JP2004114754A - ラックアンドピニオン式歯車装置 - Google Patents

Abstract

【課題】摩擦損失を小さくすること。
【解決手段】弾性部材６によってラック軌道１１に向けて押し付けられ、かつ内蔵する複数の転動体５をラック軌道１１と転がり接触させて、ラック１をラック１の軸方向に移動自在に支持するプレッシャーガイド４を備えている。したがって、ラック軌道１１と転動体５は、転がり摩擦するので、従来のプレッシャーパッドのすべり摩擦に比較して、摩擦損失を小さくすることができる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用操舵装置に用いられるラックアンドピニオン式歯車装置に関し、特に、電動式パワーステアリング機構を備えた自動車の操舵装置に好適なラックアンドピニオン式歯車装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のラックアンドピニオン式歯車装置のピニオン近傍におけるラック横断面の例を図１６に示す。ラックアンドピニオン式歯車装置は、自動車の操舵装置として広く用いられている。
【０００３】
図１６は、従来のラックアンドピニオン式歯車装置の横断面図である。図１７は、従来のラックの斜視図である。図１８は、従来のプレッシャーパッドの断面図及び側面図である。図１９は、従来の反ラック側支持部材の斜視図である。
【０００４】
ピニオンｂはシャフトに取り付けられ、軸受を介して支持体ｃに取り付けられ、ラックａと噛みあわされる。ラックａは、プレッシャーパッドｄによってピニオンｂと噛み合わされ、ラックａの軸方向に移動自在に支持されている。
【０００５】
ラックａとピニオンｂの噛合圧力は、静的釣り合い状態ではコイルばねｅの押し付け力によって発生する。しかし、ピニオンｂが急激に回転した場合や、ラックａの軸方向に大きな荷重がかかった場合は、静的釣り合い状態のコイルばねｅの押し付け力によるもの以上の噛合圧力が発生し、この場合はラック噛合部がラックａとピニオンｂの噛み合い深さが浅くなる方向に変位できるようになっている。
【０００６】
従来のラックの例を図１７に示す。ラックａは、両端にタイロッドを接続するためのピロボールジョイントｇ，ｈが取り付けられるようになっている。通常運転席側にラック噛合部ｉが設けられる。
【０００７】
ラックａは、ラック噛合部ｉの背面から、コイルばねｅや皿ばねのような弾性部材により、図１８の例に示すようなプレッシャーパッドｄを介して、ピニオンｂに噛み合わさった状態で押し付けられている。
【０００８】
ラックａは、プレッシャーパッドｄおよび図１９の例に示すような反ラック側支持部材ｊによって、ラックａの軸方向に移動自在に支持されている。プレッシャーパッドｄおよび反ラック側支持部材ｊのラックａとの接触面は、すべり摩擦で支持されているものが多い。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
弾性部材ｅによって付与されるプレッシャーパッドｄの押し付け力は、車両重量の小さな小型乗用車用のものでも５００ｋｇｆを超えるなど、非常に大きい。プレッシャーパッドｄのすべり面ｋには、摩擦係数の小さな樹脂材料を採用するなど、摩擦低減が図られているものの、すべり摩擦で支持されているので摩擦損失は小さくない。
【００１０】
車両重量が大きくなると、旋回時にラックａの軸方向にかかる力も大きくなるので、ラックａとピニオンｂの噛み合わせが外れないために、より大きな押し付け力が必要となり、摩擦損失もそれに比例して大きくなる。
【００１１】
近年の省エネルギー化の傾向に従い、自動車部品も効率の向上が図られている。従来油圧装置によっていたパワーステアリング装置も、効率を高くするために電動化が進んでいる。しかしながら、従来の油圧式パワーステアリング装置も電動パワーステアリング装置も、ラックアンドピニオン式歯車装置を用いている点は同じである。そこで、ラックアンドピニオン式歯車装置の摩擦損失を小さくすれば、電動パワーステアリング装置の効率を更に高めることができる。
【００１２】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、摩擦損失を小さくしたラックアンドピニオン式歯車装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の請求項１に係るラックアンドピニオン式歯車装置は、支持体に回転自在に支持されたピニオンと、ピニオンと噛合してピニオンの回転によって軸方向に移動し、かつ噛合圧力が高くなると噛合深さが浅くなる方向に変位可能で、かつ転動体と転がり接触する軌道をもつラックと、支持体およびラックの間に設けられラック部のピニオンへの押し付け力を発生する弾性部材とを備えたラックアンドピニオン式歯車装置において、
