(57)【要約】【課題】簡単な構造で、ステアリングハンドルに伝達されるフラッタ振動を軽減させて、良好な操舵フィーリングを得ることができるようにする。【解決手段】ラック軸支持機構２０に設けられているラック軸ガイド２２はラック軸８の軸背面部８ｂに摺接されており、このラック軸ガイド２２はアジャストスプリング２４の付勢力を受けてラック８ａをピニオン５ａ側へ押圧する。軸背面部８ｂのうちラック中央（θｓ＝０）から所定ハンドル角θＬ−θＲの範囲の軸背面部８ｃが高さΔｈだけ高く形成されている。従って、この部位がラック軸ガイド２２を通過する際にはアジャストスプリング２４のばね圧が高くなるため、摩擦力μが高くなり、ステアリングハンドル４へ伝達されるフラッタ振動が軽減される。【選択図】図３
2016141343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングハンドルに連設されると共にピニオンを有するピニオン軸と、
前記ピニオンに噛合されるラックを有するラック軸と、
前記ラック軸を収容すると共に摺動自在に支持するラック軸ハウジングと、
前記ラック軸に設けたラックと軸芯を挟んで反対側の軸背面部を前記ピニオン側へ押圧する付勢部材を有するラック軸支持機構と
を備えるステアリング装置において、
前記軸背面部のうち、前記ラックの中立位置を挟む所定左右ハンドル角領域が他の領域よりも高く設定されている
ことを特徴とするステアリング装置。
【請求項２】
前記ラックの中立位置を挟む所定左右ハンドル角領域に設定した軸背面部は、前記他の領域の軸背面部と同一半径で形成されている
ことを特徴とする請求項１記載のステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラック軸ハウジングに逆入力されるフラッタ振動を、ラック軸をラック軸ガイドを介して付勢する付勢部材のばね圧を高めることで軽減させるようにしたステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両走行中の操舵系に対しては、種々の振動成分を含む外力が逆入力されるが、このような逆入力は、ステアリング装置を構成するラック軸及びステアリングギヤボックスを介して、ステアリング軸に伝達されてステアリング軸に対し、いわゆるステアリング振動を生じさせる。
【０００３】
このステアリング振動の代表的なものとしてフラッタ振動がある。フラッタ振動は、タイヤのアンバランスに起因してステアリングハンドルが周方向へ小刻みに振られる微小振動であり、高速走行時において顕著に現れる。
【０００４】
このフラッタ振動を軽減させる技術として、ステアリングギヤボックス内のラック軸の軸方向への摺動、或いはピニオン軸の回転に対して、高いフリクションを付与することで、フラッタ振動がステアリング軸側へ伝達され難くする技術が知られている。しかし、ステアリングギヤボックス内のフリクションを高くしてしまうと、ステアリングハンドルの戻りが悪化するため、車種毎にチューニングしなければならず煩雑な作業が要求される。
【０００５】
この対策として、電動パワーステアリング装置によってステアリングハンドルの戻り制御を行うことも考えられるが、通常の操舵フィーリングが悪化してしまう可能性がある。
【０００６】
一方、例えば特許文献１（特開２００５−２１９５３９号公報）には、高速走行において、フラッタ振動に起因する周波数成分を検出した場合、これをキャンセルするアシスト信号を、電動パワーステアリングを駆動させるモータ支持電流に加算し、電動パワーステアリングをフラッタ振動が相殺する方向へ駆動させることで減衰させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２１９５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述した文献に開示されている技術では、フラッタ振動を、電動パワーステアリング装置を逆位相へ共振させることで減衰させようとしているが、このキャンセル制御はフラッタ振動に起因する周波数成分が検出された後に実行されるため、制御遅れが生じ易く、フラッタ振動を効率良く減衰させるには限界がある。更に、油圧式パワーステアリング装置に適用することができないため汎用性に乏しい問題がある。