JP2021079886A - ラックガイドおよびギア機構 - Google Patents

Abstract

【課題】より長期にわたってラックバーを安定的に支持することができるラックガイド、および、これを用いたギア機構を提供する。【解決手段】ラックガイド３０は、ラックバー２０を支持する第１のラックガイド部３１と、第１のラックガイド部３１にＺ方向に移動可能に収容され、ラックバー２０を支持する第２のラックガイド部３２と、第２のラックガイド部３２を第１のラックガイド部３１からラックバー２０側に押し出す方向に付勢する付勢部材３３と、を備えている。ここで、第１のラックガイド部３１は、ラックバー２０の背面２２と接触する凹面状の第１の摺動面３００ａを有している。また、第２のラックガイド部３２は、付勢部材３３によりラックバー２０の背面２２に押圧されて線接触する平坦面状、凸面状等の第２の摺動面３００ｂを有している。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車のステアリング装置等に用いられるラックアンドピニオンにおいて、ラックバーをピニオンに押し当てるラックガイドに係り、特に、耐摩耗性および摺動性の双方において優れた摺動面を有するラックガイド（サポートヨーク）、および、これを用いたギア機構に関する。

自動車のステアリング装置等に用いられるラックアンドピニオンにおいて、ハウジングに収容されたラックバーの背面（ラックギアの反対側の面）側に配置され、ラックバーをその軸心方向にガイドしながらピニオンに押し当てるラックガイドとして、例えば、特許文献１に記載のラックガイドが知られている。

このラックガイドは、ラックバーの背面と面接触してラックバーを支持する凹面状の第１の先端面を有する円柱状の第１のラックガイドと、第１のラックガイド内に配置され、ラックバーの背面と面接触してラックバーを支持する凹面状の第２の先端面を有する円柱状の第２のラックガイドと、を備えている。ここで、第１の先端面は、耐摩耗性に優れた材料で覆われており、第２の先端面は、摺動性に優れた材料で覆われている。また、第２のラックガイドは、弾性部材により第１のラックガイドからラックバー側に押し出される方向に付勢されており、これにより、第２の先端面がラックバーの背面に押圧されている。そして、ラックガイドは、ラックバーからラックガイドに加わる荷重が、弾性部材によって第２のラックガイドに付与される付勢力以下の場合（低荷重域の場合）、第２のラックガイドが第１のラックガイドからラックバー側に押し出され、摺動性に優れた材料で覆われた第２の先端面のみがラックバーの背面と面接触してラックバーを支持する。このため、操作感を向上させることができる。一方、ラックバーからラックガイドに加わる荷重が、弾性部材によって第２のラックガイドに付与される付勢力より大きい場合（高荷重域の場合）、第２のラックガイドが押し戻され、耐摩耗性に優れた材料で覆われた第１の先端面および摺動性に優れた材料で覆われた第２の先端面の両方がラックバーの背面と面接触してラックバーを支持する。このため、第２の先端面を覆う摺動性に優れた材料を保護し耐久性を確保することができる。したがって、このラッグガイドによれば、操作感の向上と耐久性確保を両立させることができる。

特開２００９−１８４５９１号公報

しかしながら、特許文献１に記載のラックガイドは、操作感の向上と耐久性確保を両立させるために、第１の先端面を耐摩耗性に優れた材料で覆い、第２の先端面を摺動性に優れた材料で覆っている。このため、第１の先端面および第２の先端面に異なる材料を用いることとなり、材料の調達、管理等にかかるコストが増大する。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より低コストで長期にわたってラックバーを安定的に支持することができるラックガイド、および、これを用いたギア機構を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係るラックガイドは、ラックバーを支持する第１のラックガイド部と、第１のラックガイド部に移動可能に収容され、ラックバーを支持する第２のラックガイド部と、第２のラックガイド部を第１のラックガイド部からラックバー側に押し出す方向に付勢する付勢手段と、を備えている。ここで、第１のラックガイド部は、ラックバーの背面と接触する凹面状の第１の摺動面を有し、第２のラックガイド部は、付勢手段によりラックバーの背面に押圧されて線接触する第２の摺動面を有する。なお、第２の摺動面は、平坦面状であってもよいし、あるいは、凸面状であってもよい。

例えば、本発明のラックガイドは、
ピニオンギアと噛み合うラックギアが形成されたラックバーを前記ラックギアの反対側から摺動可能に支持して、前記ピニオンギアの回転に応じて移動する前記ラックバーを当該ラックバーの軸心方向に案内するラックガイドであって、
前記ラックバーを支持する第１のラックガイド部と、
前記第１のラックガイド部に移動可能に収容され、前記ラックバーを支持する第２のラックガイド部と、
前記第２のラックガイド部を前記第１のラックガイド部から前記ラックバー側に押し出す方向に付勢する付勢手段と、を備え、
前記第１のラックガイド部は、
前記ラックギアの反対側に位置する前記ラックバーの背面と接触する凹面状の第１の摺動面を有し、
前記第２のラックガイド部は、
前記付勢手段により前記ラックバーの背面に押圧されて線接触する第２の摺動面を有する。

