WO2023127458A1 - ラックガイドおよびギア機構 - Google Patents

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WO2023127458A1
WO2023127458A1 PCT/JP2022/045367 JP2022045367W WO2023127458A1 WO 2023127458 A1 WO2023127458 A1 WO 2023127458A1 JP 2022045367 W JP2022045367 W JP 2022045367W WO 2023127458 A1 WO2023127458 A1 WO 2023127458A1
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WO
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rack
rack guide
guide
gear
peripheral surface
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PCT/JP2022/045367
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French (fr)
Inventor
宏之 菊池
晃一 森重
ロバート ハムロディ
Original Assignee
オイレス工業株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D3/00—Steering gears
    • B62D3/02—Steering gears mechanical
    • B62D3/12—Steering gears mechanical of rack-and-pinion type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H19/00—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion
    • F16H19/02—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion
    • F16H19/04—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion comprising a rack

Definitions

  • the present invention relates to a rack guide (support yoke) for supporting a rack bar against a pinion while guiding it in its axial direction, and a gear mechanism using the same. .
  • a rack and pinion used for a steering device of an automobile, etc. it is placed on the back side of the rack bar housed in the housing (on the side opposite to the rack gear), and the rack bar is pushed against the pinion while being guided in its axial direction.
  • a supporting rack guide for example, the rack guide described in Patent Document 1 is known.
  • the rack guide is movably accommodated in the housing and urged in its axial direction by a compression spring to slide against the rear surface of the rack bar and support the rack bar.
  • a plurality of narrow slits extending in the axial direction are provided at equal intervals on the outer peripheral surface of the rack guide, and rod-shaped solid lubricants are exposed from the outer peripheral surface of the rack guide in each of the slits to extend into the housing. embedded so as to slide against the inner peripheral surface of the The solid lubricant allows the rack guide to be accommodated in the housing without backlash, thereby preventing the rattling noise caused by the backlash of the rack guide in the housing.
  • the rack guide described in Patent Document 1 has rod-shaped solid lubricants arranged symmetrically about its axis. Therefore, on both sides of the rack guide shaft where the solid lubricants are arranged, the rack guides act as interference with respect to the housing, and the frictional force between the solid lubricants and the inner peripheral surface of the housing increases. , the rack guide may not move smoothly in the housing.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to provide a rack guide that can stably support a rack bar while preventing the occurrence of hammering noise, and a gear mechanism using the same. to do.
  • the rack guide according to the present invention is provided with at least three protrusions protruding from the outer peripheral surface of the rack guide along the axial direction, and each protrusion slides against the inner peripheral surface of the housing.
  • a movable elastically deformable first sliding portion and an elastically deformable second sliding portion located radially inward of the first sliding portion are provided. Then, when the first sliding portion approaches the inner peripheral surface of the housing and is elastically deformed, the second sliding portion slides on the inner peripheral surface of the housing.
  • the rack guide of the present invention is A rack that slidably supports a rack bar formed with a rack gear that meshes with a pinion gear from the opposite side of the rack gear, and guides the rack bar that moves according to the rotation of the pinion gear in the axial direction of the rack bar.
  • the protrusion is an elastically deformable first sliding portion that slides on an inner peripheral surface of a housing that movably accommodates the rack guide; and an elastically deformable second sliding portion located radially inward of the first sliding portion.
  • the gear mechanism of the present invention is A gear mechanism for changing the traveling direction of a moving object according to the rotation of a steering wheel, a pinion gear that rotates according to the rotation of the steering wheel; a rack bar that is formed with a rack gear that meshes with the pinion gear and reciprocates according to the rotation of the pinion gear to change the direction of the wheel of the moving body by meshing the pinion gear and the rack gear; the above-described rack guide that supports the rack bar so as to be slidable in the axial direction of the rack bar; and a housing that accommodates the rack guide so as to be movable in the axial direction of the rack guide.
  • the first sliding portions respectively provided on at least three protrusions protruding from the outer peripheral surface of the rack guide along the axial direction of the rack guide slide against the inner peripheral surface of the housing to move the rack. Since the guide is supported, the rack guide can be accommodated in the housing without backlash, preventing the occurrence of hammering noise.
  • the elastic deformation of the first sliding portion reduces the frictional force between the first sliding portion and the inner peripheral surface of the housing, allowing the rack guide to move smoothly within the housing.
  • the second sliding portion provided on the protrusion may be deformed.
  • the sliding portion slides on the inner peripheral surface of the housing to support the rack guide, it is possible to more effectively prevent the occurrence of hammering noise. Therefore, according to the present invention, it is possible to stably support the rack bar while preventing the occurrence of hammering sounds.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a gear mechanism 1 of a steering device according to one embodiment of the invention.
