(57)【要約】【課題】  部材間のフリクションを低減し、操舵フィーリングを向上させ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】ピニオン軸に噛み合うラック歯部を有するラック軸と、ハウジングと、ラックリテーナ収容部に設けられたラックリテーナ本体部と、ラックリテーナ本体部に支持されるシャフトと、ラックリテーナ本体部に収容され、シャフトに回転自在に支持されるとともに、ラック軸のラック歯部の径方向反対側を支持する転がり軸受と、シャフトを支持する支持面とを有するラックピニオン式ステアリング装置において、支持台座は、シャフトをこの支持台座の軸心周りに相対回転可能に形成されることとした。【選択図】        図３
2008168695.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み合うラック歯部を有するラック軸と、
前記ピニオン軸を収容するピニオン軸収容部と、前記ラック軸を収容するラックリテーナ収容部と、前記ラック軸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たラックリテーナ本体部と、
前記ラックリテーナ本体部に支持されるシャフトと、
前記ラックリテーナ本体部に収容され、前記シャフトに回転自在に支持されるとともに、前記ラック軸のラック歯部の径方向反対側を支持する転がり軸受と、
前記シャフトを支持する支持面とを有する支持台座と、
前記支持台座を前記ラック軸と前記ピニオン軸との噛み合い方向に付勢する付勢部材と
を有するラックピニオン式ステアリング装置において、
前記支持台座は、前記シャフトをこの支持台座の軸心周りに相対回転可能に形成されること
を特徴とするラックピニオン式ステアリング装置。
【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軸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、ラックピニオン式ステアリング装置においては、ラック軸を背面から支持する支持装置の本体に円筒ローラを収容することにより、ラック軸の軸線方向移動の抵抗力を低減している。この円筒ローラは軸にニードル軸受を介して支持され、この軸は円筒状の本体に支持されている（例えば、特許文献１参照）。
【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、この軸と円筒状の本体とは円筒状の本体を中心とした回転方向に対して拘束されているため、ラック軸側から円筒ローラに対してねじれ方向の入力があった場合、部材間のフリクションが増大し、操舵フィーリングが悪化するおそれがあった。
【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、部材間のフリクションを低減し、操舵フィーリングを向上させ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み合うラック歯部を有するラック軸と、前記ピニオン軸を収容するピニオン軸収容部と、前記ラック軸を収容するラックリテーナ収容部と、前記ラック軸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たラックリテーナ本体部と、前記ラックリテーナ本体部に支持されるシャフトと、前記ラックリテーナ本体部に収容され、前記シャフトに回転自在に支持されるとともに、前記ラック軸のラック歯部の径方向反対側を支持する転がり軸受と、前記シャフトを支持する支持面とを有するラックピニオン式ステアリング装置において、前記支持台座は、前記シャフトをこの支持台座の軸心周りに相対回転可能に形成されることとした。
【０００６】
よって、部材間のフリクションを低減し、操舵フィーリングを向上させ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８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１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、ラックピニオン式ステアリング装置１、ステアリングホイールＳＷ、トルクセンサＴＳ、ラック軸１０、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ＥＣＵ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