(57)【要約】【課題】  ラックガイドホルダの変形を防止し、ラトル音の発生を防止できるラックガイドを備えたラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置を提供する。【解決手段】  ラックガイド１６は、ラックガイドホルダ１７と、その内部のピン受部１７ａに配置されたピン１８、及び外周面が鼓状に形成されたローラ１９から構成される。ローラ１９はピン１８に装着されてラックガイドホルダ１７の内部に配置され、ローラ１９の外周面がラック軸１５の背面に転がり接触する。ラックガイドホルダ１７の底面に配置された板ばね２０の円弧状の凹面２０ａとピン１８の外周面とが面接触し、板ばね２０が撓むことでローラ１９をラック軸１５の背面に押圧する。板ばね２０が撓むことによりラックガイド１６は適度な押圧力を保持しながら軸芯間の距離の変動を吸収し、ラック歯とピニオン歯との噛合状態を適切に維持することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローラでラック背面を押圧する転がり型ラックガイドを備えたラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置において、
前記ラックガイドは、ラックガイドホルダと、そのラックガイドホルダの内部に配置されたピンと、そのピンに回転自在に保持されたラックを支承するローラと、前記ピンとラックガイドホルダとの間に配置された弾性部材とを備え、
前記ラックとピニオンとの噛合によるラックの離反力を前記弾性部材の撓みにより吸収させること
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】
前記弾性部材は、前記ピンの外周面に面接触する接触面を備え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】
前記弾性部材は、ラックガイドホルダに設けた保持手段に係合する係止部材が形成されていること
を特徴とする請求項１又は２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４】
前記弾性部材は弾性を備えた金属板から構成され、前記ピンに接触する接触面は金属板を円弧状に湾曲して構成されていること
を特徴とする請求項１乃至３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。
【背景技術】
【０００２】
車両用のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置は、ピニオンの回転をピニオンに噛合するラックに伝達してラックの端部に取付られているタイロッドを移動させ、操向車輪の向きを操作する舵取り機構に伝達するように構成されている。
【０００３】
この種のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置では、ピニオンとラックとが適正に噛合するように、ラック軸の背面を押圧するラックガイドを備え、ピニオンとラックとの噛合状態を適正に維持するように構成されている（特許文献１参照）。
【０００４】
ラックガイドには、ラック軸とラックガイドとを滑り接触させた滑り形式のものが一般的であるが、高効率を得るためにラック軸をローラで支承する転がり形式のものも提案されている。
【０００５】
図１１は、転がり形式のラックガイドを備えたラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置１００の構成を説明する断面図、図１２（ａ）は図１１のＡ−Ａ線に沿った部分断面図、図１２（ｂ）は図１１のＢ−Ｂ線に沿った断面図で、ハウジングは図示を省略してある。
【０００６】
ラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置１００は、ハウジング１０１の内部にピニオン軸１０４及びラック軸１０５が配置されて構成されている。ピニオン軸１０４は、玉軸受１０２及びニードル軸受１０３により回転自在に支承され、ラック軸１０５は、図示しないラックブッシュにより軸方向に移動可能に配置されており、ラック軸１０５の端部は、図示されていない操向車輪の向きを変更するリンク機構のタイロッドに連結されている。ラック軸１０５のラック歯１０５ａは、前記したピニオン軸１０４に一体に形成されたピニオンのピニオン歯１０４ａと噛合している。
