(57)【要約】【課題】  ラックピニオン式ステアリング装置を構成する、ピニオン２ａとラック８ａとの噛合部１１ａに於ける潤滑状態を長期間に亙り良好に維持し、これらピニオン２ａとラック８ａの耐摩耗性を向上させる。【解決手段】  １対のオイルシール１３、１３を、ラック軸６ａの外周面と支持孔７ａの内周面との間に設けられた円筒状隙間１４に、このラック軸６ａの軸方向に関する変位に拘らず、上記ラック８ａと摺接しない様に規制して配置する。そして、上記両オイルシ−ル１３、１３により密閉された、オイル収容部１５内に潤滑油を封入し、上記噛合部１１ａをオイル潤滑により潤滑する。【選択図】  図１
2007001323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、その一部外周面にピニオンを有し、このハウジングに回転自在に支持されたピニオン軸と、このピニオン軸に対し捩れの位置関係に配置された状態で上記ハウジングに軸方向の変位自在に支持され、その一部外周面に形成したラックを上記ピニオンと噛合させる事により上記ピニオン軸の回転を軸方向の変位に変換して操舵輪に舵角を付与するラック軸とを備えたラックピニオン式ステアリング装置に於いて、このラック軸の外周面と上記ハウジングの内周面との間に存在する円筒状隙間のうち、上記ピニオンと上記ラックとの噛合部を挟む軸方向両側部分で、且つ、上記ラック軸の軸方向に関する変位に拘わらず上記ラックと摺接する事のない軸方向２個所位置に、１対のオイルシールを配設し、これら両オイルシールにより密閉した密閉空間内に封入した潤滑油により、上記噛合部を潤滑する事を特徴とするラックピニオン式ステアリング装置。
【請求項２】
ラックが、ラック軸の軸方向中央部に形成されている、請求項１に記載したラック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、ステアリングホイールの操作に伴い、操舵輪に舵角を付与する為に用いられる、ラックピニオン式ステアリング装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
運転者のステアリングホイールの操作に伴い、操舵輪（フォークリフト等の特殊車両を除き、通常は前輪）に舵角を付与する為のステアリング装置として、近年多くの自動車にラックピニオン式ステアリング装置が用いられている。図２は、この様なラックピニオン式ステアリング装置の、従来から知られている基本構成を示している。
【０００３】
ラックピニオン式ステアリング装置を構成する、ピニオン軸１は、その先端部（図２の下端部）にピニオン２を有し、基端部（図２の上端部）を図示しないステアリングシャフト等を介してステアリングホイール（図示省略）に連結され、ハウジング３に回転自在に支持されている。このハウジング３は、それぞれの中心軸が捩れの位置関係に配置された、有底円筒状のピニオンハウジング４と略円筒状のラックハウジング５とから成り、上記ピニオン軸１は、このうちのピニオンハウジング４部分に回転自在に支持されている。又、上記ラックハウジング５は、その内径側に、次述するラック軸６を軸方向（図２の左右方向）の変位自在に支持する為の支持孔７を設けている。このラック軸６は、上記ピニオン軸１に対し捩れの位置関係に配置された状態で、上記支持孔７内に軸方向の変位（摺動変位）自在に支持されており、その軸方向一端寄り部分（図２の左端寄り部分）に所定長さに亙り形成したラック８を、上記ピニオン２に噛合させている。又、上記ラック軸６の軸方向両端部は、タイロッド９、９を介して操舵輪を支持したナックル（図示省略）と連結している。又、上記ラックハウジング５の軸方向両端部と上記両タイロッド９、９との間には、それぞれ防塵ブーツ１０、１０を掛け渡して、上記ラック軸６と上記各タイロッド９、９との連結部（ボールジョイント部）を覆うと共に、上記支持孔７内に埃や泥水等が浸入する事を防止している。又、上記ラック軸６の外周面のうちで、軸方向に関する位置が上記ピニオン２と上記ラック８との噛合部１１に整合し、円周方向に関する位置がこの噛合部１１と反対側部分（図２の裏面側部分）は、図示しないラックガイドと摺接させている。このラックガイドは、上記ラック軸６を支持すると共に、上記ピニオン２と上記ラック８との噛合部に予圧を付与している。
