JP2016128311A - ラックガイド機構 - Google Patents

Abstract

【課題】外力が作用してラックガイドの底面が収容室の底面に衝突するおそれがある場合にのみ、ラックガイドに作用する付勢力を高めることができるラックガイド機構を提供する。
【解決手段】ラックガイド機構１０であって、ラック軸６に向かって開口する収容室１２が形成されたハウジング１１と、ハウジング１１に螺合して収容室１２の底壁を形成するスクリュー１３と、収容室１２内に収容されてラック軸６を支持するラックガイド１４と、収容室１２の底面１３ａとラックガイド１４との間に介在し、ラックガイド１４をラック軸６側に常時付勢する圧縮コイルばね１５と、を備え、収容室１２の底面１３ａと、収容室１２の底面１３ａに対向するラックガイド１４の対向面（１４ｂ、１７ａ）と、のいずれか一方には、自然長状態の弾性体１６が固定されていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ラックガイド機構に関する。

車両用ステアリング装置には、ピニオンギヤとラックギヤとを噛合させ、ステアリング操作に伴うピニオン軸の回転運動をラック軸の往復運動に変換するラックアンドピニオン式のものがある。
このようなラックアンドピニオン式のステアリング装置には、下記特許文献に示すように、ピニオンギヤとラックギヤとのバックラッシュを低減させるため、ラックガイド機構が一般的に設けられている。
また、従来のラックガイド機構は、ラック軸を支持するラックガイドと、ラックガイドをラック軸側に常時付勢する圧縮コイルばねと、ラックガイドが収容される収容室が形成されたハウジングと、収容室の底壁を形成するスクリューと、を備えている。

特開２００７−２０３８３６号公報

ところで、ラック軸の両端には、タイロッドを介して車輪が連結されている。このため、車輪に入力された外力がラック軸に伝達し、ラック軸が圧縮コイルばねの付勢力に抗ってラックガイドを押圧する場合がある。この結果、ラックガイドの底面が収容室の底面に接触して打音（接触音）が発生するという問題がある。

このような問題に対し、ハウジングに対するスクリューのねじ込み量を増やすことで圧縮コイルばねの付勢力を高めたり、圧縮コイルばねの他にラックガイドをラック軸側に常時付勢する皿ばねを設けたりすることが考えられる。
しかしながら、上記方法によれば、ラック軸に外力が作用していない場合にも大きな付勢力が作用し、ラックガイドとラック軸との摩擦力が高くなってしまう。この結果、ラックガイドに対するラック軸の円滑な摺動が損なわれ、操舵感の悪化を招くおそれがある。
このため、外力が作用してラックガイドの底面が収容室の底面に衝突するおそれがある場合にのみ、ラックガイドに作用する付勢力を高めることができるラックガイド機構の開発が望まれていた。

本発明は、前記した課題を解決するためになされたものであり、外力が作用してラックガイドの底面が収容室の底面に衝突するおそれがある場合にのみ、ラックガイドに作用する付勢力を高めることができるラックガイド機構を提供することを課題とする。

前記する課題を解決するため、本発明に係るラックガイド機構は、ラック軸に向かって開口する収容室が形成されたハウジングと、前記ハウジングに螺合して前記収容室の底壁を形成するスクリューと、前記収容室内に収容されて前記ラック軸を支持するラックガイドと、前記収容室の底面と前記ラックガイドとの間に介在し、前記ラックガイドを前記ラック軸側に常時付勢する圧縮コイルばねと、を備えるラックガイド機構であって、前記収容室の底面と、前記収容室の底面に対向する前記ラックガイドの対向面と、のいずれか一方には、自然長状態の弾性体が固定されていることを特徴とする。

前記発明によれば、弾性体が自然長状態であるため、ラックガイドの対向面又は収容室の底面が弾性体に衝突しない限り、弾性体の弾性力がラックガイドに作用しない。このため、ラックガイドの底面と収容室の底面とが衝突するような外力が作用していない場合、ラックガイドに作用する付勢力は、圧縮コイルばねの弾性力のみとなり、ラックガイドに対するラック軸の円滑な摺動を確保でき、良好な操舵感を得ることができる。
また、ラックガイドがラック軸に押圧されてラックガイドの対向面又は収容室の底面が弾性体に衝突した場合、ラックガイドには、圧縮コイルばねの弾性力の他に弾性体の弾性力も作用する。このため、ラックガイドに作用する付勢力が高まり、ラックガイドは、収容室の底面に衝突することなくラック軸側に復帰（移動）し、打音の発生が回避される。

