JP2016064737A - Rack guide, and rack-pinion type steering device provided with rack guide - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ラックガイドおよび当該ラックガイドを備えるラックピニオン式舵取り装置の技術に関する。 The present invention relates to a technology of a rack guide and a rack and pinion type steering apparatus including the rack guide.
一般的に、ラックピニオン式舵取り装置は、ギアケース、該ギアケースに軸支されるピニオン、該ピニオンに噛合するラック歯が形成されたラックバー、前記ギアケース内において該ラックバーを摺動可能に支持するラックガイド、および該ラックガイドを前記ラックバーに押付けるように付勢するコイルバネなどにより構成される。
前記ラックガイドは、従来から、Fe系焼結金属または合成樹脂より形成されている。
ここで、Fe系焼結金属からなるラックガイドは、ラックバーより受ける衝撃荷重に対して十分な機械的強度を有するものの、摺動摩擦抵抗が大きいために、舵取り装置全体としての効率が低下し、操作性悪化の要因となる可能性があった。
一方、合成樹脂からなるラックガイドは、摺動摩擦抵抗が小さいために、舵取り装置全体としての効率の向上化を図ることができるものの、ラックバーより受ける衝撃荷重に対しての機械的強度が劣るために、舵取り装置全体としての耐久性に影響を与える可能性があった。
Generally, a rack and pinion type steering device includes a gear case, a pinion that is pivotally supported by the gear case, a rack bar that is formed with rack teeth that mesh with the pinion, and the rack bar that can slide within the gear case. And a coil spring that urges the rack guide to be pressed against the rack bar.
Conventionally, the rack guide is formed of an Fe-based sintered metal or a synthetic resin.
Here, the rack guide made of Fe-based sintered metal has sufficient mechanical strength against the impact load received from the rack bar, but because the sliding friction resistance is large, the efficiency of the entire steering device is reduced, There was a possibility that it became a factor of operability deterioration.
On the other hand, since the rack guide made of synthetic resin has low sliding friction resistance, the overall efficiency of the steering device can be improved, but the mechanical strength against the impact load received from the rack bar is inferior. In addition, the durability of the steering device as a whole may be affected.
そこで、これらの問題点を解決するための手段として、例えば、Fe系焼結金属やアルミニウム合金などの金属部材によって形成されるラックガイド本体と、表面に合成樹脂層が被覆され、前記ラックガイド本体に固着される摺動板片と、などにより構成されるラックガイドに関する技術が知られている。
より具体的には、従来のラックガイドは、中央に孔部を有したラックガイド本体と、同じく中央に突起部を有した摺動板片とにより構成され、ラックガイド本体の孔部に対して摺動板片の突起部が圧入嵌合されることにより、摺動板片がラックガイド本体に固着されるようになっている(例えば、「特許文献1」を参照)。
Therefore, as means for solving these problems, for example, a rack guide body formed of a metal member such as an Fe-based sintered metal or an aluminum alloy, and the surface is covered with a synthetic resin layer, the rack guide body There is known a technique related to a rack guide constituted by a sliding plate piece fixed to a rack.
More specifically, the conventional rack guide is composed of a rack guide body having a hole in the center and a sliding plate piece having a protrusion in the center. The sliding plate piece is fixedly attached to the rack guide body by press-fitting the protruding portion of the sliding plate piece (see, for example, “
このような構成からなるラックガイドの製造工程においては、摺動板片の突起部を絞り成形するための工程や、ラックガイド本体に対して該突起部に対応する孔部を穿孔するための工程や、摺動板片の突起部をラックガイド本体の孔部に圧入嵌合するための工程等が必要となり、ラックガイドの製造コストが嵩む要因となっていた。 In the manufacturing process of the rack guide having such a configuration, a process for drawing the protrusion of the sliding plate piece and a process for drilling a hole corresponding to the protrusion on the rack guide body In addition, a process for press-fitting the protruding portion of the sliding plate piece into the hole of the rack guide body is required, which increases the manufacturing cost of the rack guide.
