特許 5741253 ラックアンドピニオン式ステアリング装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5741253

(24)【登録日】2015年5月15日

(45)【発行日】2015年7月1日

(54)【発明の名称】ラックアンドピニオン式ステアリング装置

(51)【国際特許分類】

   B62D 3/12 20060101AFI20150611BHJP

   F16H 19/04 20060101ALI20150611BHJP

【ＦＩ】

   B62D3/12 501B

   F16H19/04 G

【請求項の数】1

【全頁数】6

(21)【出願番号】特願2011-145060(P2011-145060)

(22)【出願日】2011年6月30日

(65)【公開番号】特開2013-10457(P2013-10457A)

(43)【公開日】2013年1月17日

【審査請求日】2014年5月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(72)【発明者】

【氏名】武井 清登

【審査官】 水野 治彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２０８６８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０１−０９９７７６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０１−１７３０７５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭６０−１２４３７７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０５８０２９１９（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６２Ｄ ３／１２

Ｆ１６Ｈ １９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハウジングに回転可能に支持されたピニオンと、該ピニオンに噛合うラックを有しかつ前記ハウジングを貫通するラック軸と、前記ラック軸の前記ラックとは反対側の円弧状のラック軸支持面を摺動可能に支持するラックガイドとからなるラックアンドピニオン式ステアリング装置において、前記ラックガイドを弾性材料で構成するとともに、前記ラックガイドの前記円弧状凹面の半径を前記ラック軸支持面の曲率半径より、小さい曲率半径で形成され、前記ラックガイドの中央部の弾性係数よりその中央部の周辺である側面部の弾性係数を小さくしたことを特徴とするラックアンドピニオン式ステアリング装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ラックアンドピニオン式ステリング装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、車両の舵取りを行うステアリング装置として、操舵部材の回転操作に応じたピニオンの回転を、該ピニオンに噛合するラックを有するラック軸の軸長方向の移動に変換し、ラック軸の両端に連結された左右の前輪を押し引きして舵取りをおこなうように構成されたラックアンドピニオン式のステアリング装置が広く採用されている。このラックアンドピニオン式のステアリング装置は、一般的に、ラック軸に弾性接触し、前記噛合い部に与圧を加えるラックガイドを備えている。また、前記ラック及びピニオンは、大容量の負荷伝達とすべく、噛合い率が大きいはす歯に夫々形成してある。

【0003】

このようなラックピニオン式のステアリング装置においては、操舵時にラック及びピニオンの噛合いに伴って噛合い歯面に直行する方向の力が作用し、しかもラック及びピニオンがはす歯に形成されているため、ラック軸の軸長方向に直行する方向の分力が発生し、この分力の作用により、ラック軸が軸回りに揺動する。
このようにラック軸が軸回りに揺動すると、ラックガイドとラック軸の接触面が変化し、さらに使用条件が過酷な場合、ラックガイドとラック軸の接触面に、片当たりが発生して摩耗が発生し、異音の発生が起こる場合がある。特許文献１にはラックガイドとラック軸の間にラックガイドシートを設け、このラックガイドシートの接触箇所を限定する摺接凸面を設けたものが提案されている。
また、特許文献２に開示の装置では、前記筒部にねじ込まれたねじ部材とラック軸との間に設けられたラックガイドがねじ部材に対して揺動可能に構成されている。この揺動可能な構成により、ラック軸が傾いてもラックガイドがラック軸の傾動に追随するため、ラックガイドがラック軸に片当たりすることが少なくなるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００３−３１２５０２号公報

【特許文献2】特開２０１０−１８１６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、特許文献１は、摺接凸面を積極的に摩耗させるものであって、摺接凸面の摩耗を抑えるものではない。特許文献２は、ラック軸がラック軸方向に対してピニオン軸方向に所定量傾斜するようにラック軸が傾動する場合の対応であって、ラック軸が軸線回りに揺動した場合の対応ではない。
本発明の目的は、ラック軸が軸線回りに揺動した場合、ラックガイドの摩耗を低減し、異音を抑制するラックアンドピニオン式のステアリング装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ハウジングに回転可能に支持されたピニオンと、該ピニオンに噛合うラックを有しかつ前記ハウジングを貫通するラック軸と、前記ラック軸の前記ラックとは反対側の円弧状のラック軸支持面を摺動可能に支持するラックガイドとからなるラックアンドピニオン式ステアリング装置において、前記ラックガイドを弾性材料で構成するとともに、前記ラックガイドの前記円弧状凹面の半径を前記ラック軸支持面の曲率半径より、小さい曲率半径で形成され、前記ラックガイドの中央部の弾性係数よりその中央部の周辺である側面部の弾性係数を小さくしたことを要旨としている。

【0008】

本発明の構造によると、前記ラックガイドは、ラックガイドの中央部の弾性係数よりその中央部の周辺である側面部の弾性係数を小さくして、ラックガイドの側面部において中央部より大きなしめしろを与えているため、ラック軸の軸回りに揺動に追随して、接触面積の変化が小さく、接触荷重が均等となり、摩耗が平滑に進む為、総摩耗量は少なくなり、異音を抑制するラックアンドピニオン式ステアリング装置を提供できる。

【発明の効果】

【0009】

本発明の構造によれば、ラック軸が揺動して傾動しても、ラックガイドの摩耗を低減し、異音を抑制するラックアンドピニオン式ステアリング装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態に係るラックアンドピニオン式ステアリング装置に用いられるラック軸支持装置の構成を示す部分断面図である。

