JP2015202787A - 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】閉塞部材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、円筒部に対して迅速に移動できてラックバーの移動方向に直交する径方向の変位に対して応動でき、ピニオンとラックバーのラック歯とのガタつきや歯打ち音を生じることのない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。【解決手段】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と噛合するラック歯３を有すると共に摺動方向Ａに直動自在なラックバー４と、ピニオン２をＲ方向に回転自在に支承するギアボックス５と、ラックバー４を摺動自在に支承するラックガイド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。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の舵取機構のラックバーを摺動自在に支承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。

車輌用ステアリングシステムに於けるステアリングギア装置の一つとして、ギアボックス内にてステアリングギアシャフト先端のピニオンにラックバーのラック歯を噛合させ、ステアリングギアシャフトの回転によりピニオン及びラック歯を介してラックバーをその軸線方向に移動させるようになっており、ピニオンと噛合した部位と反対側のラックバーの部位に、ギアボックスの円筒部内にラックガイドを当該円筒部の内周面に摺動自在に接触させて配し、円筒部の開口部を閉塞する閉塞部材とラックガイドとの間に圧縮コイルばねを配したラックピニオン式ステアリング装置は知られている。

斯かる構造のラックピニオン式ステアリング装置においては、円筒部に対してラックガイドがスティックスリップを生じることなく確実な摺動を可能とするためには、円筒部の内周面とラックガイドの外周面との間に加工誤差を考慮してクリアランスが設けられる。

実願昭５６−１１５０６７号のマイクロフィルム 特開平６−２３９２４５号公報 特開２０００−１７７６０４号公報

斯かるラックピニオン式ステアリング装置を装備した車輌が悪路や段差を有する路面にて走行されると、路面から車輪を介して作用する反力によりラックバーはその軸心回りに振れを生じ、ラックガイドの外周面と円筒部の内周面との間のクリアランスが大きいと、径方向のラックガイドの動きが大きくなり、ラックガイドの外周面と円筒部の内周面との衝突音及びラック歯とピニオンの歯との衝突音が大きくなるという問題がある。

そこで、ラックガイドと円筒部との間にＯリング等の環状弾性部材を介在させ、その環状弾性部材によりラックガイドの径方向への動きを規制している（特許文献１及び特許文献２）が、ラックガイドに装着された環状弾性部材が円筒部の内周面とラックガイドの外周面との間の空気通路として機能するクリアランスを完全に塞ぐ結果、円筒部に対するラックガイドの移動でクリアランスを介して行われていた空気の流通が困難となって閉塞部材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円筒部に対するラックガイドの迅速な移動を妨げる結果、ラックガイドによるラックバーの支持が不十分となり、ラックバーに振動が伝わった場合にピニオンとラックバーのラック歯とがガタつき、歯打ち音が発生する虞がある。

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、閉塞部材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、円筒部に対して迅速に移動できてラックバーの移動方向に直交する径方向の変位に対して応動でき、ピニオンとラックバーのラック歯とのガタつきや歯打ち音を生じることのない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。

本発明のラックガイドは、一方の面に摺動面を、他方の面に固定面を夫々有する摺動片本体及び固定面に一体的に形成された突出部を備えた摺動片と、支持面を有した軸方向の一方の端面、軸方向の他方の端面、この他方の端面で開口した中空部及び一方では、支持面で開口しており、他方では、中空部に連通していると共に摺動片の突出部が嵌合されている嵌合孔部を有したラックガイド基体と、ラックガイド基体の径方向の外周面から径方向に突出してラックガイド基体に装着された少なくとも一つの環状弾性部材と、一方の端部が摺動片本体の外周縁で開口している一方、他方の端部ではラックガイド基体の中空部に連通している通路手段とを具備しており、摺動片は、その固定面がラックガイド基体の支持面に接触して、当該支持面においてラックガイド基体に固定されており、環状弾性部材は、通路手段の一方の端部とラックガイド基体の他方の端面の軸方向における間に配されており、通路手段は、摺動片の突出部の外周面に形成された第一の溝と、一方の端部では当該第一の溝に連通すると共に他方の端部が摺動片本体の外周縁で開口して摺動片本体の固定面に形成された第二の溝とを具備している。

