(57)【要約】      （修正有）【課題】ラック軸が揺動して傾動する場合でも、ハウジング内に収容されたラックガイドの摩耗を低減し、異音の発生がないラックアンドピニオン式ステアリング装置を提供する。【解決手段】ラック軸３のラックとは反対側の円弧状のラック軸支持面１１aを摺動可能に支持するラックガイド１１とからなるステアリング装置において、ラックガイド１１を弾性材料で構成するとともに、ラックガイド１１の前記円弧状凹面１１aの半径を前記ラック軸支持面の曲率半径Ｒより小さい曲率半径ｒで形成されている。【選択図】図１
2013010457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに回転可能に支持されたピニオンと、該ピニオンに噛合うラックを有しかつ前記ハウジングを貫通するラック軸と、前記ラック軸の前記ラックとは反対側の円弧状のラック軸支持面を摺動可能に支持するラックガイドとからなるラックアンドピニオン式ステアリング装置において、前記ラックガイドを弾性材料で構成するとともに、前記ラックガイドの前記円弧状凹面の半径を前記ラック軸支持面の曲率半径より、小さい曲率半径で形成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。
【請求項２】
前記ラックガイドは、前記ラック軸支持面の中央部とその中央部の周辺である側面部とは弾性係数を異ならせた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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラックアンドピニオン式ステリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の舵取りを行うステアリング装置として、操舵部材の回転操作に応じたピニオンの回転を、該ピニオンに噛合するラックを有するラック軸の軸長方向の移動に変換し、ラック軸の両端に連結された左右の前輪を押し引きして舵取りをおこなうように構成されたラックアンドピニオン式のステアリング装置が広く採用されている。このラックアンドピニオン式のステアリング装置は、一般的に、ラック軸に弾性接触し、前記噛合い部に与圧を加えるラックガイドを備えている。また、前記ラック及びピニオンは、大容量の負荷伝達とすべく、噛合い率が大きいはす歯に夫々形成してある。
【０００３】
このようなラックピニオン式のステアリング装置においては、操舵時にラック及びピニオンの噛合いに伴って噛合い歯面に直行する方向の力が作用するため、ラック及びピニオンがはす歯に形成されているため、ラック軸の軸長方向に直行する方向の分力が発生し、この分力の作用により、ラック軸が軸回りに揺動する。
このようにラック軸が軸回りに揺動するとラックガイドとラック軸の接触面が変化するため、使用条件が過酷な場合、ラックガイドとラック軸の接触面に、片あたりが発生して摩耗が発生し、異音の発生が起こる場合がある。この接触面の変化を抑制するため、特許文献１にはラックガイドとラック軸の間にラックガイドシートを設け、このラックガイドシートの接触箇所を限定する接触面の形状を変えるものが提案されている。
また、特許文献２に開示の装置では、前記筒部にねじ込まれたねじ部材とラック軸との間に設けられたラックガイドがねじ部材に対して揺動可能に構成されている。この揺動可能な構成により、ラック軸が傾いてもラックガイドがラック軸の傾動に追随するため、ラックガイドがラック軸に片当たりすることが少なくなるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３１２５０２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１８１６６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、特許文献１，２のいずれの装置においても、ラック軸にかかる揺動荷重をラックガイドに設けた、コイル付勢ばねで支持する構造であり、ラックガイドへの荷重はピニオン軸へ向かう方向へのみに固定されているため、ラック軸が大きく傾動する場合は、ラックガイドにかかる軸方向以外の荷重とつりあうためにラック軸がラックガイドに対して揺動して、接触面が変化する。その時、軸方向と直角のラックガイド径方向の荷重が働くことになり、そのため、ラックガイド径方向の接触面の面圧が増加し、摩耗を発生する場合があり、結果として、ラックガイドとラック軸の間にすきまを発生して、ラックガイドを収容する前記筒部（収容ハウジング）の内周壁面に衝突し、異音が発生する場合がある。
