(57)【要約】【課題】収容ハウジング内に収容されたラックガイドを２分割構造とした場合のラックガイドと収容ハウジングとの衝突を防止する。【解決手段】ラックハウジング２６には筒状の収容ハウジング３４が一体形成されている。収容ハウジング３４内の収容室３９にはラックガイド３２が収容ハウジング３４の軸線方向に往復動可能に収容されている。ラックガイド３２は、円筒形状の台座２１と、台座２１に連結されたラジアル軸受２３と、ラジアル軸受２３に連結されたガイド部２４とを備えている。ガイド部２４は、ラック軸１４の軸線１４０の方向にラック軸１４をガイド可能に、圧縮バネ３６によってラック軸１４に押し付けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピニオン歯を有するピニオン軸と、前記ピニオン歯に噛合するラック歯を有するラック軸と、前記ラック歯と前記ピニオン歯とが噛合するように前記ラック軸に押し付けられるラックガイドとを備え、前記ラックガイドは、収容ハウジング内の収容室に収容されており、前記ラックガイドは、前記ラック軸の軸線方向に前記ラック軸をガイド可能に、押し付け手段によって前記ラック軸に押し付けられるラックアンドピニオン機構において、
前記ラックガイドは、前記収容室に収容された台座と、前記台座に連結されたラジアル軸受と、前記ラジアル軸受に連結されたガイド部とを備えており、
前記ガイド部は、前記ラック軸の軸線方向に前記ラック軸をガイド可能に、前記押し付け手段によって前記ラック軸に押し付けられているラックアンドピニオン機構。
【請求項２】
前記ガイド部は、前記ラック軸に接合する接合部と、前記接合部に連なる基端部とを備えており、前記基端部は、円周面形状の外周面を有しており、前記ラジアル軸受は、前記外周面に接するように前記基端部に嵌合されている請求項１に記載のラックアンドピニオン機構。
【請求項３】
前記台座は、筒部を有しており、前記ラジアル軸受は、前記筒部の内周面に接するように前記筒部に嵌合されている請求項２に記載のラックアンドピニオン機構。
【請求項４】
前記台座は、支軸を有しており、前記ガイド部は、前記ラック軸に接合する接合部と、前記接合部に連なる基端部とを備えており、前記基端部は、筒部を有しており、前記ラジアル軸受は、前記基端部の筒部の内周面に接するように前記支軸に嵌合されている請求項１に記載のラックアンドピニオン機構。
【請求項５】
前記押し付け手段は、前記台座に接して前記台座を前記ラック軸に向けて付勢する圧縮バネである請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のラックアンドピニオン機構。
【請求項６】
前記基端部は、前記台座に対向する端壁を有しており、前記台座は、前記端壁に対向する通し孔を有しており、前記押し付け手段は、前記通し孔を通ると共に、前記端壁に接して前記基端部を前記ラック軸に向けて付勢する圧縮バネである請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載のラックアンドピニオン機構。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のラックアンドピニオン機構を備えたステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラックアンドピニオン機構及びラックアンドピニオン機構を備えたステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ピニオン軸のピニオン歯とラック軸のラック歯とを噛合させたラックアンドピニオン機構では、ピニオン軸の回転がラック軸の往復動に変換される。ラックアンドピニオン機構は、例えば特許文献１，２，３に開示のように車両用のステアリング装置に用いられる。ステアリング操作によるピニオン軸の回転は、ラック軸の往復動に変換され、これにより転舵輪の舵角が変更される。
【０００３】
