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WO2012157605A1 - 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

ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニット Download PDF

Info

Publication number
WO2012157605A1
WO2012157605A1 PCT/JP2012/062294 JP2012062294W WO2012157605A1 WO 2012157605 A1 WO2012157605 A1 WO 2012157605A1 JP 2012062294 W JP2012062294 W JP 2012062294W WO 2012157605 A1 WO2012157605 A1 WO 2012157605A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rack
shaft
pressing roller
pinion
rack shaft
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/062294
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
慎也 天田
利幸 新井
Original Assignee
日本精工株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本精工株式会社 filed Critical 日本精工株式会社
Priority to CN201280000377.6A priority Critical patent/CN102892663B/zh
Priority to US13/574,480 priority patent/US8813594B2/en
Priority to EP12734777.1A priority patent/EP2708443A4/en
Publication of WO2012157605A1 publication Critical patent/WO2012157605A1/ja

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Classifications

    • 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
    • B62D3/123—Steering gears mechanical of rack-and-pinion type characterised by pressure yokes
    • 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
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/26—Racks
    • F16H55/28—Special devices for taking up backlash
    • F16H55/283—Special devices for taking up backlash using pressure yokes
    • F16H55/285—Special devices for taking up backlash using pressure yokes with rollers or balls to reduce friction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/18—Mechanical movements
    • Y10T74/18056—Rotary to or from reciprocating or oscillating
    • Y10T74/18088—Rack and pinion type
    • Y10T74/18096—Shifting rack

Definitions

  • the present invention relates to a rack and pinion type steering gear unit that constitutes a steering device for imparting a snake angle to a steering wheel of an automobile, and more particularly to a rack and pinion type steering gear unit that employs a rolling type rack guide.
  • a rack and pinion type steering gear unit is used as a mechanism for converting the rotational motion input from the steering wheel into a linear motion for giving a steering angle.
  • Steering devices including a rack and pinion type steering gear unit are described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-184591, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-17872, Japanese Utility Model Laid-Open No. 61-124471, and the like. Are known.
  • FIG. 7 shows an example of a steering device incorporating a rack and pinion type steering gear unit.
  • This steering device is a so-called column assist type rack and pinion type power steering device. That is, in order to reduce the operating force of the steering wheel 1, the operation assisting force of the motor 3 attached to the intermediate portion of the steering column 2 is applied to the steering shaft. The movement of the steering shaft that rotates in response to the operation of the steering wheel 1 is transmitted to the intermediate shaft 4, and the rack shaft of the rack-and-pinion type steering gear unit 6 is reciprocated through the pinion shaft 5. A steered wheel is steered via a tie rod 7.
  • FIG. 8 shows a so-called pinion assist type rack and pinion type power steering apparatus. That is, the operation force of the steering wheel 1 is reduced by applying the operation assisting force of the motor 3 a attached to the tip of the steering column 2 to the pinion shaft 5.
  • the steering gear unit 6 has a part in the axial direction of the pinion shaft 5 (first half) as shown in FIGS. And the rack teeth 10 provided on the front surface of the rack shaft 9 (the upper surface in FIGS. 9 to 10).
  • the rack tooth 10 uses a helical rack having a twist angle, and the helical gear having a twist angle is also used for the pinion teeth 8 in accordance with this.
  • a part of each of the pinion shaft 5 and the rack shaft 9 is accommodated in the housing 11.
  • the housing 11 includes a main storage portion 12 and a sub storage portion 13 each having a cylindrical shape. Both ends of the main storage portion 12 are open, and the sub storage portion 13 is provided on a side of a part of the main storage portion 12, and one end is open.
  • the central axis of the main storage portion 12 and the central axis of the sub storage portion 13 are in a twisted positional relationship.
  • the rack shaft 9 is inserted into the main storage portion 12 so as to be axially displaceable, and both end portions thereof protrude from the main storage portion 12.
  • a pair of rack bushes (sliding bearings) 14 supported at portions near both ends of the inner peripheral surface of the main storage portion 12 are in sliding contact with the outer peripheral surface of the rack shaft 9 so that the rack shaft 9 is in contact with the main storage portion 12. It can be displaced in the axial direction without rattling.
  • the base ends of the pair of left and right tie rods 7 are coupled to both ends of the rack shaft 9 via spherical joints 15 respectively.
  • the tip of each tie rod 7 is coupled to the tip of a knuckle arm (not shown) by a pivot.
  • the rack shaft 9 does not rotate around the central axis of the rack shaft 9 itself due to the engagement of the pinion teeth 8 and the rack teeth 10.
  • the housing 11 is provided with a cylinder portion 20 on the opposite side of the sub storage portion 13 in the diameter direction of the main storage portion 12, and a rack guide is provided in the cylinder portion 20.
  • the rack guide includes a sliding rack guide and a rolling rack guide.
  • the sliding rack guide 28 (FIGS. 9 and 10) disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-184591 is fitted in the cylinder portion 20 and is placed on the back side of the rack shaft 9 on the side pressing the rack shaft 9.
  • An elastic portion such as a pressing block 21 having a partially cylindrical concave surface matched to the shape, a lid 22 screwed into the opening of the cylinder portion 20, and a spring 23 provided between the pressing block 21 and the lid 22. And is configured to press the pressing block 21 toward the rack shaft 9.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-17872 and Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 61-124471 disclose rolling rack guides.
  • the rolling rack guide the backlash of the meshing portion between the pinion teeth and the rack teeth is eliminated by pressing the back surface of the rack shaft with the outer peripheral surface of the pressing roller.
  • the contact state between the pressing roller and the rack shaft is a line contact, and the frictional resistance of this contact portion can be made relatively small.
  • a radial load and a thrust load are applied to the pressing roller that presses the back surface of the rack shaft based on the meshing between the pinion teeth and the rack teeth. Therefore, in order to smoothly displace the rack shaft in the axial direction, it is necessary to support a radial load and a thrust load applied to the pressing roller.
  • a rack and pinion type steering gear unit disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-17872 is provided with a pair of inclined surfaces inclined in different directions on the back surface of the rack shaft, and tapers respectively contacting these inclined surfaces.
  • a pressure roller having two surfaces, a support shaft (pin) that rotatably supports the pressure roller at both ends, and a disc spring that urges the pressure roller in the axial direction. Is pressed against the inclined surface of the rack shaft, thereby eliminating the backlash of the meshing portion between the pinion teeth and the rack teeth.
  • a thrust needle roller bearing is provided between the axial side surface of the pressing roller and the inner side surface of the cylinder portion.
  • the rack shaft since the inclined surface of the rack shaft is biased in the axial direction of the rack shaft, the rack shaft may be inclined with respect to the axis.
  • the degree of deviation of the meshing state of the meshing portion between the pinion tooth and the rack tooth from the appropriate state is significant, the meshing portion may be damaged due to local contact.
  • FIG. 11 shows a rolling rack guide 28a disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 61-124471.
