JP2009202740A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ラックガイドを用いてラック軸とピニオンの噛み合わせの安定を図るに際し、ラックガイドの防振性と摺動性を向上すること。
【解決手段】 電動パワーステアリング装置１０において、ラックガイド２０の外周に弾性体２５を設け、弾性体２５がラックガイド２０の外周からラックガイド２０の軸方向に沿う反ピニオン１５側に向けて次第に拡張する習性を備えた摩擦リップ２６を有し、該摩擦リップ２６をシリンダ部１８の内周に摺接させてなるもの。
【選択図】 図３

Description

本発明は電動パワーステアリング装置、油圧パワーステアリング装置等のパワーステアリング装置に関する。

パワーステアリング装置では、特許文献１に記載の如く、ステアリング軸に接続されたピニオンをギヤボックス内でラック軸に噛み合わせ、ラック軸をピニオンに押し付けるラックガイドをギヤボックスに設けたシリンダ部に収挿したものがある。ラックガイドにより、ピニオンとラック軸の噛み合わせ部の遊びをなくし、ステアリング操作の安定を図るものである。図５は、ギヤボックスのシリンダ部１内に設けたラック軸２、ラックガイド３を模式的に示すものであり、アジャストボルト４により背面支持される圧縮ばね５により、ラックガイド３を不図示のピニオンに押し付けるものである。

このパワーステアリング装置では、ラックガイド３の外周に設けたＯリング６をシリンダ部１の内周に摺接させ、路面振動等に起因して振動するラックガイド３の外周がシリンダ部１の内周に衝突するガタ音（微振動音）の発生を防止している。
実開平5-56744

ラックガイド３の外周に設けたＯリング６は、シリンダ部１の内周に対し、ラックガイド３がピニオンから離れる方向と、ラックガイド３がピニオンに近づく方向の双方向で、概ね同一の摺動抵抗を発生する。Ｏリング６はラックガイド３がピニオンから離れる方向に対して生ずる摺動抵抗によりラックガイド３をラック軸２から離れずらくする。逆に、Ｏリング６はラックガイド３がピニオンに近づく方向に対して生ずる摺動抵抗によりラックガイド３をラック軸２に押し付け難くする。このため、ラック軸２がピニオンとの正常な噛み合い位置から離れ、その後ラックガイド３がラック軸２をピニオンに押し付けようとするとき、ラックガイド３の動きがＯリング６の摺動抵抗により遅れてしまう。

即ち、ステアリング操作時の路面反力がラック軸２を真直状態から撓ませ、ラック軸２がピニオンとの正常な噛み合い位置から離れようとし、ラックガイド３が圧縮ばね５のばね力によりラック軸２をピニオンとの正常な噛み合い位置に維持させようとするとき、Ｏリング６はシリンダ部１との摺動抵抗によりラックガイド３をラック軸２に押し付け易くし、結果としてラック軸２はラックガイド３によりピニオンとの正しい噛み合わせを保持される。

ところが、ラック軸２が大きな路面反力によりピニオンとの正常な噛み合い位置から離れた後、ラックガイド３が圧縮ばね５のばね力によりラック軸２をピニオンとの正常な噛み合い位置に押し戻そうとするとき、Ｏリング６はシリンダ部１との摺動抵抗によりラックガイド３のラック軸２に押し付け難くし、結果としてラック軸２はピニオンとの正しい噛み合い位置にスムースに復帰し難くなる。

