JPWO2020039880A1 - 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

Abstract

ラック軸を摺動可能に支持するラックブッシュを、２部材間で軸方向に挟持せずに、ラックハウジングに対し軸方向のがたつきなく支持する。ラックハウジング２２は、ラックハウジング２２の開口側に向かうほど径方向外側に向かう方向に傾斜した底部傾斜面４５からなる底面を有する係合凹部４４を備え、ラックブッシュ３７は、ラックハウジング２２の開口側に向かうほど径方向外側に向かう方向に傾斜した頂部傾斜面５５からなる頂面を有する係合凸部５１を備える。頂部傾斜面５５を底部傾斜面４５に径方向外側に押し付け、ラックハウジング２２の開口側を向いた係合凸部５１の外側面５６ａを、ラックハウジング２２の奥側を向いた係合凹部４４の内側面４６ａに軸方向に押し付ける。【選択図】図５

Description

本発明は、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。

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は、小型かつ軽量に構成できる、剛性が高く良好な操舵感を得られるなどの理由から、自動車用のステアリング装置に広く使用されている。運転者が操作するステアリングホイールの回転運動が、ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットによって往復直線運動に変換されて、タイロッドを介して操舵輪に舵角を付与する。

ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットは、ステアリングホイールの回転運動が伝達されるピニオン軸と、ピニオン軸の回転運動を直線運動に変換するラック軸と、これらピニオン軸およびラック軸を収容するハウジングとを備える。ピニオン軸のピニオン歯とラック軸のラック歯とが噛合しており、ピニオン軸の回転運動はラック軸の直線運動に変換されて、ラック軸の軸方向両側に接続されたタイロッドが押し引きされる。

ステアリングホイールの回転運動を操舵輪に効率よく伝達するためには、ラック軸を、ハウジングを構成するラックハウジングの内側に、軸方向に関する円滑な変位を可能に支持することが重要になる。このため、ラックハウジングの内側にラックブッシュが配置され、ラックブッシュによりラック軸が摺動可能に支持される。図１１は、特開２０１５−１８９３７８号公報に記載された、ラック軸をラックブッシュによりラックハウジングの内側に支持する従来構造を示す。

この構造では、合成樹脂製のラックブッシュ（滑り軸受）１が使用される。ラックブッシュ１は、略円筒形状を有する筒体２と、筒体２の外周面よりも径方向外方に突出した係合凸部３とを有する。ラックブッシュ１は、ラックハウジング４の開口部に内嵌された金属製のエンドケース５を介して、ラックハウジング４の内側に配置される。

ラックブッシュ１の筒体２は、エンドケース５の内周面に備えられた小径孔部６に内嵌され、かつ、ラックブッシュ１の係合凸部３は、エンドケース５の内周面に備えられた大径孔部７の内側に配置される。エンドケース５の大径孔部７には、金属製のストッパ８が内嵌されている。係合凸部３は、ストッパ８の軸方向側面と、エンドケース５の内周面のうちで小径孔部６と大径孔部７との間部分に存在する段差面９との間で、軸方向に挟持されている。

ラックブッシュ１の筒体２の内周面により、ラック軸１０の外周面が摺動可能に支持されている。このため、ラック軸１０の軸方向に関する円滑な変位が可能になり、ステアリングホイールの回転運動が操舵輪に効率よく伝達される。ラックブッシュ１の係合凸部３は、ストッパ８の軸方向側面とエンドケース５の段差面９との間で軸方向に挟持されるため、ラック軸１０の摺動時に、ラックブッシュ１がエンドケース５に対して軸方向に移動することが抑制される。したがって、ラックブッシュ１とエンドケース５またはストッパ８とが衝突することに起因する異音の発生が防止される。

特開２０１５−１８９３７８号公報

特開２０１５−１８９３７８号公報に記載された構造では、ステアリングホイールを操舵限界まで操舵する、いわゆる端当て時に、ラック軸１０の軸方向両側部に取り付けられた図示しないエンド部材がエンドケース５に衝突し、エンドケース５に大きな軸方向荷重が入力される場合がある。この場合、ラックブッシュ１の姿勢が不安定になる可能性がある。

本発明は、上述のような事情に鑑みて、ラック軸を摺動可能に支持するラックブッシュを、従来構造のように２つの部材同士の間で軸方向に挟持しなくても、ラックハウジングに対して軸方向のがたつきなく支持して、常にラックブッシュの姿勢を安定させることができる、ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットの構造を実現すること目的とする。

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、ハウジングと、ラックブッシュと、ラック軸と、ピニオン軸とを備える。

前記ハウジングは、軸方向両側が開口した筒状で、内周面に係合凹部を備えるラックハウジングと、ピニオンハウジングと、を有する。

前記ラックブッシュは、筒体と、該筒体の外周面よりも径方向外方に突出し、かつ、前記係合凹部の内側に配置される係合凸部とを有し、前記ラックハウジングに内嵌される。

前記ラック軸は、ラック歯を有し、前記ラックブッシュの内周面により軸方向の摺動を可能に支持され、かつ、前記ラックハウジングの内側に配置される。

前記ピニオン軸は、外周面に、前記ラック歯と噛合するピニオン歯を有し、前記ピニオンハウジングの内側に回転自在に支持される。

前記係合凸部は、前記ラックブッシュのうちで前記ラックハウジングの開口側に位置する部分に設けられている。

前記係合凹部は、底面（内周面）を備え、該底面は、前記ラックハウジングの軸方向一方側に向かうほど径方向外側に向かう方向に傾斜している。

前記係合凸部は、頂面を備え、該頂面を前記係合凹部の底面に対して径方向外側に押し付けることで、前記ラックブッシュのうちで前記ラックハウジングの軸方向一方側を向いた第１の面を、前記ラックハウジングの内周面のうちで前記ラックハウジングの軸方向他方側を向いた第２の面に対して、軸方向に押し付ける。

