(57)【要約】【課題】車両走行時にタイヤからの衝撃がラック軸に逆入力されても、ラック軸を回転変位させることなく支持することができるラック軸支持装置を提供する。【解決手段】ハウジング９に形成された収容孔８と、収容孔８内に進退可能に収容され、ラック軸７を支持するラック軸支持部材１０と、ラック軸７とラック軸支持部材１０との間に介在し、ラック軸７をラック軸７の軸長方向に摺動可能に支持する摺接部材１４と、ラック軸支持部材１９をラック軸７側へ付勢する付勢部材１２と、収容孔８の入口２０を塞ぐプラグ２０とを備え、摺接部材１４は、略凹面形状に形成された弾性体からなり、ラック軸７の円弧外周面７ｂの曲率中心を通る中心線から角度方向の両側において、角度９０°の部位で曲率中心方向に弾性的に把持し、角度０°の部位で円弧外周面７ｂを曲率中心方向に押圧し、その他の部位で円弧外周面７ｂとの間に所定の隙間１４ｄを有する。【選択図】図１
2013256968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに形成された収容孔と、
前記収容孔内に前記収容孔の深さ方向に進退可能に収容され、ピニオンと噛合するラック軸を支持するラック軸支持部材と、
前記ラック軸と前記ラック軸支持部材との間に介在し、前記ラック軸をラック軸の軸長方向に摺動可能に支持する摺接部材と、
前記ラック軸支持部材をラック軸側へ付勢する付勢部材と、
前記収容孔の入口を塞ぐプラグと、
を備え、
前記摺接部材は、略凹面形状に形成された弾性体からなり、
前記ラック軸の円弧外周面の曲率中心を通る中心線から角度方向の両側において、
角度９０°の部位で前記曲率中心方向に弾性的に把持し、
角度０°の部位で前記円弧外周面を前記曲率中心方向に押圧し、
その他の部位で前記円弧外周面との間に所定の隙間を有することを特徴とするラック軸支持装置。
【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おいて、ラック軸を支持するラック軸支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラックピニオン式ステアリング装置には、通常、ラック軸のラックとピニオン軸の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軸支持装置が備えられている。このラック軸支持装置は、ハウジングに形成された収容孔に、収容孔の深さ方向に進退自在なサポートヨークを収容し、付勢部材によりサポートヨークをラック軸側に付勢して、ラック軸を軸長方向に摺動可能に支持するとともに、ラック軸をピニオン軸側へ押圧する構成である。また、サポートヨークにはヨークシートが被着され、このヨークシートをラック軸の円弧外周面よりも大径の曲率の円弧凹面に形成することにより、サポートヨークとラック軸との摺動面の摺動摩擦抵抗を減少させ、操舵感覚を向上させている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、サポートヨークに被着したヨークシートを円弧凹面に形成し、ラック軸の円弧外周面の曲率中心を通る中心線から角度方向の両側において角度５０°を越えない部位でラック軸の外周面に当接し、角度５０°を越える部位ではラック軸の外周面との間に所定の隙間を有したラック軸支持装置が開示されている。これによれば、ラック軸との摺動摩擦抵抗を低減させるとともに、ラック軸の揺動を抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１０５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このラックピニオン式ステアリング装置およびラック軸支持装置を備えた車両にて、不整路等を走行すると、タイヤからの衝撃がラック軸に逆入力される場合がある。この衝撃力は、ラック軸支持装置のラック軸の円弧外周面に当接する部位に外力として作用する。また、ラック軸には、ラックとピニオンの噛み合いによる外力が作用している。これらの外力は、ラック軸の軸長方向と垂直でピニオン軸と平行な方向の力と、ラック軸の軸長方向と水平でピニオン軸側への押圧方向と反対方向の力とに分力され、ラック軸の軸長方向と垂直な方向の力は、ラック軸の軸周りの回転力として作用する。
【０００６】
