JPH07309242A - ラックピニオン型ステアリングギヤ装置 - Google Patents

ラックピニオン型ステアリングギヤ装置

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JPH07309242A
JPH07309242A JP6102982A JP10298294A JPH07309242A JP H07309242 A JPH07309242 A JP H07309242A JP 6102982 A JP6102982 A JP 6102982A JP 10298294 A JP10298294 A JP 10298294A JP H07309242 A JPH07309242 A JP H07309242A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 当該装置の大型化および重量増を生じさせる
ことなくステアリング性能の悪化を抑制すること。 【構成】 ピニオン11の歯部11a1とラック15の
歯部15aとの噛み合い部における力の伝達方向がラッ
ク15の軸線に対して所定角度となるように構成され、
またラック15がばね部材によって支持されたラックガ
イドにより弾撥的に支持されてピニオン11に向けて付
勢されるように構成されたラックピニオン型ステアリン
グギヤ装置において、両歯部11a,15aの一方の歯
先部分を他方の歯底部分に接触させた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両のステアリング装
置に採用されているラックピニオン型ステアリングギヤ
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ラックピニオン型ステアリングギヤ装置
の一つとして、例えば、歯部としてはすばを用いた構
成、ラック軸線の法線に対してピニオンの軸線が所定角
となる構成等が採用されて、ピニオンの歯部とラックの
歯部との噛み合い部における力の伝達方向がラックの軸
線に対して所定角度となるように構成され、また噛み合
い部のガタツキ防止を意図してラックがばね部材によっ
て支持されたラックガイドにより弾撥的に支持されてピ
ニオンに向けて付勢されるように構成されたものがあ
る。
【0003】ところで、従来装置においては、例えば図
12にて示したように、ピニオン1の歯部1a(歯先円
半径r2、ピッチ円半径r1のはすばが形成されてい
る)とこれに歯先と歯底が非接触で噛合するラック2の
歯部2aが、大きな摩擦力をもたらすくさび効果を生じ
させるa,bの二歯面で歯筋方向に滑り接触していて、
両歯部1a,2aの噛み合い部での力の伝達時には各歯
面a,bにて滑りによる摩擦力が生じるようになってお
り、ピニオン1からラック2に回転力が伝達されるとき
各滑りによる摩擦力に対向する力によって図9〜図11
の各(A)にて示したようにラック1が軸線回りに微小
量回転したり振れたりして、ステアリングの性能を悪化
することがある。上記した各滑りによる摩擦力Fpは、
ラック2をピニオン1に向けて付勢するばね部材(図示
省略)の付勢力Foとラック2の歯面間角度θ(通常、
29度〜40度を採用している場合が多い)によって定
まる法線力F1(接触歯面に直交する作用力)と摩擦係
数μにより決まるものであり、Fp=μ×F1=(μ×
Fo/2)/sin(θ/2)で表される。
【0004】また、上記したステアリングの性能悪化を
改善するために、実開平2−33171号公報に記載さ
れている装置においては、ラックに回り止め用リブを突
設するとともに、ラックとピニオンの噛み合い部を収容
するハウジングに前記リブと係合する規制手段を設け
て、ラックが軸線方向にのみ摺動自在な状態で回転方向
への動きを規制されるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記した公報の装置に
おいては、ラックにリブを突設するとともにハウジング
に規制手段を設けてステアリングの性能悪化を抑制する
ものであり、ハウジング内にリブと規制手段のためのス
ペースを確保する必要があって当該装置の大型化を招く
ばかりか、リブと規制手段による重量増が生じる。本発
明は、上記した問題に対処すべくなされたものであり、