前記ラックハウジングの軸方向一方側を、前記ラックハウジングの開口側とし、前記ラックハウジングの軸方向他方側を、前記ラックハウジングの奥側とすることができる。

あるいは、前記ラックハウジングの軸方向一方側を、前記ラックハウジングの奥側とし、前記ラックハウジングの軸方向他方側を、前記ラックハウジングの開口側とすることもできる。

前記係合凸部は、１対の軸方向外側面を備え、第１の面を、前記係合凸部の前記１対の軸方向外側面のうち、前記ラックハウジングの軸方向一方側に位置する軸方向外側面により構成し、かつ、前記係合凹部は、１対の軸方向内側面を備え、第２の面を、前記係合凹部の前記１対の軸方向内側面のうち、前記ラックハウジングの軸方向一方側に位置する軸方向内側面により構成することができる。

前記係合凸部の前記１対の軸方向外側面を、互いに平行で、かつ、前記ラックブッシュの中心軸に直交する平坦面により構成することができる。

代替的あるいは追加的に、前記係合凹部の前記１対の軸方向内側面を、互いに平行で、かつ、前記ラックハウジングの中心軸に直交する平坦面により構成することができる。

前記係合凸部の前記頂面を、前記ラックハウジングの軸方向一方側に向かうほど径方向外側に向かう方向に傾斜させることができる。すなわち、前記係合凸部の前記頂面の傾斜方向を、前記係合凹部の前記底面の傾斜方向と同じにすることができる。

この場合、前記ラックハウジングの中心軸に対する前記係合凹部の前記底面の傾斜角度と、前記ラックブッシュの中心軸に対する前記係合凸部の前記頂面の傾斜角度とを同じにすることができる。

または、前記ラックハウジングの中心軸に対する前記係合凹部の前記底面の傾斜角度を、前記ラックブッシュの中心軸に対する前記係合凸部の前記頂面の傾斜角度よりも大きくすることができる。

前記係合凹部の前記底面の断面形状（母線形状）を直線状とし、かつ、前記係合凸部の前記頂面の断面形状を直線状とすることができる。

前記ラックブッシュを、前記ラックハウジングのうち、軸方向に関して前記ラック歯と前記ピニオン歯との噛合部から遠い側の開口部の近傍部分に配置することができる。

または、前記ラックブッシュを、前記ラックハウジングのうち、軸方向両側の開口部の近傍部分のそれぞれに配置することができる。

前記ラック軸の外周面のうち、前記ラック歯が備えられた部分と径方向反対側に位置する被押圧部を、前記ピニオン軸に向けて押圧する、押圧機構をさらに備えることができる。

この場合、前記押圧機構は、前記ラック軸に対する遠近動を可能に支持された枢軸と、該枢軸に周囲に回転自在に支持され、かつ、外周面を前記被押圧部に当接させた押圧ローラと、前記枢軸を前記ピニオン軸に向けて押圧する弾性部材と備えることができる。

あるいは、前記押圧機構は、前記ラック軸に対する遠近動を可能に配置され、先端部を前記被押圧部に摺接させたラックガイドと、該ラックガイドを前記ピニオン軸に向けて押圧する弾性部材とを備えることができる。

いずれの場合でも、前記押圧機構は、前記ハウジングを構成するシリンダ部の内側に収容することができる。

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によれば、ラック軸を摺動可能に支持するためのラックブッシュを、２つの部材同士の間で軸方向に挟持しなくても、ラックハウジングに対し軸方向のがたつきなく支持することができる。

図１は、実施の形態の第１例の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の斜視図である。 図２は、実施の形態の第１例のラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットの部分断面図である。 図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。 図４は、ラック軸を省略して示す、図２のＢ部拡大図である。 図５は、図４の上部拡大図である。 図６は、実施の形態の第１例のラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットを構成するラックブッシュの斜視図である。 図７は、図６に示したラックブッシュの断面図である。 図８は、実施の形態の第２例を示す、図５に相当する図である。 図９は、実施の形態の第３例を示す、図２に相当する図である。 図１０は、図９のＣ−Ｃ断面図である。 図１１は、ラックブッシュによるラック軸の支持部の従来構造を示す、図５に相当する図である。

［実施の形態の第１例］
実施の形態の第１例について、図１〜図７を用いて説明する。なお、以下の説明において、前後方向は、車両の前後方向を意味し、上下方向は、車両の上下方向を意味し、左右方向は、車両の幅方向を意味する。

図１に示すように、ステアリング装置１１は、運転者が操作するステアリングホイール１２の回転運動を、ピニオン軸１３とラック軸１４とを有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１５により往復直線運動に変換して、図示しない左右の操舵輪に対し所望の舵角を付与する。ステアリングホイール１２は、ステアリングシャフト１６の後端部に固定されている。ステアリングシャフト１６の前端部は、１対の自在継手１７および中間シャフト１８を介して、ピニオン軸１３の基端部に接続されている。ピニオン軸１３と噛合するラック軸１４の軸方向両側の端部には、左右の操舵輪に連結される１対のタイロッド１９が接続されている。

図２および図３に示すように、ステアリングギヤユニット１５は、ハウジング２０と、ラックブッシュ３７と、ピニオン軸１３と、ラック軸１４とを備える。本例のステアリングギヤユニット１５は、押圧機構２１をさらに備える。

ハウジング２０は、車体に固定可能であって、ラック軸１４の軸方向中間部を収容するラックハウジング２２と、ピニオン軸１３の先半部を収容するピニオンハウジング２３と、押圧機構２１を収容するシリンダ部２４と、車体に固定するための１対の取付フランジ部２５とを備える。ハウジング２０は、アルミニウム系合金などの軽合金をダイキャスト成形することにより一体的に造られている。ラックハウジング２２の内部空間と、ピニオンハウジング２３の内部空間と、シリンダ部２４の内部空間とは、互いに連通している。

ラックハウジング２２は、軸方向両側が開口した筒状、より具体的には、左右方向に伸長した円筒形状を有し、左右両側に位置する軸方向両側が開口している。ラックハウジング２２は、略水平に、かつ、車両の幅方向に伸長するように配置される。

