(57)【要約】【課題】ラック軸を移動案内するラックガイドが、走行中に加わる衝撃的な外力の作用によるラック軸の変位を吸収し、舵取機構の各部における衝突、及びこの衝突に伴う打音の発生を抑制して、良好な操舵感が得られるようにする。【解決手段】ラック軸１を移動案内するラックガイド３と押えキャップ３２との間に、押しばね３４と共に、スペーサ４及びスペーサ５を配し、これらのスペーサ４，５の両端面に突設された弾性突起４１，４１…及び５１，５１…をラックガイド３及び押えキャップ３２の対向面に当接させて、衝撃的な外力の作用によるラック軸１の変位を、弾性突起４１，４１…及び５１，５１…の弾性復元力に抗して生じるラックガイド３の移動により吸収する構成とする。【選択図】　　　　図１
2004042682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
押えキャップとの間に介装された押しばねのばね力によりラック軸の周面に押し付けられ、該ラック軸とピニオン軸との噛合部に予圧を付与すると共に、前記ラック軸を軸長方向に移動案内するラックガイドを備えるラックピニオン式舵取装置において、
前記ラックガイドと前記押えキャップとの間に介装され、両端面に突設された各複数の弾性突起を前記ラックガイド及び押えキャップの対向面に当接させてあるスペーサを備えることを特徴とするラックピニオン式舵取装置。
【請求項２】
前記スペーサは、前記ラックガイド及び押えキャップの略中央に位置する柱状体と、前記ラックガイド及び押えキャップの周縁近傍に位置する筒状体とを備える請求項１記載のラックピニオン式舵取装置。
【請求項３】
前記スペーサは、合成樹脂材の一体成形品である請求項１又は請求項２記載のラックピニオン式舵取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用の舵取装置の一形式として広く採用されているラックピニオン式舵取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ラックピニオン式舵取装置は、車体の左右方向に延設され、軸長方向に移動するラック軸と、該ラック軸の中途部に交叉するように配され、軸回りに回転するピニオン軸とを備え、該ピニオン軸に一体形成されたピニオンを前記ラック軸の中途部に適長に亘って形成されたラック歯に噛合させると共に、ラック軸の両端を左右の操向車輪（一般的には前輪）に夫々連結し、またピニオン軸の先端を舵輪（ステアリングホイール）に連結してなり、舵取りのための舵輪の操作に応じて生じる前記ピニオン軸の回動を、前記ピニオン及びラック歯との噛合部において運動変換し、ラック軸を軸長方向に移動させて舵取りを行わせる構成となっている。
【０００３】
このようなラックピニオン式舵取装置においては、左右両方向の舵取りを遅れを伴わずに行わせて良好な操舵感を実現するために、前記ピニオン及びラック歯の噛合部に適正な予圧を加え、両者を実質的にバックラッシなしに噛み合わせることが重要であり、このために従来から、ラック軸をピニオン軸との噛合部の逆側（背面側）から押圧し、前記噛合部に予圧を加えつつラック軸を移動案内するラックガイドが用いられている。
【０００４】
このラックガイドは、ラック軸の背面に一端面を当接させてある円筒形の部材であり、他端面に弾接する押しばねのばね力によりラック軸に押し付けられている。前記押しばねは、前記ラックガイドの他端面と、該ラックガイドを保持する保持孔内に位置調整可能に固定された押えキャップとの間に、これら対向面に両端を弾接させて介装されている。