JP2002002506A

JP2002002506A - ラックアンドピニオン式舵取装置

Info

Publication number: JP2002002506A
Application number: JP2000186361A
Authority: JP
Inventors: Yoshimasa Iwata; 吉雅岩田; Morihiro Ito; 守宏伊藤; Makoto Kawahara; 誠河原; Yasuo Sako; 靖雄迫; Minoru Kawaguchi; 実川口; Koji Obata; 幸治小畑; Atsushi Ueno; 篤志上野; Tetsuya Aida; 鉄也相田; Atsushi Furukawa; 淳古川
Original assignee: Oiles Industry Co Ltd; Toyoda Koki KK
Current assignee: Oiles Industry Co Ltd; Toyoda Koki KK
Priority date: 2000-06-21
Filing date: 2000-06-21
Publication date: 2002-01-09
Anticipated expiration: 2020-06-21
Also published as: JP4548902B2

Abstract

(57)【要約】【課題】シートの凸部とラックガイドの凹部との係合に
よりシートの脱落を防止している場合において、そのシ
ートの耐久性を向上させたラックアンドピニオン式舵取
装置を提供する。【解決手段】ラックガイド９６はラックバー９３側の端
面の中央に凹部９６ｂを有している。シート１は、凹部
９６ｂに係合し、基部１ａから突出された凸部１ｂを有
している。凸部１ｂと基部１ａとの境界は、少なくとも
軸方向及び長手方向と直交する幅方向に曲率半径Ｒ１を
有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明はラックアンドピニオ
ン式舵取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のラックアンドピニオン式舵取装置
が特開平１０−２１７９８４号公報に開示されている。
このラックアンドピニオン式舵取装置では、図５〜７に
示すように、ステアリングホイール９０と結合されたス
テアリングシャフト９１の先端にピニオン９２が設けら
れており、このピニオン９２はステアリングシャフト９
１とともに回転するようになっている。ピニオン９２に
は長手方向に延在するラックバー９３が噛合している。

【０００３】また、ピニオン９２及びラックバー９３は
ハウジング９５に収容されており、このハウジング９５
は、図７に示すように、ラックバー９３を挟んだピニオ
ン９２とは反対側にボス部９５ａを有している。ハウジ
ング９５のボス部９５ａ内にはラックガイド９６が軸方
向に移動可能に設けられており、このラックガイド９６
は、付勢手段としてのコイルばね９７の付勢力により、
ラックバー９３をピニオン９２側に付勢している。

【０００４】また、ラックガイド９６のラックバー９３
側の端面にはシート９８が脱落不能に設けられている。
すなわち、ラックガイド９６は、図１０にも示すよう
に、ラックバー９３側の端面の中央に内周面が円筒面９
６ａで形成された凹部９６ｂを有している。他方、シー
ト９８は、図１１に示すように、鉄系金属からなるスチ
ール部９８ａと、このスチール部９８ａの一面に一体に
設けられた銅焼結部９８ｂと、この銅焼結部９８ｂの表
面にコーティングされたポリテトラフルオロエチレン
（ＰＴＦＥ）からなるコーティング部９８ｃとで構成さ
れている。このシート９８は、スチール部９８ａ、銅焼
結部９８ｂ及びコーティング部９８ｃからなる素材をプ
レス加工とともに絞り加工することにより得られ、図９
（Ａ）に示すように、プレス加工によって得られた基部
９８ｄから凸部９８ｅを突出させている。この凸部９８
ｅは、図１０に示すように、外周面がラックガイド９６
の凹部９６ｂに係合する円筒面９８ｆをもっている。ま
た、図８に示すように、シート９８のラックバー９３と
の摺動面には、軸方向と長手方向とに直交する幅方向
（図中上下方向）に延在し、凸部９８ｅに対応する部位
と交差し得る油溝９８ｈ、ここでは絞り加工時に凸部９
８ｅ内に生じる絞り穴９８ｇと交差し得る油溝９８ｈを
有している。

