ラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置
【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、その内部のピン挿入溝１７ｂ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２０はピン１８を介してラックガイドホルダ１７の内部に配置され、ローラ２０の外周面がラック軸１５の背面に転がり接触する。ピン１８は中央部は断面円形で、両端部とその付近は軸方向に沿ってその一部が削られ平面部１８ｂが形成されている。ピン両端部とその付近の平面部１８ｂとラックガイドホルダ１７のピン挿入溝１７ｂの平面に形成された底面１７ｃとが面接触するから、接触面積が従来の線接触に比較して飛躍的に拡大して接触面圧が低下し、ラックガイドホルダ１７の変形を防止することができる。
【解決手段】 ラックガイド１６は、ラックガイドホルダ１７と、その内部のピン挿入溝１７ｂ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２０はピン１８を介してラックガイドホルダ１７の内部に配置され、ローラ２０の外周面がラック軸１５の背面に転がり接触する。ピン１８は中央部は断面円形で、両端部とその付近は軸方向に沿ってその一部が削られ平面部１８ｂが形成されている。ピン両端部とその付近の平面部１８ｂとラックガイドホルダ１７のピン挿入溝１７ｂの平面に形成された底面１７ｃとが面接触するから、接触面積が従来の線接触に比較して飛躍的に拡大して接触面圧が低下し、ラックガイドホルダ１７の変形を防止することができる。
【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、ラック軸の背面を噛合方向に弾性体、例えばばねなどを利用して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。
【０００４】
また、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と、ラック軸をローラで支承する転がり形式のものがあり、転がり形式のものでは、ローラを支持するピンをラックガイドホルダに設けたピン挿入溝により支承するように構成されている（特許文献１参照）。
【０００５】
上記した転がり形式のラックガイドでは、車両走行時の振動等がタイロッドを経てラック軸に伝達され、ラック軸に接触するローラだけでなく、ローラを支持するピンをラックガイドホルダにも大きな荷重が作用し、ローラを支持するピンとラックガイドホルダとの間の面圧が増大する。
【０００６】
ラック軸に伝達される車両走行時の振動等による不都合を改善する手段としては、ローラとラックガイドホルダとの間に弾性体を備えたブッシュ（滑り軸受）を介在させたものが提案されている（特許文献２参照）。
【０００７】
図９は、上記した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１００の構成の一例を説明する断面図、図１０（ａ）は図９のＡ−Ａ線に沿った部分断面図、図１０（ｂ）は図９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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。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。
【００１４】
図１２は、ローラとピンとの間に弾性体を備えたブッシュ（滑り軸受）を介在させた転がり形式のラックガイドの一例を説明する断面図、図１３は、ローラのピン挿入孔に弾性体を備えたブッシュ（滑り軸受）を挿入したローラの構成を説明する断面図である（特許文献２参照）。
【００１５】
図９に示す構成と同一部材には同一符号を付して、詳細な説明は省略するが、この構成においても、ハウジング１０１の内部にラック軸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している。
【００１６】
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）には内面にねじが形成され、調整スクリュー１１２が螺合している。
【００１７】
ラックガイドホルダ１０７には、ピニオン軸の軸心に平行にピン１０８が配置されており、ピン１０８には、滑り軸受として機能するブッシュ２１０が挿入され、外周面が鼓状に形成されたローラ１１０が回転自在に支持されている。ブッシュ２１０は、低摩擦材料で構成されたつば部２１０ａと円筒部２１０ｂとからなり、その外表面は弾性体２１０ｃが固定されている。
【００１８】
ステアリング機構が作動するとき、ブッシュ２１０の低摩擦材料で構成されたつば部２１０ａと円筒部２１０ｂとがローラ１１０の回転方向の摩擦抵抗を軽減するほか、ローラ１１０にスラスト方向の力が作用したとき、弾性体２１０ｃがラックガイドホルダ１０７とローラ１１０との間の摩擦抵抗を軽減する。
【００１９】
このほか、操舵の安定性を向上させる目的で、ラック軸を弾性体を介在させることなく車体フレームに固定する手段も知られているが、車両走行時の振動等が前記したローラとラックガイドホルダとの間に弾性体を備えたブッシュ（滑り軸受）を介在させた構成のものよりもラック軸に伝達されやすく、ローラを支持するピンとラックガイドホルダのピン受部との間の接触面圧を増大させる原因となっている。
【特許文献１】特開２００４−３４８２９号公報。
【特許文献２】特開平１１−１０５７１７号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
図９及び図１０で説明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。即ち、従来のラックガイドでは、図１１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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
また、図１２及び図１３で説明した従来のラックガイドは、ピン１０８とローラ１１０との間に弾性体を備えたブッシュを挿入したもので、ピン１０８とラックガイドホルダ１０７のピン受部とは直接接触しているから、車両走行時の振動等が両者の接触面に繰り返し加わると接触面が徐々に押し潰されガタ付きが生じるから、ラックとピニオンとの噛合面方向の押圧力も低下し、バックラッシュの増加、歯打ち音（ラトル音）の発生を招くという不都合があった。
【００２４】
さらに、従来の円柱形状のピンと、これに適合したラックガイドホルダ側のピン受部の形状によっては、部品の加工精度の点から両者が完全な面接触にすることはできず、作動初期状態では線接触となるから、接触面圧が高くなるという不都合を解決することができない。
【００２５】
接触面圧を低下させるためには、ピンの直径を大きくするという方法もあるが、ピンの直径を大きくするとローラの直径も大きくなるという不都合が発生し、また、ピンの長さを長くするという方法ではラックガイドホルダが大きくなるという不都合が発生する。
【００２６】
さらに、ラック軸を弾性体を介在させることなく車体フレームに固定する手段では、車両走行時の振動等が減衰されないのでローラを支持するピンの面圧を増大させることになり、やはりバックラッシュの増加、歯打ち音（ラトル音）の発生を招くという不都合を解決することができない。
【００２７】
この発明は、上記した不都合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】
【００２８】
