(57)【要約】【課題】ラックガイドのラック軸との摺接部の磨耗を低減するとともに、異音の発生を防止できるラックガイド装置を提供する。【解決手段】ラックガイド２５はラック側ラックガイド２６とプラグ側ラックガイド２７とに分割され、ラック側ラックガイド２６とプラグ側ラックガイド２７との間に介装されたボールジョイント２８により、ラック側ラックガイド２６がプラグ側ラックガイド２７に対して揺動可能に継合されている。このとき、ボールジョイント２８を構成するプラグ側ラックガイド２７の半球面状の支持部３４には、それぞれ弾性部材からなるボール部３３の上端部に当接する支持部材片３５と、ボール部３３を保持する半球面状に形成された支持部材板３６が固着されている。また、コイルばね２９がラックハウジング１７に螺着されたプラグ３２とプラグ側ラックガイド２７の凹部３７底面とにより挟み込まれている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピニオンと噛み合うラックを有するラック軸と、
前記ピニオンと前記ラック軸とを収納するラックハウジングと、
前記ラックハウジングにて、前記ラック軸を摺動自在に保持するラックガイドと、
前記ハウジング内に組付けられて前記ラックガイドを介して前記ラック軸を前記ピニオンの方向に付勢するばね部材と、
前記ばね部材の付勢力を調整可能なプラグと、を備えたラックガイド装置において、
前記ラックガイドは、
前記ラック軸の背面に摺動可能に係合するラック側ラックガイドと、
前記ばね部材を収容可能な凹部を有して前記ラック側ラックガイドを揺動可能に支持するプラグ側ラックガイドと、を備え、
前記ラック側ラックガイドに一体的に設けた球状凸部と、
前記プラグ側ラックガイドに設けた、前記球状凸部を揺動可能に支持する球状凹部と、を有し、
前記ラックハウジング内に所定の付勢方向に沿って摺動自在に保持されることを特徴とするラックガイド装置。
【請求項２】
請求項１に記載のラックガイド装置において、
前記球状凹部に固着され、前記ラック側ラックガイドに設けられる前記球状凸部を前記ラックガイドの軸方向に押圧する支持部材片と、
前記球状凸部を揺動可能に保持する半球面状の支持部材板と、を備えることを特徴とするラックガイド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラックガイド装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用のステアリング装置のギヤとしては、高剛性かつ軽量であること等から、現在ではラックアンドピニオン式が主流となっている。ラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック軸は、ラックハウジング（ステアリングギヤケース）に内嵌したラックブッシュと、ピニオンとラック軸のラックとの噛合い部分に設けられたラックガイドとの２点で支持されている。ラックガイドは、ピニオンとラック軸のラックとのバックラッシを無くすべくラック軸をピニオンに圧接させる部材であり、ラックハウジングに螺着されたプラグに保持されたコイルばね等の弾性体により付勢されている。
【０００３】
ラックアンドピニオン式ステアリング装置では、操舵時等にラック軸がラックガイドに対して摺動するため、ラックガイド側の摺接面に低摩擦剤を貼着して摩擦抵抗の低減を図ったり（例えば、特許文献１参照）、ラックガイド付勢用弾性体のばね力を管理して適正な圧接力を得るようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−０２９４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のラックアンドピニオン式ステアリング装置は、ラックガイドがコイルばね等の付勢力によりラック軸をピニオンに圧接する構造であり、ピニオンの回転時に、例えば、逆入力によりラックがラック軸方向以外の方向に不必要に移動するような状態において、ラックガイドがラックの動きに十分に追従できなくなる場合、ラック軸とラックガイドの接触が均一でなくなり、ラックガイドの摺接面の磨耗が大きくなる。