JP2012101779A

JP2012101779A - ラック・ピニオン式ステアリング装置

Info

Publication number: JP2012101779A
Application number: JP2011064185A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Watanabe; 和宏渡邉
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2010-10-14
Filing date: 2011-03-23
Publication date: 2012-05-31

Abstract

【課題】ラック・ピニオン式ステアリング装置のＹ型ラックは圧力角が大きく、軸方向の分力が大きいため、条件によってはラックガイドと接触するラック背面の摩耗が増加する問題がある。そこでＹ型ラックシャフト及びラックガイドの摩耗を低減した操舵性の良いラック・ピニオン式ステアリング装置を提供する。
【解決手段】ピニオンに噛合するＹ型ラックシャフト４をピニオンに押圧支持するローラ２０を備え、Ｙ型ラックシャフト４の背面を曲面としてローラ２０で支持した。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用のラック・ピニオン式ステアリング装置に関する。

従来、ラック・ピニオン式ステアリング装置には、通常、ラックとピニオンとの間のバックラッシを除去するためのラック支持装置が設けられている。このラック支持装置はラック背面をラックガイドで軸方向に摺動自在に支持するとともにラックをピニオン側へ押圧している。例えば、特許文献１にはラックとしてＹ型ラックシャフト（以下Ｙ型ラックという）を用いたステアリング装置が開示されている。このＹ型ラックの圧力角は通常のラックの圧力角よりも大きくラックガイド軸方向の分力は大きい。そのため、Ｙ型ラックの背面の支持にローラを用いることにより、摺動抵抗を低減している。

特開２００４−３４８２９号公報

Ｙ型ラックは圧力角が大きく、軸方向の分力が大きいため、条件によってはラックガイドと接触するラック背面の摩耗が増加する問題がある。また摩耗が発生すると、操舵トルク変動が発生して、操舵性が低下する恐れがある。そこで、Ｙ型ラック及びラックガイドの摩耗を低減した操舵性の良いステアリング装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ラックハウジング内に摺動自在に嵌挿されたラックガイドにピンを介して回転可能に軸支され、ピニオンに噛合するＹ型ラックシャフトの背面をピニオン側に押圧支持するローラを備えたラック・ピニオン式ステアリング装置において、前記背面を曲面とし、ローラで支持したこと、を要旨としている。

本発明の電動パワーステアリング装置によれば、Ｙ型ラックシャフトの背面とローラとの接触が転がり接触になるため、摩耗が低減するので、操舵性を向上できる。また、逆入力が入力された場合でも、Ｙ型ラックシャフトの背面とローラと摩擦が減少するので、異音の発生を低減できる。

請求項２に記載の発明は、前記背面と前記ローラの曲面が接触角４７〜６５度を有し、前記ローラの曲率は前記Ｙ型ラックシャフトの直径の０．５２〜０．５７倍としたこと、を要旨としている。即ち、Ｙ型ラックシャフトに逆入力が加わり傾いた場合であっても、その背面がローラから外れる方向に移動することを防止できる。

請求項３に記載の発明は、前記ローラは低摩擦性のブッシュを介して前記ピンにより軸支したことを要旨としている。即ち、ローラの回転時の摩擦を低減できるため、ラックガイドの摩耗を低減でき、操舵性のよいステアリングができる。

以上のように本発明によれば、ラックシャフト及びラックガイドの摩耗を低減した操舵性の良いステアリング装置を提供できる。

本発明装置の断面図本発明装置の部品構成を示す組み立て前の部品図ラックシャフトとローラの曲率半径比の最適範囲を示す図ラックシャフトとローラの構造図

以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明のＹ型ラックシャフトを備えるラック・ピニオン式ステアリング装置は、図１に示すように、図略のハンドルからの回転を伝達する入力軸とトーションバ１を介して相対回転可能に連結され出力軸２と、この出力軸２に設けられているピニオン軸３と噛合する操向機構のＹ型ラックシャフト４（以下ラックシャフトという）と、ラックハウジング５内に摺動自在に嵌挿されたラックガイド６にピン９を介して回転可能に軸支されたローラ２０と、このローラ２０によってピニオン３に噛合するラックシャフト４をピニオン３に押圧支持するため、ラックハウジング５に螺合したスプリング受け部材７とラックガイド６との間に介装されたスプリング８とから構成されている。