  • 2A, 2B, and 2C are a plan view, a front view, and a bottom view of the rack guide 30 shown in FIG. 1.
  • FIG. 3(A) and 3(B) are AA and BB sectional views of the rack guide 30 shown in FIG. 2(A).
  • 4A is a view of the rack guide 30 housed in the cylinder case portion 72 of the housing 70 as viewed from the bottom side of the gear mechanism 1, and FIG. It is an enlarged view.
  • the direction of the axis O2 of the rack bar 20 (direction of reciprocating movement of the rack bar 20) is the X direction
  • the pressing direction of the rack gear 21 against the pinion gear 11 is the Z direction
  • the directions are perpendicular to the X and Z directions.
  • direction is defined as the Y direction, and these directions are appropriately indicated in each figure.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a gear mechanism 1 of a steering device according to this embodiment.
  • the steering apparatus has a rack-and-pinion gear mechanism 1 that converts rotary motion of a steering shaft into linear motion and transmits this linear motion to a link mechanism that changes the direction of the wheels.
  • This steering device may or may not be equipped with a power steering mechanism that assists the movement of the pinion gear 11 or the rack bar 20 with a motor.
  • the gear mechanism 1 includes a pinion shaft 10 having a pinion gear 11 formed thereon, a rack bar 20 having a rack gear 21 meshing with the pinion gear 11 formed thereon, and a pair of gears rotatably supporting the pinion shaft 10 .
  • a rolling bearing 40, a rack guide 30 that guides the rack bar 20 that reciprocates in the X direction as the pinion gear 11 rotates, a housing 70 that incorporates these parts 10 to 40, and a cap 60 that closes the housing 70. is equipped with
  • the pinion shaft 10 is a cylindrical member arranged such that the axis O1 is inclined in the X direction with respect to the Y direction, and a helical gear, for example, is formed as the pinion gear 11 on the outer peripheral surface 12 thereof. .
  • the pinion gear 11 is accommodated in a pinion gear accommodation chamber 73 provided in the housing 70, and the pinion shaft 10 rotates around the axis O1 via a pair of rolling bearings 40 at positions on both sides of the pinion gear 11. It is supported by housing 70 as possible.
  • One end 13 of the pinion shaft 10 protrudes outside the pinion gear housing chamber 73 through an opening 74 formed in the housing 70 and is connected to a steering shaft (not shown). As a result, the pinion gear 11 rotates in conjunction with the steering shaft that rotates according to the operation of the steering wheel.
  • the rack bar 20 is a columnar member arranged along the X direction, and although not shown, both ends thereof are connected via ball joints to a link mechanism that changes the direction of the wheels.
  • a plurality of teeth forming the rack gear 21 are formed side by side in the X direction on the outer peripheral surface of the rack bar 20 and mesh with the teeth of the pinion gear 11 at a predetermined meshing position in the pinion gear housing chamber 73 of the housing 70 .
  • a rear surface 22 of the rack bar 20 (an outer peripheral surface having an arcuate YZ cross-sectional shape located on the opposite side of the rack gear 21) is supported by the rack guide 30 according to the magnitude of the load applied to the rack guide 30 by the rack bar 20. It is slidably supported.
  • the housing 70 has a tubular rack case portion 71 arranged along the X direction, and a tubular cylinder case portion 72 protruding from the outer circumference of the rack case portion 71 in the Z direction.
  • a rack bar 20 is housed in the rack case portion 71 so as to be reciprocally movable in the X direction.
  • a pinion gear housing chamber 73 is provided in the rack case portion 71 .
  • the pinion gear housing chamber 73 contains the pinion gear 11 and the pair of rolling bearings 40 that rotatably hold the pinion shaft 10 so that the pinion gear 11 meshes with the rack gear 21 at a predetermined meshing position.
  • the rack case portion 71 is formed with an opening 74 that connects the inside and the outside of the pinion gear housing chamber 73 toward the steering shaft (not shown).
  • One end 13 of the shaft 10 protrudes from the opening 74 to the outside of the pinion gear housing chamber 73 .
  • the cylinder case portion 72 is integrally formed with the rack case portion 71 so as to be located on the opposite side of the rack bar 20 from the pinion gear 11 .
  • the interior is connected via an opening 75 facing the pinion gear 11 in the pinion gear housing chamber 73 .
  • a threaded portion 77 for fixing the cap 60 is formed at the open end portion 76 of the inner wall surface 78 of the cylinder case portion 72 .
  • the rack guide 30 is housed in the cylinder case portion 72 in the Z direction with the guide surface 300 that slidably supports the back surface 22 of the rack bar 20 directed toward the back surface 22 of the rack bar 20 . It is positioned on the opposite side of the pinion gear 11 (on the rear surface 22 side of the rack bar 20 at the meshing position between the pinion gear 11 and the rack gear 21). A detailed structure of the rack guide 30 will be described later.
