(57)【要約】【課題】格別の操舵トルク制御装置なしに操舵トルクを調整可能な上、構造が簡潔で、実用化し易い、操舵装置を提供する。【解決手段】リテーナ６によってラック２がピニオン１側に押圧されている部位において、当該ラック２の背面に、リテーナ６とラック２との摩擦力を調整する摩擦力調整構造を設ける。具体的には、ラック２の背面とリテーナ６側に突出させて凸部８を形成することにより、リテーナ６を付勢しているコイルスプリング７の変位を増大し、もってリテーナ６によるラック２の押圧力を増大して両者の摩擦力を増大し、ピニオン１を回転するための操舵トルクを大きくする。或いは、ラック２の揺動に応じてリテーナ６とラック２との接触角度が変化することにより、両者間の摩擦力を調整して操舵トルクを調整できるようにしてもよい。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラック背面をピニオン側に押圧機構で押圧し、運転者の操舵操作によってピニオンが回転されると、それに噛合するラックが揺動して転舵が行われるようにした操舵装置において、前記押圧機構で押圧されているラック背面で且つ前記ラックが揺動する範囲内に、押圧機構とラックとの摩擦力を調整する摩擦力調整構造を形成したことを特徴とする操舵装置。
【請求項２】
前記押圧機構は、ラック背面を押圧する弾性部材を備え、前記摩擦力調整構造は、前記押圧機構の弾性部材の変位を調整することでラック背面への押圧力を調整することを特徴とする請求項１に記載の操舵装置。
【請求項３】
前記押圧機構は、ラック背面に当接する当接部材を備え、前記摩擦力調整構造は、ラックの揺動に応じて前記押圧機構の当接部材とラック背面との接触角度が変化することで当接部材とラック背面との摩擦力を調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の操舵装置に関し、特にラック背面をピニオン側に押圧機構で押圧し、運転者の操舵操作によってピニオンが回転されると、それに噛合するラックが揺動して転舵が行われるようにした所謂ラックアンドピニオン式操舵装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
このようなラックアンドピニオン式操舵装置としては、例えばラックとそれを支持するラックスリーブとの接触部位において、当該ラックの表面にショットピーニング等による凹部を多数形成し、その凹部内に潤滑剤を貯留することにより潤滑性を向上するものがある（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２７８０７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、操舵装置においては、例えば所定の操舵角或いは転舵角で操舵トルクを調整したいという要求がある。これは、例えばタイヤのコーナリングフォースに着目すると、所定の転舵角（正確にはタイヤの横滑り角）まで、タイヤのコーナリングフォースは転舵角の増大と共に大きくなるが、それを超えると今度は減少に転ずる。例えば、このコーナリングフォースが転舵角に対してリニアな領域、つまり操舵角の小さな領域で操舵トルクを大きし、それより操舵角の大きな領域で操舵トルクを小さくすることにより、不要に転舵角を増してコーナリングフォースが小さくなりすぎないように運転者に喚起を促すといった用途がある。しかしながら、従来の操舵装置では、格別の操舵トルク制御装置なくして、操舵トルクを調整することが困難である。
本発明は、前記諸問題を解決すべく開発されたものであり、格別の操舵トルク制御装置なしに操舵トルクを調整可能な操舵装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために、本発明の操舵装置は、ラック背面をピニオン側に押圧機構で押圧し、運転者の操舵操作によってピニオンが回転されると、それに噛合するラックが揺動して転舵が行われるようにした操舵装置において、前記押圧機構で押圧されているラック背面で且つ前記ラックが揺動する範囲内に、押圧機構とラックとの摩擦力を調整する摩擦力調整構造を形成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００５】