特許文献２に開示のラックアンドピニオン機構においては、ラック軸は、スプリングのばね力によって押し付けられたラックガイドによりラック軸の軸線方向に往復動可能に支持されている。ラックガイドは、ラック軸を収容するラックハウジングに一体形成された筒部（収容ハウジング）内に往復動可能に嵌入されており、前記スプリングは、ラックガイドをラック軸に向けて付勢するように前記筒部内に収容されている。
【０００４】
ラックガイドは、ラック軸に対して接離する方向にのみ移動可能である。そのため、ステアリング操作に伴うラック軸の移動や車両の走行に伴う振動等によってラック軸が傾くと、ラックガイドがラック軸に片当たりして異音が発生したり、ラック軸あるいはラックガイドが損傷したり、摩耗したりする虞がある。
【０００５】
特許文献１に開示の装置では、前記筒部にねじ込まれたねじ部材とラック軸との間に設けられたラックガイドがねじ部材に対して傾動可能に構成されている。この傾動可能な構成により、ラック軸が傾いてもラックガイドがラック軸の傾動に追随するため、ラックガイドがラック軸に片当たりすることはない。
【０００６】
特許文献３に開示の装置では、ラックガイドがラック側ラックガイドとスプリング側ラックガイドとの２分割構造となっており、ラック側ラックガイドとスプリング側ラックガイドとの間に球体あるいはピンが介在されている。ラック側ラックガイドは、球体あるいはピンの存在によってスプリング側ラックガイドの軸線に対して傾動可能となっている。この傾動可能な構成により、ラック軸が傾いてもラック側ラックガイドがラック軸の傾動に追随するため、ラック側ラックガイドがラック軸に片当たりすることはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実公昭６１−２３９６９号公報
【特許文献２】特開２００５−４１２５１号公報
【特許文献３】特開２０１０−１８１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１，３のいずれの装置においても、傾動するラックガイドが前記筒部（収容ハウジング）の内周壁面に衝突し、異音が発生する。
本発明の目的は、収容ハウジング内に収容されたラックガイドを２分割構造とした場合のラックガイドと収容ハウジングとの衝突を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１乃至請求項６の発明は、ピニオン歯を有するピニオン軸と、前記ピニオン歯に噛合するラック歯を有するラック軸と、前記ラック歯と前記ピニオン歯とが噛合するように前記ラック軸に押し付けられるラックガイドとを備え、前記ラックガイドは、収容ハウジング内の収容室に収容されており、前記ラックガイドは、前記ラック軸の軸線方向に前記ラック軸をガイド可能に、押し付け手段によって前記ラック軸に押し付けられるラックアンドピニオン機構を対象とし、請求項１の発明では、前記ラックガイドは、前記収容室に収容された台座と、前記台座に連結されたラジアル軸受と、前記ラジアル軸受に連結されたガイド部とを備えており、前記ガイド部は、前記ラック軸の軸線方向に前記ラック軸をガイド可能に、前記押し付け手段によって前記ラック軸に押し付けられている。
【００１０】
ラジアル軸受を介して台座に連結されているガイド部は、ラジアル軸受の回転軸線を中心にして回転可能であり、台座に対して傾動することは殆どない。そのため、ガイド部の外周と収容室の室形成壁面との間に適度のクリアランスを設けておけば、ガイド部の外周と収容室の室形成壁面とが衝突することはない。
【００１１】
好適な例では、前記ガイド部は、前記ラック軸に接合する接合部と、前記接合部に連結された基端部とを備えており、前記基端部は、円周面形状の外周面を有しており、前記ラジアル軸受は、前記外周面に接するように前記基端部に嵌合されている。
【００１２】
ガイド部の基端部は、ラジアル軸受の内側でラジアル軸受の回転軸線を中心にして回転可能である。
好適な例では、前記台座は、筒部を有しており、前記ラジアル軸受は、前記筒部の内周面に接するように前記筒部に嵌合されている。
