JP4178314B2

JP4178314B2 - ラックピニオン式舵取装置

Info

Publication number: JP4178314B2
Application number: JP2002382527A
Authority: JP
Inventors: 圭司岸本
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2008-11-12
Anticipated expiration: 2022-12-27
Also published as: JP2004210136A

Description

【０００１】
【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】
ラックピニオン式舵取装置は、操舵部材（ステアリングホイール）に連結されたピニオン軸と、該ピニオン軸に噛合され、軸長方向への移動自在に支持されたラック軸とを備え、操舵部材の回転に連動するピニオン軸の回転をラック軸の軸長方向への移動に変換し、ラック軸の両端部に連結された左右の操向車輪を押し引きすることにより車両を操向するものである。
【０００３】
前記ラック軸は、筒形をなすラックハウジングの内部に支持されている。この支持は、一側においては、ラック軸のピニオン軸との噛合部の反対側を押圧し、ラック軸の軸長方向への移動を案内するラックガイドによりなされ、他側においては、ラックハウジングに内嵌された円筒形をなすブッシュによりなされている。
【０００４】
このように支持されたラック軸には、前述の如く行われる操舵動作の間に操向車輪からの路面反力等の外力が加えられ、この外力の作用により撓みが生じることがあり、この撓みが生じた場合、ラック軸は、ブッシュに対して撓んだ方向に強く当接するため、ラック軸とブッシュとの摺動抵抗が大きくなり、操舵感が悪化するという問題があった。
【０００５】
この問題を解決するために、ラック軸を支持するブッシュとラックハウジングとの嵌合部に弾性材料により形成された支持体を介装し、この支持体の変形を伴ってブッシュが径方向に変位することにより外力の作用によるラック軸の撓みを吸収するようにしたラックピニオン式舵取装置がある（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
実用新案登録第２５６６０４２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図４は、特許文献１に記載されたラックピニオン式舵取装置の要部を示す断面図である。
【０００８】
図において５１はラック軸、５０はラックハウジングであり、ラック軸５１は、ラックハウジング５０の一端部に螺嵌されたブッシュ保持部材５２に内嵌保持された円筒形をなすブッシュ５３に支持されている。このブッシュ５３とブッシュ保持部材５２との嵌合部には、軸長方向に適長離隔した２箇所に支持体であるＯリング５４，５４が全周に亘って介装されており、ブッシュ５３は、ブッシュ保持部材５２との間に確保された嵌合隙間の範囲内においてＯリング５４，５４の弾性変形を伴って径方向に変位することが可能とされている。
【０００９】
以上の構成により、路面反力等の外力の作用によりラック軸５１に撓みが生じても、この撓みは、ブッシュ５３がＯリング５４，５４の変形を伴いつつ変位することにより吸収される。
【００１０】
しかしながら、図４に記載されたラックピニオン式舵取装置においては、支持体として使用されたＯリング５４，５４がブッシュ保持部材５２とブッシュ５３との嵌合部の全周に亘って介在するから、Ｏリング５４，５４の変形を伴うブッシュ５３及びラック軸５１の変位は半径方向のどの方向にも均等に生じる。
【００１１】
ブッシュ５３及びラック軸５１の変位がピニオン軸側又はその反対側に生じた場合、この変位の影響によりピニオン軸とラック軸との噛合部の噛合状態が変化する。例えば、ラック軸５１がピニオン軸側に変位した場合は、噛合部の噛合圧力が高くなることにより操舵操作が重く感じられ、ラック軸５１がピニオン軸の反対側に変位した場合は、噛合部の噛合圧力が低くなり、噛合部のバックラッシが増大してピニオン軸の回転に対して即座にラック軸５１が移動せず、操舵の応答性が悪化するという問題があった。
