JP3586905B2 - ラックピニオン式ステアリング装置用ラックガイド及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自動車等のラックピニオン式ステアリング装置において、特に、ラックバーを摺動自在に支持するラックガイド及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のラックピニオン式ステアリング装置は、一般に図１７に示すような構成を具備し、この従来のラックピニオン式ステアリング装置１は、ステアリング操作により回転されるように、ケーシング２内に軸受３及び４を介して回転自在に配されたピニオン５と、ピニオン５の回転により紙面に直交する方向に移動されるように、ピニオン５と噛合ったラック歯６を有する移動自在なラックバー７と、ラックバー７の移動を案内するように、ケーシング２内の横方向（ラックバー７の移動方向と直交する方向）に伸びる孔８に移動自在に配されて、ラックバー７を摺動自在に支持するラックガイド９と、ケーシング２及びラックガイド９間に配されて、ラックバー７のラック歯６をピニオン５に弾性的に押圧するコイルばね１０とを具備してなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような従来のラックピニオン式ステアリング装置１におけるラックガイド９は、一般に、焼結金属または合成樹脂等からなるが、焼結金属からなるラックガイド９は、衝撃荷重に対しては十分な機械的強度を有する反面、ラックバー７の摺動においては摺動摩擦抵抗が大きく、ステアリング系の効率を低下させ、操縦性に問題を残している。一方、合成樹脂からなるラックガイドは、ラックバーとの摺動においては摺動摩擦抵抗の低減を図ることができるが、衝撃荷重に対する機械的強度に劣ること、成形収縮等による寸法のバラツキを生じ、寸法精度よく成形し難く、かつ成形後の寸法精度を維持し難いこと、更にはケーシング内に組込まれた後、ステアリング装置の温度上昇による温度の影響を受けて熱膨張、収縮をきたし、熱変形、クリープ等を生じてラックバーを円滑に摺動自在に支持し難いこと、などの問題がある。
【０００４】
本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするとことは、軽量化及び低廉化を図ることができる上に、機械的強度が高く、ラックバーの摺動においても摺動摩擦抵抗の低減を図ることができ、加えて温度による悪影響を低減し得るラックピニオン式ステアリング装置用のラックガイド及びその製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば前記目的は、ステアリング操作により回転されるように、ケーシング内に回転自在に配されたピニオンと、このピニオンの回転により移動されるようにピニオンと噛合ったラック歯を有する移動自在なラックバーとを具備してなるラックピニオン式ステアリング装置において、ケーシング内でラックバーの移動を案内するようにラックバーを摺動自在に支持すると共に、ケーシング内に移動自在に配されて弾性押圧手段による付勢によりラックバーをピニオンに弾性的に押圧するために用いられるラックガイドであって、ラックガイドは、一方の面の一部に摺動層を有する板状部材を、該摺動層を外側にして成形してなると共に中空部を有したラックガイド本体と、このラックガイド本体とは別体であってラックガイド本体を補強する補強体とから成り、該ラックガイド本体は、ラックバーの背面に対応する凹状面部と、この凹状面部に位置せしめられた前記摺動層と、凹状面部から一体的に伸びた外側の円筒部と、凹状面部の中央に当該凹状面部から中空部に向かって一体的に伸びて形成されている中央の円筒部とを具備しており、補強体は、ラックガイド本体の中空部に装着されており、該ラックガイド本体の凹状面部の内面に当接して当該凹状面部を補強支持する凹面部を具備しており、この凹面部は、その中央に形成されていると共にラックガイド本体の中央の円筒部が嵌入される貫通孔の周りまで該ラックガイド本体の凹状面部の内面に当接して当該凹状面部を補強支持しており、前記凹状面部に位置する摺動層において、前記ラックバーを摺動自在に支持するようにしたラックピニオン式ステアリング装置用ラックガイドによって達成される。
【０００６】
