(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、ラック軸と、ピニオン軸と、転がり軸受と、環状部材とを備え、
このうちのケーシングは、互いの内側空間同士を連通させた第一筒部と第二筒部とを有するものであり、
上記ラック軸は、前面に、この前面の幅方向に対して傾斜したラック歯を有するもので、上記第一筒部の内径側に軸方向変位可能に支持されており、
上記ピニオン軸は、軸方向の一部に、この軸方向に対して傾斜したピニオン歯を有するもので、このピニオン歯を上記ラック歯に噛合させた状態で、上記第二筒部の内径側に回転可能に支持されると共に、軸方向一端部をこの第二筒部の軸方向一端開口を通じて外部に突出させており、
上記転がり軸受は、外周面に内輪軌道を有する内輪と、内周面に外輪軌道を有する外輪と、これら内輪軌道と外輪軌道との間に軸方向の脱落を阻止された状態で転動自在に設けられた複数個の転動体とを備えたもので、上記第二筒部の内径側に上記ピニオン軸を回転可能に支持する為、このピニオン軸のうちで上記ピニオン歯よりも軸方向一端側部分に上記内輪を外嵌固定すると共に、上記第二筒部の内周面の軸方向中間部に設けたこの第二筒部の軸方向一端側に向いた段差面に上記外輪の軸方向片側面を当接させた状態で、この第二筒部にこの外輪を内嵌支持しており、
上記環状部材は、外周面に雄ねじ部を有するもので、内径側に上記ピニオン軸を挿通すると共に、上記第二筒部の内周面の軸方向一端部に設けた雌ねじ部に上記雄ねじ部を螺合し、更に締め付けた状態で、上記外輪の軸方向他側面を抑え付けている、
ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットに於いて、
上記ラック歯と上記ピニオン歯との噛合部で、上記ピニオン軸の軸方向一端側に向くスラスト力が発生する際の、このピニオン軸の回転方向と、上記雌ねじ部に上記雄ねじ部を締め付ける際の上記環状部材の回転方向とが、互いに一致する状態となる様に、上記ラック歯及び上記ピニオン歯の傾斜方向と、上記雌ねじ部及び上記雄ねじ部のねじ切り方向とを、互いに関連付けて規制している事を特徴とするラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車の操舵輪に舵角を付与する為のステアリング装置を構成するラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の操舵輪に舵角を付与する為のステアリング装置は、例えば図３に示す様に、ステアリングホイール１の操作に伴って回転するステアリングシャフト２の動きを、自在継手３、３及び中間シャフト４を介して、ラックアンドピニオン式のステアリングギヤユニット５の入力軸である、ピニオン軸６に伝達する。そして、このピニオン軸６の回転運動を、上記ステアリングギヤユニット５のケーシング７内に収めたラック軸８の直線運動に変換し、このラック軸８の両端部に結合した１対のタイロッド９、９を押し引きして、操舵輪に所望の舵角を付与する。
【０００３】
図４は、上述したラックアンドピニオン式のステアリングギヤユニットの従来構造の１例として、特許文献１に記載されたものを示している。この図４に示したステアリングギヤユニット５ａは、ケーシング７ａを構成する第一筒部１１（図４の表裏方向に配設した筒状の部位）の内径側にラック軸８ａを、軸方向に関する変位のみ可能に配置している。このラック軸８ａの前面（図４の右面）には、ラック歯１０を設けている。又、上記ケーシング７ａを構成する部位として、上記第一筒部１１の、上記ラック軸８ａの前面側の半部の軸方向一部分に、その中心軸を上記第一筒部１１の中心軸に対して捩れの位置に配置した第二筒部１２を、一体形成している。そして、この第二筒部１２の内径側に、ピニオン軸６ａの先端部（図４の下端部）及び中間部を挿入している。これと共に、このピニオン軸６ａの先端寄り部分に設けたピニオン歯１４を、上記ラック歯１０に噛合させている。そして、この状態で、上記第二筒部１２の内径側に上記ピニオン軸６ａを、１対の軸受１５、１６を介して、回転のみ可能に支持している。
【０００４】
