JPH06239247A - ラックピニオン型舵取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ラックピニオン型舵取り装置でのラック、ピ
ニオン噛合い部等での摩耗によるラトル音の発生を防ぐ
とともに、フリクションの低減化を図る。 【構成】 ピニオン３に噛合するラック４を摺動自在に
支持しかつこのラックをピニオンに噛合う方向に付勢す
るラック支持部材２７を備えている。このラック支持部
材２７を構成する支持ピン２１が、ラック下部でこれに
直交しかつピニオン軸と平行して配設される。この支持
ピン２１上で所定間隔をおいて対向する位置には、一対
のローラ２３，２３が回転かつ摺動自在に軸支される。
各ローラの対向する側面部周縁には、ラック下部を両側
から挾み込んで保持する略円弧状断面による受け面２３
ａ，２３ａが形成される。各ローラを支持ピン上で両端
側から押圧する付勢手段２５，２５が設けられ、これに
よりラック支持部材が構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はたとえば電動式動力舵取
装置を始めとする各種の動力舵取装置に適用して好適な
ラックピニオン型舵取り装置に関し、特にそのラック支
持部構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】ラックピニオン型の舵取り装置は、自動
車の左、右前車輪（舵取り輪）間で横方向に沿って配設
されたラックと、これに噛合するごとく舵取りハンドル
軸先端に設けられたピニオンとからなる舵取り歯車を有
し、ハンドル操作に伴なう回転変位をラック軸線方向の
直線変位に変換し、舵取りリンク機構を介して前車輪を
所望の方向に旋回させる構成とされ、他の形式による舵
取り装置に比べ構成が比較的簡単で、舵取り性能の面か
らも優れ、また配設スペース的に有利である等の利点を
有している。

【０００３】この種のラックピニオン型舵取り装置にお
いてピニオンと噛合するラックは、ピニオンに対向して
底面部側に配設されラックをその軸線方向に摺動自在に
支持する案内溝を有する金属製支持体等によるラック支
持体と、このラック支持体をラックがピニオンに噛合す
る方向に付勢するスプリング手段と、これらラック支持
部品をボディ内に組込むためにラックのピニオンへの付
勢方向に向って形成されている組込み孔の外方端を閉塞
するようにねじ込まれかつスプリング手段に所要の弾撥
力を与えるアジャスティングプラグと呼ばれる押えプラ
グ等からなるラック支持部構造によって支持されてい
る。

【０００４】このようなラック支持部においてスプリン
グ手段で付勢されている金属製支持体などによるラック
支持体の保持機能によって、ラックをピニオンに良好に
噛合させハンドル操作による回転変位を軸線方向への往
復運動として取出し、舵取り輪を旋回させる役割りを果
たすもので、このようなラック支持体は、ラックとピニ
オンとの円滑な噛合状態を保証し、適切かつ確実な舵取
り動作を行なううえで重要とされるところである。

【０００５】このようなラック支持体として従来は、金
属材のみにより形成したものが一般的であったが、最近
は樹脂材のみによるものあるいは樹脂材と金属材による
部材を組合わせたもの等が提案されており、特に後者の
ものは、ラックを、金属製部材により適切な剛性感を保
ちながら安定して確実に支持するとともにその摺動面を
形成する樹脂製部材でラックとの間の摺動抵抗を小さく
し、騒音等の問題も一掃し得る等の利点を有するもので
あった。

【０００６】ところで、上述したような従来のラック支
持部構造にあっては、ラックとピニオンとの歯部に噛合
いに伴なう摩耗によるがた付き問題を生じるばかりでな
く、ラックとこれを支持するラック支持体との間でも、
摺動抵抗によるラックの動きが重くなるといった動作不
良や、摩耗に伴なうスプリング手段の伸びで付勢力が弱
くなり、ラック支持機能が低下し、耐久性も損なわれる
等の不具合があり、これらラック、ラック支持体間での
問題をも解決することが望まれている。

【０００７】このような問題において後者の問題を解決
するために、実開昭６１−８１４７５号公報には、ラッ
クに対しころがり接触するラック支持部材を用い、かつ
このラック支持部材をラックのピニオンへの噛合い方向
に付勢する弾性体を設けた構造によるものが従来既に提
案されている。すなわち、この従来装置では、ハウジン
グ内で弾性体の付勢方向に向かうにしたがって形成され
たラックに接近する斜面に摺動可能に係合する摺動部材
と、ラック、摺動部材間に位置するように摺動部材に回
転可能に支持されラックに転動可能に圧接するローラに
よって、ラック支持部材を構成したものであった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来例におけるラック支持構造では、ラックとラック
支持部材との間での摺動抵抗（フリクション）の低減化
が、ローラの使用によって図れ、これによってラックの
動作不良という問題や、ラック、ラック支持部材間での
摩耗軽減によって、スプリング手段による付勢力の低下
問題をある程度は解消し得るが、以下のようなラック支
持部材側で生じるがた付きによるラトル音の発生や、ラ
ックとピニオンとの噛合い部での摩耗によるがた付き等
の問題を完全には解消し得ないものであった。