本発明の課題は、ラックガイドを用いてラック軸とピニオンの噛み合わせの安定を図るに際し、ラックガイドの防振性と摺動性を向上することにある。

請求項１の発明は、ステアリング軸に接続されたピニオンをギヤボックス内でラック軸に噛み合わせ、ラック軸をピニオンに押し付けるラックガイドをギヤボックスに設けたシリンダ部に収挿したパワーステアリング装置において、ラックガイドの外周に弾性体を設け、弾性体がラックガイドの外周からラックガイドの軸方向に沿う反ピニオン側に向けて次第に拡張する習性を備えた摩擦リップを有し、該摩擦リップをシリンダ部の内周に摺接させてなるようにしたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記弾性体がラックガイドの外周の環状溝に設けられる環状をなし、弾性体の環状の周方向に直交する断面の内周部分をラックガイドの環状溝に係着される取付部とし、該断面の外周部分を摩擦リップとするようにしたものである。

請求項３の発明は、請求項２の発明において更に、前記弾性体の環状の周方向に直交する断面をＵ字形またはＶ字形とするようにしたものである。

（請求項１）
(a)ラックガイドの外周に設けた弾性体が、ラックガイドの外周からラックガイドの軸方向に沿う反ピニオン側に向けて次第に拡張する習性を備えた摩擦リップを有し、該摩擦リップをシリンダ部の内周に摺接させた。

ラックガイドの外周に設けた弾性体は、(1)ラックガイドがピニオンから離れる方向では、シリンダ部の内周が弾性体の摩擦リップに及ぼす摺動抵抗が摩擦リップを拡径させる力になり、その摺動抵抗はより増大するものになり、その増大する摺動抵抗によりラックガイドをラック軸に押し付け易くする。他方、(2)ラックガイドがピニオンに近づく方向では、シリンダ部の内周が弾性体の摩擦リップに及ぼす摺動抵抗が摩擦リップを縮径させる力になり、その摺動抵抗はより低減するものになり、その低減する摺動抵抗によりラックガイドをラック軸に押し付け易くする。

従って、ステアリング操作時の路面反力がラック軸を真直状態から撓ませ、ラック軸がピニオンとの正常な噛み合い位置から離れようとし、ラックガイドが圧縮ばねのばね力によりラック軸をピニオンとの正常な噛み合い位置に維持させようとするとき、弾性体はシリンダ部との上述(1)の摺動抵抗によりラックガイドをラック軸に押し付け易くするから、結果としてラック軸はラックガイドによりピニオンとの正しい噛み合わせを保持される。

他方、ラック軸が大きな路面反力によりピニオンとの正常な噛み合い位置から離れた後、ラックガイドが圧縮ばねのばね力によりラック軸をピニオンとの正常な噛み合い位置に押し戻そうとするとき、弾性体はシリンダ部との上述(2)の摺動抵抗によりラックガイドをラック軸に押し付け易くし、結果としてラック軸はピニオンとの正しい噛み合い位置にスムースに復帰できる。

(b)ラックガイドの外周に設けた弾性体の摩擦リップがシリンダの内周に摺接するから、ラックガイドの防振性を向上できる。路面振動等に起因して振動するラックガイドの外周がシリンダ部の内周に衝突するガタ音（微振動音）の発生を防止する。

（請求項２）
(c)弾性体がラックガイドの外周の環状溝に設けられる環状をなし、弾性体の環状の周方向に直交する断面の内周部分をラックガイドの環状溝に係着される取付部とし、該断面の外周部分を摩擦リップとすることにより、ラックガイドの外周に設ける上述(a)、(b)の弾性体を簡易に構成できる。

（請求項３）
(d)上述(c)の弾性体の環状の周方向に直交する断面をＵ字形又はＶ字形とすることにより、上述(c)の弾性体を単純形状化して簡易に構成できる。

図１は電動パワーステアリング装置を示す全体図、図２は図１のII−II線に沿う断面図、図３はラックガイドに設けた弾性体を示す模式断面図、図４はラックガイドに設けた弾性体の変形例を示す模式断面図、図５はラックガイドに設けた弾性体の従来例を示す模式断面図である。

