方向に延びるラック軸は、ハウジング（ギヤハウジング、ラックハウジング）に収容されるが、軸方向へ移動可能とするために、ハウジングに固定されたラックブッシュにより、支持されている。ラック軸は、このラックブッシュと摺接しながら、軸方向に移動可能である。
【０００３】
例えば、ピニオン軸とラック軸との噛み合い精度を向上させるために、ラックブッシュを３個使用した場合、そのうち２個は、ピニオン軸とラック軸との交差部の両側に設けられ、もう１つは、ピニオン軸とは反対側で、交差部から遠い位置に設けられる。ラックブッシュは短い円筒状の部材であり、また、ラック軸の、ラックブッシュと摺接する部位は円柱状である。両者は、互いに同軸配置されていることが必要である。
ところが、長いラック軸とラックハウジングとの同軸性を厳密に確保するのは容易ではなく、また、ピニオン軸とラック軸との噛み合いによる機械的な影響も受けるため、ピニオン軸から遠い位置にあるラックブッシュとラック軸との間で同軸性を確保することは困難である。そのため、軸のずれを吸収できる構造が必要となる。
【０００４】
そこで、例えば、ラックブッシュが径方向に微動できるように、ハウジングに圧入せず、ゴム等の弾性部材で支える構造が提案されている（特許文献１参照。）。この場合、ラックブッシュが軸方向に動かないようにするために、支持用の他の部材（ブッシュ保持部材）が必要となる。
また、ラックブッシュを樹脂製として拡径し易い構造とし、ハウジング側には拡径するラックブッシュを逃がす溝を設けた構成も提案されている（特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２１０１３６号公報（図２〜４）
【特許文献２】特開平６−１１５４３９号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のような従来のラックピニオン式ステアリング装置にはいずれも、特殊なラックブッシュを使用しなければならず、汎用のブッシュを使用することができない。汎用のブッシュは金属（鋼）をベースにしたもので、径方向への弾性変形は困難である。このような汎用のブッシュをラックブッシュとして使用する場合、ラックブッシュとラック軸との同軸性が確保できないと、ラックブッシュがラック軸によって削られ、徐々に「なじむ」ことになる。しかし、摩耗粉が出るという問題点や、なじんだ結果、がたつきが生じるという問題点もある。また、ラック軸とラックブッシュとの摩擦は、操舵感にも影響するので、多様ななじみ方によって、操舵感にばらつきが生じるという問題点もある。
【０００７】
かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、ラックハウジングとラック軸とが互いに同軸でなくても、ラックブッシュ自体には依存せずに、ラックブッシュをラック軸と同軸になるよう案内することができるラック軸支持構造及びこれを用いた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】
【０００８】
本発明のラック軸支持構造は、ピニオン軸と噛み合うラック軸と、前記ラック軸を収容するラックハウジングと、前記ラックハウジング内に設けられ、前記ラック軸を摺接させながら軸方向に移動可能に支持するラックブッシュと、を備えたラック軸支持構造であって、径方向への弾性を有する弾性体要素を周方向に複数個配置して前記ラックブッシュを取り囲むように支持する弾性支持部が、前記ラックハウジングと一体的に設けられたものである。
【０００９】
上記のラック軸支持構造においては、ラックハウジングとラック軸とが互いに同軸でない場合に、軸のずれを吸収するように弾性支持部が径方向に弾性変形し、ラックブッシュをラック軸と同軸な位置に案内する。従って、ラックブッシュの材質や構成には何ら依存せず、ラックブッシュをラック軸と同軸になるよう案内することができる。
【００１０】
また、上記ラック軸支持構造において、弾性支持部は、ラックハウジングとは別の部材をラックハウジングに固定したものであってもよい。
この場合、ラックハウジングに固定された弾性支持部が、自己の弾性によりラックブッシュを支持するので、弾性体要素と、ラックブッシュを支持するための支持部材とが一部材となり、当該一部材の他に部材（いわゆるブッシュ保持部材等）が不要である。
【００１１】
また、上記ラック軸支持構造において、弾性支持部は、ラックハウジングに固定される環状部と、当該環状部から軸方向に延びる弾性体要素としての板ばね片とを備えたものであってもよい。