【００１３】
ガイド部の基端部は、前記筒部の内側でラジアル軸受の回転軸線を中心にして回転可能である。
好適な例では、前記台座は、支軸を有しており、前記ガイド部は、前記ラック軸に接合する接合部と、前記接合部に連なる基端部とを備えており、前記基端部は、筒部を有しており、前記ラジアル軸受は、前記基端部の筒部の内周面に接するように前記支軸に嵌合されている。
【００１４】
ガイド部の筒部は、ラジアル軸受の外側でラジアル軸受の回転軸線を中心にして回転可能である。
好適な例では、前記押し付け手段は、前記台座に接して前記台座を前記ラック軸に向けて付勢する圧縮バネである。
【００１５】
好適な例では、前記基端部は、前記台座に対向する端壁を有しており、前記台座は、前記端壁に対向する通し孔を有しており、前記押し付け手段は、前記通し孔を通ると共に、前記端壁に接して前記基端部を前記ラック軸に向けて付勢する圧縮バネである。
【００１６】
圧縮バネは、ガイド部に接触して直接にガイド部をラック軸に向けて付勢する。
請求項７の発明のステアリング装置は、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のラックアンドピニオン機構を備えている。
【００１７】
本発明のステアリング装置は、ラックガイドと収容ハウジングとの衝突に起因する異音の発生を防止して静粛性を高めた装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、収容ハウジング内に収容されたラックガイドを２分割構造とした場合のラックガイドと収容ハウジングとの衝突を防止することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態を示すステアリング装置の概略構成図。
【図２】（ａ）は、ラックアンドピニオン機構の概略構成を示す断面図。（ｂ）は、部分拡大断面図。
【図３】第２の実施形態を示す部分拡大断面図。
【図４】第３の実施形態を示す部分拡大断面図。
【図５】第４の実施形態を示す部分拡大断面図。
【図６】第５の実施形態を示す部分拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。
図１に示すように、ステアリング１１を固定したステアリングシャフト１２は、ラックアンドピニオン機構１３を介してラック軸１４と連結されている。ステアリングシャフト１２は、コラム軸１５、中間軸１６及びピニオン軸１７を連結して構成されている。ステアリング操作に伴うステアリングシャフト１２の回転は、ラックアンドピニオン機構１３を介してラック軸１４の往復直線運動に変換される。ステアリングシャフト１２の回転に伴うラック軸１４の往復直線運動は、ラック軸１４の両端に連結されたタイロッド１８を介して図示しないナックルに伝達される。これにより、転舵輪１９の舵角、即ち車両の進行方向が変更される。
【００２１】
ステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与するモータ２０は、減速機構２５を介してコラム軸１５に連結されている。モータ２０の回転は、減速機構２５により減速されてコラム軸１５に伝達される。つまり、モータトルクがアシスト力として操舵系に付与される。
【００２２】
図２（ａ）に示すように、ラックアンドピニオン機構１３は、ラック軸１４と、ピニオン軸１７と、ラック軸１４を収容するラックハウジング２６とを備えている。ラックハウジング２６には、ラック軸１４の軸線１４０と略直交する方向（同図中、略上下方向）に延びる筒状部２７が一体形成されている。ピニオン軸１７は、筒状部２７内の軸受２８，２９を介して筒状部２７に回転可能に支持されている。
【００２３】
ピニオン軸１７の上端１７１は、筒状部２７の開口端２７１から突出した状態で中間軸１６（図１参照）に連結されている。ラックハウジング２６内のピニオン軸１７の部位にはピニオン歯３１が形成されており、ラック軸１４にはラック歯３０が形成されている。ピニオン歯３１は、ラック歯３０に噛合している。
