JP2010254238A - ラック軸支持装置および車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性に優れ、操舵フィーリングが良く、且つ構造が簡単なラック軸支持装置を提供する。
【解決手段】付勢部材２０によってラック軸８側へ付勢されるラック軸支持部材１８が、本体２１と、本体２１の前面２１ａに固定された摺接板２２とを備える。摺接板２２の表面からなる支持面２２ａが、ラック軸８のラック８ａの背面に設けられた被支持面８ｂを支持する。支持面２２ａおよび被支持面８ｂが、ピニオン軸７の軸方向Ｙ１およびラック軸８の軸方向Ｚ１（図２の紙面とは直交する方向）の双方に平行な平面からなる。
【選択図】図２

Description

本発明はラック軸支持装置およびこれを含む車両用操舵装置に関する。

ラックアンドピニオン式のステアリング装置には、通例、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軸支持装置が設けられている。そのラック軸支持装置において、ラック軸を軸方向に移動可能に支持するサポートヨークは、ラック軸のラックの背面（円筒面の一部をなす面）を受ける断面円弧状の受け面を有している。
断面円弧状の受け面では、ラック軸の捩れを拘束することができない。ラック軸が捩じられると、ラックとピニオンの噛み合いにおいて、ラックの歯すじ方向の端部において、面圧が過度に高くなり、耐久性が低下する。

また、ラック軸の捩れに伴って、サポートヨークが保持孔内で傾くようにがたつき、保持孔の内周とサポートヨークとの間で打音を発生したり、また、サポートヨークが片当たりしてフレッティング磨耗を生じたりするおそれがある。
また、ハンドル操作によってピニオン軸からラック軸に動力伝達するときに、ラック軸が捩じられるため、応答性が悪く、その結果、運転者の操舵フィーリングが悪い。

一方、サポートヨークの前面に設けられた凸条を、ラック軸の背面に設けられた凹溝に嵌合させ、サポートヨークをラック軸側へ付勢する付勢部材の付勢方向およびラック軸の軸方向の双方に直交する方向への、ラック軸の変位を規制するラック軸支持装置が提案されている（例えば特許文献１を参照）。

特開２００８−１８８２９号公報

しかしながら、特許文献１では、凸条と凹溝を形成する必要があり、構造が複雑である。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、耐久性に優れ、操舵フィーリングが良く、且つ構造が簡単なラック軸支持装置および車両用操舵装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、ピニオン軸（７）に噛み合うラック軸（８）を支持するラック軸支持装置（１５）において、ハウジング（１７）に設けられた保持孔（１６）に保持孔の深さ方向（Ｘ１）に進退可能に保持されたラック軸支持部材（１８）と、上記ハウジング内に収容され、ラック軸支持部材をラック軸側へ付勢する付勢部材（２０）と、を備え、ラック軸支持部材に設けられた支持面（２２ａ，２２０ａ）によって、ラック軸のラックの背面に設けられた被支持面（８ｂ）が、ラック軸の軸方向（Ｚ１）に移動可能に支持されており、上記被支持面および上記支持面の少なくとも一方が、ピニオン軸の軸方向（Ｙ１）およびラック軸の軸方向の双方に平行な平面からなることを特徴とするものである。

本発明では、例えば、ピニオン軸の軸方向およびラック軸の軸方向の双方に平行な平面からなる支持面によって、ラック軸の被支持面を支持することにより、ラック軸の捩れ（ツイスト）を規制することができる。したがって、ラックとピニオンの噛み合い部に過度な面圧が働くことがなく、耐久性を向上することができる。また、ハンドル操作によってピニオン軸からラック軸に動力を伝達するときに、応答遅れがないので、運転者の操舵フィーリングが良い。さらに、被支持面および上記支持面の少なくとも一方が平面からなるので、構造が簡単であり、製造コストを安くすることができる。なお、ピニオン軸の軸方向とは平行な方向へのラック軸の変位は、ラック軸の端部を支持するラックブッシュにより拘束すればよい。

