JP6442764B2 - ラックガイドおよび当該ラックガイドを備えるラックピニオン式舵取り装置 - Google Patents

Description

本発明は、ラックガイドおよび当該ラックガイドを備えるラックピニオン式舵取り装置の技術に関する。

一般的に、ラックピニオン式舵取り装置は、ギアケース、該ギアケースに軸支されるピニオン、該ピニオンに噛合するラック歯が形成されたラックバー、前記ギアケース内において該ラックバーを摺動可能に支持するラックガイド、および該ラックガイドを前記ラックバーに押付けるように付勢するコイルバネなどにより構成される。
前記ギアケースには円筒状に延出する中空形状のハウジング部が一体的に形成されており、該ハウジング部内に、円柱状のラックガイドが同軸上に挿設される。
これにより、ラックガイドは、前記ハウジング部の内周面と微小隙間（クリアランス）を有しつつ、ラックバーの移動方向（より具体的には、ラックバーの軸心方向）に対して直交方向に摺動可能に配設される（例えば、「特許文献１」を参照）。

特開２０１３−２８２８５号公報

このような構成からなる従来のラックピニオン式舵取り装置において、例えば不意にラックバーの拗れが発生した場合、ラックバーは、ラックガイドの摺動支持面（ラックガイドにおいて、ラックバーを支持する際に直接接触される面）の端部に対して、局所的に当接しながら摺動することとなる。
その結果、ラックバーのスムーズな摺動動作が妨げられ、異音の発生や、ラックバーまたはラックガイドの損傷等を引き起こす要因となっていた。

本発明は、以上に示した現状の問題点を鑑みてなされたものであり、ギアケースに軸支されたピニオンとラック歯を介して噛合するラックバーを、軸心方向に移動可能に支持するラックガイドおよび当該ラックガイドを備えるラックピニオン式舵取り装置であって、たとえ不意にラックバーの拗れが発生した場合においても、ラックバーのスムーズな摺動動作を確保することが可能なラックガイドおよび当該ラックガイドを備えるラックピニオン式舵取り装置を提供することを課題とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、本発明の請求項１におけるラックガイドは、ギアケースに軸支されたピニオンとラック歯を介して噛合するラックバーを、軸心方向に移動可能に支持するラックガイドであって、前記ラックバーにおける前記ラック歯が形成される側と反対側の凸面と、摺動可能に接触する凹面形状の摺動支持面を有し、該摺動支持面において、前記ラックバーの移動方向および前記ラックガイドの軸心方向との直交方向両側に位置する両側部の縁部のみに、当該移動方向側の端部に向かうにつれて徐々に前記ラックバーと離間する方向に傾斜する傾斜面が形成され、前記両側部を除いた範囲に位置する底面の縁部には前記傾斜面が形成されておらず、前記底面は、前記ラックバーの移動方向の一端から他端にかけて、前記ラックバーの凸面に沿った凹面形状に形成されることを特徴とする。

このように、本発明のラックガイドにおいては、摺動支持面におけるラックバーの移動方向との直交方向両側の縁部に、当該移動方向に向かうにつれて徐々に前記ラックバーと離間する方向に傾斜する傾斜面が形成されることから、たとえ不意にラックバーの拗れが発生したとしても、前記傾斜面を介して、ラックバーが摺動支持面の端部に対して局所的に当接するのを回避することができる。
つまり、ラックバーは、前記傾斜面を介して、摺動支持面の端部と面接触することとなり、当該接触部での面圧が緩和され、ラックバーのスムーズな摺動動作を確保することができる。

また、本発明の請求項２におけるラックガイドは、前記傾斜面は、クラウニング形状に形成されることを特徴とする。

このように、本発明のラックガイドにおいては、なめらかな曲線からなるクラウニング形状によって、前記傾斜面を形成することとしているため、前記傾斜面に向かって拗れようとするラックバーに対して、常に前記傾斜面を当接させることが可能となり、ラックバーを堅固に支持することができる。

また、本発明の請求項３におけるラックガイドは、前記傾斜面は、エンドレリーフ形状に形成されることを特徴とする。

このように、本発明のラックガイドにおいては、比較的加工の容易なエンドレリーフ形状によって、前記傾斜面を形成することとしているため、コストの低減化を図ることができる。