ピニオンハウジング２３は、有底円筒形状を有しており、上端のみが開口している。ピニオンハウジング２３は、ラックハウジング２２の前側（図３の左側）で、かつ、ラックハウジング２２の軸方向片側（図２の左側）に偏った位置に配置されている。ピニオンハウジング２３は、ラックハウジング２２に対しねじれの位置関係に配置されている。すなわち、ピニオンハウジング２３の中心軸とラックハウジング２２の中心軸とは、ねじれの位置関係にある。前後方向から見て、ピニオンハウジング２３の中心軸は、ラックハウジング２２の中心軸に対して直交する方向には配置されておらず、直交する方向に対し傾斜して配置されている。

シリンダ部２４は、略円筒形状を有している。シリンダ部２４は、ラックハウジング２２の後側（図３の右側）で、かつ、ラックハウジング２２の軸方向片側に偏った位置に配置されている。具体的には、シリンダ部２４は、ラックハウジング２２の軸方向に関して、ピニオンハウジング２３と同じ位置に配置されている。シリンダ部２４は、ラックハウジング２２に対し直交する方向のうち前後方向に伸長している。すなわち、シリンダ部２４の中心軸は、ラックハウジング２２の中心軸に対して直交する方向に配置されている。

１対の取付フランジ部２５は、ラックハウジング２２の前側に、ラックハウジング２２の軸方向に離隔して配置されている。ハウジング２０は、取付フランジ部２５のそれぞれを挿通したボルトやスタッドなどの固定部材により、車体に対して固定される。

ピニオン軸１３は、外周面の先端寄り部分にピニオン歯２６を有する。ピニオン軸１３は、その先半部をピニオンハウジング２３の内側に配置し、かつ、ピニオンハウジング２３に対して、１対の軸受２７ａ、２７ｂにより回転のみ可能に支持されている。具体的には、ピニオン軸１３の先端部は、ピニオンハウジング２３の奥側部に、滑り軸受２７ａにより回転自在に支持され、かつ、ピニオン軸１３の中間部は、ピニオンハウジング２３の開口部の近傍部分に、深溝型、３点接触型、または４点接触型などの単列の転がり軸受（玉軸受）２７ｂにより回転自在に支持されている。ピニオンハウジング２３の開口端に抑えねじ筒２８が螺着され、転がり軸受２７ｂの軸方向位置が規制されている。抑えねじ筒２８の内周面とピニオン軸１３の外周面との間の隙間は、シールリング２９により塞がれている。

ラック軸１４は、炭素鋼やステンレス鋼などの金属製で、前面の軸方向片側に偏った位置にラック歯３０を有する。ラック軸１４の外周面は、ラック歯３０を備える部分を除き、円筒面により構成されている。すなわち、ラック軸１４のうち、軸方向に関してラック歯３０から外れた部分は、円形の断面形状を有し、かつ、ラック軸１４のうち、軸方向に関してラック歯３０と重なる部分は、弓形の断面形状を有する。ラック軸１４は、ラックハウジング２２の内側に、軸方向に関する往復移動を可能に配置されており、ラック歯３０をピニオン歯２６に噛合させている。ラック軸１４の軸方向両側の端部は、ラックハウジング２２の開口部から突出しており、球面継手３１を介してタイロッド１９の基端部に接続されている。タイロッド１９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支される。なお、ラック軸１４は、ピニオン歯２６とラック歯３０との噛合により、自身の中心軸周りで回転することはない。

押圧機構２１は、ラック軸１４の外周面のうち、ラック歯３０が備えられた前面と径方向反対側に位置する背面に備えられた被押圧部５８を、ピニオン軸１３に向けて押圧する。本例の押圧機構２１は、シリンダ部２４内に配置されたラックガイド３２と、シリンダ部２４の開口部に螺着されたカバー３３と、ラックガイド３２とカバー３３との間に配置されたコイルばね３４とを備える。ラックガイド３２は、シリンダ部２４の内側に、シリンダ部２４の軸方向である前後方向に関する移動、すなわち、ピニオン軸１３に対する遠近動を可能に配置されている。ラックガイド３２は、略円柱形状を有しており、ラック軸１４の背面（被押圧部５８）に対向する前側の端面には、ラック軸１４を摺動可能に支持するために、ラック軸１４の背面（被押圧部５８の）形状に合った部分円筒状凹面の押圧凹部３５を有する。なお、押圧凹部３５の表面には、摺動性に優れた合成樹脂製のシート３６が添設されている。

押圧機構２１は、ラック軸１４をピニオン軸１３に向けて弾性的に押圧することで、ピニオン歯２６とラック歯３０との噛合部のバックラッシュを解消する。さらには、噛合部での動力伝達に伴ってラック軸１４に加わるピニオン軸１３から離れる方向の力にかかわらず、ピニオン歯２６とラック歯３０との噛合状態を適正に維持する。

本例のステアリングギヤユニット１５は、ラック軸１４をラックハウジング２２の内側に軸方向に関する円滑な変位を可能に支持するために、ラックハウジング２２に内嵌されるラックブッシュ３７を備える。本例では、ラックブッシュ３７は、ラックハウジング２２の軸方向両側の開口部の近傍部分にそれぞれ内嵌されている。本例のステアリングギヤユニット１５では、ラックハウジング２２の軸方向両側に配置されたラックブッシュ３７の内周面により、ラック軸１４が軸方向の摺動を可能に支持されることで、ラック軸１４が、ラックハウジング２２の内側に、がたつきなく軸方向に変位できるように配置されている。ただし、ラック軸１４をラックハウジング２２の内側に軸方向に関する円滑な変位を可能に支持する観点からは、ラックブッシュ３７を、ラックハウジング２２のうち、軸方向に関してラック歯３０とピニオン歯２６との噛合部から遠い側の開口部の近傍部分にのみに配置して、軸方向に関してラック歯３０とピニオン歯２６との噛合部から近い側の開口部の近傍部分に配置されるラックブッシュを省略することもできる。

