JP2002029428A - ラックピニオン式ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ギヤケース及びラックガイド基体がアルミニ
ウム合金で形成された場合であっても、ラックバーに対
するラックガイドの移動を円滑に行わせることができる
ラックピニオン式ステアリング装置を提供すること。 【解決手段】 ラックピニオン式ステアリング装置１
は、中空部２を有したギヤケース３と、ギヤケース３に
ころがり軸受４及び５を介して回転自在に支持されたス
テアリング軸６と、中空部２に配されて、ステアリング
軸６の軸端部に一体的に設けられたピニオン７と、ピニ
オン７に噛合うラック歯８が形成されたラックバー９
と、ギヤケース３の中空部２に配されて、ラックバー９
を摺動自在に支持するラックガイド１０と、ラックガイ
ド１０をラックバー９に向かって押圧するコイルばね１
１とを具備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハンドルの回転動
作に連動してピニオンを回転させ、該ピニオンと噛合す
るラック歯を有したラックバーを往復移動させて操舵を
行うようにした、自動車等の車両に用いられるラックピ
ニオン式ステアリング装置に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】この種のラックピニオ
ン式ステアリング装置は、通常、ギヤケースと、このギ
ヤケースにピニオン軸を介して回転自在に支持されたピ
ニオンと、このピニオンに噛合うラック歯が形成された
ラックバーと、ギヤケース内に配されて、ラックバーを
摺動自在に支持するラックガイドと、このラックガイド
をラックバーに向かって押圧するコイルばねとを具備し
ている。

【０００３】斯かるラックピニオン式ステアリング装置
おいては、ラックバーのラック歯とピニオンとの噛合部
でピニオン軸の回転に伴って互いに離反する向きの力が
作用してラックバーに撓みが生じ、ラック歯の歯条の配
列方向へのガタつきが大きくなる結果、ラック歯とピニ
オンとの歯部間に打音が生じるので、ラックバーを間に
してピニオン軸と反対側に摩擦抵抗の小さい摺動片を有
したラックガイドを設け、このラックガイドをコイルば
ねの押圧力によりピニオン軸側に押圧し、摺動片をラッ
クバーに摺接させてラックバーとの摺動抵抗を低減し
て、ラックバーの軸方向への移動を円滑に許容しつつ、
ラック歯の歯条の配列方向のガタつきを抑制し、ラック
歯とピニオンとの噛合部での打音を低減させるようにな
っている。

【０００４】ラックピニオン式ステアリング装置にあっ
ては、近年、ギヤケースは軽量であること、加工が容易
であることなどからアルミニウム合金にて形成されてお
り、またギヤケースの円筒部に配されていると共に、摺
動片を保持するラックガイド基体もまた軽量であるこ
と、加工が容易であることに加えて安価であることなど
からアルミニウム合金で形成されている。

【０００５】ギヤケース及びラックガイド基体をアルミ
ニウム合金で形成した場合、ギヤケースの円筒部内での
ラックガイド基体の摺動機能を確保する必要上、ラック
ガイド基体とギヤケースの円筒部内周面との間にはおお
よそ２０μｍ程度の摺動隙間（クリアランス）が設けら
れるが、斯かる摺動隙間が設けられる場合でも、ピニオ
ンとラック歯との噛合で生じる歯のねじれやラックバー
両端の車輪からの作用によりラックガイドにラジアル方
向の負荷が作用すると、ラックガイド基体がギヤケース
の円筒部内周面側に強く押付けられる虞があり、この状
態ではコイルばねによる押圧力の作用と相俟ってラック
ガイド基体とギヤケースとの両者間は、所謂「ともが
ね」となり、摩擦抵抗が増大し、ひいては凝着摩耗を引
き起こし、ラックガイドのラックバー方向への移動を妨
げるという問題が生じる。

【０００６】ラックガイド基体の円筒状の外面にグリー
ス溝を設けて、ラックガイド基体とギヤケースの円筒部
内周面との間を潤滑する技術も提案されているが、グリ
ース溝が単なる円弧形状であると、グリース溜の機能が
主となり、摺動隙間へのグリースの効率的な供給及び展
延を行い難く、結局、ラックガイド基体とギヤケースの
円筒部内周面との間を効率よく潤滑できなくなる。

