JP2009132304A - ラックピニオン式ステアリング装置の摺動受板及びラックガイド - Google Patents

Abstract

【課題】ラックピニオン式ステアリング装置のケーシング内でラックバーを受け支持する摺動受板において、摺動受板をラックガイド基体に取付ける際に、摺動受板を、ラックガイド基体の凹部に対して正規の状態となるように規制しながら装着することができるラックピニオン式ステアリング装置の摺動受板及びラックガイドを提供する。
【解決手段】ラックピニオン式ステアリング装置のケーシング内に配設されるラックガイド８を摺動受板１１と、摺動受板１１が装着されるラックガイド基体１２とから構成する。摺動受板１１を、ラックバーを受ける主体部１３と、主体部１３のうちのラックバーの移動方向両側の、当該ラックガイド基体１２の両側部に接する規制部１４とから構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ラックピニオン式ステアリング装置のラックバーを受ける摺動受板及びラックガイドに係り、特に、摺動受板をラックガイドのラックガイド基体に取付ける構成に関する。

従来より、ラックピニオン式ステアリング装置は、ステアリングホイールによって回転されるピニオンと、このピニオンに噛合するラック歯を有したラックバーとを備え、ピニオンの回転をラックバーの直線移動に変換するように構成されている。

このラックピニオン式ステアリング装置のピニオンは、ケーシングに軸受を介して回転可能に支持され、ラックバーのラック歯を形成した反対側の円弧状外周面は、ケーシング内のラックガイドによって支持されている。ラックガイドは、端部に円弧状の凹部が形成されたラックガイド基体と、内面がラックバーのラック歯の円弧状外面に合致するように形成された湾曲状の摺動受板とからなり、摺動受板をラックガイド基体の凹部に装着して構成されている。そして、ラックバーと接触する摺動受板の面を、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の低摩擦係数の材料でコーティングすることにより、ラックバーの摺動性を向上させている。

ここで、摺動受板をラックガイド基体に固定するために、例えば、特許文献１では、ラックガイド基体の凹部の中央に嵌合穴部を形成し、摺動受板に前記嵌合穴部と嵌合する嵌合突部を形成し、この嵌合穴部に嵌合突部を圧入するという構成を採用している。
特開２００２−２５０６号公報

摺動受板に設けられた嵌合突部は、絞り加工で形成されるため、一般に円筒状に形成される。しかしながら、円筒状の嵌合突部が形成された摺動受板をラックガイド基体の嵌合穴部に嵌合させる方法では、摺動受板の湾曲面に沿う円弧の曲率中心線（以下、単に、摺動受板の軸方向中心線）がラックガイド基体の凹部の曲率中心線（以下、単に、凹部の軸方向中心線）に対して傾いていても、嵌合突部を嵌合穴部に圧入できてしまう。このように摺動受板の軸方向中心線が凹部の軸方向中心線に対して傾いた状態、即ち、摺動受板がラックガイド基体に対する正規の状態から嵌合突部を中心とする回転方向にずれて装着されると、摺動受板とラックガイド基体の凹部内面との間に隙間が生じ、ラックバーが摺動受板に局部的に当接して異常摩耗が生じたりする虞がある。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、摺動受板をラックガイド基体に取付ける際に、摺動受板を、ラックガイド基体の凹部に対して正規の状態となるように規制しながら装着することができるラックピニオン式ステアリング装置の摺動受板及びラックガイドを提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明では、ラックガイド基体に装着される摺動受板を、ラックバーを受ける主体部と、この主体部のラックバーの移動方向両側に当該ラックガイド基体側に接する規制部とを有する構成としたことを特徴としている。

このように構成すれば、摺動受板をラックガイド基体の端部に形成された凹部に装着する際、摺動受板の軸方向中心線が、凹部の軸方向中心線に対して傾いた状態にあったとすると、摺動受板の両規制部が、ラックガイド基体の両側部に接することにより、軸方向中心線を凹部の軸方向中心線に一致させるように自動修正される。これにより、摺動受板の軸方向中心線の方向を、ラックガイド基体の凹部の軸方向中心線の方向に一致させることができ、以って、摺動受板を、ラックガイド基体の凹部に対して正規の状態となるように装着させることができる。

