(57)【要約】【課題】それほど、加工精度や組み付け精度を必要としないラック支持ブッシュによって、ラック軸に対するラック支持ブッシュの位置を最適な位置にできる動力伝達装置を提供することである。【解決手段】ラックハウジング１にラック軸２を組み込む一方、このラック軸に設けたラック２ａにはピニオン３をかみ合わせるとともに、ラックとピニオンとのかみ合いを適正に保つためにラック押さえ機構を備え、かつ、上記ラックハウジングの端部には、ラック軸を支持するラック支持ブッシュ６を備えた動力伝達装置において、ラック支持ブッシュ６は、ラック軸の軸方向に直交し、ラックがピニオンにかみ合う方向に移動可能にするとともに、このラック支持ブッシュの位置を調整する調整ねじ機構を備えた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラックハウジングにラック軸を組み込む一方、このラック軸に設けたラックにはピニオンをかみ合わせるとともに、ラックとピニオンとのかみ合いを適正に保つためにラック押さえ機構を備え、かつ、上記ラックハウジングの端部には、ラック軸を支持するラック支持ブッシュを備えた動力伝達装置において、ラック支持ブッシュは、ラック軸の軸方向に直交する方向であって、上記ラックとピニオンとがかみ合う方向に移動可能にするとともに、このラック支持ブッシュの位置を調整する調整ねじ機構を備えた動力伝達装置。
【請求項２】
ラックハウジングの内周にラック支持ブッシュを組み込むガイドリングを備えるとともに、調整ねじ機構の移動力が、ガイドリングを突き抜けてラック支持ブッシュに到達する構成にし、上記ガイドリングの内周には、上記調整ねじ機構の移動方向に対応してラック支持ブッシュが移動可能な移動面および移動空間を備えた請求項１記載の動力伝達装置。
【請求項３】
ガイドリングの内形を楕円にするとともに、ガイドリングの短径をラック支持ブッシュの外径とほぼ一致させ、その長径はラック支持ブッシュの外径よりも大きくした請求項２に記載の動力伝達装置。
【請求項４】
ガイドリングの内形を円形にするとともに、ラック支持ブッシュの外形を楕円にし、上記ラック支持ブッシュ外形の長径を上記ガイドリングの内径とほぼ一致させた請求項２に記載の動力伝達装置。
【請求項５】
調整ねじ機構とラック支持ブッシュとの間に、台座を介在させた請求項１〜４のいずれか１に記載の動力伝達装置。
【請求項６】
台座の、ラック支持ブッシュと反対側に、突曲面を接触させた請求項５記載の動力伝達装置。
【請求項７】
ラック支持ブッシュを含油系樹脂または含油系金属で形成した請求項１〜６のいずれか１に記載の動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ラックピニオン式の動力伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ラックピニオン式の動力伝達装置として、例えば、図４に示すものがあった。この動力伝達装置は、車体の左右方向に渡して設置されたラックハウジング１内に、ラック軸２を組み込み、軸方向へ摺動自在に支持されている。このラック軸２の両端には、ジョイント４を結合し、このジョイント４を介して、タイロッドなどの動力伝達系の軸を接続し、上記ラック軸２の運動を車輪へ伝達するようにしている。
一方、ピニオン３は、図示しないステアリングホイールと連係し、このピニオン３をラック軸２に形成したラック２ａにかみ合わせている。
つまり、ステアリングホイールの操舵に応じたピニオン３の回転に伴って、上記ラック軸２が軸方向に移動し、その運動が、上記動力伝達系の軸へ伝達されて、車輪が転舵される。
【０００３】
このような装置においては、ピニオン３に対してラック軸２の位置が適性に保たれていないと様々な問題が発生する。
例えば、ピニオン３に対してラック２ａが逃げてしまって、ピニオン３とかみ合わない場合には、ピニオン側の回転がラック軸に伝わらないという問題が発生し、反対に、押し付け力が強すぎる場合にも、動力の伝達がスムーズに行われないということがある。
