JP4758121B2 - ラックピニオン式舵取装置及び電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、ラックピニオン式舵取装置及び電動式パワーステアリング装置に関する。

図６に示すように、従来の電動式パワーステアリング装置では、ステアリングホイール（図示省略）と機械的に接続されたピニオン軸（図示省略）と噛み合うラック軸１００を備えている。このラック軸１００の近傍にはラック軸１００の移動をガイドするラックガイド１０２が配置されている。すなわち、ラックガイド１０２の一方の端部には凹部状の装着部１０４が形成されており、この装着部１０４取り付けられた樹脂製パッド１０６上にラック軸１００の背面が接触している。

ところで、従来の電動式パワーステアリング装置では、ラック軸１００が鉄で構成されているため、ラック軸１００と樹脂製パッド１０６との間に発生する摩擦力が大きくなり、ステアリングホイールが重くなるなどの操舵フィーリングが悪化する問題があった。

そこで、ラックガイドと接触するラック軸の背面側にポリテトラフルオルエチレンがコーティングされ、摩擦係数が小さく設定されているものが知られている（下記特許文献１参照）。これにより、ステアリングホイールの回転を軽くすることができ、ステアリング効率を向上させることができる。
特開昭６３−１８８５６７号公報 実開昭５８−１８８２６３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のラックピニオン式舵取装置では、ステアリングホイールの回転を軽くすることができ、ステアリング効率を向上させることができるものの、ラックの背面側の表面に凸凹が生じていれば、ポリテトラフルオルエチレンがコーティングされていても、摩擦係数が小さくならないため、凸凹が生じないように加工精度を高める必要がある。このため、ラック軸の加工処理及び表面処理が複雑になり、特殊な加工設備も必要となることから、ラック軸の加工に伴うコストが増大する問題がある。また、ラックの背面側にポリテトラフルオルエチレンがコーティングされているだけでは、路面からラック軸を介して伝達される振動を吸収することができず、ラック軸からラックガイドにその振動が伝達され、操舵フィーリングが悪化する問題がある。

そこで、本発明は、上記事情を考慮し、操舵フィーリングを向上させることができるとともに、ラック軸に生じた振動やラック軸の表面状況などによる悪影響を受けることを防止できるラックピニオン式舵取装置及び電動式パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

本発明は、操舵により回転するピニオン軸と、前記ピニオン軸と噛み合うラック軸と、ピニオン軸側と反対側となる背面側から前記ラック軸の移動をガイドするラックガイドと、を有するラックピニオン式舵取装置であって、前記ラックガイドには、第１の樹脂部材が取り付けられており、前記ラック軸の前記背面側には、第２の樹脂部材が取り付けられており、前記第１の樹脂部材と前記第２の樹脂部材とが相互に接触することにより前記ラックガイドと前記ラック軸との間に発生する摩擦力を低減させることを特徴とする。

この場合、前記第２の樹脂部材は、振動を吸収する振動吸収機能を兼備することが好ましい。

この場合、前記第１の樹脂部材は、前記ラックガイドに着脱可能に取り付けられており、前記第２の樹脂部材は、前記ラック軸に着脱可能に取り付けられていることが好ましい。

前記第１の樹脂部材には突起部が形成されており、前記突起部が前記ラックガイドに形成された貫通孔に装着されて前記第１の樹脂部材が前記ラックガイドに取り付けられており、前記第２の樹脂部材には突部が形成されており、前記突部が前記ラック軸の前記背面側に形成された穴部に装着されて前記第２の樹脂部材が前記ラック軸の前記背面側に取り付けられていることが好ましい。

さらに、本発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のラックピニオン式舵取装置を備えたことを特徴とする電動式パワーステアリング装置である。

