(57)【要約】【課題】ラックガイドの傾きを抑制してラックガイドがスムーズに軸方向に移動できるようにした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１１にピニオンシャフト３０を回転可能に軸承し、ピニオンシャフト３０に噛合するラック軸４０をギヤハウジング１１の挿通穴に挿通し、ピニオンシャフト３０と反対側の背後からラック軸４０をピニオンシャフト３０に押し付けるラックガイド５０をギヤハウジング１１のガイド穴１３に軸方向に移動可能に嵌挿し、ガイド穴１３を閉塞する蓋５１を設け、蓋５１とラックガイド５０間にラックガイド５０をラック軸４０側へ付勢する弾性部材５３を介挿したラックピニオン式舵取装置において、弾性部材５３を、ラックガイド５０の軸線を挟んでラック軸４０の歯厚方向の両側にそれぞれ配置した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギヤハウジングにピニオンシャフトを回転可能に軸承し、前記ピニオンシャフトに噛合するラック軸を前記ギヤハウジングの挿通穴に挿通し、前記ピニオンシャフトと反対側の背後から前記ラック軸を前記ピニオンシャフトに押し付けるラックガイドをギヤハウジングのガイド穴に軸方向に移動可能に嵌挿し、前記ガイド穴を閉塞する蓋を設け、前記蓋と前記ラックガイド間に前記ラックガイドを前記ラック軸側へ付勢する弾性部材を介挿したラックピニオン式舵取装置において、
前記弾性部材を、前記ラックガイドの軸線を挟んでラック軸の歯厚方向の両側にそれぞれ配置し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】
前記弾性部材を、前記ラック軸の軸線に向けて付勢力が発生するよう前記ラックガイドの軸線に対し傾けて配置したことを特徴とする請求項１に記載の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、ラックガイドによりラック軸を摺動可能に支持する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舵取装置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を回転可能に軸承するギヤハウジング１０３と、ラック軸１０２を挟んでピニオンシャフト１０１と反対側に設けられラック軸１０２をピニオンシャフト１０１に噛合う方向に押圧するラックガイド１０４とを備えている。
【０００４】
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１０３ｂが形成され、このガイド穴１０３ｂの一端に蓋１０６が螺着されている。蓋１０６とラックガイド１０４間に、ラックガイド１０４をラック軸１０２に押付けるコイルバネ１０７が介挿されている。前記ラック軸１０２のラック１０２ａは、ラック軸１０２の軸線に対し傾斜した方向に歯厚を有し、歯厚方向とラック軸１０２の軸線とのなす角度がいわゆる傾き角と呼ばれている。またラック１０２ａは、横から見ると二等辺三角形の頂部をカットした山型形状を有し、山型形状の歯厚方向両側に傾斜面が形成されている。ラック軸１０２の径方向と傾斜面とのなす角度がいわゆる圧力角と呼ばれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１８４５９１号公報
【特許文献２】特開平６−６４５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、ハンドルを右に切ると、ラック１０２ａの一方の傾斜面にピニオンシャフト１０１のピニオン１０１ａが当接し、ラック１０２ａの一方の傾斜面と垂直方向の力がラック軸１０２に作用してラック軸１０２が傾く。ハンドルを左に切ると、ラック１０２ａの他方の傾斜面にピニオンシャフト１０１のピニオン１０１ａが当接し、ラック１０２ａの他方の傾斜面と垂直方向の力がラック軸１０２に作用してラック軸１０２が先ほどと反対側へ傾く。ラック軸１０２が遊具シーソのように傾くので、ラックガイド１０４も同様に傾き、ラックガイド１０４がガイド穴１０３ｂに片当りして、ラックガイド１０４がスムーズに軸方向に移動しなくなり、操舵感に違和感が発生する。また、ラックガイド１０４がスムーズに軸方向に移動しなり、ラック１０３ａとピニオン１０１ａ間にクリアランスが出来やすくなるので、ラック１０２ａとピニオン１０１ａ間の歯の噛合い音が発生しやすい。
【０００７】
特許文献２の図１のようにラックとピニオンの噛合い点を挟んでラック軸の軸線方向の両側にラックガイドをそれぞれ設け、各ラックガイドをラック軸の軸線に向けて付勢することによって上述した問題を解消したものがある。このものは、ラック軸の傾きを抑制するものであって、ラックガイドの傾きを抑制するものではないため、問題の根本的解決に繋がっていない。