【０００７】斯かる問題は、アルミニウム合金製のギヤ
ケース及びラックガイド基体に限らず、その他の金属で
ラックガイド基体が形成される場合にも生じ得るのであ
る。

【０００８】本発明は、斯かる事情に鑑みなされたもの
であって、その目的とするところは、ギヤケース及びラ
ックガイド基体がアルミニウム合金で形成された場合で
あっても、ラックバーに対するラックガイドの移動を円
滑に行わせることが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にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の第一の態様のラ
ックピニオン式ステアリング装置は、ギヤケースと、こ
のギヤケースに回転自在に支持されたピニオンと、この
ピニオンに噛合うラック歯が形成されたラックバーと、
このラックバーを摺動自在に支持するラックガイドと、
このラックガイドをラックバーに向かって押圧するばね
とを具備しており、ラックガイドは、ギヤケースの筒状
の内周面に摺動自在に接する筒状の外周面を有したラッ
クガイド基体と、ラックバーの円弧状外周面に摺動自在
に当接してラックバーを摺動自在に支持する円弧状凹面
を有していると共に、ラックガイド基体に固着された湾
曲状の摺動板片とを具備しており、ラックガイド基体の
筒状の外周面とギヤケースの筒状の内周面とのいずれか
一方の面には、夫々がラックバーに向かう方向において
徐々に深くなると共に最深部から急峻に浅くなる複数条
の環状の凹部が形成されており、この凹部には潤滑剤が
配されてなる。

【００１０】第一の態様のラックピニオン式ステアリン
グ装置によれば、夫々がラックバーに向かう方向におい
て徐々に深くなると共に最深部から急峻に浅くなる複数
条の環状の凹部がラックガイド基体の筒状の外周面とギ
ヤケースの筒状の内周面とのいずれか一方の面に形成さ
れているために、凹部が潤滑剤溜の機能に加えて、ラッ
クガイド基体の筒状の外周面とギヤケースの筒状の内周
面との間の摺動隙間への潤滑剤の効率的な供給及び展延
機能を発揮でき、而して、摺動隙間には常時潤滑剤が介
在せしめられることになり、ピニオンとラック歯との噛
合で生じる歯のねじれやラックバー両端の車輪の作用に
よりラックガイドにラジアル方向の負荷が作用し、ラッ
クガイド基体がギヤケースの内周面側に強く押付けら
れ、この状態でコイルばねによる押圧力が作用して「と
もがね」となっても、両者間に潤滑剤が介在しているの
で摩擦抵抗の増大、ひいては凝着摩耗を引き起こすこと
なく、ラックバーに対するラックガイドの移動を円滑に
行わせることができる。

【００１１】ラックガイド基体に固着された摺動板片
は、ポリアセタール樹脂などの合成樹脂を成形して得ら
れる湾曲状の摺動片、複層材料からなる素板を打ち抜き
加工又は切断して略楕円形又は方形の摺動板素材を得
て、この摺動板素材を湾曲状に曲げ加工して得られた摺
動片を好ましい例として挙げることができる。複層材料
としては、薄鋼板と、この薄鋼板上に一体に被着形成さ
れた多孔質焼結金属層と、この多孔質焼結金属層に含浸
され且つ一部が多孔質焼結金属層上に薄層として形成さ
れた合成樹脂層とからなる三層構造のものを好ましい例
として挙げることができ、多孔質焼結金属層に含浸され
る合成樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチ
レン樹脂、ポリアセタール樹脂又はこれに潤滑油剤を含
有させた含油ポリアセタール樹脂等の自己潤滑性、耐摩
耗性を有する合成樹脂を使用し得る。

【００１２】本発明の第二の態様のラックピニオン式ス
テアリング装置では、第一の態様のその装置において、
凹部は、ラックガイド基体の筒状の外周面に形成されて
おり、本発明の第三の態様のラックピニオン式ステアリ
ング装置では、第一又は第三の態様のその装置におい
て、凹部は、ラックバーに向かう方向に対して直交する
直交面で規定されており、この直交面によりラックバー
に向かう方向において急峻に浅くなっており、本発明の
第四の態様のラックピニオン式ステアリング装置では、
第三の態様のその装置において、直交面は、ラックガイ
ド基体に形成されており、本発明の第五の態様のラック
ピニオン式ステアリング装置では、第一から第四のいず
れかの態様のその装置において、凹部は、ラックバーに
向かう方向に対して斜交する斜交面で規定されており、
この斜交面によりラックバーに向かう方向において徐々
に深くなっており、本発明の第六の態様のラックピニオ
ン式ステアリング装置では、第五の態様のその装置にお
いて、斜交面は、ラックガイド基体に形成されている。