【００１２】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、外力の作用によるラック軸の撓みを吸収し、ラック軸の軸長方向への移動を滑らかに案内することにより良好な操舵感を得ると共に、応答性の悪化も防止できるラックピニオン式舵取装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るラックピニオン式舵取装置は、操舵に応じて回転するピニオン軸と、該ピニオン軸に噛合するラック軸と、該ラック軸を軸長方向への移動自在に支持し、筒形をなすラックハウジングと、該ラックハウジングと前記ラック軸との間に介装されたブッシュとを備えるラックピニオン式舵取装置において、前記ブッシュと前記ラックハウジングとの間に介装され、周方向の前記ピニオン軸側及び前記ピニオン軸の反対側の剛性が他の部分の剛性より高い支持体を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明においては、操向車輪から伝達される路面反力等の外力の作用によってラック軸に撓みが生じた場合、支持体の変形を伴ってブッシュが変位し、撓みを吸収する。ラックハウジングとブッシュとの間の支持体は周方向のピニオン軸側及びピニオン軸の反対側の剛性が他の部分より高いから、ブッシュ及びラック軸は、ピニオン軸側及びピニオン軸の反対側には変位し難く、その他の方向には変位し易い。その結果、ピニオン軸とラック軸との噛合部に影響を与え易い方向にブッシュの変位が生じ難く、噛合部の噛合状態を良好に保つことができ、ラック軸の撓みに起因する操舵感の悪化を防止できる。
【００１７】
【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詳述する。
【００１８】
図１は、本発明に係るラックピニオン式舵取装置の全体構成を示す模式図である。
【００１９】
図において１は円筒形をなすラックハウジングであり、ラックハウジング１は軸長方向を左右方向として車体（図示せず）に固定支持されている。このラックハウジング１の内部には、ラック軸２が軸長方向への移動自在に支持されている。
【００２０】
ラック軸２の両端部は、ラックハウジング１の左右両側に突出させてあり、この突出端は、車両を操向するための操向車輪５，５（一般的には前輪）に、タイロッド３，３及びナックルアーム４，４を介して連結されている。
【００２１】
ラックハウジング１の一端部側には、軸心間に適宜の距離をもって交叉するように、円筒形をなすピニオンハウジング６が連設されており、このピニオンハウジング６の内部には、ピニオン軸７が回動自在に支持されている。
【００２２】
ピニオン軸７の一端部は、ピニオンハウジング６から上方に向けて突出しており、中間軸８を介して操舵軸９の一端部に連結されている。この操舵軸９は、コラムハウジング（図示せず）により回動自在に支持され、後上方に延長されており、この延長端にはステアリングホイール１０が固着されている。
【００２３】
ピニオンハウジング６内に延設されたピニオン軸７の他端部には、図示しないピニオンが一体形成されており、このピニオンは、ピニオンハウジング６とラックハウジング１との交叉部においてラック軸２に噛合させてある。ラック軸２は、ピニオンとの噛合部の反対側を押圧し、ラック軸２の軸長方向への移動を案内するラックガイド（図示せず）と、ラックハウジング１の他端部に配した後述するブッシュ１２（図２参照）とにより支持されている。
【００２４】
以上の構成により、ステアリングホイール１０が回転操作された場合、この回転は、操舵軸９、中間軸８及びピニオン軸７を介してピニオンに伝達される。ピニオンとラック軸２とが噛合し、ラック軸２は軸長方向への移動自在に支持されているから、ピニオンの回転はラック軸２の軸長方向への移動に変換される。ラック軸２が移動することにより、ラック軸２の両端部に連結されているタイロッド３，３を介してナックルアーム４，４が押し引きされ、操向車輪５，５が操向される。
【００２５】
図２は、ラックハウジング１の他端部の縦断面図である。
【００２６】
ラックハウジング１の他端部には、円筒形をなすブッシュ保持部材１１が螺嵌され、このブッシュ保持部材１１の内周面には、円筒形をなし、ラック軸２の軸長方向への移動を支持するブッシュ１２が保持されている。このブッシュ１２は、合成樹脂材料により作製されており、周方向の１箇所に割り溝１２ａが設けられていることから、径方向に弾性変形することが可能とされている。また、ブッシュ１２の両端部には、半径方向外向きに張り出すようにフランジ１２ｂ，１２ｂが周設されており、ブッシュ保持部材１１の内周面には、ブッシュ１２のフランジ１２ｂ，１２ｂ間に対応する長さを有した凸部１１ａが形成されている。ブッシュ１２は、割り溝１２ａの幅を狭めることにより両側のフランジ１２ｂ，１２ｂが縮径されて凸部１１ａを挟むように嵌め合わされ、フランジ１２ｂ，１２ｂの作用により軸長方向への移動不可に装着されている。ブッシュ保持部材１１とブッシュ１２との間には半径方向に適宜の環状隙間が確保されており、この環状隙間に支持体１３が設けられている。
【００２７】
図３は、図２のIII−III線による横断面図である。
【００２８】
支持体１３は、ゴム等の弾性材料によりなる弾性部１３ａ，１３ａと、弾性部１３ａ，１３ａが存在しない空隙部１３ｂ，１３ｂとを備える。この弾性部１３ａ，１３ａは、図２に示したように、ブッシュ保持部材１１とブッシュ１２との間の嵌合隙間の軸長方向に略全長に亘って設けてある。また、弾性部１３ａ，１３ａは、半径方向に相対する２箇所に周方向に所定の長さに亘って設けられており、周方向における残りの部分は、空隙部１３ｂ，１３ｂとされている。弾性部１３ａ，１３ａの配設位置は、例えば、ピニオン軸７側及びその反対側にしてある。
