JP5617993B2 - ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニット - Google Patents

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Description

この発明は、自動車の操舵輪に舵角を付与するためのステアリング装置を構成するラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットに関する。
ステアリングホイールから入力された回転運動を舵角付与のための直線運動に変換するための機構としてラックアンドピニオンを使用する、ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットを備えたステアリング装置が、従来から広く知られている。また、ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットは、小型かつ軽量に構成でき、しかも剛性が高く、良好な操舵感を得られるため、実際に広く使用されている。
図２８〜図３０は、このようなラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットを組み込んだステアリング装置の１例として、特許文献１に記載された構造を示している。このステアリング装置では、ステアリングホイール１の操作に伴って回転するステアリングシャフト２の動きを、１対の自在継手３および中間シャフト４を介して、ステアリングギヤユニット５の入力軸である、ピニオン軸６に伝達する。
ステアリングギヤユニット５は、ピニオン軸６の先半部に設けたピニオン歯７と、ラック軸８の前面に設けたラック歯９とを噛合させることにより構成されている。ピニオン軸６およびラック軸８のそれぞれの一部は、ケーシング１０内に収納される。ケーシング１０は、それぞれが筒状である、主収納部１１および副収納部１２を備える。このうちの主収納部１１は、両端が開口している。また、この副収納部１２は、この主収納部１１の一部側方に設けられていて、一端が開口している。これら主収納部１１の中心軸と副収納部１２の中心軸とは、互いに捩れの位置関係にある。ラック軸８は、このうちの主収納部１１を、軸方向の変位を可能に挿通しており、その両端部を主収納部１１から突出させている。そして、ラック軸８の両端部に、それぞれ球面継手１３を介して、タイロッド１４の基端部を結合している。これらのタイロッド１４の先端部は、それぞれ図示しないナックルアームの先端部に、枢軸により結合されている。なお、ラック軸８は、ピニオン歯７とラック歯９との噛合により、ラック軸８自身の中心軸回りに回転することはない。
ピニオン軸６は、ピニオン歯７を形成した先半部を副収納部１２内に、回転のみ可能に支持される。このため、ピニオン軸６の先端部を、副収納部１２の奥端部に、ラジアルニードル軸受１５により回転自在に支持している。また、ピニオン軸６の中間部を副収納部１２の開口寄り部分に、単列の玉軸受１６により回転自在に支持している。玉軸受１６を構成する内輪１７は、ピニオン軸６の中間部に形成した内径側段差面１９と、ピニオン軸６の中間部に係止した円すい状の止め輪２０との間で挟持される。また、玉軸受１６を構成する外輪１８は、副収納部１２の内周面中間部に形成した外径側段差面２１と、副収納部１２の開口側端部の内側に螺着した抑えねじ筒２２との間で挟持される。この構成により、ピニオン軸６の先半部を、ラジアル荷重およびスラスト荷重を支承可能に、かつ、軸方向の変位を阻止しつつ回転可能に、副収納部１２内に支持している。
また、主収納部１１の直径方向に関して副収納部１２と反対側部分に、シリンダ筒部２３を設けている。そして、このシリンダ筒部２３内に、押圧ローラ２４を回転自在に支承した摺動ブロック２５を軸方向への移動可能に収納している。また、シリンダ筒部２３の開口側端部の内側にねじにより固定した蓋体２６と、押圧ブロック２５との間に、ばね２７を設けて、押圧ローラ２４をラック軸８に向けて押圧している。これにより、ラック軸８をピニオン軸６に向け弾性的に押圧して、ピニオン歯７とラック歯９との噛合部のバックラッシを解消している。また、この噛合部での動力伝達に伴ってラック軸８に加わるピニオン軸６から離れる方向の力に拘らず、噛合部の噛合状態を適正に維持できるようにしている。
左右の前輪に舵角を付与する際には、ステアリングホイール１の操作により、ピニオン軸６を回転させる。これにより、ピニオン歯７とラック歯９との噛合に基づいて、ラック軸８が軸方向に変位し、ラック軸８の両端部に結合した１対のタイロッド１４を押し引きする。この結果、左右の前輪に所望の舵角が付与される。
このような構成を有する従来構造の第１例のステアリングギヤユニット５の場合、ピニオン軸６を支持している玉軸受１６に、抑えねじ筒２２を利用して、予圧を付与している。これにより、操舵時にピニオン軸６に加わる力に拘わらず、このピニオン軸６がラジアル方向（図３０の左右方向）やスラスト方向（図３０の上下方向）に変位することを防止し、ピニオン歯７とラック歯９との噛合部の噛合状態を安定させている。そして、この噛合部での歯打ち音の発生を抑えるとともに、操舵力が変動することを防止している。このように、抑えねじ筒２２を利用すれば、玉軸受１６に対して必要とする予圧を付与しやすくなり、玉軸受１６が軸方向に変位することを有効に防止できる。ただし、抑えねじ筒２２を利用する場合には、設置スペースが嵩むため、副収納部１２の全長が長くなりやすく、ステアリングギヤユニット５が大型化しやすくなる。また、予圧調整のための作業時間が長くなるなどの問題がある。
特許文献２には、このような抑えねじ筒に代え、欠円環状の止め輪を利用して、転がり軸受に予圧を付与しつつ、転がり軸受の抜け止めを図る構造が記載されている。図３１は、この文献に記載された従来構造の第２例のステアリングギヤユニット５ａを示している。このステアリングギヤユニット５ａの場合、ケーシング１０ａを構成する副収納部１２ａの内周面の開口寄り部分に、全周にわたり係止溝２８を形成している。そして、この係止溝２８に、欠円環状の止め輪（テーパースナップリング）２９の外径寄り部分を係止した状態で、この止め輪２９の内径寄り部分の軸方向片側面を、ピニオン軸６の中間部を回転自在に支持した玉軸受１６を構成する外輪１８の軸方向側面に押し付けている。