本発明のラックガイドによれば、少なくとも一つの環状弾性部材がラックガイド基体の径方向の外周面から径方向に突出してラックガイド基体に装着されているため、ラックピニオン式ステアリング装置の円筒部へのラックガイドの装着において、円筒部の内周面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、通路手段が一方の端部では摺動片本体の外周縁で開口している一方、他方の端部ではラックガイド基体の中空部に連通しており、環状弾性部材が通路手段の一方の端部とラックガイド基体他方の端面の軸方向における間に配されているために、ラックガイド基体の一方の端面側と他方の端面側とを相互に連通させることができ、閉塞部材とラックガイド基体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、ラックピニオン式ステアリング装置の円筒部に対して迅速に移動できてラックバーの移動方向に直交する径方向の変位に対して応動でき、ピニオンとラックバーとのガタつきや歯打ち音を生じることのない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。

好ましい例では、ラックガイド基体の嵌合孔部は、摺動片の突出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突出部が締め代をもって嵌合されるように大径凹所の径よりも小さな径を有した嵌合孔と、嵌合孔の径よりも小さな径を有すると共に一端では嵌合孔に連通し、他端では中空部に連通する小径孔とを具備しており、通路手段の他方の端部は、嵌合孔及び小径孔を介してラックガイド基体の中空部に連通しており、第一の溝は、軸方向に沿って伸びており、第二の溝は、摺動面の摺動方向の摺動片本体の外周縁でその他方の端部が開口して摺動方向に伸び又は摺動面の摺動方向と直交する方向の摺動片本体の外周縁でその他方の端部が開口して摺動方向と直交する方向に伸びており、第一の溝は、突出部が嵌合孔に嵌合されることによって縦方向通路を形成しており、第二の溝は、摺動片本体の固定面がラックガイド基体の支持面に接触することにより縦方向通路に連通した横方向通路を形成している。

好ましい他の例では、環状弾性体は、少なくとも二個有しており、ラックガイド基体は、その外周面に軸方向において離間された少なくとも二条の環状溝を有しており、各環状溝に各環状弾性体が夫々装着されており、この例では、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、このピニオンと噛合するラック歯を有すると共に直動自在なラックバーと、ピニオンを回転自在に支承するギアボックスと、ラックバーを摺動自在に支承する上記のラックガイドと、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、ポリ四フッ化エチレン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、斯かる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、ギアボックスの円筒部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、円筒部に対して軸方向に迅速に移動できてラックバーの移動方向に直交する径方向の変位に対して応動でき、ピニオンとラックバーのラック歯とのガタつきや歯打ち音を生じることのない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。

図１は、本発明の好ましい実施の形態の例の断面説明図である。 図２は、図１に示すラックガイドの断面説明図である。 図３は、図２に示すラックガイドのＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面説明図である。 図４は、図１に示すラックガイドの平面説明図である。 図５は、図１に示すラックガイド基体の平面説明図である。 図６は、図１に示す摺動片の平面説明図である。 図７は、図１に示す摺動片の底面説明図である。 図８は、図１に示す摺動片の正面説明図である。 図９は、図１に示す摺動片の側面説明図である。 図１０は、図１に示す摺動片の斜視説明図である。 図１１は、本発明の好ましい実施の形態のラックガイドの他の例の断面説明図である。 図１２は、図１１に示すラックガイドのＸＩＩ−ＸＩＩ線矢視断面説明図である。 図１３は、図１１に示す摺動片の底面説明図である。 図１４は、図１１に示す摺動片の斜視説明図である。

