(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、前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を有するラックピニオン式ステアリング装置であって、
前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に摺動自在に収容され、前記ラック軸をラックの背面側で支持するサポートヨークと、
前記サポートヨーク収容孔の中心部分に配置されるとともに、前記サポートヨークに一端部が当接しそのサポートヨークを前記ラック軸側に付勢して、そのラックと前記ピニオンとを所定の圧力で噛み合わせるための圧縮コイルばねと、
前記ハウジングに取り付けられ、前記圧縮コイルばねの他端部を受け止めるとともに、前記サポートヨーク収容孔を塞ぐヨークプラグと、
前記圧縮コイルばねの内部に配置されるとともに、一端部及び他端部がそれぞれ前記サポートヨーク及び前記ヨークプラグに当接する柱状部材、及び前記圧縮コイルばねの周りに配置されるとともに、一端部及び他端部がそれぞれ前記サポートヨーク及び前記ヨークプラグに当接するリング状部材を有する合成樹脂製の緩衝手段と、
前記サポートヨーク収容孔の内周面に近接して配置され、かつ一端側及び他端側が前記サポートヨーク及び前記ヨークプラグにそれぞれ当接する皿バネと
を備えた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】
前記緩衝手段がウレタン樹脂からなることを特徴とする請求項１記載のラックピニオン式ステアリング装置。
【請求項３】
前記ラック軸と前記サポートヨークとの間に、メタルシートを介在していることを特徴とする請求項１または２記載のラックピニオン式ステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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。
【０００２】
【従来の技術】
図２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２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は図示を省略したステアリングホイールに連結されており、ラック軸５４は操舵輪（図示せず）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摺接部材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。
【０００４】
前記摺接部材５６は、ラック軸５４からサポートヨーク５５に作用する荷重を受け止めるために、金属又は合成樹脂により構成されたものであり、図に示すようにサポートヨーク５５に設けられた凹部に装着されている。
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。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、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では、操舵輪からラック軸５４に伝わる振動や衝撃荷重により、ラック軸５４のラック５４ａとピニオン軸５３のピニオン５３ａとがガタついて、いわゆる歯打ち音を生じることがあった。特に、中央から両端部に向かってギヤ比が低くなるよう変化させたＶＧＲ（Variable Gear Ratio）ラックをラック軸５４に適用したタイプでは、ラック軸５４からサポートヨーク５５に高荷重が伝わることがあるので、摺接部材５６を金属により構成する必要があった。このため、上記サポートヨーク収容孔５０ａ内では、接触部分が実質的に全て金属により構成されて、前記の歯打ち音がラック軸５４から摺接部材５６、サポートヨーク５５、及びヨークプラグ５７を順次伝播して、ハウジング５０から外部に伝わった。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】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、ラックとピニオンとのガタつきによる歯打ち音が異音としてドライバーに伝わり、不快感を与えるの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、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、前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を有するラックピニオン式ステアリング装置であって、
前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に摺動自在に収容され、前記ラック軸をラックの背面側で支持するサポートヨークと、
前記サポートヨーク収容孔の中心部分に配置されるとともに、前記サポートヨークに一端部が当接しそのサポートヨークを前記ラック軸側に付勢して、そのラックと前記ピニオンとを所定の圧力で噛み合わせるための圧縮コイルばねと、
前記ハウジングに取り付けられ、前記圧縮コイルばねの他端部を受け止めるとともに、前記サポートヨーク収容孔を塞ぐヨークプラグと、
