(57)【要約】【課題】ピニオン軸支持装置において、コスト削減を図ったうえで、ピニオン軸３の支持剛性を確保する。【解決手段】ピニオン軸３の支持に二つの深溝型玉軸受２０，３０を用いる。両深溝型玉軸受２０，３０は、ケース４とピニオン軸３との間に組み込まれた状態において、ラジアル内部隙間ＲＳが正の値に設定されている。両深溝型玉軸受２０，３０に対して、その玉２３，３３を内輪２１，３１および外輪２２，３２に所定の接触角αを持って斜接させるように予圧が付与されている。これにより、安価な深溝型玉軸受２０，３０をアンギュラ玉軸受と同様な斜接形式で使用できる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピニオン軸のピニオンギヤの一側部分または両側部分を二つの転がり軸受を介してケースに支持したピニオン軸支持装置であって、
前記両転がり軸受が、溝状の軌道面を有する内・外輪を含む深溝型玉軸受とされており、両深溝型玉軸受が前記ケースとピニオン軸との間に組み込まれた状態において、前記両深溝型玉軸受のラジアル内部隙間が正の値に設定されているとともに、当該両深溝型玉軸受に対してその玉を内・外輪に所定の接触角を持って斜接させるように予圧が付与されている、ピニオン軸支持装置。
【請求項２】
前記両深溝型玉軸受の内・外輪については下記条件▲１▼、▲２▼の少なくとも一つを満たす構成とされている、請求項１のピニオン軸支持装置。
条件▲１▼は、内輪の軌道面の曲率半径が玉の直径の５２．５％以上５８．０％以下であり、条件▲２▼は、外輪の軌道面の曲率半径が玉の直径の５３．５％以上６０．０％以下である。
【請求項３】
ラックギヤを有するラックバーと、ラックバーのラックギヤに噛合するピニオンギヤを有するピニオン軸と、ピニオン軸においてピニオンギヤの一側部分または両側部分をケースに対して支持する二つの深溝型玉軸受とを有し、
前記両深溝型玉軸受を前記ケースとピニオン軸との間に組み込んだ状態において、前記両深溝型玉軸受のラジアル内部隙間が正の値に設定されているとともに、当該両深溝型玉軸受に対してその玉を内・外輪に所定の接触角を持って斜接させるように予圧が付与されている、ステアリングギヤボックス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピニオン軸支持装置およびステアリングギヤボックスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のラックアンドピニオン式のステアリングギヤボックスでは、ラックバーとピニオン軸とが用いられている。このピニオン軸の両側部分は、転がり軸受を介してギヤボックスに支持されるが、このピニオン軸に対して作用するアキシアル荷重が大きいことを考慮して、前記転がり軸受としてアンギュラ玉軸受を用いることにより、ピニオン軸の支持剛性を高めるようにしている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２８６２７７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本願出願人は、ステアリングギヤボックスのコスト低減を図るために、ステアリングギヤボックスの各構成要素を見直すよう鋭意研究しているが、この過程で、本発明を提案するに至った。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のピニオン軸支持装置は、ピニオン軸のピニオンギヤの一側部分または両側部分を二つの転がり軸受を介してケースに支持したもので、前記両転がり軸受が、溝状の軌道面を有する内・外輪を含む深溝型玉軸受とされており、両深溝型玉軸受が前記ケースとピニオン軸との間に組み込まれた状態において、前記両深溝型玉軸受のラジアル内部隙間が正の値に設定されているとともに、当該両深溝型玉軸受に対してその玉を内・外輪に所定の接触角を持って斜接させるように予圧が付与されている。
【０００６】
要するに、ピニオン軸支持用の転がり軸受として、従来例のアンギュラ玉軸受よりも安価な深溝型玉軸受を用い、この深溝型玉軸受をアンギュラ玉軸受と同様な斜接形式で用いるようにしている。つまり、深溝型玉軸受の玉を内・外輪に対して斜接させるようにして、ピニオン軸の支持剛性を高めるようにしている。
【０００７】
なお、上記両深溝型玉軸受の内・外輪については下記条件▲１▼、▲２▼の少なくとも一つを満たす構成とされたものとすることができる。条件▲１▼は内輪の軌道面の曲率半径が玉の直径の５２．５％以上５８．０％以下であり、条件▲２▼は外輪の軌道面の曲率半径が玉の直径の５３．５％以上６０．０％以下である。
