(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイール（１１）の操作を車輪（ＷＬ，ＷＲ）に伝達するステアリングギヤボックス（１８）が、前記ステアリングホイール（１１）に接続されるピニオン（２８）と、前記ピニオン（２８）に噛合するラック（３０）を有して前記車輪（ＷＬ，ＷＲ）に接続されるラックバー（２９）と、前記ラックバー（２９）を摺動自在に支持するハウジング（２１）と、前記ハウジング（２１）に形成したガイド孔（２１ａ）に摺動自在に嵌合する円筒状のラックガイド（３１）と、前記ラックガイド（３１）を付勢して前記ラックバー（２９）の背面（２９ａ）に当接させる弾発部材（３３）とを備えるラックアンドピニオン式ステアリング装置において、
前記ラックガイド（３１）が前記ラックバー（２９）から受ける反力（Ｆ２）が、前記ラックガイド（３１）にその軸線（Ｌｇ）と異なる軸線まわりの回転モーメント（Ｍ１）を発生させるように、該反力（Ｆ２）の作用線（Ｌｃ）を、前記ラックガイド（３１）の軸線（Ｌｇ）と平行とし且つ前記ラックガイド（３１）の軸線（Ｌｇ）から偏心させたことを特徴とする、ラックアンドピニオン式ステアリング装置。
【請求項２】
前記反力（Ｆ２）は、その作用線（Ｌｃ）まわりに前記ラックガイド（３１）を回転させる回転モーメント（Ｍ２）を発生することを特徴とする、請求項１に記載のラックアンドピニオン式ステアリング装置。
【請求項３】
ステアリングホイール（１１）の操作を車輪（ＷＬ，ＷＲ）に伝達するステアリングギヤボックス（１８）が、前記ステアリングホイール（１１）に接続されるピニオン（２８）と、前記ピニオン（２８）に噛合するラック（３０）を有して前記車輪（ＷＬ，ＷＲ）に接続されるラックバー（２９）と、前記ラックバー（２９）を摺動自在に支持するハウジング（２１）と、前記ハウジング（２１）に形成したガイド孔（２１ａ）に外周面が摺動自在に嵌合する円筒状ラックガイド（３１）と、前記ラックガイド（３１）を付勢して前記ラックバー（２９）の背面（２９ａ）に当接させる弾発部材（３３）とを備え、
前記ラックガイド（３１）の外周面は、前記ラックバー（２９）の軸線（Ｌｂ）と直交する投影面で見て該ラックガイド（３１）の軸線（Ｌｇ）を挟んで一方側および他方側の何れにおいても、前記ガイド孔（２１ａ）に摺接可能であるラックアンドピニオン式ステアリング装置において、
前記ラックガイド（３１）が前記ラックバー（２９）から受ける反力（Ｆ２）が、前記ガイド孔（２１ａ）の内部で前記ラックガイド（３１）をこじるような回転モーメント（Ｍ１）を該ラックガイド（３１）に作用させるべく、前記反力（Ｆ２）の作用線（Ｌｃ）と前記ラックバー（２９）に対する前記ラックガイド（３１）の付勢力（Ｆ１）の作用線とを互いに非平行とし、
前記回転モーメント（Ｍ１）により前記ラックガイド（３１）が前記ガイド孔（２１ａ）に片当たりして該ラックガイド（３１）の前端部と後端部とで該ガイド孔（２１ａ）に部分的に強く接触するようにしたことを特徴とする、ラックアンド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、ステアリングホイールの操作を車輪に伝達するステアリングギヤボックスが、前記ステアリングホイールに接続されるピニオンと、前記ピニオンに噛合するラックを有して前記車輪に接続されるラックバーと、前記ラックバーを摺動自在に支持するハウジングと、前記ハウジングに形成したガイド孔に摺動自在に嵌合する円筒状のラックガイドと、前記ラックガイドを付勢して前記ラックバーに背面に当接させる弾発部材とを備えるラックアンドピニオン式ステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかるラックアンドピニオン式ステアリング装置は、下記特許文献１により公知である。
【特許文献１】特開２００５−２４７０７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図１２は上記従来のラックアンドピニオン式ステアリング装置を示すもので、ピニオンシャフト０１に設けたピニオン０２とラックバー０３に設けたラック０４とが噛合しており、ハウジング０５のガイド孔０６に摺動自在に嵌合する円柱状のラックガイド０７をラックバー０３の背面に当接するようにスプリング０８で付勢してラック０４の変形を規制することで、ラック０４およびピニオン０２の適切な噛合を確保するとともに、噛合反力によるラックバー０３の撓みを防止している。
【０００４】
