JP2022134190A - ラックアンドピニオン式ステアリング装置 - Google Patents

ラックアンドピニオン式ステアリング装置 Download PDF

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Abstract

【課題】組立作業の作業効率の向上を図れる、ラックアンドピニオン式ステアリング装置の構造を実現する。【解決手段】ラック軸11を、アシスト側ピニオン軸と噛合するアシスト側ラック歯32が形成された非円形の断面輪郭形状を有するアシスト側ラック部35を有するものとする。ラック軸11を収容するラック収容部14の一部に、アシスト側ラック部35の軸方向の挿通が可能で、かつ、ラック軸11の中心軸回りのアシスト側ラック部35の回転を不能とする、輪郭形状が非円形の係合孔部22を設ける。【選択図】図5

Description

本発明は、ラックアンドピニオン式ステアリング装置に関する。
ラックアンドピニオン式のステアリング装置は、小型かつ軽量に構成でき、しかも剛性が高く良好な操舵フィーリングを得られるなどの理由から、自動車用のステアリング装置に広く使用されている。
ラックアンドピニオン式のステアリング装置は、ステアリングホイールの回転を、ステアリングシャフトや中間シャフトなどを介して、ピニオン軸に伝達する。そして、ピニオン軸の回転運動を、ラック軸の直線運動に変換することにより、左右の操舵輪に舵角を付与する。
ラック軸は、棒状部材であり、軸方向の一部にピニオン軸と噛合するラック歯を有する。ラック軸及びピニオン軸のそれぞれは、車体に固定されたハウジングに収容される。具体的には、ラック軸は、ハウジングのうち、略円筒形状を有するラック収容部の内側に、軸方向に関する往復移動を可能に配置される。ピニオン軸は、ハウジングのうち、有底円筒形状を有するピニオン収容部の内側に、回転自在に支持される。
特開2014-214810号公報
従来構造のステアリング装置においては、ラック収容部を軸方向に貫通したラック軸を挿通させる挿通孔の輪郭形状を、ラック収容部の軸方向の全長にわたり円形としている。このため、ステアリング装置の組立作業時に、挿通孔に挿通されたラック軸にピニオン軸を噛合させるまでは、ラック軸は、ラック収容部の内側でラック軸の中心軸回りに自由に回転可能である。したがって、従来構造のステアリング装置を組み立てる際には、ラック歯の向きがピニオン軸と噛合可能な向きとなるように、ピニオン軸を噛合させる以前に、ラック軸の位相を合わせる作業が必要になる。このため、ステアリング装置の組立工数が嵩み、組立作業の作業効率が低下する原因になる。
近年、ラックアンドピニオン式のステアリング装置には、さらなる軽量化と高出力化への対応が求められている。このような事情に鑑みて、特開2014-214810号公報(特許文献1)などには、ラック軸の重量を増大することなく、ラック歯の強度を向上できる構造が開示されている。すなわち、略円柱形状を有するラック軸のうちで、ラック歯が形成された部分(範囲)のみの断面輪郭形状を、3つの直線部と1つの円弧部とからなる略D字形とし、ラック歯の歯幅を大きくする構造が開示されている。ただし、特開2014-214810号公報にも、ピニオン軸とラック歯とを噛合させる前に、ラック歯の向きを、ピニオン軸と噛合可能となる向きに規制する技術は、一切記載されていない。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、組立作業の作業効率の向上を図れる、ラックアンド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。
また、本発明は、必要に応じて、組立作業効率の向上に加えて、ラック軸の重量を増大せずにラック歯の強度向上を図ることもできる、ラックアンド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。
本発明の一態様にかかるラックアンドピニオン式ステアリング装置は、ラック軸と、ピニオン軸と、ハウジングとを備える。
前記ピニオン軸は、前記ラック軸と噛合する。
前記ハウジングは、前記ラック軸を収容するラック収容部と、前記ピニオン軸を収容するピニオン収容部とを有する。
前記ラック軸は、前記ピニオン軸と噛合するラック歯が形成された、断面輪郭形状が非円形のラック部を有する。
前記ラック収容部は、前記ラック軸の軸方向に関する前記ラック部の挿通を可能とし、かつ、前記ラック軸の中心軸回りの前記ラック部の回転を不能とする、輪郭形状が非円形の係合孔部を有する。
本発明の一態様にかかるラックアンドピニオン式ステアリング装置では、前記ラック部の断面輪郭形状のうちの直線部を構成する、前記ラック部の外周面に備えられた少なくとも1つの平坦面部と、前記係合孔部の輪郭形状のうちの直線部を構成する、前記係合孔部の内周面に備えられた少なくとも1つの平坦面部とを、互いに略平行に配置し、かつ、近接対向させることができる。
本発明の一態様にかかるラックアンドピニオン式ステアリング装置では、前記ラック部の断面輪郭形状を、前記ラック歯が備えられた直線部とは別に、少なくとも1つ以上の直線部を有する形状とすることができる。
本発明の一態様にかかるラックアンドピニオン式ステアリング装置では、前記ラック部の断面輪郭形状を、前記ラック歯を挟んで配置された1対の直線部を含んで構成することができる。
本発明の一態様にかかるラックアンドピニオン式ステアリング装置では、前記ラック部を、3つの直線部と1つの円弧部とを有する略D字形の断面輪郭形状を有するものとし、前記係合孔部を、輪郭形状が3つの直線部と1つの円弧部とを有する略D字形のD字形孔とすることができる。
本発明の一態様にかかるラックアンドピニオン式ステアリング装置では、前記係合孔部を、輪郭形状が4つの直線部を有する略矩形の矩形孔とすることもできるし、たとえば五角形孔などの多角形孔、扇形孔などとすることもできる。また、前記係合孔部は、輪郭形状が、互いに平行な1対の直線部と前記1対の直線部の長さ方向両側の端部同士を接続する1対の円弧部とを有する、略長円形の長円形孔とすることもできる。
本発明の一態様にかかるラックアンドピニオン式ステアリング装置では、前記ラック軸を、前記ラック部から軸方向に外れた部分に断面輪郭形状が円形の軸状部をさらに有するものとし、前記ラック部(ラック歯)を、前記軸状部の外径と同じか又は前記軸状部の外径よりも大きな幅方向寸法を有するものとすることができる。
なお、ラック部に関して幅方向とは、ラック歯の歯幅方向に一致する方向を指す。
本発明の一態様にかかるラックアンドピニオン式ステアリング装置では、前記ピニオン軸を回転駆動する電動モータと、ステアリングホイールの操舵操作に伴って回転する、前記ピニオン軸とは異なる第2のピニオン軸と、をさらに備えることができる。
