(57)【要約】【課題】サポートヨークとハウジングとの接触による異音の発生を抑制できるとともに、組み付け性の悪化を低減できるラックアンド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７と、ラック軸８と、ラックガイド収容孔１５が設けられたハウジング９と、ラック軸８を支持するサポートヨーク１８と、ラックガイド収容孔１５を閉塞するヨークプラグ１９と、サポートヨーク１８とヨークプラグ１９との間に介挿される付勢部材２０とを備えたラックアンドピニオン式ステアリング装置１において、サポートヨーク１８の外周面は、円筒面１８ｂと、円筒面１８ｂの外径より小径に形成された逃げ面１８ｃとを有し、サポートヨーク１８の円筒面１８ｂには、弾性リング２１ａ，２１ｂが複数装着され、複数の弾性リング２１ａ，２１ｂのうち、最もヨークプラグ１９側に装着された弾性リング２１ａが、他の弾性リング２１ｂよりも高い硬度を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピニオン軸と、前記ピニオン軸と噛み合うラック軸と、前記ピニオン軸を回転自在に支持するとともに前記ラック軸を軸方向に往復動自在に支持し、前記ラック軸を挟んで前記ピニオン軸と反対側に円柱状のラックガイド収容孔が設けられたハウジングと、前記ラックガイド収容孔の円筒状のガイド面内に往復動自在に収容され、前記ラック軸を摺動自在に支持する円柱状のサポートヨークと、前記ラックガイド収容孔の外部開口端を閉塞するヨークプラグと、前記サポートヨークと前記ヨークプラグとの間に介挿され、前記サポートヨークを前記ラック軸側に付勢する付勢部材と、を備えたラックアンドピニオン式ステアリング装置において、
前記サポートヨークの外周面は、前記ラックガイド収容孔の前記ガイド面に対向する円筒面と、前記円筒面より前記ラック軸側に位置し前記円筒面の外径より小径に形成された逃げ面とを有し、
前記サポートヨークの前記円筒面には、前記ラックガイド収容孔の前記ガイド面に弾接する弾性リングが前記サポートヨークの軸方向に複数装着され、前記複数の弾性リングのうち、最もヨークプラグ側に装着された弾性リングが、他の弾性リングよりも高い硬度を有することを特徴とするラックアンド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、ラックアンドピニオン式ステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の舵取りを行うステアリング装置として、操舵部材の回転操作に応じたピニオンの回転を、該ピニオンと噛み合うラックを有するラック軸の軸方向の移動に変換し、ラック軸の両端部に連結された左右の転舵輪を押し引きして舵取りを行うように構成されたラックアンドピニオン式ステアリング装置が広く採用されている。
【０００３】
通常、ラックアンドピニオン式ステアリング装置には、ラックとピニオンとの間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。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のガイド面内に往復動自在に収容され、ラック軸を軸方向に摺動自在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を閉塞するヨークプラグと、サポートヨークとヨークプラグとの間に介挿される付勢部材とを備えている。この付勢部材により、サポートヨークがラック軸側に付勢され、ラック軸がピニオン軸側に押圧される。
【０００４】
上記ラックアンドピニオン式ステアリング装置において、悪路走行時等に路面から大きな外力がラック軸に作用した際に、ラック軸が軸方向以外に変位し、サポートヨークがラックガイド収容孔内で傾倒し、サポートヨークの外周面とラックガイド収容孔のガイド面とが激しく接触し、異音が発生することがある。このため、例えば、特許文献１では、サポートヨークの外周面に一対のＯリングからなる弾性リングを装着し、弾性リングをラックガイド収容孔の内周面に弾接させ、サポートヨークを径方向に弾性支持し、サポートヨークの傾倒を抑制し、異音の発生を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