【００１３】本発明において凹部としては種々の態様の
ものを含むが、第二ないし第六の態様のラックピニオン
式ステアリング装置の凹部によれば、摺動隙間へのグリ
ースのより効率的な供給及び展延機能を発揮でき、而し
て、長期間に亘って摺動隙間に介在せしめられることに
なり、潤滑剤の作用によりラックガイドの移動を更に長
期間に亘って円滑に行わせることができる。

【００１４】本発明の第七の態様のラックピニオン式ス
テアリング装置では、第一から第六のいずれかの態様の
その装置において、潤滑剤はグリースまたは固体潤滑剤
である。

【００１５】本発明においてグリースとしては、増ちょ
う剤として石けんを使用した石けん系グリース、具体的
にはカルシウム石けんグリース、ナトリウム石けんグリ
ース、アルミニウム石けんグリース、リチウム石けんグ
リースなどが使用されて好適であり、増ちょう剤として
ベントン、ファインシリカなどの無機物質、あるいは銅
フタロシアニン、アリル尿素などの有機物質を使用した
非石けん系グリースを使用することもできる。また、基
油として鉱油系潤滑油の他にシリコーン油、ジエステル
油、フルオロカーボン油などの合成油を使用したグリー
スであってもよい。

【００１６】固体潤滑剤としては、黒鉛、二硫化モリブ
デン、窒化ホウ素、ポリテトラフルオロエチレン樹脂な
どがそれぞれ単独で、または混合して使用される。

【００１７】本発明の第八の態様のラックピニオン式ス
テアリング装置では、第一から第七のいずれかの態様の
その装置において、ギヤケース及びラックガイド基体の
少なくとも一方はアルミニウム合金製である。

【００１８】第八の態様のようにギヤケース及びラック
ガイド基体の少なくとも一方がアルミニウム合金製であ
ると、軽量であって、加工が容易であることに加えて安
価なラックピニオン式ステアリング装置を提供できる。
ギヤケース及びラックガイド基体の両方がアルミニウム
合金製であると、更に軽量、加工容易且つ安価なラック
ピニオン式ステアリング装置を提供できる。

【００１９】なお、本発明のラックガイド基体として
は、アルミニウム合金製に代えて、他の金属、好ましく
は、鉄系の焼結金属又はガラス繊維若しくは炭素繊維等
の補強充填材入り合成樹脂から一体形成されていてもよ
い。

【００２０】

【発明の実施の形態】次に本発明及びその実施の形態の
例を、図を参照して更に詳細に説明する。なお、本発明
はこれら例に何等限定されないのである。

【００２１】図１から図５において、本例のラックピニ
オン式ステアリング装置１は、中空部２を有したアルミ
ニウム合金製のギヤケース３と、ギヤケース３にころが
り軸受４及び５を介して回転自在に支持されたステアリ
ング軸６と、中空部２に配されて、ステアリング軸６の
軸端部（ピニオン軸）に一体的に設けられたピニオン７
と、ピニオン７に噛合うラック歯８が形成されたラック
バー９と、ギヤケース３の中空部２に配されて、ラック
バー９を摺動自在に支持するラックガイド１０と、ラッ
クガイド１０をラックバー９に向かって押圧するコイル
ばね１１とを具備している。

【００２２】ギヤケース３は円筒部１５を有しており、
ステアリング軸６の軸心に対して直角な方向においてギ
ヤケース３を貫通して、当該直角な方向に移動自在に配
されたラックバー９は、ラック歯８が形成された面に対
向する裏面側に曲率半径の円弧状外周面１６を有してい
る。

【００２３】ラックガイド１０は、円弧状凹面２０を有
すると共に、凹所２１及び凹所２１に連通して中央に形
成された貫通円孔２２を有するラックガイド基体２３
と、補強部としての先端閉塞部２４が一体的に形成され
た中空の円筒状の突起部２５を有しており、当該突起部
２５が貫通円孔２２に嵌着されて、円弧状凹面２０に密
に着座するようにラックガイド基体２３に突起部２５を
介して固着された湾曲状の摺動板片２６とを具備してい
る。

【００２４】ラックガイド基体２３は、筒状、本例では
円筒状のその外周面２７でギヤケース３の円筒部１５の
筒状、本例では円筒状の内周面２８に摺動自在に接して
おり、これにより、ラックガイド１０は、ステアリング
軸６の軸心に対して直角な方向に移動自在となってい
る。

