JP2006321351A - ラックガイド及びこのラックガイドを具備したラックピニオン式ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】「ともがね」による不都合を解消できる上に、ハウジングとラックガイドの端面と間に密閉空気室を生じさせないないようにでき、ハウジングに対して軸方向に迅速に移動できてラックバーの直動方向に直交する方向の変位に対して即座に応動できるラックガイド及び斯かるラックガイドを具備した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】回転自在なピニオンと、ピニオンと噛み合うラック歯を有すると共に直動自在なラックバーと、ラックバーを摺動自在に支持するラックガイドと、ラックガイドをピニオンに向かって押圧する弾性手段とを具備する。ラックガイドの基体３０は環状溝２９に装着されたＯリングを介して外周がハウジング内に支持される。ラックガイド基体３０の弾性手段が配置される端面側とラックバー側との間は摺動片嵌合孔５３、縦溝７７および横溝７５により空気が移動可能に連通される。
【選択図】図６

Description

本発明は、自動車のステアリング機構のラックバーを支持するラックガイド及びこのラックガイドを具備したラックピニオン式ステアリング装置に関する。

特開２０００−１４２４２８号公報

ラックピニオン式ステアリング装置は、通常、ハウジングと、このハウジング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を有するラックバーと、ハウジング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スプリング等の弾性手段とを具備している。

斯かるラックピニオン式ステアリング装置において、ステアリング操作で直動するラックバーを摺動自在に支持するラックガイドは、ラックガイド自体の揺動を回避するためにハウジングの内周面と微小隙間（クリアランス）をもってハウジング内にラックバーの直動方向に対して直交する方向に移動自在に装着されているが、ラックガイドとハウジングとが通常、金属製であるために、ハウジングに対するラックガイドの摺動でラックガイドとハウジングとの間に所謂「ともがね」を発生する虞があり、このような「ともがね」が発生すると摩擦抵抗の増大、凝着摩耗による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を惹起させる。

そこで、ラックガイドに弾性リングを装着してハウジングへのラックガイドの直接的な接触をなくすことが提案されており、斯かる提案によるラックピニオン式ステアリング装置では、「ともがね」による不都合を解消できるが、ラックガイドに装着された弾性リングがハウジングの内周面とラックガイドとの間の空気通路として機能する微小隙間を完全に塞ぐ結果、ハウジングに対するラックガイドの移動で微小隙間を介して行われていた空気の流通が困難となってハウジングとラックガイドの端面との間の空間が密閉空気室となり、この密閉空気室によりハウジングに対するラックガイドの迅速な移動を妨げる虞が生じる。

本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、「ともがね」による不都合を解消できる上に、ハウジングとラックガイドの端面との間に密閉空気室を生じさせないようにでき、而して、ハウジングに対して軸方向に迅速に移動できてラックバーの直動方向に直交する方向の変位に対して即座に応動できるラックガイド及び斯かるラックガイドを具備した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。

本発明によるラックガイドは、ラックバーに摺動自在に接触するようになっている摺動自在面を有する摺動片と、この摺動片を軸方向の一方の端面で支持すると共に外周面に環状溝を有したラックガイド基体と、このラックガイド基体の環状溝に装着されていると共にラックガイド基体の外周面から突出する外周面でラックピニオン式ステアリング装置のハウジングの内周面に接触するようになっている環状弾性部材と、一方の端部ではラックガイド基体の外周面又は軸方向の一方の端面で、他方の端部ではラックガイド基体の軸方向の他方の端面で夫々ハウジング内に開口してラックガイド基体に配設されていると共にラックガイド基体の外周面側又は軸方向の一方の端面側のハウジング内をラックガイド基体の軸方向の他方の端面側のハウジング内に連通させる連通手段とを具備しており、ここで、環状弾性部材は、連通手段におけるラックガイド基体の外周面又は軸方向の一方の端面で開口する一方の端部とラックガイド基体の軸方向の他方の端面で開口する他方の端部との軸方向における間で前記ハウジングの内周面に接触するように配されている。