【０００５】かかるラックアンドピニオン式舵取装置で
は、ステアリングホイール９０の回転がステアリングシ
ャフト９１、ピニオン９２を介してラックバー９３の直
線運動に変換され、これによりタイヤ９４の操舵角が変
更される。この際、ラックガイド９６は、コイルばね９
７の付勢力とともに、ピニオン９２とラックバー９３と
の噛合を確保しつつ、ラックバー９３を長手方向に案内
する。また、シート９８は、ラックガイド９６の凹部９
６ｂと凸部９８ｅとが係合していることにより脱落が防
止された状態の下、ラックバー９３とラックガイド９６
との滑り摩擦力を低減させている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のラ
ックアンドピニオン式舵取装置では、シート９８の凸部
９８ｅとラックガイド９６の凹部９６ｂとの係合により
シート９８の脱落を防止している場合、そのシート９８
の耐久性が懸念されることが明らかとなった。

【０００７】すなわち、かかるラックアンドピニオン式
舵取装置では、動力伝達性及び静粛性のため、図６に示
すように、ピニオン９２及びラックバー９３としてヘリ
カルギヤを採用している。このため、ピニオン９２の歯
面とラックバー９３の歯面との間には、図中、上下方向
の力Ｆ１が作用してしまう。かかる方向は、図７に示す
ラックガイド９６の移動方向である軸方向と、ラックバ
ー９３の長手方向とに直交する幅方向である。

【０００８】また、このラックアンドピニオン式舵取装
置では、車両の走行時、タイヤ９４に路面反力が作用す
ることに起因し、図６に示すように、ラックバー９３が
やはり幅方向に繰り返し力Ｆ２を受ける。

【０００９】これらの力Ｆ１、Ｆ２はラックバー９３が
シート９８の凸部９８ｅを幅方向に曲げるように作用す
る。ここで、図９（Ｂ）に示すように、凸部９８ｅが基
部９８ｄに対して曲率半径を有さずに突出しているので
あれば（Ｒ＝０（ｍｍ）のいわゆるピン角）、その曲げ
応力はその境界に集中することとなる。このため、かか
るシート９８を採用している場合には、そのシート９８
の耐久性が危惧される。

【００１０】特に、図８に示すように、ラックバー９３
の摺動性を向上させるべく、シート９８が油溝９８ｈを
有する場合、図９（Ｂ）に示すように、油溝９８ｈが絞
り穴９８ｇと連通しているのであれば、凸部９８ｅにお
ける基部９８ｄとの境界の肉厚ｔは極めて薄くなってし
まう。このため、この場合には、より強度が弱くなりや
すく、そのシート９８の耐久性が一層危惧される。

【００１１】本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされ
たものであって、シートの凸部とラックガイドの凹部と
の係合によりシートの脱落を防止している場合におい
て、そのシートの耐久性を向上させたラックアンドピニ
オン式舵取装置を提供することを解決すべき課題とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明のラックアンドピ
ニオン式舵取装置は、ステアリングシャフトの先端に設
けられ、該ステアリングシャフトとともに回転するピニ
オンと、該ピニオンと噛合し、該ステアリングシャフト
の回転運動を長手方向の直線運動に変換して操舵角を変
更させるラックバーと、該ピニオン及び該ラックバーを
収容し、該ラックバーを挟んだ該ピニオンとは反対側に
ボス部を有するハウジングと、該ハウジングの該ボス部
内で軸方向に移動可能に設けられ、付勢手段の付勢力に
より該ラックバーを該ピニオン側に付勢するとともに、
該ラックバーを該長手方向に案内するラックガイドと、
該ラックガイドの該ラックバー側の端面に脱落不能に設
けられ、該ラックバーと該ラックガイドとの滑り摩擦力
を低減させるシートとを備え、該ラックガイドは該ラッ
クバー側の端面の中央に凹部を有し、該シートは基部か
ら突出され、該凹部に係合する凸部を有するラックアン
ドピニオン式舵取装置において、

【００１３】前記シートの前記凸部と前記基部との境界
は、少なくとも前記軸方向と前記長手方向とに直交する
幅方向に曲率半径を有していることを特徴とする。

【００１４】本発明のラックアンドピニオン式舵取装置
では、シートの凸部とラックガイドの凹部との係合によ
りシートの脱落を防止している。ここで、このシート
は、凸部と基部との境界が少なくとも幅方向に曲率半径
を有しているため、形状効果により、幅方向の曲げ応力
がその境界に集中しない。このため、そのシートは高い
耐久性を発揮する。

