(57)【要約】      （修正有）【課題】ガタつき難いラック軸を提供する。【解決手段】歯面側に第２ピニオン歯１３２に噛合するＶＧＲの第２ラック歯１２が形成され、歯裏側に第２ピニオン軸１３１に押し付けるためのラックガイド５１が摺接し、舵角０°を中心として軸方向外側に向かうにつれて第２ピニオン軸１３１への押し付け力が大きくなるように、歯裏側は舵角０°を中心とし軸方向外側に向かうにつれて厚くなる。【選択図】図３
2016182936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯面側にピニオン歯に噛合するＶＧＲのラック歯が形成され、歯裏側にピニオン軸に押し付けるための押し付け部材が摺接し、
舵角０°を中心として軸方向外側に向かうにつれて前記ピニオン軸への押し付け力が大きくなるように、前記歯裏側は舵角０°を中心とし軸方向外側に向かうにつれて厚くなる
ことを特徴とするラック軸。
【請求項２】
前記歯裏側は、連続的に厚くなる
ことを特徴とする請求項１に記載のラック軸。
【請求項３】
前記歯裏側は、段階的に厚くなる
ことを特徴とする請求項１に記載のラック軸。
【請求項４】
前記ラック歯のピッチの大きくなる部分の前記歯裏側のみが、軸方向外側に向かうにつれて厚くなる
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のラック軸。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラック軸に関する。
【背景技術】
【０００２】
切り替えし時や車庫入れ時等の低速走行時において、クイックな操舵フィーリングを得るため、ＶＧＲ（Variable Gear Ratio)のラック歯が形成されたラック軸が知られている（特許文献１参照）。ＶＧＲのラック歯において、中立位置（ニュートラル）をその中心に含む中高速走行時の常用域（例えば、左右の舵角が約１５０°範囲）におけるラック歯のピッチは小さく、低速走行時の大舵角域（例えば１５０°よりも大きい範囲）におけるラック歯のピッチは大きい。すなわち、ピニオン歯とラック歯とのギヤ比は、常用域で小さく、大舵角域で大きい。
【０００３】
これにより、同一のステアリング操作舵角に対して、常用域におけるラック軸のストローク量、車輪の実際の舵角（車輪側舵角）は小さく、大舵角域におけるラック軸のストローク量、車輪の実際の舵角は大きくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、ピニオン歯のピッチは一定であることに対して、ラック歯のピッチが変化するので、ラック歯のピッチが変化する部分において、ラック歯とピニオン歯との間におけるガタが大きくなり、異音等が発生する虞がある。
【０００６】
そこで、本発明は、ガタつき難いラック軸を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、歯面側にピニオン歯に噛合するＶＧＲのラック歯が形成され、歯裏側にピニオン軸に押し付けるための押し付け部材が摺接し、舵角０°を中心として軸方向外側に向かうにつれて前記ピニオン軸への押し付け力が大きくなるように、前記歯裏側は舵角０°を中心とし軸方向外側に向かうにつれて厚くなることを特徴とするラック軸である。
【０００８】
このような構成によれば、舵角０°を中心として軸方向外側に向かうにつれてピニオン軸への押し付け力が大きくなるように、歯裏側は舵角０°を中心とし軸方向外側に向かうにつれて厚くなるので、ラック軸がガタつき難くなる。
【０００９】
また、前記歯裏側は、連続的に厚くなる構成としてもよい。
【００１０】
また、前記歯裏側は、段階的に厚くなる構成としてもよい。
【００１１】
また、前記ラック歯のピッチの大きくなる部分の前記歯裏側のみが、軸方向外側に向かうにつれて厚くなる構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ガタつき難いラック軸を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る操舵装置の構成図である。
【図２】第１実施形態に係る操舵装置の縦断面図である。
【図３】第１実施形態に係るラック軸の平断面図である。
【図４】第２実施形態に係るラック軸の平断面図である。
【図５】第３実施形態に係るラック軸の平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
≪第１実施形態≫
本発明の第１実施形態について図１〜図３を参照して説明する。
