JP2004034763A

JP2004034763A - 舵取装置

Info

Publication number: JP2004034763A
Application number: JP2002191815A
Authority: JP
Inventors: Soichi Iwasa; 岩佐　壮一
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2002-07-01
Filing date: 2002-07-01
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2022-07-01
Also published as: JP4206699B2

Abstract

【課題】転舵時の歯打ち音を低減できるとともに、ラック軸の移動抵抗を増加することなくラック軸のツイスト量を低減することができるようにする。
【解決手段】ラック歯２１と反対側にラック歯２１の歯筋方向両端側から中央側へ傾斜する一対の傾斜面２２を有するラック軸２と、各傾斜面２２に係合する一対の傾斜案内面４１を有しラック軸２に向けて摺動自在に付勢された案内体４とを備え、傾斜面２２及び傾斜案内面４１の一方はその長手方向がラック軸２の軸長方向となる凹条６を有し、傾斜面２２及び傾斜案内面４１の他方は凹条６との係合が可能な凸条９を有し、傾斜面２２及び傾斜案内面４１がある程度摩耗するまでは凹条６及び凸条９の非係合状態を維持することができ、傾斜面２２及び傾斜案内面４１がある程度摩耗した際に凹条６及び凸条９を係合させるようにした。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用の舵取装置の一形式として広く普及しているラックピニオン式の舵取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ラックピニオン式の舵取装置は、両端がタイロッドを介して左右の操向輪に連結され軸長方向への移動が可能なラック軸と、該ラック軸のラック歯に噛合するピニオンと、該ピニオン及び前記ラック軸を支持するハウジングとを備え、舵取り操作力をピニオン軸、ピニオン及びラック歯を介してラック軸に伝動し、該ラック軸を軸長方向へ移動させて、左右の操向輪を操向する構成となっている。
【０００３】
このようなラックピニオン式の舵取装置においては、ピニオン及びラック歯の噛合部のバックラッシュ量を少なくするとともに、ラック軸の移動を円滑に行わせるべくラック軸のラック歯と反対側にラック歯の歯筋方向両端側から中央側へ傾斜し、略Ｖ字形の凸となる一対の傾斜面を設け、さらに、各傾斜面に係合する一対の傾斜案内面を有し、ラック軸に向けて摺動自在に付勢された案内体が設けられており、該案内体の傾斜案内面がラック軸の移動を案内するように構成されている。
【０００４】
ところで、舵取装置にはラック軸の軸長方向に対して傾斜するラック歯を有するラック軸が用いられているため、ピニオンからラック歯へ回転トルクが加わるとき、ラック歯の歯すじに沿ってラック軸を回転させるように分力が発生し、該分力によりラック軸が回転方向へ動く（以下ツイストと言う）ことになる。
従って、舵取り操作力がピニオンからラック軸に伝動される際、ラック軸は軸長方向へ移動しつつツイストすることになり、このツイストによって前記傾斜面及び傾斜案内面の摩擦抵抗が増加し、傾斜面及び傾斜案内面の摩耗が促進されることになるため、ピニオン及びラック歯の噛合部のバックラッシュ量が増加し、転舵時に歯打ち音が発生することになり、フィーリングが悪くなる。また、ピニオン及びラック歯の強度低下を来し、ピニオン及びラック軸の耐久性の悪化を来すことになる。
【０００５】
また、近年の舵取装置には、軸長方向に対して傾斜するラック歯のピッチを長手方向中央部よりも両端部が大きくなるようなバリアブルとしたラック軸が用いられたり、ラック軸の軸芯に対してオフセットされたタイロッドが両端に結合されるラック軸が用いられたりしているが、このようなラック軸を備える構成ではラック軸のツイスト量が増加し、前記傾斜面及び傾斜案内面の摩擦抵抗が増加することになる。