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑み、電気的な制御を行うこと無く、簡単な構造で、ステアリングハンドルに伝達されるフラッタ振動を軽減させることができ、良好な操舵フィーリングを得ることができると共に、電動式、油圧式の何れのパワーステアリング装置にも適用することができて、高い汎用性を得ることのできるステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、ステアリングハンドルに連設されると共にピニオンを有するピニオン軸と、前記ピニオンに噛合されるラックを有するラック軸と、前記ラック軸を収容すると共に摺動自在に支持するラック軸ハウジングと、前記ラック軸に設けたラックと軸芯を挟んで反対側の軸背面部を前記ピニオン側へ押圧する付勢部材を有するラック軸支持機構とを備えるステアリング装置において、前記軸背面部のうち、前記ラックの中立位置を挟む所定左右ハンドル角領域が他の領域よりも高く設定されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ラック軸支持機構に設けた付勢部材で、ピニオン方向へ押圧されるラック軸の軸背面部のうち、ラックの中立位置を挟む所定左右ハンドル角領域が他の領域よりも高く設定したので、この所定左右ハンドル角領域がラック軸支持機構を通過する際には、付勢部材が押圧されるため、その反力として、ラック軸をピニオン側へ付勢する圧力が高くなる。その結果、ラック軸がスライドする際の摩擦力が高くなり、高速走行時のフラッタ振動のステアリングハンドル側への伝達が軽減され、良好な操舵フィーリングを得ることができる。又、ラック軸の軸背面部の高さを変更しただけの簡単な構造であるため、電気的な制御で、しかも、電動式、油圧式の何れのパワーステアリング装置にも適用することができ、高い汎用性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ステアリングハンドルが中立状態にあるときのパワーステアリング装置の全体概略図
【図２】図１のII-II断面図
【図３】図２の左側面断面図
【図４】ハンドルを切った状態の図３相当の断面図
【図５】図４のV-V断面図
【図６】（ａ）はラック軸の図５相当の断面図、（ｂ）はラック軸の図２相当の断面図
【図７】ラック軸の移動量を示すハンドル角と摩擦力との関係を示す特性図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。尚、本実施形態では、パワーステアリング装置として電動パワーステアリング装置を例示して説明する。
【００１４】
図１に示すように、電動パワーステアリング装置１は、そのステアリング軸２が、ステアリングコラム（図示せず）を介して車体フレームに回動自在に支持されており、その一端が運転席側へ延出され、他端がエンジンルーム側へ延出されている。ステアリング軸２の運転席側端部にステアリングハンドル４が固設され、又、エンジンルーム側へ延出する端部に、後述するステアリングギヤボックス６に設けられているステアリングピニオン軸（以下、「ピニオン軸」と称する）５を回動自在に支持するピニオンハウジング７ｂが連設されている。
【００１５】
エンジンルームには、車幅方向左右へ延出するステアリングギヤボックス６が配設されている。ステアリングギヤボックス６はラック軸ハウジング７を有し、このラック軸ハウジング７に、ラック軸８が軸方向へ往復摺動自在に支持されている。更に、このラック軸８に形成されたラック８ａに、ピニオン軸５に形成されたピニオン５ａが噛合されて、ラック＆ピニオン式のステアリングギヤ機構が形成されている。
【００１６】
又、ラック軸８の左右両端はラック軸ハウジング７の端部から各々突出され、その端部にタイロッド９が連設されており、このタイロッド９と一体のタイロッドエンド１０がボールジョイント１１を介して、ステアリングナックル１２から延出するナックルアーム１３に連結されている。このステアリングナックル１２は、操舵輪（左右前輪）１４を回動自在に支持すると共に、フロントアーム１６を介して車体フレーム（図示せず）に転舵自在に支持されている。尚、ラック軸８とタイロッド９との接続部位は、ラック軸ハウジング７に装着されたダストブーツ２１で覆われている。
【００１７】
又、ピニオン軸５にアシスト伝達機構１８を介して、電動モータ１９が連設されており、この電動モータ１９にてステアリングハンドル４に加える操舵トルクがアシストされる。従って、運転者がステアリングハンドル４を操作し、ステアリング軸２、ピニオン軸５を回転させると、このピニオン軸５の回転によりラック軸８が左右方向へ移動し、その移動によりステアリングナックル１２が転動し、操舵輪１４が左右方向へ転舵され、又、そのときの転舵トルクが電動モータ１９にてアシストされる。
【００１８】
更に、ラック８ａはラック軸８に対して一方へ偏倚した位置（図１においては右側）に設けられており、ステアリングハンドル４が中立位置では、このラック８ａのほぼ中央がピニオン軸５に設けられているピニオン５ａに噛合されている。このピニオン５ａにラック軸８を挟んで対向する側、図においては上部にラック軸支持機構２０が設けられている。このラック軸支持機構２０は、ラック軸８を軸方向へスライド自在に支持すると共に、ラック８ａをピニオン５ａに押し付けるものである。
