JP7176975B2 - ラックガイドおよびギア機構 - Google Patents

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、ラックバーの背面を支持する凹状の第１の先端面を有する第１のラックガイドと、第１のラックガイド内に配置され、ラックバーの背面を支持する凹状の第２の先端面を有する第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構成され、第２の先端面は、摺動性に優れた材料で構成される。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、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、ラックバーを摺動性に優れた第２の先端面のみで支持する。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、第２のラックガイドが押し戻され、ラックバーを耐摩耗性に優れた第１の先端面および摺動性に優れた第２の先端面の両方で支持する。このため、第２の先端面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。

特許第５１２５５６８号公報

ところで、特許文献１に記載のラックガイドにおいて、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に、ラックバーを第１の先端面および第２の先端面の両方で支持するためには、第１の先端面に高い寸法精度が要求される。例えば、第１の先端面の径がラックバーの背面の径より大きいと、第２のラックガイドが押し戻されても、ラックバーは第１の先端面と当接せずに第２の先端面のみで支持され続ける可能性がある。この場合、第２の先端面を保護し耐久性を確保することができない。一方、第１の先端面の径がラックバーの背面の径より小さいと、第２のラックガイドが押し戻されて、ラックバーの背面が第１の先端面および第２の先端面の両方に当接しても、ラックバーからラックガイドに加わる荷重が第１の先端面に集中する可能性がある。この場合、操作性が急激に悪化してしまう。

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、より長期にわたってラックバーをより安定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、ラックバーの背面を支持する凹状の第１の摺動面を有する第１のラックガイド部と、第１のラックガイド部に収容され、ラックバーの背面を支持する凹状の第２の摺動面を有する第２のラックガイド部と、を備えている。ここで、第２のラックガイド部は、第１の付勢手段により第１のラックガイド部からラックバー側に押し出される方向に付勢されている。また、第１の摺動面は、ラックバーの軸心方向に沿って２つの摺動面片に分割されており、第２の付勢手段により２つの摺動面片が互いに近づく方向に付勢されている。なお、第１の摺動面は、第２の摺動面よりも耐摩耗性に優れた材料（第２の摺動面よりも比摩耗量が小さい材料）で構成され、第２の摺動面は、第１の摺動面よりも摺動性に優れた材料（第１の摺動面よりも摩擦係数が小さい材料）で構成されることが好ましい。

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、
前記ラックギアの反対側に位置する前記ラックバーの背面を支持する凹状の第１の摺動面を有する第１のラックガイド部と、
前記第１のラックガイド部に収容され、前記ラックバーの背面を支持する凹状の第２の摺動面を有する第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第１の付勢手段と、
第２の付勢手段と、を備え、
前記第１の摺動面は、
前記ラックバーの軸心方向に沿って２つの摺動面片に分割されており、
前記第２の付勢手段は、
前記２つの摺動面片を互いに近づける方向に付勢する。

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。

本発明において、ラックバーからラックガイドに加わる荷重が、第１の付勢手段によって第２のラックガイド部に付与される付勢力より大きく、これにより第２のラックガイド部が押し戻されて、ラックバーの背面が第１の摺動面および第２の摺動面の両方に当接した場合に、第１の摺動面に加わる荷重の径方向成分が、第２の付勢手段により第１の摺動面に加わる付勢力（収縮力）より大きいと、第１の摺動面を構成する２つの摺動面片が互いに引き離される。これにより、ラックバーからラックガイドに大きな荷重が加わった場合に、ラックックバーの背面との接触範囲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とともに、ラックバーからラックガイドに加わる荷重がいずれかの摺動面に集中するのを防止して、第１の摺動面および第２の摺動面に分散させることができる。したがって、本発明によれば、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低下の影響を小さくすることができるので、より長期にわたってラックバーをより安定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および第２の摺動面３００ａ、３００ｂ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の正面図および平面図である。 図６（Ａ）および図６（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の正面図および平面図である。 図７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、本発明に係る一実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。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、を有している。

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の内部には、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の内部には、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の内部に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、ラックバー２０の背面２２を支持する凹状の第１の摺動面３００ａを有する円柱状の第１のラックガイド部３１と、第１のラックガイド部３１に収容され、ラックバー２０の背面２２を支持する凹状の第２の摺動面３００ｂを有する円柱状の第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第１の付勢部材３３と、Ｏリング等で構成される第２の付勢部材３４と、を有している。