【０００８】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ラックガイド１０４の傾きを抑制してラックガイド１０４がスムーズに軸方向に移動できるようにし、操舵感に違和感が発生しないようにするとともに、ラック１０２ａとピニオン１０１ａの噛合い音が発生しないラックピニオン式舵取装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、ギヤハウジングにピニオンシャフトを回転可能に軸承し、前記ピニオンシャフトに噛合するラック軸を前記ギヤハウジングの挿通穴に挿通し、前記ピニオンシャフトと反対側の背後から前記ラック軸を前記ピニオンシャフトに押し付けるラックガイドをギヤハウジングのガイド穴に軸方向に移動可能に嵌挿し、前記ガイド穴を閉塞する蓋を設け、前記蓋と前記ラックガイド間に前記ラックガイドを前記ラック軸側へ付勢する弾性部材を介挿したラックピニオン式舵取装置において、前記弾性部材を、前記ラックガイドの軸線を挟んでラック軸の歯厚方向の両側にそれぞれ配置したものである。
【００１０】
請求項１によれば、弾性部材をラックガイドの軸線を挟んでラック軸の歯厚方向の両側にそれぞれ配置し、ラックガイドをラック軸側へ付勢する構造にしたので、ラックガイドの傾きが抑えられ、ラックガイドがスムーズに軸方向に移動出来るようになり、操舵感に違和感が発生せず、ラック軸とピニオンシャフトの歯同士の噛合い音が発生しない。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記弾性部材を、前記ラック軸の軸線に向けて付勢力が発生するよう前記ラックガイドの軸線に対し傾けて配置したものである。
【００１２】
請求項２によれば、ラックガイドの軸線を挟んでラック軸の歯厚方向の両側にそれぞれ配置した弾性部材を、ラック軸の軸線に向けて付勢力が発生するように配置した構造であるので、２つの弾性部材の付勢力の合成力が、ピニオンシャフトに噛合う方向にラック軸を押付ける力として働くので、ラックガイドの傾きを抑えながらラック軸とピニオンシャフトの噛合いを良好に保つことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ラックガイドの傾きが抑えられてラックガイドがスムーズに軸方向に移動出来るようになり、操舵感に違和感が発生せず、ラック軸とピニオンシャフトの歯同士の噛合い音が発生しない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態におけるラックピニオン式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２のＢ方向から見たラック軸の平面図である。
【図４】本発明の実施形態における図３のＤ方向から見たラック軸の正面図である。
【図５】従来におけるラックピニオン式舵取装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の一実施形態について、図１乃至図４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２のＢ方向から見たラック軸の平面図であり、図４は図３のＤ方向から見たラック軸の正面図である。図２は、蓋と弾性部材の当り状態を分かりやすくするために、弾性部材周辺のみ図３のＣ−Ｃ線で断面している。
【００１６】
図１及び図２に示すようにラックピニオン式舵取装置１０は、ギヤハウジング１１と、このギヤハウジング１１に回転可能に軸承されたピニオンシャフト３０と、このピニオンシャフト３０に噛合するラック軸４０と、ピニオンシャフト３０と反対側の背後からラック軸４０をピニオンシャフト３０に押し付けるラックガイド５０とを有する。
【００１７】
図１に示すように，前記ギヤハウジング１１には挿通穴１２が貫通しており、この挿通穴１２にラック軸４０が挿通されている。ラック軸４０の両端にボールジョイント９０の一端が連結され、ボールジョイント９０の他端には図略の車輪がそれぞれ連結され、ラック軸４０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。
【００１８】