その目的は当該装置の大型化および重量増を生じさせる
ことなくステアリング性能の悪化を抑制することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、ピニオンの歯部とラックの
歯部との噛み合い部における力の伝達方向がラックの軸
線に対して所定角度となるように構成され、またラック
がピニオンに向けて付勢されるように構成されたラック
ピニオン型ステアリングギヤ装置において、前記両歯部
の一方の歯先部分を他方の歯底部分に接触させた(請求
項1の構成)。また、前記ピニオンの歯部形成部位の幅
と前記ラックの歯部形成部位の幅を異に構成して、幅の
狭い方には幅一杯に歯部を形成し、この歯部に対応した
歯部を幅の広い方の歯部形成部位に幅の狭い方の歯部の
少なくとも歯幅方向両端部の一部を転写形成した(請求
項2の構成)。
【0007】
【発明の作用・効果】請求項1の構成を採用した発明に
おいては、当該接触部にて得られる摩擦力によって噛み
合い部でのガタツキを抑制することができるため、噛み
合い部にピニオン回転方向の隙間を形成することができ
て、上述した従来装置の問題点である二歯面での歯筋方
向の滑り接触を無くして、一歯面での歯筋方向の滑り接
触とすることができ、接触歯面での歯筋方向の滑り接触
による摩擦力を低減することができる。したがって、当
該摩擦力に対向する力によって生じるラックの軸線回り
の微小回転および振れを減少させることができて、ステ
アリングの性能悪化を抑制することができる。
【0008】また、請求項2の構成を採用した発明にお
いては、噛み合い部の歯幅方向両端部にて両歯部が歯幅
方向で係合可能であり、噛み合い部にて生じる摩擦力に
対向する力によりラックが軸線回りに微小回転したり振
れたりする際には、噛み合い部における両歯部の歯幅方
向両端部にて生じる係合摩擦力によりラックの軸線回り
の微小回転および振れを減少させることができて、ステ
アリングの性能悪化を抑制することができる。
【0009】また、上記した両発明においては、ピニオ
ンとラックの両歯部の形状を変更することにより実施で
きるものであるため、当該装置の大型化および重量増を
生じさせることはない。
【0010】
【実施例】以下に、本発明の各実施例を図面に基づいて
説明する。図1及び図2は本発明の第1実施例を示して
いて、この実施例においてはピニオン11が一対のベア
リング12,13を介してハウジング14に回転可能か
つ軸方向移動不能に組付けられている。ピニオン11
は、その軸線L1が丸棒を素材とするラック15の軸線
L2の法線(図示省略)に対して所定角となるようにハ
ウジング14に組付けられていて、その一部外周に形成
したはすば歯部11aにてラック15の一側に形成した
はすば歯部15aに噛み合っており、両歯部11a,1
5aの噛み合い部における力の伝達方向がラック15の
軸線L2に対して所定角度となるように構成されてい
る。ラック15は、ばね部材16によって支持されたラ
ックガイド17により弾撥的に支持されてピニオン11
に向けて付勢されている。ばね部材16は、ハウジング
14に螺着されたキャップ18とラックガイド17間に
介装されていて、ラックガイド17をラック15に向け
て付勢している。ラックガイド17は、ハウジング14
に設けた取付孔14aに所定の隙間をもって移動可能に
組付けられている。キャップ18は、ばね受としての機
能とラックガイド17のばね付勢方向の移動量を規定す
る機能を有していて、ナット19によってハウジング1
4にロックされている。
【0011】ところで、この第1実施例においては、図
2にて詳細に示したように、ピニオン11の歯部11a
において歯先円半径r2がピッチ円半径r1と同じとな
るように形成されており、またラック15の歯部15a
において歯底部分15a1がピニオン11の歯部11a
の歯先部分11a1とラック軸方向にてころがり接触す
る形状に形成されている。しかして、両歯部11a,1
5aの噛み合い部では、図2に示した歯先部分11a1
と歯底部分15a1の接触部が歯幅方向の何れかにおい
て常に存在していて、この接触部ではばね部材16によ
る付勢力Foによって摩擦係数μにより決まるころがり
摩擦力F(F=μ×Fo)が接触部のラック軸方向にて