しかしながら、上記の構造では、ラック軸と軸長方向と垂直でピニオン軸と平行な方向の力を、十分に抑えることができず、ラック軸には回転力が作用し、ラック軸を回転変位（ラックツイスト）させていた。このようなラックツイストは、ラックとピニオンとの噛み合いに影響を与え、打音(異音)の発生、操舵感覚の減退等の支障が生じる問題があった。また、ラック軸と軸長方向と水平でピニオン軸側への押圧方向と反対方向の力は、サポートヨークをサポートヨークの収納孔の深さ方向に移動させるので、この移動の際に収納孔やヨークプラグと接触して、打音(異音)を発生させる問題があった。
【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、車両走行時にタイヤからの衝撃がラック軸に逆入力されても、ラック軸を回転変位させることなく支持することができるラック軸支持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に係わる発明は、ハウジングに形成された収容孔と、前記収容孔内に前記収容孔の深さ方向に進退可能に収容され、ピニオンと噛合するラック軸を支持するラック軸支持部材と、前記ラック軸と前記ラック軸支持部材との間に介在し、前記ラック軸をラック軸の軸長方向に摺動可能に支持する摺接部材と、前記ラック軸支持部材をラック軸側へ付勢する付勢部材と、前記収容孔の入口を塞ぐプラグと、を備え、前記摺接部材は、略凹面形状に形成された弾性体からなり、前記ラック軸の円弧外周面の曲率中心を通る中心線から角度方向の両側において、角度９０°の部位で前記曲率中心方向に弾性的に把持し、角度０°の部位で前記円弧外周面を前記曲率中心方向に押圧し、その他の部位で前記円弧外周面との間に所定の隙間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の発明によれば、ラック軸をラック軸の軸長方向に摺動可能に支持する摺接部材は、ラック軸の円弧外周面の曲率中心を通る中心線から角度方向の両側において、角度９０°の部位で曲率中心方向に弾性的に把持している。
【００１０】
この角度９０°の部位に作用する力は、ラック軸の軸長方向と垂直でピニオン軸と平行な方向の力のみとなるので、摺接部材により、ラック軸の円弧外周面の曲率中心方向に弾性的に把持することにより、この力を抑制することができる。
【００１１】
また、角度０°の部位に作用する力は、ラック軸の軸長方向と水平でピニオン軸側への押圧方向と反対方向の力のみとなるので、ラック軸支持部材を付勢部材により、摺接部材を介して曲率中心方向に押圧することにより、この力を抑制することができる。
【００１２】
さらに、その他部位においては、ラック軸の円弧外周面と当接することがないように、隙間を有しているので、上記以外の力の作用を受けないようにすることができる。
【００１３】
これにより、車両走行時にタイヤからの衝撃がラック軸に逆入力された場合でも、ラック軸のラックツイストを低減することができる。このようにラックツイストが低減されることにより、ラックとピニオンとの噛み合いにおいて、片当りが抑制されるので、打音(異音)の発生を防ぐことができる。
【００１４】
また、ラック軸支持部材および付勢部材により、ラック軸の軸長方向と水平でピニオン軸側への押圧方向と反対方向に作用する力を抑制して、ラック軸支持部材を収納孔の深さ方向に移動させないので、収納孔やプラグと接触すること抑えて、打音(異音)の発生を防ぐことができる。
【００１５】
摺接部材は、弾性部材からなり、ラック軸の円弧外周面の曲率中心方向に弾性的に把持しているので、磨耗が生じた場合でも把持力が失われず、常にラックツイストを低減して打音(異音)の発生を防ぐことができる。
【００１６】
上記の角度９０°の部位および角度０°の部位において、摺接部材とラック軸の円弧外周面は線接触しているので、摺動抵抗を抑え、操舵感覚の減退等の支障が生じることを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、車両走行時にタイヤからの衝撃がラック軸に逆入力されても、ラック軸を回転変位させることなく支持することができるラック軸支持装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係るラック軸支持装置を示す断面図である。
【図２】図１のヨークシートの詳細説明図である。
【図３】図１のラック軸の軸長方向に水平でピニオン軸側への押圧方向と反対方向からのヨークシートを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態のラック軸支持装置を図面に従って説明する。