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、ローラでラック軸の背面をラックとピニオンとの噛合方向に向けて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、前記ラックとピニオンとの噛合方向に向けて移動可能に配置され、その内部にピン挿入溝が形成されたラックガイドホルダと、前記ローラが回転自在に装着され、前記ラックガイドホルダのピン挿入溝に配置されるピンとから構成され、前記ラックガイドホルダのピン挿入溝とピンとは平面に形成された接触面を備え、前記ピン挿入溝側の接触面と前記ピン側の接触面との面接触により前記ローラに作用する負荷を支承するように構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。
【００２９】
そして、前記ラックガイドホルダのピン挿入溝と前記ピンとは、それぞれが平面に形成された接触面を備える。
【００３０】
この場合、前記ラックガイドホルダのピン挿入溝は前記ラック軸の背面を押圧する押圧力の作用方向に対して垂直に交差する平面に形成された接触面を備え、前記ピンは中央部分が断面円形で、ピン軸方向の両端部がピン軸に対して平行に削られて平面に形成された接触面を備えるものとする。
【００３１】
また、前記ラックガイドホルダのピン挿入溝は断面Ｖ字状に配置された２つの平面で構成された溝状の接触面を備え、前記ピンは断面逆Ｖ字状に配置された２つの平面で構成された凸条からなる接触面を備えるように構成してもよい。
【００３２】
この場合、前記ラックガイドホルダのピン挿入溝は前記ラック軸の背面を押圧する押圧力の作用方向に対して傾斜し、且つラック軸の軸心に直交する方向に伸びる２つの平面で構成された溝状の接触面を備え、前記ピンは中央部分が断面円形で、両端部がピン軸方向に伸びる２つの平面で構成された凸条からなる接触面を備えるものとする。
【００３３】
請求項６の発明は、ローラでラック軸の背面をラックとピニオンとの噛合方向に向けて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、前記ラックとピニオンとの噛合方向に向けて移動可能に配置され、その内部に形成されたピン挿入溝にピン受部材が配置されたラックガイドホルダと、前記ローラが回転自在に装着され前記ピン受部材に支承されるピンとから構成され、前記ラックガイドホルダのピン挿入溝はその底面が平面に形成された接触面を備え、前記ピン受部材はその底面が平面に形成された接触面を備え、前記ピン挿入溝の接触面とピン受部材の接触面との面接触により前記ローラに作用する負荷を支承するように構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。
【００３４】
そして、前記ラックガイドホルダのピン挿入溝は、前記ラック軸の背面を押圧する押圧力の作用方向に平行でラックガイドホルダの内面の直径方向に対向する位置に形成された底面が平面からなる接触面である矩形断面の２つの溝に、それぞれ底面が平面に形成された接触面で反対側の端部がそれぞれ前記ピンの外径に適合した断面円弧状のピン支承面を備えたピン受部材を装着する。
【００３５】
また、前記ラックガイドホルダのピン挿入溝は、前記ラック軸の背面を押圧する押圧力の作用方向に平行でラックガイドホルダの内面の直径方向に対向する位置に形成された底面が平面からなる接触面である矩形断面の２つの溝に、全体がＵ字状に形成され、底面が平面に形成された接触面でＵ字状の端部がそれぞれ前記ピンの外径に適合した断面円弧状のピン支承面を備えたピン受部材を装着してもよい。
【発明の効果】
【００３６】
以上説明したとおり、請求項１の発明では、ラックガイドホルダのピン挿入溝とピンとは平面に形成された接触面を備え、ピン挿入溝側の接触面とピン側の接触面との面接触により前記ローラに作用する負荷を支承するように構成されている。この構成によれば、従来のラックガイドよりもローラに作用する負荷を支承する接触面積が格段に大きくなり、接触面圧を大幅に低下させることができるから、ラックガイドホルダの変形を防止し、ラックガイド可動量の増加を抑えることができ、バックラッシュの増加、歯打ち音（ラトル音）の発生を防止することができるという顕著な効果を奏するものである。
【００３７】
また、請求項６の発明では、ラックガイドホルダのピン挿入溝はその底面が平面に形成された接触面を備え、ピン挿入溝に装着されるピン受部材はその底面が平面に形成された接触面を備え、前記ピン挿入溝の接触面とピン受部材の接触面との面接触により前記ローラに作用する負荷を支承するように構成されている。そして、ピン受部材は、ラックガイドホルダよりも硬度の高い材料で構成することにより、荷重による変形を防止するように構成するとよい。
【００３８】
この構成においても、従来のラックガイドよりもローラに作用する負荷を支承する接触面積が格段に大きくなり、接触面圧を大幅に低下させることができるから、ラックガイドホルダの変形を防止し、ラックガイド可動量の増加を抑えることができ、バックラッシュの増加、歯打ち音（ラトル音）の発生を防止することができるという顕著な効果を奏するものである。
【００３９】
また、請求項１及び請求項６の発明によれば、ピンの直径を大きくすることなく接触面圧を低下させることができるから、ラックガイドホルダを大きくすることなく小型に纏めることが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】
【００４０】
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。
【００４１】
［第１の実施の形態］
図１は、この発明の第１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構成を説明する断面図、図２はそのラックガイドホルダのピン軸方向から見た断面図で、図２（ａ）はラックガイドホルダ及びピンのピン軸方向から見た断面図、図２（ｂ）はラックガイドホルダとピンとの接触状態を説明する拡大断面図である。
【００４２】
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１７ａに形成されたピン挿入溝１７ｂ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１９が圧入され、外周面が鼓状に形成されたローラ２０から構成される。
【００４３】
前記ローラ２０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、鼓状に形成されたローラ２０の外周面は、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に構成されている。
【００４４】
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。
【００４５】
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、調整スクリュー１３とラックガイドホルダ１７との間には皿ばね１３ａが配置されていて、調整スクリュー１３をねじ込むと、皿ばね１３ａを介して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いる。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１５ａとピニオン軸１４のピニオン歯１４ａとの噛合状態を適正に調整することができる。
【００４６】
次に、ピン１８と、ラックガイドホルダ１７の内部空間に形成されたピン挿入溝１７ｂの構成について説明する。
【００４７】
ピン１８は、図１にピン軸に沿った方向の断面が示され、図２にピンの断面が示されているように、その中央部１８ａは断面が円形に形成され、ニードルベアリング１９を介してローラ２０を回転自在に支持するように構成されている。ピン１８の両端部とその付近は、それぞれ円形断面の一部がピン軸に平行な平面に沿って削り取られた平面からなる接触面１８ｂが形成されている。即ち、ピン１８は中央部は円柱状１８ａ、両端部とその付近はカマボコ状で、カマボコ状に削り取られた下側の面が接触面１８ｂとなる。
