JP3871553B2 - ラックピニオン式舵取装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用の舵取装置の一形式として広く利用されているラックピニオン式舵取装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図5は、従来のラックピニオン式舵取装置の要部構成を示す縦断面図である。ラックピニオン式舵取装置は、略直交するラック軸1及びピニオン軸2を備え、ピニオン軸2に一体形成されたピニオン20をラック軸1の周面の一部に形成されたラック歯10に噛み合わせて両軸を相互に噛合させると共に、ラック軸1の両端を図示しない左右の操向車輪(一般的には前輪)に夫々連結し、またピニオン軸2の先端を舵輪(ステアリングホイール)Sに連結して、舵輪Sの操作に応じて生じるピニオン軸2の回動をラック軸1の軸長方向の摺動に変換して左右の操向車輪を操向せしめ、舵取りを行わせる構成となっている。
【0003】
このようなラックピニオン式舵取装置においては、ラック軸1の周面にピニオン軸2との噛合部の逆側から摺接し、該噛合部に予圧を加えつつラック軸1を移動案内するラックガイド5が用いられている。ラックガイド5はラック軸1を移動案内する側にラック軸1の外形に対応するY字形のテーパ面を有し、該テーパ面はラック受けシート4に被着されている。これにより、ラックガイド5はラック軸1の周面にラック受けシート4を介して摺接させてある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述したラックピニオン式舵取装置においては、ラック歯10とピニオン20との噛合により歯打ち音が生じ、該歯打ち音が噛合部周囲に伝播し、舵輪Sを操作する運転者に不快感を与えるという問題があるが、ラックガイド5の先端の前記テーパ面に被着されたラック受けシート4として合成樹脂製のシートが使用されている場合、ラック受けシート4が前記歯打ち音の伝播を抑制することが可能である。
【0005】
しかしながら、操舵に要する力を平均化すべくラック軸1に形成されたラック歯10の圧力角が中立位置から両端部に向けて小さくなるように設定されたバリアブルギアを採用している場合には、ラック歯10の中立位置付近の圧力角が両端部に比べて大きく、ラック歯10の中立位置付近とピニオン20との噛合部からの作用力によりラック受けシート4に荷重が加わるので、ラック受けシート4としての合成樹脂製のシートは、前記荷重に耐えることができない。このため、前記荷重に耐えうる強度を有するラック受けシート4として、金属製のシートが使用される。その結果、前記歯打ち音はラック受けシート4により抑制されることなく前記噛合部周囲に伝播され、前記歯打ち音が運転者の耳に入り、該運転者に不快感を与えるという問題が発生する。
【0006】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、ラック歯とピニオンとの噛合により生じる歯打ち音が運転者に与える不快感を低減することができるラックピニオン式舵取装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
第1発明に係るラックピニオン式舵取装置は、舵輪の操作に応じたピニオンの回動を、該ピニオンに噛合するラック軸の軸長方向の移動に変換して舵取りを行わせるようにしてあり、前記ラック軸を前記ピニオンとの噛合部の逆側から押圧し、前記ラック軸の前記移動を案内するラックガイドと、該ラックガイドが前記ラック軸を押圧する側の面に被着され、前記ラックガイドと前記ラック軸との間に介在するラック受けシートとを備えるラックピニオン式舵取装置において、前記ラックガイドは前記ラック軸を押圧する側の面に凹部を有し、該凹部に嵌入されて前記ラック受けシートが被着してある合成樹脂部材を備えることを特徴とする。
【0008】
第1発明においては、ラックピニオン式舵取装置は、ラック軸をピニオンとの噛合部の逆側から押圧し、前記ラック軸の移動を案内するラックガイドと、該ラックガイドが前記ラック軸を押圧する側の面に被着され、前記ラックガイドと前記ラック軸との間に介在するラック受けシートとを備える。前記ラックガイドが前記ラック軸を押圧する側の面に有する凹部に、合成樹脂部材が嵌入され、ラック受けシートに被着されることにより、ラック歯とピニオンとの噛合により生じる歯打ち音の伝播を抑制する、又は該歯打ち音を緩和する、あるいは該歯打ち音の音色を不快感を与えない音色に変える。
【0009】
