(57)【要約】【課題】  ラックリテーナの振動音を低減したラックピニオン式ステアリング装置を提供する。【解決手段】  ラックバーの背面側に設けられたラックリテーナ収容部を有するハウジングと、ラックリテーナ収容部に設けられ、ラックバーをピニオン軸との噛合い方向に付勢するラックリテーナと、ピニオン軸とは所定距離離間した位置でラックバーを支持する支持部材と、を備えるラックピニオン式ステアリング装置において、ピニオン軸とラックバーとの噛合い変動幅における中心点と、ラックリテーナの中心点とが、ラックバーの軸方向において所定距離離間し、かつこの噛合い変動幅の全範囲がこのラックリテーナの支持範囲に設けられることとした。【選択図】        図８
2006282057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピニオン軸と、
前記ピニオン軸に噛合うラックバーと、
前記ピニオン軸を収容するピニオン軸収容部と、前記ラックバーを収容するラックバー収容部と、前記ラックバーの背面側に設けられたラックリテーナ収容部と、を有するハウジングと、
前記ラックリテーナ収容部に設けられ、前記ラックバーを前記ピニオン軸との噛合い方向に付勢するラックリテーナと、
前記ピニオン軸とは所定距離離間した位置で前記ラックバーを支持する支持部材と、
を備えるラックピニオン式ステアリング装置において、
前記ピニオン軸とラックバーとの噛合い変動幅における中心点と、前記ラックリテーナの中心点とが、前記ラックバーの軸方向において所定距離離間し、かつこの噛合い変動幅の全範囲がこのラックリテーナの支持範囲に設けられること
を特徴とするラックピニオン式ステアリング装置。
【請求項２】
ステアリングホイールに接続される操舵軸と、
前記操舵軸に接続されるピニオン軸と、
前記操舵軸またはピニオン軸に操舵アシスト力を付与するアクチュエータと、
前記ピニオン軸に噛合うラックバーと、
前記ピニオン軸を収容するピニオン軸収容部と、前記ラックバーを収容するラックバー収容部と、前記ラックバーの背面側に設けられたラックリテーナ収容部と、を有するハウジングと、
前記ラックリテーナ収容部に設けられ、前記ラックバーを前記ピニオン軸との噛合い方向に付勢するラックリテーナと、
前記ピニオン軸とは所定距離離間した位置で前記ラックバーを支持する支持部材と、
を備えるラックピニオン式ステアリング装置において、
前記ピニオン軸とラックバーとの噛合い変動幅における中心点と、前記ラックリテーナの中心点とが、前記ラックバーの軸方向において所定距離離間し、かつこの噛合い変動幅の全範囲がこのラックリテーナの支持範囲に設けられること
を特徴とするラック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、運転者の操舵力をラックバーにより伝達するラックピニオン式ステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に開示されるラックピニオン式ステアリング装置においては、ラックとピニオンとの噛合い中心（ラックとピニオンとは所定の幅で常に変化しているため、この幅の中心のこと）と、ラックリテーナの中心とがラックの軸方向で一致するように設けられている。
【特許文献１】特開２００３−３１２４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら上記従来技術にあっては、ラックとピニオンとの噛合い部はピニオンの回転に伴い所定の幅の範囲内で変化するため、この噛合い部がラックリテーナの中心から右寄りになったり左寄りになったりする。すなわち、ラックリテーナがラック、ピニオンから受ける荷重の位置もラックリテーナの中心から右寄りになったり左寄りになったりと、左右に位置変化することとなる。よって、ラックリテーナがハウジング内で向きを変え、カタコトという異音を発生するという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、ラックリテーナの振動音を低減したラックピニオン式ステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明では、ピニオン軸と、前記ピニオン軸に噛合うラックバーと、前記ピニオン軸を収容するピニオン軸収容部と、前記ラックバーを収容するラックバー収容部と、前記ラックバーの背面側に設けられたラックリテーナ収容部と、を有するハウジングと、前記ラックリテーナ収容部に設けられ、前記ラックバーを前記ピニオン軸との噛合い方向に付勢するラックリテーナと、前記ピニオン軸とは所定距離離間した位置で前記ラックバーを支持する支持部材と、を備えるラックピニオン式ステアリング装置において、前記ピニオン軸とラックバーとの噛合い変動幅における中心点と、前記ラックリテーナの中心点とが、前記ラックバーの軸方向において所定距離離間し、かつこの噛合い変動幅の全範囲がこのラックリテーナの支持範囲に設けられることとした。
