JP5347777B2 - ラックピニオン装置及び操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、ラックピニオン装置、及び、このラックピニオン装置を備えた操舵装置に関する。

例えば自動車に搭載される操舵装置として、ラックピニオン式のものがあり、この操舵装置は、ステアリングホイールにステアリングシャフト及び中間シャフト等を介して連結されるピニオン軸と、このピニオン軸のヘリカル歯に噛み合うラック歯を有するラック軸とを備えている。ステアリングホイールが回転操作されることによってピニオン軸が回転すると、ラック軸が左右方向に移動し、その左右両端部側に設けられた車輪の転動方向を変更することができる。

さらに、このような操舵装置では、ラック軸をピニオン軸側に押圧しつつそのラック軸の軸方向移動を案内するラックガイドと、ラック軸とラックガイドとの間に介在する受け部材とが用いられている（例えば、特許文献１参照）。図６と図７とは従来のラックピニオン式操舵装置の一部を示している説明図である。
図６において、ラックガイド４１は、操舵装置のハウジング４３内に設けられていて、シート状である受け部材４０は、ラックガイド４１の内側（図６では右側）に形成された円弧状のガイド溝に取り付けられ、固定された状態にある。また、ラックガイド４１は、バネ４４によって内側へ向かう弾性力を受け、受け部材４０を介してラック歯４２ａをヘリカル歯４５ａに押し付けている。

このように、バネ４４及びラックガイド４１によって、ラック軸４２とピニオン軸４５との歯面同士が押し付けられることにより、ラック軸４２とピニオン軸４５との噛み合い部におけるがたつきを防止しようとしている。そして、ラックガイド４１に対するラック軸４２の摺動抵抗は、受け部材４０によって低減されている。

ここで図６と図７とにおいて、歯面同士が押し付けられたラック軸４２とピニオン軸４５との噛み合い部の様子に着目する。なお、操舵装置におけるラック軸４２とピニオン軸４５との噛み合い部は一般的にヘリカル歯による構成が多い。
このような噛み合い部における歯面同士の噛み合う力は、理想的には均一に分布するはずであるが、実際には加工精度等の関係により偏りが生じ、また、その偏りは噛み合い面毎に一定ではない。

また、ラック軸４２側については、前記のとおりステアリングホイールの回転に伴いピニオン軸４５が回転する。すると、このピニオン軸４５からラック軸４２に、当該ラック軸４２を軸方向に移動させる転舵力Ｆ０（図７参照）が発生する。この転舵力Ｆ０に関して説明すると、ヘリカル歯の歯筋の角度により生じる前記転舵力Ｆ０の分力Ｆ０′は、噛み合い部の歯面毎にばらつきが生じると考えられる。
このような状態では、受け部材４０とラック軸４２との摺動面全体における摩擦力Ｆｒは、前記歯面毎のばらつきの影響を受けて不安定となる。
この結果、図６と図７とに示すように、ラック軸４２とピニオン軸４５との噛み合い面の中心Ｃ回りの回転力Ｍ（モーメント）がラック４２に加えられ、しかも、その回転力Ｍは、不規則かつ揺動的である。

また、図６において、前記受け部材４０は、ラックガイド４１に固定されているだけではなく、ピニオン軸４５側に押し付けられているので、前記のような不規則に変化する回転力Ｍに対して逃げることができず追従しない。
さらに、図７において、受け部材４０とラック軸４２との間の摺動面上におけるラック軸方向の摩擦力Ｆｒの変化に着目すると、この摩擦力Ｆｒは、前記の噛み合い面を中心とした動的に変化する回転力Ｍと同じような変化が生じる。このような状態では、受け部材４０とラック軸４２との摺動面全体における摩擦力Ｆｒは前記回転力Ｍの影響を受けて不安定となる。
このように、前記回転力Ｍによる分力Ｆ０′及び摩擦力Ｆｒ（これらによる合力Ｆｓ）は不規則に発生することとなる。