一方、本発明の請求項４におけるラックピニオン式舵取り装置は、請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のラックガイドを備えてなることを特徴とする。

このように、本発明のラックピニオン式舵取り装置は、以上に示した本発明のラックガイドを備えることにより、たとえ不意にラックバーの拗れが発生した場合においても、装置全体として、ラックバーのスムーズな摺動動作を確保することができる。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

即ち、本発明におけるラックガイドおよび当該ラックガイドを備えるラックピニオン式舵取り装置によれば、たとえ不意にラックバーの拗れが発生した場合においても、ラックバーのスムーズな摺動動作を確保することができる。

本発明の一実施形態に係るラックガイドを備えるラックピニオン式舵取り装置の全体的な構成を示した断面側面図。 ラックガイドの構成を示した斜視図。 図２中の矢視Ｙによって示されたラックガイドの前端部の形状を示した図であり、（ａ）は摺動支持面の前後両端部においてクラウニング形状が形成されている場合のラックガイドの前端部を示した部分断面平面図、（ｂ）は摺動支持面の前後両端部においてエンドレリーフ形状が形成されている場合のラックガイドの前端部を示した部分断面平面図。

次に、発明の実施の形態を説明する。

［ラックピニオン式舵取り装置１］
先ず、本発明を具現化するラックガイド６を備えるラックピニオン式舵取り装置１（以下、単に「舵取り装置１」と記載する）の全体構成について、図１を用いて説明する。
なお、以下の説明においては便宜上、図１の上下方向を舵取り装置１の上下方向と規定して記述する。
また、図１においては、矢印Ａの方向を舵取り装置１の前方と規定して記述する。

本実施形態における舵取り装置１は、例えば、図示せぬステアリングホイールによって回転されるピニオン２の回転動作を、ラックバー３の直進動作に変換するための装置である。
舵取り装置１にはギアケース４が備えられ、該ギアケース４の内部に、ピニオン２の一端部が、例えば前方（図１中の矢印Ａの方向）に向かって挿入される。

ここで、ピニオン２の一端部には、ピニオン歯２ａが形成される。
そして、ギアケース４の内部において、ピニオン２の一端部は、ピニオン歯２ａを間に挟んで配置される一対の軸受５・５を介して軸支される。

なお、ピニオン２の他端部は、ギアケース４の外部において軸心方向に延出し、ステアリングホイール（図示せず）と連結される。

ギアケース４の内部には、ピニオン２と噛合されるラックバー３が配置される。
ラックバー３の軸心方向中央部の外周面には、ラック歯３ａが形成されており、該ラック歯３ａに対する背面（ラック歯３ａが形成される側と反対側の面）は、所定の曲率半径からなる断面視円弧形状の凸面３ｂとなっている。

そして、ラックバー３は、ピニオン歯２ａの下方において、ピニオン２と平面視直交方向（例えば、本実施形態においては、左右方向）に延出して配置され、ラック歯３ａを介してピニオン歯２ａと噛合される。

なお、ラックバー３の両端部は、ギアケース４の内部より外部に向かって突出されるとともに、ラックバー３は、図示せぬ軸受部材を介して、軸心方向（左右方向）に摺動移動可能に支持される。

ギアケース４の下面には、円筒状に延出する中空形状のハウジング部４ａが一体的に形成される。
前記ハウジング部４ａは、ピニオン２との間にラックバー３を挟むような位置に形成されており、その内周部（内周面によって囲まれた空間部）には、ラックバー３を摺動可能に支持するラックガイド６が、ハウジング部４ａの延出方向（本実施形態においては、上下方向）に摺動可能に配設される。

そして、ラックガイド６は、ハウジング部４ａの下端を閉塞する蓋部材７との間に配設される、弾性部材としての圧縮コイルバネ８によって、ラックバー３側に付勢される。

以上のような構成からなる舵取り装置１において、ステアリングホイール（図示せず）を介して、ピニオン２が軸心を中心にして回転されると、ピニオン２に加えられた回転駆動力は、ピニオン歯２ａ、ラック歯３ａと順に伝達され、ラックバー３の軸心方向への推進力へと変換される。

