(57)【要約】【課題】振動の周波数に応じてラックガイドの振動を減衰できるラックピニオン式舵取装置を提供する。【解決手段】ガイド穴１３の摺動方向におけるラックガイド５０の振動の周波数を測定する周波数測定装置８０、８１と、ラックガイド５０の振動を減衰するとともに減衰する振動の周波数が変えられる可変ダンパー７０と、周波数測定装置８０、８１によって測定された振動の周波数にもとづいて可変ダンパー７０の減衰する振動の周波数を変える制御装置８１、８２とを設けた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピニオンシャフトと、このピニオンシャフトに噛合するラック軸と、前記ピニオンシャフトと反対側の背後から前記ラック軸を前記ピニオンシャフトに押し付けるラックガイドと、前記ピニオンシャフトを回転可能に支持するとともに前記ラック軸を挿通する挿通穴を形成し、前記ラックガイドを前記ピニオンシャフトおよび前記ラック軸と交差する方向に摺動可能に案内するガイド穴を形成したギヤハウジングと、前記ガイド穴を閉塞する蓋と、前記蓋および前記ラックガイドの間に介挿され、前記ラックガイドを前記ラック軸側へ付勢する弾性部材とからなるラックピニオン式舵取装置において、
前記ガイド穴の摺動方向における前記ラックガイドの振動の周波数を測定する周波数測定装置と、前記ラックガイドの振動を減衰するとともに減衰する振動の周波数が変えられる可変ダンパーと、前記周波数測定装置によって測定された振動の周波数にもとづいて前記可変ダンパーの減衰する振動の周波数を変える制御装置とを設けたことを特徴とするラックピニオン式舵取装置。
【請求項２】
前記可変ダンパーは、磁力によって粘性が変えられる磁性流体を用いた可変ダンパーであることを特徴とする請求項１に記載のラックピニオン式舵取装置。
【請求項３】
前記制御装置は、異音が発生する振動の周波数を記憶し、前記周波数測定装置からの周波数が、前記異音が発生する振動の周波数になったかどうか判断し、なった場合は前記可変ダンパーに電圧を印加する機能を有することを特徴とする請求項２に記載のラックピニオン式舵取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラックガイドの振動を減衰するようにしたラックピニオン式舵取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のラックピニオン式舵取装置として、特許文献１に示すようなものがある。
【０００３】
このものは、ギヤハウジングおよびラック軸間に可撓性を有するラック支持部材を設け、ラック支持部材内に複数の流体室を形成するとともに、これらの流体室を互いに連通する連通通路を形成し、前記流体室に流体を封入したものである。一方の流体室内の流体が連通通路を介して他方の流体室内へ流入することによって、ラック軸の振動を減衰している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２０７７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ラック軸の減衰できる振動の周波数は、前記流体室の大きさ、前記連通通路の通路面積によって一義的に決まる。従って、ラック軸の振動の周波数に応じて、減衰できる構造になっていない。本発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、振動の周波数に応じてラックガイドの振動を減衰できるラックピニオン式舵取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ラックピニオン式舵取装置は、ピニオンシャフトと、このピニオンシャフトに噛合するラック軸と、前記ピニオンシャフトと反対側の背後から前記ラック軸を前記ピニオンシャフトに押し付けるラックガイドと、前記ピニオンシャフトを回転可能に支持するとともに前記ラック軸を挿通する挿通穴を形成し、前記ラックガイドを前記ピニオンシャフトおよび前記ラック軸と交差する方向に摺動可能に案内するガイド穴を形成したギヤハウジングと、前記ガイド穴を閉塞する蓋と、前記蓋および前記ラックガイドの間に介挿され、前記ラックガイドを前記ラック軸側へ付勢する弾性部材とからなるラックピニオン式舵取装置において、前記ガイド穴の摺動方向における前記ラックガイドの振動の周波数を測定する周波数測定装置と、前記ラックガイドの振動を減衰するとともに減衰する振動の周波数が変えられる可変ダンパーと、前記周波数測定装置によって測定された振動の周波数にもとづいて前記可変ダンパーの減衰する振動の周波数を変える制御装置とを設けたことを特徴とするものである。
