(57)【要約】【課題】長期にわたって、ラック歯とピニオン歯との噛み合い部等での摩耗による歯打ち音の発生を低減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。【解決手段】一方側にステアリングシャフトが連結されたピニオン軸２と、ラック軸３と、ラック軸３をピニオン軸２に向けて付勢するラックガイド機構８と、ハウジング４とを備えるラックピニオン式ステアリング装置１において、ピニオン軸２のピニオン歯２ａを挟む一方側と他方側の軸部２ｂ，２ｃを、それぞれハウジング４に対して回転自在に支持する第１転がり軸受１６及び第２転がり軸受１７と、板材を環状に巻いて円筒状に形成された円筒部２１と円筒部２１の両端部２１aから径方向外側に延出するばね部２２とを有する第２付勢部材２０と、を備え、円筒部２１は第２転がり軸受１７の外周面に外嵌され、ばね部２２はハウジング４に当接してピニオン軸２をラック軸３に向けて付勢する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピニオン歯が設けられ一方側にステアリングシャフトが連結されたピニオン軸と、前記ピニオン歯と噛み合うラック歯が設けられたラック軸と、前記ラック軸を前記ピニオン軸に向けて付勢しつつ前記ラック軸の軸方向に往復動自在に支持するラックガイド機構と、前記ピニオン軸と前記ラック軸と前記ラックガイド機構を収容するハウジングとを備え、
前記ラックガイド機構は、前記ハウジングに形成されたラックガイド収容孔内に収容されるサポートヨークと、前記ラックガイド収容孔の外部開口端に螺合されるヨークプラグと、前記サポートヨークと前記ヨークプラグの間に介挿される第１付勢部材とを有し、前記サポートヨークは、前記第１付勢部材によって前記ラック軸を前記ピニオン軸に向けて付勢しつつ、前記ラックガイド収容孔内で前記ラック軸に対して接離する方向に移動可能に設けられているラックピニオン式ステアリング装置において、
前記ピニオン軸の前記ピニオン歯を挟む一方側と他方側の軸部を、それぞれ前記ハウジングに対して回転自在に支持する第１転がり軸受及び第２転がり軸受と、
板材を環状に巻いて円筒状に形成された円筒部と前記円筒部の周方向の両端部から径方向外側に延出するばね部とを有する第２付勢部材と、を備え、
前記円筒部は前記第２転がり軸受の外周面に外嵌され、前記ばね部は前記ハウジングに当接して前記ピニオン軸を前記ラック軸に向けて付勢す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】
車両用のステアリング装置には、ハウジングに対して回転自在に支持されピニオン歯が設けられたピニオン軸と、ハウジングに対して往復動自在に支持されピニオン歯と噛み合うラック歯が設けられ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がある。通常、ラックピニオン式ステアリング装置には、ラック歯とピニオン歯のバックラッシを除去するためのラックガイド機構が設けられている。
【０００３】
ラックガイド機構は、ハウジングに形成されたラックガイド収容孔に、ラック軸を軸方向に往復動可能に支持する円柱状のサポートヨークと、ラックガイド収容孔の外部側開口端に螺合されるヨークプラグと、サポートヨークとヨークプラグの間に圧縮された状態で配置される第１付勢部材とを備えている。サポートヨークは、第１付勢部材によりラック軸をピニオン軸に向けて付勢しつつ、ラックガイド収容孔内でラック軸に対して接離する方向に移動可能に収容されている。この種のラックガイド機構を備えたラックピニオン式ステアリング装置として、例えば、特許文献１に示されるものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１８８２８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、上記ラックピニオン式ステアリング装置は、長期にわたる使用によって、ラック歯とピニオン歯の噛み合い部又はラック軸とサポートヨークの摺動面が徐々に摩耗していくと、ラック歯とピニオン歯のバックラッシが増加し、このバックラッシの増加分サポートヨークがピニオン軸側に移動し、第１付勢部材によるラック軸への付勢力が低下する。