JP2008189059A - ラックアンドピニオン式ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ラック歯とピニオン歯との噛み合い歯面の潤滑不良を防止すること。
【解決手段】ラック軸８に形成したラック歯２０の歯面に、歯丈方向の２本の溝２０ａが設けてある。ラック歯２０は、鍛造加工により製作している。鍛造加工であれば容易に歯丈方向の溝２０ａを成型することが可能である。以上から、ラック歯２０に設けた溝２０ａが油溜りの役割を担い、ギヤ歯面の潤滑不良を防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ラックアンドピニオン式ステアリング装置の改良に関する。

自動車用の舵取装置の一形式として広く採用されているラックアンドピニオン式ステアリング装置は、ステアリングシャフト機構の車両後方側端部にステアリングホイールが固設され、車両前方側端部にピニオンが連結されており、車体の左右方向に延設されたラック軸のラック歯に前記ピニオンが噛合してあるラックアンドピニオン機構を備えている。

このラックアンドピニオン式ステアリング装置においては、舵取りのためのステアリングホイールの回転操作に連動するピニオンの回転をラック軸の軸長方向の直線運動に変換し、この直線運動をラック軸両端にそれぞれ連結されたタイロッドを介して左右の駆動輪に伝えて舵取りを行う構成となっている。

ラックアンドピニオン式ステアリング装置において、互いに噛み合うラック軸のラック歯とピニオンのギヤ部が摩耗すると、その噛合いガタが大きくなり、その結果、ラトル音の発生につながる。

特許文献１では、ラック軸を支持するラックブッシュに対してラック軸が摺動する範囲内のラック軸外周面に、ショットピーニング加工、表面腐食加工等の加工法によって、複数の凹所を形成し、ラック軸の組立て時に供給されるグリース等の潤滑油を夫々の凹所に保持させ、ラックブッシュに対する摺動抵抗を低減している。
特開２００１−２７８０７４号公報

しかしながら、ステアリング装置用のラックアンドピニオン機構において、ラック歯とピニオン歯との噛合いによるラック歯の歯面におけるピニオン歯の接触線は、図２（ｂ）に二重鎖線で示すように、歯筋方向に移動する。

そのため、ステアリング装置組立て時に塗布したグリースは、ギヤの噛合いにより歯筋方向に押しのけられてしまい、ギヤ歯面は、潤滑不良の状態になる。

その結果、ギヤ歯面が潤滑不良になると摩耗が増大してしまうといったことがある。

本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、ギヤ歯面の潤滑不良を防止することができる、ラックアンドピニオン式ステアリング装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明に係るラックアンドピニオン式ステアリング装置は、ステアリングシャフトの操舵回転力を直線運動に変換して転舵するために、
ラックコラムと、
前記ラックコラム内にラックブッシュを介して摺動自在に支持されたラック軸と、
前記ラック軸に形成されたラック歯と噛合するピニオンと、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、
前記ラック軸は前記ラック歯の歯面の歯丈方向に、少なくとも１本以上の溝が設けてあることを特徴とする。

好適には、前記ラック軸は前記ラック歯の歯面の歯丈方向に設けた溝に傾斜が設けてあることを特徴とする。

本発明によれば、ラック歯の歯面に設けた溝が油溜りの役割を担い、ギヤ歯面の潤滑不良を防止することができる。

尚、通常のステアリング用ラックアンドピニオン機構では、ラック軸のフルストロークでピニオンは約２〜３回転するように設定されているため、ピニオン歯は、同じ歯がラック歯の約２〜３倍噛合うこととなる。

そのため、歯面に設ける溝は、ピニオン歯に設けるよりもラック歯に設けた方が、その寿命が長く、その効果が大きい。

以下、本発明の実施の形態に係るラックアンドピニオン式ステアリング装置を図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るラックアンドピニオン式ステアリング装置を採用した電動パワーステアリング装置を示す軸方向一部断面図である。

図２（ａ）は、本発明の実施の形態のラックアンドピニオン機構におけるラック軸を示す模式的側面図である。（ｂ）は、ラック歯とピニオン歯との噛合い部で、ラック歯の歯面におけるピニオン歯の接触線の移動方向を示す斜視図である。（ｃ）は、本発明の実施の形態におけるラック歯を示す部分拡大斜視図である。（ｄ）は、本発明の実施の形態におけるラック歯の変形例を示す部分拡大斜視図である。

図１において、電動パワーステアリング装置１は、ギヤハウジング２と、ギヤハウジング２に一体的に形成されたラックコラムハウジング３とを有する。ギヤハウジング２には、上端にステアリングホイール（図示なし）が連結されたアッパーシャフト（図示なし）に接続されるロアーシャフト４を回転自在に支持するコラムチューブ５が一体的に設けてある。ロアーシャフト４とアッパーシャフトとはスプライン嵌合されて、ステアリングシャフトを構成している。ギヤハウジング２には、電動モータ６が固設してある。