本発明の目的は、ラック軸が揺動して傾動する場合でも、ラックガイドの摩耗を低減し、異音を抑制するラックアンドピニオン式のステアリング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ハウジングに回転可能に支持されたピニオンと、該ピニオンに噛合うラックを有しかつ前記ハウジングを貫通するラック軸と、前記ラック軸の前記ラックとは反対側の円弧状のラック軸支持面を摺動可能に支持するラックガイドとからなるラックアンドピニオン式ステアリング装置において、前記ラックガイドを弾性材料で構成するとともに、前記ラックガイドの前記円弧状凹面の半径を前記ラック軸支持面の曲率半径より、小さい曲率半径で形成したことを要旨としている。
【０００７】
本発明の構造によると、ラック軸が大きく傾動してもラックガイドの弾性復元力により、ラック軸に追従するためラックガイドの移動が起こらないため、ラック軸とラックガイドの接触面の変化は小さくなり、面圧分布の変化が起こらず均一当たりとなる。その結果、ラックガイドの摩耗が平滑に進むため、総摩耗量は少なくなり、異音を抑制できる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記ラックガイドは、前記ラック軸支持面の中央部とその中央部の周辺である側面部とは弾性係数を異ならせたことを要旨としている。この構成により、ラックガイドがラック軸に同等のしめしろを与え、接触荷重が均等となり、ラック軸の傾きに追随して、接触面積の変化が小さく、面圧が均等となり、摩耗が平滑に進む為、総摩耗量は少なくなり、ラックガイド部と収容室の室形成壁面との衝突による異音を抑制するラックアンドピニオン式ステアリング装置を提供できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の構造によれば、ラック軸が揺動して傾動しても、ラックガイドの摩耗を低減し、異音を抑制するラックアンドピニオン式ステアリング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係るラックアンドピニオン式ステアリング装置に用いられるラック軸支持装置の構成を示す部分断面図である。
【図２】ラックガイドの拡大図である。
【図３】別の実施形態のラック軸支持装置の構成を示す部分断面図である。
【図４】別の実施形態のラックガイドの拡大図である。
【図５】別の実施形態のラックガイドの組込み前後を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るラックアンドピニオン式ステアリング装置に用いられるラック軸支持装置の構成を示す部分断面図である。
図１中、ラックアンドピニオン式ステアリング装置１は、操舵ハンドル（図示せず）からの操舵力により回転するピニオン軸２と、ピニオン軸２に形成されたピニオン歯２ａに噛合しているラック歯３ａが形成されたラック軸３と、ラック軸３を支持しているラック軸支持装置１０とを備えている。ラック軸３は、タイロッド（図示せず）を介して両端が操舵輪（図示せず）に接続されており、ピニオン軸２から伝達される回転力によって軸方向に沿って往復動を行い、前記操舵輪を操舵する。
【００１２】
ラック軸支持装置１０は、ラック軸３を往復動可能に収容しているハウジング４と、ハウジング４に設けられた案内部１２と、案内部１２にラック軸３方向に進退可能に収容されたラックガイド１１と、ラックガイド１１のプラグ側に案内孔１３の外部側開口を塞ぐプラグ３０とを備えている。
【００１３】
プラグ３０は、ラックガイド１１のラック軸３のラック歯３ａと反対側に配置され、外周面に雄ねじ部３０ｂが設けられており、案内孔１３の外部側開口に設けられた雌ねじ部１３ｂに螺合し固定されている。プラグ３０によりラックガイド軸方向の位置を規定することでラックガイド１１とラック軸３との接触状態を調整可能になっている。
【００１４】
ラックガイド１１は、ほぼ円柱状に形成された部材であり、案内部１２に進退可能に収容されラック軸３をピニオン軸２に対して押圧支持している。ラック軸３のラック軸支持面１１ａは、ラック軸３の断面形状に応じてその断面が円弧状凹面に形成されている。ラックガイド１１は、ラック軸３に当接しており、軸方向に沿って往復動を行うラック軸３を背面から支持している。
【００１５】
ラックガイド１１は、ハウジング１２内に組付けられてラック軸３をラック軸方向に移動可能に支持するためのものであり、ラック軸３のラック軸支持面の曲率半径Ｒより、小さい曲率半径の円弧状凹面で形成されており、ラック軸３の半径Ｒに対し弾性変形（変形による変位Ｓ）する弾性部分を有する半径ｒ（＝Ｒ−Ｓ）で形成されている。ラックガイド１１は、それぞれ外周が円形であって、ハウジング１２の内穴１３に収容されている。