また、前記発明において、前記弾性体は、前記収容室の底面と前記ラックガイドの対向面とのいずれか他方に対して、前記ラックガイドの移動方向に離間していることが好ましい。

ここで、弾性体が収容室の底面と前記ラックガイドの対向面とのいずれか他方に当接している場合、圧縮コイルばねの付勢力を高めるためにスクリューのねじ込み量を増加させると、弾性体が押し潰されて弾性体の弾性力がラックガイドに作用する。
このため、スクリューのねじ込み量を増加させて圧縮コイルばねの弾性力を高めるという調整作業ができないおそれがあった。
一方で、前記構成によれば、弾性体が収容室の底面と前記ラックガイドの対向面とのいずれか他方に離間しているため、スクリューのねじ込み量を増加させても弾性体が押し潰され難い。
以上から、前記構成によれば、スクリューのねじ込み量を増加させて、圧縮コイルばねの弾性力を高めるという調整作業を行うことができる。

また、前記発明において、前記ラックガイドの底面には、前記収容室の底面に向って開口して前記圧縮コイルばねが収容される収容穴が形成され、前記ラックガイドの対向面は、前記ラックガイドの底面である環状の環状面と、前記収容穴の底面を成す収容底面と、であってもよい。

また、前記発明において、前記弾性体は、前記ラックガイドの対向面に固定される場合において、前記環状面に固定されることが好ましい。
または、前記発明において、前記弾性体は、前記収容室の底面に固定される場合において、前記環状面に対向する部位に固定されることが好ましい。

前記する構成によれば、ラックガイドの環状面（底面）と収容室の底面との間に弾性体が介在し、ラックガイドの底面と収容室の底面との接触を回避することができる。

また、前記発明において、記弾性体は、前記ラックガイドの対向面に固定される場合において、前記収容底面に固定されてもよい。

また、前記発明において、前記弾性体は、前記収容室の底面に固定される場合において、前記収容底面に対向する部位に固定されてよい。

本発明によれば、外力が作用してラックガイドの底面が収容室の底面に衝突するおそれがある場合にのみ、ラックガイドに作用する付勢力を高めることができるラックガイド機構を提供することができる。

電動パワーステアリング装置の概略構成図である。 実施形態に係るラックガイド機構の構成を示す断面図である。 ラックガイドが収容室の底面側に移動した状態を示す断面図である。 変形例に係るラックガイド機構の構成を示す断面図である。

本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、実施形態では、本発明のラックガイド機構が電動パワーステアリング装置に適用した例を挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものでなく、油圧式のパワーステアリング装置や、マニュアルのステアリング装置に適用してもよい。

図１に示すように、電動パワーステアリング装置１は、２つのラックギヤ（ハンドル側）５ｂ、ラックギヤ（アシスト側）５ｃが形成されたラック軸６を有するステアリング機構２と、ラック軸６に補助操舵力を与える補助トルク機構３と、を備えたラックアシスト式の装置である。

ステアリング機構２は、運転者が操作するステアリングホイール４ａと、ステアリングホイール４ａの操作により回転するステアリング軸４ｂと、ステアリング軸４ｂの下部側に図示しないトーションバーを介して設けられるピニオン軸４ｃと、両端にタイロッド７，７を介して左右の操舵車輪８、８が連結されるラック軸６と、を備えている。また、ピニオン軸４ｃのピニオンギヤ（ハンドル側）５ａは、ラック軸６のラックギヤ（ハンドル側）５ｂに噛合している。そして、運転者がステアリングホイール４ａを回転させると、ラック軸６が左方又は右方へ移動して左右の操舵車輪８，８が操舵される。

補助トルク機構３は、アシスト用モータ３０と、ウォームギヤ機構３１と、ピニオンギヤ（アシスト側）３２ａが形成されたアシスト軸３２と、を備え、アシスト軸３２のピニオンギヤ（アシスト側）３２ａがラック軸６のラックギヤ（アシスト側）５ｃに噛合している。
ウォームギヤ機構３１は、アシスト用モータ３０に軸着されたウォーム３３と、ウォーム３３に噛合するウォームホイール３４と、を備えている。ウォームホイール３４はアシスト軸３２に軸着されている。補助トルク機構３は、ステアリングホイール４ａに加えられたトルクが図示しないトルクセンサで検出され、その検出したトルクに応じて図示しない制御装置によりアシスト用モータ３０が駆動制御される。これにより、ウォームギヤ機構３１およびアシスト軸３２を介して、アシスト用モータ３０の発生トルクが、補助操舵力としてラック軸６に伝達される。