また、本発明のギア機構は、
移動体の進行方向をステアリングホイールの回転に応じて変更するギア機構であって、
前記ステアリングホイールの回転に応じて回転するピニオンギアと、
前記ピニオンギアとかみ合うラックギアが形成され、前記ピニオンギアと前記ラックギアとの噛み合いにより、前記ピニオンギアの回転に応じて往復移動して前記移動体の車輪の向きを変えるラックバーと、
前記ラックバーを当該ラックバーの軸心方向に摺動可能に支持する上記のラックガイドと、を備える。

本発明では、ラックバーからラックガイドに加わる荷重が第２のラックガイドに付与される付勢力以下の場合（低荷重域の場合）、第２のラックガイドが第１のラックガイドからラックバー側に押し出され、ラックバーの背面と線接触する第２の摺動面のみでラックバーを支持する。このため、ラックバーの背面との接触面積を小さくして摺動性を向上させ、操作感を向上させることができる。

一方、ラックバーからラックガイドに加わる荷重が第２のラックガイドに付与される付勢力より大きい場合（高荷重域の場合）、第２のラックガイドが押し戻され、第１の摺動面および第２の摺動面の両方がラックバーの背面と接触してラックバーを支持する。このため、ラックバーの背面との接触面積を大きくして面圧を低下させ、これにより、第２の摺動面の摩耗を防いで耐久性を確保することができる。

したがって、本発明によれば、第１の摺動面および第２の摺動面を同じ材料で構成した場合でも、第２の摺動面の摩耗を防止しつつ、第１の摺動面による操作性に対する影響を小さくすることができるので、より低コストで長期にわたってラックバーを安定的に支持することができる。

図１は、本発明の一実施の形態に係るステアリング装置のギア機構１の概略断面図である。 図２（Ａ）、図２（Ｂ）、および図２（Ｃ）は、図１に示すラックガイド３０の平面図、正面図および底面図である。 図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、図２（Ａ）に示すラックガイドのＡ−Ａ断面図およびＢ−Ｂ断面図である。 図４は、第１の摺動面３００ａの形状を説明するための図である。 図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、低荷重域におけるラックバー支持モードを説明するためのラックガイド３０を含むギア機構１の部分断面図およびその平面図である。 図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、中荷重域におけるラックバー支持モードを説明するためのラックガイド３０を含むギア機構１の部分断面図およびその平面図である。 図７（Ａ）および図７（Ｂ）は、高荷重域におけるラックバー支持モードを説明するためのラックガイド３０を含むギア機構１の部分断面図およびその平面図である。 図８は、本発明の一実施の形態に係るギア機構１の変形例１Ａの概略断面図である。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

なお、以下の説明の便宜上、ラックバー２０の軸心Ｏ２方向（ラックバー２０の往復移動の方向）をＸ方向、ピニオンギア１１に対するラックギア２１の押し当て方向をＺ方向、ＸおよびＺ方向に垂直な方向をＹ方向と定義し、これらの方向を各図に適宜表示する。

図１は、本実施の形態に係るステアリング装置のギア機構１の断面図である。

本実施の形態に係るステアリング装置は、ステアリングシャフトの回転運動を直線運動に変換し、この直線運動を、車輪の向きを変えるリンク機構に伝達するラックアンドピニオン式のギア機構１を有している。なお、このステアリング装置は、ピニオンギア１１またはラックバー２０の動きをモータでアシストするパワーステアリング機構が搭載されているものおよび搭載されていないもののいずれであってもよい。

図示するように、このギア機構１は、ピニオンギア１１が形成されたピニオンシャフト１０と、ピニオンギア１１と噛み合うラックギア２１が形成されたラックバー２０と、ピニオンシャフト１０を回転可能に支持する一対の転がりベアリング４０と、ピニオンギア１１の回転に伴いＸ方向に往復移動するラックバー２０を案内するラックガイド３０と、これらの部品１０〜４０が組み込まれたハウジング７０と、ハウジング７０を塞ぐキャップ６０と、を備えている。

ピニオンシャフト１０は、Ｙ方向に対して軸心Ｏ１が傾斜するように配置された円柱状の部材であり、その外周面１２には、ピニオンギア１１として例えばヘリカルギアが形成されている。ピニオンギア１１は、ハウジング７０に設けられたピニオンギア収容室７３に収容されており、ピニオンシャフト１０は、ピニオンギア１１の両側の位置において、一対の転がりベアリング４０を介して軸心Ｏ１周りに回転可能にハウジング７０に支持されている。ピニオンシャフト１０の一方の端部１３は、ハウジング７０に形成された開口部７４からピニオンギア収容室７３の外側に突き出して、不図示のステアリングシャフトに連結されている。これにより、ステアリングホイールの操作に応じて回転するステアリングシャフトに連動してピニオンギア１１が回転する。