上記摺動受板は、主体部を湾曲状とし、又、規制部を主体部のうちのラックバーの移動方向両側の、ラックガイド基体側に向けて折曲げ形成してラックガイド基体の両側部に接する折曲げ片とすることができる。

主体部のうちのラックバーの移動方向両側にある規制部は、互いが平行になるように位置させることができる。又、規制部と主体部とのなす角度を９０度以下とすることが好ましい。
更に、規制部と主体部とのなす角度は９０度未満として、両規制部の先端部がラックガイド基体の両側部に接触する構成も採用できる。
このようにすれば、規制部の先端部だけがラックガイド基体の側部に接する状態となるので、規制部全面を接触させる場合に比べて、両側の規制部をラックガイドの両側部に接触させるための寸法管理が容易となる。

摺動受板の主体部と規制部との間の角部に、ラックバー側の外側では規制部側から主体部側に向かって次第に浅くなる溝部として現れ、ラックガイド基体側の内側では規制部と主体部とを繋ぐ形態で突出する突部として現れるガセットを設けることができる。
このようにすれば、ガセットにより、角部の強度が向上し、規制部の変形が防止される。更に、ガセットの形成によりラックバー側の外側に規制部側から主体部側に向かって次第に浅くなる溝部が形成されているので、ラックバーが移動する際に、ケーシング内に存するグリースを、溝部からラックバーと摺動受板との間に引込むことができ、これにより、ラックバーと摺動受板との潤滑性を向上させることができる。

上記ガセットは、主体部の円弧方向に複数個形成することができる。
このようにガセットを複数形成すれば、各規制部について、規制部の変形防止効果及びグリースの引込み効果がより向上する。
摺動受板の主体部を湾曲状にする場合、ラックガイド基体の端部に形成する凹部を円弧状にすることができる。

本発明では、上記ガセットを形成した摺動受板を装着するガイド基体において、端部に形成された凹部のラックバーの移動方向両側にガセットの突部と係合する係合溝部を形成することができる。
このように構成すれば、ガセットの突部と、ラックガイド基体の係合溝部とを係合させることにより、摺動受板を凹部に装着する際、摺動受板とラックガイド基体との位置決めが容易にできる。更に、摺動受板をラックガイド基体に取付けた後に、摺動受板がラックガイド基体の円弧方向にずれる力が作用しても、ガセットの突部がラックガイド基体の係合溝部に引っ掛かるので、摺動受板がラックガイド基体の円弧方向にずれることを極力防止することができる。

本発明では、ラックガイド基体の両側部に、規制部が嵌め入れられる係合凹部を形成することができる。
このように構成すれば、摺動受板をラックガイド基体に取付ける際に、規制部をラックガイド基体の係合凹部に沿って嵌込むことにより、摺動受板とラックガイド基体との位置決めが容易にできる。更に、摺動受板をラックガイド基体に取付けた後に、摺動受板がラックガイド基体の円弧方向にずれる力が作用しても、規制部が係合凹部に引っ掛かるので、摺動受板がラックガイド基体の円弧方向にずれることを極力防止することができる。

以下、本発明の第１の実施形態を図１から図１０に基づいて説明する。
ステアリングホイールによって回転されるピニオンの回転をラックバーの直線移動に変換するラックピニオン式ステアリング装置の全体構成を図２に示す。同図においてピニオン１は、ステアリング装置のケーシング２内に挿入されて該ケーシング２に軸受３，４により回転可能に支持されている。ケーシング２内には、グリース（図示せず）が装填され、又、ピニオン１に噛合するラック歯５を有したラックバー６が配設されている。このラックバー６の両端は、ケーシング２から外方に突出されている。

ケーシング２には、円筒状の突出部７が一体に形成されている。この突出部７は、ピニオン１との間にラックバー６を挟むような位置に形成されており、その内部には、ラックバー６を摺動可能に支持するラックガイド８が図示上下方向に摺動可能に配設されている。このラックガイド８は、突出部７の底面部との間に配設された弾性部材としての圧縮コイルばね９によりラックバー６側に付勢されている。