ラックガイドと押えキャップとの間には、組立て段階において所定のギャップ（移動ギャップ）が確保されており、ラックガイドによるラック軸の移動案内は、ピニオン軸との噛合反力等の外力の作用によるラック軸の変位を前記移動ギャップの範囲内にて生じるラックガイドの移動により吸収しつつ行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところがラック軸には、前述したピニオン軸との噛合反力と共に、車両の走行に伴って両端に連結された操向車輪に加わる路面反力が、短周期の振動成分を含む衝撃力として作用することがあり、このような衝撃力によるラック軸の変位は、前記押しばねの伸縮を伴うラックガイドの移動によっては吸収し得ず、ラック軸とピニオン軸との噛み合い歯面、ラック軸とラックガイドとの接触面、及びラックガイドと押えキャップとの対向面において衝突による打音が発生し、この打音を聴取した運転者に不快感及び不安感を与え、良好な操舵感が得られなくなるという問題があった。
【０００６】
このような問題を解消すべく本願出願人による特開２００２−６７９８２号公報には、ラックガイドと押えキャップとの間に緩衝体を介装してなるラックピニオン式舵取装置が開示されている。前記緩衝体は、前記押しばねの中心及び周囲の空間に夫々配設された合成樹脂製の柱体及び筒体であり、夫々の両端面とラックガイド及び押えキャップの対向面との間に所定のギャップを有して介装され、前述した衝撃力の作用によるラックガイドの移動時に、該ラックガイドと前記押えキャップとに当接する緩衝作用をなし、更に、ラック軸とピニオン軸との噛み合い歯面及びラック軸とラックガイドとの接触面において発生する打音の伝播を防止する構成としてある。
【０００７】
ところが、以上の如き緩衝体の作用を良好に行わせるには、該緩衝体の両端部とラックガイド及び押えキャップとの間の初期ギャップを、ラックガイドと押えキャップとの間の移動ギャップに対して正確に設定する必要があるのに対し、前記緩衝体は、寸法管理が難しい合成樹脂製の成形品であるため、正確な初期ギャップの設定は困難であり、例えば、過大な初期ギャップの設定により前述した緩衝作用がなし得なくなる虞れがあり、また過小な初期ギャップの設定により緩衝体の両端がラックガイド及び押えキャップに当接し、ラック軸の変位吸収が阻害されて、該ラック軸の滑らかな移動案内をなし得ず、操舵感の悪化を招来するという問題があった。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ラック軸を移動案内するラックガイドが、走行中に加わる種々の外力、特に、衝撃的な外力の作用によるラック軸の変位を有効に吸収することができ、舵取機構の各部における衝突及び打音の発生を抑制して、良好な操舵感が得られるようにする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１発明に係るラックピニオン式舵取装置は、押えキャップとの間に介装された押しばねのばね力によりラック軸の周面に押し付けられ、該ラック軸とピニオン軸との噛合部に予圧を付与すると共に、前記ラック軸を軸長方向に移動案内するラックガイドを備えるラックピニオン式舵取装置において、前記ラックガイドと前記押えキャップとの間に介装され、両端面に突設された各複数の弾性突起を前記ラックガイド及び押えキャップの対向面に当接させてあるスペーサを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明においては、路面反力等の衝撃的な外力の作用によりラック軸が変位したとき、ラックガイドと押えキャップとの間に介装されたスペーサに設けた弾性突起が変形し、これらの弾性復元力の作用下でのラックガイドの移動によりラック軸の変位を吸収し、各部における衝突、及びこの衝突に伴う打音の発生を抑制し、更に、発生した打音の伝播を抑えて良好な操舵感を実現する。
【００１１】
また第２発明に係るラックピニオン式舵取装置は、第１発明におけるスペーサが、前記ラックガイド及び押えキャップの略中央に位置する柱状体と、前記ラックガイド及び押えキャップの周縁近傍に位置する筒状体とを備えることを特徴とする。
【００１２】
この発明においては、中央部及び周縁近傍に配したスペーサによりラックガイドが安定して支えられ、衝撃力の作用下でのラック軸の変位吸収、及び打音の抑制作用がより確実に生じる。
