JPH04368283A - ラックピニオン型舵取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
装置など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の改良に関する。

【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】ところで、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などに
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の組込み孔外
方端を閉塞するようにして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構造によって支
持されている。そして、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、ラックがピニオ
ンに良好に噛合して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。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
。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来のラック支持体において、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が
あった。勿論、上述したようにラック支持体は、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、たとえば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、ラトル音を抑制するこ
とは困難であった。

【０００５】このため、上述した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対策が講じられている。すな
わち、このバックラッシュが大きいと噛合い部分でのラ
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
のであった。しかし、上述した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も
のであった。特に、このような摩耗等の問題は、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は大きな問題となるもの
で、このような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。

【０００６】

【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支持するラック支持体とこれ
をラック側に付勢するスプリング手段等によるラック支
持部品のボディ内への組込み孔外方端を閉塞するように
ねじ込まれることで該スプリング手段に弾撥力を与える
押えプラグにおいて、この押えプラグに対し、組込み孔
内でねじ込み方向への捩りトルクを与えるトーションス
プリングを設けたものである。

【０００７】

【作用】本発明によれば、ピニオン、ラックの噛合い歯
や樹脂製シート等に摩耗が生じたとしても、押えプラグ
が、ラック支持部品の組込み孔内にトーションスプリン
グによる捩れトルクによって、自動的にねじ込まれるこ
とで、該摩耗等によるがた分を吸収するように動き、該
噛合い部分でのバックラッシュが常にゼロを保てるよう
に自動的な調整機能を発揮させ得るもので、またラック
の摺動方向、ピニオンの回転方向での製造誤差等も、ラ
ックを支持するラック支持体と押えプラグとの間の微少
ギャップにより吸収でき、これによりラトル音の発生や
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
変動等を防止し得るものである。

【０００８】

【実施例】図１ないし図３は本発明に係るラックピニオ
ン型舵取り装置を、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てなる一実施例
を示すものであり、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１お
よび図３に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はセレーショ
ン圧入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。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。 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、本実
施例ではたとえば特開平２−２８１１１５号公報などに
示されるような磁歪式トルク検出器を用いた場合を例示
している。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を設けてなる構成となってい
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
るようになっている。しかし、このようなトルクセンサ
としては、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するとともに、その相対的な角度変
位を非接触型センサ等により検出するような構造を有す
るものを用いてもよいことは言うまでもない。また、図
中９はピニオン軸３の軸端側に臨んで設けられ舵取り操
作に応じて操舵輪側に操舵補助力を与える操舵系での出
力側部材であるピニオン軸３先端側での回転変位にて操
舵角度、その角速度を検出する操舵角速度センサである
。

【０００９】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
連結されている操舵輪側のピニオン軸３上に、該ピニオ
ン軸３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）１２
ａ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。ここで、モータ１
０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ことは言うまでもない。な
お、図３中１５は操舵輪側のステアリングシャフトであ
るピニオン軸３（出力軸系）に操舵補助力を伝達する電
動モータ１０からの小ギヤ１２ａおよび大ギヤ１１によ
る歯車機構１３の途中に介在されモータ軸１０ａ側とピ
ニオン軸３側への伝達用の小ギヤ１２ａを有するギヤ軸
１２側との間での回転伝達を選択的に連結、遮断する電
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。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１
３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
部的に軸線方向に押圧する弾性支持用の付勢手段で、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。

【００１０】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
めのボディ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内方端側の空間部に
は前記ピニオン３ａに噛合するラック歯４ａを有するラ
ック４がピニオン軸２に略直交して図中紙面に直交する
方向に向って配設されるとともに、このラック４は組込
み孔２０内に外方から嵌込まれた薄肉状の樹脂製パッド
２１ａを案内溝内に有するラック支持体としての焼結合
金材等による金属製支持体２１によりその軸線方向に摺
動自在に支持され、かつ組込み孔２０外方端側のねじ部
２０ａに螺合して固定されるアジャスティングプラグと
しての押えプラグ２２により図中下方から押圧されたセ
ットスプリングとしてのコイルばね２３によりピニオン
３ａと噛合する方向に付勢力が与えられている。なお、
図中２４は前記金属製支持体２１と押えプラグ２２との
間に介在して設けられる樹脂製の緩衝材プレートである
。また、上述した樹脂製パッド２１ａは、自己潤滑性を
有する材料（含油ポリアセタールなどの合成樹脂材等）
で成形され、ラック４を軸線方向に円滑に摺動動作させ
るとともに種々の変位力に対しラック４を弾性的に支持
し、操舵効率を向上させるうえでその効果を発揮させ得
るものである。さらに、ラック支持体となる金属製支持
体２１は、焼結合金材等によって焼結などの無切削製造
法により成形品として成形される。また、本実施例装置
１によれば、ピニオン３ａと噛合するラック４としては
、ピニオン歯に噛合するラック歯４ａの下側面側が円弧
面で形成される断面略半円形状のものを用い、かつこれ
を支持する受け面に樹脂製パッド２１ａを有する略円柱
状の金属製支持体２１を用いた場合を例示しているが、
これに限定されず、従来から周知のＹ字状ラックやこれ
を支持する樹脂製パッド２１ａと金属製支持体２１とを
用いてもよいことは勿論である。