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ための収容部３１０が形成されたベース部３１１と、ベース部３１１の開口側の端面３１２上に配置され、第２のラックガイド部３２がＺ方向に移動可能に挿通される挿通孔３１３が形成された摺動面保持部３１４と、を有する。

ベース部３１１は、キャップ６０側に配置され、その裏面（開口側の端面３１２と反対側の面）３１１０がキャップ６０の裏面６１と当接する。また、ベース部３１１の収容部３１０の底面３１００は、コイルスプリング、板バネ等のバネ部材で構成される第１の付勢部材３３のばね座として機能する。

摺動面保持部３１４は、ラックバー２０の背面２２と対面する端面３１５に、ラックバー２０の背面２２の形状に倣った凹部３１６が形成されており、この凹部３１６に第１の摺動面３００ａを形成する第１のラックガイドシート３１７が固定されている。また、摺動面保持部３１４の外周面３１８には、周方向の環状溝３１８０が形成されており、この環状溝３１８０の内部に、この環状溝３１８０の深さ寸法よりも線径の大きなＯリング等の第２の付勢部材３４が装着されている。また、摺動面保持部３１４は、ラックバー２０の軸心Ｏ２方向に沿って中央から２つの摺動面保持片３１９ａ、３１９ｂに分割されており、外周面３１８の環状溝３１８０に装着された第２の付勢部材３４により、２つの摺動面保持片３１９ａ、３１９ｂを互いに近づける方向に付勢されている。

第２のラックガイド部３２は、ラックバー２０の背面２２と対面する端面３２０に、ラックバー２０の背面２２の形状に倣った凹部３２１が形成されており、この凹部３２１に第２の摺動面３００ｂを形成する第２のラックガイドシート３２２が固定されている。

また、第２のラックガイド部３２の裏面（端面３２０と反対側の面）３２３には、コイルスプリング、板バネ等で構成される第１の付勢部材３３を収容するための凹部であるスプリングガイド３２４が形成されている。ここで、第１の付勢部材３３の自然長は、スプリングガイド３２４の深さよりも長い。このため、第１の付勢部材３３の一方の端部は、スプリングガイド３２４から突出して、第１のラックガイド部３１のベース部３１１に設けられた収容部３１０の底面３１００と当接する。これにより、第１の付勢部材３３が、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、ラックギア２１がピニオンギア１１に押圧されるため、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。

また、第２のラックガイド部３２の裏面３２３と第１のラックガイド部３１のベース部３１１に設けられた収容部３１０の底面３１００との間、およびスプリングガイド３２４によって形成される空間は、潤滑グリース（不図示）を貯蔵するためのグリース貯蔵室３２９として機能する。さらに、第２のラックガイド部３２には、端面３２０とスプリングガイド３２４の底面３２５とを貫くグリース供給路３２６が形成されている。ラックバー２０からラックガイド３０に加わる荷重が、第１の付勢部材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、これにより第２のラックガイド部３２が押し戻されると、グリース貯蔵室３２９が圧縮され、グリース貯蔵室３２９に貯蔵されている潤滑グリースがグリース供給路３２６を通って第２の摺動面３００ｂに供給される。なお、ラックバー２０の荷重がラックガイド３０に加わっていない無負荷状態において、グリース貯蔵室３２９の高さＨ１は、第２のラックガイド部３２の第１のラックガイド部３１から突出長Ｈ２よりも大きくなるように設定されている（図３（Ａ）参照）。

また、第２のラックガイド部３２の外周面３２７には、周方向の環状溝３２７０が形成されており、この環状溝３２７０の内部に、この環状溝３２７０の深さ寸法よりも線径の大きなＯリング等の弾性部材３２８が埋め込まれている。これにより、第２のラックガイド部３２の外周面３２７と第１のラックガイド部３１のベース部３１１に設けられた収容部３１０の内壁３１１１との隙間が密閉され、グリース貯蔵室３２９に貯蔵された潤滑グリースが、この隙間から漏れるのを防止することができる。

なお、本実施の形態では、第２のラックガイド部３２と、この第２のラックガイド部３２を収容する第１のラックガイド部３１のベース部３１１の収容部３１０および摺動面保持部３１４の挿通孔３１３の平面形状（ラックガイド３０の軸心Ｏ３に対して垂直なＸＹ断面形状）を、楕円形状としている（図２（Ａ）参照）。これは、第２のラックガイド部３２が第１のラックガイド部３１に対してラックガイド３０の軸心Ｏ３回りに回転するのを防止するためのである。ただし、この回転を防止できるものであれば、平面形状は楕円形状に限定されない。

