(57)【要約】【課題】ラック軸とピニオンシャフトの噛合いを安定して保つことが出来るラックピニオン式舵取装置を提供する。【解決手段】ギヤハウジング２０内でラック軸１２とピニオンシャフト２４を噛合させ、この噛合する方向へラック１２軸を背後から押し付けるラックガイド３１を前記ギヤハウジング２０のガイド穴３０に摺動可能に案内したラックピニオン式舵取装置において、前記ガイド穴３０を前記噛合方向においてラック軸１２を挟んで両側に形成し、ピニオンシャフト２４側のガイド穴３０に案内支持される延伸部３１ｃを前記ラックガイド３１に設けたことによって、ラックガイド３１の傾きを抑えた。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギヤハウジング内でラック軸とピニオンシャフトを噛合させ、この噛合する方向へラック軸を背後から押し付けるラックガイドを前記ギヤハウジングのガイド穴に摺動可能に案内したラックピニオン式舵取装置において、
前記ガイド穴を前記噛合方向においてラック軸を挟んで両側に形成し、ピニオンシャフト側のガイド穴に案内支持される延伸部を前記ラックガイドに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】
請求項１に記載のラックピニオン式舵取装置において、
前記ラックガイドにはラック軸を挿通できる断面Ｕ字形のラック軸用挿通溝が形成され、ラックガイドにはラック軸用挿通溝の両側でラック軸の中心からピニオンシャフト側にかけて前記延伸部が設けられていることを特徴とするラックピニオン式舵取装置。
【請求項３】
請求項１に記載のラックピニオン式舵取装置において、
前記ラックガイドにはラック軸を挿通できる断面円形のラック軸用挿通穴が形成され、ラックガイドにはラック軸用挿通穴を除いたラック軸の中心からピニオンシャフト側にかけて前記延伸部が設けられていることを特徴とする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、ラック軸とピニオンシャフトを使って車輪の向きを変え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に開示されたものがある。
【０００３】
図５に示すラックピニオン式ステアリング装置１００は、ハンドル操舵により回転するピニオンシャフト１０１と、このピニオンシャフト１０１に噛み合うラック軸１０２と、ピニオンシャフト１０１とラック軸１０２を覆うギヤハウジング１０３と、このギヤハウジング１０３に前記噛合い方向に摺動可能に案内されるラックガイド１０４と、このラックガイド１０４のラック軸１０２側に装着されラック軸１０２を摺動可能に支持する摺動片１０５と、ギヤハウジング１０３に螺着される蓋１０６と、ラックガイド１０４と蓋１０６間に介挿されラックガイド１０４をラック軸１０２に押付けるバネ１０７とを備えている。
【０００４】
前記ピニオンシャフト１０１は、一対の軸受１１０、１１１を介してギヤハウジング１０３に回転可能に軸支される。ラック軸１０２の両端は、図略の車輪に連結されている。ギヤハウジング１０３には、ラックガイド１０４を摺動可能に案内するガイド穴１０８が形成されている。ラックガイド１０４の外周、ガイド穴１０８の内周は共に円形で、外周と内周間にラックガイド１０４が摺動できるようにごくわずかな隙間がある。この隙間分だけ、ラックガイド１０４が傾く可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２４５８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記ラック軸１０２には、ピニオンシャフト１０１、車輪から様々な力が作用する。これらの力は、互いに直交する３方向の軸力、２つの傾動力、１つの回転力に分解できる。互いに直交する３方向の軸力は、ラック軸１０２の軸線方向の軸力と、この軸線に対して直交する２方向の軸力がある。傾動力はラック軸１０２の軸線を含む平面内でラック軸１０２を傾ける力であり、互いに直交する２平面内にそれぞれ傾動力がある。回転力はラック軸１０２の軸線回りにラック軸１０２を回転させる力である。
【０００７】
前記ラックガイド１０４は摺動片１０５を介してラック軸１０２に接触しているため、ラック軸１０２にかかる力によって、ラックガイド１０４に様々な力が作用する。この様々な力は、互いに直交する３方向の軸力、２つの傾動力、１つの回転力に分解できる。互いに直交する３方向の軸力は、ラックガイド１０４の軸線方向の軸力と、この軸線に対して直交する２方向の軸力がある。傾動力はラックガイド１０４の軸線を含む平面内でラックガイド１０４を傾ける力であり、互いに直交する２平面内にそれぞれ傾動力がある。回転力はラックガイド１０４の軸線回りにラックガイド１０４を回転させる力である。
【０００８】