この場合、板ばね片は、弾性力やその作用方向の設計が容易である。
【００１２】
また、上記ラック軸支持構造において、弾性支持部は、ラックハウジング自体に、その軸方向へ長くなるように続いていく少なくとも１つの孔又は凹部による欠損部分を、周方向へ複数単位形成したものであってもよい。
この場合、周方向に隣り合う孔又は凹部の間の部分（残っている部分）や凹部の底の部分（薄くなった部分）が１つの弾性体要素となり、これが、周方向へ複数存在する。弾性体要素は、径方向への弾性を備える。このようにして、ラックハウジング自体をラックブッシュの弾性支持部とすれば、弾性支持部を別途設ける必要がなく、構成が簡素となる。
【００１３】
また、上記ラック軸支持構造において、弾性支持部は、ラックハウジング自体に、その軸方向と平行なスリットを、周方向へ複数箇所に形成したものであってもよい。
この場合、スリットの加工が容易である。また、スリットの幅、長さ、数の設定により、弾性体要素に所望の弾性を持たせることができる。
【００１４】
また、上記ラック軸支持構造において、ラックハウジングの内周面には、ラックブッシュを嵌め込む周溝が形成されていてもよい。
この場合、ラックブッシュを、確実に、軸方向に固定することができる。
【００１５】
また、上記いずれかのラック軸支持構造を用いて、ステアリングホイールの回転操作に応じてピニオン軸が回転し、ラック軸が軸方向に移動することにより転舵輪を転舵させるラックピニオン式ステアリング装置を提供することができる。
この場合、汎用のラックブッシュを使用可能なラックピニオン式ステアリング装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のラック軸支持構造によれば、汎用のラックブッシュを使用して、ラックハウジングとラック軸とが互いに同軸でなくても、ラックブッシュをラック軸と同軸になるよう案内することができる。また、このようなラック軸支持構造を用いたラックピニオン式ステアリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ラックピニオン式ステアリング装置の概略構造を示す図である。
【図２】図１におけるラックブッシュのうち、ピニオン軸から最も遠い位置にあるラックブッシュについての取付構造の詳細を示す断面図である。
【図３】図２における支持部材のみの斜視図である。
【図４】第２実施形態に係るラック軸支持構造の要部を簡略化して示す斜視図である。
【図５】ラックハウジングの内周面に、ごく浅い周溝を設けたラック軸支持構造の要部の断面図である。
【図６】スリットを、ラックハウジングの軸方向と平行ではなく、少し斜めにした例である。
【図７】スリットの代わりに、複数の丸孔を直線状に並べた例である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、ラックピニオン式ステアリング装置の概略構造を示す図である。図において、ステアリングホイール１には、操舵軸２、中間軸３を介して、ピニオン軸４が接続されている。ピニオン軸４と噛み合うラック軸５は、車幅方向に延びて、その両端にそれぞれ、タイロッド６、ナックルアーム７を介して転舵輪８が接続されている。ピニオン軸４及びラック軸５の一部は、ギヤハウジング９に収容され、また、ラック軸５はラックハウジング１０に収容されている。
なお、このような基本構成の他、パワーステアリング装置の場合には、操舵補助力をモータや油圧により生じさせる機構が搭載されるが、ここでは説明を省略している。
【００１９】
３個のラックブッシュ１１は、ラック軸５を、摺接させながら、軸方向に移動可能に支持している。ピニオン軸４とラック軸５との噛み合い精度を向上させるために、ピニオン軸４側近傍に２つのラックブッシュ１１が設けられ、これら２つのラックブッシュ１１は、ギヤハウジング９に取り付けられている。反対側にあるもう一つのラックブッシュ１１は、ラックハウジング１０に取り付けられている。ラックブッシュ１１は、汎用の製品（例えば大同メタル工業株式会社製ドライベアリング、ダイダインＤＤＫ０５）であり、円筒状若しくは、小さな鍔付きの円筒状である。本実施形態におけるラックブッシュ１１は、円筒状とする。
【００２０】
運転者がステアリングホイール１を回転操作すると、これに応じてピニオン軸４が回転し、このピニオン軸４と噛み合うラック軸５が軸方向に移動する。これにより、転舵輪８を転舵させ、所望の転舵角を付与することができる。
【００２１】