ラックガイド０７にはスプリング０８の付勢力Ｆ１とラックバー０３からの反力Ｆ２とが作用するが、付勢力Ｆ１および反力Ｆ２の作用線は共にラックガイ０７の軸線Ｌｇ上に位置しているため、ラックガイド０７がガイド孔０６との間に存在するガタによって振動し、騒音の原因となる問題があった。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ラックアンドピニオン式ステアリング装置においてガイド孔に嵌合するラックガイドのガタに起因する騒音を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、ステアリングホイールの操作を車輪に伝達するステアリングギヤボックスが、前記ステアリングホイールに接続されるピニオンと、前記ピニオンに噛合するラックを有して前記車輪に接続されるラックバーと、前記ラックバーを摺動自在に支持するハウジングと、前記ハウジングに形成したガイド孔に摺動自在に嵌合する円筒状のラックガイドと、前記ラックガイドを付勢して前記ラックバーの背面に当接させる弾発部材とを備えるラックアンドピニオン式ステアリング装置において、前記ラックガイドが前記ラックバーから受ける反力が、前記ラックガイドにその軸線と異なる軸線まわりの回転モーメントを発生させるように、該反力の作用線を、前記ラックガイドの軸線と平行とし且つ前記ラックガイドの軸線から偏心させたことを特徴とするラックアンドピニオン式ステアリング装置が提案される。
【０００７】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記反力は、その作用線まわりに前記ラックガイドを回転させる回転モーメントを発生することを特徴とするラックアンドピニオン式ステアリング装置が提案される。
【０００８】
また請求項３に記載された発明によれば、ステアリングホイールの操作を車輪に伝達するステアリングギヤボックスが、前記ステアリングホイールに接続されるピニオンと、前記ピニオンに噛合するラックを有して前記車輪に接続されるラックバーと、前記ラックバーを摺動自在に支持するハウジングと、前記ハウジングに形成したガイド孔に外周面が摺動自在に嵌合する円筒状ラックガイドと、前記ラックガイドを付勢して前記ラックバーの背面に当接させる弾発部材とを備え、前記ラックガイドの外周面が、前記ラックバーの軸線と直交する投影面で見て該ラックガイドの軸線を挟んで一方側および他方側の何れにおいても、前記ガイド孔に摺接可能であるラックアンドピニオン式ステアリング装置において、前記ラックガイドが前記ラックバーから受ける反力が、前記ガイド孔の内部で前記ラックガイドをこじるような回転モーメントを該ラックガイドに作用させるべく、前記反力の作用線と前記ラックバーに対する前記ラックガイドの付勢力の作用線とを互いに非平行とし、前記回転モーメントにより前記ラックガイドが前記ガイド孔に片当たりして該ラックガイドの前端部と後端部とで該ガイド孔に部分的に強く接触するようにしたことを特徴とするラックアンドピニオン式ステアリング装置が提案される。
【０００９】
尚、実施の形態の下部ハウジング２１は本発明のハウジングに対応し、実施の形態のスプリング３３は本発明の弾発部材に対応する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ラックバーに形成したラックとピニオンとの噛合部に作用する操舵トルクは、ラックバーをピニオンから離反させるように作用するが、ハウジングのガイド孔に摺動自在に嵌合する円筒状のラックガイドを弾発部材で付勢してラックバーに背面に当接させることで、ラックおよびピニオンの噛合状態を適切に維持することができる。このとき、ラックガイドがラックバーから受ける反力が、ラックガイドにその軸線と異なる軸線まわりの回転モーメントを発生させるように作用するので、ラックガイドはガイド孔に対してこじるように片当たりし、そのこじりによりラックガイドおよびガイド孔が部分的に強く接触することでラックガイドのガタを防止し、ガタによる騒音の発生を抑制することができる。
【００１１】
また特に請求項１の発明によれば、ラックガイドがラックバーから受ける反力の作用線をラックガイドの軸線と平行とし、かつラックガイドの軸線から偏心させたことにより、ラックガイドにその軸線と異なる軸線まわりの回転モーメントを発生させることができる。
【００１２】
また特に請求項２の発明によれば、ラックガイドが前記ラックバーから受ける反力が、該反力の作用線まわりにラックガイドを回転させる回転モーメントを発生するので、この回転モーメントによってラックガイドをガイド孔に対して片当たりさせることができる。よって、請求項１の発明による回転モーメントと、反力の作用線まわりの回転モーメントとを同時に発生させ、ガタによる騒音の発生を一層確実に抑制することができる。