この場合、前記ラック軸は、前記ラック部から軸方向に外れた部分に、前記第2のピニオン軸と噛合する第2のラック歯が形成された第2のラック部をさらに有する。また、前記ハウジングは、前記第2のピニオン軸を収容する第2のピニオン収容部をさらに有する。
この場合、前記ラック部の幅方向寸法(ラック歯の歯幅)を、前記第2のラック部の幅方向寸法(第2のラック歯の歯幅)よりも大きくすることができる。
本発明によれば、組立作業の作業効率の向上を図れる、ラックアンドピニオン式ステアリング装置を実現できる。
図1は、実施の形態の第1例にかかるラックアンドピニオン式のステアリング装置を示す、模式図である。 図2は、実施の形態の第1例にかかるラックアンドピニオン式のステアリング装置から一部の部材を取り出して示す、分解斜視図である。 図3は、ラック軸の軸方向一方側部分及びその周囲に配置された部材を示す、断面図である。 図4は、ラック軸の軸方向他方側部分及びその周囲に配置された部材を示す、断面図である。 図5は、図4のA-A線断面図である。 図6は、図3のB-B線断面模式図である。 図7(A)は、ラック軸を取り出して示す平面図であり、図7(B)は、図7(A)のC-C線拡大断面図であり、図7(C)は、図7(A)のD-D線拡大断面図であり、図7(D)は、図7(A)のE-E線拡大断面図である。 図8は、ラック軸を取り出して示す斜視図である。 図9は、図4のF-F線断面模式図である。 図10は、図4のG-G線断面図である。 図11は、ラックブッシュを取り出して示す斜視図である。 図12は、実施の形態の第2例を示す、図2に相当する図である。
[実施の形態の第1例]
実施の形態の第1例について、図1~図11を用いて説明する。なお、以下の説明において、前後方向は、車両の前後方向を意味し、上下方向は、車両の上下方向を意味し、左右方向は、車両の幅方向を意味する。また、左右方向は、後述するラック軸11及びラック収容部14の軸方向に一致する。ラック軸11及びラック収容部14の軸方向に関して一方側とは、図1、図3、図4及び図7(A)の左側を指し、ラック軸11及びラック収容部14の軸方向に関して他方側とは、図1、図3、図4及び図7(A)の右側を指す。さらに、上下方向は、ラック軸11の幅方向に一致する。
〔ステアリング装置の全体構成〕
本例のラックアンドピニオン式のステアリング装置1は、図1に全体構成を示すように、デュアルピニオン式の電動パワーステアリング装置である。つまり、本例では、操舵側ピニオン軸10とアシスト側ピニオン軸13という2本のピニオンを用いて、操舵力とアシスト駆動力とをそれぞれ独立してラック軸11に入力するタイプの電動パワーステアリング装置を対象としている。
ステアリング装置1は、ステアリングホイール2と、ステアリングシャフト3と、ステアリングコラム4と、1対の自在継手5a、5bと、中間シャフト6と、ハウジング7と、操舵機構部8と、アシスト機構部9とを備える。
ステアリングシャフト3は、車体に支持されたステアリングコラム4の内側に、回転自在に支持されている。ステアリングシャフト3の後端部には、運転者が操舵操作するステアリングホイール2が取り付けられている。ステアリングシャフト3の前端部は、自在継手5a、中間シャフト6及び別の自在継手5bを介して、操舵機構部8を構成する操舵側ピニオン軸10に接続されている。このため、操舵側ピニオン軸10には、ステアリングホイール2の回転運動が伝達される。操舵側ピニオン軸10の回転運動は、操舵機構部8を構成するラック軸11の軸方向の直線運動に変換される。これにより、左右の操舵輪12に舵角を付与する。また、ステアリング装置1は、アシスト機構部9を構成するアシスト側ピニオン軸13を介してラック軸11に操舵補助力を付与し、運転者がステアリングホイール2を操作するのに必要な操舵力を軽減する。
本例では、アシスト側ピニオン軸13が、特許請求の範囲に記載したピニオン軸に相当し、操舵側ピニオン軸10が、特許請求の範囲に記載した第2のピニオン軸に相当する。
〈ハウジング〉
ハウジング7は、車体に固定されるものであり、アルミニウム系合金などの軽合金をダイキャスト成形することにより一体的に造られた鋳造品である。ハウジング7は、図2に示すように、ラック収容部14と、操舵側ピニオン収容部15と、アシスト側ピニオン収容部16と、操舵側ガイド収容部17と、アシスト側ガイド収容部18と、ギヤハウジング部19と、複数の取付部20a、20bとを備える。本例では、アシスト側ピニオン収容部16が、特許請求の範囲に記載したピニオン収容部に相当し、操舵側ピニオン収容部15が、特許請求の範囲に記載した第2のピニオン収容部に相当する。
《ラック収容部》
ラック収容部14は、左右方向に伸長した円筒状部材である。ラック収容部14は、軸方向の両側の端部が開口している。ラック収容部14の内側には、操舵機構部8を構成するラック軸11の軸方向中間部が収容される。ラック収容部14は、略水平に配置される。
本例では、ラック収容部14の径方向中央部を軸方向に貫通した、ラック軸11を軸方向に挿通させる挿通孔21の輪郭形状を、軸方向の全長にわたっては円形としていない。本例では、挿通孔21の軸方向他方側部に、非円形の輪郭形状を有する係合孔部22を備えている。
係合孔部22は、図5に示すように、輪郭形状が3つの直線部22a、22b、22cと1つの円弧部22dとを有する略D字形のD字形孔である。具体的には、係合孔部22の輪郭は、3つの直線部22a、22b、22cと、1つの円弧部22dとからなる。係合孔部22の内周面のうち、前側面は、直線部22aから構成されており、上側面は、直線部22b及び円弧部22dの一部から構成されており、下側面は、直線部22c及び円弧部22dの一部から構成されており、後側面は、円弧部22dから構成されている。このため、係合孔部22の内周面のうち、前側面は平坦面であり、上側面及び下側面は平坦面部を含んで構成されており、後側面は凹円筒面になっている。係合孔部22は、ラック軸11に備えられた後述するアシスト側ラック部35の断面輪郭形状と部分的に略合致した輪郭形状を有する。
係合孔部22の内側には、アシスト側ラック部35が配置される。係合孔部22は、アシスト側ラック部35の軸方向の挿通を可能とし、かつ、ラック軸11の中心軸回りのアシスト側ラック部35の回転を不能とする。具体的には、係合孔部22は、アシスト側ラック部35に備えられた後述するアシスト側ラック歯32と干渉することなく、アシスト側ラック部35の軸方向の往復移動を可能とする。また、係合孔部22は、内周面を構成する上側面又は下側面と、アシスト側ラック部35の外周面を構成する上側面又は下側面とを係合(当接)させることで、アシスト側ラック部35が係合孔部22の内側で回転することを阻止する。係合孔部22の内周面のうちの前側面と、アシスト側ラック歯32との間には、略台形の断面形状を有する空間が形成されている。
係合孔部22は、アシスト側ラック部35を挿通可能なだけでなく、ラック軸11のうちで、アシスト側ラック部35から軸方向に外れた部分(後述する操舵側ラック部34及び軸状部36)も挿通可能である。つまり、係合孔部22は、ラック軸11を全長にわたり挿通可能である。
