JP6171804B2 - ラックシャフト摺動装置 - Google Patents

Description

本発明は、ラックシャフト摺動装置に関する。

ステアリング装置の製造工程は、ラックハウジングの低摩擦シートをなじませる工程を含む。この工程は、ラックシャフト摺動装置により、ラックシャフトをラックハウジングに対して移動させる。なお、特許文献１は、低摩擦シートを有するステアリング装置の一例を開示している。

特開２００８−２７３２９４号公報

図３は、ラックシャフト摺動装置の一例を示している。
ラックシャフト摺動装置１００は、次のとおり動作する。最初に、第１クランプ１１１および第２クランプ１２１がラックハウジング１３１をクランプする。次に、第１油圧アクチュエータ１１４が第１クランプ１１１をラックハウジング１３１に押し付け、第２油圧アクチュエータ１２４が第２クランプ１２１をラックハウジング１３１に押し付ける。

次に、第１油圧シリンダ１１２が第１押圧部材１１３を押す動作、および、第２油圧シリンダ１２２が第２押圧部材１２３を押す動作が交互に繰り返される。このため、ラックシャフト１３２が、クランプされたラックハウジング１３１に対して往復動する。このため、ラックハウジング１３１内に配置されている低摩擦シート（図示略）のなじみが進行する。

ラックシャフト摺動装置１００は、上記のとおり、２つの油圧アクチュエータ１１４，１２４、および、２つの油圧シリンダ１１２，１２２を含む。このため、装置を小型化する点において改善の余地が残されている。

本発明は、小型化しやすいラックシャフト摺動装置を提供することを目的としている。

〔１〕本ラックシャフト摺動装置の独立した一形態は、次の事項を有する。すなわち、ラックシャフト摺動装置は、基台と、前記基台に取り付けられたガイド機構と、前記ガイド機構に取り付けられた押圧部材と、前記押圧部材に固定された電動モータと、前記電動モータと直接的または間接的に接続された送りねじと、前記送りねじと噛み合わせられた規制部材とを含み、前記ガイド機構が、前記基台に対する前記押圧部材の移動をガイドし、前記押圧部材が、前記押圧部材の移動方向において間隔を置いて並べられた一対の押圧腕部、前記一対の押圧腕部を互いに連結する押圧連結部、一方の前記押圧腕部に形成された一方のシャフト押圧部、および、他方の前記押圧腕部に形成された他方のシャフト押圧部を含み、前記規制部材が、前記送りねじの回転により前記基台および前記押圧部材に対して移動し、前記規制部材の移動方向において間隔を置いて並べられた一対のハウジング規制部、および、前記一対のハウジング規制部を互いに連結する規制連結部を含み、ラックハウジングがセットされる配置領域が、一方の前記ハウジング規制部と他方の前記ハウジング規制部との間に形成され、前記配置領域にセットされた前記ラックハウジングの一方の端部に前記一方のハウジング規制部が接触しているとき、または、前記配置領域にセットされた前記ラックハウジングの他方の端部に前記他方のハウジング規制部が接触しているとき、前記電動モータが回転していることにより前記押圧部材に作用する反力により、前記押圧部材が前記送りねじの送り方向と反対方向に移動し、前記一方のシャフト押圧部または前記他方のシャフト押圧部がラックシャフトを前記反対方向に押す。

本ラックシャフト摺動装置によれば、電動モータが送りねじを回転させることにより、ラックハウジングがハウジング規制部に支持され、ラックシャフトがラックハウジングに対して往復動する。このため、ラックハウジング内に配置された低摩擦シートのなじみが進行する。また、ラックハウジングを支持する規制部材、および、ラックシャフトを押す押圧部材を電動モータにより駆動する構成を有しているため、油圧アクチュエータを用いて類似の機能を実現する構成と比較して、小型化しやすい。

〔２〕前記ラックシャフト摺動装置に従属する一形態は、次の事項を有する。すなわち、前記電動モータを制御する制御装置を含み、前記制御装置が、前記電動モータを回転させることにより、前記押圧部材を前記基台に対して往復動させ、前記押圧部材の往復動の回数が規定回数に達したときに前記電動モータを停止させる。