  • the cap 60 has a disc shape that can be fitted into the open end portion 76 of the cylinder case portion 72, and a screw portion 62 is formed on the outer circumference of the cap 60.
  • 2(A), 2(B), and 2(C) are a plan view, a front view, and a bottom view of the rack guide 30 shown in FIG. 3(A) and 3(B) are AA and BB sectional views of the rack guide shown in FIG. 2(A).
  • the rack guide 30 includes a columnar pedestal 31, a rack guide sheet 32 provided on the front end surface (the end surface on the rack bar 20 side) 310 of the pedestal 31, and an outer periphery on the front end surface 310 side of the pedestal 31.
  • a support portion 33 provided to protrude from the surface 314, a plurality of protrusions 34 provided on the outer peripheral surface 314 of the base 31 along the direction of the axis O3 of the rack guide 30, and a spring such as a coil spring or a plate spring. and a biasing member 35 composed of a member.
  • the pedestal 31 is provided on a concave end surface 310 facing the rear surface 22 of the rack bar 20, and accommodates a sheet holding portion 311 for holding the rack guide sheet 32 on the end surface 310 and the biasing member 35. and a plurality of mounting grooves 313 for mounting the protrusions 34 .
  • the sheet holding portion 311 is provided at the center of the front end surface 310 of the pedestal 31 and includes a first holding portion 315 that holds a first boss 320 of the rack guide sheet 32 and an axis O2 of the rack bar 20 (a and a plurality of second holding portions 316 arranged on both sides of the first holding portion 315 along the sliding direction) and holding the second bosses 321 of the rack guide sheet 32 .
  • the spring guide 312 is a cylindrical hole having an opening on the rear end face (the end face on the cap 60 side), and the biasing member 35 is accommodated in this cylindrical hole.
  • a plurality of mounting grooves 313 are provided in the circumferential direction on the outer peripheral surface 314 of the base 31 along the direction of the axis O3 of the rack guide 30 .
  • the rack guide sheet 32 is a concave sliding member that forms a guide surface 300 that slides on the rear surface 22 of the rack bar 20 , and is provided on the tip surface 310 of the base 31 .
  • the rack guide sheet 32 has a rear surface (a surface opposite to the guide surface 300) that is arranged along the axis O2 of the rack bar 20 (sliding direction with the rack bar 20) with a first boss 320 provided in the center. and second bosses 321 provided on both sides of the first boss 320 .
  • the first boss 320 and the second boss 321 are held by the first holding portion 315 and the second holding portion 316 of the pedestal 31 , thereby firmly fixing the rack guide sheet 32 to the front end surface 310 of the pedestal 31 .
  • the second boss 321 functions as a grease reservoir.
  • a synthetic resin having excellent slidability is used for the rack guide sheet 32 .
  • the rack guide sheet 32 may be integrated with the pedestal 31 by two-color molding when the pedestal 31 is made of synthetic resin such as glass fiber reinforced polyamide. , may be integrated with the pedestal 31 by insert molding.
  • the support portion 33 has a diameter D2 larger than the diameter D1 of the outer peripheral surface 314 of the pedestal 31, and is radially inward of a semi-cylindrical portion 342 of the projection portion 34 described later (a circle connecting the tip end portions of the semi-cylindrical portion 342). is a cylindrical member having an outer peripheral surface 330 with a diameter D3>D2), and is mounted on the front end surface 310 side of the base 31. As shown in FIG. Synthetic resin having excellent slidability is used for the support portion 33 as in the case of the rack guide sheet 32 .
  • the support portion 33 may be integrated with the base 31 by two-color molding when the base 31 is made of synthetic resin such as glass fiber reinforced polyamide. If it is made of metal, it may be integrated with the pedestal 31 by insert molding.
  • the projecting portion 34 is a columnar sliding member that slides on the inner wall surface 78 of the cylinder case portion 72 of the housing 7 .
  • four protrusions 34 are provided in the circumferential direction on the outer peripheral surface 314 of the base 31 along the direction of the axis O3 by being mounted in each of the mounting grooves 313 of the base 31 .
  • the protrusion 34 extends radially outward in the radial direction and slides on the inner wall surface 78 of the cylinder case portion 72 of the housing 70.
  • the pair of arms 341 are elastically deformable. and an elastically deformable semi-cylindrical portion 342 disposed therebetween.
  • the semi-cylindrical portion 342 is positioned radially inward of the tip portions of the pair of arms 341 (diameter D4 of the circle connecting the tip portions of the arms 341>diameter D3 of the circle connecting the tip portions of the semi-cylindrical portion 342).