特開２００１−３４７９５６号公報

近年、操舵装置の高出力化に伴い、従来の装置では、前記のような合力Ｆｓの変化を抑制しきれなくなり、ラック歯４２ａとヘリカル歯４５ａとの間で歯打ち音が生じたり、また、前記回転力が噛み合い部に作用することで、これらがトルク脈動となってピニオン軸４５からステアリングホイール側に伝わるおそれがあり、操舵フィーリング上無視できない問題が生じ得る。
また、車輪が凹凸路を走行した場合に、凹凸に応じた微振動がラックガイド４１に伝わり前記と同様の歯打ち音が発生し、操舵フィーリングに影響を及ぼすことも考えられる。

そこで、本発明は、歯打ち音や異音の発生を低減することができるラックピニオン装置、及び、このラックピニオン装置を備えた操舵装置を提供することを目的とする。

本発明のラックピニオン装置は、ヘリカル歯を有するピニオン軸と、前記ヘリカル歯に噛合するラック歯を有するラック軸と、前記ヘリカル歯と前記ラック歯との噛み合い状態を維持するために前記ラック軸を前記ピニオン軸側へ押すためのラックガイドと、前記ラックガイドと前記ラック軸との間に介在している受け部材とを備えたラックピニオン装置であって、前記ラックガイドには、前記ヘリカル歯側に開口している円弧状のガイド溝が形成されており、前記受け部材は、円弧状である前記ガイド溝に沿った形状を有している内側当接部と、前記内側当接部の円弧に沿った方向の両側にそれぞれ設けられ前記ラック軸を当該ラック軸の軸方向に直交する方向の両側から挟む一対の挟み部と、一対の前記挟み部それぞれと一体に形成され、前記ヘリカル歯と前記ラック歯との噛み合い部で発生する前記ラック軸の回転力が生じると前記ラックガイドが有する当接面に当接する規制部とを有し、前記受け部材は、自身の弾性力によって前記ラック軸の背面部分に嵌着しており、前記ラック軸から取り外されると縮径するように構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、受け部材の挟み部が、ラック軸を当該ラック軸の軸方向に直交する方向の両側から挟み、そして、受け部材の規制部は、この挟み部と一体に形成されていて、さらに、ヘリカル歯とラック歯との噛み合い部で発生するラック軸の回転力が生じると、当該規制部は、ラックガイドが有する当接面に当接するので、前記回転力によるラック軸の動きを弱めることができ、受け部材は、前記回転力によるラック軸の変位を妨げることができる。このため、ラックとピニオンとの噛み合い部における歯打ち音を低減することができる。
また、前記挟み部は、前記ラック軸を、当該ラック軸の軸心を中心とした１８０°離れた両側から挟む構成とするのが好ましい。

また、前記規制部は、前記ラック軸の軸方向に平行な方向に沿って設けられ前記当接面に当接する突起部を有しているのが好ましい。
この場合、突起が、ラックガイドの当接面に当接することで、前記回転力によるラック軸の動きを弱めることができ、前記回転力によるラック軸の変位を妨げることができる。

また、前記受け部材は、前記ラックガイドに形成された凹部に嵌る球面状の結合部を有しているのが好ましい。
この場合、前記回転力を受けた受け部材に捩れトルクが作用しても、受け部材の結合部はラックガイドに形成された凹部に嵌る球面状であるため、結合部は凹部で回転することができ、前記捩れトルクによって結合部に無理な力が働くことを防止し、受け部材（結合部）の破損を防止することができる。

本発明によれば、ラック歯とピニオンとの歯当たり音の発生を抑えることが可能となり、ラックピニオン装置及びこのラックピニオン装置を備えた操舵装置の品質を向上させることができる。

ラックピニオン式操舵装置の実施の一形態の一部を示す断面図である。 受け部材を軸心方向から見た図である。 受け部材及びその周辺部を示している断面図である。 ラックピニオン式操舵装置の第二実施形態を示している断面図である。 受け部材及びその周辺部を拡大した拡大図である。 従来のラックピニオン式操舵装置の一部を示している説明図である。 従来のラックピニオン式操舵装置の一部を示している説明図である。 本発明のラックピニオン装置の機能を説明する説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１はラックピニオン装置を備えた操舵装置（ラックピニオン式操舵装置）の実施の一形態の一部を示す断面図である。この操舵装置は、ピニオン軸１、ラック軸５及びハウジング１０を備えている。ハウジング１０は、ピニオンハウジング１１、ラックハウジング１２及びガイドハウジング１３を有していて、ピニオンハウジング１１の内部にピニオン軸１が設けられている。