尚、上記ピニオン軸６ａの軸方向は、上記ラック軸８ａの軸方向に対して直角になっておらず、図４の表裏方向に関して幾分傾いている。この為、上記ラック歯１０は、上記ラック軸８ａの前面の幅方向に対して傾斜しており、上記ピニオン歯１４は、上記ピニオン軸６ａの軸方向に対して傾斜している。言い換えれば、上記ピニオン歯１４及び上記ラック歯１０は、それぞれ平歯ではなく、斜歯になっている。
【０００５】
又、上記１対の軸受１５、１６のうちの一方の軸受１５は、上記第二筒部１２の有底円筒状の先端部（図４の下端部）の内周面と、上記ピニオン軸６ａの先端部外周面との間に設けられた、ラジアルニードル軸受である。これに対し、他方の軸受１６は、上記第二筒部１２の内周面の基端（図４の上端）寄り部分と、上記ピニオン軸６ａの外周面の軸方向中央部との間に設けられた、単列深溝型のラジアル玉軸受である。即ち、この他方の軸受１６は、外周面に深溝型の内輪軌道１７を有する内輪１８と、内周面に深溝型の外輪軌道１９を有する外輪２０と、これら内輪軌道１７と外輪軌道１９との間に転動自在に設けられた複数個の玉２１、２１とを備える。そして、このうちの内輪１８を、上記ピニオン軸６ａの軸方向中央部に外嵌している。これと共に、上記ピニオン軸６ａの外周面の中央部基端（図４の上端）寄り部分に形成した係止溝２２に係止した止め輪２３により、上記内輪１８を、上記ピニオン軸６ａの外周面の中央部先端寄り部分に形成した段差面２４に向け抑え付ける事で、上記内輪１８の軸方向の位置決めを図っている。又、上記外輪２０を、上記第二筒部１２の上端寄り部分に内嵌している。これと共に、上記第二筒部１２に螺着した環状部材２５により、上記外輪２０を、この第二筒部１２の内周面の基端寄り部分に形成した段差面２６に向け抑え付ける事で、上記外輪２０の軸方向の位置決めを図っている。
【０００６】
尚、上記第二筒部１２の基端部に上記環状部材２５を螺着する為、これら第二筒部１２の基端部内周面と環状部材２５の外周面とに、互いに螺合自在な雌ねじ部２７と雄ねじ部２８とを設けている。図示の状態では、この雌ねじ部２７にこの雄ねじ部２８を螺合し、更に締め付けている。又、上記環状部材２５の外側面（図４の上面）には、この環状部材２５を回転させる為に使用する、図示しない治具を係合させる為の、図示しない係合部を設けている。又、上記環状部材２５の内周面の基端部（図４の上端部）と、上記ピニオン軸６ａの外周面の基端寄り部分との間に、シールリング２９を設けている。
【０００７】
又、前記ケーシング７ａを構成する部位として、前記第一筒部１１の、前記ラック軸８ａの背面側（図４の左側）の半部の軸方向一部分で、上記ピニオン歯６ａと軸方向同位相の部分に、上記第一筒部１１に対して直角方向に配設した円筒状の第三筒部１３を、一体形成している。そして、この第三筒部１３の内径側に押圧装置３０を設け、この押圧装置３０により上記ラック軸８ａを、上記ピニオン軸６ａに向けて付勢している。これにより、上記ピニオン軸６ａの回転時に、上記ピニオン歯１４と上記ラック歯１０との噛合部に作用する離反力に拘らず、この噛合部の噛合状態が不適正になるのを防止できる様にしている。図示の例の場合には、上記押圧装置３０を構成する為、上記第三筒部１３の先端部（図４の左端部）に螺着した有底円筒状のアジャストスクリュー３１と、上記第三筒部１３の内径側に軸方向の変位可能に嵌装したラックガイド３２との間に、弾性材製で円環状の付勢部材３３を、軸方向に関して弾性的に圧縮挟持している。これと共に、上記ラックガイド３２の内径側に設けた支持軸３４の周囲に回転自在に支持したローラ３５の外周面を、上記ラック軸８ａの背面に転がり接触させる事で、この背面を上記付勢部材３３の弾力に基づいて押圧している。この様な押圧装置３０に就いては、従来から各種構造が知られており、本発明の特徴部分でもない為、これ以上の詳しい説明は省略する。
【０００８】