ラックバー２０は、Ｘ方向に沿って配置された円柱状の部材であり、図示していないが、その両端は、ボールジョイントを介して、車輪の向きを変えるリンク機構に連結されている。ラックギア２１を構成する複数の歯は、ラックバー２０の外周面にＸ方向に並んで形成され、ハウジング７０のピニオンギア収容室７３において、ピニオンギア１１の歯と所定の噛み合い位置で噛み合っている。ラックバー２０の背面（ラックギア２１の反対側に位置する、ＹＺ断面形状が円弧状の外周面）２２は、ラックバー２０がラックガイド３０に付与する荷重の大きさに応じて、ラックガイド３０により摺動可能に支持される。ステアリングシャフトとともにピニオンシャフト１０が回転すると、ピニオンギア１１とラックギア２１との噛み合いにより、ラックバー２０は、ラックガイド３０に案内されてＸ方向に往復移動してリンク機構を揺動させる。これにより、ステアリングホイールの操作に応じて車輪の向きが変わる。

ハウジング７０は、Ｘ方向に沿って配置された筒状のラックケース部７１と、ラックケース部７１の外周からＺ方向に突き出した筒状のシリンダケース部７２と、を有する。

ラックケース部７１には、ラックバー２０がＸ方向に往復移動可能に収容されている。また、このラックケース部７１には、ピニオンギア収容室７３が設けられている。このピニオンギア収容室７３には、上述したように、ピニオンギア１１と、このピニオンギア１１が所定の噛み合い位置でラックギア２１と噛み合うようにピニオンシャフト１０を回転可能に保持する一対の転がりベアリング４０と、が収容されている。また、このラックケース部７１には、ピニオンギア収容室７３の内部と外部とを繋ぐ開口部７４が不図示のステアリングシャフト側に向けて形成されており、不図示のステアリングシャフトに連結されるピニオンシャフト１０の一方の端部１３は、この開口部７４からピニオンギア収容室７３の外部に突き出している。

一方、シリンダケース部７２は、ラックバー２０に対してピニオンギア１１の反対側に位置するようにラックケース部７１に一体的に形成されており、シリンダケース部７２の内部とラックケース部７１の内部とは、ピニオンギア収容室７３内のピニオンギア１１に面した開口部７５を介して繋がっている。また、このシリンダケース部７２の開放端部７６の内壁面７８には、キャップ６０を固定するためのネジ部７７が形成されている。

ラックガイド３０は、ラックバー２０の背面２２を摺動可能に支持する２つの摺動面（第１の摺動面３００ａおよび第２の摺動面３００ｂ）をラックバー２０の背面２２側に向けて、シリンダケース部７２にＺ方向に収容され、ラックバー２０に対してピニオンギア１１の反対側（ピニオンギア１１とラックギア２１との噛み合い位置におけるラックバー２０の背面２２側）に位置付けられている。このラックガイド３０の詳細な構造については後述する。

キャップ６０は、シリンダケース部７２の開放端部７６にはめ込み可能な円板形状を有し、そのキャップ６０の外周にはネジ部６２が形成されている。ハウジング７０のシリンダケース部７２内にラックガイド３０を挿入して、キャップ６０のネジ部６２を、シリンダケース部７２の開放端部７６のネジ部７７にねじ込むことにより、シリンダケース部７２の開放端部７６にキャップ６０が固定されてシリンダケース部７２が塞がれる。

つぎに、ラックガイド３０の詳細な構造について説明する。

図２（Ａ）、図２（Ｂ）、および図２（Ｃ）は、図１に示すラックガイド３０の平面図、正面図および底面図である。また、図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、図２（Ａ）に示すラックガイドのＡ−Ａ断面図およびＢ−Ｂ断面図である。

図示するように、ラックガイド３０は、先端部（ラックバー２０側の端部）にラックバー２０の背面２２を支持する凹面状の第１の摺動面３００ａが設けられた円柱状の第１のラックガイド部３１と、第１のラックガイド部３１にＺ方向に移動可能に収容され、先端部（ラックバー２０側の端部）にラックバー２０の背面２２を支持する平坦面状の第２の摺動面３００ｂが設けられた円柱状の第２のラックガイド部３２と、コイルスプリング、板バネ等のバネ部材で構成される付勢部材３３と、Ｏリング等で構成される摩擦部材３４と、を有している。