軸１０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を介してラック軸１０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ＥＣＵによりモータＭを駆動してラック軸１０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ＥＣＵ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Ｍを駆動して転舵輪７と接続したラック軸１０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１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、ラック軸１０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、ｘ軸と直交しステアリングホイールＳＷ側をｙ軸正方向と定義する。
【００１３】
ラック軸１０はラックチューブ２に収容され、図外の転舵輪７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。ラック軸１０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である。なお、ピニオン軸４に対しラック軸１０方向をｚ軸正方向とする。
【００１５】
ハウジング３０はピニオン軸収容部３１、ラックリテーナ収容部３２を有し、それぞれにおいてピニオン軸４、ラック軸１０が互いに噛合った状態で収容される。ハウジング３０内部にはピニオン軸４、ラックリテーナ２０、リテーナ支持部４０が設けられ、ラックリテーナ２０とピニオン軸４との間にはラック軸１０が設けられて歯部１１においてピニオン軸４の歯部４１と噛合う。
【００１６】
ラックリテーナ２０は円柱の一端部を円筒状にくり貫いた形状であり、ｘ軸方向（ラック軸１０軸方向）から見て略コの字形に形成されている。このラックリテーナ２０は転がり軸受１００、シャフト２００、支持台座３００、およびコイルばね５０を介してリテーナ支持部４０に支持され、円弧状の摺接面２１においてラック軸１０に当接してラック軸１０をｚ軸負方向に付勢する。摺接面２１には低摩擦シートが貼付され、ラック軸１０との摩擦を低減する。
【００１７】
また、ラックリテーナ２０のｚ軸正方向側には二股に突出する突起部２２が設けられ（図７参照）、二股の股部２３においてシャフト２００を保持する。このシャフト２００はｙ軸方向を軸方向とし、転がり軸受１００を回転可能に支持する。したがって転がり軸受１００はｙ軸を軸として回転可能に設けられることとなる。
【００１８】
また、ラックリテーナ２０はｚ軸負方向側であって突起部２２の付け根部分において開口し、シャフト２００に軸支された転がり軸受１００の外周部１１０がラックリテーナ２０の摺接面２１に出現するよう設けられている。組み付け後においては、転がり軸受外周部１１０は摺接面２１のｚ軸正方向端部２１ａよりもｚ軸負方向側に突出し、常にラック軸１０と当接する。
【００１９】
転がり軸受１００およびシャフト２００のｚ軸正方向側には支持台座３００が設けられている。この支持台座３００は円柱部材の軸方向一端面をｚ軸正方向にすり鉢状にくり貫いた形状であり、このすり鉢状のベアリング収容凹部３１０に転がり軸受１００を収装する。
【００２０】
収装時には転がり軸受１００とベアリング収容凹部３１０とは接触しないよう離間して設けられ、転がり軸受１００の回転を阻害しないよう設けられている。また、支持台座３００のｚ軸正方向側にはｚ軸正方向側が小径となる段部を有し、この段部はコイルばね５０に係止される係止部３３０となる。
【００２１】
組み付け時において、シャフト２００は支持台座３００の支持面３２０によってｚ軸正方向側を係止され、シャフト２００および転がり軸受１００は支持台座３００を介してコイルばね５０によりｚ軸正方向側に付勢されている。これにより、転がり軸受１００は常時ラック軸１０に当接して付勢され、操舵時にラック軸１０がｘ軸方向に摺動した際に回転し、ラック軸１０の摺動抵抗を低減する。
【００２２】
［支持台座の詳細］
図４は支持台座３００の斜視図、図５はｘ軸負方向正面図、図６はＡ−Ａ断面図である（図５参照）。また、図７は組み付け時における支持台座３００付近のｘ−ｚ平面断面図、図８は図７の拡大図である。
【００２３】
