(57)【要約】【課題】ラックガイド機構を改良することにより、ピニオン軸とラック軸との離間を防ぎつつ、ラック軸の摩耗を抑制しながら、良好な操舵状態を保つようにしたステアリング装置を提供することにある。【解決手段】ステアリング軸に連結するピニオン軸と、該ピニオン軸の外周に形成されたピニオン歯に噛合するラック歯を有し、前記ステアリング軸の回転に応じて車両幅方向に往復動するラック軸とを備え、ステアリング軸の回転運動を直線運動に変換するようにしたラック＆ピニオン機構を備えたステアリング装置において、前記ピニオン軸に対向して外周にピニオン歯が形成されたガイドピニオン軸と、該ガイドピニオン軸のピニオン歯に噛合するラック歯を有するラック軸とを備え、該ラック軸を前記ピニオン軸とガイドピニオン軸との間に挟圧して保持するようにした。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング軸に連結するピニオン軸と、該ピニオン軸の外周に形成されたピニオン歯に噛合するラック歯を有し、前記ステアリング軸の回転に応じて車両幅方向に往復動するラック軸とを備え、ステアリング軸の回転運動を直線運動に変換するようにしたラック＆ピニオン機構を備えたステアリング装置において、
前記ピニオン軸に対向して外周にピニオン歯が形成されたガイドピニオン軸と、該ガイドピニオン軸のピニオン歯に噛合するラック歯を有するラック軸とを備え、該ラック軸を前記ピニオン軸とガイドピニオン軸との間に挟圧して保持するようにしたことを特徴とするステアリング装置。
【請求項２】
前記ピニオン軸と前記ガイドピニオン軸とは、リンク機構によって平行を保つように結合される請求項１記載のステアリング装置。
【請求項３】
前記ガイドピニオン軸は、前記ラック軸を前記ピニオン軸との間に所定圧力に挟圧するための押圧部材を備える請求項１又は２記載のステアリング装置。
【請求項４】
前記ガイドピニオン軸は、電動パワーステアリング装置の補助モータに連結され、該補助モータによって操舵補助するようにした請求項１，２，又は３記載のステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリング装置に関し、特にラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置のラック軸の支持機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種のステアリング装置として、例えば実昭開６２−７６０７６号公報や特開平１１−４３０５５号公報などに開示されるように、ステアリングホイールの操舵力を、ラック＆ピニオン部で、ピニオン軸の回転運動をラック軸の往復運動に変換して、車輪の操舵を行うようにしたラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置は知られている。
【０００３】
このラック＆ピニオン部は、図９および図１０に示されるように、ハウジング１００内に、ステアリングホイールに連結する入力軸１０１に連結されたピニオン軸１０２が収納されていて、ピニオン軸１０２は、玉軸受１０３，１０３によって回転自在に支持されている。また、ピニオン軸１０２は、ラック軸１０４に係合し、該ピニオン軸１０２の外周に形成されたピニオン歯１０２ａとラック軸１０４のラック歯１０４ａとの噛合により、ピニオン軸１０２の回転に応じて、ラック軸１０４が図１０矢印方向に往復動するようになっている。
【０００４】
そして、ラック軸１０４は、該ラック軸１０４とピニオン軸１０２とを所定の間隔に保持するためのラックガイド１０５を備えている。このラックガイド１０５は、ケース１０６内にスプリング１０７を備え、該スプリング１０７の付勢力によって、押圧片１０８でラック軸１０４をピニオン軸１０２側に所定の圧力で押し付けるようになっている。すなわち、前記ラックガイド１０５によって、ラック軸１０４がピニオン軸１０２から離れないようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そのため、ラックガイド１０５は、その押圧片１０８とラック軸１０４との摺動によるすべり摩擦を利用してラック軸１０４を押圧しながら車両幅方向の往復動をガイドするため、ラックガイド１０５の押圧片１０８で摺動による摩耗が生じてしまう。