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

第１の摺動面３００ａを形成する第１のラックガイドシート３１７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３２２よりも耐摩耗性に優れた材料（第２のラックガイドシート３２２よりも比摩耗量が小さい材料）で形成され、第２の摺動面３００ｂを形成する第２のラックガイドシート３２２は、第１のラックガイドシート３１７よりも摺動性に優れた材料（第１のラックガイドシート３１７よりも摩擦係数が小さい材料）で形成されている。

この第１のラックガイドシート３１７および第２のラックガイドシート３２２の材料は、滑り軸受としての使用に適した摺動材料のなかから、上述の関係を満たす組み合わせを、ラックガイド３０の使用環境、製造コスト等に応じて適宜に選択して用いればよい。

例えば、滑り軸受としての使用に適した摺動材料としては、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）、ポリフェニレンスルファイド（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、鉄系焼結材が挙げられる。

このような摺動材料間の摺動性の優劣は、ラックガイド３０の使用環境に基づき定めた条件下において、ラックバー２０と同材質の相手面に各摺動材料の試験片を面接触させて往復摩擦摩耗試験を行うことによって得られた動摩擦係数の比較によって決定し、摺動材料間の耐摩耗性の優劣は、この摩擦摩耗試験前後の試験片の重量変化等から得られた比摩耗量の比較により決定する。例えば、動摩擦係数が小さい摺動材料ほど摺動性が優れ、比摩耗量の小さな摺動材料ほど耐摩耗性が優れるとのルールにしたがって、摺動材料間の摺動性および耐摩擦性の優劣を決定する。

例えば、第２のラックガイドシート３２２の材料としてＰＴＦＥを用いる場合、第１のラックガイドシート３１７の材料には、ＰＴＦＥよりも耐摩耗性に優れたＰＡを用いることができる。また、第２のラックガイドシート３２２の材料としてＰＯＭを用いる場合、第１のラックガイドシート３１７の材料として、ＰＯＭよりも耐摩耗性に優れた繊維強化ＰＡを用いることができる。また、第２のラックガイドシート３２２の材料として含油ＰＯＭを用いる場合には、第１のラックガイドシート３１７の材料として、含油ＰＯＭよりも耐摩耗性に優れた繊維強化ＰＯＭを用いることができる。

図４は、第１および第２の摺動面３００ａ、３００ｂ（以下、単に摺動面３００とも呼ぶ）の形状を説明するための図である。

図示するように、摺動面３００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と摺動面３００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、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、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、摺動面３００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。

なお、ラックバー２０からラックガイド３０に加わる荷重が、第１の付勢部材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、これにより第２のラックガイド部３２が押し戻された場合に、ラックバー２０の背面２２を第１の摺動面３００ａと確実に当接させるため、第１の摺動面３００ａの円弧面３０１ａ、３０１ｂの曲率半径Ｒ２は、第２の摺動面の３００ｂの円弧面３０１ａ、３０１ｂの曲率半径Ｒ２よりも若干小さくなるように設定されることが好ましい。

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の正面図および平面図である。

図示するように、良好な状態の路面を走行中等、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、第１の付勢部材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、第２の摺動面３００ｂのみが接触位置ＴＡ、ＴＢにおいてラックバー２０の背面２２と接触する。ラックバー２０は、第１の摺動面３００ａには接触しておらず、第１の摺動面３００ａよりも摺動性に優れた第２の摺動面３００ｂのみによって支持されるため、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。

［高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、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の正面図および平面図である。

図示するように、路面からタイヤに衝撃等を受けた場合等、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、第１の付勢部材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い高荷重域においては、第２のラックガイド部３２が第１のラックガイド部３１のベース部３１１の収容部３１０内に押し戻され、第２の摺動面３００ｂに加えて、第２の摺動面３００ｂよりも耐摩耗性に優れた第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と接触する。ここで、ラックバー２０の背面２２が第１の摺動面３００ａと確実に接触するように、第１の摺動面３００ａの円弧面３０１ａ、３０１ｂの曲率半径Ｒ２を、第２の摺動面の３００ｂの円弧面３０１ａ、３０１ｂの曲率半径Ｒ２よりも若干小さく設定されていると、ラックバー２０からラックガイド３０に加わる荷重が第２の摺動面３００ｂよりも摺動性に劣る第１の摺動面３００ａに集中して、操舵フィーリングに影響する可能性がある。しかし、第１の摺動面３００ａに加わる荷重の径方向成分が、第２の付勢部材３４により第１のラックガイド部３１の摺動面保持部３１４に加わる付勢力（収縮力）より大きいと、摺動面保持部３１４を構成する２つの摺動面保持片３１９ａ、３１９ｂが互いに引き離され、ラックバー２０からラックガイド３０に加わる荷重が第１の摺動面３００ａに集中せずに、第１の摺動面３００ａおよび第２の摺動面３００ｂに分散する。このため、高荷重域において、第２の摺動面３００ｂの摩耗を防止しつつ、第１の摺動面３００ａによる操舵フィーリングの低下の影響を小さくすることができる。