  • the rolling rack guide 28a includes a pressing roller 34 in which a partial cylindrical concave surface matching the back shape of the rack shaft 9 is formed in the circumferential direction, a support shaft (pin) 33 that rotatably supports the pressing roller 34, A holder 30 for supporting the support shaft 33 in the cylinder portion 20a and a disc spring 31 for biasing the holder 30 in the direction of the rack shaft 10 are provided, and the pinion is pressed by pressing the pressing roller 34 against the back surface of the rack shaft.
  • the backlash of the meshing part between the teeth and the rack teeth is eliminated.
  • a radial load is supported by a radial needle roller bearing 19 provided between the inner peripheral surface of the pressing roller 34 and the outer peripheral surface of the support shaft 33, and a holder (support body that supports and fixes both axial ends of the support shaft 33. )
  • Thrust loads are supported by thrust metal bearings 18 provided between the inner side surface of 30 and the outer side surfaces of the pressing roller 34 in the axial direction.
  • an object of the present invention is to provide a rack and pinion type steering gear unit that can improve response performance to a minute operation during straight traveling.
  • the rack and pinion type steering gear unit of the present invention includes a housing, a rack shaft, a pinion shaft, and a rack guide.
  • the housing includes a cylindrical main storage portion having both ends open, a cylindrical sub storage portion provided at a twisted position with respect to the main storage portion, and one end opening, and a diameter of the main storage portion.
  • a cylinder portion provided in a direction orthogonal to the main storage portion in a state where the inside and outside of the main storage portion communicate with each other on the side opposite to the sub storage portion with respect to the direction.
  • the rack shaft is provided with rack teeth that are inclined with respect to the width direction of the front surface in a part of the front surface, and is disposed in the main storage portion of the housing so as to be capable of axial displacement.
  • the pinion shaft is provided with pinion teeth that mesh with the rack teeth in the first half of the axial direction, the pinion teeth mesh with the rack teeth, and the base half of the axial direction is sub-accommodated in the housing. It is rotatably arranged in the sub-accommodating portion in a state of protruding outward from the opening of the portion.
  • the rack guide is disposed in the cylinder portion so that the rack shaft can be pressed toward the pinion shaft.
  • the rack guide is a rolling rack guide, and includes a pressing roller having an outer peripheral surface that is in rolling contact with the back surface of the rack shaft, a support shaft that rotatably supports the pressing roller, and the cylinder.
  • a holder that is fitted in the portion so as to be capable of moving toward and away from the rack shaft, and holds both axial ends of the support shaft; an elastic member that presses the holder toward the back surface of the rack shaft; and A radial needle roller bearing provided between the outer peripheral surface of the support shaft and the inner peripheral surface of the pressing roller, and a thrust needle roller provided between both axial side surfaces of the pressing roller and the inner side surface of the holder And a bearing.
  • the whole is cylindrical, and includes a support portion that supports the rack shaft so as to be slidable in the width direction on the inside, and is disengaged from the meshing portion of the rack teeth and the pinion teeth at a part of the inside of the main storage portion.
  • the rack shaft side end portions of the holder constituting the rack guide extend on both sides of the pressure roller to the rack shaft side with respect to the outer diameter of the pressure roller. It is preferable that contact portions that extend in the axial direction of the rack shaft and are in contact with or close to each other on both sides in the width direction of the rear surface of the rack shaft are formed.
  • the rack and pinion type steering gear unit of the present invention in the rolling type rack guide, it is possible to prevent an increase in the frictional resistance based on the thrust load applied to the pressing roller that presses the rack shaft. It is possible to prevent an increase in the operation assisting force and improve the response performance to a minute operation during straight traveling.
  • a thrust load applied to the pressing roller is supported by a thrust roller bearing provided between both axial side surfaces of the pressing roller and the inner surface of the rack guide. Therefore, as in the structure disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 61-124471, the frictional resistance can be greatly reduced as compared with the case where the thrust load applied to the pressing roller is supported by the thrust metal bearing. As a result, when the thrust load applied to the pressing roller is large, the operation force of the steering wheel or the operation assisting force applied by the electric motor can be reduced. On the other hand, response performance to minute operations can be improved during straight traveling where the thrust load applied to the pressing roller is small.
  • a mechanism for supporting the rack shaft from the width direction is provided, and the rack shaft is inclined with respect to the holder and the pressing roller constituting the rack guide during use. This prevents the pinion teeth and the rack teeth from engaging with each other in an appropriate state.
  • FIG. 1 is a front view, partly in section, showing a main part of a steering gear of a steering gear unit of a first example of an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram corresponding to FIG. 10 for the first example.
  • FIG. 3 is a view corresponding to the left enlarged view of FIG. 1, showing a second example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram similar to FIG. 2 for the second example.
  • FIG. 5 is a sectional view taken along line XX of FIG.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the holder constituting the steering gear unit of the second example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a first example of a steering apparatus to which the steering gear unit of the present invention is applied.
  • FIG. 1 is a front view, partly in section, showing a main part of a steering gear of a steering gear unit of a first example of an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram
  • FIG. 8 is a perspective view showing a second example of the steering apparatus to which the steering gear unit of the present invention is applied.
  • FIG. 9 is a view corresponding to the YY cross section of FIG. 7, showing an example of a conventional rack and pinion type steering gear unit.
  • FIG. 10 is a ZZ cross-sectional view of FIG.
  • FIG. 11 is a view similar to FIG. 10, showing another example of a conventional rack and pinion type steering gear unit.
  • FIG. 1 and 2 show a first example of an embodiment of the present invention.
  • the steering gear unit 6a of this example is attached to a vehicle body frame (not shown) such as a front subframe.
  • the upper direction in FIG. 1 is the vehicle body upper side
  • the lower direction in FIG. 1 is the vehicle body lower side
  • the left-right direction in FIG. 1 is the vehicle width direction
  • the direction orthogonal to the plane of FIG. It should be noted that the materials of the members constituting the rack and pinion type steering gear unit of the present invention including the present example are the same as those in the prior art unless otherwise specified.
  • the rack shaft 9a is fitted in the inner peripheral surface 24 of the main housing portion 12a of the housing 11a of the steering gear unit 6a so as to be displaceable in the width direction of the vehicle body (the axial direction of the rack shaft 9a). That is, the rack bush 14 is fitted into only one end portion (the left end portion in FIG. 1) in the axial direction of the rack shaft 9a in the inner peripheral surface 24 of the housing 11a, and the rack shaft 9a is fitted to the inner peripheral surface of the rack bush 14. One end of the axial direction is slidably inserted.
  • Spherical joints 15 are formed at both ends of the rack shaft 9a in the axial direction, and a pair of tie rods 7 having base ends coupled to the spherical joints 15 are connected to steering wheels via knuckle arms (not shown). Each is connected.
  • Mounting flange portions 25 are formed at two positions in the width direction of the main storage portion 12a of the housing 11a. Each of the mounting flange portions 25 is provided with a circular mounting hole 26 penetrating in the front-rear direction of the vehicle body. By inserting bolts (not shown) into these mounting holes 26, screwing these bolts into screw holes provided in the vehicle body frame or through the through holes provided in the vehicle body frame, and further tightening, The housing 11a is supported and fixed to the vehicle body. In addition, about the structure which attaches this housing 11a with respect to a vehicle body, it can also be set as a rigid structure.