本実施の形態では、ギヤハウジング２内には、減速機構からなる動力伝達機構およびトルクセンサーが設けられ、ステアリングホイール（図示なし）に印加された操舵トルクをトルクセンサーにより検知し、この検知した操舵トルクに対応して電動モータ６から発生させる補助操舵トルクを、減速機構からなる動力伝達機構を介し、ロアーシャフト４の下方にトーションバー（図示なし）を介して連結された出力軸（図示なし）に伝達されるようになっており、この出力軸にピニオン（図示なし）が連結または形成されている。

ステアリング装置がマニュアル式のものである場合、ピニオンはロアーシャフト４の下方端に連結または形成されている。

ギヤハウジング２に固設されたラックコラムハウジング３には水平方向に延びるラックコラム７が固設されており、ラックコラム７内にはラック軸８が挿通されている。ラックコラム７内の端部内周には、滑り軸受であるラックブッシュ９を介して、ラック軸８が図１中左右方向に摺動自在に支持してある。ラック軸８には、所定の長さ範囲に亘ってラック歯２０が形成されており、該ラック歯２０は前記ピニオンに噛合させてある。

運転者がステアリングホイール（図示なし）を操舵することにより発生した操舵トルクは、ロアーシャフト４、トーションバー（図示なし）を介して出力軸（図示なし）に伝達され、該出力軸に連結又は形成されたピニオン（図示なし）は軸周りに回転し、この回転がピニオンとラック軸８との噛合部においてラック軸８の直線方向の運動に変換され、該ラック軸８がラックコラム７内で図１中左右方向に移動する。

ラック軸８はその両端において球面継手１０、１１を介して、それぞれタイロッド１２、１３に連結されている。ラックコラム７とタイロッド１２、１３との間には防塵ブーツ１４が設けられ、水や埃等の異物がステアリング装置内に侵入することを防止している。タイロッド１２、１３は図示しない転舵手段に連結されている。

本発明の実施の形態では、図１（ｃ）に示すように、ラック軸８に形成したラック歯２０の歯面には、歯丈方向に、歯面底部から歯面上辺部まで延在し、歯先面に開いている溝２０ａ（本実施の形態では２本）が設けてある。該ラック歯２０には、ステアリング装置組立て時にグリースが塗布されている。

ステアリングホイールの操舵によって、ラック歯２０の歯面におけるピニオン歯とラック歯２０との接触線２０ｂが、図２（ｂ）の二重鎖線に示す如く歯筋方向に移動するが、ラック歯２０の歯面上のグリースは、該溝２０ａに入り込み滞留することによって、歯筋方向に押しのけられることはなく、ギヤ歯面が潤滑不良になることを防止する。

本実施の形態のラック歯２０は、鍛造加工により製作している。鍛造加工であれば容易に歯丈方向の溝を成型することが可能である。

以上から、本実施の形態によれば、ラック歯２０に設けた溝２０ａが油溜りの役割を担い、ギヤ歯面の潤滑不良を防止することができる。

尚、通常のステアリング用ラックアンドピニオン機構では、ラック軸のフルストロークに対しピニオンは約２〜３回転するように設定されているため、ピニオン歯は、同じ歯がラック歯の約２〜３倍噛合うこととなる。そのため、歯面に設ける溝は、ピニオン歯に設けるよりもラック歯に設けた方が、その寿命が長く、その効果が大きい。

本発明の実施の形態において、ラック軸の変形例では、図１（ｄ）に示すように、ラック歯２０の歯面に設けた歯丈方向の溝２０ａ（本実施の形態では２本）に、傾斜（角度：θ）を設けている。傾斜を設けることにより、溝２０ａの長さが実施の形態に比べて長くなり、溝２０ａに入り込むグリースの量が増え、ギヤ歯面の潤滑不良の防止効果を長く保持することができる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。

本発明の実施の形態に係るラックアンドピニオン式ステアリング装置を採用した電動パワーステアリング装置を示す軸方向一部断面図である。 （ａ）は、本発明の実施の形態のラックアンドピニオン機構におけるラック軸を示す模式的側面図である。（ｂ）は、ラック歯とピニオン歯との噛合い部で、ラック歯の歯面におけるピニオン歯の接触線の移動方向を示す斜視図である。（ｃ）は、本発明の実施の形態におけるラック歯を示す部分拡大斜視図である。（ｄ）は、本発明の実施の形態におけるラック歯の変形例を示す部分拡大斜視図である。

符号の説明

３ ラックハウジング
４ ロアーシャフト
７ ラックコラム
８ ラック軸
２０ ラック歯
２０ａ 溝
２０ｂ 接触線

Claims (2)

1. ステアリングシャフトの操舵回転力を直線運動に変換して転舵するために、
   ラックコラムと、
   前記ラックコラム内にラックブッシュを介して摺動自在に支持されたラック軸と、
   前記ラック軸に形成されたラック歯と噛合するピニオンと、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、
   前記ラック軸は前記ラック歯の歯面の歯丈方向に、少なくとも１本以上の溝が設けてある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。
2. 前記ラック軸は前記ラック歯の歯面の歯丈方向に設けた前記溝に傾斜が設けてある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。

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