前記ラックガイド１０４はこの軸線方向の長さが短く、ラックガイド１０４の一端で傾動力が作用するため、ラックガイド１０４が傾きやすい。このためラック軸１０２とピニオンシャフト１０１の噛合いを保持する力が低下し、ラック軸１０２とピニオンシャフト１０１の歯同士の干渉音が発生する場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、ギヤハウジング内でラック軸とピニオンシャフトを噛合させ、この噛合する方向へラック軸を背後から押し付けるラックガイドを前記ギヤハウジングのガイド穴に摺動可能に案内したラックピニオン式舵取装置において、前記ガイド穴を前記噛合方向においてラック軸を挟んで両側に形成し、ピニオンシャフト側のガイド穴に案内支持される延伸部を前記ラックガイドに設けたものである。
【００１０】
この構成によれば、ラックガイドの傾動中心が、ラック軸の軸線により近くなるため、ラック軸とピニオンシャフトの噛合いを安定して保持できる。しかも、ラックガイドを延伸部だけ長くしたことにより、ラックガイドの傾きが小さくなり、ラック軸とピニオンシャフトの噛合いをより一層安定して保持でき、ラック軸とピニオンシャフトの歯同士の干渉音を低減できる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、ラックガイドにラック軸を挿通できる断面Ｕ字形のラック軸用挿通溝を形成し、ラックガイドにラック軸用挿通溝の両側でラック軸の中心からピニオンシャフト側にかけて前記延伸部を設けたものである。
【００１２】
この構成によれば、ラック軸用挿通溝がラック軸の軸線方向に貫通し、ピニオンシャフト側へ貫通しているため、ラック軸用挿通溝を鍛造で容易に成形できる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、ラックガイドにラック軸を挿通できる断面円形のラック軸用挿通穴を形成し、ラックガイドにラック軸用挿通穴を除いたラック軸の中心からピニオンシャフト側にかけて前記延伸部を設けたものである。
【００１４】
この構成によれば、ラック軸用挿通穴がラック軸の軸線方向に貫通しているため、ラック軸用挿通穴を鍛造で容易に成形できる。ガイド穴と接触する延伸部の壁面が、ピニオンシャフトの軸線方向のみならず、ラック軸の軸線方向にも設けられているため、ラックガイドのピニオンシャフトの軸線方向の傾きが抑えられるのみならず、ラック軸の軸線方向の傾きが抑えられる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ラックガイドがラック軸の軸線に近いところで傾くため、ラック軸とピニオンシャフトの噛合いを安定して保つことが出来る。しかも、ラックガイドが延伸部だけ長くしたことにより、ラックガイドの傾きが少なくなり、ラック軸とピニオンシャフトの噛合いをより一層安定して保つことが出来る。噛合いが安定することにより、ラック軸とピニオンシャフトの歯同士の干渉音を低減できるメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態におけるラックピニオン舵取装置の全体構成図である。
【図２】本発明の実施形態における図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の実施形態における図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態における図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】従来の舵取装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の一実施形態について、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は図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【００１８】
略円筒状のラックハウジング１０には挿通穴１１が貫通しており、この挿通穴１１にラック軸１２が挿通されている。ラック軸１２の両端にボールジョイント１３の一端が連結され、ボールジョイント１３の他端には図略の車輪がそれぞれ連結され、ラック軸１１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。ラックハウジング１０の図１の左端において、挿通穴１１にラック軸用ブッシュ１４が挿入され、さらに挿通穴１１にストッパ１５が圧入されている。ラック軸用ブッシュ１４の一端には、半径方向に突出したフランジ部１４ａが形成されており、このフランジ部１４ａが挿通穴１１の段部１１ａと圧入されたストッパ１５で挟み込まれることによって、ラック軸用ブッシュ１４は挿通穴１１に固定される。
【００１９】