  • the tip of the pinion shaft 5 is rotatably supported by a radial needle roller bearing 16 and a ball bearing 17 in the sub storage portion 13 of the housing 11a.
  • the base end portion of the pinion shaft 5 is connected to a universal joint 27, and the movement of the steering shaft that rotates in accordance with the operation of the steering wheel 1 (see FIG. 7) is performed via the universal joint 27 and the intermediate shaft 4. It is transmitted to the pinion shaft 5.
  • the rotation of the pinion shaft 5 is transmitted to the rack shaft 9a via the meshing portion of the pinion teeth 8 and the rack teeth 10, and the axial displacement of the rack shaft 9 is transmitted to the steered wheels via the pair of tie rods 7.
  • rack teeth 10 that are helical racks having a twist angle ⁇ are formed on the front surface of the rack shaft 9 as shown in FIG.
  • a helical gear having a twist angle is also used for the pinion teeth 8.
  • the pinion shaft 5 is disposed at an intermediate portion in the width direction of the vehicle body in a state where the pinion shaft 5 is inclined with respect to the rack shaft 9 by the crossing angle ⁇ , thereby covering the front wheels that are steering wheels. Interference between the house and the pinion shaft 5 is prevented. Therefore, both the radial load and the thrust load act on the pressing roller 34 that presses the back side of the rack shaft 9 through the rack shaft 9 due to the twist angle ⁇ and the crossing angle ⁇ . become.
  • the back surface 29 of the rack shaft 9 is pressed against the pinion shaft 5 by the rolling rack guide 28b provided in the cylinder portion 20b of the housing 11a, so that the pinion teeth 8 and the rack teeth 10
  • the backlash of the meshing part is eliminated.
  • the lid 22a screwed into the opening of the cylinder portion 20b provided on the opposite side of the sub storage portion 13 and the axial displacement within the cylinder portion 20b.
  • a disc spring 31 that is an elastic member is provided between the holder 30 and the holder 30 that can be fitted.
  • the elastic member any elastic body including a coil spring, a leaf spring, etc. can be used as long as it can be arranged in the cylinder portion 20 and can urge the rack guide 28b. Is possible.
  • Support holes 32 are provided at two positions in the axial intermediate portion of the holder 30, and a radial needle bearing 19 is provided around the support shaft 33 in which both axial ends are fitted and fixed in the support holes 32.
  • the pressing roller 34 is rotatably supported.
  • thrust needle bearings 35 are provided between both axial side surfaces of the pressing roller 34 and the inner side surface of the holder 30.
  • the rack guide 28b presses the rack shaft 9 toward the pinion shaft 5 by pressing the outer peripheral surface 36 of the pressing roller 34 against the back surface 29 of the rack shaft 9 which is a partial cylindrical convex surface by the elastic force of the disc spring 31. .
  • the outer peripheral surface 36 of the pressing roller 34 has a semicircular curved surface (hyperboloid surface) whose generating line has substantially the same curvature except for the curvature of the back surface 29 of the rack shaft 9 and a slight manufacturing error. ).
  • the holder 30 is fitted into the cylinder portion 20b, and the back surface 29 of the rack shaft 9 and the pressing roller 34 are mounted.
  • the amount of tightening of the lid 22a to be screwed into the opening of the cylinder portion 20b is adjusted in a state where the outer peripheral surface 36 is in contact. Thereby, the elasticity of the disc spring 31 which presses the holder 30 is adjusted.
  • the lid body 22a is positioned by screwing the holding nut 37 into the lid body 22a.
  • the influence of the frictional resistance based on the radial load and the thrust load applied to the pressing roller 34 pressing the rack shaft 9 can be suppressed.
  • the steering force of the steering wheel 1 see FIGS. 7 to 8) and the operation assisting force applied by the motor 3 (3a) are prevented from increasing, and the response performance to a minute operation during straight traveling is improved. Can be improved.
  • the radial load applied to the pressing roller 34 is supported by the radial needle bearing 19 provided between the inner peripheral surface of the pressing roller 34 and the outer peripheral surface of the support shaft 33.
  • a thrust load applied to the pressing roller 34 is supported by a thrust needle bearing 35 provided between both axial side surfaces of the pressing roller 34 and the inner surface of the holder 30. Therefore, as in the structure shown in FIG. 11, the frictional resistance acting on the pressure roller 34 based on the thrust load is greatly reduced compared to the case where the thrust load applied to the pressure roller is supported by the thrust metal bearing. It is possible.
  • the inner peripheral surface 24 of the main storage portion 12a is disengaged from the meshing portion of the rack teeth 10 and the pinion teeth 8, and
  • a rack bush 14a is additionally fitted and fixed to a portion adjacent to the meshing portion, and an axial end portion of the rack shaft 9 is slidably inserted into an inner peripheral surface 38 of the rack bush 14a.
  • the rack bush 14 a is provided with convex portions 39 having inner peripheral surfaces having a smaller diameter than the peripheral portion at two positions on the radially opposite side of the inner peripheral surface 38.
  • the inner peripheral surface of the pair of convex portions 39 is on the rear surface 29 of the rack shaft 9, and the width direction of the rack shaft 9 is Abut.
  • the rack shaft 9 is loaded with a force in the width direction and tends to move the rack shaft 9 in the axial direction of the pressing roller 34.
  • the movement of the pressing roller 34 of the rack shaft 9 in the direction of the thrust load is restricted by the bush 14a.
  • the rack bush 14a is provided also in the portion adjacent to the meshing portion of the pinion teeth 8 and the rack teeth 10, and the axial end of the rack shaft 9 is provided on the inner peripheral surface 38 of the rack bush 14a.
  • the part is slidably inserted. For this reason, the rack shaft 9 is prevented from being displaced (rattle) in the axial direction of the pressing roller 34, and the thrust load applied to the pressing roller 34 is reduced.
  • the shape of the inner peripheral surface of the rack bush 14b is not limited to the above-described shape, and various structures can be employed. That is, by making the cross-sectional shape of the inner peripheral surface of the rack bush noncircular (polygonal, elliptical, etc.), at least two positions in the circumferential direction of the inner peripheral surface of the rack bush are positioned on the outer peripheral surface of the rack shaft.
  • the rack shaft can be slidably supported on the rack bush while suppressing the rack shaft from being inclined with respect to the rack guide.
  • the tip end portion (the end portion on the rack shaft 9 side) of the holder 30 at a position sandwiching the pressing roller 34 from both sides is extended and extended to the rack shaft 9 side rather than the outer diameter of the pressing roller 34.
  • the front end surface of the holder 30 (the end surface on the rack shaft 9 side) is a partially cylindrical concave surface in conformity with the back surface 29 of the rack shaft 9, and two positions located apart from each other in the front-rear direction of the vehicle body on the front end surface. Further, a pair of contact edges 40 that are parallel to the axial direction of the rack shaft 9 and are long in the axial direction of the rack shaft 9 are provided.
  • These contact edges 40 are in contact with or close to the back surface 29 of the rack shaft 9 in a state where the holder 30 is pressed toward the rack shaft 9 by the elasticity of the disc spring 31.