第2発明に係るラックピニオン式舵取装置は、舵輪の操作に応じたピニオンの回動を、該ピニオンに噛合するラック軸の軸長方向の移動に変換して舵取りを行わせるようにしてあり、前記ラック軸を前記ピニオンとの噛合部の逆側から押圧し、前記ラック軸の前記移動を案内するラックガイドと、該ラックガイドと前記ラック軸との間に介在するラック受けシートとを備えるラックピニオン式舵取装置において、前記ラックガイドは前記ラック軸を押圧する側の面に凹部を有し、前記ラック受けシートを前記面から離隔して支持すべく一部を突出させ、前記凹部に嵌入される合成樹脂部材を備えることを特徴とする。
【0010】
第2発明においては、ラックピニオン式舵取装置は、ラック軸をピニオンとの噛合部の逆側から押圧し、前記ラック軸の移動を案内するラックガイドと、該ラックガイドと前記ラック軸との間に介在するラック受けシートとを備える。前記ラックガイドが前記ラック軸を押圧する側の面に有する凹部に、合成樹脂部材が嵌入され、前記面から一部を突出させてラック受けシートを支持することで該ラック受けシートと接触することにより、ラック歯とピニオンとの噛合により生じる歯打ち音の伝播を抑制する、又は該歯打ち音を緩和する、あるいは該歯打ち音の音色を不快感を与えない音色に変える。また、合成樹脂部材が、ラックガイドがラック軸を押圧する側の面から離隔してラック受けシートを支持することにより、ラック軸の軸長方向の移動に伴って発生するラック軸の軸長方向以外へのずれ又は回動等の動きに対して前記ラック受けシートだけが追従し、合成樹脂部材により該ラック受けシートと離隔されたラックガイドに、前記動きが影響を及ぼすのを防止する。さらに、ラック軸又はラック受けシートの摩耗によるラック軸の移動のがたつきが、合成樹脂部材により離隔されたラックガイドに対して影響を及ぼすのを防止する。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
実施の形態1
図1は、本発明に係るラックピニオン式舵取装置の実施の形態1の要部構成を示す縦断面図である。
【0012】
図中H2はピニオンハウジングであり、このピニオンハウジングH2の内部にはピニオン軸2が配してある。ピニオン軸2は、下半分を拡径して一体形成されたピニオン20を備えており、ピニオン20の上下両側に位置する一対のアンギュラ玉軸受21、22により、ピニオンハウジングH2の内部に同軸上での回動自在に支持されている。また、ピニオンハウジングH2の外部に突出するピニオン軸2の上端部は、図中に模式的に示す舵輪(ステアリングホイール)Sに連結されている。而してピニオン軸2は、舵取りのための舵輪Sの回転操作に応じてピニオンハウジングH2の内部にて回動する。
【0013】
前記ピニオンハウジングH2の下半分の一側には、円筒形をなすラックハウジングH1が軸心を交差させて連設されており、ラックハウジングH1の内部には、軸長方向への移動自在にラック軸1が支持されている。ラック軸1の周面には、ピニオンハウジングH2との連通部を臨む側に適長に亘ってラック歯10が形成されており、ラック歯10はピニオン20に噛合させてある。またラック軸1の両端は、ラックハウジングH1の両側に突設され、図示しない左右の操向車輪に各別に連結されており、これらの操向車輪が、ラックハウジングH1内でのラック軸1の移動に応じて操向されるようになしてある。
【0014】
また、ラックハウジングH1のピニオンハウジングH2との交差部の逆位置には、これら夫々と略直交する向きにガイドハウジングH3が突設されている。ガイドハウジングH3は、ラック軸1の背面側(ピニオン20との噛合部の逆側)からラックハウジングH1の内部に連通する円筒形状を有し、軸心部を貫通する円形断面の保持孔30を備えており、保持孔30には、軸長方向への摺動自在にラックガイド3が内嵌保持されている。
【0015】
ラックガイド3の基端は、保持孔30の外側開口部にねじ込まれ、ロックナット33により位置決め固定された支持キャップ32に臨ませてあり、支持キャップ32との間に介装された押しばね34により、ラックハウジングH1との連設側に向けて、即ち、ラック軸1に向けて押圧付勢されている。
【0016】
図2は、ラック軸1とピニオン軸2との噛合部近傍の拡大断面図である。本図に示す如く、ラック軸1の背面側(ピニオン20との噛合部の逆側)の半部には、ラック歯10の歯幅方向の中心線に対して夫々が逆向きに所定角度傾斜し、V字形に交差するテーパ面として構成された支え面1a、1bが設けられている。
【0017】
また、ラック軸1との当接側の面となるラックガイド3の先端部には、支え面1a、1bに対応するY字形のテーパ面として構成された受け面3a、3bが設けられ、受け面3a、3bには合成樹脂部材5a、5bを介してラック受けシート4が配設されている。
【0018】
