JP2007008216A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ラックガイド２２を摺動し難くすることなく、ピニオン軸１２の回転によるラックガイド２２のクリアランス内での移動を抑制する。
【解決手段】 ステアリング装置１は、ギヤハウジング１０の内部に延設され、ハンドル操作に応じて回転するピニオン軸１２と、ギヤハウジング１０の内部に延設され、ピニオン軸１２の回転により延設方向に駆動されるラックバー１８と、ギヤハウジング１０に形成された案内壁２０の内部に摺動可能に配設され、ラックバー１８をピニオン軸１２方向に押圧するラックガイド２２と、ラックガイド２２においてピニオン軸１２の延設方向の各端部と、ギヤハウジング１０に形成された案内壁２０との間に配設され、ラックガイド２２及び案内壁２０に密接するラックガイド抑え部材２８Ａ，２８Ｂと、を備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ラックピニオン機構を利用したステアリング装置に関する。

車両のステアリング装置には、ラックピニオン機構を利用したものがある（特許文献１，２）。ラックピニオン機構を利用したステアリング装置では、ギヤハウジングの内部にピニオン軸及びラックバーが設けられており、運転者のハンドル操作に応じてピニオン軸が回転するとラックバーが駆動される。ここで、ピニオン軸とラックバーとの噛み合いを適正に保つために、ギヤハウジングの内部にはラックバーをピニオン軸方向に押圧するラックガイドが設けられている。ラックガイドは、ギヤハウジングに形成された案内壁の内部に摺動可能に配置されている。
特開平９−１６９２８０号公報 特開平８−１６９３５０号公報

ラックガイドは、ラックバーの上下方向及びラックガイド軸方向の動きを抑える役目をしているが、ラックガイドがスムースに摺動できるように、ラックガイド外周部とハウジング内径部にクリアランスを持たせている。運転者のハンドル操舵時（ピニオン回転時）ピニオン軸からラックバーに力が付与される。この時、ピニオンとラックバーの噛み合い部で発生するラック上下力により、上記クリアランス分ラックバーが上下動してしまい、ラックバーとピニオン部の噛み合い部で発生する滑り摩擦が少なくなることにより操舵トルクが小さくなり、操舵フィーリングが損なわれてしまう。

ここで、ラックガイドとギヤハウジングとの間のクリアランスを埋めるために、ラックガイドとギヤハウジングとの間にＯリングを配置するなどの方法も考えられる。しかし、１本のＯリングを配置した場合には、そのＯリングを中心としてラックガイドがクリアランスの距離だけ揺動してしまう。また、複数のＯリングを配置した場合には、ラックガイドが案内壁の内部で摺動し難くなってしまい、ピニオン軸とラックバーとの噛み合いが不適正になってしまう。

そこで、本発明は、ラックガイドを摺動し難くすることなく、ピニオン軸の回転によるラックガイドのクリアランス内での移動を抑制可能なステアリング装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明に係るステアリング装置は、ギヤハウジングの内部に延設され、ハンドル操作に応じて回転するピニオン軸と、ギヤハウジングの内部に延設され、ピニオン軸の回転により延設方向に駆動されるラックバーと、ギヤハウジングに形成された案内壁の内部に摺動可能に配設され、ラックバーをピニオン軸方向に押圧するラックガイドと、ラックガイドにおいてピニオン軸の延設方向の各端部と、ギヤハウジングに形成された案内壁との間に配設され、ラックガイド及び案内壁に密接するラックガイド抑え部材と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、ラックガイドにおいて、ピニオン軸延設方向の各端部と、ギヤハウジングの案内壁との間に、ラックガイド抑え部材を密接して設けたことにより、ラックガイドとギヤハウジングとの間のクリアランスが無くされているため、ハンドル操作に応じてピニオン軸が回転してラックバー及びラックガイドがピニオン軸からピニオン軸延設方向に力を受けた時に、ラックガイドがピニオン軸延設方向に移動することが抑制され、これによりラックバーのピニオン軸延設方向への移動を抑え、ラックバーとピニオン軸の噛み合い部で発生する滑り摩擦の低減を抑え操舵トルクを大きくし、手応えを向上させることができる。ラックバー延設方向の動きに関しては、ピニオン軸延設方向の動きが抑えられた分、ラックバーは従来以上にラックバー延設方向へ直ちに駆動されることとなるため、運転者のハンドル操作に対してよりスムースな動きとなる。ラックバーのピニオン延設方向の動きを抑えることにより、ラックバーとピニオンの噛み合い部で発生する滑り摩擦が有効に操舵トルクとして感じられ、操舵初期から手応えの良好な操舵フィーリングを得ることができる。

