(57)【要約】【課題】ラックガイド装置では、ラック軸の摺動抵抗のばらつきが大きい。【解決手段】本ラックガイド装置２４では、ピニオン１４と反対側でラック軸１６を軸長方向Ｓに移動自在に支持する支持部材３８と、支持部材３８を介してラック軸１６をピニオン１４側となる所定の付勢方向Ｆに付勢するばね部材３９と、支持部材３８とばね部材３９との間に介在してばね部材３９の付勢力を支持部材３８に伝達するための中間部材４０とを備える。中間部材４０は、ラックハウジング１７の保持孔３２に上記所定の付勢方向Ｆに沿って移動自在に保持される。中間部材４０の球状凹部５２が、支持部材３８の球状凸部５３をあらゆる方向に揺動可能に支持する。支持部材３８をラック軸１６の変位に無理なく追従させることができる。しかも中間部材４０は支持部材３８の揺動の影響を受けず、保持孔３２内でこじれることはない。【選択図】  図２
2004256069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピニオンとラック軸の噛合位置と反対側でラック軸を軸長方向に移動自在に支持する支持部材と、この支持部材を介してラック軸をピニオン噛合側となる所定の付勢方向に付勢する付勢部材とを備えるラックガイド装置において、
上記支持部材と付勢部材との間に介在し、付勢部材の付勢力を支持部材に伝達するための中間部材をさらに備え、
中間部材は、支持部材に設けられる球状凸部を揺動可能に支持するための球状凹部を含み、ラックハウジングの保持孔に上記所定の付勢方向に沿って移動自在に保持されることを特徴とするラックガイド装置。
【請求項２】
請求項１に記載のラックガイド装置において、上記球状凹部の曲率は、球状凸部の曲率と概ね同じ値にされることを特徴とするラックガイド装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、自動車のステアリング装置に用いられるラックガイド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステアリング装置には、ステアリングホイールに連動するピニオンと、このピニオンと噛み合うラック軸とを有し、ラック軸に車輪が操向可能に連結されているものがある。このようなステアリング装置では、ラック軸をピニオンに向けて付勢しながら支持するラックガイド装置が設けられている。ラックガイド装置としては、従来、以下の第１〜第３のラックガイド装置が考えられている。
【０００３】
第１のラックガイド装置は、ピニオンと反対側でラック軸を摺動可能に支持する支持部材と、この支持部材を介してラック軸を付勢するばねとを有する。支持部材はラックハウジングの保持孔内に配置される。保持孔は、ラック軸の移動方向に直交し、ばねの付勢方向に沿って延びていて、支持部材は、保持孔の軸線方向に摺動自在に保持される。
第２のラックガイド装置は、支持部材とラックハウジングの保持孔の内面との間に、支持部材のがたつき防止のためのＯリングを介在させている点で、第１のラックガイド装置と異なる。
【０００４】
第３のラックガイド装置は、支持部材が、ラックハウジングの保持孔内においてこの保持孔の軸線方向に摺動自在に保持されて、且つ保持孔に対して揺動可能に支軸により支持される点で、第１のラックガイド装置と異なる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６１−１９３９６６号公報（図面）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
第１のラックガイド装置では、保持孔内を変位する支持部材が、保持孔内で傾いてこじりを生じると、保持孔内で支持部材が摺動し難くなる。その結果、支持部材がラック軸を常に一定の力で押えることができなくなり、ラック軸の摺動抵抗がばらつき、操舵感が悪化することがある。
第２のラックガイド装置では、こじりに加えて、Ｏリングの締め代により支持部材が保持孔内を摺動し難くなるので、操舵感がさらに悪化する虞がある。
【０００７】
第３のラックガイド装置では、支持部材の揺動方向が限定されているため、こじりが生じ易い。
そこで、本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、ラック軸の摺動抵抗のばらつきの小さいラックガイド装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明は、ピニオンとラック軸の噛合位置と反対側でラック軸を軸長方向に移動自在に支持する支持部材と、この支持部材を介してラック軸をピニオン噛合側となる所定の付勢方向に付勢する付勢部材とを備えるラックガイド装置において、上記支持部材と付勢部材との間に介在し、付勢部材の付勢力を支持部材に伝達するための中間部材をさらに備え、中間部材は、支持部材に設けられる球状凸部を揺動可能に支持するための球状凹部を含み、ラックハウジングの保持孔に上記所定の付勢方向に沿って移動自在に保持されることを特徴とする。