また、係止溝２８のうちの副収納部１２ａの開口側（図３１の上側）の側面３０を、径方向内側に向かうほどこの係止溝２８の幅寸法が拡がる方向に傾斜させている。また、止め輪２９のうちで側面３０と当接する部分に、テーパ面３１を形成し、この止め輪２９の外径寄り部分の断面形状を、径方向外側に向かうほど軸方向に関する厚さ寸法が小さくなる方向に傾斜した、くさび状としている。このような構造の場合、止め輪２９の設置スペースが小さく済むため、ステアリングギヤユット５ａを小型化しやすくなる。また、止め輪２９を組み付けるための作業時間が短く済むとともに、予圧調整の必要もない。
ただし、操舵時にピニオン軸６に加わる力に基づき、止め輪２９に、図３１の上方向に向いたスラスト力が作用すると、この止め輪２９が、側面３０に案内されて縮径し、軸方向に変位しやすくなる。この結果、玉軸受１６が軸方向に変位しやすくなり、ピニオン歯７とラック歯９との噛合部が適正位置からずれて、異音が発生したり、操舵力が変動したりする不都合を生じる可能性がある。
このような事情に鑑みて、特許文献３には、操舵時にピニオン軸に加わる力に拘わらず、止め輪が縮径することを防止できる構造が記載されている。図３２は、この文献に記載された従来構造の第３例のステアリングギヤユニット５ｂを示している。このステアリングギヤユニット５ｂの場合、止め輪２９ａのテーパ面３１ａの外周縁部に、軸方向に突出した複数の突起３２を形成している。また、ケーシング１０ｂを構成する副収納部１２ｂの内周面に形成した係止溝２８ａの側面３０ａに、環状凹溝３３を形成している。そして、係止溝２８ａに止め輪２９ａの外径寄り部分を係止した状態で、突起３２を環状凹溝３３内に配置している。
したがって、操舵時にピニオン軸６に加わる力に基づき、止め輪２９ａに、図３２の上方向に向いたスラスト力が作用した場合にも、突部３２と環状凹溝３３とが係合することで、止め輪２９ａが縮径することが防止される。このため、止め輪２９ａが軸方向に変位しにくくなり、玉軸受１６が軸方向に変位することが抑制され、ピニオン歯とラック歯との噛合位置を適正に保つことが可能になる。しかしながら、係止溝２８ａおよび止め輪２９ａの形状が複雑になるため、加工が面倒で、製造コストが嵩むといった問題がある。
特開２０１２−５１４０６号公報 特開２０１０−１９５２７８号公報 特開２０１０−３８２５４号公報
本発明は、このような事情に鑑み、ピニオン軸の中間部を回転自在に支持するための転がり軸受が軸方向に変位することを有効に防止できて、しかも、小型かつ低コストで構成できる、ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットの構造を実現することを目的としている。
本発明のラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットは、ケーシングと、ラック軸と、ピニオン軸と、転がり軸受と、止め輪と、縮径阻止部とを備える。前記ケーシングは、両端が開口した筒状の主収納部、および、この主収納部に対し捩れの位置に設けられて、一端が開口した筒状の副収納部を有する。前記ラック軸は、前面にラック歯を有し、前記ケーシングの前記主収納部の内側に、軸方向の変位を可能に配置されている。前記ピニオン軸は、軸方向先半部に形成されたピニオン歯を前記ラック歯に噛合させるとともに、軸方向基端部を前記ケーシングの副収納部の開口部を通じて外部に突出させた状態で、この副収納部内に回転自在に支持されている。前記転がり軸受は、内輪と、外輪と、複数個の転動体（玉またはころ）とを備える。前記内輪は、外周面に内輪軌道を有し、前記外輪は、内周面に外輪軌道を有する。また、前記複数個の転動体は、前記内輪軌道と前記外輪軌道との間に、それぞれ転動自在に設けられている。そして、前記副収納部の内側に前記ピニオン軸を回転自在に支持するため、このピニオン軸のうちで前記ピニオン歯が形成された部分よりも軸方向基端側部分に前記内輪を外嵌固定するとともに、前記副収納部の内周面に形成された段差面に前記外輪の軸方向片側面を当接させた状態で、この外輪を前記副収納部に内嵌支持している。また、止め輪は、欠円環状であり、前記ピニオン軸の軸方向中間部の周囲に配置され、前記副収納部の内周面の開口寄り部分に形成された係止溝に、その外径寄り部分を係止している。そして、この状態で、前記止め輪の内径寄り部分の軸方向片側面を、前記外輪の軸方向他側面に押し付けている。
縮径阻止部は、前記副収納部に固定された部材の一部に設けられており、この縮径阻止部を前記止め輪の不連続部（開口部）に挿入するか、またはこの止め輪の内周面に内嵌することにより、この止め輪が縮径することを阻止する。
また、前記縮径阻止部を、前記副収納部の開口部に内嵌されて、前記ピニオン軸の周囲を覆ったカバーの端部に形成する。この場合、このカバーと前記副収納部との間には、前記副収納部に対する前記カバーの相対回転を規制するための凹凸係合部を設けることもできる。さらに、前記カバーのうちで、前記縮径阻止部が設けられた側とは反対側の端部を、弾性材製のガスケットを介して車体の一部に当接させることもできる。
また、前記止め輪を、前記不連続部が前記ラック軸側に位置するように、配置して、この止め輪の円周方向に関する向きを規制することが好ましい。