上述のように支持台座３００は円柱部材の軸方向一端面をすり鉢状にくり貫いてベアリング収容凹部３１０を形成する。すり鉢状に設けられることでベアリング収容凹部３１０は中心軸に対し点対称となり、全周にわたって同一形状となる。したがって、転がり軸受１００がｚ軸を中心に回転した場合であってもベアリング収容凹部３１０は転がり軸受１００と接触せず、転がり軸受１００は回転を阻害することなく収装される。
【００２４】
また、ｚ軸負方向側端部には全周にわたってｘ−ｙ平面に対し平行な支持面３２０が形成され、シャフト２００のｚ軸正方向側を係止してシャフト２００を支持する。支持面３２０が全周にわたってｘ−ｙ平面に対し平行であるため、シャフト２００はｚ軸ｘ−ｙ平面内において支持面３２０上をｚ軸を回転軸として自由に回転可能となる。
【００２５】
したがって、ラック軸１０が捩れてシャフト２００の回転を係止するラックリテーナ２０がｚ軸を中心として回転し、シャフト２００および転がり軸受１００に対し捩り方向に力が作用した場合であっても、支持面３２０上でシャフト２００が自由に回転するためシャフト２００および転がり軸受１００に作用する捩り入力が低減される。これにより支持台座３００に対するシャフト２００の捩り入力の逃がし効果が最大となり、部材間のフリクションが低減されて操舵フィーリングの悪化が抑制される。
【００２６】
また、支持台座３００のベアリング収容凹部３１０がすり鉢状に形成されているため、シャフト２００および転がり軸受１００に捩り入力が作用してｚ軸周りに回転した場合であっても、転がり軸受１００とベアリング収容凹部３１０とが接触・干渉することはなく、転がり軸受１００は回転自由に保たれる。
【００２７】
これにより、ラック軸１０の摺動抵抗の低減が確保されて操舵フィーリングがさらに向上する。また、凹部３１０はすり鉢状であって、支持面３２０はｘ−ｙ平面に対し平行であるため、支持台座３００が全周にわたって同一形状となる。したがって、支持台座３００の組み付け時において支持台座３００に対するシャフト２００の回転方向の方向性を無視することが可能である。
【００２８】
さらに、支持台座３００はシャフト２００に対して揺動可能に設けられている。すなわち、支持台座３００はｘ−ｚ平面内においてｙ軸を中心としてラックリテーナ２０とは独立して揺動可能に設けられている。
【００２９】
したがってラックリテーナ２０の中心軸がｚ軸から傾斜した場合であっても、支持台座３００がラックリテーナ２０とは独立して揺動するため、支持台座３００はコイルばね５０によってラック軸１０をｚ軸負方向（ラック軸１０に対し垂直）に付勢することが可能である。
【００３０】
［実施例１の効果］
（１）ピニオン軸４と、ピニオン軸４に噛み合うラック歯部１１を有するラック軸１０と、ピニオン軸４を収容するピニオン軸収容部３１と、ラック軸１０を収容するラックチューブ２（ラック軸収容部）と、ラック軸１０の背面側（ｚ軸正方向側）に設けられたラックリテーナ２０収容部３２と、を有するハウジング３０と、ラックリテーナ２０収容部３２に設けられたラックリテーナ２０（ラックリテーナ本体部）と、ラックリテーナ２０に支持されるシャフト２００と、ラックリテーナ２０に収容され、シャフト２００に回転自在に支持されるとともに、ラック軸１０のラック歯部１１の径方向反対側を支持する転がり軸受１００と、シャフト２００を支持する支持面３２０とを有するラックピニオン式ステアリング装置１において、支持台座３００は、シャフト２００をこの支持台座３００の軸心（ｚ軸方向）に対して回転方向に相対回転可能に形成されることとした。
【００３１】
これにより、ラック軸１０が捩れてシャフト２００の回転を係止するラックリテーナ２０がｚ軸を中心として回転し、シャフト２００および転がり軸受１００に対し捩り方向に力が作用した場合であっても、支持面３２０上でシャフト２００が自由に回転するためシャフト２００および転がり軸受１００に作用する捩り入力が低減される。よって部材間のフリクションが低減され、操舵フィーリングの悪化を抑制することができる。
【００３２】
以下、実施例１の変形例を示す。
（実施例１−１）
図９は支持台座を中空形状とした場合の斜視図である。実施例１の支持台座３００は端面をすり鉢状にくり貫いた形状であったが、転がり軸受１００がｚ軸周りに回転した場合であっても干渉しない形状であればよいため、実施例１−１では支持台座３００ａを中空円筒形状とする。この場合、内周面３１０ａにおいて転がり軸受１００を収装する。
【００３３】
（実施例１−２）
