JP2010058599A - ラック軸支持装置および車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造でラック軸のねじれを抑制でき、操舵フィーリングの良いラック軸支持装置を提供する。
【解決手段】ラック・ピニオン式の車両用操舵装置１に適用するラック軸支持装置１３である。ボール２１を回転可能に保持した保持部材２３を、ラックハウジング１０の固定孔２２に固定する。ラック軸８のラック８ａの背面８ｂに、ラック軸８の軸方向に延びる軌道溝２０を設ける。ボール２１を、ラック軸８の軌道溝２０に転動可能に係合する。ボール２１は、ラック軸８を挟んでピニオン７ａと対向する位置に配置される。軌道溝２０に係合したボール２１によって、ラック軸８のねじれを抑制する。
【選択図】図２

Description

本発明はラック軸を支持するラック軸支持装置およびこれを用いた車両用操舵装置に関するものである。

ラック軸を軸方向に摺動可能に支持するサポートヨークを、付勢部材によってピニオン軸側へ付勢することにより、ラックとピニオンの噛み合い部のバックラッシを抑制するラックガイドが提案されている（例えば特許文献１を参照。）
特開昭５４−１３８２３９号公報

しかしながら、従来のラックガイドでは、ラック軸のねじれ（ラック軸の中心軸線回りのツイスト）を抑制することができない。ラック軸がねじれると、ラックとピニオンの噛み合い部で異音が発生したり、操舵フィーリングが悪くなるという問題がある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構造でラック軸のねじれを抑制でき、操舵フィーリングの良いラック軸支持装置および車両用操舵装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、操舵部材（２）に連動して回転するピニオン軸（７）のピニオン（７ａ）に噛み合うラック（８ａ）を有するラック軸（８）と、ラック軸を軸方向（Ｘ１）に移動可能に支持する筒状のハウジング（１０）と、ハウジングに固定された保持部材（２３，２３０）と、ラック軸のラックとは反対側の面（８ｂ）に形成され、ラック軸の軸方向に延びる軌道溝（２０，２００）と、上記保持部材の先端（２３ａ）に回転可能に保持され上記軌道溝に転動可能に係合した転動体（２１）とを備えたことを特徴とするラック軸支持装置（１３，１３０）を提供するものである。

本発明では、転動体を回転可能に保持した保持部材をハウジングに固定し、上記転動体をラック軸の軸方向に延びる軌道溝に転動可能に係合している。したがって、転動体をラック軸の軌道溝に係合させる簡単な構造で、ラック軸のねじれを抑制することができ、その結果、操舵フィーリングを向上することができる。
上記転動体は、ラック軸を挟んでピニオンとは対向する位置に配置されている場合がある。この場合、転動体によって、ラックおよびピニオンのバックラッシを抑制することができるので、従来用いていたサポートヨークを含むラックガイド装置を廃止することができる。したがって、構造を格段に簡素化することができ、製造コストを安くすることができる。

また、本発明において、上記ハウジングは、上記軸方向に関して、ピニオン軸に相対的に近い第１の端部（１０ａ）と、ピニオン軸から相対的に遠い第２の端部（１０ｂ）とを含み、上記ハウジングの第１の端部および第２の端部の少なくとも一方に、ラック軸を軸方向に移動可能に支持するブッシュ（１１，１２）が保持されている場合がある。本発明において、従来用いていたサポートヨークを含むラックガイド装置に代えて、保持部材に保持された転動体を用いると、ラック軸の軸方向移動に与えるフリクションが小さくなる場合がある。これに対して、上記ハウジングの第１の端部および／または第２の端部に上記ブッシュを設けることで、ラック軸の軸方向移動に、適度なフリクションによる移動抵抗を与えることができ、その結果、良好な操舵フィーリングを確保することができる。

上記のラック軸支持装置を用いて、ラック軸を支持する車両用操舵装置（１）であれば、好ましい（請求項４）。
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

本発明の好ましい実施の形態の添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態のラック軸支持装置が適用されたラック・ピニオン式の車両用操舵装置１の概略構成を示す模式的断面図である。図１を参照して、車両用操舵装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結しているステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３に自在継手４を介して連結された中間軸５と、中間軸５に自在継手６を介して連結されたピニオン軸７と、ピニオン軸７の端部近傍に設けられたピニオン７ａに噛み合うラック８ａを有して自動車の左右方向に延びるラック軸８とを有している。ピニオン軸７およびラック軸８によって、ラックアンドピニオン機構からなる舵取り機構Ａが構成されている。