ピニオン軸１は、下部にヘリカル歯２を有していて、このヘリカル歯２の上下両側に配置された転がり軸受１５，１６によって回転自在にピニオンハウジング１１に支持されている。また、ピニオン軸１の上端部は、図示しないが、中間シャフト及びステアリングシャフト等を介してステアリングホイールと連結されている。これにより、ステアリングホイールが回転操作されると、ピニオン軸１はピニオンハウジング１１内で軸心Ｃ１回りに回転する。

ピニオンハウジング１１の下部に連続してラックハウジング１２が形成されている。ラック軸５は左右方向（図１では紙面に直交する方向）に長く、その長手方向の中央部がラックハウジング１２内に格納された状態にある。ラック軸５の中央部のヘリカル歯２側には、所定長さにわたってラック歯６が形成されていて、ラック歯６とヘリカル歯２とは噛み合う。ヘリカル歯２が回転することで、ラック軸５は左右方向に変位する。そして、図示しないが、ラック軸５の左右両端部側には車輪が取り付けられていて、ラック軸５の左右方向の変位に応じて、当該車輪は転動方向が変更される。

ラックハウジング１２を挟んでピニオンハウジング１１の反対側に、ガイドハウジング１３が当該ラックハウジング１２と連続して形成されている。ガイドハウジング１３は軸心Ｃ２を中心とする筒形状であり、ガイドハウジング１３及びラックハウジング１２の内部に、ラックガイド８及び受け部材７が設けられている。ガイドハウジング１３の軸心Ｃ２とピニオンハウジング１１の軸心Ｃ１とは交差している。
また、ラックハウジング１３の開口側（図１では左側）には、キャップ部材１７が取り付けられていて、キャップ部材１７はロックナット１８によって、ガイドハウジング１３に位置決め固定されている。キャップ部材１７とラックガイド８との間には弾性体（図１の形態では厚さ方向に弾性変形可能な環状の部材）９が設けられていて、ラックガイド８はラック軸５側に向けて押し付けられている。なお、弾性体９は皿バネであってもよい。

ラックガイド８は、ガイドハウジング１３（及びラックハウジング１２）の直線状の内周面１４に嵌合している部材であり、当該内周面１４に沿って軸心Ｃ２方向に移動可能である。そして、弾性圧縮変形させた前記弾性体９により、ラックガイド８は受け部材７を介してラック歯６をヘリカル歯２に押し付けている。さらに、このラックガイド８は、ラック歯６をヘリカル歯２に押し付けた状態で、ハウジング１０（ラックハウジング１２及びガイドハウジング１３）に、受け部材７を介して、ラック軸５を当該ラック軸５の長手方向（軸心Ｃ０方向）に移動可能として支持している。ラックガイド８はハウジング１０と同様に金属製であり、ラック軸５の支持剛性を高めることができる。なお、ラックガイド８を樹脂製とすると支持剛性が低下するおそれがある。

以上の構成によりラックピニオン式操舵装置が構成され、ラックガイド８によってラック軸５がピニオン軸１側へ押されることで、ヘリカル歯２とラック歯６との噛み合い状態が維持される。
そして、このようなヘリカル歯２とラック歯６とが噛み合う構成では、ピニオン軸１が回転すると、ラック軸５を左右方向（軸心Ｃ０方向）に変位させると共に、ヘリカル歯２とラック歯６との噛み合い部を中心としてラック軸５を回転させようとする回転力が発生する。この回転力は、図６と図７とにより従来の構成を説明した場合と同様に発生するものである。
そこで、本発明は、この回転力によってラック軸５が回転しようとする動きを弱め、当該回転力によるラック軸５の回転を妨げることで、ラック軸５とピニオン軸１との噛み合い部における歯打ち音を低減する構成を備えている。以下のその構成を説明する。

