JP2000211536A - ラックピニオン式ステアリング装置 - Google Patents

ラックピニオン式ステアリング装置

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JP2000211536A
JP2000211536A JP11014488A JP1448899A JP2000211536A JP 2000211536 A JP2000211536 A JP 2000211536A JP 11014488 A JP11014488 A JP 11014488A JP 1448899 A JP1448899 A JP 1448899A JP 2000211536 A JP2000211536 A JP 2000211536A
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small
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Hirohisa Suzuki
寛久 鈴木
Hirohisa Nakao
博久 中尾
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Koyo Seiko Co Ltd
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    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21KMAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00Making machine elements
    • B21K1/76Making machine elements elements not mentioned in one of the preceding groups
    • B21K1/767Toothed racks

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】型鍛造されるラックを安定して支持でき、その
ラックにおける歪みの発生防止、製造コストの低減を図
ることのできるラックピニオン式ステアリング装置を提
供する。 【解決手段】ラック4は操舵により回転するピニオンに
噛み合う歯4aを有する。そのラック4を覆うハウジン
グに保持されるラック支持部材は、弾性部材が作用させ
る弾力により、円柱面に沿うラック4の背面側に押し付
けられる。そのラック4は、型鍛造により成形され、軸
方向において並列する大径部51と小径部52とを有
し、その小径部52において上記ラック支持部材により
支持され、その小径部52に前記歯4aが成形される。
その小径部52に外接する円の直径は、その大径部51
に外接する円の直径よりも小さくされている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、型鍛造により成形
されるラックを有するラックピニオン式ステアリング装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】操舵により回転するピニオンと、そのピ
ニオンに噛み合う歯を有するラックと、そのラックを覆
うハウジングに保持されるラック支持部材と、そのラッ
ク支持部材を、円柱面に沿うラック背面側に押し付ける
弾力を作用させる弾性部材とを備えるラックピニオン式
ステアリング装置において、そのラックを型鍛造するこ
とが提案されている。
【0003】そのラックの歯を型鍛造する際に生じるバ
リは、ラックに嵌め合わされるシールやハウジング等の
他部材と干渉しないように除去する必要がある。そのバ
リを機械加工により除去する場合、加工時間、加工コス
トが増大する。そのバリをトリミング加工により根元か
ら完全に除去する場合、バリの厚さは根元において厚い
ため、トリミング加工に際してラックに大きな外力が作
用し、ラックの歪み等を生じる。
【0004】そこで、ラックの外周にバリ発生領域を含
む平坦面を成形し、そのバリを根元部分が残存するよう
にトリミング加工により除去し、そのバリの残存部分に
外接する円の直径を、ラックに外接する円の直径以下と
することが考えられる(特開平10‐58081号公報
参照)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ラックの外周
に平坦面を成形すると、ラック支持部材によるラックの
支持領域が小さくなり、ラックを安定して支持すること
ができなくなる。
【0006】また、ステアリング装置においては、車両
