(57)【要約】【課題】ダブルピニオン式ラックバーが、操舵側ラックと補助側ラックとの間の、十分な軸回りの角度位相精度を備えること。【解決手段】ステアリング装置側の第１ピニオンギヤ３１、及び、前記第１ピニオンギヤ３１の回転に応じて駆動する操舵補助機構側の第２ピニオンギヤ４１にそれぞれ噛み合うダブルピニオン式ラックバー２０において、軸部２１と、軸部２１の軸方向Ｃに沿って形成された平面状の平潰部２３と、平潰部２３の軸方向Ｃの一方の端部側に設けられ、第１ピニオンギヤ３１と噛み合う操舵側第１ラック歯２５Ａ及び操舵側第２ラック歯２５Ｂが軸方向Ｃに沿って並んで設けられた第１歯部２４と、平潰部２３の軸方向Ｃの他方の端部側に設けられ、第２ピニオンギヤ４１と噛み合う補助側ラック歯２７が軸方向Ｃに沿って並んで設けられた第２歯部２４とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング装置側の第１ピニオンギヤ、及び、前記第１ピニオンギヤの回転に応じて駆動する操舵補助機構側の第２ピニオンギヤにそれぞれ噛み合うダブルピニオン式ラックバーにおいて、
軸部と、
前記軸部の軸方向に沿って形成された平面状の平潰部と、
前記平潰部の前記軸方向の一方の端部側に設けられ、前記第１ピニオンギヤと噛み合う第１ラック歯が前記軸方向に沿って並んで設けられた第１歯部と、
前記平潰部の前記軸方向の他方の端部側に設けられ、前記第２ピニオンギヤと噛み合う第２ラック歯が前記軸方向に沿って並んで設けられた第２歯部とを備えることを特徴とするダブルピニオン式ラックバー。
【請求項２】
前記平潰部の前記第１歯部と前記第２歯部との間には、前記平潰部に対する歯丈が前記第１歯丈及び前記第２歯丈以下であるダミー歯が前記軸方向に沿って並んで設けられていることを特徴とする請求項１に記載のダブルピニオン式ラックバー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵ピニオンと噛み合う操舵側ラック歯及び操舵補助機構のピニオンと噛み合う補助側ラック歯を備えるダブルピニオン式ラックバーに関し、特に操舵側ラック歯と補助側ラック歯との軸回りの角度位相誤差の低減を図る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両を操舵するための電動パワーステアリング装置に用いられるラックピニオン機構として、ラック＆ピニオンが２箇所に設けられたＥＰＳ（電動パワ−ステアリング）用ラックバーを用いる形式（以下、「ダブルピニオン式」と称する）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
電動パワーステアリング装置の一方の、マニュアル操舵側のラック＆ピニオン（以下、「操舵側」と称する）には、ステアリングホイールから回転操舵力が伝達され、ギヤボックスで左右の横力に変換して車輪操舵に作用する。電動パワーステアリング装置の他方のラック＆ピニオン（補助側）では、ステアリングホイールの回転に応じて駆動する電動機からの出力を左右の横力に変換し、車輪操舵に作用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４３９７０８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したダブルピニオン式ラックバーでは、次のような問題があった。すなわち、操舵側のラック歯と補助側のラック歯との間の軸回りの角度位相の精度が低いと、ラックとピニオンの噛み合い部からノイズが発生する。また、操舵トルクが不安定になり、運転者が感じる操舵感が悪化する。しかしながら、操舵側ラックと補助側ラックとは軸方向に離れているため、一方ずつ加工する必要がある。このため、操舵側ラックと補助側ラックとの間の十分な角度位相精度を得ることができない問題があった。
【０００６】
そこで本発明は、操舵側ラックと補助側ラックとの間の軸回りの十分な角度位相精度を有するダブルピニオン式ラックバーを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明のダブルピニオン式ラックバーは次のように構成されている。
【０００８】