【０００４】
上述の様に構成する従来構造のラックピニオン式ステアリング装置を用いて、操舵輪に所望の舵角を付与する際の基本的な動作は、以下の通りである。運転者が行なうステアリングホイール（図示省略）の操作は、やはり図示しないステアリングシャフト、中間軸、自在継手等を介して、前記ピニオン軸１に伝達され、このピニオン軸１を回転させる。そして、このピニオン軸１の回転を、このピニオン軸１に設けた上記ピニオン２と上記ラック８との噛合に基づいて上記ラック軸６に伝達し、このラック軸６を軸方向に変位させる。即ち、上記ピニオン２と上記ラック８との噛合に基づいて、上記ピニオン軸１の回転運動を上記ラック軸６の直線運動に変換する。そして、このラック軸６の軸方向両端部に支持した前記各タイロッド９、９を押し引きして、操舵輪に所望の舵角を付与する。
【０００５】
尚、図２に示した従来構造のラックピニオン式ステアリング装置は、所謂右ハンドルの車両に組み込まれて使用されるもので、上記ラック８を、図示しないステアリングホイール側である、上記ラック軸６の軸方向一端寄り部分（図２の左端寄り部分）に形成している。これに対し、図示は省略するが、所謂左ハンドルの車両に組み込まれるラックピニオン式ステアリング装置の場合には、ラックの形成位置及び方向が、上記右ハンドルの車両の場合とは鏡面対称の位置及び方向になる。
【０００６】
ところで、上述の様な従来構造のラックピニオン式ステアリング装置の場合、上記ピニオン２と上記ラック８との噛合部１１を、半固体状（ゲル状）のグリースにより潤滑する事が一般的に行なわれている。但し、上記図２に示す従来構造の様に、防塵ブーツ以外の密封構造を備えない場合には、上記噛合部１１の潤滑に供されるグリースの量が、経時的に減少する傾向になる。即ち、上記ピニオン２と上記ラック８の歯溝内に付着したグリースの一部は、これらピニオン２とラック８との噛合に基づいて、上記ラック軸６の外周面のうち、このラック８から軸方向外側に外れた部分にまで押し出される場合がある。又、上記ラック軸６の外周面に付着したグリースは、このラック軸６と共に前記支持孔７内を軸方向に繰り返し移動して、この支持孔７内から前記各防塵ブーツ１０、１０側に排出される場合がある。この結果、上記噛合部１１を潤滑するグリース量が不足すると、上記ピニオン２と上記ラック８同士が金属接触して異音を発生させたり、これらピニオン２とラック８に過度の摩耗等を生じさせる可能性がある。
【０００７】
上述の様な事情に鑑みて、特許文献１には、ピニオンとラックとの噛合部に於ける潤滑状態を長期間に亙り良好に維持する為に、密封構造を設けてグリースの漏出を防止する発明が記載されている。即ち、ラックピニオン式ステアリング装置を構成するハウジングの内周面に、１対のブラシシールを内嵌固定し、これら各ブラシシールの先端縁をラック軸の外周面に摺接させる。そして、これら両ブラシシールにより、上記噛合部に塗布したグリースを密封して、このグリースが外部に漏出する事を防止する（堰き止める）。
【０００８】