電動パワーステアリング装置１０は、図１、図２に示す如く、不図示のブラケットにより車体フレーム等に固定されるギヤボックス１１（第１〜第２のギヤボックス１１Ａ〜１１Ｂ）を有する。そして、ステアリングホイールが結合されるステアリング軸１２にトーションバー１３を介してピニオン軸１４を連結し、このピニオン軸１４にピニオン１５を設け、このピニオン１５に噛合うラック１６Ａを備えたラック軸１６を第１ギヤボックス１１Ａ内に左右動可能に支持している。ラック軸１６の両端部は第１ハウジング１１Ａの左右に突出し、それらの端部にはタイロッド１７Ａ、１７Ｂが連結し、ラック軸１６の左右動によりタイロッド１７Ａ、１７Ｂを介して左右の車輪を操舵可能にする。尚、ステアリング軸１２とピニオン軸１４は軸受１２Ａ、１４Ａ、１４Ｂを介してギヤボックス１１に支持される。

電動パワーステアリング装置１０は、第１ハウジング１１Ａ内でラック軸１６の一端を挟んでピニオン１５と相対する部分に設けられているシリンダ部１８に、図２に示す如く、ラックガイド２０を収挿する。ラックガイド２０（シート２１）はシリンダ部１８に螺着されるアジャストボルト２２により背面支持される圧縮ばね２３によりラック軸１６の側に弾発され、ラック軸１６のラック１６Ａをピニオン１５に押し付けるとともに、ラック軸１６の一端を摺動自在に支持する。２４はボルト２２のためのロックナットである。尚、ラック軸１６の他端側は不図示の軸受により第１ハウジング１１Ａに支持される。

電動パワーステアリグ装置１０は、ステアリング軸１２とピニオン軸１４の間に、操舵トルク検出装置３０を設けてある。操舵トルク検出装置３０は、図２に示す如く、ステアリング軸１２、ピニオン軸１４に係合している円筒状のコア３３を囲む２個の検出コイル３１、３２を第２ハウジング１１Ｂに設けている。コア３３は、ピニオン軸１４のガイドピン３４に係合する縦溝３５を備えて軸方向にのみ移動可能とされるとともに、ステアリング軸１２のスライダピン３６に係合するスパイラル溝３７を備える。これにより、ステアリングホイールに加えた操舵トルクがステアリング軸１２に付与され、トーションバー１３の弾性ねじり変形により、ステアリング軸１２とピニオン軸１４の間に回転方向の相対変位を生ずると、ステアリング軸１２とピニオン軸１４の回転方向の変位がコア３３を軸方向に変位させるものとなり、このコア３３の変位による検出コイル３１、３２の周辺の磁気的変化に起因する検出コイル３１、３２のインダクタンスが変化する。即ち、コア３３がステアリング軸１２側へ移動すると、コア３３が近づく方の検出コイル３１のインダクタンスが増加し、コア３３が遠ざかる方の検出コイル３２のインダクタンスが減少し、このインダクタンスの変化により操舵トルクを検出できる。

電動パワーステアリング装置１０は、第１ハウジング１１Ａの一端側に電動モータ４０のモータハウジング４１を介装している。電動モータ４０は、モータハウジング４１の内周に組込まれて固定される不図示の固定子と、固定子の内周側に回転自在に配置される不図示の回転子とを有する。回転子はモータハウジング４１の長手方向に渡ってラック軸１６の周囲に配置される不図示の中空回転軸を有し、回転軸の一端部に固定される不図示のボールナットがラック軸１６に設けてある不図示のボールねじとの間にスチールボールを保持する。電動モータ４０は、ボールナットの回転をボールねじによりラック軸１６の直線運動に変換する。

従って、電動パワーステアリング装置１０は以下の如くに動作する。
(1)操舵トルク検出装置３０が検出した操舵トルクが所定値より低いとき、操舵アシスト力は不要であり、電動モータ４０は駆動されない。

