JP2006096183A - 舵取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 舵取装置が中立位置にあることを認識する手段を、中立位置を認識している場合以外はラック軸に押圧力等をかけることなく、簡易な構成で実現でき、また、ラック軸の加工工程においてラック軸の周方向の位置決めを行わなくてもよい舵取装置を提供する。
【解決手段】 ラック軸１を支持する支持ブッシュ５の内周面上部に、装入穴５１を凹設し、装入穴５１に球体５２を出入自在に装入し、ラック軸１には装入穴５１及び球体５２と係合する係合溝５０をラック軸１に周設する。係合溝５０が装入穴５１及び球体５２と係合する場合に、舵取装置が中立位置となるよう、係合溝５０の軸長方向の位置を設定する。舵取装置が中立位置にない場合は、球体５２は装入穴５１内に収まり、ラック軸１の移動と共にラック軸１上を装入穴５１の中で転動する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、運転者の舵取り操作に応じて車両の走行方向を変更するための舵取装置に関し、更に詳しくは、運転者が車両の走行方向が直進方向であることを正確に認識することができる舵取装置に関する。

自動車用の舵取装置の一形式として広く用いられているラックピニオン式の舵取装置は、ステアリングホイールに連動連結されたピニオンを、車体の左右方向に配設されるラック軸の中途部に形成されたラック歯と噛合させ、舵取りのためのステアリングホイールの回転操作をピニオンを介してラック軸の軸長方向への移動に変換し、この移動を操向用の車輪に伝えて舵取り操作を行わせるものである。ラック軸は一側端部近傍にてラック歯の形成部位の裏側からサポートヨークにより、また、他側端部近傍にて挿通する円筒形の支持ブッシュにより、夫々支持される構成となっている。

このようなラックピニオン式の舵取装置を備える自動車においては、運転者が自動車の直進方向に対応するステアリングホイールの位置を正確に知ることができないため、特に高速走行時において、運転者に不安感を与えるという問題があった。また、舵取装置を車体に取り付ける組立工程においても、車両の走行方向が直進方向となる位置に対応する舵取装置の中立位置を検出する必要があり、中立位置の検出工程を追加することによってコストの増大を招来していた。

この問題を解決するために、サポートヨークに形成された貫通孔、貫通孔に嵌挿された棒状部材及び棒状部材に装着された磁石を有し、舵取装置が中立位置にあるときに棒状部材と係合するようラック軸に凹部を形成し、棒状部材をバネによる弾性力でラック軸に押し当て、ラック軸の凹部と棒状部材が係合する場合に、棒状部材に装着した磁石が変位することにより生じる磁界の変化を検知して、舵取装置が中立位置にあることを検出するラックピニオン式の舵取装置が提案されている（特許文献１参照）。

また、ハウジングに円柱形の収納室を形成し、収納室内にはバネ、該バネを支持するバネケース及びバネの弾性力でラック軸に押し当てられる球体を備え、また、バネケースには磁石を配設し、磁石の反発力によりバネケースが押し上げられることで、更に球体をラック軸に押し当てる押圧力を発生させる。ラック軸には舵取装置が中立位置にある場合に球体と係合する凹部を形成し、ラック軸の凹部と球体が係合することで、舵取装置が中立位置にあることを検出することができるラックピニオン式の舵取装置が提案されている（特許文献２参照）。
特公昭６２−４２６８号公報 特公昭６２−４２６９号公報

しかしながら、特許文献１に開示された舵取装置においては、ラック軸と係合する棒状部材、ラック軸への押圧力を発生させるバネ及び磁界の変化により舵取装置の中立位置の検出を行うための磁石等を、サポートヨークの近傍に備える複雑な構成となっており、また、特許文献２に開示された舵取装置においては、ラック軸と係合する球体及びラック軸への押圧力を発生させるバネと磁石等を、ハウジングに特別に形成された収納室に備える複雑な構成となっている。このため舵取装置の全体構成の複雑化を招来し、また、従来の舵取装置と比較して追加が必要な部品数が多く、ハウジングの形状の変更を伴うため、コストの増大を招来するという問題があった。

