(57)【要約】【課題】ローラを用いたラックガイドを設けたラックアンドピニオン式ステアリング装置において、ラック軸の挙動を安定させることのできる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】ラック軸５に設けられたラック２１とこのラック２１に噛合するピニオン２２と、ラック軸５のラック２１と反対側にラック軸５の軸方向に設けられ、回転軸が直交する方向にラック軸５と摺接可能に当接した2個のローラ６０，７０と、このローラ６０，７０の回転軸を支承するホルダー４１と、ホルダー４１をピニオン２２側に付勢する付勢手段４２とを備えたラックアンドピニオン式ステアリング装置１において、ホルダー４１にローラ６０，７０の回転軸と平行するように設けられたローラ６０，７０の回転軸の方向の変位を規制する変位規制部材６５をローラ６０，７０の外周面と回転可能に当接させた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラック軸に設けられたラックとこのラックに噛合するピニオンと、前記ラック軸のラックと反対側にラック軸の軸方向に設けられ、回転軸が直交する方向にラック軸と摺接可能に当接した２個のローラと、このローラの回転軸を支承するホルダーと、前記ホルダーをピニオン側に付勢する付勢手段と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、前記ホルダーに前記ローラの回転軸と平行するように設けられた前記ローラの回転軸の方向の変位を規制する変位規制部材を、前記２個のローラの外周面と回転可能に当接させた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】
前記ローラの外周面と同等の半径Ｒの曲率の軸方向断面を有するローラで構成されている変位規制部材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。
【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式ステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラックアンドピニオン式ステアリング装置は、ステアリングホイールの操作で回転されるピニオン軸に形成したピニオンと車輪と連結したラック軸に形成したラックが、ギヤハウジング内で噛合している。このギヤハウジング内では、ラック軸のラック歯を設けた反対側から、低摩擦材からなる樹脂製シートを介してラックガイドが当接され、ラック軸の摺動をガイドするとともに、ギヤハウジングに設けたスプリング押さえとラックガイドの間のスプリングの押圧力により、ピニオンとラックが所定の噛合力で噛合う構造になっている。
ステアリングホイールの操作によって、ピニオン軸が回転すると、そのピニオン軸の回転はラック軸に伝えられ、直線運動に変換されラック軸が軸方向に摺動する。その際に生じる前記ラックガイドとラック軸の間の相対運動は、両者の間に介挿した樹脂製シートのすべりでガイドされる。
また、このラックガイドとラック軸の間のすべりによる抵抗を小さくするために、ラック軸をローラで支承する方式のものがあり、ニードル軸受やすべり軸受で支持されたローラをラック軸の軸方向の移動に応じて回転させることにより、ラック軸を回転支持する構造のものがある。（特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−４９７５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ラック軸をローラにより回転支持するためにはローラとラックガイドおよびローラと支持する軸受とのすきまが必要となるが、そのため、ラック軸の摺動運動の際、ラック軸の摺動方向の力のほかに、ピニオンとラックの噛合で生じる歯のねじれやラック軸両端のタイヤからの作用により、ローラへスラスト力が作用すると、このスラスト力により、ラック軸とローラがラック軸の幅方向に移動しやすく、ラック軸とローラの移動により、ピニオン歯とラック歯の噛合で歯のねじれが大きくなり、その結果、ピニオンとラックの摩擦トルクが大きくなるため、本来必要なラック軸の摺動方向のスムーズな移動ができず、ステアリングホイールの操舵感に影響がでる場合がある。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ローラを用いたラックガイドを設けたラックアンドピニオン式ステアリング装置において、ステアリングホイールの操舵時、常にラック軸の挙動を安定させることのできるラックアンドピニオン式ステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ラック軸に設けられたラックとこのラックに噛合するピニオンと、前記ラック軸のラックと反対側にラック軸の軸方向に設けられ、回転軸が直交する方向にラック軸と摺接可能に当接した２個のローラと、このローラの回転軸を支承するホルダーと、前記ホルダーをピニオン側に付勢する付勢手段と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、前記ホルダーに前記ローラの回転軸と平行するように設けられた前記ローラの回転軸の方向の変位を規制する変位規制部材を、前記２個のローラの外周面と回転可能に当接させたことを要旨としている。