ステアリング装置側の第１ピニオンギヤ、及び、前記第１ピニオンギヤの回転に応じて駆動する操舵補助機構側の第２ピニオンギヤにそれぞれ噛み合うダブルピニオン式ラックバーにおいて、軸部と、前記軸部の軸方向に沿って形成された平面状の平潰部と、前記平潰部の前記軸方向の一方の端部側に設けられ、前記第１ピニオンギヤと噛み合う第１ラック歯が前記軸方向に沿って並んで設けられた第１歯部と、前記平潰部の前記軸方向の他方の端部側に設けられ、前記第２ピニオンギヤと噛み合う第２ラック歯が前記軸方向に沿って並んで設けられた第２歯部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ダブルピニオン式ラックバーが、操舵側ラックと補助側ラックとの間の、十分な軸回りの角度位相精度を備えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るダブルピニオン式ラックバーが組み込まれたラック＆ピニオン装置を一部破断して示す説明図。
【図２】同ダブルピニオン式ラックバーの製造工程の第１工程を一部破断して示す側面図。
【図３】同ダブルピニオン式ラックバーの製造工程の第２工程を一部破断して示す側面図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るダブルピニオン式ラックバーを示す断面図。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係るダブルピニオン式ラックバーを示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は本発明の第１の実施の形態に係るダブルピニオン式ラックバー２０が組み込まれたラック＆ピニオン装置１を一部破断して示す説明図、図２はダブルピニオン式ラックバー２０の製造工程の第１工程（平潰工程）を一部破断して示す側面図、図３はダブルピニオン式ラックバー２０の製造工程の第２工程を一部破断して示す側面図である。なお、図１から図３中Ｃは、ダブルピニオン式ラックバー２０の中心軸、図２及び図３中Ｐはダブルピニオン式ラックバー２０の基材である鋼鉄材製の円筒材料をそれぞれ示している。
【００１２】
ラック＆ピニオン装置１は、車両の左右方向に延設された略円筒状のラックハウジング１０を有し、そのラックハウジング１０内にダブルピニオン式ラックバー２０が左右軸方向に移動自在に収容されている。
【００１３】
ラックハウジング１０の一方の端部側にはステアリングギヤボックス３０が設けられ、ラックハウジング１０の、ステアリングギヤボックス３０から離れた位置には補助ギヤボックス（操舵補助機構）４０が設けられている。
【００１４】
ステアリングギヤボックス３０には、第１ピニオンギヤ３１が軸受３２，３３を介して回転自在に軸支されている。第１ピニオンギヤ３１はジョイントＪを介し、ステアリングホイールＳＷが一体的に取り付けられたステアリング軸ＳＳに連結されている。
【００１５】
第１ピニオンギヤ３１はダブルピニオン式ラックバー２０の、後述する第１歯部２４と噛合している。したがって、ステアリングホイールＳＷの回動操作によりステアリング軸ＳＳに伝達された操舵力は第１ピニオンギヤ３１を回動し、第１ピニオンギヤ３１の第１はす歯３４と第１歯部２４の噛合により、ダブルピニオン式ラックバー２０を左右方向に移動させる。
【００１６】
補助ギヤボックス４０には、モータ（補助動力）Ｍから補助力を受ける第２ピニオンギア４１が軸受４２，４３を介して回転自在に軸支されている。補助ギヤボックス４０にはモータＭが取り付けられ、このモータＭが第２ピニオンギヤ４１を回動し、第２ピニオンギヤ４１の第２はす歯４４が後述する第２歯部２６と噛み合うダブルピニオン式ラックバー２０を左右軸方向に移動するように作用する。
【００１７】
ステアリングホイールＳＷとステアリングギヤボックス３０との間には、ステアリングホイールＳＷの操舵トルクを検出する検出機ＳＵが設けられており、制御装置ＣＵを介してモータＭに接続されている。検出機ＳＵは、検出された操舵トルクに応じて制御装置ＣＵに信号を伝達する。制御装置ＣＵは、検出機ＳＵから伝達された信号に応じてモータＭを制御する。
【００１８】