特許文献１のラックアンドピニオン式ステアリング装置において、サポートヨークの外周面とラックガイド収容孔のガイド面との接触による異音の発生をさらに低減しようとする場合、サポートヨークの外周面に装着した一対の弾性リングの硬度をより高くし、弾性リングのばね定数を大きくして、ラックガイドの傾倒をさらに抑制する方法が考えられる。しかしながら、一対の弾性リングの硬度を高くすると、サポートヨークに高硬度、つまり変形し難い弾性リングを装着した状態で、弾性リングをラックガイド収容孔の外部開口端側からガイド面内に長い距離挿通させて組み付けを行うことになり、組み付け性が悪化するという問題があった。
【０００７】
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、サポートヨークとハウジングとの接触による異音の発生を抑制できるとともに、組み付け性の悪化を低減できるラックアンド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】
【０００８】
請求項１に係る発明は、ピニオン軸と、前記ピニオン軸と噛み合うラック軸と、前記ピニオン軸を回転自在に支持するとともに前記ラック軸を軸方向に往復動自在に支持し、前記ラック軸を挟んで前記ピニオン軸と反対側に円柱状のラックガイド収容孔が設けられたハウジングと、前記ラックガイド収容孔の円筒状のガイド面内に往復動自在に収容され、前記ラック軸を摺動自在に支持する円柱状のサポートヨークと、前記ラックガイド収容孔の外部開口端を閉塞するヨークプラグと、前記サポートヨークと前記ヨークプラグとの間に介挿され、前記サポートヨークを前記ラック軸側に付勢する付勢部材と、を備えたラックアンドピニオン式ステアリング装置において、前記サポートヨークの外周面は、前記ラックガイド収容孔の前記ガイド面に対向する円筒面と、前記円筒面より前記ラック軸側に位置し前記円筒面の外径より小径に形成された逃げ面とを有し、前記サポートヨークの前記円筒面には、前記ラックガイド収容孔の前記ガイド面に弾接する弾性リングが前記サポートヨークの軸方向に複数装着され、前記複数の弾性リングのうち、最もヨークプラグ側に装着された弾性リングが、他の弾性リングよりも高い硬度を有することを特徴とする。
【０００９】
上記のように構成した請求項１に係る発明によれば、悪路走行時等に路面から大きな外力がラック軸に作用した際に、ラック軸が軸方向以外に変位し、サポートヨークがハウジングに設けられたラックガイド収容孔のガイド面内で傾倒したとしても、サポートヨークのラック軸側の端部は、ラックガイド収容孔のガイド面に対向する円筒面より小径に形成された逃げ面を有しているので、サポートヨークのラック軸側の端部とラックガイド収容孔のガイド面との接触を逃げ面の分回避することができる。
【００１０】
また、サポートヨークの円筒面に装着された複数の弾性リングのうち、最もヨークプラグ側に装着された弾性リングが、他の弾性リングよりも高い硬度を有しており、他の弾性リングよりもばね定数を大きくして変形し難くされている。従って、サポートヨークのヨークプラグ側の端部の径方向への変位を抑制でき、サポートヨークのヨークプラグ側の端部とラックガイド収容孔のガイド面との接触を低減することができる。
【００１１】
従って、サポートヨークのラック軸側に設けた逃げ面と、サポートヨークのヨークプラグ側に装着された高硬度の弾性リングにより、サポートヨークの外周面とハウジングに設けられたラックガイド収容孔のガイド面との接触を低減でき、この接触による異音の発生を抑制することができる。
【００１２】
また、サポートヨークの円筒面に装着された複数の弾性リングのうち、最もヨークプラグ側に装着された弾性リングが、他の弾性リングよりも高い硬度を有している構成となっているので、サポートヨークをハウジングのラックガイド収容孔に挿通させて組み付ける際、高硬度の弾性リングをラックガイド収容孔に挿通させる距離を短くすることができ、組み付け性の悪化を低減できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、サポートヨークとハウジングとの接触による異音の発生を抑制できるとともに、組み付け性の悪化を低減できるラックアンド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】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係るラックアンド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】図１のピニオン及びラック付近の断面図である。