第１のラックガイド部３１は、先端部（ラックバー２０側の端部）に設けられた摺動面保持部３１０と、摺動面保持部３１０に開口を有し、第２のラックガイド部３２をＺ方向に移動可能に収容するための収容孔３１１と、後端部（キャップ６０側の端部）に開口を有し、付勢部材３３を収容するためのスプリングガイド３１２と、外周面３１８に設けられ、摩擦部材３４を装着するための装着溝３１３と、を有している。

摺動面保持部３１０は、ラックバー２０の背面２２の形状に倣った凹面状に形成されている。また、摺動面保持部３１０には、第１の摺動面３００ａを形成する第１のラックガイドシート３１４が固定されている。

収容孔３１１には、円筒状の第３のラックガイドシート３１５が装着されている。この第３のラックガイドシート３１５は、収容孔３１１の内壁に第３の摺動面３００ｃを形成している。なお、第３のラックガイドシート３１５は、第１のラックガイドシート３１４とプレス加工等により一体的に形成されている。

スプリングガイド３１２は、収容孔３１１より大きな直径を有し、収容孔３１１と連通している。

第２のラックガイド部３２は、第１のラックガイド部３１の収容孔３１１よりも長い本体部３２０と、本体部３２０の先端部（ラックバー２０側の端部）に設けられた摺動面保持部３２１と、本体部３２０の後端部（キャップ６０側の端部）に設けられたフランジ部３２２と、を有する。

摺動面保持部３２１は、平坦面状に形成されている。また、摺動面保持部３２１には、第２の摺動面３００ｂを形成する第２のラックガイドシート３２３が固定されている。

フランジ部３２２は、第１のラックガイド部３１の収容孔３１１より大きな径を有し、第１のラックガイド部３１のスプリングガイド３１２に収容されている。このフランジ部３２２は、第２の摺動面３００ｂの第１の摺動面３００ａからの突出量が所定値に到達すると、第１のラックガイド部３１のスプリングガイド３１２の天井と当接して、第１のラックガイド部３１を第２のラックガイド部３２に連動させる係止部として機能する。

付勢部材３３は、第１のラックガイド部３１のスプリングガイド３１２において、第２のラックガイド部３２のフランジ部３２２とキャップ６０との間に配置されている。また、付勢部材３３は、スプリングガイド３１２の高さ（深さ）から第２のラックガイド部３２のフランジ部３２２の厚さを引いた値よりも長い自然長を有しており、付勢部材３３の一方の端部は、スプリングガイド３１２の開口から突出して、キャップ６０と当接する。このため、キャップ６０が付勢部材３３のばね座として機能し、付勢部材３３は、第２のラックガイド部３２を第１のラックガイド部３１からラックバー２０側に押し出す方向に付勢して、第２の摺動面３００ｂをラックバー２０の背面２２に圧接する。これにより、ラックギア２１がピニオンギア１１に押圧され、ラックギア２１とピニオンギア１１の噛み合い位置における歯の離間が防止される。

摩擦部材３４は、この摩擦部材３４が装着される第１のラックガイド部３１の装着溝３１３の深さ寸法よりも大きな線径を有している。このため、摩擦部材３４は、第１のラックガイド部３１の外周面３１８から突出してハウジング７０のシリンダケース部７２の内周面７８と圧接する。これにより、第１のラックガイド部３１とハウジング７０のシリンダケース部７２との相対的なＺ方向の移動に対して、摩擦力を発生させる。

つぎに、第１の摺動面３００ａ、第２の摺動面３００ｂ、および第３の摺動面３００ｃについて説明する。

第１の摺動面３００ａを形成する第１のラックガイドシート３１４、第２の摺動面３００ｂを形成する第２のラックガイドシート３２３、および第３の摺動面３００ｃを形成する第３のラックガイドシート３１５には、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリオレフィン（ＰＯ）、ポリアミド（ＰＡ）、芳香族ポリアミド（芳香族ＰＡ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリウレタン（ＰＵ）、フェノール樹脂（ＰＦ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリケトン、これらの材料をベース樹脂として添加剤（潤滑剤、繊維強化剤等）が添加されたコンパウンド、銅系焼結材等の摺動材料が用いられる。

図４は、第１の摺動面３００ａの形状を説明するための図である。

図示するように、第１の摺動面３００ａは、ラックバー２０の軸心Ｏ２方向に垂直な断面であるＹＺ断面において、ラックガイド３０の軸心Ｏ３（ラックバー２０の軸心Ｏ２と第１の摺動面３００ａの底部中央Ｃとを結ぶ直線）に対して線対称な２つの接触位置ＴＡ、ＴＢをラックバー２０の背面２２との接触位置とする。このように、ラックバー２０の背面２２を、ラックガイド３０の軸心Ｏ３に対して線対称な２つの接触位置ＴＡ、ＴＢで摺動面３００に接触させることにより、Ｙ方向におけるラックバー２０のガタツキを防止することができ、これにより、ラックバー２０の背面２２を安定して摺動可能に支持することができる。