次に、第１実施形態に係るラック軸支持構造について説明する。
図２は、図１におけるラックブッシュ１１のうち、ピニオン軸４から最も遠い位置にある（すなわち、ラック軸５上の、ピニオン軸４がある方と逆側にある）ラックブッシュ１１についての取付構造の詳細を示す断面図である。図において、ラックハウジング１０の開口端には、ラック軸５を通す内孔１０ａより径の大きい取付孔１０ｂが形成され、その奥の内端面１０ｃに、ラックブッシュ１１の「弾性支持部」としての金属製の支持部材１２が、ねじ１３により取り付けられている。
【００２２】
図３は、支持部材１２のみの斜視図である。支持部材１２は、ラックハウジング１０の内端面１０ｃ（図２）に固定される環状部１２ａと、当該環状部１２ａから軸方向に延びる弾性体要素としての板ばね片１２ｂとを備えたものである。板ばね片１２ｂは、周方向に複数個（この例は８個）、等間隔で配置されている。板ばね片１２ｂは、環状部１２ａに対して例えば溶接により固定されている。環状部１２ａには、ねじ１３（図２）を通す孔１２ｃが形成されている。板ばね片１２ｂは、環状部１２ａによって支持され、途中に曲げ加工が施されている。このような板ばね片１２ｂは、径方向に弾性を有する。また、板ばね片１２ｂの太さ（幅）、厚さ、材質等の選択により、所望の弾性を容易に得ることができる。
【００２３】
このような複数の板ばね片１２ｂで囲まれる内部空間に、ラックブッシュ１１が装着され、ラックブッシュ１１の外面と板ばね片１２ｂとを溶接、接着等により互いに固着する。なお、溶接等以外に、板ばね片１２ｂの終端を折り曲げたり、圧入する等の、何らかの抜け止めを施すことも可能である。
【００２４】
ラックブッシュ１１が取り付けられた支持部材１２は、図２に示すように、ボルト１３によってラックハウジング１０と一体的に取り付けられる。これにより、ラック軸５は、ラックブッシュ１１に摺接しながら、軸方向に移動可能に、ラックハウジング１０内に支持される。また、ラックハウジング１０とラック軸５との間に若干の軸ずれがあっても、板ばね片１２ｂの径方向への弾性変形により、ラックブッシュ１１が任意の径方向に微動して案内され、結果的に、ラックブッシュ１１とラック軸５との同軸性が確保される。
【００２５】
以上のように、第１実施形態に係るラック軸支持構造によれば、ラックハウジング１０とラック軸５とが互いに同軸でない場合に、軸のずれを吸収するように板ばね片１２ｂが径方向に弾性変形し、ラックブッシュ１１をラック軸５と同軸な位置に案内する。従って、ラックブッシュ１１の材質や構成には何ら依存せず、ラックブッシュ１１をラック軸５と同軸になるよう案内することができる。その結果、汎用のラックブッシュを使用して、ラックハウジング１０とラック軸５とが互いに同軸でなくても、ラックブッシュ１１をラック軸５と同軸になるよう案内することができるラック軸支持構造及びこれを用いたラックピニオン式ステアリング装置を提供することができる。
【００２６】
また、このようなラック軸支持構造によれば、ラックブッシュ１１が、軸のずれたラック軸５によって削られることがないので、摩耗粉や、摩耗によるがたつきの問題も生じない。さらに、ラック軸５とラックブッシュ１１との相互摩擦を、使用初期から長期にわたってほぼ一定に維持することができる。これにより、パワーステアリング装置における操舵感の設計を、ねらい通りに行うことができる。
【００２７】
また、板ばね片１２ｂを備えた支持部材１２が、弾性支持部として、自己のばねによりラックブッシュ１１を支持するので、弾性体要素としての板ばね片１２ｂと、ラックブッシュ１１を支持するための部材とが一部材となり、他の部材（いわゆるブッシュ保持部材等）が不要である。しかも、板ばね片１２ｂは、弾性力やその作用方向の設計が容易である。
【００２８】
次に、第２実施形態に係るラック軸支持構造について説明する。
図４は、第２実施形態に係るラック軸支持構造の要部を簡略化して示す斜視図である。なお、図示した以外の部分は、第１実施形態と同様である。
本実施形態では、第１実施形態における支持部材１２に代わる弾性支持部として、ラックハウジング１０の一部に加工を施すことにより、ラックハウジング１０自体の一部を弾性支持部としたものである。図において、ラックハウジング１０には、その軸方向と平行なスリット１０ｓが、周方向に等間隔で多数形成されている。スリット１０ｓの長さは、ラックブッシュ１１の軸方向幅より長い。スリット１０ｓの幅や数は、必要となる弾性により設計される。
【００２９】