［ラックガイド６］
次に、ラックガイド６の構成について、図１乃至図３を用いて詳述する。
なお、以下の説明においては便宜上、図２の上下方向をラックガイド６の上下方向と規定して記述する。
また、図２および図３においては、矢印Ａの方向を、ラックガイド６の前方と規定して記述する。

ラックガイド６は、図１に示すように、ピニオン２と噛合された状態にあるラックバー３を、ピニオン２側に押圧しつつ該ラックバー３の軸心方向に摺動可能に支持するためのものである。
ラックガイド６は、ラックバー３の凸面３ｂと当接される摺動板片６１、および摺動板片６１が装着されるラックガイド本体６２などにより構成される。

摺動板片６１は、ラックバー３の凸面３ｂと略同じ断面視円弧形状の凹面６１ａを有して構成される。
また、摺動板片６１の中央には、前記凹面６１ａ側との対向側に突出する突出部６１ｂが、例えばプレス絞り加工によって形成される。

一方、ラックガイド本体６２は、例えば、Ｆｅ系焼結金属やアルミニウム合金などからなる円柱状の金属部材により構成され、その一端部には、摺動板片６１に沿って断面視円弧形状に形成された板片支持面６２ａが形成されるとともに、その他端部には、圧縮コイルバネ８を保持可能な円筒状中空部６２ｂが形成される。
また、前記板片支持面６２ａの中央部には、前述した摺動板片６１の突出部６１ｂと略同形状の溝部６２ｃが形成される。

そして、ラックガイド本体６２の一端部において、摺動板片６１は、板片支持面６２ａを介して配設される。この際、摺動板片６１の突出部６１ｂは、板片支持面６２ａの溝部６２ｃ内に嵌挿される。
これにより、摺動板片６１は、ラックガイド本体６２の一端部に堅固に保持される。

このような構成からなるラックガイド６は、ギアケース４の内部において、摺動板片６１の凹面６１ａをラックバー３側に向けつつ、ハウジング部４ａと同軸上に配設される。また、蓋部材７によって一端部を固定された圧縮コイルバネ８の他端部は、ラックガイド本体６２の円筒状中空部６２ｂを介して保持される。

こうして、ラックガイド６は、摺動板片６１の凹面６１ａを介してラックバー３の凸面３ｂと接触しつつ、ラックガイド本体６２の外周面６２ｄを介して、ハウジング部４ａの内周部を軸心方向（本実施形態においては、上下方向）に摺動可能に配設される。つまり、ラックガイド６において、摺動板片６１の凹面６１ａは、ラックバー３を摺動支持する際に直接接触される「摺動支持面」として設けられる。
この際、ラックガイド６は、圧縮コイルバネ８によって、常に、ラックバー３側に向かって付勢される。

ところで、本実施形態においては、ラックガイド６の摺動支持面（より具体的には、摺動板片６１の凹面６１ａ）の縁部に、傾斜面６３（図３を参照）を形成することとしている。
具体的には、図２に示すように、摺動板片６１の凹面６１ａからなる摺動支持面において、ラックバー３の移動方向（図２中の矢印Ｂによって示される左右方向）との直交方向両側、つまり、図２中の領域Ｘによって示された前後両側の縁部にて、傾斜面６３が形成される。

ここで、傾斜面６３は、ラックバー３の移動方向（左右方向）の中央部から移動方向側の端部（右端部および左端部）に向かうにつれて、徐々にラックバー３と離間する方向に傾斜するようにして形成される。
例えば、その一例として、図３（ａ）に示すように、傾斜面６３（以下、適宜「第一の傾斜面６３Ａ」と記載する）は、クラウニング形状に形成される。
具体的には、第一の傾斜面６３Ａは、凹面６１ａの前側（または、後側）の縁部における、ラックガイド６の摺動方向（上下方向）と直交する平面上の断面形状において、左右方向の中央部より右端部および左端部に向かうにつれて徐々にラックバー３と離間する方向に傾斜する、略円弧状のなめらかな曲線形状をもって形成される。
これにより、例えば、ラックバー３が、前後方向に拗れたとしても、常に当該ラックバー３の外周面を、第一の傾斜面６３Ａに当接させることが可能となり、ラックガイド６によってラックバー３を堅固に支持することができる。