の直進走行安定性のため、直進操舵時は左右操舵時より
も剛性感を大きくすることが要望されている。
【0007】本発明は、上記問題を解決することのでき
るラックピニオン式ステアリング装置を提供することを
目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、操舵により回
転するピニオンと、そのピニオンに噛み合う歯を有する
ラックと、そのラックを覆うハウジングと、そのハウジ
ングに保持されるラック支持部材と、そのラック支持部
材を、円柱面に沿うラック背面側に押し付ける弾力を作
用させる弾性部材とを備え、そのラックは型鍛造により
成形されているラックピニオン式ステアリング装置にお
いて、そのラックは、軸方向において並列する大径部と
小径部とを有すると共に、その小径部において前記ラッ
ク支持部材により支持され、その小径部に前記歯が成形
され、その小径部に外接する円の直径は、その大径部に
外接する円の直径よりも小さくされていることを特徴と
する。本発明の構成によれば、ラックの小径部に歯を型
鍛造により成形する際に生じるバリは、その小径部に外
接する円の直径が大径部に外接する円の直径よりも小さ
いので、完全に除去することなく根元部分を残存させる
ことができる。この際、ラックの外周に平坦面を形成す
る必要はないので、ラック支持部材によるラックの支持
領域を十分に確保でき、ラックを安定して支持できる。
また、バリを根元部分よりは肉厚の薄い部分で除去すれ
ば足りるので、その除去をトリミング加工により行う場
合はラックに作用する外力を小さくできる。
【0009】前記歯を型鍛造により成形する際に生じる
バリが、トリミング加工により根元部分が残存するよう
に前記ラックから除去され、そのバリの残存部分に外接
する円の直径は、前記小径部に外接する円の直径を超
え、前記大径部に外接する円の直径以下とされているの
が好ましい。これにより、そのバリを根元部分よりは肉
厚の薄い部分でトリミング加工により除去できるので、
そのトリミング加工の際にラックに作用する外力を小さ
くできる。
【0010】本発明のラックピニオン式ステアリング装
置において、直進操舵時に、前記ラックとラック支持部
材との間に介在する膨出部が、前記小径部に一体成形さ
れ、左右操舵時は、その膨出部を挟む小径部領域におい
て前記ラックは前記ラック支持部材により支持され、そ
の膨出部に外接する円の直径は、その小径部に外接する
円の直径を超え、前記大径部に外接する円の直径以下と
されているのが好ましい。これにより、直進操舵時はラ
ックとラック支持部材との間に膨出部が介在するので、
左右操舵時よりも大きな弾力によりラック支持部材はラ
ック背面側に押し付けられる。よって、直進操舵時は左
右操舵時よりも剛性感を大きくし、車両の直進走行安定
性を向上できる。しかも、その膨出部に外接する円の直
径は大径部に外接する円の直径以下とされているので、
膨出部が他部材と干渉することはない。
【0011】
【発明の実施の形態】図1、図2に示すラックピニオン
式油圧パワーステアリング装置1は、ステアリングホイ
ール(図示省略)に連結される入力軸2と、操舵による
入力軸2の回転により回転するヘリカルピニオン3と、
このピニオン3に噛み合う歯4aを有するヘリカルラッ
ク4と、このラック4を覆うハウジング5とを備えてい
る。そのラック4の各端はハウジング5の両端における
開口5a、5bから突出する。そのラック4の各端に、
ボールジョイント6、7、タイロッド8、9を介して車
輪(図示省略)が連結される。これにより、操舵による
ピニオン3の回転によりラック4が車両幅方向に移動
し、車両の操舵がなされる。
【0012】そのハウジング5の一部は操舵補助力発生
用油圧シリンダ10を構成する。その油圧シリンダ10
は、そのハウジング5により構成されるシリンダチュー
ブと、そのラック4に一体化されるピストン12により
区画される一対の油室13、14とを有する。そのハウ
ジング5の一方の開口5a側に、ラック4の一端側(図
1における左方側)を支持する筒状部材20がシール部
材を介して挿入される。その筒状部材20により一方の
油室13の端部が閉鎖される。また、その他方の油室1
4の端部を閉鎖する環状シール11が、そのハウジング
5の内周とラック4の外周との間に嵌め合わされる。そ
の環状シール11は、ラック4に他端側(図1における
右方側)から嵌め合わされ、ピストン12を固定するた
めにラック4の外周に形成される溝により破損するのが
防止される。
【0013】そのハウジング5内に油圧コントロールバ
ルブ15が設けられている。そのコントロールバルブ1