【００１１】さて、本発明によれば、上述したようなラ
ックピニオン型の舵取り装置（電動式動力舵取装置１）
におけるラック支持構造において、ピニオン３ａに噛合
されるラック４を摺動自在に支持する樹脂製パッド２１
ａを有するラック支持体としての金属製支持体２１とこ
の金属製の支持体２１をラック４側に付勢するスプリン
グ手段であるコイルばね２３に所要の弾撥力を与えるよ
うな間隙を金属製支持体２１との間においてラック支持
部品のボディ６内への組込み孔２０外方端を閉塞するよ
うにねじ込んで設けられる押えプラグ２２に対し、組込
み孔２０内でねじ込み方向への捩りトルクを与えるトー
ションスプリング３０を設けたところに特徴を有してい
る。

【００１２】これを詳述すると、図中３１，３２は前記
金属製支持体２１と押えプラグ２２との間でそれぞれの
軸心部分に対向して凹設され前記コイルばね２３が配設
される凹陥部で、これら凹陥部３１，３２内で軸線方向
に移動可能な状態で一端側フランジ部３３ａが前記凹陥
部３１の底部つまり前記金属製支持体２１側に当接する
ようにして配置されかつ他端側ねじ部３３ｂがロックナ
ット３４でねじ止め固定されるアジャスティングシャフ
トとしての押えロッド３３が設けられている。そして、
この押えロッド３３のフランジ部３３ａと押えプラグ２
２との間に前記コイルばね２３が介在され、該フランジ
部３３ａを介して金属製支持体２１側に弾撥力を作用さ
せ得るようになっている。なお、図中３５は回転しない
状態で組付け孔２０内に組み込まれている金属製支持体
２１に対し押えロッド３３側が回転したときのフリクシ
ョントルクを軽減するために介在されたスラストワッシ
ャである。この場合、このスラストワッシャ３５として
は、ニードルベアリング、ボールベアリング等のように
フリクショントルクを軽減し得る手段であれば、適宜の
摺動手段を介在させることは自由で、またフランジ部３
３ａをラック支持体としての金属製支持体２１側に滑動
可能な状態で直接当接させてもよいことは言うまでもな
い。そして、このような押えロッド３３を、金属製支持
体２１側に対して押えプラグ２２等が所定の関係となり
、所要の円滑な作動に必要なだけの微少ギャップＧを、
金属製支持体２１と押えプラグ２２側の緩衝材プレート
２４との間に開けた状態に調整して、押えプラグ２２側
にロックナット３４で固定するとよい。

【００１３】図中３６は押えプラグ２２の外方端側で組
込み孔２０の開口端を閉塞するようにしてボディ６に止
めねじ３７，３７等で固定される固定側のカバープレー
トで、該カバープレート３６の内側には、上述したよう
な適正な微少ギャップＧをおいてねじ込んで組込まれる
押えプラグ２２との間の隙間を測定し、該隙間が略ゼロ
となるように調整シム３８が介挿されるようになってい
る。そして、押えプラグ２２に捩りトルクを与える前記
トーションスプリング３０は、その一端が押えプラグ２
２側に形成されている係止穴３９に係入されるとともに
、他端が前記カバープレート３６側に穿設されている係
止穴４０に係入され、該押えプラグ２２に捩りトルクを
与えるように構成されている。ここで、カバープレート
３６には、図１および図２等から明らかなように、複数
個のねじ孔４１が周方向に穿設されており、トーション
スプリング３０のトルクが規定トルクとなるように、該
カバープレート３６を回わした状態で、該位置でボディ
６側のねじ孔と対向するねじ孔４１によりボディ６側に
固定されるようになっている。

【００１４】また、上述したトーションスプリング３０
の規定トルクは、各部のフリクションに打ち勝って押え
プラグ２２を組込み孔２０のねじ部２０ａに沿って回転
させてねじ込み可能となるに充分で、しかもその軸線方
向への推力は前記コイルばね２３の弾撥力（プリセット
値）よりも小さく設定される。なお、上述した組込み孔
２０のねじ部２０ａに螺合される押えプラグ２２側のね
じ部は三角形状あるいは台形形状を有するねじ部とする
とよい。