【０００６】
即ち、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によれば、ラック軸上を転動するローラが回転可能なローラによりラック軸の幅方向に変位制限されているため、ステアリングホイール起動時のラック軸の幅方向移動量が小さくなり、ピニオンとラックの噛合で生じる歯のねじれによる摩擦トルクの増大がなく、そのため、ラック軸の摺動方向のスムーズな移動ができ、ラック軸の挙動が安定したラックアンドピニオン式ステアリング装置を提供できる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記ローラの外周面と同等の半径Ｒの曲率の軸方向断面を有するローラで構成されている変位規制部材であることを要旨としている。即ち、曲率Ｒの表面で回転可能にラック軸を支持できるので幅方向の挙動が押さえられるため、ラック軸の軸方向のスムーズな挙動を確保できる。
【発明の効果】
【０００８】
ローラを用いたラックガイドを設けたラックアンドピニオン式ステアリング装置において、ステアリングホイールの操舵時、常にラック軸の挙動を安定させることのできるラックアンドピニオン式ステアリング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ラックアンドピニオン式テアリング装置の概略構成図。
【図２】第１実施形態のラックアンドピニオン機構及び周辺構成を示す断面図。
【図３】第１実施形態のラックガイド機構を示す拡大断面図。
【図４】第１実施形態のラックガイド機構を示す図３のI−Iの直角方向断面拡大図。
【図５】第２実施形態のラックガイド機構を示す拡大断面図。
【図６】第２実施形態のラックガイド機構を示す図５のII−IIの直角方向断面拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、ラックアンドピニオン式ステアリング装置１において、ステアリングホイール２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５と連結されている。これにより、ステアリングホイール２の操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック軸５の往復直線運動に変換される。なお、ステアリングシャフト３は、コラム軸８、中間軸９、及びピニオン軸１０を連結してなる。そして、このステアリングシャフト３の回転に伴うラック軸５の往復直線運動が、同ラック軸５の両端に連結されたタイロッド１１を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪１２の舵角、すなわち車両の進行方向が変更される。
【００１１】
なお、ラックアンドピニオン式ステアリング装置１は、モータ１３を駆動源として、そのコラム軸８を回転駆動する所謂コラムアシスト型のＥＰＳとして構成されている。具体的には、モータ１３は、ウォーム＆ホイール等からなる減速機構１４を介してコラム軸８と駆動連結されている。そして、モータ１３の回転を減速機構１４により減速してコラム軸８に伝達することによって、そのモータトルクをアシスト力として操舵系に付与する構成になっている。
【００１２】
次に、ラックアンドピニオン機構及びその周辺構成について説明する。
ラックアンドピニオン機構４は、ラック軸５に形成されたラック２１とピニオン軸１０に形成されたピニオン２２とを噛合させることにより構成されている。本実施形態のラック歯２１は、その歯すじがラック軸５の軸線に対して傾斜した斜歯（ヘリカルギア）に形成されるとともに、ピニオン２２は、その歯すじがピニオン軸１０の軸線に対して傾斜した斜歯に形成されている。そして、ラック軸５は、略円筒状のラックハウジング２３内においてピニオン軸１０と所定の交叉角をもって配置されている。また、ラックアンドピニオン式ステアリング装置１には、ラック軸５をピニオン軸１０に押し付けつつ、同ラック軸５の軸方向に往復動可能に支持するラックガイド機構２４が設けられている。
【００１３】
詳述すると、図２に示すように、ラックハウジング２３には、ピニオン軸１０が収容されるピニオン収容部３１と、ピニオン収容部３１との間にラック軸５を挟んでラックガイド機構２４が収容されるラックガイド収容部３２が形成されている。ピニオン収容部３１は、ピニオン軸１０の軸方向に延び、一端（図２における上端）が開口した円筒状に形成されている。一方、ラックガイド収容部３２は、ラック軸５及びピニオン軸１０と略直交する方向に延び、一端（図２における右端）がラックハウジング２３の内部に開口するとともに他端（図２における左端）がラックハウジング２３の外部に開口した円筒形状に形成されている。
【００１４】