前記圧縮コイルばねの内部に配置されるとともに、一端部及び他端部がそれぞれ前記サポートヨーク及び前記ヨークプラグに当接する柱状部材、及び前記圧縮コイルばねの周りに配置されるとともに、一端部及び他端部がそれぞれ前記サポートヨーク及び前記ヨークプラグに当接するリング状部材を有する合成樹脂製の緩衝手段と、
前記サポートヨーク収容孔の内周面に近接して配置され、かつ一端側及び他端側が前記サポートヨーク及び前記ヨークプラグにそれぞれ当接する皿バネとを備えたものである（請求項１）。
【０００８】
上記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においては、圧縮コイルばねの内部に配置されるとともに、サポートヨーク及びヨークプラグに一端部及び他端部がそれぞれ当接する柱状部材、及び当該圧縮コイルばねの周りに配置されるとともに、サポートヨーク及びヨークプラグに一端部及び他端部がそれぞれ当接するリング状部材を有する合成樹脂製の緩衝手段を設けている。それゆえ、ラックとピニオンとのガタつきによる歯打ち音が生じた場合でも、前記の緩衝手段によって上記歯打ち音がサポートヨークからヨークプラグに伝播するのを抑制して、その音圧レベルを低減させたり、その音質を変化させたりすることができ、その歯打ち音が異音としてドライバーに伝わることを抑制してドライバーに不快感を与えるのを抑えることができる。
【０００９】
また、上記ラックピニオン式ステアリング装置においては、上記柱状部材及びリング状部材の双方が上記歯打ち音の伝播を抑制するとともに、緩衝手段を圧縮コイルばねの内外にそれぞれ配置される柱状部材とリング状部材とに分けて構成しているので、例えば自動車に設置されているラックピニオン式ステアリング装置に対して、その装置内の圧縮コイルばね等を変更することなく、前記の柱状部材及びリング状部材を取り付けて、その装置での歯打ち音の抑制性能を容易に向上させることができる。
【００１０】
また、上記ラックピニオン式ステアリング装置においては、上記皿バネがサポートヨーク収容孔の内周面に近接して配置されているので、サポートヨーク収容孔の軸方向に対して角度をもって揺動しようとするサポートヨークを確実に受け止めて、そのサポートヨークの揺動を抑えることができる。
【００１１】
また、上記のラックピニオン式ステアリング装置（請求項１）において、前記緩衝手段がウレタン樹脂からなることが好ましい（請求項２）。
この場合、ウレタン樹脂により緩衝手段を構成しているので、上記歯打ち音の伝播をより効率よく抑制することができる。
【００１２】
また、上記のラックピニオン式ステアリング装置（請求項１または２）において、前記ラック軸と前記サポートヨークとの間に、メタルシートを介在していることが好ましい（請求項３）。
この場合、メタルシートがラック軸との摩擦に対する耐熱性及び耐摩耗性を向上して、ラック軸からサポートヨークに高荷重が伝わる場合でも、サポートヨークはメタルシートに変形や溶解を生じることなくラック軸を支持することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のラックピニオン式ステアリング装置の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態によるラックピニオン式ステアリング装置の要部断面図である。図において、本実施形態の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、図示を省略したステアリングホイールが連結される。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操舵輪（図示せず）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。尚、図１には、Ｙ字型の断面形状をもつラック軸６を示したが、例えば図２に示した円弧状のものでもよい。
【００１５】
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、及びサポートヨーク７とヨークプラグ９との間に配置された付勢部材としての圧縮コイルばね１０が設けられている。また、サポートヨーク収容孔１ａの内部には、緩衝手段としての円柱状部材１１及びリング状部材１２が設けられ、さらに皿バネ１３が当該サポートヨーク収容孔１ａの内周面に近接して配置されている。
【００１６】
上記サポートヨーク７は、図の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内に保持されたものであり、かつ圧縮コイルばね１０によって左方向に付勢されている。サポートヨーク７のラック軸６側には、そのラック６ａの背面６ｂ側の形状に対応して形成されたＹ字状（横向き）の谷状部７ａが設けられている。また、サポートヨーク７には、前記谷状部７ａと反対側の端部に凹部７ｂが設けられ、さらに略円柱状の中心部分で谷状部７ａと凹部７ｂとを連通した貫通孔７ｃが形成されている。
【００１７】
前記の谷状部７ａには、ラック軸６に摺接する摺接部材としてのメタルシート８が取り付けられている。このメタルシート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、上記谷状部７ａに合致した形状を有している。さらに、メタルシート８には、突起部８ａが設けられ、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、当該メタルシート８は、サポートヨーク７に一体的に取り付けられて、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谷状部７ａに装着された状態を維持することができる。