而して、本発明の操舵装置によれば、ラック背面をピニオン側に押圧機構で押圧し、運転者の操舵操作によってピニオンが回転されると、それに噛合するラックが揺動して転舵が行われるようにした操舵装置において、前記押圧機構で押圧されているラック背面で且つ前記ラックが揺動する範囲内に、押圧機構とラックとの摩擦力を調整する摩擦力調整構造を形成したことにより、格別の操舵トルク制御装置なしに操舵トルクを調整することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次いで本発明の操舵装置の各種実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の操舵装置が適用されたラックアンドピニオン式油圧パワーステアリング装置の断面図である。図中の符号１は、ステアリングシャフトを介してステアリングホイールに連結されたピニオン、符号２は、ピニオン１に噛合するラックである。これらピニオン１及びラック２は、ステアリングギヤケース３内に収納され、ラック２の両端部は、転舵輪である前左右輪と、タイロッドを介して連結されている。従って、運転者によるステアリングホイールの操舵操作によってピニオン１が回転すると、それに噛合しているラック２が図示左右に揺動し、それに伴って転舵輪である前左右輪が転舵される。
【０００７】
また、ステアリングギヤケース３内には、シリンダ室４が形成されており、このシリンダ室４内において、ラック２にはピストン５が取付けられている。そして、このピストン５によって画成される油圧室には、夫々、作動油供給口２１が設けられており、何れかの油圧室に作動油圧を供給することにより、ピストン５がラック２の移動をアシストして油圧パワーステアリングが構成される。
【０００８】
ピニオン１とラック２との噛合部の詳細を図２に示す。ラック２は、このピニオン１との噛合部において、当接部材であるリテーナ６によってピニオン１側に押圧されている。また、リテーナ６は、弾性部材であるコイルスプリング７によってラック２側に付勢されている。コイルスプリング７は、周知のように、所定の弾性係数を有する弾性部材であり、変位に応じた弾性力を発現してリテーナ６のラック２に対する押圧力を発生する。
【０００９】
本実施形態では、前記リテーナ６によって押圧されるラック２の背面のうち、当該ラック２の揺動範囲内に、リテーナ６との間の摩擦力を調整する摩擦力調整構造を設けた。具体的には、ラック２の揺動範囲の中央部、つまりステアリングホイールが中立位置にあるときのリテーナ６による押圧部位及びその近傍に凸部８を形成し、その付近でリテーナ６によるラック２の押圧力、つまり摩擦力（＝操舵トルク）が大きくなるようにした。
【００１０】
凸部８の具体的な構成を図３に示す。ラック２の背面形状は、断面が半円弧状になっており、リテーナ６のラック当接面は、ラック２の背面の半円断面を挟むようにＶ字型に形成されている。本実施形態では、前記凸部８が、その他のラック２の背面形状と同じ半円弧状断面のまま、リテーナ６側に突出するようにした。なお、ラック２の背面、及び凸部８は、鍛造やハイドロフォーミング等によって形成した。その結果、図４ａに示す凸部８のないラック２の背面にリテーナ６が当接しているときよりも、図４ｂに示す凸部８に当接しているときの方がコイルスプリング７の変位が大きくなり、その結果、リテーナ６とラック２（この場合は凸部８）との押圧力、つまり摩擦力が大きくなり、ラック２を揺動させるために必要なピニオン１の回転力、つまり操舵トルクが大きくなる。また、前記凸部８と、当該凸部８のないラック２の背面とは、滑らかな傾斜でなだらかに接続し、凸部８のある部位と、凸部８のない部位との間の操舵トルクの急変をなくした。
【００１１】
このように、本実施形態によれば、例えばラック２の背面のうち、ステアリングホイールが中立位置にあるときのリテーナ６の押圧部位近傍に、凸部８からなる摩擦力調整構造を設けたことにより、当該凸部８からなる摩擦力調整構造のある部分だけ、操舵トルクを大きくするといったように、格別の操舵トルク制御装置なしに操舵トルクを調整することが可能となる。