本発明は、以上に示した現状の問題点を鑑みてなされたものであり、ギアケースに軸支されたピニオンとラック歯を介して噛合するラックバーを、軸心方向に移動可能に支持するラックガイドおよび当該ラックガイドを備えるラックピニオン式舵取り装置であって、製造コストの低減化を図ることが可能なラックガイドおよび当該ラックガイドを備えるラックピニオン式舵取り装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the present problems described above, and supports a rack bar meshed with a pinion pivotally supported by a gear case via rack teeth so as to be movable in the axial direction. It is an object of the present invention to provide a rack guide and a rack and pinion steering apparatus including the rack guide, which can reduce the manufacturing cost, and a rack and pinion steering apparatus including the rack guide.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
即ち、本発明の請求項1におけるラックガイドは、ギアケースに軸支されたピニオンとラック歯を介して噛合するラックバーを、軸心方向に移動可能に支持するラックガイドであって、前記ラックバーにおける前記ラック歯が形成される側と反対側の凸面と、摺動可能に接触する凹面形状の摺動支持面を有し、該摺動支持面は、一部または全面が樹脂コーティング被膜によって被覆されることを特徴とする。
In other words, the rack guide according to
このように、本発明のラックガイドにおいては、摺動支持面に直接樹脂コーティング被膜を被覆させることから、従来のラックガイドのように、ラックガイド本体の摺動支持面に固着される摺動板片を別途設ける必要がなく、部品点数の削減を図ることができるばかりか、例えば、摺動板片の突起部や、該突起部に対応するラックガイド本体の孔部を形成するための工程や、摺動板片の突起部をラックガイド本体の孔部に圧入嵌合するための工程等を設ける必要がなく、ラックガイドの摺動支持面に、樹脂コーティング被膜を被覆する工程だけで足りるため、製造コストの低減化を図ることができる。 As described above, in the rack guide of the present invention, since the resin support coating is directly coated on the sliding support surface, the sliding plate is fixed to the sliding support surface of the rack guide body like the conventional rack guide. There is no need to provide a separate piece, and not only can the number of parts be reduced, but also, for example, a process for forming a protrusion of the sliding plate piece and a hole of the rack guide body corresponding to the protrusion, Because there is no need to provide a process for press-fitting the protrusion of the sliding plate piece into the hole of the rack guide body, it is sufficient to cover the sliding support surface of the rack guide with a resin coating film. Thus, the manufacturing cost can be reduced.
また、本発明の請求項2におけるラックガイドは、前記樹脂コーティング被膜は、固体潤滑剤および/または硬質物を有することを特徴とする。
The rack guide according to
このように、本発明のラックガイドにおいては、樹脂コーティング被膜に、摩擦抵抗の低減効果を有する固体潤滑剤や、耐磨耗性の向上効果を有する硬質物を含ませることとしているため、当該樹脂コーティング被膜のフリクションの低減効果および耐磨耗性の向上効果を、さらに高めることができる。 As described above, in the rack guide of the present invention, the resin coating film includes a solid lubricant having an effect of reducing frictional resistance and a hard material having an effect of improving wear resistance. The effect of reducing the friction of the coating film and the effect of improving the wear resistance can be further enhanced.
一方、本発明の請求項3におけるラックピニオン式舵取り装置は、請求項1または請求項2に記載のラックガイドを備えてなることを特徴とする。
On the other hand, a rack and pinion steering device according to
このように、本発明のラックピニオン式舵取り装置は、以上に示した本発明のラックガイドを備えることにより、装置全体として製造コストの低減化を図ることができる。 Thus, the rack and pinion type steering apparatus of the present invention includes the above-described rack guide of the present invention, so that the manufacturing cost of the entire apparatus can be reduced.
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。 As effects of the present invention, the following effects can be obtained.
即ち、本発明におけるラックガイドおよび当該ラックガイドを備えるラックピニオン式舵取り装置によれば、製造コストの低減化を図ることができる。 That is, according to the rack guide and the rack and pinion type steering apparatus including the rack guide according to the present invention, it is possible to reduce the manufacturing cost.
