JPH0744526Y2 - ラックピニオン型舵取り装置におけるラック支持構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、ラックピニオン型舵取り装置におけるラック
支持構造の改良に関する。

〔従来の技術〕

ラックピニオン型の舵取り装置は、自動車の左、右前車
輪（舵取り輪）間で横方向に沿って配設されたラック
と、これに噛合するごとく舵取りハンドル軸先端に設け
られたピニオンとからなる舵取り歯車を有し、ハンドル
操作に伴なう回転変位をラック軸線方向の直線変位に変
換し、舵取りリンク機構を介して前車輪を所望の方向に
旋回させる構成とされ、他の形式による舵取り装置に比
べ構成が比較的簡単で、舵取り性能の面からも優れ、ま
た配設スペース的に有利である等の利点を有している。

ところで、この種のラックピニオン型装置においてピニ
オンと噛合するラックは、ピニオンに対向して底面部側
に配設されラックをその軸線方向に摺動自在に支持する
案内溝を有する金属製支持体等によるラック受け体と、
このラック受け体をラックがピニオンに噛合する方向に
付勢するスプリング手段と、これらラック支持部品をボ
ディ内に組込むための組込み孔外方端を閉塞しかつスプ
リング手段に所要の弾撥力を与える押えプラグなどから
なるラック支持構造によって支持されている。そして、
このような支持構造においてスプリング手段で付勢され
る金属製支持体等によるラック受け体の働きによりラッ
クがピニオンに良好に噛合してハンドル操作による回転
変位を軸線方向への往復運動として取出し、舵取り輪を
旋回させる役割りを果たすもので、このラック受け体
は、ラックとピニオンとの円滑な噛合状態を保証し、適
切かつ確実な舵取り動作を行なううえで重要とされると
ころである。このようなラック受け体として従来は、金
属材のみにより形成したものが一般的であったが、最近
は樹脂材のみによるものあるいは樹脂材と金属材による
部材を組合わせたもの等も提案されており、特に後者の
ものは、ラックを、金属製部材により適切な剛性感を保
ちながら安定して確実に支持し得るとともに、その摺動
面を形成する樹脂製部材でラックとの間の摺動抵抗を小
さくし、騒音等の問題も一掃し得る等の利点をもつもの
であった。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述したような従来のラック受け体にお
いて、特に金属製部材を有するものでは、たとえば悪路
走行時等にいわゆるラトル音と呼ばれる金属打音が発生
するという問題があった。勿論、上述したようにラック
受け体は、その組込み孔を閉塞し固定部となる押えプラ
グとの間に介在されるスプリング手段で弾性的に支持し
ており、そのセット荷重程度の微小な荷重変動に対して
は充分に吸収できるが、たとえばキックバック等による
ラックへのさらに大きい荷重に対しては、金属製支持体
が押えプラグ側に突き当たることを避けられず、ラトル
音を抑制することは困難であった。

このため、金属製支持体を押えプラグとの間にシート状
パッキン等の緩衝材を介在させたり、ラック受け体全体
を樹脂製として、金属製部分が直接押えプラグ側に衝突
することを防止することが、たとえば実開昭59-6564号
公報や実開昭59-45149号公報等により従来から行なわれ
ている。しかし、これらの場合において、緩衝材や樹脂
製の受け体には、ラックのピニオンに対しての噛合いを
確保するために強度と耐久性とが必要とされるため、こ
れら緩衝材や受け体として弾性係数の大きい材料による
ものを用いなければならず、これによりラトル音の防止
を完全には行なえないという欠点があった。

また、大荷重時の荷重を皿ばねで受け、衝撃音を抑制す
る構成としたもの（たとえば実開昭62-184065号公報等
参照）も知られているが、ラック受け体側と押えプラグ
との間に最適なクリアランスを設けつつ最適な操舵力を
得るための調整が、皿ばねの加工精度に左右されるた
め、クリアランスと操舵力との両者を同時に満足させる
ために、皿ばねやセットスプリング等の部品管理や組立
工数が増えるという欠点があり、しかも皿ばねの特性に
ばらつきが大きいという問題もあり、実用面で問題で、
これらの問題点を一掃し得る何らかの対策を講じること
が望まれている。