〔第一実施形態〕
図１に示しているように、ラック歯６が形成されている部分は断面Ｄ型であり、ヘリカル歯２側となる面にラック歯６が形成されていて、このラック歯６と反対側の背面部分３０は軸心Ｃ０を中心とした円弧面を有している。受け部材７は、ラック軸５とラックガイド８との間に介在しているシート状の部材であり、断面ほぼ円弧形状を有している。受け部材７は、摺動抵抗を低減することのできる材質がよく、樹脂製であり、特に、耐摩耗性を高めるためにポリアセタール樹脂とするのが好ましい。

図２は、受け部材７を軸心Ｃ２方向から見た図である。なお、ラック軸５を二点鎖線で示している。図３は、受け部材７及びその周辺部を示している断面図である。図３において、ラックガイド８の内側面には、ピニオン軸１のヘリカル歯２側に開口する円弧状のガイド溝２２と、このガイド溝２２の溝幅方向外側にある両段差面３１ａ，３１ｂとが形成されている。この段差面３１ａ，３１ｂは、受け部材７が有する後述の外側当接部２６ａ，２６ｂが当接する当接面となる。

ガイド溝２２は、断面形状が軸心Ｃ０を中心とした凹状の円弧面からなり、このガイド溝２２の中央部にある溝底部に、凹部３２が形成されている。段差面３１ａ，３１ｂはヘリカル歯２に対向している。
以上より、ラックガイド８は、受け部材７を介して、ラック軸５の背面部分３０をガイド溝２２に収容させた状態で、ラック軸５をピニオン軸１側に押圧しつつそのラック軸５の軸方向移動（左右方向移動）を案内する構成となる。そして、受け部材７は、ラック軸５の背面部分３０とラックガイド８のガイド溝２２との間に介在する。

受け部材７は、ラックガイド８のガイド溝２２に沿った形状を有しているシート状の内側当接部２５と、この内側当接部２５の上下両側部にそれぞれ設けられた一対の外側当接部２６ａ，２６ｂ及び一対の挟み部２８ａ，２８ｂとを有している。外側当接部２６ａ，２６ｂが、前記段差面３１ａ，３１ｂに当接する規制部となる。
さらに、受け部材７は、当該受け部材７（内側当接部２５）を、ラックガイド８に前記ガイド溝２２に形成した凹部３２において固定する結合部２７を有している。

前記内側当接部２５には、ラックガイド８のガイド溝２２に面接触する外側接触面２１が形成されている。ガイド溝２２及び外側接触面２１は、軸心Ｃ０を中心とする円弧面からなる。そして、内側当接部２５の外側接触面２１は、ラックガイド８のガイド溝２２との間で滑りが生じ得る。

一対の前記挟み部２８ａ，２８ｂは、ラック軸５を、当該ラック軸５の軸方向に直交する方向の両側から挟む構成である。特に、図３では、挟み部２８ａ，２８ｂは、１８０°離れた両側からラック軸５を挟む構成である。一対の挟み部２８ａ，２８ｂは、内側当接部２５の上下両側と連続する部分であり、前記内側当接部２５及び両側の挟み部２８ａ，２８ｂによって、横断面においてラック軸５を半円（１８０°）を超える範囲で包囲した状態となる。
このように、挟み部２８ａ，２８ｂがラック軸５を１８０°離れた両側から挟むことによって、受け部材７でラック軸５を保持する保持力を向上させることができ、受け部材７とラック軸５とは一体動作可能となる。
この結果、前記回転力によってラック軸５が回転しようとすると、受け部材７は、このラック軸５の回転に追従することができる。なお、ラックガイド８は、ラック軸５の回転方向に関してハウジング１０に固定された状態にあり、ラック軸５の回転方向には回転しない。

また、挟み部２８ａ，２８ｂでは、内側当接部２５のシート状の部分よりも厚く構成されていて剛性を高めている。そして、内側当接部２５、両側の挟み部２８ａ，２８ｂ及び外側当接部２６ａ，２６ｂを含む受け部材７は、ラック軸５に取り付けられた状態で、ラック軸５の背面部分３０に密着する。しかし、この受け部材７は、ラック軸５から取り外されると縮径するように構成されている。つまり、受け部材７は自身の弾性力によってラック軸５の背面部分３０に嵌着することができる。
以上より、受け部材７は、ラック軸５の背面部分３０に当接していて、ラック軸５と受け部材７との間の相対回転については抑制された状態となる。このため、受け部材７は、前記回転力によって回転しようとするラック軸５に追従することができる。