【００４８】
一方、ラックガイドホルダ１７は、図１、図２に示されるように、外形が略円筒状に形成された部材であって、その中央部分には、内部に収容されるローラ２０の形状に沿った形状の、底面が半円筒状でその上に矩形断面の孔が繋がる内部空間１７ａが形成され、その内部空間１７ａのラックガイドホルダ１７の直径方向の左右には矩形断面の溝からなるピン挿入溝１７ｂが形成され、ピン挿入溝１７ｂの底面は前記したピン１８の両端部とその付近に形成された平面部１８ｂに当接する平面からなる接触面１７ｃが形成されている。
【００４９】
この構成によれば、ピン１８の両端部とその付近に形成された接触面１８ｂとラックガイドホルダ１７のピン挿入溝１７ｂの底面の接触面１７ｃとが面接触するから、接触面積が従来の線接触に比較して飛躍的に拡大して接触面圧が低下するので、ラックガイドホルダ１７の変形を防止することができる。従来は焼結材により構成されていたラックガイドホルダ１７を、アルミニウム合金等で作成することも可能となる。
【００５０】
また、ピン１８の両端部とその付近に設けた接触面１８ｂは、ピン１８の外径の１／２を削り取ると最大面積を得ることができるが、削り取った角部に曲げ応力が集中してピン１８の折れが懸念されるので、ピン１８の外径の１／４程度を削り取り、角部に集中する曲げ応力を緩和している。
【００５１】
［第２の実施の形態］
図３は、この発明の第２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構成を説明する断面図、図４はそのラックガイドホルダのピン軸方向から見た断面図で、図４（ａ）はラックガイドホルダ及びピンのピン軸方向から見た断面図、図４（ｂ）はラックガイドホルダとピンとの接触状態を説明する拡大断面図である。
【００５２】
第２の実施の形態は、第１の実施の形態のものにおいて、ピン１８と、ラックガイドホルダ１７の内部空間に形成されたピン挿入溝の構成が相違するだけであるから、第１の実施の形態のものと同一部材には同一符号を付して詳細な説明は省略し、相違点について説明する。
【００５３】
ピン１８は、その中央部１８ａは、円形断面に形成され、ニードルベアリング１９を介してローラ２０を回転自在に支持するように構成されている。また、ピン１８の両端部とその付近は、左右対称に断面逆Ｖ字状（例えば角度４５°）に配置された２つの平面で構成された凸条により接触面１８ｂが構成される。必要に応じてその先端が僅かに丸めることができる。
【００５４】
一方、ラックガイドホルダ１７は、図３、図４に示されるように、外形が略円筒状に形成された部材であって、その中央部分には、内部に収容されるローラ２０の形状に沿った形状の、底面が半円筒状でその上に矩形断面の孔からなる内部空間１７ａが形成され、その内部空間１７ａのラックガイドホルダ１７の直径方向の左右には、矩形断面の溝からなるピン挿入溝１７ｂが形成され、ピン挿入溝１７ｂの底面は断面Ｖ字状（例えば角度４５°）に配置された２つの平面で構成された溝状の接触面１７ｄが形成されている。
【００５５】
ピン挿入溝１７ｂの底面の断面Ｖ字状の溝状の接触面１７ｄは、前記したピン１８の両端部とその付近に形成された断面逆Ｖ字状の凸条の接触面１８ｂと当接する。
【００５６】
この構成によれば、ピン１８の両端部とその付近に形成された接触面１８ｂと、ラックガイドホルダ１７のピン挿入溝１７ｂの底面の接触面１７ｄとが面接触し、接触面積が従来の線接触に比較して飛躍的に拡大し、接触面圧が低下するので、ラックガイドホルダ１７の変形を防止することができる。
【００５７】
［第３の実施の形態］
図５は、この発明の第３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構成を説明する部分断面図、図６はそのラックガイドホルダ部分をピンの軸方向から見た断面図で、図６（ａ）はラックガイドホルダ及びピンのピン軸方向から見た断面図、図６（ｂ）はラックガイドホルダとピンとの接触状態を説明する拡大断面図である。
【００５８】
第３の実施の形態のラックガイドは、第１の実施の形態のラックガイドにおいて、ピンと、ラックガイドホルダ１７の内部空間に形成されたピン挿入溝の構成が相違するだけであるから、第１の実施の形態のものと同一部材には同一符号を付して詳細な説明は省略し、相違点について説明する。
【００５９】
ピン１８と、ラックガイドホルダ１７の内部空間に形成されたピン挿入溝の構成について説明する。ピン１８は、図５、図６に示すように断面円形のピンで、従来の構成のピンと変わらない。
【００６０】
一方、ラックガイドホルダ１７は、図５、図６に示すように、外形が略円筒状に形成された部材であって、その中央部分には、内部に収容されるローラ２０の形状に沿った形状の、底面が半円筒状でその上に矩形断面の孔からなる内部空間１７ａが形成され、その内部空間１７ａのラックガイドホルダ１７の直径方向の左右には、それぞれ矩形断面の溝からなるピン挿入溝１７ｆが形成されている。
【００６１】
そして、ピン挿入溝１７ｆの底面は平面からなる接触面１７ｅに形成され、ピン挿入溝１７ｆにはそれぞれピン１８を受けるピン受部材２１ａが装着される。ピン受部材２１ａのピン１８を受ける側は、ピン１８の外径に適合した断面円弧状のピン支承面２１ｃに形成され、ピン挿入溝１７ｆの底面に当接する側は平面からなる接触面２１ｅに形成されている。ピン受部材２１ａは、ラックガイドホルダ１７よりも硬度の高い材料で構成し、荷重による変形を防ぐものとする。
【００６２】
ピン挿入溝１７ｆの底面の接触面１７ｅはラックガイドホルダ１７側の接触面を構成し、ピン受部材２１ａの底面の接触面２１ｅはピン受部材２１ａ側の接触面を構成し、ラックガイドホルダ側の接触面とピン受部材側の接触面とが面接触し、ピン１８に加わる負荷をピン受部材２１ａを介してラックガイドホルダ１７に伝達する。
【００６３】
この構成によれば、ピン１８は断面円形の単純な構成のピンを使用することができ、また、ラックガイドホルダ１７の底面の接触面１７ｅとピン受部材２１ａの底面の接触面２１ｅとが面接触するから、接触面積が従来の線接触に比較して飛躍的に拡大し、接触面圧が低下するので、ラックガイドホルダ１７の変形を防止することができるから、従来は焼結材により構成されていたラックガイドホルダ１７を、アルミニウム合金等で作成することも可能となる。
【００６４】
［第４の実施の形態］
図７は、この発明の第４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構成を説明する部分断面図、図８はそのラックガイドホルダ部分をピンの軸方向から見た断面図で、図８（ａ）はラックガイドホルダ及びピンのピン軸方向から見た断面図、図８（ｂ）はラックガイドホルダとピンとの接触状態を説明する拡大断面図である。
【００６５】
第４の実施の形態のラックガイドは、第１、第２の実施の形態のラックガイドと略同じ構成であり、ピンと、ラックガイドホルダ１７の内部空間に形成されたピン挿入溝に挿入されるピン受部材の構成が相違するだけであるから、第１、第２の実施の形態のものと同一部材には同一符号を付して詳細な説明は省略し、相違点について説明する。
【００６６】
ピン１８と、ラックガイドホルダ１７の内部空間に形成されたピン挿入溝の構成について説明する。ピン１８は、図７、図８に示すように断面円形のピンで、従来の構成のピンと変わらない。
【００６７】
一方、ラックガイドホルダ１７は、図７、図８に示すように、外形が略円筒状に形成された部材であって、その中央部分には、内部に収容されるローラ２０の形状に沿った形状の、底面が半円筒状でその上に矩形断面の孔からなる内部空間１７ａが形成される。
【００６８】
内部空間１７ａのラックガイドホルダ１７の直径方向の左右にはそれぞれ矩形断面の溝からなるピン挿入溝１７ｆが形成され、ピン挿入溝１７ｆの底面は連続した平面からなる接触面１７ｅに形成され、全体としてラックガイドホルダ１７の側面及び底面に所定幅の枠状の溝からなるピン挿入溝１７Ｗが構成され、ピン挿入溝１７Ｗにはピン１８を支承するピン受部材２２が装着される。