本発明により、ピニオン軸を回転自在に支持するための転がり軸受が、軸方向に変位することを有効に防止できる構造を有し、かつ、このような構造を小型かつ低コストで構成することができる、ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットを実現できる。すなわち、転がり軸受の軸方向への変位の防止に、ケーシングの副収納部の内周面に形成した係止溝に、その外径寄り部分を係止した止め輪を利用することにより、装置の小型化を図っている。また、この止め輪に縮径阻止部を係合させることにより、操舵時にピニオン軸に加わる力に基づき、この止め輪に縮径させようとする力が作用した場合にも、この止め輪が縮径して、転がり軸受が軸方向に変位してしまうことを有効に防止できる。しかも、このように止め輪が縮径するのを阻止するために、止め輪および係止溝の形状を複雑にしなくて済むため、このような構造を低コストで構成することができる。
図１は、本発明に関する参考例の第１例のステアリングギヤユニットのラックとピニオンとの噛合部を示す縦断面図である。 図２は、図１を上側から見た図である。 図３は、図１のＤ部拡大図である。 図４は、本発明に関する参考例の第２例のステアリングギヤユニットのうち、図３のＥ部に相当する部分を示す、断面図である。 図５は、本発明に関する参考例の第３例のステアリングギヤユニットのうち、図３のＥ部に相当する部分を示す、断面図である。 図６は、本発明に関する参考例の第４例のステアリングギヤユニットのうち、図３のＦ部に相当する部分を示す、断面図である。 図７は、本発明に関する参考例の第５例のステアリングギヤユニットのラックとピニオンとの噛合部を示す縦断面図である。 図８は、図７を上側から見た図である。 図９は、シリンダ筒部および主収納部を省略した状態で、図７の右側から見た図である。 図１０は、参考例の第５例のステアリングギヤユニットのうち、図３に相当する部分を示す、拡大断面図である。 図１１は、本発明に関する参考例の第６例のステアリングギヤユニットのラックとピニオンとの噛合部を示す縦断面図である。 図１２は、図１１を上側から見た図である。 図１３は、シリンダ筒部および主収納部を省略した状態で、図１１の右側から見た図である。 図１４は、参考例の第６例のステアリングギヤユニットのうち、図３に相当する部分を示す、拡大断面図である。 図１５（Ａ）は、本発明に関する参考例の第７例のステアリングギヤユニットのうち、図１４の右上部に相当する部分を示す断面図であり、図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）のＧ−Ｇ断面図である。 図１６は、本発明の実施の形態の第１例のステアリングギヤユニットのラックとピニオンとの噛合部を示す縦断面図である。 図１７は、一部を省略し、かつ、一部を断面のままとした図１６の正面図である。 図１８は、図１６のうちの玉軸受の設置部分近傍の拡大断面図である。 図１９は、図１６のうちのラジアルニードル軸受の設置部分近傍の拡大断面図である。 図２０は、図１８のＨ−Ｈ断面図である。 図２１（Ａ）は、実施の形態の第１例で使用するカバーを抜き出して示す縦断面図であり、図２１（Ｂ）は、その端面（下端面）を示す図である。 図２２は、本発明の実施の形態の第２例のステアリングギヤユニットのうち、図２０に相当する断面図である。 図２３（Ａ）は、実施の形態の第２例で使用するカバーを抜き出して示す縦断面図であり、図２１（Ｂ）は、その端面（下端面）を示す図である。 図２４は、本発明の実施の形態の第３例のステアリングギヤユニットのうち、図２０に相当する断面図である。 図２５（Ａ）は、実施の形態の第３例で使用するカバーを抜き出して示す縦断面図であり、図２５（Ｂ）は、その端面（下端面）を示す図である。 図２６（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明に使用できる止め輪の構造の３例を示す正面図である。 図２７は、本発明に採用できる止め輪および係止溝の係止構造の１例を示す断面図である。 図２８は、ラックアンドピニオン式のステアリングギヤユニットを組み込んだ自動車用操舵装置の１例を示す部分切断側面図である。 図２９は、図２８のＡ−Ａ断面図である。 図３０は、使用状態にあわせてピニオン軸の基端部を上方に向けた状態で示す、図２９のＢ−Ｂ断面図である。 図３１は、従来構造の第２例のステアリングギヤユニットを示す、図２９のＢ−Ｂ断面に相当する図である。 図３２は、従来構造の第３例のステアリングギヤユニットを示す、図３１のＣ部に相当する部分の拡大図である。
［参考例の第１例］
図１〜図３は、本発明に関する参考例の第１例を示している。本参考例のステアリングギヤユニット５ｄの場合にも、ピニオン軸６の軸方向の一部に設けたピニオン歯７と、ラック軸８の前面に設けたラック歯９とを噛合させている。これらピニオン軸６およびラック軸８は、それぞれの一部を、ケーシング１０ｃ内に収納している。このケーシング１０ｃは、それぞれが略円筒状である、主収納部１１（図２８および図２９参照）および副収納部１２ｃを備える。このうちの主収納部１１は、両端が開口している。また、副収納部１２ｃは、主収納部１１の一部側方に設けられていて、一端（図１および図３の上端）が開口している。これら主収納部１１の中心軸と副収納部１２ｃの中心軸とは、互いに捩れの位置関係にある。
ラック軸８は、主収納部１１に、軸方向の変位を可能に挿通しており、その両端部をこの主収納部１１から突出させている。そして、ラック軸８の両端部に、図２９に示したような球面継手１３を介して、タイロッド１４の基端部を結合している。タイロッド１４の先端部は、それぞれ図示しないナックルアームの先端部に、枢軸により結合されている。また、主収納部１１の直径方向に関して、副収納部１２ｃと反対側部分にシリンダ筒部２３を設け、このシリンダ筒部２３内に、押圧ブロック６３を軸方向への移動可能に収納している。そして、このシリンダ筒部２３の開口部の内側にねじにより固定した図示しない蓋体と、押圧ブロック６３との間に、ばねなどの弾性部材を設けて、押圧ブロック６３をラック軸８に向けて押圧している。これにより、ラック軸８をピニオン軸６に向け弾性的に押圧して、ピニオン歯７とラック歯９との噛合部のバックラッシを解消している。さらには、この噛合部での動力伝達に伴ってラック軸８に加わるピニオン軸６から離れる方向の力に拘らず、噛合部の噛合状態を適正に維持できるようにしている。なお、押圧ブロック６３の軸方向両端面のうち、ラック軸８を押圧する側の内端面を、ラック軸８の背面の形状に合わせて部分円筒状凹面としている。