低摩擦シートのなじみの度合は、ラックシャフトの往復動の回数に依存する。本ラックシャフト摺動装置によれば、ラックシャフトの往復動の回数が制御装置により管理される。このため、低摩擦シートのなじみの度合が、ステアリング装置毎にばらつくことが抑制される。

本ラックシャフト摺動装置は、小型化しやすい。

実施形態のラックシャフト摺動装置の模式的な斜視図。 実施形態のラックシャフト摺動装置の模式的な平面図。 比較例のラックシャフト摺動装置の模式的な正面図。

図１を参照して、ラックシャフト摺動装置１の構成について説明する。
ラックシャフト摺動装置１は、ラックハウジング８１に対してラックシャフト８２を往復動させることにより低摩擦シート８３のなじみを進行させる。ラックシャフト摺動装置１は、基台１０、押圧部材２０、規制部材３０、台座４０、移動装置５０、ガイド機構６０、および、制御装置７０を有している。

押圧部材２０、規制部材３０、および、台座４０は、基台１０上に配置されている。基台１０および押圧部材２０は、スライドレール式のガイド機構１１により互いに連結されている。ガイド機構１１は、基台１０に対する押圧部材２０の移動をガイドする。

押圧部材２０は、押圧連結部２１、一対の押圧腕部２２、および、２個のシャフト押圧部２３を有している。押圧連結部２１の形状は、矩形状である。押圧連結部２１は、ガイド機構１１に取り付けられている。押圧連結部２１の長手方向は、ガイド機構１１のガイド方向（以下、「ガイド方向ＺＡ」）に沿っている。押圧部材２０は基台１０に対してガイド方向ＺＡに移動する。

一方の押圧腕部２２は、押圧連結部２１の左端部に固定されている。他方の押圧腕部２２は、押圧連結部２１の右端部に固定されている。すなわち、押圧連結部２１は、一方の押圧腕部２２と他方の押圧腕部２２とを互いに連結している。

一対の押圧腕部２２は、押圧連結部２１の長手方向において間隔を置いて並べられている。押圧連結部２１および一対の押圧腕部２２は、互いに結合されていることにより、ラックシャフト摺動装置１の平面視においてＵ字状を形成している。

一方のシャフト押圧部２３は、一方の押圧腕部２２に固定されている。他方のシャフト押圧部２３は、他方の押圧腕部２２に固定されている。各シャフト押圧部２３は、規制部材３０の貫通孔３３Ａを通過し、規制部材３０の内側の空間に突出している。各シャフト押圧部２３の長手方向は、ガイド方向ＺＡに沿っている。各シャフト押圧部２３は、押圧部材２０が基台１０に対して移動することにより、ラックシャフト８２の端部を押す。

規制部材３０は、押圧連結部２１および一対の押圧腕部２２により囲まれた空間に配置されている。規制部材３０は、規制連結部３１および一対のハウジング規制部３２を有している。規制連結部３１の形状は、矩形状である。規制連結部３１は、ガイド機構６０に取り付けられている。規制連結部３１の長手方向は、ガイド機構６０のガイド方向に沿っている。ガイド機構６０のガイド方向は、ガイド方向ＺＡと平行している。

ハウジング規制部３２は、規制腕部３３および規制部分３４を有している。一方の規制腕部３３は、規制連結部３１の左端部に固定されている。他方の規制腕部３３は、規制連結部３１の右端部に固定されている。すなわち、規制連結部３１は、一方のハウジング規制部３２と他方のハウジング規制部３２とを互いに連結している。

一対の規制腕部３３は、規制連結部３１の長手方向において間隔を置いて並べられている。一方の規制腕部３３と他方の規制腕部３３との間に形成されている空間は、ステアリング装置８０が配置される配置領域ＡＴである。規制連結部３１および一対の規制腕部３３は、互いに結合されていることにより、ラックシャフト摺動装置１の平面視においてＵ字状を形成している。

