(57)【要約】【課題】はすばのラックアンドピニオン機構のラック軸の移動を、小さな抵抗で安定して案内できるようにすることである。【解決手段】ラック１ａの背面を保持する保持部材を、ラック１ａの背面と転がり接触するローラ部材５とし、このローラ部材５に、ラック軸１から負荷されるラジアル荷重と軸方向両方向へのスラスト荷重とを、針状ころ軸受９と一対のスラスト針状ころ軸受１０ａ、１０ｂで支持することにより、はすばのラックアンドピニオン機構のラック軸１の移動を、小さな抵抗で安定して案内できるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
はすばのピニオンと噛み合うはすばのラックの背面を保持部材で保持して、ラック軸の移動を案内するラックガイドを備えたラックアンドピニオン機構において、前記保持部材を、前記ラックの背面と転がり接触するローラ部材とし、このローラ部材に前記ラック軸から負荷されるラジアル荷重と軸方向両方向へのスラスト荷重とを転がり軸受で支持したことを特徴とするラックアンドピニオン機構。
【請求項２】
前記ローラ部材を、内径面に支持軸が嵌挿される中空のものとし、この支持軸に、前記
ラジアル荷重とスラスト荷重とを転がり軸受で支持した請求項１に記載のラックアンドピニオン機構。
【請求項３】
前記支持軸にラジアル荷重とスラスト荷重を支持する転がり軸受を、前記ラジアル荷重を前記ローラ部材の内径面で支持するラジアル軸受と、前記軸方向両方向へのスラスト荷重を支持する一対のスラスト軸受とした請求項２に記載のラックアンドピニオン機構。
【請求項４】
前記中空のローラ部材の内径面に、軸方向中央部の両側で段差部を介して拡径部を設け、前記一対のスラスト軸受を前記両側の拡径部の内側に配設して前記段差部を支持するようにした請求項３に記載のラックアンドピニオン機構。
【請求項５】
前記ラジアル軸受と一対のスラスト軸受を、それぞれ針状ころ軸受とした請求項３または４に記載のラックアンドピニオン機構。
【請求項６】
前記支持軸に、フランジを一端に有するスリーブを外嵌し、このスリーブの外径面に前記ラジアル軸受の軌道面を設け、前記フランジの内側面に前記一対のスラスト軸受のうちの一方のものの軌道面を設けた請求項５に記載のラックアンドピニオン機構。
【請求項７】
前記ラジアル軸受の軸方向移動を、前記スリーブのフランジ側では、前記ローラ部材の内径面に設けた突起部で規制し、これと反対側では、前記段差部に当接させたワッシャで規制した請求項６に記載のラックアンドピニオン機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はすばのピニオンとはすばのラックを噛み合わせたはすばのラックアンドピニオン機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のステアリング装置等には、噛み合い効率をよくする等の理由で、はすばのピニオンとはすばのラックを噛み合わせたはすばのラックアンドピニオン機構を用いたものがある。このようなはすばのラックアンドピニオン機構では、ラック軸の移動を案内するラックガイドのラック背面を保持する保持部材を、ラックの凸背面に当接される凹曲面を有するものとし、ラック背面をこの凹曲面と滑り接触させて、ラック軸の移動を案内するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方、直歯のピニオンと直歯のラックを噛み合わせた直歯のラックアンドピニオン機構には、ラックガイドの保持部材をローラ部材とし、このローラ部材にラック背面を転がり接触させて、ラック軸の移動を案内するようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載されたものでは、ローラ部材を支持軸が嵌挿される中空のものとし、ラック軸からローラ部材に負荷されるラジアル荷重を、針状ころ軸受で支持軸に支持している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１０６１０１号公報
【特許文献２】特開２００６−２１３２８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されたはすばのラックアンドピニオン機構は、ラック背面が保持部材と滑り接触するので、ラック軸の移動に対する抵抗が大きくなる問題がある。このようなラック軸の移動に対する抵抗を小さくするためには、特許文献２に記載された直歯のラックアンドピニオン機構のように、保持部材をローラ部材として、ラック背面と転がり接触させることが考えられる。
