JP2021187208A

JP2021187208A - パワーステアリング装置

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Publication number: JP2021187208A
Application number: JP2020091619A
Authority: JP
Inventors: 明子渡邊; Akiko Watanabe; 靖志田原; Yasushi Shidahara
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2020-05-26
Filing date: 2020-05-26
Publication date: 2021-12-13

Abstract

【課題】アシスト側で発生したラックシャフトの振動を抑制する。【解決手段】操舵ピニオンシャフト１１０と、駆動源２２０と連結されるアシストピニオンシャフト１２０と、操舵ラック１３１、およびアシストラック１３２とを離間した位置に備えるラックシャフト１３０と、ラックシャフト１３０を収容するラックハウジング１４０と、アシストラック１３２近傍において、ラックハウジング１４０に対しラックシャフト１３０を軸方向に摺動可能に支持するラックブッシュ１５０と、ラックブッシュ１５０よりも操舵ラック１３１側に配置され、ラックシャフト１３０と当接可能な近傍までラックハウジング１４０の内面側から突出する突出部１６９を周方向の複数箇所に備える制振部材１６０と、を備えるパワーステアリング装置１００。【選択図】図２

Description

本発明は、転舵輪を転舵させる為に往復動するラックシャフトに対し操舵部材からの操舵力と駆動源からのアシスト力とが異なる位置に付与されるパワーステアリング装置に関する。

従来、転舵輪を転舵させるラックシャフトに対し、操舵部材からの操舵力と駆動源からのアシスト力とが異なる位置に付与されるパワーステアリング装置が存在している。例えば特許文献１には、ラックシャフトの２箇所にラックが設けられ、それぞれのラックに操舵力を付与するピニオンシャフトとアシスト力を付与するピニオンシャフトとが噛み合うパワーステアリング装置であって、ピニオンシャフトに対するラックシャフトの位置ずれを防止するため、ラックハウジングとラックシャフトとの間にブッシュを備えたパワーステアリング装置が記載されている。

特開２０１４−８４００１号公報

ところが、ラックシャフトの２箇所にラックが設けられ、それぞれのラックに操舵力を付与するピニオンシャフトとアシスト力を付与するピニオンシャフトとが噛み合うパワーステアリング装置において、アシスト力を付与するピニオンシャフトの回転に伴い、ラックシャフトに振動が発生する場合があることを発明者は、見出した。さらにラックシャフトの振動は、ラックブッシュを支点に増幅され操舵力を付与するピニオンシャフトとラックとの間で打音が発生することを見出すに至った。

本発明は、上記発明者の知見に基づきなされたものであり、打音の発生を抑制しうるパワーステアリング装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の１つであるパワーステアリング装置は、操舵部材に連結される操舵ピニオンシャフトと、アシスト力を発生させる駆動源と連結されるアシストピニオンシャフトと、前記操舵ピニオンシャフトと噛み合う操舵ラック、および前記アシストピニオンシャフトと噛み合うアシストラックとを離間した位置に備えるラックシャフトと、前記ラックシャフトを収容するラックハウジングと、前記アシストラックの近傍において、前記ラックハウジングに対し前記ラックシャフトを軸方向に摺動可能に支持するラックブッシュと、前記ラックブッシュよりも前記操舵ラック側に配置され、前記ラックシャフトと当接可能な近傍まで前記ラックハウジングの内面側から前記ラックシャフトに向かって突出する複数の突出部を周方向に所定の間隔で備える制振部材と、を備える。

本発明によれば、ラックブッシュを支点に増幅されたラックシャフトの振動を制振部材によって緩和でき、ラックシャフトとピニオンシャフトの噛み合い部における打音を抑制できる。

実施の形態に係るパワーステアリング装置を示す図である。実施の形態に係るラックハウジング、およびラックハウジングに収容される部品を分解して示す斜視図である。実施の形態に係る制振部材の近傍を断面で示す図である。制振部材の別例１を断面で示す図である。制振部材の別例２を断面で示す図である。