【０００６】
このツイスト量を低減することができるようにした舵取装置として、ラック軸の途中に平取面を設けるとともに、この平取面部分が挿入される非円形孔を有する回り止め部材を設けることにより、ラック軸のツイストを制限し、ツイスト量を低減するようにしたものが知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ラック軸に平取面を設けてラック軸のツイストを制限するように構成された舵取装置にあっては、ラック軸の平取面が回り止め部材の非円形孔と常に接触することになるため、ラック軸が移動する際に、ラック軸の傾斜面と案内体の傾斜案内面との接触による摩擦抵抗、及び平取面と回り止め部材の非円形孔との接触による摩擦抵抗が加わることになり、ラック軸の移動抵抗が増加することになり、改善策が要望されていた。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、転舵時の歯打ち音を低減できるとともに、ラック軸の回り止め部材を用いることなく案内体によってラック軸のツイスト量を低減することができる舵取装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る舵取装置は、ラック歯及び該ラック歯と反対側にラック歯の歯筋方向両端側から中央側へ傾斜する一対の傾斜面を有し、舵取り操作に応じて軸長方向への移動が可能なラック軸と、各傾斜面に係合する一対の傾斜案内面を有し、ラック軸に向けて摺動自在に付勢された案内体とを備えた舵取装置において、前記傾斜面及び傾斜案内面の一方はその長手方向がラック軸の軸長方向となる凹条を有し、傾斜面及び傾斜案内面の他方は前記凹条との係合が可能な凸条を有することを特徴とする。
【００１０】
第１発明にあっては、組立ての際には傾斜面と傾斜案内面とを係合させ、この傾斜面及び傾斜案内面がラック軸のツイストを抑制し、凹条及び凸条は係合しないように設計されるのであり、また、ピニオン及びラック歯の噛合部、傾斜面及び傾斜案内面がある程度摩耗し、ラック軸のツイストが増加する際に凹条及び凸条が係合し、ラック軸のツイストを抑制するように設計される。従って、噛合部、傾斜面及び傾斜案内面が摩耗した場合においても転舵時の歯打ち音を低減でき、操舵フィーリングを向上できるとともに、案内体によってラック軸のツイスト量を低減でき、さらに、ピニオン及びラック歯の良好な噛合効率を持続することができ、ピニオン及びラック軸の耐久性の悪化を抑制することができる。
【００１１】
第２発明に係る舵取装置は、前記凹条及び凸条は、前記案内体が摺動する方向と平行な案内面を有することを特徴とする。
第２発明にあっては、傾斜面及び傾斜案内面がある程度摩耗するまでは凹条及び凸条の非係合状態を維持することができ、しかも、傾斜面及び傾斜案内面がある程度摩耗した際には凹条及び凸条を確実に係合させることができ、この凹条及び凸条の係合によってラック軸のツイスト量を低減できる。
【００１２】
第３発明に係る舵取装置は、前記案内体は各傾斜案内面の間にラック軸の軸長方向へ貫通するスリットを有することを特徴とする。
第３発明にあっては、ラック軸がツイストする力によって案内体の一方の傾斜案内面側をスリット部分から撓ませることができ、この撓みによって傾斜案内面の凹条又は凸条と傾斜面の凸条又は凹条とを全体的に係合させることができるとともに、案内体の一部を該案内体が支持される支持孔に押しつけて案内体の動きを抑制することができるため、転舵時の歯打ち音をより一層低減できるとともに、ラック軸のツイスト量をより一層低減できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る舵取装置の構成を示す断面図、図２は要部の拡大断面図である。
図１に示したラックピニオン式の舵取装置は、下端部にピニオン１１が設けられ、上端部が操舵輪（図示せず）に繋がれて操舵輪による舵取り操作に応じて回転するピニオン軸１と、ピニオン１１に噛合するラック歯２１が設けられ、ピニオン軸１に連動して軸長方向への移動が可能なラック軸２と、これらピニオン軸１及びラック軸２を囲うとともに支持するハウジング３と、ラック軸２のラック歯２１と反対側に配置されラック軸２の移動を案内する略Ｖ字形の傾斜案内面４１，４１を有する案内体４と、該案内体４をラック軸２に向けて付勢する弾性体５とを備えている。