すなわち、スリット１０ｓを形成することによって、周方向に隣り合うスリット１０ｓの間の部分（残っている部分）が１つの弾性体要素１０ｄとなり、これが、周方向へ複数存在し、ラックブッシュ１１を取り囲むように支持する。弾性体要素１０ｄは、径方向への弾性を備える。ラックブッシュ１１は、ラックハウジング１０の内周面で、スリット１０ｓの内面側に圧入されている。なお、圧入のみでは軸方向への固定が不十分である場合には、内周面に周溝を設けて確実に嵌め込む構造としてもよい。
図５は、ラックハウジング１０の内周面に、ごく浅い周溝（但し、周方向には不連続）１０ｅを設けたラック軸支持構造の要部の断面図である。この場合、周溝１０ｅへラックブッシュ１１を嵌め込むことによって、軸方向へのラックブッシュ１１の移動を確実に規制することができる。
【００３０】
上記のような第２実施形態のラック軸支持構造において、ラック軸５は、ラックブッシュ１１に摺接しながら、軸方向に移動可能に、ラックハウジング１０内に支持される。また、ラックハウジング１０とラック軸５との間に若干の軸ずれがあっても、弾性体要素１０ｄの径方向への弾性変形により、ラックブッシュ１１が任意の径方向に微動して案内され、結果的に、ラックブッシュ１１とラック軸５との同軸性が確保される。また、このようにして、ラックハウジング１０自体の一部をラックブッシュ１１の弾性支持部とすれば、弾性支持部を別途設ける必要がなく、構成が簡素となる。
なお、軸方向に平行なスリット１０ｓは、加工が容易である。また、スリット１０ｓの幅、長さ、数の設定により、弾性体要素１０ｄに所望の弾性を持たせることができる。
【００３１】
また、第１実施形態と同様に、ラックブッシュ１１が、軸のずれたラック軸５によって削られることがないので、摩耗粉や、摩耗によるがたつきの問題も生じない。さらに、ラック軸５とラックブッシュ１１との相互摩擦を、使用初期から長期にわたってほぼ一定に維持することができるので、パワーステアリング装置における操舵感の設計を、ねらい通りに行うことができる。
【００３２】
次に、第２実施形態に係るラック軸支持構造のバリエーションについて説明する。
図６は、スリット１０ｓを、ラックハウジング１０の軸方向と平行ではなく、少し斜めにした例である。すなわち、スリット１０ｓは必ずしも軸方向と平行でなくてもよい。同じ長さ・幅・面積のスリットであれば、斜めにすることにより、径方向への弾性係数が若干大きくなる。
図７は、複数の丸孔１０ｈを軸方向へ直線状に並べてスリットと同様に弾性体要素を形成する一例である。すなわち、直線状に並んだ一群の丸孔１０ｈを一続きの孔として見た場合、これらが周方向に隣り合う間の部分が、１つの弾性体要素１０ｄとなる。また、この場合には、軸方向に隣接する丸孔１０ｈ間に残っている部分も、弾性に影響を与える。なお、ここでは丸孔１０ｈを示したが、丸孔に限らず、いわゆる長孔や、楕円の孔、矩形の孔等を並べてもよい。
【００３３】
また、図４，６，７ではいずれもラックハウジング１０にスリット１０ｓ又は丸孔１０ｈを形成したが、必ずしも「孔」すなわち肉厚貫通でなくてもよい。すなわち、貫通させずに、同様な形状の溝等の凹部を設けることによっても、同様な弾性を持たせることは可能である。要するに、ラックハウジング１０自体に、その軸方向へ長くなるように続いていく（延びる・並ぶ等）少なくとも１つの孔又は凹部による欠損部分を、周方向へ複数単位形成したものであればよい。それによって、周方向に隣り合う孔又は凹部の間の部分や凹部の底の部分（薄くなった部分）が１つの弾性体要素となり、これが、周方向へ複数存在することによって、径方向へ適度な弾性を備えることができる。
なお、ハウジング１０の内周面に溝を形成して、そこにゴム等の弾性体を埋め込んで固定することも可能である。この場合、ラック軸５は当該弾性体に摺接し、主として当該弾性体が弾性体要素となる。
【符号の説明】
【００３４】
４    ピニオン軸
５    ラック軸
１０    ラックハウジング
１０ｄ  弾性体要素
１０ｅ  周溝
１０ｈ  丸孔
１０ｓ  スリット
１１    ラックブッシュ
１２    支持部材（弾性支持部）
１２ａ  環状部
１２ｂ  板ばね片（弾性体要素）
【図１】
2010195211.tif 000003
【図２】
2010195211.tif 000004
【図３】
2010195211.tif 000005
【図４】
2010195211.tif 000006
【図５】
2010195211.tif 000007
【図６】
2010195211.tif 000008
【図７】
2010195211.tif 000009