【００１５】凸部と基部との境界は長手方向にも曲率半
径を有し、幅方向の曲率半径が長手方向の曲率半径より
大きいことが好ましい。長手方向にはラックバーの案内
によるせん断応力が作用し、このせん断応力は幅方向に
作用する曲げ応力よりも小さい。このため、シートが長
手方向の曲率半径によりせん断応力を分散させ、幅方向
の曲率半径により曲げ応力を分散させれば、そのシート
はより高い耐久性を発揮することができる。

【００１６】シートのラックバーとの摺動面に、幅方向
に延在し、前記凸部に対応する部位と交差し得る油溝が
形成されている場合、その油溝はその部位と離反してい
ることが好ましい。こうであれば、凸部における基部と
の境界の肉厚が厚くなり、十分な強度を確保しやすい。
このため、そのシートはさらに高い耐久性を発揮するこ
とができる。

【００１７】したがって、本発明のラックアンドピニオ
ン式舵取装置では、シートが高い耐久性を発揮できるた
め、車両の安全性及び耐久性を向上させることができ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施形
態を図面を参照しつつ説明する。

【００１９】実施形態のラックアンドピニオン式舵取装
置では、図１〜３に示すシート１を採用している。シー
ト１は、図２（Ａ）及び図３（Ａ）に示すように、素材
をプレス加工して得た基部１ａから凸部１ｂを突出させ
ている。また、シート１は、図１及び図２（Ａ）に示す
ように、軸方向と長手方向とに直交する幅方向（図中上
下方向）に延在し、凸部１ｂに対応する部位、つまり絞
り加工時に凸部１ｂ内に生じる絞り穴１ｃと交差し得る
油溝１ｄを有している。

【００２０】凸部１ｂと基部１ａとの境界は、図２
（Ｂ）に示すように、幅方向に曲率半径を有している
（Ｒ１は例えば０．５（ｍｍ）以上）。また、凸部１ｂ
と基部１ａとの境界は、図３（Ｂ）に示すように、長手
方向にも曲率半径を有している（Ｒ２は例えば０．５
（ｍｍ）以下）。幅方向の曲率半径Ｒ１は長手方向の曲
率半径Ｒ２より大きい。また、図１及び図２（Ａ）に示
すように、油溝１ｄは絞り穴１ｃと離反している。

【００２１】ラックアンドピニオン式舵取装置の他の構
成は、図５〜７、図１０及び図１１に示す従来のものと
同一である。このため、同一の構成については同一符号
を付して構成の詳細な説明を省略する。

【００２２】実施形態のラックアンドピニオン式舵取装
置では、シート１の凸部１ｂとラックガイド９６の凹部
９６ｂとの係合によりシート１の脱落を防止している。
ここで、このシート１は、凸部１ｂと基部１ａとの境界
が幅方向に曲率半径Ｒ１を有しているため、形状効果に
より、幅方向の曲げ応力を分散させてその境界に集中さ
せない。また、このシート１では、凸部１ｂと基部１ａ
との境界が長手方向にも曲率半径Ｒ２を有しているた
め、形状効果により、長手方向のせん断応力を分散させ
てその境界に集中させない。このため、そのシート１は
高い耐久性を発揮する。

【００２３】また、このラックアンドピニオン式舵取装
置では、シート１の油溝１ｄが絞り穴１ｃと離反してい
るため、図２（Ｂ）に示すように、凸部１ｂにおける基
部１ａとの境界の肉厚Ｔが厚くなり、十分な強度を確保
しやすい。このため、そのシート１はさらに高い耐久性
を発揮することができる。

【００２４】したがって、このラックアンドピニオン式
舵取装置では、シート１が高い耐久性を発揮できるた
め、車両の安全性及び耐久性を向上させることができ
る。

【００２５】なお、実施形態で特徴的なシート１は以下
のシート用金型により製造したものである。このシート
用金型は、図４に示すように、第１型２と、この第１型
２に対して相対的に上下動可能な第２型３と、第２型３
内を相対的に上下動可能なスライドピン４とからなる。