【００１５】そして、以上の構成によれば、ピニオン３
、ラック４の噛合い歯や樹脂製シート（樹脂製パッド２
１ａや緩衝材プレート２４）等に摩耗が生じたとしても
、押えプラグ２２が、ラック支持部品の組込み孔２０内
にトーションスプリング３０による捩れトルクによって
、自動的にねじ込まれることで、該摩耗等によるがた分
を吸収するように動き、該噛合い部分でのバックラッシ
ュが常にゼロを保てるように自動的な調整機能を発揮さ
せ得るもので、これにより従来のようなラトル音の発生
を適切かつ確実に防止し得るとともに、コイルばね２３
による金属製支持体２１への弾撥力を常に一定の条件下
に維持することが可能となる。また、ラック４の摺動方
向、ピニオン３の回転方向での製造誤差等も、ラック４
を支持する金属製支持体２１と押えプラグ２２との間の
微少ギャップＧにより吸収でき、これによりラック４と
ピニオン３とによる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し得るものである。 ここで、上述した押えプラグ２２は、基本的にはトーシ
ョンスプリング３０に逆らって逆転することはないが、
調整シム３８、カバープレート３６によってたとえ逆転
したとしても、前述した微少ギャップＧおよび摩耗分以
上にはならないもので、動作上で何らの支障は生じない
ことは容易に理解されよう。

【００１６】すなわち、本発明によれば、上述した構成
によって、キックバック等の大きな外力が作用したとき
には、押えプラグ２２のねじ部の逆転方向での効率が悪
いことを利用して受け、かつピニオン３、ラック４の噛
合い歯や樹脂製シート２１ａ等に摩耗が生じたときには
、押えプラグ２２が、ラック支持部品の組込み孔２０内
に、トーションスプリング３０による捩れトルクによっ
て、該摩耗量に相当する分だけ自動的にねじ込まれるこ
とで、該摩耗等によるがたを吸収し、バックラッシュが
常にゼロを保てるように、自動的な調整機能を発揮させ
ることができるものである。

【００１７】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。たとえば上述した実施例では、
ラック支持体として金属製支持体２１に樹脂製パッド２
１ａを組合わせたものを用いた場合を説明しているが、
これに限定されず、金属製支持体のみ、あるいは樹脂製
による支持体のみで構成されているラック支持体であっ
ても、適用して効果を発揮し得ることは言うまでもない
。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。

【００１８】

【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
ックを支持するラック支持体とこれをラック側に付勢す
るスプリング手段等によるラック支持部品のボディ内へ
の組込み孔外方端を閉塞するようにねじ込まれることで
該スプリング手段に弾撥力を与える押えプラグにおいて
、この押えプラグに対し、組込み孔内でねじ込み方向へ
の捩りトルクを与えるトーションスプリングを設けるよ
うにしたので、簡単かつ安価な構成にもかかわらず、キ
ックバック等の大きな外力が作用したときには、押えプ
ラグのねじ部の逆転方向での効率が悪いことを利用して
受け、かつピニオン、ラックの噛合い歯や樹脂製シート
等に摩耗が生じたときには、押えプラグが、ラック支持
部品の組込み孔内に、トーションスプリングによる捩れ
トルクによって、該摩耗量に相当する分だけ自動的にね
じ込まれることで、該摩耗等によるがたを吸収し、該噛
合い部分でのバックラッシュが常にゼロを保てるように
、自動的な調整機能を発揮させることができ、ラトル音
の発生を適切かつ確実に防止し得る等の種々優れた効果
がある。また、本発明によれば、ラックの摺動方向、ピ
ニオンの回転方向での製造誤差等によるがた等も、ラッ
クを支持するラック支持体と押えプラグとの間の微少ギ
ャップ等により吸収でき、これによりステアリングギヤ
側での操舵力伝達系においてのトルク変動等を防止し得
る等の利点もある。

【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を電
動式動力舵取装置に適用した一実施例を示す要部拡大断
面図である。

【図２】押えプラグに捩れトルクを与えるトーションス
プリングの一端が係止される固定側のカバープレートの
概略図である。

【図３】本発明を適用してなる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 ６　　　　ステアリングギヤボディ １０　　　　電動モータ 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２０ａ　　ねじ部 ２１　　　　ラック支持体を構成する金属製支持体２１
ａ　　樹脂製パッド ２２　　　　押えプラグ ２３　　　　コイルばね ２４　　　　緩衝材プレート ３０　　　　トーションスプリング ３１　　　　凹陥部 ３２　　　　凹陥部 ３３　　　　押えロッド ３３ａ　　フランジ部 ３３ｂ　　ねじ部 ３４　　　　ロックナット ３５　　　　スラストワッシャ ３６　　　　カバープレート ３７　　　　止めねじ ３８　　　　調整シム ３９　　　　係止穴 ４０　　　　係止穴 ４１　　　　ねじ孔

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
   に支持するラック支持体とこのラック支持体をラック側
   に付勢するスプリング手段と、これらラック支持部品の
   ボディ内への組込み孔外方端を閉塞するようにねじ込ま
   れることにより前記スプリング手段に弾撥力を与える押
   えプラグとを備えてなるラックピニオン型舵取り装置に
   おいて、前記押えプラグに対し、前記組込み孔内でねじ
   込み方向への捩りトルクを与えるトーションスプリング
   を設けたことを特徴とするラックピニオン型舵取り装置
   。