JPH07228261A - ラックピニオン式舵取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 舵取りのための摺動を阻害することなく、ピ
ニオン軸との適正な噛合状態を維持しつつラック軸を確
実に支持し、良好な操舵感覚が安定して得られるように
する。 【構成】 ギヤハウジングＡの内部に支承され、舵輪に
連結されたピニオン軸２の一部にピニオン20を設ける。
左右の操向車輪に連なるラック軸３をピニオン軸２の一
側に配し、ラック軸３の外側に形成したラック歯30をピ
ニオン20に噛合させる。ピニオン軸２及びラック軸３の
軸心と略直交する方向にギヤハウジングＡから突設され
たヨークハウジングＣの内部に固定ホルダ11を嵌合固定
する。固定ホルダ11の軸心部を貫通する取り付け孔14に
相対回転を拘束してローラホルダ15を嵌挿し、このロー
ラホルダ15に枢支した支持ローラ１をラック軸３の背面
側に転接させ、ローラホルダ15の他側に弾接する押しば
ね18の付勢力により、ラック軸３を支持ローラ１を介し
てピニオン軸２に押し付け、ラック歯30とピニオン20と
の噛合部に適正な予圧を付与する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用の舵取り装置
の一形式として広く普及しているラックピニオン式舵取
り装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ラックピニオン式舵取り装置は、車体の
左右方向に延設されたラックハウジングの内部に軸長方
向への摺動自在にラック軸を収納し、また、ラックハウ
ジングの中途に軸心を交叉させて一体的に連設されたギ
ヤハウジングの内部に軸心回りでの回動自在にピニオン
軸を支承して、該ピニオン軸を前記ラック軸の一部に噛
合させる一方、ラックハウジングの両側に突出するラッ
ク軸の両端を左右の操向車輪（一般的には前輪）に夫々
連結し、また、ギヤハウジングから突出するピニオン軸
の先端を舵輪（ステアリングホィール）に連結して、舵
輪操作に応じて生じる前記ピニオン軸の回動を前記ラッ
ク軸の軸長方向の移動に変換し、左右の操向車輪の操
向、即ち、舵取りを行わせる構成となっている。

【０００３】以上の如きラックピニオン式舵取り装置に
おいては、ピニオン軸とラック軸との噛合部に適正な予
圧を加え、両者を実質的にバックラッシなしに噛み合わ
せることが重要である。このため従来から、ハウジング
の対応位置に形成された取り付け孔に押圧部材（サポー
トヨーク）を嵌装し、このサポートヨークによりラック
軸を背面側から押圧して、該ラック軸をピニオン軸との
噛合部に押し付ける構成とした押し付け手段が用いられ
ている。

【０００４】図３は、一般的な押し付け手段を備える従
来のラックピニオン式舵取り装置の要部を示す縦断面図
である。中途部外周にピニオン20を備えるピニオン軸２
は、図示の如く、ピニオン20両側の一対の玉軸受21，22
により、ギヤハウジングＡの内部に同軸上での回動自在
に支承してあり、ギヤハウジングＡの上部に突出するピ
ニオン軸２の突出端は、図示しない舵輪に連結されてい
る。

【０００５】ギヤハウジングＡの中途部には、筒状をな
すラックハウジングＢが、軸心を交叉させた態様に連設
され、該ラックハウジングＢの内部には、軸長方向への
摺動自在にラック軸３が支承されている。ラック軸３
は、中途部の外側に適長に亘って形成されたラック歯30
を備えており、このラック歯30は、ギヤハウジングＡと
の交叉部において前記ピニオン20に噛合させてある。ま
た、ラックハウジングＢの両側に突出するラック軸３の
両端は、図示しない左右両側の操向車輪に夫々連結され
ており、舵輪操作に応じて生じる前記ピニオン軸２の回
動を、ピニオン20とラック歯30との噛合によりラック軸
３の摺動に変換し、左右の操向車輪の舵取りを行わせる
構成となっている。