本発明によれば、ラック軸の背面側には第２の樹脂部材が取り付けられているため、ラック軸とラックガイドとの間に発生する摩擦力を低減させることができる。これにより、ピニオン軸に接続されたステアリングホイールの回転を軽くすることができ、操舵フィーリングを向上させることができる。また、ラック軸の背面側には、別部材となる第２の樹脂部材が取り付けられているため、ラック軸の表面状況（凸凹の有無など）の影響を受けることなく、ラック軸とラックガイドとの間に発生する摩擦力を低減させることができる。これにより、ラック軸の加工精度を高めるための特殊な加工設備が必要とならず、ラック軸の加工に伴うコストが増大することを防止できる。

また、第２の樹脂部材が振動を吸収する振動吸収機能を兼備するため、路面からラック軸を介して伝達された振動を第２の樹脂部材により吸収させることができる。これにより、操舵フィーリングをさらに向上させることができる。

また、第２の樹脂部材が樹脂で構成されているため、第２の樹脂部材の摩擦係数を小さくさせることができ、操舵フィーリングをさらに向上させることができる。

また、ラックガイドには第２の樹脂部材と接触する第１の樹脂部材が取り付けられているため、ラック軸とラックガイドとの間に発生する摩擦力を大幅に低減させることができる。これにより、操舵フィーリングを一層向上させることができる。

また、第１の樹脂部材がラックガイドに着脱可能に取り付けられているため、第１の樹脂部材が磨耗や破損などした場合には、別の新しい第１の樹脂部材と容易に交換することができる。

また、第２の樹脂部材がラック軸に着脱可能に取り付けられているため、第２の樹脂部材が磨耗や破損などした場合には、別の新しい第２の樹脂部材と容易に交換することができる。

さらに、上記ラックピニオン式舵取装置を備えている電動式パワーステアリング装置では、操舵フィーリングを向上させることができるとともに、ラック軸に生じた振動やラック軸の表面状況などによる悪影響を受けることを防止できる。

本発明によれば、操舵フィーリングを向上させることができるとともに、ラック軸に生じた振動やラック軸の表面状況などによる悪影響を受けることを防止できる。

次に、本発明の一実施形態に係るラックピニオン式舵取装置について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態では、ラックピニオン式舵取装置が電動式パワーステアリング装置に適用された構成を例にとり説明する。

図１乃至図４に示すように、ラックピニオン式舵取装置１０は、車両の左右方向に延びるラック軸１２を備えている。このラック軸１２の近傍には、ラック軸１２と噛み合うピニオン軸１４が配置されている。また、ピニオン軸１４にはステアリングシャフト１３が接続されており、このステアリングシャフト１３の先端部にはステアリングホイール（図示省略）が接続されている。これにより、ステアリングホイールによる操舵によりピニオン軸１４が回転するように構成されている。

また、図１及び図２に示すように、ラック軸１２に関してピニオン軸１４と反対側の位置には、ラック軸１２の軸方向の移動をガイドするラックガイド１６が配置されている。このラックガイド１６の一方の端面には、ラック軸１２の外周面の一部を覆う凹部状の装着部１８が形成されている。この装着部１８の表面には、樹脂で構成された第１の樹脂製パッド（樹脂部材）２０が設けられている。すなわち、この第１の樹脂製パッド２０には突起部２７が形成されており、その突起部２７がラックガイド２０に形成された貫通孔２９に装着されることにより、第１の樹脂製パッド２０が装着部１８の表面に着脱可能に取り付けられている。

ここで、ラック軸１２のピニオン軸１４側と反対側に位置する背面側１２Ｒ表面には、樹脂で構成された第２の樹脂製パッド（摩擦力低減部材）２１が取り付けられている。換言すれば、ラックガイド１６に設けられた第１の樹脂製パッド２０と対向するラック軸１２の背面側１２Ｒには第２の樹脂製パッド２１が取り付けられており、第１の樹脂製パッド２０と第２の樹脂製パッド２１とが相互に接触するようにラックガイド１６とラック軸１２との位置関係が設定されている。また、ラック軸１２の背面側には複数の穴部（凹部）２５が形成されており、また、第２の樹脂製パッド２１の裏面側には複数の突部（凸部）２３が形成されており、突部２３が穴部２５に嵌合することにより、第２の樹脂製パッド２１がラック軸１２の背面側１２Ｒに着脱可能に取り付けられている。なお、ラック軸１２の背面側１２Ｒに複数の突部（凸部）を形成し、また、第２の樹脂製パッド２１の裏面側に複数の穴部（凹部）を形成することにより、両者を相互に嵌合するようにしてもよい。