得られるようになっている。
【0012】上記した構成(ピニオン11の歯部11a
とラック15の歯部15aの構成以外は従来装置と同じ
構成である)によりこの第1実施例においては、図2に
示した歯先部分11a1と歯底部分15a1の接触部に
て得られるころがり摩擦力Fによって噛み合い部でのガ
タツキを抑制することができるため、噛み合い部にピニ
オン回転方向の隙間を形成することができて、上述した
従来装置の問題点である二歯面での歯筋方向の滑り接触
を無くして、一歯面での歯筋方向の滑り接触とすること
ができ、接触歯面での歯筋方向の滑り接触による滑り摩
擦力を低減することができる。したがって、ピニオン1
1からラック15に回転力が伝達されるとき滑り摩擦力
に対向する力によって生じるラックの軸線回りの微小回
転および振れを図9〜図11の各(B)にて示したよう
に従来装置に比して減少させることができて、ステアリ
ングの性能悪化を抑制することができる。
【0013】上記した第1実施例においては、ピニオン
11の歯部11aにおいて歯先円半径r2がピッチ円半
径r1と同じとなるように形成したが、歯先円半径r2
がピッチ円半径r1と異なるように形成して本発明を実
施することも可能である。ところで、歯先円半径r2が
ピッチ円半径r1より大きくなるように形成した場合に
は、ピニオン11からラック15に回転力が伝達されて
いる際に、ラック15がころがり摩擦力により進行を早
められて、ラック15の歯部15aにおける進行側の歯
面がピニオン11の歯部11aにおける反回転方向側の
歯面と当接した状態に維持されており、ピニオン11の
回転を急に停止または反転した場合にも、歯面当接によ
る打音は発生しない。
【0014】また、ラック15側から、ピニオン11の
回転によるラックの進行方向と逆向きの力が入力した際
は、ラック15の歯底部分15a1とピニオン11の歯
先部分11a1との摩擦力により、歯面当接による打音
を小さくすることができる。
【0015】また、上記した第1実施例においては、ラ
ック15の歯部15aにおいて歯底部分15a1がピニ
オン11の歯部11aの歯先部分11a1とラック軸方
向にてころがり接触する形状に形成されるようにして本
発明を実施したが、上記実施例とは逆にラック15の歯
部15aにおいて歯先部分がピニオン11の歯部11a
の歯底部分とラック軸方向にてころがり接触する形状に
形成されるようにして本発明を実施することも可能であ
り、この場合にも上記した第1実施例と同等の作用が得
られる。
【0016】また、この場合にはラック15がころがり
摩擦力により進行を遅れさせられて、ラック15の歯部
15aにおける反進行側の歯面がピニオン11の歯部1
1aにおける回転方向側の歯面と当接した状態に維持さ
れており、ラック15側から、ピニオン11の回転によ
るラックの進行方向と逆向きの力が入力した場合には、
歯面当接による打音は生じない。さらに、ピニオン11
の回転を急に停止または反転した場合には、ラック15
の歯底部分15a1とピニオン11の歯先部分11a1
との摩擦力により、歯面当接による打音を小さくするこ
とができる。
【0017】図3〜図5は本発明の第2実施例を示して
いて、この実施例においては、ピニオン111の歯部形
成部位の幅Wpがラック115の歯部形成部位の幅Wr
より小さくされていて、ピニオン111の歯部形成部位
には幅Wp一杯に歯部111aが形成され、この歯部1
11aに対応した歯部115aがラック115の歯部形
成部位に両端を非加工部として転写形成されている。そ
の他の構成は、上記した第1実施例の構成と同じである
ため、同一部材に同一符号を付してその説明は省略す
る。
【0018】このため、この第2実施例においては、噛
み合い部の歯幅方向両端部にて両歯部111a,115
aが歯幅方向で係合可能であり、噛み合い部にて生じる
歯面での歯筋方向の滑り接触による滑り摩擦力に対向す
る力によりラック115が軸線回りに微小回転したり振
れたりする際には、噛み合い部における両歯部111
a,115aの歯幅方向両端部にて生じる係合摩擦力に
よりラック115の軸線回りの微小回転および振れを減
少させることができて、ステアリングの性能悪化を抑制
することができる。
【0019】上記した第2実施例においては、ピニオン