【００２６】第１型２の上面には、基部１ａを湾曲して
成形可能な第１主成形面２ａが凹設され、第１主成形面
２ａの中央には凸部１ｂを基部１ａに対して突出可能な
第１副成形面２ｂが凹設されている。第１主成形面２ａ
と第１副成形面２ｂとの境界は、幅方向に曲率半径を有
している（Ｒ１は例えば０．５（ｍｍ）以上）。また、
第１主成形面２ａと第１副成形面２ｂとの境界は、長手
方向にも曲率半径を有している（Ｒ２は例えば０．５
（ｍｍ）以下、図３（Ａ）及び（Ｂ）参照。）。幅方向
の曲率半径Ｒ１は長手方向の曲率半径Ｒ２より大きい。

【００２７】また、図４に示すように、第２型３の下面
には、基部１ａを湾曲して成形可能な第２主成形面３ａ
が凸設されている。この第２型３内には上下に貫通する
ガイド穴３ｂが形成されており、ガイド穴３ｂ内に円柱
状のスライドピン４が上下動可能に設けられている。ス
ライドピン４の下部が第１型２の第１副成形面２ｂ内に
突出するようになっている。第２型３の第２主成形面３
ａには、幅方向に延在し、スライドピン４を挟んで第１
副成形面２ｂと交差し得る油溝用凸面３ｃが凸設されて
いる。

【００２８】以上のように構成されたシート用金型によ
りシート１を製造する場合、まず、上記スチール部、銅
焼結部及びコーティング部からなる板状の素材Ｗを第１
型２上に載置する。そして、第２型３を第１型２に対し
て下降させ、プレス加工を行う。そして、第２型３が下
降端位置にある際、スライドピン４を下降させ、絞り加
工を行う。

【００２９】こうして、素材Ｗは、第１主成形面２ａと
第２主成形面３ａとにより基部１ａが形成される。この
際、第２主成形面３ａは油溝用凸面３ｃにより基部１ａ
に油溝１ｄを凹設する。また、素材Ｗは、第１副成形面
２ｂとスライドピン４の下部とにより凸部１ｂが形成さ
れる。

【００３０】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明の実施形態には、特許請求の範囲に記載した
技術的事項以外に次のような各種の技術的事項を有する
ものであることを付記しておく。

【００３１】（１）ステアリングシャフトの先端に設け
られ、該ステアリングシャフトとともに回転するピニオ
ンと、該ピニオンと噛合し、該ステアリングシャフトの
回転運動を長手方向の直線運動に変換して操舵角を変更
させるラックバーと、該ピニオン及び該ラックバーを収
容し、該ラックバーを挟んだ該ピニオンとは反対側にボ
ス部を有するハウジングと、該ハウジングの該ボス部内
で軸方向に移動可能に設けられ、付勢手段の付勢力によ
り該ラックバーを該ピニオン側に付勢するとともに、該
ラックバーを該長手方向に案内するラックガイドと、該
ラックガイドの該ラックバー側の端面に脱落不能に設け
られ、該ラックバーと該ラックガイドとの滑り摩擦力を
低減させるシートとを備え、該ラックガイドは該ラック
バー側の端面の中央に凹部を有し、該シートは基部から
突出され、該凹部に係合する凸部を有し、該凸部と該基
部との境界は少なくとも該軸方向及び該長手方向と直交
する幅方向に曲率半径を有しているラックアンドピニオ
ン式舵取装置における該シート用金型であって、

【００３２】上記基部を湾曲して成形可能な第１主成形
面が凹設され、該第１主成形面の中央には上記凸部を該
基部に対して突出可能な第１副成形面が凹設され、該第
１主成形面と該第１副成形面との境界が前記幅方向に曲
率半径を有する第１型と、

【００３３】該第１型と相対的に近接可能であり、該基
部を湾曲して成形可能な第２主成形面が凸設され、近接
方向に貫通するガイド穴をもつ第２型と、

【００３４】該第２型の該ガイド穴内を摺動可能な円柱
状のスライドピンとからなることを特徴とするシート用
金型。

【００３５】（２）第１型は、第１主成形面と第１副成
形面の境界が長手方向にも曲率半径を有し、幅方向の曲
率半径は長手方向の曲率半径より大きいことを特徴とす
る技術的事項（１）記載のシート用金型。