  • the protrusions 34 are made of elastic material such as ETFE (Ethylene-tetrafluoroethylene), ultra high molecular weight polyethylene (polyethylene) with a molecular weight increased to 1,000,000 to 7,000,000, polyester elastomer, polyurethane elastomer, or the like. Synthetic resins with excellent slidability, or synthetic resins with excellent slidability such as High-density Polyethylene, which is polyethylene with a density of 0.942 g/m 3 or more, polyamide, polyacetal, etc. are used. be done.
  • ETFE Ethylene-tetrafluoroethylene
  • polyethylene ultra high molecular weight polyethylene
  • polyester elastomer polyurethane elastomer
  • Synthetic resins with excellent slidability, or synthetic resins with excellent slidability such as High-density Polyethylene, which is polyethylene with a density of 0.942 g/m 3 or more, polyamide, polyacetal, etc. are used.
  • the protrusions 34 are integrated with the rack guide sheet 32 and the pedestal 31 by two-color molding when the pedestal 31 is made of synthetic resin such as glass fiber reinforced polyamide.
  • the pedestal 31 is made of metal such as aluminum, it may be integrated with the pedestal 31 together with the rack guide sheet 32 by insert molding.
  • the rack guide sheet 32, the support portion 33, and the projection portion 34 are integrated in this embodiment, at least one of them may be separate components. In this case, different materials may be used for each part.
  • the biasing member 35 is arranged inside the spring guide 312 of the base 31 . Further, the biasing member 35 has a natural length longer than the height (depth) of the spring guide 312, and one end of the biasing member 35 protrudes from the opening of the spring guide 312 to form a cap. 60 abut. Therefore, the cap 60 functions as a spring seat for the biasing member 35, and the biasing member 35 biases the pedestal 31 in the direction of pushing it toward the rack bar 20, so that the guide surface 300 of the rack guide sheet 32 moves toward the rack bar. 20 is pressed against the rear surface 22 thereof. As a result, the rack gear 21 is pressed against the pinion gear 11, and the separation of the teeth at the meshing position between the rack gear 21 and the pinion gear 11 is prevented.
  • FIG. 4A is a view of the rack guide 30 accommodated in the cylinder case portion 72 of the housing 70 as seen from the bottom side of the gear mechanism 1 (in the Z direction), and FIG. It is a C section enlarged view of A).
  • the rack guide 30 protrudes from the outer peripheral surface 314 of the base 31 along the direction of the axis O3 of the rack guide 30 and slides on the inner wall surface 78 of the cylinder case portion 72 of the housing 70.
  • the projection 34 allows the cylinder case 72 to be moved in the direction of the axis O3 without backlash.
  • a pair of radially extending arms 341 provided on the projecting portion 34 are elastically deformed to extend the inner wall surface 78 of the cylinder case portion 72.
  • the frictional force between the protrusion 34 and the inner wall surface 78 of the cylinder case portion 72 is reduced, and the rack guide 30 is accommodated in the cylinder case portion 72 so as to be smoothly movable.
  • the pair of arms 341 An elastically deformable semi-cylindrical portion 342 disposed between and slides on the inner wall surface 78 of the cylinder case portion 72 to support the rack guide 30 .
  • the load elastically deforms the semi-cylindrical portion 342 provided on the projecting portion 34 near the inner wall surface 78 of the cylinder case portion 72, the leading end surface 310 of the pedestal 31 is deformed.
  • a support portion 33 provided so as to protrude from the outer peripheral surface 314 on the side slides on the inner wall surface 78 of the cylinder case portion 72 to support the rack guide 30 .
  • a pair of arms 341 provided on each of a plurality of protrusions 34 protruding from the outer peripheral surface 314 of the base 31 of the rack guide 30 along the direction of the axis O3 of the rack guide 30 is elastically deformed to move the cylinder. Since the rack guide 30 is supported by sliding on the inner wall surface 78 of the case portion 72, the rack guide 30 is accommodated in the cylinder case portion 72 without looseness, and the generation of hammering noise can be prevented. In addition, the elastic deformation of the pair of arms 341 reduces the frictional force between the protrusion 34 and the inner wall surface 78 of the cylinder case portion 72, allowing the rack guide 30 to move smoothly within the cylinder case portion 72. can.
  • the force between the pair of arms 341 may increase. Since the elastically deformable semi-cylindrical portion 342 disposed in the inner wall surface 78 of the cylinder case portion 72 slides to support the rack guide 30, it is possible to more effectively prevent the occurrence of hammering noise. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to stably support the rack bar 20 while preventing the occurrence of hammering sounds.
  • the base 31 has a support portion 33 provided so as to protrude from the outer peripheral surface 314 on the side of the front end surface 310 .