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１０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と噛合するラック歯３を有すると共に摺動方向Ａ（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Ｒ方向に回転自在に支承するギアボックス５と、ラックバー４を摺動自在に支承するラックガイド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８は、玉軸受９を介してギアボックス５にＲ方向に回転自在に支承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との噛合を介して摺動方向Ａに直動されるラックバー４は、ラック歯３が設けられた面と反対の側に半円筒状の凸面からなる摺動面１０を有している。

ラックバー４が摺動方向Ａに貫通しているギアボックス５は、玉軸受９が取付けられたギアボックス本体１１と、ギアボックス本体１１に一体的に形成されていると共に円筒状の内周面１２を有した円筒部１３と、円筒部１３の一端部にねじ部１４を介して螺着された閉塞部材１５とを具備しており、閉塞部材１５は、当該閉塞部材１５に螺着されたロックナット１６により円筒部１３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１０に摺動自在に接触すると共に半円筒状の凹面からなる摺動面１７を有する摺動片１８と、摺動片１８を摺動方向Ａに対して直交する軸方向Ｂの一方の端面１９で支持すると共に外周面２０に軸方向Ｂにおいて離間された二条の環状溝２１を有したラックガイド基体２２と、ラックガイド基体２２の外周面２０から突出してラックガイド基体２２の環状溝２１の夫々に装着されていると共にラックガイド基体２２の外周面２０から突出する外周面２３でギアボックス５の円筒部１３の内周面１２に接触するＯリング等からなる二個の環状弾性部材２４とを具備している。

薄鋼板とこの薄鋼板の一方の面に一体的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を内側に湾曲させた湾曲板状の摺動片１８は、一方の面に摺動面１７を有すると共に摺動面１７の反対の他方の面に半円筒状の凸面からなる固定面２５を有する摺動片本体２６と、摺動片本体２６の固定面２５に一体的に形成された円筒部２７及び円筒部２７の一方の端部に一体的に形成された底部２８を夫々備えて当該固定面２５に一体的に形成された有底円筒状の突出部２９と、突出部２９の円筒部２７の外周面３０に、一方の端部３１が底部２８の一方の面３２で夫々開口すると共に他方の端部３３が突出部２９の根元部３４に夫々位置して軸方向Ｂに夫々伸びて円筒部２７の軸心を挟んで相対向して形成された一対の縦溝としての溝３５と、摺動片本体２６の固定面２５に、一方の端部３６の夫々で溝３５の端部３３の夫々に連通すると共に他方の端部３７の夫々が摺動方向Ａと直交する方向Ｃの摺動片本体２６の外周縁となる平坦面３８の夫々で開口すると共に摺動方向Ａと直交する方向Ｃに伸びて形成された一対の横溝としての溝３９とを備えている。

ギアボックス５の円筒部１３に配されていると共にアルミニウム又はアルミニウム合金材、焼結金属材等から形成されてなると共に外周面２０に二条の環状溝２１を有したラックガイド基体２２は、摺動片本体２６を支持する半円筒状の凹面からなる支持面４０及び支持面４０に連なっていると共に平坦面３８と面一の一対の三日月状の平坦面４１を有した軸方向Ｂの一方の端面１９と、支持面４０の中央部で開口すると共に摺動片１８の突出部２９の円筒部２７の外径よりも大きい径を有した円形の大径凹所４２、大径凹所４２に連通すると共に摺動片１８の突出部２９の円筒部２７が締め代をもって嵌合されるように大径凹所４２の径よりも小さな径を有した嵌合孔４３及び一端では嵌合孔４３に連通すると共に嵌合孔４３よりも小さい径を有した小径孔４４を具備した嵌合孔部４５と、小径孔４４に連通すると共にラックガイド基体２２の軸方向Ｂの他方の端面４６で開口した中空部４７と、支持面４０の摺動方向Ａの両縁部に支持面４０に沿って一体的に設けられていると共に一様な高さをもった四個の突条部４８とを備えている。