【０００７】
上記構成によれば、振動の周波数に応じてラックガイドの振動を減衰できるラックピニオン式舵取装置を提供することができる。
【０００８】
上記課題を解決するラックピニオン式舵取装置は、前記可変ダンパーが、磁力によって粘性が変えられる磁性流体を用いた可変ダンパーであることを特徴とするものである。
【０００９】
上記構成によれば、減衰できる振動の周波数が広くなり、振動の周波数に応じてラックガイドの振動を減衰できるラックピニオン式舵取装置を提供することができる。
【００１０】
上記課題を解決するラックピニオン式舵取装置は、前記制御装置が、異音が発生する振動の周波数を記憶し、前記周波数測定装置からの周波数が、前記異音が発生する振動の周波数帯域になったかどうか判断し、なった場合は前記可変ダンパーに電圧を印加する機能を有することを特徴とするものである。
【００１１】
上記構成によれば、振動の周波数に応じてラックガイドの振動を減衰でき、異音の発生を抑えることができるラックピニオン式舵取装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１２】
上述した構成によれば、振動の周波数に応じてラックガイドの振動を減衰できるラックピニオン式舵取装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかるラックピニオン式舵取装置の全体構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態にかかる異音防止のフローチャート図である。
【図４】本発明の第２の実施形態にかかるラックピニオン式舵取装置の図２相当の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の第１の実施形態について、図１乃至図３を参酌しつつ説明する。図１はラックピニオン式舵取装置の全体構成図であり、図２は図１のＡ−Ａ線断面図であり、図３は異音防止のフローチャート図である。
【００１５】
図１及び図２に示すようにラックピニオン式舵取装置１０は、ギヤハウジング１１と、このギヤハウジング１１に回転可能に軸承されたピニオンシャフト３０と、このピニオンシャフト３０に噛合するラック軸４０と、ピニオンシャフト３０と反対側の背後からラック軸４０をピニオンシャフト３０に押し付けるラックガイド５０とを有する。
【００１６】
図１に示すように，前記ギヤハウジング１１には挿通穴１２が貫通しており、この挿通穴１２にラック軸４０が挿通されている。ラック軸４０の両端にボールジョイント８５の一端が連結され、ボールジョイント８５の他端には図略の車輪がそれぞれ連結され、ラック軸４０の軸方向の移動によって車輪の向きが変えられるようになっている。
【００１７】
図２に示すように、ギヤハウジング１１には、ラック軸４０と立体的に交差する方向にシャフト挿入穴２１が形成されている。シャフト挿入穴２１に一対の軸受２２、２３が設置され、これらの軸受２２、２３にピニオンシャフト３０が回転可能に軸支されている。ピニオンシャフト３０にはピニオン３０ａが形成され、このピニオン３０ａに前記ラック軸４０のラック４０ａが噛合している。ピニオンシャフト３０の一端には、図略のステアリングコラム等を介してハンドルが回転連結され、ハンドルの回転動作は、ピニオン３０ａおよびラック４０ａによってラック軸４０の軸方向移動に変換されるようになっている。
【００１８】
ピニオンシャフト３０には、軸受２３の両側にフランジ部３１とリング溝３２が形成され、リング溝３２にリング３３が嵌め込まれている。リング３３およびフランジ部３１によって、ピニオンシャフト３０は軸受２３に対し、ピニオンシャフト３０の軸方向に移動不能に係止される。シャフト挿入穴２１の開口側にはめねじ部２４が形成され、このめねじ部２４に留め金２５が螺着されている。シャフト挿入穴２１のピニオンシャフト３０のフランジ部３１に対応する位置に段部２６が形成され、この段部２６と留め金２５で軸受２３を挟み込むことによって、軸受２３はシャフト挿入穴２１に軸方向に移動不能に係止される。シャフト挿入穴２１の開口側の一端には、オイルシール２７が圧入され、オイルシール２７の内周のリップ部２７ａがピニオンシャフト３０に摺動可能に当接している。