一方の規制腕部３３は、一方の押圧腕部２２と対向している。他方の規制腕部３３は、他方の押圧腕部２２と対向している。対応する規制腕部３３および押圧腕部２２の間隔は、規制部材３０および押圧部材２０の相対移動により変化する。

規制部分３４は、規制腕部３３のうちの貫通孔３３Ａの周縁部分に固定されている。配置領域ＡＴにステアリング装置８０が配置されているとき、規制部分３４が規制部材３０の移動方向においてラックハウジング８１の端部と対向する。

挿入穴３５が、規制部材３０に形成されている。挿入穴３５は、左方向ＬＳ側のハウジング規制部３２から規制連結部３１の中間部分までにわたり、規制連結部３１の長手方向に沿って形成されている。ねじ部３６が、挿入穴３５のうちの規制連結部３１の内部に存在する部分に形成されている。

台座４０は、基台１０から独立している。台座４０は、基台１０のうちの配置領域ＡＴに対応する箇所に配置される。複数の位置決めピン、および、凹部（図示略）が台座４０に形成されている。複数の位置決めピンは、ラックハウジング８１に形成されている位置決め孔（図示略）に対応した形状を有している。凹部は、ラックハウジング８１の下側の部分の外形に対応した形状を有している。

移動装置５０は、規制部材３０を基台１０および押圧部材２０に対して移動させる機能、および、移動装置５０自体を規制部材３０および基台１０に対して移動させる機能を有している。移動装置５０は、電動モータ５１、減速機５２、および、送りねじ５３を有している。

電動モータ５１および減速機５２は、押圧部材２０の左方向ＬＳ側の押圧腕部２２に固定されている。減速機５２は、電動モータ５１の出力軸（図示略）に接続されている。減速機５２の一例は、ベルト式動力伝達装置である。

送りねじ５３の中間部分から先端部分は、挿入穴３５に挿入されている。送りねじ５３の一部分は、挿入穴３５においてねじ部３６に噛み合わせられている。送りねじ５３の基端側の部分は、貫通孔２２Ａに挿入されている。送りねじ５３の基端部分は、減速機５２に接続されている。

制御装置７０は、一例として、基台１０から離れた箇所に配置されている。制御装置７０は、電動モータ５１と電気的に接続されている。制御装置７０は、電動モータ５１を制御するための制御パターンを記憶している。制御装置７０は、制御パターンに応じて電動モータ５１を回転させる。なお、制御装置７０は、ラックシャフト摺動装置１の構成要素と一体化することができる。例えば、制御装置７０は、基台１０、押圧部材２０、規制部材３０、または、電動モータ５１と一体化される。

図１および図２を参照して、ステアリング装置８０のなじみ工程について説明する。
なじみ工程は、準備工程、摺動工程、および、搬出工程を含む。準備工程は、ラックシャフト摺動装置１の押圧部材２０および規制部材３０を初期位置にセットし、ステアリング装置８０をラックシャフト摺動装置１の配置領域ＡＴにセットする。摺動工程は、準備工程の次に行われる工程であり、ラックシャフト摺動装置１によりラックシャフト８２を往復動させる。搬出工程は、摺動工程の次に行われる工程であり、ステアリング装置８０をラックシャフト摺動装置１から取り外す。各工程の詳細な内容を以下に示す。

準備工程は、以下の作業を含む。
図２（ａ）に示されたとおり、押圧部材２０および規制部材３０が初期位置にセットされている。なお、図２（ａ）は、配置領域ＡＴにステアリング装置８０がすでに配置された状態を示しているが、準備工程が開始された時点においてはステアリング装置８０が配置されていない。

最初に、単体の台座４０が、搬送装置（図示略）によりラックシャフト摺動装置１の周囲の規定位置に用意される。次に、ステアリング装置８０が、搬送装置（図示略）により台座４０に載せられる。このとき、ラックハウジング８１の位置決め孔（図示略）が台座４０の位置決めピン（図示略）に嵌め合わせられる。また、ラックハウジング８１の下側の部分が台座４０の凹部に挿入される。