前記弾性部材によってラック軌道に向けて押し付けられ、かつ内蔵する複数の転動体を前記ラック軌道と転がり接触させて、前記ラックをラックの軸方向に移動自在に支持する押圧保持手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
このように、請求項１によれば、ラック軌道とガイド軌道との間に、複数の転動体を直線上に並べ、弾性部材によって、ラックをピニオン側に押し付ける押圧保持手段を用いている。ラック軌道と転動体およびガイド軌道と転動体は、転がり摩擦するので、従来のプレッシャーパッドのすべり摩擦に比較して、摩擦損失を小さくすることができる。
【００１５】
また、請求項２に係るラックアンドピニオン式歯車装置は、前記押圧保持手段に内蔵された転動体のラック軌道との接触長さは、前記ラックとピニオンの噛合圧力が高いときに長くなり、低いときに短くなる転動体を用いたことを特徴とする。
【００１６】
このように、請求項２によれば、ラックアンドピニオン式歯車装置をパワーステアリング装置に用いる場合、タイヤが路面から受ける力によってラックに衝撃的かつ大きな荷重がかかる場合がある。このような場合、ステアリングホイールが急激に回転する、あるいはパワーステアリング装置に大きな負荷がかかるといったことが起こる。
【００１７】
従来のプレッシャーパッドを用いたラックアンドピニオン式歯車装置では、プレッシャーパッドのすべり面の摩擦力が、運転者やパワーステアリング装置に伝わる負荷を緩和している。
【００１８】
しかし、押圧保持手段を用いた請求項１に係るラックアンドピニオン式歯車装置では、摩擦損失が非常に小さいので、タイヤが路面から受ける力が、直接運転者やパワーステアリング装置に伝わりやすい。
【００１９】
そこで、請求項２では、押圧保持手段に内蔵される転動体は、軌道との接触長さが、軽負荷時には短く、重負荷時には長くなる形状のものを用いている。従って、通常運転者がステアリングホイールを操作しているような軽負荷時には点接触に近く摩擦損失を小さく抑えることができ、ラックに衝撃的かつ大きな荷重がかかった重負荷時には線接触に近くなり、摩擦損失が大きくなるので、タイヤが路面から受ける力の運転者やパワーステアリング装置への伝達を緩和することができる。
【００２０】
さらに、請求項３に係るラックアンドピニオン式歯車装置は、前記ラックに転がり接触する転動体は、転動体の転がり方向が前記ピニオンの回転による前記ラックの移動方向に対して傾斜するように配置したことを特徴とする。
【００２１】
このように、請求項３によれば、ころの転がり方向をラック移動方向に対して傾斜して配置すると、接触長さが短い軽荷重時には、傾斜によるすべり摩擦力の影響は小さいので、ステアリングホイールの操作力は小さく抑えられるが、接触長さが長い重荷重時には、傾斜によるすべり摩擦の影響を大きくして、タイヤが路面から受ける力の運転者やパワーステアリング装置への伝達を積極的に緩和する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係るラックアンドピニオン式歯車装置を図面を参照しつつ説明する。
【００２３】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１のラックアンドピニオン式歯車装置のピニオン近傍での横断面図を図１乃至７に示す。
【００２４】
図１は、本発明の実施の形態１のラックアンドピニオン式歯車装置の横断面図である。図２は、本発明の実施の形態１のラックの斜視図である。図３は、本発明の実施の形態１のプレッシャーガイドの断面図及び側面図である。図４は、本発明の実施の形態１のプレッシャーガイドのガイド軌道形状の側面図である。
【００２５】
図５は、本発明の実施の形態１のプレッシャーガイドのころ配置図である。図６（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ、本発明の実施の形態１のころ形状の図である。図７は、軽負荷時と重負荷時の接触長さ変化の説明図である。
【００２６】