また、高荷重域においては、グリース貯蔵室３２９が圧縮され、グリース貯蔵室３２９に貯蔵された潤滑グリースがグリース供給路３２６を通って第２の摺動面３００ｂに供給される。これにより、第２の摺動面３００ｂの摺動性が向上し、滑らかな操舵フィーリングが得られる。

なお、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高荷重域においては、第１の摺動面３００ａおよび第２の摺動面３００ｂが、弾性変形してラックバー２０の背面２２と面接触し、ラックバー２０を支持する。

以上、本発明の一実施の形態について説明した。

本実施の形態において、ラックバー２０からラックガイド３０に加わる荷重が、コイルスプリング、板バネ等の第１の付勢部材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、これにより第２のラックガイド部３２が押し戻されて、ラックバー２０の背面２２が第１の摺動面３００ａおよび第２の摺動面３００ｂの両方に当接した場合に、第１の摺動面３００ａに加わる荷重の径方向成分が、Ｏリング等の第２の付勢部材３４により第１のラックガイド部３１の摺動面保持部３１４に加わる付勢力（収縮力）より大きいと、摺動面保持部３１４を構成する２つの摺動面保持片３１９ａ、３１９ｂが互いに引き離される。これにより、ラックバー２０からラックガイド３０に大きな荷重が加わった場合に、ラックックバー２０の背面２２との接触範囲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とともに、ラックバー２０からラックガイド３０に加わる荷重がいずれかの摺動面３００に集中するのを防止して、第１の摺動面３００ａおよび第２の摺動面３００ｂに分散させることができる。したがって、本実施の形態によれば、第１の摺動面３００ａに比べて耐摩耗性に劣る第２の摺動面３００ｂの摩耗を防止しつつ、第２の摺動面３００ｂに比べて摺動性に劣る第１の摺動面３００ａによる操作性低下の影響を小さくすることができるので、より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、本実施の形態において、第１、第２の摺動面３００ａ、３００ｂ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と摺動面３００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、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、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２のラックガイド部３２の裏面３２３と第１のラックガイド部３１のベース部３１１に設けられた収容部３１０の底面３１００との間、およびスプリングガイド３２４によって形成される空間を、潤滑グリースを貯蔵するためのグリース貯蔵室３２９として機能させるとともに、第２のラックガイド部３２の端面３２０とスプリングガイド３２４の底面３２５とを貫くグリース供給路３２６を設けている。そして、ラックバー２０からラックガイド３０に加わる荷重が、第１の付勢部材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、これにより第２のラックガイド部３２が押し戻された場合、グリース貯蔵室３２９が圧縮され、グリース貯蔵室３２９に貯蔵されている潤滑グリースがグリース供給路３２６を通って第２の摺動面３００ｂに供給される。これにより、高荷重時の操舵フィーリングを向上させることができる。

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、上記実施の形態では、第１のラックガイド部３１を、ベース部３１１および摺動面保持部３１４で構成しているが、本発明はこれに限定されない。図７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、キャップ６０の裏面６１まで延びた摺動面保持部３１４（摺動面保持片３１９ａ、３１９ｂ）のみで構成してもよい。この場合、第２のラックガイド部３２の裏面３２３とキャップ６０の裏面６１との間、およびスプリングガイド３２４によって形成される空間が、潤滑グリースを貯蔵するためのグリース貯蔵室３２９として機能する。また、キャップ６０の裏面６１が第１の付勢部材３３のばね座として機能する。

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第１の付勢部材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。第１の付勢部材３３にゴム部材を用いてもよい。あるいは第１の付勢部材３３として、グリース貯蔵室３２９に貯蔵されている潤滑グリースの弾性力を利用してもかまわない。