また、摺接面の磨耗によりラックガイドが傾倒すると、ラックガイドがラックハウジングの内側壁面に当接することによる異音が発生しやすくなる。すなわち、従来のラックガイド装置では、ラック軸摺動時にラックガイドの摺接面の磨耗と、ラックガイドがラックハウジングの内壁に当接するときに異音が発生する場合がある。さらに、この磨耗に起因して操舵トルクの変動が生じ、操舵フィーリングが悪化する場合がある。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ラックガイドのラック軸との摺接部の磨耗を低減するとともに、異音の発生を防止できるラックガイド装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ピニオンと噛み合うラックを有するラック軸と、前記ピニオンと前記ラック軸とを収納するラックハウジングと、前記ラックハウジングにて、前記ラック軸を摺動自在に保持するラックガイドと、前記ハウジング内に組付けられて前記ラックガイドを介して前記ラック軸を前記ピニオンの方向に付勢するばね部材と、前記ばね部材の付勢力を調整可能なプラグと、を備えたラックガイド装置において、前記ラックガイドは、前記ラック軸の背面に摺動可能に係合するラック側ラックガイドと、前記ばね部材を収容可能な凹部を有して前記ラック側ラックガイドを揺動可能に支持するプラグ側ラックガイドと、を備え、前記ラック側ラックガイドに一体的に設けた球状凸部と、前記プラグ側ラックガイドに設けた、前記球状凸部を揺動可能に支持する球状凹部と、を有し、前記ラックハウジング内に所定の付勢方向に沿って摺動自在に保持されることを要旨とする。
【０００８】
上記構成によれば、ラックガイドはラック側ラックガイドとプラグ側ラックガイドとに分割され、ラック側ラックガイドとプラグ側ラックガイドとの間に介装され、ラック側ラックガイドに設けた球状凸部とプラグ側ラックガイドに設けた球状凹部とにより、ラック側ラックガイドがプラグ側ラックガイドに対して揺動可能に継合されている。これにより、ピニオンの回転時に、ラックがラック軸方向以外の方向に不必要に移動するような状態においても、ラック側ラックガイドはラック軸の動きに追従することが可能でラック軸との摺接面の変化にともなう摩擦変動（磨耗）を抑制することができる。さらに、磨耗に起因して生じるピニオンのトルク（操舵トルク）変動を抑制することが可能で操舵フィーリングの低下も防止できる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のラックガイド装置において、前記球状凹部に固着され、前記ラック側ラックガイドに設けられる前記球状凸部を前記ラックガイドの軸方向に押圧する支持部材片と、前記球状凸部を揺動可能に保持する半球面状の支持部材板と、を備えることを要旨とする。
【００１０】
上記構成によれば、プラグ側ラックガイドの球状凹部には、球状凸部の上端部に当接する支持部材片と、球状凸部と対向して球状凹部に半球面状に形成された支持部材板が固着されている。これにより、球状凸部と球状凹部の継合部は、ラックガイドがラックガイド軸方向およびラック軸の動きに追従できるように作用する。その結果、球状凸部と球状凹部の継合部がダンパーとして作用し、ラックガイドがラックハウジングの内壁に当接するときの荷重を低減し、当接時の異音の発生を抑制できる。
【発明の効果】
【００１１】
ラックガイドのラック軸との摺接部の磨耗を低減するとともに、異音の発生を防止できるラックガイド装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図。
【図２】本発明の一実施形態に係るラックガイド装置の構成を示す部分断面図。