実施の形態１は、図１に示すように、はすば型のピニオン２を用いており、ピニオン２は、軸に取り付けられ、軸両端部は転がり軸受を介して、支持体３に支持されている。実施の形態１で、ラック１は、ピニオン２に噛み合わされて、二つのプレッシャーガイド４と反ラック側支持部材によって、ラック軸方向に移動自在に支持される。
【００２７】
実施の形態１は、図３に示した形状のプレッシャーガイド４をラック噛合部１０の背面にＶ字型に２つ配置して、それぞれを２つのコイルばね６の押し付け力によって、図２に示した形状のラックの２つのラック軌道１１に押し付け、ラック１をラック軸方向に移動自在に支持している。
【００２８】
プレッシャーガイド４をＶ字型に配置することで、ラック１に作用するピニオン軸方向の噛合力の分力を支持できる。実施の形態１では、プレッシャーガイド４に内蔵された複数のころ５は、ガイド４に対して図５のように平行に配置されている。実施の形態１では、図６（ｃ）に示す、軸方向に曲率をもった段付き型ころを用いている。
【００２９】
実施の形態１のラック１を図２に示す。図２のラック１には、両端にタイロッドを取り付けるためのピロボールジョイントの取付部１３が設けられ、ラック１の片側にラック噛合部１０が設けられ、ラック噛合部１０の裏側には、Ｖ字型に配置された２つの平坦なラック軌道１１が設けられ、ラック噛合部１０と反対の端に近い側には反ラック側支持部１２が設けられている。
【００３０】
Ｖ字型に配置された２つのラック軌道１１は、プレッシャーガイド４の転がり面の潤滑性をよくするために、どちらもラップ仕上げして、表面粗さを小さくしている。自動車の操舵装置として用いられるラックアンドピニオン式歯車装置は、路面から振動荷重を受けるので、図２のラックの材料には例えば特開平１１ー３０３８７４号公報のステンレス鋼材あるいは特開平１２ー２４０６６５号公報の鋼材などのような耐フレッチング性の良い材料を用いる。操舵装置は、自動車のボディ底面に近い部分に配置されることが多く、水の浸入などが十分に考えられるので、耐食性の強い材料を用いることが好ましい。従って、特開平１１ー３０３８７４号公報のステンレス鋼は特に好適である。
【００３１】
実施の形態１のプレッシャーガイドを図３に示す。図８のプレッシャーガイド４は、ガイド４とガイド蓋２３と複数のころ５とボルトからなる。ガイド４には、複数のころ５が循環するための経路が設けられている。複数のころ５を挟んでラック軌道１１に対向するガイド軌道２２は、潤滑性を良くする為にラップ仕上げされ、表面粗さを小さくしている。
【００３２】
ガイド４とガイド蓋２３の内側面には、ころ５の端部の直径の細い部分を案内する案内溝２１が設けられている。ガイド４とガイド蓋２３は、ボルト等で締結されて一体となり、ガイド４とガイド蓋２３が一体になった状態では、ころ５は、ころ端部を案内溝２１に保持されて、ガイド４から外れない。
【００３３】
ラックアンドピニオン式歯車装置でアッカーマン機構を作動させると、ラック１に曲げ応力が作用する。従って、図３のプレッシャーガイド４のガイド軌道２２の形状は、ラック１が曲げ変形を受けた場合にも、ころ５が平均的に荷重を受けやすいように、図４の用に中央部が凸な形状であることが好ましい。図３のプレッシャーガイド４に好適な材料は、図２のラックに用いた材料と同様である。
【００３４】
実施の形態１のころを図６（ｃ）に示す。図６（ｃ）のころは、軸方向に曲率をもつので、ラック１とピニオンの２噛合圧力が小さい時はころ中央部で接触し、ラック１とピニオン２の噛合圧力が大きい時は接触長さが長くなる。図６（ｃ）のころに好適な材料は、図２のラックに用いた材料と同様であるほか、更に耐フレッチング性を高めるため、ころ表面に窒化処理を施すなどの方法が考えられる。例えば、特開平１２ー１９９５２４号公報のステンレス鋼材などが特に好適である。
【００３５】
実施の形態１では、図６（ｃ）のころ５を用いたが、図３の案内溝２１に案内される直径の細い部分がころ端部に設けられているならば、図６（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ）のいずれの形状であってもよく、またこれら他にも軸方向に直径変化のないストレートころを用いても良い。ころ端部が案内溝で案内可能な形状ならば適宜変形改良等が可能である。
【００３６】
ただし、ラック１とピニオン２の噛合圧力が小さいときに接触長さが短くなり、逆にラック１とピニオン２の噛合圧力が大きいときに接触長さが長くなるようなころ５の形状が好ましい。ラックアンドピニオン式歯車装置をパワーステアリング装置に用いる場合、タイヤが路面から受ける力によってラック１に衝撃的かつ大きな荷重がかかる場合がある。このような場合、ステアリングホイールが急激に回転する、あるいはパワーステアリング装置に大きな負荷がかかるといったことが起こる。従来のプレッシャーパッドを用いたラックアンドピニオン式歯車装置では、プレッシャーパッドのすべり面の摩擦力が、運転者やパワーステアリング装置に伝わる負荷を緩和している。