上述の様に構成するステアリングギヤユニット５ａを車両に組み付ける際には、ケーシング７ａ外に突出させたピニオン軸６ａの基端部に、中間シャフト４の先端部を、自在継手３（図３）を介して結合する。これと共に、ラック軸８ａの両端部に１対のタイロッド９、９を結合する。この状態で、ステアリングホイール１（図３）の操作に基づいて上記ピニオン軸６ａが回転すると、このピニオン軸６ａの回転運動が上記ラック軸８ａの直線運動に変換される。この結果、上記両タイロッド９、９が押し引きされ、操舵輪に所望の舵角が付与される。
【０００９】
ところで、上述した様なステアリングギヤユニット５ａの場合、上記ピニオン軸６ａの
回転時に、このピニオン軸６ａには、上記ピニオン歯１４と上記ラック歯１０との噛合部に作用する離反力の一成分として、スラスト力が加わる。このスラスト力の向き、即ち、このスラスト力が上記ピニオン軸６ａの先端側に向く力となるか、或いは基端側に向く力となるかは、上記ピニオン歯１４と上記ラック歯１０との傾斜方向、並びに、上記ピニオン軸６ａの回転方向によって決まる。更に、このピニオン軸６ａの回転時には、前記シールリング２９の摺動抵抗と、前記他方の軸受１６の回転抵抗の一部との和に相当する、上記ピニオン軸６ａの回転方向と同じ方向の回転力が、前記環状部材２５に作用する。
【００１０】
ここで、上記スラスト力が上記ピニオン軸６ａの基端側に向く力となる場合、即ち、このスラスト力が上記他方の軸受１６を介して上記環状部材２５に対し、この環状部材２５を前記第二筒部１２から押し出す方向に作用する場合に、この環状部材２５に作用する上記回転力の方向と、上記第二筒部１２の基端部に対するこの環状部材２５の螺合締め付けを解除する回転方向とが一致する事は、好ましくない。即ち、この様な事態が発生したとしても、上記回転力は左程大きくはない為、この回転力によって上記環状部材２５の螺合締め付けが解除される可能性は、極めて低い（実質的に０％であると言っても差し支えない）。但し、この様な可能性は、理論的にも完全になくしておく事が重要である。従って、上述の様な事態が発生する事は、好ましくない。
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−２８２１０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明のラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットは、上述の様な事情に鑑み、ラック歯とピニオン歯との噛合部で、ピニオン軸の基端側に向くスラスト力が発生する場合に、このピニオン軸の回転方向と、ケーシングに対する環状部材の螺合締め付けを解除する回転方向とが一致しない構造を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットは、上述の図４に示した従来構造の場合と同様、ケーシングと、ラック軸と、ピニオン軸と、転がり軸受と、環状部材とを備える。
このうちのケーシングは、互いの内側空間同士を連通させた第一筒部と第二筒部とを有する。
又、上記ラック軸は、前面に、この前面の幅方向に対して傾斜したラック歯を有するもので、上記第一筒部の内径側に軸方向変位可能に支持されている。
又、上記ピニオン軸は、軸方向の一部に、この軸方向に対して傾斜したピニオン歯を有するもので、このピニオン歯を上記ラック歯に噛合させた状態で、上記第二筒部の内径側に回転可能に支持されている。これと共に、軸方向一端部を、この第二筒部の軸方向一端開口を通じて外部に突出させている。
又、上記転がり軸受は、外周面に内輪軌道を有する内輪と、内周面に外輪軌道を有する外輪と、これら内輪軌道と外輪軌道との間に軸方向の脱落を阻止された状態で転動自在に設けられた複数個の転動体とを備える。そして、上記第二筒部の内径側に上記ピニオン軸を回転可能に支持する為、このピニオン軸のうちで上記ピニオン歯よりも軸方向一端側部分に、上記内輪を外嵌固定すると共に、上記第二筒部の内周面の軸方向中間部に設けたこの第二筒部の軸方向一端側に向いた段差面に、上記外輪の軸方向片側面を当接させた状態で、この第二筒部にこの外輪を内嵌支持している。
又、上記環状部材は、外周面に雄ねじ部を有するもので、内径側に上記ピニオン軸を挿通すると共に、上記第二筒部の内周面の軸方向一端部に設けた雌ねじ部に、上記雄ねじ部を螺合し、更に締め付けた状態で、上記外輪の軸方向他側面を抑え付けている。