この状態で、車両が悪路等を走行した場合、ラック軸に作用する路面反力等の外力が第１付勢部材の付勢力で支えきれず、ラック歯がピニオン歯から離間しやすくなり、離間したラック歯が再び第１付勢部材の付勢力により元のピニオン歯との噛み合い状態に戻る際に、ラック歯とピニオン歯が衝突し、この衝突による歯打ち音が発生しやすくなるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、本発明が解決しようとする課題は、長期にわたって、ラック歯とピニオン歯との噛み合い部等での摩耗による歯打ち音の発生を低減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にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、ピニオン歯が設けられ一方側にステアリングシャフトが連結されたピニオン軸と、前記ピニオン歯と噛み合うラック歯が設けられたラック軸と、前記ラック軸を前記ピニオン軸に向けて付勢しつつ前記ラック軸の軸方向に往復動自在に支持するラックガイド機構と、前記ピニオン軸と前記ラック軸と前記ラックガイド機構を収容するハウジングとを備え、前記ラックガイド機構は、前記ハウジングに形成されたラックガイド収容孔内に収容されるサポートヨークと、前記ラックガイド収容孔の外部開口端に螺合されるヨークプラグと、前記サポートヨークと前記ヨークプラグの間に介挿される第１付勢部材とを有し、前記サポートヨークは、前記第１付勢部材によって前記ラック軸を前記ピニオン軸に向けて付勢しつつ、前記ラックガイド収容孔内で前記ラック軸に対して接離する方向に移動可能に設けられているラックピニオン式ステアリング装置において、前記ピニオン軸の前記ピニオン歯を挟む一方側と他方側の軸部を、それぞれ前記ハウジングに対して回転自在に支持する第１転がり軸受及び第２転がり軸受と、板材を環状に巻いて円筒状に形成された円筒部と前記円筒部の周方向の両端部から径方向外側に延出するばね部とを有する第２付勢部材と、を備え、前記円筒部は前記第２転がり軸受の外周面に外嵌され、前記ばね部は前記ハウジングに当接して前記ピニオン軸を前記ラック軸に向けて付勢することを特徴とする。
【０００８】
上記のように構成した請求項１に係る発明によれば、ラックガイド機構が有する第１付勢部材によりサポートヨークを介してラック軸をピニオン軸に向けて付勢するとともに、ピニオン軸の第２転がり軸受に外嵌された第２付勢部材によりピニオン軸をラック軸に向けて付勢し、ラック歯とピニオン歯を常に互いに押し付け合う状態にしている。これにより、長期にわたる使用によりラック歯とピニオン歯の噛み合い部又はラック軸とサポートヨークの摺動面が摩耗しても、第１付勢部材によりラック軸を支持するサポートヨークをピニオン軸側に移動させつつ第２付勢部材によりピニオン軸をラック軸側に付勢させ、ラック歯とピニオン歯のバックラッシの増大を抑制し、ラック歯とピニオン歯を互いに押し付け合う状態を維持し、ラック歯とピニオン歯の離間を低減することができる。従って、悪路走行時等に路面反力等の外力がラック軸に作用しても、ラック歯とピニオン歯の衝突による歯打ち音の発生を低減することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、長期にわたって、ラック歯とピニオン歯との噛み合い部等での摩耗による歯打ち音の発生を低減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ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るラックピニオン式ステアリング装置の要部を示す断面図である。
【図２】図１の第２付勢部材の斜視図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態に係るラックピニオン式ステアリング装置について図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
図１に示すように、ラックピニオン式ステアリング装置１は、ピニオン歯２ａが設けられたピニオン軸２と、このピニオン歯２ａと噛み合うラック歯３ａが設けられたラック軸３と、ラック軸３をピニオン軸２に向けて付勢しつつラック軸３の軸方向（図１の紙面に垂直な方向）に往復動自在に支持するラックガイド機構８と、ピニオン軸２とラック軸３とラックガイド機構８を収容するハウジング４とを備えている。