その結果、ラックガイド１０５の押圧片１０８とラック軸１０４との摺動部に隙間が生じ、ラック軸１０４への押圧力が低下して、ガタが発生して騒音を発生しやすくなる。特に、電動パワーステアリングでは、ラック軸１０４に大きな力がかかるため、ラックガイド１０５の押圧片１０８とのすべり摩擦が大きくなり、押圧片８の摺動面で摩耗が発生しやすい傾向にあった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、ラックガイド機構を改良することにより、ピニオン軸とラック軸との離間を防ぎつつ、ラック軸の摩耗を抑制しながら、良好な操舵状態を保つようにしたステアリング装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、ステアリング軸に連結するピニオン軸と、該ピニオン軸の外周に形成されたピニオン歯に噛合するラック歯を有し、前記ステアリング軸の回転に応じて車両幅方向に往復動するラック軸とを備え、ステアリング軸の回転運動を直線運動に変換するようにしたラック＆ピニオン機構を備えたステアリング装置において、
前記ピニオン軸に対向して外周にピニオン歯が形成されたガイドピニオン軸と、該ガイドピニオン軸のピニオン歯に噛合するラック歯を有するラック軸とを備え、該ラック軸を前記ピニオン軸とガイドピニオン軸との間に挟圧して保持するようにしたことにより、達成される。
【０００８】
また、上記目的は、前記ピニオン軸と前記ガイドピニオン軸とを、リンク機構によって平行に保つように結合することにより、効果的に達成される。
【０００９】
また、上記目的は、前記ガイドピニオン軸に、前記ラック軸を前記ピニオン軸との間に所定圧力に挟圧するための押圧部材を備えることにより、より効果的に達成される。
【００１０】
さらに、上記目的は、前記ガイドピニオン軸を、電動パワーステアリング装置の補助モータに連結して、該補助モータによって操舵補助するようにしたことにより、達成される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００１２】
図１は、本発明の第１実施例に係るステアリング装置のラック＆ピニオン部Ａを示し、同図において、該ラック＆ピニオン部Ａのハウジング１内に、ステアリング軸２に連結するピニオン軸３が配されている。このピニオン軸３は、一対の玉軸受４，４によって、回転自在に支持されるとともに、軸半径方向および軸方向への変位が抑制されている。また、ピニオン軸３には、外周にピニオン歯３ａが形成されている。
【００１３】
また、ハウジング１内には、車両幅方向に延びるラック軸５が配され、ラック軸５は、ピニオン軸３側にラック歯５ａが形成され、ラック歯５ａとピニオン歯３ａとが噛合するようになっている。これにより、ピニオン軸３の回転運動をラック軸５の往復直線運動に変換するようになっている。
【００１４】
さらに、ハウジング１内には、ピニオン軸３に対向してガイドピニオン軸６が配されていて、該ガイドピニオン軸６は、一対の玉軸受７，７によって支持されるとともに、軸半径方向および軸方向への変位が抑制されている。また、ガイドピニオン軸６は、その外周にピニオン歯６ａが形成され、該ピニオン歯６ａは、ラック軸５のガイドピニオン軸６側に形成されたラック歯５ｂと噛合するようになっている。これにより、ラック軸５は、図２に示すように、ピニオン軸３とガイドピニオン軸６に挟まれ、その表裏面にそれぞれ形成されたラック歯５ａ，５ｂとピニオン歯３ａ，６ａとの噛合状態にある。その結果、ピニオン軸３の回転運動は、ラック軸５の直線運動に変換し、かつラック軸５の直線運動に応じてガイドピニオン軸６も回転するようになっている。
【００１５】
そして、ハウジング１には、ラック軸５の押圧手段として一対の定圧予圧部材８，８が設けられ、該各定圧予圧部材８内に配された押圧ピストン８ａが、ばね等からなる弾性体によって、ガイドピニオン軸６を図１矢印方向に付勢している。この定圧予圧部材８の付勢力により、ガイドピニオン軸６をピニオン軸３の方向に押し付け、ラック軸５を所定の圧力で挟圧するようになっている。すなわち、図３に示すように、定圧予圧部材８，８からの押圧は、ガイドピニオン軸６の上下でピニオン軸３側に押し付け、ラック軸５を所定の狭圧力で保持するようになっている。