ラックハウジング１０の図１の右端において、これと交差する方向にギヤハウジング２０が一体形成され、このギヤハウジング２０に図２に示すようにシャフト挿入穴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２４が回転可能に軸支されている。ピニオンシャフト２４にはピニオン２４ａが形成され、このピニオン２４ａにラック軸１２のラック１２ａ（図３参照）が噛合している。ピニオンシャフト２４には、軸受２３の両側にフランジ部２４ｂとリング溝２４ｃが形成され、リング溝２４ｃにリング２５が嵌め込まれている。リング２５とフランジ部２４ｂによって、ピニオンシャフト２４は軸受２２に対し、ピニオンシャフト２４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２１ａが形成され、このめねじ部２１ａに留め金２６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２４のフランジ部２４ｂに対応する位置に段部２１ｂが形成され、この段部２１ｂと留め金２６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２４に摺動可能に当接している。
【００２０】
ギヤハウジング２０にはシャフト挿入穴２１に対してラック軸１２の軸線Ｐ方向にずれた位置で、シャフト挿入穴２１と交差する方向、即ち図３の左右方向にガイド穴３０が形成されている。このガイド穴３０は円筒状の穴で、一端が開口し、他端に壁３０ｂを有する。壁３０ｂは図３においてピニオンシャフト２４よりも右側に形成されている。ガイド穴３０はラック軸１２よりも大径の穴であり、このガイド穴３０にラックガイド３１が摺動可能に案内されている。ガイド穴３０の開口側の一端にはめねじ部３０ａが形成され、このめねじ部３０ａに蓋３２が螺着されている。蓋３２とラックガイド３１間にはコイルバネ３４が介挿され、コイルバネ３４が半径方向に移動しないように、コイルバネ３４はラックガイド３１の蓋３２側の端面に形成された収納穴３１ａに遊嵌されている。ラックガイド３１は円筒状の部材に、ラック軸１２を挿通させるため、断面Ｕ字形のラック軸用挿通溝３６を切り欠いて形成したものである。
即ち、ラックガイド３１にはラック軸１２の軸線Ｐ方向（図３の手前と奥の方向）に貫通しかつ蓋３２と反対側へ開口したラック軸用挿通溝３６が形成されている。これにより、ラックガイド３１にはラック軸１２の軸線Ｐから壁３０ｂ近くにかけて延伸部３１ｃが一体形成されている。この延伸部３１ｃは、ラック軸１２の軸線Ｐより壁３０ｂにかけてのガイド穴３０に案内支持されている。ガイド穴３０の内周とラックガイド３１の外周間には、ラックガイド３１が図３の上下方向に摺動できるようにごくわずかな隙間が存在し、その隙間分だけラックガイド３１が傾く可能性がある。ラック軸用挿通溝３６の蓋３２側の取付け面３６ａは、ラック軸１２の軸線Ｐ回りに断面円弧状に形成され、この取付け面３６ａ全体に渡ってラック軸用シート４０が固着されている。ラック軸用シート４０にラック軸１２の背面１２ｂが摺動可能に当接しており、背面１２ｂは、ラック軸１２の軸線Ｐ回りに断面円弧状に形成されている。前記ラックガイド３１には収納穴３１ａとラック軸用挿通溝３６を繋ぐ断面円形の貫通穴３１ｂがラックガイド３１の軸線方向（軸線Ｐと交わる方向）に形成され、この貫通穴３１ｂにラック軸用シート４０の断面円形の突起４０ａが圧入されている。ラック軸用シート４０は断面円弧状の一枚のシートであり、貫通穴３１ｂに対応する位置のみ突起４０ａが形成され、この突起４０ａが貫通穴３１ｂに圧入され固定される構成になっている。これによって、ラック軸１２の背面１２ｂがラック軸用シート４０当接して摺動可能した際、ラック軸用シート４０がラック軸方向に移動しない。
【００２１】
ピニオンシャフト２４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。
【００２２】
図２に示すように、ラック軸１２は断面形状がＤ字に似ていることからＤ型ラック軸と呼ばれている。図１において、ラック軸１２の左側は、ラック軸用ブッシュ１４に挿通できるように、断面円形に形成されている。
【００２３】
ラック軸１２は鉄の材質で主に作られており、ラック１２ａは鍛造によって形成され、切削と研磨によって背面１２ｂが所定の寸法に加工される。摩耗を防ぐために、背面１２ｂに焼入れ処理がなされる。ラック軸用シート４０は、樹脂と金属の複層からなり、この樹脂層がラック軸１２の背面１２ｂに接触する。樹脂層の摩擦係数は非常に小さい。ラックガイド３１はアルミ合金で作られており、鍛造によって外周、ラック軸用挿通溝３６が所定の寸法になるよう加工される。
【００２４】
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。
【００２５】
図略のハンドルを操作すると、ピニオンシャフト２４が回転し、ラック軸１２の軸方向の移動に変換され、図略の車輪の向きが変わる。ラック軸１２は、図１においてラックハウジング１０の左側でラック軸用ブッシュ１４に軸方向移動可能に支持され、図１においてラックハウジング１０の右側でラック軸用シート４０とピニオンシャフト２４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３１は、ラック１２ａとピニオン２４ａの噛合い方向にガイド穴３０に摺動可能に支持され、コイルバネ３４によってラック軸用シート４０が背面１２ｂに当接する方向に押付けられる。