【００１３】
また特に請求項３の発明によれば、円筒状のラックガイドの外周面が、ラックバーの軸線と直交する投影面で見てラックガイド軸線を挟んで一方側および他方側の何れにおいても、ガイド孔に摺接可能であるラックアンドピニオン式ステアリング装置において、ラックガイドがラックバーから受ける反力が、ガイド孔の内部でラックガイドをこじるような回転モーメントをラックガイドに作用させるべく、前記反力の作用線とラックバーに対するラックガイドの付勢力の作用線とを互いに非平行とし、更に該回転モーメントによりラックガイドがガイド孔に片当たりして該ラックガイドの前端部と後端部とで該ガイド孔に部分的に強く接触するようにしたので、上記回転モーメントが、ガイド孔の内部でラックガイドをこじるように作用し、そのこじりによりラックガイドおよびガイド孔を片当たりさせ、両者をラックガイドの前端部と後端部の部分で部分的に強く接触させることでラックガイドのガタを防止し、ガタによる騒音の発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１〜図５は本発明の第１の実施の形態を示すものであり、図１は電動パワーステアリング装置の全体斜視図、図２は図１の２−２線拡大断面図、図３は図２の３部拡大図、図４はラックガイドおよびラックバーの斜視図，図５は図４の５方向矢視図である。
【００１６】
図１に示すように、ステアリングホイール１１と一体に回転する上部ステアリングシャフト１２は、上部ユニバーサルジョイント１３、下部ステアリングシャフト１４および下部ユニバーサルジョイント１５を介して、減速機１６から上方に突出するピニオンシャフト１７に接続される。減速機１６の下端に接続されたステアリングギヤボックス１８の左右両端から突出するタイロッド１９，１９が、左右の車輪ＷＬ，ＷＲの図示せぬナックルに接続される。減速機１６にはブラシレスモータよりなるアシストモータＭが支持されており、このアシストモータＭの作動が、減速機１６の内部に収納した操舵トルク検出手段Ｓｔからの信号が入力される電子制御ユニットＵにより制御される。
【００１７】
図２に示すように、減速機１６はステアリングギヤボックス１８と一体の下部ハウジング２１と、その上面にボルト２２…で結合された中間ハウジング２３と、その上面にボルト２４…で結合された上部ハウジング２５とを備えており、下部ハウジング２１および上部ハウジング２５にボールベアリング２６，２７で前記ピニオンシャフト１７が回転自在に支持される。ピニオンシャフト１７の下端に設けられたピニオン２８が、ステアリングギヤボックス１８の内部を左右に移動するラックバー２９に設けられらラック３０に噛合する。ステアリングギヤボックス１８の一部を構成する下部ハウジング２１に形成した円形断面のガイド孔２１ａに概略円柱状のラックガイド３１が摺動自在に収納されており、ラックガイド３１に形成した凹部３１ａと、ガイド孔２１ａを閉塞するナット部材３２に形成した凹部３２ａとの間に配置したスプリング３３でラックガイドをラックバー２９の背面２９ａに向けて付勢することで、ラックバー２９の撓みを抑制してラック３０をピニオン２８に正しく噛合させることができる。ラックガイド３１およびスプリング３３は、それらの軸線が一致するように、つまり同軸に配置される。
【００１８】
減速機１６の内部に延びるアシストモータＭの回転軸３４に設けられたウオーム３５は、ピニオンシャフト１７に固定されたウオームホイール３６に噛合する。従って、アシストモータＭが駆動されると、その回転軸３４に設けたウオーム３５に噛合するウオームホイール３６を介して減速機１６のピニオンシャフト１７が回転し、ピニオン２８に噛合するラック３０が駆動されることで、ドライバーがステアリングホイール１１に加える操舵トルクがアシストモータＭによってアシストされる。
【００１９】
図３に詳細に示すように、ラックバー２９は、ラック３０が形成されている部分を除いて基本的に円柱状の部材であって、その円柱の一部を成す背面２９ａにラックガイド３１の円弧状断面を有する押圧面３１ｂが摺動自在に当接する。
【００２０】
ピニオン２８の軸線Ｌｐとラックガイド３１の軸線Ｌｇとは同一平面上（つまり図３の紙面上）に在って相互に直交（α＝９０°）しており、ラックバー２９の軸線Ｌｂはピニオン２８の軸線Ｌｐとラックガイド３１の軸線Ｌｇとに直交（つまり図３の紙面に直交）している。またラックガイド３１の押圧面３１ｂの中心位置は、ラックガイド３１の軸線Ｌｇ上にはなく、そこから上下一方（実施の形態では下方）に距離δだけ偏倚している。言い換えると、ラックガイド３１の軸線Ｌｇは、ラックバー２９の軸線Ｌｂに対して距離δだけ上方に偏倚している。