【０００６】
しかしながら、はすばのラックアンドピニオン機構では、ラック軸のはすばのラックにはすばのピニオンが斜めに噛み合うので、ラック軸に軸力のみでなく、軸力と直角方向の力も作用する。このため、ラック軸から保持部材のローラ部材には、ラジアル荷重のほかにスラスト荷重が負荷され、特許文献２に記載されたように、ローラ部材をラジアル軸受のみで支持するものでは、スラスト荷重を支持できず、ラック軸の移動を安定して案内することができない。なお、ピニオンの正転と逆転によってラック軸は両方向に移動するので、ローラ部材には軸方向両方向へのスラスト荷重が負荷される。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、はすばのラックアンドピニオン機構のラック軸の移動を、小さな抵抗で安定して案内できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は、はすばのピニオンと噛み合うはすばのラックの背面を保持部材で保持して、ラック軸の移動を案内するラックガイドを備えたラックアンドピニオン機構において、前記保持部材を、前記ラックの背面と転がり接触するローラ部材とし、このローラ部材に前記ラック軸から負荷されるラジアル荷重と軸方向両方向へのスラスト荷重とを転がり軸受で支持した構成を採用した。
【０００９】
すなわち、保持部材を、ラックの背面と転がり接触するローラ部材とし、このローラ部材にラック軸から負荷されるラジアル荷重と軸方向両方向へのスラスト荷重とを転がり軸受で支持することにより、はすばのラックアンドピニオン機構のラック軸の移動を、小さな抵抗で安定して案内できるようにした。
【００１０】
前記ローラ部材を、内径面に支持軸が嵌挿される中空のものとし、この支持軸に、前記ラジアル荷重とスラスト荷重とを転がり軸受で支持することにより、ローラ部材の慣性質量を小さくし、ラック軸の移動、停止に対して、ローラ部材の回転をスムーズに追随させることができる。
【００１１】
前記支持軸にラジアル荷重とスラスト荷重を支持する転がり軸受を、前記ラジアル荷重を前記ローラ部材の内径面で支持するラジアル軸受と、前記軸方向両方向へのスラスト荷重を支持する一対のスラスト軸受とすることにより、簡単な構成でラジアル荷重とスラスト荷重を支持することができる。
【００１２】
前記中空のローラ部材の内径面に、軸方向中央部の両側で段差部を介して拡径部を設け、前記一対のスラスト軸受を前記両側の拡径部の内側に配設して前記段差部を支持することにより、ラジアル軸受とスラスト軸受を中空のローラ部材の内側に収納し、ラックガイドをコンパクトに設計することができる。
【００１３】
前記ラジアル軸受と一対のスラスト軸受を、それぞれ針状ころ軸受とすることにより、軸受スペースをコンパクトにすることができる。
【００１４】
前記支持軸に、フランジを一端に有するスリーブを外嵌し、このスリーブの外径面に前記ラジアル軸受の軌道面を設け、前記フランジの内側面に前記一対のスラスト軸受のうちの一方のものの軌道面を設けることにより、ラジアル軸受と一方のスラスト軸受の軌道面を簡単に設けることができる。
【００１５】
前記ラジアル軸受の軸方向移動を、前記スリーブのフランジ側では、前記ローラ部材の内径面に設けた突起部で規制し、これと反対側では、前記段差部に当接させたワッシャで規制することにより、ラジアル軸受とスラスト軸受の干渉を防止することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のラックアンドピニオン機構は、保持部材を、ラックの背面と転がり接触するローラ部材とし、このローラ部材にラック軸から負荷されるラジアル荷重と軸方向両方向へのスラスト荷重とを転がり軸受で支持したので、はすばのラックアンドピニオン機構のラック軸の移動を、小さな抵抗で安定して案内することができる。
【００１７】
前記ローラ部材を、内径面に支持軸が嵌挿される中空のものとし、この支持軸に、ラジアル荷重とスラスト荷重とを転がり軸受で支持することにより、ローラ部材の慣性質量を小さくし、ラック軸の移動、停止に対して、ローラ部材の回転をスムーズに追随させることができる。
【００１８】
前記支持軸にラジアル荷重とスラスト荷重を支持する転がり軸受を、ラジアル荷重をローラ部材の内径面で支持するラジアル軸受と、軸方向両方向へのスラスト荷重を支持する一対のスラスト軸受とすることにより、簡単な構成でラジアル荷重とスラスト荷重を支持することができる。
【００１９】