【００１４】
特に、本発明のラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットに於いては、上記ラック歯と上記ピニオン歯との噛合部で、上記ピニオン軸の軸方向一端側に向くスラスト力が発生する際の、このピニオン軸の回転方向と、上記雌ねじ部に上記雄ねじ部を締め付ける際の上記環状部材の回転方向とが、互いに一致する状態となる様に、上記ラック歯及び上記ピニオン歯の傾斜方向と、上記雌ねじ部及び上記雄ねじ部のねじ切り方向とを、互いに関連付けて規制している。
【発明の効果】
【００１５】
上述の様に構成する本発明のラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットの場合も、前述の図４に示した従来構造の場合と同様、ラック歯とピニオン歯との噛合部で、ピニオン軸の軸方向一端側に向くスラスト力（ケーシングの第二筒部の内径側から環状部材を軸方向一端側に押し出す方向の力）が発生した際には、このスラスト力がこの環状部材に対し、転がり軸受を介して作用する。これと共に、この転がり軸受の回転抵抗の一部（この環状部材の内周面と上記ピニオン軸の外周面との間にシールリングを設ける構造を採用する場合には、このシールリングの摺動抵抗と、上記回転抵抗の一部との和）に相当する、上記ピニオン軸の回転方向と同じ方向の回転力が、上記環状部材に作用する。但し、本発明の場合には、この回転力の方向が、上記第二筒部の雌ねじ部に上記環状部材の雄ねじ部を締め付ける際の、この環状部材の回転方向と一致する。この為、上記雌ねじ部に対する上記雄ねじ部の締め付けが上記回転力によって解除される可能性を、完全になくす事ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
［実施の形態の第１例］
図１は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例のステアリングギヤユニット５ｂの特徴は、ピニオン軸６ｂに設けたピニオン歯１４ａ及びラック軸８ｂに設けたラック歯１０ａの傾斜方向と、ケーシング７ｂの第二筒部１２ａに設けた雌ねじ部２７ａ及び環状部材２５ａに設けた雄ねじ部２８ａのねじ切り方向とを、互いに関連付けて規制した点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図４に示した従来構造の場合と同様であるから、重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
【００１７】
本例の場合、上記ピニオン歯１４ａ及び上記ラック歯１０ａの傾斜方向を、図示の様に、このピニオン歯１４ａが右捩りになる方向（このピニオン歯１４ａの歯先が右回りに進む螺旋の一部を描く方向）としている。これと共に、上記雌ねじ部２７ａ及び上記雄ねじ部２８ａのねじ切り方向を、この雄ねじ部２８ａが左ねじ（左回転した場合に螺入するねじ）になる方向としている。
【００１８】
この様に構成する本例の場合には、上記ピニオン軸６ｂの基端（図１の上端）側から見て、このピニオン軸６ｂが左回転する場合にのみ、上記ピニオン歯１４ａと上記ラック歯１０ａとの噛合部で、上記ピニオン軸６ｂを基端側に押すスラスト力（上記第二筒部１２ａの内径側から上記環状部材２５ａを基端側に押し出す方向の力）が発生する。そして、この場合に、このスラスト力が、上記環状部材２５ａに対し、単列深溝型のラジアル玉軸受である、軸受１６を介して作用する。これと共に、上記環状部材２５ａの内周面と上記ピニオン軸６ｂの外周面との間に設けたシールリング２９の摺動抵抗と、上記軸受１６の回転抵抗との和に相当する、上記ピニオン軸６ｂの回転方向と同じ方向の（このピニオン軸６ｂの基端側から見て左回りの）回転力が、上記環状部材２５ａに作用する。但し、本例の場合、この回転力の方向は、この環状部材２５ａの雄ねじ部２８ａを、上記第二筒部１２ａの雌ねじ部２７ａに締め付ける方向（上記ピニオン軸６ｂの基端側から見て螺入する方向）となる。この為、本例の場合には、上記雌ねじ部２７ａに対する上記雄ねじ部２８ａの締め付けが、上記回転力によって解除される可能性を、完全になくす事ができる。寧ろ、本例の場合には、この回転力が、上記締め付けを強める方向に働くと言う効果を得られる。その他の構成及び作用は、前述の図４に示した従来構造の場合と同様である。