本発明のラックガイドによれば、ラックガイド基体の環状溝に装着されている環状弾性部材がラックガイド基体の外周面から突出するその外周面でラックピニオン式ステアリング装置のハウジングの内周面に接触するようになっているために、ハウジングへのラックガイド基体の直接的な接触をなくすことができる上に、ラックガイド基体の外周面側又は軸方向の一方の端面側のハウジング内をラックガイド基体の軸方向の他方の端面側のハウジング内に連通させる連通手段がその一方の端部ではラックガイド基体の外周面又は軸方向の一方の端面で、その他方の端部ではラックガイド基体の軸方向の他方の端面で夫々ハウジング内に開口してラックガイド基体に配設されており、しかも、環状弾性部材が連通手段におけるラックガイド基体の外周面又は軸方向の一方の端面で開口する一方の端部とラックガイド基体の軸方向の他方の端面で開口する他方の端部との軸方向における間で前記ハウジングの内周面に接触するように配されているために、環状弾性部材で分断されたラックガイド基体の外周面側又は軸方向の一方の端面側のハウジング内とラックガイド基体の軸方向の他方の端面側のハウジング内とを相互に連通させることができ、ハウジングとラックガイドの軸方向の他方の端面との間に密閉空気室を生じさせないようにでき、而して、本発明によるラックガイドは、ラックバーの直動方向に直交する方向の変位に対して即座に応動できるようになる。

好ましい例では、摺動片は、一方の面に前記摺動自在面を有する摺動片本体と、この摺動片本体の他方の面に一体的に設けられた円筒状の凸部とを具備しており、ラックガイド基体は、軸方向の一方の端面に設けられていると共に摺動片本体を支持する支持面と、この支持面の中央部で開口していると共に摺動片の凸部の径よりも大きな径を有した大径凹所と、この大径凹所に連通すると共に摺動片の凸部が嵌合された嵌合孔とを具備しており、通路手段は、摺動片本体で蓋をされていると共にラックガイド基体の外周面又は軸方向の一方の端面で開口する横溝と、摺動片の凸部で蓋をされていると共に嵌合孔を規定するラックガイド基体の環状壁面に設けられた縦溝と、一方では横溝に、他方では縦溝に夫々連通すると共に大径凹所を規定するラックガイド基体の環状壁面と摺動片の凸部の外周面とで規定された環状空間と、嵌合孔に連通すると共にラックガイド基体の軸方向の他方の端面で開口した連通路とを具備している。

斯かる例のラックガイドによれば、例えば、アルミニウム等からダイカスト鋳造法でもってラックガイド基体を製造する場合には、大径凹所及び嵌合孔に加えて横溝及び縦溝を同時的に形成し得る形状をもった金型を準備するだけで容易に連通手段を形成できるために、製造コストを大幅に低減できる。

摺動片の凸部としては、円筒部とこの円筒部の一端に一体的に設けられた底部とを有した有底円筒状のものであってもよいが、これに代えて、底部を有しない円筒部のみからなるものであってもよい。有底円筒状の凸部の場合には、円筒部内を潤滑剤の溜り部として用いることができて好ましい。

通路手段は、摺動片の凸部の底部と連通路との間に配された空所を具備していてもよく、この場合、空所は、一方では縦溝に、他方では連通路に夫々連通しているとよい。

ラックガイド基体は、好ましくは軸方向において離間された少なくとも二条の前記環状溝を有しており、この場合には、各環状溝に環状弾性部材が夫々装着されるとよく、斯かる少なくとも二条の環状溝をラックガイド基体が有すると、ラックガイド基体の揺動を好ましく抑えることができる。

本発明によるラックピニオン式ステアリング装置は、回転自在なピニオンと、このピニオンと噛み合うラック歯を有すると共に直動自在な前記ラックバーと、ピニオンを回転自在に支持する前記ハウジングと、ラックバーを摺動自在に支持する上述の種々の態様のラックガイドと、このラックガイドをピニオンに向かって押圧する弾性手段とを具備している。