【図３】図２において、ラックガイド装置のラックガイド要部の構成を説明する概念図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の一実施形態に係るラックガイド装置について、図に基づいて説明する。以下、本発明を、電動パワーステアリング装置に具体化した一実施の形態を図に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態の電動パワーステアリング装置１の概略構成を示す模式図である。図１に示すように、電動パワーステアリング装置１は、転舵輪（車輪）２を操向するためにステアリングホイール３の動きを伝達するステアリングシャフト４と、ステアリングシャフト４を内部に通して回転自在に支持するステアリングコラム５と、ステアリングシャフト４の動きに応じて転舵輪２を操向するための舵取装置（ラックアンドピニオン式ステアリング装置）７とを有する。ステアリングシャフト４の一方の端部８にステアリングホイール３が連結され、他方の端部９に自在継手１０、中間軸１１等を介して舵取装置７が連結される。
【００１５】
舵取装置７は、ステアリングホイール３の回動に連動するピニオン１４と、このピニオン１４と噛合するラック１５が設けられる長尺のラック軸１６と、ラック軸１６を概ね収容し車体（図示せず）に支持されるラックハウジング１７とを有している。ラック軸１６の両端に転舵輪２が操向可能に連結される。ステアリングホイール３が回されると、その回転がステアリングシャフト４等を介して舵取装置７に伝達されて、転舵輪２を操向することができる。
【００１６】
また、舵取装置７は、ラック軸１６の軸長方向Ｓに関するラックハウジング１７の両端部１８に、ラック軸１６をその軸長方向Ｓに摺動自在に支持する一対のラックブッシュ２０を有する。また、舵取装置７は、ラックハウジング１７に支持されピニオン１４を回動自在に支持する軸受２２,２３と、ラック軸１６をピニオン１４側となる所定の付勢方向Ｆ（図２参照）に付勢しながらラック軸１６を軸長方向Ｓに移動自在に支持するラックガイド装置２４とを有する。
【００１７】
ラックハウジング１７は、金属材料（例えば、鉄系金属やアルミニウム合金等）により形成され、ラック軸１６の軸長方向Ｓに延びる略筒形状をなす。ラック軸１６の軸長方向Ｓに関してラックハウジング１７の中間部３０には、軸受２２，２３を保持する軸受保持部３１が設けられる。軸受保持部３１は、円孔からなり、この円孔の中心軸線はピニオン１４の回転中心軸線Ｕに沿って延びる。
【００１８】
図２は、本発明の一実施形態に係るラックガイド装置２４の構成を示す部分断面図である。図２に示すように、ラックガイド装置２４は、車両の左右方向に延びるラック軸１６を備えている。ラック軸１６は、両端部にてラックハウジング１７にラック軸方向へ移動可能に支持されている。このラック軸１６の近傍には、同じくラックハウジング１７に回転可能に支持されてラック軸１６のラック１５と噛み合うピニオン１４が配置されている。ピニオン１４にはステアリングシャフト（ピニオンシャフト）４が接続されており、このステアリングシャフト４の先端部にはステアリングホイール２（図１参照）が接続されている。これにより、ステアリングホイール２による操舵によりピニオン１４が回転するように構成されている。
【００１９】
また、ラック軸１６に関してピニオン１４と反対側の位置には、ラック軸１６と略直交する方向（図中、略左右方向）の移動をガイドするラックガイド２５が配置されている。ラック軸１６は、このラックガイド２５の一方の端面に接触するように構成されている。
さらに、ラックガイド２５の他方の端部に設けた凹部状の空間には、コイルばね（ばね部材）２９が配置されている。このコイルばね２９は、ラックハウジング１７に螺着されたプラグ３２とラックガイド２５のプラグ側凹部３７（図３参照）底面とにより挟み込まれており、コイルばね２９によりラックガイド２５およびラック軸１６には、図中矢印Ｆ方向側に向かう付勢力が作用している。
【００２０】
図３は、図２のラックガイド装置２４のラックガイド要部の構成を説明する概念図である。図３に示すように、ラックガイド２５の外周面に形成された凹部状の空間に、シール部材としてゴムで構成されたＯリング３８が配置されており、ラックガイド２５とラックハウジング１７を軸封し、ラックハウジング１７にラックガイド２５が摺動自在に保持されている。
【００２１】
ラックガイド２５は、金属材料（例えば、焼結材や炭素鋼、アルミニウム合金等）により形成され、ラックハウジング１７内に組み付けられてラック軸１６を軸方向に移動可能に支持するためのものであり、ラック側ラックガイド２６と、プラグ側ラックガイド２７と、ボールジョイント２８を備えている。ラック側ラックガイド２６およびプラグ側ラックガイド２７は、それぞれ略円柱形状であって、ラックハウジング１７内に収容されている。