【０００９】
第１の発明によれば、球面支持される支持部材の揺動中心をラック軸に近づけて配置できるので、支持部材をラック軸の変位に無理なく追従させることができ、しかも、中間部材は、支持部材の揺動の影響を受けないので、保持孔内でこじれることがない。従って、この中間部材を介して支持部材をラック軸に常に一定の力で付勢でき、その結果、ラック軸の摺動抵抗のばらつきを小さくして、操舵感を向上することができる。また、中間部材が保持孔の壁面をたたくことによる異音の発生を抑制することもできる。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、上記球状凹部の曲率は、球状凸部の曲率と概ね同じ値にされることを特徴とする。この発明によれば、中間部材は支持部材をがたつきなく支持できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態のラックガイド装置を自動車のステアリング装置の例に基づき図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の一実施形態のステアリング装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照する。
本ステアリング装置１は、車輪２を操向するためにステアリングホイール３の動きを伝達するステアリングシャフト４と、ステアリングシャフト４を内部に通して回転自在に支持するステアリングコラム５と、ステアリングシャフト４の動きに応じて車輪２を操向するための舵取り装置７とを有する。ステアリングシャフト４の一方の端部８にステアリングホイール３が連結され、他方の端部９に自在継手１０、中間軸１１等を介して舵取り装置７が連結される。
【００１２】
舵取り装置７は、ステアリングホイール３の回動に連動するピニオン１４と、このピニオン１４と噛合するラック１５が設けられる長尺のラック軸１６と、ラック軸１６を概ね収容し車体（図示せず）に支持されるラックハウジング１７とを有している。ラック軸１６の両端に車輪２が操向可能に連結される。
ステアリングホイール３が回されると、その回転がステアリングシャフト４等を介して舵取り装置７に伝達されて、車輪２を操向することができる。
【００１３】
また、舵取り装置７は、ラック軸１６の軸長方向Ｓに関するラックハウジング１７の両端部１８に、ラック軸１６をその軸長方向Ｓに摺動自在に支持する一対のラックブッシュ２０を有する。また、舵取り装置７は、ラックハウジング１７に支持されピニオン１４を回動自在に支持する一対の軸受２２と、ラック軸１６をピニオン１４側となる所定の付勢方向Ｆ（図２参照）に付勢しながらラック軸１６を軸長方向Ｓに移動自在に支持するラックガイド装置２４とを有する。
【００１４】
ラックハウジング１７は、アルミニウム等の金属により形成され、ラック軸１６の軸長方向Ｓに延びる略筒形状をなす。ラック軸１６の軸長方向Ｓに関してラックハウジング１７の中間部３０には、軸受２２を保持する軸受保持部３１が設けられる。軸受保持部３１は、円孔からなり、この円孔の中心軸線はピニオン１４の回転中心軸線Ｕに沿って延びる。
図２は、図１のラックガイド装置２４等の一部断面正面図である。図２を参照して、ラックハウジング１７において、ラック軸１６を挟んでピニオン１４とは反対側に、ラックガイド装置２４を保持する保持孔３２が形成されている。
【００１５】
保持孔３２は、ラック軸１６の軸長方向Ｓと、ピニオン１４の回転中心軸線Ｕとに交差状に配置され、断面円形に形成され、ラックハウジング１７の略筒形状の主体部３３の内周３４からこれの径方向外方へ延びている。
本実施の形態では、ラックガイド装置２４は、ピニオン１４とラック軸１６の噛合位置Ｋと反対側でラック軸１６を軸長方向Ｓに移動自在に支持する支持部材３８と、この支持部材３８を介してラック軸１６を所定の付勢方向Ｆに付勢する付勢部材としてのばね部材３９と、ばね部材３９の付勢力を支持部材３８に伝達するために支持部材３８とばね部材３９との間に介在する中間部材４０とを備える。中間部材４０とばね部材３９とは、ラックハウジング１７の保持孔３２内に保持されている。
【００１６】