上述したステアリング装置において、ラックガイド抑え部材は、弾性体でなることが好ましい。ここで、弾性体としては、ある程度の剛性があるものが好ましく、例えば、樹脂やゴムなどを用いることができる。この構成によれば、ラックガイドがピニオン軸延設方向に移動することを、効果的に抑制することができる。

上述したステアリング装置において、ラックガイド抑え部材は、ギヤハウジングと密接する側において、ギヤハウジングと密接する密接部と、ギヤハウジングから離れている退避部と、を有することが好ましい。この構成によれば、ラックガイド抑え部材は、ギヤハウジングと密接する側において、その全域でギヤハウジングと密接するのではなく、密接部でのみギヤハウジングと密接し、退避部ではギヤハウジングと離れている。よって、密接部によりラックガイドがピニオン軸延設方向に移動することを抑制すると共に、退避部によりラックガイドを案内壁の内部で摺動しやすくすることができる。

上述したステアリング装置において、ラックガイド抑え部材の密接部は、ギヤハウジングの案内壁に向けて突出する凸部であり、当該凸部の角部には傾斜面が設けられていることが好ましい。この構成によれば、ラックガイド抑え部材の凸部の角部に傾斜面を設けることで、ラックガイドをギヤハウジングの案内壁の内部でさらに摺動しやすくすることができる。

上述したステアリング装置において、ラックバーは、ラックハウジングに設けられた保持部により、当該ラックバーの延設方向に摺動可能に保持されており、ラックハウジングの保持部には、ラックバーのピニオン軸延設方向の部位でラックバーと当接し、その他の部位でラックバーとの間にクリアランスをもつエンドブッシュが配設されていることが好ましい。この構成によれば、エンドブッシュは、ラックバーのピニオン軸延設方向の部位でラックバーと当接している。よって、ハンドル操作に応じてピニオン軸が回転してラックバーがピニオン軸からピニオン軸延設方向に力を受けたときに、ラックバーがピニオン軸延設方向に移動することを抑制することができる。また、ラックバーのピニオン軸延設方向の移動を抑制したことにより、上述したステアリング装置の効果をより向上させることができる。

本発明のステアリング装置によれば、ラックガイドを摺動し難くすることなく、ピニオン軸の回転によるラックガイドのクリアランス内での移動を抑制することができる。

以下、図面を参照して、本発明のステアリング装置に係る好適な実施形態について説明する。

図１には、ラックピニオン機構を利用したステアリング装置１の内部構成が示されている。ステアリング装置１の本体をなすギヤハウジング１０の内部には、ピニオン軸１２が延設されている。ピニオン軸１２は軸受１４、１６によって回転可能に軸支されており、このピニオン軸１２の外周には所定のねじれ角のピニオン歯１２ａが形成されている。また、ギヤハウジング１０の内部には、紙面に垂直な方向（以下、ラックバー１８延設方向と呼ぶ）にラックバー１８が延設されており、ラックバー１８は後述するラックハウジング３４（図５参照）によりラックバー１８延設方向に移動可能に支持されている。ラックバー１８のピニオン軸１２側の面には、ピニオン歯１２ａと噛み合うラック歯１８ａが形成されており、運転者のハンドル操作に応じてピニオン軸１２が回転すると、ラックバー１８がラックバー１８延設方向に駆動されて、ラックバー１８の位置調節が行われるようになっている。

また、ギヤハウジング１０には、ピニオン歯１２ａとラック歯１８ａの噛合部に通ずるシリンダ穴である案内壁２０が形成されており、この案内壁２０の内部にはラックバー１８の背面に当接するラックガイド２２が摺動可能に配設されている。案内壁２０の開口端にはキャップ２４が螺合されており、キャップ２４とラックガイド２２との間にはスプリング２６が圧縮された状態で配設されている。このスプリング２６のばね力によって、ラックガイド２２はラックバー１８をピニオン軸１２方向に押圧しており、ラック歯１８ａとピニオン歯１２ａとを適正な噛合力で噛み合うようにしている。