【００１３】
更に第３発明に係るラックピニオン式舵取装置は、第１又は第２発明におけるスペーサが、合成樹脂材の一体成形品であることを特徴とする。
【００１４】
本発明においては、ラックガイドと押えキャップとの間に介装されるスペーサを、両端に突設された弾性突起と共に、ウレタン樹脂等の弾性に富む合成樹脂材の一体成形品として、製造工程の簡素化による低コスト化を図る。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係るラックピニオン式舵取装置の要部の縦断面図である。
【００１６】
図中Ｈ２　はピニオンハウジングであり、このピニオンハウジングＨ２　の内部には、軸回りでの回転自在にピニオン軸２が支持されている。ピニオン軸２の下半部には、ピニオン２０が一体成形されており、該ピニオン軸２は、ピニオン２０の上部を玉軸受２１により、同じく下部を針状ころ軸受２２により夫々支持させてある。また、ピニオンハウジングＨ２　の外部に突出するピニオン軸２の上端部は、操舵手段としての図示しない舵輪（ステアリングホイール）に連結されている。而してピニオン軸２は、舵取りのための前記舵輪の回転操作に応じてピニオンハウジングＨ２　の内部にて回動する。
【００１７】
以上の如きピニオンハウジングＨ２　の下半部の一側には、円筒形をなすラックハウジングＨ１　が軸心を交叉させて連設されており、該ラックハウジングＨ１　の内部には、軸長方向への移動自在にラック軸１が支持されている。該ラック軸１は、ピニオンハウジングＨ２　との連通部を臨む側の周面に適長に亘って形成されたラック歯１０を備えており、該ラック歯１０は前記ピニオン２０に噛合させてある。またラック軸１の両端は、ラックハウジングＨ１　の両側に突設され、図示しない左右の操向車輪に各別に連結されており、これらの操向車輪が、ラックハウジングＨ１　内でのラック軸１の移動に応じて操向されるようになしてある。
【００１８】
またラックハウジングＨ１　には、ピニオンハウジングＨ２　との交叉部の逆位置に、両ハウジングＨ１　，Ｈ２　の夫々と略直交する向きにガイドハウジングＨ３　が突設されている。ガイドハウジングＨ３　の軸心部には、ラック軸１の背面側（ピニオン２０との噛合部の逆側）からラックハウジングＨ１　の内部に連通する円形断面の保持孔３０が貫通形成されており、該保持孔３０には、円柱形をなすラックガイド３が軸長方向への移動自在に内嵌保持されている。
【００１９】
ラックガイド３は、ラックハウジングＨ１　との連通部を臨む内奥側の端面にＶ字形に凹ませた凹部を備えており、該凹部は、これと対応するようにＶ字形に成形されたラック軸１の前記背面にラック受けシートＳを介して当接させてある。またラックガイド３の他端面は、保持孔３０の他側開口部にねじ込まれ、ロックナット３３により位置決め固定された押えキャップ３２に臨ませてあり、該押えキャップ３２との間に介装された押しばね３４によりラック軸１に向けて押圧付勢されている。
【００２０】
前記押しばね３４は、ラックガイド３及び押えキャップ３２の対向面の中央部を凹ませて形成されたばね室３５内に配されたコイルばねであり、前記対向面に両端部を弾接させて介装されている。このようなばね室３５の内部には、本発明の特徴たるスペーサ４及びスペーサ５が配してある。図２は、スペーサ４の外観斜視図、図３は、スペーサ５の外観斜視図であり、図４は、スペーサ４，５の配設態様を示すばね室３５近傍の拡大断面図である。
【００２１】
図２に示すスペーサ４は、短寸の円柱体であり、一端面の中央部に小径円柱形の嵌合突起４０が突設され、この嵌合突起４０の周囲に残る環状の端面に、周方向に等配をなして複数（図においては６つ）の弾性突起４１，４１…が突設されている。図示の如く弾性突起４１，４１…は、半球形をなして突設された小サイズの突起であり、頂部に加わる押圧力の作用により弾性変形可能としてある。このような弾性突起４１，４１…は、スペーサ４の他端面にも、周縁近傍に等配をなして同数突設されている。
