JP3673912B2 - ラック軸の支持構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラック・ピニオン式ステアリング装置におけるラック軸の支持構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、ラック・ピニオン式ステアリング装置における従来のラック軸の支持構造を示す断面図である。図において、紙面に垂直な方向に伸びるラック軸５６は、ピニオン軸５５と噛合している。ラック軸５６は、ラック５６ａに対する背面側から、サポートヨークシート５９を介してサポートヨーク５８により支持されている。このようなサポートヨーク５８及びサポートヨークシート５９として、例えば実開昭５７−１７４２７２号公報には、図６に示すものが記載されている。
【０００３】
図６において、サポートヨーク５８は金属製の部材であり、一対の傾斜面５８ａを含むＹ字状の谷状部５８ｙを有している。この一対の傾斜面５８ａにはそれぞれ溝５８ｂが設けられ、底部には貫通孔５８ｃが設けられている。サポートヨーク５８の、ラック軸方向側における溝５８ｂの両端面５８ｂ１は、傾斜面５８ａに対して垂直に形成されているが、溝の下端面５８ｂ２は、傾斜面５８ａに対して垂直ではなく、背面５８ｅに平行な平面である。一方、サポートヨークシート５９は合成樹脂製であり、一対の傾斜面部５９ａと、傾斜面部５９ａの外側に設けられた係止用の突起部５９ｂと、位置決め用の突起部５９ｃとを備えている。サポートヨークシート５９をサポートヨーク５８の谷状部５８ｙに押し込むと、突起部５９ｃが貫通孔５８ｃに挿入され、突起部５９ｂは溝５８ｂに係合して両者が合体する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のラック軸の支持構造において、大きな荷重がラック５６ａにかかった場合、サポートヨークシート５９には、図６におけるＡ方向（摺動方向）のみならず、Ｂ方向（揺動方向）にも大きな力が付与される。このとき、サポートヨークシート５９の位置がＢ方向にずれることがある。このようなずれが生じると、サポートヨークシート５９が破損する恐れがある。また、とりわけ、バリアブルギヤレシオギヤ（以下、ＶＧＲギヤという。）と呼ばれる、ラック軸５６の中央から両端部に向かってギヤ比が変化する構造を採用した例えば電動パワーステアリング装置の場合には、ギヤ比が相対的に高い状態のとき、ラック５６ａには非常に大きな荷重がかかる。この結果、上記のようなずれが発生する可能性が高い。
【０００５】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、大きな荷重を受けとめたときにも、サポートヨークシートがずれないラック軸の支持構造を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ラック・ピニオン式ステアリング装置におけるラック軸の支持構造において、ラック軸と、前記ラック軸を、これに交差する方向から支持する一対の傾斜面を含む谷状部を有し、前記傾斜面には傾斜方向側端面と、前記ラック軸の移動方向側端面とを有する凹部が形成され、前記傾斜方向側端面は、前記傾斜面に対して垂直又は鋭角のエッジを構成するサポートヨークと、前記谷状部に嵌着される摺接用部材であって、前記傾斜面に対応する傾斜面部の表面側において前記ラック軸に摺接し、裏面側には前記凹部の形状に合致して係合する突起部を有するサポートヨークシートとを備え、前記サポートヨークシートの傾斜面部の表面のうち、前記ラック軸との接触中心となる中間部が平面であり、その上部及び下部は、前記ラック軸の軸方向に直交する方向に曲率を有する、前記ラック軸側に凸形状な凸曲面であることを特徴とするものである（請求項１）。