ラックガイド２２とギヤハウジング１０との間には、ゴムや樹脂などのある程度の剛性がある弾性体を材質とするラックガイド抑え部材２８Ａ，２８Ｂが配設されている。ラックガイド抑え部材２８Ａ，２８Ｂは、ラックガイド２２のピニオン軸延設方向の各端部において、ラックガイド２２とギヤハウジング１０の隙間に、ラックガイド２２摺動方向に沿って延設されている。ラックガイド抑え部材２８Ａ，２８Ｂは、ラックガイド２２及びギヤハウジング１０に密着しており、ラックガイド抑え部材２８Ａ，２８Ｂの剛性によりラックガイド２２のピニオン軸延設方向の動きが抑制されている。特に、ラックガイド抑え部材２８Ａ，２８Ｂは、ラックガイド２２の外周において、ラックバー１８に近い側の端で、ラックバー１８に対してピニオン軸延設方向の両側の位置まで延設されているため、ラックガイド２２のピニオン軸延設方向の動きは良好に抑制されている。

図２には、図１におけるＩＩ−ＩＩ断面が示されている。既述のとおり、ラックガイド抑え部材２８Ａ，２８Ｂは、ラックガイド２２のピニオン軸延設方向の各端部において、ラックガイド２２とギヤハウジング１０の隙間に配設されている。ここで、ラックガイド２２にはピニオン軸延設方向の各端部の位置に凹部２２ａ，２２ｂが形成されており、その凹部２２ａ，２２ｂにラックガイド抑え部材２８Ａ，２８Ｂが嵌め込まれている。ラックガイド抑え部材２８Ａ，２８Ｂは、ギヤハウジング１０の案内壁２０と密接する側で、案内壁２０と同程度の曲率半径の曲面が形成されており、ラックガイド抑え部材２８Ａ，２８Ｂが案内壁２０に良好に密接するようになっている。なお、ラックガイド２２の外周において、ラックガイド抑え部材２８Ａ，２８Ｂが設けられない位置には、従来どおり案内壁２０との間に適度なクリアランスが設けられている。ラックガイド抑え部材２８Ａ，２８Ｂが設けられない位置で、ラックガイド２２と案内壁２０との間のクリアランスを確保することで、案内壁２０に対してラックガイド２２は良好に摺動可能となっている。

本実施形態によれば、ラックガイド２２においてピニオン軸延設方向の各端部と、ギヤハウジング１０の案内壁２０との間に、ラックガイド抑え部材２８Ａ，２８Ｂを密接して設けたことにより、ラックガイド２２とギヤハウジング１０との間のピニオン軸延設方向のクリアランスが無くされているため、ハンドル操作に応じてピニオン軸１２が回転してラックバー１８及びラックガイド２２がピニオン軸１２からピニオン軸延設方向に力を受けたときに、ラックガイド２２がピニオン軸延設方向に移動することが抑制され、これによりラックバーのピニオン軸延設方向への移動を抑え、ラックバーとピニオン部の噛み合い部で発生する滑り摩擦の低減を抑え操舵トルクを大きくし、手応えを向上させることができる。ラックバー延設方向の動きに関しては、ピニオン軸延設方向の動きが抑えられた分、ラックバーは従来以上にラックバー延設方向へ直ちに駆動されることとなるため、運転者のハンドル操作に対してよりスムースな動きとなる。ラックバーのピニオン軸延設方向の動きを抑えることにより、ラックバーとピニオンの噛み合い部で発生する滑り摩擦が有効に操舵トルクとして感じられ、操舵初期から手応えの良好な操舵フィーリングを得ることができる。

ここで、図３及び図４を参照して、ラックガイド抑え部材の変形例について説明する。図３には、第１の変形例に係るラックガイド抑え部材３０Ａ，３０Ｂが示されている。図３では、ギヤハウジング１０、ラックガイド抑え部材３０Ａ，３０Ｂ、及びラックガイド２２のみが示されている。ラックガイド抑え部材３０Ａ，３０Ｂは、上述した実施形態と同様に、ラックガイド２２のピニオン軸延設方向の各端部において、ラックガイド２２とギヤハウジング１０の隙間に延設されている。ここで、ラックガイド抑え部材３０Ａ，３０Ｂのそれぞれは、ギヤハウジング１０と密接する側において、ギヤハウジング１０と密接する２つの凸部（密接部）３０ａ，３０ｂと、ギヤハウジング１０から離れている凹部（退避部）３０ｃと、を有している。ラックガイド抑え部材３０Ａ，３０Ｂの２つの凸部の一方３０ａは、ラックガイド抑え部材３０Ａ，３０Ｂのラックバー１８方向の端部であって、ラックバー１８に対してピニオン軸延設方向の両側の位置に設けられており、２つの凸部の他方３０ｂは、ラックガイド抑え部材３０Ａ，３０Ｂのキャップ２４方向の端部に設けられている。また、ラックガイド抑え部材３０Ａ，３０Ｂは、ラックガイド２２と密接する側において、ラックガイド２２摺動方向の両端に、ずれ防止のためのストッパー３０ｄを有している。