さて、上記ラックガイド８は、ラックバー６を受け支持する湾曲状の摺動受板１１と、この摺動受板１１が装着されるラックガイド基体１２とから構成されている。
摺動受板１１は、図１から図７に示すように、ラックバー６を受ける湾曲状の主体部１３と、この主体部１３のラックバー６の移動方向（図１及び図７の矢印Ｘ方向）両側に、ラックガイド基体１２側に向けて折曲げられて当該ラックガイド基体１２の両側部に接する折曲げ片の形態をなす規制部１４，１４とから構成されている。両規制部１４，１４は、図７に示すように、互いが平行になるように位置されている。例えば、主体部１３とのなす角αが９０度になるように折曲げられている。又、図４に示すように、規制部１４は、平面形状をなしている。

ラックバー６の移動方向両側における主体部１３と規制部１４との間の角部１５には、主体部１３の円弧方向（図４の矢印Ｓ方向）に沿って複数個、例えば２個ずつガセット１６が形成されている。各ガセット１６は、図３に示すように、ラックバー６側の外側では規制部１４側から主体部１３側に向かって次第に浅くなる溝部１７として現れ、ラックガイド基体１２側の内側では規制部１４と主体部１３とを繋ぐ形態で突出する突部１８が現れる。

摺動受板１１は、図８に示すように、裏金２１と、この裏金２１の表面に設けられた中間層２２と、その図示上方に位置する樹脂層２３との３層構造にされている。尚、ここでは、中間層２２は、焼結合金を主構成とし、樹脂層２３の樹脂によって含浸されている。
裏金２１は、例えば鋼板からなり、中間層２２の焼結合金は、銅系金属粉末により構成されている。又、樹脂層２３は、フッ化鉛１〜２０体積％未満、スズ３〜３０体積％含有の鉛・スズ合金１〜３０体積％を含み、上記フッ化鉛と鉛・スズ合金の合計が２〜３５体積％であるものと、残部が実質的にポリテトラフルオロエチレンとの混合物からなるもので、自己潤滑性を有している。

摺動受板１１は、裏金２１と中間層２２と樹脂層２３との３層構造からなる板状の複層材料を、プレスにより、所定形状に打抜いた後、湾曲させて主体部１３を形成すると共に、規制部１４を折曲げる加工及びガセット１６を形成する工程を順次行って製造されたものである。

さて、ラックガイド基体１２は、例えばアルミニウム合金からなり、図１、図９及び図１０に示すように、例えば円柱状に形成されており、その円柱状の一端部（図９で上端部）に、摺動受板１１と略同じ湾曲状（円弧状）をなす凹部２４が形成されている。又、ラックガイド基体１２の下部は、図２、図３及び図１０に示すように、前述の圧縮コイルばね９を収納する円筒状中空部２５が形成されている。そして、図９に示すように、ラックガイド基体１２の凹部２４のうちのラックバー６の移動方向両側に、摺動受板１１のガセット１６の突部１８に合致する係合溝部２６が形成されている。更に、ラックガイド基体１２のうちのラックバー６の移動方向両側に位置する両側部に、規制部１４と係合する係合凹部２７が形成されている。この係合凹部２７は、規制部１４と略同じ大きさに形成され、規制部１４の嵌入れが可能とされている。そして、この係合凹部２７の奥行き方向の内面２７ａは、平面状に形成され、規制部１４の裏面（規制部１４同士が向かい合う側の面）がこの内面２７ａに面接触するようになっている。

ここで、図１０に示すラックガイド基体１２の両側部の係合凹部２７，２７の内面２７ａ，２７ａ間の差し渡り寸法Ｄは、図７に示す摺動受板１１の両規制部１４，１４間の間隔寸法Ｗと同じ、又は若干大きく設定されていて、所謂「しまりばめ」となるように構成されている。