【００１９】
［実施の形態の第２例］
図２は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例のステアリングギヤユニット５ｃの場合、ピニオン軸６ｃに設けたピニオン歯１４ｂ及びラック軸８ｃに設けたラック歯１０ｂの傾斜方向を、図示の様に、このピニオン歯１４ｂが左捩りになる方向（このピニオン歯１４ｂの歯先が左回りに進む螺旋の一部を描く方向）としている。これと共に、ケーシング７ｃの第二筒部１２ｂに設けた雌ねじ部２７ｂ及び環状部材２５ｂに設けた雄ねじ部２８ｂのねじ切り方向を、この雄ねじ部２８ｂが右ねじ（右回転した場合に螺入するねじ）になる方向としている。
【００２０】
この様に構成する本例の場合には、上記ピニオン軸６ｃの基端（図２の上端）側から見て、このピニオン軸６ｃが右回転する場合にのみ、上記ピニオン歯１４ｂと上記ラック歯１０ｂとの噛合部で、上記ピニオン軸６ｃを基端側に押すスラスト力（上記第二筒部１２ｂの内径側から上記環状部材２５ｂを基端側に押し出す方向の力）が発生する。そして、この場合に、このスラスト力が、環状部材２５ｂに対し、単列深溝型のラジアル玉軸受である、軸受１６を介して作用する。これと共に、上記環状部材２５ｂの内周面と上記ピニオン軸６ｃの外周面との間に設けたシールリング２９の摺動抵抗と、上記軸受１６の回転抵抗との和に相当する、上記ピニオン軸６ｃの回転方向と同じ方向の（このピニオン軸６ｃの基端側から見て右回りの）回転力が、上記環状部材２５ｂに作用する。但し、本例の場合、この回転力の方向は、この環状部材２５ｂの雄ねじ部２８ｂを、上記第二筒部１２ｂの雌ねじ部２７ｂに締め付ける方向（上記ピニオン軸６ｃの基端側から見て螺入する方向）となる。この為、本例の場合には、上記雌ねじ部２７ｂに対する上記雄ねじ部２８ｂの締め付けが、上記回転力によって解除される可能性を、完全になくす事ができる。寧ろ、本例の場合には、この回転力が、上記締め付けを強める方向に働くと言う効果を得られる。その他の構成及び作用は、前述の図４に示した従来構造の場合と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す断面図。
【図２】同第２例を示す断面図。
【図３】本発明の対象となるラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットを備えたステアリング装置の１例を示す部分切断側面図。
【図４】従来から知られているラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットの１例を示す、図３のＡ−Ａ断面に相当する図。
【符号の説明】
【００２２】
１  ステアリングホイール
２  ステアリングシャフト
３  自在継手
４  中間シャフト
５、５ａ〜５ｃ  ステアリングギヤユニット
６、６ａ〜６ｃ  ピニオン軸
７、７ａ〜７ｃ  ケーシング
８、８ａ〜８ｃ  ラック軸
９  タイロッド
１０、１０ａ、１０ｂ  ラック歯
１１  第一筒部
１２、１２ａ、１２ｂ  第二筒部
１３  第三筒部
１４、１４ａ、１４ｂ  ピニオン歯
１５  軸受
１６  軸受
１７  内輪軌道
１８  内輪
１９  外輪軌道
２０  外輪
２１  玉
２２  係止溝
２３  止め輪
２４  段差面
２５、２５ａ、２５ｂ  環状部材
２６  段差面
２７、２７ａ、２７ｂ  雌ねじ部
２８、２８ａ、２８ｂ  雄ねじ部
２９  シールリング
３０  押圧装置
３１  アジャストスクリュー
３２  ラックガイド
３３  付勢部材
３４  支持軸
３５  ローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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