但し、上記特許文献１に記載された発明の場合には、上記各ブラシシールの先端縁の一部を、上記ラック軸に形成したラックに対して直接摺接させている。この為、このラック軸が軸方向に変位する際に、上記各ブラシシールと上記ラックとの間に隙間が生じ易い（密封性が不十分となり易い）。従って、この隙間からグリースが漏出する事により、上記噛合部を潤滑するグリース量が不足する可能性がある。又、グリースは、潤滑油に比べて流動性が低い為、上記各ブラシシールに堰き止められたグリースの相当量が、これら各ブラシシールの内側に滞留し易い。そして、滞留したグリースは、上記ラック軸の軸方向変位に拘わらず、上記噛合部まで還流されにくい。この為、この噛合部の周囲に存在している僅かな量のグリースが、この噛合部の潤滑を行なう事になる。この結果、摩擦熱や摩耗粉の混入等により劣化したグリースが、循環されずに繰り返し使用される事で、潤滑状態が不良になる可能性がある。更に、上記噛合部に摩耗粉等の異物が噛み込まれる事により、上記ピニオンや上記ラックに損傷や摩耗を引き起こす可能性もある。
【特許文献１】特開平５−２７０４１４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、ラックピニオン式ステアリング装置を構成する、ピニオンとラックとの噛合部に於ける潤滑状態を長期間に亙り良好に維持し、これらピニオンとラックの耐摩耗性を向上させる為に発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のラックピニオン式ステアリング装置は、従来から知られているラックピニオン式ステアリング装置と同様に、ハウジングと、ピニオン軸と、ラック軸とを備える。  このうちのピニオン軸は、その一部外周面にピニオンを有し、上記ハウジングに回転自在に支持されている。
又、上記ラック軸は、上記ピニオン軸に対し捩れの位置関係に配置された状態で、上記ハウジングに軸方向の変位自在に支持されている。又、その一部外周面に形成したラックを上記ピニオンに噛合させる事により、上記ピニオン軸の回転を軸方向の変位に変換し、操舵輪に舵角を付与する。
【００１１】
特に本発明のラックピニオン式ステアリング装置に於いては、上記ラック軸の外周面と上記ハウジングの内周面との間に存在する円筒状隙間のうち、上記ピニオンと上記ラックとの噛合部を挟む軸方向両側部分で、且つ、上記ラック軸の軸方向に関する変位に拘わらず上記ラックと摺接する事のない軸方向２個所位置に、１対のオイルシールを配設している。そして、これら両オイルシールにより密閉した密閉空間内に潤滑油（オイル）を封入（貯溜）して、上記噛合部をオイル潤滑（流体潤滑）により潤滑する。
【発明の効果】
【００１２】
上述の様に構成する本発明のラックピニオン式ステアリング装置の場合、ピニオンとラックとの噛合部を、オイル潤滑により潤滑する事ができると共に、密閉空間内の潤滑油を循環させる事ができる。この為、上記ピニオンと上記ラックに油膜切れが生じる事を防止し、これらピニオンとラックとが金属接触して異音を発生させたり、過度に摩耗する事を防止できる。又、劣化した潤滑油を循環させて、噛合部に良質の潤滑油を送り込める他、上記噛合部に摩耗粉等の異物が噛み込まれて、上記ピニオンや上記ラックに破損や過度の摩耗が生じる事を有効に防止できる。又、上記ラック軸の外周面と上記ハウジングの内周面との摺接部等もオイル潤滑により潤滑する事ができる為、上記ラック軸が摺動変位する際の摺動性を向上させ、摩擦熱や摩擦音の発生を低減できる。更に、潤滑油が循環する事により、冷却効果が向上し、熱による材質変化を抑える事もできる。又、本発明の場合、各オイルシールを、上記ラック軸の外周面のうち、上記ラックから軸方向外側に外れた部分にのみ摺接させている為、上記各オイルシールと上記ラック軸の外周面との間に隙間が生じる事を防止できる。この為、潤滑油が外部に漏洩する事を有効に防止できる。この結果、上記噛合部の潤滑状態を長期間に亙り良好に維持して、上記ピニオンと上記ラックの耐摩耗性を向上させる事ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
又、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した様に、ラックを、ラック軸の軸方向中央部に形成する。