以上のような摺動受板１１をラックガイド基体１２の凹部２４に装着するには、摺動受板１１の両規制部１４，１４をラックガイド基体１２の両係合凹部２７，２７に沿って嵌込ませ、摺動受板１１の主体部１３をラックガイド基体１２の凹部２４内に入れる。このときに、摺動受板１１の湾曲面に沿う円弧の曲率中心線Ｃ_１（以下、単に、摺動受板１１の軸方向中心線Ｃ_１）が、凹部２４の曲率中心線Ｃ_２（以下、単に、凹部２４の軸方向中心線Ｃ_２）に対して傾いた状態にあったとすると、摺動受板１１の両規制部１４，１４が、ラックガイド基体１２の両側部（係合凹部２７，２７）に接することにより、摺動受板１１が、その軸方向中心線Ｃ_１と凹部２４の軸方向中心線Ｃ_２に一致させるように自動修正される。

これにより、摺動受板１１の軸方向中心線Ｃ_１の方向を、ラックガイド基体１２の凹部２４の軸方向中心線Ｃ_２の方向に一致させることができ、摺動受板１１をラックガイド基体１２に対する正規の状態に取付けることが可能になる。又、ラックガイド基体１２の係合凹部２７が、摺動受板１１の嵌め込みのガイドとして機能し、摺動受板１１とラックガイド基体１２との位置決めが容易になる。

そして、このラックガイド８をステアリング装置のケーシング２内の所定の位置に配置し、主体部１３の内側表面層である樹脂層２３にてラックバー６の円弧状外周面を摺動可能に支持するように組付ける。そして、ピニオン１が回転すると、ラックバー６が、摺動受板１１の軸方向中心線Ｃ_１の方向（矢印Ｘ方向）に直線移動する。

このラックバー６の移動のときに、ケーシング２内に装填されたグリースがラックバー６に付着して当該ラックバー６と摺動受板１１の主体部１３との間に引込まれ、両者間の潤滑性を高めるように作用する。この場合、主体部１３の両側にガセット１６の溝部１７が存在し、この溝部１７は、ラックバー６側の外側では規制部１４側から主体部１３側に向かうに従って浅くなっていることにより、グリースが溝部１７を通ってラックバー６と主体部１３との間に引込まれ易くなって、ラックバー６と摺動受板１１との潤滑性が向上する。本実施形態では、ガセット１６は、主体部１３の円弧方向に複数個（４個）設けられているので、グリースが主体部１３の円弧方向全体により均一に行き渡るようになり、グリースの引込み効果がより向上する。又、摺動受板１１の角部１５にガセット１６を設けることにより、角部１５の強度が向上し、規制部１４の変形が防止され、且つ、ガセット１６の突部１８と、ラックガイド基体１２の係合溝部２６とを係合させることにより、摺動受板１１を凹部２４に装着する際の摺動受板１１とラックガイド基体１２との位置決めが容易になる。

又、摺動受板１１に対しラックガイド基体１２の凹部２４の円弧方向（主体部１３の円弧方向（矢印Ｓ方向））にずらそうとする力が作用しても、ガセット１６の突部１８がラックガイド基体１２の係合溝部２６に引っ掛かるとともに、規制部１４が係合凹部２７に引っ掛かるので、摺動受板１１がラックガイド基体１２の円弧方向にずれることを防止する。勿論、規制部１４が、係合凹部２７の奥行き方向の内面２７ａに接した状態であるので、摺動受板１１の軸方向中心線Ｃ_１がラックガイド基体１２の凹部２４の軸方向中心線Ｃ_２に対して傾くことがなく、異常摩耗を防止できる。異常摩耗を防止することにより、異音の発生を防止できる。

ここで、ラックバー６が直線移動すると、摺動受板１１の主体部１３から折曲げられた規制部１４に剪断力が生じる。従って、規制部１４を、剪断力に耐えるように設計する必要がある。即ち、図５及び図７に示す主体部１３（規制部１４）の厚さ寸法Ｔ及び規制部１４の円弧方向の長さ寸法Ｌを、裏金２１の降伏応力σ及びラックバー６の移動方向の力Ｆを考慮して設定する必要がある。ここで、ラックバー６の移動方向の力Ｆは、摩擦力であって、ラックバー６と摺動受板１１との間に生じる最大荷重Ｗ_１とラックバー６と摺動受板１１との最大摩擦係数μとの積で求められる。