【０００９】すなわち、従来構造におけるラック支持体
またはラック支持部材において、特に金属製部材を備え
ているものでは、たとえば悪路走行時等にいわゆるラト
ル音と呼ばれる金属打音が発生するという問題を避けら
れないものであった。たとえば前述した従来装置におけ
るラック支持体では、その組込み孔を閉塞し固定部とな
る押えプラグとの間に介在されるスプリング手段で弾性
的に支持しており、そのセット荷重程度の微小な荷重変
動に対しては充分に吸収できるが、キックバック等によ
るラックへのさらに大きい荷重に対しては、金属製の支
持体が押えプラグ側に突き当たることを避けられず、ラ
トル音を確実に抑制することは困難であった。

【００１０】さらに、上述した従来例におけるラック支
持部材では、ラトル音の発生源となるラック下方への力
が、ロータに作用した場合に、このロータやその支持ピ
ンを含めたスライドブロックが、ハウジング内で上下動
したり、ピニオンとラックとの噛合い部分やラックとラ
ック支持用のロータとの摺動部分で摩耗が生じると、こ
れらの下方でスプリング手段を介在させたバックアップ
プレートとスプリング押えとの間にがたを生じることを
避けられず、これらの部材が衝突して打音を生じ、これ
によりラトル音の発生を避けられないものであった。

【００１１】また、上述した打音の発生を防ぐために、
前述した従来装置では、ラック支持体において金属製の
支持体本体におけるラックを支持する摺動面に樹脂材に
よる樹脂製シートパッドを設けたり、金属製の支持体本
体と押えプラグとの間に樹脂材によるシート状パッキン
等の緩衝材プレートを介在させたりすることで、金属製
部材同士の衝撃をなくすとともに、ピニオンとラックと
の噛合い部のがた（バックラッシュ）を、前記押えプラ
グによって調整するような構造を採用している。このよ
うながたが大きいとラトル音の問題を避けれられず、ま
た小さすぎると、製造誤差を吸収できず、トルク変動が
問題となってしまうものである。しかし、このような樹
脂製シートパッドや緩衝材プレートを用いた場合でも、
ラックとピニオンのギヤ部分やこれらの部分に摩耗等が
生じると、バックラッシュが増大し、ラトル音が問題と
なってしまう。

【００１２】特に、上述したラック、ラック支持部材間
での摩耗等の問題は、大きな負荷が、ラック、ピニオン
の噛合い部分等に作用する、たとえばマニュアル式の舵
取り装置や電動モータを操舵補助力発生源としてピニオ
ン側に伝達可能に連結している電動式動力舵取装置にお
いて大きな問題であり、このような点をも配慮し、前述
した問題点を一掃し得る何らかの対策を講じることが望
まれている。

【００１３】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、ラックをピニオンに噛合う方向に付勢した
状態で支持するラック支持部材を、ラック、ピニオン噛
合い部等での摩耗や衝撃荷重が作用したときに生じるラ
トル音の発生を防止するとともに、ラック、ラック支持
部材間での摺動面での摺動抵抗やこれによる摩耗等によ
り生じるラック支持機能の低下といった問題を一掃し得
る構造容易でしかも安価なラックピニオン型舵取り装置
を得るところを特徴としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】このような要請に応える
ために本発明に係るラックピニオン型舵取り装置は、ピ
ニオンに噛合するラックを摺動自在に支持するとともに
このラックを下方からピニオンに噛合う方向に付勢する
ラック支持部材を、ラック下部でこれに直交しかつピニ
オンと平行して配設された支持ピンと、この支持ピン上
で所定間隔をおいて対向する位置に回転かつ摺動自在に
軸支されかつその対向する側面部周縁部分にラック下部
を両側から挾み込んで保持するような略円弧状断面によ
る受け面を有する一対のローラと、これら各ローラを支
持ピン上で両端側から押圧する皿ばね等の付勢手段とに
よって構成したものである。