この様に構成すれば、各オイルシールの配設位置に関する自由度を向上させる事ができる。又、運転座席の設置位置に拘わらず（右ハンドル、左ハンドル用を問わず）、ラック軸を始め、ラックピニオン式ステアリング装置を構成する多数の部品を共通して使用できる。この為、部品管理及び製造工程を簡略化して、製造コストを抑える事ができる。特に、ステアリングホイールの動きを電気的に検出して、ラック駆動用電動モータの制御を行なう、ステアバイワイヤ（ＳＢＷ）技術に応用する事が、エンジンルーム内でのステアリングシャフトの配設位置を考慮する必要がない為、有効である。
【実施例】
【００１４】
図１は、請求項１〜２に対応する、本発明の実施例を示している。尚、本発明の特徴は、ラックピニオン式ステアリング装置を構成する、ピニオン２ａとラック８ａとの噛合部１１ａを、オイル潤滑により潤滑する為の構造にある。ラックピニオン式ステアリング装置の全体構造等、その他の部分の構造及び作用は、前述の図２に記載した従来構造とほぼ同様である。この為、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本実施例の特徴部分を中心に説明する。
【００１５】
図１に示す様に、本実施例の場合、上記ラック８ａを、ラック軸６ａの軸方向（図１の左右方向）中央部に、所定長さに亙り形成している。又、このラック軸６ａは、ハウジング３ａを構成する、ラックハウジング５ａの内径側に設けられた支持孔７ａ内に、軸方向の変位自在に支持されている。一方、上記ラック軸６ａに対し捩れの位置関係に配置されたピニオン軸１ａは、その先端部（図１の下端部）に設けた上記ピニオン２ａを上記ラック８ａに噛合させた状態で、ピニオンハウジング４ａに回転自在に支持されている。又、このピニオンハウジング４ａは、上記ラックハウジング５ａの軸方向中央部に固設されている。
【００１６】
又、本実施例の場合、上記支持孔７ａの内周面に設けた、１対の円環状凹溝１２、１２内に、Ｏリング等の１対のオイルシール１３、１３を係止し、これら各オイルシール１３、１３の内周縁部（シールリップ部）を、上記ラック軸６ａの外周面に対し、全周に亙り隙間なく摺接させている。言い換えれば、このラック軸６ａの外周面と上記支持孔７ａの内周面との間に存在する円筒状隙間１４に、上記１対のオイルシール１３、１３を配設し、これら両オイルシール１３、１３同士の間に、密閉空間を設けている。特に、本実施例の場合には、これら各オイルシール１３、１３の配設位置を、以下の様に規制している。即ち、これら各オイルシール１３、１３を、上記円筒状隙間１４のうち、前記噛合部１１ａを挟む軸方向両側部分で、且つ、上記ラック軸６ａの軸方向に関する変位に拘わらず、上記ラック８ａと摺接する事のない軸方向２個所位置に配設している。そして、上記両オイルシール１３、１３同士の間に、上記密閉空間であるオイル収容部１５を形成し、このオイル収容部１５内に、潤滑油（オイル）を封入している。
【００１７】
上述の様に構成する本実施例の場合、上記噛合部１１ａが、密閉された状態の上記オイル収容部１５内に納められる。この為、この噛合部１１ａを、このオイル収容部１５内に封入した潤滑油を用いて、オイル潤滑により潤滑する事ができる。又、グリースよりも遥かに流動性の高い潤滑油を、上記オイル収容部１５内に封入している為、このオイル収容部１５内で、潤滑油を循環させる事ができる。具体的には、このオイル収容部１５内で、前記ピニオン２ａの回転運動や上記ラック８ａの往復運動が行なわれる為、このオイル収容部１５内の潤滑油が循環される。
【００１８】