【００２４】
ラックハウジング２６には筒状の収容ハウジング３４が筒状部２７と略直交する方向に延びるように一体形成されている。収容ハウジング３４内の収容室３９は、ラックハウジング２６の外部に開口する外側開口部３９１を有すると共に、ラックハウジング２６の内部に開口する内側開口部３９２を有している。内側開口部３９２は、ピニオン歯３１に向けて開口している。
【００２５】
収容室３９の外側開口部３９１にはネジキャップ３５が螺着されている。ネジキャップ３５により外側開口部３９１を閉塞された収容室３９内にはラックガイド３２が筒状の収容ハウジング３４の軸線方向に往復動可能に収容されている。
【００２６】
図２（ｂ）に示すように、ラックガイド３２は、円筒形状の台座２１と、台座２１に連結されたラジアル軸受２３と、ラジアル軸受２３に連結されたガイド部２４とを備えている。ラックガイド３２は、台座２１とガイド部２４とをラジアル軸受２３によって連結した２分割構造をしている。
【００２７】
本実施形態のラジアル軸受２３は、ニードルベアリングである。ラジアル軸受２３は、外輪２３１と、ニードル２３２と、図示しないニードル保持器とから構成されている。円筒形状の台座２１の筒内には隔壁２１３が形成されており、隔壁２１３よりもラック軸１４側の台座２１の部位には筒部２１４が形成されている。筒部２１４の内側にはラジアル軸受２３の外輪２３１が筒部２１４の内周面２１５に接合するように嵌合して固定されている。
【００２８】
円柱形状の台座２１の外径は、筒状の収容ハウジング３４の内径よりも小さくしてあり、台座２１の外周面と収容ハウジング３４の内周面３４１との間には隙間がある。円筒形状の台座２１の外周面には環状溝２１１，２１２が台座２１の外周面を一周するように形成されており、環状溝２１１，２１２には環状の弾性リング３７，３８が嵌め込まれている。弾性リング３７，３８は、筒状の収容ハウジング３４の内周面３４１に接しており、台座２１が収容ハウジング３４の軸線方向に往復動するときには、弾性リング３７，３８が収容ハウジング３４の内周面３４１に摺接する。
【００２９】
ガイド部２４は、ラジアル軸受２３のニードル２３２の転接対象となる円筒形状の基端部２４１と、ラック軸１４のラック歯３０とは反対側の背面１４１に対向する側に形成された凹状部２４２とを備えている。基端部２４１は、ラジアル軸受２３の内側に嵌入されている。つまり、ラジアル軸受２３は、ニードル２３２が基端部２４１の円周面形状の外周面２４３に接するように基端部２４１に嵌合されている。ガイド部２４は、円筒形状の台座２１に対して台座２１の中心軸線２１０を中心にして回動可能である。
【００３０】
凹状部２４２にはシート部材３３が止着されている。シート部材３３は、ラック軸１４の背面１４１の形状（円周面）に合致する摺接面３３１を有しており、摺接面３３１には背面１４１が接合する。凹状部２４２及びシート部材３３は、ラック軸１４に接合する接合部を構成する。
【００３１】
台座２１及びガイド部２４は、例えばアルミニウム合金により形成されており、シート部材３３は、例えば銅合金に樹脂コーティングを施して形成されている。
台座２１の隔壁２１３とネジキャップ３５との間には押し付け手段である圧縮バネ３６が介在されている。圧縮バネ３６は、台座２１をラック軸１４に向けて付勢する。台座２１に作用する圧縮バネ３６のバネ力は、ラジアル軸受２３を介してガイド部２４をラック軸１４に向けて付勢し、シート部材３３の摺接面３３１がラック軸１４の背面１４１に押接される。ガイド部２４に作用する圧縮バネ３６のバネ力は、ラック軸１４のラック歯３０をピニオン歯３１に押し付ける。
【００３２】
ラック軸１４は、収容ハウジング３４に設けられたラックガイド３２及びラックハウジング２６に設けられたすべり軸受（図示略）により、ラック軸１４の軸線１４０の方向に沿って往復動可能に支持されている。
【００３３】
第１の実施形態では、以下の効果が得られる。