  • the contact edge 40 also restricts the movement of the rack shaft 9 in the direction of the thrust load of the pressing roller 34, so that the thrust load applied to the pressing roller 34 is reduced.
  • the pressing roller 34 is rotatably supported by the support shaft 33 supported by the holder 30 at both ends in the axial direction. Therefore, as in the structure employing the sliding rack guide shown in FIGS. 9 to 10, the rear surface of the rack shaft 9 is pressed against the pinion shaft 5 by surface contact by the partial cylindrical concave surface of the pressing block 21; In comparison, the width of the contact portion between the outer peripheral surface 36 of the pressing roller 34 and the back surface 29 of the rack shaft 9 is narrowed, and the contact state of this contact portion is a line contact.
  • the rack shaft 9 tends to be inclined with respect to the pressing roller 34 (the rack shaft 9 is easily displaced in the axial direction of the pressing roller 34).
  • the rack shaft 9 is prevented from being inclined with respect to the holder 30 and the pressure roller 34 by the contact edge 40 that is in contact with or in close proximity to the back surface 29 of the rack shaft 9. It is possible to further reduce the thrust load applied to.
  • the pair of contact edges 40 are located closer to the pinion shaft 5 side (left side in FIG. 4) than both ends of the pressing roller 34 in the axial direction.
  • the contact portion that is in contact with or close to the back surface 29 of the rack shaft 9 is not limited to the contact edge 40 as described above, and various structures can be employed.
  • a structure in which a step surface parallel to the tip surface of the holder constituting the rack guide is provided on the back surface of the rack shaft 9 and the tip surface of the holder is brought into contact with or close to the step surface is adopted. You can also.
  • the thrust load applied to the pressing roller 34 can be further reduced as compared with the structure of the first example.
  • a pair of thrust needle roller bearings 35 are constituted.
  • a minute gap is provided between the inner surface of the race and the outer peripheral surface of the needle.
  • the function of preventing the rack shaft 9 from moving in the thrust load direction of the pressing roller 34 by providing the rack bush 14a and the contact edge 40 of the tip end surface of the holder 30 is effective. Will be demonstrated.
  • both the rack bush 14a and the contact edge 40 are provided in order to prevent the rack shaft 9 from tilting with respect to the pressing roller 34.
  • only one of these may be adopted. it can.
  • the posture of the holder 30 can be easily maintained in an appropriate state. That is, in the case of the structure shown in FIG. 11, both end portions in the axial direction of the pressing roller 34 and the front end surface of the holder 30 are located on the same plane. For this reason, when assembling the rack guide 28a, if the lid (disc spring support) 22 that closes the opening of the cylinder portion 20a is tightened more than the specified amount, the rack guide 28a rotates with respect to the rack shaft 9 and is pressed. There is a possibility that the contact state between the roller 34 and the back surface of the rack shaft 9 cannot be maintained in an appropriate state.
  • the pair of contact edges 40 are positioned closer to the pinion shaft 5 than both ends of the pressing roller 34 in the axial direction. For this reason, when assembling the rack guide 28, if the lid 22 a is tightened more than a predetermined amount, the contact edge 40 of the holder 30 comes into contact with the back surface 29 of the rack shaft 9. against rotation. As a result, the contact state between the outer peripheral surface 36 of the pressing roller 34 and the back surface 29 of the rack shaft 9 can be easily maintained in an appropriate state.