この構成によれば、ラックガイド抑え部材３０Ａ，３０Ｂは、ギヤハウジング１０と密接する側において、その全域でギヤハウジング１０と密接するのではなく、凸部３０ａ，３０ｂでのみギヤハウジング１０と密接し、凹部３０ｃではギヤハウジング１０と離れている。よって、凸部３０ａ，３０ｂによりラックガイド２２がピニオン軸延設方向に移動することを抑制すると共に、凹部３０ｃによりラックガイド２２を案内壁２０の内部で摺動しやすくすることができる。また、ラックガイド２２が摺動しやすくされることにより、ギヤハウジング１０にラックガイド２２を組み付けやすくすることができる。特に、上記の変形例では、ラックガイド抑え部材３０Ａ，３０Ｂの両端に凸部３０ａ，３０ｂを設けているため、ラックガイド２２のピニオン軸延設方向の移動を効果的に抑制している。

図４には、第２の変形例に係るラックガイド抑え部材３２Ａ，３２Ｂが示されている。本変形例のラックガイド抑え部材３２Ａ，３２Ｂは、第１の変形例と同様に凸部３２ａ，３２ｂと凹部３２ｃを有しているが、凸部３２ａ，３２ｂの角部に傾斜面３２ｅが設けられている点で異なっている。即ち、ラックガイド抑え部材３２Ａ，３２Ｂの４つの凸部３２ａ，３２ｂのそれぞれには、ラックバー１８が配置されている方向の角部において傾斜が付けられており、ギヤハウジング１０に対する当たりが和らげられている。このようにラックガイド抑え部材３２Ａ，３２Ｂの角部に傾斜面３２ｅを設けることで、ラックガイド２２をギヤハウジング１０の案内壁２０の内部でさらに摺動しやすくし、ギヤハウジング１０にラックガイド２２を組み付けやすくすることができる。

図５には、図１の矢印Ｖ方向に見た、ステアリング装置１の内部構造が示されている。ラックバー１８は、車両の左輪から右輪の間に延設されている。ラックバー１８は、ラックバー１８に沿って延びるラックハウジング３４により囲われており、ラックハウジング３４の内部でラックバー１８延設方向に移動可能となっている。ラックハウジング３４には、内径が縮径した保持部３６Ａ，３６Ｂがピニオン側とラックエンド側の２箇所に設けられており、これらの保持部３６Ａ，３６Ｂによりラックバー１８が保持されている。ここで、ラックハウジング３４の各保持部３６Ａ，３６Ｂとラックバー１８との間には、図６に示される樹脂製のエンドブッシュ３８が設けられており、ラックバー１８はエンドブッシュ３８により位置を規制されつつ、エンドブッシュ３８に対して良好に摺動するようになっている。

図６には、図５のＶＩ−ＶＩ断面が示されている。ラックバー１８が断面円形である一方で、ラックハウジング３４は円筒形状である。ラックハウジング３４とラックバー１８との隙間には、エンドブッシュ３８が設けられている。エンドブッシュ３８は円筒形状であり、エンドブッシュ３８の外周がラックハウジング３４の円筒内周に嵌めこまれることにより、エンドブッシュ３８はラックハウジング３４に固定されている。エンドブッシュ３８の内周は、ピニオン軸延設方向の直径がラックガイド摺動方向の直径より小さい長円状となっている。ここで、エンドブッシュ３８の内周のピニオン軸延設方向の直径は、ラックバー１８の直径と同程度であり、エンドブッシュ３８のピニオン軸延設方向の部位（図６にて上下の部位）３８ａ，３８ｂはラックバー１８と当接している。一方、エンドブッシュ３８の内周のラックガイド摺動方向の直径は、ラックバー１８の直径より大きくされており、エンドブッシュ３８のラックガイド摺動方向の部位（図６にて左右の部位）３８ｃ，３８ｄはラックバー１８との間で十分なクリアランスが確保されている。