【００１９】
ギヤハウジング１１には、前記ラック軸４０および前記シャフト挿入穴２１に対して立体的に交差する方向にガイド穴１３が形成され、このガイド穴１３にラックガイド５０が摺動可能に案内されている。ガイド穴１３の開口側の一端にはめねじ部１４が形成され、このめねじ部１４に蓋５１が螺着されている。蓋５１に収容された可変ダンパー７０およびラックガイド５０間にはコイルバネ５３が介挿され、コイルバネ５３が半径方向に移動しないように、コイルバネ５３はラックガイド５０の蓋５１側の端面に形成された第１の収納穴５０ａに遊嵌されている。
【００２０】
蓋５１のラックガイド５０側の端面にはカップ状の第２の収納穴５１ａが形成され、第２の収納穴５１ａに可変ダンパー７０が収容されている。
【００２１】
可変ダンパー７０は、ダンパー軸７１と、磁性流体７６と、磁性流体７６を収容したケース７５と、磁性流体７６に磁力を与えるコイル７７とからなる。蓋５１の第２の収納穴５１ａにケース７５が嵌合固定され、蓋５１およびケース７５間で複数のコイル７７が挟持固定されている。複数のコイル７７は、蓋５１の円周方向に複数配置されている。
【００２２】
ダンパー軸７１は、第１軸部７２と、円盤状の円盤部７３と、第２軸部７４とからなり、これらはコイル７７側から順に形成され、しかも互いに同軸となるように形成されている。ケース７５内に円盤部７３が収容され、ケース７５の一端からは第１軸部７２が貫通し、ケース７５の他端からは第２軸部７４が貫通している。第２軸部７４にはおねじ部７４ａが形成され、おねじ部７４ａはラックガイド５０に螺合され、ダンパー軸７１とラックガイド５０を互いに同軸に連結している。
【００２３】
コイル７７は、鉄製のボビン７８と、ボビン７８に巻かれた電線７９とからなる。電線７９に電流を流すと、図２の点線で示すようにボビン７８の中心を通る磁力線が発生する。
【００２４】
磁性流体７６は、強磁性微粒子と、その表面を覆う界面活性剤と、ベース液とからなる。強磁性微粒子としてマグネタイトあるいはマンガン亜鉛フェライトが用いられる。ベース液として油が用いられる。磁性流体７６は、磁性コロイド溶液でもある。
【００２５】
蓋５１のラックガイド５０と反対側の端面には、ねじ穴が穿孔され、このねじ穴にギャップセンサ８０が螺合されている。ギャップセンサ８０は、第１軸部７２の端面との距離を測定するものである。ギャップセンサ８０の距離信号は、演算装置８１に送信されるようになっている。演算装置８１は、時系列で距離信号を格納する機能を有し、格納した距離信号から周波数を演算する機能（図３のステップ９０）を有する。また演算装置８１は、異音発生の第１周波数帯域および第２周波数帯域を記憶する機能を有し、計測中の周波数が第１周波数帯域あるいは第２周波数帯域に該当するか判定する機能（図３のステップ９１、ステップ９３）を有する。さらに演算装置８１は、駆動装置８２に指令信号を送信する機能（図３のステップ９２、ステップ９４）を有する。すなわち、計測中の周波数が第１周波数帯域に該当する場合は、第１電圧印加信号を送信し、計測中の周波数が第２周波数帯域に該当する場合は、第２電圧印加信号を送信する。
【００２６】
駆動装置８２は、演算装置８１からの指令信号を受けて、コイル７７に印加する電圧を増幅する機能を有する。すなわち、第１電圧印加信号を第１電圧に増幅し、第２電圧印加信号を第２電圧に増幅する。
【００２７】
ギャップセンサ８０および演算装置８１のステップ９０が、周波数測定装置に該当する。演算装置８１のステップ９１、９２、９３、９４および駆動装置８２が、制御装置に該当する。
【００２８】
ラックガイド５０のラック軸４０側の取付け面５０ｂは、ラック軸４０の軸線回りに断面円弧状に形成され、この取付け面５０ｂ全体に渡ってラック軸用シート５２が固着されている。
【００２９】
ラックガイド５０の外周には、環状のリング溝５０ｄがラックガイド５０の軸方向に複数形成されている。各リング溝５０ｄには、Ｏリング５４が嵌め込まれており、ラックガイド５０は、Ｏリング５４を介してガイド穴１３に摺接している。
【００３０】