【００１５】

【作用】本発明によれば、支持ピン上で付勢手段により
内向きに付勢された状態で移動可能に軸支されているロ
ーラを使用し、ラックを必要最小限の摺動抵抗によって
がた付きの少ない状態で支持し、かつラックからの力を
ローラの移動により変換して支え、かつこのローラをそ
の移動方向から付勢手段によって支持していることか
ら、ピニオン、ラックの噛合い部やラック、その支持部
材間での摩耗によるラトル音の発生を防止し、さらにラ
ック、ラック支持部材間でのフィリクションを低減し、
ステアリングギヤ側での操舵力伝達系においてのトルク
変動等を防止するとともに。ラックとその支持部材間で
の摩耗によるがたも、特別な調整操作手段を用いること
なく、ローラの付勢手段による移動によって吸収し得る
ものである。

【００１６】

【実施例】図１および図２は本発明に係るラックピニオ
ン型舵取り装置の一実施例を示すもので、この実施例で
は、本発明を電動モータを操舵補助力発生手段として用
いる電動式動力舵取装置に適用した場合を説明する。こ
れらの図において、まず、全体を符号１で示す電動式動
力舵取装置の概略構成を、図２を用いて簡単に説明する
と、２は図示せぬ舵取ハンドル側に連結される入力軸、
３は図示せぬ操舵輪側にラック４を介して連結されるピ
ニオン３ａを有する出力軸としてのピニオン軸で、これ
ら両軸２，３はキー結合等で一体に連設された状態で同
一軸線上に配置され、これらによってステアリングシャ
フトが構成されている。

【００１７】このステアリングシャフトを構成する軸
２，３は、ピニオン３ａと噛合するラック歯４ａを有す
るラック４と共に、ステアリングギヤボディ５，６内に
貫通して配設され、舵取操作に伴なって回転駆動され
る。なお、７ａ，７ｂ，７ｃはこれら両軸２，３をボデ
ィ６，５内で回転自在に支持するボールベアリング等の
軸受で、またラック４は、図示せぬタイロッド等と共に
操舵輪間を連結する舵取リンク機構を構成するようにな
っている。

【００１８】ここで、図中８はステアリングボディ６内
で入力軸２の回転トルクを検出することで、舵取ハンド
ル側から伝達される操舵要求を検知するためのトルクセ
ンサで、たとえば特開平２−２８１１１５号公報等に示
される磁歪式トルク検出器を用いている。すなわち、入
力軸２上に高透磁率軟磁性材からなる歪検出層が設けら
れるとともに、その周囲を取り囲むようにしてボディ６
側に歪検出層の歪による透磁率変化を検出する検出コイ
ルが設けられている。そして、この検出コイルで得られ
た出力が、操舵補助力発生源である電動モータ１０の電
気制御系に送られる。しかし、これに限らず、たとえば
トーションバーにより二軸を所定角度宛回動可能に連結
し、その相対的な角度変位を非接触型センサ等で検出す
るような構造によるものであってもよい。

【００１９】また、ステアリングシャフト機構部におい
て、本実施例では、舵取ハンドル側の入力軸２に一体に
連結された操舵輪側のピニオン軸３上に、ピニオン軸３
側と反対側の側面が歯面（ギヤ部）１１ａとされた被伝
達用ギヤとなる大ギヤ１１を軸支するとともに、この大
ギヤ１１を介してピニオン軸３側に操舵補助力を与える
電動モータ１０およびそのモータ軸１０ａから回転伝達
を受けるギヤ軸１２を、前記ピニオン軸３に略直交して
同軸上に配置させ、そのギヤ軸１２先端に、大ギヤ１１
と共に操舵補助力伝達用の歯車機構１３となる減速歯車
機構を構成する伝達用ギヤである小ギヤ（ピニオン）１
２ａを、前記大ギヤ１１の歯面１１ａの一部に側方から
噛み合わせて設け、モータ１０からの操舵補助力をピニ
オン軸３側に伝達可能に構成している。

【００２０】ここで、モータ１０からの操舵補助力伝達
用の歯車機構１３としては、ハイポイドギヤである場合
を例示したが、平歯車を始め、はすば歯車、遊星歯車、
傘歯車等による軸違い歯車からなる歯車機構であっても
よい。

【００２１】なお、図２中１５はピニオン軸３（出力軸
系）に操舵補助力を伝達する電動モータ１０の動力をピ
ニオン軸３側に選択的に伝達するための電磁クラッチ
で、その詳細は周知の通りであり、具体的な説明は省略
する。