5は、圧油供給用ポンプ(図示省略)とタンクに接続さ
れると共に各油室13、14に配管16、17を介して
接続され、操舵方向に応じて油室13、14の一方に圧
油を供給し、他方から油をタンクに還流するもので、公
知のものにより構成できる。その圧油の供給によってピ
ストン12に作用する油圧に基づき操舵補助力が付与さ
れる。
【0014】そのピニオン3はベアリング23、24を
介してハウジング5により支持される。そのハウジング
5に、内周面が円筒面に沿う保持孔25が設けられる。
その保持孔25の一端側(図2における左方側)に上記
ラック4が配置される。その保持孔25に、焼結金属製
のラック支持部材26が図2において左右方向に移動可
能に挿入されている。これによってハウジング5により
保持されるラック支持部材26の一端側(図2における
左方側)は、円柱面に沿うラック支持面26aとされ
る。そのラック支持面26aとラック4の背面との間に
配置される合成樹脂製のシート27を介して、ラック4
の他端側は歯4aの背面側においてラック支持部材26
により支持される。
【0015】その保持孔25の他端側(図2における右
方側)の開口は、その保持孔25の内周にねじ合わされ
る閉鎖部材28により閉鎖されている。そのラック支持
部材26に、一端側(図2における右方側)において開
口するバネ挿入孔26bが形成される。そのバネ挿入孔
26bに弾性部材30として圧縮コイルバネが挿入され
ている。その弾性部材30が閉鎖部材28とラック支持
部材26との間で圧縮されることで発生する弾力の作用
により、ラック支持部材26の一端側はラック4の円柱
面に沿う背面側に押し付けられる。そのラック支持部材
26の図2における左右移動により、ピニオン3及びラ
ック4の歯の加工誤差やラック4の曲がりが吸収され、
ラック4とピニオン3との噛み合いの円滑化が図られ
る。
【0016】上記ラック4は、図3に示すような成形型
41を用いた型鍛造により成形されている。その成形型
41は上型41aと下型41bとを有し、その上型41
aはラック4における歯4aが位置する半部の成形用凹
部41a′を有し、その下型41bはラック4における
背面側半部の成形用凹部41b′を有し、さらに、両型
41a、41bは互いとの接合部にバリ生成用凹部41
a″、41b″を有する。
【0017】図1、図4〜図6に示すように、そのラッ
ク4は、円柱面に沿う外周面を有し、ラック軸方向にお
いて並列する大径部51と小径部52とを有すると共
に、その小径部52において上記ラック支持部材26に
より支持される。その小径部52に外接する円の直径D
aは、その大径部51に外接する円の直径Dbよりも小
さくされている。本実施形態では、そのラック4の一端
側が大径部51とされている。そのラック4は、その大
径部51において上記筒状部材20により支持され、上
記油室13、14を構成し、環状シール11が嵌め合わ
され、その小径部52に上記歯4aが成形されている。
なお、図6に示すように、ピニオン3とラック4との噛
み合いをスムーズにすると共に機械効率を向上するた
め、その型鍛造により各歯4aには歯すじ方向にクラウ
ニングCが付けられている。
【0018】上記歯4aを型鍛造により成形する際に生
じるバリ60(図4において破線で示す)は、トリミン
グ加工により根元部分60aが残存するようにラック4
から除去されている。すなわち、図4において2点鎖線
で示すように、トリミング加工用ダイス61によりバリ
60を介してラック4を支持し、そのラック4にポンチ
62により外力を作用させることでバリ60を剪断力に
よって除去する。そのバリの残存部分60aに外接する
円(図4において一点鎖線で示す)の直径Dcは、前記
小径部52に外接する円の直径Daを超え、前記大径部
51に外接する円の直径Db以下とされている。
【0019】上記構成によれば、ラック4の小径部52
に歯4aを型鍛造により成形する際に生じるバリ60
は、その小径部52に外接する円の直径Daが大径部5
1に外接する円の直径Dbよりも小さいので、完全に除
去することなく根元部分60aを残存させることができ
る。この際、ラック4の外周に平坦面を形成する必要は
ないので、ラック支持部材26によるラック4の支持領
域を十分に確保でき、ラック4を安定して支持できる。
また、そのバリ60を根元部分60aよりは肉厚の薄い
部分でトリミング加工により除去できるので、そのトリ
ミング加工の際にラック4に作用する外力を小さくでき
る。
【0020】図7、図8は上記実施形態の変形例を示
す。上記実施形態との相違は、直進操舵時に、前記ラッ
ク4とラック支持部材26との間に介在する膨出部70
が、小径部52に一体成形されている。左右操舵時は、