  • the support portion 33 has a diameter D2 larger than the diameter D1 of the outer peripheral surface 314 of the pedestal 31, and is radially inward of the semi-cylindrical portion 342 of the protrusion 34 (a circle connecting the tip end portions of the semi-cylindrical portion 342). It is a cylindrical member having an outer peripheral surface 330 located at a diameter D3>D2).
  • the four protrusions 34 are circumferentially provided on the outer peripheral surface 314 of the pedestal 31 along the direction of the axis O3, but the present invention is not limited to this. Three or more protrusions may be provided.
  • the support portion 33 is provided on the front end surface 310 side of the base 31, but the present invention is not limited to this.
  • the support portion 33 may be provided in the center of the pedestal 31 in the direction of the axis O3 or on the rear end surface side, or may be provided so as to cover the entire outer peripheral surface 314 of the pedestal 31 . Further, for example, if the projection 34 can sufficiently prevent the generation of the hammering sound, the support 33 may be omitted.
  • a pair of elastically deformable arms 341 extending radially outward in the projection 34 and sliding on the inner wall surface 78 of the cylinder case portion 72 of the housing 70 are provided.
  • the projecting portion 34 includes an elastically deformable first sliding portion that slides on the inner wall surface 78 of the cylinder case portion 72 of the housing 70 , and is located radially inwardly of the first sliding portion.
  • an elastically deformable second sliding portion that slides against the inner wall surface 78 of the cylinder case portion 72 when the sliding portion approaches the inner wall surface 78 of the cylinder case portion 72 and is elastically deformed. I wish I had.
  • the present invention is not limited to a vehicle steering system, and may be a rack-and-pinion gear mechanism such as a focusing mechanism for an optical device. It can be widely applied to equipment using

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Abstract

打音の発生を防止しつつ、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。ラックガイド（３０）は、ラックガイド（３０）の軸Ｏ３方向に沿って台座（３１）の外周面（３１４）から突出する、少なくとも３つの突起部（３４）を備える。各突起部（３４）は、ハウジング（７０）のシリンダケース部（７２）の内壁面（７８）と摺動する弾性変形可能な一対のアーム（第１の摺動部）（３４１）と、一対のアーム（３４１）より径方向内方に位置する弾性変形可能な円柱状部（第２の摺動部）（３４２）と、を有する。円柱状部（３４２）は、一対のアーム（３４１）がハウジング（７０）のシリンダケース部（７２）の内壁面（７８）に近づいて大きく弾性変形した場合に、この内壁面（７８）と摺動する。

Description

ラックガイドおよびギア機構
　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、ラックバーをその軸方向にガイドしながらピニオンに押し当てて支持するラックガイド（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方向にガイドしながらピニオンに押し当てて支持す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、ハウジングに移動可能に収容され、押しばねによってその軸方向に付勢されることにより、ラックバーの背面と摺動してラックバーを支持する。ラックガイドの外周面には、その軸方向に延びる細幅のスリットが等間隔で複数箇所に設けられており、各スリットには、棒状の固体潤滑材がラックガイドの外周面から露出してハウジングの内周面と摺動するように埋設されている。この固体潤滑材により、ラックガイドはハウジングにガタなく収容され、ラックガイドがハウジング内でガタつくことによる打音の発生を防止することができる。