図１０は支持台座を単純な円筒とした例である。実施例１の支持台座３００はコイルばね５０に係止される係止部３３０を有していたが、転がり軸受１００を収装可能であってコイルばね５０によって確実に係止されるのであれば、係止部３３０を省略して単純円筒の支持台座３００ｂとしてもよい。
【００３４】
（実施例１−３）
図１１は支持面３２０ｃ上にシャフト２００が着座可能な凹部３４０ｃを設けた支持台座３００ｃの斜視図である。この凹部３４０ｃは、ラック軸１０側からの入力に応じてシャフト２００が乗り越えられる程度の深さであるものとする。
【００３５】
凹部３４０ｃを設けたことでシャフト２００が安定して保持され、わずかな捩り入力に対するシャフト２００の回転が低減されてノイズ等を低減することができる。また、シャフト２００が凹部３４０ｄから脱出可能であるため、ラック軸１０側からの入力に応じて支持台座３００ｃとシャフト２００とを相対回転可能とすることができる。脱出後は実施例１と同様にシャフト２００は支持面３２０ｃに対しスムーズに回転する。
【００３６】
（実施例１−４）
図１２はシャフト２００を着座させる凹部３４０ｄを複数設けた支持台座３００ｄの斜視図である。全周にわたって凹部３４０ｄが設けられているため、シャフト２００は１つの凹部３４０ｄを乗り越えた後も容易に次の凹部３４０ｄに着座するため、シャフト２００の安定性がさらに向上する。さらに、支持台座３００が全周にわたって同一形状となるため、支持台座３００ｄ組み付け時の回転方向の方向性を無視することができる。
【実施例２】
【００３７】
実施例２につき図１３に基づき説明する。基本構成は実施例１と同様であるため異なる点についてのみ説明する。実施例１の支持台座３００におけるベアリング収容凹部３１０はすり鉢状であって全周にわたって同一形状であったが、実施例２のベアリング収容凹部３１０'は一定の回転許容範囲をもって転がり軸受１００を収容可能な長方形に設けられている点で異なる。
【００３８】
図１３は実施例２における支持台座３００'と転がり軸受１００、シャフト２００の斜視図である。ベアリング収容凹部３１０'は転がり軸受１００を収容可能な長方形に設けられ、組み付け時においては転がり軸受１００のｚ軸周りの回転を一定の許容範囲をもって収容可能な大きさに設けられている。
【００３９】
シャフト２００は支持面３２０'上に設けられた凹部３４０'に着座する。実施例１−３と同様に、凹部３４０'はラック軸１０側からの入力に応じてシャフト２００が乗り越えられる程度の深さであるものとする。このため、組み付け時においてシャフト２００がｚ軸方向を中心として回転した場合、転がり軸受１００は一定の許容範囲でベアリング収容凹部３１０'内をｚ軸周りに回転する。
【００４０】
［実施例２の効果］
シャフト２００が凹部３４０'から脱出して支持面３２０'上を一定の許容範囲内で自由に相対回転し、実施例１と同様にラック軸１０からの捩り入力があった場合でもフリクションを低減することができる。また、凹部３４０'により捩り入力がない場合はシャフト２００を安定して着座させることができる。
【００４１】
以下、実施例２の変形例を示す。
（実施例２−１）
図１４は実施例２−１における支持台座３００''の斜視図である。実施例２では凹部３４０'が設けられていたが、実施例２−１では省略されている。凹部を設けないことで支持面３２０''上でシャフト２００が自由に回転し、実施例２と比べ部材間のフリクションが低減されて操舵フィーリングが向上する。
【００４２】
［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。
【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、
前記支持台座は、前記転がり軸受の一部を支持する収容凹部を有し、
前記収容凹部は、前記転がり軸受が前記支持台座に対して相対回転するとき、この転がり軸受と干渉しないように形成されること
を特徴とするラックピニオン式ステアリング装置。
【００４５】
転がり軸受と支持台座とのフリクションをさらに低減することができる。
【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、
前記支持面は、前記シャフトが着座可能な凹部を有し、この凹部は、前記ラック軸側からの入力に応じて前記シャフトが乗り越えられる程度の深さであること
を特徴とするラックピニオン式ステアリング装置。
【００４７】
凹部にシャフトが安定して保持される。また、ラック軸側からの入力に応じて支持台座とシャフトとを相対回転可能とすることができる。
【００４８】