次に、発明の実施の形態を説明する。 Next, embodiments of the invention will be described.
[ラックピニオン式舵取り装置1]
先ず、本発明を具現化するラックガイド6を備えるラックピニオン式舵取り装置1(以下、単に「舵取り装置1」と記載する)の全体構成について、図1を用いて説明する。
なお、以下の説明においては便宜上、図1の上下方向を舵取り装置1の上下方向と規定して記述する。
また、図1においては、矢印Aの方向を舵取り装置1の前方と規定して記述する。
[Rack and pinion steering device 1]
First, an overall configuration of a rack and pinion steering device 1 (hereinafter simply referred to as “
In the following description, for convenience, the vertical direction in FIG. 1 is described as the vertical direction of the
In FIG. 1, the direction of the arrow A is defined as the front of the
本実施形態における舵取り装置1は、例えば、図示せぬステアリングホイールによって回転されるピニオン2の回転動作を、ラックバー3の直進動作に変換するための装置である。
舵取り装置1にはギアケース4が備えられ、該ギアケース4の内部に、ピニオン2の一端部が、例えば前方(図1中の矢印Aの方向)に向かって挿入される。
The
The
ここで、ピニオン2の一端部には、ピニオン歯2aが形成される。
そして、ギアケース4の内部において、ピニオン2の一端部は、ピニオン歯2aを間に挟んで配置される一対の軸受5・5を介して軸支される。
Here, a
In the
なお、ピニオン2の他端部は、ギアケース4の外部において軸心方向に延出し、ステアリングホイール(図示せず)と連結される。
The other end of the
ギアケース4の内部には、ピニオン2と噛合されるラックバー3が配置される。
ラックバー3の軸心方向中央部の外周面には、ラック歯3aが形成されており、該ラック歯3aに対する背面(ラック歯3aが形成される側と反対側の面)は、所定の曲率半径からなる断面視円弧形状の凸面3bとなっている。
A
そして、ラックバー3は、ピニオン歯2aの下方において、ピニオン2と平面視直交方向(例えば、本実施形態においては、左右方向)に延出して配置され、ラック歯3aを介してピニオン歯2aと噛合される。
The
なお、ラックバー3の両端部は、ギアケース4の内部より外部に向かって突出されるとともに、ラックバー3は、図示せぬ軸受部材を介して、軸心方向(左右方向)に摺動移動可能に支持される。
Both end portions of the
ギアケース4の下面には、円筒状の突出部位4aが一体的に形成される。
前記突出部位4aは、ピニオン2との間にラックバー3を挟むような位置に形成されており、その内周部(内周面によって囲まれた空間部)には、ラックバー3を摺動可能に支持するラックガイド6が、突出部位4aの延出方向(本実施形態においては、上下方向)に摺動可能に配設される。
A
The
そして、ラックガイド6は、突出部位4aの下端を閉塞する蓋部材7との間に配設される、弾性部材としての圧縮コイルバネ8によって、ラックバー3側に付勢される。
And the
以上のような構成からなる舵取り装置1において、ステアリングホイール(図示せず)を介して、ピニオン2が軸心を中心にして回転されると、ピニオン2に加えられた回転駆動力は、ピニオン歯2a、ラック歯3aと順に伝達され、ラックバー3の軸心方向への推進力へと変換される。
In the
[ラックガイド6]
次に、ラックガイド6の構成について、図1乃至図5を用いて詳述する。
なお、以下の説明においては便宜上、図2および図4の上下方向をラックガイド6の上下方向と規定し、また図5の上下方向を従来のラックピニオン式舵取り装置101の上下方向と規定して記述する。
また、図2、図4、および図5においては、矢印Aの方向を、ラックガイド6または従来のラックピニオン式舵取り装置101の前方と規定して記述する。