また、ラックガイド１６の外周面には、凹部状の空間部２２が形成されている。この空間部２２には、ゴムで構成されたＯリング２４が配置されている。また、ラックガイド１６の他方の端部には、第１凹部２６が形成されている。

また、ラックガイド１６の他方の端部と対向する位置には、スクリュー３０が配置されている。スクリュー３０の前記第１凹部２６と対向する一方の端部には、第２凹部３２が形成されている。この第１凹部２６と第２凹部３２とで構成される部屋部３４には、スプリング３６が配置されている。換言すれば、ラックガイド１６とスクリュー３０との間には部屋部３４が形成されており、この部屋部３４にはスプリング３６が配置された構成となっている。このスプリング３６によりラックガイド１６及びラック軸１２には図２中矢印Ｆ方向側に向かう押圧力（弾性力）が作用している。
なお、ラックガイド１６とスクリュー３０とはラックハウジング４０に収容されている。

また、図５に示すように、ラック軸１２の外周にはボールねじ溝４２が形成されている。このボールねじ溝４２には複数個のボール４４が配置されている。また、ラック軸１２の径方向外側には、ボール４４を回転自在に支持する筒状のボールナット４６が設けられている。また、ボールナット４６は、軸受け部４８を介してラックハウジング４０に回転自在に支持されている。

また、ボールナット４６の径方向外側（外周側）には、大径の出力プーリ５０がボールナット４６と共に回転可能となるように取り付けられている。この出力プーリ５０は、ラックハウジング４０にボルト５２等の固着具により取り付けられたギヤハウジング５４に収容されている。

また、出力プーリ５０の近傍には、操舵補助力を発生する電動モータ５６が配置されている。この電動モータ５６の回転軸５８には、入力軸６０が同軸上で接続されている。この入力軸６０の径方向外側（外周側）には、小径の入力プーリ６２が入力軸６０と共に回転可能となるように取り付けられている。また、入力プーリ６２と出力プーリ５０には、ベルト６４が掛け渡されている。
以上のように、本発明のラックピニオン式舵取装置１０は、電動式パワーステアリング装置９の一構成部材として用いられている。

次に、本実施形態に係るラックピニオン式舵取装置１０の作用について説明する。

図１乃至図４に示すように、ラック軸１２の背面側１２Ｒには第２の樹脂製パッド２１が取り付けられているため、この第２の樹脂製パッド２１とラックガイド１６に設けられた第１の樹脂製パッド２０とが相互に接触する。これにより、ラック軸１２とラックガイド１６との間に発生する摩擦力を低減させることができる。この結果、ピニオン軸１４に接続されたステアリングホイールの回転を軽くすることができ、操舵フィーリングを向上させることができる。

特に、第２の樹脂製パッド２１と第１の樹脂製パッド２０がそれぞれ樹脂で構成されており、樹脂同士が接触することによる生じる摩擦力が鉄と樹脂が接触することにより生じる摩擦力と比較して格段に小さくなるため、ラック軸１２とラックガイド１６との間に発生する摩擦力を大幅に低減させることができる。

また、ラック軸１２の背面側１２Ｒには、別部材となる第２の樹脂製パッド２１が取り付けられているため、ラック軸１２の表面状況（凸凹の有無など）の影響を受けることなく、ラック軸１２とラックガイド１６との間に発生する摩擦力を低減させることができる。これにより、ラック軸１２の高い加工精度が要求されず、ラック軸１２の加工精度を高めるための特殊な加工設備が必要とならないため、ラック軸１２の加工に伴うコストが増大することを防止できる。