従って、上記ピニオン２ａと上記ラック８ａに、油膜切れが生じる事を効果的に防止でき、これらピニオン２ａとラック８ａ同士が金属接触して異音を発生させたり、過度に摩耗する事を防止できる。又、摩擦熱や摩耗粉の混入等により劣化した潤滑油を循環させて、上記ピニオン２ａと上記ラック８ａとの噛合部に、劣化していない良質の潤滑油を送り込める。又、この様に劣化した潤滑油が上記噛合部１１ａ等に滞留しにくくなる事に伴い、摩耗粉等の異物がこの噛合部１１ａに噛み込まれて、上記ピニオン２ａや上記ラック８ａに破損や摩耗が生じる事を防止できる。又、上記ラック軸６ａの中間部外周面と上記支持孔７ａの内周面（特にラックガイドの摺接面）との摺接部等も、オイル潤滑により潤滑する事ができる為、上記ラック軸６ａが摺動変位する際の摺動性を向上させ、摩擦熱や摩擦音の発生を低減できる。更に、潤滑油が循環する事により、冷却効果が向上し、熱による材質変化を抑える事もできる。
【００１９】
又、本実施例の場合、前記各オイルシール１３、１３の内周縁部は、上記ラック軸６ａの軸方向に関する変位に拘わらず、このラック軸６ａの外周面のうち、上記ラック８ａから軸方向外側に外れた部分とのみ摺接する。言い換えれば、上記各オイルシール１３、１３の内周縁部は、上記ラック軸６ａの外周面のうちで、円筒面状に形成された部分にのみ摺接し、上記ラック８ａ部分と擦れ合う事はない。この為、このラック軸６ａの軸方向への変位に拘わらず、上記各オイルシール１３、１３の内周縁部とこのラック軸６ａの外周面との間に隙間が生じる事を防止できる（高い密閉性を確保できる）。又、上記各オイルシール１３、１３の内周縁部が、上記ラック８ａにより損傷する事もない。従って、上記両オイルシール１３、１３同士の間に形成された前記オイル収容部１５内から、潤滑油が漏洩する事を、長期間に亙って、有効に防止できる。この結果、上記噛合部１１ａに於ける潤滑状態を、長期間に亙り良好に維持する事ができ、上記ピニオン２ａと上記ラック８ａの耐摩耗性を向上させる事ができる。
【００２０】
尚、本実施例の場合には、前述した様に、上記ラック８ａを、上記ラック軸６ａの軸方向中央部に形成している。この為、上記各オイルシール１３、１３の配設位置に関する自由度を向上させる事ができる。即ち、上記ラック軸６ａの外周面のうち、上記ラック８ａから軸方向外側に外れた部分の軸方向長さを、均等に大きく確保する事ができる為、一方のオイルシールを配設できなくなる等の問題が生じる事を防止できる。更に、運転座席（ステアリングホイール）の設置位置に拘わらず（右ハンドル、左ハンドル用を問わず）、上記ラック軸６ａを共通に使用できる。この為、部品管理及び製造工程を簡略化して、製造コストを抑える事ができる。但し、前記ピニオン軸１ａと、図示しないステアリングホイールとを連結する、ステアリングシャフト（図示省略）等の連結部材を、前述した従来構造の場合に比べて長くする必要がある。この為、この様な不都合が生じない、即ち、上記連結部材であるステアリングシャフト、中間軸、自在継手等を省略する事ができる、ステアバイワイヤ（ＳＢＷ）技術と組み合わせて実施する事が好ましい。尚、この場合には、上記ラック軸６ａを始め、ラックピニオン式ステアリング装置全体を、右ハンドル用と左ハンドル用とで、共通に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例を示す、図２と同様の図。
【図２】従来構造のラックピニオン式ステアリング装置を自動車への組み付け状態で、正面側から見た状態を示す部分断面図。
【符号の説明】
【００２２】
１、１ａ  ピニオン軸
２、２ａ  ピニオン
３、３ａ  ハウジング
４、４ａ  ピニオンハウジング
５、５ａ  ラックハウジング
６、６ａ  ラック軸
７、７ａ  支持孔
８、８ａ  ラック
９    タイロッド
１０    防塵ブーツ
１１、１１ａ  噛合部
１２    円環状凹溝
１３    オイルシール
１４    円筒状隙間
１５    オイル収容部
【図１】
2007001323.tif 000003
【図２】
2007001323.tif 000004