ここで、接触位置ＴＡ、ＴＢは、ラックバー２０の軸心Ｏ２および接触位置ＴＡ、ＴＢを結ぶ直線と、ラックガイド３０の軸心Ｏ３とのなす角θが５０度以下となる範囲内に設定されることが好ましい。このなす角θが５０度より大きくなると、ラックバー２０の背面２２と摺動面３００との摩擦力が大きくなり（くさび効果）、ラックガイドの摺動性能が低下する。ただし、このなす角θが小さすぎると、２つの接触位置ＴＡ、ＴＢが近くなりすぎて、ＹＺ断面において、ラックガイド３０の軸心Ｏ３に対して垂直な方向におけるラックバー２０のガタツキを防止することができない。したがって、このなす角θは、より好ましくは５度〜４５度の範囲にされる。

また、第１の摺動面３００ａは、ＹＺ断面において、それぞれ接触位置ＴＡ、ＴＢを通過する、ラックガイド３０の軸心Ｏ３に対して線対称な一対の円弧面３０１ａ、３０１ｂを含む。これらの円弧面３０１ａ、３０１ｂの曲率中心ＯＡ、ＯＢは、ラックバー２０の背面２２の曲率中心Ｏ２よりもラックギア１１側の位置であって、かつ、ラックガイド３０の軸心Ｏ３に関して線対称な位置にある。また、これらの円弧面３０１ａ、３０１ｂの曲率半径Ｒ２は、ラックバー２０の背面２２の曲率半径Ｒ１よりも大きい。

つぎに、上記構成のラックガイド３０によるラックバー支持モードについて説明する。

［低荷重域におけるラックバー支持モード］
図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、低荷重域におけるラックバー支持モードを説明するためのラックガイド３０を含むギア機構１の部分断面図およびその平面図である。

図示するように、良好な路面を走行中等、ラックバー２０を介してタイヤからラックガイド３０に加わる荷重が、付勢部材３３によって第２のラックガイド部３２に付与される付勢力以下の低荷重域においては、第２のラックガイド部３２が第１のラックガイド部３１からラックバー２０側に押し出され、平坦面状の第２の摺動面３００ｂのみが中央の接触位置Ｃにおいてラックバー２０の背面２２と線接触する。この際、第１のラックガイド部３１は、スプリングガイド３１２の天井が第２のラックガイド部３２のフランジ部３２２と当接し、第２のラックガイド部３２に連動してラックバー２０側に移動し、キャップ６０から離れる。しかし、第２の摺動面３００ｂが第１の摺動面３００ａよりラックバー２０側に突出しているため、ラックバー２０は、第１の摺動面３００ａには接触していない。このため、ラックバー２０の背面との接触面積を小さくして摺動性を向上させることができる。これにより、低荷重域において、ステアリング操作に連動してラックバー２０がスムーズに往復移動し、滑らかな操舵フィーリングが得られる。

［中荷重域におけるラックバー支持モード］
図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、中荷重域におけるラックバー支持モードを説明するためのラックガイド３０を含むギア機構１の部分断面図およびその平面図である。

図示するように、荒れた路面を走行中等、ラックバー２０を介してタイヤからラックガイド３０に加わる荷重が、付勢部材３３によって第２のラックガイド部３２に付与される付勢力より大きく、かつ、この付勢力と摩擦部材３４によって第２のラックガイド部３２およびハウジング７０のシリンダケース部７２間に発生する摩擦力との合計以下の中荷重域においては、第２のラックガイド部３２が第１のラックガイド部３１の収容孔３１１内に押し戻され、第２の摺動面３００ｂに加えて、第１の摺動面３００ａが接触位置ＴＡ、ＴＢにおいてラックバー２０の背面２２と線接触する。このため、摺動性の極端な低下を防止できる範囲内において、ラックバー２０の背面との接触面積を低荷重域に比べて大きくして、第２の摺動面３００ｂの摩耗を防止することができる。これにより、中荷重域において、操舵フィーリングの低下の影響を抑制しつつ耐久性を向上させることができる。

［高荷重域におけるラックバー支持モード］
図７（Ａ）および図７（Ｂ）は、高荷重域におけるラックバー支持モードを説明するためのラックガイド３０を含むギア機構１の部分断面図およびその平面図である。