また、ラック軸１２とは別部材である第２の樹脂製パッド２１により路面からラック軸１２を介して伝達された振動を吸収させることができる。これにより、操舵フィーリングをさらに向上させることができる。

また、第２の樹脂製パッド２１の裏面には突部２３が形成されており、ラック軸１２の背面側１２Ｒには穴部２５が形成されており、突部２３と穴部２５が嵌合することにより第２の樹脂製パッド２１がラック軸１２の背面側１２Ｒに着脱可能に取り付けられているため、第２の樹脂製パッド２１をワンタッチで容易にラック軸１２の背面側１２Ｒに取り付けることができる。また、第２の樹脂製パッド２１が磨耗や破損などした場合には、別の新しい第２の樹脂製パッドと容易に交換することができる。

さらに、第１の樹脂製パッド２０も同様に装着部１８の表面に着脱可能に取り付けられているため、第１の樹脂製パッド２０をワンタッチで容易に装着部１８の表面に取り付けることができ、第１の樹脂製パッド２０が磨耗や破損などした場合には、別の新しい第１の樹脂製パッドと容易に交換することができる。

本発明の一実施形態に係るラックピニオン式舵取装置の構成を示す部分断面図（図５のＸ−Ｘ間の部分断面図）である。 本発明の一実施形態に係るラックピニオン式舵取装置を構成する要部の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るラックピニオン式舵取装置を構成するラック軸の平面図である。 本発明の一実施形態に係るラックピニオン式舵取装置を構成するラック軸の断面図（図３のＹ−Ｙ間の断面図）である。 本発明の一実施形態に係るラックピニオン式舵取装置が適用された電動式パワーステアリング装置の構成を示す部分断面図である。 従来のラックピニオン式舵取装置を構成する要部の構成を示す断面図である。

符号の説明

９ 電動式パワーステアリング装置
１０ ラックピニオン式舵取装置
１２ ラック軸
１２Ｒ 背面側
１４ ピニオン軸
１６ ラックガイド
２０ 第１の樹脂製パッド（樹脂部材）
２１ 第２の樹脂製パッド（摩擦力低減部材）
２３ 突部（凸部）
２５ 穴部（凹部）

Claims (5)

1. 操舵により回転するピニオン軸と、前記ピニオン軸と噛み合うラック軸と、ピニオン軸側と反対側となる背面側から前記ラック軸の移動をガイドするラックガイドと、を有するラックピニオン式舵取装置であって、
   前記ラックガイドには、第１の樹脂部材が取り付けられており、
   前記ラック軸の前記背面側には、第２の樹脂部材が取り付けられており、
   前記第１の樹脂部材と前記第２の樹脂部材とが相互に接触することにより前記ラックガイドと前記ラック軸との間に発生する摩擦力を低減させることを特徴とするラックピニオン式舵取装置。
2. 前記第２の樹脂部材は、振動を吸収する振動吸収機能を兼備することを特徴とする請求項１に記載のラックピニオン式舵取装置。
3. 前記第１の樹脂部材は、前記ラックガイドに着脱可能に取り付けられており、
   前記第２の樹脂部材は、前記ラック軸に着脱可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のラックピニオン式舵取装置。
4. 前記第１の樹脂部材には突起部が形成されており、前記突起部が前記ラックガイドに形成された貫通孔に装着されて前記第１の樹脂部材が前記ラックガイドに取り付けられており、
   前記第２の樹脂部材には突部が形成されており、前記突部が前記ラック軸の前記背面側に形成された穴部に装着されて前記第２の樹脂部材が前記ラック軸の前記背面側に取り付けられていることを特徴とする請求項３に記載のラックピニオン式舵取装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のラックピニオン式舵取装置を備えたことを特徴とする電動式パワーステアリング装置。

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