  • Other configurations and functions of the second example of the embodiment are the same as those of the first example of the embodiment.
  • the rack and pinion type steering gear unit of the present invention is not limited to the column assist type rack and pinion type power steering device shown in FIG. 7 and the pinion assist type rack and pinion type power steering device shown in FIG.
  • the present invention can also be applied to a rack and pinion type steering device that does not apply an operation assisting force by a motor or the like.

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Abstract

　ステアリングホイールの操作力や電動モータの操作補助力の増大を防止し、かつ、直進走行時などにおける微小な操作に対する応答性能を向上できる、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する。押圧ローラ３４によりラック軸９の背面２９を、ピニオン軸５に向けて弾性的に押圧する。この押圧ローラ３４は、ホルダ３０に支持固定した支持軸３３にラジアルニードル軸受１６ａを介し回転自在に支持される。押圧ローラ３４の軸方向両側面とホルダ３０の内側面との間に、押圧ローラ３４に負荷されるスラスト荷重を受けるスラストニードル軸受３５を設ける。

Description

ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニット
　本発明は、自動車の操舵輪に蛇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、特に、転がり式ラックガイドを採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機構として、ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットが使用される。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、特開２００９－１８４５９１号公報、特開２００４－１７８７２号公報、実開昭６１－１２４４７１号公報などに記載されており、かつ、従来から広く知られている。
　図７は、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例を示している。このステアリング装置は、いわゆるコラムアシスト型のラックアンドピニオン式パワーステアリング装置である。すなわち、ステアリングホイール１の操作力を軽減するために、ステアリングコラム２の中間部に取り付けたモータ３の操作補助力をステアリングシャフトに付与している。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の動きを、中間シャフト４に伝達し、ピニオン軸５を介して、ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニット６のラック軸を往復移動させ、左右１対のタイロッド７を介して操舵輪を操舵するようにしている。
　一方、図８は、いわゆるピニオンアシスト型のラックアンドピニオン式パワーステアリング装置である。すなわち、ステアリングコラム２の先端部に取り付けたモータ３ａの操作補助力を、ピニオン軸５に付与することでステアリングホイール１の操作力を軽減している。
　コラムアシスト型およびピニオンアシスト型のいずれのラックアンドピニオン式パワーステアリング装置においても、ステアリングギヤユニット６は、図９～図１０に示すように、ピニオン軸５の軸方向の一部（先半部）に設けたピニオン歯８と、ラック軸９の前面（図９～図１０の上側の面）に設けたラック歯１０とを噛合させて構成される。なお、ラック歯１０は捩れ角を有するヘリカルラックを使用し、これに合わせてピニオン歯８に関しても、捩れ角を有するヘリカルギヤを使用している。ピニオン軸５およびラック軸９のそれぞれの一部が、ハウジング１１内に収納される。
　ハウジング１１は、それぞれが筒状である、主収納部１２および副収納部１３を備える。主収納部１２は、両端が開口しており、副収納部１３は、主収納部１２の一部の側方に設けられていて、一端が開口している。主収納部１２の中心軸と副収納部１３の中心軸とは、互いに捩れの位置関係にある。ラック軸９は、主収納部１２に軸方向の変位を可能に挿通されており、その両端部は主収納部１２から突出している。
　主収納部１２の内周面の両端寄り部分に支持された１対のラックブッシュ（滑り軸受）１４が、ラック軸９の外周面に摺接して、ラック軸９が主収納部１２に対して、がたつくことなく、軸方向に変位できるようになっている。そして、ラック軸９の両端部に、それぞれ球面継手１５を介して、左右１対のタイロッド７の基端部がそれぞれ結合されている。それぞれのタイロッド７の先端部は、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９は、ピニオン歯８とラック歯１０との噛合により、ラック軸９自身の中心軸回りで回転することはない。
　ステアリングギヤユニット６の作動時には、ピニオン歯８とラック歯１０との噛合部で発生する反力に基づき、ラック軸９にピニオン軸５から離れる方向の力が加わる。このため、ピニオン歯８とラック歯１０との噛合部と反対側である、ラック軸９の背面側を支持する機構（ラックガイド）を設けて、ラック軸９がピニオン軸５から退避する方向に変位することを抑止している。
　ハウジング１１には、主収納部１２の直径方向に関して、副収納部１３と反対側部分にシリンダ部２０が設けられており、シリンダ部２０内に、ラックガイドが設けられる。ラックガイドには、滑り式ラックガイドと転がり式ラックガイドがある。このうち、特開２００９－１８４５９１号公報に開示される滑り式ラックガイド２８（図９および図１０）は、シリンダ部２０内に嵌装され、ラック軸９を押圧する側にラック軸９の背面形状に合わせた部分円筒状凹面を有する押圧ブロック２１と、シリンダ部２０の開口部に螺着された蓋体２２と、押圧ブロック２１と蓋体２２との間に設けられたばね２３などの弾性部を備え、押圧ブロック２１をラック軸９に向け押圧するように構成される。
　この構成により、ピニオン歯８とラック歯１０との噛合部のバックラッシを解消するとともに、ピニオン歯８とラック歯１０との噛合部での動力伝達に伴って、ラック軸９に加わる、ピニオン軸５から離れる方向の力に拘らず、ピニオン歯８とラック歯１０との噛合部の噛合状態を適正に維持できるようにしている。滑り式ラックガイド２８では、押圧ブロック２１の部分円筒状凹面によりラック軸９の背面を押圧するため、押圧ブロック２１とラック軸９との間の接触状態が面接触となり、ラック軸９の幅方向へのがたつきを効果的に防止できるが、この接触部の摩擦抵抗は比較的大きくなってしまう。
　一方、特開２００４－１７８７２号公報および実開昭６１－１２４４７１号公報には、転がり式ラックガイドが開示されている。転がり式ラックガイドでは、ラック軸の背面を押圧ローラの外周面により押圧することで、ピニオン歯とラック歯との噛合部のバックラッシを解消している。この転がり式ラックガイドの場合、押圧ローラとラック軸との間の接触状態が線接触となり、この接触部の摩擦抵抗を比較的小さくすることができる。転がり式ラックガイドでも、ピニオン歯とラック歯との噛合に基づいて、ラック軸の背面を押圧する押圧ローラに、ラジアル荷重およびスラスト荷重が加わる。したがって、ラック軸を軸方向に円滑に変位させるためには、押圧ローラに加わるラジアル荷重およびスラスト荷重を支承する必要がある。