図示するように、段差を乗り越える場合等、ラックバー２０を介してタイヤからラックガイド３０に加わる荷重が、付勢部材３３によって第２のラックガイド部３２に付与される付勢力と摩擦部材３４によって第２のラックガイド部３２およびハウジング７０のシリンダケース部７２間に発生する摩擦力との合計より大きい高荷重域においては、第１のラックガイド部３１が、第２のラックガイド部３２とともに、キャップ６０側に押し戻されてキャップ６０と当接し、第１のラックガイド部３１のキャップ６０側への移動が規制される。このため、ラックバー２０を介してタイヤからラックガイド３０に加わる荷重が、第１の摺動面３００ａに集中する。そして、ラックバー２０を介してタイヤからラックガイド３０にさらに大きな荷重が加わると、第１の摺動面３００ａが、弾性変形して、接触位置ＴＡ、ＴＢを含む接触領域ＴＤ、ＴＥにおいてラックバー２０の背面２２と面接触する。このため、ラックバー２０の背面との接触面積を中荷重域に比べて大きくして、第２の摺動面３００ｂの摩耗を防止することができる。これにより、高荷重域において、耐久性を向上させることができる。

以上、本発明の一実施の形態について説明した。

本実施の形態では、ラックバー２０からラックガイド３０に加わる荷重が第２のラックガイド部３２に付与される付勢力以下の低荷重域において、第２のラックガイド部３２が第１のラックガイド部３１からラックバー２０側に押し出され、ラックバー２０の背面２２と線接触する第２の摺動面３００ａのみでラックバー２０を支持する。このため、ラックバー２０の背面２２との接触面積を小さくして摺動性を向上させ、操作感を向上させることができる。

一方、ラックバー２０からラックガイド３０に加わる荷重が第２のラックガイド部３２に付与される付勢力より大きい中・高荷重域において、第２のラックガイド部３２が押し戻され、第１の摺動面３００ａおよび第２の摺動面３００ｂの両方がラックバー２０の背面２２と接触してラックバー２０を支持する。このため、ラックバー２０の背面２２との接触面積を大きくして面圧を低下させ、これにより、第２の摺動面３００ｂの摩耗を防いで耐久性を確保することができる。

したがって、本実施の形態によれば、第１の摺動面３００ａおよび第２の摺動面３００ｂを同じ材料で構成した場合でも、第２の摺動面３００ｂの摩耗を防止しつつ、第１の摺動面３００ａによる操作性に対する影響を小さくすることができるので、より低コストで長期にわたってラックバー２０をより安定に支持することができる。

また、本実施の形態では、ラックバー２０を介してタイヤからラックガイド３０に加わる荷重が、付勢部材３３によって第２のラックガイド部３２に付与される付勢力より大きく、かつ、この付勢力と摩擦部材３４によって第２のラックガイド部３２およびハウジング７０のシリンダケース部７２間に発生する摩擦力との合計以下の中荷重域においては、第１の摺動面３００ａおよび第２の摺動面３００ｂの両方がラックバー２０の背面２２と線接触する。これに対して、ラックバー２０を介してタイヤからラックガイド３０に加わる荷重が、付勢部材３３によって第２のラックガイド部３２に付与される付勢力と摩擦部材３４によって第２のラックガイド部３２およびハウジング７０のシリンダケース部７２間に発生する摩擦力との合計より大きい高荷重域においては、第１の摺動面３００ａが弾性変形してラックバー２０の背面２２と面接触することにより、ラックバー２０の背面２２との接触面積が中荷重域に比べてさらに広がる。

したがって、本実施の形態によれば、ラックバー２０を介してタイヤからラックガイド３０に加わる荷重に応じて、ラックバー２０の背面２２との接触面積が徐々に増えるため急激な摩擦増加を防止することができるので、操作性に対する影響をより小さく抑えつつ、耐久性を確保することができる。

また、本実施の形態において、第１のラックガイド部３１は、第２のラックガイド部３２をＺ方向に移動可能に収容する収容孔３１１を有し、収容孔３１１の内壁には、第２のラックガイド部３２と摺動する第３の摺動面３００ｃが設けられている。このため、第２のラックガイド部３２を第１のラックガイド部３１に対してＺ方向により滑らかに移動させることができるので、ラックガイド３０からラックバー２０に伝わる反力の変化がより滑らかとなり、操作性に対する影響をさらに小さく抑えることができる。

また、本実施の形態において、第１の摺動面３００ａは、ラックバー２０の軸心Ｏ２方向に垂直な断面であるＹＺ断面において、ラックガイド３０の軸心Ｏ３（ラックバー２０の軸心Ｏ２と第１の摺動面３００ａの底部中央Ｃとを結ぶ直線）に対して線対称な２つの接触位置ＴＡ、ＴＢをラックバー２０の背面２２との接触位置としている。このため、本実施の形態によれば、Ｙ方向におけるラックバー２０のガタツキを防止することができ、これにより、ラックバー２０の背面２２を安定して摺動可能に支持することができる。

また、本実施の形態では、第１のラックガイド部３１の収容孔３１１の内壁に第３の摺動面３００ｃを形成する円筒状の第３のラックガイドシート３１５を、第１の摺動面３００ａを形成する凹面状の第１のラックガイドシート３１４と、プレス加工等により一体的に形成している。このプレス加工等に際して、第３のラックガイドシート３１５を形成する円筒部分の底を打ち抜くことによりできた円板を、第２の摺動面３００ｂとして利用することにより、材料コストを削減することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形は可能である。