以下に、本発明に係るパワーステアリング装置の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の位置関係、および接続状態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下では複数の発明を一つの実施の形態として説明する場合があるが、請求項に記載されていない構成要素については、その請求項に係る発明に関しては任意の構成要素であるとして説明している。また、図面は、本発明を説明するために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。

図１は、パワーステアリング装置全体を示す図である。図２は、ラックハウジング、およびラックハウジングに収容される部品を分解して示す斜視図である。同図に示すように、パワーステアリング装置１００は、運転者が操舵部材２００を操作する操舵力をアシストするアシスト力を発生させ、操舵力と共に転舵輪２１０を転舵させる装置であって、操舵ピニオンシャフト１１０と、アシストピニオンシャフト１２０と、ラックシャフト１３０と、ラックハウジング１４０と、ラックブッシュ１５０と、制振部材１６０とを備えている。

操舵ピニオンシャフト１１０は、複数の軸体が自在継手により連結されたステアリングシャフト１１１を介して操舵部材２００に連結される部材であり、ラックハウジング１４０を貫通した状態でラックハウジング１４０にベアリングなどを介して軸支されている。

アシストピニオンシャフト１２０は、アシスト力を発生させる駆動源２２０と減速機２３０介して連結される部材であり、ラックハウジング１４０を貫通した状態でラックハウジング１４０にベアリングなどを介して軸支されている。

駆動源２２０は、アシストトルクを発生させる電動モータである。駆動源２２０には、モータ用のＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）であるＭＣＵ（ＭｏｔｏｒＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）が取り付けられている。駆動源２２０は、操舵部材２００により加えられたトルクや車速の情報を取得したＭＣＵに基づきアシストに適したトルクが出力される。

減速機２３０は、駆動源２２０の出力軸の回転速度を減速し、減速に対して反比例したトルクをアシストピニオンシャフト１２０に出力する装置である。本実施の形態の場合、減速機２３０は、駆動源２２０の出力軸に接続されるウォームシャフトとウォームシャフトに噛み合う出力歯車であるウォームホイールからなるウォーム減速機が採用されている。ウォームホイールは、アシストピニオンシャフト１２０に連結されている。

ラックシャフト１３０は、操舵ピニオンシャフト１１０と噛み合う操舵ラック１３１、およびアシストピニオンシャフト１２０と噛み合うアシストラック１３２とを離間した位置に備える棒状の部材である。

ラックシャフト１３０は、軸方向（図２中Ｘ軸方向）に長い断面略円形の棒状の部材であり、ラックハウジング１４０に収容されている。ラックシャフト１３０の両端部は、タイロッド１７０を介して転舵輪２１０に連結されている。ラックシャフト１３０は、操舵部材２００の回転に伴って回転する操舵ピニオンシャフト１１０と噛み合ってラックハウジング１４０に対して往復動する。また、アシストラック１３２と噛み合うアシストピニオンシャフト１２０を介して駆動源２２０に接続され、駆動源２２０からアシスト力が付与される。ラックシャフト１３０が軸方向に往復動することにより転舵輪２１０が旋回し、車両の操向が行われる。

ラックハウジング１４０は、ラックシャフト１３０、操舵ピニオンシャフト１１０、アシストピニオンシャフト１２０を収容する円筒状の筐体である。ラックハウジング１４０は、車両に固定され、内部に収容したラックシャフト１３０を軸方向にガイドする部材である。ラックハウジング１４０は、ラックシャフト１３０に交差して接触する操舵ピニオンシャフト１１０、およびアシストピニオンシャフト１２０がそれぞれ挿入される筒状の挿入部を備えている。ラックハウジング１４０は、例えばアルミニウム合金により形成される。また、ラックハウジング１４０の両端部には、ゴム等で形成された蛇腹管状のブーツ１８０が、取り付けられている。