〔課題を解決するための手段〕

このような要請に応えるために本考案に係るラックピニ
オン型舵取り装置におけるラック支持構造は、ピニオン
に噛合されるラックを摺動自在に支持する案内溝を有す
る金属製支持体とこの金属製支持体をラック側に付勢す
るスプリング手段に弾撥力を与えるようにラック支持部
品のボディ内への組込み孔外方端を閉塞する押えプラグ
との間に、スプリング手段のセット荷重を決めるスペー
スを確保するとともに、環状空間を介して同軸上に配置
される内、外金属筒体とこれらを軸線方向に所定量だけ
ずらして一体的に連結するゴムまたは合成樹脂材等によ
る弾性筒体とからなる緩衝ブッシュを介在させて配置さ
せたものである。

〔作用〕

本考案によれば、小荷重のときには、緩衝ブッシュ内を
通って金属製支持体と押えプラグとの間に介在させたス
プリング手段で衝撃吸収を行なうとともに、そのセット
荷重を越える荷重であっても、緩衝ブッシュを構成する
内、外金属筒体間に焼付け、接着等で一体的に設けられ
た弾性筒体による内、外金属筒体の軸線方向での相対的
な動きにより吸収し、金属製支持体と押えプラグとが直
接衝突してラトル音を発生することを防止し得るもので
ある。

また、本考案によれば、金属製支持体と押えプラグとの
衝突によって生じるラトル音を防ぐための衝突ブッシュ
に、スプリング手段のセット荷重を決める機能をも持た
せ、しかもこの緩衝ブッシュが、スプリング手段の外周
側に配置されているので、スプリング手段の長手方向に
余分なスペースが不要で、コンパクト化を図ることがで
きる。

〔実施例〕

第１図ないし第４図は本考案に係るラックピニオン型舵
取り装置におけるラック支持構造の一実施例を示すもの
であり、本実施例では第４図に例示したようなパワース
テアリング用のラックピニオン型舵取り装置に適用した
場合を示している。まず、この種のラックピニオン型舵
取り装置におけるパワーステアリング本体部の概略構成
を第４図を用いて簡単に説明すると、図中符号１は図示
しない舵取りハンドル側に連結される入力軸としてのス
タブ軸、２はこのスタブ軸１の内方端（左端）側にトー
ションバー３を介して連結されるとともに図示しない舵
取りリンク機構を構成するラック４上のラック歯4aと噛
合するピニオン2aを有する出力軸であるピニオン軸で、
これら両軸1,2間には所定角度範囲内での相対的な回動
変位を許容するフェイルセーフ機構としてセーフティス
プライン部５が介在して設けられる。すなわち、これら
両軸1,2はトーションバー３のねじれにより相対的に回
動変位可能な状態で流路切換弁としての相対位置を確保
して連結されるとともに、スタブ軸１内方端側で周方向
に所定間隔おいて突設したスプライン突部とピニオン軸
２内方端側の軸孔内壁部分で各突部が遊動可能な状態で
係入され周方向に所定角度回動されたときに当接して両
軸1,2を連結するように形成されたスプライン溝部とで
セーフティスプライン部５が構成されている。なお、前
記トーションバー３は、その内方端が予めピニオン軸２
側の軸孔内に圧入して連結固定されるとともに、外方端
はスタブ軸１内を貫通し軸１外方端（右端）側にまで延
設されてこのスタブ軸１の舵取りヘンドル側とのカップ
リング用セレーション部1a部分でトーションバー３と共
合わせで径方向に突設されるピン挿通孔に打込まれる連
結ピン６で連結されている。