図１は、本発明の実施形態のラック軸支持装置が適用されたラックピニオン式のステアリング装置の断面図である。図２および図３は、図１のヨークシートの説明図である。
【００２０】
図１に示すように、ステアリング装置１にはラック軸支持装置２が装備されている。
ピニオン軸３は、玉軸受からなる第１軸受４と円筒ころ軸受からなる第２軸受５によって、ピニオンハウジング６内に回転可能に支持されている。なお、図１において、紙面に直交する方向がラック軸の軸長方向であり、上下方向が、ラック軸の軸長方向と垂直でピニオン軸と平行な方向であり、左右方向が、ラック軸の軸長方向と水平でピニオン軸側への押圧方向と反対方向である。
【００２１】
ラック軸７は、ピニオンハウジング６内に設けられたラック軸支持装置２と、ピニオンハウジング６に連結されるラックハウジング（図示せず）内に設けられた軸受部材とによって、その軸長方向（紙面に直交する方向）に沿って摺動可能に支持されている。ラック軸７は、ラック歯７ａが形成された面に対向する裏面側に円弧外周面７ｂを有している。
【００２２】
ピニオン軸３のピニオン３ａとラック軸７のラック７ａは、ピニオンハウジング６内で相互に噛み合わされている。ラック軸７の両端部には、タイロッド（図示せず）を介して車輪（図示せず）が連結されている。ピニオン軸３には、ステアリングホイール（図示せず）が連結されている。このステアリングホイールの回転操作にともなって、ピニオン軸３のピニオン３ａが回転し、ラック歯７ａとピニオン３ａの噛み合いにより、ラック軸７が軸長方向に移動することにより車輪が操舵される。
【００２３】
ラック軸支持装置２は、収容孔８と、サポートヨーク１０と、ヨークシート１４と、コイルスプリング１２と、ヨークプラグ２０とから構成されている。
【００２４】
収容孔８は、ハウジング９に形成された円孔からなり、収容孔８内にサポートヨーク１０および付勢部材１２を収容している。
【００２５】
サポートヨーク１０は、ラック軸７を支持するラック軸支持部材である。サポートヨーク１０は略円筒状に形成され、前面に凹面部２０を有している。この凹面部２０の中央には貫通孔１０ａが形成されている。サポートヨーク１０の外周面１０ｂには、環状の収容溝が形成され、収容溝にはＯリング等の環状の弾性部材１７が収容されている。サポートヨーク１０は、収容孔８内に収容され、収容孔８の深さ方向Ｘ１に進退可能となっている。
サポートヨーク１０の前面には、ヨークシート１４が配置されている。
【００２６】
ヨークシート１４は、ラック軸７と摺接して支持する摺接部材である。ヨークシート１４は、略凹面形状に形成され、開口部１４ａと底部１４ｂを有している。ヨークシート１４は、薄鋼板等をプレス曲げ加工することにより形成されている。
【００２７】
開口部１４ａの長さＬは、図２の破線で示すように、ラック軸７の外径よりも若干小さめに形成することにより、ラック軸７を支持した際の締め代を持たせている。底部１４ｂは、平面状に形成されており、底部１４ｂの背面の中央には円筒状の突起部１４ｃが一体的に形成されている。
【００２８】
ヨークシート１４はラック軸７を支持した状態で、開口部１４ａの両側の部位Ｓと底部１４ｂの部位Ｐが、ラック軸７の円弧外周面７ｂに当接している。部位Ｓは、ラック軸７の円弧外周面７ｂの曲率中心Ｏ１を通る中心線ＣＬの角度方向の両側において、角度（θ）＝９０°の位置であり、部位Ｐは、角度（θ）＝０°の位置である。
【００２９】
ヨークシート１４は、部位Ｓにおいてラック軸７を曲率中心方向に弾性的に把持するとともに、部位Ｐにおいてラック軸７を曲率中心方向に押圧して、ラック軸７の軸長方向に摺動可能に支持している。
【００３０】
図３に示すように、ヨークシート１４は、ラック軸７を支持した状態で、ヨークシート１４とラック軸７の円弧外周面７ｂとは、部位Ｓおよび部位Ｐにおいて線接触している。また、その他の部位においてラック軸７の円弧外周面７ｂと当接しておらず、所定の隙間を有している。
【００３１】
そして、図２に示すように、ヨークシート１４は、サポートヨーク１０の貫通孔１０ａに、ヨークシート１４の突起部１４ｃを嵌合させ、サポートヨーク１０の前面に装着されている。
【００３２】
図１に示すように、コイルスプリング１２は、サポートヨーク１０をラック軸７側へ付勢する付勢部材である。コイルスプリング１２は、ヨークプラグ２０に支持され、サポートヨーク１０の後面とヨークプラグ２０の前面との間に介装されている。
【００３３】