図２に示すように、ギヤハウジング１１には、ラック軸４０と立体的に交差する方向にシャフト挿入穴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３０が回転可能に軸支されている。ピニオンシャフト３０にはピニオン３０ａが形成され、このピニオン３０ａに前記ラック軸４０のラック４０ａが噛合している。ピニオンシャフト３０の一端には、図略のステアリングコラム等を介してハンドルが回転連結され、ハンドルの回転動作は、ピニオン３０ａとラック４０ａによってラック軸４０の軸方向移動に変換されるようになっている。
【００１９】
図３および図４に示すように、前記ラック４０ａは、横から見ると、二等辺三角形の頂部を切り欠いた山型形状を有し、この山型形状がラック軸４０の径方向に対し傾き角Ｐを持った線Ｎ方向に形成されている。つまり、ラック４０ａは、線Ｎ方向に歯幅を有し、線Ｎに対し直角な線Ｍ方向に歯厚を有する。各山型形状は、歯厚方向両側に傾斜面４０ｂを有し、ラック軸４０の径方向と傾斜面４０ｂ間のなす角度が、圧力角Ｑである。ラック４０ａは、前記山型形状をラック軸４０の軸線方向に複数有し、山型形状間のピッチが、ラック４０ａの中間から両端に行くに従って、大きくなるように設定されている。
【００２０】
図２に示すように、ピニオンシャフト３０には、軸受２３の両側にフランジ部３１とリング溝３２が形成され、リング溝３２にリング３３が嵌め込まれている。リング３３とフランジ部３１によって、ピニオンシャフト３０は軸受２２に対し、ピニオンシャフト３０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２４が形成され、このめねじ部２４に留め金２５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３０のフランジ部３１に対応する位置に段部２６が形成され、この段部２６と留め金２５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３０に摺動可能に当接している。
【００２１】
ギヤハウジング１１には、前記ラック軸４０および前記シャフト挿入穴２１に対して立体的に交差する方向にガイド穴１３が形成され、このガイド穴１３にラックガイド５０が摺動可能に案内されている。ガイド穴１３の開口側の一端にはめねじ部１４が形成され、このめねじ部１４に蓋５１が螺着されている。蓋５１のラックガイド５０側の端面には、テーパ状の受け面５１ａが形成され、この受け面５１ａに合致するように、ラックガイド５０の蓋５１側の端面には、当接面５０ａが形成されている。ラックガイド５０には、当接面５０ａに対して一対の収納穴５０ｂ、５０ｃが垂直に穿孔され、一対の収納穴５０ｂ、５０ｃに弾性部材５３がそれぞれ収納されている。弾性部材５３は、コイル状の圧縮バネであり、弾性部材５３の一端は、一対の収納穴５０ｂ、５０ｃの底面に当接し、弾性部材５３の他端は、蓋５１の受け面５１ａに当接する。一対の収納穴５０ｂ、５０ｃは、図３に示すようにラックガイド５０の軸線を挟んでラック４０ａの歯厚方向両側に配置されている。しかも、一対の収納穴５０ｂ、５０ｃは、ラック軸４０の軸線Ｓに向けて穿孔されている。
【００２２】
図２に示すように、ラックガイド５０のラック軸４０側の取付け面５０ｅ、ラック軸４０の軸線Ｓ回りに断面円弧状に形成され、この取付け面５０ｅ全体に渡ってラック軸用シート５２が固着されている。ラック軸用シート５２にラック軸４０の背面４０ｃが摺動可能に当接しており、背面４０ｃは、ラック軸４０の軸線Ｓ回りに断面円弧状に形成されている。前記ラックガイド５０には断面円形の取付け穴５０ｄがラックガイド５０の軸線方向に形成され、この取付け穴５０ｄにラック軸用シート５２の断面円形の突起５２ａが圧入されている。ラック軸用シート５２は断面円弧状の一枚のシートであり、取付け穴５０ｄに対応する位置のみ突起５２ａを形成した。よって、突起５２ａの前後は断面円弧状で、ラック軸４０の背面４０ｃに摺動可能に当接する。
【００２３】
ピニオンシャフト３０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。
【００２４】
図１に示すように、ギヤハウジング１１の挿通穴１２は、ラック軸４０を挿通できる程度の小さな穴径を持つ小径部１２ａと、小径部１２ａの両端側に設けられボールジョイント９０が挿通できる程度の大きな穴径を持つ第１の大径部１２ｂ、第２の大径部１２ｃと、第１の大径部１２ｂと小径部１２ａ間に設けられた第１の中径部１２ｄ、第１の嵌合部１２ｅと、第２の大径部１２ｂと小径部１２ａ間に設けられた第２の中径部１２ｆ、第２の嵌合部１２ｇとからなっている。
【００２５】
第１の嵌合部１２ｅには、ラック軸用ブッシュ４１が嵌合され、ラック軸用ブッシュ４１のフランジ部４１ａが第１の中径部１２ｄに遊嵌されている。ラック軸用ブッシュ４１は、両端を除いた位置に軸方向にスリット４１ｂを有し、このスリット４１ｂは円周方向に複数設けられている。