すなわち、第２ピニオンギヤ４１は第１ピニオンギヤ３１の回動に応じて駆動する。これにより、人力による操舵力が第１ピニオンギヤ３１を介してダブルピニオン式ラックバー２０に伝達される一方で、その操舵トルクに応じて制御されるモータＭによる駆動力が第２ピニオンギヤ４１を介して同じダブルピニオン式ラックバー２０に作用し、人力を補助して転舵が行われる。
【００１９】
ダブルピニオン式ラックバー２０は、左右移動方向に一致する中心軸Ｃを有する円筒形状のラック軸（軸部）２１を備え、このラック軸２１の両端にはタイロッドが連結するジョイント部２２，２２が設けられている。ダブルピニオン式ラックバー２０の移動に応じ、ジョイント部２２，２２を介してタイロッドが動かされ、さらに転舵機構を通して車両の転舵輪が転舵される。
【００２０】
ラック軸２１には、中心軸Ｃ方向に沿って、平面状の平潰部２３が設けられている。
【００２１】
平潰部２３の第１ピニオンギヤ３１側には、第１はす歯３４と噛み合う第１歯部２４が形成されている。第１歯部２４には、操舵側第１ラック歯２５Ａ（第１ラック歯）及び操舵側第２ラック歯２５Ｂ（第１ラック歯）が中心軸Ｃ方向に沿って並んで設けられている。
【００２２】
操舵側第１ラック歯２５Ａは、第１歯部２４の、中心軸Ｃ方向の中央部側に設けられている。操舵側第２ラック歯２５Ｂは、操舵側第１ラック歯２５Ａとピッチが異なり、第１歯部２４の、中心軸Ｃ方向の両端部側に設けられている。すなわち、第１歯部２４は異なるピッチを有する操舵側第１ラック歯２５Ａ及び操舵側第２ラック歯２５Ｂから形成された可変ギヤ比構造を有している。
【００２３】
操舵側第２ラック歯２５Ｂのピッチを操舵側第１ラック歯２５Ａのピッチと異なる設定で形成している。このため、ステアリングホイールＳＷの転舵限界近傍において操舵感の変化を付けることができる。
【００２４】
平潰部２３の第２ピニオンギヤ４１側には、第２はす歯４４と噛み合う第２歯部２６が形成されている。第２歯部２６には、操舵側第１ラック歯２５Ａ及び操舵側第２ラック歯２５Ｂと異なるピッチ、歯幅を有する補助側ラック歯２７（第２ラック歯）が軸方向に沿って並んで設けられている。
【００２５】
すなわち、第１歯部２４及び第２歯部２６は１つの平潰部２３から形成され、かつ、相互に異なる仕様のラック歯を有している。なお、第１歯部２４の歯底、第２歯部２６の歯底、及び、平潰部２３の中心軸Ｃに対する高さは等しく形成されている。
【００２６】
また、第２歯部２６は、第１歯部２４と同様に、可変ギヤ比構造を有している。
【００２７】
次に、本実施の形態に係るダブルピニオン式ラックバー２０の製造方法について説明する。
【００２８】
ダブルピニオン式ラックバー２０の製造方法の第１工程では、図２に示すように、円筒材料Ｐを第１クランプ機構Ｗ１及び第２クランプ機構Ｗ２で固定する。第１クランプ機構Ｗ１には、円筒材料Ｐの中心軸Ｃ方向に対して垂直な方向に貫通する挿通孔Ｈが形成されている。本工程では、挿通孔Ｈに平潰型Ｋを挿入し、円筒材料Ｐの外周部に押し付けることで、中凹状の平潰部２３を形成する。
【００２９】
平潰部２３を形成した後に、平潰型Ｋを図３に示す歯型５０に交換し、図３に示す第２工程に移行する。
【００３０】
歯型５０は、平潰部２３に当接する平面状の転写面５１を有している。転写面５１の、中心軸Ｃ方向の一方の端部側には、中心軸Ｃ方向に沿って並んで設けられ、操舵側第１ラック歯２５Ａ及び操舵側第２ラック歯２５Ｂをそれぞれ転写する操舵側第１ラック歯転写部５２Ａ及び操舵側第２ラック歯転写部５２Ｂが形成されている。転写面５１の、中心軸Ｃ方向の他方の端部側には、中心軸Ｃ方向に沿って並んで設けられ、補助側ラック歯２７を転写する補助側ラック歯転写部５３が形成されている。
【００３１】
本工程では、転写面５１が平潰部２３に当接した状態で歯形５０を固定した後、芯金Ｔを円筒材料Ｐの内部に圧入する。芯金Ｔにより、平潰部２３の内周側の肉が押し出され、歯型５０上の操舵側第１ラック歯転写部５２Ａ、操舵側第２ラック歯転写部５２Ｂ、及び、補助側ラック歯転写部５３に供給される。圧入の際は、芯金Ｔを平潰部２３の一方の端部から他方の端部までの全域に渡って圧入する。芯金Ｔの圧入後、芯金Ｔを僅かに大きいものに交換し、再び圧入する。この芯金Ｔの交換、圧入を繰り返すことで、操舵側第１ラック歯２５Ａ、操舵側第２ラック歯２５Ｂ、及び、補助側ラック歯２７が形成されていく。