【００２２】さらに、図中１６は上述したハイポイドギ
ヤ等の軸違い歯車による回転動力伝達用歯車機構１３に
おいて大ギヤ１１における小ギヤ１２ａのギヤ部への噛
合い部分に対応する他側面側に、この大ギヤ１１の一部
を小ギヤ１２ａに対して常時噛み合わせるように局部的
な軸線方向への押付け力を与える押付け手段で、大ギヤ
１１と小ギヤ１２ａとの適正な噛合い状態を確保するた
めのものである。なお、この実施例では、ころがり接触
可能なローラ１７を転動子として用い、この部分でのフ
ィリクションを小さくし、操舵フィーリングの向上を図
っている。

【００２３】２０はピニオン軸３のピニオン３ａに噛合
するラック４背面側を支えるラック支持部品を組込むた
めにボディ５の外方に開口して形成されたラック支持部
品の組込み孔で、この組込み孔２０は、図１からも明ら
かな通り、ラック４の下方でこのラック４の軸線方向に
直交しかつピニオン軸３の軸線方向に向ってボディ５の
側方から穿設され、かつその内方端側上壁部分の開口か
らラック４の下部が、この組込み孔２０内に臨んでい
る。

【００２４】２１はこの組込み孔２０内に外方端から内
方端にかけて挿通して配置された支持ピンで、その内方
端が組込み孔２０の内方端側に軸支されるとともに、外
方端のフランジ２１ａがＯリング２１ｂを介して組込み
孔２０の開口端に嵌合され、セットリング２２により抜
け止め係止されている。

【００２５】２３，２３は前記支持ピン２１上に所定間
隔をおいて対向しそれぞれブッシュ２４，２４を介して
回転自在でかつ軸線方向に摺動自在に軸支されるローラ
で、これら各ローラ２３，２３の対向する側面部周縁部
分には、前記ラック４の下部を両側から挾み込んで保持
するような略円弧状断面による受け面２３ａ，２３ａが
形成されている。

【００２６】ここで、上述したローラ２３，２３は、金
属製、樹脂製または金属と樹脂との複合材等からなり、
ローラ２３，２３の外径はハウジング５の組込み孔２０
の内径よりも小さく形成され、かつこれらのローラ２
３，２３は、ブッシュ２４，２４と圧入、接着等で一体
的に固定された状態となっている。なお、上述したブッ
シュ２４，２４としても、金属製あるいは樹脂製のもの
を用いるとよい。

【００２７】２５，２５は前記支持ピン２１の両端側に
介在され前記ローラ２３，２３をスラストワッシャ２
６，２６を介して押圧付勢する付勢手段としての皿ばね
で、これによりローラ２３，２３の受け面２３ａ，２３
ａでラック４の下部を支え、かつ所要の押圧力をラック
４に対しピニオン３に噛合う方向に付勢している。

【００２８】そして、このような構造によるラック支持
部材２７は、ラック４の下部を、支持ピン２１上で回転
かつ摺動自在に支持されたローラ２３，２３の円弧状断
面による受け面２３ａ，２３ａで形成される半円形断面
を呈するラック受け部によって保持し、かつ各部の加工
誤差や摩耗等によりがたが生じたとしても、ローラ２
３，２３が皿ばね２５，２５の付勢力を受けて摺動し、
所要の状態でラック４を支持し得るものである。

【００２９】換言すれば、このような構造によれば、支
持ピン２１上で皿ばね２５，２５により内向きに付勢さ
れた状態で移動可能に軸支されているローラ２３，２３
を使用してラック４をがたのない状態で支持し、かつラ
ック４からの力をローラ２３，２３の移動により変換し
て支え、かつこのローラ２３，２３をその移動方向から
付勢手段によって支持していることから、ピニオン３、
ラック４の噛合い部やラック４とローラ２３，２３の受
け面２３ａ，２３ａ等での摩耗によるがた付きに伴なう
ラトル音の発生、さらにはステアリングギヤ２，３側で
の操舵力伝達系においてのトルク変動等を防止するとと
もに、ラック４、ラック支持部材（ローラ２３，２３の
受け面２３ａ，２３ａ）間でのフィリクションを低減
し、しかもこれらラック４とローラ２３，２３間での摩
耗によるがたも、特別な調整操作手段を用いることな
く、ローラ２３，２３の皿ばね２５，２５による移動に
よって吸収し得るものである。