図3は、ラックガイド3、ラック受けシート4、及び合成樹脂部材5a、5bの外観斜視図である。ラックガイド3は、ガイドハウジングH3に設けられた保持孔30の断面に対応する円筒形状を有し、その先端(図の上端)部には、前述の如く、ラック軸1の背面の支え面1a、1bに対応する受け面3a、3bが形成されている。
【0019】
合成樹脂部材5a、5bは直方体形状の部材であり、ラックガイド3は、合成樹脂部材5a、5bを嵌合できる直方体形状の凹部31a、31bを、受け面3a、3b夫々の略中央部に有している。合成樹脂部材5a、5bは、図3中に矢符により示す如く、夫々凹部31a、31bに嵌入され、一部を受け面3a、3bから突出させる。
【0020】
ラック受けシート4は、ラックガイド3に設けた受け面3a、3bに対応するように形成された薄肉の金属製のシートである。ラック受けシート4の略中央には、円形断面を有する係合突起41が、ラック受けシート4の凸側に向けて一体に突設され、またラックガイド3には、係合突起41に対応する係合孔36が、受け面3a、3bの境界部中央に開口を有して形成されている。ラック受けシート4は、図3中に矢符により示す如く、係合突起41をラックガイド3の係合孔36に嵌め込み、合成樹脂部材5a、5bの受け面3a、3bから突出している部分に当接されて位置決めされ、合成樹脂部材5a、5bにより受け面3a、3bから離隔されて支持される。
【0021】
以上の如く構成されたラックガイド3は、ガイドハウジングH3に形成された保持孔30内に前述の如く装着され、ラック受けシート4をラック軸1の背面に当接せしめて使用される。
【0022】
而してラックガイド3は、押しばね34のばね力によりラック受けシート4を介してラック軸1の背面に押し付けられ、ラック軸1をピニオン軸2に向けて押圧し、ラック軸1に形成されたラック歯10とピニオン軸2の該当部分に設けられたピニオン20との噛合部に予圧を付与し、両者をバックラッシなしに良好に噛合させる作用をなす。前記予圧は、支持キャップ32のねじ込み量の増減により適正に設定される。
【0023】
以上の構成により、舵取りのための舵輪Sの操作がなされた場合、舵輪Sに連結されたピニオン軸2が回動し、この回動が、ラックガイド3による予圧下にて噛合するピニオン20とラック歯10とによりラック軸1の軸長方向の移動に変換され、この移動が左右の操向車輪に伝達されて舵取りがなされる。
【0024】
このときラック軸1は、ピニオン20とラック歯10との噛合により、ラック軸1の背面にラック受けシート4を介して当接するラックガイド3により移動案内される。ここで、ラック受けシート4とラック軸1とは当接しているために、ピニオン20とラック歯10との噛合により生じる歯打ち音は金属製のラック受けシート4に伝播されるが、ラック受けシート4を支持することでラック受けシート4と接触している合成樹脂部材5a、5bにより、隣接部への前記歯打ち音の伝播を抑制する、又は前記歯打ち音を緩和する、あるいは該歯打ち音の音色を不快感を与えない音色に変えることができる。
【0025】
また、ピニオン20とラック歯10との噛合によりラック軸1が軸長方向へ移動するのに伴って、該軸長方向以外へのずれ又は回動等の動きが行われる場合、ラック軸1と当接するラック受けシート4だけが前記動きに追従し、ラックガイド3は合成樹脂部材5a、5bによりラック受けシート4と隔離されているために、ラックガイド3に対して前記動きが影響を及ぼすのを防止することができる。
【0026】
さらに、ラック軸1又はラック受けシート4の摩耗によって、ラック軸1の移動にがたつきが生じた場合、合成樹脂部材5a、5bが前記がたつきを吸収し、合成樹脂部材5a、5bによりラック受けシート4と隔離されているラックガイド3に対して前記がたつきが影響を及ぼすのを防止することができる。
【0027】
実施の形態2
図4は、本発明に係るラックピニオン式舵取装置の実施の形態2におけるラック軸1とピニオン軸2との噛合部近傍の拡大断面図である。実施の形態2のラックピニオン式舵取装置は、合成樹脂部材5c、5dを、ラックガイド3の凹部31a、31bと同じ形状としたものである。
【0028】
図4に示すラックガイド3は、受け面3a、3bに合成樹脂部材5c、5dと同形の凹部31a、31bを有しており、合成樹脂部材5c、5dは、凹部31a、31bに嵌入される。合成樹脂部材5c、5dが凹部31a、31bと同じ形状であるために、受け面3a、3bから突出しない。これにより、ラック受けシート4は受け面3a、3bに夫々直接被着され、受け面3a、3bがラック受けシート4に被着されるのに伴って合成樹脂部材5c、5dもラック受けシート4に被着される。
その他の構成は、実施の形態1で説明したラックピニオン式舵取装置の構成と同様であるので、同一箇所には同一符号を付して、説明を省略する。
【0029】