摺動片としては、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂等の合成樹脂材料又は薄鋼板と、この薄鋼板上に一体に被着形成された多孔質金属焼結層と、この多孔質金属焼結層に含浸被覆されていると共にポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂等の合成樹脂からなる合成樹脂層とを有する複層材料から形成されたものが好適であり、特に、摺動片本体及び有底円筒状の凸部を具備した摺動片としては、斯かる合成樹脂材料又は複層材料からなる板状体をプレス成形して一体的に形成されたものがよい。

本発明によれば、「ともがね」による不都合を解消できる上に、ハウジングとラックガイドの端面と間に密閉空気室を生じさせないようにでき、而して、ハウジングに対して軸方向に迅速に移動できてラックバーの直動方向に直交する方向の変位に対して即座に応動できるラックガイド及び斯かるラックガイドを具備した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。

次に本発明の実施の形態を、図に示す好ましい例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれらの例に何等限定されないのである。

図１から図８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、Ｒ方向に回転自在なピニオン２と、ピニオン２と噛み合うラック歯３を有すると共にＡ方向（図１において紙面に直交する方向)に直動自在なラックバー４と、ピニオン２を回転自在に支持するハウジング５と、ラックバー４を摺動自在に支持するラックガイド６と、ラックガイド６をピニオン２に向かって押圧する弾性手段７とを具備している。

ピニオン２が一体的に設けられたピニオン軸１１は、玉軸受１２を介してハウジング５にＲ方向に回転自在に支持されていると共にステアリング操作によりＲ方向に回転されるようになっている。

ピニオン２のＲ方向の回転によりピニオン２とラック歯３との噛み合いを介してＡ方向に直動されるラックバー４は、ラック歯３が設けられた面とは反対の側に半円筒状の凸面からなる摺動面１５を有している。

ラックバー４がＡ方向に貫通しているハウジング５は、玉軸受１２が取り付けられたハウジング本体部１６と、ハウジング本体部１６に一体的に形成されていると共に円筒状の内周面１７を有した円筒部１８と、円筒部１８の一端部にねじ部１９を介して螺着された蓋部２０とを具備しており、蓋部２０は、当該蓋部２０に螺着されたロックナット２１により円筒部１８に固定されている。

ラックガイド６は、ラックバー４の摺動面１５に摺動自在に接触するようになっていると共に半円筒状の凹面からなる摺動自在面２５を有する摺動片２６と、摺動片２６をＡ方向に対して直交する軸方向Ｂの一方の端面２７で支持すると共に外周面２８に軸方向Ｂにおいて離間された二条の環状溝２９を有したラックガイド基体３０と、ラックガイド基体３０の環状溝２９の夫々に装着されていると共にラックガイド基体３０の外周面２８から突出する外周面３１でハウジング５の円筒部１８の内周面１７に接触するようになっているＯリング等からなる環状弾性部材３２と、一方の端部３５ではラックガイド基体３０の外周面２８で、他方の端部３６ではラックガイド基体３０の軸方向Ｂの他方の端面３３で夫々ハウジング５内に開口してラックガイド基体３０に配設されていると共にラックガイド基体３０の外周面２８側のハウジング５内をラックガイド基体３０の軸方向Ｂの他方の端面３３側のハウジング５内に連通させる連通手段３４とを具備しており、而して、両環状弾性部材３２は、連通手段３４におけるラックガイド基体３０の外周面２８で開口する一方の端部３５とラックガイド基体３０の軸方向Ｂの他方の端面で開口する他方の端部３６との軸方向Ｂにおける間でハウジング５の円筒部１８の内周面１７に接触するように配されている。

薄鋼板とこの薄鋼板上に一体に被着形成された多孔質金属焼結層とこの多孔質金属焼結層に含浸被覆された合成樹脂層とからなると共に当該合成樹脂層側が摺動自在面２５となる摺動片２６は、一方の面に摺動自在面２５を有する湾曲板状の摺動片本体４１と、摺動片本体４１の摺動自在面２５の反対の面である他方の面４２に一体的に設けられた有底円筒状の凸部４３とを具備しており、凸部４３は、円筒部４４と、円筒部４４の一端に一体的に設けられた底部４５とを具備している。