【００３７】
しかし、プレッシャーガイド４を用いた実施の形態１に係るラックアンドピニオン式歯車装置では、摩擦損失が非常に小さいので、タイヤが路面から受ける力が、直接運転者やパワーステアリング装置に伝わりやすい。
【００３８】
そこで、本実施の形態では、図７に示すように、プレッシャーガイド４に内蔵される転動体５（ころ）は、軌道との接触長さが、軽負荷時には短く、重負荷時には長くなる形状のものを用いている。従って、通常運転者がステアリングホイールを操作しているような軽負荷時には点接触に近く摩擦損失を小さく抑えることができ、ラック１に衝撃的かつ大きな荷重がかかった重負荷時には線接触に近くなり、摩擦損失が大きくなるので、タイヤが路面から受ける力の運転者やパワーステアリング装置への伝達を緩和することができる。
【００３９】
本発明において、ころ軸方向長さのころ直径に対する比即ちアスペクト比は、ラックアンドピニオン式歯車装置の形状寸法に制限がない限り特に限定されないが、一般に自動車のステアリング機構は軽量・省スペースであることが好ましいから、実施の形態１で用いたような、アスペクト比の大きいニードルころを用いることが好ましい。
【００４０】
実施の形態１では、プレッシャーガイド４を押し付ける弾性部材にコイルばね６を用いたが、ラック１とピニオン２に十分な押し付け力が得られるならば、他の弾性部材、例えば皿ばねやゴムなどを用いても良い。
【００４１】
実施の形態１の反ラック支持部１２には、図１９に示す形状の反ラック側支持部材を用いているが、更に摩擦を小さくするには、後述の実施の形態２の反ラック支持部１２に用いたボールスプラインのような、転がり支持部材を用いても良い。
【００４２】
（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２のラックアンドピニオン式歯車装置の横断面図である。図９は、本発明の実施の形態２のラックの斜視図である。図１０は、本発明の実施の形態２のプレッシャーガイドの断面図及び側面図である。図１１は、本発明の実施の形態２のプレッシャーガイドのころ配置図である。
【００４３】
本発明の実施の形態２のラックアンドピニオン式歯車装置のピニオン近傍での横断面図を図８に示す。実施の形態２は、はすば型のピニオン２を用いており、ピニオン２は、軸に取り付けられ、軸両端部は転がり軸受を介して、支持体３に支持されている。実施の形態２で、ラック１は、ピニオン２に噛み合わされて、二つのプレッシャーガイド４とボールスプライン３２によって、ラック軸方向に移動自在に支持される。
【００４４】
実施の形態２は、図１０に示した形状のプレッシャーガイド４をラック噛合部１０の背面にＶ字型に２つ配置して、それぞれを２組の皿ばね３１の押し付け力によって、図９に示した形状のラック１の２つのラック軌道１１に押し付け、ラック１をラック軸方向に移動自在に支持している。プレッシャーガイド４をＶ字型に配置することで、ラック１に作用するピニオン軸方向の噛合力の分力を支持できる。実施の形態２では、プレッシャーガイド４に内蔵された複数のころ５は、保持器３３に保持されて、ガイド４に対して図１１のように配置する。実施の形態２では、図６（ｃ）に示す、軸方向に曲率をもった段付き型ころを用いた。
【００４５】
実施の形態２のラックを図９に示す。図９に示したラックは、反ラック支持部にボールスプライン３２を用いて摩擦を小さくした他は、好適な材料等を含めて図２のラックと同様である。
【００４６】
実施の形態２のプレッシャーガイド４を図１０に示す。図１０のプレッシャーガイド４は、ガイド４と複数のころ５と保持器３３からなる。ガイド４には複数のころ５と保持器３３が循環するための経路が設けられている。複数のころ５を挟んでラック軌道１１に対向するガイド軌道２２は、潤滑性を良くする為にラップ仕上げされ、表面粗さを小さくしている。
【００４７】
保持器３３には、ころ端部の直径の細い部分を保持するころ端部保持溝３４が設けられている。保持器３３は、可撓性のある樹脂材料でできており、一部が切断された状態でころ５を組み付け、ガイドに巻きつけた後連結部同士をつなげてベルト状にする。連結部３５は組合わせでも良いし、あるいは接着や溶接などの方法をとっても良い。図１０のプレッシャーガイド４のガイド軌道２２の形状は、実施の形態１と同じく中央凸な軌道形状が好ましい。図１０のプレッシャーガイド４に好適な材料は、実施の形態１のラックに用いた材料と同様である。