【００１３】
ピニオン軸２の一方側（図１の上側）の端部には、図示してないが、ステアリングシャフトが連結され、さらにステアリングシャフトの端部に操舵部材が連結されている。ピニオン軸２は、ハウジング４の筒状のピニオン軸収容部５に収容され、ステアリングシャフトを介して操舵部材に同行回転可能に支持されている。
【００１４】
ラック軸３は、軸方向に長い断面略円形の棒状部材であり、ハウジング４のピニオン軸収容部５と交差状に連結する筒状の図示しないラック軸収容部に収容されている。そして、ラック軸３は、ハウジング４のラックガイド収容部６に設けられたラックガイド機構８とラック軸収容部に設けられた不図示の軸受部材とにより、軸方向に往復動可能に支持されている。ラック軸３の両端部には、図略のタイロッドを介して転舵輪が連結されている。
【００１５】
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１は、操舵部材が操作されてステアリングシャフトが回転されると、この回転がピニオン軸２に伝達され、ピニオン歯２ａとラック歯３ａによって、車両の左右方向に沿うラック軸３の往復動に変換される。これにより、転舵輪の転舵が達成される。
【００１６】
次に、本発明のラックピニオン式ステアリング装置１の要部について、具体的に説明する。
【００１７】
ハウジング４は、車両に固定され、ピニオン軸２を収容する筒状のピニオン軸収容部５と、ラック軸３を収容するラック軸３の軸方向に伸びる長い筒状のラック軸収容部と、ラック軸３を隔ててピニオン軸２とは反対側に設けられラックガイド機構８を収容するラックガイド収容部６とからなる。ハウジング４は、例えばアルミニウム合金により形成される。
【００１８】
ハウジング４のラックガイド収容部６には、ハウジング４の内外を連通する円孔からなるラックガイド収容孔７が形成されている。また、ラックガイド収容孔７の外部開口端には、ラックガイド収容孔７の内周面７ａより内径が大径に形成された雌ねじ部７ｂが形成されている。
【００１９】
ラックガイド機構８は、ラックガイド収容部６のラックガイド収容孔７内に収容されるサポートヨーク９と、ラックガイド収容孔７の外部開口端の雌ねじ部７ｂに螺合されるヨークプラグ１０と、サポートヨーク９とヨークプラグ１０との間に介挿され、サポートヨーク９を介してラック軸３をピニオン軸２に向けて付勢する第１付勢部材１１とを備えている。
【００２０】
サポートヨーク９は、例えば炭素鋼やアルミニウム合金により円柱状に形成されている。サポートヨーク９の前面（図１の右側）には、ラック軸３の外周面の断面形状に応じて凹湾曲状に形成され、ラック軸３を軸方向に摺動自在に支持する支持面９ａを有している。さらに、サポートヨーク９は、支持面９ａに一体的に固定されラック軸３に摺接する低摩擦部材からなる摺接板１２を備えている。サポートヨーク９は、摺接板１２を介してラック軸３に当接し、ラック軸３をピニオン軸２側に支持している。サポートヨーク９の後面（図１の左側）の中央部には、第１付勢部材１１を収容する有底円筒状の凹部が設けられ、第１付勢部材１１の一端部が凹部の底面に当接している。
【００２１】
サポートヨーク９の外周面には、弾性部材であるＯリング１３が収容される一対の周溝が形成されている。このＯリング１３が、ラックガイド収容孔７の内周面７ａに弾性的に接触することにより、サポートヨーク９を径方向に弾性支持し、サポートヨーク９のガタツキを防止している。そして、サポートヨーク９は、Ｏリング１３がラックガイド収容孔７の内周面７ａに対して摺動することにより、ラック軸３と接離する方向（図１の左右方向）に移動可能となるように設けられている。
【００２２】
ヨークプラグ１０は、例えば炭素鋼により略円柱状に形成され、ラックガイド収容孔７の内周面７ａに嵌合する円筒部と、円筒部の外径より谷径が大径となる雄ねじ部とを有する。ヨークプラグ１０の後面には、ヨークプラグ１０を回動操作する工具に係合するための、例えば断面多角形状の工具係合孔１０ａが形成されている。この工具係合孔１０ａを用いて、ヨークプラグ１０は、ラックガイド収容孔７の外部開口端に形成された雌ねじ部７ｂにねじ込まれて固定される。サポートヨーク９の後面とヨークプラグ１０の前面との間は、ヨークプラグ１０のねじ込み位置の調整により、わずかな隙間を有するように厳密に調整されている。また、ヨークプラグ１０の円筒部には、環状の収容溝が形成され、この収容溝にはシール部材としてのＯリング１４が収容されている。