【０００７】
さらに、ハウジング１０１の内部には、ラック軸１０５のピニオン軸１０４と反対側にラックガイド１０６が配置され、ラック軸１０５を背面から押圧してピニオン歯１０４ａとラック歯１０５ａとの噛合状態を適正に維持するように構成されている。
【０００８】
ラックガイド１０６は、全体が略円筒状に形成されたラックガイドホルダ１０７と、その内部空間に形成されたピン受部１０７ａにラック軸１０５の軸方向に直交する方向に配置されたピン１０８、及び中心部分にニードルベアリング１０９が圧入され、外周面が鼓状に形成されたローラ１１０から構成される。
【０００９】
前記ローラ１１０はピン１０８に装着されてラックガイドホルダ１０７の内部空間に回転自在に配置され、ローラ１１０の鼓状外周面はラック軸１０５の背面（噛合面と反対側の面）に転がり接触し、ラック軸１０５を噛合面に向けて押圧可能に構成されている。
【００１０】
ハウジング１０１には、ラックガイドホルダ１０７を案内する円筒状の孔からなるラックガイド案内部１１１が設けられ、ラックガイドホルダ１０７の外周面がラックガイド案内部１１１に嵌合している。また、ハウジング１０１のラックガイド案内部１１１の下側（ラック軸１０５と反対側）には、調整スクリュー１１２が螺合するように内面にねじが形成されている。
【００１１】
調整スクリュー１１２は有底円筒上の部材であって、ラックガイド案内部１１１に螺合し、ラックガイドホルダ１０７との間に皿ばね１１３を介在させてラックガイドホルダ１０７をラック軸１０５に向けて押圧するように構成されており、調整スクリュー１１２のねじ込み量を調整することで、ラック歯１０５ａとピニオン歯１０４ａとの噛合状態を適正に調整することができる。
【００１２】
この構成では、ラックガイドホルダ１０７は皿ばね１１３の撓み量だけ変位することが可能である。以下、この撓み量をラックガイド可動量と呼ぶことにする。
【特許文献１】特開２００４−３４８２９号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記した従来のラックガイドでは、以下に説明するような課題が指摘されていた。
【００１４】
第１の課題は以下のとおりである。即ち、図１３に示すように、ピン１０８をピン受部１０７ａに挿入できるようにするため、ラックガイドホルダ１０７のピン受部１０７ａの半径Ｒ（幅２Ｒ）はピン１０８の半径よりも大きく形成されるから、ピン受部１０７ａとピン１０８との接触部は線接触の状態となり、両者の接触面積は非常に小さくなる。
【００１５】
このため、ピニオンとラックとが噛合するとき発生する離反力がラックガイドホルダ１０７に伝達されると、ピン受部１０７ａとピン１０８との接触部は高い接触面圧となり、特にラックガイドホルダ１０７が焼結材の場合は、ピン１０８を受けるピン受部１０７ａが変形してしまうという不都合があった。
【００１６】
ラックガイドホルダ１０７が変形してしまうと、その分だけ皿ばね１１３の撓み量が大きくなり、ラックガイド可動量が大きくなる。ラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置において、ラックガイド可動量が大きくなると、ラトル音の発生につながるため、不必要なラックガイド可動量の増加は避けなければならない。
【００１７】
第２の課題は以下のとおりである。即ち、ラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置では、ピニオンの振れやラック歯の高さのバラツキにより軸芯間の距離が変動しても、噛合を適切に維持するため、ラックガイドは適度な押圧力を保持しながら軸芯間の距離の変動を吸収する必要がある。このため、従来の構成では、ラックガイドホルダは調整スクリューに直接当接させるのではなく、ラックガイドホルダと調整スクリューとの間に皿ばねを介在させ、軸芯間の距離の変動を皿ばねの撓みで吸収するように構成されている。即ち、皿ばねは軸芯間の距離の変動を吸収できるだけの撓み代を備えていることが求められる。
【００１８】
しかしながら、図１１に示す従来の構成では、ピニオンとラックとが噛合するとき発生する離反力がラックガイドホルダ１０７に伝達されると、ラックガイドホルダ１０７全体（ローラ、ニードルベアリング、ピン、ラックガイドホルダ）が皿ばね１１３の撓み代だけ変位して調整スクリュー１１２に当接する。このとき変位する部材はラックガイド全体であるからその質量はかなり大きく、調整スクリューに当接したときの衝撃力が大きくなるため、ラトル音が発生し易くなる。したがって、ラトル音の発生を防ぐには、変位する部材であるラックガイド全体の質量をできるだけ軽くすることが求められる。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