【０００６】以上の如く構成されたラックピニオン式舵
取り装置は、ギヤハウジングＡとラックハウジングＢの
交叉位置に、これら夫々と略直交する向きに一体的に突
設されたヨークハウジングＣを備えており、前記押し付
け手段は、このヨークハウジングＣの内部に構成されて
いる。

【０００７】即ち、ヨークハウジングＣは、軸心部を貫
通する円形断面の取り付け孔40を備えており、該取り付
け孔40には、円筒形をなすサポートヨーク４が、軸長方
向への摺動自在に嵌挿されている。ギヤハウジングＡの
内側を臨むサポートヨーク４の先端は、ラック軸３の外
形に対応するアーチ形状を有し、ラック軸３の背面側
（ピニオン20との噛合部の逆側）外周に滑り板41を介し
て摺接させてある。サポートヨーク４の基端は、ヨーク
ハウジングＣの他側内周にねじ込まれてロックナット43
の締め付けにより固定された支持キャップ42の内面に臨
ませてあり、該支持キャップ42との間に介装された押し
ばね44により内向きに、即ち、ラック軸３側に向けて付
勢されている。

【０００８】而して、前記サポートヨーク４は、押しば
ね44のばね力によりラック軸３の背面に押し付けられ、
該ラック軸３をピニオン軸２に向けて押圧しつつ支持
し、ラック歯30とピニオン20との噛合部に予圧を付与し
て、両者間に良好な噛合状態を維持する作用をなす。前
記予圧は、支持キャップ42のねじ込み量の増減により適
正に調整される。

【０００９】また、舵取り動作中のラック軸３には、操
向車輪に付与される路面反力が軸方向に作用する逆入力
として導入されており、ラック軸３は、この逆入力の分
力により押圧されてピニオン20から離反する向きに変位
しようとする。前記サポートヨーク４は、支持キャップ
42との間に確保された所定の隙間の範囲内で、取り付け
孔40に沿って摺動可能であり、この摺動により前記変位
に追随しつつラック軸３を支持することができ、ピニオ
ン軸２に対する良好な噛合状態を安定して維持する作用
をなす。更に、前記ピニオン20及びラック歯30としては
ヘリカルギヤが用いられることが多く、この場合サポー
トヨーク４には、前記逆入力の分力が、ピニオン軸２の
軸方向に作用する。サポートヨーク４先端のアーチ形状
は、この分力を支えるために必要なものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上の如く構成された
押し付け手段を備える従来のラックピニオン式舵取り装
置においては、ピニオン軸２の回転に伴うラック軸３の
摺動が、該ラック軸３の背面へのサポートヨーク４の押
し付けに抗して生じる一方、両者の接触面積は、サポー
トヨーク４の先端が前述したアーチ形状をなすことから
大きく、ラック軸３の摺動を阻害する抵抗となり、ピニ
オン軸２からラック軸３への伝動効率の低下が避けられ
ず、操舵感覚の悪化を招くという不都合があった。

【００１１】また、前述した逆入力によりラック軸３に
作用する力は、ラック歯30及びピニオン20の圧力面に垂
直な方向の力であり、サポートヨーク４には、自身の軸
長方向のみならず、図３の紙面と直交する方向、即ち、
ラック軸３の軸方向の分力もまた作用する。従って、前
記取り付け孔40中でのサポートヨーク４の摺動の繰り返
しにより、該取り付け孔40の内面及び／又はサポートヨ
ーク４に偏摩耗が生じ易く、この偏摩耗が進行した場
合、取り付け孔40の内部においてサポートヨーク４が振
動し、両者の衝突に伴う耳障りな異音が発生する上、ピ
ニオン軸２とラック軸３との良好な噛合状態を保つとい
う目的が果たせなくなる難点があった。

【００１２】これらの難点を解消すべく、本願出願人に
よる特開平２−270674号公報には、取り付け孔40に嵌挿
されたサポートヨーク４の先端に、ラック軸３の軸心と
直交する枢軸回りでの回動自在に支持ローラを取り付
け、該支持ローラをラック軸３の背面に転接せしめて押
し付け手段を構成したラックピニオン式舵取り装置が開
示されている。