尚、上記の説明では、サポートヨーク７に貫通孔７ｃを設けて、突起部８ａを圧入する構成について説明したが、貫通孔７ｃの代わりに、突起部８ａが圧入される凹部や溝をサポートヨーク７に設けてサポートヨーク７とメタルシート８とを一体的にする構成でもよい。
【００１８】
また、上記のようなメタルシート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との摩擦に対する耐熱性及び耐摩耗性を向上することができるので、ラック軸６からサポートヨーク７に高荷重が伝わる場合でも、サポートヨーク７はメタルシート８に変形や溶解を生じることなくラック軸６を支持することができる。
【００１９】
ヨークプラグ９は、図１に示したように、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。ヨークプラグ９のサポートヨーク７側の端部には、例えば筒状の凹部９ａが設けられている。
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の凹部７ｂの底面７ｂ１に当接し、他端部がヨークプラグ９の凹部９ａの底面９ａ１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。また、この圧縮コイルばね１０は、上記サポートヨーク収容孔１ａの中心部分に配置されたものであり、その内部には円柱状部材１１が配置され、その周りにはリング状部材１２が配置されている。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がメタルシート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。
【００２０】
前記の円柱状部材１１及びリング状部材１２は、合成樹脂により構成されたものであり、各々の一端部及び他端部がサポートヨーク７及びヨークプラグ９にそれぞれ当接している。円柱状部材１１及びリング状部材１２は、ピニオン５ａとラック６ａとの歯打ち音がサポートヨーク７からヨークプラグ９に伝播するのを抑制して、その音圧レベルを低減させたり、その音質を変化させたりする。
また、円柱状部材１１のサポートヨーク７側の一端部には、円柱状の突起部１１ａが設けられ、サポートヨーク７の貫通孔７ｃに圧入されている。このような突起部１１ａを設けることにより、当該円柱状部材１１をサポートヨーク７に容易に一体的に取り付けることができ、さらには当該円柱状部材１１のサポートヨーク収容孔１ａへの挿入及び取付作業を容易、かつ確実なものとすることができ、当該装置の組立作業を簡単化することができる。尚、前記の説明では、円柱状部材１１をサポートヨーク７に一体的に取り付けてサポートヨーク収容孔１ａ内に配置する構成について説明したが、ヨークプラグ９に円柱状部材１１を一体的に取り付けてサポートヨーク収容孔１ａ内に配置する構成でもよい。
【００２１】
また、リング状部材１２は、サポートヨーク７及びヨークプラグ９のいずれかの凹部７ｂ、９ａに嵌入されて、サポートヨーク７またはヨークプラグ９に一体的に取り付けられた後、その外周面がサポートヨーク７の凹部７ｂ及びヨークプラグ９の凹部９ａの各内周面と密接した状態でサポートヨーク収容孔１ａ内に配置されている。このように、リング状部材１２を前記のいずれかの凹部７ｂ、９ａに嵌入して、一体化したサポートヨーク７またはヨークプラグ９とともにサポートヨーク収容孔１ａ内に配置しているので、当該リング状部材１２のサポートヨーク収容孔１ａへの挿入及び取付作業を容易、かつ確実なものとすることができ、当該装置の組立作業を簡単化することができる。
尚、これらの円柱状部材１１及びリング状部材１２は、圧縮されていない状態、つまりほぼ自由長に延び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。
【００２２】
また、これらの円柱状部材１１及びリング状部材１２は、射出成型あるいは切削により形成されたものであり、サポートヨーク７からの荷重に対する耐久性及び上記歯打ち音の緩衝性に鑑みて、材質や厚みなどに規定される硬さが適宜選択されたものである。尚、前記の射出成型による円柱状部材１１及びリング状部材１２の形成では、金型を用いた一般的な方法でそれらの円柱状部材１１及びリング状部材１２を個別に形成したものであるが、例えば一体化するサポートヨーク７に直接的に樹脂を射出する、いわゆるインサート成型の方法で円柱状部材１１を形成してもよい。
【００２３】
皿バネ１３は、上記圧縮コイルばね１０、円柱状部材１１、及びリング状部材１２が挿通される孔部を有するものであり、圧縮されていない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。この皿バネ１３は、上述のように、サポートヨーク収容孔１ａの内周面に近接して配置されているので、サポートヨーク収容孔１ａの軸方向に対して角度をもって揺動しようとするサポートヨーク７を確実に受け止めて、そのサポートヨーク７の揺動を抑えることができる。その結果、上記の揺動に起因してサポートヨーク７の端部外周がサポートヨーク収容孔１ａの内周面に引っ掛かるいわゆるフレッチングの発生を抑制することができる。
【００２４】