ピニオン軸６は、ピニオン歯７を形成した先半部（図１の下半部）を副収納部１２ｃ内に、回転のみ可能に支持される。このため、ピニオン軸６の先端部をこの副収納部１２ｃの奥端部に、ラジアルニードル軸受１５により回転自在に支持している。また、ピニオン軸６の中間部を、副収納部１２ｃの開口寄り部分に、深溝型、３点接触型もしくは４点接触型などの単列の玉軸受１６により回転自在に支持している。一方、ピニオン軸６の基端部は、副収納部１２ｃの開口部を通じて外部に突出しており、図２８に示したように、自在継手３を介して、中間シャフト４に連結される。
玉軸受１６は、内輪１７と、外輪１８と、複数個の玉３７と、保持器３８とを備える。内輪１７は、外周面に内輪軌道３９を有する。外輪１８は、内周面に外輪軌道４０を有する。また、それぞれの玉３７は、内輪軌道３９と外輪軌道４０との間に、それぞれ転動自在に設けられている。また、保持器３８は、円周方向複数個所にポケットを有しており、これらのポケット内に、それぞれの玉３７を転動自在に保持している。そして、副収納部１２ｃの内側にピニオン軸６の中間部を回転自在に支持するため、ピニオン軸６のうちでピニオン歯７が形成された部分よりも軸方向基端側（ステアリングホイール１側）部分に、内輪１７を外嵌固定している。そして、内輪１７を、ピニオン軸６の中間部に形成した内径側段差面１９と、ピニオン軸６の中間部に係止した円すい状の止め輪２０との間に挟持している。また、外輪１８を、その軸方向片側面を副収納部１２ｃの内周面中間部に形成された外径側段差面２１に当接させた状態で、副収納部１２ｃに内嵌支持している。
副収納部１２ｃの内周面の開口寄り部分に、全周にわたり係止溝２８ｂを形成している。そして、係止溝２８ｂに、ピニオン軸６の軸方向中間部の周囲に配置された、欠円環状（略Ｃ字形状）の止め輪２９ｂの外径寄り部分を係止した状態で、この止め輪２９ｂの内径寄り部分の軸方向片側面を、外輪１８の軸方向他側面に押し付けている。
止め輪２９ｂは、ばね鋼、ステンレスばね鋼などの弾性材製の金属板を打ち抜き成形により、略Ｃ字形の欠円環状に形成されており、組み付け状態で直径を拡げる方向の弾力を有する。止め輪２９ｂの不連続部３４を挟んで対向する部分には、径方向内方に向けて突出した１対の係止腕部４１を設けている。また、係止腕部４１の略中央部には、縮径用工具（図示せず）の先端部を係合させるための係止孔４２をそれぞれ形成している。
係止溝２８ｂのうちで、副収納部１２ｃの開口側（図１および図３の上側）の側面３０ｂを、径方向内側に向かうほど、係止溝２８ｂの幅寸法が広がる方向に傾斜させている。また、止め輪２９ｂのうちで側面３０ｂと当接する部分に、テーパ面３１ｂを形成し、この止め輪２９ｂの外径寄り部分の断面形状を、径方向外側に向かうほど、軸方向に関する厚さ寸法が小さくなる方向に傾斜した、くさび状としている。これにより、係止溝２８ｂに止め輪２９ｂを係止した状態で、直径を拡げる方向の弾力に基づく軸方向分力により、外輪１８の軸方向他側面を押圧し、玉軸受１６に予圧を付与している。
また、止め輪２９ｂを係止溝２８ｂに係止した状態で、不連続部３４を、この止め輪２９ｂのうちでラック軸８側の部分（図１の右側部分）に位置させている。すなわち、ピニオン歯７とラック歯９との噛合部のバックラッシを解消するため、ラック軸８をピニオン軸６に向けて弾性的に押し付けているが、この押し付け力（ラック反力、図１の矢印Ｆの力）は、ラジアルニードル軸受１５と玉軸受１６とのうち、反ラック軸８側の部分（図１の左側部分）で支承される。また、この場合に、ラック歯９に捩れがないと仮定すると、ラジアルニードル軸受１５および玉軸受１６には、それぞれの中心軸に対して直角方向に向いた、矢印Ａ０、Ｂ０方向の力が作用する。これに対し、ラック歯９に捩れがある場合には、矢印Ａ０、Ｂ０に対して傾斜した、矢印Ａ１（Ａ２）、Ｂ１（Ｂ２）方向の力が作用する。そして、このうちのＡ１方向の力が作用した場合には、止め輪２９ｂに対しても、玉軸受１６を介して力が作用することになる。ここで、欠円環状の止め輪２９ｂは、不連続部３４およびその近傍部分での剛性が低くなるため、不連続部３４が反ラック軸８側に存在すると、止め輪２９ｂが変形して、係止溝２８ｂから脱落しやすくなる。そこで、止め輪２９ｂを係止した状態で、不連続部３４をラック軸８側に位置させている。
特に、止め輪２９ｂの縮径防止と回転防止とを図るために、ケーシング１０ｃを構成する副収納部１２ｃの開口側端部（開口縁部）のうちで、ラック軸８側の部分（図１および図２の右側部分）に、クリップ３５を、この部分を挟んだ状態で、装着している。クリップ３５は、ステンレスのばね鋼板などの弾性および耐食性を有する板材を、略Ｕ字形に折り曲げることにより形成されており、互いに略平行に配置された外径側腕部４３および内径側腕部４４と、外径側腕部４３および内径側腕部４４の基端部同士を連続させる基部４５とから構成されている。そして、外径側腕部４３と内径側腕部４４とにより、副収納部１２ｃの開口側端部のうちでラック軸８側に設けられた互いに平行な外径側平坦面部４６および内径側平坦面部４７を両側から弾性的に挟んだ状態で、基部４５の内側面を副収納部１２ｃの開口側端面に、近接対向させるか、ないしは突き当てている。また、このようにクリップ３５を副収納部１２ｃに装着した状態で、副収納部１２ｃの内側に設けられた、内径側腕部４４の先端部を、止め輪２９ｂの不連続部３４に挿入している。したがって、本参考例の場合には、内径側腕部４４の先端部が縮径阻止部３６に相当する。そして、このような構成により、止め輪２９ｂがそれ以上縮径することを阻止するとともに、この止め輪２９ｂが回転することを防止している。このため、内径側腕部４４の先端部（縮径阻止部３６）の幅寸法を、止め輪２９ｃを係止した状態（止め輪２９ｃを自由状態からある程度縮径した状態）での不連続部３４の幅寸法よりもわずかに小さい値としている。