また、その別例として、図３（ｂ）に示すように、傾斜面６３（以下、適宜「第二の傾斜面６３Ｂ」と記載する）は、エンドレリーフ形状に形成される。
具体的には、第二の傾斜面６３Ｂは、凹面６１ａの前側（または、後側）の縁部における、ラックガイド６の摺動方向（上下方向）と直交する平面上の断面形状において、左右方向の中央部より右端部および左端部に向かうにつれて徐々にラックバー３と離間する方向に傾斜する、直線形状をもって形成される。
このように、エンドレリーフ形状は、平面形状からなる比較的容易な構成からなるため、製造コストの低減化を図ることができ経済的である。

以上のように、本実施形態のラックガイド６においては、摺動支持面（摺動板片６１の凹面６１ａ）におけるラックバー３の移動方向（本実施形態においては、左右方向）との直交方向両側（本実施形態においては、前後方向両側）の縁部に、当該移動方向に向かうにつれて徐々にラックバー３と離間する方向に傾斜する傾斜面６３が形成されることから、たとえ不意にラックバー３の拗れが発生したとしても、前記傾斜面６３を介して、ラックバー３が摺動支持面の端部（本実施形態においては、右端部および左端部）に対して局所的に当接するのを回避することができる。
つまり、ラックバー３は、前記傾斜面６３を介して、摺動支持面の端部（右端部および左端部）と面接触することとなり、当該接触部での面圧が緩和され、ラックバー３のスムーズな摺動動作を確保することができる。

なお、本実施形態においては、摺動板片６１、およびラックガイド本体６２等によって、ラックガイド６が構成されることとしているが、これに限定されるものではない。
即ち、ラックガイド本体６２において、ラックバー３側の端面に対して、例えば樹脂コーティング被膜等の被覆を直接施すことにより、摺動板片６１を省略することも可能である。
この場合、ラックガイド６は、ラックガイド本体６２のみによって構成されることとなり、ラックバー３側の端面において、「摺動支持面」が形成されるとともに、当該摺動支持面におけるラックバー３の移動方向との直交方向両側の縁部に、当該移動方向に向かうにつれて徐々にラックバー３と離間する方向に傾斜する傾斜面が形成されることとなる。

また、ラックガイド６の配置位置については、本実施形態に限定されることなく、摺動板片６１の凹面６１ａ（摺動支持面）を介して、ラックバー３を、ピニオン２側に押圧しつつ支持可能である限り、当該ラックバー３の軸心方向に沿った何れに設けることとしてもよい。

１ ラックピニオン式舵取り装置
２ ピニオン
２ａ ピニオン歯
３ ラックバー
３ａ ラック歯
３ｂ 凸面
４ ギアケース
６ ラックガイド
６１ａ 凹面（摺動支持面）
６３ 傾斜面

Claims (4)

1. ギアケースに軸支されたピニオンとラック歯を介して噛合するラックバーを、軸心方向に移動可能に支持するラックガイドであって、
   前記ラックバーにおける前記ラック歯が形成される側と反対側の凸面と、摺動可能に接触する凹面形状の摺動支持面を有し、
   該摺動支持面において、
   前記ラックバーの移動方向および前記ラックガイドの軸心方向との直交方向両側に位置する両側部の縁部のみに、
   当該移動方向側の端部に向かうにつれて徐々に前記ラックバーと離間する方向に傾斜する傾斜面が形成され、
   前記両側部を除いた範囲に位置する底面の縁部には前記傾斜面が形成されておらず、
   前記底面は、前記ラックバーの移動方向の一端から他端にかけて、前記ラックバーの凸面に沿った凹面形状に形成される、
   ことを特徴とするラックガイド。
2. 前記傾斜面は、クラウニング形状に形成される、
   ことを特徴とする、請求項１に記載のラックガイド。
3. 前記傾斜面は、エンドレリーフ形状に形成される、
   ことを特徴とする、請求項１に記載のラックガイド。
4. 請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のラックガイドを備えてなる、
   ことを特徴とするラックピニオン式舵取り装置。

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