（ハ）  上記（ロ）に記載のラックピニオン式ステアリング装置において、
前記凹部は周方向に複数設けられること
を特徴とするラックピニオン式ステアリング装置。
【００４９】
支持台座とシャフトとが相対回転した場合であっても、シャフトが容易に別の凹部に着座することができる。また、支持台座組み付け時の回転方向の方向性を無視することができる。
【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、
前記支持面は平面で構成されること
を特徴とするラックピニオン式ステアリング装置。
【００５１】
支持台座とシャフトとのねじれ入力の逃がし効果を最大とすることができる。また、支持台座組み付け時の回転方向の方向性を無視することができる。
【００５２】
（ホ）  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、
前記ベアリング収容凹部は、すりばち状に形成されること
を特徴とするラックピニオン式ステアリング装置。
【００５３】
支持台座組み付け時の回転方向の方向性を無視することができる。
【００５４】
（ヘ）  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、
前記支持台座は前記シャフトに対して揺動可能に設けられていること
を特徴とするラックピニオン式ステアリング装置。
【００５５】
支持台座をラック軸に対して垂直に付勢することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【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１の正面図である。
【図３】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である。
【図４】支持台座３００の斜視図である。
【図５】支持台座３００のｘ軸負方向正面図である。
【図６】支持台座３００のＡ−Ａ断面図である（図５参照）。
【図７】組み付け時における支持台座３００付近のｘ−ｚ平面断面図である。
【図８】図７の拡大図である。
【図９】実施例１−１における支持台座を中空形状とした場合の斜視図である。
【図１０】実施例１−２における支持台座を単純な円筒とした例である。
【図１１】実施例１−３における支持面３２０ｃ上に凹部３４０ｃを設けた支持台座３００ｃの斜視図である。
【図１２】実施例１−４における凹部３４０ｄを複数設けた支持台座３００ｄの斜視図である。
【図１３】実施例２における支持台座３００'と転がり軸受１００、シャフト２００の斜視図である。
【図１４】実施例２−１における支持台座３００''の斜視図である。
【符号の説明】
【００５７】
１    ラックピニオン式ステアリング装置
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
７    転舵輪
１０    ラック軸
１１    ラック歯部
２０    ラックリテーナ
２１    摺接面
２１ａ    摺接面ｚ軸正方向端部
２２    突起部
２３    股部
３０    ハウジング
３１    ピニオン軸収容部
３２    ラックリテーナ収容部
４０    リテーナ支持部
４１    歯部
１００    軸受
１１０    外周部
２００    シャフト
３００    支持台座
３１０    ベアリング収容凹部
３１０ａ      内周面
３２０    支持面
３３０    係止部
３４０      凹部
ＥＣＵ    コントロールユニット
Ｍ    モータ
ＳＷ    ステアリングホイール
ＴＳ    トルクセンサ
【図１】
2008168695.tif 000003
【図２】
2008168695.tif 000004
【図３】
2008168695.tif 000005
【図４】
2008168695.tif 000006
【図５】
2008168695.tif 000007
【図６】
2008168695.tif 000008
【図７】
2008168695.tif 000009
【図８】
2008168695.tif 000010
【図９】
2008168695.tif 000011
【図１０】
2008168695.tif 000012
【図１１】
2008168695.tif 000013
【図１２】
2008168695.tif 000014
【図１３】
2008168695.tif 000015
【図１４】
2008168695.tif 000016