本参考例のステアリングギヤユニット５ｄの場合、ピニオン軸６を回転自在に支持するための玉軸受１６が軸方向に変位することを有効に防止できて、しかも、このような構造を小型かつ低コストで構成することが可能である。すなわち、止め輪２９ｂを利用して、玉軸受１６が軸方向に変位することを防止するとともに、この玉軸受１６に予圧を付与している。このため、従来の抑えねじ筒を利用している構造に比べて、副収納部１２の全長を短くしやすく、装置の小型化を図ることができる。また、止め輪２９ｂの不連続部３４に、クリップ３５の内径側腕部４４の先端部により構成される縮径阻止部３６を挿入している。このため、操舵時にピニオン軸６に加わる力に基づき、止め輪２９ｂに縮径させようとする力（径方向内向の力）が作用した場合にも、この止め輪２９ｂが縮径することを確実に阻止できる。これにより、止め輪２９ｂが軸方向に変位することを防止できるため、玉軸受１６が軸方向に変位することを有効に防止できる。しかも、本参考例の構造は、止め輪および係止溝の形状を複雑にしなくて済むため、低コストで構成することが可能となる。
また、止め輪２９ｂの不連続部３４を、ラック軸８側に位置させており、この止め輪２９ｂのうちで剛性の低くなった部分を、ラック反力の作用方向から遠い側（直径方向反対側）に配置している。このため、車両の走行時に、タイヤが縁石に乗り上げるなどして、ラック軸８からピニオン軸６に大きな力が加わった場合にも、止め輪２９ｂが変形することを有効に防止できて、この止め輪２９ｂが係止溝２８ｂから脱落しにくくなる。しかも、止め輪２９ｂの回り止めが図られているため、この止め輪２９ｂの脱落防止を長期間にわたり有効に図ることができる。本参考例のその他の部分の構成および効果については、従来構造と同様である。
［参考例の第２例］
図４は、本発明に関する参考例の第２例を示している。本参考例の特徴は、ケーシング１０ｄを構成する副収納部１２ｄの開口側端部に装着したクリップ３５ａが、軸方向（副収納部１２ｄの開口側）に抜け出ることを防止するための抜け止め構造４８を設けた点にある。
本参考例の場合、副収納部１２ｄの外周面のうちの外径側平坦面部４６に、副収納部１２ｄの開口側に向かうほど、開口側端部の肉厚が大きくなる方向に傾斜した傾斜面４９を形成している。また、クリップ３５ａを構成する外径側腕部４３ａの基端部ないし中間部に、先端側に向かうほど内径側腕部４４（図１〜図３参照）に近づく方向に傾斜した傾斜部６４を形成している。そして、傾斜部６４を傾斜面４９に当接かつ係合させることにより、抜け止め構造４８を構成している。
したがって、悪路走行時などに、クリップ３５ａに副収納部１２ｄの開口側に向かう方向（図４の上向き）の力が作用した場合にも、クリップ３５ａが副収納部１２ｄから脱落することを有効に防止することができ、止め輪２９ｂ（図１〜３参照）が縮径して係止溝２８ｂ（図１および図３参照）から抜け出ることを長期間にわたり安定して防止できる。本参考例のその他の部分の構成および効果については、参考例の第１例と同様である。
［参考例の第３例］
図５は、本発明に関する参考例の第３例を示している。本参考例の場合にも、上述した参考例の第２例の場合と同様に、クリップ３５ｂとケーシング１０ｅを構成する副収納部１２ｅとの間に抜け止め構造４８ａを設けて、クリップ３５ｂの脱落を防止している。
このために、副収納部１２ｅの開口側端部の外周面のうちの外径側平坦面部４６に、断面矩形状の係止凹溝５０を形成している。また、クリップ３５ｂを構成する外径側腕部４３ｂの先端寄り部分に、内径側腕部４４（図１〜図３参照）に近づく方向に向けて突出した、断面略Ｖ字形の外径側係合突部５１を形成している。そして、外径側係合突部５１を係止凹溝５０に係合させることにより、抜け止め構造４８ａを構成している。
このような構成を有する本参考例の場合にも、参考例の第２例の構造の場合と同様に、クリップ３５ｂが副収納部１２ｅから脱落することを有効に防止できる。本参考例のその他の部分の構成および効果については、参考例の第１例および第２例と同様である。
［参考例の第４例］
図６は、本発明に関する参考例の第４例を示している。本参考例の場合にも、参考例の第２例および第３例の場合と同様に、クリップ３５ｃとケーシング１０ｃを構成する副収納部１２ｃとの間に、抜け止め構造４８ｂを設けて、このクリップ３５ｃの脱落を防止している。
本参考例では、クリップ３５ｃを構成する内径側腕部４４ａの先端部を、外径側腕部４３（図１〜図３参照）に近づく方向にほぼ直角に折り曲げて、当該部分に内径側係合突部５２を形成している。そして、内径側腕部４４ａの先端部を、止め輪２９ｂ（図１〜図３参照）の不連続部３４に挿入した状態で、内径側係合突部５２を、副収納部１２ｃの内周面に形成された、止め輪２９ｂを係止するための係止溝２８ｂに係合させることにより、抜け止め構造４８ｂを構成している。
本参考例の場合にも、参考例の第２例および第３例の構造の場合と同様に、クリップ３５ｃが副収納部１２ｃから脱落することを有効に防止できる。しかも、係止溝２８ｂを利用して、クリップ３５ｃの抜け止めを図るため、副収納部１２ｃに、クリップ３５ｃの抜け止めを図るための専用の加工を施す必要がない。このため、加工コストを低く抑えることができる。なお、抜け止め構造４８ｂは、参考例の第２例または第３例の抜け止め構造４８、４８ａと併せて実施することもできる。本参考例のその他の構成および効果については、参考例の第１例〜第３例と同様である。
［参考例の第５例］
図７〜図１０は、本発明に関する参考例の第５例を示している。本参考例のステアリングギヤユニット５ｅの特徴は、止め輪２９ｂの不連続部３４に、矩形平板状のキー部材５３の一部に設けた縮径阻止部３６ａを挿入することにより、この止め輪２９ｂが縮径することを阻止している点にある。
本参考例の場合には、ケーシング１０ｆを構成する副収納部１２ｆの開口寄り部分のうち、円周方向に関してラック軸８側の部分（図７および図８の右側部分）に、直径方向に貫通する状態で、断面略矩形状の貫通孔５４を形成している。そして、貫通孔５４内に、ステンレス鋼板などの金属板製で、略矩形板状のキー部材５３を圧入し、このキー部材５３をケーシング１０ｆに対し固定している。また、このように固定したキー部材５３のうちで、貫通孔５４から内径側に突出した部分を、縮径阻止部３６ａとして、止め輪２９ｂの不連続部３４に挿入している。