上述のような係合孔部22を備えた挿通孔21は、たとえば、鋳造用の金型に備えられた鋳抜きピン(中子)を利用して成形することができる。あるいは、ブローチ加工などの機械加工により成形しても良い。
図2に示すように、ラック収容部14は、外周面の大部分が円筒面状に構成されているが、外周面のうち、係合孔部22と軸方向位置が一致する部分に、輪郭形状が円形ではなく非円形になった、非円形部(多角形部)23を有する。非円形部23は、係合孔部22の内周面を構成する前側面(直線部22a)、上側面(直線部22b)及び下側面(直線部22c)のそれぞれと略平行な、それぞれが平坦面状の前側面、上側面及び下側面を有する。
《操舵側ピニオン収容部》
操舵側ピニオン収容部15は、有底円筒形状を有しており、上側の端部のみが開口している。操舵側ピニオン収容部15の内側には、操舵側ピニオン軸10の先半部が配置される。操舵側ピニオン収容部15は、ラック収容部14の前側(図2の手前側)で、かつ、ラック収容部14の軸方向一方側(図2の左側)部分に配置されている。また、操舵側ピニオン収容部15は、ラック収容部14に対しねじれの位置関係に配置されている。つまり、操舵側ピニオン収容部15の中心軸とラック収容部14の中心軸とは、ねじれの位置関係にある。また、前後方向から見て、操舵側ピニオン収容部15の中心軸は、ラック収容部14の中心軸に対して直交する方向には配置されておらず、該直交する方向に対し傾斜している。操舵側ピニオン収容部15の内部空間は、ラック収容部14の内部空間に連通している。
《アシスト側ピニオン収容部》
アシスト側ピニオン収容部16は、有底円筒形状を有しており、上側の端部のみが開口している。アシスト側ピニオン収容部16の内側には、アシスト側ピニオン軸13が配置されている。アシスト側ピニオン収容部16は、ラック収容部14の前側(図2の手前側)で、かつ、ラック収容部14の軸方向他方側(図2の右側)部分に配置されている。また、アシスト側ピニオン収容部16は、ラック収容部14に対しねじれの位置関係に配置されている。つまり、アシスト側ピニオン収容部16の中心軸とラック収容部14の中心軸とは、ねじれの位置関係にある。また、前後方向から見て、アシスト側ピニオン収容部16の中心軸は、ラック収容部14の中心軸に対して直交する方向には配置されておらず、該直交する方向に対し傾斜している。アシスト側ピニオン収容部16の内部空間は、ラック収容部14の内部空間に連通している。なお、本発明を実施する場合に、アシスト側ピニオン収容部の中心軸は、ラック収容部の中心軸に対して直交する方向に配置することもできる。
《操舵側ガイド収容部》
操舵側ガイド収容部17は、円筒形状を有しており、前後方向に伸長している。操舵側ガイド収容部17の内側には、後述の操舵側ラックガイド27が収容されている。操舵側ガイド収容部17は、ラック収容部14の後側で、かつ、ラック収容部14の軸方向一方側部分に配置されている。具体的には、操舵側ガイド収容部17は、ラック収容部14の軸方向に関して、操舵側ピニオン収容部15と同じ位置に配置されている。操舵側ガイド収容部17の内部空間も、ラック収容部14の内部空間に連通している。
《アシスト側ガイド収容部》
アシスト側ガイド収容部18は、円筒形状を有しており、前後方向に伸長している。アシスト側ガイド収容部18の内側には、後述のアシスト側ラックガイド41が収容されている。アシスト側ガイド収容部18は、ラック収容部14の後側で、かつ、ラック収容部14の軸方向他方側部分に配置されている。具体的には、アシスト側ガイド収容部18は、ラック収容部14の軸方向に関して、アシスト側ピニオン収容部16と同じ位置に配置されている。アシスト側ガイド収容部18の内部空間も、ラック収容部14の内部空間に連通している。
《ギヤハウジング部》
ギヤハウジング部19は、アシスト機構部9を構成する後述のウォーム減速機42を収容する部分であり、ウォーム収容部24とホイール収容部25とを備える。なお、ギヤハウジング部19は、ハウジング7と別体に構成し、ハウジング7に対してボルトなどにより固定することもできる。
ウォーム収容部24は、有底円筒形状を有しており、ラック収容部14よりも上方に、該ラック収容部14と略平行に配置されている。ウォーム収容部24は、ラック軸11の軸方向に関して一方側の端部に開口部を有する。ウォーム収容部24は、外周面のうち、ラック軸11の軸方向に関して一方側の端部に、外向鍔状の取付フランジ26を有する。ウォーム収容部24は、前後方向に関してホイール収容部25の前側に配置されている。ウォーム収容部24の内部空間とホイール収容部25の内部空間とは、互いに連通している。ウォーム収容部24の内側には、ウォーム減速機42を構成するウォーム53が回転自在に支持される。なお、本発明を実施する場合に、ウォーム収容部の開口部及び取付フランジは、ラック軸の軸方向に関して他方側に設けることもできる。
ホイール収容部25は、略円筒形状を有しており、アシスト側ピニオン収容部16の上側に備えられている。ホイール収容部25とアシスト側ピニオン収容部16とは互いに同軸に配置されている。ホイール収容部25は、ウォーム減速機42を構成するウォームホイール54の周囲を覆うように配置されている。
《取付部》
複数(図示の例では4つ)の取付部20a、20bのうち、ラック収容部14の軸方向両側の端部に配置された1対の取付部20aは、ラック収容部14の前側に配置されている。これに対し、ラック収容部14の軸方向中間部に配置された1対の取付部20bは、ラック収容部14の後側に配置されている。ハウジング7は、複数の取付部20a、20bのそれぞれを挿通したボルトやスタッドなどの固定部材を利用して、車体に固定される。
〈操舵機構部〉
操舵機構部8は、操舵側ピニオン軸10と、ラック軸11と、操舵側ラックガイド27とを有し、ステアリングホイール2の回転運動を、ラック軸11の軸方向の直線運動に変換する。
《操舵側ピニオン軸》
操舵側ピニオン軸10は、外周面の先半部に操舵側ピニオン歯28を有する。操舵側ピニオン軸10は、図6に示すように、操舵側ピニオン収容部15の内側に、1対の軸受29a、29bを用いて回転自在に支持されている。操舵側ピニオン軸10の中心軸は、操舵側ピニオン収容部15の中心軸と同軸に配置されている。操舵側ピニオン軸10は、ステアリングホイール2に対し、自在継手5a、5b及び中間シャフト6を介して接続されており、ステアリングホイール2の操舵操作に伴って回転する。操舵側ピニオン軸10の回転は、ラック軸11の直線運動に変換され、ラック軸11の軸方向両側の端部に接続されたタイロッド30を押し引きする。これにより、左右の操舵輪12に舵角が付与される。
《ラック軸》