図４〜図７を参照しつつ、ラックハウジング２２のうち、ラックブッシュ３７を内嵌する部分の構造、および、ラックブッシュ３７の構造について、具体的に説明する。なお、以下の説明において、ラックハウジング２２の軸方向両側（左右両側）が、ラックハウジング２２の開口側（軸方向一方側）に対応し、ラックハウジング２２の軸方向中央側が、ラックハウジング２２の奥側（軸方向他方側）に対応する。また、ラックブッシュ３７のそれぞれの構造、および、ラックハウジング２２のうち、ラックブッシュ３７を内嵌する部分の構造は、軸方向（左右方向）に関して対称であるため、軸方向に関してピニオン歯２６とラック歯３０との噛合部から遠い側（図２の右側）のラックブッシュ３７、および、ラックハウジング２２のうち、前記噛合部から遠い側のラックブッシュ３７を内嵌する部分の構造についてのみ説明する。

本例のラックハウジング２２は、その内周面に係合凹部４４を備える。より具体的には、ラックハウジング２２は、軸方向端部の内周面に、ラック軸１４を挿通するための段付孔であるラック挿通孔３８を有する。ラック挿通孔３８は、開口側端部に大径で、所定の軸方向長さを有する開口孔部３９を備え、かつ、開口孔部３９の奥側に隣接する部分に、開口孔部３９の内径よりも小さい内径を有し、所定の軸方向長さを有する支持孔部４０を備える。ラックハウジング２２は、内周面のうち、支持孔部４０の奥側に隣接する部分に、支持孔部４０の内径よりも小さい内径を有する中央孔部４１を備える。さらに、ラックハウジング２２は、ラック挿通孔３８のうち、開口孔部３９と支持孔部４０との間に、ラックハウジング２２の開口側を向いた大径段差面４２を備え、かつ、支持孔部４０と中央孔部４１との間に、ラックハウジング２２の開口側を向いた小径段差面４３を備える。

支持孔部４０は、ラックブッシュ３７を内嵌支持する部分である。支持孔部４０は、その内周面のうち、ラックハウジング２２の開口側の端部の近傍部分に、全周にわたって形成された係合凹部４４を備える。係合凹部４４は、略横向き台形状の断面形状を有する。

係合凹部４４の底面（内周面）は、ラックハウジング２２の開口側（軸方向一方側）に向かうほど径方向外側に向かう方向に傾斜した、底部傾斜面４５からなる。底部傾斜面４５は、直線状の断面形状（母線形状）を有する部分円すい凹面により構成されている。すなわち、係合凹部４４の溝深さは、ラックハウジング２２の開口側に向かうほど大きくなる。ラックハウジング２２の中心軸Ｏ_２２に対する底部傾斜面４５の傾斜角度θ_４５は、たとえば１度〜４５度であり、図示の例では５度である。

係合凹部４４は、互いに平行に配置され、かつ、ラックハウジング２２の中心軸Ｏ_２２に直交する仮想平面上に存在する円輪状の平坦面により構成された、軸方向内側面４６ａ、４６ｂを有する。

ラックブッシュ３７は、ラックブッシュ本体４８と、ラックブッシュ本体４８に外嵌された１対の弾性リング４９とを備える。ラックブッシュ３７をラックハウジング２２に内嵌支持した状態で、ラックブッシュ３７の中心軸Ｏ_３７はラックハウジング２２の中心軸Ｏ_２２に一致する。

ラックブッシュ本体４８は、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、四フッ化エチレン樹脂などの弾性を有する合成樹脂製により全体を一体に形成されている。本例のラックブッシュ本体４８は、略円筒形状を有する筒体５０と、筒体５０の外周面よりも径方向外方に突出した外向鍔状の係合凸部５１とを、一体に備える。本例では、ラックブッシュ本体４８は、合成樹脂を射出成形することにより得られた一体成形品である。ラックブッシュ本体４８の軸方向長さは、支持孔部４０の軸方向長さとほぼ同じかこれよりもわずかに短くなっている。筒体５０の少なくとも軸方向中間部は、自由状態で、ラックハウジング２２の支持孔部４０の内径とほぼ同じ外径、あるいは、それよりもわずかに大きな外径を有する。

筒体５０の軸方向中間部の内周面は、ラック軸１４を摺動可能に支持するための円筒面状の案内面５２からなり、筒体５０の軸方向両端部の内周面は、案内面５２から離れるほど内径が大きくなったテーパ面５３ａ、５３ｂからなる。テーパ面５３ａ、５３ｂは、ラックハウジング２２の内部の通気性を確保し、かつ、ラック軸１４の挿通性を良好にするために備えられている。筒体５０は、外周面のうち、軸方向に離隔した２箇所位置に、弾性リング４９を係止するための１対の係止凹溝５４を備える。係止凹溝５４は、略矩形状の断面形状を有する。

係合凸部５１は、ラックブッシュ本体４８の筒体５０のうちでラックハウジング２２の開口側に位置する部分（本例では、端部）に備えられており、ラックブッシュ３７をラックハウジング２２の支持孔部４０に内嵌した状態で、係合凹部４４の内側に配置される。係合凸部５１は、略横向き台形状の断面形状を有している。係合凸部５１の軸方向幅は、係合凹部４４の軸方向幅よりも小さい。

本例では、係合凸部５１の頂面（外周面）は、ラックハウジング２２の開口側に向かうほど径方向外側に向かう方向に傾斜した、頂部傾斜面５５からなる。頂部傾斜面５５は、直線状の断面形状（母線形状）を有する部分円すい凸面により構成されている。係合凸部５１の頂部傾斜面５５は、係合凹部４４の底部傾斜面４５と同じ方向に傾斜しており、筒体５０の外周面からの係合凸部５１の径方向突出量は、ラックハウジング２２の開口側に向かうほど大きくなる。係合凸部５１のうち、ラックハウジング２２の開口側の端部における径方向突出量（最大値）は、係合凹部４４のうち、ラックハウジング２２の開口側の端部における溝深さ（最大値）と同じかこれよりもわずかに大きくなっている。係合凸部５１のうち、ラックハウジング２２の奥側の端部における径方向突出量（最小値）は、係合凹部４４のうち、ラックハウジング２２の奥側の端部における溝深さ（最小値）よりも大きくなっている。