【図３】図２のサポートヨーク周辺の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係るラックアンド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。
【００１６】
図１に示すように、ラックアンドピニオン式ステアリング装置１は、ピニオン７ａが設けられたピニオン軸７と、ピニオン７ａに噛み合うラック８ａを有して車両の左右方向に延びるラック軸８と、ラック軸８とピニオン軸７とを収容するハウジング９と、ラック軸８をピニオン軸７側に押圧するラックガイド機構Ｂ（図２参照）と、を備えている。ピニオン軸７とラック軸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。
【００１７】
ピニオン軸７のハウジング９より突出する端部は、自在継手６を介して中間軸５に連結され、中間軸５の一方側（図１の上側）の端部は、自在継手４を介してステアリングシャフト３に連結されている。さらに、ステアリングシャフト３の一方側の端部は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結されている。
【００１８】
ラック軸８は、ハウジング９に設けられたラック軸収容部１０に、ラックガイド機構Ｂと図示しない軸受部材とにより、ラック軸８の軸方向に往復動自在に支持されている。ハウジング９には、ラック軸収容部１０の中途部にピニオン軸収容部１１が設けられている。ピニオン軸収容部１１内にピニオン７ａが収容されている。ラック軸８の両端部は、ラック軸収容部１０の両側に突出し、両端部に、それぞれタイロッド１３が結合されている。各タイロッド１３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１４が連結されている。
【００１９】
上記のように構成されたラックアンドピニオン式ステアリング装置１では、操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３が回転すると、この回転がピニオン軸７に伝達され、ピニオン７ａとラック８ａによって、車両の左右方向に沿うラック軸８の往復動に変換される。これにより、転舵輪１４の転舵が達成される。
【００２０】
次に、本発明のラックアンド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。
【００２１】
図２に示すように、ハウジング９は、車両に固定され、ピニオン軸７を収容するピニオン軸収容部１１と、ラック軸８を収容するラック軸８の軸方向（図２の紙面垂直方向）に延びる長い筒状のラック軸収容部１０と、ラック軸８を挟んでピニオン軸７と反対側に設けられたラックガイド収容部１２とからなる。ハウジング９は、例えばアルミニウム合金により形成される。
【００２２】
ハウジング９のラックガイド収容部１２には、ハウジング９の内外を連通する円柱状のラックガイド収容孔１５が形成されている。ラックガイド収容孔１５は、後述するサポートヨーク１８が収容される円筒状のガイド面１５ａと、ガイド面１５ａより外部開口端側（図２の左側）に連接し、ガイド面１５ａより内径が大径に形成された円筒状の嵌合面１５ｂと、ラックガイド収容孔１５の外部開口端に形成された雌ねじ部１５ｃとを有している。
【００２３】
ピニオン軸７は、鋼材等により円柱状に形成された部材であり、外周面にピニオン７ａが設けられ、中間軸５に連結される一方側（図２の上側）の端面がハウジング９のピニオン軸収容部１１に突出する態様で、ピニオン軸収容部１１に収容されている。そして、ピニオン軸７は、ピニオン７ａを挟んで、一方側に配置される例えば玉軸受からなる第１の軸受１６と、他方側に配置される例えば円筒ころ軸受からなる第２の軸受１７とによって、ハウジング９のピニオン軸収容部１１に回転自在に支持されている。
【００２４】
ラック軸８は、鋼製の断面略円形の長尺の棒状部材であり、その外周面の所定範囲にラック８ａが形成されている。ラック軸８のラック８ａは、ピニオン軸７のピニオン７ａと噛み合わされ、ピニオン軸７の回転により、ラック軸８が軸方向（図２の紙面垂直方向）に往復動自在となるように構成されている。
【００２５】