そのため、ピニオン３に対してラック軸２を適当に押し付けるための図示しないラック押さえ機構を設けるとともに、ラックハウジング１の端部側内周には、ラック軸２を支持するラック支持ブッシュ５を備えている。
【０００４】
上記ラック押さえ機構は、ピニオン３方向にラック軸２を押し付けるようにすることで、ピニオン３とラック２ａとの噛み合い部で歯面同士が離反してバックラッシュや有害な歯打ち音の発生を防止している。
また、上記ラック支持ブッシュ５は、樹脂製または金属製の円筒で、その内壁でラック軸２を摺動自在に支持している。また、ラック支持ブッシュ５は、外周にフランジ部５ａを形成し、これをラックハウジング１の内壁に形成した環状溝１ａにはめ込んで取り付けている。
あるいは、上記ブッシュ５の代わりにラックハウジング１内にベアリングを設けて、ラック軸を支持することもあった（特許文献１参照）。
さらに、車輪側からラック軸２側への大きな負荷が入力されることによって、ラック軸２が傾いたり反ったりして、動力伝達効率が低下しないように、図示したラック支持ブッシュ５とは反対側のラックハウジング１の端部にも、同様のラック支持ブッシュ５を備えている。
【０００５】
【特許文献１】
実開昭６１−１２７０７５号公報（第３頁、第１５〜２０行）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示す装置の場合、ラック支持ブッシュ５とラック軸２の位置が一義的に決まっているのに対し、上記ラック押さえ機構はラック２ａとピニオン３との適正なバックラッシュを有した噛み合いを補償するものである。そのため、ラック２ａがピニオン３に適正なバックラッシュをもった状態でかみあっていたとしても、ラック軸２の軸心が上記ラック支持ブッシュ５の軸心と一致しているとは限らない。
ラック軸２とラック支持ブッシュ５との軸心が不一致であることは、ラック軸２の摺動抵抗が大きくなたり、ラック軸２の支持が不十分で、ラック軸２が傾いてしまったりする原因ともなる。そして、どちらの場合も、スムーズな操舵の妨げになる。
【０００７】
このように、ピニオン３に対するラック２ａの位置を決めるラック支持ブッシュ５の位置は、スムーズな操舵にとって重要な要素である。ところが、ラック支持ブッシュ５をラックハウジング１に取り付けてから、ラック軸２に対する位置を調整することは不可能である。従って、ラック支持ブッシュ５とラック軸２との位置精度は、ラック支持ブッシュ５と、ラック軸２の外周面の加工精度に左右される。
つまり、ピニオン３に対する適性位置を保ってラック軸２を支持するとともに、ラック軸２の摺動抵抗を大きくしすぎないために、噛み合い精度を左右するピニオン３とラック２ａだけでなく、ラック軸２、ラック支持ブッシュ５などの加工精度を上げなければならない。さらに、それを、精度良く組み付けなければならなかった、そのため、加工や組み付けが非常に難しいうえ、コストが上がってしまうという問題があった。
この発明の目的は、それほど、加工精度や組み付け精度を必要としないラック支持ブッシュによって、摺動抵抗を上げることのないラック軸の支持や、不適切な支持に起因する歯打ち音の防止をできる動力伝達装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、ラックハウジングにラック軸を組み込む一方、このラック軸に設けたラックにはピニオンをかみ合わせるとともに、ラックとピニオンとのかみ合いを適正に保つためにラック押さえ機構を備え、かつ、上記ラックハウジングの端部には、ラック軸を支持するラック支持ブッシュを備えた動力伝達装置において、ラック支持ブッシュは、ラック軸の軸方向に直交する方向であって、上記ラックとピニオンとがかみ合う方向に移動可能にするとともに、このラック支持ブッシュの位置を調整する調整ねじ機構を備えた点に特徴を有する。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明を前提とし、ラックハウジングの内周にラック支持ブッシュを組み込むガイドリングを備えるとともに、調整ねじ機構の移動力が、ガイドリングを突き抜けてラック支持ブッシュに到達する構成にし、上記ガイドリングの内周には、上記調整ねじ機構の移動方向に対応してラック支持ブッシュが移動可能な移動面および移動空間を備えた点に特徴を有する。