また、例えば凸部８の突出量を調整して、リテーナ６をラック２方向に付勢するコイルスプリング７の変位を調整することにより、当該リテーナ６によるラック２の押圧力、つまり操舵トルクを調整する構成としたため、構成や製作、加工が容易となり、実用化し易い。
【００１２】
この第１実施形態の他の実施形態として、例えば図５のような変形例を示す。この実施形態は、前記凸部８上に、更にラック２の長手方向に沿う帯状突起９を形成し、これによりより一層リテーナ６を押圧（凸部８とリテーナ６とは離間している）してコイルスプリング７の変位を大きくするようにしたものである。このようにすれば、操舵トルクの微小な調整を行うことが可能となる。
【００１３】
また、前記第１実施形態の更に他の実施形態として、例えば図６のような変形例を示す。この実施形態は、前記凸部８の中央部、つまりステアリングホイールの中立位置でリテーナ６が押圧する部位に、当該リテーナ６の長手寸法と同等の浅い窪み１０を形成したものである。このようにすると、窪み１０がリテーナ６の位置にあるときに当該リテーナ６が窪み１０に嵌入するので、運転者はステアリングホイールの中立位置を認識することができる。
【００１４】
また、前記第１実施形態の更に他の実施形態として、例えば図７、図８のような変形例を示す。この実施形態は、前記凸部８の中央部、つまりステアリングホイールの中立位置でリテーナ６が押圧する部位に、更に半球状の突起１１を形成し、当該リテーナ６の中央部には、当該半球状の突起１１が嵌入する半球状の浅い凹部１２を形成する。これにより、突起１１がリテーナ６に当接し且つ突起１１が凹部１２の位置にないときには、図８ａに示すように当該突起１１によりリテーナ６がより一層押圧されてコイルスプリング７の変位、即ち操舵トルクが大きくなり、突起１１が凹部１２の位置にあるときには、図８ｂに示すように当該突起１１が凹部１２に嵌入するので、運転者はステアリングホイールの中立位置を認識することができる。
【００１５】
なお、前記第１実施形態は、何れもコイルスプリング７の変位量を調整することでリテーナ６によるラック２の押圧力を調整するものであり、具体的にはラック２の背面に凸部８を設けてコイルスプリング７の圧縮変位量を調整するものであるが、操舵トルクを調整するためには、リテーナ６によるラック２の押圧力が調整されればよいので、コイルスプリング７の変位量は相対的に大きくても小さくてもよい。つまり、ラック２の背面に凸部８を設ける代わりに凹部を設ければ、その部分ではリテーナ６によるラック２の押圧力が小さくなり、操舵トルクが小さくなる。即ち、本実施形態の摩擦力調整構造は、コイルスプリングの変位量を調整するものであれば、如何様な形態も採用することができる。
【００１６】
次に、本発明の操舵装置の第２実施形態について説明する。本実施形態の操舵装置が適用されるラックアンドピニオン式油圧パワーステア輪装置の概略構成は、前記第１実施形態の図１と同様である。本実施形態でも、前記第１実施形態と同様に、前記リテーナ６によって押圧されるラック２の背面のうち、当該ラック２の揺動範囲内に、リテーナ６との間の押圧力を調整する摩擦力調整構造を設けるのであるが、この摩擦力調整構造の構成そのものが前記第１実施形態と異なる。
【００１７】
具体的には、図９、図１０に示すように、ラック２の背面の形状を変形してリテーナ６との接触位置を変化させる。即ち、ラック２の背面形状は、本来、半円弧断面であるが、リテーナ６とラック２背面との摩擦力を調整するために、リテーナ６側に先細りの長円弧断面部１３を形成する。例えばリテーナ６の中心とラック２の半円弧断面の中心とを結ぶ線分に対し、リテーナ６ーラック２接触点と前記ラック２の半円弧断面の中心とを結ぶ線分のなす角度を接触角度φと定義すると、図１０ａに示す半円弧断面のラック２背面の接触角度φに対し、図１０ｂに示す長円弧断面部１３の接触角度φの方が狭い。ちなみに、リテーナ６がラック２の背面に当接しているときも、長円弧断面部１３に当接しているときも、コイルスプリング７の変位は同じとし、リテーナ６がラック２を押圧する押圧力も同じとした。