ラックブッシュ３７の中心軸Ｏ_３７に対する頂部傾斜面５５の傾斜角度θ_５５は、たとえば１度〜４５度であり、図示の例では５度である。すなわち、本例では、ラックハウジング２２の中心軸Ｏ_２２に対する底部傾斜面４５の傾斜角度θ_４５と、ラックブッシュ３７の中心軸Ｏ_３７に対する頂部傾斜面５５の傾斜角度θ_５５とが同じになっている。

係合凸部５１は、互いに平行に配置され、かつ、ラックブッシュ３７の中心軸Ｏ_３７に直交する仮想平面上に存在する円輪状の平坦面により構成された、軸方向外側面５６ａ、５６ｂを有する。

ラックブッシュ本体４８は、ラックハウジング２２の開口側の端部から軸方向中間部にわたって形成され、かつ、円周方向に間隔をあけて配置された第１軸方向スリット５７ａと、ラックハウジング２２の奥側の端部から軸方向中間部にわたって形成され、かつ、円周方向に間隔をあけて配置された第２軸方向スリット５７ｂとを備える。図示の例では、ラックブッシュ本体４８は、４本の第１軸方向スリット５７ａと、８本の第２軸方向スリット５７ｂとを備える。このような構成により、ラックブッシュ本体４８は、径方向の拡縮が可能である。ラックブッシュ本体４８を構成する筒体５０および係合凸部５１は、第１軸方向スリット５７ａおよび第２軸方向スリット５７ｂが存在する部分で、円周方向に関して不連続になっている。

弾性リング４９は、天然ゴム、合成ゴム、弾性を有する熱可塑性合成樹脂などの弾性材製で、Ｏリングのように自由状態で円形状の断面形状を有する。弾性リング４９は、自由状態で、ラックハウジング２２の支持孔部４０の内径よりも大きな外径を有し、かつ、ラックブッシュ本体４８の係止凹溝５４の底面の外径よりも小さい内径を有する。弾性リング４９は、自由状態で、係止凹溝５４の溝深さよりも大きい線径を有する。弾性リング４９は、第１軸方向スリット５７ａおよび第２軸方向スリット５７ｂを横切るように、ラックブッシュ本体４８の係止凹溝５４に係止されており、ラックブッシュ本体４８の周囲に弾性的に外嵌されている。

ラックブッシュ３７をラックハウジング２２に組み付けるには、まず、ラックブッシュ本体４８の係止凹溝５４に弾性リング４９を係止することにより、第１軸方向スリット５７ａおよび第２軸方向スリット５７ｂの円周方向幅を縮め、ラックブッシュ本体４８を縮径させる。次いで、所定の治具を利用してラックブッシュ３７をさらに縮径させた状態で、ラックハウジング２２のラック挿通孔３８に挿入する。この際、係合凸部５１が、ラックブッシュ３７の挿入方向に関して後側に位置するように、ラックブッシュ３７の挿入方向を規制する。

ラックブッシュ３７を、係合凸部５１が係合凹部４４の内径側に位置するまで挿入したならば、ラックブッシュ３７から治具を取り外し、ラックブッシュ３７を拡径させる。これにより、係合凸部５１を係合凹部４４の内側に進入させる。この際、ラックブッシュ本体４８の弾性復元力により、係合凸部５１の頂部傾斜面５５を、係合凹部４４の底部傾斜面４５に対して径方向外側に押し付ける。

その後、ラック軸１４を、ラックブッシュ３７（ラックブッシュ本体４８）の内側に挿通することで、ラックブッシュ３７をさらに拡径する。これにより、底部傾斜面４５に対する頂部傾斜面５５の径方向外側への押し付け力を大きくする。また、弾性リング４９を、係止凹溝５４の底面と支持孔部４０の内周面との間で弾性的に圧縮し、かつ、ラックブッシュ本体４８の外周面の軸方向中間部を、支持孔部４０の内周面に弾性的に接触させる。さらに、ラックブッシュ本体４８の内周面に備えられた案内面５２を、ラック軸１４の外周面に弾性的に押し付け、ラック軸１４をがたつきなく保持する。その後、ラック軸１４の軸方向両側の端部に、球面継手３１を介してタイロッド１９を接続する。

以上のような本例のステアリングギヤユニット１５によれば、ラック軸１４を摺動可能に支持するためのラックブッシュ３７を、２つの部材同士の間で軸方向に挟持しなくても、ラックハウジング２２に対し軸方向のがたつきなく支持することができる。

すなわち、係合凸部５１の頂部傾斜面５５を、係合凹部４４の底部傾斜面４５に対して径方向外側に押し付けた際に、係合凹部４４の底面である底部傾斜面４５が傾斜していることに起因して、ラックブッシュ３７には、ラックハウジング２２の開口側を向いた反力（分力）が作用する。このため、前記反力を利用して、ラックブッシュ３７のうちでラックハウジング２２の開口側を向いた面である、係合凸部５１の軸方向外側面５６ａ、５６ｂのうちラックハウジング２２の開口側に位置する一方の軸方向外側面５６ａを、ラックハウジング２２の内周面のうちの奥側を向いた面である、係合凹部４４の軸方向内側面４６ａ、４６ｂのうちラックハウジング２２の開口側に位置する一方の軸方向内側面４６ａに対して、軸方向に押し付けることができる。

換言すれば、係合凹部４４の底面である底部傾斜面４５が傾斜しているため、頂部傾斜面５５を径方向外側に押し付けた際に、底部傾斜面４５に沿って係合凸部５１がラックハウジング２２の開口側に案内されるので、係合凸部５１の一方の軸方向外側面５６ａが係合凹部４４の一方の軸方向内側面４６ａに対して軸方向に押し付けられる。これにより、係合凸部５１の一方の軸方向外側面５６ａと係合凹部４４の一方の軸方向内側面４６ａとを隙間なく当接させることができる。すなわち、本例では、係合凸部５１の一方の軸方向外側面５６ａが第１の面を構成し、かつ、係合凹部４４の一方の軸方向内側面４６ａが第２の面を構成する。本例では、係合凸部５１の一方の軸方向外側面５６ａと係合凹部４４の一方の軸方向内側面４６ａとが隙間なく当接するため、ラック軸１４が軸方向に摺動する際に、ラック軸１４からラックブッシュ３７に対して、ラックハウジング２２の開口側に向いた軸方向の力（摩擦力）が作用した場合にも、ラックブッシュ３７がラックハウジング２２の開口側に変位することが防止される。