また、本発明によれば前記目的は、ステアリング操作により回転されるように、ケーシング内に回転自在に配されたピニオンと、このピニオンの回転により移動されるようにピニオンと噛合ったラック歯を有する移動自在なラックバーとを具備してなるラックピニオン式ステアリング装置において、ケーシング内でラックバーの移動を案内するようにラックバーを摺動自在に支持すると共に、ケーシング内に移動自在に配されて弾性押圧手段による付勢によりラックバーをピニオンに弾性的に押圧するために用いられるラックガイドの製造方法であって、鋼板の一方の面の一部に多孔質焼結層を形成し、この焼結層に合成樹脂を含浸しかつ一部を該焼結層上に薄層として被着形成した摺動層を有する板状部材を、該摺動層を外側にして絞り加工及びプレス成形加工を施して、外側に摺動層を位置せしめた凹状面部と、この凹状面部から一体的に延びて内部に中空部を形成する外側の円筒部とを具備したラックガイド本体を形成する工程と、このラックガイド本体において凹状面部の中央に当該凹状面部から中空部に向かって一体的に伸びた中央の円筒部を形成する工程と、該ラックガイド本体の凹状面部背面に対応する凹面部とこの凹面部の中央に形成された貫通孔とを具備した補強体を、該凹面部をラックガイド本体の凹状面部背面に当接させて該ラックガイド本体の中空部に装着する工程とから成り、凹面部は、ラックガイド本体の中央の円筒部が嵌入された貫通孔の周りまで該ラックガイド本体の凹状面部背面に当接して当該凹状面部を補強支持しているラックピニオン式ステアリング装置用ラックガイドの製造方法によって達成される。
【０００７】
本発明において、板状部材の好ましい一例として、鋼薄板と、この薄鋼板上の一部に一体に被着形成された多孔質焼結金属層と、この焼結金属層に含浸されかつ一部が該焼結金属層上に薄層として一体に被着形成されており、ポリテトラフルオロエチレン樹脂若しくはポリアセタール樹脂又はこれに潤滑油剤を含有した含油ポリアセタール樹脂等の自己潤滑性、耐摩耗性に優れた合成樹脂からなる合成樹脂層とを具備した、一部に三層構造からなる摺動層を具備したものを挙げることができる。摺動層は、好ましい例では、平面形状が略円形又は長方形をなしているが、これに限定されず、例えば楕円形又は正方形等であってもよい。
【０００８】
本発明の製造方法では、板状部材に対して、摺動層を外側にして絞り加工が施されて、ラックバーの背面に対応する凹状面部と、この凹状面部に位置せしめられた摺動層と、凹状面部から一体的に延びて内部に中空部を形成する外側の円筒部と、凹状面部の中央に当該凹状面部から中空部に向かって一体的に伸びて形成されている中央の円筒部とを具備したラックガイド本体が形成される。平面形状が略円形又は略楕円形をなす摺動層を具備した板状部材に対して、絞り加工が施された場合は、摺動層は凹状面部のほぼ全面にわたって位置せしめられ、また平面形状が長方形をなす摺動層を具備した板状部材を使用して絞り加工が施された場合は、摺動層は凹状面部に沿って短冊状に位置せしめられる。
【０００９】
ラックガイド本体を形成する上記摺動層を具備した板状部材としては、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ、ＳＰＣＤ、ＳＰＣＥ、ＳＰＣＵ：ＪＩＳ Ｇ ３１４１）などが用いられ、その厚さとしては０．６０ｍｍから３．２０ｍｍのものを、好ましくは０．６０ｍｍから２．６０ｍｍのものを、更に好ましくは０．６０ｍｍから１．６０ｍｍのものを挙げることができる。
【０００１０】
摺動層の表面は、ラックバー背面の円弧状面とのその摺接位置がラックガイド本体の軸心を通りかつラックバーの移動方向に対して直交する中心線に関して対称に配され、前記中心線を基準として前記軸心周りでそれぞれ３０度から６０度の間の角度範囲内にあるように、その曲率中心が前記中心線に関して両側に対称に変位され、かつその曲率半径がラックバー背面の円弧状面の曲率半径よりも大きく設定された曲面状に形成されていることが好ましい。
【００１１】
本発明に従う補強体としては、凹面部から一体的に延びた筒部を更に具備して、板金材又は合成樹脂から一体成形されたものであってもよい。
【０００１２】
尚、ラックピニオン式ステアリング装置に用いる弾性押圧手段としては、ケーシングと補強体との間に配されたコイルばねを具備したものを好ましい例として挙げることができ、ここで、凹面部にコイルばねの一端を当接させ、補強体の凹面部をコイルばねのばね受けとして機能させてもよい。
【０００１３】
【作用】
本発明のラックピニオン式ステアリング装置では、ステアリングコラムが回転されると、ピニオンもまた回転され、このピニオンの回転によりラックバーが移動され、これにより操舵がなされる。ラックバーの移動において、弾性押圧手段に弾性的に押圧されたラックガイドは、ラックバーの歯をピニオンに押し付けてラックバーを摺動自在に支持し、而してバックラッシュを常に最小にしてラックバーとピニオンとの噛合を確保すると共に、ラックバーの移動を案内する。そして、本発明では、ラックガイド本体が板状部材から中空体状に一体成形され、補強体により補強されているため、軽量化を図ることができる上、機械的強度を十分に維持し得ることになり、そして、凹状面部に位置する摺動層において、ラックバーを摺動自在に支持するようになっているため、低摩擦抵抗をもってラックバーの移動が案内される。