ラック軸11は、炭素鋼などの金属製の棒状部材であり、中実体である。ラック軸11は、軸方向(長手方向)を左右方向に向けて配置される。ラック軸11は、図7及び図8に示すように、軸方向一方側部分の外周面の一部に、操舵側ピニオン軸10の外周面に備えられた操舵側ピニオン歯28と噛合する、操舵側ラック歯31を有し、かつ、軸方向他方側部分の外周面の一部に、アシスト機構部9を構成するアシスト側ピニオン軸13の外周面に備えられたアシスト側ピニオン歯45と噛合する、アシスト側ラック歯32を有する。本例では、ラック軸11は、軸方向一方側部分の前側面に操舵側ラック歯31を有し、かつ、軸方向他方側部分の前側面にアシスト側ラック歯32を有する。ラック軸11は、軸方向両側の端面に開口する1対のねじ孔33を有する。なお、図7の(B)には、アシスト側ラック歯32の歯幅方向(図7の上下方向)両側の端部の形状を、直角に描いているが、アシスト側ラック歯32の歯幅方向両側の端部は、ダレに起因して円弧状に湾曲する場合がある。
ラック軸11は、軸方向一方側部分に、操舵側ラック歯31が形成された操舵側ラック部34を有し、軸方向他方側部分に、アシスト側ラック歯32が形成されたアシスト側ラック部35を有する。ラック軸11は、操舵側ラック部34及びアシスト側ラック部35のそれぞれから軸方向に外れた軸方向中間部に、軸状部36を有する。
本例では、アシスト側ラック歯32が、特許請求の範囲に記載したラック歯に相当し、アシスト側ラック部35が、特許請求の範囲に記載したラック部に相当する。また、操舵側ラック歯31が、特許請求の範囲に記載した第2のラック歯に相当し、操舵側ラック部34が、特許請求の範囲に記載した第2のラック部に相当する。なお、ラック軸11に関して幅方向とは、操舵側ラック歯31及びアシスト側ラック歯32の歯幅方向に一致する方向をいい、ラック軸11の軸方向及び操舵側ラックガイド27(又はアシスト側ラックガイド41)による押圧方向のそれぞれに直交する、図7の上下方向を指す。
本例では、ラック軸11の重量増大を抑えつつ、アシスト機構部9から操舵補助力が入力されるアシスト側ラック歯32の強度向上を図るべく、図7(B)に示すように、アシスト側ラック部35の断面輪郭形状を、3つの直線部35a、35b、35cと、1つの円弧部35dとからなる、略D字形としている。アシスト側ラック部35の外周面のうち、アシスト側ラック歯32が形成された前側面は、直線部35aから構成されており、上側面は、直線部35b及び円弧部35dの一部から構成されており、下側面は、直線部35c及び円弧部35dの一部から構成されており、後側面は、円弧部35dから構成されている。アシスト側ラック部35の断面輪郭形状を構成する3つの直線部35a、35b、35cと1つの円弧部35dとのうち、1対の直線部35b、35cは、アシスト側ラック歯32を挟んで互いに略平行に配置されている。そして、アシスト側ラック部35の幅方向の寸法W35(図7(B)の上下方向に関する幅寸法)を、操舵側ラック部34の幅方向の寸法W34(図7(C)の上下方向に関する幅寸法)及び軸状部36の外径Dのそれぞれよりも大きくしている(W35>W34、W35>D)。このため、アシスト側ラック歯32の歯幅T32は、アシスト側ラック部35の幅方向の寸法W35と同一になり、操舵側ラック歯31の歯幅T31よりも大きくなっている(T32>T31)。なお、操舵側ラック歯31の歯幅T31は、操舵側ラック部34の幅方向の寸法W34よりも小さい(T31<W34)。また、アシスト側ラック部35の幅方向両側面(上側面及び下側面)は、平坦面部を含んで構成されている。なお、本発明を実施する場合には、アシスト側ラック部の幅方向の寸法を、操舵側ラック部の幅方向の寸法及び軸状部の外径と同じにすることもできる。この場合にも、アシスト側ラック歯の歯幅を、操舵側ラック歯の歯幅よりも大きくすることができる。
これに対し、操舵側ラック部34は、図7(C)に示すように、操舵側ラック歯31が形成された前側面を構成する1つの直線部34aと、前側面以外の部分を構成する1つの円弧部34bとからなる、欠円形の断面輪郭形状を有する。また、軸状部36は、図7(D)に示すように、円形の断面輪郭形状を有する。操舵側ラック部34の幅方向の寸法(外接円直径)W34と、軸状部36の外径Dとは互いに等しい(W34=D)。
ラック軸11は、軸方向を左右方向に向け、かつ、軸方向両側の端部を、ラック収容部14の左右方向両側の開口から突出させた状態で、ラック収容部14の内側に軸方向に関する往復移動を可能に支持されている。
特に本例では、ラック軸11の軸方向他方側部に備えられた、略D字形の断面輪郭形状を有するアシスト側ラック部35を、ラック収容部14の挿通孔21のうち、略D字形の輪郭形状を有する係合孔部22の内側に、軸方向に関する往復移動を可能に配置している。アシスト側ラック部35を係合孔部22の内側に配置した状態で、アシスト側ラック部35の外周面のうちの上側面、下側面及び後側面のそれぞれは、係合孔部22の内周面のうちの上側面、下側面及び後側面のそれぞれと近接対向する。特に、アシスト側ラック部35の断面輪郭形状のうちの直線部35b、35cを構成する、上側面及び下側面のそれぞれの平坦面部と、係合孔部22の輪郭形状のうちの直線部22b、22cを構成する、上側面及び下側面のそれぞれの平坦面部とは、互いに略平行に配置され、かつ、微小隙間を介して近接対向している。このため、図5に示したように、アシスト側ラック部35は、ラック軸11の中心軸回りに回転しようとした際に、外周面を構成する上側面又は下側面が、係合孔部22の内周面を構成する上側面又は下側面に係合する。このため、係合孔部22の内側で、アシスト側ラック部35が、ラック軸11の中心軸回りに回転することが阻止される。
ラック軸11の軸方向両側の端部は、球面継手37を介してタイロッド30に接続される。すなわち、ラック軸11の1対のねじ孔33のそれぞれに、球面継手37の基部に備えられた雄ねじ部が螺合され、かつ、球面継手37の先端部に、タイロッド30の基端部が揺動可能に支持されている。
本例では、図5に示すように、アシスト側ラック部35の位相と係合孔部22の位相とが一致しない限り、ラック軸11をラック収容部14の挿通孔21に完全に挿通することはできない。このため、ラック軸11をラック収容部14の挿通孔21に挿通する作業は、アシスト側ラック部35の位相を係合孔部22の位相に予め一致させた状態で行うことができる。アシスト側ラック部35の位相を係合孔部22の位相に一致させるには、たとえば、ラック収容部14の外周面に備えられた非円形部23を利用することで容易に行うことができる。具体的には、非円形部23とアシスト側ラック歯32とを視認して、非円形部23のうちで、係合孔部22の内周面を構成する前側面(直線部22a)と略平行に配置された平坦面状の前側面側に、アシスト側ラック歯32が備えられた前側面を向けることで、アシスト側ラック部35の位相を係合孔部22の位相に容易に一致させることができる。ただし、ラック軸11をラック収容部14の挿通孔21に挿通する作業は、アシスト側ラック部35の位相を係合孔部22の位相に予め一致させることなく行うこともできる。この場合には、ラック軸11を挿通孔21に途中まで挿入し、アシスト側ラック部35の位相と係合孔部22の位相とが不一致であることが判明した後、ラック軸11を中心軸回りに回転させることで、アシスト側ラック部35の位相を係合孔部22の位相に容易に一致させることができる。