上述したエンドブッシュ３８の構成によれば、エンドブッシュ３８のピニオン軸延設方向の部位３８ａ，３８ｂは、ラックバー１８と当接している。よって、ハンドル操作に応じてピニオン軸１２が回転してラックバー１８がピニオン軸１２から力を受けたときに、ラックバー１８がピニオン軸延設方向に移動することを抑制することができる。また、ラックバー１８のピニオン軸延設方向の移動を抑制したことにより、ピニオン軸１２が回転するとラックバー１８がラックバー１８延設方向へ直ちに駆動されるため、運転者はハンドル操作に対して遅れなくスムーズに操舵を行うことができる。また、エンドブッシュ３８とラックバー１８との間でクリアランスが無くされるのは、エンドブッシュ３８のピニオン軸延設方向の部位３８ａ，３８ｂのみであるため、ラックバー１８はエンドブッシュ３８の内部で摺動し難くなることがない。

図７には、エンドブッシュの変形例が示されている。この変形例では、エンドブッシュ４０は、内径及び外径が一定の円筒形状の外側部材４２と、この外側部材４２においてラックバー１８のピニオン軸延設方向の部位（図７にて上下の部位）に接合された内側部材４４Ａ，４４Ｂと、で構成される。外側部材４２と内側部材４４Ａ，４４Ｂを接合することで、エンドブッシュ４０は、外側部材４２の内周から内側部材４４Ａ，４４Ｂが突出した形状となる。内側部材４４Ａ，４４Ｂの内面は、ラックバー１８と当接している。一方、外側部材４２のラックガイド摺動方向の部位（図７にて左右の部位）４２ｃ，４２ｄでは、内側部材４４Ａ，４４Ｂは設けられないため、エンドブッシュ４０とラックバー１８のラックガイド摺動方向の部位との間には十分なクリアランスが確保されている。この構成によれば、内周を長穴状としたエンドブッシュ３８と同様に、ラックバー１８がピニオン軸延設方向に移動することが抑制されるため、運転者はハンドル操作に対して遅れなくスムーズに操舵を行うことができる。なお、変形例に係るエンドブッシュ４０では、外側部材４２と内側部材４４Ａ，４４Ｂを一体的に成形して、エンドブッシュ４０の製造を容易にしてもよい。

ステアリング装置１の内部構造を示す断面図である。 図１におけるＩＩ−ＩＩ断面である。 ラックガイド抑え部材の第１変形例を示す断面図である。 ラックガイド抑え部材の第２変形例を示す断面図である。 ラックバー及びその周辺の構成を示す概略図である。 図５におけるＶＩ−ＶＩ断面である。 エンドブッシュの変形例を示す断面図である。

符号の説明

１…ステアリング装置、１０…ギヤハウジング、１２…ピニオン軸、１４，１６…軸受、１８…ラックバー、２０…案内壁、２２…ラックガイド、２２ａ，２２ｂ…凹部、２４…キャップ、２６…スプリング、２８Ａ，２８Ｂ，３０Ａ，３０Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ…ラックガイド抑え部材、３０ａ，３０ｂ，３２ａ，３２ｂ…凸部（密接部）、３０ｃ，３２ｃ…凹部（退避部）、３０ｄ…ストッパー、３２ｅ…傾斜面、３４…ラックハウジング、３６Ａ，３６Ｂ…保持部、３８，４０…エンドブッシュ、４２…外側部材、４４Ａ，４４Ｂ…内側部材。

Claims (5)

1. ギヤハウジングの内部に延設され、ハンドル操作に応じて回転するピニオン軸と、
   前記ギヤハウジングの内部に延設され、前記ピニオン軸の回転により駆動されるラックバーと、
   前記ギヤハウジングに形成された案内壁の内部に摺動可能に配設され、前記ラックバーを前記ピニオン軸方向に押圧するラックガイドと、
   前記ラックガイドにおいて前記ピニオン軸の延設方向の各端部と、前記ギヤハウジングに形成された前記案内壁との間に配設され、前記ラックガイド及び前記案内壁に密接するラックガイド抑え部材と、
   を備えたことを特徴とするステアリング装置。
2. 前記ラックガイド抑え部材は、弾性体でなることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
3. 前記ラックガイド抑え部材は、前記ギヤハウジングと密接する側において、前記ギヤハウジングと密接する密接部と、前記ギヤハウジングから離れている退避部と、を有することを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
4. 前記ラックガイド抑え部材の前記密接部は、前記ギヤハウジングの前記案内壁に向けて突出する凸部であり、当該凸部の角部には傾斜面が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のステアリング装置。
5. 前記ラックバーは、ラックハウジングに設けられた保持部により、当該ラックバーの延設方向に摺動可能に保持されており、
   前記ラックハウジングの前記保持部には、前記ラックバーのピニオン軸延設方向の部位で前記ラックバーと当接し、その他の部位でラックバーとの間にクリアランスをもつエンドブッシュが配設されている
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のステアリング装置。
   

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