　特開２００４－１７８７２号公報に開示され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、ラック軸の背面に異なる方向に傾斜した１対の傾斜面を設けているとともに、これらの傾斜面とそれぞれ当接するテーパ面を有する２分割の押圧ローラと、該押圧ローラを両端部に回転自在に支持する支持軸（ピン）と、該押圧ローラを軸方向に付勢する皿ばねを備え、該押圧ローラのテーパ面をラック軸の傾斜面に押圧することで、ピニオン歯とラック歯との噛合部のバックラッシを解消している。この構造では、２分割の押圧ローラを軸方向に付勢することから、押圧ローラの軸方向側面とシリンダ部の内側面との間にスラストニードルころ軸受が設けられている。
　この構造では、ラック軸の傾斜面がラック軸の軸方向に付勢されるため、ラック軸が軸線に対して傾斜してしまう場合がある。また、２分割の押圧ローラのそれぞれのテーパ面の間に製作誤差を生じたり、押圧ローラの内周面と支持軸の外周面との間に隙間が生じたりする場合もある。したがって、この構造の場合、これらの現象に起因して、ピニオン歯とラック歯との噛合部の噛合状態を適正に維持できなくなり、その結果、ステアリングホイールの操作力に変動が生じたり、ステアリングホイールの操作時に運転者に違和感を与えたりする可能性がある。ピニオン歯とラック歯との噛合部の噛合状態の適正状態からのずれの程度が著しい場合には、この噛合部で局部当たりによる破損などが生じる可能性もある。
　図１１は、実開昭６１－１２４４７１号公報に開示された、転がり式ラックガイド２８ａを示している。この転がり式ラックガイド２８ａは、ラック軸９の背面形状に合わせた部分円筒状凹面が周方向にわたって形成された押圧ローラ３４と、押圧ローラ３４を回転自在に支持する支持軸（ピン）３３と、支持軸３３をシリンダ部２０ａ内に支持するためのホルダ３０と、ホルダ３０をラック軸１０の方向に付勢する皿ばね３１を備え、押圧ローラ３４をラック軸の背面に押圧することで、ピニオン歯とラック歯との噛合部のバックラッシを解消している。この構造では、押圧ローラ３４の内周面と支持軸３３の外周面との間に設けたラジアルニードルころ軸受１９によりラジアル荷重を、支持軸３３の軸方向両端部を支持固定するホルダ（支持体）３０の内側面と、押圧ローラ３４の軸方向両外側面との間に設けたスラストメタル軸受１８によりスラスト荷重を、それぞれ支承している。
特開２００９－１８４５９１号公報 特開２００４－１７８７２号公報 実開昭６１－１２４４７１号公報
　図１１に示した転がりラックガイドの構造では、押圧ローラ３４に軸方向の付勢力が付与されることはないため、押圧ローラ３４のスラスト荷重をスラストメタル軸受で支承している。しかしながら、この構造を用いたラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットにおいて、特にヘリカルラックとヘリカルギヤの組み合わせを採用した場合、ステアリングホイールの操作力や電動モータの付与する操作補助力が大きくなったり、ステアリングホイールの戻り性能が低下して、直進走行時などにおける微小な操舵に対する応答性能が低下してしまったりする可能性がある。
　本発明は、このような事情に鑑み、ラック軸を押圧する押圧ローラに加わるスラスト荷重に基づく摩擦抵抗の増大を防止し、ステアリングホイールの操作力や電動モータの操作補助力の増大を防止し、かつ、直進走行時などにおける微小な操作に対する応答性能を向上できる、ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットを提供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、ハウジングと、ラック軸と、ピニオン軸と、ラックガイドとを備える。
　このうちのハウジングは、両端が開口した筒状の主収納部、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、および、この主収納部の直径方向に関して前記副収納部と反対側に、この主収納部の内外を連通させる状態で、この主収納部に対し直交する方向に設けられたシリンダ部を有する。
　ラック軸は、前面の一部に、この前面の幅方向に対して傾斜したラック歯を備え、前記ハウジングの主収納部内に軸方向の変位を可能に配置される。また、ピニオン軸は、軸方向の先半部に、前記ラック歯と噛合うピニオン歯を備え、このピニオン歯を前記ラック歯と噛合せ、かつ、軸方向の基半部を前記ハウジングの副収納部の開口部から外に突出させた状態で、この副収納部内に回転可能に配置される。
　ラックガイドは、前記シリンダ部内に、前記ラック軸を前記ピニオン軸に向けて押圧できるように配置される。特に、本発明では、このラックガイドは、転がり式ラックガイドであり、前記ラック軸の背面に転がり接触する外周面を有する押圧ローラと、前記押圧ローラを回転可能に支持する支持軸と、前記シリンダ部内に、前記ラック軸に対する遠近動を可能に嵌装され、かつ、前記支持軸の軸方向両端部を保持したホルダと、前記ホルダを前記ラック軸の背面に向けて押圧する弾性部材と、前記支持軸の外周面と前記押圧ローラの内周面との間に設けられたラジアルニードルころ軸受と、前記押圧ローラの軸方向両側面と前記ホルダの内側面との間に設けられたスラストニードルころ軸受とを備える。
　全体が筒状で、内側に前記ラック軸を幅方向から摺動を可能に支持する支持部を備え、前記主収納部の内側の一部で、前記ラック歯と前記ピニオン歯の噛合部から外れ、かつ、この噛合部の近傍に固定された、ラックブッシュをさらに備えることが好ましい。
　前記ラックガイドを構成する前記ホルダの前記ラック軸側の端部が、前記押圧ローラの両側で、この押圧ローラの外径よりも前記ラック軸側まで伸長し、このラック軸側の端部に、前記ラック軸の軸方向に伸長し、前記ラック軸の背面の幅方向両側に当接または近接対向する接触部が形成されていることが好ましい。
　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、転がり式のラックガイドにおいて、ラック軸を押圧する押圧ローラに加わるスラスト荷重に基づく摩擦抵抗の増大を防止でき、ステアリングホイールの操作力や電動モータの操作補助力の増大を防止したり、直進走行時などにおける微小な操作に対する応答性能を向上させたりすることができる。
　すなわち、押圧ローラの軸方向両側面とラックガイドの内側面との間に設けたスラストころ軸受により、この押圧ローラに加わるスラスト荷重を支承する。このため、実開昭６１－１２４４７１号公報に開示された構造のように、スラストメタル軸受により押圧ローラに加わるスラスト荷重を支承する場合と比較して、摩擦抵抗を大幅に低減できる。この結果、押圧ローラに加わるスラスト荷重が大きい場合に、ステアリングホイールの操作力あるいは電動モータの付与する操作補助力を低減できる。一方、押圧ローラに加わるスラスト荷重が小さい直進走行時などにおいては、微少な操作に対する応答性能を向上させることができる。
　また、本発明の好ましい態様によれば、ラック軸を幅方向から支承する機構が設けられ、使用時において、ラック軸がラックガイドを構成するホルダおよび押圧ローラに対して傾斜して、がたついてしまうことが防止され、ピニオン歯とラック歯との噛合部の噛合状態を適正な状態に維持しやすくすることができる。
図１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ステアリングギヤの要部を示す、一部を断面にした正面図である。 図２は、第１例についての図１０に相当する図である。 図３は、本発明の実施の形態の第２例を示す、図１の左部拡大図に相当する図である。 図４は、第２例についての図２と同様の図である。 図５は、図３のＸ－Ｘ断面図である。 図６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を構成するホルダを取り出して示す斜視図である。 図７は、本発明のステアリングギヤユニットが適用される、ステアリング装置の第１例を示す斜視図である。 図８は、本発明のステアリングギヤユニットが適用される、ステアリング装置の第２例を示す斜視図である。 図９は、従来のラックアンドピニオン式ステアリングギアユニットの一例を示す、図７のＹ－Ｙ断面に相当する図である。 図１０は、図９のＺ－Ｚ断面図である。 図１１は、従来のラックアンドピニオン式ステアリングギアユニットの別例を示す、図１０と同様の図である。
　［本発明の実施の形態の第１例］