【００１４】
つぎに、本発明を、図に示す好ましい具体例に基づいて更に詳細に説明する。尚、本発明はこれら具体例に何等限定されないのである。
【００１５】
【具体例】
図１に示すラックバー７を摺動自在に支持する本例のラックガイド２１は、図１７に示す従来のラックピニオン式ステアリング装置１におけるラックガイド９に代えて用いるようにしたものであって、図１から図５において、ラックガイド２１は、図６及び図７に示す一方の面の一部に摺動層Ａを有する板状部材Ｂ、具体的には板厚１．００ｍｍの楕円板状の薄鋼板Ｃと、薄鋼板Ｃの上面の一部に一体に被着形成された厚さ０．３０ｍｍの略楕円形をなす多孔質焼結金属層Ｄと、焼結金属層Ｄに含浸され且つその一部が焼結金属層Ｄ上に厚さ０．０３ｍｍの薄層に形成されたポリテトラフルオロエチレン樹脂を主体とする合成樹脂層Ｅの三層構造からなる摺動層Ａを有する板状部材Ｂに、外側に摺動層Ａを配して、図８に示すように一次絞り加工、図９に示すように二次絞り加工及び図１０に示すようにプレス成形加工をそれぞれ施して一体成形して形成した内部に中空部２２を有するラックガイド本体２３と、ラックガイド本体２３とは別体であってラックガイド本体２３を補強する補強体２４とを具備している。
【００１６】
ラックガイド本体２３は、ラックバー７の背面に対応する凹状面部２５と、凹状面部２５から一体的にラックバー７の軸心２６に直交して延びた外側の円筒部２７と、円筒部２７から一体的に内方に折り曲げられた環状の係止部２８とを具備しており、凹状面部２５の表面には、当該表面のほぼ全面にわたって摺動層Ａが位置せしめられている。
【００１７】
尚、凹状面部２５の中央には、貫通孔２９を規定する中央の円筒部３０が凹状面部２５から中空部２２に向かって一体的に形成されており、円筒部３０は、板状部材Ｂに対する図１０に示すプレス成形加工後、凹状面部２５の中央にバーリング加工を施して形成する。
【００１８】
補強体２４は、板厚１．５０ｍｍの鋼板から絞り加工により一体成形されて、ラックガイド本体２３の中空部２２に装着されており、ラックガイド本体２３の凹状面部２５の背面に当接して凹状面部２５を補強支持する凹面部３１と、凹面部３１から一体的にラックバー７の軸心２６に直交して延びて形成された一対の側壁部３２及び３３と、一対の側壁部３２及び３３から一体的に延びたバネ座用の上壁部３４と、上壁部３４から一体的にラックバー７の軸心２６に直交して延びた円筒部３５と、円筒部３５から一体的に外方に折り曲げられた環状の係合部３６とを具備しており、凹面部３１の中央には、円筒部３０が嵌入される貫通孔３７が穴明け加工により形成されている。補強体２４は、凹面部３１をラックガイド本体２３の凹状面部２５背面に当接させてラックガイド本体２３の中空部２２に装着され、次いでラックガイド本体２３の円筒部２７が内方に折り曲げられて形成される係止部２８によって環状の係合部３６が係止されて、ラックガイド本体２３と一体化されており、而して、凹面部３１は、その中央に形成されていると共にラックガイド本体２３の円筒部３０が嵌入される貫通孔３７の周りまで該ラックガイド本体２３の凹状面部２５の内面（背面）に当接して当該凹状面部２５を補強支持している。
【００１９】
尚、弾性押圧手段としては、図１７に示す従来のコイルばね１０を、ケーシング２と補強体２４の上壁部３４との間に配されて用いられてもよく、この場合、補強体２４の上壁部３４はコイルばね１０のばね受けともなっている。
【００２０】
以上のようなラックガイド２１を具備するラックピニオン式ステアリング装置では、ステアリング操作によるピニオンの回転によりラックバー７がＸ方向に移動され、これにより操舵がなされる。ラックバー７の移動において、コイルばねに弾性的の押圧されたラックガイド２１は、歯６をピニオンに押し付けてラックバー７を摺動自在に支持し、而してバックラッシュを常に最小にしてラックバー７の歯６とピニオンとの噛合を確保すると共に、ラックバー７のＸ方向の移動を案内する。
【００２１】
そして、本例のラックガイド２１では、ラックガイド本体２３が板状部材Ｂから一体成形され、補強体２４により補強されているため、軽量化を図ることができる上、機械的強度を十分に維持し得る。しかも、本例の補強体２４では、その凹面部３１がラックガイド本体２３の摺動層Ａのラックバー７との摺動面にまで延びて形成されているため、最も負荷がかかる凹状面部２５における摺動層Ａの摺動面をしっかりと補強することができ、凹状面部２５が変形したりする虞がない。