【００２９】
前述した如く、車両走行中におけるラック軸２には、操向車輪５，５、ナックルアーム４，４及びタイロッド３，３を介して伝達される路面反力等、種々の外力が加わっており、ラック軸２には、この外力の方向及び大きさに対応した撓みが生じる。
【００３０】
ラック軸２が、ピニオン軸７側及びその反対側に向かう方向から傾いた方向に撓んだ場合、ピニオン軸７側及びその反対側には弾性部１３ａ，１３ａが設けられ、その他の部分には空隙部１３ｂ，１３ｂが設けられていることから、ブッシュ１２及びラック軸２は、ピニオン軸７側及びその反対側に向かう方向には反力が加えられるために変位し難く、この方向に直交する方向には反力が加えられないために変位し易い。このようにブッシュ１２及びラック軸２の変位が生じる結果、ピニオンとラック軸２との噛合部に与える影響は軽減される。
【００３１】
従って、本発明に係るラックピニオン式舵取装置においては、外力の作用によるラック軸２の撓みをブッシュ１２の変位により吸収してラック軸２の軸長方向への移動を滑らかに案内すると共に、ブッシュ１２及びラック軸２の変位は、ピニオンとラック軸２との噛合部に影響を与え易いピニオン軸７側及びその反対側に生じ難いから、噛合部の噛合状態を良好に保つことができ、応答性の悪化を防止して良好な操舵感を得られる。
【００３２】
以上の実施の形態においては、弾性部１３ａ，１３ａをブッシュ保持部材１１とブッシュ１２との嵌合隙間の軸長方向に略全長に亘って設けたが、前記嵌合隙間の軸長方向の一部に設けてもよい。
【００３３】
また、ブッシュ保持部材１１とブッシュ１２との嵌合隙間の軸長方向の一部においては、弾性部１３ａを全周に設け、他の部分においては、弾性部１３ａと空隙部１３ｂとが前記嵌合隙間の周方向に位置するように構成してもよく、弾性部１３ａと空隙部１３ｂとが前記嵌合隙間の周方向に位置する部分があるように構成されていればよい。
【００３４】
また、弾性部１３ａ，１３ａ及び空隙部１３ｂ，１３ｂは、夫々２箇所づつ設けたが、弾性部１３ａ及び空隙部１３ｂを設ける数は特に限定されない。
【００３５】
また、弾性部１３ａ，１３ａを、ピニオン軸７側及び該ピニオン軸７の反対側に配設したが、弾性部１３ａ，１３ａの配設位置は特に限定されない。
【００３６】
また、支持体１３の構成は、弾性部１３ａ，１３ａ及び空隙部１３ｂ，１３ｂに限らず、剛性が異なる２種以上の弾性材料により構成する等、剛性が周方向に異なるように構成されていればよい。
【００３７】
また、本発明に係るラックピニオン式舵取装置は、以上に示した構成に限られず、例えば、ブッシュ保持部材１１を備えず、ラックハウジング１に支持体１３を介してブッシュ１２が固定される構成等、異なる構成を採用することが可能である。
【００３８】
さらに、以上の実施の形態においては、運転者によりステアリングホイール１０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。
【００３９】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明に係るラックピニオン式舵取装置においては、外力の作用によるラック軸の撓みを支持体の変形を伴いつつブッシュが変位することによって吸収し、ラック軸の軸長方向への移動を滑らかに案内することができ、また、支持体の周方向のピニオン軸側及びピニオン軸の反対側の剛性を他の部分より高くすることにより、ピニオン軸とラック軸との噛合部に影響を与え易い方向であるピニオン軸側及び該ピニオン軸の反対側にはブッシュ及びラック軸が変位し難いため、噛合部の噛合状態を良好に維持しつつ外力の作用によるラック軸の撓みを吸収することができ、応答性の悪化を防止して良好な操舵感が得られる等、本発明は優れた効果を奏する。
【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全体構成を示す模式図である。
【図２】ラックハウジングの他端部の縦断面図である。
【図３】図２のIII−III線による横断面図である。
【図４】特許文献に記載されたラックピニオン式舵取装置の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
１ラックハウジング
２ラック軸
７ピニオン軸
１２ブッシュ
１３支持体

Claims

操舵に応じて回転するピニオン軸と、該ピニオン軸に噛合するラック軸と、該ラック軸を軸長方向への移動自在に支持し、筒形をなすラックハウジングと、該ラックハウジングと前記ラック軸との間に介装されたブッシュとを備えるラックピニオン式舵取装置において、
前記ブッシュと前記ラックハウジングとの間に介装され、周方向の前記ピニオン軸側及び前記ピニオン軸の反対側の剛性が他の部分の剛性より高い支持体を備えることを特徴とするラックピニオン式舵取装置。