【００３２】
本実施の形態に係るダブルピニオン式ラックバー２０及びその製造方法によれば、第１歯部２４及び第２歯部２６を同一の平潰部２３上に形成することで、第１歯部２４と第２歯部２６との間の中心軸Ｃ回りの位相誤差を小さくすることが可能となる。これにより、ラックとピニオンの噛み合い部からのノイズの発生を低減し、トルク変動を抑え、操舵感を向上させることができる。
【００３３】
また、第１歯部２４の仕様と第２歯部２６の仕様とは相互に異なることから、第１歯部２４は操舵力の伝達に適する仕様とし、第２歯部２６は補助力の伝達に適する仕様とすることも可能である。
【００３４】
本実施の形態に係る製造方法では、平潰工程（第１工程）から操舵側第１ラック歯２５Ａ及び操舵側第２ラック歯２５Ｂの完成（第３工程）までの全工程を、１組のクランプ機構（第１クランプ機構Ｗ１及び第２クランプ機構Ｗ２）で固定した状態で行っている。これにより、クランプ機構からの取外しや、別のクランプ機構への取付の工程を省略でき、製造コストを低減することが可能である。さらに、クランプ機構からの取外し、取付工程による位相誤差の発生を抑制することが可能となっている。
【００３５】
なお、第１歯部２４と第２歯部２６が同一の平潰部２３上に形成されていることから、第１歯部２４と第２歯部２６とを近づけることができ、上述した１組のクランプ機構での加工を容易にし、更に、ラック＆ピニオン装置全体を小型化・軽量化することも可能である。
【００３６】
さらに、ラックバーにおいて最弱部となる第１歯部２４及び第２歯部２６（ラック）が１箇所に形成されているため、ラックが２箇所に形成されている場合に比べ、安全面でも優れている。
【００３７】
上述したように、本発明に係るダブルピニオン式ラックバー２０によれば、操舵側ラックと補助側ラックとの間の軸回りの十分な角度位相精度を備えることが可能となっている。
【００３８】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係るダブルピニオン式ラックバー２０Ａを示す断面図である。なお、図４において、図１から図３と同一機能部分には同一記号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３９】
ダブルピニオン式ラックバー２０Ａの平潰部２３には、第１歯部２４と第２歯部２６との間に、操舵側第１ラック歯２５Ａ、操舵側第２ラック歯２５Ｂ、及び、補助側ラック歯２７の歯丈以下の歯丈を有するダミー歯２８が、中心軸Ｃ方向に沿って並んで設けられている。
【００４０】
また、ダミー歯２８のピッチは、操舵側第２ラック歯２５Ｂのピッチより小さく形成されている。
【００４１】
ダブルピニオン式ラックバー２０Ａでは、上述した第２工程において、平潰部２３の内周側の肉がダミー歯２８及び第２歯部２６を形成する。このため、第２歯部２６のみを形成する場合に比べ、芯金Ｔに発生する負荷を低減することが可能となる。また、第１歯部２４と第２歯部２６との間がダミー歯２８によるリブ構造となることで、第１歯部２４と第２歯部２６との間の曲げ強度を高めることが可能となる。
【００４２】
本実施の形態に係るダブルピニオン式ラックバー２０Ａによれば、上述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることが可能である。更に、第１歯部２４と第２歯部２６の間にダミー歯２８を形成することで、第１歯部２４と第２歯部２６との間がリブ構造となり、ラック間の曲げ強度を高めることも可能である。
【００４３】
上述したように、本発明に係るダブルピニオン式ラックバー２０Ａによれば、操舵側ラックと補助側ラックとの間の軸回りの十分な角度位相精度を備えることが可能となっている。
【００４４】
図５は、本発明の第３の実施の形態に係るダブルピニオン式ラックバー６０を示す断面図である。なお、図５において、図１から図４と同一機能部分には同一記号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４５】