係合凸部５１の一方の軸方向外側面５６ａを、係合凹部４４の一方の軸方向内側面４６ａに押し付けると、係合凸部５１の他方の軸方向外側面５６ｂと、係合凹部４４の他方の軸方向内側面４６ｂとの間には、隙間４７が存在する状態となる。ただし、ラック軸１４からラックブッシュ３７に対して、ラックハウジング２２の奥側に向いた軸方向の力（摩擦力）が作用した際に、ラックブッシュ３７をラックハウジング２２の奥側に変位させるには、ラックブッシュ本体４８の弾性復元力に抗して、係合凸部５１を底部傾斜面４５に沿って内径側に変形させる必要がある。このため、ラックブッシュ３７がラックハウジング２２の奥側に変位することも有効に防止される。

本例では、ラックブッシュ３７を、２つの部材同士の間で軸方向に挟持しなくても、ラックハウジング２２に対し軸方向のがたつきなく支持することができる。このため、ラックブッシュ３７が軸方向にがたつくことに起因して異音が発生することも有効に防止できる。

本例では、係合凸部５１の頂面である頂部傾斜面５５を、ラックブッシュ３７の挿入方向に関して前方側（ラックハウジング２２の奥側）に向かうほど外径が小さくなる方向に傾斜した、先細形状としているため、ラックブッシュ３７をラック挿通孔３８に挿入する作業の作業性を向上させることができ、かつ、ラックブッシュ３７をラックハウジング２２から抜け出にくくすることができる。また、頂部傾斜面５５の傾斜角度θ_５５と底部傾斜面４５の傾斜角度θ_４５とを同じとしているため、頂部傾斜面５５と底部傾斜面４５とを面接触させることができる。このため、頂部傾斜面５５と底部傾斜面４５との当接状態を安定させて、係合凹部４４に対して係合凸部５１が軸方向にがたつきことを有効に防止できる。

本例のステアリング装置１１では、ステアリングホイール１２を操舵限界まで操舵した際に、ラック軸１４の軸方向両側の端部に接続した球面継手３１（を構成するソケット）が、ラックハウジング２２の大径段差面４２に直接または図示しない円環状のストッパ部材を介して衝突する。このため、いわゆる端当て時においても、大きな軸方向荷重力が、ラックブッシュ３７に作用することはない。したがって、ラックブッシュ３７の姿勢を安定させる面からも有利になる。

［実施の形態の第２例］
実施の形態の第２例について、図８を用いて説明する。本例は、実施の形態の第１例の変形例である。本例では、係合凹部４４ａの底面に備えられた底部傾斜面４５ａの傾斜角度θ_４５ａを、係合凸部５１ａの頂面に備えられた頂部傾斜面５５ａの傾斜角度θ_５５ａよりも大きくしている（θ_４５ａ＞θ_５５ａ）。

図示の例では、底部傾斜面４５ａの傾斜角度θ_４５ａは１６度であり、頂部傾斜面５５ａの傾斜角度θ_５５ａは、５度である。

底部傾斜面４５ａの傾斜角度θ_４５ａが頂部傾斜面５５ａの傾斜角度θ_５５ａよりも大きくなっているため、係合凸部５１ａを係合凹部４４ａの内側に配置した状態で、頂部傾斜面５５ａと底部傾斜面４５ａとは面当たりせずに、頂部傾斜面５５ａのうち、ラックハウジング２２の奥側の端部（小径側部分）のみが、底部傾斜面４５ａに対して接触する。これにより、頂部傾斜面５５ａのうち、ラックハウジング２２の奥側の端部が、底部傾斜面４５ａに対して径方向外側に押し付けられる。本例では、頂部傾斜面５５ａと底部傾斜面４５ａとを線接触させている。

頂部傾斜面５５ａを底部傾斜面４５ａに対して径方向外側に押し付けることで、係合凸部５１ａの軸方向外側面５６ｃ、５６ｄのうちラックハウジング２２の開口側に位置する軸方向外側面５６ｃを、係合凹部４４ａの軸方向内側面４６ｃ、４６ｄのうちラックハウジング２２の開口側に位置する一方の軸方向内側面４６ｃに対して、軸方向に押し付けることができる。これにより、係合凸部５１ａの一方の軸方向外側面５６ｃと、係合凹部４４ａの一方の軸方向内側面４６ｃとを隙間なく当接させることができる。したがって、ラック軸１４が軸方向に摺動する際に、ラック軸１４からラックブッシュ３７ａに対して、ラックハウジング２２の開口側に向いた軸方向の力が作用した場合にも、ラックブッシュ３７ａがラックハウジング２２の開口側に変位することを防止できる。

ラック軸１４からラックブッシュ３７ａに対して、ラックハウジング２２の奥側に向いた軸方向の力が作用した際に、ラックブッシュ３７ａをラックハウジング２２の奥側に移動させるには、ラックブッシュ本体４８ａの弾性復元力に抗して、係合凸部５１ａを底部傾斜面４５ａに沿って内径側に変形させる必要がある。このため、ラックブッシュ３７ａがラックハウジング２２の奥側に変位することも有効に防止できる。したがって、係合凸部５１ａの他方の軸方向外側面５６ｄと係合凹部４４ａの他方の軸方向内側面４６ｄとの間には、隙間４７が存在したままの状態になる。

本例の場合にも、ラックブッシュ３７ａをラックハウジング２２に対し軸方向のがたつきなく支持することができる。その他の構成および作用効果については、実施の形態の第１例と同じである。

