(57)【要約】【課題】ラックガイドにローラを用いたステアリング装置において、悪路などの凹凸路面を走行中に操舵しても操舵フィーリングが低下しない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、前記ラック軸５の背面に設けられたローラ６０と、このローラ６０の回転軸６２を前記ラックの両側で支承するホルダー４１と、前記ホルダー４１をピニオン２２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４１に前記ローラ６０の回転軸と直交するように設けられた変位規制部材６５を、前記ローラ６０に摺接可能に係合させた。【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、前記ラック軸の背面に設けられたローラと、このローラの回転軸を前記ラックの両側で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直交するように設けられた前記ローラの回転軸の方向へ変位を規制する変位規制部材を、前記ローラに摺接可能に係合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に設けられた断面が円弧状の円周溝と摺接するピン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歯と転舵輪に連結したラック軸に形成したラック歯が、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には、ラック軸の背面（ラック歯を設けた側とは反対側）に、ラック軸の摺動をガイドするラックガイドが設けられ、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に設けたスプリングの押圧力により、ピニオン歯とラック歯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、このローラはすべり軸受を介して、このローラの両側に延伸するホルダーにより回転支持されている。これにより、ラック軸の軸方向の移動に応じローラが回転してラック軸を支承する。（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構造のため、ローラとホルダーおよびすべり軸受との隙間が必要となる。このため、悪路などの凹凸路面を走行した際には、ラック軸に連結された転舵輪からの逆入力により、ラック軸にスラスト力が作用する場合がある。すると、このスラスト力により、ローラとホルダーおよびすべり軸受の隙間分だけローラがラック軸の幅方向（ローラの回転軸の方向）に移動し、ローラとラック軸が傾き揺動する。この状態で操舵すると、ローラとすべり軸受の隙間がなくなり、その結果、各間の摩擦が増大し、ローラが回転しにくくなり、操舵フィーリングが低下する場合がある。
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、ラックガイドにローラを用いたステアリング装置において、悪路などの凹凸路面を走行中に操舵しても操舵フィーリングが低下しない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、前記ラック軸の背面に設けられたローラと、このローラの回転軸を前記ラックの両側で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直交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、前記ローラに摺接可能に係合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の回転軸の方向の変位を規制しているため、ローラとホルダーおよびすべり軸受の各間の隙間が変わらないので、ローラとホルダーおよびすべり軸受の各間の摩擦トルクが増大せず、操舵フィーリングが低下することがない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に設けられた断面が円弧状の円周溝と摺接するピン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、固定ピンにより、ローラの円弧状の円周溝に小さい接触面積で摺接するため、摩擦を小さくしながら確実にローラの回転軸の方向の変位を制限でき、ローラがラック軸の幅方向に移動するのを確実に防止することができ、ローラとホルダーおよびすべり軸受の各間の摩擦トルクが増大しないので操舵フィーリングが低下することがない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。
【発明の効果】
【０００８】
ラックガイドにローラを用いたステアリング装置において、悪路などの凹凸路面を走行中に操舵しても操舵フィーリングが低下しない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３実施形態のラックガイド機構を示す拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１実施形態）
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歯２１とピニオン軸１０に形成されたピニオン歯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、ピニオン歯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ローラ６０を有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、ピニオン歯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を軸方向に往復動可能に支持するローラ６０と、ローラ６０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】
ローラ６０には、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６２が固定され、そのピン６２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に摺接している。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６０の軸方向のスラスト力を受ける。なお、本実施形態では、図４に示すようにローラ６０の中央部には断面が半径ｒの曲率の円弧状の円周溝部６０ｂが形成されており、この円周溝部６０ｂ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６５の円周面６５ａが摺接している。このピン６５により、ローラ６０はピン６２の軸方向の移動が制限される。
【００１７】
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。
【００１８】
上記構成によれば、ローラ６０の外周面６０ａに形成された円周溝６０ｂにピン６５の円周面が摺接しているので、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のピン６５が軸方向の移動を規制することができる。これにより、ローラ６０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。
【００１９】
（第２実施形態）
次に、ラック軸の支持荷重が大きく複数のローラ（本実施形態は２個）を使用して本発明を具体化した第２実施形態を図面に従って説明する。なお、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。
【００２０】
図５に示すように、本実施形態のラックガイド機構において、ローラ７０が２個ラック軸５の軸方向に設置されている。各ローラ７０には、第１実施形態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７２が固定され、そのピン７２を中心にして、凹状の半径Ｒの曲率円筒面７０ａ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に摺接している。また、ローラ７０はピン７２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。ラック軸５は２個のローラ７０に回転可能に支持されている。また、ローラ７０の外周面７０ａに形成された円周溝７０ｂが形成されており、ラックホルダー５１に圧入固定されたピン７５の円周面７５ａが摺接している。
【００２１】
本実施形態によれば、ラック軸５にかかる荷重が増えてローラ７０が２個に増える場合でも、ローラ７０とすべり軸受７１との摩擦抵抗が小さくなり、スムーズに回転し、ローラ７０の回転が安定することになり、ローラ７０の両側とホルダー５１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確実に抑制できる。
【００２２】
（第３実施形態）
また、さらにラック軸の支持荷重が大きくなる場合に、複数のピンを使用して本発明を具体化した第３実施形態を図面に従って説明する。なお、説明の便宜上、同一の構成については上記第１、２の実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２３】
図６に示すように、本実施形態のラックガイド機構において、ラック軸５を軸方向に往復動可能に支持するローラ８０を備えている。ローラ８０は第１実施形態と同様にピニオン軸１０の軸線と平行にローラ８０の回転軸としてのピン８２が固定され、そのピン８２を中心にして、凹状の半径Ｒの曲率円筒面８０ａを有する円筒状の鋼製のローラ８０が回転可能に支持され、この凹状の円筒面８０ａがラック軸５に摺接している。また、ローラ８０はピン８２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。一方、ラック軸５を回転可能に支持しているローラ８０の外周面８０ａと側面部８０ｂとの左右端部に曲率半径ｒの断面が円弧状の円周溝部８０ｃが形成されており、ラックホルダー８１にそれぞれラック軸５の軸方向と平行に圧入固定された２個のピン８５の円周面８５ａが摺接している。これらのピン８５により、ローラ８０は軸方向の移動が制限される。
【００２４】
本実施形態によれば、ローラ８０を支持するピン８５がローラ８０の左右に２個に配設されることにより、ローラ８０の傾きを伴う軸方向の移動の場合にも、２個のピン８５がロ−ラ８０の左右で傾きと軸方向の移動を同時に規制することができるため、これにより、ローラ８０は軸方向の移動をより確実に規制することができる。これにより、ローラ８０の両側とホルダー８１との間の隙間の変動を規制することができ、ローラ８０とすべり軸受９１との摩擦抵抗が小さくなり、ローラ８０の回転が安定することになり、ローラ８０の両側とホルダー９１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。
【符号の説明】
【００２５】
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…ラック歯、２２…ピニオン歯、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…ローラ、６２…ピン、６５…固定ピン
【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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