【００２１】
次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。
【００２２】
運転者がステアリングホイール１１を操作すると、操舵トルクは上部ステアリングシャフト１２、上部ユニバーサルジョイント１３、下部ステアリングシャフト１４、下部ユニバーサルジョイント１５、ピニオンシャフト１７およびピニオン２８を介してラック３０に伝達され、ステアリングギヤボックス１８の内部でラックバー２９を左右方向に駆動する。このとき、アシストモータＭが作動すると、そのアシストトルクがウオーム３４、ウオームホイール３６を介してピニオンシャフト１７に伝達され、運転者のステアリング操作がアシストされる。
【００２３】
ピニオン２８からの噛合反力がラック３０に作用することで、ラックバー２９はピニオン２８から離反する方向に付勢されるが、スプリング３３で付勢されたラックガイド３１のの押圧面３１ｂがラックバー２９の背面２９ａに当接することで、ラックバー２９の撓みが防止されてラック３０およびピニオン２８の噛合状態が適切に維持される。ラックバー２９が左右に移動するとき、その背面２９ａはラックガイド３１の押圧面３１ｂに対して摺動する。
【００２４】
図３に示すように、スプリング３３がラックガイド３１をラックバー２９に向けて付勢する付勢力Ｆ１の作用線は、ラックガイド３１の軸線Ｌｇ上に位置している。またラックバー２９の背面２９ａおよびラックガイド３１の押圧面３１ｂに均等に当接しているため、ラックガイド３１がラックバー２９から受ける反力Ｆ２の作用線Ｌｃは、ラックバー２９の軸線Ｌｂを通ってラックガイド３１の軸線Ｌｇと平行になる。
【００２５】
このように、ラックガイド３１がラックバー２９を付勢する付勢力Ｆ１の作用線（ラックガイド３１の軸線Ｌｇ）と、ラックガイド３１がラックバー２９から受ける反力Ｆ２の作用線Ｌｃとが平行でかつ距離δだけずれているため、ラックガイド３１に回転モーメントＭ１が作用する。この回転モーメントＭ１は下部ハウジング２１のガイド孔２１ａの内部でラックガイド３１をこじるように作用するため、ガイド孔２１ａに対するラックガイド３１のガタが消滅し、ラックガイド３１の振動による騒音の発生を抑制することができる。
【００２６】
次に、図６および図７に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００２７】
第２の実施の形態は第１の実施の形態の更なる改良に係るもので、ラックガイド３１の押圧面３１ｂは、その上縁にラックバー２９の一端側が幅広で他端側が幅狭の上部切欠き３１ｄが形成され、その下縁にラックバー２９の一端側が幅狭で他端側が幅広の下部切欠き３１ｅが形成される。
【００２８】
押圧面３１ｂは円弧状であるため、押圧面３１ｂがラックバー２９から受ける反力Ｆ２は、押圧面３１ｂの中央を通る軸線Ｌｃ（反力Ｆ２の作用線）に直交する平面内に分力Ｆ２′，Ｆ２′を持ち、この分力Ｆ２′，Ｆ２′によって前記押圧面３１ｂの中央を通る軸線Ｌｃ、つまり反力Ｆ２の作用線Ｌｃまわりに回転モーメントＭ２を発生させる。仮に、前記回転モーメントＭ２がラックガイド３１の軸線Ｌｇを中心としていると、ラックガイド３１はガイド孔２１ａの内部で回転するだけでこじる力は発生しない。
【００２９】
しかしながら実際には、押圧面３１ｂの中央を通る軸線Ｌｃはラックガイド３１の軸線Ｌｇに対して距離δだけ偏心しているため、前記軸線Ｌｃまわりの回転モーメントＭ２によってガイド孔２１ａの内部でラックガイド３１がこじられ、前記回転モーメントＭ１によるこじりとの協働により、ガイド孔２１ａに対するラックガイド３１のガタを消滅させて騒音の発生を一層確実に抑制することができる。
【００３０】
次に、図８に基づいて本発明の第３の実施の形態を説明する。
【００３１】
第３の実施の形態は、ラックガイド３１の軸線Ｌｇとピニオン２８の軸線Ｌｐとが成す角度αが９０°ではなく鋭角に設定される。ラックガイド３１の押圧面３１ｂは、その軸線Ｌｇ上に位置している。
【００３２】
ラックガイド３１がラックバー２９を付勢する付勢力Ｆ１の作用線（ラックガイド３１の軸線Ｌｇ）と、ラックガイド３１がラックバー２９から受ける反力Ｆ２の作用線Ｌｃとは非平行であるため、ラックガイド３１に回転モーメントＭ１が作用し、この回転モーメントＭ１は下部ハウジング２１のガイド孔２１ａの内部でラックガイド３１をこじるように作用する。これにより、ラックガイド３１がガイド孔２１ａに片当たして該ラックガイド３１の前端部と後端部の部分で該ガイド孔２１ａに部分的に強く接触して、ガイド孔２１ａに対するラックガイド３１のガタが消滅し、ラックガイド３１の振動による騒音の発生を抑制することができる。