本ラックガイド装置２４の組立時に保持孔３２内に支持部材３８、中間部材４０およびばね部材３９を導入するための保持孔３２の入口部分には、ねじ部４１が形成され、このねじ部４１に、固定プラグ４２がねじ込まれ、ロックナット４３により固定されている。
固定プラグ４２は、ばね部材３９の一端４４を受ける。固定プラグ４２は、中間部材４０の一端４６との間に、所定の隙間を設けて対向する。
【００１７】
ばね部材３９は、例えば、圧縮コイルばねからなり、固定プラグ４２と中間部材４０との間に挟まれて圧縮状態とされ、これにより、ラック軸１６を所定の付勢方向Ｆ、例えば、保持孔３２の軸線Ｔに沿う方向に付勢する。
中間部材４０は、略円柱形状をなす。中間部材４０の一端４６には、ばね部材３９の他端４５を保持する凹部からなる保持部４７が設けられる。中間部材４０の外周４８は、ラックハウジング１７の保持孔３２の内周５０に嵌合され、上記所定の付勢方向Ｆに沿って相対摺動自在に保持される。中間部材４０の他端５１には、球状凹部５２が形成されている。球状凹部５２は、球面の一部、例えば、略半球面を有する。球状凹部５２は、支持部材３８に設けられる球状凸部５３を揺動可能に支持するためのものである。球状凸部５３と球状凹部５２とを用いて、簡素な構造にて全方向に関する支持部材３８の揺動を実現できる。
【００１８】
図３Ａに支持部材３８の正面図を、図３Ｂに支持部材３８の側面図を示す。図３Ａと図３Ｂを参照する。
支持部材３８は、略円柱部５４を有し、この略円柱部５４の軸線Ｖが保持孔３２の軸線Ｔ（図２参照）に沿うように配置される。中間部材４０側となる支持部材３８の一端５５は、略円柱部５４と隣接し略円柱部５４の軸方向に沿って中間部材４０側へ突出する球状凸部５３を有する。支持部材３８の他端５６は、略円柱部５４に切欠き状に設けられラック軸１６を摺動自在に受ける受け部５７を有する。
【００１９】
受け部５７はラック軸１６の周面に沿うように断面円弧形状の凹面に形成されている。
球状凸部５３は、例えば、略半球形状をなす。また、球状凸部５３は、半球形状よりも小さく断面弓形の球形状の一部をなしてもよい。
球状凸部５３および球状凹部５２のそれぞれの曲率中心は、保持孔３２の軸線Ｔ（図２参照）上に配置されて一致し、支持部材３８の揺動の中心Ｃとなる。
【００２０】
球状凸部５３は、略円柱部５４寄りに配され略円形をなし略円柱部５４の周方向に延びる縁５８を有する。この縁５８がなす円の半径は、略円柱部５４の外周５９の半径とほぼ同じ値とされる。
支持部材３８の略円柱部５４の外周５９の半径は、中間部材４０の外周４８の半径と同じ値とされる。組み合わされた支持部材３８と中間部材４０とは、全体として略円柱形状をなす。球状凸部５３と球状凹部５２とが接して支持部材３８と中間部材４０との軸線同士が一直線上に配置された状態で、支持部材３８の外周５９と中間部材４０の外周４８とがひとつの円筒面をなす。
【００２１】
また、支持部材３８は、略円柱部５４および球状凸部５３を形成し保持孔３２の軸線方向に延びる略円柱形状の本体６１と、受け部５７を形成し断面略円弧形状の摺接部材６２とを有する。本体６１は、硬質部材としての金属、例えば、鋼、アルミニウム等により形成される。摺接部材６２は、低摩擦特性の摺動部材であり、合成樹脂材料等により形成される。摺接部材６２は、本体６１と別体とされ、本体６１の凹湾曲状の係止部６３に係止される。
【００２２】
図２を参照して、本実施形態では、ピニオン１４とラック１５との噛み合いやラック軸１６の摺動により、支持部材３８は保持孔３２の軸線方向だけでなくあらゆる方向に力を受けるが、球面支持される支持部材３８の揺動中心Ｃをラック軸１６に近づけて配置できるので、支持部材３８をラック軸１６の変位に無理なく追従させることができ、しかも、中間部材４０は、支持部材３８の揺動の影響を受けないので、保持孔３２内でこじれることがない。従って、この中間部材４０を介して支持部材３８をラック軸１６に常に一定の力で付勢でき、その結果、ラック軸１６の摺動抵抗のばらつきを小さくすることができ、ステアリング装置１の操舵感を向上することができる。また、中間部材４０が保持孔３２の内周５０の壁面をたたくことによる異音の発生を抑制することもできる。
【００２３】
中間部材４０は弾性部材、より好ましくは樹脂部材からなることが好ましい。これにより、ラックハウジング１７が金属製からなる場合であっても、弾性部材の制振作用により、上述の異音の発生を抑制できる。
また、支持部材３８の球状凸部５３の縁５８は、ラックハウジング１７の主体部３３の内部と連通する保持孔３２の連通開口６４の近傍に配置されることが好ましい。この場合、支持部材３８の略円柱部５４の外周５９と保持孔３２の内周５０とを干渉させることなく、支持部材３８を十分な角度範囲で揺動させることができる。