ラック軸用シート５２にラック軸４０の背面４０ｂが摺動可能に当接しており、背面４０ｂは、ラック軸４０の軸線回りに断面円弧状に形成されている。ラック軸用シート５２は、断面円弧状の形状を有し、樹脂製の材料からなっている。
【００３１】
ピニオンシャフト３０の先には、図略のハンドルにかけて、図略のステアリングコラムが設置され、このステアリングコラムの部分にパワーアシストする電動モータと、電動モータの回転を減速してステアリングシャフトに伝達する減速機が設置されている。すなわち、コラム電動モータ式動力舵取装置に本実施形態を適用した。
【００３２】
図１に示すように、ギヤハウジング１１の挿通穴１２は、ラック軸４０を挿通できる程度の小さな穴径を持つ小径部１２ａと、小径部１２ａの両端側に設けられボールジョイント８５が挿通できる程度の大きな穴径を持つ第１の大径部１２ｂ、第２の大径部１２ｃと、第１の大径部１２ｂおよび小径部１２ａ間に設けられた第１の中径部１２ｄ、第１の嵌合部１２ｅと、第２の大径部１２ｃおよび小径部１２ａ間に設けられた第２の中径部１２ｆ、第２の嵌合部１２ｇとからなっている。
【００３３】
第１の嵌合部１２ｅには、ラック軸用ブッシュ４１が嵌合され、ラック軸用ブッシュ４１のフランジ部４１ａが第１の中径部１２ｄに遊嵌されている。ラック軸用ブッシュ４１は、両端を除いた位置に軸方向にスリット４１ｂを有し、このスリット４１ｂは円周方向に複数設けられている。
【００３４】
第１の大径部１２ｂには、第１のストッパ部材４２が嵌合固定されている。第１の中径部１２ｄと第１の嵌合部１２ｅ間には第１の段部が形成され、第１の段部と第１のストッパ部材４２とで、第１のフランジ部４１ａが挟み込まれることによって、ラック軸用ブッシュ４１が所定の位置に固定される。
【００３５】
第２の大径部１２ｃには、めねじ部１２ｈが形成され、このめねじ部１２ｈに第２のストッパ部材４３が螺着されている。
【００３６】
第２の嵌合部１２ｇにはラックブッシュ６０が嵌合され、このラックブッシュ６０は、軸方向に延びる摺動部６１と、半径方向外方へ突出するフランジ部６２とからなっている。フランジ部６２が第２の中径部１２ｆに遊嵌されている。
【００３７】
ラック軸４０は鉄の材質で主に作られており、ラック４０ａは鍛造によって形成され、切削と研磨によって背面４０ｂが所定の寸法に加工される。摩耗を防ぐために、背面４０ｂに焼入れ処理がなされる。ラック軸用シート５２は、樹脂からなり、摩擦係数は非常に小さい。ラック軸用ブッシュ４１とラックブッシュ６０は、樹脂からなり、これらの摩擦係数は非常に小さい。
【００３８】
次に、以上説明した構成に基づいて全体の動作を説明する。
【００３９】
図２に示すように、図略のハンドルを操作すると、ピニオンシャフト３０が回転し、ラック軸４０の軸方向移動に変換され、図略の車輪の向きが変わる。ラック軸４０は、図１において、ギヤハウジング１１の両端でラック軸用ブッシュ４１、ラックブッシュ６０に軸方向移動可能に支持され、ギヤハウジング１１のラックブッシュ６０側で、図２に示すように、ラック軸用シート５２とピニオンシャフト３０とで挟み込まれた状態で軸方向移動可能に支持される。ラックガイド５０は、ガイド穴１３に摺動可能に支持され、コイルバネ５３によってラック軸用シート５２が背面４０ｂに当接する方向に押付けられる。
【００４０】
悪路走行時は、車輪からラック軸４０に外力が作用し、瞬間的にピニオン３０ａおよびラック４０ａ間で離間が生じ、ラック軸４０およびラック軸用シート５２間で離間が生じ、戻るときに打音が発生する。外力の周波数にラックガイド５０が追従できなくなると、打音（異音）が顕著となる。
【００４１】
これを防ぐために、ガイド穴１３の摺動方向におけるラックガイド５０の振動の周波数をギャップセンサ８０および演算装置８１によって計測する（ステップ９０）。計測された周波数が異音が発生する第１周波数帯域に該当するかどうか判定する（ステップ９１）。該当すれば、ステップ９２へ進み、駆動装置８２へ第１電圧印加信号を送信し、ステップ９３へ進む。該当しなければ、ステップ９３に進み、計測された周波数が異音が発生する第２周波数帯域に該当するかどうか判定する。該当すれば、ステップ９３へ進み、駆動装置８２へ第２電圧印加信号を送信し、エンドへ進む。該当しなければ、そのままエンドへ進む。エンジンを切る状態にならない限り、再び、スタートへ戻り、ステップ９０からステップ９４までが繰り返される。