【００１５】
≪操舵装置の構成≫
第１実施形態に係る操舵装置１００は、四輪車（車両）に搭載されており、ステアリングホイール１１１（操作部材）に入力した操作量に基づいて前輪２０１（転舵輪）を操舵する装置である。また、操舵装置１００は、２本のピニオン軸（第１ピニオン軸１２１、第２ピニオン軸１３１）を備えるデュアルピニオン式であり、モータ１６１のアシスト力（補助力）が第２ピニオン軸１３１に入力されるピニオンアシスト式の電動パワーステアリング装置である。
【００１６】
操舵装置１００は、ステアリングホイール１１１と、コラム軸１１２と、トーションバー１１３と、第１ピニオン軸１２１及び第２ピニオン軸１３１と、ラック軸１０と、ラックガイド５１（押し付け部材）と、圧縮コイルばね６１と、モータ１６１と、ハウジング１５０と、を備えている。
【００１７】
＜ステアリングホイール＞
ステアリングホイール１１１は、車両を操舵するために運転者が操作する操作部材である。
【００１８】
＜コラム軸＞
コラム軸１１２は、細長棒状の部材であり、軸受（図示しない）を介して車体に回転自在に支持されている。コラム軸１１２の上端（一端）は、ステアリングホイール１１１に連結されており、コラム軸１１２はステアリングホイール１１１と一体で回転する。
【００１９】
＜トーションバー＞
トーションバー１１３は、捩れ可能な棒状の部材であって、コラム軸１１２の下端と第１ピニオン軸１２１の上端とを連結している。そして、トーションバー１１３は、ステアリングホイール１１１の操作量（舵角、舵角速度）に対応して捩れ、トーションバー１１３において操舵トルクが発生するようになっている。
【００２０】
＜第１ピニオン軸＞
第１ピニオン軸１２１は、細長棒状の部材であって、軸受（図示しない）を介して車体に回転自在に支持されている。第１ピニオン軸１２１はステアリングホイール１１１からの操舵力をラック軸１０に伝達する軸であり、第１ピニオン軸１２１の下端に形成された第１ピニオン歯１２２は後記する第１ラック歯１１に噛合している。第１ピニオン歯１２２と第１ラック歯１１とで第１ラックピニオン機構が構成されている。
【００２１】
＜第２ピニオン軸＞
第２ピニオン軸１３１は、細長棒状の部材であり、第１軸受１４１及び第２軸受１４２を介して、ハウジング１５０に軸線Ｏ２を中心として回転自在に支持されている（図２参照）。第２ピニオン軸１３１は、モータ１６１からのアシスト力をラック軸１０に伝達する軸であり、第２ピニオン軸１３１の下端に形成された第２ピニオン歯１３２は後記する第２ラック歯１２に噛合している。第２ピニオン歯１３２と第２ラック歯１２とで第２ラックピニオン機構が構成されている。
【００２２】
＜ラック軸＞
ラック軸１０は、左右方向（車幅方向）に延びる軸線Ｏ１に沿って往復運動する細長棒状の部材である。ラック軸１０は、樹脂製の円筒状のブッシュ（図示しない）を介して、第２ハウジング１５２（図２参照）に摺動自在に収容されている。
【００２３】
ラック軸１０の各端（左端、右端）にはラックエンド１７１が固定され、各ラックエンド１７１は、タイロッド１７２、ナックル（図示しない）を介して、前輪２０１に連結されている。そして、ラック軸１０が軸方向（左右方向）に移動すると、前輪２０１が転舵されるようになっている。
【００２４】
ラック軸１０の後側である歯面側には、左側の第１ラック歯１１と、右側の第２ラック歯１２とが形成されている。第１ラック歯１１は第１ピニオン歯１２２と噛合しており、第２ラック歯１２は第２ピニオン歯１３２と噛合している。
【００２５】
＜第２ラック歯周りの詳細構成＞
ここで、ラック軸１０の第２ラック歯１２周りの詳細構成と、ラックガイド５１との関係を説明する。なお、第１ラック歯１１周りの詳細構成と第１ラック歯１１周りを第１ピニオン軸１２１に付勢するラックガイド（図示しない）との関係についても同様である。
【００２６】
第２ラック歯１２は、ＶＧＲ（Variable Gear Ratio)で形成されている。すなわち、第２ラック歯１２は、歯面側（後面側）において左右方向に延び、舵角０°の軸線Ｏ３（中立位置）を中心とした小ピッチ部１２ａと、小ピッチ部１２ａの左側、右側にそれぞれ形成された大ピッチ部１２ｂ、１２ｂと、を備えている。すなわち、左右方向において、小ピッチ部１２ａにおけるラック歯のピッチは小さく、大ピッチ部１２ｂにおけるラック歯のピッチは大きい。
【００２７】
さらに詳細には、小ピッチ部１２ａにおいて、ラック歯のピッチは、軸線Ｏ３（舵角０°）で最小であり、軸線Ｏ３から左方又は右方に遠ざかるにつれて徐々に大きくなっている。そして、大ピッチ部１２ｂのピッチは一定の大きな値である。
