JPH0550925A - ラツ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においてラック
とピニオンとの噛合い部分等での摩耗によるバックラッ
シュの増大化に伴なうラトル音の発生を防ぐ。 【構成】 ラック支持体２１とこれにスプリング手段２
３による弾撥力を与える押えプラグ２２との間に、緩衝
材シート３０を介装する。この緩衝材シート３０は、少
なくとも一端面がテーパ面形状となるように形成され
る。このシート両側面へのラック支持体、押えプラグの
摺接面３３，３４を、この緩衝材シートをラック支持方
向と直交する方向で厚みが大きい方から小さい方に向っ
て移動させるように形成する。そして、この緩衝材シー
トを、その移動方向に向って付勢する付勢手段３２を付
設する。

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
装置あるいは油圧式動力舵取装置、マニュアル式の舵取
り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、これに噛合する舵取りハンドル軸先端
に設けられたピニオン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なっている。この形式の装置は、
他の形式によるもの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、ピニオンの反対側と
なる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している。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
要とされている。

【０００４】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いる。特に、後者
のものは、ラックを、金属製部材により剛性感を保ちな
がら安定して確実に支持するとともに、摺動面の樹脂製
部材により摩擦抵抗を小さくでき、騒音問題も一掃し得
る利点があった。

【０００５】

【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は吸収し得る。しかし、た
とえばキックバック等といったラックに対してのより大
きい荷重に対しては、金属製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。

【０００６】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製シート状パッキ
ン等の緩衝材シートを介在させることで、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発生が
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からであった。し
かし、上述したような樹脂製シートパッドや緩衝材シー
トを用いた場合でも、ラックとピニオンの噛合い部分や
摺動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。

【０００７】

【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に弾撥力を与えた
状態でラック支持用部品の組込み孔を閉塞する押えプラ
グとの間に介装される緩衝材シートを備えてなり、この
緩衝材シートの少なくとも一端面をテーパ面形状で形成
するとともに、この緩衝材シートをその厚みが大きい方
から小さい方への移動方向に向って付勢する付勢手段を
設けるようにしたものである。

【０００８】

【作用】本発明によれば、ピニオン、ラックの噛合い歯
や樹脂製シートパッド等に摩耗が生じたとしても、付勢
手段により付勢されている緩衝材シートが、ラック支持
方向と直交する方向に自動的に動き、これによりラック
支持体がラック側に移動されることにより、この摩耗に
よるがた分が吸収される。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緩衝材シートのセッ
ト位置によって吸収される。

【０００９】

【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た一実施例を示
すものである。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３を用いて
簡単に説明すると、２は図示しない舵取ハンドル側に連
結される入力軸、３は図示しない操舵輪側にラック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は結合手段（セレーシ
ョン圧入を例示している）により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軸受としてのボールベアリン
グで、またラック４は、図示しない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。

【００１０】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。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、操舵角速度を検出する操舵角速度センサであ
る。

【００１１】ステアリングシャフト機構部において、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
上には、このピニオン軸一側面に歯面（ギヤ部）１１ａ
が形成された大ギヤ１１が軸着されている。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）１２ａ
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。

【００１２】なお、図３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。また、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。

【００１３】２０はピニオン軸３のピニオン３ａに噛合
するラック４の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
部品の組込み孔である。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３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ている。また、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を案内溝内に有しかつラック支持体
として機能する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ている。さら
に、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２
２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は押えプ
ラグ２２をボディ５に固定するためのロックナットであ
る。

【００１４】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）で成形されている。そして、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効
果を発揮させることができる。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ている。
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４
ａ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２
１ａ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。

【００１５】さて、本発明によれば、上述したラックピ
ニオン型舵取り装置（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２１ａ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
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にしてラ
ック支持用部品の組込み孔２０外方端を閉塞する押えプ
ラグ２２との間に、図１および図２に示したような形状
による緩衝材シート３０を介装したところに特徴を有し
ている。すなわち、この緩衝材シート３０は、少なくと
も一端面（ラック支持体２１側の上端面）がテーパ面形
状となる断面略台形状を呈するように合成樹脂材等によ
り形成されている。さらに、この緩衝材シート３０の両
側面に接する金属製支持体２１、押えプラグ２２の摺接
面を、この緩衝材シート３０をラック支持方向と直交す
る方向（図中左右方向）において厚みが大きい方から小
さい方に向って移動させ得るように形成している。そし
て、この緩衝材シート３０を上述した移動方向に向って
付勢する付勢手段３２を付設している。

【００１６】ここで、上述した緩衝材シート３０上端の
テーパ面３０ａは、約１０°以下の傾斜角度で形成さ
れ、金属製支持体２１側からの逆入力に対し、該緩衝材
シート３０が左右方向に移動しない程度の小さな角度と
することが必要とされる。また、金属製支持体２１の摺
接面３３は、緩衝材シート３０上面のテーパ面３０ａと
摺接可能な同角度のテーパ面として形成されている。一
方、緩衝材シート３０の下面は、ラック支持方向と直交
する方向に沿った平坦面形状で形成され、これに合わせ
て押えプラグ２２の摺接面３４も平坦面形状で形成され
ている。