上記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、たとえラック６ａとピニオン５ａとのガタつきによって歯打ち音が生じた場合でも、合成樹脂製の円柱状部材１１及びリング状部材１２が上記歯打ち音がサポートヨーク７からヨークプラグ９に伝播するのを抑制して、その音圧レベルを低減させたり、その音質を変化させたりする。その結果、本実施形態のラックピニオン式ステアリング装置では、上記のような歯打ち音が異音としてドライバーに伝わることを抑制してドライバーに不快感を与えるのを抑えることができる。
【００２５】
また、本実施形態のラックピニオン式ステアリング装置では、サポートヨーク収容孔１ａの中心部分に位置決めされた圧縮コイルばね１０の内部及び外部に円柱状部材１１及びリング状部材１２をそれぞれ配置して、前述のように歯打ち音を緩衝する構成としている。それゆえ、自動車等の車両に装備されている既設のラックピニオン式ステアリング装置に対して、その装置内の圧縮コイルばね１０やこの圧縮コイルばね１０に当接するサポートヨーク７などの構成部材を変更することなく、前記の円柱状部材１１及びリング状部材１２を取り付けることができ、その装置での歯打ち音（異音）の抑制性能を容易に向上させることができる。
【００２６】
尚、発明者等の実験によれば、ウレタン樹脂により円柱状部材１１及びリング状部材１２（緩衝手段）を構成することによって、上記歯打ち音をより効率よく抑制することが確認された。さらに、この緩衝手段では、前記歯打ち音の抑制性に加えて、例えば前記ウレタン樹脂において、それに含まれるポリエステルあるいはポリエーテルの重合度などを変更することにより、当該緩衝手段内を伝わる音や振動の周波数や振幅を容易に変化させることも可能であり、例えばコトコト音などのパルス波的な歯打ち音を滑らかな音色の音、すなわち歯打ち音の音質を変化してドライバーに不快感を与えない音に変換することもできた。
【００２７】
また、上記の説明では、圧縮コイルばね１０の内部に配置した円柱状部材１１と、その圧縮コイルばね１０の周りに配置したリング状部材１２とを緩衝手段として設けた構成について説明したが、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば圧縮コイルばね１０の軸径を大きくして、かつ大きい直径を有する円柱状部材１１を前記の圧縮コイルばね１０の内部に配置して、リング状部材１２を割愛した構成でもよい。また、円柱状の形状に限定されるものではなく、一端部及び他端部がそれぞれサポートヨーク７及びヨークプラグ９に当接する多角形等の柱状部材であればよい。
【００２８】
また、上記の説明では、圧縮コイルばね（付勢部材）１０の他端部と接する底面９ａ１を備えた凹部９ａをヨークプラグ９に設けた場合について説明したが、この付勢部材はサポートヨーク７をラック軸６側に付勢して、そのラック６ａとピニオン５ａとを所定の圧力で噛み合わせるものであればよい。具体的には、例えば付勢部材を収容できる孔部をサポートヨーク７側に設け、かつその孔部に収容された付勢部材の端部と接する表面をヨークプラグ９の端部に設けた構成でもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明は以下の効果を奏する。
請求項１のラックピニオン式ステアリング装置によれば、ラックとピニオンとのガタつきによる歯打ち音が生じた場合でも、柱状部材及びリング状部材を有する合成樹脂製の緩衝手段が上記歯打ち音がサポートヨークからヨークプラグに伝播するのを抑制して、その音圧レベルを低減させたり、その音質を変化させたりするので、その歯打ち音が異音としてドライバーに伝わることを抑制してドライバーに不快感を与えるのを抑えることができる。
【００３０】
また、上記ラックピニオン式ステアリング装置によれば、柱状部材とリング状部材との双方が上記歯打ち音の伝播を抑制するので、その歯打ち音が異音としてドライバーに伝わることを抑制してドライバーに不快感を与えるのを抑えることができる。さらに、圧縮コイルばねの内外にそれぞれ配置される柱状部材とリング状部材とに分けて構成しているので、圧縮コイルばね等の当該装置の構成部材を変更することなく異音の抑制性能を容易に向上させることができる。
【００３１】
また、上記ラックピニオン式ステアリング装置によれば、皿バネがサポートヨーク収容孔の軸方向に対して角度をもって揺動しようとするサポートヨークを確実に受け止めて、そのサポートヨークの揺動を抑えることができる。
【００３２】
請求項２のラックピニオン式ステアリング装置によれば、ウレタン樹脂により緩衝手段を構成しているので、上記歯打ち音の伝播をより効率よく抑制することができる。
【００３３】
請求項３のラックピニオン式ステアリング装置によれば、メタルシートがラック軸との摩擦に対する耐熱性及び耐摩耗性を向上して、ラック軸からサポートヨークに高荷重が伝わる場合でも、サポートヨークはメタルシートに変形や溶解を生じることなくラック軸を支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による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２】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    メタルシート
９    ヨークプラグ
１０    圧縮コイルばね（付勢部材）
１１    円柱状部材（緩衝手段）
１２    リング状部材（緩衝手段）
１３    皿バネ
【図１】
0003676661.tif 000002
【図２】
0003676661.tif 000003