【００２６】
ラック軸１２には、ピニオンシャフト２４との噛合い反力が作用するとともに図略の車輪から様々な力が作用する。車輪からの力として車輪の向きを変える力、車輪の上下動の力などがある。ラック軸１２にかかる力は、互いに直交する３方向の軸力、２つの傾動力、１つの回転力に分解できる。互いに直交する３方向の軸力は、ラック軸１２の軸線方向の軸力と、この軸線に対して直交する２方向の軸力がある。傾動力はラック軸１２の軸線を含む平面内でラック軸１２を傾ける力であり、互いに直交する２平面内にそれぞれ傾動力がある。回転力はラック軸１２の軸線回りにラック軸１２を回転させる力である。
【００２７】
ラック軸１２にかかる様々な力は、ラック軸用ブッシュ１４とラック軸用シート４０で受け止めることができる。ラック軸用シート４０で受けることにより、ラックガイド３１に様々な力がかかる。この様々な力は、互いに直交する３方向の軸力、２つの傾動力、１つの回転力に分解できる。互いに直交する３方向の軸力は、ラックガイド３１の軸線方向の軸力と、この軸線に対して直交する２方向の軸力がある。傾動力はラックガイド３１の軸線を含む平面内でラックガイド３１を傾ける力であり、互いに直交する２平面内にそれぞれ傾動力がある。回転力はラックガイド３１の軸線回りにラックガイド３１を回転させる力である。
【００２８】
このように、上述した実施形態のラックピニオン式舵取装置は、ガイド穴３０がピニオン２４ａとラック１２ａの噛合方向においてラック軸１２を挟んで両側に形成され、このガイド穴３０にラックガイド３１が摺動可能に案内支持されている。このラックガイド３１に、ガイド穴３０のピニオンシャフト２４側で案内支持される延伸部３１ｃが一体形成されている。ラック軸１２の軸線Ｐに対して直角な平面内でラックガイド３１を傾けようとする傾動力に対し、ラックガイド３１は軸線Ｐと平行でしかも軸線Ｐの近傍の軸線回りに傾くため、ラック軸１２を安定した状態で支持できる。ラック軸１２を安定した状態で支持できるため、ラック軸１２とピニオンシャフト２４の歯同士の干渉音を低減できる。なお、ラックガイド３１の軸線方向の長さを、従来に比べて約倍近くにすると、ラックガイド３１の傾きを約半分に抑えることができ、ラック軸１２を安定した状態で支持できるので好ましい。
【００２９】
ラック軸１２の軸線Ｐに対して直角な平面内でラックガイド３１を傾けようとする傾動力に対しラックガイド３１の傾きを抑えるために、延伸部３１ｃは、少なくとも、ラック軸１２の軸線Ｐからラック１２ａを越えた位置まであることが望ましい。
【００３０】
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。
【００３１】
上述した実施形態は、コラム電動モータ式動力舵取装置に適用したが、ラックハウジングに油圧シリンダも設け、この油圧シリンダでパワーアシストする油圧式動力舵取装置にも適用できる。ステアリングコラムに電動モータ、減速機を用いないマニュアル式にも適用できる。
【００３２】
また、上述した実施形態は、ラックガイド３１にラック軸１２の軸線Ｐ方向に貫通しかつ下方へ開口したラック軸用挿通溝３６を形成した例について述べたが、図４に示すように、ラックガイド３７にラック軸１２の軸線方向に貫通するラック軸用挿通穴３８を形成しても良い。このラック軸用挿通穴３８はラック軸１２の軸線Ｐ回りに断面円形に形成した穴であり、ラック軸用挿通穴３８の蓋３２側の取付け面３８ａにラック軸用シート４０を固着する。この場合も同様に、ラックガイド３７のラック軸１２の軸線Ｐから壁３０ｂ近くにかけての部分が延伸部３７ｃとなる。この実施形態は、ガイド穴３０の壁３０ｂ近くでラック軸１２の軸線方向の壁がラックガイド３７にあるため、ピニオンシャフト２４の軸線に対して直角な平面内でラックガイド３７を傾けようとする傾動力に対し、ラックガイド３７の傾きを従来に比べて低減させることができ、ラック軸１２を安定した状態で支持できる。ラック軸１２の軸線Ｐに対して直角な平面内でラックガイド３７を傾けようとする傾動力に対し、ラックガイド３７は図３のラックガイド３１と同様な効果が得られる。
【００３３】
さらに、上述した実施形態は、ラックガイド３１をラック軸１２に押付けるバネ３４として、コイルバネを使用したが、皿バネでも良い。
【符号の説明】
【００３４】
１２：ラック軸、１２ａ：ラック、１２ｂ：背面、２０：ギヤハウジング、２４：ピニオンシャフト、２４ａ：ピニオン、３０：ガイド穴、３１：ラックガイド、３１Ｃ：延伸部、３２：蓋、３４：コイルバネ、３６：ラック軸用挿通溝、３６ａ：取付け面、３７：ラックガイド、３８：ラック軸用挿通穴、３８ａ：取付け面、４０：ラック軸用シート
【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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