【００１３】この構成によれば、ピニオン軸２の回動に
伴うラック軸３の摺動が、前記支持ローラの転がり抵抗
に抗して生じる結果、ラック軸３の摺動抵抗が低レベル
に維持されて前者の難点が解消される。更に、操向車輪
側からの逆入力により生じるラック軸３の軸方向分力
は、前記支持ローラの回動により吸収され、サポートヨ
ーク４の摺動を阻害することがなくなり、サポートヨー
ク４の偏摩耗の発生に伴う後者の難点もまた解消され
る。

【００１４】ところが、ピニオン20及びラック歯30がヘ
リカルギヤである場合、サポートヨーク４への作用力
は、前述の如く、ピニオン20及びラック歯30の傾斜によ
り発生するピニオン軸２の軸方向分力を含んでおり、こ
の分力の作用によりサポートヨーク４には、ピニオン軸
２及びラック軸３の軸心を含む面内での回転力が働く。
従って、サポートヨーク４に枢支された支持ローラの枢
軸と、ラック軸３の軸心との直交関係が保てなくなり、
ラック軸３の摺動に伴う支持ローラの転動が阻害され
て、ラック軸３の摺動抵抗が変動し、安定した操舵感覚
が得られない虞があった。

【００１５】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、ピニオン軸との噛合部におけるラック軸の支
持、及びピニオン軸とラック軸との適正な噛合状態の維
持を、舵取りのためのラック軸の滑らかな摺動を阻害す
ることなく確実になし得て、良好な操舵感覚が安定して
得られるラックピニオン式舵取り装置を提供することを
目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るラックピニ
オン式舵取り装置は、ピニオン軸とラック軸とを共通の
ハウジング内に支承し、相互に噛合させて、舵輪の操作
により生じる前記ピニオン軸の回動を前記ラック軸の軸
長方向の摺動に変換して舵取りを行わせる構成であり、
前記ラック軸をこれに転接する支持ローラにより前記ピ
ニオン軸に押し付け、両軸の噛合部に所定の予圧を加え
る押し付け手段を、前記ハウジングに設けた取り付け孔
の内部に備えるラックピニオン式舵取り装置において、
前記押し付け手段は、前記支持ローラを回動自在に保持
し、前記取り付け孔に嵌挿されたローラホルダと、該ロ
ーラホルダと前記取り付け孔との相対回転を拘束する手
段と、前記ローラホルダに付勢力を加え、前記支持ロー
ラを前記ラック軸に押し付ける付勢手段とを具備するこ
とを特徴とし、更に前記取り付け孔が、前記ハウジング
の内部に固定された固定ホルダに形成してあることを特
徴とする。

【００１７】

【作用】本発明においては、ハウジングに設けた取り付
け孔に相対回転を拘束してローラホルダを嵌挿し、該ロ
ーラホルダに回転自在に保持させた支持ローラをラック
軸に転接させ、付勢手段によりローラホルダに付勢力を
加えて支持ローラを介してラック軸を押圧し、ピニオン
軸との噛合部に予圧を付与する構成とし、ピニオン軸の
軸方向力による押し付け手段の回転をローラホルダの回
転を拘束することにより阻止し、ラック軸の摺動に伴う
支持ローラの転動を安定して行わせる。

【００１８】また、ローラホルダを嵌挿する取り付け孔
を、ハウジングそのものではなく、ハウジングの内部に
固定された固定ホルダに形成して、ローラホルダの回転
を拘束するために必要な加工を容易化し、また取り付け
孔の経時的な損傷時に、速やかな取替えができるように
する。

【００１９】

【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て詳述する。図１は、本発明に係るラックピニオン式舵
取り装置の要部を示す縦断面図である。