【０００６】
よって、煩雑な加工を行わずともコイルスプリングを係止でき、コイルスプリングとシリンダとの接触を回避したラックピニオン式ステアリング装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明のラックピニオン式ステアリング装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
［ラックピニオン式ステアリング装置のシステム構成］
実施例１につき図１ないし図９に基づき説明する。図１は、本願ラックピニオン式ステアリング装置を適用した電動パワーステアリング装置のシステム構成図である。なお、ラック&ピニオンを用いているものであれば他のパワーステアリング装置に用いてもよいし、パワーステアリング装置でなくとも、手動型のステアリング装置であってもよい。
【０００９】
電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールＳＷ、トルクセンサＴＳ、ラックバー１、パワーアシストユニット３、転舵輪７、及びコントロールユニット１０を有する。パワーアシストユニット３は車両上方からラックバー１の軸方向に離間して設けられており、モータ駆動によりピニオン軸４を介してラックバー１にアシストトルクを付与する。
【００１０】
パワーアシストユニット３は、コントロールユニット１０によりモータ１１を駆動してラックバー１にアシストトルクを付与するパワーアシスト装置である。パワーアシストユニット３にはステアリングホイールＳＷと接続したトルクセンサＴＳが設けられている。
【００１１】
コントロールユニット１０は、トルクセンサＴＳにより検出された操舵トルクに基づき、パワーアシストユニット３のモータ１１を駆動して転舵輪７と接続したラックバー１にアシストトルクを付与する。
【００１２】
［正面図］
図２は、ラックピニオン式ステアリング装置の正面図である。なお、説明のため図２においてはラックチューブ２のみ断面図を示し、ラックバー１の軸方向であってハウジング３０と反対方向をｘ軸正方向と定義する。
【００１３】
ラックバー１はラックチューブ２に収容され、両端は図外の転舵輪に接続される。また、ラックチューブ２の背面にはハウジング３０が設けられ、ハウジング３０内には図外のステアリングホイールと接続するピニオン軸４が設けられている。ラックバー１はこのピニオン軸４と噛合って運転者の操舵力が伝達され、転舵が行われる。
【００１４】
［ハウジング内部の詳細］
図３は、ハウジング３０におけるパワーアシストユニット３付近のピニオン軸方向部分断面図、図４はラックバー軸方向部分断面図である。なお、ラックバー１に対しピニオン軸４の反対方向をｙ軸正方向とする。
【００１５】
ハウジング３０はピニオン軸収容部３１、ラックバー収容部３２を有し、それぞれにおいてピニオン軸４、ラックバー１が互いに噛合った状態で収容される。ラックバー１はラックブッシュ５により径方向を規制されて支持される。
【００１６】
ハウジング３０内部にはピニオン軸４、ラックリテーナ１００、リテーナ支持部２００が設けられている。ラックリテーナ１００とピニオン軸４との間にはラックバー１が設けられてピニオン軸４と噛合う。
【００１７】
ラックリテーナ１００は円柱の一端部を円筒状にくり貫いた形状であり、円筒側から見てコの字形に形成されている。このラックリテーナ１００はバネ３００を介してリテーナ支持部２００（支持部材）に支持され、円弧状の摺接面１１０においてラックバー１に当接してラックバー１をｙ軸負方向に付勢する。また、ラックリテーナ１００とリテーナ支持部２００のの間には円環状の板バネ４００が設けられ、ラックリテーナ１００をｙ軸負方向に付勢する。
【００１８】
［ラックリテーナの詳細］