言い換えると、小ピッチ部１２ａにおいて、オーバーピン径変位は、軸線Ｏ３において最大であり、左方又は右方に遠ざかるにつれて、徐々に小さくなっている。そして、大ピッチ部１２ｂのオーバーピン径変位は一定の小さな値である。
【００２８】
小ピッチ部１２ａのギヤ比（ラック歯の歯数／ピニオン歯の歯数）は、軸線Ｏ３で最小であり、左方又は右方に向かうにつれて徐々に大きくなっている。そして、大ピッチ部１２ｂのギヤ比は、一定の大きな値である。
【００２９】
これにより、仮に第２ピニオン軸１３１の回転速度が一定である場合、小ピッチ部１２ａにおいて通常の操舵フィーリングとなり、大ピッチ部１２ｂにおいてクイックな操舵フィーリングとなる。クイックな操舵フィーリングとは、ラック軸１０の軸方向における移動速度、移動量が大きく、前輪２０１の舵角速度、舵角量が大きいことを意味する。
【００３０】
ラック軸１０において、第２ラック歯１２の歯裏側（前側）には、平面視において、軸線Ｏ３を中心として、左方、右方に向かうにつれて、徐々に連続的に厚くなる肉厚部１３、１３が形成されている。各肉厚部１３の外側端は大ピッチ部１２ｂを超えるまで延びている。
【００３１】
すなわち、各肉厚部１３の前面であってラックガイド５１が押し付けられつつ摺接する被押し付け面１４は、軸線Ｏ３から左方（又は右方）に向かうにつれて、徐々に連続的に前方に突出したテーパ面となっている。つまり、ラック軸１０の歯裏側は、第２ピニオン軸１３１への押し付け力が大きくなるように、軸線Ｏ３（舵角０°）を中心として、軸方向外側に向かうにつれて太くなっている。
【００３２】
＜ラックガイド＞
ラックガイド５１は、第２ラック歯１２の歯裏側からラック軸１０を第２ピニオン軸１３１に押し付け、第２ラック歯１２及び第２ピニオン歯１３２の間におけるバックラッシュを防止しつつ、ラック軸１０を左右方向においてガイドする部材である。
なお、操舵装置１００は、第１ラック歯１１の歯裏側からラック軸１０を第１ピニオン軸１２１に押し付け、第１ラック歯１１及び第１ピニオン歯１２２の間におけるバックラッシュを防止しつつ、ラック軸１０を左右方向においてガイドするラックガイドも備えている。
【００３３】
ラックガイド５１は、前後方向に延びる軸線Ｏ３を中心とする外形円柱体であり、後記する収容孔１５３に摺動自在で収容されている。ラックガイド５１の後端には、ラック軸１０に押し付けられる押し付け面５２が形成されている。押し付け面５２は、側断面視においてラック軸１０の前側に対応した略半円状を呈している。これにより、ラック軸１０が上下方向において拘束されつつ、左右方向に良好にガイドされるようになっている。
【００３４】
押し付け面５２には、側断面視で１／２円弧状の樹脂層５３が形成されている。樹脂層５３は、ラックガイド５１及びラック軸１０の間に摩擦力を低下させる層である。これにより、ラックガイド５１の耐摩耗性が高められている。
【００３５】
ラックガイド５１の外周面には、軸方向（前後方向）において２段でＯリング５４、５４が取り付けられている。Ｏリング５４は、ラックガイド５１及び収容孔１５３の隙間をシールしている。
【００３６】
＜圧縮コイルばね＞
圧縮コイルばね６１は、ラックガイド５１を第２ピニオン軸１３１に向けて付勢する付勢部材である。圧縮コイルばね６１は、軸線Ｏ３を中心として前後方向に延び、その前端は第２ハウジング１５２に螺合したキャップ６２に当接し、その後端はラックガイド５１に当接している。
【００３７】
＜ハウジング＞
ハウジング１５０は、第１ハウジング１５１と、第２ハウジング１５２とを備え、これらがボルトによって相互に締結されることで構成されている。第１ハウジング１５１は、主に、ウォーム１６２、ウォームホイール１６３を収容している。第２ハウジング１５２は、主に、ラック軸１０、第２ピニオン軸１３１、ラックガイド５１を収容している。
【００３８】
＜モータ等＞
モータ１６１は、前輪２０１を操舵するためのアシスト力（補助力）を発生する電動式の動力源である。モータ１６１は、インバータを介して直流電源に接続されている。そして、ＥＣＵがインバータを制御すると三相交流電流が発生し、三相交流電流がモータ１６１に供給され、モータ１６１が駆動するようになっている。なお、ＥＣＵは、トルクセンサを介して検出されるトーションバー１１３のトルクに基づいて、インバータを制御するようになっている。
【００３９】