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、ローラでラック背面を押圧する転がり型ラックガイドを備えたラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置において、前記ラックガイドは、ラックガイドホルダと、そのラックガイドホルダの内部に配置されたピンと、そのピンに回転自在に保持されたラックを支承するローラと、前記ピンとラックガイドホルダとの間に配置された弾性部材とを備え、前記ラックとピニオンとの噛合によるラックの離反力を前記弾性部材の撓みにより吸収させ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。
【００２０】
そして、前記弾性部材は、ピンの外周面に面接触する接触面を備えるものとする。
【００２１】
また、前記弾性部材は、ラックガイドホルダに設けた保持手段に係合する係止部材を形成してもよい。
【００２２】
そして、前記弾性部材は、弾性を備えた金属板から構成され、前記ピンに接触する接触面は金属板を円弧状に湾曲して構成するとよい。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したとおり、この発明では、ラックガイドホルダとローラを保持するピンとの間に弾性部材を配置し、ラックとピニオンとの噛合によるラックの離反力を弾性部材の撓みにより吸収するようにしたものであり、弾性部材はピンの外周面に面接触する広い接触面を備えているから、従来の構成よりも接触面圧を大幅に低下させることができ、ラックガイドホルダの変形を防止することができる。
【００２４】
さらに、ラックの離反力により変位する部材（移動部材）は、ラックガイドホルダと、ピンと、ピンに回転自在に保持されたローラのみであるから、従来の構成よりも移動部材の質量が大幅に小さくなり、ラトル音の発生を防止できるという顕著な効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、この発明の実施の形態について説明する。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は、先に説明した従来のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置において、ラックガイドホルダの構成が相違するだけで、その他の構成は先に説明した従来の装置と変わらない。従って、以下、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ラックガイドホルダの構成について説明し、その他の構成については説明を省略する。また、ラックガイドホルダの構成には複数の実施例がある。以下、順次その実施例を説明する。
【００２６】
［第１実施例］
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のラックガイドホルダの第１実施例の構成を説明する部分断面図で、先に説明した従来の構成における図１２（ａ）に対応するものである。また、図２はそのピン受部のピンの下側に配置された板ばねの形状を説明する正面図である。
【００２７】
図１において、１１はハウジング、１４はピニオン軸、１５はラック軸、１６はラックガイドである。ラックガイド１６は、全体が略円筒状に形成されたラックガイドホルダ１７と、その内部空間に形成されたピン受部１７ａにラック軸１５の軸方向に直交する方向に配置されたピン１８、及び中心部分にニードルベアリング（図示せず）が圧入され、外周面が鼓状に形成されたローラ１９から構成される。
【００２８】
前記ローラ１９はピン１８に装着されてラックガイドホルダ１７の内部空間に回転自在に配置され、ローラ１９の鼓状外周面は、ラック軸１５の背面（噛合面と反対側）に転がり接触し、ラック軸１５を噛合面に向けて押圧可能とされている。
【００２９】