また、ラック軸の凹部と係合する棒状部材又は球体が、バネ等によりラック軸に押し当てられているため、舵取装置が中立位置にあるときのみならず、それ以外の位置においても棒状部材又は球体はラック軸に押し当てられた状態を保ったままとなり、異音発生等の原因となる虞れがある。

また、ラック軸の凹部が小穴により形成されているため、ラック軸に凹部を形成する加工工程において、棒状部材又は球体が正確に係合できるよう、ラック軸の周方向に対して位置決めを行わなければならず、加工工程の複雑化を招来するという問題もあった。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、舵取装置全体が複雑化することがないよう簡易な構成で、舵取装置が中立位置にある場合以外はラック軸を押圧することなく、舵取装置が中立位置にあることを認識でき、また、ラック軸に凹部を形成する加工工程においてラック軸の周方向の位置決めを行わなくてもよい舵取装置を提供することにある。

本発明の第１発明に係る舵取装置は、舵取り操作に応じて軸長方向に摺動するラック軸と、該ラック軸に挿通してあり、これを支持する支持ブッシュとを備える舵取装置において、前記支持ブッシュは内周面に凸部を有し、前記ラック軸は前記凸部と係合する凹部を有し、前記凸部及び前記凹部は、ラック軸が舵取り操作の中立位置にあるときに係合するようにしてあることを特徴とする。

本発明においては、支持ブッシュの内周面には凸部を形成し、舵取装置が中立位置にある場合に支持ブッシュの凸部と係合するようラック軸に凹部を形成する。支持ブッシュの凸部及びラック軸の凹部が係合する場合に、運転者のステアリングホイールの操作に対する抵抗として伝わり、運転者は舵取装置が中立位置にあることを認識する。

また第２発明に係る舵取装置は、前記支持ブッシュが内周面上部に装入穴を備え、前記凸部は前記装入穴に出入自在に装入された球体よりなり、該球体が自重により前記装入穴から突出して前記凹部に係合するようにしてあることを特徴とする。

本発明においては、支持ブッシュの内周面上部に装入穴を凹設し、装入穴に装入された球体で凸部を構成する。舵取装置が中立位置にないときは、球体が装入穴に収まってラック軸の移動と共に装入穴内にて転動し、舵取装置が中立位置にあるときは、球体が自重により装入穴から突出してラック軸の凹部に係合する。装入穴から突出した球体及びラック軸の凹部が係合する場合に、運転者はステアリングホイールの操作に対する抵抗として感じ、舵取装置が中立位置にあることを認識する。

また第３発明に係る舵取装置は、前記凹部が、前記ラック軸に周設された溝よりなることを特徴とする。

本発明においては、ラック軸の凹部を形成する加工工程において、ラック軸の周方向の位置決めを行う必要がないよう、凹部はラック軸に周設された溝により実現する。

本発明に係る舵取装置においては、舵取装置が中立位置にあることを認識する手段を簡易な構成で実現することで装置全体の複雑化及び高コスト化を抑えることができ、舵取装置が中立位置にある場合以外ではラック軸を押圧することはないので、異音の発生等を防止でき、また、ラック軸の凹部をラック軸に周設された溝とすることで、凹部を形成する加工工程においてラック軸の周方向の位置決めを行わずに凹部の加工が可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係るラックピニオン式の舵取装置の要部を示す一部破断正面図である。

図において１はラック軸であり、ラック軸１は、図示しない車体の左右方向に固定された円筒形のラックハウジング３の内部にて、軸長方向への移動自在に支持されている。ラックハウジング３の一側端部近傍には、これと交差する態様でピニオンハウジング３０が連設してあり、ピニオンハウジング３０の内部には、軸心回りでの回転自在にピニオン軸２が支持されている。ピニオン軸２はピニオンハウジング３０の上部から突出し、ピニオン軸２の上端部はコラムシャフト（図示せず）等を介してステアリングホイール（図示せず）に連結され、ピニオン軸２は舵取りのためのステアリングホイールの操作に応じて軸心回りに回転するようにしてある。