例えば、図８に示すギア機構１Ａのラックガイド３０Ａのように、第１のラックガイド部３１を、ラックバー２０の軸心Ｏ２に沿って中央から２つのラックガイド片３１６ａ、３１６ｂに分割し、これに伴い、第１の摺動面３００ａも、ラックバー２０の軸心Ｏ２に沿って中央から２つの摺動面片３０２ａ、３０２ｂに分割してもよい。この場合、摩擦部材３４は、２つのラックガイド片３１６ａ、３１６ｂを互いに近づける方向に付勢する収縮部材としても機能する。

図８に示すギア機構１Ａによれば、ラックバー２０を介してタイヤからラックガイド３０に加わる荷重が、付勢部材３３によって第２のラックガイド部３２に付与される付勢力と摩擦部材３４によって第２のラックガイド部３２およびハウジング７０のシリンダケース部７２間に発生する摩擦力との合計より大きい高荷重域において、第１のラックガイド部３１が、第２のラックガイド部３２とともに、キャップ６０側に押し戻されて、キャップ６０と当接する。そして、第１の摺動面３００ａに加わる荷重の径方向成分が、摩擦部材３４により第１のラックガイド部３１に加わる付勢力（収縮力）より大きいと、第１のラックガイド部３１を構成する２つのラックガイド片３１６ａ、３１６ｂが互いに引き離される。これにより、ラックックバー２０の背面２２との接触面積がより細やかに増えるため急激な摩擦増加をさらに効果的に防止して、操作性に対する影響を小さく抑えつつ、耐久性を確保することができる。

また、上記実施の形態では、第２の摺動面３００ｂを平坦面状としているが、本発明はこれに限定されない。第２の摺動面３００ｂは、ラックバー２０の背面２２と線接触するものであればよく、例えばラックバー２０の背面２２に対して凸面状としてもよい。

また、上記実施の形態では、第２のラックガイド部３２を第１のラックガイド部３１からラックバー２０側に押し出す方向に付勢する付勢部材３３として、コイルスプリング、板バネ等のバネ部材を想定しているが、本発明はこれに限定されない。付勢部材３３にゴム部材を用いてもよい。

また、上記の実施の形態では、第１のラックガイド部３１の摺動面保持部３１０に第１のラックガイドシート３１４を固定することにより、第１の摺動面３００ａを形成するとともに、第１のラックガイド３１の収容孔３１１に、第１のラックガイドシート３１４と一体的に形成された円筒状の第３のラックガイドシート３１５を装着することにより、第３の摺動面３００ｃを形成しているが、本発明はこれに限定されない。第１のラックガイド部３１自体を摺動材料で作製することにより、第１のラックガイド部３１の摺動面保持部３１０および収容孔３１１の内壁に、それぞれ、第１の摺動面３００ａおよび第３の摺動面３００ｃを形成してもよい。同様に、第２のラックガイド部３２の摺動面保持部３２１に、第２のラックガイドシート３２３を固定することにより、第２の摺動面３００ｂを形成しているが、本発明はこれに限定されない。第２のラックガイド部３２自体を摺動材料で作製することにより、第２のラックガイド部３２の摺動面保持部３２１に第２の摺動面３００ｂを形成してもよい。

これらの場合、第１のラックガイド部３１および第２のラックガイド部３２を形成する摺動材料には、例えば、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリオレフィン（ＰＯ）、ポリアミド（ＰＡ）、芳香族ポリアミド（芳香族ＰＡ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリウレタン（ＰＵ）、フェノール樹脂（ＰＦ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリケトン、これらの材料をベース樹脂として添加剤（潤滑剤、繊維強化剤等）が添加されたコンパウンド、銅系焼結材、鉄系焼結材等が用いられる。

また、上記の実施の形態において、第１のラックガイド３１の収容孔３１１と第２のラックガイド部３２の本体部３２０との間のクリアランスを大きくすることで両者を非接触とすることにより、第３の摺動面３００ｃを省略してもよい。この場合、第１のラックガイド３１のスプリングガイド３１２の内壁と第２のラックガイド部３２のフランジ部３２２とを摺動させることにより、付勢部材３３による第２のラックガイド部３２の付勢方向をガイドすることが好ましい。

また、上記実施の形態では、車両のステアリング装置への適用例を挙げているが、本発明は、車両のステアリング装置に限らず、例えば光学機器のピント合わせ機構等、ラックアンドピニオン式のギア機構を利用している機器に広く適用することができる。