(2)操舵トルク検出装置３０が検出した操舵トルクが所定値を越えるとき、操舵アシスト力を必要とするから、電動モータ４０が駆動される。電動モータ４０では、必要な操舵アシスト力を発生するように固定子のコイルに通電し、固定子に発生する磁界によって回転子が回転するように駆動される。モータ４０の発生トルクは回転子から回転軸を介してボールナットに伝えられ、ボールナットの回転をボールねじによりラック軸１６の直線運動とし、ラック軸１６に連動する車輪に操舵アシスト力として付与される。

以下、ラックガイド２０を用いてラック軸１６とピニオン１５の噛み合わせの安定を図るに際し、ギヤボックス１１のシリンダ部１８に対するラックガイド２０の防振性と摺動性を向上する構造について詳述する。

ラックガイド２０は、図３に示す如く、シリンダ部１８に収挿される円柱状をなし、先端面にはラック軸１６の外周に沿う円弧状のシート２１が装填される凹面２０Ａを備え、後端面には圧縮ばね２３の一端が挿入される凹孔２０Ｂを備え、外周面には弾性体２５が設けられる環状溝２０Ｃを備える。

弾性体２５は、ゴム系、樹脂系等からなり、ラックガイド２０の外周からラックガイド２０の軸方向に沿う反ピニオン１５側（ピニオン１５から遠ざかる側）に向けて次第に拡径する傘状をなし、反ピニオン１５側に向けて次第に拡張する習性を備えた摩擦リップ２６を有し、摩擦リップ２６をシリンダ部１８の内周に弾発的に摺接させる。本実施例の弾性体２５は、ラックガイド２０の外周の環状溝２０Ｃに装填される円環状をなし、弾性体２５の環状の周方向に直交する断面をＵ字形とし、Ｕ字形断面の内周部分をラックガイド２０の環状溝２０Ｃに係着される取付部２５Ａとし、該断面の外周部分を摩擦リップ２６とする。弾性体２５はＵ字形断面の内周部分と外周部分のつながり部分をピニオン１５側に向け、その内周部分である取付部２５Ａをラックガイド２０の環状溝２０Ｃに嵌め込んで係着され、ラックガイド２０とともにシリンダ部１８の内周に収挿されるとき、Ｕ字形断面の外周部分である摩擦リップ２６の先端部をシリンダ部１８の内周に押し込まれて弾性的に縮径変形され、結果としてこの弾性的縮径変形のばね反力に起因する、前述の如くの反ピニオン１５側に向けて次第に拡張する習性を付与される。

本発明の弾性体２５は、図４に示す如く、ラックガイド２０の外周の環状溝２０Ｃに装填される円環状をなし、弾性体２５の環状の周方向に直交する断面をＶ字形とし、Ｖ字形断面の内周部分をラックガイド２０の環状溝２０Ｃに係着される取付部２５Ａとし、該断面の外周部分を摩擦リップ２６とするものでも良い。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)ラックガイド２０の外周に設けた弾性体２５が、ラックガイド２０の外周からラックガイド２０の軸方向に沿う反ピニオン１５側に向けて次第に拡張する習性を備えた摩擦リップ２６を有し、該摩擦リップ２６をシリンダ部１８の内周に摺接させた。

ラックガイド２０の外周に設けた弾性体２５は、(1)ラックガイド２０がピニオン１５から離れる方向では、シリンダ部１８の内周が弾性体２５の摩擦リップ２６に及ぼす摺動抵抗が摩擦リップ２６を拡径させる力になり、その摺動抵抗はより増大するものになり、その増大する摺動抵抗によりラックガイド２０をラック軸１６から離れずらくする。他方、(2)ラックガイド２０がピニオン１５に近づく方向では、シリンダ部１８の内周が弾性体２５の摩擦リップ２６に及ぼす摺動抵抗が摩擦リップ２６を縮径させる力になり、その摺動抵抗はより低減するものになり、その低減する摺動抵抗によりラックガイド２０をラック軸１６に押し付け易くする。