ラック軸１の外面には、ピニオンハウジング３０との交差部を含む適長部分にわたってラック歯１０が形成されており、ラック歯１０は、ピニオン軸２の下部に一体的に形成されたピニオン２０に噛合させてある。またラック軸１の両端部は、ラックハウジング３の両端開口部から適長突出され、それぞれの突出端に玉継手４０、４０を介して連結されたタイロッド４、４により、図示しない左右の操向車輪に連結されている。

ラックハウジング３の一側端部近傍にはピニオンハウジング３０が上側に向けて連設され、他側端部には支持ブッシュ５を装着するための円柱形の装着孔３１が形成されている。装着孔３１は内周面に支持ブッシュ５を固定するための凹部を備えており、支持ブッシュ５は外周面に装着孔３１の凹部と嵌合する凸部を備えている。支持ブッシュ５が装着孔３１に挿入され、装着孔３１の凹部と支持ブッシュ５の凸部が嵌合し、支持ブッシュ５は装着孔３１に内嵌固定される。

ラック軸１は、ラックハウジング３の前記一側端部近傍にてラック歯１０の形成部位の裏側から図示しないサポートヨークによりピニオン２０に押しつけられて支持されており、また、ラックハウジング３の他側端部の装着孔３１に装着された支持ブッシュ５に挿通してあり、該支持ブッシュ５に支持されている。

図２及び図３は、支持ブッシュ５によるラック軸１の支持部近傍の拡大正面断面図である。支持ブッシュ５は、ポリエステル樹脂等の合成樹脂材を円筒形に成形してなる樹脂成形品である。支持ブッシュ５の内周面には軸長方向の略中央位置に装入穴５１が凹設され、支持ブッシュ５は装入穴５１が上側に位置するようにラックハウジング３０の装着孔３１に内嵌固定されている。装入穴５１には出入自在に球体５２が装入されており、球体５２は自重により装入穴５１から突出する。球体５２は直径が数ｍｍ程度であり、装入穴５１の深さは球体５２の全体を収納できる深さとなっている。

ラック軸１には係合溝５０が周設されており、係合溝５０の幅は球体５２の直径程度にしてあり、深さは球体５２の直径の半分程度にしてある。係合溝５０の形状は、球体５２が装入穴５１に戻りやすいよう、中央部が一番深く軸長方向の両側に向けて徐々に浅くなる、円弧形の断面を有している。係合溝５０の深さを深く形成した場合は運転者は直進位置を認識しやすいが、ステアリングホイールに伝わる抵抗が大きく違和感を感じる可能性があり、浅く形成した場合は直進位置を認識しにくくなるので、係合溝５０の深さは運転者の舵取りフィーリングに合うよう適宜形成する。

図２は、係合溝５０と、装入穴５１及び球体５２とが係合する位置にある場合を示している。図において、装入穴５１内の球体５２は係合溝５０に落下して、球体５２が装入穴５１から突出している。係合溝５０と球体５２とが係合する位置にある場合、舵取装置が中立位置となるよう、即ち舵取装置が組み込まれた車両の走行方向が直進となるよう、係合溝５０の軸長方向の位置を設定してある。

図３は、係合溝５０、装入穴５１及び球体５２とが係合しない位置にある場合を示している。図において、球体５２全体が装入穴５１に収まっており、装入穴５１から球体５２は突出しない。この状態でラック軸１が軸長方向に摺動された場合、球体５２はラック軸１上を、装入穴５１の中で転動する。

以上のように構成されたラックピニオン式の舵取装置において、図示しないステアリングホイールが回転操作された場合、ステアリングホイールに連結されたピニオン軸２が回転し、この回転が、ピニオン２０とラック歯１０との噛合部においてラック軸１の軸長方向の移動に変換され、この移動が、各別のタイロッド４、４を介して左右の操向車輪に伝えられ、車輪の向きが変わり舵取りが行われる。