図２は本発明のラックガイドの断面図を示し、ラックシャフト４の背面部４aと接触するローラ２０の接触部２０aは曲面となっており、前記ラックシャフト４の背面部４aとローラ２０との接触角Θは４７〜６５度を有し、ラックシャフト４の曲率Ｒ１及びローラ２０の曲率R２はラックシャフト４の直径の０．５２〜０．５７倍となるように設定され、曲面の2箇所で接触して、安定して低面圧になるようにすることで、背面部４aがローラ２０から外れる方向に移動するのを防止する。

図３にラックシャフト４とローラ２０の半径曲率比Ｂｄ比接触面圧とから求めた最適な範囲との関係を示しているが、ラックシャフト４の背面部４aとローラ２０との接触角Θは４７〜６５度に設定し、さらにラックシャフト４とローラ２０の曲率半径比を異ならせることで、接触面圧が変化するが、許容面圧が２０００ＭＰａ以下になる限界が最大曲率半径比となり、最小曲率半径比が最小値がローラから外れる限界（肩乗り上げ限界）になるように設定している。この構成にすることで、ラックシャフト４とローラが安定した接触状態となり、転がりによる接触面の低摩擦化と摩耗低減ができる。

さらに図４にローラ部の組み付け前の部品図を示しているが、２０はラックシャフト４をピニオン３に押圧支持するローラであり、前記ローラ２０に相当するものである。９は前記ローラ２０を軸支するピンである。２１aはローラ２０の左側に圧入される左ブッシュであり、２１ｂはローラ２０の右側に圧入される右ブッシュである。この左ブッシュ２１a並びに右ブッシュ２１bのそれぞれは、左右端にフランジ２１ｃ、２１ｄが形成されたハット型である。

前記左ブッシュ２１a並びに右ブッシュ２１ｂは低摩擦性のものである。この低摩擦性の左ブッシュ２１a並びに右ブッシュ２１ｂは、例えばフッ素樹脂等の合成樹脂材あるいは低摩擦加工した金属材によるものである。

前記各部品は図５で示すように組み付けられる。即ち、左ブッシュ２１a並びに右ブッシュ２１ｂをそれぞれに圧入したローラ２０をラックガイド6内に挿入し、ピン９をラックガイド６から左ブッシュ２１a並びに右ブッシュ２１ｂに通してローラ２０をラックガイド６に回転可能に軸支する。

また、左ブッシュ２１a並びに右ブッシュ２１ｂはフランジ２１ｃ、２１ｄを含めて低摩擦性であるため、前記ラックガイド６の内側壁とフランジ２１ｃ、２１ｄとの摺接面及び左ブッシュ２１a並びに右ブッシュ２１ｂとピン９との摺接面は滑りがよく、ローラ２０の回転の円滑性が確保される。

以上述べたように本発明によると、ローラ２０の回転時の摩擦を低減できるため、ローラ２０とラックガイド６及びピン９の摩耗を低減でき、またブッシュ２１ｃ、２１ｄを介してラックガイド６の内側壁に押圧されるとき、組付け誤差や部品の加工精度等によるブッシュ２１ｃ、２１ｄとラックガイドとのクリアランスをローラ２０で吸収し、ラックシャフトの変位によるピニオンとの歯打ち音や振動を確実に防止する。また、ブッシュは低摩擦性であり、ピン９及びラックガイド６とは円滑に対接するため、ローラ２０をピン９に支持するベアリングが不要であり、組付け作業が容易となると共に、コスト低減が図られる利点を有している。

４ラックシャフト、６ラックガイド、９ピン、２０ローラ、２１a 左ブッシュ、２１ｂ右ブッシュ、２１ｃフランジ、２１ｄフランジ

Claims

ラックハウジング内に摺動自在に嵌挿されたラックガイドにピンを介して回転可能に軸支され、ピニオンに噛合するＹ型ラックシャフトの背面をピニオン側に押圧支持するローラを備えたラック・ピニオン式操舵装置において、前記背面を曲面とし、この曲面を前記ローラで支持したことを特徴とするラック・ピニオン式ステアリング装置。
前記背面とローラの曲面が接触角４７〜６５度を有し、前記ローラの曲率は前記Ｙ型ラックシャフトの直径の０．５２〜０．５７倍としたことを特徴とする請求項１に記載のラック・ピニオン式ステアリング装置。
前記ローラは低摩擦性のブッシュを介して前記ピンにより軸支したことを特徴とする請求項１および２に記載のラック・ピニオン式ステアリング装置。