《操舵側ラックガイド》
操舵側ラックガイド27は、ラック軸11を操舵側ピニオン軸10に向けて押圧するもので、操舵側ガイド収容部17の内側に配置されている。これにより、操舵側ラックガイド27は、操舵側ピニオン軸10との間でラック軸11を挟むように配置されている。本例の操舵側ラックガイド27は、図3及び図6に示すように、滑り式のラックガイドであり、パッド38と、弾性部材39とを備える。
パッド38は、略円柱形状を有しており、操舵側ガイド収容部17の内側に、ラック軸11に対する遠近移動を可能に配置されている。パッド38は、ラック軸11の凸円筒面状の後側面に対向する面に、ラック軸11の後側面に合致した形状を有する凹円筒面状の押圧面38aを有する。具体的には、押圧面38aは、ラック軸11のうち、操舵側ラック部34の後側面に合致した形状を有する。押圧面38aは、滑り性に優れた合成樹脂などから構成されている。弾性部材39は、図示の例ではねじりコイルばねであり、パッド38と、操舵側ガイド収容部17の開口部を蓋した操舵側キャップ40との間に、弾性的に圧縮された状態で挟持されている。これにより、弾性部材39は、パッド38をラック軸11に向けて押圧する。
操舵側ラックガイド27は、ラック軸11を操舵側ピニオン軸10に向けて押圧することで、操舵側ピニオン歯28と操舵側ラック歯31との噛合部のバックラッシュを低減する。これにより、操舵側ピニオン歯28と操舵側ラック歯31との噛合部で、異音が発生することを防止している。
〈アシスト機構部〉
アシスト機構部9は、ラック軸11に操舵補助力を付与し、運転者がステアリングホイール2を操作するのに必要な操舵力を軽減する。アシスト機構部9は、アシスト側ピニオン軸13と、アシスト側ラックガイド41と、ウォーム減速機42と、電動モータ43と、トルクセンサ44とを備える。
《アシスト側ピニオン軸》
アシスト側ピニオン軸13は、外周面の先半部に、アシスト側ピニオン歯45を有する。アシスト側ピニオン軸13は、図9に示すように、アシスト側ピニオン収容部16の内側に、複数の軸受46a、46bを用いて回転自在に支持されている。このため、アシスト側ピニオン軸13は、ラック軸11の軸方向に関して、操舵側ピニオン軸10から離隔した位置に配置されている。また、アシスト側ピニオン軸13の中心軸は、アシスト側ピニオン収容部16の中心軸と同軸に配置されている。アシスト側ピニオン軸13は、ウォーム減速機42を介して、電動モータ43により回転駆動される。
《アシスト側ラックガイド》
アシスト側ラックガイド41は、ラック軸11をアシスト側ピニオン軸13に向けて押圧するもので、アシスト側ガイド収容部18の内側に配置されている。これにより、アシスト側ラックガイド41は、アシスト側ピニオン軸13との間でラック軸11を挟むように配置されている。アシスト側ラックガイド41は、図4及び図9に示すように、転がり式のラックガイドであり、ローラ47と、ホルダ48と、ピン49と、転がり軸受50と、弾性部材51とを有する。
ローラ47は、略円環形状を有しており、軸方向を上下方向に向けて配置されたピン49及び転がり軸受50を介して、ホルダ48に対し回転自在に支持されている。これにより、ローラ47の外周面は、ラック軸11の後側面の幅方向中間部に対して転がり接触している。ローラ47の外周面は、ラック軸11の後側面の輪郭形状に略合致した凹円弧状の母線形状を有している。具体的には、ローラ47の外周面は、アシスト側ラック部35の後側面の輪郭形状に略合致した母線形状を有する。ホルダ48は、アシスト側ガイド収容部18の内側に、ラック軸11に対する遠近移動を可能に配置されている。弾性部材51は、図示の例では皿ばねであり、ホルダ48とアシスト側ガイド収容部18の開口部を蓋したアシスト側キャップ52との間に配置されている。弾性部材51は、ホルダ48をラック軸11に向けて押圧している。
アシスト側ラックガイド41は、ラック軸11をアシスト側ピニオン軸13に向けて押圧することで、アシスト側ピニオン歯45とアシスト側ラック歯32との噛合部のバックラッシュを低減する。これにより、アシスト側ピニオン歯45とアシスト側ラック歯32との噛合部で、異音が発生することを防止している。
《ウォーム減速機》
ウォーム減速機42は、ウォーム53とウォームホイール54とを備え、電動モータ43の回転を減速(トルクを増大)して、アシスト側ピニオン軸13に伝達する。
ウォーム53は、外周面にウォーム歯を有し、かつ、基端部を、電動モータ43の出力軸に対し、図示しない継手などを介して、トルクの伝達を可能に接続している。ウォーム53は、ウォーム収容部24の内側に、基端部を中心とする若干の揺動変位を可能に支持される。
ウォームホイール54は、外周面に、前記ウォーム歯と噛合するホイール歯を有し、アシスト側ピニオン軸13の基端部に相対回転不能に固定されている。ウォームホイール54は、ホイール収容部25の内側に配置されている。
《電動モータ》
電動モータ43は、ウォーム減速機42及びアシスト側ピニオン軸13を介して、ラック軸11に操舵補助力を付与するためのもので、ウォーム収容部24に備えられた取付フランジ26に対して固定されている。これにより、電動モータ43は、ハウジング7の左右方向に関する中央付近に配置されている。ただし、本発明を実施する場合には、電動モータを、ハウジング7の左右方向の端部に配置することもできる。
《トルクセンサ》
トルクセンサ44は、操舵側ピニオン軸10の周囲に配置されており、操舵側ピニオン軸10に入力されるトルクの大きさ及び方向を検知する。これにより、トルクセンサ44は、操舵側ピニオン軸10に入力されるトルクに対応した信号を、電動モータ43の電子制御ユニットへ出力する。トルクセンサ44としては、たとえば、磁歪効果を利用した非接触式トルクセンサを使用することもできる。
アシスト機構部9は、トルクセンサ44の出力信号に基づいて、電動モータ43を駆動制御する。これにより、電動モータ43が発生する駆動トルクを、ウォーム減速機42及びアシスト側ピニオン軸13を介し、ラック軸11に対して操舵補助力として伝達する。この結果、運転者がステアリングホイール2を操作するのに必要な操舵力を軽減する。
〈ラックブッシュ〉
本例のステアリング装置1は、ラック軸11の軸方向両側部を、ラック収容部14に対して、軸方向にかたつきなく支持するために、滑り軸受として機能する1対のラックブッシュ55a、55bをさらに備える。