【００４８】
実施の形態２のころは、材料等を含めて実施の形態１のものと同じである。
【００４９】
実施の形態２では、プレッシャーガイド４を押し付ける弾性部材に皿ばね３１を用いたが、ラック１とピニオン２に十分な押し付け力が得られるならば、他の弾性部材、例えばコイルばねやゴムなどを用いても良い。
【００５０】
実施の形態２の反ラック支持部には、ボールスプライン３２を用いているが、実施の形態１のように安価なすべり支持部材を用いても良い。反ラック側支持部１２は、構造上大きな荷重がかからないので、反ラック側支持部１２の摩擦損失はラック側支持部に比較して十分小さい。
【００５１】
（実施の形態３）
図１２は、本発明の実施の形態３のプレッシャーガイドのころ配置図である。
【００５２】
本発明の実施の形態３は、プレッシャーガイド４に対するころ５の配置方法以外は、実施の形態２と同じ構造である。実施の形態３のころ配置を図１２に示す。
【００５３】
実施の形態３では、中央部が太くなるように軸方向に曲率をもったころ５が、ラック軌道１１の運動方向に対して傾斜して配置されているので、運転者がステアリングホイールを操作した場合のような軽負荷条件では摩擦が小さいが、タイヤが路面の凹凸を乗り越えた場合のような重負荷条件ではころ５の転がり方向が軌道１１の移動方向と異なるため、摩擦が大きくなり、運転者やパワーステアリング装置への力の伝達を緩和することができる。
【００５４】
実施の形態３では、図６（ｃ）のころ５を用いたが、図１２のころ端部保持溝３４に案内される直径の細い部分がころ端部に設けられているならば、図６（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ）のいずれの形状であってもよく、またこれら他にも、ラック１とピニオン２の噛合圧力が小さいときに接触長さが短くなり、逆にラック１とピニオン２の噛合圧力が大きいときに接触長さが長くなるようなころ形状で、かつころ端部が案内溝２１で案内可能な形状ならば適宜変形改良等が可能である。
【００５５】
（実施の形態４）
図１３は、本発明の実施の形態４のプレッシャーガイドのころ配置図である。
【００５６】
本発明の実施の形態４は、プレッシャーガイド４に対するころ５の配置方法以外は、実施の形態２と同じ構造である。実施の形態４のころ配置を図１３に示す。
【００５７】
実施の形態４では、中央部が太くなるように軸方向に曲率をもったころが、ラック軌道１１の運動方向に対して傾斜して配置されているので、重負荷時に運転者やパワーステアリング装置への伝達を緩和できる点は実施の形態３と同様であるが、ころ５の傾斜方向が交互に配置されているので、前後するころ５同士ですべり摩擦力が相殺され、ころ端部のガイド側面とのかじりを抑制することができる。
【００５８】
実施の形態４では、図６（ｃ）のころ５を用いたが、図１３のころ端部保持溝３４に案内される直径の細い部分がころ端部に設けられているならば、図６（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ）のいずれの形状であってもよく、またこれら他にも、ラック１とピニオン２の噛合圧力が小さいときに接触長さが短くなり、逆にラック１とピニオン２の噛合圧力が大きいときに接触長さが長くなるようなころ形状で、かつころ端部が案内溝２１で案内可能な形状ならば適宜変形改良等が可能である。
【００５９】
（実施の形態５）
図１４は、本発明の実施の形態５のラックアンドピニオン式歯車装置の横断面図である。図１５（ａ）（ｂ）は、それぞれ、本発明の実施の形態５のプレッシャーガイド断面図及び側面図である。
【００６０】
本発明の実施の形態５のラックアンドピニオン式歯車装置のピニオン近傍での横断面図を図１４に示す。実施の形態５ははすば型のピニオン２を用いており、ピニオン２は軸に取り付けられ、軸両端部は転がり軸受を介して、支持体３に支持されている。実施の形態５で、ラック１はピニオン２に噛み合わされて、二つのプレッシャーガイド４と反ラック側支持部材１２によって、ラック軸方向に移動自在に支持される。実施の形態５は図１５（ａ）に示した形状のプレッシャーガイド４をラック噛合部１０の背面にＶ字型に２つ配置して、それぞれを２組の皿ばね３１の押し付け力によって、図２に示した形状のラック１の２つのラック軌道１１に押し付け、ラック１をラック軸方向に移動自在に支持している。プレッシャーガイド４をＶ字型に配置することで、ラック１に作用するピニオン軸方向の噛合力の分力を支持できる。実施の形態５では、プレッシャーガイド４に内蔵された複数のころ５は、ガイド４に対して図５のように配置されている。実施の形態５では、図６（ｃ）に示す、軸方向に曲率をもった段付き型ころを用いている。