【００２２】
図１１は、ラックガイド本体２３の摺動層Ａを含む凹状面部２５の他の具体例を示すもので、本具体例では、摺動層Ａの表面５０は、表面５０とラックバー７背面の円弧状面５１との摺接位置５２及び５３がラックガイド本体２３の軸心２６（Ｏ）を通りかつラックバー７の移動方向Ｘに対して直交する中心線５４に関して対称に配され、中心線５４を基準として軸心２６周りでそれぞれ３０度から６０度の間の角度θの範囲内にあるように、表面５０の曲率中心Ｏ１及びＯ２が中心線５４に関して両側に対称に変位され、かつ表面５０の中心線５４に関して両側の曲率半径Ｒ１及びＲ１がラックバー７背面の曲率中心２６（Ｏ）を有する円弧状面５１の曲率半径Ｒ２よりも大きく設定された曲面状に形成されている。このように、摺動層Ａの表面５０とラックバー７背面との摺接位置５２及び５３を、帯状または線状領域とすることにより、両者間の摺動摩擦抵抗を低減し得るので好ましい。
【００２３】
図１２及び図１３は上述した板状部材からなる補強体２４に代えて、硬質の合成樹脂で一体成形された補強体６１を示す。本例の補強体６１は、ラックガイド本体２３の凹状面部２５背面に対応する凹面部６２と、凹面部６２から一体的に延びて形成された円筒部６３とを具備している。本例の補強体６１を用いてラックガイドを構成すると、更に軽量化を図り得ると共に製造が容易となり、低価格化を期待し得る。
【００２４】
図１４は、ラックガイド本体の好ましい他の具体例を示すもので、ラックバー７を摺接自在に支持するラックガイド７１は、図１５及び図１６に示す一方の面の一部に長方形の摺動層Ａを有する板状部材Ｂ、具体的には板厚１．００ｍｍの円板状の薄鋼板Ｃと，薄鋼板Ｃの上面の一部に一体に被着形成された厚さ０．３０ｍｍの長方形をなす多孔質焼結金属層Ｄと，焼結金属層Ｄに含浸され且つその一部が焼結金属層上に厚さ０．０３ｍｍの薄層に形成されたポリテトラフルオロエチレン樹脂を主体とする合成樹脂層Ｅの三層構造からなる摺動層Ａを有する板状部材Ｂに、外側に摺動層Ａを配して、前述した具体例と同様に一次絞り加工、二次絞り加工及びプレス成形加工を施して一体成形して形成した内部に中空部を有するラックガイド本体７３と、ラックガイド本体７３とは別体であってラックガイド本体７３を補強する補強体２４又は６１（図１又は図１２を参照）とを具備している。本例のラックガイド本体７３においては、凹状面部７４の表面に凹状面部７４に沿って短冊状に摺動層Ａが位置せしめられている。
【００２５】
ラックガイド７１でも、前述のラックガイド２１等と同様に、軽量化を図ることができる上、機械的強度を十分に維持し得る。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように本発明では、軽量化及び低廉化を図ることができる上に、機械的強度が高く、ラックバーの摺動においても摺動摩擦抵抗の低減を図ることができ、加えて温度による悪影響を低減し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい一具体例であって、図３に示すＩ−Ｉ線断面図である。
【図２】図１に示す具体例のＰ部の拡大断面説明図である。
【図３】図１に示す具体例の平面図である。
【図４】図１に示す具体例の斜視図である。
【図５】図１に示す具体例の補強体の斜視図である。
【図６】図１に示す具体例の製造方法の説明図である。
【図７】図１に示す具体例の製造方法の説明図である。
【図８】図１に示す具体例の製造方法の説明図である。
【図９】図１に示す具体例の製造方法の説明図である。
【図１０】図１に示す具体例の製造方法の説明図である。
【図１１】本発明の好ましい他の具体例の断面図である。
【図１２】本発明の好ましい更に他の具体例の断面図である。
【図１３】図１３に示す具体例のＱ部の拡大断面説明図である。
【図１４】本発明の好ましい更に他の具体例の平面図である。
【図１５】図１４に示す具体例の製造方法の説明図である。
【図１６】図１４に示す具体例の製造方法の説明図である。
【図１７】従来のラックピニオン式ステアリング装置の説明図である。
【符号の説明】
２１ ラックガイド
２３ ラックガイド本体
２４ 補強体
Ａ 摺動層
【産業上の利用分野】