【００３０】特に、上述した構成によれば、ローラ２
３，２３の受け面２３ａ，２３ａでラック４を支えるこ
とによりがた付きのなく、しかも万一ローラ２３，２３
が組込み孔２０の側壁に当接するようなことが生じて
も、力の受け方は、力の方向と相違した方向、つまり支
持ピン２１上でローラ２３，２３が軸線方向に逃げて皿
ばね２５，２５で支えられる構造であり、動きの方向が
変換されるために、ローラ２３，２３を軸線方向に移動
させるにあたって摺動抵抗があり、動き難いので、打音
等は減衰され、ラトル音の発生を防止できるものであ
る。

【００３１】さらに、上述した構成では、ラック支持部
材２７において特別な調整機構は不要で、組立てが簡単
に行なえ、またこのラック支持部材２７の構造が簡単で
ある等の利点もある。

【００３２】なお、本発明は上述した実施例構造には限
定されず、各部の形状、構造等を適宜変形、変更し得る
ことは言うまでもない。たとえば本発明は上述した実施
例における支持ピン２１の支持構造、支持ピン２１上で
のローラ２３，２３の軸支構造、これらを付勢する付勢
手段としての皿ばね２５，２５等には限定されず、種々
の変形例が考えられることは言うまでもない。

【００３３】また、上述した実施例では、本発明をラッ
クピニオン型の電動式動力舵取装置１におけるラック支
持部に適用した場合を説明したが、本発明はこれに限定
されず、各種の動力舵取装置やマニュアル式の舵取り装
置などにおいて、ラックピニオン型舵取り装置であれば
適用して効果を発揮し得るものである。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るラック
ピニオン型舵取り装置によれば、ピニオンに噛合するラ
ックを摺動自在に支持するとともにこのラックを下方か
らピニオンに噛合う方向に付勢するラック支持部材を、
ラック下部でこれに直交しかつピニオンと平行して配設
された支持ピンと、この支持ピン上で所定間隔をおいて
対向する位置に回転かつ摺動自在に軸支されかつその対
向する側面部周縁部分にラック下部を両側から挾み込ん
で保持するような略円弧状断面による受け面を有する一
対のローラと、これら各ローラを支持ピン上で両端側か
ら押圧する皿ばね等の付勢手段とによって構成したの
で、簡単な構造にもかかわらず、以下に列挙する種々優
れた効果を奏する。

【００３５】支持ピン上で付勢手段により内向きに付
勢された状態で移動可能に軸支されているローラを使用
してラックをがたのない状態で支持し、かつラックから
の力をローラの移動により変換して支え、かつこのロー
ラをその移動方向から付勢手段によって支持しているこ
とから、たとえキックバック等により大きな外力が作用
したとしても、ピニオン、ラックの噛合い部での摩耗に
よるラトル音の発生やステアリングギヤ側での操舵力伝
達系においてのトルク変動等を防止することができる。

【００３６】支持ピン上で付勢手段により内向きに付
勢された状態で移動可能に軸支されているローラの使用
によって、ラックとラック支持部材との間でのフリクシ
ョンを低減することができる。

【００３７】ラック支持部材は、ラックに直交して配
置された支持ピン上のローラによって所要の状態で支持
されることから、特別な調整機構が不要で、組立てが容
易に行なえ、構造も簡単であり、しかもラックと支持部
材間での摩耗によるがたも、ローラの付勢手段による移
動によって吸収することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るラックピニオン型舵取り装置の一
実施例を示す要部拡大断面図である。

【図２】本発明を適用して好適な電動式動力舵取装置全
体の概略構成を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１ 電動式動力舵取装置 ２ スタブ軸（入力軸） ３ ピニオン軸（出力軸） ３ａ ピニオン歯 ４ ラック ４ａ ラック歯 ５ ステアリングギヤボディ １３ 操舵補助力伝達用の歯車機構 ２０ ラック支持部品の組込み孔 ２１ 支持ピン ２２ セットリング ２３ ローラ ２３ａ 円弧状断面による受け部 ２４ ブッシュ ２５ 皿ばね（付勢手段） ２６ スラストワッシャ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピニオンに噛合するラックを摺動自在に
   支持するとともに、このラックを前記ピニオンに噛合う
   方向に付勢するラック支持部材を備えてなるラックピニ
   オン型舵取り装置において、 前記ラック支持部材を、前記ラック下部でこのラックに
   直交しかつ前記ピニオンに平行して配設された支持ピン
   と、この支持ピン上で所定間隔をおいて対向する位置に
   回転かつ摺動自在に軸支されかつその対向する側面部周
   縁部分にラック下部を両側から挾み込んで保持するよう
   な略円弧状断面による受け面を有する一対のローラと、
   これら各ローラを支持ピン上で両端側から押圧する付勢
   手段とによって構成したことを特徴とするラックピニオ
   ン型舵取り装置。