モータ１６１の出力軸にはウォーム１６２が軸着されており、ウォーム１６２は第２ピニオン軸１３１に軸着されたウォームホイール１６３に噛合している。ウォーム１６２とウォームホイール１６３とで減速機構が構成されており、モータ１６１の駆動力はこの減速機構で減速され、第２ピニオン軸１３１に伝達するようになっている。ウォームホイール１６３は、第２ピニオン軸１３１に軸着された金属製の芯金部１６３ａと、芯金部１６３ａの径方向外側に形成された環状のホイール歯部１６３ｂと、を備えている。
【００４０】
≪ラック軸の動作、効果≫
ラック軸１０の動作、効果を説明する。
軸線Ｏ３（舵角０°）を中心として、左側、右側にそれぞれ形成された肉厚部１３が、左方、右方に向かうにつれて連続的に厚くなっているので、例えば、ラック軸１０が軸線Ｏ３から左方に移動すると、その厚み分だけラックガイド５１が前方に押されて圧縮コイルばね６１の圧縮長さが短くなる。
【００４１】
これにより、圧縮コイルばね６１の弾性復元力が大きくなり、ラックガイド５１によるラック軸１０の第２ピニオン軸１３１への押し付け力が大きくなる。したがって、ラック軸１０の第２ラック歯１２と第２ピニオン軸１３１の第２ピニオン歯１３２とが良好に噛合し、異音も発生し難くなる。
【００４２】
≪変形例≫
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、次のように変更してもよい。
【００４３】
前記した実施形態では、本発明がアシスト力を発生するモータ１６１を備える電動パワーステアリング装置に適用された構成を例示したが、その他に例えば、モータ１６１を備えないマニュアルステアリング装置に適用された構成でもよい。また、ステアバイワイヤ式のステアリング装置に適用された構成でもよい。
【００４４】
≪第２実施形態≫
本発明の第２実施形態について図４を参照して説明する。なお、第１実施形態と異なる部分を説明する。
【００４５】
ラック軸１０において、第２ラック歯１２の歯裏側（前側）には、平面視において、軸線Ｏ３を中心として、左方、右方に向かうにつれて、徐々に段階的に厚くなる肉厚部１５、１５が形成されている。
【００４６】
すなわち、各肉厚部１５の前面であってラックガイド５１が押し付けられる被押し付け面１６は、軸線Ｏ３から左方（又は右方）に向かうにつれて、徐々に段階的に前方に突出した階段面となっている。なお、階段状の被押し付け面１６の段差は、ラックガイド５１に押し付けられつつ、ラック軸１０が軸方向に移動可能な程度の大きさである。また、ラックガイド５１に引っ掛からずラック軸１０が容易に軸方向移動するように、段差の角部は面取りされ、例えばテーパ状、Ｒ状であることが好ましい。
【００４７】
これにより、ラックガイド５１によるラック軸１０の第２ピニオン軸１３１への押し付け力を段階的に大きくできる。
【００４８】
≪第３実施形態≫
本発明の第３実施形態について図５を参照して説明する。なお、第１実施形態と異なる部分を説明する。
【００４９】
ラック軸１０において、第２ラック歯１２の歯裏側（前側）には、平面視において、軸線Ｏ３を中心として、肉厚部１７、１７が形成されている。各肉厚部１７は、軸線Ｏ３側の増加部１７ａと、その車幅方向外側の一定部１７ｂと、を備えている。
【００５０】
増加部１７ａは、第２ラック歯１２のピッチが徐々に大きくなる小ピッチ部１２ａに対応して、歯裏側に形成された部分であり、軸線Ｏ３から左方（又は右方）に向かうにつれ徐々に連続的に厚くなっている。そして、増加部１７ａの前面である第１被押し付け面１８ａは、軸線Ｏ３から左方（又は右方）に向かうにつれて前方に突出したテーパ面となっている。これにより、ラック軸１０が左方（又は右方）に移動すると、増加部１７ａにおいてラック軸１０の第２ピニオン軸１３１への押し付け力は徐々に大きくなる。
【００５１】
一定部１７ｂは、増加部１７ａの車幅方向外側端と同一の厚さで車幅方向外側に延びる部分である。そして、一定部１７ｂの前面である第２被押し付け面１８ｂは左右方向に延びている。これにより、一定部１７ｂにおいて、ラック軸１０の第２ピニオン軸１３１への押し付け力は一定の大きな押し付け力となる。
【符号の説明】
【００５２】
１０    ラック軸
１２    第２ラック歯
１２ａ  小ピッチ部
１２ｂ  大ピッチ部
１３    肉厚部
５１    ラックガイド（押し付け部材）
６１    圧縮コイルばね
１００  操舵装置
１３１  第２ピニオン軸
１３２  第２ピニオン歯
【図１】
2016182936.tif 000003
【図２】
2016182936.tif 000004
【図３】
2016182936.tif 000005
【図４】
2016182936.tif 000006
【図５】
2016182936.tif 000007