本発明は、自動車等のラックピニオン式ステアリング装置において、特に、ラックバーを摺動自在に支持するラックガイド及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のラックピニオン式ステアリング装置は、一般に図１７に示すような構成を具備し、この従来のラックピニオン式ステアリング装置１は、ステアリング操作により回転されるように、ケーシング２内に軸受３及び４を介して回転自在に配されたピニオン５と、ピニオン５の回転により紙面に直交する方向に移動されるように、ピニオン５と噛合ったラック歯６を有する移動自在なラックバー７と、ラックバー７の移動を案内するように、ケーシング２内の横方向（ラックバー７の移動方向と直交する方向）に伸びる孔８に移動自在に配されて、ラックバー７を摺動自在に支持するラックガイド９と、ケーシング２及びラックガイド９間に配されて、ラックバー７のラック歯６をピニオン５に弾性的に押圧するコイルばね１０とを具備してなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような従来のラックピニオン式ステアリング装置１におけるラックガイド９は、一般に、焼結金属または合成樹脂等からなるが、焼結金属からなるラックガイド９は、衝撃荷重に対しては十分な機械的強度を有する反面、ラックバー７の摺動においては摺動摩擦抵抗が大きく、ステアリング系の効率を低下させ、操縦性に問題を残している。一方、合成樹脂からなるラックガイドは、ラックバーとの摺動においては摺動摩擦抵抗の低減を図ることができるが、衝撃荷重に対する機械的強度に劣ること、成形収縮等による寸法のバラツキを生じ、寸法精度よく成形し難く、かつ成形後の寸法精度を維持し難いこと、更にはケーシング内に組込まれた後、ステアリング装置の温度上昇による温度の影響を受けて熱膨張、収縮をきたし、熱変形、クリープ等を生じてラックバーを円滑に摺動自在に支持し難いこと、などの問題がある。
【０００４】
本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするとことは、軽量化及び低廉化を図ることができる上に、機械的強度が高く、ラックバーの摺動においても摺動摩擦抵抗の低減を図ることができ、加えて温度による悪影響を低減し得るラックピニオン式ステアリング装置用のラックガイド及びその製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば前記目的は、ステアリング操作により回転されるように、ケーシング内に回転自在に配されたピニオンと、このピニオンの回転により移動されるようにピニオンと噛合ったラック歯を有する移動自在なラックバーとを具備してなるラックピニオン式ステアリング装置において、ケーシング内でラックバーの移動を案内するようにラックバーを摺動自在に支持すると共に、ケーシング内に移動自在に配されて弾性押圧手段による付勢によりラックバーをピニオンに弾性的に押圧するために用いられるラックガイドであって、ラックガイドは、一方の面の一部に摺動層を有する板状部材を、該摺動層を外側にして成形してなると共に中空部を有したラックガイド本体と、このラックガイド本体とは別体であってラックガイド本体を補強する補強体とから成り、該ラックガイド本体は、ラックバーの背面に対応する凹状面部と、この凹状面部に位置せしめられた前記摺動層と、凹状面部から一体的に伸びた外側の円筒部と、凹状面部の中央に当該凹状面部から中空部に向かって一体的に伸びて形成されている中央の円筒部とを具備しており、補強体は、ラックガイド本体の中空部に装着されており、該ラックガイド本体の凹状面部の内面に当接して当該凹状面部を補強支持する凹面部を具備しており、この凹面部は、その中央に形成されていると共にラックガイド本体の中央の円筒部が嵌入される貫通孔の周りまで該ラックガイド本体の凹状面部の内面に当接して当該凹状面部を補強支持しており、前記凹状面部に位置する摺動層において、前記ラックバーを摺動自在に支持するようにしたラックピニオン式ステアリング装置用ラックガイドによって達成される。
【０００６】
また、本発明によれば前記目的は、ステアリング操作により回転されるように、ケーシング内に回転自在に配されたピニオンと、このピニオンの回転により移動されるようにピニオンと噛合ったラック歯を有する移動自在なラックバーとを具備してなるラックピニオン式ステアリング装置において、ケーシング内でラックバーの移動を案内するようにラックバーを摺動自在に支持すると共に、ケーシング内に移動自在に配されて弾性押圧手段による付勢によりラックバーをピニオンに弾性的に押圧するために用いられるラックガイドの製造方法であって、鋼板の一方の面の一部に多孔質焼結層を形成し、この焼結層に合成樹脂を含浸しかつ一部を該焼結層上に薄層として被着形成した摺動層を有する板状部材を、該摺動層を外側にして絞り加工及びプレス成形加工を施して、外側に摺動層を位置せしめた凹状面部と、この凹状面部から一体的に延びて内部に中空部を形成する外側の円筒部とを具備したラックガイド本体を形成する工程と、このラックガイド本体において凹状面部の中央に当該凹状面部から中空部に向かって一体的に伸びた中央の円筒部を形成する工程と、該ラックガイド本体の凹状面部背面に対応する凹面部とこの凹面部の中央に形成された貫通孔とを具備した補強体を、該凹面部をラックガイド本体の凹状面部背面に当接させて該ラックガイド本体の中空部に装着する工程とから成り、凹面部は、ラックガイド本体の中央の円筒部が嵌入された貫通孔の周りまで該ラックガイド本体の凹状面部背面に当接して当該凹状面部を補強支持しているラックピニオン式ステアリング装置用ラックガイドの製造方法によって達成される。