【００６９】
ピン受部材２２は、先に第３実施例で説明した２つのピン受部材２１ａの底面を一体に連結して全体がＵ字状に構成されており、ピン受部材２２のピン１８を受ける側は、ピン１８の外径に適合した断面円弧状の湾曲面からなるピン支承面２２ｃが形成され、ピン挿入溝１７Ｗの底面の接触面１７ｅに当接する側は平面からなる接触面２１ｅに形成されている。ピン受部材２２は、ラックガイドホルダ１７よりも硬度の高い材料で構成し、荷重による変形を防ぐものとする。
【００７０】
この構成によれば、ピン１８は断面円形の単純な構成のピンを使用することができ、また、ピン受部材２２が一個の部材で一体に構成されているので、複数部材で構成した場合のようにピン受部材の軸心のずれが生じるおそれがない。また、ラックガイドホルダ１７のピン挿入溝１７Ｗの底面が平面に形成されているのでピン受部材２２とは面接触するから、接触面積が従来の線接触に比較して飛躍的に拡大し、接触面圧が低下するので、ラックガイドホルダ１７の変形を防止することができる。また、ピン１８はピン受部材２２と接触し、ラックガイドホルダ１７とは直接接触しないので、従来は焼結材により構成されていたラックガイドホルダ１７を、アルミニウム合金等で作成することも可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
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の接触状態を線接触から面接触として接触面積を拡大し、ラックガイドホルダの変形を防止するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】第１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ホルダのピンの軸方向から見た断面図。
【図３】第２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ホルダのピンの軸方向から見た断面図。
【図５】第３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ホルダのピンの軸方向から見た断面図。
【図７】第４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ホルダのピンの軸方向から見た断面図。
【図９】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１０】図９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１１】図１０に示す従来のラックガイドのピン挿入溝とピンとの接触面を説明する図。
【図１２】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ラックガイドの他の構成を説明する断面図。
【図１３】図１２に示すラックガイドのピン挿入溝とピンの構成を説明する断面図。
【符号の説明】
【００７３】
１１ ハウジング
１２ ラックガイド案内部
１３ 調整スクリュー
１３ａ 皿ばね
１４ ピニオン軸
１４ａ ピニオン歯
１５ ラック軸
１５ａ ラック歯
１６ ラックガイド
１７ ラックガイドホルダ
１７ａ 内部空間
１７ｂ、１７ｆ ピン挿入溝
１７ｃ 接触面（平面の接触面）
１７ｄ 接触面（溝状の接触面）
１７ｅ 接触面（ピン挿入溝が連続平面からなる接触面）
１７Ｗ ピン挿入溝
１８ ピン
１８ａ 中央部（ピンの中央部）
１８ｂ 接触面（ピンの両端部とその付近の凸条の接触面）
１９ ニードルベアリング
２０ ローラ
２１ａ ピン受部材
２１ｃ、２２ｃ ピン支承面
２１ｅ 接触面（ピン挿入溝の底面の接触面）
２２ ピン受部材
【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、ラック軸の背面を噛合方向に弾性体、例えばばねなどを利用して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。
【０００４】
また、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と、ラック軸をローラで支承する転がり形式のものがあり、転がり形式のものでは、ローラを支持するピンをラックガイドホルダに設けたピン挿入溝により支承するように構成されている（特許文献１参照）。
【０００５】
上記した転がり形式のラックガイドでは、車両走行時の振動等がタイロッドを経てラック軸に伝達され、ラック軸に接触するローラだけでなく、ローラを支持するピンをラックガイドホルダにも大きな荷重が作用し、ローラを支持するピンとラックガイドホルダとの間の面圧が増大する。
【０００６】
ラック軸に伝達される車両走行時の振動等による不都合を改善する手段としては、ローラとラックガイドホルダとの間に弾性体を備えたブッシュ（滑り軸受）を介在させたものが提案されている（特許文献２参照）。
【０００７】
図９は、上記した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１００の構成の一例を説明する断面図、図１０（ａ）は図９のＡ−Ａ線に沿った部分断面図、図１０（ｂ）は図９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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。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。
【００１４】
図１２は、ローラとピンとの間に弾性体を備えたブッシュ（滑り軸受）を介在させた転がり形式のラックガイドの一例を説明する断面図、図１３は、ローラのピン挿入孔に弾性体を備えたブッシュ（滑り軸受）を挿入したローラの構成を説明する断面図である（特許文献２参照）。
【００１５】
図９に示す構成と同一部材には同一符号を付して、詳細な説明は省略するが、この構成においても、ハウジング１０１の内部にラック軸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している。
【００１６】
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）には内面にねじが形成され、調整スクリュー１１２が螺合している。
【００１７】
ラックガイドホルダ１０７には、ピニオン軸の軸心に平行にピン１０８が配置されており、ピン１０８には、滑り軸受として機能するブッシュ２１０が挿入され、外周面が鼓状に形成されたローラ１１０が回転自在に支持されている。ブッシュ２１０は、低摩擦材料で構成されたつば部２１０ａと円筒部２１０ｂとからなり、その外表面は弾性体２１０ｃが固定されている。
【００１８】
ステアリング機構が作動するとき、ブッシュ２１０の低摩擦材料で構成されたつば部２１０ａと円筒部２１０ｂとがローラ１１０の回転方向の摩擦抵抗を軽減するほか、ローラ１１０にスラスト方向の力が作用したとき、弾性体２１０ｃがラックガイドホルダ１０７とローラ１１０との間の摩擦抵抗を軽減する。
【００１９】
このほか、操舵の安定性を向上させる目的で、ラック軸を弾性体を介在させることなく車体フレームに固定する手段も知られているが、車両走行時の振動等が前記したローラとラックガイドホルダとの間に弾性体を備えたブッシュ（滑り軸受）を介在させた構成のものよりもラック軸に伝達されやすく、ローラを支持するピンとラックガイドホルダのピン受部との間の接触面圧を増大させる原因となっている。
【特許文献１】特開２００４−３４８２９号公報。
【特許文献２】特開平１１−１０５７１７号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