ここで、パワーステアリング本体部を構成するボディ７
内で上述した両軸1,2の内方端側には、前述した回転型
流路切換弁８を構成するロータ8aおよびスリーブ8bがそ
れぞれ一体的に設けられ、セーフティスプライン部５に
よって切換弁としての相対位置を確保した状態で組合わ
されるとともに、相対的な回転変位で図示しないオイル
ポンプＰ、オイルタンクＴとパワーシリンダ左、右室C
L,CRとの間の流路切換えを行なうように構成される。な
お、このような回転型流路切換弁８の具体的な構成およ
び動作は周知の通りであり、詳細な説明は省略する。

10はピニオン軸２のピニオン2aに噛合するラック４背面
側を支えるラック支持用部品を組込むためのボディ７外
方向に開口して形成された組込み孔で、この組込み孔10
内方端側の空間部には前記ピニオン2aに噛合するラック
歯4aを有するラック４がピニオン軸２に略直交して配設
されるとともに、このラック４は組込み孔10内に外方か
ら嵌込まれた薄肉状の樹脂製パッド11aを案内溝内に有
するラック受け体としての焼結合金材等による金属製支
持体11によりその軸線方向に摺動自在に支持され、かつ
組込み孔10外方端側のねじ部10aに螺合して固定される
押えプラグ12により図中下方から押圧されたセットスプ
リングとしてのコイルばね13によりピニオン2aと噛合す
る方向に付勢力が与えられている。なお、図中12aは押
えプラグ12をボディ７に固定するための止めナットであ
る。また、上述した樹脂製パッド11aは、自己潤滑性を
有する材料（含油ポリアセタールなどの合成樹脂材等）
で成形され、ラック４を軸線方向に円滑に摺動動作させ
るとともに種々の変位力に対しラック４を弾性的に支持
し、操舵効率を向上させるうえでその効果を発揮させ得
るものである。また、金属製支持体11は、焼結合金材等
によって焼結などの無切削製造法により成形品として成
形される。

ここで、本実施例装置１によれば、ピニオン2aと噛合す
るラック４としては、ピニオン歯に噛合するラック歯4a
の下側面側が円弧面で形成される断面略々半円形状のも
のを用い、かつこれを支持する受け面に樹脂製パッド11
aを有する略円柱状の金属製支持体11を用いた場合を例
示しているが、これに限定されず、従来から周知のＹ字
状ラックやこれを支持する樹脂製パッド11aと金属製支
持体11とを用いてもよいことは勿論である。

さて、本考案によれば、上述したようなラック支持構造
において、ピニオン2aに噛合されるラック４を摺動自在
に支持する案内溝を有する金属製支持体11とこの金属製
支持体11をラック４側に付勢するスプリング手段である
コイルばね13に所要の弾撥力を与えるような間隙を金属
製支持体11との間においてラック支持部品のボディ７内
への組込み孔10外方端を閉塞する押えプラグ12との間
に、第１図および第２図等から明らかなように、コイル
ばね13のセット荷重を決めるスペースを確保するととも
に、環状空間を介して動軸上に配置される内、外金属筒
体21,22とこれらを軸線方向に所定量だけずらして一体
的に連結するように焼付けまたは接着等で固着されるゴ
ムまたは合成樹脂等による弾性筒体23とからなる緩衝ブ
ッシュ20を介在させて配置させるようにしたところに特
徴を有している。

ここで、この緩衝ブッシュ20は、内側にコイルばね13の
通る内孔を有し、かつ金属製支持体11と押えプラグ12と
の間でコイルばね13のセット荷重を決めるスペースを確
保するように形成される間隙内において、組込み孔10の
軸線方向に沿って配設されている。また、この緩衝ブッ
シュ20は、その内側金属筒体21の下端が押えプラグ12上
に当接して配置されるとともに、これに弾性筒体23を介
して一体的に設けられる外側金属筒体22が軸線方向にC2
だけずれて配置され、この外側金属筒体22の上端部がコ
イルばね13の通常のセット長さを確保するようなクリア
ランスC1を確保するように配設される。なお、外側金属
筒体22の長さ１と内側金属筒体21の長さl2とは、１
の方が多少大きく設定されるが、略等しくてもよいもの
である。