　図１～図２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６ａ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。図１の上方向が車体上方側、図１の下方向が車体下方側、図１の左右方向が車体の幅方向、図１の紙面に直交する方向が車体の前後方向である。なお、本例を含めて、本発明のラックアンドピニオン式ステアリングギアユニットを構成する部材の材質などについては、特に断らない限り、従来と同様である。
　ステアリングギヤユニット６ａのハウジング１１ａの主収納部１２ａの内周面２４に、ラック軸９ａを車体の幅方向（ラック軸９ａの軸方向）に変位可能に内嵌している。すなわち、ハウジング１１ａの内周面２４のうち、ラック軸９ａの軸方向に関する片端部（図１の左端部）にのみラックブッシュ１４を内嵌し、ラックブッシュ１４の内周面にラック軸９ａの軸方向片端部を摺動可能に挿通している。ラック軸９ａの軸方向両端部には、球面継手１５がそれぞれ形成されており、これらの球面継手１５に基端部を結合した１対のタイロッド７を、図示しないナックルアームを介して操舵輪にそれぞれ接続している。
　ハウジング１１ａの主収納部１２ａの幅方向２箇所位置に、取付フランジ部２５をそれぞれ形成している。これらの取付フランジ部２５には、車体の前後方向に貫通した円形の取付孔２６をそれぞれ設けている。これらの取付孔２６に図示しないボルトを挿通し、これらのボルトを車体フレームに設けたねじ孔に、あるいは車体フレームに設けた通孔を挿通した状態でナットに螺合し、さらに締め付けることにより、ハウジング１１ａを車体に支持固定する。なお、このハウジング１１ａを車体に対し取り付ける構造については、リジッド構造とすることもできる。
　ピニオン軸５の先端部は、ハウジング１１ａの副収納部１３内に、ラジアルニードルころ軸受１６および玉軸受１７により回転可能に支持している。ピニオン軸５の基端部は、自在継手２７に接続されており、ステアリングホイール１（図７参照）の操作に伴って回転するステアリングシャフトの動きは、自在継手２７および中間シャフト４を介して、ピニオン軸５に伝達される。
　ピニオン軸５の回転は、ピニオン歯８とラック歯１０との噛合部を介してラック軸９ａに伝達され、ラック軸９の軸方向の変位が、１対のタイロッド７を介して、操舵輪に舵角を付与する。本例では、ラック軸９の前面には、図１に示すように、捩れ角αのヘリカルラックであるラック歯１０を形成している。これに合わせてピニオン歯８に関しても、捩れ角を有するヘリカルギヤを使用している。これにより、ピニオン歯８とラック歯１０との噛合部の噛み合い率を向上させ、この噛合部の噛合強度を向上させるとともに、これらのピニオン歯８とラック歯１０との噛合状態を適正に（噛み合いを円滑に）している。
　また、図１に示すように、ピニオン軸５は、ラック軸９に対して交差角βだけ傾斜した状態で、車体の幅方向中間寄り部分に配置することで、操舵輪である前輪を覆うタイヤハウスとピニオン軸５との干渉を防止している。したがって、ラック軸９の背面側を押圧する押圧ローラ３４には、このような捩れ角αや交差角βに起因して、ラック軸９を介して、ラジアル荷重とスラスト荷重の双方が作用することになる。
　本例の場合、ハウジング１１ａのシリンダ部２０ｂ内に設けた、転がり式のラックガイド２８ｂにより、ラック軸９の背面２９をピニオン軸５に向け押圧することで、ピニオン歯８とラック歯１０との噛合部のバックラッシを解消している。具体的には、主収納部１２ａの直径方向に関して、副収納部１３と反対側部分に設けたシリンダ部２０ｂの開口部に螺着した蓋体２２ａと、シリンダ部２０ｂ内に軸方向の変位を可能に嵌装したホルダ３０との間に、弾性部材である皿ばね３１を設けている。なお、弾性部材としては、コイルばね、板ばねなどを含む、シリンダ部２０内に配置可能で、かつ、ラックガイド２８ｂに付勢を掛けることが可能であれば、任意の弾性体を使用することが可能である。
　ホルダ３０の軸方向中間部の２箇所位置に支持孔３２が設けられており、この支持孔３２に、軸方向両端部をそれぞれ内嵌固定した支持軸３３の周囲に、ラジアルニードル軸受１９を介して、押圧ローラ３４を回転自在に支持している。また、押圧ローラ３４の軸方向両側面とホルダ３０の内側面との間に、それぞれスラストニードル軸受３５を設けている。このラックガイド２８ｂは、皿ばね３１の弾力により、押圧ローラ３４の外周面３６を部分円筒状凸面であるラック軸９の背面２９に押し付けることで、このラック軸９をピニオン軸５に向け押圧する。このために、押圧ローラ３４の外周面３６を、母線形状がこのラック軸９の背面２９の曲率と、わずかな製造誤差を除いて、実質的に同じ曲率を有する半円弧状の曲面（双曲面）としている。
　ラック軸９をピニオン軸５に向け押圧する押圧力を適正なものとするため、ラックガイド２８ｂを組み立てる際に、ホルダ３０をシリンダ部２０ｂに嵌装し、ラック軸９の背面２９と押圧ローラ３４の外周面３６とを当接させた状態で、シリンダ部２０ｂの開口部に螺着する蓋体２２ａの締め付け量を調整する。これにより、ホルダ３０を押圧する皿ばね３１の弾力を調整する。そして、蓋体２２ａに抑えナット３７を螺合することで、この蓋体２２ａの位置決めを図る。
　このように構成される本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によれば、ラック軸９を押圧する押圧ローラ３４に加わるラジアル荷重およびスラスト荷重に基づく摩擦抵抗の影響を抑えることができる。この結果、ステアリングホイール１（図７～図８参照）の操舵力やモータ３（３ａ）により付与される操作補助力の増大を防止し、かつ、直進走行時などにおける微小な操作に対する応答性能を向上させることができる。
　すなわち、本例の場合、押圧ローラ３４に加わるラジアル荷重を、この押圧ローラ３４の内周面と支持軸３３の外周面との間に設けたラジアルニードル軸受１９により支承している。また、この押圧ローラ３４に加わるスラスト荷重を、この押圧ローラ３４の軸方向両側面とホルダ３０の内側面との間に設けたスラストニードル軸受３５により支承している。このため、図１１に示した構造のように、押圧ローラに加わるスラスト荷重をスラストメタル軸受により支承する場合と比較して、スラスト荷重に基づいて押圧ローラ３４に作用する摩擦抵抗を大幅に低減することが可能となっている。
　［実施の形態の第２例］
　図３～６は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例は、上述した実施の形態の第１例の変形例であって、押圧ローラ３４に加わるスラスト荷重を低減するものである。
　本例のラックアンドピニオン式ステアリングギアユニット６ｂでは、第１例の構造に加えて、主収納部１２ａの内周面２４のうちで、ラック歯１０とピニオン歯８の噛合部から外れ、かつ、この噛合部に隣接する部分にラックブッシュ１４ａを追加的に内嵌固定し、このラックブッシュ１４ａの内周面３８にラック軸９の軸方向端部を摺動可能に挿通している。このラックブッシュ１４ａは、内周面３８の径方向反対側の２箇所位置に、周辺部よりも小径の内周面を有する凸部３９を設けている。したがって、ラック軸９の軸方向端部をラックブッシュ１４ａの内周面３８に挿通した状態で、１対の凸部３９の内周面がラック軸９の背面２９に、ラック軸９の幅方向から当接する。これにより、特に、捩れ角αや交差角βに起因して、ラック軸９には幅方向の力が負荷され、ラック軸９を押圧ローラ３４の軸方向に移動する傾向を有するが、このラックブッシュ１４ａにより、ラック軸９の押圧ローラ３４のスラスト荷重の方向への移動が拘束される。
　このように、本例では、ピニオン歯８とラック歯１０との噛合部に隣接する部分にも、ラックブッシュ１４ａを設けて、このラックブッシュ１４ａの内周面３８にラック軸９の軸方向端部を摺動可能に挿通している。このため、このラック軸９が、押圧ローラ３４の軸方向に変位する（がたつく）ことが防止され、この押圧ローラ３４に加わるスラスト荷重が低減される。
　このようなラックブッシュ１４ａを設けることにより、押圧ローラ３４のスラスト荷重を受けるスラストニードルころ軸受３５を設けた第１例よりもさらに、押圧ローラ３４に加わるスラスト荷重に基づく摩擦抵抗の増大を効果的に防止することが可能となる。なお、このようなラックブッシュ１４ｂの内周面の形状は、上述のものに限らず、各種構造を採用できる。すなわち、ラックブッシュの内周面の断面形状を非円形（多角形、楕円形など）とすることで、このラックブッシュの内周面のうち、周方向に関する少なくとも２箇所位置をラック軸の外周面に当接させることで、ラック軸がラックガイドに対し傾斜してしまうことを抑制しつつ、ラックブッシュにこのラック軸を摺動可能に支持することが可能となる。