［実施の形態の第３例］
実施の形態の第３例について、図９および図１０を用いて説明する。本例のステアリングギヤユニット１５ａは、ラック軸１４の外周面のうち、ラック歯３０が備えられた前面と径方向反対側に位置する背面を、ピニオン軸１３に向けて押圧する押圧機構２１ａの構造が、実施の形態の第１例の押圧機構２１と異なる。本例の押圧機構２１ａは、ラックハウジング２２のシリンダ部２４の内側に収容されており、枢軸５９と、押圧ローラ６０と、弾性部材６１とを備える。

枢軸５９は、ラック軸１４と平行に、かつ、シリンダ部２４の軸方向に関してラック軸１４に対する遠近動を可能に配置されている。このために、押圧ブロック６２が、シリンダ部２４の内側に、シリンダ部２４の軸方向である前後方向に関する移動を可能に嵌装され、枢軸５９が、押圧ブロック６２の前面に開口したスロット６３の内側に、ラック軸１４の軸方向に関するがたつきなく係合されている。図示の例では、押圧ブロック６２の外周面に係止されたＯリング６４を、シリンダ部２４の内周面に弾性的に摺接させている。

押圧ローラ６０は、枢軸５９の周囲に、ラジアルニードル軸受６５により回転自在に支持され、かつ、外周面を、ラック軸１４の背面に備えられた被押圧部５８に当接させている。押圧ローラ６０の外周面は、ラック軸１４の背面（被押圧部５８）の断面形状に沿った母線形状を有する。

弾性部材６１は、１個ないし複数個の皿ばねやコイルばねにより構成され、枢軸５９を、シリンダ部２４の軸方向に関してラック軸１４に向けて、すなわち、前方側に向けて押圧する。本例では、弾性部材６１は、シリンダ部２４の開口部に螺着されたカバー３３ａと、押圧ブロック６２との間に配置された皿ばねにより構成されている。

押圧機構２１ａは、弾性部材６１の弾力に基づいて、押圧ブロック６２を前方側に向けて押圧することで、枢軸５９を前方側に向けて押圧し、枢軸５９の周囲に回転自在に支持された押圧ローラ６０の外周面により、ラック軸１４の被押圧部５８を押圧する。これにより、ピニオン歯２６とラック歯３０との噛合部のバックラッシュが解消され、かつ、噛合部での動力伝達に伴ってラック軸１４に加わるピニオン軸１３から離れる方向の力にかかわらず、ピニオン歯２６とラック歯３０との噛合状態が適正に維持される。

本例のステアリングギヤユニット１５ａでは、ラック軸１４が軸方向に摺動する際には、押圧ローラ６０が回転することにより、ラック軸１４の摺動抵抗が低減される。

本例において、ラック軸１４をラックハウジング２２に摺動可能に支持する構造については、実施の形態の第１例の構造と同じである。すなわち、ラック軸１４は、ラックハウジング２２の軸方向両側の開口部の近傍部分のそれぞれに、ラックブッシュ３７により摺動可能に支持され、かつ、ラックブッシュ３７に備えられた係合凸部５１と、ラックハウジング２２に備えられた係合凹部４４とが係合している。このため、ラックブッシュ３７を、２つの部材同士の間で軸方向に挟持しなくても、ラックハウジング２２に対し軸方向のがたつきなく支持することができる。

本例のステアリングギヤユニット１５ａは、押圧ローラ６０を有する押圧機構２１ａにより、ラック軸１４の被押圧部５８をピニオン軸１３に向けて押圧する構造を備える。押圧ローラ６０を備える押圧機構２１ａでは、押圧ローラ６０の外周面とラック軸１４の背面（被押圧部５８）との接触部のなす角度αが、実施の形態の第１例の押圧機構２１において、ラックガイド３２の押圧凹部３５に添設されたシート３６と、ラック軸１４の背面との接触部がなす角度β（図３参照）に比べて小さくなりやすい。押圧機構２１ａの押圧面と、ラック軸１４の背面との接触部のなす角度が小さくなると、ラック軸１４がピニオン軸１３の軸方向にがたつきやすくなる。このため、本例のように、押圧ローラ６０を有する押圧機構２１ａを備えるステアリングギヤユニット１５ａでは、ラック軸１４をラックブッシュ３７により支持することによる効果が顕著になる。その構成および作用効果については、実施の形態の第１例の構造と同じである。

本発明を実施する場合に、実施の形態の第１例〜第３例のそれぞれの構造を適宜組み合わせることができる。また、本発明を実施する場合に、係合凹部の底面は、ラックハウジングの開口側に向かうほど径方向外側に向かう方向に傾斜させる構造に限らず、ラックハウジングの奥側に向かうほど径方向外側に向かう方向に傾斜させることも可能である。係合凸部の頂面についても、ラックハウジングの開口側に向かうほど径方向外側に向かう方向に傾斜させる構造に限らず、ラックハウジングの奥側に向かうほど径方向外側に向かう方向に傾斜させることもできるし、外径が軸方向にわたり変化しない円筒面とすることもできる。

本発明を実施する場合に、ラックハウジングのうちの軸方向に関してラック歯とピニオン歯との噛合部から遠い側の開口部の近傍部分にのみに、本発明のラックブッシュの構造および該ラックブッシュを内嵌する部分の構造を適用することができる。この場合、ラックハウジングのうちのラック歯とピニオン歯との噛合部から近い側の開口部の近傍部分では、ラックブッシュを省略する、あるいは、本発明と異なるラックブッシュの構造および該ラックブッシュを内観する部分の構造を適用することができる。

本発明を実施する場合に、ブッシュ本体に外嵌する弾性リングは、２本に限らず、１本または３本以上とすることもでき、弾性リングを省略することもできる。また、ブッシュ本体に形成する軸方向スリット（第１軸方向スリットおよび第２軸方向スリット）の数は、実施の形態の第１例で示した数に限定されない。ブッシュ本体を拡縮可能であれば、軸方向スリットは省略することもできる。また、実施の形態の第１例では、軸方向スリットを設けたことにより、係合凸部が不連続になった構造を示したが、係合凸部は、軸方向スリットの存在に関係なく、円周方向に不連続となった形状を採用できる。