ダブルピニオン式ラックバー６０は、円柱状（中実）のラック軸６１と、ラック軸６１に、中心軸Ｃに沿って形成された平面状の平面部６３とを備えている。
【００４６】
平面部６３の一方の端部側には、第１はす歯３４と噛み合う第１歯部６４が形成されている。第１歯部６４には、操舵側ラック歯６５が中心軸Ｃ方向に沿って並んで設けられている。
【００４７】
平面部６３の他方の端部側には、第２はす歯４４と噛み合う第２歯部６６が形成されている。第２歯部６６には、補助側ラック歯６７が中心軸Ｃ方向に沿って並んで設けられている。
【００４８】
操舵側ラック歯６５及び補助側ラック歯６７の中心軸Ｃに対する歯底高さ、歯丈、歯幅、及びピッチは相互に異なっている。すなわち、操舵側ラック歯６５の仕様と補助側ラック歯６７の仕様は相互に異なっている。
【００４９】
ダブルピニオン式ラックバー６０の製造工程においては、中実の円柱材料をクランプ機構Ｗ３で固定し、切削加工又はプレス加工することにより平面部６３、第１歯部６４、及び、第２歯部６６を形成する。
【００５０】
ダブルピニオン式ラックバー６０は、中実の円柱材料から切削加工又はプレス加工を行うことで形成されている。これにより、第１歯部６４と第２歯部６６の中心軸Ｃに対する歯底高さ、ピッチ、歯幅、及び、歯丈を含む仕様は、相互に異なるものとすることが可能である。
【００５１】
本実施の形態に係るダブルピニオン式ラックバー６０によれば、上述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることが可能である。更に、中実の円柱材料を基材として用いることで、中空材料を基材とする場合に比べ、高い強度を得ることが可能となる。また、切削加工又はプレス加工により第１歯部６４、第２歯部６６を形成するため、第１歯部６４と第２歯部６６の中心軸Ｃに対する歯底高さは、相互に異なるものとすることが可能となる。すなわち、上述したダブルピニオン式ラックバー２０よりも更に最適な仕様のラック歯を形成することが可能となっている。
【００５２】
上述したように、本発明に係るダブルピニオン式ラックバー６０によれば、ワンクランプで加工した操舵側ラックと補助側ラックとの間の軸回りの十分な角度位相精度を備えることが可能となっている。
【００５３】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した例では、操舵側ラックバー及び補助側ラックバーが可変ギヤ比構造を有するダブルピニオン式ラックバーについて説明したが、一定のギヤ比を有するラックバーにおいても同様に適用できる。操舵側の歯部の仕様及び補助側の歯部の仕様は、上述した歯底高さ、歯丈、歯幅、ピッチのみに限定されず、歯先のエッジ形状等も歯部の仕様に含まれる。なお、上述した例では操舵側の歯部と補助側の歯部とで仕様が異なる場合について説明したが、両者が同様の仕様の歯部であっても本発明は適用できる。
【００５４】
また、製造方法においても、操舵側ラック歯と補助側ラック歯を１つの歯型で形成したが、操舵側ラック歯と補助側ラック歯とを別々の歯型で形成する場合であっても同様に適用できるのは勿論である。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
【符号の説明】
【００５５】
１…ラック＆ピニオン装置、１０…ラックハウジング、２０，２０Ａ，６０…ダブルピニオン式ラックバー、２３…平潰部、６３…平面部、２４，６４…第１歯部、２５Ａ…操舵側第１ラック歯、２５Ｂ…操舵側第２ラック歯、２６，６６…第２歯部、２７，６７…補助側ラック歯、３０…ステアリングギヤボックス、４０…補助ギヤボックス、５０…歯型、Ｃ…中心軸、ＳＷ…ステアリングホイール、ＳＳ…ステアリング軸、Ｍ…モータ、ＣＵ…制御装置、ＳＵ…検出機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2014214810.tif 000005
【図４】
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【図５】
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