JP2016203838A - ラック・ピニオン式ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ラトル音の発生を抑制しつつ部品点数も抑制した予圧機構を備えたラック・ピニオン式ステアリング装置を提供する。
【解決手段】操舵入力軸に形成されたピニオン歯と、該ピニオン歯と噛合するラック歯が形成されたラック軸と、該ラック軸を軸線方向に移動可能に案内するギヤハウジングと、を備えたラック・ピニオン式ステアリング装置において、前記ギヤハウジングは、前記ピニオンを支持するためのピニオン側ハウジングと前記ラックを案内するためのラック側ハウジングとを有し、前記ピニオン側ハウジングと前記ラック側ハウジングとは互いに分離され、前記ラック歯と前記ピニオン歯間の予圧を調整可能なスペーサを介して連結されている。

【選択図】図２

Description

この発明は、車両用のラック・ピニオン式ステアリング装置に関する。

車両用のラック・ピニオン式ステアリング装置は、ステアリングホイールが取付けられたステアリングシャフトにインタミシャフト等を介して連結されたピニオン軸の回転を、ギヤ機構を介してラック軸に伝達してラック軸の端部に取付られているタイロッドを移動させ、操向車輪の向きを操作するように構成されている。

このようなラック・ピニオン式ステアリング装置では、車両の巾方向に水平に延びたラック軸に、ステアリングホイールからの回転力がピニオン歯とラック歯を介して伝達される構造のラック・ピニオン式のギヤ装置が使用されている。ギヤ装置は、ラック歯とピニオン歯とが衝突することによって発生するラトル音を抑制するために、ラック歯をピニオン歯との噛合方向に押圧して予圧を付与し、ピニオン歯とラック歯との間でのバックラッシを除去することで、ラトル音の発生を抑制するように構成されている。

図４は、上述した従来の、ラック軸１０３の背面ををローラ１０８を介して押圧する形式のギヤ装置の一例（特許文献１）を説明する断面図である。ギヤ装置は、ハウジング１０４の内部に操舵入力軸１０２及びラック軸１０３が配置された構成とされている。操舵入力軸１０２は、一対の玉軸受１０５、１０６により回転自在に支承され、ラック軸１０３は軸線方向（紙面に垂直方向）に移動可能に配置されている。ラック軸１０３のラック歯１０３ａは、操舵入力軸１０２に一体に形成されたピニオン歯１０２ａと噛合している。

ハウジング１０４の内部には、ラック軸１０３の背面側（操舵入力軸１０２と反対側）に、枢支ピン１０７に回転自在に支持されたローラ１０８が配置されている。枢支ピン１０７はローラホルダ１１５に支持され、このローラホルダ１１５は、支持キャップ１１７に支持された押しばね１１６によって、ラック軸１０３方向に付勢されている。従って、押しばね１１６の付勢力がローラ１０８を介してラック軸１０３背面側に作用し、ラック軸１０３のラック歯１０３ａが操舵入力軸１０２のピニオン歯１０２ａと噛合する方向に予圧が付与されている。

特開平７−２２８２６１号公報

かかる構成とすることで、ピニオン歯１０２ａとラック歯１０３ａとの間でのバックラッシを除去することができ、ラトル音の発生を抑制することが可能となっている。しかしながら、上記構成においては、予圧を付与するために、ローラホルダ１１５や押しばね１１６や支持キャップ１１７のような部品が必要となり、どうしても部品点数が多くなってしまう。部品点数が増加すると組み立て工数も増加するために、コストアップの要因となる。

本発明は、かかる問題点に鑑み、ラトル音の発生を抑制しつつ部品点数も抑制した予圧機構を備えたラック・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。

上記目的を達成するため、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、以下のように構成される。
操舵入力軸に形成されたピニオン歯と、該ピニオン歯と噛合するラック歯が形成されたラック軸と、該ラック軸を軸線方向に移動可能に案内するギヤハウジングと、を備えたラック・ピニオン式ステアリング装置において、
前記ギヤハウジングは、前記ピニオンを支持するためのピニオン側ハウジングと前記ラックを案内するためのラック側ハウジングとを有し、
前記ピニオン側ハウジングと前記ラック側ハウジングとは互いに分離され、前記ラック歯と前記ピニオン歯間の予圧を調整可能なスペーサを介して連結されているラック・ピニオン式ステアリング装置。