１ ラックブッシュ
２ 筒体
３ 係合凸部
４ ラックハウジング
５ エンドケース
６ 小径孔部
７ 大径孔部
８ ストッパ
９ 段差面
１０ ラック軸
１１ ステアリング装置
１２ ステアリングホイール
１３ ピニオン軸
１４ ラック軸
１５、１５ａ ステアリングギヤユニット
１６ ステアリングシャフト
１７ 自在継手
１８ 中間シャフト
１９ タイロッド
２０ ハウジング
２１、２１ａ 押圧機構
２２ ラックハウジング
２３ ピニオンハウジング
２４ シリンダ部
２５ 取付フランジ部
２６ ピニオン歯
２７ａ 滑り軸受
２７ｂ 転がり軸受
２８ 抑えねじ筒
２９ シールリング
３０ ラック歯
３１ 球面継手
３２ ラックガイド
３３、３３ａ カバー
３４ コイルバネ
３５ 押圧凹部
３６ シート
３７、３７ａ ラックブッシュ
３８ ラック挿通孔
３９ 開口孔部
４０ 支持孔部
４１ 中央孔部
４２ 大径段差面
４３ 小径段差面
４４、４４ａ 係合凹部
４５、４５ａ 底部傾斜面
４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ 軸方向内側面
４７ 隙間
４８、４８ａ ラックブッシュ本体
４９ 弾性リング
５０ 筒体
５１、５１ａ 係合凸部
５２ 案内面
５３ａ、５３ｂ テーパ面
５４ 係止凹溝
５５、５５ａ 頂部傾斜面
５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５６ｄ 軸方向外側面
５７ａ 第１軸方向スリット
５７ｂ 第２軸方向スリット
５８ 被押圧部
５９ 枢軸
６０ 押圧ローラ
６１ 弾性部材
６２ 押圧ブロック
６３ スロット
６４ Ｏリング
６５ ラジアルニードル軸受

Claims (12)

1. 軸方向両側が開口した筒状で、内周面に係合凹部を含むラックハウジングと、ピニオンハウジングとを、有するハウジングと、
   筒体と、該筒体の外周面よりも径方向外方に突出し、かつ、前記係合凹部の内側に配置される係合凸部とを有し、前記ラックハウジングに内嵌される、ラックブッシュと、
   ラック歯を有し、前記ラックブッシュの内周面により軸方向の摺動を可能に支持され、かつ、前記ラックハウジングの内側に配置されるラック軸と、
   外周面に、前記ラック歯と噛合するピニオン歯を有し、前記ピニオンハウジングの内側に回転自在に支持されるピニオン軸と、
   を備え、
   前記係合凸部は、前記ラックブッシュのうちで前記ラックハウジングの開口側に位置する部分に設けられており、
   前記係合凹部は、底面を備え、該底面は、前記ラックハウジングの軸方向一方側に向かうほど径方向外側に向かう方向に傾斜しており、
   前記係合凸部は、頂面を備え、該頂面を前記係合凹部の底面に対して径方向外側に押し付けることで、前記ラックブッシュのうちで前記ラックハウジングの軸方向一方側を向いた第１の面を、前記ラックハウジングの内周面のうちで前記ラックハウジングの軸方向他方側を向いた第２の面に対して、軸方向に押し付ける、
   ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニット。
2. 前記ラックハウジングの軸方向一方側が、前記ラックハウジングの開口側であり、前記ラックハウジングの軸方向他方側が、前記ラックハウジングの奥側である、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. 前記係合凸部が、１対の軸方向外側面を備え、
   第１の面が、前記係合凸部の前記１対の軸方向外側面のうち、前記ラックハウジングの軸方向一方側に位置する軸方向外側面により構成されており、
   前記係合凹部が、１対の軸方向内側面を備え、
   第２の面が、前記係合凹部の前記１対の軸方向内側面のうち、前記ラックハウジングの軸方向一方側に位置する軸方向内側面により構成されている、請求項１または２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. 前記係合凸部の前記１対の軸方向外側面が、互いに平行で、かつ、前記ラックブッシュの中心軸に直交する平坦面により構成されている、請求項３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。
5. 前記係合凹部の前記１対の軸方向内側面が、互いに平行で、かつ、前記ラックハウジングの中心軸に直交する平坦面により構成されている、請求項３または４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。
6. 前記係合凸部の前記頂面が、前記ラックハウジングの軸方向一方側に向かうほど径方向外側に向かう方向に傾斜している、請求項１〜５のうちのいずれか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。
7. 前記ラックハウジングの中心軸に対する前記係合凹部の前記底面の傾斜角度と、前記ラックブッシュの中心軸に対する前記係合凸部の前記頂面の傾斜角度とが同じである、請求項６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。
8. 前記ラックハウジングの中心軸に対する前記係合凹部の前記底面の傾斜角度が、前記ラックブッシュの中心軸に対する前記係合凸部の前記頂面の傾斜角度よりも大きい、請求項６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。
9. 前記係合凹部の前記底面の断面形状が直線状であり、かつ、前記係合凸部の前記頂面の断面形状が直線状である、請求項６〜８のいずれか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。
10. 前記ラックブッシュは、前記ラックハウジングのうち、軸方向に関して前記ラック歯と前記ピニオン歯との噛合部から遠い側の開口部の近傍部分に配置されている、請求項１〜９のいずれか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。
11. 前記ラックブッシュは、前記ラックハウジングのうち、軸方向両側の開口部の近傍部分にそれぞれ配置されている、請求項１〜９のいずれか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。
12. 前記ラック軸の外周面のうち、前記ラック歯が備えられた部分と径方向反対側に位置する被押圧部を、前記ピニオン軸に向けて押圧する、押圧機構を備え、該押圧機構は、前記ラック軸に対する遠近動を可能に支持された枢軸と、該枢軸に周囲に回転自在に支持され、かつ、外周面を前記被押圧部に当接させた押圧ローラと、前記枢軸を前記ピニオン軸に向けて押圧する弾性部材とを有する、請求項１〜１１のいずれか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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