(57)【要約】【課題】  ピニオン軸を支承するニードルベアリングのニードルをハウジングの内部に装着する作業用工具の取り出しが容易なハウジングを備える車両用のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置の軸受支持構造を提供する。【解決手段】  ピニオン軸１１の先端側はハウジング１３に保持器を備えない（総コロ）のニードルベアリング１４を介して支持され、ピニオン軸１１の反対側は４点接触玉軸受１５を介して支持される。ニードル１４ｂは予め作業用工具２０の保持部材２２に仮保持させておき、作業用工具２０をハウジング１３に挿入してニードルをハウジング内の所定位置に設定する。作業用工具２０を抜いた後にピニオン軸１１を挿入し、ピニオン軸１１をニードル１４ｂで支承する。ピニオン軸１１の挿入により作業用工具２０の保持部材２２は押し出され、ハウジングの開口部１３ｈから外部に取り出すことができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングシャフトに連結されるピニオン軸の回転を、前記ピニオン軸に形成されたピニオンに噛合するラックの往復動に変換して操向車輪を操作するラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置において、
前記ピニオン軸は、保持器を備えないニードルベアリングによりハウジングに回転自在に支承され、
前記ハウジングは、前記ニードルベアリングの軸方向端部に対向して、少なくともニードルベアリングの内径よりも大きな内径の貫通孔が形成されていること
を特徴とするラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置。
【請求項２】
前記貫通孔は、蓋体により封止されること
を特徴とする請求項１に記載のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置。
【請求項３】
ステアリングシャフトに連結されるピニオン軸の回転を、前記ピニオン軸に形成されたピニオンに噛合するラックの往復動に変換して操向車輪を操作するラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置において、
前記ピニオン軸を支承する保持器を備えないニードルベアリングと、前記ニードルベアリングの軸方向端部に対向して、ニードルを保持する作業用工具の外径よりも大きな内径の貫通孔が形成されているハウジングを備え、
前記ニードルベアリングのニードルを予め作業用工具を介してハウジングの所定位置に装着し、その後に前記ピニオン軸を挿入してその先端を前記ニードルにより支承させると共に前記作業用工具を前記貫通孔から外部に排出し、ピニオン軸をハウジング内の所定位置に設定すること
を特徴とするラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置。
【請求項４】
前記貫通孔は、前記作業用工具が前記貫通孔から外部に排出された後、蓋体により封止されること
を特徴とする請求項３に記載のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置。
【請求項５】
前記ニードルベアリングは、そのニードル軌道面がピニオン軸の上に形成されること
を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のラック・アンド・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、車両用のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置に関するもので、特にその軸受支持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用のステアリング装置として、ピニオンの回転をラックに伝達するラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置が広く使用されている。このようなラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置では、ピニオン軸の先端側をニードルベアリングで支持し、ピニオン軸の反対側を４点接触玉軸受で、アキシャル方向を規制しつつ回転自在に支持する支持方法が広く採用されている（特許文献１参照）。
【０００３】
図７は、このような従来のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置のピニオン軸の支持構造の一例を説明する断面図で、１０１はピニオン軸、１０２はピニオン軸１０１のピニオン歯１０１ａに噛合するラック歯１０２ａを備えたラック軸１０２、１０３はハウジングを示す。ピニオン軸１０１は、その先端側はハウジング１０３にニードルベアリング１０４を介して支持され、ニードルベアリング１０４で支持されている部分の反対側はハウジング１０３に４点接触玉軸受１０５を介して支持される。
【０００４】
ハウジング１０３の、ラック軸１０２のピニオン軸１０１と反対側にはラックガイド１０８が配置され、ラック軸１０２をピニオン軸１０１に向けて押圧し、ピニオン軸１０１のピニオン歯１０１ａとラック軸１０２のラック歯１０２ａとの噛合状態を適正に維持するように構成されている。
【０００５】