本発明のラック・ピニオン式ステアリング装置は、ピニオン側ハウジングとラック側ハウジングとを互いに分離し、ラック歯とピニオン歯間の予圧を調整可能なスペーサを介して連結したことにより、スペーサの材質、幅（厚み）によって、部品点数を抑えながら、ラック歯とピニオン歯間の予圧を適切に調整されたラック・ピニオン式ステアリング装置を提供することができる。

本発明に係るラック・ピニオン式ステアリング装置の説明図である。 図１のＡ方向から見たピニオン軸断面図である。 図２のＢ−Ｂ断面図である。 従来のギヤ装置の断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図１〜３を参照して詳細に説明する。図1に示すように、ラック・ピニオン式ステアリング装置１は、ステアリングホイール（不図示）とステアリングシャフト（不図示）等を介して連結された操舵入力軸であるピニオン軸２と、ピニオン軸２に形成されたピニオン歯２ａ（図２参照）と噛合するラック歯３ａ（図３参照）が形成されたラック軸３と、ラック軸３を軸線方向（図１の左右方向）に移動可能に案内するギヤハウジング４と、を備えている。

ラック軸３の両端はタイロッド１０、１１に連結され、ステアリングホイールを操作すると、この動きがピニオン軸２に伝達され、ピニオン軸２の回転によりラック軸３が左右に移動する。ラック軸３が左右に移動してタイロッド１０、１１を移動させることで、操向車輪（不図示）に舵角が与えられる。なお、図１で符号１２、１３は、ギヤハウジング４を車体に装着するための取付部を示しており、図示しない取付ボルトを介して取付部１２、１３を車体フレームに固定する。

図２（以下図２を中心に説明を進める）に示すように、ピニオン軸２の一端には、ピニオン歯２ａが形成されている。ピニオン軸２の図中左側には、ピニオン歯２ａと噛合するラック歯３ａ（図３参照）が形成されたラック軸３が、軸線方向（紙面に垂直方向）に移動可能に設けられている。

ギヤハウジング４は、これらピニオン軸２及びラック軸３を収容しており、互いに分離したピニオン側ハウジング４ａとラック側ハウジング４ｂとを有している。ギヤハウジング内には更に、ラック軸３をピニオン軸２側に付勢するためのガイドローラ８が設けられている。

ピニオン側ハウジング４ａは、ピニオン軸２を一対の軸受５、６を介して回転自在に支持している。各軸受５、６が取付けられる部分は円筒状に形成されており、軸受がピニオン側ハウジング４ａから脱落しないようになっている。また、ラック軸３が配置された側は、図２に示す位置では、ピニオン歯２ａがラック歯３ａと噛合可能なように開口されている。

ラック側ハウジング４ｂは、全体的には図１に示すように、筒状の細長い部材であり、端部内周に設けられたすべり軸受であるラックブッシュ（不図示）を介して、ラック軸３を軸線方向に摺動自在に支持している。ラック側ハウジング４ｂのピニオン側ハウジング４ａが設けられている位置（図２に示す位置）においては、ラック歯３ａとピニオン歯２ａとが互いに噛合できるように、ピニオン軸２側に開口している。

ガイドローラ８は、ラック軸３の背面側（ピニオン軸２と反対側）に配置されたシャフト７の周りに回動自在に支持されている。ガイドローラ８の外周面には凹状の溝８ａが形成されており、この溝８ａがラック軸３の背面と当接係合している。ガイドローラ８を支持しているシャフト７は、ラック側ハウジング４ｂのサポート部４ｃと当接しており、シャフト７がピニオン歯２ａから離隔する方向への移動が阻止されている。

このため、シャフト７に支持されたガイドローラ８、及びガイドローラ８と当接係合しているラック軸３のピニオン歯２ａから離隔する方向への移動が阻止されるようになっている。これにより、ラック歯３ａがピニオン歯２ａと適切な予圧をもって噛合関係となる位置にて、ラック側ハウジング４ｂとピニオン側ハウジング４ａとを後述するスペーサ９を介して連結することで、この適切な噛合関係が維持できるようになっている。ピニオン側ハウジング４ａとラック側ハウジング４ｂとは、締結部材１４（図３参照）により連結されている。