ハウジング５の円筒部１８に配されていると共にアルミニウム等から一体形成されてなるラックガイド基体３０は、環状溝２９に加えて、軸方向Ｂの一方の端面２７に設けられていると共に摺動片本体４１を支持する支持面５１と、支持面５１の中央部で開口すると共に摺動片２６の凸部４３の円筒部４４の径よりも大きな径を有した大径凹所５２と、大径凹所５２に連通すると共に摺動片２６の凸部４３の円筒部４４がぴったりと嵌合された嵌合孔５３と、嵌合孔５３に連通すると共に嵌合孔５３よりも小径の小径孔５４と、小径孔５４に連通すると共にラックガイド基体３０の軸方向Ｂの他方の端面３３で開口した凹所５５と、支持面５１のＡ方向の両縁部に一体的に設けられた保持突起５６とを具備している。

半円筒状の凹面からなる支持面５１は、摺動片本体４１の半円筒状の凸面である面４２に接触している。

摺動片本体４１を囲んだ四個の保持突起５６は、摺動片本体４１の縁部に係合して支持面５１に対する摺動片本体４１の位置ずれを阻止するようになっている。

ラックガイド基体３０の一方の端面２７は、支持面５１に加えて、当該支持面５１に連なった一対の三日月状端面５７を有しており、ラックガイド基体３０の外周面２８は、Ａ方向において互いに対向した一対の平坦外面６１と、各平坦外面６１に連なっていると共に一対の平坦外面６１間に配された円筒状面６２とを具備しており、一対の平坦外面６１の夫々は、軸方向Ｂにおいて環状溝２９により分断されており、各平坦外面６１は、支持面５１に連なった縁部平坦外面６３を有しており、縁部平坦外面６３は、段部６４を介して他の平坦外面６１よりも内側（大径凹所５２側）に位置しており、一対の円筒状面６２の夫々もまた、軸方向Ｂにおいて環状溝２９により分断されており、各円筒状面６２において、環状溝２９と端面２７との間の円筒状面６５は、環状溝２９と平行に伸びると共にグリース等の潤滑油を保持する複数の保持溝６６が形成された台形状の円筒状面６７と、段部６８を介して円筒状面６７に対して内側に位置した縁部円筒状面６９とを有しており、ラックガイド基体３０の端面３３は円環状となっている。

連通手段３４は、摺動片本体４１で蓋をされていると共にラックガイド基体３０の外周面２８の縁部平坦外面６３の夫々でハウジング５内に開口した一対の横溝７５と、摺動片２６の凸部４３の円筒部４４で蓋をされていると共に嵌合孔５３を規定するラックガイド基体３０の環状壁面７６に設けられた一対の縦溝７７と、一方では横溝７５に、他方では縦溝７７に夫々連通すると共に大径凹所５２を規定するラックガイド基体３０の環状壁面７８と凸部４３の円筒部４４の外周面７９とで規定された環状空間８０と、嵌合孔５３に連通すると共にラックガイド基体３０の軸方向Ｂの他方の端面３３でハウジング５内に開口した連通路８１と、嵌合孔５３において摺動片２６の凸部４３の底部４５と連通路８１との間に配された空所８２とを具備している。

一方の横溝７５は、そのＡ方向の一方の端部３５が一方の縁部平坦外面６３でハウジング５内に開口すると共にそのＡ方向の他方の端部が環状壁面７８で環状空間８０に開口するようにしてラックガイド基体３０の支持面５１に設けられており、他方の横溝７５は、そのＡ方向の一の端部３５が他方の縁部平坦外面６３でハウジング５内に開口すると共にそのＡ方向の他方の端部が環状壁面７８で環状空間８０に開口するようにしてラックガイド基体３０の支持面５１に設けられており、一対の縦溝７７は互いにＡ方向において対面して配されており、嵌合孔５３において摺動片２６の凸部４３の底部４５と小径孔５４との間に形成された空所８２は、一方では各縦溝７７に、他方では連通路８１に夫々連通しており、連通路８１は、空所８２に連通した小径孔５４と、小径孔５４に連通していると共に端部３６を有した凹所５５とからなっている。