上記のように構成されたラック軸の支持構造では、サポートヨークシートの突起部がサポートヨークの凹部に係合して、当該突起部がラック軸の移動方向側端面に当接することにより摺動方向へのずれが防止され、当該突起部が傾斜方向側端面に当接することにより、揺動方向へのずれが防止される。特に、傾斜方向側端面が傾斜面に対して垂直又は鋭角のエッジを構成していることにより、揺動方向へのずれが確実に防止される。
【０００７】
また、このような構造によれば、通常は主として中間部がラック軸と接触するため、傾斜面部全体が接触する場合に比べて接触面積が小さい。従って、サポートヨークシートとラック軸との摺動抵抗を低減することができ、サポートヨークシートの摩耗を低減することができる。
【０００８】
また、上記ラック軸の支持構造（請求項１）において、ラック軸は、中央から端部に向かってギヤ比が変化するものであってもよい（請求項２）。
この場合、ギヤ比が高くなるとサポートヨークシートにかかる揺動方向への荷重も大きくなるが、傾斜面に対して垂直又は鋭角のエッジを構成する傾斜方向端面により、揺動方向へのずれが確実に防止される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態によるラック軸の支持構造について図１〜図３を参照して説明する。
図３は、当該ラック軸の支持構造を含むラック・ピニオン式電動パワーステアリング装置のラック・ピニオン周辺の断面図である。図において、ハウジング１内に、軸受２及び３を介して、ピニオン軸５が回転自在に支持されている。ハウジング１の上端部とピニオン軸５との間には、オイルシール４が装着されている。ピニオン軸５に形成されたピニオン５ａには、紙面に垂直な方向に伸びるラック軸６の側面に形成されたラック６ａが、噛みあっている。ハウジング１と一体に形成され、図の左方に突出した円筒部１ａの端部には、キャップ７が取り付けられている。このキャップ７とラック軸６との間には、サポートヨーク８が設けられている。サポートヨーク８は、ラック軸６を、これに交差する方向から支持する部材である。サポートヨーク８は、図の左右方向に若干の範囲で摺動可能となるように、円筒部１ａに保持されており、かつ、圧縮コイルばね１０によって右方向に付勢されている。サポートヨーク８にＹ字状（横向き）に形成された谷状部８ｙには、摺接部材としてのサポートヨークシート９が取り付けられている。圧縮コイルばね１０の付勢を受けたサポートヨーク８は、サポートヨークシート９を介して、ラック軸６に押し付けられる。従って、ラック６ａとピニオン５ａとの間には所定の圧力が付与される。また、ラック軸６の左半部が谷状部８ｙに填り込むことにより、ラック軸６は、サポートヨーク８により紙面に垂直な方向に案内される。
【００１０】
図２の（ａ）は、上記ラック軸６をラック６ａ側から見た図であり、（ｂ）は当該ラック軸６と、サポートヨーク８とを示す図である。このラック６ａは、中央側（図の右側）から両端部（右端部は省略）に向かってギヤ比が高く変化しているＶＧＲギヤである。
【００１１】
図１は、上記サポートヨーク８及びサポートヨークシート９を示す図であり、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれサポートヨーク８のみの断面図及び正面図、（ｃ）は（ａ）におけるＣ部拡大図、（ｄ）及び（ｅ）はそれぞれサポートヨーク８にサポートヨークシート９を取り付けた状態の断面図及び正面図である。（ａ）において、サポートヨーク８は、左半部が略円筒状であり、かつ、右半部が横向きのＹ字状の谷状部８ｙを形成するように構成されている。（ａ）〜（ｃ）において、谷状部８ｙは、一対の傾斜面８ａと、直径方向に設けた溝８ｄとによって構成されている。一対の傾斜面８ａは、ラック軸６を、これに交差する方向から支持し、溝８ｄは、ラック軸６をラック軸方向に案内する。各傾斜面８ａには一定の深さで四角形の凹部８ｂが形成されており、この凹部８ｂと傾斜面８ａとの境界に４つの端面が形成されている。ラック軸の移動方向側端面８ｂ１は傾斜面８ａに対して垂直に形成されている。また、傾斜方向の下側端面８ｂ２も同様であり、傾斜面８ａに対して垂直のエッジＥ（（ｃ）参照）を構成している。一方、傾斜方向の上側端面８ｂ３は、傾斜面８ａに対して垂直ではなく、背面８ｅ（（ａ）参照）に対して垂直である。溝８ｄの中央部には貫通孔８ｃが設けられている。