【００１７】前記付勢手段３２は、ボディ５におけるラ
ック支持部側方に、固着手段としてねじ止め（または溶
接等）によって固設されている筒状体３５内でコイルば
ね３６により前記緩衝材シート３０を押圧する押圧子３
７を有している。この押圧子３７は、緩衝材シート３０
を厚みが大きい方から小さい方に向って移動させるよう
に押圧付勢しており、常時予圧を作用させ得るものであ
る。ここで、上述したコイルばね３６の付勢力は、緩衝
材シート３０を図中右側に付勢しておればよく、金属製
支持体２１をラック４側に付勢する弾撥力を生じさせる
コイルばね２３の付勢力よりは小さく設定される。な
お、３５ａは筒状体３５の外方端を閉塞するプラグであ
る。さらに、前記押圧子３７の先端は、図１および図２
から明らかなように、緩衝材シート３０の外周部に形成
した回り止め溝部３１内に係入されている。これによ
り、緩衝材シート３０は、金属製支持体２１、押えプラ
グ２２と回転方向において位置ずれが生じないようにな
っている。

【００１８】このような構成によれば、ピニオン３、ラ
ック４の噛合い歯や樹脂製シートパッド２１ａ、さらに
緩衝材シート３０等に摩耗が生じたとしても、付勢手段
３１により付勢されている緩衝材シート３０が、ラック
支持方向と直交する方向に自動的に動き、これによりラ
ック４を支持する金属製支持体２１がラック４側に移動
して、摩耗によるがた分を吸収できる。したがって、ラ
ック４とピニオン３との噛合い部分でのバックラッシュ
を常にゼロに保ち、自動的な調整機能を発揮させて、ラ
トル音の発生を確実に防止できる。

【００１９】また、上述した構成では、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によるがた
も、ラック４を支持する金属製支持体２１と押えプラグ
２２との間の緩衝材シート３０のセット位置や付勢手段
３２の付勢力によって吸収でき、これによりステアリン
グギヤ側での操舵力伝達系におけるトルク変動を防止で
きる。

【００２０】図４および図５は本発明の別の実施例を示
すものである。この実施例では、緩衝材シート３０の回
り止め手段として、緩衝材シート３０のテーパ面３０ａ
に突設した突起部４０，４０と、金属製支持体２１のテ
ーパ状摺動面３３に凹設したキー溝４１とを利用した場
合を例示している。そして、このような構成を採用して
も、上述した実施例と同等の作用効果が得られることは
勿論である。

【００２１】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。さらに、上述した実施例では、緩衝材シート３０と
して、合成樹脂材により形成した場合を示しているが、
本発明はこれに限定されず、たとえば金属材であっても
よいことは言うまでもない。また、上述した実施例で
は、付勢手段３１として、押圧子３７とコイルばね３６
との組み合わせによる場合を説明したが、緩衝材シート
３０に横方向への移動力を与えることができるような付
勢力を得る手段であればよく、従来から周知である種々
の付勢手段が考えられる。

【００２２】さらに、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、油圧式等といった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も、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。

【００２３】

【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
るスプリング手段に弾撥力を与えた状態でラック支持用
部品の組込み孔を閉塞する押えプラグとの間に介装され
る緩衝材シートを、少なくとも一端面がテーパ面形状と
なるように形成するとともに、この緩衝材シートを厚み
が大きい方から小さい方への移動方向に向って付勢する
付勢手段を設けるようにしたので、簡単でしかも安価な
構成であるにもかかわらず、ピニオン、ラックの噛合い
歯や樹脂製シートパッド等に摩耗が生じたとしても、付
勢手段により付勢されている緩衝材シートが、ラック支
持方向と直交する方向に自動的に移動してラック支持体
をラック側に移動させることにより、摩耗によるがた分
を吸収でき、ラックとピニオンとの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、ラトル音の発生を確実に防止できるとい
う優れた効果がある。

【００２４】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
の緩衝材シートのセット位置によって吸収でき、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
ルク変動を防止できるという利点もある。

【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一
実施例を示す要部拡大断面図である。

【図２】本発明において特徴とする緩衝材シートおよび
その付勢手段を例示する概略斜視図である。

【図３】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。

【図４】本発明の別の実施例を示す要部拡大断面図であ
る。

【図５】図４で用いた緩衝材シートの概略斜視図であ
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 ２１ａ 樹脂製パッド ２２ 押えプラグ ２３ コイルばね ３０ 緩衝材シート ３０ａ テーパ面 ３１ 回り止め用溝部 ３２ 付勢手段 ３３ 摺接面 ３４ 摺接面 ３６ コイルばね ３７ 押圧子

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に弾撥力を与えた状態でラッ
   ク支持用部品のボディ内への組込み孔外方端を閉塞する
   ように組込まれた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、前記ラック支持体と押えプ
   ラグとの間に介装される緩衝材シートを備えてなり、こ
   の緩衝材シートの少なくとも一端面をテーパ面形状で形
   成するとともに、この緩衝材シートをその厚みが大きい
   方から小さい方への移動方向に向って付勢する付勢手段
   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。