摺動片１８は、突出部２９の円筒部２７を嵌合孔４３に圧入嵌合せしめ、固定面２５を支持面４０に接触させると共に摺動片本体２６の外周縁を突条部４８に係合させて支持面４０に保持固定されており、一方では、支持面４０で開口し、他方では、中空部４７に連通していると共に摺動片１８の突出部２９が嵌合されている嵌合孔部４５を具備したラックガイド基体２２とラックガイド基体２２に嵌合保持された摺動片１８とを具備したラックガイド６において、摺動片本体２６の摺動面１７は、四個の突条部４８の上面４９よりも摺動面１０側に位置している。

ラックガイド基体２２の支持面４０に嵌合保持された摺動片１８では、底部２８が円筒部２７の形状を保持する補強部の役割を果たしているので、突出部２９は、ラックガイド基体２２の嵌合孔４３に長期にわたってしっかりと保持され、摺動片本体２６は、ラックガイド基体２２の四個の突条部４８に係合しているので、ラックガイド基体２２の支持面４０に位置ずれなしにラックガイド基体２２に保持されている。

ラックガイド６において、溝３９の端部３７でもある一方の端部５０では摺動片本体２６の外周縁としての平坦面３８で開口している一方、溝３５の端部３１でもある他方の端部５１では嵌合孔４３及び小径孔４４を介してラックガイド基体２２の中空部４７に連通している通路手段５２は、一対の溝３５と一対の溝３９とからなり、平坦面３８側の円筒部１３内と端面４６側の円筒部１３内とを相互に連通させている。

通路手段５２において、溝３５は、突出部２９が嵌合孔４３に嵌合されることによって嵌合孔４３を規定するラックガイド基体２２の内周面５３によって規定された縦方向通路５４を形成しており、溝３９は、摺動片本体２６の固定面２５がラックガイド基体２２の支持面４０に接触することにより縦方向通路５４に連通した横方向通路５５を当該支持面４０によって規定されて形成している。

環状弾性部材２４は、通路手段５２における摺動片本体２６の平坦面３８で開口する一方の端部５０とラックガイド基体２２の軸方向Ｂの他方の端面４６との軸方向Ｂにおける間において円筒部１３の内周面１２に接触して配されている。

弾性手段７は、一方の端部では中空部４７を規定するラックガイド基体２２の環状面５６に接触する一方、他方の端部では閉塞部材１５に接触して圧縮されてラックガイド基体２２と閉塞部材１５との間に配されたコイルばね５７を具備しており、コイルばね５７は、ラックガイド基体２２を介して摺動片１８の摺動面１７をラックバー４の摺動面１０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８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との噛合を介して摺動方向Ａ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１０に摺動面１７で接触してラックバー４の摺動方向Ａ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との噛合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の微小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。

ラックガイド６によれば、ラックガイド基体２２の二条の環状溝２１に装着されている環状弾性部材２４がラックガイド基体２２の外周面２０から突出する外周面２３でギアボックス５の円筒部１３の内周面１２に接触するようになっているため、円筒部１３へのラックガイド基体２２の直接的な接触をなくすことができる上に、通路手段５２が平坦面３８側の円筒部１３内の空間５８を端面４６と閉塞部材１５との空間５９に連通させるために、環状弾性部材２４で分断された空間５８と空間５９とを相互に連通させることができ、ギアボックス５の円筒部１３内の閉塞部材１５とラックガイド６の軸方向Ｂの端面４６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の微小変位に追従してラックガイド６がギアボックス５の円筒部１３の内周面１２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合を常時確保できて、ピニオン２とラック歯３との間にガタツキの発生及び歯打ちによる異音の発生をなくし得る。