図９及び図１０で説明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。即ち、従来のラックガイドでは、図１１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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
また、図１２及び図１３で説明した従来のラックガイドは、ピン１０８とローラ１１０との間に弾性体を備えたブッシュを挿入したもので、ピン１０８とラックガイドホルダ１０７のピン受部とは直接接触しているから、車両走行時の振動等が両者の接触面に繰り返し加わると接触面が徐々に押し潰されガタ付きが生じるから、ラックとピニオンとの噛合面方向の押圧力も低下し、バックラッシュの増加、歯打ち音（ラトル音）の発生を招くという不都合があった。
【００２４】
さらに、従来の円柱形状のピンと、これに適合したラックガイドホルダ側のピン受部の形状によっては、部品の加工精度の点から両者が完全な面接触にすることはできず、作動初期状態では線接触となるから、接触面圧が高くなるという不都合を解決することができない。
【００２５】
接触面圧を低下させるためには、ピンの直径を大きくするという方法もあるが、ピンの直径を大きくするとローラの直径も大きくなるという不都合が発生し、また、ピンの長さを長くするという方法ではラックガイドホルダが大きくなるという不都合が発生する。
【００２６】
さらに、ラック軸を弾性体を介在させることなく車体フレームに固定する手段では、車両走行時の振動等が減衰されないのでローラを支持するピンの面圧を増大させることになり、やはりバックラッシュの増加、歯打ち音（ラトル音）の発生を招くという不都合を解決することができない。
【００２７】
この発明は、上記した不都合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】
【００２８】
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、ローラでラック軸の背面をラックとピニオンとの噛合方向に向けて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、前記ラックとピニオンとの噛合方向に向けて移動可能に配置され、その内部にピン挿入溝が形成されたラックガイドホルダと、前記ローラが回転自在に装着され、前記ラックガイドホルダのピン挿入溝に配置されるピンとから構成され、前記ラックガイドホルダのピン挿入溝とピンとは平面に形成された接触面を備え、前記ピン挿入溝側の接触面と前記ピン側の接触面との面接触により前記ローラに作用する負荷を支承するように構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。
【００２９】
そして、前記ラックガイドホルダのピン挿入溝と前記ピンとは、それぞれが平面に形成された接触面を備える。
【００３０】
この場合、前記ラックガイドホルダのピン挿入溝は前記ラック軸の背面を押圧する押圧力の作用方向に対して垂直に交差する平面に形成された接触面を備え、前記ピンは中央部分が断面円形で、ピン軸方向の両端部がピン軸に対して平行に削られて平面に形成された接触面を備えるものとする。
【００３１】
また、前記ラックガイドホルダのピン挿入溝は断面Ｖ字状に配置された２つの平面で構成された溝状の接触面を備え、前記ピンは断面逆Ｖ字状に配置された２つの平面で構成された凸条からなる接触面を備えるように構成してもよい。
【００３２】
この場合、前記ラックガイドホルダのピン挿入溝は前記ラック軸の背面を押圧する押圧力の作用方向に対して傾斜し、且つラック軸の軸心に直交する方向に伸びる２つの平面で構成された溝状の接触面を備え、前記ピンは中央部分が断面円形で、両端部がピン軸方向に伸びる２つの平面で構成された凸条からなる接触面を備えるものとする。
【００３３】
請求項６の発明は、ローラでラック軸の背面をラックとピニオンとの噛合方向に向けて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、前記ラックとピニオンとの噛合方向に向けて移動可能に配置され、その内部に形成されたピン挿入溝にピン受部材が配置されたラックガイドホルダと、前記ローラが回転自在に装着され前記ピン受部材に支承されるピンとから構成され、前記ラックガイドホルダのピン挿入溝はその底面が平面に形成された接触面を備え、前記ピン受部材はその底面が平面に形成された接触面を備え、前記ピン挿入溝の接触面とピン受部材の接触面との面接触により前記ローラに作用する負荷を支承するように構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。
【００３４】
そして、前記ラックガイドホルダのピン挿入溝は、前記ラック軸の背面を押圧する押圧力の作用方向に平行でラックガイドホルダの内面の直径方向に対向する位置に形成された底面が平面からなる接触面である矩形断面の２つの溝に、それぞれ底面が平面に形成された接触面で反対側の端部がそれぞれ前記ピンの外径に適合した断面円弧状のピン支承面を備えたピン受部材を装着する。
【００３５】
また、前記ラックガイドホルダのピン挿入溝は、前記ラック軸の背面を押圧する押圧力の作用方向に平行でラックガイドホルダの内面の直径方向に対向する位置に形成された底面が平面からなる接触面である矩形断面の２つの溝に、全体がＵ字状に形成され、底面が平面に形成された接触面でＵ字状の端部がそれぞれ前記ピンの外径に適合した断面円弧状のピン支承面を備えたピン受部材を装着してもよい。
【発明の効果】
【００３６】
以上説明したとおり、請求項１の発明では、ラックガイドホルダのピン挿入溝とピンとは平面に形成された接触面を備え、ピン挿入溝側の接触面とピン側の接触面との面接触により前記ローラに作用する負荷を支承するように構成されている。この構成によれば、従来のラックガイドよりもローラに作用する負荷を支承する接触面積が格段に大きくなり、接触面圧を大幅に低下させることができるから、ラックガイドホルダの変形を防止し、ラックガイド可動量の増加を抑えることができ、バックラッシュの増加、歯打ち音（ラトル音）の発生を防止することができるという顕著な効果を奏するものである。
【００３７】
また、請求項６の発明では、ラックガイドホルダのピン挿入溝はその底面が平面に形成された接触面を備え、ピン挿入溝に装着されるピン受部材はその底面が平面に形成された接触面を備え、前記ピン挿入溝の接触面とピン受部材の接触面との面接触により前記ローラに作用する負荷を支承するように構成されている。そして、ピン受部材は、ラックガイドホルダよりも硬度の高い材料で構成することにより、荷重による変形を防止するように構成するとよい。
【００３８】
この構成においても、従来のラックガイドよりもローラに作用する負荷を支承する接触面積が格段に大きくなり、接触面圧を大幅に低下させることができるから、ラックガイドホルダの変形を防止し、ラックガイド可動量の増加を抑えることができ、バックラッシュの増加、歯打ち音（ラトル音）の発生を防止することができるという顕著な効果を奏するものである。
【００３９】
また、請求項１及び請求項６の発明によれば、ピンの直径を大きくすることなく接触面圧を低下させることができるから、ラックガイドホルダを大きくすることなく小型に纏めることが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】
【００４０】
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。
【００４１】
［第１の実施の形態］
図１は、この発明の第１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構成を説明する断面図、図２はそのラックガイドホルダのピン軸方向から見た断面図で、図２（ａ）はラックガイドホルダ及びピンのピン軸方向から見た断面図、図２（ｂ）はラックガイドホルダとピンとの接触状態を説明する拡大断面図である。