また、図２に示すように、電動パワーステアリング装置１は、ステアリング機構２におけるピニオンギヤ（ハンドル側）５ａとラックギヤ（ハンドル側）５ｂとのバックラッシュを低減させるため、ラックガイド機構１０を備えている。
以下の説明において、ラック軸６に外力が伝達されておらず、ピニオンギヤ（ハンドル側）５ａとラックギヤ（ハンドル側）５ｂとが離間していない状態を通常状態と称する。
なお、本実施形態では、ラックガイド機構１０をステアリング機構２におけるピニオンギヤ（ハンドル側）５ａとラックギヤ（ハンドル側）５ｂとに適用した例を挙げて説明するが、本発明はこれに限定されない。例えば、補助トルク機構３におけるピニオンギヤ（アシスト側）３２ａとラックギヤ（アシスト側）５ｃとに対し、本発明に係るラックガイド機構１０を適用しても良く、又は、ステアリング機構２と補助トルク機構３との両方に本発明に係るラックガイド機構１０を適用しても良い。

ラックガイド機構１０は、ラック軸６に向かって開口する収容室１２が形成されたハウジング１１と、ハウジング１１に螺合して収容室１２の底壁を形成するスクリュー１３と、収容室１２内に収容されてラック軸６を支持するラックガイド１４と、スクリュー１３とラックガイド１４との間に介在し、ラックガイド１４をラック軸６側に常時付勢する圧縮コイルばね１５と、スクリュー１３に固定された弾性体１６と、を備える。

ハウジング１１は、ピニオン軸４ｃやラック軸６等の各種の構成部品を収納するためのものである。
収容室１２は、ラック軸６から直線状に延びる略円柱状の貫通孔（空間）であり、ラック軸６を挟んでピニオン軸４ｃと反対側となるように形成されている。
以下、方向を説明する場合、収容室１２が延在する方向を「軸方向」と称し、軸方向でラック軸６が配置された方を「一端側」と称し、軸方向でラック軸６が配置されていない方を「他端側」と称して説明する。

また、収容室１２を臨むハウジング１１の内周面１１ａの他端側には、スクリュー１３を螺合させるためのねじ溝１１ｂが形成されている。

スクリュー１３は、略円柱状の部材であり、ハウジング１１に螺合することで収容室１２の他端側の閉塞する底壁を構成している。
スクリュー１３の一端面は、収容室１２の底面１３ａを構成している。以下、スクリュー１３の一端面を収容室１２の底面１３ａと称する。
スクリュー１３の他端面には、スクリュー１３を回転させるための治具が係合する係合穴１３ｂが形成されている。そして、係合穴１３ｂに治具を挿入して回転すると、ねじ溝１１ｂに案内されてスクリュー１３が軸方向の一端側又は他端側に移動する。

ラックガイド１４の一端面は、ラック軸６が当接（摺動）する摺動面１４ａを構成しており、ラック軸６の外周面に対応して略円弧状に形成されている。
ラックガイド１４の他端面（以下、「底面」と称する）１４ｂには、収容室１２の底面１３ａに向って開口して圧縮コイルばね１５が収容される収容穴１７が形成されており、ラックガイド１４の底面１４ｂが環状面となっている。
また、収容室１２の底面１３ａに対向するラックガイド１４の対向面は、ラックガイド１４の底面（環状面）１４ｂと、収容穴１７の底面を成す収容底面１７ａと、である。
そのほか、ラックガイド１４の外周面には、周方向に延びる環状の溝１８が２つ形成されている。そして、各溝１８には、ハウジング１１の内周面１１ａを摺動するＯリング１９が嵌合されている。なお、本実施形態のラックガイド１４は、Ｏリング１９が２つ設けられているが、本発明はこれに限定されない。

圧縮コイルばね１５は、軸方向から視て収容室１２の略中央部に配置されている。
圧縮コイルばね１５の一端側は、ラックガイド１４の収容底面１７ａに固定され、圧縮コイルばね１５の他端側は、収容室１２の底面１３ａの中央部に固定されている。
ここで、通常状態における収容室１２の底面１３ａと収容底面１７ａとの距離Ｌ１は、圧縮コイルばね１５の自然長よりも短く設定され、圧縮コイルばね１５が軸方向に圧縮された状態となっている。このため、圧縮コイルばね１５の弾性力がラックガイド１４に常時作用し、ラックガイド１４がラック軸６側に常時付勢されている。
なお、通常状態における圧縮コイルばね１５の弾性力は、ラック軸６がラックガイド１４の摺動面１４ａに対して円滑に摺動できるように設定されている。