弾性手段７は、一端では凹所５５を規定するラックガイド基体３０の環状面８５に接触する一方、他端では蓋部２０に接触して圧縮されてラックガイド基体３０と蓋部２０との間に配されたコイルばね８６を具備しており、コイルばね８６は、ラックガイド基体３０を介して摺動片２６の摺動自在面２５をラックバー４の摺動面１５に弾性的に押圧させている。

以上のラックピニオン式ステアリング装置１では、ステアリング操作によりピニオン軸１１がＲ方向に回転されると、ラックバー４がピニオン２とラック歯３との噛み合いを介してＡ方向に直動される結果、ラックバー４に連結された自動車の車輪にステアリング操作を伝達することができる。ラックピニオン式ステアリング装置１において、ラックガイド６は、ラックバー４の摺動面１５にその摺動自在面２５で接触してラックバー４のＡ方向の直動を案内すると共に弾性手段７による弾性力でピニオン２とラック歯３との噛み合いを確保させるようになっている上に、ラックバー４の軸方向Ｂの微少変位に追従して弾性手段７の伸縮を伴って軸方向Ｂに移動するようになっている。

ところで、上記のラックガイド６によれば、ラックガイド基体３０の環状溝２９に装着されている環状弾性部材３２がラックガイド基体３０の外周面２８から突出するその外周面３１でハウジング５の内周面１７に接触するようになっているために、ハウジング５へのラックガイド基体３０の直接的な接触をなくすことができる結果、「ともがね」による不都合を解消できる上に、連通手段３４がラックガイド基体３０の外周面２８側のハウジング５内、即ち、内周面１７と円筒状面６５との間の環状空間９１をラックガイド基体３０の軸方向Ｂの端面３３側のハウジング５内、即ち、端面３３と蓋部２０との間の空間９２に連通させると共に、両環状弾性部材３２が連通手段３４におけるラックガイド基体３０の外周面２８で開口する一方の端部３５とラックガイド基体３０の軸方向Ｂの他方の端面で開口する他方の端部３６との軸方向Ｂにおける間でハウジング５の円筒部１８の内周面１７に接触するように配されているために、環状弾性部材３２で分断されたハウジング５内の環状空間９１と空間９２とを相互に連通させることができ、ハウジング５の蓋部２０とラックガイド６の軸方向Ｂの端面３３との間に密閉空気室を生じさせないようにでき、而して、ラックバー４の軸方向Ｂの微少変位に追従してラックガイド６がハウジング５の円筒部１８に対して軸方向Ｂに即座に移動できるようになる結果、ピニオン２とラック歯３とのぴったりとした噛み合いを常時確保できて、ピニオン２とラック歯３との歯打ちによる異音の発生をなくし得る。

本例のラックガイド６では、夫々一対の横溝７５及び縦溝７７をラックガイド基体３０に設けたが、横溝７５及び縦溝７７としては夫々一個でもよい一方、三個以上でもよく、また、各横溝７５を縁部平坦外面６３でハウジング５内に開口させたが、これに代えて又はこれと共に、図９に示すように、各横溝７５を軸方向Ｂの一方の端面２７の三日月状端面５７でハウジング５内に開口させてもよい。

また上記のラックガイド基体３０の外周面２８は、Ａ方向において互いに対向した一対の平坦外面６１を有している結果、ラックガイド基体３０をアルミニウム等からダイカスト鋳造法でもって製造する場合に、斯かる平坦外面６１に対応する金型の部位に湯道端を配置することにより、鋳造後に湯道によって生じるランナーが多少の切断残（突起）をもって切断されても、斯かる切断残が円筒状面６２で規定される仮想円から突出することをなくし得るが、本発明では、一対の平坦外面６１を設けない図１０に示すように全周に亘って円筒状面６２からなる外周面２８を具備したラックガイド基体３０であってもよい。