図２と図３とにおいて、受け部材７の前記外側当接部２６ａ（２６ｂ）は、前記挟み部２８ａ（２８ｂ）と連続して一体に形成されている。なお、ヘリカル歯２とラック歯６との噛み合い部を中心として発生するラック軸５の前記回転力が生じると、ラック軸５は当該回転力によって回転しようとする。そして、この回転しようとするラック軸５に受け部材７が追従する際に、外側当接部２６ａ，２６ｂは、ラックガイド８の前記段差面３１ａ，３１ｂに弾性的に当接し（図３参照）、かつ、当接した際の衝撃を緩和する。

そして、図２に示している外側当接部２６ａ，２６ｂは、ラックガイド８の段差面３１ａ，３１ｂに接触すると圧縮変形可能となる突起部３３を有している。
突起部３３は、ラックガイド８の段差面３１ａ，３１ｂに対向する面３４ａ，３４ｂに形成されている。なお、図２と図５（ａ）とに示しているように、独立した突起部３３が、ラック軸５の軸方向に平行な方向に沿って、複数個（図２では５個）並んで設けられている。また、図２の二点鎖線及び図５（ｂ）に示しているように、突起部３３は、ラック軸５の軸方向に平行な方向に沿って直線的に伸びている一つの凸条からなる構成であってもよい。

図３において、前記結合部２７は、ラック軸５と受け部材７とが移動しようとする動きを制限するようにして受け部材７をラックガイド８に取り付けている。図３に示している結合部２７は、ラックガイド８に形成された前記凹部３２に嵌合している凸部からなり、結合部２７は全体として球面形状である。
この結合部３７によれば、受け部材７がラック軸５に追従しようとすると、結合部３７の球面が凹部３２に接触することで、追従する方向と反対方向の反力（戻そうとする方向の力）が受け部材７に生じる。このため、ラック軸５と共に受け部材７が移動しようとしても、受け部材７と共にラック軸５の移動が制限され、ラック軸５の移動を弱めることができる。

さらに、ラック軸５とピニオン軸１との噛み合い部に発生する回転力（モーメント）は、当該中心から前記結合部３７を通る軸回り（軸心Ｃ２回り）に発生する捩れトルクとして、受け部材７に作用する。
しかし、結合部３７とラックガイド８の凹部３２とは球面を介して連結された構成であるので、このような捩れトルクに対して、結合部３７は凹部３２内で回転運動が許容され、前記捩れトルクを逃がすことができ、結合部３７の破損を防止することができる。

以上の構成によれば、図１において、ピニオン軸１が回転することによって、ラック歯６とヘリカル歯２との噛み合い部を中心としてラック軸５が回転しようとすると、受け部材７の内側当接部２５とラックガイド８との間で滑りが生じて受け部材７はラック軸５に追従することができる。そして、受け部材７が追従する際に、その規制を行う規制部となる受け部材７の外側当接部２６ａは、ラックガイド８の段差面３１ａに弾性的に接触するために、その際の衝撃を緩和するためクッション材として機能する。このため、受け部材７がラック軸５の移動に追従すると、外側当接部２６ａによってラック軸５の移動を弱めることができる。

また、受け部材７の外側当接部２６ａ，２６ｂは、ラック軸５の軸方向に平行な方向に沿って突起部３３が設けられ、前記のとおり、噛み合い部を中心としてラック軸５が回転しようとすると、この突起部３３がラックガイド８の段差面３１ａ，３１ｂに当接することから、当該噛み合い部の中心回りの回転力によって、受け部材７がラックガイド８側に大きく沈み込むことを防止することができる。これにより、ラック軸５の噛み合い面が当該ラック軸５の軸方向に揺動的に変位することを抑制でき、噛み合い面でのラック軸５とピニオン軸１との間の歯打ち音の発生を防止することができる。