【００２２】
ラック側ラックガイド２６は、ピニオン側にラック軸１６の背面に摺動可能に係合する弾性部材（例えば、合成樹脂）からなるシート状の摺動部材３９を有していて、プラグ側に球状に形成されたボール部（球状凸部）３３が一体的に設けられている。このラック側ラックガイド２６の外周とラックハウジング１７との間には、径方向に所定量の隙間が設けられている。
【００２３】
プラグ側ラックガイド２７は、ピニオン側にラック側ラックガイド２６のボール部３３と対向して支持部材片３５および支持部材板３６により半球面状に形成された支持部（球状凹部）３４を有していて、プラグ側にコイルばね２９を収容可能な凹部３７を有している。ここで、支持部材片３５および支持部材板３６は弾性部材(例えば、樹脂材料)からなり、特に支持部材板３６は低摩擦部材により形成されている。支持部材片３５はボール部３３の上端部に対向して配置され、支持部材板３６は半球面状にボール部３３を保持するように配置されている。また、プラグ側ラックガイド２７の外周とラックハウジング１７との間には、径方向に所定量の隙間が設けられている。
【００２４】
ボールジョイント２８は、ラック側ラックガイド２６とプラグ側ラックガイド２７との間に介装されていて、ラック側ラックガイド２６に設けられたボール部３３がプラグ側ラックガイド２７に設けられた支持部３４の半球状面に対して転動可能に組み付けられている。このボールジョイント２８によって、プラグ側ラックガイド２７はラック側ラックガイド２６を揺動可能に支持している。また、ラック側ラックガイド２６とプラグ側ラックガイド２７との間には、軸方向に所定量の隙間が設けられている。
【００２５】
コイルばね２９は、プラグ側ラックガイド２７とプラグ３２との間に弾装されていて、プラグ側ラックガイド２７の凹部３７底面とプラグ３２の内端面に係合している。このコイルばね２９は、例えば、圧縮コイルばねからなり、コイルばね軸方向にて、プラグ側ラックガイド２７、ボールジョイント２８、およびラック側ラックガイド２６を介して、ラック軸１６を図中下方側に向けて付勢している。
【００２６】
プラグ３２は、コイルばね２９の付勢力を調整するためのものであり、ラックハウジング１７と同様の金属材料により形成され、ラックハウジング１７内に進退可能に螺着されている。このプラグ３２とプラグ側ラックガイド２７との間には、軸方向に所定量の隙間が設けられている。また、図示しないロックナットがプラグ３２のラックハウジング１７に対する緩み防止のために用いられている。
【００２７】
次に、本実施形態でのラックガイド２５の動作を説明する。
図３を参照して、ラックガイド２５はコイルばね２９の付勢力によってラック軸１６に圧接される。このとき、コイルばね２９の付勢力はボールジョイント２８の摩擦力より大きく設定されているため、ラック側ラックガイド２６はラック軸１６の動きに追従し、均一にラック軸１６と当接する。また、ラックガイド２５がラックハウジング１７に当接する場合、ボールジョイント２８は粘性抵抗を持つため、ダンパーとして作用する。ここで、支持部材片３５はラックガイド軸方向に与圧をかけ、支持部材板３６はボール部３３をガタのないよう保持して、滑らかに揺動するように作用する。
【００２８】
このとき、ラック側ラックガイド２６とプラグ側ラックガイド２７との間の隙間がラックガイド２５の外周とラックハウジング１７の間の隙間より小さく設定されていると、まずボールジョイント２８の継合部が回動し、対向した面が当接する。続いてラックガイド２５が傾倒しラックハウジング１７の内壁に当接する。その結果、衝撃荷重は減衰していくため、当接時の異音の発生が低減される。
【００２９】
次に、上記のように構成された本実施形態のラックガイド装置２４の作用および効果について説明する。
【００３０】