舵取方向を左（右）方向から右（左）方向へとなるようステアリングホイールを回転操作した場合、回転操作の途中で舵取方向が直進方向となったときに、図３に示す球体５２が装入穴５１に収められた状態から、図２に示す係合溝５０と球体５２が係合した状態に移行する。この状態では、自重により落下し装入穴５１から突出した球体５２が係合溝５０と係合することで、ラック軸１の軸長方向への移動を止めようとする力が生じ、ステアリングホイールの回転操作に対する抵抗として運転者に伝わることで、運転者は舵取方向が直進方向であることを認識できる。

舵取方向を直進方向から左方向又は右方向へと変更する場合は、ステアリングホイールを少し大きい力で運転者が回転させることで、図２の状態から球体５２が上方に押し上げられ、装入穴５１に収まり、ラック軸１が軸長方向に移動し、図３の状態となる。この状態では、球体５２はラック軸１上を転がるのみで、球体５２によるラック軸１を止めようとする力が生じないため、運転者は大きい力を必要とせずに、ステアリングホイールの回転操作を行うことができ、また、異音発生等の虞れもない。

このように舵取装置が中立位置にあることを認識するには、ラック軸１及び支持ブッシュ５に加工を行い、球体５２を追加するのみで実現でき、他の部分については全く変更の必要がなく従来部品をそのまま使用できるため、装置全体が複雑化する虞れはなく、コストの増加を抑えることができる。

また、球体５２の自重による落下でラック軸１の移動を止めようとする力が働くのは、舵取装置が中立位置にある場合のみであり、中立位置以外にある場合には、球体５２は装入穴５１内でラック軸１上を転動するため、ラック軸１の移動に伴って異音が発生する等の虞れはない。

また、ラック軸１の凹部をラック軸１の周方向一周にわたって形成された係合溝５０とするため、ラック軸１に凹部を形成する加工工程において、凹部と球体５２とが正確に係合できるようにラック軸１の周方向の位置決めを行う必要がなく、加工工程の複雑化を抑えることができる。

なお、本実施の形態においては、係合溝５０がラック軸１の周方向一周にわたって形成されているとしたが、周方向半周又は半周以下でも、ラック軸１の周方向の位置決めによる加工工程の複雑化が抑えられるものであれば、この形状に限るものではない。また、本実施の形態においては、支持ブッシュ５に装入穴５１を一つ形成する構成となっているが、装入穴５１を二つ以上形成してそれぞれに球体５２を装入する構成であってもよく、この場合は、運転者はより舵取方向が直進方向であることを認識しやすくなる。また、装入穴５１に収められ、係合溝５０と係合するものを球体５２としたが、球体以外の形状であっても良い。

更に、本実施例においては、ラックピニオン式の舵取装置におけるラック軸１及び支持ブッシュ５の構造について述べたが、本発明は他の形式の舵取装置において、軸長方向に摺動する軸体の支持部に同様に適用し得ることは言うまでもない。

本発明に係る舵取装置の要部を示す一部破断正面図である。 ラック軸が直進位置である場合の支持部近傍の拡大正面断面図である。 ラック軸が直進位置でない場合の支持部近傍の拡大正面断面図である。

符号の説明

１ ラック軸
２ ピニオン軸
３ ラックハウジング
５ 支持ブッシュ
５０ 係合溝
５１ 装入穴（凹部）
５２ 球体（凸部）

Claims (3)

1. 舵取り操作に応じて軸長方向に摺動するラック軸と、
   該ラック軸を挿通してあり、これを支持する支持ブッシュと
   を備える舵取装置において、
   前記支持ブッシュは内周面に凸部を有し、
   前記ラック軸は前記凸部と係合する凹部を有し、
   前記凸部及び前記凹部は、ラック軸が舵取り操作の中立位置にあるときに係合するようにしてあること
   を特徴とする舵取装置。
2. 前記支持ブッシュは内周面上部に装入穴を備え、
   前記凸部は前記装入穴に出入自在に装入された球体よりなり、
   該球体が自重により前記装入穴から突出して前記凹部に係合するようにしてある請求項１に記載の舵取装置。
3. 前記凹部は、前記ラック軸に周設された溝よりなる請求項１又は請求項２に記載の舵取装置。

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