さらに、図８（ａ）は、ラック軸５とピニオン軸１との噛み合い部Ｇ及びその周辺を示している斜視図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）を模式的に表現した説明図であり、図８（ａ）に示しているように、ラック軸５の軸方向だけでなく、前記噛み合い部Ｇにおいて、ピニオン軸１の軸方向の揺動的な変位（図８（ｂ）に示している揺動軌道円Ｓのような変位）が発生した場合においても、同様に当該変位を抑制することができ、操舵に伴うラック軸５の移動により生じるラック軸５全体の振れを低減することができる。
なお、ラック軸５の両側には、図８（ａ）に示しているように、操舵装置が有しているラックブッシュ２０が設けられており、このラックブッシュ２０は、ラック軸５をその軸方向に摺動可能として支持している。そこで、本発明の前記構成によれば、ラック軸５全体の振れ（図８（ｂ）に示している揺動軌道円Ｓのような変位）を低減することができるので、前記ラックブッシュ２０に作用する力（面圧）を小さくすることができる。この結果、ラックブッシュ２０の負荷容量は小さくて済み、操舵装置のコストダウンに貢献できる。

さらに、受け部材７の結合部２７は、受け部材７が移動しようとする動きを制限して当該受け部材７をラックガイド８に取り付けているので、ラック軸５と共に受け部材７が移動しようとしても、その移動が抑制され、ラック軸５の移動を更に弱めることができる。

このように、ラック軸５を回転させようとする力（モーメント）が作用しても、当該ラック軸５の回転を弱めることができるため、ラック歯６とヘリカル歯２との歯当たり音の発生を抑制することが可能となる。
また、受け部材７は樹脂製であるため、当該受け部材７によるラック軸５の回転を弱める作用は高まり、そして、ラックガイド８が金属製であるため、ハウジング１０におけるラック軸４の支持剛性を高めることが可能となる。
また、外側当接部２６ａ（２６ｂ）がラックガイド８の段差面３１ａ（３１ｂ）に接触することで、さらには、結合部２７によって受け部材７が回転しようとする動きが制限されていることから、これら外側当接部２６ａ（２６ｂ）及び結合部２７を有している受け部材７と一体となっているラック軸５の中心を、正規の軸心位置に維持しようとする機能（調芯機能）を有することができる。
以上より、結合部２７は球形の所謂自在継手のような機能を有していて、ラック軸５の軸心Ｃ０方向の移動と、ラック歯６とヘリカル歯２との噛み合いにより、ラック軸５が微少に捩られる様な運動をしながら、操舵されるが、この動きを前記結合部２７を含む受け部材７によって抑止することができる。

そして、図３に示しているように、受け部材８の直径ｄは、ガイドハウジング１３（及びラックハウジング１２）の内周面１４の直径Ｄよりも小さくなるように設定されている（ｄ＜Ｄ）。すなわち、受け部材８（挟み部２８ａ，２８ｂ）の側面と、ガイドハウジング１３の内周面１４との間に微少な隙間が形成されている。この隙間により、受け部材８（内側当接部２５）がラック軸５に追従して動いても、受け部材８（挟み部２８ａ，２８ｂ）が内周面１４に当たるのを防ぐことができ、外側当接部２６ａ，２６ｂの機能を阻害しない。なお、ラックガイド８の直径は内周面１４の直径Ｄよりも小さい。これにより、ラックガイド８とガイドハウジング１３との線膨張係数の違いによる組立時の挿入し易さを確保できるだけでなく、温度変化に伴うラックガイド８とガイドハウジング１３との衝突を回避できる。

〔第二実施形態〕
図４は、ラックピニオン式操舵装置の第二実施形態を示している断面図である。この第二実施形態の操舵装置は、第一実施形態と比較して、ラック軸５の形状及び受け部材７の形状が異なるが、その他については同じである。
すなわち、受け部材７は、第一実施形態と同様に、内側当接部２５の他に、ラック軸５を当該ラック軸５の軸方向に直交する方向の両側から挟む挟み部２８ａ，２８ｂと、この挟み部２８ａ，２８ｂと一体に形成された外側当接部２６ａ，２６ｂとを有している。そして、外側当接部２６ａ，２６は、ヘリカル歯２とラック歯６との噛み合い部を中心として発生するラック軸５の回転力が生じるとラックガイド８が有する段差面３１ａ，３１ｂに当接する。そして、外側当接部２６ａ，２６ｂは、ラック軸５の軸方向に平行な方向に沿って設けられた突起部３３（図５参照）を有している。
さらに、受け部材７は、ラックガイド８に形成された凹部に嵌る球面状の結合部２７を有している。