４点接触玉軸受１０５の外輪１０５ａは、その一方の端面がハウジング１０３に形成された円形孔１０３ａの端面に当接し、外輪の他方の端面はハウジング１０３に螺合する固定部材１０６により軸方向に押圧されてハウジング１０３に固定されている。また、４点接触玉軸受１０５の内輪１０５ｂはピニオン軸１０１にカシメ部材１０５ｃにより固定されており、ピニオン軸１０１は４点接触玉軸受１０５により、半径方向及び軸方向に保持され、回転自在に支承されている。
【０００６】
ニードルベアリング１０４の外輪１０４ａは、ハウジング１０３に形成された円形孔１０３ｂの内周面に保持され、ニードルベアリング１０４のニードル１０４ｂはピニオン軸の外周面に接触してピニオン軸１０１を半径方向に保持している。
【０００７】
このようにニードルベアリングを使用する上記の例では、ピニオン軸の一部がニードル軌道面を構成しているため、ニードルベアリングの内径、即ちニードル軌道面となる軸部分の外径は、ピニオン歯の歯底径よりも小さく設定する必要がある。仮にニードル軌道面となる軸部分の外径がピニオン歯の歯底径よりも大きい場合は、ニードル軌道面にピニオン歯の歯溝がかかってしまうからである。
【０００８】
従来のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置では、ピニオン軸に入力されるトルクは人間の手で操作されたハンドルから入力されるトルクのみであり、せいぜい１０Ｎｍ程度であった。しかし、最近は電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の高出力化がすすみ、このようなＥＰＳを備えたラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置では、ピニオン軸に入力されるトルクは９０Ｎｍ以上となるものがある。
【０００９】
このような高出力のＥＰＳに対応するには、ニードルベアリングの負荷容量を高くする必要が生じる。ニードルベアリングの負荷容量を高くするには、ニードルベアリングの内径を大きくするか、幅（軸方向の長さ）を大きくする必要がある。
【００１０】
しかしながら、ラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置のギヤ比は車両の操縦性から決定されるため、ピニオン軸の径を大きくすることができない。また、幅（軸方向の長さ）を大きくすると、ニードルベアリングに作用する荷重点と、ピニオン軸の応力集中部との距離が大きくなり、曲げ応力が過大となってしまうという不都合が生じる。このような課題への対処として、ニードルベアリングを総コロ構造、即ち、保持器を省いた構造としてニードル（コロ）の個数を増加して負荷容量を高くしたものが知られている。
【特許文献１】特開平１１−３０１５００号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記した保持器を省いた構造のニードルベアリングを使用したラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置では、保持器がないために組立作業の途中で、まだピニオン軸が挿入されていない状態ではニードルが脱落してしまう。この対処としては、組立前に予めニードルベアリングにダミー軸を挿入してニードルを仮保持させておき、組立時に正規のピニオン軸を挿入すると、入れ替わりにダミー軸が脱けてニードルの脱落を防ぐようにすればよい。
【００１２】
しかしながら、ハウジングのニードルベアリング装着部の先端は、防塵その他の理由から閉鎖されているのが一般的であり、このため、前記した組立作業において不要となったダミー軸を取り出せないという不都合がある。
【００１３】
また、ニードルベアリングを装着する部分にグリース等を充填してピニオン軸が挿入されるまで、グリース等の粘性でニードルを仮保持させておくことが考えられる。しかし、この方法ではニードルの保持が十分でなく、組立時にニードルが本来の向き（軸方向に平行な方向）からずれないようにハウジングを慎重に取り扱う必要がある。このため、ハウジングを反転させたり移動するなどができず、組立作業の自由度がなくなるという不都合がある。この発明は、上記課題を解決することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明は上記課題を解決するもので、請求項１の発明は、ステアリングシャフトに連結されるピニオン軸の回転を、前記ピニオン軸に形成されたピニオンに噛合するラックの往復動に変換して操向車輪を操作するラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置において、前記ピニオン軸は、保持器を備えないニードルベアリングによりハウジングに回転自在に支承され、前記ハウジングは、前記ニードルベアリングの軸方向端部に対向して、少なくともニードルベアリングの内径よりも大きな内径の貫通孔が形成されていることを特徴とするラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置である。
【００１５】
そして、前記貫通孔は、蓋体により封止されるものとする。
【００１６】