ピニオン軸１０は、前記中間軸９（図１参照）に連結される上端１０ａがピニオン収容部３１から突出する態様で同ピニオン収容部３１内に収容されている。そして、ピニオン軸１０は、ピニオン収容部３１内に設けられた軸受３３，３４により回転可能に支持されている。なお、ピニオン２２は、ピニオン軸１０における前記軸受３３により支持された部分と軸受３４により支持された部分との間に形成されている。
【００１５】
図２及び図３に示すように、ラックガイド機構２４は、ラック軸５のラック２１と反対側でラック軸５を軸方向に往復動可能に支持する２個のローラ６０とローラ７０が回転軸が直交する方向にラック軸５と摺接可能にラック軸５の軸方向に当接設置されている。さらに、ローラ６０とローラ７０を支持するホルダー４１をラック軸５に押し付ける押圧部材としての付勢バネ４２とを備えている。ホルダー４１は、略円柱状に形成されるとともに、ラックガイド収容部３２内において、ラック軸５及びピニオン軸１０の軸方向と略直交する方向、すなわちラック軸５に対して接離する接離方向に移動可能に収容されている。
【００１６】
ラックガイド収容部３２におけるラックハウジング２３の外部に開口した外部開口端４６は、略円板状のキャップ４７が螺着されることにより閉塞されている。そして、付勢バネ４２は、ホルダー４１とキャップ４７との間に圧縮された状態で配置されており、ホルダー４１をラック軸５に押し付けている。具体的には、付勢バネ４２は、その一端がホルダー４１に設けられた凹部の底面４１ａに着座し、他端がキャップ４７の内面４７ａに着座している。これにより、ホルダー４１は、支持しているローラ６０およびローラ７０により、ラック軸５をピニオン軸１０側に押し付けつつ、往復動可能に支持する構成となっている。
【００１７】
ローラ６０には、図４に示すように、ピニオン軸１０の軸線と平行にローラ６０の回転軸としてのピン６３が固定され、そのピン６３を中心にして、凹状の半径Ｒの曲率円筒面６０ａを有する円筒状の鋼製のローラ６０が回転可能に支持され、この凹状の円筒面６０ａがラック軸５に当接している。また、ローラ６０はピン６２との間に、２個の低摩擦材からなるすべり軸受６１が介挿されている。それぞれのすべり軸受６１はローラ６０をピン６２まわりに回転可能に支持する円筒状の円筒部６１a、６１ｂとその円筒部の一方の端部に設けられてローラ６０の端部とホルダー４１の間に介挿するつば部６１ｃ、６１ｄからなり、このつば部でピニオン２２とラック２１の生じる歯のねじれや、ラック軸５の両端の転舵輪からの作用により生ずるローラ６０の軸方向のスラスト力を受ける。
【００１８】
また、ローラ７０も、ローラ６０と同様にピニオン軸１０の軸線と平行にローラ７０の回転軸としてのピン７３が固定され、そのピン７３を中心にして、凹状の半径Ｒの曲率円筒面６０ａを有する円筒状の鋼製のローラ７０が回転可能に支持され、この凹状の円筒面７０ａがラック軸５に当接している。また、ローラ７０はピン７３との間に、２個の低摩擦材からなるすべり軸受７１が介挿されている。それぞれのすべり軸受７１はローラ６０と同様にローラ７０をピン７３まわりに回転可能に支持されて、ピニオン２２とラック２１の生じる歯のねじれや、ラック軸５の両端の転舵輪からの作用により生ずるローラ７０の軸方向のスラスト力を受ける。
【００１９】
そして、本実施形態では、図４に示すようにローラ６０およびローラ７０のラック軸５と反対側にラック軸５の軸方向にホルダー４１に圧入固定されたピン６６に回転可能に支承している変位規制部材としてのロ−ラ６５を設け、ローラ６５の中央部には断面が半径Ｒの曲率の円弧状の円周部６５ａを有し、ローラ６５とローラ６０およびローラ７０の円周溝部６０a及び７０ａに回転可能に当接しており、ローラ６０およびローラ７０は軸方向の移動が制限される。
【００２０】
上記構成によれば、ローラ６０の外周面に形成された円周溝６０ａおよびローラ７０の外周面に形成された円周溝７０ａにラック軸５と同じ曲率Ｒのローラ６５の円周面６５ａが当接しているので、ラック軸５の軸方向の移動時に、ローラ６０とローラ７０およびローラ６５が完全転がり状態で挙動するため、スベリが発生せず、摩擦変動がなく安定して移動可能である。さらにローラ６０およびローラ７０は悪路などの凹凸路面を走行中に操舵し、転舵輪１２からタイロッド１１を介して力がラック軸５に伝わりラック軸５が傾いたとしても、ローラ６０およびローラ７０を同時にローラ６５が回転しながら幅方向の移動を規制することができるため、ローラ６０およびローラ７０の転がり抵抗が小さい状態つまり、ラック軸５の軸方向に一直線を保ったままかつ小さい抵抗を維持しながら、ローラ６０およびローラ７０の両側とホルダー４１との間の隙間を規制することができる。これにより、ローラ６０およびローラ７０の両側とホルダー４１との間の隙間が路面の状態により変動しないので、操舵フィーリングが低下することがない。
【００２１】
（第２実施形態）
次に、ラック軸５を支持するローラ９０およびローラ１００の転がり抵抗をさらに低減させた第２実施形態を図面に従って説明する。説明の便宜上、同一の構成については上記第１実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２２】