ヨークプラグ２０は、収容孔８の入口２１にねじ込まれ、ロックナット２４により位置決め固定されている。ヨークプラグ２０の外周面２０ａには、環状の収容溝が形成され、収容溝にはＯリング等の環状のシール部材２２が収容されている。
【００３４】
次に、上記のように構成されたラック支持装置の動作について説明する。
通常の車両走行状態では、タイヤからの振動がラック軸７に加わり、ラック軸７がサポートヨーク１０の方向に進退する。この進退による変位は、サポートヨーク１０をラック軸７側へ付勢するコイルスプリング１２により、ヨークシート１４を押圧することにより抑制される。
【００３５】
また、不整路等の車両走行時にタイヤからの衝撃がラック軸７に逆入力された場合、この衝撃力が、ラック軸支持装置２のラック軸７の円弧外周面に当接する部位に外力Ｆとして作用する。
【００３６】
ここで、ヨークシート１４は、ラック軸７を支持した状態で、開口部１４ａの両側の部位Ｓと、底部１４ｂの部位Ｐにおいてラック軸７の円弧外周面７ｂに当接しているので、この両部位にはそれぞれ外力Ｆが作用する。
【００３７】
部位Ｓは、ラック軸７の円弧外周面７ｂの曲率中心Ｏ１を通る中心線ＣＬの角度方向の両側において、角度（θ）＝９０°の位置であり、部位Ｐは、角度（θ）＝０°の位置である。
【００３８】
部位Ｓに作用する外力Ｆは、ラック軸７の軸長方向と垂直でピニオン軸と平行な方向の分力はＦｓｉｎθ、軸長方向に水平でピニオン軸側への押圧方向と反対方向の分力はＦｃｏｓθである。従って、部位Ｓに作用する力は、Ｆｓｉｎ９０°＝Ｆ、Ｆｃｏｓ９０°＝０となり、ラック軸の軸長方向と垂直でピニオン軸と平行な方向の分力のみとなり、この力はヨークシート１４に部位Ｓにおいて弾性的に把持されることにより抑制される。
【００３９】
また、部位Ｐに作用する力は、Ｆｓｉｎ０°＝０、Ｆｃｏｓ０°＝Ｆとなり、ラック軸の軸長方向と水平でピニオン軸側への押圧方向と反対方向の分力のみとなり、この力は、サポートヨーク１０をラック軸７側へ付勢するコイルスプリング１２により、ヨークシート１４を押圧することにより抑制される。
【００４０】
さらに、その他部位において、ラック軸７の円弧外周面７ｂと当接することがないように、隙間１４ｄを有しているので、上記以外の力の作用を受けない。これにより、ラック軸７に上記の外力Ｆが作用した場合でも、ラック軸７の軸回りの回転力が抑制されるので、ラックツイストを低減することができる。このように、ラックツイストが低減されることにより、ラック歯７ａとピニオン３ａとの噛み合いにおいて、片当りが抑制されので、打音(異音)の発生を防ぐことができる。
【００４１】
また、サポートヨーク１０およびコイルスプリング１２により、ラック軸７の軸長方向と水平でピニオン軸側への押圧方向と反対方向に作用する力を抑制して、サポートヨーク１０を収納孔８の深さ方向に移動させないので、収納孔８やヨークプラグ２０と接触すること抑えることができる。
これにより、打音(異音)の発生を防ぐことができる。
【００４２】
ヨークシート１４は、部位Ｓにおいて、ラック軸７を弾性的に把持しているので、磨耗が生じた場合でも把持力が失われず、常にラックツイストを低減して打音(異音)の発生を防ぐことができる。
【００４３】
そして、ヨークシート１４は、ラック軸７を支持した状態で、ヨークシート１４とラック軸７の円弧外周面７ｂとは、部位Ｓおよび部位Ｐにおいて線接触しているので、摺動抵抗を抑え、操舵感覚の減退等の支障が生じることを防ぐことができる。
【００４４】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１：ステアリング装置、  ２：ラック軸支持装置、  ３：ピニオン軸、３ａ：ピニオン、
４：第１軸受、  ５：第２軸受、  ６：ピニオンハウジング、  ７：ラック軸、
７ａ：ラック歯、  ７ｂ：円弧外周面、  ８：収容孔、  ９：ハウジング、
１０：サポートヨーク（ラック軸支持部材）、  １０ａ：貫通孔、  １０ｂ：外周面、
１２：コイルスプリング（付勢部材）、  １４：ヨークシート（摺接部材）、
１４ａ：開口部、  １４ｂ：底部、  １４ｃ：突起部、  １４ｄ：隙間、
１７：弾性部材、  ２０：ヨークプラグ、２０ａ：外周面、  ２１：入口、
２２：シール部材、  ２４：ロックナット、
ＣＬ：中心線、  Ｏ１：曲率中心  Ｘ１：深さ方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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