本発明による実施の形態の好ましい例の断面説明図である。 図１に示すラックガイドの断面説明図である。 図２に示すラックガイドのＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。 図１に示すラックガイドの平面図である。 図１に示すラックガイド基体の平面図である。 図１に示すラックガイド基体の斜視図である。 図１に示す摺動片の平面図である。 図１に示す摺動片の側面図である。。 本発明による実施の形態の好ましい他の例の斜視図である。 本発明による実施の形態の好ましい更に他の例の斜視図である。

符号の説明

１ ラックピニオン式ステアリング装置
２ ピニオン
３ ラック歯
４ ラックバー
５ ハウジング
６ ラックガイド
７ 弾性手段
１５ 摺動面
２５ 摺動自在面
２６ 摺動片
２７、３３ 端面
２８ 外周面
２９ 環状溝
３０ ラックガイド基体
３１ 外周面
３２ 環状弾性部材
３４ 連通手段

Claims (5)

1. ラックバーに摺動自在に接触するようになっている摺動自在面を有する摺動片と、この摺動片を軸方向の一方の端面で支持すると共に外周面に環状溝を有したラックガイド基体と、このラックガイド基体の環状溝に装着されていると共にラックガイド基体の外周面から突出する外周面でラックピニオン式ステアリング装置のハウジングの内周面に接触するようになっている環状弾性部材と、一方の端部ではラックガイド基体の外周面又は軸方向の一方の端面で、他方の端部ではラックガイド基体の軸方向の他方の端面で夫々ハウジング内に開口してラックガイド基体に配設されていると共にラックガイド基体の外周面側又は軸方向の一方の端面側のハウジング内をラックガイド基体の軸方向の他方の端面側のハウジング内に連通させる連通手段とを具備しており、環状弾性部材は、連通手段におけるラックガイド基体の外周面又は軸方向の一方の端面で開口する一方の端部とラックガイド基体の軸方向の他方の端面で開口する他方の端部との軸方向における間で前記ハウジングの内周面に接触するように配されているラックガイド。
2. 摺動片は、一方の面に前記摺動自在面を有する摺動片本体と、この摺動片本体の他方の面に一体的に設けられた円筒状の凸部とを具備しており、ラックガイド基体は、軸方向の一方の端面に設けられていると共に摺動片本体を支持する支持面と、この支持面の中央部で開口していると共に摺動片の凸部の径よりも大きな径を有した大径凹所と、この大径凹所に連通すると共に摺動片の凸部が嵌合された嵌合孔とを具備しており、通路手段は、摺動片本体で蓋をされていると共にラックガイド基体の外周面又は軸方向の一方の端面で開口した横溝と、摺動片の凸部で蓋をされていると共に嵌合孔を規定するラックガイド基体の環状壁面に設けられた縦溝と、一方では横溝に、他方では縦溝に夫々連通すると共に大径凹所を規定するラックガイド基体の環状壁面と摺動片の凸部の外周面とで規定された環状空間と、嵌合孔に連通すると共にラックガイド基体の軸方向の他方の端面で開口した連通路とを具備している請求項１に記載のラックガイド。
3. 通路手段は、摺動片の凸部の底部と連通路との間に配された空所を具備しており、空所は、一方では縦溝に、他方では連通路に夫々連通している請求項２に記載のラックガイド。
4. ラックガイド基体は、軸方向において離間された少なくとも二条の前記環状溝を有しており、各環状溝に環状弾性部材が夫々装着されている請求項１から３のいずれか一項に記載のラックガイド。
5. 回転自在なピニオンと、このピニオンと噛み合うラック歯を有すると共に直動自在な前記ラックバーと、ピニオンを回転自在に支持する前記ハウジングと、ラックバーを摺動自在に支持する請求項１から４のいずれか一項に記載のラックガイドと、このラックガイドをピニオンに向かって押圧する弾性手段とを具備しているラックピニオン式ステアリング装置。

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