【００２３】
第１付勢部材１１は、例えば圧縮コイルばねからなる。第１付勢部材１１の一端部は、サポートヨーク９の後面に形成された凹部の底面に当接し、他端部は、ヨークプラグ１０の前面に当接し、サポートヨーク９とヨークプラグ１０との間に圧縮された状態で介挿されている。
【００２４】
ピニオン軸２は、ピニオン歯２ａを挟んでステアリングシャフト側の一方側の軸部２ｂに配置された第１転がり軸受１６と他方側の軸部２ｃに配置された第２転がり軸受１７によってハウジング４に対して回転自在に支持されている。ピニオン軸２の一方側の軸部２ｂを支持する第１転がり軸受１６は、その内部隙間が比較的大きく設定されており、ピニオン軸２の一方側の軸部２ｂの傾動が許容されている。一方、ピニオン軸２の他方側の軸部２ｃは、ピニオン軸２の軸方向とラック軸３の軸方向とに直交する方向（図１，図３の左右方向）に移動可能に設けられており、第２付勢部材２０によりラック軸３に近接する方向（図１の矢印Ｆ方向）に付勢されている。
【００２５】
具体的には、ピニオン軸２は、例えばクロムモリブテン鋼等により形成され、軸方向に所定の長さを有した円柱状の部材であり、外周面にピニオン歯２ａが設けられている。ピニオン軸２は、ステアリングシャフトに連結される一方側が突出する態様で、ピニオン軸収容部５に収容されている。ピニオン軸収容部５の開口部には、オイルシール１５が圧入され、オイルシール１５の内周のリップ部がピニオン軸２に摺動可能に当接している。
【００２６】
また、ピニオン軸２には、第１転がり軸受１６に対しピニオン歯２ａ側にフランジ部２ｄが形成され、反対側にリング溝２ｅが形成されている。リング溝２ｅには、リング１８が嵌め込まれている。
【００２７】
第１転がり軸受１６は、例えば玉軸受が適用され、内輪と、外輪と、内外輪間に転動自在に配置される複数の玉と、玉を周方向に一定の間隔に保持する保持器（不図示）を有している。第１転がり軸受１６は、内輪の内周面がピニオン軸２の一方側の軸部２ｂの外周面に嵌合され、内輪の両端面がそれぞれピニオン軸２のフランジ部２ｄとリング１８とによって保持されている。これにより、第１転がり軸受１６の内輪は、ピニオン軸２に対し移動不能に係止される。
【００２８】
第１転がり軸受１６の外輪の外周面は、ピニオン軸収容部５に円筒状に形成された第１の保持孔５aの内周面に嵌合されている。また、第１転がり軸受１６の外輪の両端面は、それぞれピニオン軸収容部５に形成された環状段部５ｂと、第１の保持孔５aの内周面に形成された周溝に嵌め込まれた断面楔状のベベル形止め輪１９とによって保持されている。これにより、第１転がり軸受１６は、ハウジング４のピニオン軸収容部５に対して固定され、軸方向移動が規制されている。
【００２９】
第２転がり軸受１７は、例えば針状ころ軸受が適用され、外輪と、外輪とピニオン軸２の他方側の軸部２ｃとの間に転動自在に配置される複数の針状ころと、針状ころを周方向に一定の間隔に保持する保持器を有している。
【００３０】
図２に示すように、第２付勢部材２０は、例えばステンレス鋼やばね鋼等の板材から形成され、この板材を環状に巻いて円筒状に形成された円筒部２１と、円筒部２１の周方向の両端部２１ａ，２１ａから径方向外側に延出し、両端部２１ａ，２１ａによって片持ち支持された略Ｌ字状の一対のばね部２２，２２とを有している。
【００３１】
詳述すると、第２付勢部材２０のばね部２２は、基端部２２ａと屈曲部２２ｂと舌片部２２ｃとを有している。基端部２２ａは、円筒部２１の端部２１ａから周方向に延出しており、屈曲部２２ｂは、基端部２２ａの延出端から外向き直交状に延出している。さらに、舌片部２２ｃは、屈曲部２２ｂの延出端から直交状に延出し、円弧状をなしている。
【００３２】
また、第２付勢部材２０の一対のばね部２２，２２は、軸方向に間隔を空けて形成されており、円筒部２１の側端２１ｂ，２１ｃ側にそれぞれ配置されている。これにより、一対のばね部２２，２２は、互い違いにされている。また、第２付勢部材２０の円筒部２１の一方の側端２１ｂには、第２転がり軸受１７の外輪の端面に係止する複数の係止爪２３が円筒部２１と一体的に形成されている。