【０００８】
この場合、内・外輪に対する玉の接触面積を可及的に小さくできるので、ピニオン軸の回転トルクが増加することを抑制するうえで有利となる。
【０００９】
本発明のステアリングギヤボックスは、ラックギヤを有するラックバーと、ラックバーのラックギヤに噛合するピニオンギヤを有するピニオン軸と、ピニオン軸においてピニオンギヤの一側部分または両側部分をケースに対して支持する二つの深溝型玉軸受とを有し、前記両深溝型玉軸受を前記ケースとピニオン軸との間に組み込んだ状態において、前記両深溝型玉軸受のラジアル内部隙間が正の値に設定されているとともに、当該両深溝型玉軸受に対してその玉を内・外輪に所定の接触角を持って斜接させるように予圧が付与されている。
【００１０】
このように、ラックアンドピニオン式のステアリングギヤボックスにおいて、上記ピニオン軸支持装置の構造を採用することにより、ステアリングギヤボックスを安価に構成できるようになる。
【００１１】
【発明の実施形態】
図１および図２に本発明の一実施形態を示している。図例のステアリングギヤボックス１は、ラックアンドピニオン式であり、ラックバー２と、ピニオン軸３とを備えている。
【００１２】
ラックバー２は、ケース４内を貫通する状態で軸方向変位自在に挿通されており、このラックバー２の両端にタイロッド（図示省略）が連結される。
【００１３】
ピニオン軸３は、一端をケース４外に突出させた状態でケース４内に二つの深溝型玉軸受２０，３０を介して回転自在に支持されている。このピニオン軸３においてケース４内に入り込んだ領域にはピニオンギヤ３ａが設けられており、ピニオン軸３においてケース４から突出する側の端部には、ステアリングシャフト（図示省略）に結合されるスプライン軸部３ｂが形成されている。
【００１４】
このピニオン軸３のピニオンギヤ３ａはラックバー２のラックギヤ２ａに対して噛合されている。このピニオン軸３に対してはラックバー２が支持ユニット５によって押し付けられている。
【００１５】
なお、二つの深溝型玉軸受２０，３０は、ピニオン軸３におけるピニオンギヤ３ａの両側部分に配設されている。ここでは、ケース４の奥に配置される深溝型玉軸受２０を第１深溝型玉軸受と言い、ピニオン軸３のスプライン軸部３ｂ側に配置される深溝型玉軸受３０を第２深溝型玉軸受と言う。
【００１６】
ここでは、上記深溝型玉軸受２０，３０の構成および組み込み形態に工夫を施しているので、以下で詳細に説明する。
【００１７】
上記深溝型玉軸受２０，３０は、それぞれ、内輪２１，３１と、外輪２２，３２と、複数の玉２３，３３と、保持器２４，３４とを備えている。なお、組み込みの関係上、第２深溝型玉軸受３０のほうを第１深溝型玉軸受２０よりも外径サイズを若干大径にしている。
【００１８】
これら両深溝型玉軸受２０，３０は、共に、ピニオン軸３とケース４との間に組み込んだ状態において、正のラジアル内部隙間ＲＳを持つように設計されている。但し、上記両深溝型玉軸受２０，３０に対して所定の予圧を付与することにより、玉２３，３３を内輪２１，３１および外輪２２，３２に所定の接触角αを持って斜接させている。ここでは、二つの深溝型玉軸受２０，３０を正面組み合わせにしている。
【００１９】
上記ラジアル内部隙間ＲＳは、図２に示すように、外輪２２，３２を例えば台などの上に固定しておいて内輪２１，３１を矢印Ｙ方向に下げることにより、深溝型玉軸受２０，３０の最下位置のラジアル内部隙間をなくした状態としておいて、深溝型玉軸受２０，３０の最上位置で計測する。このラジアル内部隙間ＲＳは、例えば１８μｍ以上３０μｍ以下に設定される。一方、上記接触角αは、１５度以上３０度以下に設定される。なお、第１深溝型玉軸受２０と第２深溝型玉軸受３０は同一の構成なので、図２には第１深溝型玉軸受２０のみを示している。
【００２０】
また、上記予圧の方法は、定位置予圧である。具体的に、深溝型玉軸受２０，３０において、内輪２１，３１とピニオン軸３とを「しまりばめ」もしくは「すきまばめ」とする一方で、外輪２２，３２とケース４とを「すきまばめ」とする。この状態で、ケース４の開口４ａに対してねじ蓋７を螺合装着することにより、第２深溝型玉軸受３０からピニオン軸３を介して第１深溝型玉軸受２０に対してアキシアル荷重をかける。これにより、両深溝型玉軸受２０，３０の内輪２１，３１と外輪２２，３２とが軸方向でずらされるので、玉２３，３３が内輪２１，３１および外輪２２，３２に対して所定の接触角αをもって斜接されることになって、両深溝型玉軸受２０，３０に対して予圧が付与されることになる。この予圧は、上記ねじ蓋７の締め付けトルクによって任意に調整することができる。なお、図１において、８はシール、９はナットである。