【００１４】
ラック軸２は、長手方向中間に前記ラック歯２１が設けられ、該ラック歯２１と反対の側面に、ラック歯２１の歯筋方向両端側から中央側へ凸に傾斜し、略Ｖ字形の凸となる一対の傾斜面２２，２２が設けられている。各傾斜面２２，２２の傾斜方向ほぼ中央にはその長手方向がラック軸２の軸長方向となる略Ｌ字形の凹条６，６が設けられている。
【００１５】
ハウジング３は、図１に示すように有底の第１軸孔３１と、該第１軸孔３１と交差して貫通する第２軸孔３２と、該第２軸孔３２の軸長方向中間から外面に開放された支持孔３３とを備え、第１軸孔３１に軸受７，７を介してピニオン軸１を回転自在に支持し、第２軸孔３２に軸受を介してラック軸２を移動自在に支持し、支持孔３３に案内体４を摺動自在に支持してある。また、支持孔３３には案内体４の抜け出しを禁止する蓋体８が螺着されており、該蓋体８と案内体４との間にコイルバネを用いてなる弾性体５を介装してあり、該弾性体５が案内体４をラック軸２の傾斜面２２，２２へ付勢している。
【００１６】
案内体４はラック軸２の傾斜面２２，２２に係合する一対の傾斜案内面４１，４１を有する略Ｖ字形の案内シート４ａと、該案内シート４ａが挿入される略Ｖ字形の溝４２を有し、支持孔３３よりも僅かに小径の円柱形に形成された受体４ｂとからなり、溝４２に案内シート４ａが結合されている。この案内シート４ａは、合成樹脂材料、金属材料、金属材料に合成樹脂材料を含浸した複合材料等からなる。
【００１７】
各傾斜案内面４１，４１の傾斜方向ほぼ中央にはその長手方向がラック軸２の軸長方向となる略Ｌ字形の凸条９，９を、前記傾斜面２２，２２及び傾斜案内面４１，４１がある程度摩耗した際に前記凹条６，６との係合が可能となるように設けられている。
詳しくは、傾斜面２２，２２及び傾斜案内面４１，４１の摩耗量が比較的少ないときは図２に示すように凹条６，６と凸条９，９との間に僅かな隙間があり、この隙間によって凹条６，６と凸条９，９とを非係合とし、傾斜面２２，２２及び傾斜案内面４１，４１の摩耗量がある程度増加した際に凹条６，６と凸条９，９とが係合するようにしてある。尚、案内シート４ａは、凸条９，９に対応する凸部４３，４３を受体４ｂの溝４２に設けることによってほぼ等しい厚さとなるようにしてある。
【００１８】
また、凹条６，６及び凸条９，９はラック軸２の軸長方向とほぼ平行な第１の案内面６ａ，６ａ、９ａ，９ａと、ラック軸２の軸長方向とほぼ直交する（換言すれば案内体４が摺動する方向と平行な）第２の案内面６ｂ，６ｂ、９ｂ，９ｂとからなり、第１の案内面６ａ，６ａ、９ａ，９ａの間及び第２の案内面６ｂ，６ｂ、９ｂ，９ｂの間に前記隙間が設けられている。このように第１の案内面６ａ，６ａ、９ａ，９ａと、第２の案内面６ｂ，６ｂ、９ｂ，９ｂとは約９０度の角度で交差しているが、その交差角度は特に制限されない。
【００１９】
また、案内体４には各傾斜案内面４１，４１の間にラック軸２の軸長方向へ貫通するスリット４４が設けられており、ラック軸２に加わる回転方向への力によって一方の傾斜案内面４１，４１側をスリット４４部分から僅かに撓ませることができるようにしてある。
【００２０】
以上のように構成された舵取装置は、弾性体５によって付勢された案内体４の傾斜案内面４１，４１がラック軸２の傾斜面２２，２２と係合しており、ピニオン１１からラック歯２１に加わる回転トルクによってラック軸２が軸長方向へ移動する際、該ラック軸２の移動を傾斜案内面４１，４１が案内する。傾斜面２２，２２及び傾斜案内面４１，４１の摩耗量が比較的少ないときは凹条６，６及び凸条９，９が非係合であるため、凹条６，６及び凸条９，９は摩耗しない。この場合、ラック軸２の回転方向への動きは傾斜面２２，２２及び傾斜案内面４１，４１の係合によって抑制される。
【００２１】