【００３３】
次に、図９および図１０に基づいて本発明の第４の実施の形態を説明する。
【００３４】
第４の実施の形態は第１の実施の形態の変形であって、第１の実施の形態ではラックバー２９の背面２９ａがラックガイド３１の押圧面３１ｂに均等に当接しているが、第４の実施の形態ではラックガイド３１の押圧面３１ｂに、ラックバー２９の軸線Ｌｂと平行に延びる上下２本の低い畝状の接触線３１ｃ，３１ｃが上下対称位置に形成されており、これらの接触線３１ｃ，３１ｃがラックバー２９の背面２９ａに当接する。
【００３５】
次に、図１１に基づいて本発明の第５の実施の形態を説明する。
【００３６】
第５の実施の形態は第２の実施の形態の変形であって、第２の実施の形態ではラックバー２９の背面２９ａがラックガイド３１の押圧面３１ｂに均等に当接しているが、第５の実施の形態では上部切欠き３１ｄの幅狭部に沿って接触線３１ｆが形成され、下部切欠き３１ｅの幅狭部に沿って接触線３１ｇが形成されており、これらの接触線３１ｆ，３１ｇがラックバー２９の背面２９ａに当接する。
【００３７】
これらの第４、第５の実施の形態によれば、ラックガイド３１の押圧面３１ｂに設けた接触線３１ｃ，３１ｃ；３１ｆ，３１ｇがラックバー２９の背面２９ａに当接することで、ラックバー２９およびラックガイド３１の摺動抵抗を低減することができる。
【００３８】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３９】
例えば、実施の形態ではシャフト式ステアリング装置を例示したが、本発明はケーブル式ステアリング装置やステア・バイ・ワイヤ式ステアリング装置に対して適用することができる。勿論、アシストモータＭを持つ電動ステアリング装置に限らず、アシストモータＭを持たないマニュアルステアリング装置であっても良い。
【００４０】
またラックガイド３１がラックバー２９から受ける反力Ｆ２がラックガイド３１の軸線Ｌｇまわりの回転モーメントを発生するときには、そのラックガイド３１はガイド孔２１ａの内部で回転するだけでガタを防止することはできない。従って、本発明では反力Ｆ２がラックガイド３１の軸線Ｌｇと異なる軸線まわりの回転モーメントを発生させれば、ラックガイド３１をガイド孔２１ａに片当たりさせてガタを消滅させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】第１の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の全体斜視図
【図２】図１の２−２線拡大断面図
【図３】図２の３部拡大図
【図４】ラックガイドおよびラックバーの斜視図
【図５】図４の５方向矢視図
【図６】第２の実施の形態に係るラックガイドおよびラックバーの斜視図
【図７】図６の７方向矢視図
【図８】第３の実施の形態に係る、前記図３に対応する図
【図９】第４の実施の形態に係る、前記図３に対応する図
【図１０】同じく前記図４に対応する図
【図１１】第５の実施の形態に係る、前記図６に対応する図
【図１２】従来のラックアンドピニオン式ステアリング装置を示す図
【符号の説明】
【００４２】
１１      ステアリングホイール
１８      ステアリングギヤボックス
２１      下部ハウジング（ハウジング）
２１ａ    ガイド孔
２８      ピニオン
２９      ラックバー
２９ａ    背面
３０      ラック
３１      ラックガイド
３３      スプリング（弾発部材）
Ｆ２      ラックガイドがラックバーから受ける反力
Ｌｇ      ラックガイドの軸線
Ｍ１      回転モーメント
Ｍ２      回転モーメント
【図１】
0004555851.tif 000002
【図２】
0004555851.tif 000003
【図３】
0004555851.tif 000004
【図４】
0004555851.tif 000005
【図５】
0004555851.tif 000006
【図６】
0004555851.tif 000007
【図７】
0004555851.tif 000008
【図８】
0004555851.tif 000009
【図９】
0004555851.tif 000010
【図１０】
0004555851.tif 000011
【図１１】
0004555851.tif 000012
【図１２】
0004555851.tif 000013