　さらに、本例の場合、押圧ローラ３４を両側から挟む位置にある、ホルダ３０の先端部（ラック軸９側の端部）を、押圧ローラ３４の外径よりもラック軸９側まで突出伸長させている。そして、ホルダ３０の先端面（ラック軸９側の端面）を、このラック軸９の背面２９に合せて部分円筒状凹面とし、この先端面のうちの車体の前後方向に関し互いに離隔した２箇所位置に、ラック軸９の軸方向と平行、かつ、このラック軸９の軸方向に長い接触部である１対の接触縁４０を設けている。これらの接触縁４０は、皿ばね３１の弾力によりホルダ３０をラック軸９に向け押圧した状態で、このラック軸９の背面２９に当接または近接対向する。この接触縁４０によっても、ラック軸９の押圧ローラ３４のスラスト荷重の方向への移動が拘束されるため、押圧ローラ３４に負荷されるスラスト荷重が軽減されることになる。
　本例を含む転がり式ラックガイドを採用した構造の場合、押圧ローラ３４はホルダ３０に軸方向両端部を支持された支持軸３３に回転自在に支持される。このため、図９～図１０に示した滑り式ラックガイドを採用した構造のように、押圧ブロック２１の部分円筒状凹面によりラック軸９の背面をピニオン軸５に向け面接触により押圧する場合と比較して、押圧ローラ３４の外周面３６とラック軸９の背面２９との接触部の幅が狭くなり、この接触部の接触状態が線接触となる。このため、本例の構造の場合、押圧ローラ３４に対しラック軸９が傾斜しやすい（ラック軸９が、押圧ローラ３４の軸方向に変位しやすい）。本例の場合、ラック軸９の背面２９に当接または近接対向させた接触縁４０により、ラック軸９が、ホルダ３０および押圧ローラ３４に対し傾斜することが防止されるので、この押圧ローラ３４に加わるスラスト荷重のさらなる低減を図ることが可能となる。
　なお、本例の場合、１対の接触縁４０は、押圧ローラ３４の軸方向両端部よりもピニオン軸５側（図４の左側）に位置するようにしている。上述したように、このラック軸９の背面２９に当接または近接対向する接触部は、上述したような接触縁４０に限られず、さまざまな構造を採用することができる。たとえば、ラック軸９の背面に、ラックガイドを構成するホルダの先端面と平行な段差面を設け、このホルダの先端面をこれらの段差面に当接または近接対向させるような構造を採用することもできる。
　本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によれば、第１例の構造と比較して、押圧ローラ３４に加わるスラスト荷重をさらに低減することが可能となる。たとえば、押圧ローラ３４の軸方向両外側面とホルダ３０の内側面との間に設けたスラストニードルころ軸受３５の回転を円滑にするために、これらのスラストニードルころ軸受３５を構成する１対の軌道輪の内側面とニードルの外周面との間部分に微小な隙間が設けられる。このような構造では、ラック軸９から押圧ローラ３４にスラスト荷重が加わると、この微小な隙間に基づいて、これらのラック軸９および押圧ローラ３４が、この押圧ローラ３４の軸方向に変位する（がたつく）ことがある。しかしながら、本例では、ラックブッシュ１４ａおよびホルダ３０の先端面の接触縁４０を設けたことにより、ラック軸９が、押圧ローラ３４のスラスト荷重の方向に移動することを阻止する機能が、効果的に発揮されることになる。なお、本例の場合、ラック軸９の押圧ローラ３４に対する傾斜を防止するため、ラックブッシュ１４ａおよび接触縁４０の双方を設けているが、これらのいずれか一方だけを採用する構造とすることもできる。
　また、本例の場合、ラックガイド２８ｂを組み立てる際に、ホルダ３０の姿勢を適正な状態に保ちやすくできる。すなわち、図１１に示した構造の場合、押圧ローラ３４の軸方向両端部とホルダ３０の先端面とが同一平面上に位置する。このため、ラックガイド２８ａの組み立て時に、シリンダ部２０ａの開口を塞ぐ蓋体（皿バネ支持体）２２を規定量よりも多く締め付けると、ラックガイド２８ａがラック軸９に対し回転してしまい、押圧ローラ３４とラック軸９の背面との接触状態を適正な状態に保持できない可能性がある。これに対し、本例の場合、１対の接触縁４０を、押圧ローラ３４の軸方向両端部よりもピニオン軸５側に位置するようにしている。このため、ラックガイド２８を組み立てる際に、蓋体２２ａを規定量よりも多く締め付けた場合、ホルダ３０の接触縁４０がラック軸９の背面２９に当接するので、このホルダ３０がこのラック軸９に対し回転することが防止される。この結果、押圧ローラ３４の外周面３６とこのラック軸９の背面２９との接触状態を適正な状態に保持しやすくできる。なお、実施の形態の第２例のその他の構成および機能については、実施の形態の第１例と同様である。
　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、図７に示したコラムアシスト型ラックアンドピニオン式パワーステアリング装置、および、図８に示したピニオンアシスト型ラックアンドピニオン式パワーステアリング装置に限らず、電動モータ等による操作補助力を付与しないラックアンドピニオン式ステアリング装置に適用することもできる。
　　１　　ステアリングホイール
　　２、２ａ　ステアリングコラム
　　３、３ａ　モータ
　　４　　中間シャフト
　　５　　ピニオン軸
　　６、６ａ、６ｂ　ステアリングギヤユニット
　　７　　タイロッド
　　８　　ピニオン歯
　　９　　ラック軸
　１０　　ラック歯
　１１、１１ａ　ハウジング
　１２、１２ａ　主収納部
　１３　　副収納部
　１４、１４ａ　ラックブッシュ
　１５　　球面継手
　１６　　ラジアルニードルころ軸受
　１７　　玉軸受
　１８　　スラストメタル軸受
　１９　　ラジアルニードルころ軸受
　２０、２０ａ、２０ｂ　シリンダ部
　２１　　押圧ブロック
　２２、２２ａ　蓋体
　２３　　ばね
　２４　　内周面
　２５　　取付フランジ部
　２６　　取付孔
　２７　　自在継手
　２８、２８ａ、２８ｂ　　ラックガイド
　２９　　背面
　３０　　ホルダ
　３１　　皿ばね
　３２　　支持孔
　３３　　支持軸
　３４　　押圧ローラ
　３５　　スラストニードルころ軸受
　３６　　外周面
　３７　　抑えナット
　３８　　内周面
　３９　　凸部
　４０　　接触縁

Claims (3)

  1. 　主収納部と、この主収納部に対し捩れの位置に設けられた副収納部と、前記主収納部の直径方向に関して前記副収納部と反対側に、前記主収納部に対し直交する方向に設けられたシリンダ部とを有するハウジングと、
    　前面の一部に、この前面の幅方向に対して傾斜したラック歯が備えられ、前記主収納部内に軸方向の変位を可能に配置されたラック軸と、
    　軸方向の先半部に、前記ラック歯と噛合うピニオン歯が備えられ、このピニオン歯を前記ラック歯に噛合せ、かつ、軸方向の基半部を前記副収納部の開口部から外に突出させた状態で、前記副収納部内に回転可能に配置されたピニオン軸と、および、
    　前記シリンダ部内に配置され、前記ラック軸を前記ピニオン軸に向けて押圧するラックガイドと、
    を備え、
    　前記ラックガイドは、
    　前記ラック軸の背面に転がり接触する外周面を有する押圧ローラと、
    　前記押圧ローラを回転可能に支持する支持軸と、
    　前記シリンダ部内に、前記ラック軸に対する遠近動を可能に嵌装され、かつ、前記支持軸の軸方向両端部を保持したホルダと、
    　前記ホルダを前記ラック軸の背面に向けて押圧する弾性部材と、
    　前記支持軸の外周面と前記押圧ローラの内周面との間に設けられたラジアルニードルころ軸受と、
    　前記押圧ローラの軸方向両側面と前記ホルダの内側面との間に設けられたスラストニードルころ軸受と、
    を備える、
    ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニット。
  2. 　全体が筒状で、内側に前記ラック軸を幅方向から摺動を可能に支持する支持部を備え、前記主収納部の内側の一部で、前記ラック歯と前記ピニオン歯の噛合部から外れ、かつ、この噛合部の近傍に固定された、ラックブッシュをさらに備える、請求項１に記載のラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニット。
  3. 　前記ホルダの前記ラック軸側の端部が、前記押圧ローラの両側で、この押圧ローラの外径よりも前記ラック軸側まで伸長し、このラック軸側の端部には、前記ラック軸の軸方向に伸長し、前記ラック軸の背面の幅方向両側に当接または近接対向する接触部が形成されている、請求項１に記載の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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