【００１２】
（ｄ）及び（ｅ）において、サポートヨークシート９は、サポートヨーク８の谷状部８ｙに嵌着される摺接用部材であって、耐摩耗性に優れた合成樹脂又は金属に同様の合成樹脂をコーティングしたものからなる。サポートヨークシート９は、裏面側に、サポートヨーク８の凹部８ｂと合致する形状の突起部９ｂと、位置決め用の突起部９ｃとを有する。サポートヨークシート９を谷状部８ｙに押し込んで、突起部９ｃを貫通孔８ｃに挿入することにより位置決めが行われ、突起部９ｂが凹部８ｂに嵌着される。この状態で突起部９ｂは、ラック軸の移動方向側においては端面８ｂ１に当接し、傾斜面８ａの傾斜方向においては下側端面８ｂ２に当接して確実に固定される。従って、ラック軸の摺動方向（（ｅ）のＡ方向）及び揺動方向（（ｄ）のＢ方向）のいずれの方向に対しても、サポートヨークシート９のずれを防止することができる。特に、ＶＧＲギヤにおいてギヤ比が高くなると、サポートヨークシート９にかかる揺動方向への荷重も非常に大きくなるが、傾斜面８ａに対して垂直のエッジを構成する下側端面８ｂ２により、揺動方向へのずれを確実に防止することができる。
【００１３】
図４は、上記凹部８ｂの形状の変形例を示す図であり、（ａ）及び（ｂ）は図１の（ｃ）に対応する断面図である。（ａ）に示す凹部８ｂが図１の（ｃ）と異なる点は、凹部８ｂの下側端面８ｂ２が傾斜面８ａに対して鋭角のエッジＥを構成していることである。また、図示しないサポートヨークシートの突起部は、このような凹部８ｂに合致する形状である（以下の他の変形例も同様）。上記のような鋭角のエッジＥは、揺動に対するずれ防止効果が高い。
また、（ｂ）に示す凹部８ｂが図１の（ｃ）と異なる点は、凹部８ｂの上側端面８ｂ３が傾斜面８ａに対して垂直なことである。このような凹部８ｂは、サポートヨークシート９の装着の容易性にはやや欠けるが、下側端面８ｂ２及び上側端面８ｂ３の両方によって、揺動に対して優れたずれ防止効果を発揮する。
また、（ｃ）に示す凹部８ｂは上方に開放された形状であり、すなわち上側端面が無い点で、図１の（ｃ）に示す形態とは異なる。このような凹部８ｂによっても、下側端面８ｂ２の存在により、図１の（ｃ）に示す凹部８ｂと同様の作用効果が得られる。
【００１４】
上記各変形例から明らかなように、凹部８ｂは、下側端面８ｂ２及び上側端面８ｂ３の少なくとも一方が傾斜面８ａに対して直角又は鋭角のエッジを構成するものであればよい。また、凹部８ｂは四角形の他、（ｃ）に示すように上方が開放された形や、その逆に下方が開放された形であってもよい。さらに、四角形等に限らず、Ｕ字状、Ｖ字状、円形、楕円形等であってもよい。要するに、凹部８ｂは、傾斜面８ａの傾斜方向側端面と、ラック軸の移動方向側端面とを備えており、かつ、傾斜方向側端面（８ｂ２又は８ｂ３）が傾斜面８ａに対して垂直又は鋭角のエッジを構成するものであればよい。
【００１５】
図５は、第２の実施形態によるラック軸の支持構造におけるサポートヨークシート９を示す側面図である。なお、サポートヨークやラック軸の構成は、図１や図２に示すものと同一である。
図５において、このサポートヨークシート９は、傾斜面部９ａの表面が一平面ではなく、平面と曲面とにより構成されている。すなわち、傾斜面部９ａの表面のうち、ラック軸６（図２）との接触中心となる中間部Ｐ２のみが平面であり、上部Ｐ３及び下部Ｐ１は、ラック軸６の軸方向（図５の紙面に垂直な方向）に直交する方向に曲率Ｒ（例えば５０ｍｍ程度）を有する、ラック軸側に凸形状な凸曲面である。このような構造によれば、通常は主として中間部Ｐ２がラック軸６と接触するため、傾斜面部９ａ全体が接触する場合に比べて接触面積が小さい。従って、サポートヨークシート９とラック軸６との摺動抵抗を低減することができ、サポートヨークシート９の摩耗を低減することができる。また、サポートヨークシート９とラック軸６との間に特に強い圧力がかかったときには、中間部Ｐ２が押されて扁平化し、上部Ｐ３及び下部Ｐ１を含めた傾斜面部９ａ全体で圧力を受けることができる。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明は以下の効果を奏する。
