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発明の名称 ステアリング装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−8216(P2007−8216A)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
出願番号 特願2005−188448(P2005−188448)
出願日 平成17年6月28日(2005.6.28)
代理人 【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
発明者 山本 純郎
要約 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。
特許請求の範囲
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【特許文献1】特開平9−169280号公報
【特許文献2】特開平8−169350号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
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。
【0004】
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。
【0005】
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。
【課題を解決するための手段】
【0006】
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。
【0007】
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。
【0008】
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。
【0009】
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。
【0010】
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。
【0011】
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。
【発明の効果】
【0012】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】ステアリング装置1の内部構造を示す断面図である。
【図2】図1におけるII−II断面である。
【図3】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。
【図4】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。
【図5】ラックバー及びその周辺の構成を示す概略図である。
【図6】図5におけるVI−VI断面である。
【図7】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】
【0027】
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。




 

 


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