ラックガイド機構Ｂは、ラックガイド収容孔１５のガイド面１５ａ内に往復動自在に収容され、ラック軸８を摺動自在に支持するサポートヨーク１８と、ラックガイド収容孔１５の外部開口端を閉塞するヨークプラグ１９と、サポートヨーク１８とヨークプラグ１９との間に介挿される付勢部材２０と、サポートヨーク１８の軸方向に装着される一対の弾性リング２１ａ，２１ｂとを備えている。
【００２６】
サポートヨーク１８は、例えば鋼材やアルミニウム合金等により円柱状に形成され、ラック軸８側に、ラック軸８の断面形状に応じた凹湾曲状に形成されラック軸８を支持する支持面１８ａを有している。さらに、サポートヨーク１８は、支持面１８ａに固定され、ラック軸８に摺接する摺接板２３を備えている。サポートヨーク１８は、摺接板２３を介してラック軸８に摺接しており、軸方向に沿って往復動を行うラック軸８をピニオン軸７側に支持している。また、サポートヨーク１８は、ヨークプラグ１９側の端面の中央に、付勢部材２０を収容する有底円筒状の凹部を備え、該凹部の底面に付勢部材２０の一端部が当接している。
【００２７】
図３に示すように、サポートヨーク１８の外周面には、ラックガイド収容孔１５のガイド面１５ａに対向する円筒面１８ｂと、この円筒面１８ｂよりラック軸８側に位置し円筒面１８ｂの外径より小径に形成された円筒状の逃げ面１８ｃとを有している。サポートヨーク１８の円筒面１８ｂとラックガイド収容孔１５のガイド面１５ａとの間には、わずかな隙間を有している。また、サポートヨーク１８の円筒面１８ｂには、周方向に延びて環状をなす一対の周溝２２ａ，２２ｂが形成されている。
【００２８】
弾性リング２１ａ，２１ｂは、例えばＯリング等の環状の弾性部材であり、弾性リング２１ａ，２１ｂの外周部がサポートヨーク１８の円筒面１８ｂから突出する態様で、サポートヨーク１８に形成された各周溝２２ａ，２２ｂに取り付けられる。弾性リング２１ａ，２１ｂは、ラックガイド収容孔１５のガイド面１５ａに弾接し、サポートヨーク１８を径方向に弾性支持している。サポートヨーク１８は、弾性リング２１ａ，２１ｂがラックガイド収容孔１５のガイド面１５ａに対して摺動することにより、サポートヨーク１８の軸方向に往復動する構成となっている。
【００２９】
また、一対の弾性リング２１ａ、２１ｂのうち、ヨークプラグ１９側に近い弾性リング２１ａが、他の弾性リング２１ｂよりも高い硬度を有している。すなわち、ヨークプラグ１９側に近い弾性リング２１ａは、他の弾性リング２１ｂよりもばね定数が大きく、変形し難くされている。弾性リング２１ａ，２１ｂは、二トリルゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム等の合成ゴムにより形成され、適宜必要な硬度を有する材質が選択される。
【００３０】
ヨークプラグ１９は、図２に示すように、鋼材等により略円柱状に形成され、外周面に、ラックガイド収容孔１５の嵌合面１５ｂに嵌合する円筒面１９ａと、円筒面１９ａの後側（図２の左側）に位置し、外径が円筒面１９ａの外径より大径となる雄ねじ部１９ｂとを有する。ヨークプラグ１９の前面（図２の右側）には、付勢部材２０の他端部が当接している。また、ヨークプラグ１９の円筒面１９ａには、周方向に延びて環状をなすシール溝が形成され、このシール溝には例えばＯリングからなる環状のシール部材２４が収容されている。
【００３１】
ヨークプラグ１９の後面には、ヨークプラグ１９を回転操作する工具に係合するための断面多角形状の工具係合孔１９ｃが形成されている。この工具係合孔１９ｃを用いて、ヨークプラグ１９の雄ねじ部１９ｂとラックガイド収容孔１５の雌ねじ部１５ｃとを螺合し固定することにより、ヨークプラグ１９は、ラックガイド収容孔１５の外部開口端を閉塞している。また、ヨークプラグ１９のねじ込み位置の調整により、ヨークプラグ１９の前面とサポートヨーク１８の後面との間は、わずかな隙間を有するように厳密に調整されている。
【００３２】
付勢部材２０は、例えば圧縮コイルばねからなる。付勢部材２０は、サポートヨーク１８に設けられた凹部の底面とヨークプラグ１９の前面との間に圧縮された状態で介挿され、サポートヨーク１８をラック軸８側に付勢している。
【００３３】