図５はラックリテーナ１００の斜視図、図６はI-I断面図、図７はII-II断面図である。なお、I-I断面はｘ軸に対し平行であり、II-II断面はｘ軸に対し垂直である。さらにI-I断面及びII-II断面はラックリテーナ１００の中心Ｏを通り、ラックリテーナ１００はI-I断面及びII-II断面に対し対称に設けられている。組み付け向きに拘束されない対称形状とし、組み付け容易性を確保する。
【００１９】
上述のようにラックリテーナ１００はｙ軸正方向端部を略円弧状にくり貫いた形状であり、くり貫かれた円弧状面は摺接面１１０としてラックバー１と摺接する。また、摺接面１１０の側部には、ラックバー１との摺接を円滑に行うためテーパ加工が施され、ｘ軸正、負方向テーパ面１２０，１３０を形成する。
【００２０】
摺接面１１０は曲率が同じ２つの円弧面１１１，１１２を組み合わせて形成された円弧曲面であり、円弧面１１１，１１２はI-I断面に対し対称である。また、円弧面１１１，１１２は互いに同一円周上にはなく、円弧面１１１，１１２が交わる直線、すなわち摺接面１１０のｙ軸正方向端部１１３は、ｙ軸正方向に凸となるよう形成されている。
【００２１】
したがって、摺接面が連続した円弧形状である場合、ラックリテーナ１００は摺接面のI-I直線部分にてラックバー１と摺接するが、本願実施例の摺接面１１０は２つの連続曲面でない円弧面１１１，１１２により形成されているためI-I直線部分では摺接せず、ｙ軸正方向端部１１３よりもｙ軸負方向のＡ−Ａ線分にてラックバー１と摺接することとなる。
【００２２】
また、ラックリテーナ１００のｙ軸正方向端面１４０には軸方向凹部が設けられ、組み付け時にバネ３００（図３参照）を係止するバネ係止部１４１として機能する。さらに、本願実施例ではラックリテーナ１００の円周面にはリテーナハウジング３２に円滑に収容されるようＯリング１５０が設けられているが、Ｏリング１５０を設けなくともよく特に限定しない。
【００２３】
［ラックリテーナ凸状摺接面の摺接作用］
上述のように、ラックリテーナ１００の中心Ｏとピニオン軸４の噛合い位置Ｏ'がオフセットしているためラックバー１にはモーメントＭが作用し、ラックリテーナ１００は傾いた状態でラックバー１と摺接することになる。
【００２４】
その際、ラックリテーナ１００の摺接面１１０全体が１つの連続円弧形状であった場合、ラックリテーナ１００に対しラックバー１が傾いているため、ラックバー１は摺接面１１０におけるｘ軸方向端面１１４，１１５のいずれかにおいてのみ摺接することとなる。したがってラックバー１の支持が１点支持となり、滑らかな摺接が期待できない。
【００２５】
本願実施例では摺接面１１０におけるラックバー１との摺接はＡ−Ａ線分上で行われ、ラックリテーナ１００に対しラックバー１が傾いた際であっても、摺接は少なくとも２本のＡ−Ａ線分の端部において行われる。したがって、最低でも２点支持を確保することで、ラックバー１とラックリテーナ１００との摺接を円滑なものとする。
【００２６】
［ラックリテーナ中心とピニオン中心の位置関係］
図８は、ラックリテーナ１００の中心Ｏと、ピニオン軸４の複数の歯のうち１つの歯の噛合い位置Ｏ'との関係を示す模式図である。太矢印はラックリテーナ１００の付勢方向、細矢印はピニオン軸４及びラックブッシュ５の反力方向である。
【００２７】
図８（ａ）はラックリテーナ１００の中心Ｏがピニオン軸４に対しラックブッシュ５方向、すなわちｘ軸正方向にオフセットされる場合を示し、図８（ｂ）はリテーナ中心Ｏがピニオン軸４に対しｘ軸負方向にオフセットされる場合を示す。
【００２８】
図８では、ピニオン軸４の複数の歯のうち、ニュートラル時にラックバー１と噛合っている歯４１に着目する。ピニオン軸４の回転に伴ってラックバー１はｘ軸方向に移動し、歯４１とラックバー１との噛合い位置も変動する。
【００２９】
ニュートラル時に歯４１とラックバー１とが噛合っている位置をＯ'とすると、ピニオン軸４の回転に伴って噛合い位置Ｏ'も歯４１上を移動し、歯４１の噛合い開始から終了までの噛合い位置Ｏ'は、ｘ軸方向に対し距離Ｌだけ移動することとなる。このＬを噛合い変動幅Ｌと定義する。
【００３０】
ここで、ラックリテーナ中心Ｏが噛合い変動幅Ｌ内に存在する場合、リテーナ中心Ｏと歯４１における噛合い位置Ｏ'が一致する点が必ず存在するため、噛合い位置Ｏ'がリテーナ中心Ｏをまたぐ際にラックリテーナ中心Ｏが受けるモーメントＭの向きが変わってしまう。
【００３１】