[Rack guide 6]
Next, the configuration of the
In the following description, for the sake of convenience, the vertical direction in FIGS. 2 and 4 is defined as the vertical direction of the
2, 4, and 5, the direction of the arrow A is described as being defined as the front of the
ラックガイド6は、図1に示すように、ピニオン2と噛合された状態にあるラックバー3を、ピニオン2側に押圧しつつ該ラックバー3の軸心方向に摺動可能に支持するための部材である。
ラックガイド6は、例えば、Fe系焼結金属やアルミニウム合金などからなる円柱状の金属部材により構成され、その一端部には、ラックバー3の凸面3bと略同じ断面視円弧形状の凹面からなる摺動支持面6aが形成されるとともに、その他端部には、圧縮コイルバネ8を保持可能な円筒状中空部6bが形成される。
As shown in FIG. 1, the
The
なお、摺動支持面6aは必ずしも一定の曲率半径で形成されている必要はなく、曲率を変えて形成されていてもよい。
例えば、図4に示すように、本実施形態におけるラックガイド6の摺動支持面6aは、ラックバー3の軸心Oを通る垂直方向の中心線Cに対して、一方側(例えば、本実施形態においては前方側)の領域に位置する第一摺動支持面6a1と、他方側(例えば、本実施形態においては後方側)の領域に位置する第二摺動支持面6a2とにより構成される。
The sliding
For example, as shown in FIG. 4, the sliding
第一摺動支持面6a1は、軸心Oを通過し、且つ中心線Cに対して前方側にα1°傾斜する第一中心線C1において、軸心Oの後方、且つ当該第一中心線C1上の点O1を曲率中心とする円弧形状に形成される。
ここで、α1°は、αf°を超えない角度であって(0°<α1°<αf°)、αf°は、中心線Cと、摺動支持面6aの前端および軸心Oを通過する第一仮想線L1との間の角度である。
The first sliding support surface 6a1 passes through the axis O, and the first center line C1 that is inclined α1 ° forward with respect to the center line C is behind the axis O and the first center line C1. It is formed in a circular arc shape with the upper point O1 as the center of curvature.
Here, α1 ° is an angle that does not exceed αf ° (0 ° <α1 ° <αf °), and αf ° passes through the center line C, the front end of the sliding
一方、第二摺動支持面6a2は、軸心Oを通過し、且つ中心線Cに対して後方側にα2°傾斜する第二中心線C2において、軸心Oの前方、且つ当該第二中心線C2上の点O2を曲率中心とする円弧形状に形成される。
ここで、α2°は、αb°を超えない角度であって(0°<α2°<αb°)、αb°は、中心線Cと、摺動支持面6aの後端および軸心Oを通過する第二仮想線L2との間の角度である。
On the other hand, the second sliding support surface 6a2 passes through the axis O, and the second center line C2 is inclined α2 ° rearward with respect to the center line C. It is formed in an arc shape with the center of curvature at the point O2 on the line C2.