そして、傾斜面２２，２２及び傾斜案内面４１，４１の摩耗量がある程度増加した際に、ラック軸の回転方向への動きによって凹条６，６及び凸条９，９が係合し、ラック軸２のツイストが抑制され、ツイスト量を低減できる。
【００２２】
また、ラック軸２の回転方向へ加わる力が比較的大きい場合、案内体４は一方の傾斜案内面４１側がスリット４４部分から撓むことになり、この撓みによって凹条６，６と凸条９，９とを全体的に係合させることができるとともに、案内体４の他方の傾斜案内面４１側を支持孔３３に押しつけて案内体４の動きを抑制することができる。従って、転舵時の歯打ち音をより一層低減できるとともに、ラック軸２のツイスト量をより一層低減できる。
【００２３】
図３は案内体の他の形態を示す断面図である。案内体４は図２のように凸条９，９に対応する凸部４３，４３を受体４ｂの溝４２に設けることによって案内シート４ａをほぼ等しい厚さとする他、図３のように受体４ｂの溝４２を平坦面とし、この平坦面に凸条９，９を有する案内シート４ａを結合した構成としてもよい。また、案内体４は案内シート４ａと受体４ｂとからなる構成である他、案内シート４ａ及び受体４ｂが一つの材料によって一体になった構成としてもよい。
【００２４】
尚、以上説明した実施の形態では傾斜面２２，２２及び傾斜案内面４１，４１の傾斜方向ほぼ中央に凹条６，６、凸条９，９を設けたが、その他、この凹条６，６、凸条９，９は傾斜面２２，２２及び傾斜案内面４１，４１の傾斜方向一端側、又は、他端側であってもよく、その位置は特定されない。また、凹条６，６、凸条９，９は傾斜面２２，２２及び傾斜案内面４１，４１に１つを有する構成である他、傾斜面２２，２２及び傾斜案内面４１，４１に、傾斜方向に離間して複数を有する構成としてもよい。
また、以上説明した実施の形態では傾斜面２２，２２に凹条６，６を設け、傾斜案内面４１，４１に凸条９，９を設けたが、その他、傾斜面２２，２２に凸条９，９を設け、傾斜案内面４１，４１に凹条６，６を設けた構成としてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳述したように第１発明によれば、傾斜面及び傾斜案内面が摩耗した場合においても転舵時の歯打ち音を低減でき、操舵フィーリングを向上できるとともに、案内体によってラック軸のツイスト量を低減できる。
【００２６】
第２発明によれば、傾斜面及び傾斜案内面がある程度摩耗するまでは凹条及び凸条の非係合状態を維持することができ、しかも、傾斜面及び傾斜案内面がある程度摩耗した際には凹条及び凸条を確実に係合させることができ、この凹条及び凸条の係合によってラック軸のツイスト量を低減できる。
【００２７】
第３発明によれば、案内体の一部を該案内体が支持される支持孔に押しつけて案内体の動きを抑制することができるため、転舵時の歯打ち音をより一層低減できるとともに、ラック軸のツイスト量をより一層低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る舵取装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明に係る舵取装置の要部の拡大断面図である。
【図３】本発明に係る舵取装置の案内体の他の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
２　　ラック軸
２１　ラック歯
２２　傾斜面
４　　案内体
４１　傾斜案内面
６　　凹条
９　　凸条

Claims

ラック歯及び該ラック歯と反対側にラック歯の歯筋方向両端側から中央側へ傾斜する一対の傾斜面を有し、舵取り操作に応じて軸長方向への移動が可能なラック軸と、各傾斜面に係合する一対の傾斜案内面を有し、ラック軸に向けて摺動自在に付勢された案内体とを備えた舵取装置において、前記傾斜面及び傾斜案内面の一方はその長手方向がラック軸の軸長方向となる凹条を有し、傾斜面及び傾斜案内面の他方は前記凹条との係合が可能な凸条を有することを特徴とする舵取装置。
前記凹条及び凸条は、前記案内体が摺動する方向と平行な案内面を有する請求項１記載の舵取装置。
前記案内体は各傾斜案内面の間にラック軸の軸長方向へ貫通するスリットを有する請求項１記載の舵取装置。