【００２０】図中Ａはギヤハウジングであり、このギヤ
ハウジングＡの内部にはピニオン軸２が配してある。ピ
ニオン軸２は、中途部に適長に亘って形成されたピニオ
ン20を備え、該ピニオン20両側の一対の玉軸受21，22に
より、ギヤハウジングＡの内部に同軸上での回動自在に
支承されている。ギヤハウジングＡには、円筒状をなす
ラックハウジングＢが軸心を交叉させて一体的に連設し
てあり、該ラックハウジングＢには、軸長方向への摺動
自在にラック軸３が支承されている。ラック軸３は、ギ
ヤハウジングＡの内部を、前記ピニオン20の一側を交叉
する態様に貫通しており、該ラック軸３の外側に適長に
亘って形成されたラック歯30がピニオン20に噛合させて
ある。

【００２１】ピニオン軸２の一端は、ギヤハウジングＡ
の一側に突出させてあり、図示しない舵輪（ステアリン
グホィール）に連結されている。またラック軸３の両端
は、ラックハウジングＢの両側に夫々突出させてあり、
図示しない左右の操向車輪に各別に連結されている。

【００２２】以上の構成は、図３に示す従来のラックピ
ニオン式舵取り装置のそれと同様であるが、本発明装置
の特徴は、ピニオン20とラック歯30との噛合部に予圧を
付与して良好な噛合状態を維持すべく、ラック軸３をピ
ニオン軸２に押し付ける押し付け手段の構成にある。こ
の押し付け手段は、ギヤハウジングＡとラックハウジン
グＢとの交叉位置に、これら夫々と略直交する向きに一
体的に突設されたヨークハウジングＣの内部に構成され
ている。

【００２３】ヨークハウジングＣには、ピニオン軸２と
ラック軸３との交叉部において、ラック軸３の背面側
（ピニオン軸２との噛合部の逆側）からギヤハウジング
Ａの内部に開口する貫通孔10が形成してあり、該貫通孔
10には、固定ホルダ11が内嵌されている。固定ホルダ11
は、貫通孔10の内奥側に設けた段差面と、貫通孔10の他
側の開口部にねじ込まれた支持キャップ12の先端面とに
より両側を挾持させ、ヨークハウジングＣの内部に固定
されている。なお支持キャップ12は、貫通孔10へのねじ
込みの後、外周へのロックナット13の締め付けにより位
置決め固定できるようになしてある。

【００２４】固定ホルダ11には、軸心部を貫通する取り
付け孔14が形成してあり、この取り付け孔14には、ロー
ラホルダ15が、軸長方向への摺動自在に、かつ相対回転
不能に嵌挿されている。ローラホルダ15は、鼓形の外形
形状をなす支持ローラ１を回動自在に保持しており、こ
の支持ローラ１は、ヨークハウジングＣに形成された貫
通孔10の一側の開口を経てギヤハウジングＡの内側に臨
ませてあり、図示の如く、ラック軸３の背面側（ピニオ
ン20との噛合部の逆側）外周に転接せしめられている。

【００２５】図２は、固定ホルダ11、ローラホルダ15、
及び支持ローラ１の分解斜視図である。固定ホルダ11
は、ヨークハウジングＣの貫通孔10に対応する外径を有
する短寸円柱形の部材であり、該固定ホルダ11の軸心部
を貫通する取り付け孔14は、矩形断面を有して形成され
ている。

【００２６】取り付け孔14に嵌挿される前記ローラホル
ダ15は、取り付け孔14の一辺の長さに相当する幅を有す
る一対の側板 15a,15aを、他辺の長さに対応する距離だ
け離して対向させ、つなぎ板 15bにより門形に連結せし
めた構成となっており、前記支持ローラ１は、側板 15
a,15a間に挿入されて、これらの対応位置に貫通形成さ
れた支持孔16，16に外側から打設される枢支ピン17によ
り支持させてある。この枢支は、図１に示す如く、ロー
ラホルダ15の両側板 15a,15aと支持ローラ１の両側面と
の間に滑り板1a，1aを、また枢支ピン17と支持ローラ１
の枢支孔との間に滑りブッシュ1bを夫々介在せしめて行
われ、支持ローラ１の回動が抵抗なく生じるようになし
てある。