Here, α2 ° is an angle that does not exceed αb ° (0 ° <α2 ° <αb °), and αb ° passes through the center line C, the rear end of the sliding
そして、第一摺動支持面6a1においては、第一中心線C1と、当該第一摺動支持面6a1との交点D1上にて、ラックバー3の外周面である円弧形状の凸面3bと外接される。
また、第二摺動支持面6a2においては、第二中心線C2と、当該第二摺動支持面6a2との交点D2上にて、ラックバー3の外周面である円弧形状の凸面3bと外接される。
The first sliding support surface 6a1 circumscribes the arcuate
Further, the second sliding support surface 6a2 circumscribes the arcuate
このように、本実施形態におけるラックガイド6においては、軸心Oに対して偏心した位置に曲率中心O1および曲率中心O2を各々有するとともに、曲率半径が互いに異なる第一摺動支持面6a1および第二摺動支持面6a2からなる摺動支持面6aによって、ラックバー3を、交点D1および交点D2の位置にて二点支持する構成となっている。
これにより、摺動支持面6aにおける、ラックバー3の円弧形状の凸面3bとの摺接領域が、線、または狭い帯状となるため、ラックバー3との摺動摩擦抵抗を、より小さくすることができる。
As described above, in the
As a result, the sliding contact area of the sliding
ラックガイド6は、ギアケース4の内部において、摺動支持面6aをラックバー3側に向けつつ、突出部位4aと同軸上に配設される。また、蓋部材7によって一端部を固定された圧縮コイルバネ8の他端部が、円筒状中空部6bを介して保持される。
こうして、ラックガイド6は、摺動支持面6aを介してラックバー3の凸面3bと接触しつつ、外周面6cを介して突出部位4aの内周部を軸心方向(本実施形態においては、上下方向)に摺動可能に配設される。この際、ラックガイド6は、圧縮コイルバネ8によって、常に、ラックバー3側に向かって付勢される。
The
Thus, the
ところで、図2に示すように、本実施形態においては、ラックバー3の凸面3bと接触し得る、ラックガイド6の摺動支持面6aの表面全体に対して、例えばパッド印刷やロールコートによって、樹脂コーティング被膜10の被覆を施すこととしている。
By the way, as shown in FIG. 2, in this embodiment, the entire surface of the sliding
ここで、樹脂コーティング被膜10は、フリクションの低減および耐磨耗性の向上を目的として被覆される被膜であって、数μmから数十μmの膜厚となるように形成される。
また、樹脂コーティング被膜10は、例えば、バインダー樹脂と固体潤滑剤、バインダー樹脂と硬質物、またはバインダー樹脂と固体潤滑剤と硬質物により構成される。
Here, the
The
バインダー樹脂は、主に結合剤として用いられるものであって、例えば、ポリアミドイミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエーテルエーテルケント樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂ポリアミド、およびエラストマーの中から選択された、少なくとも一種類以上のものを用いることができる。 The binder resin is mainly used as a binder. For example, a polyamide-imide resin, a polyimide resin, an epoxy resin, a phenol resin, a polyacetal resin, a polyether ether kent resin, a polyphenylene sulfide resin polyamide, and an elastomer are used. At least one kind selected from among them can be used.
固体潤滑剤は、主に摩擦抵抗の低減化を図るために用いられるものであって、なじみ性や非焼き付き性にすぐれており、微小な粉末となってバインダー樹脂内に含有される。
また、固体潤滑剤は、例えば、グラファイト、カーボン、二硫化モリブデン(MoS2)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、二硫化タングステン(WS2)、窒化硼素(h−BN)、およびSB203の中から選択された、少なくとも一種類以上のものを用いることができる。
The solid lubricant is mainly used to reduce the frictional resistance, has excellent conformability and non-seizure property, and is contained in the binder resin as a fine powder.
Solid lubricants are, for example, graphite, carbon, molybdenum disulfide (MoS 2 ), polytetrafluoroethylene (PTFE), tungsten disulfide (WS 2 ), boron nitride (h-BN), and SB203. At least one selected one can be used.
硬質物は、主に耐磨耗性の向上化を図るために用いられるものであって、ラックガイド6のビッカース硬さに比べて、より大きなビッカース硬さを有する物質によって構成される。例えば、ラックガイド6がアルミニウム合金(ビッカース硬さHV50〜100)によって構成されている場合、アルミナ(ビッカース硬さHV150)等の物質によって、硬質物を構成することとするのが望ましい。
また、硬質物は、例えば、炭化珪素(SiC)、アルミナ(AlO3)、窒化チタン(TiN)、窒化アルミニウム(AlN)、二酸化クロム(CrO2)、窒化珪素(Si3N4)、二酸化ジルコニウム(ZrO2)、およびリン化鉄(Fe3P)の中から選択された、少なくとも一種類以上のものを用いることができる。
The hard material is mainly used to improve wear resistance, and is made of a material having a larger Vickers hardness than the Vickers hardness of the
The hard material is, for example, silicon carbide (SiC), alumina (AlO 3 ), titanium nitride (TiN), aluminum nitride (AlN), chromium dioxide (CrO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), zirconium dioxide. At least one kind selected from (ZrO 2 ) and iron phosphide (Fe 3 P) can be used.