【００１９】
図２、図３に示すように、ラック軸支持機構２０は、ラック軸ハウジング７に突出形成されたラック軸ガイドハウジング（以下、「ガイドハウジング」と略称）７ｂに装着されている。このガイドハウジング７ｂは、ラック軸８を挟んでピニオン５ａと対峙する位置に形成されている。
【００２０】
このガイドハウジング７ｂに内装されたラック軸支持機構２０はラック軸ガイド２２を有している。このラック軸ガイド２２は円柱形状をなしており、ラック軸８との摺接部位に、ラック軸８のラック８ａに対して軸芯Ｏ１（図６参照）を挟んで反対側の軸背面部８ｂを軸方向へ往復摺動自在に支持する断面半円形状のラック軸摺接面２２ａが形成されている。尚、ラック軸摺接面２２ａとラック軸８の表面との間にはグリース等の潤滑剤が充填されている。
【００２１】
又、このラック軸ガイド２２の、ラック軸摺接面２２ａとは反対側の面にばね収容凹部２２ｂが形成され、更に、このラック軸ガイド２２の軸周にシール溝２２ｃが形成されている。このシール溝２２ｃに、図示しない、Ｏリング等のシールリングが装着されて、ラック軸ガイド２２の外周とガイドハウジング７ｂの内壁との間のシール性が保持される。
【００２２】
又、ガイドハウジング７ｂの開口部内周に雌ねじ部７ｃが螺設されており、この雌ねじ部７ｃに、ばね受けプラグ２３の外周に螺設された雄ねじ部２３ａが螺合される。
【００２３】
このばね受けプラグ２３の基端面に六角レンチ等の締結工具が係合される六角穴等の係合穴２３ｂが穿設されている。更に、このばね受けプラグ２３の基端がガイドハウジング７ｂから突出されて、露呈する雄ねじ部２３ａにロックナット２５が螺合されており、このロックナット２５を締結することで、ばね受けプラグ２３がガイドハウジング７ｂに固定される。
【００２４】
又、ラック軸ガイド２２に、基部側が開口されたばね収容凹部２２ｂが形成されており、このばね収容凹部２２ｂに付勢部材としてのアジャストスプリング２４が収容され、このアジャストスプリング２４の基端がばね受けプラグ２３の座面に当接されている。このアジャストスプリング２４の付勢力により、ラック軸ガイド２２に形成されたラック軸摺接面２２ａがラック軸８をピニオン５ａの方向へ押圧付勢する。
【００２５】
又、図２、図３、図７に示すように、ラック軸８に形成されているラック８ａの軸背面部８ｂの内、ラック８ａの中心、すなわち、ステアリングハンドル４の中立位置に対応する位置であるラック中央（ハンドル角θｓ＝０）を挟んで、予め設定された左右ハンドル角領域（θＬ−θＲ）の軸背面部（以下、「ラック中央軸背面部」）８ｃが、他の領域の軸背面部８ｂよりも高さΔｈだけ高く形成されている。
【００２６】
高速道路の直線走行等、ステアリングハンドル４が中立位置付近にある場合、運転者はステアリングハンドル４を軽く把持しているため、フラッタ振動を感じやすい。一方、高速走行において、前方障害物を回避する場合、或いは急な車線変更を行う場合、運転者はステアリングハンドル４に掛かる復元力（セルフアライニングトルク）に抗してハンドルを切るため、フラッタ振動を強く感じることはない。上述した左右ハンドル角領域（θＬ−θＲ）は、運転者がフラッタ振動を強く感じる領域を、予め実験やシミュレーションによって車種毎に求めて設定したものである。
【００２７】
図６（ａ）に示すように、ラック軸８の上述したラック中央軸背面部８ｃに連続する左右の軸部は第１軸芯Ｏ１を中心とする半径ｒ１の丸棒で形成されている。一方、同図（ｂ）に示すように、軸背面部８ｂは、第１軸芯Ｏ１に対して軸背面方向へ高さΔｈだけ偏倚した第２軸芯Ｏ２を中心とする半径ｒ１の円弧上に形成されており、従って、同図に示すように、その断面形状は、各軸芯Ｏ１，Ｏ２のずれた部分を接線でつなぐ小判形断面に形成されている。
【００２８】
従って、図２に示すように、ラック軸８に形成されているラック８ａのハンドル角領域（θＬ−θＲ）のラック中央軸背面部８ｃが、ラック軸支持機構２０のラック軸ガイド２２に形成されたラック軸摺接面２２ａに摺接すると、ラック８ａからの反力にてラック軸ガイド２２が高さΔｈ分だけ押圧される。すると、ラック軸ガイド２２が後退し、アジャストスプリング２４が、高さΔｈ分だけ圧縮され、相対的にばね圧が高くなる。
【００２９】
次に、このような構成による本実施形態の作用について説明する。図２、図３に示すように、ステアリングハンドル４が中立位置付近、すなわち、図７に示すように、ハンドル角θｓが中立位置を挟んで所定ハンドル角領域θＬ−θＲの範囲にある場合、ラック軸８に形成されているラック８ａに噛合しているピニオン５ａに対向する、ラック軸ガイド２２はラック軸８のラック中央軸背面部８ｃに摺接されている。
【００３０】