【００６１】
実施の形態５のプレッシャーガイド４を図１５（ｂ）に示す。図１５（ｂ）のプレッシャーガイド４は、いわゆるシェル型ニードルころ軸受を展開したような構造をしたシェル４１と、シェル４１に保持された複数のころ５と、シェル４１を背面からラック軌道１１に押し付けるためのシェル押さえ４２からなる。
【００６２】
実施の形態５では、ころ５はプレッシャーガイド４内を循環しないので、前記の実施の形態１および実施の形態２および実施の形態３および実施の形態４に示したプレッシャーガイド４に比べると摩擦損失が大きくなるが、従来のすべり支持に比較して十分摩擦損失を小さく抑えることができる。
【００６３】
またシェル型ニードルころ軸受のシェルを製造する場合のように、プレス製造する事が出来るので、前記の実施の形態１および実施の形態２および実施の形態３および実施の形態４に示したプレッシャーガイド４に比べると安価である。
【００６４】
シェル４１は薄い鋼板で作られるので、図１４の弾性部材で直接ラック軌道１１に押し付けると弾性部材直下のころに偏った押し付け力が作用する。従って、押し付け力を各ころ５で均等にするために十分な板厚をもつ、シェル押さえ４２を組み合わせることが好ましい。実施の形態５のシェル４１の軌道形状とそれに習うシェル押さえ４２の形状は、実施の形態１のガイド軌道と同様の理由から、中央凸の形状であることが好ましい。
【００６５】
実施の形態５に適用可能なころ５は、材料を含め、実施の形態１のころ５と同様である。
【００６６】
（実施の形態６）
図１５（ａ）（ｂ）は、それぞれ、本発明の実施の形態６のプレッシャーガイド断面図及び側面図である。
【００６７】
本発明の実施の形態６は、プレッシャーガイド４に保持器３３が追加された以外は、実施の形態５と同じ構造である。
【００６８】
実施の形態６のプレッシャーガイド４を図１５（ａ）に示す。実施の形態５のプレッシャーガイド４は、シェル４１ところ５とシェル押さえ４２から成るが、実施の形態６では、これに保持器３３を組み合わせてころ５同士の接触を防止し、またラック軌道１１に対して一定の姿勢でころ５を保持することが出来るようになっている。実施の形態６のシェル４１の軌道形状とそれに習うシェル押さえ４２の形状は、実施の形態１のガイド軌道１１と同様の理由から、中央凸の形状であることが好ましい。
【００６９】
実施の形態６に適用可能なころ５は、材料等を含め、実施の形態３のころと同様である。
【００７０】
実施の形態６は図５および図１２および図１３のころ配置が適用できる。
【００７１】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、ラック軌道とガイド軌道との間に、複数の転動体を直線上に並べ、弾性部材によって、ラックをピニオン側に押し付ける押圧保持手段を用いている。ラック軌道と転動体およびガイド軌道と転動体は、転がり摩擦するので、従来のプレッシャーパッドのすべり摩擦に比較して、摩擦損失を小さくすることができる。
【００７３】
また、請求項２によれば、ラックアンドピニオン式歯車装置をパワーステアリング装置に用いる場合、タイヤが路面から受ける力によってラックに衝撃的かつ大きな荷重がかかる場合がある。このような場合、ステアリングホイールが急激に回転する、あるいはパワーステアリング装置に大きな負荷がかかるといったことが起こる。
【００７４】
従来のプレッシャーパッドを用いたラックアンドピニオン式歯車装置では、プレッシャーパッドのすべり面の摩擦力が、運転者やパワーステアリング装置に伝わる負荷を緩和している。
【００７５】
しかし、押圧保持手段を用いた請求項１に係るラックアンドピニオン式歯車装置では、摩擦損失が非常に小さいので、タイヤが路面から受ける力が、直接運転者やパワーステアリング装置に伝わりやすい。
【００７６】
そこで、請求項２では、押圧保持手段に内蔵される転動体は、軌道との接触長さが、軽負荷時には短く、重負荷時には長くなる形状のものを用いている。従って、通常運転者がステアリングホイールを操作しているような軽負荷時には点接触に近く摩擦損失を小さく抑えることができ、ラックに衝撃的かつ大きな荷重がかかった重負荷時には線接触に近くなり、摩擦損失が大きくなるので、タイヤが路面から受ける力の運転者やパワーステアリング装置への伝達を緩和することができる。