そして、このラックバー６の移動方向の力Ｆが生じても規制部１４を剪断破断させないためには、規制部１４の断面積（厚さ寸法Ｔ×長さ寸法Ｌ）を、ラックバー６との摩擦力Ｆ（最大荷重Ｗ_１×最大摩擦係数μ）を裏金２１の降伏応力σで割った値以上に設定することが好ましい。ここで、厚さ寸法Ｔは、３層の複層材料の特に裏金２１の厚さ寸法によって一義的に決められてしまう。従って、実質的には、長さ寸法Ｌを摩擦力Ｆに応じた値に設定する必要があり、当該長さ寸法Ｌは、（最大荷重Ｗ_１×最大摩擦係数μ）÷（厚さ寸法Ｔ×降伏応力σ）以上必要とする。例えば、最大荷重Ｗ_１が６０００（Ｎ）、最大摩擦係数μが０．２、厚さ寸法Ｔが０．７（ｍｍ）、裏金２１の降伏応力σが２００（Ｎ／ｍｍ^２）とすると、長さ寸法Ｌは約８．６（ｍｍ）以上に設定すれば良い。本実施形態では、規制部１４は、厚さ寸法Ｔと長さ寸法Ｌとの関係において、Ｌ≧１２Ｔを満たす形状とすることが好ましい。

次に、本発明の第２の実施形態を図１１及び図１２を参照して説明する。尚、上記第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態が上記の第１の実施形態と異なるところは、摺動受板の規制部の折曲げ角αにある。即ち、図１１に示す第２の実施形態の摺動受板３１は、規制部３２と主体部３３とのなす角度αが９０度未満になるように規制部３２が折曲げられている。そして、両規制部３２，３２の先端部３２ａ，３２ａ間の間隔寸法Ｗが、上記第１の実施形態に示している両規制部１４，１４の先端部１４ａ，１４ａ間の間隔寸法Ｗ（図７参照）と同じに設定されている。図１２は、摺動受板３１をラックガイド基体１２に取付けて構成されたラックガイド３４を示しており、摺動受板３１は、規制部３２，３２の先端部３２ａ，３２ａがラックガイド基体１２の両側部の係合凹部２７，２７の奥行き方向の内面２７ａ，２７ａに接している。

このように構成した本実施形態によれば、規制部３２は、その先端部３２ａで係合凹部２７の内面２７ａに接するだけであるから、両規制部３２，３２の間隔寸法を、間隔寸法Ｗに製造し易く寸法管理が容易となる。

尚、本発明は上記し且つ図面に示す実施形態に限定されるものではなく、以下のような拡張或いは変更が可能である。
規制部と主体部とのなす角度αを９０度未満なるように折曲げ、且つ、ラックバーの移動方向側に対向して位置する規制部間の間隔寸法Ｗを、ラックガイドの上端部のラックバーの移動方向側の寸法Ｄよりも小さく設定しても良い。この構成の摺動受板をラックガイド基体に装着させると、ラックバーの移動方向側に対向して位置する規制部の復元力によって、規制部の面全体で、ラックガイド基体をより強く挟む構成になる。

ラックガイド基体に係合凹部を形成しなくとも良い。この場合には、規制部をラックガイド基体の円形の側部に倣った円弧面状に形成すれば良い。
ラックガイド基体の係合凹部の奥行き方向の内面を円弧面状にしても良い。この場合には、規制部を、ラックガイド基体の係合凹部の奥行き方向の内面に係合する円弧面状にすれば良い。

摺動受板をラックガイド基体の凹部に対して正規の状態となるように規制しながら装着することができれば、摺動受板は、主体部と規制部とが一体物品からなるものであっても、別体物品からなるものであっても良い。又、摺動受板とラックガイド基体とは、規制部とラックガイド基体の両側部における弾性変形により固定されていることが好ましいが、そのような固定がなされていなくても良い。規制部を有する摺動受板とラックガイド基体とを接着やかしめ等により装着させても良い。
上記した構成部品の寸法及び材料等について、適宜変更することができる。