【００２５】ラックガイド基体２３の外周面２７とギヤ
ケース３の内周面２８とのいずれか一方、本例ではラッ
クガイド基体２３の外周面２７には、夫々がラックバー
９に向かう方向において徐々に深くなると共に最深部か
ら急峻に浅くなる複数条の環状の凹部５１が形成されて
おり、各凹部５１には潤滑剤としてグリース５２が配さ
れている。各凹部５１は、ラックバー９に向かう方向に
対して斜交する環状の斜交面５３と直交面５４とで規定
されており、環状の斜交面５３によりラックバー９に向
かう方向において徐々に深くなっていると共に、環状の
直交面５４によりラックバー９に向かう方向において急
峻に浅くなっている。

【００２６】摺動板片２６は、二つの円弧状凹面２９及
び３０からなる円弧状凹面１９を具備しており、円弧状
凹面２９及び３０でラックバー９の円弧状外周面１６に
後述するように部分的に摺動自在に接してラックバー９
を摺動自在に支持している。二つの円弧状凹面２９及び
３０からなる円弧状凹面１９の裏側の面である摺動板片
２６の円弧状凸面６３及び６４は円弧状凹面２０に密に
接触している。

【００２７】円弧状凹面２９は、ラックバー９の円弧状
外周面１６の曲率中心Ｏ１を通る中心線４３の一方側に
おける角度範囲α°（但し、０°＜α°＜９０°）内の
部位で、本例では、角度α１°＝４０°の部位８１でラ
ックバー９の円弧状外周面１６に外接し、ラックバー９
の円弧状外周面１６の曲率中心Ｏ１に対して偏心した曲
率中心Ｏ２をもつと共に、ラックバー９の円弧状外周面
１６の曲率半径よりも大きな曲率半径をもった円弧状凹
面からなり、円弧状凹面３０は、ラックバー９の円弧状
外周面１６の曲率中心Ｏ１を通る中心線４３の他方側に
おける角度範囲α°（但し、０°＜α°＜９０°）内の
部位、本例では角度α１°＝４０°の部位８２でラック
バー９の円弧状外周面１６に外接し、ラックバー９の円
弧状外周面１６の曲率中心Ｏ１に対して偏心した曲率中
心Ｏ３をもつと共に、ラックバー９の円弧状外周面１６
の曲率半径よりも大きな曲率半径であって、円弧状凹面
２９の曲率半径と同一の曲率半径をもった円弧状凹面か
らなり、二つの円弧状凹面２９及び３０は、中心線４３
に関して対称に形成されている。

【００２８】なお、ラックガイド基体２３の円弧状凹面
２０は、摺動板片２６の二つの円弧状凸面６３及び６４
にぴったりと密接するように、当該二つの円弧状凸面６
３及び６４の形状に相補的な形状をもった二つの円弧状
凹面４１及び４２をもって形成されている。

【００２９】凹所２１に配されたコイルばね１１は、凹
所２１において、一端がラックガイド基体２３に当接
し、他端がギヤケース３の蓋部材３１に当接して、ラッ
クガイド基体２３を介して摺動板片２６をラックバー９
に向かって押圧している。

【００３０】以上のラックピニオン式ステアリング装置
１おいて、ラックガイド１０は、ステアリング軸６の回
転において、ラック歯８のピニオン７への噛合いを確保
して、しかも、当該噛合いによるステアリング軸６の軸
心に対して直角な方向のラックバー９の移動を案内す
る。

【００３１】そして、ラックピニオン式ステアリング装
置１によれば、夫々がラックバー９に向かう方向におい
て徐々に深くなると共に最深部から急峻に浅くなる複数
条の環状の凹部５１がラックガイド基体２３の外周面２
７に形成されているために、凹部５１が潤滑剤溜の機能
に加えて、ラックガイド基体２３の外周面２７とギヤケ
ース３の内周面２８との間の摺動隙間へのグリース５２
の効率的な供給及び展延機能を発揮でき、而して、摺動
隙間には常時グリース５２が介在せしめられることにな
り、ピニオン７とラック歯８との噛合で生じる歯のねじ
れやラックバー９両端の車輪の作用によりラックガイド
１０にラジアル方向の負荷が作用し、ラックガイド基体
２３がギヤケース３の内周面２８側に強く押付けられ、
この状態でコイルばね１１による押圧力が作用してアル
ミ合金同士の摩擦、所謂「ともがね」となっても、両者
間にグリース５２が介在しているので摩擦抵抗の増大、
ひいては凝着摩耗を引き起こすことなく、ラックバー９
に対するラックガイド１０の移動を円滑に行わせること
ができる。