【００２２】
図３に示すスペーサ５は、短寸の円筒体であり、一側の端面には、周方向に等配をなして複数（図においては６つ）の弾性突起５１，５１…が図示の如く突設されている。これらの弾性突起５１，５１…は、スペーサ４の弾性突起４１，４１…と同様、半球形をなして突設された小サイズの突起であり、頂部に加わる押圧力の作用により弾性変形可能としてあり、スペーサ５の他端面にも、周方向に等配をなして同数突設されている。
【００２３】
以上の如きスペーサ４，５は、ウレタン樹脂等の弾性に富む合成樹脂材料製であり、弾性突起４１，４１…又は弾性突起５１，５１…を含めた一体成形品として構成されている。但し、スペーサ４，５の本体部は弾性を有する必要はなく、例えば、弾性突起４１，４１…又は弾性突起５１，５１…が形成された弾性材料製の環体を、別体に構成された円柱形又は円筒形をなすスペーサ本体の両端面に固定してスペーサ４，５を構成することも可能である。なお、前述の如く合成樹脂材の一体成形品とすれば簡易に製造することが可能となる。
【００２４】
図２に示すスペーサ４は、前記押しばね３４の内径よりも小さい外径を有しており、図１及び図４に示す如く、押しばね３４の内側に同軸的に配置され、両端面の弾性突起４１，４１…を、ラックガイド３及び押えキャップ３２の対向面に弾接せしめて介装されている。このとき、スペーサ４の端面に突設された嵌合突起４０は、ラックガイド３の軸心部を貫通する孔３６（図４参照）の開口端に嵌合され、スペーサ４の位置決めに用いられている。
【００２５】
図３に示すスペーサ５は、前記押しばね３４の外径よりも大きい内径と、前記ばね室３５の内径よりも小さい外径とを有しており、図１及び図４に示す如く、ばね室３５の内周と押しばね３４との間の環状空間に配置され、両端面の弾性突起５１，５１…を、ラックガイド３及び押えキャップ３２の対向面に弾接せしめて介装されている。なお、組み付け性を良くするために、スペーサ５の外径部とばね室３５の内径部とを適宜の締め代をもって嵌合させてもよい。
【００２６】
ここで、スペーサ４，５の両端面に設けられる弾性突起４１，４１…及び弾性突起５１，５１…の形状は、頂部に加わる作用力により変形可能な形状であればよく、図２及び図３に示す半球形に限らず、四角錐、円錐等の適宜の形状とすることができる。またスペーサ４，５の両端面における弾性突起４１，４１…及び５１，５１…の並設数は、図２及び図３に示す６つに限らず適宜に選定可能であるが、図１及び図４に示す装着姿勢を安定して保つためには、３つ以上とする必要である。
【００２７】
以上の構成によりラックガイド３は、押しばね３４のばね力により、前記凹部をラック受けシートＳを介してラック軸１の背面に押し付け、該ラック軸１をピニオン軸２に向けて押圧して、ラック歯１０とピニオン２０との噛合部に予圧を付与すると共に、前記ラック軸１を軸長方向への移動自在に案内する作用をなす。前記予圧の強さは、押えキャップ３２のねじ込み量を増減し、ロックナット３３の締め付けにより適宜のねじ込み位置にて押えキャップ３２を固定することにより適正に設定される。
【００２８】
このとき前記スペーサ４，５は、ラックガイド３と押えキャップ３２との間に挾持され、両端面に突設された弾性突起４１，４１…と弾性突起５１，５１…とがわずかに弾性変形した状態となり、これらの弾性復元力もまたラックガイド３を押圧し、ラック軸１の背面への押し付け力として加わる。
【００２９】
以上の如く構成されたラックピニオン式舵取装置において、舵取りのための舵輪の操作がなされた場合、該舵輪に連結されたピニオン軸２が軸回りに回動し、この回動が、ラックガイド３による予圧下にて噛合するピニオン２０とラック歯１０とによりラック軸１の軸長方向の移動に変換され、この移動が左右の操向車輪に伝達されて舵取りがなされる。
【００３０】