次に、ステアリング装置８０が載せられた台座４０が、搬送装置（図示略）により基台１０のうちの配置領域ＡＴに対応する箇所に配置される。このとき、図２（ａ）に示されたとおり、押圧部材２０とラックシャフト８２との間に隙間が形成され、規制部材３０とラックハウジング８１との間に隙間が形成される。また、ラックシャフト８２の長手方向がガイド方向ＺＡに沿っている。

摺動工程は、以下の作業を含む。
制御装置７０は、予め記憶している制御パターンに基づいて電動モータ５１を回転させる。制御装置７０は、一例として、最初に電動モータ５１を正転方向に回転させ、電動モータ５１の回転数のカウントを開始する。このため、規制部材３０が、基台１０（図１参照）および押圧部材２０に対して初期位置から右方向ＲＳに移動する。

押圧部材２０および規制部材３０が初期位置にセットされている状態（図２（ａ）参照）を基準として、電動モータ５１の正転方向の回転数ＮＡが第１規定回転数に達したとき、図２（ｂ）に示されたとおり、左側の規制部分３４がラックハウジング８１の左端部に接触する。このとき、制御装置７０が電動モータ５１を継続して回転させているため、送りねじ５３の送り方向と反対方向（左方向ＬＳ）の反力が押圧部材２０に作用する。このため、押圧部材２０が、台座４０および規制部材３０に対して送りねじ５３の送り方向と反対方向（左方向ＬＳ）に移動する。

このため、右側のシャフト押圧部２３がラックシャフト８２の右端面に接触し、ラックシャフト８２を左方向ＬＳに押す。図２（ｃ）に示されたとおり、押圧部材２０が左端位置まで移動することにより、ラックシャフト８２がラックハウジング８１に対して左端位置まで移動する。ラックシャフト８２が移動することにより、低摩擦シート８３（図１参照）のなじみが進行する。

左側の規制部分３４がラックハウジング８１の左端部に接触した状態（図２（ｂ）参照）を基準として、電動モータ５１の正転方向の回転数ＮＢが第２規定回転数に達したとき、図２（ｄ）に示されたとおり、押圧部材２０が基台１０（図１参照）に対して左端位置まで移動している。制御装置７０は、回転数ＮＡおよび回転数ＮＢの合計が第１規定回転数および第２規定回転数の合計に達したとき、電動モータ５１を逆転方向に回転させる。

このため、規制部材３０が基台１０および押圧部材２０に対して左方向ＬＳに移動する。このため、図２（ｄ）に示されたとおり、右側の規制部分３４がラックハウジング８１の右端部に接触する。このとき、制御装置７０が電動モータ５１を継続して回転させているため、送りねじ５３の送り方向と反対方向（右方向ＲＳ）の反力が押圧部材２０に作用する。このため、押圧部材２０が基台１０および規制部材３０に対して送りねじ５３の送り方向と反対方向（右方向ＲＳ）に移動する。

このため、左側のシャフト押圧部２３がラックシャフト８２の左端面に接触し、ラックシャフト８２を右方向ＲＳに押す。図２（ｅ）に示されたとおり、押圧部材２０が右端位置まで移動することにより、ラックシャフト８２がラックハウジング８１に対して右端位置まで移動する。ラックシャフト８２が移動することにより、低摩擦シート８３（図１参照）のなじみが進行する。

押圧部材２０が左端位置に移動した状態（図２（ｃ）参照）を基準として、電動モータ５１の逆転方向の回転数ＮＣが第３規定回転数に達したとき、図２（ｅ）に示されたとおり、押圧部材２０が基台１０（図１参照）に対して右端位置まで移動している。制御装置７０は、電動モータ５１の回転数ＮＣが第３規定回転数に達したとき、電動モータ５１を正転方向に回転させる。