【００２７】以上の如く支持ローラ１を組付けたローラ
ホルダ15は、ヨークハウジングＣの貫通孔10に嵌挿され
た固定ホルダ11の取り付け孔14に嵌め合わせ、前記支持
キャップ12のねじ込みにより、固定ホルダ11を挾持固定
する手順により装着される。支持キャップ12のねじ込み
は、該支持キャップ12の内面とこれに対向するローラホ
ルダ15のつなぎ板 15bとの間に押しばね18を介装して行
われ、装着後のローラホルダ15を、前記押しばね18のば
ね力により内向きに、即ち、ラック軸３側に向けて付勢
するようになしてある。

【００２８】また、支持キャップ12の締め付け前の固定
ホルダ11は、ヨークハウジングＣの貫通孔10内での回動
が可能であり、このことを利用して、ラック軸３に対す
る支持ローラ１の転接状態を適正化することができる。
この適正化は、例えば、支持キャップ12を適宜にねじ込
んだ時点において、ラック軸３を適宜に摺動せしめる手
順により行われる。即ち、支持ローラ１の転接状態が適
正でない場合、該支持ローラ１には、ラック軸３の摺動
に伴う摩擦抵抗が加わり、ローラホルダ15及び固定ホル
ダ11と共に貫通孔10の軸心回りに回動して、前記摩擦抵
抗が最小となる位置、具体的には、支持ローラ１の枢支
ピン17がラック軸３の軸方向と直交する位置に平衡し、
支持ローラ１の転接状態が適正化される。

【００２９】この後に支持キャップ12を締め付け、ロッ
クナット13のねじ込みにより位置決めした場合、固定ホ
ルダ11は貫通孔10内での回転不能に拘束される一方、固
定ホルダ11とローラホルダ15との相対回転は、前者に形
成された矩形の取り付け孔14中に後者を嵌挿する組付け
の段階で拘束された状態にあるから、前述の如く得られ
た支持ローラ１とラック軸３との適正な転接状態が、こ
の後も安定して維持される。

【００３０】以上の如く構成された本発明装置におい
て、舵取りのための舵輪操作が行われた場合、この操作
方向に操作量に相当するだけピニオン軸２が回動し、こ
の回動が、ピニオン20とラック歯30との噛合によりラッ
ク軸３の軸長方向の摺動に変換されて左右の操向車輪に
伝わり、これらの操向により舵輪の操作に応じた舵取り
が行われる。このときラック軸３は、これの外周に転接
し、押しばね18のばね力により付勢された支持ローラ１
によりピニオン軸２に押し付けられ、ラック軸３側のラ
ック歯30とピニオン軸２側のピニオン20との噛合部に適
正な予圧が付与され、両者間に良好な噛合状態が得られ
るようになっている。

【００３１】舵取り動作中のラック軸３には、操向車輪
に付与される路面反力が軸方向に作用する逆入力として
導入され、ラック軸３は、ピニオン20から離反する向き
に変位しようとするが、ラック軸３に転接する支持ロー
ラ１は、これを保持するローラホルダ15と共に、取り付
け孔14に沿って支持キャップ12との間に確保された所定
の隙間の範囲内で摺動可能であり、この摺動により前記
変位に追随しつつラック軸３を支持することができ、ピ
ニオン軸２との良好な噛合状態を安定して維持すること
ができる。

【００３２】また、ラック軸３に転接する支持ローラ１
には、前述した如く、ラック軸３の軸方向及びピニオン
軸２の軸方向の力が夫々作用するが、前者は、支持ロー
ラ１の枢軸回りの回動により吸収され、また後者の作用
によりピニオン軸２及びラック軸３の軸心を含む面内に
て生じる回転は、支持ローラ１を保持するローラホルダ
15が回転を拘束されていることにより確実に規制され
る。従って、ラック軸３の摺動は、適正な転接状態を保
って転動する前記支持ローラ１の転がり抵抗に抗して滑
らかに行われて、良好な操舵感覚が安定して得られるよ
うになる。