第３の発明は、上記第２の発明を前提とし、ガイドリングの内形を楕円にするとともに、ガイドリングの短径をラック支持ブッシュの外径とほぼ一致させ、その長径はラック支持ブッシュの外径よりも大きくした点に特徴を有する。
【００１０】
第４の発明は、第２の発明を前提とし、ガイドリングの内形を円形にするとともに、ラック支持ブッシュの外形を楕円にし、上記ラック支持ブッシュ外形の長径を上記ガイドリングの内径とほぼ一致させた点に特徴を有する。
第５の発明は、上記第１〜第４の発明を前提とし、調整ねじ機構とラック支持ブッシュとの間に、台座を介在させた点に特徴を有する。
第６の発明は第５の発明を前提とし、台座の、ラック支持ブッシュと反対側に突曲面を接触させた点に特徴を有する。
第７の発明は、上記各発明を前提とし、ラック支持ブッシュを含油系樹脂または含油系金属で形成した点に特徴を有する。
なお、上記含油系金属とは、焼結性金属や鋳物など、空隙を有するものに潤滑油を含浸させた金属のことである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１〜図３に、この発明の実施例を示す。
図１に示す、ラックピニオン式の動力伝達装置は、ラックハウジング１内に、摺動自在に組み込んだラック軸２のラック２ａに、ピニオン３をかみ合わせている。また、ラック軸２の両端には、ジョイント４を接続し、このジョイント４を介してラック軸２と車輪に連係する動力伝達系の軸とを連結している。
さらに、ラックハウジング１の端部側に大径部１ｂを形成し、その中に、ラック支持ブッシュ６を組み込んで、このラック支持ブッシュ６で、ラック軸２を支持するようにしている。なお、ラック支持ブッシュ６と、後で説明するガイドリング７を組み込んだ大径部１ｂの開口側に、リング部材１２を圧入することによって、上記ラック支持ブッシュ６などの軸方向の位置を固定している。
【００１２】
上記ラック支持ブッシュ６は、含油系樹脂製または含油系金属製で、円筒状の部品である。ただし、ラック支持ブッシュ６は、含油系材料に限らない。含油しない樹脂や金属で作成することもできるが、この実施例のように、含油系樹脂や、燒結金属や鋳物などの含油系金属の場合には、ラック支持ブッシュ６に潤滑油を含ませることができ、ラック軸２の摺動をよりスムーズにすることができる。
【００１３】
さらに、このラック支持ブッシュ６とラックハウジング１の大径部１ｂとの間には、ガイドリング７を介在させている。このガイドリング７は、外周が上記大径部１ｂに接触する円弧で、内径が楕円の筒である。この楕円の短径、図２における横方向を、上記ラック支持ブッシュ６の外径とほぼ等しくしている。つまり、ガイドリング７短径側で、ラック支持ブッシュ６を挟み、ガイドリング７の長径方向には、ラック支持ブッシュ６を移動可能にしている。
【００１４】
ただし、上記ガイドリング７の内形は、数学的に厳密な楕円ではなく、長径方向に、ラック支持ブッシュ６が摺動しながら移動するための移動面を備えている。すなわち、上記ガイドリング７の短径付近にこの発明の移動面を備え、長径方向の両側にこの発明の移動空間を備えている。
また、ガイドリング７の内形が楕円である必要も無い。要するに、ガイドリング７の内形は、ラック支持ブッシュ６の外形との組み合わせによって、ラック支持ブッシュ６が、ガイドリング７内で、図１，２の上下方向にのみ移動可能になる形状ならばかまわない。ただし、ガイドリング７の内形や、ラック支持ブッシュ６の外形は、不定形より、円や楕円などの方が、形成し易いことが予想される。
【００１５】
また、上記ガイドリング７は、側面に円径の開口を有し、その開口を、図２の下方に位置させるとともに、この開口内に、円盤状の台座８を臨ませている。この台座は鉄製である。
一方、ラックハウジング１の大径部１ｂには、ラックハウジング１の軸に直交し、かつ、ラック２ａと反対方向に突出した筒部１ｃを形成している。この筒部１ｃの開口端部側には、ねじ部１ｄを形成している。