【００７７】
さらに、請求項３によれば、ころの転がり方向をラック移動方向に対して傾斜して配置すると、接触長さが短い軽荷重時には、傾斜によるすべり摩擦力の影響は小さいので、ステアリングホイールの操作力は小さく抑えられるが、接触長さが長い重荷重時には、傾斜によるすべり摩擦の影響を大きくして、タイヤが路面から受ける力の運転者やパワーステアリング装置への伝達を積極的に緩和する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１のラックアンドピニオン式歯車装置の横断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１のラックの斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１のプレッシャーガイドの断面図及び側面図である。
【図４】本発明の実施の形態１のプレッシャーガイドのガイド軌道形状の側面図である。
【図５】本発明の実施の形態１のプレッシャーガイドのころ配置図である。
【図６】（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ、本発明の実施の形態１のころ形状の図である。
【図７】軽負荷時と重負荷時の接触長さ変化の説明図である。
【図８】本発明の実施の形態２のラックアンドピニオン式歯車装置の横断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２のラックの斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態２のプレッシャーガイドの断面図及び側面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２のプレッシャーガイドのころ配置図である。
【図１２】本発明の実施の形態３のプレッシャーガイドのころ配置図である。
【図１３】本発明の実施の形態４のプレッシャーガイドのころ配置図である。
【図１４】本発明の実施の形態５のラックアンドピニオン式歯車装置の横断面図である。
【図１５】（ａ）（ｂ）は、それぞれ、本発明の実施の形態５，６のプレッシャーガイド断面図及び側面図である。
【図１６】従来のラックアンドピニオン式歯車装置の横断面図である。
【図１７】従来のラックの斜視図である。
【図１８】従来のプレッシャーパッドの断面図及び側面図である。
【図１９】従来の反ラック側支持部材の斜視図である。
【符号の説明】
１　ラック
２　ピニオン
３　支持体
４　プレッシャーガイド（押圧保持手段）
５　ころ（転動体）
６　コイルばね（弾性体）
７　調整ネジ
１０　ラック噛合部
１１　ピロボールジョイント取付部
１２　反ラック側支持部
１３　ピロボールジョイント取付部
２１　案内溝
２２　ガイド軌道
２３　ガイド蓋
３１　皿ばね
３２　ボールスプライン
３３　保持器
３４　ころ端部保持溝
３５　保持器連結部
４１　シェル
４２　シェル押さえ

Claims (3)

1. 支持体に回転自在に支持されたピニオンと、ピニオンと噛合してピニオンの回転によって軸方向に移動し、かつ噛合圧力が高くなると噛合深さが浅くなる方向に変位可能で、かつ転動体と転がり接触する軌道をもつラックと、支持体およびラックの間に設けられラック部のピニオンへの押し付け力を発生する弾性部材とを備えたラックアンドピニオン式歯車装置において、
   前記弾性部材によってラック軌道に向けて押し付けられ、かつ内蔵する複数の転動体を前記ラック軌道と転がり接触させて、前記ラックをラックの軸方向に移動自在に支持する押圧保持手段を備えたことを特徴とするラックアンドピニオン式歯車装置。
2. 前記押圧保持手段に内蔵された転動体のラック軌道との接触長さが、前記ラックとピニオンの噛合圧力が高いときに長くなり、低いときに短くなる転動体を用いた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歯車装置。
3. 前記ラックに転がり接触する転動体は、転動体の転がり方向が前記ピニオンの回転による前記ラックの移動方向に対して傾斜するように配置した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歯車装置。

Images