(57)【要約】【課題】ラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置のピニオン軸を支持する玉軸受が受けるスラスト力を軽減し、玉軸受の玉が溝肩への乗り上げることの防止、および玉軸受の軸方向のガタを抑制することによりピニオンとラック歯の歯打ち音を低減して装置の振動および騒音を抑制する。【解決手段】ピニオン軸を支持する針状ころ軸受１０の針状ころ１３を、ピニオン軸の回転中芯軸線に対し傾斜して配置し、ピニオン軸に作用するスラスト力を発生させ、ラック歯からの反力により発生するスラスト力と逆向きに設定し、それぞれのスラスト力を互いに打ち消しあう。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピニオン軸を玉軸受と針状ころ軸受で支持するラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置に於いて、前記針状ころ軸受のころの回転中芯軸線を、前記ピニオン軸の回転中芯軸線に対して傾斜させたことを特徴とするラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置に関するもので、特にその軸受支持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用のステアリング装置として、ピニオンの回転をラックに伝達するラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置が広く使用されている。このようなラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置では、ピニオン軸の先端側を針状ころ軸受で支持し、ピニオン軸の反対側を４点接触玉軸受や深溝玉軸受で、アキシャル方向を規制しつつ回転自在に支持する支持方法が広く採用されている（特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、このような従来のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置のピニオン軸の支持構造の一例を説明する断面図で、１０１はピニオン軸、１０２はピニオン軸１０１のピニオン１０１ａに噛合するラック歯１０２ａを備えた操舵軸、１０３はピニオンハウジングを示す。ピニオン軸１０１は、その先端側はピニオンハウジング１０３に針状ころ軸受１０４を介して支持され、針状ころ軸受１０４で支持されている部分の反対側はピニオンハウジング１０３に玉軸受１０５を介して支持される。
【０００４】
ハウジング１０３の、操舵軸１０２のピニオン軸１０１と反対側にはラックガイド１０８が配置され、操舵軸１０２をピニオン軸１０１に向けて押圧し、ピニオン軸１０１のピニオン１０１ａと操舵軸１０２のラック歯１０２ａとの噛合状態を適正に維持するように構成されている。
【０００５】
玉軸受１０５の外輪１０５ａは、その一方の端面がピニオンハウジング１０３に形成された円形孔１０３ａの端面に当接し、外輪の他方の端面はピニオンハウジング１０３に螺合する固定部材１０６により軸方向に押圧されてピニオンハウジング１０３に固定されている。また、玉軸受１０５の内輪１０５ｂはピニオン軸１０１にカシメ部材１０５ｃにより固定されており、ピニオン軸１０１は玉軸受１０５により、半径方向及び軸方向に保持され、回転自在に支承されている。ピニオン１０１ａはピニオン軸１０１の回転軸線に対して斜めに切られているので、ピニオン軸１０１を回転させると、ラック歯１０２ａからの反力により、スラスト力が発生するが、玉軸受１０５が、このスラスト力を受けている。
【０００６】
針状ころ軸受１０４の外輪１０４ａは、ピニオンハウジング１０３に形成された円形孔１０３ｂの内周面に保持され、針状ころ軸受１０４の針状ころ１０４ｂはピニオン軸の外周面に接触してピニオン軸１０１を半径方向に保持している。つまりラジアル荷重を受けている。
【０００７】
このように針状ころ軸受を使用する上記の例では、ピニオン軸の一部が針状ころの軌道面を構成しているため、針状ころ軸受の内径、即ち針状ころの軌道面となる軸部分の外径は、ピニオン歯の歯底径よりも小さく設定する必要がある。
【０００８】
従来のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置では、ピニオン軸に入力されるトルクは人間の手で操作されたハンドルから入力されるトルクのみであり、せいぜい１０Ｎｍ程度であった。しかし、最近は電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の高出力化がすすみ、このようなＥＰＳを備えたラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置では、ピニオン軸に入力されるトルクは９０Ｎｍ以上となるものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２３０４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この従来のＥＰＳにおいて、ピニオン軸１０１を支承する転がり軸受１０４、１０５のうち、スラスト力を受ける玉軸受１０５には、４点接触玉軸受や深みぞ玉軸受が使用されているため、スペース的な制約からその負荷容量が依然不足している。また、深みぞ玉軸受に於いては、スラスト力による溝肩への玉の乗り上げを防止することが求められる。さらに、このスラスト力を受ける玉軸受１０５には、ピニオン１０１ａとラック歯１０２ａの適正な歯当りの確保、および正逆回転時に発生する歯打ち音低減のため、軸方向のガタを抑制することが求められている。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置において、ピニオン軸を支持する針状ころ軸受に前記のスラスト力を打ち消す方向のスラスト力を発生させることにより、スラスト力を受ける深みぞ玉軸受の溝肩への乗り上げ防止、及び４点接触玉軸受や深みぞ玉軸受の軸方向のガタを抑制することによりピニオンとラック歯の歯打ち音を低減して装置の振動および騒音を抑制したラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
ラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置のピニオン軸を玉軸受と針状ころ軸受で支持し、この針状ころ軸受のころの回転中芯軸線を、ピニオン軸の回転中芯軸線に対して傾斜させた構成。
【発明の効果】
【００１３】
この針状ころ軸受のころの回転中芯軸線を、ピニオン軸の回転中芯軸線に対して傾斜させて回転させると、ピニオン軸を支持する玉軸受が受けるスラスト力を打ち消す方向のスラスト力をピニオン軸に発生させることができ、この結果、前記玉軸受の溝肩への乗り上げ防止、および玉軸受の軸方向のガタを抑制することによりピニオンとラック歯の歯打ち音を低減して装置の振動および騒音を抑制したラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の針状ころ軸受の実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の本発明の構造と従来の構造との比較をするための説明図である。
【図３】本発明の針状ころ軸受の針状ころとピニオン軸との摩擦を模式的に表した説明図である。
【図４】本発明のピニオン軸に作用するスラスト力を模式的に表した説明図である。
【図５】従来のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る密封装置の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明の特徴はピニオン軸を支持する針状ころ軸受の構造を工夫した点にあり、その他の部分の構造及び作用は、前述の図５に示した従来構造と同様であるから、従来構造と同一符号を付して、重複する説明は省略し、以下、本発明の特徴部分である、針状ころ軸受の構造及び作用ついて詳細に説明する。
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明にかかる針状ころ軸受の第１の実施形態を示す断面図である。図２は、図１の保持器を用いた説明図である。図１に示すように、本実施形態の針状ころ軸受１０ は、円環形状に形成された保持器１１と、保持器１１ の外周側に配された外輪１４ とを備えている。外輪１４は、軸方向両端部には内径側に立設する鍔部１４ａ が設けられている。保持器１１には、円周方向に沿って等間隔で複数個形成されたポケット１２が形成されている。本実施形態において、複数個のポケット１２が、軸受軸方向に対し傾斜して配されている。各ポケット１２には、針状ころ１３が外輪１４との間に転動自在に配される。
【００１７】
図２において、従来の保持器に形成されたポケット１５３ を２点鎖線で示し、説明のため本実施形態の針状ころ軸受のポケット１２と重ね合わせた状態としている。図２に示すように、ポケット１５３の中心線ｄ１は保持器１１の軸方向（即ち、ピニオン軸１０１の回転中芯軸線）に対して平行である。これに対して、本実施形態のポケット１２の中心線ｄ２は、ポケット１５３の中心線ｄ１に対して所定の角度Ａだけ傾斜している。つまり、ポケット１２は、その中心線ｄ２ が保持器１１の軸方向（即ち、ピニオン軸１０１の回転中芯軸線）に対して傾斜するように形成されている。なお、図示しない他のポケットについても同様に傾斜した状態で形成されている。このため、ポケット１２それぞれに針状ころを配して針状ころ軸受を回転させた際には、針状ころ１３は、それぞれ軸受の軸方向に対して傾斜した状態で転動する。
【００１８】
本実施形態において、ピニオン軸が回転すると、針状ころ１３が傾斜した状態で転動することにより、ピニオン軸１０１に滑り摩擦力による軸力（スラスト力）が発生する。
【００１９】
図３は、本発明の針状ころ軸受における針状ころとピニオン軸との摩擦を模式的に表した説明図である。
図３において、針状ころ１３を外輪１４（図１参照）側からみた状態である。本図において図示しないピニオン軸は矢印Ｙ方向に回転している状態である。針状ころ１３は矢印Ｘ方向に向かって転動する。図３の矢印Ｚは、ピニオン軸において生じるスラスト力を示している。
【００２０】
図４は、本発明のピニオン軸に作用するスラスト力を模式的に表した説明図である。
針状ころ１３が傾斜することにより、ピニオン軸に作用するスラスト力（図３の矢印Ｚ）が発生するが、このスラスト力の方向を、ラック歯１０２ａからの反力により発生するスラスト力と逆向きに設定すれば、それぞれのスラスト力が互いに打ち消しあう。
従って、ピニオン軸１０１を支承する転がり軸受１０５にかかるスラスト力を小さくすることができる。
【符号の説明】
【００２１】
１０  針状ころ軸受
１１  保持器
１２  ポケット
１３  針状ころ
１４  外輪
１４ａ  鍔部
１０１  ピニオン軸
１０２  操舵軸
１０２ａ  ラック歯
１０３  ハウジング
１０４  針状ころ軸受
１０５  玉軸受
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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