【００３２】ラックピニオン式ステアリング装置１で
は、突起部２５に先端閉塞部２４を有した摺動板片２６
を用いたが、先端閉塞部２４に代えて、突起部２５に図
３に示すような開口７１が設けられた摺動板片２６を用
い、凹所２１及び貫通円孔２２にもグリース５２を満た
し、外周面２７と内周面２８との間の摺動隙間に展延さ
れたグリース５２を、直交面５４の掻き取り作用によ
り、凹所２１、貫通円孔２２及び開口７１並びに円弧状
凹面２９及び３０とラックバー９の円弧状外周面１６と
の間の隙間を介して循環させるようにしてもよい。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、ギヤケース及びラック
ガイド基体がアルミニウム合金で形成された場合であっ
ても、ラックバーに対するラックガイドの移動を円滑に
行わせることができるラックピニオン式ステアリング装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のラックピニオン式ステアリング装置の
好ましい実施の態様の一例の断面図である。

【図２】図１に示す例のラックガイドの平面図である。

【図３】図２に示す例のラックガイドのＩＩＩ−ＩＩＩ
線断面図である。

【図４】図２に示すラックガイドの側面図である。

【図５】図１に示す例の一部拡大図である。

【符号の説明】

１ ラックピニオン式ステアリング装置 ３ ギヤケース ７ ピニオン ８ ラック歯 ９ ラックバー １０ ラックガイド １１ コイルばね ２３ ラックガイド基体 ２７ 外周面 ２８ 内周面 ５１ 凹部 ５２ グリース

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ギヤケースと、このギヤケースに回転自
   在に支持されたピニオンと、このピニオンに噛合うラッ
   ク歯が形成されたラックバーと、このラックバーを摺動
   自在に支持するラックガイドと、このラックガイドをラ
   ックバーに向かって押圧するばねとを具備しており、ラ
   ックガイドは、ギヤケースの筒状の内周面に摺動自在に
   接する筒状の外周面を有したラックガイド基体と、ラッ
   クバーの円弧状外周面に摺動自在に当接してラックバー
   を摺動自在に支持する円弧状凹面を有していると共に、
   ラックガイド基体に固着された湾曲状の摺動板片とを具
   備しており、ラックガイド基体の筒状の外周面とギヤケ
   ースの筒状の内周面とのいずれか一方の面には、夫々が
   ラックバーに向かう方向において徐々に深くなると共に
   最深部から急峻に浅くなる複数条の環状の凹部が形成さ
   れており、この凹部には潤滑剤が配されているラックピ
   ニオン式ステアリング装置。
2. 【請求項２】 凹部は、ラックガイド基体の筒状の外周
   面に形成されている請求項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】 凹部は、ラックバーに向かう方向に対し
   て直交する直交面で規定されており、この直交面により
   ラックバーに向かう方向において急峻に浅くなっている
   請求項１又は２に記載のラックピニオン式ステアリング
   装置。
4. 【請求項４】 直交面は、ラックガイド基体に形成され
   ている請求項３に記載のラックピニオン式ステアリング
   装置。
5. 【請求項５】 凹部は、ラックバーに向かう方向に対し
   て斜交する斜交面で規定されており、この斜交面により
   ラックバーに向かう方向において徐々に深くなっている
   請求項１から４のいずれか一項に記載のラックピニオン
   式ステアリング装置。
6. 【請求項６】 斜交面は、ラックガイド基体に形成され
   ている請求項５に記載のラックピニオン式ステアリング
   装置。
7. 【請求項７】 潤滑剤はグリースまたは固体潤滑剤であ
   る請求項１から６のいずれか一項に記載のラックピニオ
   ン式ステアリング装置。
8. 【請求項８】 ギヤケース及びラックガイド基体の少な
   くとも一方は、アルミニウム合金製である請求項１から
   ７のいずれか一項に記載のラックピニオン式ステアリン
   グ装置。
9. 【請求項９】 請求項１から７のいずれか一項に記載の
   ラックピニオン式ステアリング装置に用いるためのラッ
   クガイド基体。
10. 【請求項１０】 請求項１から７のいずれか一項に記載
    のラックピニオン式ステアリング装置に用いるための摺
    動板片。
11. 【請求項１１】 請求項１から７のいずれか一項に記載
    のラックピニオン式ステアリング装置に用いるためのギ
    ヤケース。