上記被支持面および支持面の一方が、ピニオン軸の軸方向とは平行な方向に互いに離隔した少なくとも２つの凸部（２２０）の頂部からなり、他方が、ピニオン軸の軸方向およびラック軸の軸方向の双方に平行な平面からなる場合がある（請求項２）。ピニオン軸の軸方向とは平行な方向に離隔する少なくとも２つの凸部の頂部であれば、上記他方としての上記平面に当接することにより、ラック軸の捩れ動作を規制することができる。

また、上記支持面は、ラック軸支持部材に設けられた低摩擦の摺接板（２２）の表面によって構成されている場合がある（請求項３）。この場合、ラック軸がスムーズに移動できるので、操舵フィーリングが一層向上する。また、ラック軸が、ピニオン軸の軸方向とは平行な方向に変位したときに、ラック軸支持部材が傾くことを抑制することができ、その結果、騒音防止に寄与することができる。

上記ラック軸支持装置を用いて上記ラック軸を軸方向に摺動可能に支持する車両用操舵装置であれば、好ましい（請求項４）。
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

本発明の一実施の形態のラック軸支持装置が適用された車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。 ラック軸支持装置が適用された車両用操舵装置の要部の断面図である。 ラック軸支持部材を摺接板側から見た図である。 本発明の別の実施の形態のラック軸支持装置が適用された車両用操舵装置の要部の断面図である。 図４の実施の形態に係るラック軸支持部材を摺接板側から見た図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１を参照して、車両用操舵装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結しているステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３に自在継手４を介して連結された中間軸５と、中間軸５に自在継手６を介して連結されたピニオン軸７と、ピニオン軸７の端部近傍に設けられたピニオン７ａに噛み合うラック８ａを有して自動車の左右方向に延びる転舵軸としてのラック軸８とを有している。ピニオン軸７およびラック軸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。

ラック軸８は、車体に固定されるラックハウジング９内に、滑り軸受であるラックブッシュ５０を介して、軸方向Ｚ１に沿って直線往復動可能に支持されている。ラック軸８の両端部はラックハウジング９の両側へ突出し、各端部にはそれぞれタイロッド１０が結合されている。各タイロッド１０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１１に連結されている。

操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３が回転されると、この回転がピニオン７ａおよびラック８ａによって、自動車の左右方向に沿ってのラック軸８の直線運動に変換される。これにより、転舵輪１１の転舵が達成される。
図２を参照して、ピニオン軸７はピニオン７ａを挟んだ上部７ｂと下部７ｃを有している。ピニオン軸７は、例えば玉軸受からなりピニオン軸７の上部７ｂを支持する第１の軸受１２と、例えば針状ころ軸受からなりピニオン軸７の下部７ｃを支持する第２の軸受１３とによって、ピニオンハウジング１４内に回転可能に支持されている。ピニオン軸７のピニオン７ａとラック軸８のラック８ａとは、ピニオンハウジング１４内で相互に噛み合わされている。

車両用操舵装置１にはラック軸支持装置１５が装備されている。ラック軸支持装置１５は、円孔からなる保持孔１６を有するハウジング１７と、保持孔１６に保持孔１６の深さ方向Ｘ１に沿って摺動可能に収容され且つラック軸８のラック８ａの背面である被支持面８ｂを摺動可能に支持するラック軸支持部材１８と、保持孔１６の入口にねじ込まれて固定された封止部材としての封止ねじ１９とを備えている。保持孔１６の入口における内周面１６ａに、雌ねじ部１６ｂが形成され、この雌ねじ部１６ｂに、上記封止ねじ１９がねじ込まれている。

また、ラック軸支持装置１５は、ラック軸支持部材１８と封止ねじ１９との間に介在しラック軸支持部材１８をラック軸８側へ弾性的に付勢する例えば圧縮コイルばねからなる付勢部材２０とを備えている。
ラック軸支持装置１５のハウジング１７は、ピニオンハウジング１４と単一の材料で一体に形成され、ラック軸８を隔ててピニオン軸７とは反対側に配置されている。ピニオンハウジング１４およびハウジング１７は例えばダイキャストにより製作される。