【０００７】
本発明において、板状部材の好ましい一例として、鋼薄板と、この薄鋼板上の一部に一体に被着形成された多孔質焼結金属層と、この焼結金属層に含浸されかつ一部が該焼結金属層上に薄層として一体に被着形成されており、ポリテトラフルオロエチレン樹脂若しくはポリアセタール樹脂又はこれに潤滑油剤を含有した含油ポリアセタール樹脂等の自己潤滑性、耐摩耗性に優れた合成樹脂からなる合成樹脂層とを具備した、一部に三層構造からなる摺動層を具備したものを挙げることができる。摺動層は、好ましい例では、平面形状が略円形又は長方形をなしているが、これに限定されず、例えば楕円形又は正方形等であってもよい。
【０００８】
本発明の製造方法では、板状部材に対して、摺動層を外側にして絞り加工が施されて、ラックバーの背面に対応する凹状面部と、この凹状面部に位置せしめられた摺動層と、凹状面部から一体的に延びて内部に中空部を形成する外側の円筒部と、凹状面部の中央に当該凹状面部から中空部に向かって一体的に伸びて形成されている中央の円筒部とを具備したラックガイド本体が形成される。平面形状が略円形又は略楕円形をなす摺動層を具備した板状部材に対して、絞り加工が施された場合は、摺動層は凹状面部のほぼ全面にわたって位置せしめられ、また平面形状が長方形をなす摺動層を具備した板状部材を使用して絞り加工が施された場合は、摺動層は凹状面部に沿って短冊状に位置せしめられる。
【０００９】
ラックガイド本体を形成する上記摺動層を具備した板状部材としては、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ、ＳＰＣＤ、ＳＰＣＥ、ＳＰＣＵ：ＪＩＳ Ｇ ３１４１）などが用いられ、その厚さとしては０．６０ｍｍから３．２０ｍｍのものを、好ましくは０．６０ｍｍから２．６０ｍｍのものを、更に好ましくは０．６０ｍｍから１．６０ｍｍのものを挙げることができる。
【０００１０】
摺動層の表面は、ラックバー背面の円弧状面とのその摺接位置がラックガイド本体の軸心を通りかつラックバーの移動方向に対して直交する中心線に関して対称に配され、前記中心線を基準として前記軸心周りでそれぞれ３０度から６０度の間の角度範囲内にあるように、その曲率中心が前記中心線に関して両側に対称に変位され、かつその曲率半径がラックバー背面の円弧状面の曲率半径よりも大きく設定された曲面状に形成されていることが好ましい。
【００１１】
本発明に従う補強体としては、凹面部から一体的に延びた筒部を更に具備して、板金材又は合成樹脂から一体成形されたものであってもよい。
【０００１２】
尚、ラックピニオン式ステアリング装置に用いる弾性押圧手段としては、ケーシングと補強体との間に配されたコイルばねを具備したものを好ましい例として挙げることができ、ここで、凹面部にコイルばねの一端を当接させ、補強体の凹面部をコイルばねのばね受けとして機能させてもよい。
【０００１３】
【作用】
本発明のラックピニオン式ステアリング装置では、ステアリングコラムが回転されると、ピニオンもまた回転され、このピニオンの回転によりラックバーが移動され、これにより操舵がなされる。ラックバーの移動において、弾性押圧手段に弾性的に押圧されたラックガイドは、ラックバーの歯をピニオンに押し付けてラックバーを摺動自在に支持し、而してバックラッシュを常に最小にしてラックバーとピニオンとの噛合を確保すると共に、ラックバーの移動を案内する。そして、本発明では、ラックガイド本体が板状部材から中空体状に一体成形され、補強体により補強されているため、軽量化を図ることができる上、機械的強度を十分に維持し得ることになり、そして、凹状面部に位置する摺動層において、ラックバーを摺動自在に支持するようになっているため、低摩擦抵抗をもってラックバーの移動が案内される。
【００１４】
つぎに、本発明を、図に示す好ましい具体例に基づいて更に詳細に説明する。尚、本発明はこれら具体例に何等限定されないのである。
【００１５】
【具体例】