1対のラックブッシュ55a、55bのうち、操舵側ピニオン軸10に近い、軸方向一方側に配置されたラックブッシュ55aは、図3に示すように、ラック収容部14の軸方向一方側の開口部の近傍に内嵌されている。ラックブッシュ55aは、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂などの合成樹脂製で、略円筒形状又は略欠円筒形状を有している。ラックブッシュ55aは、ラック軸11の操舵側ラック部34を軸方向に挿通させる、支持孔56を有する。
支持孔56は、操舵側ラック部34の外接円直径よりもわずかに大きい内径を有する、円形の輪郭形状を有する丸孔である。ラックブッシュ55aは、支持孔56の内周面により、操舵側ラック部34の外周面のうち、操舵側ラック歯31が備えられた前側面(直線部34a)以外の凸円筒面部(円弧部34b)を、摺動可能に支持する。なお、操舵側ラック部34を押圧する操舵側ラックガイド27は、滑り式のラックガイドであり、ラック軸11の幅方向に関する保持力を十分に確保できるため、軸方向一方側に配置されたラックブッシュ55aは、省略することもできる。
1対のラックブッシュ55a、55bのうち、アシスト側ピニオン軸13に近い、軸方向他方側に配置されたラックブッシュ55bは、図4に示すように、ラック収容部14の軸方向他方側の開口部の近傍に内嵌されている。具体的には、ラックブッシュ55bは、ラック収容部14の挿通孔21の軸方向他方側部に備えられた小径孔部57に内嵌されている。小径孔部57の軸方向他方側には、小径孔部57よりも内径の大きい大径孔部58が備えられている。小径孔部57と大径孔部58とは、軸方向他方側を向いた段差面59を介してつながっている。なお、本例では、ラック収容部14の軸方向一方側部分についても、小径孔部57と大径孔部58と段差面59とを有しており、ラックブッシュ55aは小径孔部57に内嵌されている。
ラックブッシュ55bは、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂などの合成樹脂製で、略円筒形状を有している。ラックブッシュ55bは、ラック軸11のアシスト側ラック部35を軸方向に挿通させる、支持孔60を有する。
支持孔60は、図10に示すように、アシスト側ラック部35を挿通可能なD字形孔であり、3つの直線部60a、60b、60cと1つの円弧部60dとを有する、略D字形の輪郭形状を有する。支持孔60の内周面のうち、アシスト側ラック歯32と対向する前側面は、直線部60aから構成されており、上側面は、直線部60b及び円弧部60dの一部から構成されており、下側面は、直線部60c及び円弧部60dの一部から構成されており、後側面は、円弧部60dから構成されている。
ラックブッシュ55bは、支持孔60の内周面を構成する上側面(直線部60b及び円弧部60dの一部)及び下側面(直線部60c及び円弧部60dの一部)により、アシスト側ラック部35の外周面を構成する上側面(直線部35b及び円弧部35dの一部)及び下側面(直線部35c及び円弧部35dの一部)を、摺動可能に支持する。特に本例では、支持孔60の内周面を構成する上側面及び下側面のうち、後述する1対の内周側凹部62同士の間に挟まれた部分により、アシスト側ラック部35の外周面を構成する上側面及び下側面を摺動可能に支持する。支持孔60の内周面を構成する上側面の一部(直線部60b)及び下側面の一部(直線部60c)と、アシスト側ラック部35の外周面を構成する上側面の一部(直線部35b)及び下側面の一部(直線部35c)は、アシスト側ラックガイド41による押圧方向にそれぞれ伸長している。
支持孔60の内周面を構成する後側面(円弧部60d、凹円筒面部)と、アシスト側ラック部35の外周面を構成する後側面(円弧部35d、凸円筒面部)との間には、隙間が形成されている。これにより、支持孔60の内周面とアシスト側ラック部35の外周面との間に生じる摩擦を小さく抑えている。また、支持孔60の内側に、ラック軸11を挿通する作業の作業性を高めている。また、支持孔60の内周面のうちの前側面と、アシスト側ラック歯32との間には、略台形の断面形状を有する空間61が形成されている。なお、図示の例では、支持孔60の内周面を構成する前側面(直線部60a)と上側面(直線部60b)とを滑らかに接続し、かつ、同じく前側面(直線部60a)と下側面(直線部60c)とを滑らかに接続している。
ラックブッシュ55bは、図10及び図11に示すように、支持孔60の内周面を構成する上側面及び下側面のそれぞれに、径方向外側に向けて凹み、かつ、軸方向に伸長した内周側凹部62を複数本(図示の例では2本)ずつ備えている。内周側凹部62は、ラックブッシュ55bの剛性をコントロールする機能を有する。すなわち、内周側凹部62は、ラックブッシュ55bのうちで、1対の内周側凹部62同士の間に挟まれた部分である、アシスト側ラック部35の上側面に摺接する部分及びアシスト側ラック部35の下側面に摺接する部分の、それぞれの剛性を低下させる機能を有する。図示の例では、内周側凹部62のそれぞれは、略半円形の断面形状を有している。また、一部の内周側凹部62は、アシスト側ラック歯32の歯元部分と上下方向に対向している。
ラックブッシュ55bは、外周面の軸方向他方側の端部の円周方向少なくとも1箇所に、径方向外側に向けて突出した係止凸部63を有する。係止凸部63は、小径孔部57に形成された係止凹部64に対して係止されている。これにより、ラックブッシュ55bが、ラック収容部14に対して相対回転することが阻止されている。ラックブッシュ55bは、係止凸部63が形成された部分を除き、円筒面状の外周面を有している。このため、ラックブッシュ55bは、係止凸部63から軸方向に外れた部分において、肉厚(板厚)が、円周方向に関して不均一である。ラックブッシュ55bのうち、アシスト側ラック部35の外周面を支持する上側部及び下側部の肉厚は、支持孔を丸孔とした場合に比べて大きくなりやすいが、本例では、支持孔57の内周面を構成する上側面及び下側面のそれぞれに内周側凹部62を設け、当該部分の剛性を低下させているため、ラックブッシュ55bによるアシスト側ラック部35の保持剛性が過大になるのを防止できる。
〈スペーサ〉
本例のステアリング装置1は、ラック軸11を軸方向に変位させた際に、ラック軸11の軸方向端部に固定された球面継手37が、合成樹脂製のラックブッシュ55a、55bに直接衝突することを防止するために、1対のスペーサ65a、65bをさらに備える。
スペーサ65a、65bのそれぞれは、円環形状を有しており、ラックブッシュ55a、55bを構成する合成樹脂よりも強度の高い材料から造られている。具体的には、スペーサ65a、65bのそれぞれは、金属製である。スペーサ65a、65bのそれぞれの内径は、ラックブッシュ55a、55bのそれぞれの外径よりも小さく、かつ、ラックブッシュ55a、55bのそれぞれの内径(内接円直径)よりも大きい。