このような舵取り動作中のラック軸１には、ラック歯１０と噛合するピニオン２０からの噛合反力、両端に連結された操向車輪に加わる路面反力等の種々の外力が加わる。このときラック軸１を移動案内するラックガイド３は、ガイドハウジングＨ３　の保持孔３０内にて移動することにより、前記外力の作用によるラック軸１の変位を吸収し、ピニオン２０とラック歯１０との噛合状態を適正に保つ。
【００３１】
ここで、ラック軸１に加わる外力としては、ピニオン２０からの噛合反力のような長周期の変動力と、操向車輪からの路面反力のように衝撃的に加わる短周期の変動力とが存在する。本発明に係るラックピニオン式舵取装置においては、以上の如き外力の作用によるラックガイド３の移動が、押しばね３４のばね力と、スペーサ４，５に設けられた弾性突起４１，４１…及び弾性突起５１，５１…の弾性復元力とに抗して行われ、長周期の変動力に対しては押しばね３４のばね力が有効に働き、また短周期の変動力に対しては、弾性突起４１，４１…及び弾性突起５１，５１…の弾性復元力が有効に働き、ラックガイド３の移動によるラック軸１の変位吸収を、滑らかに、しかも安定して行わせることができる。
【００３２】
これにより、ラックガイド３によるラック軸１の移動案内が安定してなされる上、衝撃的な外力の作用時に、ラック歯１０とピニオン２０との噛み合い歯面、ラック軸１とラックガイド３との接触面、及びラックガイド３と押えキャップ３２との対向面に生じる衝突、及びこれらの衝突に伴って発生する打音を有効に抑制することができ、良好な操舵感を実現することが可能となる。更に、以上の如き打音が発生したとしても、これらの打音の伝播が前述の如く介装されたスペーサ４，５の存在により低減される。
【００３３】
なお以上の実施の形態においては、押しばね３４の内側及び外側にスペーサ４，５を配した構成としてあるが、これらのスペーサ４，５のいずれか一方を配設してもよい。またスペーサ４，５は、実施の形態に示す円柱形、円筒形に限らず、楕円形、多角形等の異形断面を有する柱体又は筒体であってもよい。
【００３４】
更に以上の実施の形態においては、運転者により舵輪に加えられる操作力のみで舵取りを行わせる構成としたマニュアルステアリング装置への適用例について述べたが、本発明は、油圧又は電動アクチュエータの発生力により舵取りを補助するパワーステアリング装置への適用も可能であり、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係るラックピニオン式舵取装置においては、ラックガイドと押えキャップとの間に、両端面に弾性突起を備えるスペーサを介装したから、前記ラックガイドが、種々の外力の作用によるラック軸の変位に良好に追随移動し、各部における衝突及びこの衝突に伴う打音の発生を効果的に防止することができ、良好な操舵感が得られるようになる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るラックピニオン式舵取装置の要部の縦断面図である。
【図２】本発明に係るラックピニオン式舵取装置に用いられるスペーサの外観斜視図である。
【図３】本発明に係るラックピニオン式舵取装置に用いられるスペーサの外観斜視図である。
【図４】図２、３に示すスペーサの配設態様を示すばね室近傍の拡大断面図である。
【符号の説明】
１　　ラック軸
２　　ピニオン軸
３　　ラックガイド
４　　スペーサ（柱状体）
５　　スペーサ（筒状体）
１０　　ラック歯
２０　　ピニオン
３０　　保持孔
３２　　押えキャップ
３４　　押しばね
４１　　弾性突起
５１　　弾性突起
Ｈ１　　ラックハウジング
Ｈ２　　ピニオンハウジング
Ｈ３　　ガイドハウジング
【図１】
2004042682.tif 000003
【図２】
2004042682.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004042682.tif 000006