そのためラックリテーナ１００がラックバー１から受ける反力の向きが反転してしまい、バネ３００で付勢されているラックリテーナ１００は、噛合い位置Ｏ'がリテーナ中心Ｏをまたぐ度にｘ軸方向左右に傾倒して振動音が発生する。歯４１はニュートラル時にラックバー１と噛合っている歯であるため、振動の発生頻度は他の歯よりも顕著である。
【００３２】
そこで、図８（ａ）、（ｂ）のように、ラックリテーナ中心Ｏが常時噛合い変動幅Ｌの外に位置するようオフセットすることにより、ラックリテーナ１００にかかるモーメントＭの向きを常時同一方向とし、ラックリテーナ１００の傾倒方向を変化させないことで、音振を抑制する。図８（ａ）のタイプは実施例１で、図８（ｂ）のタイプは実施例２で説明する。
【００３３】
なお、ステアリング装置の特性によってはラックリテーナ中心Ｏが常時噛合い変動幅Ｌの外に位置する必要はなく、主として常時噛合い変動幅Ｌの外に位置するものであってもよい。例えば、大型車などラックバー１をピニオン軸４に大荷重で押し付ける必要がある場合、ラックリテーナ中心Ｏを噛合い変動幅Ｌの内部に設けることで、ラックバー１にかかる負担を軽減しつつ音振を抑制してもよい。以下、本願実施例１では中心Ｏが主として常時噛合い変動幅Ｌの外に位置する例を示す。
【００３４】
［噛合い部分及びラックリテーナ中心位置の詳細］
図９は、実施例１におけるラックバー１とピニオン軸４噛合い部分及びラックリテーナ１００の中心位置Ｏの詳細を示す図である。なお、太線はラックバー１とピニオン軸４の歯４１における噛合い位置Ｏ'の軌跡を示す。実施例１では、ラックリテーナ中心Ｏはラックブッシュ５方向、すなわちｘ軸正方向にオフセットされている（図８（ａ）に対応）。
【００３５】
ラックリテーナ１００の中心Ｏがピニオン軸４とラックバー１の噛合い位置Ｏ'の軌跡の中心Ｏ'ｎに対しｘ軸正方向に距離ｌ分オフセットされているため、ＯとＯ'が重なる位置を除いてＯとＯ'は常にオフセット状態にある。
【００３６】
したがって、ＯとＯ'が重なる位置以外では、ラックバー１にはラックリテーナ１００の付勢力によるモーメントＭが常に作用することになる（領域ａ及びｂ）。オフセット量ｌが小さいためＯ'の軌跡はラックリテーナの中心Ｏを越えてｘ軸正方向に延伸しているが（領域ｂ）、モーメントＭの向きが領域ａと領域ｂで反転するのみでモーメントＭ自体は作用する。
【００３７】
領域ｂの範囲を狭くとることにより、噛合い位置Ｏ'がリテーナ中心Ｏをまたぐ頻度を減らすことでモーメントＭの反転を抑制し、ラックリテーナ１００がラックバー１から受ける反力の向きが反転する頻度を低減する。これにより、バネ３００で付勢されているラックリテーナ１００がｘ軸方向左右に傾倒することによる振動音を低減する。
【００３８】
［本願実施例の効果］
実施例１にあっては、ラックバー１とピニオン軸４の噛合い変動幅Ｌの中心点Ｏ'に対し、ラックリテーナ１００の中心Ｏをｘ軸正方向にオフセットさせることとした。これにより、バネ３００で付勢されているラックリテーナ１００がｘ軸方向左右に傾倒することを回避し、振動音を低減することができる。
【実施例２】
【００３９】
実施例２につき図１０に基づき説明する。基本的な構成は実施例１と同様である。実施例１では噛合い変動幅Ｌの中心点Ｏ'に対しラックリテーナ中心Ｏをｘ軸正方向にオフセットさせたが、実施例２ではｘ軸負方向にオフセットさせる（図８（ｂ）に対応）。また、実施例１ではラックリテーナ中心Ｏが主として常時噛合い変動幅Ｌの外に位置するよう設けたが、実施例２では常時噛合い変動幅Ｌの外に位置するようオフセット量ｌ'を設ける。
【００４０】
実施例２にあっては、ラックリテーナ中心Ｏが常時噛合い変動幅Ｌの外に位置するためラックバー１に対するモーメントＭが反転せず、ラックリテーナ１００は常時同一方向に傾いたままとなり、ｘ軸左右方向への傾倒は実施例１に比べ発生しにくい。これにより、ラックバー１に対するモーメントＭが反転する実施例１に比べ、より音振を低減することができる。
【００４１】
［他の実施例］
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１及び実施例２に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
【００４２】
本願実施例ではピニオン軸４の回転力をアシストするタイプのパワーステアリング装置に本願発明を適用したが、ラック&ピニオンを用いているものであれば他のパワーステアリング装置に用いてもよい。また、パワーステアリング装置でなくとも、手動型のステアリング装置であってもよい。