【００２１】
以上説明したように、ピニオン軸３の支持用の転がり軸受として、従来例のアンギュラ玉軸受よりも安価な深溝型玉軸受２０，３０を用い、この深溝型玉軸受２０，３０をアンギュラ玉軸受と同様な斜接形式で用いるようにしている。これにより、ステアリングギヤボックス１のコストを削減できて、深溝型玉軸受２０，３０によるピニオン軸３の支持剛性をアンギュラ玉軸受と遜色ない程度に高めることができる。
【００２２】
以下に、本発明の他の実施形態を示す。
【００２３】
（１）上記実施形態において、深溝型玉軸受２０，３０の内輪２１，３１と外輪２２，３２との少なくとも一方の軌道面の曲率半径を、ＪＩＳ規格で定められる一般品よりも大きく設定することができる。図３に示すように、深溝型玉軸受２０，３０において、内輪２１，３１の軌道面２１ａ，３１ａの曲率半径Ｒ１を玉２３，３３の直径ｒの５２．５％以上５８．０％以下に、また、外輪２２，３２の軌道面２２ａ，３２ａの曲率半径Ｒ２を玉２３，３３の直径ｒの５３．５％以上６０．０％以下にそれぞれ設定することができる。ちなみに、ＪＩＳ規格に基づく深溝型玉軸受では、内輪の軌道面の曲率半径が玉の直径の５１．５％以上５２．５％以下に、また、外輪の軌道面の曲率半径が玉の直径の５２．５％以上５３％以下に設定される。このように、曲率半径Ｒ１，Ｒ２を可及的に大きく設定すれば、内輪２１，３１および外輪２２，３２に対する玉２３，３３の接触面積を可及的に小さくできるので、ピニオン軸３の回転トルクが増加することを抑制するうえで有利となる。参考までに、図４に、予圧と回転トルク増加量との関係を示している。図中、Ａは一般的な深溝型玉軸受を用いる場合のデータ、Ｂは一般的なアンギュラ玉軸受を用いる場合のデータ、Ｃはこの実施形態の深溝型玉軸受２０，３０を用いる場合のデータである。結果的に、この実施形態の深溝型玉軸受２０，３０を用いる場合、一般的なアンギュラ玉軸受を用いる場合よりも予圧を若干大きく設定する必要があるものの、回転トルクの増加量については、一般的なアンギュラ玉軸受を用いる場合とほぼ同等程度と言える。ところで、内輪２１，３１と外輪２２，３２のいずれか一方における軌道面の曲率半径をＪＩＳ規格で定められる数値範囲に設定してもよい。
【００２４】
（２）上記実施形態で説明したステアリングギヤボックス１に、パワーアシストユニットを付設してピニオンアシストタイプの電動パワーステアリング装置とすることができる。
【００２５】
（３）上記二つの深溝型玉軸受２０，３０は、ピニオン軸３においてピニオンギヤ３ａとスプライン軸部３ｂとの間の領域に軸方向に離した状態で配設される場合もあるが、そのような場合でも本発明を適用することができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明のピニオン軸支持装置では、アンギュラ玉軸受の替わりに深溝型玉軸受を用いることによりコストを削減したうえで、深溝型玉軸受によるピニオン軸の支持剛性をアンギュラ玉軸受を用いる従来例と遜色ない程度に高めることができる。
【００２７】
また、本発明のステアリングギヤボックスでは、上記ピニオン軸支持装置の構造を採用することにより、安価に構成できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るステアリングギヤボックスを示す断面図
【図２】図１の第１深溝型玉軸受の組み込み前状態を示す断面図
【図３】図１中の二つの深溝型玉軸受の応用例を示す断面図
【図４】図３に示す深溝型玉軸受を用いる場合について予圧と回転トルクの関係を示す図表
【符号の説明】
１      ステアリングギヤボックス
２      ラックバー
２ａ    ラックギヤ
３      ピニオン軸
３ａ    ピニオンギヤ
２０      第１深溝型玉軸受
３０      第２深溝型玉軸受
２１，３１      内輪
２２，３２      外輪
２３，３３      玉
【図１】
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【図２】
2004190727.tif 000004
【図３】
2004190727.tif 000005
【図４】
2004190727.tif 000006