弾性体１６は、弾性変形可能であり、高いバネレートを有するゴムである。本実施形態の弾性体１６は、軸方向から視て環状を呈しており、ラックガイド１４の底面（環状面）１４ｂに対向するように、収容室１２の底面１３ａに固定されている。
なお、弾性体１６の固定方法に関し、弾性体１６の材質が例えばゴムの場合には、ハウジング１１に螺合する前のスクリュー１３に焼き付けることで、固定することができるが、本発明においては特に限定されない。

弾性体１６の厚み（軸方向の長さ）Ｌ３は、通常状態におけるラックガイド１４の底面１４ｂと収容室１２の底面１３ａとの間の距離Ｌ２よりも短く、通常状態において、弾性体１６は、自然長状態で収容室１２の底面１３ａに固定されている。
このため、通常状態において、弾性体１６の弾性力がラックガイド１４に作用しない。よって、ラックガイド１４に作用する付勢力が圧縮コイルばね１５の弾性力のみとなる。

また、弾性体１６は、ラックガイド１４の底面１４ｂに対して軸方向（ラックガイド１４の移動方向）に離間し、弾性体１６とラックガイド１４の底面１４ｂの間に隙間Ｓが形成されている。このため、スクリュー１３のねじ込み量を隙間Ｓ分だけ増加させても、弾性体１６がラックガイド１４の底面１４ｂに押し潰されることがなく、圧縮コイルばね１５の弾性力の調整を行うことができる。

つぎに、操舵車輪８に外力が入力されてラック軸６が圧縮コイルばね１５の付勢力に抗ってラックガイド１４を軸方向他端側へ押圧した場合について説明する。

ラックガイド１４を押圧する押圧力が小さい場合、ラックガイド１４の移動量も小さく、ラックガイド１４の底面１４ｂと弾性体１６とが接触しない。このため、ラックガイド１４に作用する付勢力は、圧縮コイルばね１５の弾性力のみとなる。そして、ラックガイド１４は、圧縮コイルばね１５の弾性力（付勢力）によりラック軸６側に戻る。

また、ラックガイド１４を押圧する押圧力が大きく、ラックガイド１４の底面１４ｂが収容室１２の底面１３ａに衝突するおそれがある場合、図３に示すように、ラックガイド１４の底面１４ｂが弾性体１６に衝突し、弾性体１６がラックガイド１４により押し潰される。
すると、ラックガイド１４には、圧縮コイルばね１５の弾性力のほかに、弾性体１６の弾性力が作用するようになり、ラックガイド１４をラック軸６側に移動させようとする付勢力を大きくなる。この結果、ラックガイド１４は、収容室１２の底面１３ａに接触することなくラック軸６側に戻る。

以上、実施形態によれば、弾性体１６を設けているものの、通常状態では弾性体１６の弾性力がラックガイド１４に作用しないため、ラックガイド１４に作用する付勢力が圧縮コイルばね１５の弾性力のみとなる。この結果、ラック軸６は、ラックガイド１４の摺動面１４ａに対して円滑に摺動し、良好な操舵感が得られる。
また、外力が作用してラックガイド１４の底面１４ｂが収容室１２の底面１３ａに衝突するおそれがある場合、ラックガイド１４に作用する付勢力が向上するため、ラックガイド１４の底面１４ｂと収容室１２の底面１３ａとが衝突し難く、打音の発生が抑制される。

また、実施形態によれば、弾性体１６がラックガイド１４の底面（環状面）１４ｂに対向する部位に固定されており、ラックガイド１４の底面１４ｂと収容室１２の底面１３ａとの間に弾性体１６が介在している。このため、ラックガイド１４の底面１４ｂと収容室１２の底面１３ａとの衝突が回避され、打音の発生を確実に防止することができる。