【００１８】
リテーナ６がラック２を押圧する押圧力をＰ、リテーナ６とラック２との摩擦係数をμとすると、リテーナ６とラック２との摩擦力Ｆは、Ｆ＝μ×Ｐｃｏｓφで表れる。接触角度φは９０°以下であるから、リテーナ６がラック２を押圧する押圧力Ｐが一定、リテーナ６とラック２との摩擦係数μも一定とすると、接触角度φが小さいほど、摩擦力Ｆは大きい。従って、摩擦力調整構造である長円弧断面部１３とリテーナ６とが接触しているときの方が、それ以外のラック２背面と接触しているときよりも摩擦力が大きく、結果的に操舵トルクも大きい。
このように、本実施形態では、前記第１実施形態の効果に加えて、例えばラック２の背面形状を調整することにより、ラック２の揺動に応じてリテーナ６とラック２背面との接触角度φが変化することでリテーナ６とラック２背面との摩擦力を調整する構成としたため、構成や製作、加工が容易となり、実用化し易い。
【００１９】
なお、前記第２実施形態は、リテーナ６とラック２背面との接触角度を調整することでリテーナ６とラック２との摩擦力を調整するものであり、具体的にはラック２の背面に長円弧断面部１３を設けて接触角度φを調整するものであるが、操舵トルクを調整するためには、リテーナ６とラック２背面との接触角度が調整されればよいので、リテーナ６とラック２背面との接触角度は相対的に大きくても小さくてもよい。つまり、ラック２の背面に長円弧断面部１３を設ける代わりに短円弧断面部を設ければ、その部分ではリテーナ６とラック２との摩擦力が小さくなり、操舵トルクが小さくなる。即ち、本実施形態の摩擦力調整構造は、リテーナとラック背面との接触角度を調整するものであれば、如何様な形態も採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の操舵装置を適用したラックアンドピニオン式油圧パワーステアリング装置の概略構成図である。
【図２】図１のラックアンドピニオン式油圧パワーステアリング装置のラックとピニオンとの噛合部分の詳細図である。
【図３】本発明の操舵装置の第１実施形態を示すものであり、（ａ）は摩擦力調整構造のないラックとピニオンとの噛合部分の説明図、（ｂ）は摩擦力調整構造を設けたラックとピニオンとの噛合部分の説明図である。
【図４】図３の操舵装置の説明図であり、（ａ）は摩擦力調整構造のないラックとリテーナ及びコイルスプリングとの状態説明図、（ｂ）は摩擦力調整構造を設けたラックとリテーナ及びコイルスプリングとの状態説明図である。
【図５】図３の第１実施形態の他の実施形態を示すものであり、摩擦力調整構造として更に帯状突起を設けたラックとリテーナ及びコイルスプリングとの状態説明図である。
【図６】図３の第１実施形態の更に他の実施形態を示すものであり、摩擦力調整構造の上に窪みを設けたラックとピニオンとの噛合部分の説明図である。
【図７】図３の第１実施形態の更に他の実施形態を示すものであり、摩擦力調整構造の上に突起を設けたラックとピニオンとの噛合部分の説明図である。
【図８】図７の操舵装置のラックとリテーナ及びコイルスプリングとの状態説明図である。
【図９】本発明の操舵装置の第２実施形態を示すものであり、（ａ）は摩擦力調整構造のないラックとピニオンとの噛合部分の説明図、（ｂ）は摩擦力調整構造を設けたラックとピニオンとの噛合部分の説明図である。
【図１０】図９の操舵装置の説明図であり、（ａ）は摩擦力調整構造のないラックとリテーナ及びコイルスプリングとの状態説明図、（ｂ）は摩擦力調整構造を設けたラックとリテーナ及びコイルスプリングとの状態説明図である。
【符号の説明】
【００２１】
１はピニオン
２はラック
３はステアリングギヤケース
４はシリンダ室
５はピストン
６はリテーナ
７はコイルスプリング
８は凸部（摩擦力調整構造）
９は帯状突起（摩擦力調整構造）
１０は窪み
１１は突起（摩擦力調整構造）
１２は凹部
１３は長円弧断面部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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