上記の通路手段５２は、縦方向通路５４を形成する溝３５に加えて、摺動方向Ａと直交する方向Ｃの摺動片本体２６の外周縁としての平坦面３８で他方の端部３７が開口すると共に方向Ｃに伸びて横方向通路５５を形成する溝３９を具備しているが、これに代えて、図１１から図１３に示すように、通路手段５２は、溝３５に加えて、摺動片本体２６の固定面２５に、一方の端部３６の夫々で溝３５の端部３３の夫々に連通すると共に他方の端部３７の夫々が摺動方向Ａの摺動片本体２６の外周縁６１で開口すると共に摺動方向Ａに伸びて形成された一対の横溝としての溝３９からなっていてもよく、この場合も、溝３５が縦方向通路５４を、溝３９が横方向通路５５を夫々形成している。

更に、ラックガイド６は、一対の溝３５及び３９からなる通路手段５２に代えて、一個の溝３５及び３９又は三個以上の溝３５及び３９からなる通路手段５２を具備していてもよく、加えて、溝３９は、摺動方向Ａ又は方向Ｃに伸びる代わりに、これらに交差する方向に伸びていてもよい。

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 ギアボックス
６ ラックガイド
７ 弾性手段
１０ 摺動面
１３ 円筒部
１７ 摺動面
１８ 摺動片
１９、４６ 端面
２０ 外周面
２１ 環状溝
２２ ラックガイド基体
２４ 環状弾性部材
２５ 固定面
２９ 突出部
３５、３９ 溝
５２ 通路手段

Claims (5)

1. 一方の面に摺動面を、他方の面に固定面を夫々有する摺動片本体及び固定面に一体的に形成された突出部を備えた摺動片と、支持面を有した軸方向の一方の端面、軸方向の他方の端面、この他方の端面で開口した中空部及び一方では、支持面で開口しており、他方では、中空部に連通していると共に摺動片の突出部が嵌合されている嵌合孔部を有したラックガイド基体と、ラックガイド基体の径方向の外周面から径方向に突出してラックガイド基体に装着された少なくとも一つの環状弾性部材と、一方の端部が摺動片本体の外周縁で開口している一方、他方の端部ではラックガイド基体の中空部に連通している通路手段とを具備しており、摺動片は、その固定面がラックガイド基体の支持面に接触して、当該支持面においてラックガイド基体に固定されており、環状弾性部材は、通路手段の一方の端部とラックガイド基体の他方の端面との軸方向における間に配されており、通路手段は、摺動片の突出部の外周面に形成された第一の溝と、一方の端部では当該第一の溝に連通すると共に他方の端部が摺動片本体の外周縁で開口して摺動片本体の固定面に形成された第二の溝とを具備しているラックガイド。
2. ラックガイド基体の嵌合孔部は、摺動片の突出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突出部が締め代をもって嵌合されるように大径凹所の径よりも小さな径を有した嵌合孔と、嵌合孔の径よりも小さな径を有すると共に一端では嵌合孔に連通し、他端では中空部に連通する小径孔とを具備しており、通路手段の他方の端部は、嵌合孔及び小径孔を介してラックガイド基体の中空部に連通している請求項１に記載のラックガイド。
3. 第一の溝は、軸方向に伸びており、第二の溝は、摺動面の摺動方向の摺動片本体の外周縁でその他方の端部が開口して摺動方向に伸び又は摺動方向と直交する方向の摺動片本体の外周縁でその他方の端部が開口して摺動面の摺動方向と直交する方向に伸びており、第一の溝は、突出部が嵌合孔に嵌合されることによって縦方向通路を形成しており、第二の溝は、摺動片本体の固定面がラックガイド基体の支持面に接触することにより縦方向通路に連通した横方向通路を形成している請求項１又は２に記載のラックガイド。
4. 環状弾性体は、少なくとも二個有しており、ラックガイド基体は、その外周面に軸方向において離間された少なくとも二条の環状溝を有しており、各環状溝に各環状弾性体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、このピニオンと噛合するラック歯を有すると共に直動自在なラックバーと、ピニオンを回転自在に支承すると共に円筒部及びこの円筒部の開口端を閉鎖する閉塞部材を有したギアボックスと、ラックバーを摺動自在に支承するようにギアボックスの円筒部に装着された請求項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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