このラック中央軸背面部８ｃは他の軸背面部８ｂに比し、高さΔｈだけ高く形成されているため、この領域がラック軸ガイド２２上を通過すると、アジャストスプリング２４が圧縮される。図７に示すように、そのときのピニオン５ａを押圧するばね圧Ｆ１は、他の軸背面部８ｂを押圧する際に設定したセット圧Ｆ０よりも高くなるため、ラック８ａとピニオン５ａとの噛合が強くなり、且つ、ラック中央軸背面部８ｃとラック軸ガイド２２に形成したラック軸摺接面２２ａとの間の面圧が高くなる。
【００３１】
その結果、ステアリングギヤボックス６内において、ラック軸８を軸方向へ移動させようとする際の摩擦力μが増加するため、ステアリングハンドル４に左右操舵輪１４側からのフラッタ振動が伝達され難くなり、高速道路の直線路を高速走行している場合であっても、ステアリングハンドル４を強く把持する必要が無く、良好な操舵フィーリングを得ることができる。又、摩擦力μは、アジャストスプリング２４を圧縮させるばね圧に依存するため、ラック中央軸背面部８ｃの高さΔｈを調整することで、車種毎に最適な摩擦力μを得ることができる。
【００３２】
一方、高速道路走行において、前方障害物の回避操作、急な車線変更、或いはジャンクションなどの曲率の比較的小さなカーブを旋回すべく、図７に示すハンドル角領域θＬ−θＲを超えてステアリングハンドル４を切った場合、ラック軸８は軸背面部８ｂがラック軸ガイド２２のラック軸摺接面２２ａに摺接するため、アジャストスプリング２４に対する押圧力がセット圧Ｆ０に戻り、その結果、摩擦力μが通常値に戻るので、ステアリングハンドル４の戻りが阻害されず、この場合も良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【００３３】
このように、本実施形態では、ラック８ａの中立位置を挟んで、運転者がフラッタ振動を強く感じる所定ハンドル角領域θＬ−θＲのラック中央軸背面部８ｃを、他の軸背面部８ｂよりも高さΔｈだけ高くしたので、この領域では、アジャストスプリング２４からラック軸８が受けるばね圧Ｆ１がセット圧Ｆ０よりも高くなる。
【００３４】
従って、運転者がフラッタ振動を強く感じる所定ハンドル角領域θＬ−θＲでは、ステアリングギヤボックス６内の摩擦力μが高くなり、操舵輪１４側からステアリングギヤボックス６へ逆入力されるフラッタ振動が、ステアリングハンドル４側に伝達され難くなる。一方、ハンドル角領域θＬ−θＲを超えてステアリングハンドル４を切った場合、ラック軸ガイド２２のラック軸摺接面２２ａは、軸背面部８ｂに摺接するため、アジャストスプリング２４のばね圧がセット圧Ｆ０に戻る。
【００３５】
その結果、高速道路を高速走行している際にフラッタ振動が発生しても、直進走行ではフラッタ振動がステアリングハンドル４に伝達され難くなり、良好な操舵フィーリングを得ることができ、又、急なハンドル操作を行った際には、ばね圧がセット圧Ｆ０に戻るので、ハンドル戻りが阻害されず、良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【００３６】
又、運転者がフラッタ振動を強く感じる所定ハンドル角領域θＬ−θＲのラック軸８に形成されているラック中央軸背面部８ｃを高くしただけの簡単な構造であり、電気的な制御が不要であるため、電動式、油圧式の何れのパワーステアリング装置にも適用することができ、高い汎用性を得ることができる。
【００３７】
更に、ラック中央軸背面部８ｃは他の軸背面部８ｂと同一の半径ｒ１で形成されているため、ラック軸ガイド２２のラック軸摺接面２２ａに対して、摺接面積が減少されることが無く、ラック中央軸背面部８ｃとラック軸摺接面２２ａとの間にガタが生じることが無く、ラック軸８をスムーズにスライドさせることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１…電動パワーステアリング装置
２…ステアリング軸
４…ステアリングハンドル
５…ステアリングピニオン軸
５ａ…ピニオン
６…ステアリングギヤボックス
７…ラック軸ハウジング
７ｂ…ラック軸ガイドハウジング
８…ラック軸
８ａ…ラック
８ｂ…軸背面部
８ｃ…ラック中央軸背面部
１４…操舵輪
２０…ラック軸支持機構
２２…ラック軸ガイド
２２ａ…ラック軸摺接面
２２ｂ…ばね収容凹部
２３…ばね受けプラグ
２４…アジャストスプリング
Ｆ０…セット圧
Ｆ１…ばね圧
Ｏ１…第１軸芯
Ｏ２…第２軸芯
ｒ１…半径
θＬ…左転舵ハンドル角領域
θＲ…右転舵ハンドル角領域
θｓ…ハンドル角
μ…摩擦力
【図１】
2016141343.tif 000003
【図２】
2016141343.tif 000004
【図３】
2016141343.tif 000005
【図４】
2016141343.tif 000006
【図５】
2016141343.tif 000007
【図６】
2016141343.tif 000008
【図７】
2016141343.tif 000009