（１）例えば図２（ｂ）に示すように、ラック軸１４の軸線１４０の方向への移動やラック軸１４の傾きに伴うラック軸１４からラックガイド３２側への荷重Ｆは、台座２１の中心軸線２１０の方向への荷重Ｆ１と、台座２１の中心軸線２１０に対して直交する方向線と平行な方向にガイド部２４に作用する荷重Ｆ２とに分けられる。荷重Ｆ１は、圧縮バネ３６の縮小によって吸収される。一方、荷重Ｆ２は、台座２１の中心軸線２１０から外れた位置に作用する場合が殆どであり、台座２１の中心軸線２１０から外れた位置への荷重Ｆ２の作用は、ガイド部２４を台座２１の中心軸線２１０を中心にして回動させようとするモーメントとして働く。
【００３４】
ラジアル軸受２３を介して台座２１に連結されているガイド部２４は、ラジアル軸受２３の回転軸線、つまり台座２１の中心軸線２１０を中心にして回転可能であり、ガイド部２４が台座２１に対して傾動することはない。そのため、台座２１の中心軸線２１０から外れた位置への荷重Ｆ２の作用は、ラジアル軸受２３の回転軸線を中心にしてガイド部２４を回転させる。その結果、ガイド部２４及び台座２１が中心軸線２１０から外れた位置への荷重Ｆ２の作用によって傾動することはなく、ガイド部２４あるいは台座２１が収容室３９の室形成壁面に衝突することはない。
【００３５】
（２）ガイド部２４に対する荷重Ｆ２の作用方向が台座２１の中心軸線２１０と略直交するような場合には、荷重Ｆ２が台座２１の中心軸線２１０に対してガイド部２４を台座２１とともに傾かせる場合もある。ラジアル軸受２３を介してガイド部２４に連結している台座２１もガイド部２４と同じように傾く。環状溝２１１，２１２に嵌め込まれている弾性リング３７，３８は、弾性変形して台座２１の傾きを吸収する。弾性リング３７，３８の弾性特性や、ガイド部２４及び台座２１の外周面と収容ハウジング３４の内周面との間の隙間を適切に設定すれば、ガイド部２４及び台座２１の外周端縁が収容ハウジング３４の内周面３４１に衝突しないようにすることができる。弾性リング３７，３８の存在は、台座２１の外周端縁が収容ハウジング３４の内周面３４１に衝突することに起因する異音発生の防止に寄与する。
【００３６】
次に、図３の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合を用い、その詳細説明は省略する。
圧縮バネ３６は、台座２１Ａの端壁４０に接して台座２１Ａをラック軸１４に向けて付勢している。台座２１Ａの端壁４０には支軸４０１が台座２１Ａの中心軸線２１０の方向にラック軸１４に向けて突設されており、支軸４０１の外周面にはラジアル軸受４１が嵌合して固定されている。ラジアル軸受４１は、支軸４０１の外周面に嵌合された内輪４１１と、ボール４１２と、外輪４１３とからなるラジアルベアリングである。
【００３７】
ガイド部２４Ａの基端部２４１Ａには筒部２４４が台座２１Ａに向けて突設されており、筒部２４４にはラジアル軸受４１の外輪４１３が嵌入して固定されている。つまり、ガイド部２４Ａは、ラジアル軸受４１を介して台座２１Ａに回転可能に支持されている。
【００３８】
第２の実施形態では第１の実施形態と同様の効果が得られる。
次に、図４の第３の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合を用い、その詳細説明は省略する。
【００３９】
円筒形状の台座２１Ｂは、収容ハウジング３４の内周面３４１に設けられたサークリップ４３によって位置規制されている。圧縮バネ３６の一端は、円筒形状の台座２１Ｂの筒内２１６（通し孔）でガイド部２４の基端部２４１の端壁２４５に接しており、圧縮バネ３６は、ガイド部２４をラック軸１４に向けて付勢している。ガイド部２４の基端部２４１の外周にはラジアル軸受であるリング形状の滑り軸受４４が嵌合されている。滑り軸受４４は、合成樹脂製である。滑り軸受４４は、台座２１Ｂの内周面に対して摺動可能且つ回動可能に台座２１Ｂの筒内に嵌入されている。滑り軸受４４は、基端部２４１の外周面に設けられたサークリップ４５によって位置規制されている。サークリップ４５は、基端部２４１からの滑り軸受４４の脱落を阻止する。ガイド部２４は、台座２１Ｂの中心軸線２１０の方向へ移動可能である。台座２１Ｂの中心軸線２１０の方向へのガイド部２４の移動は、直接圧縮バネ３６を伸縮させる。