ハウジング１１には、ラックガイドホルダ１７を案内する円筒状の孔からなるラックガイド案内部１２が設けられ、ラックガイドホルダ１７の外周面がラックガイド案内部１２に嵌合している。また、ハウジング１１のラックガイド案内部１２の下側（ラック軸１５と反対側）には、調整スクリュー１３が螺合するように内面にねじが形成されている。
【００３０】
調整スクリュー１３は有底円筒上の部材であって、ラックガイド案内部１２に螺合しており、ラックガイドホルダ１７をラック軸１５に向けて押圧するように構成されており、調整スクリュー１３のねじ込み量を調整することで、ラック軸１５のラック歯とピニオン軸１４のピニオン歯との噛合状態を適正に調整することができる。
【００３１】
先に説明した従来の構成において、調整スクリューとラックガイドホルダとの間に配置された皿ばねは、この発明の実施の形態では全ての実施例において省かれている。
【００３２】
そして、図２に示すように、ラックガイドホルダ１７の内部空間に形成されたピン受部１７ａの底面とピン１８との間に弾性部材である板ばね２０が配置されている。板ばね２０は、１枚の弾性のある金属板を突き合わせた円筒状の部材を、その突き合わせ部分を中央下側にして上側を円弧状の凹面に形成した形状であって、円弧状の凹面２０ａの曲率はピン１８の外周面の曲率と同じに形成し、円弧状の凹面２０ａがピン１８との接触面となる。
【００３３】
板ばね２０の円弧状の凹面２０ａとピン１８の外周面とが面接触し、板ばね２０が撓むことでラックガイド１６のローラ１９をラック軸１５の背面に押圧する。板ばね２０が撓むことによりラックガイドホルダ１７は適度な押圧力を保持しながら軸芯間の距離の変動を吸収し、ラック歯とピニオン歯との噛合状態を適切に維持することができる。
【００３４】
この構成によれば、板ばね２０の円弧状の凹面２０ａとピン１８とは面接触するので、その接触面圧は従来の構成におけるラックガイドホルダのピン受部とピンが線接触する場合の接触面圧に比較して大幅に低下する。これにより、ピニオンとラックとが噛合するとき発生する離反力がラックガイドに伝達されても、ラックガイドホルダ１７の変形を防ぐことができ、ラックガイドホルダ１７全体が変位することなく、ピン１８だけが板ばね２０の撓みにより変位するだけであるから、変位する可動部材の質量が従来の構成よりも大幅に小さくなり、ラトル音の発生を防止することができる。
【００３５】
［第２実施例］
図３は第２実施例のラックガイドの構成を説明する部分断面図、図４はそのピン受部のピンの下側に配置された板ばねの形状を説明する正面図である。
【００３６】
第２実施例のラックガイドは、第１実施例のラックガイドと略同じ構成であり、板ばね２０の断面形状が相違するだけであるから、同一部材には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３７】
この構成では、板ばね２０は、１枚の板を突き合わせた円筒状の部材を、その突き合わせ部分を中央よりずらし、上側を円弧状の凹面２０ａに形成した左右非対称の形状であって、円弧状の凹面２０ａの曲率はピン１８の外周面の曲率と同じに形成し、円弧状の凹面２０ａがピン１８との接触面となる。
【００３８】
［第３実施例］
図５は第３実施例のラックガイドの構成を説明する部分断面図、図６はそのピン受部のピンの下側に配置された板ばねの形状を説明する正面図である。
【００３９】
第３実施例のラックガイドは、第１実施例のラックガイドと略同じ構成であり、板ばね２０の断面形状が相違するだけであるから、同一部材には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４０】
この構成では、板ばね２０は、１枚の板を緩やかに折り曲げて板ばねの端面が折り曲げた側面に来るようにし、上側を円弧状の凹面２０ａに形成した左右非対称の形状であって、円弧状の凹面２０ａの曲率はピン１８の外周面の曲率と同じに形成し、円弧状の凹面２０ａがピン１８との接触面となる。
【００４１】
［第４実施例］
図７は第３実施例のラックガイドの構成を説明する部分断面図、図８はそのピン受部のピンの下側に配置された板ばねの形状を説明する正面図である。
【００４２】
第４実施例のラックガイドは、第１実施例のラックガイドと略同じ構成であり、板ばね２０の断面形状が相違するだけであるから、同一部材には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４３】