このため、規制部材３０が基台１０および押圧部材２０に対して右方向ＲＳに移動する。このため、図２（ｂ）に示されたとおり、左側の規制部分３４がラックハウジング８１の右端部に接触する。このとき、制御装置７０が電動モータ５１を継続して回転させているため、送りねじ５３の送り方向と反対方向（左方向ＬＳ）の反力が押圧部材２０に作用する。このため、押圧部材２０が基台１０および規制部材３０に対して送りねじ５３の送り方向と反対方向（左方向ＬＳ）に移動する。

押圧部材２０が右端位置に移動した状態（図２（ｅ）参照）を基準として、電動モータ５１の正転方向の回転数ＮＤが第３規定回転数に達したとき、図２（ｃ）に示されたとおり、押圧部材２０が基台１０に対して左端位置まで移動している。制御装置７０は、電動モータ５１の回転数ＮＤが第３規定回転数に達したとき、電動モータ５１を逆転方向に回転させる。なお、図２（ｅ）の状態において電動モータ５１が再び正転方向に回転させられた後、制御パターンの終了に基づいて電動モータ５１の回転が停止させられるまで、上記の説明と同様の動作が繰り返される。

押圧部材２０が基台１０に対して左端位置から右端位置まで移動し、再び左端位置まで移動する動作を摺動工程の１サイクルと規定する。制御装置７０が制御パターンに基づいて電動モータ５１を制御することにより、摺動工程におけるサイクル数が規定サイクル数に達したとき、電動モータ５１の回転が停止する。電動モータ５１の回転が停止したとき、押圧部材２０および規制部材３０が初期位置にセットされている。なお、規定サイクル数は、低摩擦シート８３（図１参照）のなじみを規定の水準まで進行させるために必要なサイクル数である。

搬出工程は、以下の作業を含む。
最初に、台座４０が、搬送装置（図示略）により基台１０から規定位置に移動させられる。次に、ステアリング装置８０が、搬送装置（図示略）により台座４０から分離され、規定の箇所に搬出される。なお、摺動工程を経たステアリング装置８０は、別の工程によりプラグ８４（図１参照）の締め付け量が調整される。

ラックシャフト摺動装置１は、以下の効果を奏する。
（１）１つの電動モータ５１が、ラックシャフト８２を押す押圧部材２０、および、ラックハウジング８１を支持する規制部材３０を移動させる。このため、油圧アクチュエータを用いて類似の機能を実現する構成と比較して、装置を小型化しやすい。

（２）低摩擦シート８３のなじみの度合は、ラックシャフト８２の往復動の回数に依存する。本実施形態のラックシャフト摺動装置１によれば、ラックシャフト８２の往復動の回数が制御装置７０により管理される。このため、低摩擦シート８３のなじみの度合が、ステアリング装置毎にばらつくことが抑制される。

（３）ラックハウジングの移動を規制する構成としては、例えば、図３に示されるとおり、２つの油圧アクチュエータ１１４，１２４により、ラックハウジングの挟み込む構成が挙げられる。この構成によれば、ラックシャフトがラックハウジングに対して右方向および左方向のいずれに移動する場合も、２つの油圧アクチュエータ１１４，１２４が駆動される。

一方、ラックシャフト摺動装置１によれば、規制部分３４が電動モータ５１の出力によりラックハウジング８１に押し付けられていることにより、ラックハウジング８１に作用する力が規制部分３４により受けられる。このため、図３に示されるラックシャフト摺動装置１００と比較して、ラックハウジング８１の移動を規制するために駆動されるアクチュエータの数が少ない。このため、電力の消費量が少なくなる。

（４）規制部分３４がラックハウジング８１に作用する力を受ける。このため、ラックハウジング８１をボルト等の固定部材により台座４０に固定しなくとも、ラックハウジング８１の移動が規制される。このため、ラックハウジング８１が固定部材により台座４０に固定されると仮定した場合と比較して、なじみ工程の作業効率が向上する。また、固定部材を取り付けるための部分をラックハウジング８１に形成する必要が生じないため、ラックハウジング８１の形状が複雑化することが抑制される。