本参考例の場合にも、操舵時にピニオン軸６に加わる力に基づき、止め輪２９ｂに縮径させようとする力（径方向内向の力）が作用した場合に、止め輪２９ｂが縮径することを確実に阻止することができる。これにより、止め輪２９ｂが軸方向に変位することを防止できるため、玉軸受１６が軸方向に変位することを有効に防止できる。
また、形状が単純で小型のキー部材５３を利用して、止め輪２９ｂが縮径することを阻止できるため、参考例の第１例〜第４例のようなクリップ３５〜３５ｃを使用する場合に比べて、材料コストの低減を図ることができるとともに、加工コストの低減を図ることもできる。また、キー部材５３を貫通孔５４に圧入することで、ケーシング１０ｆに固定しているため、クリップ３５〜３５ｃを使用する場合に比べて、キー部材５３の脱落防止を有効に図ることができる。なお、キー部材をケーシング１０に固定するために、たとえば、キー部材のうちで、副収納部の外周面から突出した部分を塑性変形させる（かしめ変形させる）こともできる。本参考例のその他の部分の構成および効果については、参考例の第１例と同様である。
［参考例の第６例］
図１１〜図１４は、本発明に関する参考例の第６例を示している。本参考例のステアリングギヤユニット５ｆの特徴は、止め輪２９ｂの不連続部３４に、ボルト５５の一部に設けた縮径阻止部３６ｂを挿入することにより、止め輪２９ｂが縮径することを阻止している点にある。
本参考例の場合、ボルト５５として、直方体状の頭部５６と、外周面に雄ねじが形成された円柱状の軸部５７とを備えたものを使用している。また、ケーシング１０ｇを構成する副収納部１２ｇの開口寄り部分のうち、円周方向に関してラック軸８側の部分（図１１および図１２の右側部分）に、直径方向に貫通する状態で、貫通孔５４ａを形成している。貫通孔５４ａは、外径側半部に形成された円孔部５８と、内径側半部に形成された四角孔状の非円孔部５９とから構成されている。また、副収納部１２ｇの外周面のうちで、貫通孔５４ａ（円孔部５８）が開口している部分の周囲には、外径側平坦面部４６ａを形成している。
そして、ボルト５５を貫通孔５４ａに内径側から挿入することにより、軸部５７を円孔部５８の内側に配置するとともに、頭部５６を非円孔部５９の内側にがたつきなく配置する。また、この状態で、軸部５７の先端部を、副収納部１２ｇの外周面（外径側平坦面部４６ａ）から外部に突出させるとともに、頭部５６の内径側部分を、非円孔部５９の内側から内径側に突出させている。そして、軸部５７のうちで、副収納部１２ｇの外周面から突出した部分に、ナット６０をねじ止め固定して、ボルト５５およびナット６０を副収納部１２ｇに対し固定している。また、ボルト５５を構成する頭部５６のうちで、非円孔部５９から内径側に突出した部分を、縮径阻止部３６ｂとして、止め輪２９ｂの不連続部３４の内側に挿入している。
本参考例の場合にも、操舵時にピニオン軸６に加わる力に基づき、止め輪２９ｂに縮径させようとする力（径方向内向の力）が作用した場合に、止め輪２９ｂが縮径することを確実に阻止することができる。これにより、止め輪２９ｂが軸方向に変位することを防止できるため、玉軸受１６が軸方向に変位することを有効に防止できる。
また、副収納部１２ｇに固定されたボルト５５の頭部５６を、縮径阻止部３６ｂとして利用しているため、縮径阻止部３６ｂが、止め輪２９ｂの不連続部３４から抜け出ることを有効に防止できる。また、ボルト５５およびナット６０として汎用品を使用することにより、コストの低減を図ることもできる。本参考例のその他の部分の構成および効果については、参考例の第１例および第５例と同様である。
［参考例の第７例］
図１５は、本発明に関する参考例の第７例を示している。本参考例の場合にも、参考例の第６例の場合と同様に、ボルト５５ａとナット６０ａとを利用して、止め輪２９ｂが縮径することを阻止している。本参考例では、ボルト５５ａとして、六角形状の頭部５６ａと、外周面に雄ねじが形成された円柱状の軸部５７ａとを備えたものを使用している。また、ケーシング１０ｈを構成する副収納部１２ｈの開口寄り部分のうち、円周方向に関してラック軸８（図１、図７、図１１など参照）側の部分に、直径方向に貫通する状態で、貫通孔５４ｂを形成している。貫通孔５４ｂは、外径側半部に形成された円孔部５８ａと、内径側半部に形成された六角孔状の非円孔部５９ａとから構成されている。
そして、非円孔部５９ａの内側に、六角形状のナット６０ａをがたつきなく配置した状態で、ボルト５５ａを貫通孔５４ｂに外径側から挿入し、軸部５７ａをナット６０ａに螺着させる。これにより、ボルト５５ａおよびナット６０ａを、副収納部１２ｈに固定している。また、ナット６０ａのうちで、非円孔部５９ａから内径側に突出した部分を、縮径阻止部３６ｃとして、止め輪２９ｂの不連続部３４の内側に挿入している。
本参考例の場合にも、操舵時にピニオン軸６に加わる力に基づき、止め輪２９ｂに縮径させようとする力（径方向内向の力）が作用した場合に、止め輪２９ｂが縮径することを確実に阻止することができる。これにより、止め輪２９ｂが軸方向に変位することを防止できるため、玉軸受１６が軸方向に変位することを有効に防止できる。本参考例のその他の部分の構成および効果については、参考例の第１例、第５例および第６例と同様である。
［実施の形態の第１例］
図１６〜図２１は、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例のステアリングギヤユニット５ｇの特徴は、副収納部１２ｉの開口部にカバー６５を設けるとともに、カバー６５の先端部（図１６の下端部）の嵌合筒部６６を、副収納部１２ｉの開口部に圧入し、カバー６５の先端面６７に形成した突起６８を縮径阻止部３６ｄとして、止め輪２９ｂの不連続部３４に挿入することにより、止め輪２９ｂが縮径することを阻止している点にある。