【００４３】
さらに、上記各実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。
【００４４】
（イ）請求項１に記載のラックピニオン式ステアリング装置において、
前記ピニオン軸とラックバーとの噛合い変動幅の範囲と、前記ラックリテーナの中心点とが、前記ラックバーの軸方向において所定距離離間して配置されることを特徴とするラックピニオン式ステアリング装置。
【００４５】
ラックリテーナがピニオン軸とラックバーとから受ける荷重の位置が、常にラックリテーナの中心位置から左右どちらか一方にずれているため、ハウジング内におけるラックリテーナの振動音をさらに抑制することができる。
【００４６】
（ロ）  請求項１に記載のラックピニオン式ステアリング装置において、
前記ラックリテーナの前記ラックバーとの摺接面は、このラックバーの軸方向において略中心部が凸の曲面形状であることを特徴とするラックピニオン式ステアリング装置。
【００４７】
ラックリテーナがラックバーから受ける荷重は左右どちらかにずれているため、ラックリテーナは傾いた状態でラックバーと摺接することになる。そこで、ラックリテーナの摺接面を凸曲面形状とすることにより、ラックリテーナが傾いた状態でもラックバーと滑らかに摺接させることができる。
【００４８】
（ハ）  請求項１に記載のラックピニオン式ステアリング装置において、
前記ラックリテーナの前記ラックバーとの摺接面は、このラックバーの軸方向において対称形状であることを特徴とするラックピニオン式ステアリング装置。
【００４９】
ラックリテーナをハウジングに組み付ける際、左右対称形状とすることで、組み付け向きを考慮する必要がない。
【００５０】
（ニ）  請求項１に記載のラックピニオン式ステアリング装置において、
前記ラックリテーナは、このラックリテーナの外周部であって軸方向中間部に環状の弾性部材をさらに備えることを特徴とするラックピニオン式ステアリング装置。
【００５１】
ラックリテーナ収容部とラックリテーナとの間に弾性部材が介在することにより、ラックリテーナのガタつきをさらに抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本願ラックピニオン式ステアリング装置を適用した電動パワーステアリング装置のシステム構成図である。
【図２】ラックピニオン式ステアリング装置の正面図である。
【図３】ハウジングにおけるラックバー付近のピニオン軸方向部分断面図である。
【図４】ラックバー軸方向部分断面図である。
【図５】ラックリテーナの斜視図である。
【図６】ラックリテーナのI-I断面図である。
【図７】ラックリテーナのII-II断面図である。
【図８】ラックリテーナの中心とラックバーとピニオン軸の噛合い中心との関係を示す模式図である。
【図９】実施例１における噛合い部分及びラックリテーナ中心位置の詳細を示す図である。
【図１０】実施例２における噛合い部分及びラックリテーナ中心位置の詳細を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１    ラックバー
２    ラックチューブ
３    パワーアシストユニット
４    ピニオン軸
５    ラックブッシュ
７    転舵輪
１０    コントロールユニット
１１    モータ
３０    ハウジング
３１    ピニオン軸収容部
３２    ラックバー収容部
１００    ラックリテーナ
１１０    摺接面
１１１，１１２    円弧面
１１３    ｙ軸正方向端部
１１４，１１５    ｘ軸方向端面
１２０，１３０    テーパ面
１４０    ｙ軸正方向端面
１４１    バネ係止部
１５０    リング
２００    リテーナ支持部
３００    バネ
４００    板バネ
【図１】
2006282057.tif 000003
【図２】
2006282057.tif 000004
【図３】
2006282057.tif 000005
【図４】
2006282057.tif 000006
【図５】
2006282057.tif 000007
【図６】
2006282057.tif 000008
【図７】
2006282057.tif 000009
【図８】
2006282057.tif 000010
【図９】
2006282057.tif 000011
【図１０】
2006282057.tif 000012