【００１６】
従って、定圧予圧部材８の付勢力を調整することにより、ピニオン軸３とラック軸５との噛合圧力を適正にして、各軸３，６の噛合歯３ａ，６ａに設けられるバックラッシュ量を適切な状態に保持する位置にセットすることができる。その際、定圧予圧部材８は、ラック歯５ｂとガイドピニオン軸６のピニオン歯６ａとの噛合によってラック軸５を押し付け、しかも、ガイドピニオン軸６は玉軸受７，７によって回転自在に支持されている。その結果、摩耗の原因になるすべり摩擦がなくなって、ラック軸５とピニオン軸３，６との噛合面における摩擦が著しく減少して、過大な摩耗を防ぐことができ、かつ歯間の隙間に起因するガタや騒音の発生を抑えることができる。
【００１７】
また、図４は、本発明の第１実施例の変形例を示し、上記第１実施例では、ガイドピニオン軸６の上下で、定圧予圧部材８によってラック軸５をピニオン軸３側に押し付けるようにしたが、この変形例では、ガイドピニオン軸６の一端を固定し、他端のみを定圧予圧部材８によって押し付けるようにした。この場合も、第１実施例と同様の作用および効果を得ることができる。
【００１８】
また、図５（ａ）は、本発明の第２実施例を示し、ラック軸５を挟んで、ピニオン軸３およびガイドピニオン軸６の上下をリンク機構によって結合し、等長リンク９，９によってラック歯５ｂとガイドピニオン歯６ａとの噛合面を常に平行に保つようになっている。そして、ハウジング１の下部に、定圧予圧部材８を配し、該定圧予圧部材８により、ガイドピニオン軸６を軸方向に押圧するようになっている。すなわち、図５（ｂ）に示すように、定圧予圧部材８により、ガイドピニオン軸６を図５上方に変位させることによって、等長リンク９によってラック軸５とピニオン軸３との平行を維持することができる。その結果、ラック歯５ｂとピニオン歯６ａとが、噛合面で常に平行に保つことができ、ラック軸５とガイドピニオン軸６とのすべり摩擦が減少する。よって、ラック歯５ｂおよびガイドピニオン歯６ａの過大な摩耗を防止して、摩耗に起因するガタや騒音の発生を抑制することができる。
【００１９】
また、図６（ａ）は、本発明の第２実施例の変形例を示し、定圧予圧部材８をハウジング１の側部に配し、該定圧予圧部材８により、ピニオン軸３を軸回りで回転させる方向に、ガイドピニオン軸６を軸垂直方向に押圧するようになっている。すなわち、図６（ｂ）に示すように、ガイドピニオン軸６を、ピニオン軸３を回転軸として、図６（ｂ）矢印方向に角度αだけ変位させるようにした。その場合、定圧予圧部材８の押圧力を調整することにより、ラック歯５ａとガイドピニオン歯６ａとの噛合面を常に平行に保つことができ、ラック軸５とガイドピニオン軸６とのすべり摩擦が減少する。
【００２０】
また、ピニオン軸３とラック軸５との間で所定のねじれ角を設けた場合、図７および図８に示すように、ラック軸５には曲げ力やねじり力が作用するが、ラック軸５の変形を利用して曲げやねじりを吸収することができる。よって、ラック＆ピニオン部の設置環境に応じて定圧予圧部材８の設置位置や押圧方向を適宜変更することができ、ラック＆ピニオン部Ａに多少の取付誤差が生じても、ラック軸の変形によって吸収することができ、製作が容易になって、製造コストを低減させることができる。なお、等長リンク９，９によって、ラック歯５ｂとガイドピニオン歯６ａとの噛合面を常に平行に保つことができるので、噛合面に生じるすべり摩擦を低減させることができ、上記第１および第２実施例と同様の作用及び効果を奏することができる。
【００２１】