さらに、本実施例では、第１図や第２図から明らかなよ
うに、内、外金属筒体21,22間に介在されこれらを連結
する弾性筒体23においてその両端側の一部に環状等によ
る弾性突起23a,23bを突設しており、この緩衝ブッシュ2
0自体がクリアランスC₁内でブッシュ軸線方向に動き、
金属支持体11や押えプラグ12に衝突して音を生じるのを
防止するような構成としている。ここで、図示した例で
は、弾性筒体23の全周にわたって環状を呈する弾性突起
23a,23bを設けているが、要は内、外金属筒体21,22より
も軸線方向に突出する弾性部材が介在するとよく、たと
えば周方向において複数個所に突設した突起を設けるよ
うにしてもよいものである。しかし、このような弾性突
起23a,23bは必ずしも必要とされるものではなく、弾性
筒体23の弾性変形量やコイルばね13の付勢力等を始めと
する各種条件によって必要に応じて設けるとよいもので
ある。

以上の構成によれば、外力が小荷重であるときには、緩
衝ブッシュ20内を通って金属製支持体11と押えプラグ12
との間に介在されているコイルばね13による弾撥力で衝
撃がクリアランスC1内で吸収されるとともに、そのセッ
ト荷重を越える大きい荷重を受けたときにあっても、衝
撃ブッシュ20を構成する弾性筒体23による内、外金属筒
体21,22の軸線方向でのクリアランスC2による相対的な
動きにより衝撃力を適切かつ確実に吸収することが可能
となり、その結果金属製支持体11と押えプラグ12とが直
接衝突してラトル音を発生することを抑制し得るもので
ある。

特に、このような衝撃ブッシュ20では、内、外金属筒体
21,22の軸線方向での相対的な動きにより、弾性筒体23
の剪断力にて強いばね定数を得ることができ、ラトル音
の発生を適切に抑制でき、また自由度をもった設計を容
易となる。

さらに、上述した構成によれば、金属製支持体11と押え
プラグ12との衝突によって生じるラトル音を防ぐための
緩衝ブッシュ20に、コイルばね13のセット荷重を決める
機能をも持たせ、しかもこの衝撃ブッシュ20が、コイル
ばね13の外周側に配置されているので、コイルばね13の
長手方向に余分なスベースが不要で、より一掃のコンパ
クト化を図ることができる。

また、このような衝撃ブッシュ20によれば、リング状に
弾性筒体23を配置させているため、油等により弾性材に
膨潤が生じても、金属製支持体11と押えプラグ12との間
での軸線方向での軸線方向での最適クリアランスは確保
し得るもので、所要の衝撃機能を発揮させ得るものであ
る。

なお、このような衝撃ブッシュ20を組込む際には、上述
したクリアランスC₁，C₂とをゼロとした状態とし、次に
C₂分だけ戻した位置を基点として、従来構造においてラ
ック４の金属製支持体11と押えプラグ12との対向面間に
設けていた適正な戻し量を戻してクリアランスC₁を確保
するとよい。

また、第３図は上述したラック支持構造によるラック付
勢力変化を示すものであって、クリアランスC₁の間はコ
イルばね13のみのばね定数k₁による付勢力であり、それ
以上クリアランスC₂がなくなるまでの間は、コイルばね
13と弾性筒体23とによる合成ばね定数k₂で変動し、それ
以上となったときに樹脂製パッド11a等も含めたばね定
数k₃による付勢力となるものである。