具体的に説明すると、第二実施形態におけるラック軸５の内のラック歯６が形成されている部分は、断面ほぼＹ型（楔形）であり、ヘリカル歯２側となる面にラック歯６が形成され、このラック歯６と反対側の背面部分３０の外周面は複数の平面部が組み合わされた形状となっている。ラック軸５の内のラック歯６と反対側の部分には、ヘリカル歯２側へ向かって末広がり状となる押圧面３９ａ，３９ｂが形成されている。押圧面３９ａ，３９ｂの間には、凸部３９ｃが形成されている。押圧面３９ａ，３９ｂは平面からなる。

そこで、ラック歯６とヘリカル歯２との噛み合い部を中心としてラック軸５が回転しようとすると、その回転しようとする力を、受け部材７の挟み部２８ａ，２８ｂが受けることができる。すなわち、挟み部２８ａ，２８ｂは、ラック軸５が回転しようとする前記力を受ける受圧面３８ａ，３８ｂを有している。つまり、ラック軸５の前記押圧面３９ａ，３９ｂに、受け部材７の受圧面３８ａ，３８ｂが当接する。したがって、ラック軸５が回転しようとすると、ラック軸５の押圧面３９ａが受圧面３８ａを押圧し、受け部材７はラック軸５に追従することができる。これとは反対の方向にラック軸５が回転しようとすると、ラック軸５の押圧面３９ｂが受圧面３８ｂを押圧する。
このように、ラック軸５と受け部材７との相対回転が挟み部２８ａ，２８ｂによって抑制され、さらに、内側当接部２５の外側接触面２１は、ラックガイド８のガイド溝２２との間で滑りが生じ得る。このため、このため、受け部材７は、回転しようとするラック軸５に追従することができる。

そして、外側当接部２６ａ，２６ｂ（突起部）は、ラックガイド８におけるガイド溝２２の溝幅方向外側にある両段差面３１ａ，３１ｂにそれぞれ弾性的に当接する。これにより、受け部材７がラック軸５に追従する際に、外側当接部２６ａ，２６ｂ（突起部）は、ラックガイド８に接触することでラック軸５の回転を規制し、かつ、接触した際の衝撃を緩和する。これにより、ラック軸５の回転を弱めることができ、ラック歯６とヘリカル歯２との歯当たり音の発生を抑制することが可能となる。

以上の第一及び第二の実施形態のラックピニオン式操舵装置によれば、ステアリングホイールが回転操作された際、及び、車輪が路面を走行している際、特に凹凸の大きい路面を走行している際、ラック軸５には、ラック歯６とヘリカル歯２との噛み合い部を中心とした回転しようとする力が作用するが、受け部材７によってラック軸５の当該回転を弱めることができ、これにより、ラック歯６とヘリカル歯２との歯当たり音の発生を抑制することが可能となる。この結果、ラックピニオン式操舵装置の品質を向上させることができる。

なお、従来では、図６と図７に示したように、ラック軸４２に作用する分力Ｆ０′及び摩擦力Ｆｒ（これらによる合力Ｆｓ）に対して、ラックガイド４１をピニオン４５へ強固に押し付けたり、押し付け面に対してラックガイド４１を押し付ける弾性体（バネ４４）自体を多段にする等の構成により、受け部材４０からラックガイド４１へ伝達される前記回転力Ｍの不規則な変化を積極的に抑制しようとする構成が考えられる。また、過大な負荷が作用する受け部材４０に対しては、接触面積を少なくする構成により、受け部材４０の摩擦力Ｆｒを低減する構成が考えられる。

また、従来では、受け部材４０やピニオン軸４５側でその微振動を吸収しきれない場合には、ラックガイド４１を弾性支持している弾性体（バネ４４）の撓み量に限界が生じることで、キャップ部材１７やラックハウジング４３内に設けられたラックガイド収容孔において、ラックガイド４１が当接し異音を発生するおそれがある。
しかし、本発明によれば、従来の構成によることなく、ラック歯６とヘリカル歯２との歯当たり音の発生を抑制することが可能となり、また、前記異音の発生を抑制することが可能となる。