特開２００２－１７８９３５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、その軸に対称となる位置に棒状の固体潤滑材を配置している。このため、それぞれ固体潤滑材が配置された、ラックガイドの軸を挟んだ両側において、ラックガイドがハウジングに対して締め代となり、固体潤滑材とハウジングの内周面との摩擦力が大きくなって、ラックガイドがハウジング内をスムーズに移動しなくなる可能性がある。
　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、打音の発生を防止しつつ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では、ラックガイドの軸方向に沿ってその外周面から突出する少なくとも３つの突起部を設け、各突起部に、ハウジングの内周面と摺動する弾性変形可能な第１の摺動部と、第１の摺動部より径方向内方に位置する弾性変形可能な第２の摺動部と、を設けた。そして、第１の摺動部がハウジングの内周面に近づいて弾性変形した場合に、第２の摺動部がハウジングの内周面と摺動するようにした。
　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方向にガイドするラックガイドであって、
　前記ラックガイドの軸方向に沿って前記ラックガイドの外周面から突出する少なくとも３つの突起部を備え、
　前記突起部は、
　前記ラックガイドを移動可能に収容するハウジングの内周面と摺動する弾性変形可能な第１の摺動部と、
　前記第１の摺動部より径方向内方に位置する弾性変形可能な第２の摺動部と、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噛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方向に摺動可能に支持する上述のラックガイドと、
　前記ラックガイドを当該ラックガイドの軸方向に移動可能に収容するハウジングと、を備える。
　本発明では、ラックガイドの軸方向に沿ってラックガイドの外周面から突出する少なくとも３つの突起部にそれぞれ設けられた第１の摺動部が、ハウジングの内周面と摺動することによりラックガイドを支持するので、ラックガイドがハウジングにガタなく収容され、打音の発生を防止することができる。また、第１の摺動部が弾性変形することにより、第１の摺動部とハウジングの内周面との摩擦力を低くして、ラックガイドをスムーズにハウジング内を移動させることができる。さらに、ラックガイドに大きな荷重が加わって、この荷重によりハウジングの内周面に近づいた突起部に設けられた第１の摺動部が弾性変形した場合、この突起部に設けられた第２の摺動部がハウジングの内周面と摺動してラックガイドを支持するので、打音の発生をより効果的に防止することができる。したがって、本発明によれば、打音の発生を防止しつつ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３０のＡ－Ａ断面図およびＢ－Ｂ断面図である。 図４（Ａ）は、ハウジング７０のシリンダケース部７２に収容されたラックガイド３０をギア機構１の底面側から見た図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＣ部拡大図である。
　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の概略断面図である。
　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をガイドするラックガイド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Ｘ方向に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にガイドされて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たピニオンシャフト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の内壁面７８の開放端部７６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ガイド面３００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、円柱状の台座３１と、台座３１の先端面（ラックバー２０側の端面）３１０に設けられたラックガイドシート３２と、台座３１の先端面３１０側において外周面３１４から張り出すように設けられた支持部３３と、ラックガイド３０の軸Ｏ３方向に沿って台座３１の外周面３１４に設けられた複数の突起部３４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３５と、を有する。
　台座３１は、ラックバー２０の背面２２と対面する凹面状の先端面３１０に設けられ、ラックガイドシート３２をこの先端面３１０上に保持するためのシート保持部３１１と、付勢部材３５を収容するためのスプリングガイド３１２と、突起部３４を装着するための複数の装着溝３１３と、を有する。
　シート保持部３１１は、台座３１の先端面３１０の中央部に設けられ、ラックガイドシート３２の第１ボス３２０を保持する第１保持部３１５と、ラックバー２０の軸Ｏ２（ラックバー２０との摺動方向）に沿って、第１保持部３１５の両側に配置され、ラックガイドシート３２の第２ボス３２１を保持する複数の第２保持部３１６と、を有する。
　スプリングガイド３１２は、後端面（キャップ６０側の端面）に開口を有する円柱穴であり、この円柱穴内に付勢部材３５を収容する。
　装着溝３１３は、ラックガイド３０の軸Ｏ３方向に沿って台座３１の外周面３１４に周方向に複数設けられている。