このように、樹脂コーティング被膜10は、図3に示すように、バインダー樹脂10aと、該バインダー樹脂10aに含有する固体潤滑剤(図示せず)および/または硬質物10bとを有して構成される。
この際、樹脂コーティング被膜10の表面上の構成(テクスチャー)としては、例えば、図3(a)に示すように、複数のドット状の硬質物10b・10b・・・が、バインダー樹脂10a上に無作為に分布する構成としてもよいし、または、図3(b)に示すように、複数本の帯状の硬質物10b・10b・・・が、バインダー樹脂10a上にて互いに格子状に交差して分布する構成としてもよいし、これら以外の他の構成としてもよい。
さらに、摺動支持面6aの表面に塗布された樹脂コーティング被膜10によって溝部を形成してもよいし、または、摺動支持面6a自身に溝加工を施し、当該溝形状に合わせて樹脂コーティング被膜10の被覆を施してもよい。
Thus, as shown in FIG. 3, the
At this time, as a structure (texture) on the surface of the
Further, the groove portion may be formed by the
以上のように、本実施形態においては、ラックガイド6の摺動支持面6aに対して、直接、樹脂コーティング被膜10の被覆を施すこととしている。
よって、図5に示すような、従来のラックピニオン式舵取り装置101に備えられるラックガイド106のように、ラックガイド本体106Aの摺動支持面に固着される摺動板片106Bを別途設ける必要もなく、部品点数の削減を図ることができる。
また、従来のラックガイド106の製造工程においては、摺動板片106Bの突起部106bを絞り成形するための工程や、ラックガイド本体106Aに対して前記突起部106bに対応する孔部106aを穿孔するための工程や、摺動板片106Bの突起部106bをラックガイド本体106Aの孔部106aに圧入嵌合するための工程等が必要であったが、本実施形態におけるラックガイド6の製造工程においては、これらの工程を行う必要がなく、ラックガイド6の摺動支持面6aに対して、樹脂コーティング被膜10を被覆する工程のみで足りる。
従って、本実施形態におけるラックガイド6によれば、製造コストの低減化を図ることができる。
As described above, in the present embodiment, the
Therefore, it is also necessary to separately provide a sliding
Further, in the conventional manufacturing process of the
Therefore, according to the
なお、ラックガイド6の配置位置については、本実施形態に限定されることなく、摺動支持面6aを介して、ラックバー3を、ピニオン2側に押圧しつつ支持可能である限り、当該ラックバー3の軸心方向に沿った何れに設けることとしてもよい。
The arrangement position of the
1 ラックピニオン式舵取り装置
2 ピニオン
2a ピニオン歯
3 ラックバー
3a ラック歯
3b 凸面
4 ギアケース
6 ラックガイド
6a 摺動支持面
10 樹脂コーティング被膜
10b 硬質物
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ラックバーにおける前記ラック歯が形成される側と反対側の凸面と、摺動可能に接触する凹面形状の摺動支持面を有し、
該摺動支持面は、一部または全面が樹脂コーティング被膜によって被覆される、
ことを特徴とするラックガイド。 A rack guide that supports a rack bar that meshes with a pinion pivotally supported by a gear case via rack teeth, and is movable in the axial direction.
A convex surface on the opposite side of the rack bar on which the rack teeth are formed, and a concave sliding support surface that is slidably in contact with the rack bar;
The sliding support surface is partially or entirely covered with a resin coating film.
A rack guide characterized by that.
ことを特徴とする、請求項1に記載のラックガイド。 The resin coating film has a solid lubricant and / or a hard material,
The rack guide according to claim 1, wherein:
ことを特徴とするラックピニオン式舵取り装置。
The rack guide according to claim 1 or claim 2 is provided.
A rack-and-pinion type steering device characterized by that.
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