【００４２】
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１７ａに形成されたピン挿入溝１７ｂ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１９が圧入され、外周面が鼓状に形成されたローラ２０から構成される。
【００４３】
前記ローラ２０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、鼓状に形成されたローラ２０の外周面は、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に構成されている。
【００４４】
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。
【００４５】
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、調整スクリュー１３とラックガイドホルダ１７との間には皿ばね１３ａが配置されていて、調整スクリュー１３をねじ込むと、皿ばね１３ａを介して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いる。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１５ａとピニオン軸１４のピニオン歯１４ａとの噛合状態を適正に調整することができる。
【００４６】
次に、ピン１８と、ラックガイドホルダ１７の内部空間に形成されたピン挿入溝１７ｂの構成について説明する。
【００４７】
ピン１８は、図１にピン軸に沿った方向の断面が示され、図２にピンの断面が示されているように、その中央部１８ａは断面が円形に形成され、ニードルベアリング１９を介してローラ２０を回転自在に支持するように構成されている。ピン１８の両端部とその付近は、それぞれ円形断面の一部がピン軸に平行な平面に沿って削り取られた平面からなる接触面１８ｂが形成されている。即ち、ピン１８は中央部は円柱状１８ａ、両端部とその付近はカマボコ状で、カマボコ状に削り取られた下側の面が接触面１８ｂとなる。
【００４８】
一方、ラックガイドホルダ１７は、図１、図２に示されるように、外形が略円筒状に形成された部材であって、その中央部分には、内部に収容されるローラ２０の形状に沿った形状の、底面が半円筒状でその上に矩形断面の孔が繋がる内部空間１７ａが形成され、その内部空間１７ａのラックガイドホルダ１７の直径方向の左右には矩形断面の溝からなるピン挿入溝１７ｂが形成され、ピン挿入溝１７ｂの底面は前記したピン１８の両端部とその付近に形成された平面部１８ｂに当接する平面からなる接触面１７ｃが形成されている。
【００４９】
この構成によれば、ピン１８の両端部とその付近に形成された接触面１８ｂとラックガイドホルダ１７のピン挿入溝１７ｂの底面の接触面１７ｃとが面接触するから、接触面積が従来の線接触に比較して飛躍的に拡大して接触面圧が低下するので、ラックガイドホルダ１７の変形を防止することができる。従来は焼結材により構成されていたラックガイドホルダ１７を、アルミニウム合金等で作成することも可能となる。
【００５０】
また、ピン１８の両端部とその付近に設けた接触面１８ｂは、ピン１８の外径の１／２を削り取ると最大面積を得ることができるが、削り取った角部に曲げ応力が集中してピン１８の折れが懸念されるので、ピン１８の外径の１／４程度を削り取り、角部に集中する曲げ応力を緩和している。
【００５１】
［第２の実施の形態］
図３は、この発明の第２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構成を説明する断面図、図４はそのラックガイドホルダのピン軸方向から見た断面図で、図４（ａ）はラックガイドホルダ及びピンのピン軸方向から見た断面図、図４（ｂ）はラックガイドホルダとピンとの接触状態を説明する拡大断面図である。
【００５２】
第２の実施の形態は、第１の実施の形態のものにおいて、ピン１８と、ラックガイドホルダ１７の内部空間に形成されたピン挿入溝の構成が相違するだけであるから、第１の実施の形態のものと同一部材には同一符号を付して詳細な説明は省略し、相違点について説明する。
【００５３】
ピン１８は、その中央部１８ａは、円形断面に形成され、ニードルベアリング１９を介してローラ２０を回転自在に支持するように構成されている。また、ピン１８の両端部とその付近は、左右対称に断面逆Ｖ字状（例えば角度４５°）に配置された２つの平面で構成された凸条により接触面１８ｂが構成される。必要に応じてその先端が僅かに丸めることができる。
【００５４】
一方、ラックガイドホルダ１７は、図３、図４に示されるように、外形が略円筒状に形成された部材であって、その中央部分には、内部に収容されるローラ２０の形状に沿った形状の、底面が半円筒状でその上に矩形断面の孔からなる内部空間１７ａが形成され、その内部空間１７ａのラックガイドホルダ１７の直径方向の左右には、矩形断面の溝からなるピン挿入溝１７ｂが形成され、ピン挿入溝１７ｂの底面は断面Ｖ字状（例えば角度４５°）に配置された２つの平面で構成された溝状の接触面１７ｄが形成されている。
【００５５】
ピン挿入溝１７ｂの底面の断面Ｖ字状の溝状の接触面１７ｄは、前記したピン１８の両端部とその付近に形成された断面逆Ｖ字状の凸条の接触面１８ｂと当接する。
【００５６】
この構成によれば、ピン１８の両端部とその付近に形成された接触面１８ｂと、ラックガイドホルダ１７のピン挿入溝１７ｂの底面の接触面１７ｄとが面接触し、接触面積が従来の線接触に比較して飛躍的に拡大し、接触面圧が低下するので、ラックガイドホルダ１７の変形を防止することができる。
【００５７】
［第３の実施の形態］
図５は、この発明の第３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構成を説明する部分断面図、図６はそのラックガイドホルダ部分をピンの軸方向から見た断面図で、図６（ａ）はラックガイドホルダ及びピンのピン軸方向から見た断面図、図６（ｂ）はラックガイドホルダとピンとの接触状態を説明する拡大断面図である。
【００５８】
第３の実施の形態のラックガイドは、第１の実施の形態のラックガイドにおいて、ピンと、ラックガイドホルダ１７の内部空間に形成されたピン挿入溝の構成が相違するだけであるから、第１の実施の形態のものと同一部材には同一符号を付して詳細な説明は省略し、相違点について説明する。
【００５９】
ピン１８と、ラックガイドホルダ１７の内部空間に形成されたピン挿入溝の構成について説明する。ピン１８は、図５、図６に示すように断面円形のピンで、従来の構成のピンと変わらない。
【００６０】
一方、ラックガイドホルダ１７は、図５、図６に示すように、外形が略円筒状に形成された部材であって、その中央部分には、内部に収容されるローラ２０の形状に沿った形状の、底面が半円筒状でその上に矩形断面の孔からなる内部空間１７ａが形成され、その内部空間１７ａのラックガイドホルダ１７の直径方向の左右には、それぞれ矩形断面の溝からなるピン挿入溝１７ｆが形成されている。
【００６１】
そして、ピン挿入溝１７ｆの底面は平面からなる接触面１７ｅに形成され、ピン挿入溝１７ｆにはそれぞれピン１８を受けるピン受部材２１ａが装着される。ピン受部材２１ａのピン１８を受ける側は、ピン１８の外径に適合した断面円弧状のピン支承面２１ｃに形成され、ピン挿入溝１７ｆの底面に当接する側は平面からなる接触面２１ｅに形成されている。ピン受部材２１ａは、ラックガイドホルダ１７よりも硬度の高い材料で構成し、荷重による変形を防ぐものとする。
【００６２】
ピン挿入溝１７ｆの底面の接触面１７ｅはラックガイドホルダ１７側の接触面を構成し、ピン受部材２１ａの底面の接触面２１ｅはピン受部材２１ａ側の接触面を構成し、ラックガイドホルダ側の接触面とピン受部材側の接触面とが面接触し、ピン１８に加わる負荷をピン受部材２１ａを介してラックガイドホルダ１７に伝達する。