本発明の第１の実施形態におけるラックガイドを示す斜視図 ラックピニオン式ステアリング装置の断面図 図１中のＡ−Ａ線に沿う断面図 摺動受板の斜視図 摺動受板の正面図 摺動受板の平面図 図４中のＢ−Ｂ線に沿う断面図 摺動受板の部分断面図 ラックガイド基体の斜視図 図９中のＣ−Ｃ線に沿う断面図 本発明の第２の実施形態を示す図７相当図 図３相当図

符号の説明

図面中、図中、１はピニオン、２はケーシング、５はラック歯、６はラックバー、８及び３４はラックガイド、１１及び３１は摺動受板、１２はラックガイド基体、１３及び３３は主体部、１４及び３２は規制部、１４ａ及び３２ａは先端部、１５は角部、１６はガセット、１７は溝部、１８は突部、２４は凹部、２６は係合溝部、２７は係合凹部、２７ａは内面を示す。

Claims (8)

1. ラックガイド基体の端部に形成された凹部に装着される摺動受板であって、ステアリングホイールによって回転されるピニオンの回転をラックバーの直線移動に変換するラックピニオン式ステアリング装置のケーシング内に、前記ラックガイド基体に装着した状態で配設されて前記ラックバーを受け支持する摺動受板において、
   前記ラックバーを受ける主体部と、この主体部の前記ラックバーの移動方向両側に当該ラックガイド基体の両側部に接する規制部とを有す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の摺動受板。
2. 前記主体部は、湾曲状で、
   前記規制部は、前記主体部のうちの前記ラックバーの移動方向両側で、前記ラックガイド基体側に向けて折曲げ形成されて当該ラックガイド基体の両側部に接する折曲げ片であることを特徴とする請求項１記載のラックピニオン式ステアリング装置の摺動受板。
3. 前記規制部は、前記主体部とのなす角度が９０度未満で、前記規制部の先端部が前記ラックガイド基体の両側部に接触することを特徴とする請求項１又は２記載のラックピニオン式ステアリング装置の摺動受板。
4. 前記主体部と前記規制部との間の角部に、前記ラックバー側の外側では前記規制部側から前記主体部側に向かって次第に浅くなる溝部として現れ、前記ラックガイド基体側の内側では前記規制部と前記主体部とを繋ぐ形態で突出する突部として現れるガセットが形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のラックピニオン式ステアリング装置の摺動受板。
5. 前記ガセットは、前記主体部の円弧方向に複数個形成されていることを特徴とする請求項４記載のラックピニオン式ステアリング装置の摺動受板。
6. 請求項１から５のいずれかに記載のラックピニオン式ステアリング装置の摺動受板と、
   端部に前記摺動受板を受入れる凹部を形成したラックガイド基体とからなり、
   前記摺動受板を前記ラックガイド基体の前記凹部に、前記両規制部が前記ラックガイド基体の両側部に接するように装着して構成したことを特徴とするラックピニオン式ステアリング装置のラックガイド。
7. 請求項１から５のいずれかに記載のラックピニオン式ステアリング装置の摺動受板と、
   端部に前記摺動受板を受入れる凹部を形成し、且つ、前記凹部の両側に前記ガセットの前記突部と係合する係合溝部が形成されたラックガイド基体とからなり、
   前記摺動受板を前記ラックガイド基体の前記凹部に、前記両規制部が前記ラックガイド基体の両側部に接し、且つ前記ガセットの前記突部が前記係合溝部に係合するように装着して構成したことを特徴とするラックピニオン式ステアリング装置のラックガイド。
8. 前記ラックガイド基体の両側部に、前記規制部が嵌め入れられる係合凹部が形成され、前記規制部は、前記係合凹部の内面に接することを特徴とする請求項６又は７記載のラックピニオン式ステアリング装置のラックガイド。

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