１、１Ａ：ギア機構 １０：ピニオンシャフト １１：ピニオンギア
１２：ピニオンシャフト１０の外周面 １３：ピニオンシャフト１０の端部
２０：ラックバー ２１：ラックギア ２２：ラックバー２０の背面
３０、３０Ａ：ラックガイド ３１：第１のラックガイド部
３２：第２のラックガイド部 ３３：付勢部材
３４：摩擦部材 ４０：転がりベアリング ６０：キャップ
６２：キャップ６０のネジ部 ７０：ハウジング ７１：ラックケース部
７２：シリンダケース部 ７３：ピニオンギア収容室 ７４、７５：開口部
７６：シリンダケース部７２の開放端部
７７：シリンダケース部７２のネジ部 ７８：シリンダケース部７２の内壁面
３００ａ：第１の摺動面 ３００ｂ：第２の摺動面 ３００ｃ：第３の摺動面
３０２ａ、３０２ｂ：摺動面片 ３１０、３２１：摺動面保持部
３１１：収容孔 ３１２：スプリングガイド ３１３：装着溝
３１４：第１のラックガイドシート ３１５：第３のラックガイドシート
３１６ａ、３１６ｂ：ラックガイド片
３１８：第１のラックガイド部３１の外周面
３２０：第２のラックガイド部３２の本体部
３２２：第２のラックガイド部３２のフランジ部
３２３：第２のラックガイドシート

Claims (8)

1. ピニオンギアと噛み合うラックギアが形成されたラックバーを前記ラックギアの反対側から摺動可能に支持して、前記ピニオンギアの回転に応じて移動する前記ラックバーを当該ラックバーの軸心方向に案内するラックガイドであって、
   前記ラックバーを支持する第１のラックガイド部と、
   前記第１のラックガイド部に移動可能に収容され、前記ラックバーを支持する第２のラックガイド部と、
   前記第２のラックガイド部を前記第１のラックガイド部から前記ラックバー側に押し出す方向に付勢する付勢手段と、を備え、
   前記第１のラックガイド部は、
   前記ラックギアの反対側に位置する前記ラックバーの背面と接触する凹面状の第１の摺動面を有し、
   前記第２のラックガイド部は、
   前記付勢手段により前記ラックバーの背面に押圧されて線接触する第２の摺動面を有する
   ことを特徴とするラックガイド。
2. 請求項１に記載のラックガイドであって、
   前記第２の摺動面は、平坦面状、あるいは前記ラックバーの背面に対して凸面状に形成されている
   ことを特徴とするラックガイド。
3. 請求項１または２に記載のラックガイドであって、
   前記第１のラックガイド部は、
   前記第２のラックガイド部を収容する収容孔と、
   前記収容孔の内壁に形成され、前記第２のラックガイド部と摺動する第３の摺動面と、をさらに有する
   ことを特徴とするラックガイド。
4. 請求項３に記載のラックガイドであって、
   前記第１の摺動面および前記第３の摺動面は、一体的に形成されている
   ことを特徴とするラックガイド。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載のラックガイドであって、
   前記第１の摺動面は、
   前記ラックバーの軸心方向に垂直な断面において、前記ラックガイドの軸心に対して線対称な２つの位置を前記ラックバーの背面との接触位置とする
   ことを特徴とするラックガイド。
6. 請求項１ないし５のいずれか一項に記載のラックガイドであって、
   収縮手段をさらに備え、
   前記第１のラックガイド部は、
   前記第１の摺動面とともに、前記ラックバーの軸心方向に沿って２つの部材に分割されており、
   前記収縮手段は、
   前記２つの部材を互いに近づける方向に付勢する
   ことを特徴とするラックガイド。
7. 請求項１ないし６のいずれか一項に記載のラックガイドであって、
   前記第１のラックガイド部の、当該第１のラックガイド部を移動可能に収容するハウジング部に対する相対的な移動を阻害する方向に摩擦力を発生する摩擦手段をさらに備え、
   前記第２のラックガイド部は、
   前記第２の摺動面の前記第１の摺動面からの突出量が所定値に到達することにより、前記第１のラックガイド部と係止して、前記第１のラックガイド部を前記第２のラックガイド部に連動させる係止部をさらに有し、
   前記第１のラックガイド部は、
   前記付勢手段の台座として機能する前記ハウジング部の底部によって前記ラックバーから離れる方向の移動が規制される
   ことを特徴とするラックガイド。
8. 移動体の進行方向をステアリングホイールの回転に応じて変更するギア機構であって、
   前記ステアリングホイールの回転に応じて回転するピニオンギアと、
   前記ピニオンギアとかみ合うラックギアが形成され、前記ピニオンギアと前記ラックギアとの噛み合いにより、前記ピニオンギアの回転に応じて往復移動して前記移動体の車輪の向きを変えるラックバーと、
   前記ラックバーを当該ラックバーの軸心方向に摺動可能に支持する請求項１ないし７のいずれか一項に記載のラックガイドと、を備える
   ことを特徴とするギア機構。
   

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