そして、上記筒部１ｃ内には、ボールホルダー９を組み込み、その上面に形成した穴に、ボール１０をはめ込んでいる。
【００１６】
さらに、上記筒部１ｃのねじ部１ｄには、ねじ部１１ａを備えた調整ねじ１１を締め付けている。この調整ねじ１１によって、筒部１ｃの開口を閉鎖するとともに、上記ボールホルダー９をラック軸２側へ押圧し、ボール１０を上記台座８に押し付けている。
上記調整ねじ１１の締め付け量が多くなると、ボール１０が台座８を押圧し、さらに、台座８が、ラック支持ブッシュ６を、図中上方へ移動させる。
そして、従来例で説明した理由により、ピニオン３やラックハウジング１の図示しない他端のラック支持ブッシュ６等で決定されたラック軸２の軸心に、ラック支持ブッシュ６の軸心を一致させるように、調整ねじ１１を介して、ラック支持ブッシュ６の位置を調整し、固定する。
【００１７】
すなわち、上記調整ねじ１１の締め付け量に応じて、ラック支持ブッシュ６の位置を調整し、ラック２ａとピニオン３との間で、適正なバックラッシュを持たせた状態で、ラック軸２に対する最適な位置、すなわち、ラック軸２とラック支持部材６との適正な間隔を実現することができる。この調整ねじ１１が、この発明の調整ねじ機構である。
そして、ラック支持ブッシュ６のラック軸２に対する位置は、各部品を組み付けた後に、調整ねじ１１によって調整することができる。従って、ラックハウジング１やラック支持ブッシュ６の寸法や、取り付け位置などをそれほど正確にしなくても、最適な接触具合に調整することができ、スムーズな動力伝達ができるようになる。
また、上記ラック支持ブッシュ６の位置が経時変化して、ラック２ａとピニオン３との適正なバックラッシュや、ラック支持ブッシュ６のラック軸２に対する適正な支持状態が崩れたときにも、部品交換することなく、再調整することによって上記変化に対応できる。
【００１８】
なお、この実施例では、台座８を備えているが、この台座８は必須ではない。台座８を用いないで、ボール１０が、直接、ラック支持ブッシュ６に接触するようにしてもかまわないし、上記ボールホルダー９を省略して、調整ねじ１１が、直接、ラック支持ブッシュ６に接触するようにしてもかまわない。
ただし、この実施例で台座８を設けているのは、ボール１０の押圧力が、一点に集中したときに、含油系樹脂や焼結金属などの含油系金属でできているラック支持ブッシュ６を破損させてしまわないようにするためである。含油系樹脂やが焼結金属等の含油系金属は、含油する空隙をもたない金属ブロックと比べて強度が弱いので、鉄製のボールで直接押圧すると、壊れてしまうことがある。
【００１９】
この実施例のように、鉄製の台座８を用いれば、ボール１０を鉄製にしても、ボール１０の押圧力によって、台座８が壊れるようなこともないし、面圧的にみてラック支持ブッシュ６が壊れる心配もない。
また、台座８は、ボール１０の表面に点接触しているため、台座８が、ボール１０の表面で調整ねじ１１の移動方向に対して傾くことが可能である。部品の加工誤差や、組み付け誤差によって、初めからラック軸２が、ラックハウジング１の軸に対して傾いて取り付けられているような場合には、上記台座８が、ボール１０の表面で傾いて、ラック軸２の傾きにあわせることができる。このように、台座８が傾くことによってラック軸２の傾きを吸収して、ラック支持ブッシュ６の位置を適正位置に調整することができる。
【００２０】
なお、台座８を押圧する部材は、ボールに限らない。半球や、突起など、台座８に点で接触するものならば、台座８がラック軸２の傾きにあわせて、傾くことができる。ただし、ラック軸２を、ラックハウジング１に対して傾かないように組み付けることができるならば、ボールなどは不要である。
【００２１】
図３に示す第２実施例は、ラック支持ブッシュ６’が、ラック２ａ側に位置する部分にスリットを形成している点が、上記第１実施例と異なるが、それ以外は、上記第１実施例と同じである。そこで、第１実施例と同じ構成要素には、第１実施例と同じ符号を付けている。また、ラック軸２方向の断面図は、図１と同じなので省略している。