以上、実施形態に係るラックガイド機構１０について説明したが、本発明はこれに限定されるものでない。
本実施形態では、弾性体１６が固定される部位が、ラックガイド１４の底面（環状面）１４ｂに対向する位置となっているが、ラックガイド１４の底面（環状面）１４ｂに弾性体１６を固定してもよい。
そのほか、ラックガイド１４の収容底面１７ａに円柱状の弾性体１６Ａを固定したり（図４参照）、又は収容室１２の底面１３ａの中央部に円柱状の弾性体１６Ａを固定したりしてもよい。
ただし、ラックガイド１４の収容底面１７ａや収容室１２の底面１３ａの中央部に弾性体１６Ａを固定する場合、弾性体１６Ａが短いと、弾性体１６Ａが収容室１２の底面１３ａ（又は収容底面１７ａ）に衝突することなく、ラックガイド１４の底面１４ｂが収容室１２の底面１３ａに衝突するおそれがある。
このため、ラックガイド１４の収容底面１７ａや収容室１２の底面１３ａの中央部に弾性体１６Ａを固定する場合には、図４に示すように、弾性体１６Ａと収容室１２の底面１３ａ（又は収容底面１７ａ）との距離Ｌ４が、通常状態におけるラックガイド１４の底面１４ｂと収容室１２の底面１３ａとの距離Ｌ２よりも短くなるように、弾性体１６Ａの長さを設定する必要がある。

また、本実施形態の弾性体１６は環状に形成されているが、たとえば、突起状の弾性体を複数用意し、収容室１２の底面１３ａ又はラックガイド１４の底面１４ｂに環状に配置されるように固定してもよい。

また、本実施形態の弾性体１６は、対向するラックガイド１４の底面１４ｂに対して、離間しているが、本発明の弾性体１６は、自然長状態であればよい。
このため、弾性体１６の厚み（軸方向の長さ）Ｌ３と、通常状態におけるラックガイド１４の底面１４ｂと収容室１２の底面１３ａとの距離Ｌ２とが、同一であり、弾性体１６が対向する１４の底面１４ｂに当接していてもよい。

また、本実施形態の弾性体１６は、ゴムにより形成されているが、本発明はこれに限定されず、弾性変形可能なものであればよい。

１ 電動パワーステアリング装置
２ ステアリング機構
３ 補助トルク機構
４ｃ ピニオン軸
５ａ ピニオンギヤ（ハンドル側）
５ｂ ラックギヤ（ハンドル側）
５ｃ ラックギヤ（アシスト側）
６ ラック軸
１０ ラックガイド機構
１１ ハウジング
１２ 収容室
１３ スクリュー
１３ａ 底面
１４ ラックガイド
１４ｂ 底面
１５ 圧縮コイルばね
１６、１６Ａ 弾性体
１７ 収容穴
１７ａ 収容底面
３０ アシスト用モータ
３１ ウォームギヤ機構
３２ アシスト軸
３２ａ ピニオンギヤ（アシスト側）
３３ ウォーム
３４ ウォームホイール
Ｓ 隙間

Claims (7)

1. ラック軸に向かって開口する収容室が形成されたハウジングと、
   前記ハウジングに螺合して前記収容室の底壁を形成するスクリューと、
   前記収容室内に収容されて前記ラック軸を支持するラックガイドと、
   前記収容室の底面と前記ラックガイドとの間に介在し、前記ラックガイドを前記ラック軸側に常時付勢する圧縮コイルばねと、
   を備えるラックガイド機構であって、
   前記収容室の底面と、前記収容室の底面に対向する前記ラックガイドの対向面と、のいずれか一方には、自然長状態の弾性体が固定されている
   ことを特徴とするラックガイド機構。
2. 前記弾性体は、前記収容室の底面と、前記ラックガイドの対向面と、のいずれか他方に対して前記ラックガイドの移動方向に離間している
   ことを特徴とする請求項１に記載のラックガイド機構。
3. 前記ラックガイドの底面には、前記収容室の底面に向って開口して前記圧縮コイルばねが収容される収容穴が形成され、
   前記ラックガイドの対向面は、
   前記ラックガイドの底面である環状の環状面と、
   前記収容穴の底面を成す収容底面と、
   である
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のラックガイド機構
4. 前記弾性体は、前記ラックガイドの対向面に固定される場合において、前記環状面に固定される
   ことを特徴とする請求項３に記載のラックガイド機構。
5. 前記弾性体は、前記収容室の底面に固定される場合において、前記環状面に対向する部位に固定される
   ことを特徴とする請求項３に記載のラックガイド機構。
6. 前記弾性体は、前記ラックガイドの対向面に固定される場合において、前記収容底面に固定される
   ことを特徴とする請求項３に記載のラックガイド機構。
7. 前記弾性体は、前記収容室の底面に固定される場合において、前記収容底面に対向する部位に固定される
   ことを特徴とする請求項３に記載のラックガイド機構。
   

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