ピニオン軸７は、車体に固定された筒状のピニオンハウジング９によって、図示しない軸受を介して回転可能に支持されている。ラック軸８は、車体に固定された筒状のラックハウジング１０内に、第１のラックブッシュ１１および第２のラックブッシュ１２と、ラック軸支持装置１３とを介して、軸方向Ｘ１に沿って移動可能に支持されている。第１のラックブッシュ１１および第２のラックブッシュ１２は、例えば合成樹脂製の筒状部材からなる。ピニオンハウジング９は、ラックハウジング１０に対して交差状に一体に設けられている。

ラックハウジング１０は、軸方向Ｘ１に関して、ピニオン軸７に相対的に近い第１の端部１０ａと、ピニオン軸７から相対的に遠い第２の端部１０ｂとを有している。第１のラックブッシュ１１は、ラックハウジング１０の第１の端部１０ａに保持され、第２のラックブッシュ１２は、ラックハウジング１０の第２の端部１０ｂに保持されている。
ラック軸８の両端部はハウジング１０の両側へ突出し、各端部には、それぞれ対応する玉継手１４を介して、対応するタイロッド１５が結合されている。各タイロッド１５は、それぞれ対応するナックルアーム１６を介して、対応する車輪１７に連結されている。

操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３が回転されると、この回転がピニオン７ａおよびラック８ａによって、自動車の左右方向に沿ってのラック軸８の直線運動に変換される。これにより、車輪１７の転舵が達成される。
図２を参照して、ピニオン軸７は、ピニオンハウジング９に保持された上下の軸受１８，１９によって、回転可能に支持されている。軸受１８は、例えばラジアル玉軸受でっあてもよいし、軸受１９は、例えば針状ころ軸受であってもよい。

図３に示すように、ラック軸８におけるラック８ａの背面８ｂには、ラック軸８の軸方向Ｘ１に延びる軌道溝２０が形成されている。軌道溝２０の断面は、例えば矩形に形成されている。図２に示すように、軌道溝２０に、転動体としてのボール２１が転動可能に係合している。ボール２１は、ラック軸８を挟んでピニオン７ａとは対向する位置に配置されている
一方、図４に示すように、ラックハウジング１０に形成されたねじ孔からなる固定孔２２に、ねじからなる保持部材２３がねじ込まれて固定されている。その保持部材２３の先端２３ａに形成された球面状の保持凹部２４に、上記ボール２１が回転可能に保持されている。保持部材２３の後端２３ｂには、ねじからなる保持部材２３を駆動するための工具が係合する工具係合孔２５が形成されている。

本実施の形態によれば、ラックハウジング１０に固定された保持部材２３の先端２３ａの保持凹部２４に、ボール２１が回転可能に保持され、そのボール２１が、ラック軸８の軸方向Ｘ１に延びる軌道溝２０に転動可能に係合している。したがって、ボール２１およびこれを保持した保持部材２３によって、ラック軸８のねじれ（ラック軸８の中心軸線回りのツイスト）を抑制することができる。したがって、操舵フィーリングを向上することができる。

また、ボール２１が、ラック軸８を挟んでピニオン７ａとは対向する位置に配置されている。すなわち、ボール２１とピニオン７ａとの間にラック軸８が配置されている。したがって、ボール２１によって、ラック７ａおよびピニオン８ａのバックラッシを抑制することができるので、従来用いていた特許文献１のようなサポートヨークを含むラックガイド装置を廃止することができる。その結果、構造を格段に簡素化することができるので、製造コストを安くすることができる。

一方、従来用いていたサポートヨークを含むラックガイド装置に代えて、本実施の形態のようにボール２１を用いてラック軸８を支持する場合、ラック軸８の軸方向Ｘ１の移動に与えるフリクションによる移動抵抗が小さくなり過ぎ、それが、操舵フィーリングに影響する場合が考えられる。
これに対して、本実施の形態では、ラック軸８を第１のラックブッシュ１１および第２のラックブッシュ１２によっても支持しているので、それら第１のラックブッシュ１１および第２のラックブッシュ１２によって、ラック軸８の軸方向移動に、適度なフリクションによる移動抵抗を与えることができ、その結果、良好な操舵フィーリングを確保することができる。