図５及び図６に示すように、ラックガイド機構２４は、第１実施形態と同じようにラック軸５のラック２１と反対側でラック軸５を軸方向に往復動可能に支持する２個のローラ９０とローラ１００が回転軸が直交する方向にラック軸５と摺接可能にラック軸５の軸方向に当接設置されている。さらに、ローラ９０とローラ１００を支持するホルダー９２をラック軸５に押し付ける押圧部材としての付勢バネ４２とを備えている。ホルダー９２は、略円柱状に形成されるとともに、ラックガイド収容部３２内において、ラック軸５及びピニオン軸１０の軸方向と略直交する方向、すなわちラック軸５に対して接離する接離方向に移動可能に収容されている。
【００２３】
ラックガイド収容部３２におけるラックハウジング２３の外部に開口した外部開口端４６は、略円板状のキャップ４７が螺着されることにより閉塞されている。そして、付勢バネ４２は、ホルダー９２とキャップ４７との間に圧縮された状態で配置されており、ホルダー４１をラック軸５に押し付けている。具体的には、付勢バネ４２は、その一端がホルダー４１に設けられた凹部の底面９２ａに着座し、他端がキャップ４７の内面４７ａに着座している。これにより、ホルダー９２は、支持しているローラ９０およびローラ１００により、ラック軸５をピニオン軸１０側に押し付けつつ、往復動可能に支持する構成となっている。
【００２４】
ローラ９０には、ピニオン軸１０の軸線と平行にローラ９０の回転軸としてのピン９３が固定され、そのピン９３を中心にして、凹状の半径Ｒの曲率円筒面９０ａを有する円筒状の鋼製のローラ９０が回転可能に支持され、この凹状の円筒面９０ａがラック軸５に当接している。また、ローラ９０はピン９２との間に、２個の低摩擦材からなるすべり軸受９１が介挿されている。それぞれのすべり軸受９１はローラ９０をピン９２まわりに回転可能に支持する円筒状の円筒部９１a、９１ｂとその円筒部の一方の端部に設けられてローラ９０の端部とホルダー９１の間に介挿するつば部９１ｃ、９１ｄからなり、このつば部でピニオン２２とラック２１の生じる歯のねじれや、ラック軸５の両端の転舵輪からの作用により生ずるローラ９０の軸方向のスラスト力を受ける。
【００２５】
また、ローラ１００も、ローラ９０と同様にピニオン軸１０の軸線と平行にローラ１００の回転軸としてのピン９３が固定され、そのピン９３を中心にして、凹状の半径Ｒの曲率円筒面９０ａを有する円筒状の鋼製のローラ１００が回転可能に支持され、この凹状の円筒面１００ａがラック軸５に当接している。また、ローラ１００はピン１０３との間に、２個の低摩擦材からなるすべり軸受１０１が介挿されている。それぞれのすべり軸受１０１はローラ９０と同様にローラ１００をピン１０３まわりに回転可能に支持されて、ピニオン歯２２とラック歯２１の生じる歯のねじれや、ラック軸５の両端の転舵輪からの作用により生ずるローラ９０の軸方向のスラスト力を受ける。
【００２６】
そして、本実施形態でも、図６に示すようにローラ９０およびローラ１００のラック軸５と反対側にラック軸５の軸方向にホルダー９２に圧入固定されたピン１０６に回転可能に支承している変位規制部材としてのロ−ラ１０５を設けているが、ローラ１０５の中央部の断面が半径Ｒの曲率の円弧状の円周部１０５ａの外周面中央部に、断面矩形の円周溝１０５ｂを設け、そこにはＯリングからなる弾性部材９９が収容され、この弾性部材９９がローラ９０およびローラ１００の外周に弾性的に当接している。
【００２７】
この構成によれば、ローラ１０５に装着した弾性部材９９の摩擦力により、ローラ９０およびローラ１００が同時にスベリを発生せずに転がるため、ローラ１０５は回転時の摩擦抵抗が低減でき、ローラ９０およびローラ１００の幅方向の移動を抑える働きをしながら、ラック軸が幅方向に揺動することを十分に抑制でき、ローラ９０およびローラ１００の両側とホルダー９２との間の隙間が路面の状態により変動せず安定するため、操舵フィーリングが低下することがない。これにより、ラック軸５の幅方向の移動をラック軸５の軸方向に一直線に抑制できる。
【００２８】
なお、弾性体９９はローラ９０およびローラ１００に設置してもよく、数も複数設けてもよく、より、摩擦力により、完全転がりになるため、摩擦抵抗が低減して効果が増大できる。
【符号の説明】
【００２９】
１…ラックアンドピニオン式ステアリング装置、４…ラックアンドピニオン機構、５…ラック軸、１０…ピニオン軸、２１…ラック、２２…ピニオン、２３…ラックハウジング、２４…ラックガイド機構、３１…ピニオン収容部、３２…ラックガイド収容部、３２ａ，５５ａ…内周面、４１…ホルダー、４２…付勢バネ、４６…外部開口端、４７…キャップ、５６…噛合部、６０，７０…ローラ、６３，７３…ピン、６５、１０５…変位規制ローラ、８０…ガイドプレート
【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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