また、上記実施の形態では、第１の摺動面３００ａを形成する第１のラックガイドシート３１７を、第２の摺動面３００ｂを形成する第２のラックガイドシート３２２よりも耐摩耗性に優れた材料で形成し、第２の摺動面３００ｂを形成する第２のラックガイドシート３２２を、第１のラックガイドシート３１７よりも摺動性に優れた材料で形成している。しかしながら、本発明はこれに限定されない。第１のラックガイドシート３１７および第２のラックガイドシート３２２に同じ摺動材料を用いてもよい。この場合でも、ラックバー２０からラックガイド３０に大きな荷重が加わった場合に、ラックバー２０からラックガイド３０に加わる荷重を第１の摺動面３００ａおよび第２の摺動面３００ｂに分散させて、第２の摺動面３００ｂの摩耗を防止することができるので、より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、上記実施の形態では、第２の摺動面３００ｂを円弧面としているが（図４参照）、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に対して線対称な２つの傾斜面を有するもの（例えばＶ字形状）でもよい。

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：第１の付勢部材
３４：第２の付勢部材 ４０：転がりベアリング ６０：キャップ
６１：キャップ６０の裏面 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
３００：摺動面 ３００ａ：第１の摺動面 ３００ｂ：第２の摺動面
３１０：収容部 ３１１：ベース部
３１２：ベース部３１１の開口側の端面
３１３：第１のラックガイド部３１の挿通孔 ３１４：摺動面保持部
３１５：摺動面保持部３１４の端面 ３１６：摺動面保持部３１４の凹部
３１７：第１のラックガイドシート ３１８：摺動面保持部３１４の外周面
３１９ａ、３１９ｂ：摺動面保持片
３２０：第２のラックガイド部３２の端面
３２１：第２のラックガイド部３２の凹部
３２２：第２のラックガイドシート
３２３：第２のラックガイド部３２の裏面
３２４：スプリングガイド ３２５：スプリングガイド３２４の底面
３２６：グリース供給路 ３２７：第２のラックガイド部３２の外周面
３２８：弾性部材 ３２９：グリース貯蔵室
３１００：収容部３１０の底面 ３１１０：ベース部３１１の裏面
３１１１：収容部３１０の内壁 ３１８０：摺動面保持部３１４の環状溝
３２７０：第２のラックガイド部３２の環状溝

Claims (9)

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、
   前記ラックギアの反対側に位置する前記ラックバーの背面を支持する凹状の第１の摺動面を有する第１のラックガイド部と、
   前記第１のラックガイド部に収容され、前記ラックバーの背面を支持する凹状の第２の摺動面を有する第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第１の付勢手段と、
   第２の付勢手段と、を備え、
   前記第１の摺動面は、
   前記ラックバーの軸心方向に沿って２つの摺動面片に分割されており、
   前記第２の付勢手段は、
   前記２つの摺動面片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。
2. 請求項１に記載のラックガイドであって、
   前記第２のラックガイド部の前記第２の摺動面は、前記第１の付勢手段によって前記第２のラックガイド部が前記第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されることにより、前記ラックバーの前記背面と接触し、
   前記第１のラックガイド部の前記第１の摺動面は、前記ラックバーに加わる荷重によって前記第２のラックガイド部が前記第１のラックガイド部側に押し戻されることにより、前記第２のラックガイド部の前記第２の摺動面とともに前記ラックバーの前記背面と接触する
   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の摺動面は、前記第２の摺動面よりも比摩耗量が小さい材料で形成され、
   前記第２の摺動面は、前記第１の摺動面よりも摩擦係数が小さい材料で形成されている
   ことを特徴とするラックガイド。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載のラックガイドであって、
   第２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。
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、
   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５に記載のラックガイドであって、
   前記第１の摺動面は、円弧面である
   ことを特徴とするラックガイド。
7. 請求項５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つの傾斜面を有する
   ことを特徴とするラックガイド。
8. 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であって、
   前記第１の付勢手段によって付勢される前記第２のラックガイド部の前記第１のラックガイド部に対する位置関係によって容量が変化する、潤滑グリースを貯蔵するための貯蔵室と、
   前記第２の摺動面および前記貯蔵室間を繋ぐ、前記貯蔵室に貯蔵された前記潤滑グリースを前記第２の摺動面上に供給するための供給路と、をさらに備える
   ことを特徴とするラックガイド。
9. 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８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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