図１に示すラックバー７を摺動自在に支持する本例のラックガイド２１は、図１７に示す従来のラックピニオン式ステアリング装置１におけるラックガイド９に代えて用いるようにしたものであって、図１から図５において、ラックガイド２１は、図６及び図７に示す一方の面の一部に摺動層Ａを有する板状部材Ｂ、具体的には板厚１．００ｍｍの楕円板状の薄鋼板Ｃと、薄鋼板Ｃの上面の一部に一体に被着形成された厚さ０．３０ｍｍの略楕円形をなす多孔質焼結金属層Ｄと、焼結金属層Ｄに含浸され且つその一部が焼結金属層Ｄ上に厚さ０．０３ｍｍの薄層に形成されたポリテトラフルオロエチレン樹脂を主体とする合成樹脂層Ｅの三層構造からなる摺動層Ａを有する板状部材Ｂに、外側に摺動層Ａを配して、図８に示すように一次絞り加工、図９に示すように二次絞り加工及び図１０に示すようにプレス成形加工をそれぞれ施して一体成形して形成した内部に中空部２２を有するラックガイド本体２３と、ラックガイド本体２３とは別体であってラックガイド本体２３を補強する補強体２４とを具備している。
【００１６】
ラックガイド本体２３は、ラックバー７の背面に対応する凹状面部２５と、凹状面部２５から一体的にラックバー７の軸心２６に直交して延びた外側の円筒部２７と、円筒部２７から一体的に内方に折り曲げられた環状の係止部２８とを具備しており、凹状面部２５の表面には、当該表面のほぼ全面にわたって摺動層Ａが位置せしめられている。
【００１７】
尚、凹状面部２５の中央には、貫通孔２９を規定する中央の円筒部３０が凹状面部２５から中空部２２に向かって一体的に形成されており、円筒部３０は、板状部材Ｂに対する図１０に示すプレス成形加工後、凹状面部２５の中央にバーリング加工を施して形成する。
【００１８】
補強体２４は、板厚１．５０ｍｍの鋼板から絞り加工により一体成形されて、ラックガイド本体２３の中空部２２に装着されており、ラックガイド本体２３の凹状面部２５の背面に当接して凹状面部２５を補強支持する凹面部３１と、凹面部３１から一体的にラックバー７の軸心２６に直交して延びて形成された一対の側壁部３２及び３３と、一対の側壁部３２及び３３から一体的に延びたバネ座用の上壁部３４と、上壁部３４から一体的にラックバー７の軸心２６に直交して延びた円筒部３５と、円筒部３５から一体的に外方に折り曲げられた環状の係合部３６とを具備しており、凹面部３１の中央には、円筒部３０が嵌入される貫通孔３７が穴明け加工により形成されている。補強体２４は、凹面部３１をラックガイド本体２３の凹状面部２５背面に当接させてラックガイド本体２３の中空部２２に装着され、次いでラックガイド本体２３の円筒部２７が内方に折り曲げられて形成される係止部２８によって環状の係合部３６が係止されて、ラックガイド本体２３と一体化されており、而して、凹面部３１は、その中央に形成されていると共にラックガイド本体２３の円筒部３０が嵌入される貫通孔３７の周りまで該ラックガイド本体２３の凹状面部２５の内面（背面）に当接して当該凹状面部２５を補強支持している。
【００１９】
尚、弾性押圧手段としては、図１７に示す従来のコイルばね１０を、ケーシング２と補強体２４の上壁部３４との間に配されて用いられてもよく、この場合、補強体２４の上壁部３４はコイルばね１０のばね受けともなっている。
【００２０】
以上のようなラックガイド２１を具備するラックピニオン式ステアリング装置では、ステアリング操作によるピニオンの回転によりラックバー７がＸ方向に移動され、これにより操舵がなされる。ラックバー７の移動において、コイルばねに弾性的の押圧されたラックガイド２１は、歯６をピニオンに押し付けてラックバー７を摺動自在に支持し、而してバックラッシュを常に最小にしてラックバー７の歯６とピニオンとの噛合を確保すると共に、ラックバー７のＸ方向の移動を案内する。
【００２１】
そして、本例のラックガイド２１では、ラックガイド本体２３が板状部材Ｂから一体成形され、補強体２４により補強されているため、軽量化を図ることができる上、機械的強度を十分に維持し得る。しかも、本例の補強体２４では、その凹面部３１がラックガイド本体２３の摺動層Ａのラックバー７との摺動面にまで延びて形成されているため、最も負荷がかかる凹状面部２５における摺動層Ａの摺動面をしっかりと補強することができ、凹状面部２５が変形したりする虞がない。
【００２２】