【００６３】
この構成によれば、ピン１８は断面円形の単純な構成のピンを使用することができ、また、ラックガイドホルダ１７の底面の接触面１７ｅとピン受部材２１ａの底面の接触面２１ｅとが面接触するから、接触面積が従来の線接触に比較して飛躍的に拡大し、接触面圧が低下するので、ラックガイドホルダ１７の変形を防止することができるから、従来は焼結材により構成されていたラックガイドホルダ１７を、アルミニウム合金等で作成することも可能となる。
【００６４】
［第４の実施の形態］
図７は、この発明の第４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構成を説明する部分断面図、図８はそのラックガイドホルダ部分をピンの軸方向から見た断面図で、図８（ａ）はラックガイドホルダ及びピンのピン軸方向から見た断面図、図８（ｂ）はラックガイドホルダとピンとの接触状態を説明する拡大断面図である。
【００６５】
第４の実施の形態のラックガイドは、第１、第２の実施の形態のラックガイドと略同じ構成であり、ピンと、ラックガイドホルダ１７の内部空間に形成されたピン挿入溝に挿入されるピン受部材の構成が相違するだけであるから、第１、第２の実施の形態のものと同一部材には同一符号を付して詳細な説明は省略し、相違点について説明する。
【００６６】
ピン１８と、ラックガイドホルダ１７の内部空間に形成されたピン挿入溝の構成について説明する。ピン１８は、図７、図８に示すように断面円形のピンで、従来の構成のピンと変わらない。
【００６７】
一方、ラックガイドホルダ１７は、図７、図８に示すように、外形が略円筒状に形成された部材であって、その中央部分には、内部に収容されるローラ２０の形状に沿った形状の、底面が半円筒状でその上に矩形断面の孔からなる内部空間１７ａが形成される。
【００６８】
内部空間１７ａのラックガイドホルダ１７の直径方向の左右にはそれぞれ矩形断面の溝からなるピン挿入溝１７ｆが形成され、ピン挿入溝１７ｆの底面は連続した平面からなる接触面１７ｅに形成され、全体としてラックガイドホルダ１７の側面及び底面に所定幅の枠状の溝からなるピン挿入溝１７Ｗが構成され、ピン挿入溝１７Ｗにはピン１８を支承するピン受部材２２が装着される。
【００６９】
ピン受部材２２は、先に第３実施例で説明した２つのピン受部材２１ａの底面を一体に連結して全体がＵ字状に構成されており、ピン受部材２２のピン１８を受ける側は、ピン１８の外径に適合した断面円弧状の湾曲面からなるピン支承面２２ｃが形成され、ピン挿入溝１７Ｗの底面の接触面１７ｅに当接する側は平面からなる接触面２１ｅに形成されている。ピン受部材２２は、ラックガイドホルダ１７よりも硬度の高い材料で構成し、荷重による変形を防ぐものとする。
【００７０】
この構成によれば、ピン１８は断面円形の単純な構成のピンを使用することができ、また、ピン受部材２２が一個の部材で一体に構成されているので、複数部材で構成した場合のようにピン受部材の軸心のずれが生じるおそれがない。また、ラックガイドホルダ１７のピン挿入溝１７Ｗの底面が平面に形成されているのでピン受部材２２とは面接触するから、接触面積が従来の線接触に比較して飛躍的に拡大し、接触面圧が低下するので、ラックガイドホルダ１７の変形を防止することができる。また、ピン１８はピン受部材２２と接触し、ラックガイドホルダ１７とは直接接触しないので、従来は焼結材により構成されていたラックガイドホルダ１７を、アルミニウム合金等で作成することも可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
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の接触状態を線接触から面接触として接触面積を拡大し、ラックガイドホルダの変形を防止するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】第１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ホルダのピンの軸方向から見た断面図。
【図３】第２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ホルダのピンの軸方向から見た断面図。
【図５】第３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ホルダのピンの軸方向から見た断面図。
【図７】第４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ホルダのピンの軸方向から見た断面図。
【図９】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１０】図９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１１】図１０に示す従来のラックガイドのピン挿入溝とピンとの接触面を説明する図。
【図１２】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ラックガイドの他の構成を説明する断面図。
【図１３】図１２に示すラックガイドのピン挿入溝とピンの構成を説明する断面図。
【符号の説明】
【００７３】
１１ ハウジング
１２ ラックガイド案内部
１３ 調整スクリュー
１３ａ 皿ばね
１４ ピニオン軸
１４ａ ピニオン歯
１５ ラック軸
１５ａ ラック歯
１６ ラックガイド
１７ ラックガイドホルダ
１７ａ 内部空間
１７ｂ、１７ｆ ピン挿入溝
１７ｃ 接触面（平面の接触面）
１７ｄ 接触面（溝状の接触面）
１７ｅ 接触面（ピン挿入溝が連続平面からなる接触面）
１７Ｗ ピン挿入溝
１８ ピン
１８ａ 中央部（ピンの中央部）
１８ｂ 接触面（ピンの両端部とその付近の凸条の接触面）
１９ ニードルベアリング
２０ ローラ
２１ａ ピン受部材
２１ｃ、２２ｃ ピン支承面
２１ｅ 接触面（ピン挿入溝の底面の接触面）
２２ ピン受部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローラでラック軸の背面をラックとピニオンとの噛合方向に向けて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、前記ラックとピニオンとの噛合方向に向けて移動可能に配置され、その内部にピン挿入溝が形成されたラックガイドホルダと、前記ローラが回転自在に装着され、前記ラックガイドホルダのピン挿入溝に配置されるピンとから構成され、
前記ラックガイドホルダのピン挿入溝とピンとは平面に形成された接触面を備え、
前記ピン挿入溝側の接触面と前記ピン側の接触面との面接触により前記ローラに作用する負荷を支承するように構成されていること
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】
前記ラックガイドホルダのピン挿入溝と前記ピンとは、それぞれが平面に形成された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】
前記ラックガイドホルダのピン挿入溝は前記ラック軸の背面を押圧する押圧力の作用方向に対して垂直に交差する平面に形成された接触面を備え、
前記ピンは中央部分が断面円形で、ピン軸方向の両端部がピン軸に対して平行に削られて平面に形成された接触面を備えること
を特徴とする請求項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】
前記ラックガイドホルダのピン挿入溝は断面Ｖ字状に配置された２つの平面で構成された溝状の接触面を備え、前記ピンは断面逆Ｖ字状に配置された２つの平面で構成された凸条からな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５】