なお、本考案は上述した実施例構造に限定されず、ラッ
クピニオン型舵取り装置各部の形状、構造等を、適宜変
形、変更することは自由であり、また本考案を特徴づけ
る係止孔12を有する金属製支持体10や係止用突子13を有
する樹脂製パッド11の形状，構造等を始めとして種々の
変形例が考えられる。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案に係るラックピニオン型舵取
り装置におけるラック支持構造によれば、ピニオンに噛
合されるラックを摺動自在に支持する案内溝を有する金
属製支持体とこの金属製支持体をラック側に付勢するス
プリング手段に弾撥力を与えるようにラック支持部品の
ボディ内への組込み孔外方端を閉塞する押えプラグとの
間に、スプリング手段のセット荷重を決めるスペースを
確保するとともに、環状空間を介して同軸上に配置され
る内、外金属筒体とこれらを軸線方向に所定量だけずら
して一体的に連結するゴムまたは合成樹脂材等による弾
性筒体とからなる緩衝ブッシュを介在させて配置させる
ようにしたので、簡単かつ安価な構成にもかかわらず、
以下に列挙する実用上優れた効果を奏する。

すなわち、本考案によれば、小荷重のときにはこの緩衝
ブッシュ内を通って金属製支持体と押えプラグとの間に
介在させたスプリング手段で緩衝吸収を行なうととも
に、そのセット荷重を越える大きな荷重を受けたときで
あっても、緩衝ブッシュを構成する弾性筒体による内、
外金属筒体の軸線方向での相対的な動きにより緩衝力を
吸収し、金属製支持体と押えプラグとの直接衝突してラ
トル音を発生することを適切かつ確実に抑制し得るとい
う優れた効果を奏する。

特に、このような緩衝ブッシュでは、内、外金属筒体の
軸線方向での相対的な動きにより、弾性筒体の剪断力に
て強いばね定数を得ることができ、ラトル音の発生をよ
り適切に抑制でき、さらに自由度をもった設計も容易と
なる。

また、本考案によれば、金属製筒体と押えプラグとの衝
突によって生じるラトル音を防ぐための緩衝ブッシュ
に、スプリング手段のセット荷重を決める機能をも持た
せ、しかもこの衝撃ブッシュが、スプリング手段の外周
側に配置されているので、スプリング手段の長手方向に
余分はスペースが不要で、装置全体のより一層のコンパ
クト化を図ることもできる。

さらに、このような衝撃ブッシュによれば、リング状に
弾性筒体を配置させているため、油等により弾性材が膨
潤が生じても、金属製支持体と押えプラグとの間で軸線
方向での最適クリアランスは確保し得るもので、所要の
緩衝機能を発揮させ得るという利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るラックピニオン型舵取り装置にお
けるラック支持構造の一実施例を示す要部拡大断面図、
第２図は本考案の特徴とする緩衝ブッシュの要部を断面
して示す概略斜視図、第３図はその緩衝特性を説明する
ための特性図、第４図は本考案を適用してなるパワース
テアリングタイプのラックピニオン型舵取り装置の概略
構成を示す概略断面図である。 ２……ピニオン軸、2a……ピニオン、４……ラック、4a
……ラック歯、７……ボディ、10……ラック支持部品組
込み孔、11……金属製支持体（タック受け体）、11a…
…樹脂製パッド、12……押えプラグ、13……コイルばね
（セットスプリング）、20……緩衝ブッシュ、21,22…
…内、外金属筒体、23……弾性筒体、23a,23b……弾性
突起。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ピニオンに噛合されるラックを摺動自在に
   支持する案内溝を有する金属製支持体とこの金属製支持
   体をラック側に付勢するスプリング手段と、 これらラック支持部品のボディ内への組込み孔外方端を
   閉塞するとともにスプリング手段に弾撥力を与える押え
   プラグとを備えてなるラックピニオン型舵取り装置にお
   けるラック支持構造において、 前記組込み孔内で金属製支持体と押えプラグとの間に、
   前記スプリング手段のセット荷重を決めるスペースを確
   保するとともに、 環状空間を介して同軸上に配置される内、外金属筒体と
   これらを軸線方向に所定量だけずらして一体的に連結す
   る弾性筒体とからなる緩衝ブッシュを介在させて配置さ
   せた ことを特徴とするラックピニオン型舵取り装置における
   ラック支持構造。