本例では、スペーサ65a、65bのそれぞれを、ラック収容部14の大径孔部58の奥側端部に、締り嵌めにより内嵌固定している。ただし、スペーサ65a、65bの固定方法は、締り嵌めに限定されず、大径孔部の内周面に形成した雌ねじにスペーサの外周面に形成した雄ねじを螺合させる構造や、接着剤などを利用した固定構造を採用することができる。いずれの場合にも、本例では、スペーサ65a、65bを、大径孔部58の内嵌固定した状態で、スペーサ65a、65bの軸方向側面を段差面59に対して全周にわたり当接させている。これにより、スペーサ65a、65bの軸方向の位置決めを図り、ラック軸11の軸方向変位を適正に規制できるようにしている。なお、本発明を実施する場合に、制御などにより球面継手37とラックブッシュ55a、55bとの衝突を回避できる場合には、スペーサ65a、65bは省略することができる。また、軸方向一方側の小径孔部57の内径が十分に小さく、段差面59と球面継手37との衝突面積を十分に確保できる場合にも、スペーサ65aを省略することができる。
以上のような構成を有する本例のステアリング装置1によれば、組立作業の作業効率の向上を図れるとともに、ラック軸11の重量を増大せずに、アシスト側ラック歯32の強度向上を図ることができる。
すなわち、本例では、ラック軸11を挿通孔21に挿通した状態で、略D字形の断面輪郭形状を有するアシスト側ラック部35が、D字形孔である係合孔部22の内側に、ラック軸11の中心軸回りの回転を不能に配置される。そして、この状態で、操舵側ラック歯31の向きは、操舵側ピニオン歯28と噛合可能な向きに規制され、かつ、アシスト側ラック歯32の向きは、アシスト側ピニオン歯45と噛合可能な向きに規制される。このため、本例のステアリング装置1を組み立てる際に、操舵側ラック歯31の向きを操舵側ピニオン歯28と噛合可能な向きとなるようにラック軸11の位相を合わせたり、アシスト側ラック歯32の向きをアシスト側ピニオン歯45と噛合可能な向きとなるようにラック軸11の位相を合わせたりする作業を不要できる。なお、本例では、ラック軸11を挿通孔21に挿通する際に、アシスト側ラック部35の位相と係合孔部22の位相とを一致させる必要があるが、このような位相合わせは、操舵側ラック歯31の向きやアシスト側ラック歯32の向きを調整する作業に比べて十分に簡単に行うことができる。したがって、ステアリング装置1の組立工数の低減を図ることができ、組立作業の作業効率の向上を図ることができる。
また、アシスト側ラック部35の断面輪郭形状を略D字形として、アシスト側ラック部35の幅方向の寸法W35を、軸状部36の外径Dよりも大きくしている。このため、アシスト側ラック歯32の歯幅T32を、アシスト側ラック部35の幅方向の寸法W35まで大きくできるので、ラック軸の断面形状を円形のまま変更することなく、ラック軸全体の外径を大きくするなどして、ラック歯の歯幅を大きくする方法を採用した場合に比べて、ラック軸11の重量増大を抑えつつ、アシスト側ラック歯32の強度向上を図ることができる。また、アシスト側ピニオン歯45からアシスト側ラック歯32に対して、大きなトルクを伝達することが可能になる。これにより、高出力の電動モータ43を使用することが可能になるため、ステアリング装置1の高出力化を図ることができる。
また、ラック収容部14の外周面の一部に、非円形の輪郭形状を有する非円形部23を備えているため、ステアリング装置1の組立作業時に、非円形部23を利用して、アシスト側ラック部35の位相を係合孔部22の位相に一致させることができる。このため、ステアリング装置1の組立作業の作業効率のさらなる向上を図れる。
また、本例では、アシスト機構部9を構成するアシスト側ラックガイド41として、ラック軸11と転がり接触するローラ47を備えた転がり式のラックガイドを使用している。このため、滑り式のラックガイドを使用した場合に比べて、ラック軸11とアシスト側ラックガイド41との間に生じる抵抗を小さくできる。したがって、操舵フィーリングを良好にすることができる。また、アシスト側ピニオン軸13からラック軸11への伝達効率の向上を図れるため、高出力化を図る面からも有利になる。
さらに本例では、アシスト側ピニオン軸13に近い、ラック収容部14の軸方向他方側部に備えられたラックブッシュ55bの支持孔60を、略D字形の輪郭形状を有するD字形孔としている。これにより、アシスト側ラック歯32をラックブッシュ55bに干渉させずに、アシスト側ラック部35を支持孔60に挿通させることができる。そして、支持孔60の内周面により、アシスト側ラック部35の外周面を構成する上下両側面を摺動可能に支持することができる。したがって、転がり式のラックガイドを使用することに起因して不足しやすい、ラック軸11の幅方向に関する保持力を、ラックブッシュ55bにより十分に補うことができる。
本例では、支持孔60の内周面を構成する上側面(直線部60b及び円弧部60dの一部)及び下側面(直線部60b及び円弧部60dの一部)のうち、アシスト側ラック部35の上下両側面と摺接する部分の両側に、剛性を低下させるための内周側凹部62を備えているため、支持孔60の内周面とアシスト側ラック部35の外周面との摺動抵抗が大きくなることを抑制できる。
なお、本例では、操舵側ラック部34の幅方向の寸法W34は、アシスト側ラック部35の幅方向の寸法W35よりも小さい。このため、ラック収容部14のうち、操舵側ラック部34を収容する部分の上下方向寸法を、ラック軸11のストロークを確保できる限り、アシスト側ラック部35を収容する部分の上下方向寸法よりも小さくすることもできる。このような構成を採用すれば、ハウジング7の小型化を図れるため、エンジンルーム内への搭載性を確保しやすくなる。ただし、本発明を実施する場合には、操舵側ラック部の幅方向の寸法を、アシスト側ラック部の幅方向の寸法と同じとしても良い。
また、本例では、ラック軸11の中心軸と電動モータ43の出力軸の中心軸とを略平行に配置している。このため、ラック収容部14からの、電動モータ43の前後方向への出っ張り量を、ラック軸の中心軸と電動モータの出力軸の中心軸とを非平行に配置した場合に比べて小さくできる。この面からも、エンジンルーム内への搭載性を確保しやすくすることができる。
[実施の形態の第2例]
実施の形態の第2例について、図12を用いて説明する。
本例では、アシスト側ラックガイド41aとして、操舵側ラックガイド27(図6参照)と同様に、パッド66と、図示しない弾性部材とを備えた、滑り式のラックガイドを使用している。また、本例では、実施の形態の第1例において、ラック軸11の軸方向両側部を支持するために備えていたラックブッシュを省略するとともに、ラックブッシュを球面継手37から保護するために備えていたスペーサを省略している。
以上のような構成を有する本例の場合には、アシスト側ラックガイド41aの構成を、実施の形態の第1例の構造に比べて簡略化できるため、ステアリング装置1の組立工数の低減を図れ、さらなる作業効率の向上を図れる。また、ラックブッシュ及びスペーサを省略できるため、部品点数の低減及びコストの低減を図ることもできる。