従って、ステアリング操作時の路面反力がラック軸１６を真直状態から撓ませ、ラック軸１６がピニオン１５との正常な噛み合い位置から離れようとし、ラックガイド２０が圧縮ばねのばね力によりラック軸１６をピニオン１５との正常な噛み合い位置に維持させようとするとき、弾性体２５はシリンダ部１８との上述(1)の摺動抵抗によりラックガイド２０をラック軸１６に押し付け易くするから、結果としてラック軸１６はラックガイド２０によりピニオン１５との正しい噛み合わせを保持される。

他方、ラック軸１６が大きな路面反力によりピニオン１５との正常な噛み合い位置から離れた後、ラックガイド２０が圧縮ばねのばね力によりラック軸１６をピニオン１５との正常な噛み合い位置に押し戻そうとするとき、弾性体２５はシリンダ部１８との上述(2)の摺動抵抗によりラックガイド２０をラック軸１６に押し付け易くし、結果としてラック軸１６はピニオン１５との正しい噛み合い位置にスムースに復帰できる。

(b)ラックガイド２０の外周に設けた弾性体２５の摩擦リップ２６がシリンダの内周に摺接するから、ラックガイド２０の防振性を向上できる。路面振動等に起因して振動するラックガイド２０の外周がシリンダ部１８の内周に衝突するガタ音（微振動音）の発生を防止する。

(c)弾性体２５がラックガイド２０の外周の環状溝２０Ｃに設けられる環状をなし、弾性体２５の環状の周方向に直交する断面の内周部分をラックガイド２０の環状溝２０Ｃに係着される取付部２５Ａとし、該断面の外周部分を摩擦リップ２６とすることにより、ラックガイド２０の外周に設ける上述(a)、(b)の弾性体２５を簡易に構成できる。

(d)上述(c)の弾性体２５の環状の周方向に直交する断面をＵ字形又はＶ字形とすることにより、上述(c)の弾性体２５を単純形状化して簡易に構成できる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、本発明の弾性体はラックガイドの外周の周方向複数か所に設けられるものでも良く、またラックガイドの外周に接着等されて一体結合されるものでも良い。

また、本発明は、電動パワーステアリング装置に限らず、油圧パワーステアリング装置にも適用できる。

図１は電動パワーステアリング装置を示す全体図である。 図２は図１のII−II線に沿う断面図である。 図３はラックガイドに設けた弾性体を示す模式断面図である。 図４はラックガイドに設けた弾性体の変形例を示す模式断面図である。 図５はラックガイドに設けた弾性体の従来例を示す模式断面図である。

符号の説明

１０ 電動パワーステアリング装置
１１ ギヤボックス
１２ ステアリング軸
１５ ピニオン
１６ ラック軸
１８ シリンダ部
２０ ラックガイド
２０Ｃ 環状溝
２５ 弾性体
２５Ａ 取付部
２６ 摩擦リップ

Claims (3)

1. ステアリング軸に接続されたピニオンをギヤボックス内でラック軸に噛み合わせ、ラック軸をピニオンに押し付けるラックガイドをギヤボックスに設けたシリンダ部に収挿したパワーステアリング装置において、
   ラックガイドの外周に弾性体を設け、
   弾性体がラックガイドの外周からラックガイドの軸方向に沿う反ピニオン側に向けて次第に拡張する習性を備えた摩擦リップを有し、該摩擦リップをシリンダ部の内周に摺接させてなることを特徴とするパワーステアリング装置。
2. 前記弾性体がラックガイドの外周の環状溝に設けられる環状をなし、弾性体の環状の周方向に直交する断面の内周部分をラックガイドの環状溝に係着される取付部とし、該断面の外周部分を摩擦リップとする請求項１に記載のパワーステアリング装置。
3. 前記弾性体の環状の周方向に直交する断面をＵ字形またはＶ字形とする請求項２に記載のパワーステアリング装置。

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