その膨出部70を挟む小径部領域においてラック4はラ
ック支持部材26により支持される。その膨出部70に
外接する円の直径は小径部52に外接する円の直径Da
を超え、大径部51に外接する円の直径Db以下とされ
る。本実施形態では、その膨出部70に外接する円の直
径はバリの残存部分60aに外接する円の直径Dcと等
しくされている。他は上記実施形態と同様で、同一部分
は同一符号で示す。
【0021】上記変形例によれば、上記実施形態と同様
の作用効果を奏することができる。さらに、直進操舵時
はラック4とラック支持部材26との間に膨出部70が
介在するので、左右操舵時よりも大きな弾力によりラッ
ク支持部材26はラック4の背面側に押し付けられる。
よって、直進操舵時は左右操舵時よりも剛性感を大きく
し、車両の直進走行安定性を向上できる。しかも、その
膨出部70に外接する円の直径Dcは大径部51に外接
する円の直径Db以下とされるので、膨出部70が他部
材と干渉することはない。
【0022】本発明は上記実施形態に限定されない。例
えば、電動パワーステアリング装置やマニュアルステア
リング装置に本発明を適用してもよい。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、型鍛造されるラックを
安定して支持でき、そのラックにおける歪みの発生防
止、製造コストの低減、車両の直進走行安定性を向上で
きるラックピニオン式ステアリング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態のラックピニオン式ステアリ
ング装置の正面図
【図2】本発明の実施形態のラックピニオン式ステアリ
ング装置の縦断面図
【図3】本発明の実施形態のラックピニオン式ステアリ
ング装置におけるラックの型鍛造用成形型
【図4】本発明の実施形態のラックピニオン式ステアリ
ング装置におけるラックの断面図
【図5】本発明の実施形態のラックピニオン式ステアリ
ング装置におけるラックの部分側面図
【図6】本発明の実施形態のラックピニオン式ステアリ
ング装置におけるラックの部分正面図
【図7】本発明の変形例のラックピニオン式ステアリン
グ装置におけるラックの断面図
【図8】本発明の変形例のラックピニオン式ステアリン
グ装置におけるラックの部分側面図
【符号の説明】
1 ラックピニオン式油圧パワーステアリング装置 3 ピニオン 4 ラック 4a 歯 5 ハウジング 26 ラック支持部材 30 弾性部材 51 大径部 52 小径部 60 バリ 60a 根元部分 70 膨出部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 操舵により回転するピニオンと、そのピ
    ニオンに噛み合う歯を有するラックと、そのラックを覆
    うハウジングと、そのハウジングに保持されるラック支
    持部材と、そのラック支持部材を、円柱面に沿うラック
    背面側に押し付ける弾力を作用させる弾性部材とを備
    え、そのラックは型鍛造により成形されているラックピ
    ニオン式ステアリング装置において、そのラックは、軸
    方向において並列する大径部と小径部とを有すると共
    に、その小径部において前記ラック支持部材により支持
    され、その小径部に前記歯が成形され、その小径部に外
    接する円の直径は、その大径部に外接する円の直径より
    も小さくされていることを特徴とするラックピニオン式
    ステアリング装置。
  2. 【請求項2】 前記歯を型鍛造により成形する際に生じ
    るバリが、トリミング加工により根元部分が残存するよ
    うに前記ラックから除去され、そのバリの残存部分に外
    接する円の直径は、前記小径部に外接する円の直径を超
    え、前記大径部に外接する円の直径以下とされている請
    求項1に記載のラックピニオン式ステアリング装置。
  3. 【請求項3】 直進操舵時に、前記ラックと前記ラック
    支持部材との間に介在する膨出部が、前記小径部に一体
    成形され、左右操舵時は、その膨出部を挟む小径部領域
    において前記ラックは前記ラック支持部材により支持さ
    れ、その膨出部に外接する円の直径は、その小径部に外
    接する円の直径を超え、前記大径部に外接する円の直径
    以下とされている請求項1または2に記載のラックピニ
    オン式ステアリング装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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