　ラックガイドシート３２は、ラックバー２０の背面２２と摺動するガイド面３００を形成する凹面状の摺動部材であり、台座３１の先端面３１０に設けられる。ラックガイドシート３２は、背面（ガイド面３００と反対側の面）において、中央部に設けられた第１ボス３２０と、ラックバー２０の軸Ｏ２（ラックバー２０との摺動方向）に沿って第１ボス３２０の両側に設けられた第２ボス３２１と、を有する。第１ボス３２０および第２ボス３２１が台座３１の第１保持部３１５および第２保持部３１６に保持されることにより、ラックガイドシート３２は台座３１の先端面３１０に強固に固定される。また、第２ボス３２１は、グリース溜まりとして機能する。ラックガイドシート３２には、摺動性に優れた合成樹脂が用いられる。
　なお、ラックガイドシート３２は、台座３１がガラス繊維強化ポリアミド等の合成樹脂製の場合には、二色成形により台座３１と一体化してもよく、台座３１がアルミ等の金属製の場合には、インサート成形により台座３１と一体化してもよい。
　支持部３３は、台座３１の外周面３１４の直径Ｄ１より大きな直径Ｄ２を有し、かつ後述する突起部３４の半円柱部３４２よりも径方向内方（半円柱部３４２の先端部を結ぶ円の直径Ｄ３＞Ｄ２）に位置する外周面３３０を有する円筒状の部材であり、台座３１の先端面３１０側に装着される。支持部３３には、ラックガイドシート３２と同様、摺動性に優れた合成樹脂が用いられる。
　なお、支持部３３は、ラックガイドシート３２と同様、台座３１がガラス繊維強化ポリアミド等の合成樹脂製の場合には、二色成形により台座３１と一体化してもよく、台座３１がアルミ等の金属製の場合には、インサート成形により台座３１と一体化してもよい。
　突起部３４は、ハウジング７のシリンダケース部７２の内壁面７８と摺動する柱状の摺動部材である。本実施の形態では、台座３１の装着溝３１３各々に装着されることにより、４つの突起部３４が軸Ｏ３方向に沿って台座３１の外周面３１４に周方向に設けられている。また、突起部３４は、径方向外方に向けて放射状に延びて、ハウジング７０のシリンダケース部７２の内壁面７８と摺動する、弾性変形可能な一対のアーム３４１と、一対のアーム３４１の間に配置された弾性変形可能な半円柱部３４２と、を有する。半円柱部３４２は、一対のアーム３４１の先端部より径方向内方（アーム３４１の先端部を結ぶ円の直径Ｄ４＞半円柱部３４２の先端部を結ぶ円の直径Ｄ３）に位置し、一対のアーム３４１がハウジング７０のシリンダケース部７２の内壁面７８に近づいて弾性変形した場合に、この内壁面７８と摺動する。
　突起部３４には、ＥＴＦＥ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ－ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、分子量を１００～７００万に高めたポリエチレンである高分子量ポリエチレン（Ｕｌｔｒａ　Ｈｉｇｈ　Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　Ｗｅｉｇｈｔ　Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリエステル系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー等の、弾性を有しかつ摺動性に優れた合成樹脂、あるいは、密度０．９４２ｇ／ｍ３以上のポリエチレンである高密度ポリエチレン（Ｈｉｇｈ－ｄｅｎｓｉｔｙ　Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリアミド、ポリアセタール等の、摺動性に優れた合成樹脂が用いられる。
　なお、突起部３４は、ラックガイドシート３２および支持部３３と同様、台座３１がガラス繊維強化ポリアミド等の合成樹脂製の場合には、二色成形によりラックガイドシート３２とともに台座３１と一体化してもよく、台座３１がアルミ等の金属製の場合には、インサート成形によりラックガイドシート３２とともに台座３１と一体化してもよい。
　なお、本実施の形態では、ラックガイドシート３２、支持部３３、および突起部３４が一体化されているが、これらの少なくとも一つは別個の部品であってもよい。この場合、部品毎に異なる材料を用いてもよい。
　付勢部材３５は、台座３１のスプリングガイド３１２内に配置されている。また、付勢部材３５は、スプリングガイド３１２の高さ（深さ）よりも長い自然長を有しており、付勢部材３５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３５のばね座として機能し、付勢部材３５は、台座３１をラックバー２０側に押し出す方向に付勢して、ラックガイドシート３２のガイド面３００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。
　図４（Ａ）は、ハウジング７０のシリンダケース部７２に収容されたラックガイド３０をギア機構１の底面側から（Ｚ方向に）見た図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＣ部拡大図である。
　図４（Ａ）に示すように、ラックガイド３０は、ラックガイド３０の軸Ｏ３方向に沿って台座３１の外周面３１４から突出してハウジング７０のシリンダケース部７２の内壁面７８と摺動する複数の突起部３４により、軸Ｏ３方向に移動可能にシリンダケース部７２にガタなく収容される。
　具体的には、図４（Ｂ）に示すように、突起部３４に設けられた、径方向外方に向けて放射状に延びる一対のアーム３４１が弾性変形しながらシリンダケース部７２の内壁面７８と摺動することにより、突起部３４とシリンダケース部７２の内壁面７８との摩擦力を低くして、ラックガイド３０をシリンダケース部７２にスムーズに移動可能に収容する。また、ラックガイド３０に大きな荷重が加わって、この荷重によりシリンダケース部７２の内壁面７８により押圧された突起部３４に設けられた一対のアーム３４１が大きく弾性変形した場合、この一対のアーム３４１の間に配置された弾性変形可能な半円柱部３４２が、シリンダケース部７２の内壁面７８と摺動してラックガイド３０を支持する。そして、ラックガイド３０にさらに大きな荷重が加わって、この荷重によりシリンダケース部７２の内壁面７８に近づいた突起部３４に設けられた半円柱部３４２が弾性変形した場合、台座３１の先端面３１０側において外周面３１４から張り出すように設けられた支持部３３が、シリンダケース部７２の内壁面７８と摺動してラックガイド３０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。