【００２６】
第１の大径部１２ｂには、第１のストッパ部材４２が嵌合固定されている。第１の中径部１２ｄと第１の嵌合部１２ｅ間には第１の段部が形成され、第１の段部と第１のストッパ部材４２とで、第１のフランジ部４１ａが挟み込まれることによって、ラック軸用ブッシュ４１が所定の位置に固定される。
【００２７】
第２の大径部１２ｃには、めねじ部１２ｈが形成され、このめねじ部１２ｈに第２のストッパ部材４３が螺着されている。
【００２８】
第２の嵌合部１２ｇにはラックブッシュ６０が嵌合され、このラックブッシュ６０は、軸方向に延びる摺動部６１と、半径方向外方へ突出するフランジ部６２とからなっている。フランジ部６２が第２の中径部１２ｆに遊嵌されている。
【００２９】
ラック軸４０は鉄の材質で主に作られており、ラック４０ａは鍛造によって形成され、切削と研磨によって背面４０ｃが所定の寸法に加工される。摩耗を防ぐために、背面４０ｃに焼入れ処理がなされる。ラック軸用シート５２は、樹脂と金属の複層からなり、この樹脂層がラック軸４０の背面４０ｃに接触する。樹脂層の摩擦係数は非常に小さい。ラック軸用ブッシュ４１とラックブッシュ６０は、樹脂からなり、これらの摩擦係数は非常に小さい。
【００３０】
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。
【００３１】
図２に示すように、図略のハンドルを操作すると、ピニオンシャフト３０が回転し、ラック軸４０の軸方向移動に変換され、図略の車輪の向きが変わる。ラック軸４０は、図１において、ギヤハウジング１１の両端でラック軸用ブッシュ４１、ラックブッシュ６０に軸方向移動可能に支持され、ギヤハウジング１１のラックブッシュ６０側で、図２に示すように、ラック軸用シート５２とピニオンシャフト３０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５０は、ガイド穴１３に摺動可能に支持され、弾性部材５３によってラック軸用シート５２が背面４０ｃに当接する方向に押付けられる。
【００３２】
ピニオン３０ａとラック４０ａが噛合うことによって、ピニオン３０ａは傾斜面４０ｂに対し垂直方向に当接する。この結果、傾斜面４０ｂの法線方向の力がラック軸４０に作用し、ラック軸４０が傾斜面４０ｂの法線方向に傾こうとする。前記傾斜面４０ｂは、ハンドルを右に切ったときにピニオン３０ａに当接する傾斜面４０ｂと、ハンドルを左に切ったときにピニオン３０ａに当接する傾斜面４０ｂがある。前記傾斜面４０ｂと後記傾斜面４０ｂは、互いに向きが正反対であり、ハンドルを右、左切ることによって、ラック軸４０は、ピニオン３０ａとラック４０ａの噛合い点を支点に、遊具シーソのように傾く。
【００３３】
ラックガイド５０の軸線を挟んでラック軸４０が傾く方向の両側に弾性部材５３が配置されているので、ラックガイド５０の傾きが抑えられるとともにラック軸４０の傾きが抑えられる。２つの弾性部材５３は、ラック軸４０の軸線Ｓに向けて付勢力を有し、しかも、ラックガイド５０の軸線を中心に左右対称であるので、２つの弾性部材５３の付勢力を合成した力が、ラックガイド５０の軸線方向の力となり、ピニオン３０ａとラック４０ａの噛合いを良好に保つことができる。また、２つの弾性部材５３の付勢力の合成した力がラック軸４０の軸線Ｓを通るので、ラック４０ａの歯幅方向の端でピニオン３０ａと噛合い、ここを支点にラック軸４０が傾いても、前記合成力がラック軸４０を元の位置へ戻そうとする力として働く。
【００３４】
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。
【００３５】
上述した実施形態は、２つの弾性部材５３をラック軸４０の軸線Ｓに向けて斜めに配置した。他の実施形態として、２つの弾性部材５３をラックガイド５０の軸線と平行に配置しても良い。この場合、各弾性部材５３の付勢力の方向が、ラックガイド５０の軸線と平行となるので、力の効率が良い。しかも、付勢力の作用点をラックガイド５０の軸線から径方向に離間させた位置にすることができるので、ラックガイド５０の傾き、ラック軸４０の傾きをより一層抑えることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１１：ギヤハウジング、１２：挿通穴、１３：ガイド穴、３０：ピニオンシャフト、４０：ラック軸、５０：ラックガイド、５１：蓋、５３：弾性部材
【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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