ラックブッシュ１５０は、アシストラック１３２近傍において、ラックハウジング１４０に対しラックシャフト１３０を軸方向に摺動可能に支持する環状の部材である。本実施の形態の場合、ラックブッシュ１５０は、図示しないＯリングが外周に取り付けられており、Ｏリングを介してラックハウジング１４０の内部に取り付けられる。

ラックブッシュ１５０は、ラックシャフト１３０の全周を取り囲む環状の部材であり、例えば樹脂により形成されている。ラックブッシュ１５０は、ラックハウジング１４０と係合することによりラックシャフト１３０の軸周りの回転と軸方向の移動とが規制されている。ラックブッシュ１５０は、少なくともアシストピニオンシャフト１２０の延在方向と概ね平行な方向に沿ってラックシャフト１３０を挟んで押圧している。ラックブッシュ１５０は、自身の弾性力によりラックハウジング１４０とラックシャフト１３０との間で弾性的に付勢し、ラックハウジング１４０に対しラックシャフト１３０を支持している。

図３は、制振部材近傍を断面で示す図である。制振部材１６０は、ラックブッシュ１５０よりも操舵ラック１３１側に配置され、ラックシャフト１３０と当接可能な近傍までラックハウジング１４０の内面側からラックシャフト１３０に向かって突出する突出部１６９を備える環状の部材である。ラックシャフト１３０と当接可能な近傍とは、ラックシャフト１３０が静止している状態においては、ラックシャフト１３０の外周面から突出部１６９の先端が僅かに離れている、またはラックシャフト１３０に圧力を与えない程度に当接（接触）している状態（距離）であり、ラックシャフト１３０に振動が発生すると突出部１６９の先端が所定の圧力以上でラックシャフト１３０の外周面を押圧する状態（距離）を意味している。

制振部材１６０は、ラックブッシュ１５０と同様、図示しないＯリングが外周に取り付けられており、Ｏリングを介してラックハウジング１４０の内部に取り付けられる。制振部材１６０は、ラックシャフト１３０の全周を取り囲む円筒状の部材であり、例えば樹脂により形成されている。制振部材１６０は、ラックハウジング１４０と係合することによりラックシャフト１３０の軸周りの回転と軸方向の移動とが規制されている。

本実施の形態の場合、制振部材１６０は、操舵ピニオンシャフト１１０に対しラックブッシュ１５０の反対側に配置されている。これによれば、ラックシャフト１３０の振動の支点となるラックブッシュ１５０から離れた位置でラックシャフト１３０の振動を抑えるため、より効果的にラックシャフト１３０の振動を抑制できる。

制振部材１６０は、ラックシャフト１３０の中心軸ｃに対してねじれの位置であって中心軸ｃを挟む様に配置され相互に突出方向が逆向きの一対の第一突出部１６１と第三突出部１６３、および第二突出部１６２と第四突出部１６４とを備えている。突出部１６９は、ラックシャフト１３０の中心軸ｃに対して直交方向に突出し、中心軸ｃ方向に延在する突条である。第一突出部１６１と第二突出部１６２との間、および第三突出部１６３と第四突出部１６４との間はラックハウジング１４０に向かって窪みラックシャフト１３０の外周面の曲率半径よりも小さい凹曲面を有している。これによれば、ラックの進み角に基づく噛合い分力などにより中心軸ｃ周りに捩れる方向にラックシャフト１３０が振動した場合でも突出部１６９の対がラックシャフト１３０のねじれ振動を抑制するようにラックシャフト１３０を押圧し、効果的にねじれ振動を抑制することが可能となる。

以上のパワーステアリング装置１００によれば、駆動源２２０の稼働によりラックシャフト１３０のアシストラック１３２側に振動が発生し、ラックブッシュ１５０を支点として振動が増幅された場合に、制振部材１６０の突出部１６９の先端が操舵ラック１３１側のラックシャフト１３０の外周に当接してラックシャフト１３０の振動を抑制する。よって、操舵ラック１３１と操舵ピニオンシャフト１１０との噛み合い部における打音などを抑制することができる。