【００３３】なお本実施例においては、矩形断面を有す
る取り付け孔14にローラホルダ15を嵌挿し、両者の相対
回転を拘束する構成としたが、円形断面を有する取り付
け孔14を設け、キー又はスプライン等の公知の回転拘束
手段によりローラホルダ15の回転を拘束するようにして
もよい。

【００３４】また本実施例においては、ローラホルダ15
を嵌挿する取り付け孔14を、ヨークハウジングＣに固定
された固定ホルダ11に形成しているが、ヨークハウジン
グＣに直接的に取り付け孔14を形成し、これにローラホ
ルダ15を嵌挿するようにしてもよい。但しこの場合、ギ
ヤハウジングＡ及びラックハウジングＢと一体化された
ヨークハウジングＣに複雑な孔加工が要求されることか
ら、加工工数の増加を招き、また、取り付け孔14の経時
的な損傷が生じた場合、又は組み立て時に加工誤差が発
見された場合に、ハウジング全体の組み替えを強いられ
る等の不都合があり、実施例中に示す如く、ヨークハウ
ジングＣと別体をなし、該ヨークハウジングＣに固定さ
れる固定ホルダ11に取り付け孔14を形成する構成とする
のが望ましい。

【００３５】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明装置において
は、ハウジングに設けた取り付け孔に相対回転を拘束し
てローラホルダを嵌挿し、該ローラホルダに回転自在に
保持させた支持ローラによりラック軸をピニオン軸に押
し付け、この支持ローラの転動により舵取り動作中のラ
ック軸の摺動を案内する構成としたから、ピニオン軸に
対する噛合状態を適正に維持しつつ、種々の方向に作用
する外力に抗してラック軸の摺動を滑らかに行わせるこ
とができ、良好な操舵感覚が安定して得られるようにな
る。

【００３６】また、ローラホルダの回転を拘束するため
の取り付け孔をハウジングの内部に固定された固定ホル
ダに形成したから、前記取り付け孔の加工工数の低減が
図れると共に、経時的な損傷又は加工誤差の発生時にお
ける組み替えが容易化される等、本発明は優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の要部を示す縦断面図である。

【図２】本発明装置における押し付け手段の分解斜視図
である。

【図３】従来のラックピニオン式舵取り装置の要部を示
す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 支持ローラ ２ ピニオン軸 ３ ラック軸 11 固定ホルダ 12 支持キャップ 14 取り付け孔 15 ローラホルダ 17 枢支ピン 18 押しばね 20 ピニオン 30 ラック歯 Ａ ギヤハウジング Ｂ ラックハウジング Ｃ ヨークハウジング

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピニオン軸とラック軸とを共通のハウジ
   ング内に支承し、相互に噛合させて、舵輪の操作により
   生じる前記ピニオン軸の回動を前記ラック軸の軸長方向
   の摺動に変換して舵取りを行わせる構成であり、前記ラ
   ック軸をこれに転接する支持ローラにより前記ピニオン
   軸に押し付け、両軸の噛合部に所定の予圧を加える押し
   付け手段を、前記ハウジングに設けた取り付け孔の内部
   に備えるラックピニオン式舵取り装置において、前記押
   し付け手段は、前記支持ローラを回動自在に保持し、前
   記取り付け孔に嵌挿されたローラホルダと、該ローラホ
   ルダと前記取り付け孔との相対回転を拘束する手段と、
   前記ローラホルダに付勢力を加え、前記支持ローラを前
   記ラック軸に押し付ける付勢手段とを具備することを特
   徴とするラックピニオン式舵取り装置。
2. 【請求項２】 前記取り付け孔は、前記ハウジングの内
   部に固定された固定ホルダに形成してある請求項１記載
   のラックピニオン式舵取り装置。