請求項３の発明は、ステアリングシャフトに連結されるピニオン軸の回転を、前記ピニオン軸に形成されたピニオンに噛合するラックの往復動に変換して操向車輪を操作するラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置において、前記ピニオン軸を支承する保持器を備えないニードルベアリングと、前記ニードルベアリングの軸方向端部に対向して、ニードルを保持する作業用工具の外径よりも大きな内径の貫通孔が形成されているハウジングを備え、前記ニードルベアリングのニードルを予め作業用工具を介してハウジングの所定位置に装着し、その後に前記ピニオン軸を挿入してその先端を前記ニードルにより支承させると共に前記作業用工具を前記貫通孔から外部に排出し、ピニオン軸をハウジング内の所定位置に設定することを特徴とするラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置である。
【００１７】
そして、前記貫通孔は、前記作業用工具が前記貫通孔から外部に排出された後、蓋体により封止されるものとする。
【００１８】
また、前記ニードルベアリングは、そのニードル軌道面がピニオン軸の上に形成されるものとする。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したとおり、請求項１の発明では、ピニオン軸は、保持器を備えないニードルベアリングによりハウジングに回転自在に支承され、ハウジングには、前記ニードルベアリングの軸方向端部に対向して少なくともニードルベアリングの内径よりも大きな内径の貫通孔が形成されているから、ニードルベアリングのニードルをハウジングに装着するとき使用した作業用工具を前記貫通孔から容易に取り出すことができ、ステアリング装置の組立作業において困難なニードルをハウジングに装着する作業に作業用工具の使用が可能となり、組立作業を容易に、効率的に行うことができる。
【００２０】
また、請求項３の発明では、ニードルベアリングのニードルを予め作業用工具を介してハウジングの所定位置に装着し、その後にピニオン軸を挿入してその先端を前記ニードルにより支承させると共に前記作業用工具を前記貫通孔から外部に排出し、ピニオン軸をハウジング内の所定位置に設定するものであるから、請求項１の発明と同じく、組立作業を容易に、効率的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明の実施の形態について説明する。
【００２２】
図１は、この発明の実施の形態のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置１０のピニオン軸の支持構造を説明する断面図で、後述する組立方法により組立が完了した状態を示している。図１において、１１はピニオン軸、１２はラック軸、１３はハウジングを示す。ピニオン軸１１は、その先端側はハウジング１３にニードルベアリング１４を介して支持され、ピニオン軸１１のニードルベアリング１４で支持されている部分の反対側は、ハウジング１３に４点接触玉軸受１５を介して支持される。
【００２３】
ハウジング１３の、ラック軸１２のピニオン軸１１と反対側にはラックガイド１８が配置され、ラック軸１２をピニオン軸１１に向けて押圧し、ピニオン軸１１のピニオン歯１１ａとラック軸１２のラック歯１２ａとの噛合状態を適正に維持するように構成されている。
【００２４】
４点接触玉軸受１５の外輪１５ａは、その一方の端面がハウジング１３に形成された取付孔１３ａの端面に当接し、外輪の他方の端面はハウジング１３に螺合する固定部材１６により軸方向に押圧されてハウジング１３に固定されている。また、４点接触玉軸受１５の内輪１５ｂはピニオン軸１１にカシメ部材１５ｃにより固定されており、ピニオン軸１１は４点接触玉軸受１５により、半径方向及び軸方向に保持され、回転自在に支承されている。
【００２５】
ニードルベアリング１４は、保持器を備えない（総コロ）のニードルベアリングであって、外輪１４ａと、ニードル１４ｂとから構成され、ニードル１４ｂの転動面はピニオン軸１１の外周面である。ニードルベアリング１４の外輪１４ａは、ハウジング１３に形成された取付孔１３ａの内周面に保持され、ニードルベアリング１４のニードル１４ｂはピニオン軸１１の外周面に接触してピニオン軸１１を半径方向に保持している。
【００２６】
ハウジング１３には、ピニオン軸１１の先端方向（ニードルベアリング１４が装着されている方向）に、ニードルベアリング１４の外輪の外径よりも僅かに大きな内径の開口部１３ｈが形成されており、開口部１３ｈには外側からキャップ１９が装着されている。
【００２７】
次に、図２乃至図６を参照して、ハウジング１３にニードルベアリング１４を介してピニオン軸１１を装着する組立作業について説明する。
【００２８】
図２は組立作業に使用する作業用工具（治具）２０の構成を説明する斜視図、図３は上記したニードル及び外輪が装着された作業用工具２０をハウジング１３に挿入し、ニードル及び外輪が所定の装着位置に設定した状態を示す断面図である。
【００２９】
まず第１工程として、組立作業に使用する作業用工具２０を準備する。作業用工具２０はピニオン軸に類似した円柱状部材２１と、円柱状部材２１とは別部材で構成された保持部材２２とから構成される。
【００３０】
円柱状部材２１の先端には、ピニオン軸１１に形成されたニードルベアリング１４のニードル軌道面の外径と略同一径で、ニードル軌道面の幅（軸方向長さ）の略半分の幅の突起２１ａが形成されている。また、円柱状部材２１の突起２１ａと反対側には、４点接触玉軸受１５の外輪１５ａと略同一径の大径部２１ｂを設ける。大径部２１ｂは、ハウジング１３に作業用工具２０を矢印ａ方向に挿入したとき、後述する円柱状部材２１の先端に仮装着されたニードル及び外輪を装着するときの位置決めに使用するものである。