前記ラックガイドホルダのピン挿入溝は前記ラック軸の背面を押圧する押圧力の作用方向に対して傾斜し、且つラック軸の軸心に直交する方向に伸びる２つの平面で構成された溝状の接触面を備え、
前記ピンは中央部分が断面円形で、両端部がピン軸方向に伸びる２つの平面で構成された凸条からなる接触面を備えること
を特徴とする請求項４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６】
ローラでラック軸の背面をラックとピニオンとの噛合方向に向けて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、前記ラックとピニオンとの噛合方向に向けて移動可能に配置され、その内部に形成されたピン挿入溝にピン受部材が配置されたラックガイドホルダと、前記ローラが回転自在に装着され前記ピン受部材に支承されるピンとから構成され、
前記ラックガイドホルダのピン挿入溝はその底面が平面に形成された接触面を備え、前記ピン受部材はその底面が平面に形成された接触面を備え、
前記ピン挿入溝の接触面とピン受部材の接触面との面接触により前記ローラに作用する負荷を支承するように構成されていること
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７】
前記ラックガイドホルダのピン挿入溝は、前記ラック軸の背面を押圧する押圧力の作用方向に平行でラックガイドホルダの内面の直径方向に対向する位置に形成された底面が平面からなる接触面である矩形断面の２つの溝に、それぞれ底面が平面に形成された接触面で反対側の端部がそれぞれ前記ピンの外径に適合した断面円弧状のピン支承面を備えたピン受部材が装着されていること
を特徴とする請求項６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８】
前記ラックガイドホルダのピン挿入溝は、前記ラック軸の背面を押圧する押圧力の作用方向に平行でラックガイドホルダの内面の直径方向に対向する位置に形成された底面が平面からなる接触面である矩形断面の２つの溝に、全体がＵ字状に形成され、底面が平面に形成された接触面でＵ字状の端部がそれぞれ前記ピンの外径に適合した断面円弧状のピン支承面を備えたピン受部材が装着されていること
を特徴とする請求項６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９】
前記ピン受部材は、ラックガイドホルダよりも硬度の高い材料で構成されていること
を特徴とする請求項６乃至８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。
【請求項１】
ローラでラック軸の背面をラックとピニオンとの噛合方向に向けて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、前記ラックとピニオンとの噛合方向に向けて移動可能に配置され、その内部にピン挿入溝が形成されたラックガイドホルダと、前記ローラが回転自在に装着され、前記ラックガイドホルダのピン挿入溝に配置されるピンとから構成され、
前記ラックガイドホルダのピン挿入溝とピンとは平面に形成された接触面を備え、
前記ピン挿入溝側の接触面と前記ピン側の接触面との面接触により前記ローラに作用する負荷を支承するように構成されていること
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】
前記ラックガイドホルダのピン挿入溝と前記ピンとは、それぞれが平面に形成された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】
前記ラックガイドホルダのピン挿入溝は前記ラック軸の背面を押圧する押圧力の作用方向に対して垂直に交差する平面に形成された接触面を備え、
前記ピンは中央部分が断面円形で、ピン軸方向の両端部がピン軸に対して平行に削られて平面に形成された接触面を備えること
を特徴とする請求項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】
前記ラックガイドホルダのピン挿入溝は断面Ｖ字状に配置された２つの平面で構成された溝状の接触面を備え、前記ピンは断面逆Ｖ字状に配置された２つの平面で構成された凸条からな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５】
前記ラックガイドホルダのピン挿入溝は前記ラック軸の背面を押圧する押圧力の作用方向に対して傾斜し、且つラック軸の軸心に直交する方向に伸びる２つの平面で構成された溝状の接触面を備え、
前記ピンは中央部分が断面円形で、両端部がピン軸方向に伸びる２つの平面で構成された凸条からなる接触面を備えること
を特徴とする請求項４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６】
ローラでラック軸の背面をラックとピニオンとの噛合方向に向けて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、前記ラックとピニオンとの噛合方向に向けて移動可能に配置され、その内部に形成されたピン挿入溝にピン受部材が配置されたラックガイドホルダと、前記ローラが回転自在に装着され前記ピン受部材に支承されるピンとから構成され、
前記ラックガイドホルダのピン挿入溝はその底面が平面に形成された接触面を備え、前記ピン受部材はその底面が平面に形成された接触面を備え、
前記ピン挿入溝の接触面とピン受部材の接触面との面接触により前記ローラに作用する負荷を支承するように構成されていること
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７】
前記ラックガイドホルダのピン挿入溝は、前記ラック軸の背面を押圧する押圧力の作用方向に平行でラックガイドホルダの内面の直径方向に対向する位置に形成された底面が平面からなる接触面である矩形断面の２つの溝に、それぞれ底面が平面に形成された接触面で反対側の端部がそれぞれ前記ピンの外径に適合した断面円弧状のピン支承面を備えたピン受部材が装着されていること
を特徴とする請求項６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８】
前記ラックガイドホルダのピン挿入溝は、前記ラック軸の背面を押圧する押圧力の作用方向に平行でラックガイドホルダの内面の直径方向に対向する位置に形成された底面が平面からなる接触面である矩形断面の２つの溝に、全体がＵ字状に形成され、底面が平面に形成された接触面でＵ字状の端部がそれぞれ前記ピンの外径に適合した断面円弧状のピン支承面を備えたピン受部材が装着されていること
を特徴とする請求項６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９】
前記ピン受部材は、ラックガイドホルダよりも硬度の高い材料で構成されていること
を特徴とする請求項６乃至８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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００７−６２３９７（Ｐ２００７−６２３９７Ａ）
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２４６９４４（Ｐ２００５−２４６９４４）
【出願日】平成１７年８月２９日（２００５．８．２９）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月２９日（２００５．８．２９）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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