具体的には、本例のステアリングギヤユニット５ｇは、フロントサブフレームなどの図示しない車体フレームに取り付けられる。そして、副収納部１２ｉの開口部に、中空円筒状のカバー６５が、その先端部（図１６の下端部）に設けた嵌合筒部６６を、副収納部１２ｉの開口部に圧入することにより、固定される。また、カバー６５の中間部に設けられたフランジ部６９の側面７０を、副収納部１２ｉの開口端面７１に当接させて、副収納部１２ｉに対するカバー６５の上下方向の位置決めを図っている。また、図１７に示すように、フランジ部６９の側面７０には凸係合部７２を形成しており、この凸係合部７２を、副収納部１２ｉの開口端面７１に形成された凹係合部７３に係合させている。これにより、副収納部１２ｉに対してカバー６５が相対回転することを防止している。
カバー６５は、ピニオン軸６のうちで、副収納部１２ｉの開口部から突出した部分の周囲を覆っている。また、カバー６５のうちで、副収納部１２ｉの開口部に内嵌された部分とは反対側の端部（基端部、図１６の上端部）には、ゴム製のガスケット７４が固定されている。そして、このガスケット７４は、トーボード（車体）７５に当接している。したがって、カバー６５は、ガスケット７４を介して、図１６の上方へ移動することが規制されている。ガスケット７４は、車両走行時の振動によるケーシング１０ｉの変位を吸収して、衝撃を緩和するとともに、カバー６５とピニオン軸６との間の隙間に塵埃や異物が侵入することを防止している。
カバー６５は、ナイロンやポリアセタール（ＰＯＭ）などの耐油性に優れた合成樹脂に、ガラス、カーボンなどの補強用フィラーを混入した材料により形成されている。図１８、図２０および図２１に示すように、カバー６５の先端面６７（下端面）には、先端側に向けて突出した突起６８が一体的に形成されており、この突起６８が縮径阻止部３６ｄに相当する。この突起６８は、円周方向に関する幅寸法の小さい小片状に形成されており、止め輪２９ｂの不連続部（開口部）３４と同一位相になるように、円周方向に関する位置が規制されている。したがって、カバー６５の先端部の嵌合筒部６６を、副収納部１２ｉの開口部の内側に圧入すると、突起６８が止め輪２９ｂの不連続部３４に挿入されて、止め輪２９ｂがそれ以上縮径することが阻止される。
本例の場合、カバー６５の先端面６７に突起６８を一体的に形成するだけで済むため、加工が容易で、製造コストの上昇を抑制することができる。また、カバー６５に設けた凸係合部７２を、副収納部１２ｉに設けた凹係合部７３に係合させることにより、カバー６５と副収納部１２ｉとの円周方向に関する位相が一定になるため、カバー６５に設けた突起６８と止め輪２９ｂの不連続部３４との円周方向に関する位相を一致させることも容易に行うことができる。さらに、カバー６５の基端部を、ガスケット７４を介して、トーボード（車体）７５に当接させ、カバー６５の基端側への移動を規制しているため、カバー６５が副収納部１２ｉから抜け出すことが防止される。本例のその他の部分の構成および効果については、参考例の第１例と同様である。
［実施の形態の第２例］
図２２および図２３は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例は、実施の形態の第１例の変形例である。本例の場合、カバー６５ａの先端面６７ａに、先端側に向けて突出した略Ｃ字形の突起６８ａを形成しており、この突起６８ａが縮径阻止部３６ｅに相当する。カバー６５ａの先端部の嵌合筒部６６を、副収納部１２ｉの開口部の内側に圧入すると、突起６８ａが止め輪２９ｂの内周面７６に内嵌されて、止め輪２９ｂがそれ以上縮径することが阻止される。本例のその他の部分の構成および効果については、実施の形態の第１例と同様である。
［実施の形態の第３例］
図２４および図２５は、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例は、実施の形態の第１例および第２例の変形例である。本例の場合、カバー６５ｂの先端面６７ｂに、それぞれが先端側に向けて突出した小片状の突起６８と略Ｃ字形の突起６８ａとの両方を一体的に形成している。つまり、本例の場合には、カバー６５ｂの先端面６７ｂに、止め輪２９ｂの不連続部３４に挿入するための縮径阻止部３６ｄと、この止め輪２９ｂの内周面７６に内嵌するための縮径阻止部３６ｅとの両方を備えている。カバー６５ｂの先端部の嵌合筒部６６を、副収納部１２ｉの開口部の内側に圧入すると、突起６８（縮径阻止部３６ｄ）が止め輪２９ｂの不連続部３４に挿入されるとともに、突起６８ａ（縮径阻止部３６ｅ）が止め輪２９ｂの内周面７６に内嵌されて、止め輪２９ｂがそれ以上縮径することが阻止される。本例のその他の部分の構成および効果については、実施の形態の第１例および第２例と同様である。
本発明および参考例にかかる発明を実施する場合に、止め輪の構造（形状）は、実施の形態および参考例の各例で示したようなものに限定されず、図２６（Ａ）〜（Ｃ）に示す止め輪を使用することもできる。図２６（Ａ）は、ＪＩＳ Ｂ ２８０４ に規定される、Ｃ形穴用偏心止め輪の１例を示している。図２６（Ａ）の構造のように、止め輪２９ｃの径方向に関する幅寸法が円周方向に関して一定でない構造、具体的には、不連続部３４の直径方向反対側での幅寸法が大きい構造を採用することもできる。また、図２６（Ｂ）は、ＪＩＳ Ｂ ２８０４ に規定される、Ｃ形穴用同心止め輪の１例を示している。図２６（Ｂ）の構造のように、止め輪２９ｄの径方向に関する幅寸法が円周方向に関して一定であり、この止め輪２９ｄの不連続部３４を挟んで対向する部分に、係止腕部を設けない構造を採用することもできる。さらに、図２６（Ｃ）の構造のように、ワイヤーを略Ｃ字形に曲げ成形することにより形成される止め輪２９ｅを採用することもできる。さらに、図示は省略するが、片面にテーパ面を有しない構造の止め輪を用いることもできる。