ただし、第１および第２のラックブッシュ１１，１２の何れか一方を廃止したり、何れか一方に代えて転がり軸受を用いてもよい。それらの場合にも、第１および第２のラックブッシュ１１，１２の他方によって、ラック軸８に適度な移動抵抗を与えることが可能である。
また、図４の実施の形態では、断面矩形の軌道溝２０を用いたが、これに代えて、図５に示すように、断面が円形の一部をなす軌道溝２００を設けてもよい。軌道溝２００は、ラック軸８の背面８ｂに設けた断面矩形の溝８ｃの底に形成されている。軌道溝２００の曲率半径は、ボール２１の半径に等しいか、または微小量大きくされている。

図５のラック軸支持装置１３０では、ねじからなる保持部材２３０の直径が、ボール２１の直径よりも大きくされており、ボール２１の中心Ｃ１の位置が、保持部材２３０の端面２３１よりも後方に配置されている。すなわち、保持部材２３０の球面状の保持凹部２４０によって、ボール２１が離脱不能に保持されている。
図５の実施の形態によれば、ボール２１および保持部材２３０を一体のユニットとして取り扱うことができるので、保持部材２３０を固定孔２２にねじ込んで、ラック軸支持装置１３０を組み立てるときに、組み立て易いという利点がある。

本発明は、以上の各実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、第１のラックブッシュ１１および第２のラックブッシュ１２の何れか一方に、金属製の本体と、その本体によって保持されラック軸８に摺接する合成樹脂製の摺接部材とを有するラックブッシュを用いてもよい。
また、上述の各実施形態では、本発明が、マニュアル式の車両用操舵装置に適用された例について説明したが、例えば、電動モータの出力を操舵補助力として出力する電動パワーステアリング装置に適用してもよい。また、操舵部材の操舵角に対する転舵輪の転舵角の比を変更可能な伝達比可変機構を備え、伝達比可変機構を駆動するために電動モータの出力を用いる伝達比可変式の車両用操舵装置や、操舵部材と転舵輪との機械的な連結が解除され、転舵輪を電動モータの出力で操向するステア・バイ・ワイヤ式の車両用操舵装置等に、本発明を適用してもよい。

本発明の一実施の形態のラック軸支持装置が適用されたをラック・ピニオン式のステアリング装置の概略構成を示す模式的断面図である。 ラック軸支持装置の断面図である。 ラック軸の概略斜視図である。 ラック軸支持装置の要部の拡大断面図である。 本発明の別の実施の形態のラック軸支持装置の要部の拡大断面図である。

符号の説明

１…車両用操舵装置、２…操舵部材、３…ステアリングシャフト、５…中間軸、７…ピニオン軸、７ａ…ピニオン、８…ラック軸、８ａ…ラック、Ｘ１…軸方向、Ａ…舵取り機構、１０…ラックハウジング（ハウジング）、１０ａ…第１の端部、１０ｂ…第２の端部、１１…第１のラックブッシュ（第１のブッシュ）、１２…第２のラックブッシュ（第２のブッシュ）、１３，１３０…ラック軸支持装置、２０，２００…軌道溝、２１…ボール（転動体）、２２…固定孔、２３，２３０…保持部材、２３ａ…先端、２３ｂ…後端、２４，２４０…保持凹部

Claims (4)

1. 操舵部材に連動して回転するピニオン軸のピニオンに噛み合うラックを有するラック軸と、
   ラック軸を軸方向に移動可能に支持する筒状のハウジングと、
   ハウジングに固定された保持部材と、
   ラック軸のラックとは反対側の面に形成され、ラック軸の軸方向に延びる軌道溝と、
   上記保持部材の先端に回転可能に保持され上記軌道溝に転動可能に係合した転動体と、を備えたラック軸支持装置。
2. 請求項１において、上記転動体は、ラック軸を挟んでピニオンとは対向する位置に配置されていることを特徴とするラック軸支持装置。
3. 請求項２において、上記ハウジングは、上記軸方向に関して、ピニオン軸に相対的に近い第１の端部と、ピニオン軸から相対的に遠い第２の端部と、を含み、
   上記ハウジングの第１の端部および第２の端部の少なくとも一方に、ラック軸を軸方向に移動可能に支持するブッシュが保持されていることを特徴とするラック軸支持装置。
4. 請求項１から３の何れか１項のラック軸支持装置を用いて、ラック軸を支持する車両用操舵装置。

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