なお、本ラックシャフト摺動装置が取り得る具体的形態は、上記実施形態に示された内容に限定されない。本ラックシャフト摺動装置は、例えば、以下に示される実施形態の変形例の形態を取り得る。

・ガイド機構６０が、ラックシャフト摺動装置１から省略される。
・減速機５２が、ラックシャフト摺動装置１から省略される。この場合、電動モータ５１の出力軸が送りねじ５３に直接的に接続される。

・ラックシャフト摺動装置１が、ステアリング装置８０とは別の構成のステアリング装置の低摩擦シートをなじませる。別の構成のステアリング装置の一例は、第１ピニオンシャフトおよび第２ピニオンシャフトを含む。第１ピニオンシャフトは、ラックシャフトの一方側の部分に噛み合わせられ、インターミディエイトシャフトに接続される。第２ピニオンシャフトは、ラックシャフトの他方側の部分に噛み合わせられ、アシストモータに間接的に接続される。

・ひずみゲージ等の荷重検出器がシャフト押圧部２３の先端部に取り付けられる。荷重検出器は、ラックシャフト８２に作用する荷重に応じて変化する信号を出力する。このため、なじみ工程において、ラックシャフト８２がラックハウジング８１に対して移動しているとき、ラックシャフト８２に作用する荷重を検知することができる。このため、ラックシャフト８２の摺動荷重を測定することができる。

本ラックシャフト摺動装置は、以下の課題を解決するための手段を含む。
前記規制部材および前記押圧部材を互いに連結し、前記規制部材に対する前記押圧部材の移動をガイドするガイド機構を有する請求項１または２に記載のラックシャフト摺動装置。

１…ラックシャフト摺動装置、１０…基台、１１…ガイド機構、２０…押圧部材、２１…押圧連結部、２２…押圧腕部、２３…シャフト押圧部、３０…規制部材、３１…規制連結部、３２…ハウジング規制部、３６…ねじ部、５０…移動装置、５１…電動モータ、５３…送りねじ、７０…制御装置、８１…ラックハウジング、８２…ラックシャフト、８３…低摩擦シート、ＡＴ…配置領域。

Claims (2)

1. 基台と、
   前記基台に取り付けられたガイド機構と、
   前記ガイド機構に取り付けられた押圧部材と、
   前記押圧部材に固定された電動モータと、
   前記電動モータと直接的または間接的に接続された送りねじと、
   前記送りねじと噛み合わせられた規制部材と
   を含み、
   前記ガイド機構が、前記基台に対する前記押圧部材の移動をガイドし、
   前記押圧部材が、前記押圧部材の移動方向において間隔を置いて並べられた一対の押圧腕部、前記一対の押圧腕部を互いに連結する押圧連結部、一方の前記押圧腕部に形成された一方のシャフト押圧部、および、他方の前記押圧腕部に形成された他方のシャフト押圧部を含み、
   前記規制部材が、前記送りねじの回転により前記基台および前記押圧部材に対して移動し、前記規制部材の移動方向において間隔を置いて並べられた一対のハウジング規制部、および、前記一対のハウジング規制部を互いに連結する規制連結部を含み、
   ラックハウジングがセットされる配置領域が、一方の前記ハウジング規制部と他方の前記ハウジング規制部との間に形成され、
   前記配置領域にセットされた前記ラックハウジングの一方の端部に前記一方のハウジング規制部が接触しているとき、または、前記配置領域にセットされた前記ラックハウジングの他方の端部に前記他方のハウジング規制部が接触しているとき、前記電動モータが回転していることにより前記押圧部材に作用する反力により、前記押圧部材が前記送りねじの送り方向と反対方向に移動し、前記一方のシャフト押圧部または前記他方のシャフト押圧部がラックシャフトを前記反対方向に押す
   ラックシャフト摺動装置。
2. 前記電動モータを制御する制御装置を含み、
   前記制御装置が、前記電動モータを回転させることにより、前記押圧部材を前記基台に対して往復動させ、前記押圧部材の往復動の回数が規定回数に達したときに前記電動モータを停止させる
   請求項１に記載のラックシャフト摺動装置。