なお、図７および図８は、ラック軸５に曲げ力やねじり力が作用する場合を説明する図である。すなわち、図７は、ピニオン軸３とガイドピニオン軸６のねじれ方向が異なる場合を示し、操舵時、ラック軸５には、同図Ｆの力が作用し、その水平分力Ｆ１が純操舵力として車輪に伝達される。そのため、ラック軸５の両側では、ピニオン軸３およびガイドピニオン軸６から垂直分力Ｆ２が同じ方向に作用して、ラック軸５の軸方向にモーメントが生じて、ラック軸５に曲げ力が発生する。また、図８は、ピニオン軸３とガイドピニオン軸６のねじれ方向が同じ場合を示し、操舵時、ラック軸５には、同図Ｆの力が作用し、その水平分力Ｆ１が純操舵力として車輪に伝達される。そのため、ラック軸５の両側では、ピニオン軸３およびガイドピニオン軸６から垂直分力Ｆ２が異なる方向に作用して、ラック軸５の軸中心にモーメントが生じて、ラック軸５にねじり力が発生する。
【００２２】
また、上記第１および第２実施例において、ガイドピニオン軸６を電動パワーステアリング装置の補助モータに連結することによって、該補助モータによって、ガイドピニオン軸６の操舵補助を行うようにしてもよい。
【００２３】
なお、上記実施例では、ラック軸５の挟圧手段として、弾性体を用いた定圧予圧部材８を用いたが、調整ねじ等を用いた定位置予圧部材を用いてもよく、上記実施例と同様の作用および効果を得ることができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るステアリング装置によると、ラック＆ピニオン機構部におけるラック軸の支持機構として、前記ピニオン軸に対向して外周にピニオン歯が形成されたガイドピニオン軸と、該ガイドピニオン軸のピニオン歯に噛合するラック歯を有するラック軸とを備え、該ラック軸を前記ピニオン軸とガイドピニオン軸との間で挟圧して保持し、ラック軸をガイドするようにした。これにより、従来のラックガイド機構とは異なり、ラック軸を保持するのにすべり摩擦を利用した支持部材を省略でき、ラック軸の移動に対する摩擦損失が小さくなる。しかも、ラック軸は、ガイドピニオン軸によってピニオン軸側に所定圧で押し付けられ、ピニオン軸とラック軸との離間を防ぐことができ、噛合面におけるすべり摩擦を低減させることができる。その結果、噛合部における各歯のバックラッシュを適正に保つことで、噛合面における過大な摩耗が減少し、摩耗で生じた隙間に起因したガタや騒音を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るステアリング装置のラック軸を支持する構造を示す図である。
【図２】一対のピニオン軸とラック軸との噛合い状態を示す概略図である。
【図３】ガイドピニオン軸の上下でラック軸を押圧する状態を示す説明図である。
【図４】ガイドピニオン軸の上部のみでラック軸を押圧する状態を示す説明図である。
【図５】（ａ）は、ピニオン軸とガイドピニオン軸とをリンク機構で連結し、定圧予圧部材によりガイドピニオン軸を軸方向に押圧した状態を示す図であり、（ｂ）は、該定圧予圧部材によりガイドピニオン軸が軸方向に変位した状態を示す図である。
【図６】（ａ）は、ピニオン軸とガイドピニオン軸とをリンク機構で連結し、定圧予圧部材によりガイドピニオン軸を軸垂直方向に押圧した状態を示す図であり、（ｂ）は、該定圧予圧部材によりピニオン軸を回転軸としてガイドピニオン軸が回転方向に変位した状態を示す図である。
【図７】ラック軸と一対のピニオン軸との間でねじれ角を設定する場合、ピニオン軸とガイドピニオン軸との間でねじれ方向が異なる状態を示す図である。
【図８】ラック軸と一対のピニオン軸との間でねじれ角を設定する場合、ピニオン軸とガイドピニオン軸との間でねじれ方向が同じ場合を示す図である。
【図９】従来のラック軸の支持機構を示す断面図である。
【図１０】対向する一対のピニオン軸とラック軸との噛合状態を示す概略図である。
【符号の説明】
３　　　　　ピニオン軸
３ａ　　　　ピニオン歯
５　　　　　ラック軸
５ａ　　　　ラック歯
５ｂ　　　　ラック歯
６　　　　　ガイドピニオン軸
６ａ　　　　ピニオン歯
８　　　　　定圧予圧部材
【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】
2004136742.tif 000009
【図８】
2004136742.tif 000010
【図９】
2004136742.tif 000011
【図１０】
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