上記のように構成されたラックアンドピニオン式ステアリング装置１によれば、サポートヨーク１８は、ラック軸８側の端部に、ラックガイド収容孔１５のガイド面１５ａに対向する円筒面１８ｂより小径に形成された逃げ面１８ｃを有している。従って、悪路走行時等に路面から大きな外力がラック軸８に作用し、ラック軸８が軸方向以外、例えば図３の上下方向等に変位し、サポートヨーク１８がハウジング９に設けられたラックガイド収容孔１５のガイド面１５ａ内で傾倒したとしても、サポートヨーク１８のラック軸８側の端部とラックガイド収容孔１５のガイド面１５ａとの接触を逃げ面１８ｃの分回避することができる。
【００３４】
また、サポートヨーク１８の円筒面１８ｂの周溝２２ａ，２２ｂに取り付けられた一対の弾性リング２１ａ，２１ｂのうち、ヨークプラグ１９側に近い弾性リング２１ａが、他の弾性リング２１ｂよりも高い硬度を有しており、他の弾性リング２１ｂよりもばね定数を大きくして変形し難くされている。従って、サポートヨーク１８のヨークプラグ１９側の端部の径方向への変位を抑制でき、サポートヨーク１８のヨークプラグ１９側の端部とラックガイド収容孔１５のガイド面１５ａとの接触を低減することができる。
【００３５】
従って、サポートヨーク１８のラック軸８側に設けた逃げ面１８ｃと、サポートヨーク１８のヨークプラグ１９側に装着された高硬度の弾性リング２１ａにより、サポートヨーク１８の外周面とハウジング９に設けられたラックガイド収容孔１５のガイド面１５ａとの接触を低減でき、この接触による異音の発生を抑制することができる。
【００３６】
また、サポートヨーク１８の円筒面１８ｂの周溝２２ａ，２２ｂに取り付けられた一対の弾性リング２１ａ，２１ｂのうち、ヨークプラグ１９側に近い弾性リング２１ａが、他の弾性リング２１ｂよりも高い硬度を有しているので、サポートヨーク１８をハウジング９のラックガイド収容孔１５に挿通させて組み付ける際、高硬度の弾性リング２１ｂをラックガイド収容孔１５のガイド面１５ａに挿通させる距離を短くすることができ、組み付け性の悪化を低減できる。
【００３７】
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。例えば、以下の実施形態にも変更可能である。
【００３８】
上記実施形態では、サポートヨーク１８の軸方向に装着する弾性リング２１ａ，２１ｂの個数は、２個としているが、３個以上の複数の弾性リングをサポートヨーク１８に装着してもよい。この場合、複数の弾性リングのうち、最もヨークプラグ１９側に装着された弾性リングの硬度を、他の弾性リングの硬度よりも高くするとよい。
【００３９】
また、上記実施形態では、サポートヨーク１８の外周面に設けられた逃げ面１８ｃは、円筒面１８ｂの外径より小径に形成された円筒形状をしているが、逃げ面の形状を、円筒面１８ｂよりラック軸８側に連続し、ラック軸８側に向かうに従って徐々に縮径するテーパ形状や円弧形状としてもよい。
【００４０】
また、上記実施形態では、ラックアンドピニオン式ステアリング装置１として、アシスト動力をもたないマニュアル式のステアリング装置を例示したが、これに限らず、アシストモータを備えた電動パワーステアリング装置や油圧によるアシストを行う油圧パワーステアリング装置等においても、ラックアンドピニオン機構Ａを備えていれば、本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１：ラックアンドピニオン式ステアリング装置、  ２：操舵部材、  
３：ステアリングシャフト、  ４，６：自在継手、  ５：中間軸、  ７：ピニオン軸、  
７ａ：ピニオン、  ８：ラック軸、  ８ａ：ラック、  ９：ハウジング、  
１０：ラック軸収容部、  １１：ピニオン軸収容部、  １２：ラックガイド収容部、  
１３：タイロッド、  １４：転舵輪、  １５：ラックガイド収容孔、  
１５ａ：ガイド面、  １５ｂ：嵌合面、  １５ｃ：雌ねじ部、  １６：第１の軸受、  
１７：第２の軸受、  １８：サポートヨーク、  １８ａ：支持面、  １８ｂ：円筒面、  
１８ｃ：逃げ面、  １９：ヨークプラグ、  １９ａ：円筒面、  １９ｂ：雄ねじ部、  
１９ｃ：工具係合孔、  ２０：付勢部材、  ２１ａ，２１ｂ：弾性リング、  
２２ａ，２２ｂ：周溝、  ２３：摺接板、  ２４：シール部材、  
Ａ：ラックアンドピニオン機構、  Ｂ：ラックガイド機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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