【図2】ラックガイドの拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るラックアンドピニオン式ステアリング装置に用いられるラック軸支持装置の構成を示す部分断面図である。
図１中、ラックアンドピニオン式ステアリング装置１は、操舵ハンドル（図示せず）からの操舵力により回転するピニオン軸２と、ピニオン軸２に形成されたピニオン歯２ａに噛合しているラック歯３ａが形成されたラック軸３と、ラック軸３を支持しているラック軸支持装置１０とを備えている。ラック軸３は、タイロッド（図示せず）を介して両端が操舵輪（図示せず）に接続されており、ピニオン軸２から伝達される回転力によって軸方向に沿って往復動を行い、前記操舵輪を操舵する。

【0012】

ラック軸支持装置１０は、ラック軸３を往復動可能に収容しているハウジング４と、ハウジング４に設けられた案内部１２と、案内部１２にラック軸３方向に進退可能に収容されたラックガイド１１と、ラックガイド１１のプラグ側に案内孔１３の外部側開口を塞ぐプラグ３０とを備えている。

【0013】

プラグ３０は、ラックガイド１１のラック軸３のラック歯３ａと反対側に配置され、外周面に雄ねじ部３０ｂが設けられており、案内孔１３の外部側開口に設けられた雌ねじ部１３ｂに螺合し固定されている。プラグ３０によりラックガイド軸方向の位置を規定することでラックガイド１１とラック軸３との接触状態を調整可能になっている。

【0014】

ラックガイド１１は、ほぼ円柱状に形成された部材であり、案内部１２に進退可能に収容されラック軸３をピニオン軸２に対して押圧支持している。ラック軸３のラック軸支持面１１ａは、ラック軸３の断面形状に応じてその断面が円弧状凹面に形成されている。ラックガイド１１は、ラック軸３に当接しており、軸方向に沿って往復動を行うラック軸３を背面から支持している。

【0015】

ラックガイド１１は、ハウジング４内に組付けられてラック軸３をラック軸方向に移動可能に支持するためのものであり、ラック軸３のラック軸支持面の曲率半径Ｒより、小さい曲率半径の円弧状凹面で形成されており、ラック軸３の半径Ｒに対し弾性変形（変形による変位：しめしろＳ）する弾性部分を有する曲率半径ｒ（＝Ｒ−Ｓ）で形成されている。ラックガイド１１は、それぞれ外周が円形であって、ハウジング４の案内孔１３に収容されている。

【0016】

図２に本発明のラックガイド構造をしめしており、ラックガイド１１の中央部１１ｃの弾性係数が大きく側面部１１ｂ、１１ｄの弾性係数が小さく、ラックガイド１１の側面部１１ｂ、１１ｄのしめしろが中央部１１ｃのしめしろより大きく、ラック軸３とラックガイド１１の面圧分布が均等になるような構成になっている。そのためラック軸３が軸線回りに揺動したとき、ラック軸３とラックガイド１１の面圧分布が均等になるように、弾性係数が小さくかつしめしろが大きい側面部１１ｂ、１１ｄがラック軸に追従するようになっている。

【0017】

上記のように構成したラック軸支持装置１０においては、運転者による操舵ハンドルの操舵入力に伴って操舵軸およびピニオン軸２が回転し、このピニオン軸２の回転に伴って、ラック軸３がラック軸方向に移動して、左右前輪が転舵する。

【0018】

ところで、ピニオン軸２の回転時に、ハウジング４、ピニオン軸２、ラック軸３、ラックガイド１１等の各部品の精度に伴って、例え、ラック軸３が軸回りに揺動することがあっても、ラックガイド１１がラック軸３の動きに十分追従することが可能である。

【0019】

このため、ピニオン軸２の回転時に、ラック軸３がラック軸方向以外の方向に不必要に移動（上記した各傾動および上記した各移動を伴ってラック軸方向に移動）することがあっても、ラックガイド１１のラック軸３に対する十分な追従によって、ラック軸３の背面３ｂとラックガイド１１のラック軸支持面１１ａの接触面の変化を小さくすることが可能である。したがって、上記した接触面の変化に伴う摩擦変動を抑制することができ、この摩擦変動に起因して生じるピニオン軸２のトルク変動（操舵トルクの変動）を抑制することが可能である。

【0020】

ラックガイド１１は、しめしろＳ分だけハウジング内周面１３ａで接触して、内周軸方向に接触圧力が均等になるようになり、側面部１１ｂに近いほうで圧力が高くなっている。そのため、ピニオン軸２側からの力に対して抵抗が大きくなり、ラックガイド１１の挙動の抵抗となっている。逆向きの力に対しては比較的動きやすいため、ラック軸３の振動に対して、減衰させる効果があり、異音に対して抑制効果がある。

【符号の説明】

【0023】

１ ラックアンドピニオン式ステアリング装置
２ ピニオン軸
３ ラック軸
４ ハウジング
１０ ラック軸支持装置
１１ ラックガイド
１１ａ ラック軸支持面
１１ｂ ラックガイド中央部
１１ｃ ラックガイド側面部
１１ｄ ラックガイド：ラック軸支持部
１１e 、ｆ ラックガイド溝部
１１ｇ ラックガイド凹部
１２ 案内部
１３ 案内孔
１３ａ 内周面
１６ 弾性体
３０ プラグ（規制部材）

【図1】

【図2】