【００３３】
図１、図３に示すように、ハウジング４のピニオン軸収容部５には、第２転がり軸受１７を保持するための第２の保持孔５ｃが形成されている。第２の保持孔５ｃは、第２転がり軸受１７をピニオン軸２の軸方向とラック軸３の軸方向とに直交する方向（図１，図３の左右方向）に移動可能に保持することのできる長孔状に形成されている。第２の保持孔５ｃの内周面には、ラック軸３と反対側（図１、図３の右側）に、断面略四角形状の凹部５ｄが形成されている。
【００３４】
第２付勢部材２０の円筒部２１の内周面は、第２転がり軸受１７の外輪の外周面に外嵌されている。そして、第２付勢部材２０は、ばね部２２の舌片部２２ｃが凹部５ｄの底面５ｅに当接し弾性変形した状態で、第２の保持孔５ｃ内に収容されている。これにより、ばね部２２は、ピニオン軸２を常にラック軸３に向けて、ピニオン歯２ａを常にラック歯３ａに押し付ける方向（図１、図３の矢印Ｆ方向）に付勢するようになっている。詳しくは、ばね部２２において、円筒部２１から延出する基端部２２ａが弾性変形する際の支点となっている。そして、ばね部２２は、舌片部２２ｃで発生した付勢力が円筒部２１を介してピニオン軸２の他方側の軸部２ｃに伝達されることにより、ピニオン軸２をラック軸３に向けて付勢している。
【００３５】
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１によれば、ラックガイド機構８が有する第１付勢部材１１によりサポートヨーク９を介してラック軸３をピニオン軸２に向けて付勢するとともに、ピニオン軸２の第２転がり軸受１７に外嵌された第２付勢部材２０によりピニオン軸２をラック軸３に向けて付勢し、ラック歯３ａとピニオン歯２ａを常に互いに押し付け合う状態にしている。
【００３６】
これにより、長期にわたる使用によりラック歯３ａとピニオン歯２ａの噛み合い部又はラック軸３とサポートヨーク９の摺動面が摩耗しても、第１付勢部材１１によりラック軸３を支持するサポートヨーク９をピニオン軸２側に移動させつつ第２付勢部材２０によりピニオン軸２をラック軸３側に付勢させ、ラック歯３ａとピニオン歯２ａのバックラッシの増大を抑制し、ラック歯３ａとピニオン歯２ａを互いに押し付け合う状態を維持し、ラック歯３ａとピニオン歯２ａの離間を低減することができる。従って、悪路走行時等に路面反力等の外力がラック軸３に作用しても、ラック歯３ａとピニオン歯２ａの衝突による歯打ち音の発生を低減することができる。
【００３７】
また、第２付勢部材２０は、板材を環状に巻いて円筒状に形成された円筒部２１と、円筒部２１の両端部２１ａ，２１ａから径方向外側に延出した一対のばね部２２，２２とからなる簡易な構造であるので、ラックピニオン式ステアリング装置１を大型化することを防止でき、かつ装置コストの増加を低く抑えることができる。
【００３８】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１：ラックピニオン式ステアリング装置、  ２：ピニオン軸、  ２ａ：ピニオン歯、  
２ｂ：一方側の軸部、  ２ｃ：他方側の軸部、  ２ｄ：フランジ部、  ２ｅ：リング溝、
３：ラック軸、  ３ａ：ラック歯、  ４：ハウジング、  ５：ピニオン軸収容部、  
５ａ：第１の保持孔、  ５ｂ：環状段部、  ５ｃ：第２の保持孔、  ５ｄ：凹部、  
５ｅ：底面、  ６：ラックガイド収容部、  ７：ラックガイド収容孔、  ７ａ：内周面、
７ｂ：雌ねじ部、  ８：ラックガイド機構、  ９：サポートヨーク、  ９ａ：支持面、  
１０：ヨークプラグ、  １０ａ：工具係合孔、  １１：第１付勢部材、  １２：摺接板、
１３，１４：Ｏリング、  １５：オイルシール、  １６：第１転がり軸受、  
１７：第２転がり軸受、  １８：リング、  １９：ベベル形止め輪、  
２０：第２付勢部材、  ２１：円筒部、  ２１ａ：端部、  ２１ｂ，２１ｃ：側端、  
２２：ばね部、  ２２ａ：基端部、  ２２ｂ：屈曲部、  ２２ｃ：舌片部、  
２３：係止爪  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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