ラック軸８のラック８ａとは反対側の面である上記背面は、ピニオン軸７の軸方向Ｙ１（図２において上下方向に相当）およびラック軸８の軸方向Ｚ１（図２において紙面とは直交する方向に相当）の双方に平行な平面からなる被支持面８ｂを構成している。
ラック軸支持部材１８は、中空円柱状の本体２１と、本体２１の前面２１ａに固定された低摩擦の摺接板２２とを備えている。摺接板２２に設けられた凸部３０が本体２１の前面２１ａに設けられた凹部に嵌合することにより、摺接板２２が本体２１に固定されている。具体的には、凸部３０は、図３に示すように、ラック軸８の軸方向Ｚ１（図２において紙面とは直交する方向）に延びる凸条からなり、本体２１の前面２１ａに設けられた凹条に嵌合している。ラック軸支持部材１８の本体２１の後面２１ｂと封止ねじ１９の前面１９ａとの間には、変動吸収のための隙間が確保されている。ラック軸支持部材１８の本体２１の外周面２１ｃは円筒面からなる。

本体２１の外周面２１ｃには、周方向に延びて環状をなす一対の収容溝２３が形成され、各収容溝２３には、例えばＯリングからなる環状の弾性部材２４がそれぞれ収容されている。封止ねじ１９の外周面には、周方向に延びて環状をなす収容溝２５が形成され、収容溝２５には、例えばＯリングからなる環状の弾性部材２６が収容されている。
摺接板２２としては、例えば、低摩擦の合成樹脂板（例えばフッ素樹脂板）を用いてもよいし、また、フッ素樹脂を被覆した金属板を用いてもよい。摺接板２２の表面が、ラック軸７の背面である被支持面８ｂを支持する支持面２２ａを構成している。支持面２２ａは、ピニオン軸７の軸方向Ｙ１およびラック軸８の軸方向Ｚ１（図３参照）の双方に平行な平面からなる。

本実施の形態では、被支持面８ｂおよび支持面２２ａの双方が、ピニオン軸７の軸方向Ｙ１およびラック軸８の軸方向Ｚ１の双方に平行な平面からなる場合に則して説明するが、被支持面８ｂおよび支持面２２ａの少なくとも一方が、ピニオン軸７の軸方向Ｙ１およびラック軸８の軸方向Ｚ１の双方に平行な平面からなっていればよい。
本実施の形態によれば、ピニオン軸７の軸方向Ｙ１およびラック軸８の軸方向Ｚ１の双方に平行な平面からなる、ラック軸支持部材１８の支持面２２ａによって、ラック軸８の背面の被支持部８ｂを支持することにより、ラック軸８の捩れ（ツイスト）を規制することができる。したがって、ラック８ａとピニオン７ａの噛み合い部に過度な面圧が働くことがなく、耐久性を向上することができる。

また、操舵部材２の操作によってピニオン軸７からラック軸８に動力を伝達するときに、応答遅れがないので、運転者の操舵フィーリングが良い。
さらに、被支持面８ｂおよび上記支持面２２ａの双方が平面からなるので、構造が簡単であり、製造コストを安くすることができる。
なお、ピニオン軸７の軸方向Ｙ１とは平行な方向へのラック軸８の変位は、ラック軸８の端部を支持するラックブッシュ５０により拘束すればよい。