その他の構成及び作用効果については、実施の形態の第1例と同じである。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、発明の技術思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
上述した実施の形態の各例では、係合孔部の輪郭形状を、略D字形とした場合について説明したが、本発明を実施する場合には、係合孔部は、ラック部の軸方向の挿通が可能でかつラック軸の中心軸回りのラック部の回転を不能とすることができれば、D字形の輪郭形状に限定されず、矩形や多角形、長円形など、その他の形状の輪郭形状を採用することもできる。また、本発明を実施する場合に、ラック部の断面輪郭形状についても、略D字形に限定されず、各種の形状を採用することができる。また、本発明を実施する場合に、ラック部の幅方向寸法(ラック歯の歯幅)は、当該ラック部の断面輪郭形状を略D字形以外の形状にすることで、前記ラック部から外れた部分(軸状部や第2のラック部など)の外径よりも大きくしても良い。
上述した実施の形態の第1例では、操舵側ラックガイド27として、滑り式のラックガイドを使用した場合について説明したが、本発明を実施する場合には、操舵側のラックガイドについても、転がり式のラックガイドを使用することができる。
上述した実施の形態の各例では、ラック軸11を中実体とした場合について説明したが、ラック軸は、全長にわたり中空状に構成することもできる。
また、上述した実施の形態の各例では、操舵側ラック歯31及びアシスト側ラック歯32をいずれも、ラック軸11の前側面に形成しているが、本発明を実施する場合、操舵側ラック歯及びアシスト側ラック歯を、ラック軸の後側面など、前側面以外の部分に形成することもできる。また、操舵側ラック歯及びアシスト側ラック歯との円周方向に関する形成位置を互いに異ならせることもできる。
上述した実施の形態の各例では、本発明を、デュアルピニオン式の電動パワーステアリング装置に適用した場合について説明したが、本発明は、デュアルピニオン式の電動パワーステアリング装置に限らず、ラック軸と噛合するピニオン軸を1本のみ備えた、コラムアシスト式、ラックアシスト式、ピニオンアシスト式などの各種の電動パワーステアリング装置に適用することができる。また、本発明は、電動パワーステアリング装置に限らず、油圧パワーステアリング装置、及び、マニュアルステアリング装置に適用することもできる。さらに、本発明は、ステアバイワイヤ式のステアリング装置に適用することもできる。
1 ステアリング装置
2 ステアリングホイール
3 ステアリングシャフト
4 ステアリングコラム
5a、5b 自在継手
6 中間シャフト
7 ハウジング
8 操舵機構部
9 アシスト機構部
10 操舵側ピニオン軸
11 ラック軸
12 操舵輪
13 アシスト側ピニオン軸
14 ラック収容部
15 操舵側ピニオン収容部
16 アシスト側ピニオン収容部
17 操舵側ガイド収容部
18 アシスト側ガイド収容部
19 ギヤハウジング部
20a、20b 取付部
21 挿通孔
22 係合孔部
22a、22b、22c 直線部
22d 円弧部
23 非円形部
24 ウォーム収容部
25 ホイール収容部
26 取付フランジ
27 操舵側ラックガイド
28 操舵側ピニオン歯
29a、29b 軸受
30 タイロッド
31 操舵側ラック歯
32 アシスト側ラック歯
33 ねじ孔
34 操舵側ラック部
34a 直線部
34b 円弧部
35 アシスト側ラック部
35a、35b、35c 直線部
35d 円弧部
36 軸状部
37 球面継手
38 パッド
38a 押圧面
39 弾性部材
40 操舵側キャップ
41、41a アシスト側ラックガイド
42 ウォーム減速機
43 電動モータ
44 トルクセンサ
45 アシスト側ピニオン歯
46a、46b 軸受
47 ローラ
48 ホルダ
49 ピン
50 転がり軸受
51 弾性部材
52 アシスト側キャップ
53 ウォーム
54 ウォームホイール
55a、55b ラックブッシュ
56 支持孔
57 小径孔部
58 大径孔部
59 段差面
60 支持孔
60a、60b、60c 直線部
60d 円弧部
61 空間
62 内周側凹部
63 係止凸部
64 係止凹部
65a、65b スペーサ

Claims (6)

  1. ラック軸と、
    前記ラック軸と噛合するピニオン軸と、
    前記ラック軸を収容するラック収容部と、前記ピニオン軸を収容するピニオン収容部とを有するハウジングと、を備え、
    前記ラック軸は、前記ピニオン軸と噛合するラック歯が形成された、断面輪郭形状が非円形のラック部を有し、
    前記ラック収容部は、前記ラック軸の軸方向に関する前記ラック部の挿通を可能とし、かつ、前記ラック軸の中心軸回りの前記ラック部の回転を不能とする、輪郭形状が非円形の係合孔部を有する、
    ラックアンドピニオン式ステアリング装置。
  2. 前記ラック部の断面輪郭形状のうちの直線部を構成する、前記ラック部の外周面に備えられた少なくとも1つの平坦面部と、前記係合孔部の輪郭形状のうちの直線部を構成する、前記係合孔部の内周面に備えられた少なくとも1つの平坦面部とが、互いに略平行に配置され、かつ、近接対向している、請求項1に記載したラックアンドピニオン式ステアリング装置。
  3. 前記ラック部の断面輪郭形状は、前記ラック歯を挟んで配置された1対の直線部を含んで構成されている、請求項1~2のうちのいずれか1項に記載したラックアンドピニオン式ステアリング装置。
  4. 前記ラック部は、3つの直線部と1つの円弧部とを有する略D字形の断面輪郭形状を有しており、
    前記係合孔部は、輪郭形状が3つの直線部と1つの円弧部とを有する略D字形のD字形孔である、
    請求項3に記載したラックアンドピニオン式ステアリング装置。
  5. 前記ラック軸は、前記ラック部から軸方向に外れた部分に断面輪郭形状が円形の軸状部をさらに有し、
    前記ラック部は、前記軸状部の外径と同じか又は前記軸状部の外径よりも大きな幅方向寸法を有する、
    請求項1~4のうちのいずれか1項に記載したラックアンドピニオン式ステアリング装置。
  6. 前記ピニオン軸を回転駆動する電動モータと、
    ステアリングホイールの操舵操作に伴って回転する、前記ピニオン軸とは異なる第2のピニオン軸と、をさらに備え、
    前記ラック軸は、前記ラック部から軸方向に外れた部分に、前記第2のピニオン軸と噛合する第2のラック歯が形成された第2のラック部をさらに有し、
    前記ハウジングは、前記第2のピニオン軸を収容する第2のピニオン収容部をさらに有する、
    請求項1~5のうちのいずれか1項に記載したラックアンドピニオン式ステアリング装置。
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