すなわち、本発明の受け部材７の挟み部２８ａ，２８ｂによれば、ヘリカル歯２とラック歯６との噛み合い部に発生し、しかも不規則に発生方向が変化する回転力に対して、ラック軸５を把持する方向の保持力を生じさせているので、噛み合い部に発生する前記回転力を抑制することができる。言い換えると、噛み合い部に発生している回転力によるラック軸５の変位が、挟み部２８ａ，２８ｂに作用しても、当該挟み部２８ａ，２８ｂによる保持力が、前記回転力に抵抗する垂直抗力として働く。そして、この垂直抗力を超える前記回転力による力（すなわち摩擦力）が加わらない限り、噛み合い部に発生している前記回転力を抑制し続けることができる。
そして、このような挟み部２８ａ（２８ｂ）と外側当接部２６ａ（２６ｂ）とを一体とし、外側当接部２６ａ（２６ｂ）がラックガイド８の段差面３１ａ（３１ｂ）に当接することで、前記回転力により変位しようとする挟み部２８ａ（２８ｂ）の変位を妨げることができる。これにより、前記回転力による噛み合い部の変位を抑制することができ、ラック軸５とピニオン軸１との噛み合い部における歯打ち音及び異音の発生を低減することができる。

本発明のラックピニオン装置及び操舵装置は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであっても良い。例えば、図１及び図４に示しているバネ９は、皿バネであるが、これ以外にコイルバネ等であってもよい。また、外側当接部２６ａ，２６ｂは突起部３３を有している構成以外であってもよく、受け部材７が樹脂製であることから、突起部３３を省略してもよく、外側当接部２６ａ，２６ｂは弾性変形が可能である（平面状とした）ブロック部分であってもよい。

１：ピニオン軸、 ２：ヘリカル歯、 ５：ラック軸、 ６：ラック歯、 ７：受け部材、 ８：ラックガイド、 ２２：ガイド溝、 ２５：内側当接部、 ２６ａ，２６ｂ：外側当接部（規制部）、 ２７：結合部、 ２８ａ，２８ｂ：挟み部、 ３０：背面部分、 ３１ａ，３１ｂ：段差面（当接面）、 ３８ａ，３８ｂ：受圧面

Claims (5)

1. ヘリカル歯を有するピニオン軸と、
   前記ヘリカル歯に噛合するラック歯を有するラック軸と、
   前記ヘリカル歯と前記ラック歯との噛み合い状態を維持するために前記ラック軸を前記ピニオン軸側へ押すためのラックガイドと、
   前記ラックガイドと前記ラック軸との間に介在している受け部材と、
   を備えたラックピニオン装置であって、
   前記ラックガイドには、前記ヘリカル歯側に開口している円弧状のガイド溝が形成されており、
   前記受け部材は、
   円弧状である前記ガイド溝に沿った形状を有している内側当接部と、
   前記内側当接部の円弧に沿った方向の両側にそれぞれ設けられ前記ラック軸を当該ラック軸の軸方向に直交する方向の両側から挟む一対の挟み部と、
   一対の前記挟み部それぞれと一体に形成され、前記ヘリカル歯と前記ラック歯との噛み合い部で発生する前記ラック軸の回転力が生じると前記ラックガイドが有する当接面に当接する規制部と、を有し、
   前記受け部材は、自身の弾性力によって前記ラック軸の背面部分に嵌着しており、前記ラック軸から取り外されると縮径するように構成されていることを特徴とするラックピニオン装置。
2. 前記挟み部は、前記ラック軸を、当該ラック軸の軸心を中心とした１８０°離れた両側から挟む請求項１に記載のラックピニオン装置。
3. 前記規制部は、前記ラック軸の軸方向に平行な方向に沿って設けられ前記当接面に当接する突起部を有している請求項１又は２に記載のラックピニオン装置。
4. 前記受け部材は、前記ラックガイドに形成された凹部に嵌る球面状の結合部を有している請求項１〜３のいずれか一項に記載のラックピニオン装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のラックピニオン装置を備えたことを特徴とする操舵装置。

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