次いで、図４は本発明の別の実施の形態を示している。図４を参照して、本実施の形態が図２の実施の形態と異なるのは、下記である。すなわち、図２の実施の形態では、単一の摺接板２２を有するラック軸支持部材１８を用いたが、本実施の形態では、一対の摺接板２２０を有するラック軸支持部材１８０を用いた点にある。
一対の摺接板２２０は、本体２１の前面２１ａから突出する一対の凸部を構成している。一対の凸部を構成する一対の摺接板２２０は、ピニオン軸７の軸方向Ｙ１とは平行な方向（図４において上下方向）に互いに離隔している。各摺接板２２０の表面が、ラック軸７の背面である被支持面８ｂを支持する支持面２２０ａを構成している。図５に示すように、各摺接板２２０の支持面２２０ａは、ピニオン軸７の軸方向Ｙ１およびラック軸８の軸方向Ｚ１の双方に平行な平面からなる。具体的には、各摺接板２２０の凸部３０は、ラック軸８の軸方向Ｚ１とは平行に延びる凸条からなり、ラック軸支持部材２１の前面２１ａに設けられた凹条に嵌合されている。本実施の形態の構成要素において、図２の実施の形態と同じ構成要素には、図２の実施の形態の構成要素と同じ符号を付してある。

本実施の形態においても、図２の実施の形態と同じ作用効果を奏することができる。すなわち、ピニオン軸７の軸方向Ｙ１およびラック軸８の軸方向Ｚ１の双方に平行な平面からなる、ラック軸支持装置１８０の一対の摺接板２２０の支持面２２０ａによって、ラック軸８の背面の被支持部８ｂを支持することにより、ラック軸８の捩れ（ツイスト）を規制することができる。したがって、ラック８ａとピニオン７ａの噛み合い部に過度な面圧が働くことがなく、耐久性を向上することができる。

また、操舵部材２の操作によってピニオン軸７からラック軸８に動力を伝達するときに、応答遅れがないので、運転者の操舵フィーリングが良い。
さらに、被支持面８ｂおよび上記支持面２２０ａの双方が平面からなるので、構造が簡単であり、製造コストを安くすることができる。
本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、例えば、上記各実施の形態では、各摺接板２２、２２０を対応するラック軸支持部材１８、１８０に固定したが、ラック軸８に固定するようにしてもよい。その他、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。

１…車両用操舵装置、２…操舵部材、７…ピニオン軸、７ａ…ピニオン、８…ラック軸、８ａ…ラック、８ｂ…被支持面、１５…ラック軸支持装置、１６…保持孔、１７…ハウジング、１８，１８０…ラック軸支持部材、１９…封止ねじ、２０…付勢部材、２１…本体、２１ａ…前面、２２…摺接板、２２ａ…支持面、２２０…摺接板（凸部）、２２０ａ…支持面（凸部の表面）、Ｘ１…（保持孔の）深さ方向、Ｙ１…ピニオン軸の軸方向、
Ｚ１…ラック軸の軸方向

Claims (4)

1. ピニオン軸に噛み合うラック軸を支持するラック軸支持装置において、
   ハウジングに設けられた保持孔に保持孔の深さ方向に進退可能に保持されたラック軸支持部材と、
   上記ハウジング内に収容され、ラック軸支持部材をラック軸側へ付勢する付勢部材と、を備え、
   ラック軸支持部材に設けられた支持面によって、ラック軸のラックの背面に設けられた被支持面が、ラック軸の軸方向に移動可能に支持されており、
   上記被支持面および上記支持面の少なくとも一方が、ピニオン軸の軸方向およびラック軸の軸方向の双方に平行な平面からなることを特徴とするラック軸支持装置。
2. 請求項１において、上記被支持面および支持面の一方が、ピニオン軸の軸方向とは平行な方向に互いに離隔した少なくとも２つの凸部の頂部からなり、他方が、ピニオン軸の軸方向およびラック軸の軸方向の双方に平行な平面からなることを特徴とするラック軸支持装置。
3. 請求項１または２において、上記支持面は、ラック軸支持部材に設けられた低摩擦の摺接板の表面によって構成されていることを特徴とするラック軸支持装置。
4. 請求項１から３の何れか１項に記載のラック軸支持装置を用いて上記ラック軸を軸方向に摺動可能に支持することを特徴とする車両用操舵装置。

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