本発明および参考例にかかる発明を実施する場合に、たとえば図２７に示す、係止溝２８ｃと止め輪２９ｆとの係合構造を採用することもできる。すなわち、止め輪２９ｆのテーパ面３１ｃの傾斜角度αを、係止溝２８ｃの側面３０ｃの傾斜角度βよりも大きくし、このテーパ面３１ｃに対しこの側面３０ｃの開口縁部を当接させる。また、係止溝２８ｃのうちで、側面３０ｃと反対側の側面６１と、止め輪２９ｆとの間に隙間６２を設ける。このような構成を採用すれば、玉軸受１６を構成する外輪１８から作用するスラスト力に基づき、止め輪２９ｆに作用するモーメントを小さくすることできる。すなわち、力点（Ｘ）から支点（Ｙ）までの距離（Ｚ）を短くできるため、この止め輪２９ｆに作用するモーメントを小さくすることができる。したがって、この止め輪２９ｆの脱落をより有効に防止できる。
実施の形態および参考例の各例では、コラムアシスト型ラックピニオン式パワーステアリング装置に本発明および参考例にかかる発明を適用した例について説明したが、本発明および参考例にかかる発明は、ピニオンアシスト型ラックピニオン式パワーステアリング装置や、マニュアル型ラックピニオン式ステアリング装置などに適用してもよい。
１ ステアリングホイール
２ ステアリングシャフト
３ 自在継手
４ 中間シャフト
５、５ａ〜５ｇ ステアリングギヤユニット
６ ピニオン軸
７ ピニオン歯
８ ラック軸
９ ラック歯
１０、１０ａ〜１０ｉ ケーシング
１１ 主収納部
１２、１２ａ〜１２ｉ 副収納部
１３ 球面継手
１４ タイロッド
１５ ラジアルニードル軸受
１６ 玉軸受
１７ 内輪
１８ 外輪
１９ 内径側段差面
２０ 止め輪
２１ 外径側段差面
２２、２２ａ 抑えねじ筒
２３ シリンダ筒部
２４ 押圧ローラ
２５ 摺動ブロック
２６ 蓋体
２７ ばね
２８、２８ａ、２８ｂ、２８ｃ 係止溝
２９、２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ、２９ｅ、２９ｆ 止め輪
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ 側面
３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ テーパ面
３２ 突起
３３ 環状凹溝
３４ 不連続部（開口部）
３５、３５ａ、３５ｂ、３５ｃ クリップ
３６、３６ａ〜３６ｅ 縮径阻止部
３７ 玉
３８ 保持器
３９ 内輪軌道
４０ 外輪軌道
４１ 係止腕部
４２ 係止孔
４３、４３ａ、４３ｂ 外径側腕部
４４、４４ａ 内径側腕部
４５ 基部
４６、４６ａ 外径側平坦面部
４７ 内径側平坦面部
４８、４８ａ、４８ｂ、４８ｃ 抜け止め構造
４９ 傾斜面
５０ 係止凹溝
５１ 外径側係合突部
５２ 内径側係合突部
５３ キー部材
５４、５４ａ、５４ｂ 貫通孔
５５、５５ａ ボルト
５６、５６ａ 頭部
５７ 軸部
５８、５８ａ 円孔部
５９、５９ａ 非円形孔部
６０、６０ａ ナット
６１ 側面
６２ 隙間
６３ 押圧ブロック
６４ 傾斜部
６５、６５ａ、６５ｂ カバー
６６ 嵌合筒部
６７、６７ａ、６７ｂ 先端面
６８、６８ａ 突起
６９ フランジ部
７０ 側面
７１ 開口端面
７２ 凸係合部
７３ 凹係合部
７４ ガスケット
７５ トーボード
７６ 内周面

Claims (4)

  1. 両端が開口した筒状の主収納部、および、この主収納部に対し捩れの位置に設けられて、一端が開口した筒状の副収納部を有するケーシングと、
    前面にラック歯を有し、前記ケーシングの主収納部の内側に軸方向の変位を可能に配置されたラック軸と、
    軸方向先半部に形成されたピニオン歯を前記ラック歯に噛合させるとともに、軸方向基端部を前記ケーシングの副収納部の開口部を通じて外部に突出させた状態で、この副収納部内に回転自在に支持されたピニオン軸と、
    外周面に内輪軌道を有する内輪と、内周面に外輪軌道を有する外輪と、これら内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体とを備え、前記副収納部の内側に前記ピニオン軸を回転自在に支持するため、このピニオン軸のうちで前記ピニオン歯が形成された部分よりも軸方向基端側部分に前記内輪を外嵌固定するとともに、前記副収納部の内周面に形成された段差面に前記外輪の軸方向片側面を当接させた状態で、この外輪を前記副収納部に内嵌支持する、転がり軸受と、
    前記ピニオン軸の軸方向中間部の周囲に配置され、前記副収納部の内周面の開口寄り部分に形成された係止溝に、その外径寄り部分を係止した状態で、その内径寄り部分の軸方向片側面を、前記外輪の軸方向他側面に押し付けている、欠円環状の止め輪と、
    前記副収納部に固定された部材の一部に設けられ、前記止め輪の不連続部に挿入されるか、またはこの止め輪の内周面に内嵌されることにより、この止め輪が縮径することを阻止する、縮径阻止部と、
    を備え、
    前記縮径阻止部が、前記副収納部の開口部に内嵌されて、前記ピニオン軸の周囲を覆ったカバーの端部に形成されている、ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニット。
  2. 前記カバーと前記副収納部との間には、この副収納部に対するカバーの相対回転を規制するための凹凸係合部が設けられている、請求項１に記載したラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニット。
  3. 前記カバーのうちで、前記縮径阻止部が設けられた側とは反対側の端部は、弾性材製のガスケットを介して車体の一部に当接している、請求項１に記載したラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニット。
  4. 前記止め輪の不連続部が、この止め輪のうちで前記ラック軸側の部分に位置している、請求項１に記載したラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニット。
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