【００３１】
円柱状部材２１の突起２１ａの先端には、前記ニードル軌道面の外径と同一径でニードル軌道面の幅（軸方向長さ）の略半分の幅の保持部材２２が配置され、突起２１ａと保持部材２２との外周面にニードル１４ｂを配置して例えばグリース等で仮保持させておき、ニードル１４ｂの外側に外輪１４ａ（ニードルベアリング１４の外輪）を装着する（図３参照）。
【００３２】
このとき、後で作業用工具２０を取り外すとき、容易に取り外せるように突起２１ａとニードル１４ｂとは僅かの緩みを以て装着しておくとよい。保持部材２２とニードル１４ｂとの間には特に緩みを設ける必要はない。
【００３３】
次に第２工程として、先端にニードル１４ｂ及び外輪１４ａが装着された作業用工具２０をハウジング１３に対して、図３で左側から矢印ａ方向に挿入し、ニードル１４ｂ及び外輪１４ａを所定の装着位置に設定する。図３は上記したニードル及び外輪が装着された作業用工具２０をハウジング１３に挿入した状態を示す。
【００３４】
作業用工具２０の大径部２１ｂは、ハウジング１３の内部に形成されている４点接触玉軸受１５の外輪を保持する取付孔１３ａの端面１３ｂに当接して作業用工具２０をハウジング１３に挿入したときの軸方向の位置が規制され、ニードル１４ｂ及び外輪１４ａが所定の位置に設定される。
【００３５】
ニードル１４ｂ及び外輪１４ａが所定の装着位置に設定された状態で、ハウジング１３から作業用工具２０を図３で矢印ａと反対方向に引き抜くと、ハウジング１３には、ニードル１４ｂ及び外輪１４ａが所定の装着位置に設定された状態に留まり、また、作業用工具２０の保持部材２２もそのままの状態に留まる。この段階では保持部材２２がニードル１４ｂを保持しているのでニードル１４ｂが動いたり、ばらばらになるおそれはない。図４はこの状態を示す。
【００３６】
次に第３工程として、ハウジング１３から作業用工具２０を引き抜いた後にピニオン軸１１を挿入する。保持部材２２は、ピニオン軸１１の先端によって図４で右側に押出されて脱落すると共に、ピニオン軸１１の先端付近に形成されたニードル軌道面とニードル１４ｂとが接触してニードルベアリング１４が形成され、ピニオン軸１１はニードル１４ｂにより回転自在に保持される。図５はこの状態を示す。
【００３７】
さらに、第４工程として、図５で右側に押出されて脱落した保持部材２２を、ハウジング１３の開口部１３ｈから取り除く。この後、開口部１３ｈの内面にシール剤を塗布した後、外側からキャップ１９を圧入装着して、ハウジング１３の開口部１３ｈを気密封止する。さらに、キャップ１９の脱落を防止するため、その周辺をポンチ２５等でハウジング１３にカシメ固定するとよい。図６はこの状態を示す。以上でハウジング１３にニードルベアリング１４を装着する組立作業が終了する。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
ピニオン軸を支承するニードルベアリングのニードルを作業用工具を使用して予めハウジングの内部に装着し、ここにピニオン軸を挿入し、装着されているニードルによりピニオン軸を支承させる車両用のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置の軸受支持構造で、組立作業で使用した作業用工具の取り出しが容易なハウジングを備える。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明の実施の形態のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置のピニオン軸の支持構造を説明する断面図。
【図２】ハウジングにニードルベアリングを装着する組立作業に使用する作業用工具の構成を説明する斜視図。
【図３】ハウジングにニードルベアリングを装着する組立作業を説明する図（第１工程）。
【図４】ハウジングにニードルベアリングを装着する組立作業を説明する図（第２工程）。
【図５】ハウジングにニードルベアリングを装着する組立作業を説明する図（第３工程）。
【図６】ハウジングにニードルベアリングを装着する組立作業を説明する図（第４工程）。
【図７】従来のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置のピニオン軸の支持構造の一例を説明する断面図。
【符号の説明】
【００４０】
１０  ラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置
１１  ピニオン軸
１１ａ  ピニオン歯
１２  ラック軸
１２ａ  ラック歯
１３  ハウジング
１３ａ  取付孔（４点接触玉軸受の外輪取付孔）
１３ｂ  取付孔の端面
１３ｈ  開口部
１４  ニードルベアリング
１４ａ  外輪（ニードルベアリングの外輪）
１４ｂ  ニードル
１５  ４点接触玉軸受
１５ａ  外輪（４点接触玉軸受の外輪）
１５ｂ  内輪（４点接触玉軸受の内輪）
１５ｃ  カシメ部材
１８  ラックガイド
１９  キャップ
２０  作業用工具（治具）
２１  円柱状部材（作業用工具の円柱状部材）
２１ａ  突起（作業用工具の円柱状部材の先端の突起）
２１ｂ  大径部（作業用工具の大径部）
２２  保持部材（作業用工具の保持部材）
２５  ポンチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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