111の歯部形成部位の幅Wpがラック115の歯部形
成部位の幅Wrより小さくされている場合について説明
したが、図6〜図8にて示したように構成して本発明を
実施することも可能であり、この実施例においては、ピ
ニオン211の歯部形成部位の幅Wpがラック215の
歯部形成部位の幅Wrより大きくされていて、ラック2
15の歯部形成部位には幅Wr一杯に歯部215aが形
成され、この歯部215aに対応した歯部211aがピ
ニオン211の歯部形成部位に両端を非加工部として転
写形成されている。なお、その他の構成は、上記した第
1実施例の構成と同じである。また、この実施例の作用
は上記した第2実施例の作用と実質的に同じであり、上
記構成から容易に理解されると思われるため、その説明
は省略する。
【0020】この実施例においては、幅の狭い方に幅一
杯に歯部を形成し、幅の広い方にこの歯部に対応する歯
部を全て転写した構成となっているが、特にその必要は
なく、少なくとも幅の狭い方の歯部の歯幅方向両端部の
一部が転写されていれば良い。即ち、歯面部分は従来通
り或いは転写以外の構成のもので、幅の狭い方の歯部の
歯幅方向両端部の一部が転写されているものでも本発明
は成り立つ。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例を示す要部断面図であ
る。
【図2】 図1に示したピニオンとラックの噛み合い部
の部分拡大断面図である。
【図3】 本発明の第2実施例を示す要部断面図であ
る。
【図4】 図3に示したピニオンの部分斜視図である。
【図5】 図3に示したラックの部分斜視図である。
【図6】 本発明の第2実施例の変形例を示す要部断面
図である。
【図7】 図6に示したピニオンの部分斜視図である。
【図8】 図6に示したラックの部分斜視図である。
【図9】 ピニオンからラックに回転力が伝達されると
きのラックの軸線回りの微小回転変動を表すグラフであ
る。
【図10】 ピニオンからラックに回転力が伝達される
ときのラックガイド支持部におけるラックのばね付勢方
向の振れ変動を表すグラフである。
【図11】 ピニオンからラックに回転力が伝達される
ときのラックの歯幅方向の振れ変動を表すグラフであ
る。
【図12】 従来装置におけるピニオンとラックの噛み
合い部の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
11…ピニオン、11a…歯部、11a1…歯先部分、
15…ラック、15a…歯部、15a1…歯底部分、1
6…ばね部材、17…ラックガイド。
フロントページの続き (72)発明者 津田 和彦 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 塩谷 重美 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 林田 泰 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ピニオンの歯部とラックの歯部との噛み
    合い部における力の伝達方向がラックの軸線に対して所
    定角度となるように構成され、またラックがピニオンに
    向けて付勢されるように構成されたラックピニオン型ス
    テアリングギヤ装置において、前記両歯部の一方の歯先
    部分を他方の歯底部分に接触させたことを特徴とするラ
    ックピニオン型ステアリングギヤ装置。
  2. 【請求項2】 ピニオンの歯部とラックの歯部との噛み
    合い部における力の伝達方向がラックの軸線に対して所
    定角度となるように構成され、またラックがピニオンに
    向けて付勢されるように構成されたラックピニオン型ス
    テアリングギヤ装置において、前記ピニオンの歯部形成
    部位の幅と前記ラックの歯部形成部位の幅を異に構成し
    て、幅の狭い方には幅一杯に歯部を形成し、この歯部に
    対応した歯部を幅の広い方の歯部形成部位に前記幅の狭
    い方の歯部の少なくとも歯幅方向両端部の一部を転写形
    成したことを特徴とするラックピニオン型ステアリング
    ギヤ装置。
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