上記構成によれば、ラックガイド２５はラック側ラックガイド２６とプラグ側ラックガイド２７とに分割され、ラック側ラックガイド２６とプラグ側ラックガイド２７との間に介装されたボールジョイント２８により、ラック側ラックガイド２６がプラグ側ラックガイド２７に対して揺動可能に継合されている。このとき、ボールジョイント２８を構成するプラグ側ラックガイド２７の半球面状の支持部３４（球状凹部）には、それぞれ弾性部材からなる（例えば、樹脂材料）ボール部（球状凸部）３３の上端部に当接する支持部材片３５と、ボール部３３を保持する半球面状に形成された支持部材板３６が固着されている。また、コイルばね２９がラックハウジング１７に螺着されたプラグ３２とプラグ側ラックガイド２７の凹部３７底面とにより挟み込まれている。
【００３１】
これにより、コイルばね２９によりラックガイド２５およびラック軸１６に、ピニオン側に向かう付勢力が作用するとともに、ボールジョイント２８の継合部は、ラック側ラックガイド２６がラック軸方向以外の方向へのラック軸１６の動きに追従できるように作用する。すなわち、ピニオン１４の回転時に、ラック軸１６が傾動してもラック側ラックガイド２６がプラグ側ラックガイド２７に対してボールジョイント２８のボール部３３を中心として揺動してラック軸１６の動きに十分に追従することが可能である。その結果、ボールジョイント２８の継合部がダンパーとして効果的に作用し、ラックガイド２５がラックハウジング１７の内壁に当接するときの衝撃荷重を低減し、当接時の異音の発生を抑制できる。
【００３２】
また、ラックガイド２５は、ラック軸１６の動きに追従することが可能であるため、ラック軸１６との摺接面の磨耗を抑制することができる。さらに、磨耗に起因して生じるピニオン１４のトルク（操舵トルク）変動を抑制することが可能で操舵フィーリングの低下も防止できる。また、ラックガイド２５の摺接面がラック軸１６に追従するため、接触（面当り）が均一となり、磨耗が均一化し、磨耗量も減少することによって操舵トルクの左右差の発生が少なく、安定した操舵が可能である。
【００３３】
以上のように、本実施形態によれば、ラックガイドのラック軸との摺接部の磨耗を低減するとともに、異音の発生を防止できるラックガイド装置を提供できる。
【００３４】
以上、本発明に係る一実施形態について説明したが、本発明はさらに他の形態で実施することも可能である。
【００３５】
上記実施形態では、ラックガイド機構としてラック側ラックガイド、ボールジョイント、プラグ側ラックジョイント、およびコイルばねにより構成されることとしたが、他の部材の組み合わせにより構成してもよい。
【００３６】
また、上記実施形態においては、ボールジョイントのボール部をラック側ラックガイドに一体的に設けて実施したが、プラグ側ラックジョイントに一体的に設けて実施することも可能である。
【００３７】
上記実施形態では、ボールジョイントのボール部（球状凸部）の曲率および支持部（球状凹部）の曲率は、同じ値であっても、あるいは相異なる値であってもよい。すなわち、球状凹部が球状凸部を揺動可能に支持することにより、ラック軸の摺動抵抗のばらつきを小さくすることができる。
【００３８】
さらに、上記実施形態では、電動パワーステアリング装置のいわゆるコラムアシストタイプに適用したステアリングギヤを例に挙げて説明したが、これに限らず、ピニオンアシストタイプやラックアシストタイプの電動パワーステアリング装置に適用してもよいし、油圧パワーステアリング装置に適用してもよく、また、他の一般産業機械等の装置のギヤ機構として適用してもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１：電動パワーステアリング装置、２：転舵輪、３：ステアリングホイール、
４：ステアリングシャフト、５：ステアリングコラム、
７：舵取装置（ラックアンドピニオン式ステアリング装置）、１４：ピニオン、
１５：ラック、１６：ラック軸、１７：ラックハウジング、２２，２３：軸受、
２４：ラックガイド装置、２５：ラックガイド、２６：ラック側ラックガイド、
２７：プラグ側ラックガイド、２８：ボールジョイント、２９：コイルばね（ばね部材）、
３２：プラグ、３３：ボール部（球状凸部）、３４：支持部（球状凹部）、
３５：支持部材片、３６：支持部材板、３７：凹部、３８：Ｏリング、３９：摺動部材
【図１】
2013035472.tif 000003
【図２】
2013035472.tif 000004
【図３】
2013035472.tif 000005