請求項１のラック軸の支持構造によれば、サポートヨークシートの突起部がサポートヨークの凹部に係合し、凹部の傾斜方向側端面が傾斜面に対して垂直又は鋭角のエッジを構成しているので、大きな荷重を受けてもサポートヨークシートがずれない。
【００１７】
また、通常は主として中間部がラック軸と接触することで傾斜面部全体が接触する場合に比べて接触面積が小さいので、サポートヨークシートとラック軸との摺動抵抗を低減することができる。従って、サポートヨークシートの摩耗を低減することができる。
【００１８】
請求項２のラック軸の支持構造によれば、ギヤ比が高くなるとサポートヨークシートにかかる揺動方向への荷重も非常に大きくなるが、傾斜面に対して垂直又は鋭角のエッジを構成する傾斜方向端面により、揺動方向へのずれを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態によるラック軸の支持構造におけるサポートヨーク及びサポートヨークシートを示す図であり、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれサポートヨークのみの断面図及び正面図、（ｃ）は（ａ）におけるＣ部拡大図、（ｄ）及び（ｅ）はそれぞれサポートヨークにサポートヨークシートを取り付けた状態の断面図及び正面図である。
【図２】（ａ）は、上記ラック軸の支持構造におけるラック軸をラック側から見た図であり、（ｂ）は当該ラック軸と、サポートヨークとを示す図である。
【図３】上記ラック軸の支持構造を含むラックピニオン式電動パワーステアリング装置のラック・ピニオン周辺の断面図である。
【図４】上記ラック軸の支持構造におけるサポートヨークの凹部の他の例を示す図である。
【図５】第２の実施形態によるラック軸の支持構造におけるサポートヨークシートの側面図である。
【図６】従来のサポートヨーク及びサポートヨークシートを示す斜視図である。
【図７】従来のサポートヨーク、サポートヨークシート、ラック軸及びピニオン軸を示す断面図である。
【符号の説明】
５ａ ピニオン
６ ラック軸
６ａ ラック
８ サポートヨーク
８ａ 傾斜面
８ｂ 凹部
８ｂ１ 端面
８ｂ２ 下側端面
８ｂ３ 上側端面
８ｙ 谷状部
９ サポートヨークシート
９ａ 傾斜面部
９ｂ 突起部
Ｅ エッジ

Claims (2)

1. ラック・ピニオン式ステアリング装置におけるラック軸の支持構造において、
   ラック軸と、
   前記ラック軸を、これに交差する方向から支持する一対の傾斜面を含む谷状部を有し、前記傾斜面には傾斜方向側端面と、前記ラック軸の移動方向側端面とを有する凹部が形成され、前記傾斜方向側端面は、前記傾斜面に対して垂直又は鋭角のエッジを構成するサポートヨークと、
   前記谷状部に嵌着される摺接用部材であって、前記傾斜面に対応する傾斜面部の表面側において前記ラック軸に摺接し、裏面側には前記凹部の形状に合致して係合する突起部を有するサポートヨークシートとを備え、
   前記サポートヨークシートの傾斜面部の表面のうち、前記ラック軸との接触中心となる中間部が平面であり、その上部及び下部は、前記ラック軸の軸方向に直交する方向に曲率を有する、前記ラック軸側に凸形状な凸曲面であることを特徴とするラック軸の支持構造。
2. 前記ラック軸は、中央から端部に向かってギヤ比が変化するものである請求項１記載のラック軸の支持構造。

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