　本実施の形態では、ラックガイド３０の軸Ｏ３方向に沿ってラックガイド３０の台座３１の外周面３１４から突出する複数の突起部３４にそれぞれ設けられた一対のアーム３４１が、弾性変形しながらシリンダケース部７２の内壁面７８と摺動することによりラックガイド３０を支持するので、ラックガイド３０がシリンダケース部７２にガタなく収容され、打音の発生を防止することができる。また、一対のアーム３４１が弾性変形することにより、突起部３４とシリンダケース部７２の内壁面７８との摩擦力を低くして、ラックガイド３０をスムーズにシリンダケース部７２内を移動させることができる。さらに、ラックガイド３０に大きな荷重が加わって、この荷重によりシリンダケース部７２の内壁面７８に近づいた突起部３４に設けられた一対のアーム３４１が大きく弾性変形した場合、この一対のアーム３４１間に配置された弾性変形可能な半円柱部３４２が、シリンダケース部７２の内壁面７８と摺動してラックガイド３０を支持するので、打音の発生をより効果的に防止することができる。したがって、本実施の形態によれば、打音の発生を防止しつつラックバー２０を安定的に支持することができる。
　また、本実施の形態では、台座３１の先端面３１０側において外周面３１４から張り出すように設けられた支持部３３を有する。この支持部３３は、台座３１の外周面３１４の直径Ｄ１より大きな直径Ｄ２を有し、かつ突起部３４の半円柱部３４２よりも径方向内方（半円柱部３４２の先端部を結ぶ円の直径Ｄ３＞Ｄ２）に位置する外周面３３０を有する円筒状の部材である。このため、ラックガイド３０にさらに大きな荷重が加わって、この荷重によりシリンダケース部７２の内壁面７８に近づいた突起部３４に設けられた半円柱部３４２が弾性変形した場合、支持部３３の外周面３３０がシリンダケース部７２の内壁面７８と摺動してラックガイド３０を支持するので、打音の発生をさらに効果的に防止することができる。
　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、本実施の形態では、４つの突起部３4を軸Ｏ３方向に沿って台座３１の外周面３１４に周方向に設けているが、本発明はこれに限定されない。突起部は３つ以上設けられていればよい。
　また、本実施の形態では、支持部３３を台座３１の先端面３１０側に設けているが、本発明はこれに限定されない。支持部３３は、台座３１の軸Ｏ３方向の中央あるいは後端面側に設けられていてもよく、あるいは、台座３１の外周面３１４の全面を覆うように設けられていてもよい。また、例えば突起部３４により打音の発生を十分に防止できる場合には、支持部３３を省略してもかまわない。
　さらに、本実施の形態では、突起部３４に、径方向外方に向けて放射状に延びて、ハウジング７０のシリンダケース部７２の内壁面７８と摺動する、弾性変形可能な一対のアーム３４１と、一対のアーム３４１の間に配置された弾性変形可能な半円柱部３４２と、を設けている。しかし、本発明はこれに限定されない。突起部３４は、ハウジング７０のシリンダケース部７２の内壁面７８と摺動する弾性変形可能な第１の摺動部と、第１の摺動部より径方向内方に位置し、第１の摺動部がシリンダケース部７２の内壁面７８に近づいて弾性変形した場合に、シリンダケース部７２の内壁面７８と摺動する、弾性変形可能な第２の摺動部と、を有するものであればよい。
　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：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：ラックガイド　　３１：台座
　３２：ラックガイドシート　　３３：支持部
　３４：突起部　　３５：付勢部材　　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
　３００：ガイド面　３１０：台座３１の先端面
　３１１：シート保持部　　３１２：スプリングガイド
　３１３：装着溝　　３１４：台座３１の外周面
　３１５：第１保持部　　３１６：第２保持部
　３２０：第１ボス　　３２１：第２ボス
　３３０：支持部３３の外周面
　３４１：アーム　　３４２：半円柱部

Claims (6)

  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方向にガイドするラックガイドであって、
    　前記ラックガイドの軸方向に沿って前記ラックガイドの外周面から突出する少なくとも３つの突起部を備え、
    　前記突起部は、
    　前記ラックガイドを移動可能に収容するハウジングの内周面と摺動する弾性変形可能な第１の摺動部と、
    　前記第１の摺動部より径方向内方に位置する弾性変形可能な第２の摺動部と、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１の摺動部は、
    　径方向外方に向けて放射状に延びる一対のアームを有し、
    　前記第２の摺動部は、
    　前記第１の摺動部の前記一対のアーム間に配置されている
    　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２の摺動部は、半円柱状部材である
    　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、
    　前記ラックガイドの外周面に設けられ、当該ラックガイドの外周面より大きな直径を有し、かつ前記突起部より径方向内方に位置する外周面を有する支持部をさらに備える
    　ことを特徴とするラックガイド。
  5. 　請求項４に記載のラックガイドであって、
    　前記支持部は、
    　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摺動するガイド面が設けられた前記ラックガイドの先端面側の外周面に設けられている
    　ことを特徴とするラックガイド。
  6. 　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噛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方向に移動可能に支持する請求項１ないし５のいずれか一項に記載のラックガイドと、
    　前記ラックガイドを当該ラックガイドの軸方向に移動可能に収容するハウジングと、を備える
    　ことを特徴とするギア機構。
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