【００４０】
ガイド部２４の基端部２４１の端壁２４５に対向するネジキャップ３５の端面３５１にはスラスト軸受４２が設けられており、スラスト軸受４２には圧縮バネ３６の他端が接している。圧縮バネ３６は、ガイド部２４と一体的に回転可能である。
【００４１】
第３の実施形態では、台座２１Ｂが中心軸線２１０の方向へ移動しないため、収容ハウジング３４の内周面３４１に接する弾性リング３７，３８が収容ハウジング３４の内周面３４１に対して摺動することはない。弾性リング３７，３８を摺動させない構成は、弾性リング３７，３８の摩耗を防止して弾性リング３７，３８の寿命を延ばす。
【００４２】
なお、この実施形態において、滑り軸受４４を台座２１Ｂの内周面に対して適宜の方法で固定し、滑り軸受４４の内周面に対してガイド部２４の基端部２４１が摺動可能且つ回動可能であるようにしてもよい。
【００４３】
次に、図５の第４の実施形態を説明する。第２の実施形態と同じ構成部には同じ符合を用い、その詳細説明は省略する。
台座２１Ａの端壁４０には筒状の支軸４０２が台座２１Ａの中心軸線２１０の方向にラック軸１４に向けて突設されており、支軸４０２の外周面にはラジアル軸受４１が嵌合して固定されている。圧縮バネ３６は、筒状の支軸４０２の筒内４０３（通し孔）を通っており、圧縮バネ３６の一端は、ガイド部２４Ａの基端部２４１の端壁２４５に接している。圧縮バネ３６の他端は、ネジキャップ３５の端面３５１に接している。台座２１Ａの中心軸線２１０の方向へのガイド部２４Ａの移動は、直接圧縮バネ３６を伸縮させる。
【００４４】
第４の実施形態では第１の実施形態と同様の効果が得られる。
次に、図６の第５の実施形態を説明する。第３の実施形態と同じ構成部には同じ符合を用い、その詳細説明は省略する。
【００４５】
ネジキャップ３５には筒状の台座２１Ｃが一体形成されており、第１〜第４の実施形態における弾性リング３７，３８は無い。収容室３９内にねじ入れられたネジキャップ３５が傾くことはないため、台座２１Ｃの外周端縁が収容ハウジング３４の内周面３４１に衝突することは確実に防止される。
【００４６】
本発明では以下のような実施形態も可能である。
・第１，３の実施形態において、ラジアル軸受として滑り軸受を用いてもよい。
・滑り軸受は、金属製であってもよい。
【００４７】
・ステアリング装置以外の装置に用いたラックアンドピニオン機構に本発明を適用してもよい。
前記した実施形態から把握できる技術思想について以下に記載する。
【００４８】
（イ）前記台座の外周面には環状溝が形成されており、前記環状溝には弾性リングが嵌め込まれている請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のラックアンドピニオン機構。
【符号の説明】
【００４９】
１３…ラックアンドピニオン機構。１４…ラック軸。１４０…軸線。１７…ピニオン軸。２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ…台座。２１４…筒部。２１５…内周面。２１６，４０３…通し孔である筒内。２３，４１…ラジアル軸受。２４，２４Ａ…ガイド部。２４１，２４１Ａ…基端部。２４２…接合部を構成する凹状部。２４３…外周面。２４５…端壁。３０…ラック歯。３１…ピニオン歯。３２…ラックガイド。３３…接合部を構成するシート部材。３４…収容ハウジング。３６…押し付け手段である圧縮バネ。３９…収容室。４０…端壁。４４…ラジアル軸受である滑り軸受。
【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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