【００３６】（３）第２型の第２主成形面には、幅方向
に延在し、スライドピンを挟んで第１副成形面と交差し
得る油溝用凸面が凸設されていることを特徴とする技術
的事項（１）又は（２）記載のシート用金型。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態のラックアンドピニオン式舵取装置に
係るシートの平面図である。

【図２】（Ａ）は実施形態のラックアンドピニオン式舵
取装置に係るシートの幅方向の断面図であり、（Ｂ）は
（Ａ）の要部拡大図である。

【図３】（Ａ）は実施形態のラックアンドピニオン式舵
取装置に係るシートの長手方向の一部断面図であり、
（Ｂ）は（Ａ）の要部拡大図である。

【図４】実施形態のラックアンドピニオン式舵取装置に
係るシート用金型の断面図である。

【図５】ラックアンドピニオン式舵取装置の模式図であ
る。

【図６】ピニオンとラックバーとの模式図である。

【図７】ラックアンドピニオン式舵取装置における幅方
向の断面図である。

【図８】従来のラックアンドピニオン式舵取装置に係る
シートの平面図である。

【図９】（Ａ）は従来のラックアンドピニオン式舵取装
置に係るシートの幅方向の断面図であり、（Ｂ）は
（Ａ）の要部拡大図である。

【図１０】従来のラックアンドピニオン式舵取装置に係
るラックガイド及びシートの幅方向の断面図である。

【図１１】ラックアンドピニオン式舵取装置に係るシー
トを構成する素材の断面図である。

【符号の説明】

９１…ステアリングシャフト９２…ピニオン９３…ラックバー９５…ハウジング９５ａ…ボス部９６…ラックガイド１…シート９６ｂ…凹部１ｂ…凸部１ａ…基部１ｄ…油溝

フロントページの続き (72)発明者伊藤守宏愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地豊田工機株式会社内 (72)発明者河原誠愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地豊田工機株式会社内 (72)発明者迫靖雄愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地豊田工機株式会社内 (72)発明者川口実愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地豊田工機株式会社内 (72)発明者小畑幸治愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地豊田工機株式会社内 (72)発明者上野篤志神奈川県藤沢市桐原町８番地オイレス工業株式会社藤沢事業場内 (72)発明者相田鉄也神奈川県藤沢市桐原町８番地オイレス工業株式会社藤沢事業場内 (72)発明者古川淳滋賀県栗太郡栗東町出庭1118番地オイレス工業株式会社滋賀事業場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステアリングシャフトの先端に設けられ、
該ステアリングシャフトとともに回転するピニオンと、
該ピニオンと噛合し、該ステアリングシャフトの回転運
動を長手方向の直線運動に変換して操舵角を変更させる
ラックバーと、該ピニオン及び該ラックバーを収容し、
該ラックバーを挟んだ該ピニオンとは反対側にボス部を
有するハウジングと、該ハウジングの該ボス部内で軸方
向に移動可能に設けられ、付勢手段の付勢力により該ラ
ックバーを該ピニオン側に付勢するとともに、該ラック
バーを該長手方向に案内するラックガイドと、該ラック
ガイドの該ラックバー側の端面に脱落不能に設けられ、
該ラックバーと該ラックガイドとの滑り摩擦力を低減さ
せるシートとを備え、該ラックガイドは該ラックバー側
の端面の中央に凹部を有し、該シートは基部から突出さ
れ、該凹部に係合する凸部を有するラックアンドピニオ
ン式舵取装置において、前記シートの前記凸部と前記基部との境界は、少なくと
も前記軸方向と前記長手方向とに直交する幅方向に曲率
半径を有していることを特徴とするラックアンドピニオ
ン式舵取装置。
【請求項２】凸部と基部との境界は長手方向にも曲率半
径を有し、幅方向の曲率半径は該長手方向の曲率半径よ
り大きいことを特徴とする請求項１記載のラックアンド
ピニオン式舵取装置。
【請求項３】シートのラックバーとの摺動面には、幅方
向に延在し、前記凸部に対応する部位と交差し得る油溝
が形成され、該油溝は該部位と離反していることを特徴
とする請求項１又は２記載のラックアンドピニオン式舵
取装置。