スペーサ９は、ピニオン側ハウジング４ａとラック側ハウジング４ｂとの間に設けられている。このスペーサ９は、ラック歯３ａのピッチ線３ｂとピニオン歯２ａのピッチ円２ｂの接線とが互いに平行に維持できるようになっていれば、どのような構造であっても良く、鋼等の金属板、樹脂やゴム等の弾性体、バネやダンパー等の機械要素を用いることができる。予圧量は、金属板を用いた場合は金属板の厚み、すなわちラック歯とピニオン歯間の距離をもって、弾性体を用いた場合は材料の弾性率、すなわちラック歯とピニオン歯間に作用する付勢力をもって、機械要素を用いた場合はその剛性係数や減衰係数をもって調整する。

次に、本実施形態の作用を説明する。

本実施形態のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置１は、図１に示すように、ステアリングホイールの操作によりピニオン軸２が回転すると、この回転運動は、ピニオン歯２ａとラック歯３ａとの噛合によりラック軸３の軸線方向の直線運動に変換されて車輪が操舵される。

このとき、ピニオン歯２ａとラック歯３ａとの間に離間力が作用して、ピニオン歯２ａとラック歯３ａとの間にバックラッシが発生しようとする。しかし、スペーサ９を介してピニオン側ハウジング４ａとラック側ハウジング４ｂとを連結しているので、ラック歯３ａがピニオン歯２ａと適切な予圧をもって噛合関係に維持されている。このため噛合部におけるバックラッシの発生が防止され、ラトル音の発生を抑止することができる。さらに、適切に予圧調整された状態でラック歯３ａがピニオン歯２ａと噛合関係に維持されているため、ステアリングホイールの操作は滑らかで、操舵フィーリングは良好に維持される。

また、凹凸のある路面を走行すると、車輪側からラック軸３に走行に伴う反力が伝達される。この反力には、ときとして周期性のない大きな衝撃力が発生する場合があり、ピニオン歯２ａとラック歯３ａとが離間し、元に戻る際にピニオン歯２ａとラック歯３ａ同士が干渉してラトル音などの異音が生じる虞がある。

しかしこの場合も、スペーサ９を介してピニオン側ハウジング４ａとラック側ハウジング４ｂとを連結しているので、ラック歯３ａがピニオン歯２ａと適切な予圧をもって噛合関係を維持され、噛合部における衝突による異音の発生が抑制される。

以上説明したように、本実施形態によれば、ピニオン側ハウジング４ａとラック側ハウジング４ｂとを互いに分離し、ラック歯３ａとピニオン歯２ａ間の予圧を調整可能なスペーサ９を介して連結したことにより、部品点数を抑えながら、ラック歯３ａとピニオン歯２ａ間が適切に予圧を調整されたラック・ピニオン式ステアリング装置を提供することができる。

１ ラック・ピニオン式ステアリング装置
２ ピニオン軸
２ａ ピニオン歯
３ ラック軸
３ａ ラック歯
４ ギヤハウジング
４ａ ピニオン側ハウジング
４ｂ ラック側ハウジング
５ 軸受
６ 軸受
７ シャフト
８ ガイドローラ
９ スペーサ

Claims (1)

1. 操舵入力軸に形成されたピニオン歯と、該ピニオン歯と噛合するラック歯が形成されたラック軸と、該ラック軸を軸線方向に移動可能に案内するギヤハウジングと、を備えたラック・ピニオン式ステアリング装置において、
   前記ギヤハウジングは、前記ピニオンを支持するためのピニオン側ハウジングと前記ラックを案内するためのラック側ハウジングとを有し、
   前記ピニオン側ハウジングと前記ラック側ハウジングとは互いに分離され、前記ラック歯と前記ピニオン歯間の予圧を調整可能なスペーサを介して連結されていることを特徴とするラック・ピニオン式ステアリング装置。
   

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