このような形態においても、ピニオン20とラック歯10との噛合により生じる歯打ち音に対して、ラック受けシート4が被着してあることでラック受けシート4と接触している合成樹脂部材5c、5dにより、さらに隣接部への伝播を抑制する、又は前記歯打ち音を緩和する、あるいは該歯打ち音の音色を不快感を与えない音色に変えることができる。
【0030】
以上の実施の形態において、ラック軸1の背面側(ピニオン20との噛合部の逆側)にはV字形に交差するテーパ面として構成された支え面1a、1bが設けられており、ラック軸1との当接側の面となるラックガイド3の先端部には、支え面1a、1bに対応するY字形のテーパ面として構成された受け面3a、3bが設けられる構成としたが、これに限定するものではなく、ラック軸1の背面側(ピニオン20との噛合部の逆側)には円弧を含む適宜の曲面が支え面として設けられており、ラック軸1の当接側の面となるラックガイド3の先端部には、前記支え面に対応する曲面が受け面として設けられる構成であってもよい。また、合成樹脂部材5a、5b、5c、5dは、直方体形状を有しているが、これに限定するものではなく、円柱等の適宜の形状であってもよい。
【0031】
さらに、以上の実施の形態においては、運転者により舵輪Sに加えられる操作力のみで舵取りを行わせるマニュアルステアリング装置への適用例について述べたが、本発明は、油圧アクチュエータ又は電動モータの発生力により舵取りを補助するパワーステアリング装置への適用も可能であることは言うまでもない。
【0032】
【発明の効果】
第1発明によれば、ラック歯とピニオンとの噛合により生じる歯打ち音の伝播を抑制する、又は該歯打ち音を緩和する、あるいは該歯打ち音の音色を不快感を与えない音色に変えることができる。
【0033】
第2発明によれば、ラック歯とピニオンとの噛合により生じる歯打ち音の伝播を抑制する、又は該歯打ち音を緩和する、あるいは該歯打ち音の音色を不快感を与えない音色に変えることができる。また、ラック軸の軸長方向の移動に伴って発生するラック軸の軸長方向以外へのずれ又は回動等の動きに対して前記ラック受けシートだけが追従し、合成樹脂部材により該ラック受けシートと離隔されたラックガイドに、前記動きが影響を及ぼすのを防止することができる。さらに、ラック軸又はラック受けシートの摩耗によるラック軸の移動のがたつきが、合成樹脂部材により離隔されたラックガイドに対して影響を及ぼすのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るラックピニオン式舵取装置の実施の形態1の要部構成を示す縦断面図である。
【図2】図1に示すラックピニオン式舵取装置におけるラック軸とピニオン軸との噛合部近傍の拡大断面図である。
【図3】ラックガイド、ラック受けシート、及び合成樹脂部材の外観斜視図である。
【図4】本発明に係るラックピニオン式舵取装置の実施の形態2におけるラック軸とピニオン軸との噛合部近傍の拡大断面図である。
【図5】従来のラックピニオン式舵取装置の要部構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
1 ラック軸
10 ラック歯
2 ピニオン軸
20 ピニオン
3 ラックガイド
31a、31b 凹部
4 ラック受けシート
5a、5b、5c、5d 合成樹脂部材
S 舵輪(ステアリングホイール)
Claims (2)
- 舵輪の操作に応じたピニオンの回動を、該ピニオンに噛合するラック軸の軸長方向の移動に変換して舵取りを行わせるようにしてあり、前記ラック軸を前記ピニオンとの噛合部の逆側から押圧し、前記ラック軸の前記移動を案内するラックガイドと、該ラックガイドが前記ラック軸を押圧する側の面に被着され、前記ラックガイドと前記ラック軸との間に介在するラック受けシートとを備えるラックピニオン式舵取装置において、
前記ラックガイドは前記ラック軸を押圧する側の面に凹部を有し、該凹部に嵌入されて前記ラック受けシートが被着してある合成樹脂部材を備えることを特徴とするラックピニオン式舵取装置。 - 舵輪の操作に応じたピニオンの回動を、該ピニオンに噛合するラック軸の軸長方向の移動に変換して舵取りを行わせるようにしてあり、前記ラック軸を前記ピニオンとの噛合部の逆側から押圧し、前記ラック軸の前記移動を案内するラックガイドと、該ラックガイドと前記ラック軸との間に介在するラック受けシートとを備えるラックピニオン式舵取装置において、
前記ラックガイドは前記ラック軸を押圧する側の面に凹部を有し、前記ラック受けシートを前記面から離隔して支持すべく一部を突出させ、前記凹部に嵌入される合成樹脂部材を備えることを特徴とするラックピニオン式舵取装置。
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