この構成では、板ばね２０は、１枚の板を突き合わせた円筒状の部材を、その突き合わせ部分を中央下側に延長して延長部２０ｂを構成し、上側を円弧状の凹面２０ａに形成したもので、円弧状の凹面２０ａの曲率はピン１８の外周面の曲率と同じに形成し、円弧状の凹面２０ａがピン１８との接触面となる。
【００４４】
一方、ラックガイドホルダ１７には、ピン受部１７ａの底面に前記板ばね２０の延長部２０ｂが嵌合する凹所１７ｂを形成し、板ばね２０の延長部２０ｂの先端を凹所１７ｂに挿入するものとする。この構成によれば板ばね２０は、その延長部２０ｂがラックガイドホルダ１７の底面の凹所１７ｂに保持されて左右に移動することがない。
【００４５】
［第５実施例］
図９は第３実施例のラックガイドの構成を説明する部分断面図、図１０はそのピン受部のピンの下側に配置された板ばねの形状を説明する正面図である。
【００４６】
第５実施例のラックガイドは、第１実施例のラックガイドと略同じ構成であり、板ばね２０の断面形状が相違するだけであるから、同一部材には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４７】
この構成では、板ばね２０は、１枚の板を突き合わせた円筒状の部材を、その突き合わせ部分を中央下側に延長して延長部２０ｃを構成してその延長部２０ｃの先端を左右に開いた形状とし、上側を円弧状の凹面２０ａに形成したもので、円弧状の凹面２０ａの曲率はピン１８の外周面の曲率と同じに形成し、円弧状の凹面２０ａがピン１８との接触面となる。
【００４８】
一方、ラックガイドホルダ１７には、ピン受部１７ａの底面に前記板ばね２０の延長部２０ｃが嵌合する凹所１７ｂを形成し、板ばね２０の延長部２０ｃの先端の左右に開いた形状部分を凹所１７ｂに圧入して凹所１７ｂの内壁に摩擦結合させる。この構成によれば板ばね２０は、ラックガイドホルダ１７の底面に保持されて移動せず、また組立工程で脱落するおそれがない。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
ラックガイドホルダの変形を防止し、ラトル音の発生を防止できるラックガイドを備えたラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置であって、ラックガイドホルダとローラを保持するピンとの間に弾性部材を配置し、ラックとピニオンとの噛合によるラックの離反力を弾性部材の撓みにより吸収するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【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ラックガイドの第１実施例の構成を説明する部分断面図。
【図２】図１に示すラックガイドのピン受部に配置された板ばねの形状を説明する正面図。
【図３】ラックガイドの第２実施例の構成を説明する部分断面図。
【図４】図３に示すラックガイドのピン受部に配置される板ばねの形状を説明する正面図。
【図５】ラックガイドの第３実施例の構成を説明する部分断面図。
【図６】図５に示すラックガイドのピン受部に配置される板ばねの形状を説明する正面図。
【図７】ラックガイドの第３実施例の構成を説明する部分断面図。
【図８】図７に示すラックガイドのピン受部に配置される板ばねの形状を説明する正面図。
【図９】ラックガイドの第４実施例の構成を説明する部分断面図。
【図１０】図９に示すラックガイドのピン受部に配置される板ばねの形状を説明する正面図。
【図１１】従来の転がり形式のラックガイドを備えたラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置の構成を説明する断面図。
【図１２】図１１に示す従来のステアリング装置のラックガイドの部分断面図。
【図１３】図１２に示す従来のラックガイドのピン受部とピンとの接触面を説明する図。
【符号の説明】
【００５１】
１１  ハウジング
１２  ラックガイド案内部
１３  調整スクリュー
１４  ピニオン軸
１５  ラック軸
１６  ラックガイド
１７  ラックガイドホルダ
１７ａ  ピン受部
１７ｂ  凹所
１８  ピン
１９  ローラ
２０  板ばね（弾性部材）
２０ａ  円弧状の凹面
２０ｂ  延長部
２０ｃ  延長部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2007022100.tif 000013
【図１２】
2007022100.tif 000014
【図１３】
2007022100.tif 000015