この第２実施例のラック支持ブッシュ６’は、スリットを備えているので、そのスリットの分、縮径させてラックハウジング１内に組み込み、組み込んでから、拡径させることができる。そこで、ガイドリング７とリング部材１２とをラックハウジング１に一体的に形成しておくこともでき、それによって、部品数を削減することができる。
【００２２】
ただし、実際には、上記ラック支持ブッシュ６’を、径方向に移動可能にする場合、ラックハウジング１を所定の形状に加工するよりも、部品点数が増えたとしても、ガイドリング７を別部品として、これを加工する方が、加工が容易である。
なお、この第２実施例においても、ラック支持ブッシュ６’の位置調整ができることによる効果は、第１実施例と同様である。
また、上記第１、第２実施例では、ラックハウジング１の片方の端部に、この発明のラック支持ブッシュ６，６’を設けているが、このラック支持ブッシュ６．６’を、ラックハウジング１の両端に設けてもかまわない。
【００２３】
【発明の効果】
第１〜第７の発明によれば、ラック軸をラック支持ブッシュに組み付けてから、ピニオンとラック支持ブッシュとラック軸との位置関係を調整することができるようになる。従って、個々の部品の加工精度や、組み付け精度をそれほど高くしなくても、ラック軸を適切な位置で支持することができるようになる。従って、ピニオンとラック間での噛み合い部やラック軸にがたつきが発生したり、抵抗が大きくなりすぎたりすることがなく、スムーズな動力伝達が可能になる。
【００２４】
第２〜第４の発明によれば、ラック支持ブッシュの位置を調整できるように支持するために、ラックハウジングの内周にラック支持ブッシュが移動可能な移動面と、移動空間とを備えたガイドリングを設けたので、ラックハウジングの内形を、ラック支持ブッシュを保持しながら、その移動を許容できる形状に加工する必要がない。
ラックハウジングの内径は円でも良いし、寸法もそれほど正確にしなくてもよい。寸法が決められた楕円やその他の内形を形成する場合でも、ラックハウジング内の加工よりも、ガイドリングの加工の方が容易である。
第３，第４の発明によれば、ガイドリングの内形、ラック支持ブッシュの外形の加工が簡単にできる。
【００２５】
第５の発明によれば、台座を介在させることによって、調整ねじ機構とラック支持ブッシュ間に突部を設けた場合にも、ラック支持ブッシュの１点に圧力が集中することがない。そのため、ラック支持ブッシュとして、強度が弱い、含油系樹脂や、焼結金属を用いることができ、潤滑油によって、ラック軸の移動をよりスムーズにできる。
【００２６】
第６の発明では、調整ねじ機構と台座との間に突曲面を介在させたので、台座が、曲面上の点を中心にして回動することができる。これにより、ラック軸とラックハウジングとの間に軸のずれが有ったとしても、そのずれを吸収することができる。そのため、ラック軸やラックハウジングの加工精度や、組み付け精度をそれほど上げなくてもよい。
第７の発明によれば、ラック支持ブッシュに潤滑油を含ませて、ラック軸の摺動をよりスムーズにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の動力伝達装置の断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】第２実施例の断面図である。
【図４】従来例の動力伝達装置の断面図である。
【符号の説明】
１          ラックハウジング
１ｄ        ねじ部
２          ラック軸
２ａ        ラック
３          ピニオン
６，６’    ラック支持ブッシュ
７          ガイドリング
８          台座
１０        ボール
１１        調整ねじ
１１ａ      ねじ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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