【００２４】
さらに、保持孔３２の連通開口６４の周縁部は、支持部材３８からの逃がし部としての、Ｒ面取り、Ｃ面取り等の面取りが施されることがより好ましい。この場合、支持部材３８と連通開口６４の周縁部とを干渉させることなく、支持部材３８をより大きな角度範囲で揺動させることができる。
図３Ｂを参照して、球状凹部５２の曲率半径Ｒ１は、球状凸部５３の曲率半径Ｒ２と同じ値（Ｒ１＝Ｒ２）にされている。すなわち、球状凹部５２の曲率（１／Ｒ１）は、球状凸部５３の曲率（１／Ｒ２）と同じ値になっている。この場合には、球状凹部５２および球状凸部５３の曲率中心同士が一致するようにして、中間部材４０は支持部材３８をがたつきなく安定して支持でき、しかも、球状凹部５２および球状凸部５３は、確実な面当たりを簡単な形状で実現できて好ましい。なお、曲率半径Ｒ１，Ｒ２は、例えば、保持孔３２の内周５０の半径よりも大きな値とされる。
【００２５】
また、上述の説明では、球状凹部５２の曲率および球状凸部５３の曲率が同じ値とされていたが、概ね同じ値とされてもよく、この場合にも同様の効果を得ることができる。
なお、本発明の実施形態は、上述のものに限定されず、以下の変形例でも対応する上述の作用効果を得ることができる。以下、上述の実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の構成については説明を省略して同じ符号を付しておく。
【００２６】
付勢部材としては、圧縮コイルばね等のばね部材３９の他、ゴム部材等の弾性部材（図示せず）を圧縮状態に弾性変形させて利用してもよい。
中間部材４０としては、保持孔３２の内周５０に直接に摺接するものに限定されず、例えば、中間部材４０の外周４８と保持孔３２の内周５０との間に摺接部材（図示せず）等を介在させるものも考えられる。要は、中間部材４０は、保持孔３２に移動自在に保持されればよい。
【００２７】
上述の実施形態では、支持部材３８とラックハウジング１７との干渉を避けるために連通開口６４の周縁部に逃がし部を設けていたが、これに代えて、図４の模式図に示すように、支持部材３８の外周５９の直径Ｄ１を、中間部材４０の外周４８の直径Ｄ２よりも若干小さくして、（Ｄ１＜Ｄ２）。支持部材３８をラックハウジング１７から逃がして、上述の干渉を防止してもよい。または、支持部材３８の外周５９の直径Ｄ１を部分的に、中間部材４０の外周４８の直径Ｄ２よりも小さくして、揺動時に連通開口６４の周縁部から逃げるための環状凹部からなる逃がし部（図示せず）を設け、上述の干渉を防止してもよい。このように支持部材３８をラックハウジング１７から逃がすことと、連通開口６４の周縁部を支持部材３８から逃がすこととを併用してもよい。
【００２８】
また、支持部材３８としては、球状凸部５３と受け部５７とが単一部材により形成されるものも考えられる。支持部材３８は、ラック軸１６を移動自在に支持する受け部５７と、球状凸部５３とを有すればよい。
また、球状凹部５２の曲率と球状凸部５３の曲率とを相異なる値に設定することも考えられ、要は、中間部材４０の球状凹部５２が支持部材３８の球状凸部５３を揺動可能に支持することにより、ラック軸１６の摺動抵抗のばらつきを小さくすることができる。
【００２９】
また、本ラックガイド装置２４を、自動車のステアリング装置１以外の一般産業機械等に利用することも考えられる。その他、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のラックガイド装置を有するステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面によりラックガイド装置等を示す一部断面正面図である。
【図３】図３Ａに支持部材の正面図を、図３Ｂに支持部材の側面図を示し、図３Ｂには中間部材、ラック軸も図示してある。
【図４】本発明の他の実施形態のラックガイド装置を示す模式図である。
【符号の説明】
１  ステアリング装置
１４  ピニオン
１６  ラック軸
１７  ラックハウジング
２４  ラックガイド装置
３２  保持孔
３８  支持部材
３９  ばね部材（付勢部材）
４０  中間部材
５２  球状凹部
５３  球状凸部
Ｋ  噛合位置
Ｓ  ラック軸の軸長方向
Ｆ  所定の付勢方向
Ｒ１  球状凹部の曲率半径
Ｒ２  球状凸部の曲率半径
【図１】
2004256069.tif 000003
【図２】
2004256069.tif 000004
【図３】
2004256069.tif 000005
【図４】
2004256069.tif 000006