【００４２】
駆動装置８２は、演算装置８１からの第１電圧印加信号を受けて、第１電圧に増幅し、これをコイル７７に印加し、磁性流体７６の粘性が増加して、ラックガイド５０を振動しにくくする。また、駆動装置８２は、演算装置８１からの第２電圧印加信号を受けて、第２電圧に増幅し、これをコイル７７に印加し、磁性流体７６の粘性が増加して、ラックガイド５０を振動しにくくする。第１周波数帯域は、第２周波数帯域よりも周波数が低く、第１電圧は、第２電圧よりも電圧が低く、第１電圧印加時の磁性流体７６の粘性は、第２電圧印加時の磁性流体７６の粘性よりも低い。
【００４３】
本発明の第２の実施形態について、図４を参酌しつつ説明する。図４はラックピニオン式舵取装置の図２相当の断面図である。
【００４４】
第１の実施形態は、図２に示すように可変ダンパー７０として、ダンパー軸７１と、磁性流体７６と、磁性流体７６を収容したケース７５と、磁性流体７６に磁力を与えるコイル７７とからなるものを用いた。第２の実施形態は、図４に示すように可変ダンパー８６として、ダンパー軸９５と、粘性流体８９と、粘性流体８９を収容したケース８８と、ケース８８内の両側のシリンダ室を連通する連通通路中に設けられた電磁可変絞り弁９９とからなるものを用いる。
【００４５】
第１の実施形態は、図２に示すように蓋５１のラックガイド５０側の端面にカップ状の第２の収納穴５１ａを形成して、可変ダンパー７０を収容した。第２の実施形態は、図４に示すように蓋８７のラックガイド５０側の端面にカップ状の第２の収納穴８７ａを形成して、可変ダンパー８６を収容する。第２の実施形態で使用する部品および部位について、可変ダンパー８６、蓋８７以外は、第１の実施形態と同一の部品および部位であるので、説明は割愛する。
【００４６】
ダンパー軸９５は、第１軸部９６と、円盤状のピストン部９７と、第２軸部９８とからなり、これらはギャップセンサ８０側から順に形成され、しかも互いに同軸となるように形成されている。ケース８８内にシリンダ室が形成され、シリンダ室にピストン部９７が摺動可能に嵌合されている。ケース８８の一端からは第１軸部９６が貫通し、ケース８８の他端からは第２軸部９８が貫通している。第２軸部９８にはおねじ部９８ａが形成され、おねじ部９８ａはラックガイド５０に螺合され、ダンパー軸９５とラックガイド５０を互いに同軸に連結している。
【００４７】
ピストン部９７を挟んで両側のシリンダ室は、連通通路を介して連通し、連通通路の途中に絞りの開度を変えることができる電磁可変絞り弁９９を用いる。電磁可変絞り弁９９は、駆動装置８２によって駆動され、電磁可変絞り弁９９の絞り通路を変えることによって、ラックガイド５０の減衰する振動の周波数を変えられるようになっている。絞り通路を大きくすると、ラックガイド５０の減衰する振動の周波数が低くなり、絞り通路を小さくすると、ラックガイド５０の減衰する振動の周波数が高くなる傾向にある。図３と同じフローチャートにもとづいて演算装置８１を作動させ、演算装置８１からの第１電圧印加信号あるいは第１電圧印加信号が駆動装置８２に送信されることによって、電磁可変絞り弁９９の絞り通路を変え、ラックガイド５０の減衰する振動の周波数を変える。
【００４８】
第１の実施形態は、磁性流体全部の粘性が変えられるので、ラックガイド５０を減衰することができる振動の周波数帯域を広く取ることができる。第２の実施形態は、電磁可変絞り弁９９の絞り通路しか変えられないので、ラックガイド５０を減衰することができる振動の周波数帯域が、第１の実施形態に比べて狭い。
【００４９】
本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００５０】
１１：ギヤハウジング、１２：挿通穴、１３：ガイド穴、３０：ピニオンシャフト、４０：ラック軸、５０：ラックガイド、５１：蓋、５３：コイルバネ（弾性部材）、７０：可変ダンパー、７６：磁性流体、８０：ギャップセンサ（周波数測定装置）、８１：演算装置（周波数測定装置、制御装置）、８２：駆動装置（制御装置）
【図１】
2014205389.tif 000003
【図２】
2014205389.tif 000004
【図３】
2014205389.tif 000005
【図４】
2014205389.tif 000006