また、ラックシャフト１３０に振動が発生していない状況においては、突出部１６９の先端はラックシャフト１３０と当接可能な近傍位置に配置されているため、ラックシャフト１３０と突出部１６９との間にほとんど摩擦が発生せず、ラックシャフト１３０の往復動に対し制振部材１６０が摺動抵抗となることを抑制できる。

また、ラックシャフト１３０の径方向と交差する方向に突出部１６９を突出させることで、ラックシャフト１３０のねじれ振動に抗するトルクがラックシャフト１３０と突出部１６９との間の摩擦により発生するため、効果的にラックシャフト１３０のねじれ振動も抑制することができ、操舵ラック１３１と操舵ピニオンシャフト１１０との歯打ち音を低減させることが可能となる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。

例えば、図４に示すように、操舵ラック１３１の近傍においてラックシャフト１３０の周面に凹部１３３を設け、制振部材１６０の突出部１６９の先端を凹部１３３に挿入した状態で配置しても構わない。突出部１６９は、凹部１３３に挿入された状態であっても、ラックシャフト１３０と当接可能な近傍に突出部１６９が配置されており、突出部１６９とラックシャフト１３０との間には摩擦力がほとんど発生していない。

凹部１３３は、ラックシャフト１３０の軸方向に延在する溝形状であり、断面形状は図４に示す矩形ばかりでなく、円弧形状など任意の形状を採用しうる。凹部１３３の形成方法は特に限定されるものではないが、例えば、ラックシャフト１３０の周面に操舵ラック１３１を鍛造により形成する際に、ラックシャフト１３０の保持も兼ねて凹部１３３を同時に形成しても構わない。

また、図５に示すように、制振部材１６０の突出部１６９は、ラックシャフト１３０の中心軸ｃに向かって突出しても構わない。

本発明は、ラックシャフトに２つのピニオンシャフトが噛み合うパワーステアリング装置に利用可能である。

１００…パワーステアリング装置、１１０…操舵ピニオンシャフト、１１１…ステアリングシャフト、１２０…アシストピニオンシャフト、１３０…ラックシャフト、１３１…操舵ラック、１３２…アシストラック、１３３…凹部、１４０…ラックハウジング、１５０…ラックブッシュ、１６０…制振部材、１６１…第一突出部、１６２…第二突出部、１６３…第三突出部、１６４…第四突出部、１６９…突出部、１７０…タイロッド、１８０…ブーツ、２００…操舵部材、２１０…転舵輪、２２０…駆動源、２３０…減速機

Claims

操舵部材に連結される操舵ピニオンシャフトと、
アシスト力を発生させる駆動源と連結されるアシストピニオンシャフトと、
前記操舵ピニオンシャフトと噛み合う操舵ラック、および前記アシストピニオンシャフトと噛み合うアシストラックとを離間した位置に備えるラックシャフトと、
前記ラックシャフトを収容するラックハウジングと、
前記アシストラックの近傍において、前記ラックハウジングに対し前記ラックシャフトを軸方向に摺動可能に支持するラックブッシュと、
前記ラックブッシュよりも前記操舵ラック側に配置され、前記ラックシャフトと当接可能な近傍まで前記ラックハウジングの内面側から前記ラックシャフトに向かって突出する複数の突出部を周方向に所定の間隔で備える制振部材と、
を備えるパワーステアリング装置。
前記突出部の少なくとも１つは、
前記ラックシャフトの周面に設けられた凹部に挿入された状態で配置される
請求項１に記載のパワーステアリング装置。
前記制振部材は、
前記ラックシャフトの軸に対しねじれの位置であって前記軸を挟む様に配置され相互に突出方向が逆向きの一対の前記突出部を複数対備える
請求項１または２に記載のパワーステアリング装置。
前記制振部材は、
前記ラックシャフトの軸方向において、前記操舵ピニオンシャフトに対し前記ラックブッシュの反対側に配置される
請求項１から３のいずれか一項に記載のパワーステアリング装置。