【００１６】
図２に本発明のラックガイド構造をしめしているが、ラック軸支持面の中央部１１ｃが弾性率が大きく側面部１１ｂ、１１ｄが小さい構成になっており、弾性変形を与えたときに支持面が均等に接触して、ラック軸３とラックガイド１１の面圧分布が均等になるようになっている。そのため、ラックガイド１１ｂおよび１１ｄの摺動面部に対して弾性部１６が弾性変形することによりラックガイド１１ｂおよび１１ｄは大きく傾動可能である。
【００１７】
上記のように構成したラック支持装置１０においては、運転者による操舵ハンドルの操舵入力に伴って操舵軸およびピニオン２が回転し、このピニオン２の回転に伴って、ラック３がラック軸方向に移動して、左右前輪が転舵する。
【００１８】
ところで、ピニオン２の回転時に、ハウジング４、ピニオン２、ラック３、ラックガイド１１等の各部品の精度に伴って、例え軸、ラック３の軸線が軸方向に対して直角方向へ所定量傾斜するようにラック３が傾動することがあっても、ラックガイド１１が揺動してラック３の動きに十分追従することが可能である。
【００１９】
このため、ピニオン２の回転時に、ラック３がラック軸方向以外の方向に不必要に移動（上記した各傾動および上記した各移動を伴ってラック軸方向に移動することがあっても、ラックガイド１１のラック３に対する十分な追従によって、ラック３の背面３ｂとラックガイド１１のガイド溝１１ａの接触面の変化を小さくすることが可能である。したがって、上記した接触面の変化に伴う摩擦変動を抑制することができ、この摩擦変動に起因して生じるピニオン２のトルク変動（操舵トルクの変動）を抑制することが可能である。
【００２０】
ラックガイド１１は、しめしろＳ分だけハウジング内周面１３ａで接触して、内周軸方向に接触圧力が均等になるようになり、ラックガイド１１ｂに近いほうで圧力が高くなっている。そのため、ピニオン側からの力に対して抵抗が大きくなり、ラックガイドの挙動の抵抗となっている。逆向きの力に対しては比較的動きやすいため、ラックの振動に対して、減衰させる効果があり、異音に対して抑制効果がある。
【００２１】
次に、ラックガイド１１’の別の実施例について図３に基づいて説明する。なお、図１に示したラック軸支持装置と同じ機構のものは同じ符号を付して説明はそれぞれ異なる構成について説明する。
図３において、ラックガイド１１’がハウジング内周１３ａに嵌め込まれている状態で、最も拡径した状態を実線で示している。図４に示すように、ラックガイド１１’には、図４に示す実施例の弾性部分は、ラックガイド１１ｂとラックガイド１１ｄの外周面にラック軸の軸方向に略並行に溝部１１e、１１ｆが形成されている。この環状溝１１e、１１ｆは、ラックガイド１１’の軸方向の中間部であって、相対的にラック軸３と反対側に近い位置に形成されている。さらにラックガイド１１’の円弧状凹面と反対側の面にラック軸３の軸方向に略並行に凹部１１ｇが形成されている。これらの溝部１１e、１１ｆ、１１ｇが弾性変形することにより大きくラック軸３が傾動可能である。
【００２２】
図５は、組込み時に弾性的に軸方向に移動する際の態様を説明するための図である。
図５に示すように、ラックガイド１１’は、しめしろＳ分だけハウジング内周面１３ａで接触して、内周軸方向に接触圧力が均等になるようになり、ラックガイド１１ｂおよび１１ｄに近いほうで圧力が高くなっている。そのため、ピニオン側からの力に対して抵抗が大きくなり、ラックガイドの挙動の抵抗となっている。逆向きの力に対しては比較的動きやすいため、ラックの振動に対して、減衰させる効果があり、異音に対して抑制効果がでてくる。
【符号の説明】
【００２３】
１     ラックアンドピニオン式ステアリング装置
２      ピニオン軸
３      ラック軸
４      ハウジング
１０    ラック軸支持装置
１１    ラックガイド
１１ａ   ラック軸支持面
１１ｂ  ラックガイド中央部
１１ｃ  ラックガイド側面部
１１ｄ  ラックガイド：ラック軸支持部
１１e 、ｆ  ラックガイド溝部
１１ｇ  ラックガイド凹部
１２    案内部
１３    案内孔
１３ａ  内周面
１６    弾性体
３０    プラグ（規制部材）
【図１】
2013010457.tif 000003
【図２】
2013010457.tif 000004
【図３】
2013010457.tif 000005
【図４】
2013010457.tif 000006
【図５】
2013010457.tif 000007