前記中空のローラ部材の内径面に、軸方向中央部の両側で段差部を介して拡径部を設け、一対のスラスト軸受を両側の拡径部の内側に配設して段差部を支持することにより、ラジアル軸受とスラスト軸受を中空のローラ部材の内側に収納し、ラックガイドをコンパクトに設計することができる。
【００２０】
前記ラジアル軸受と一対のスラスト軸受を、それぞれ針状ころ軸受とすることにより、軸受スペースをコンパクトにすることができる。
【００２１】
前記支持軸に、フランジを一端に有するスリーブを外嵌し、このスリーブの外径面にラジアル軸受の軌道面を設け、フランジの内側面に一対のスラスト軸受のうちの一方のものの軌道面を設けることにより、ラジアル軸受と一方のスラスト軸受の軌道面を簡単に設けることができる。
【００２２】
前記ラジアル軸受の軸方向移動を、スリーブのフランジ側では、ローラ部材の内径面に設けた突起部で規制し、これと反対側では、段差部に当接させたワッシャで規制することにより、ラジアル軸受とスラスト軸受の干渉を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。このラックアンドピニオン機構は、図１および図２に示すように、ラック軸１のはすばのラック１ａとはすばのピニオン２を噛み合わせたものであり、噛み合わせ部のラック１ａの背面を、ホルダ３に固定された支持軸４が嵌挿された中空のローラ部材５で保持して、ラック軸１の移動を案内するラックガイドを備えている。ローラ部材５の外径面は、ラック１ａの背面に沿う凹円弧状とされ、ラック１ａの背面と転がり接触するようになっている。
【００２４】
前記ローラ部材５の内径面には、軸方向中央部の両側で段差部５ａを介して拡径部５ｂが設けられている。また、支持軸４には、フランジ６ａを一端に有するスリーブ６が外嵌され、フランジ６ａ側が支持軸４の段付き部４ａに固定されて、反対側がワッシャ７を介してナット８で締め付け固定されている。スリーブ６のフランジ６ａとワッシャ７は、ローラ部材５の両側の拡径部５ｂの内側に納められている。
【００２５】
前記ローラ部材５の中央部内径面とスリーブ６の外径面の間には、ラジアル荷重を支持する針状ころ軸受９が配設され、ローラ部材５の片側の段差部５ａとスリーブ６のフランジ６ａの間には、フランジ６ａ側へのスラスト荷重を支持するスラスト針状ころ軸受１０ａが配設されている。また、反対側の段差部５ａにはワッシャ１１が当接され、このワッシャ１１とナット８で締め付けられたワッシャ７の間には、ナット８側へのスラスト荷重を支持するスラスト針状ころ軸受１０ｂが配設されている。
【００２６】
前記針状ころ軸受９と各スラスト針状ころ軸受１０ａ、１０ｂが転接するローラ部材５の内径面中央部と片側の段差部５ａ、スリーブ６の外径面とフランジ６ａの内側面、および各ワッシャ７、１１の側面には、これらの軌道面が設けられている。また、針状ころ軸受９は、ローラ部材５の中央部内径面のフランジ６ａ側に設けられた突起部５ｃとワッシャ１１とによって軸方向移動を規制され、各スラスト針状ころ軸受１０ａ、１０ｂと干渉しないようになっている。
【００２７】
上述した実施形態では、ローラ部材を中空のものとし、ラジアル軸受と一対のスラスト軸受で支持するようにしたが、円錐ころ軸受やアンギュラ玉軸受等のラジアル荷重とスラスト荷重の両方を受ける転がり軸受で支持することもでき、ローラ部材を中実のものとして、その両側に設けた軸部で、ラジアル荷重とスラスト荷重を受けるようにすることもできる。
【００２８】
また、上述した実施形態では、ローラ部材の外径面を、ラックの背面に沿う凹円弧状としたが、ローラ部材の外径面は必ずしもラックの背面と全域で転がり接触する必要はなく、凹円弧状の途中に凹溝を設けたものや、ラックの背面と２点接触するＶ字状等のものとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ラックアンドピニオン機構の実施形態を示す縦断面図
【図２】図１のピニオンとラックの噛み合い形態を示す斜視図
【符号の説明】
【００３０】
１  ラック軸
１ａ  ラック
２  ピニオン
３  ホルダ
４  支持軸
４ａ  段付き部
５  ローラ部材
５ａ  段差部
５ｂ  拡径部
５ｃ  突起部
６  スリーブ
６ａ  フランジ
７  ワッシャ
８  ナット
９  針状ころ軸受
１０ａ、１０ｂ  スラスト針状ころ軸受
１１  ワッシャ
【図１】
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【図２】
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