図１１は、ラックガイド本体２３の摺動層Ａを含む凹状面部２５の他の具体例を示すもので、本具体例では、摺動層Ａの表面５０は、表面５０とラックバー７背面の円弧状面５１との摺接位置５２及び５３がラックガイド本体２３の軸心２６（Ｏ）を通りかつラックバー７の移動方向Ｘに対して直交する中心線５４に関して対称に配され、中心線５４を基準として軸心２６周りでそれぞれ３０度から６０度の間の角度θの範囲内にあるように、表面５０の曲率中心Ｏ１及びＯ２が中心線５４に関して両側に対称に変位され、かつ表面５０の中心線５４に関して両側の曲率半径Ｒ１及びＲ１がラックバー７背面の曲率中心２６（Ｏ）を有する円弧状面５１の曲率半径Ｒ２よりも大きく設定された曲面状に形成されている。このように、摺動層Ａの表面５０とラックバー７背面との摺接位置５２及び５３を、帯状または線状領域とすることにより、両者間の摺動摩擦抵抗を低減し得るので好ましい。
【００２３】
図１２及び図１３は上述した板状部材からなる補強体２４に代えて、硬質の合成樹脂で一体成形された補強体６１を示す。本例の補強体６１は、ラックガイド本体２３の凹状面部２５背面に対応する凹面部６２と、凹面部６２から一体的に延びて形成された円筒部６３とを具備している。本例の補強体６１を用いてラックガイドを構成すると、更に軽量化を図り得ると共に製造が容易となり、低価格化を期待し得る。
【００２４】
図１４は、ラックガイド本体の好ましい他の具体例を示すもので、ラックバー７を摺接自在に支持するラックガイド７１は、図１５及び図１６に示す一方の面の一部に長方形の摺動層Ａを有する板状部材Ｂ、具体的には板厚１．００ｍｍの円板状の薄鋼板Ｃと，薄鋼板Ｃの上面の一部に一体に被着形成された厚さ０．３０ｍｍの長方形をなす多孔質焼結金属層Ｄと，焼結金属層Ｄに含浸され且つその一部が焼結金属層上に厚さ０．０３ｍｍの薄層に形成されたポリテトラフルオロエチレン樹脂を主体とする合成樹脂層Ｅの三層構造からなる摺動層Ａを有する板状部材Ｂに、外側に摺動層Ａを配して、前述した具体例と同様に一次絞り加工、二次絞り加工及びプレス成形加工を施して一体成形して形成した内部に中空部を有するラックガイド本体７３と、ラックガイド本体７３とは別体であってラックガイド本体７３を補強する補強体２４又は６１（図１又は図１２を参照）とを具備している。本例のラックガイド本体７３においては、凹状面部７４の表面に凹状面部７４に沿って短冊状に摺動層Ａが位置せしめられている。
【００２５】
ラックガイド７１でも、前述のラックガイド２１等と同様に、軽量化を図ることができる上、機械的強度を十分に維持し得る。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように本発明では、軽量化及び低廉化を図ることができる上に、機械的強度が高く、ラックバーの摺動においても摺動摩擦抵抗の低減を図ることができ、加えて温度による悪影響を低減し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい一具体例であって、図３に示すＩ−Ｉ線断面図である。
【図２】図１に示す具体例のＰ部の拡大断面説明図である。
【図３】図１に示す具体例の平面図である。
【図４】図１に示す具体例の斜視図である。
【図５】図１に示す具体例の補強体の斜視図である。
【図６】図１に示す具体例の製造方法の説明図である。
【図７】図１に示す具体例の製造方法の説明図である。
【図８】図１に示す具体例の製造方法の説明図である。
【図９】図１に示す具体例の製造方法の説明図である。
【図１０】図１に示す具体例の製造方法の説明図である。
【図１１】本発明の好ましい他の具体例の断面図である。
【図１２】本発明の好ましい更に他の具体例の断面図である。
【図１３】図１３に示す具体例のＱ部の拡大断面説明図である。
【図１４】本発明の好ましい更に他の具体例の平面図である。
【図１５】図１４に示す具体例の製造方法の説明図である。
【図１６】図１４に示す具体例の製造方法の説明図である。
【図１７】従来のラックピニオン式ステアリング装置の説明図である。
【符号の説明】
２１ ラックガイド
２３ ラックガイド本体
２４ 補強体
Ａ 摺動層
Claims (15)
- ステアリング操作により回転されるように、ケーシング内に回転自在に配されたピニオンと、このピニオンの回転により移動されるようにピニオンと噛合ったラック歯を有する移動自在なラックバーとを具備してなるラックピニオン式ステアリング装置において、ケーシング内でラックバーの移動を案内するようにラックバーを摺動自在に支持すると共に、ケーシング内に移動自在に配されて弾性押圧手段による付勢によりラックバーをピニオンに弾性的に押圧するために用いられるラックガイドであって、ラックガイドは、一方の面の一部に摺動層を有する板状部材を、該摺動層を外側にして成形してなると共に中空部を有したラックガイド本体と、このラックガイド本体とは別体であってラックガイド本体を補強する補強体とから成り、該ラックガイド本体は、ラックバーの背面に対応する凹状面部と、この凹状面部に位置せしめられた前記摺動層と、凹状面部から一体的に伸びた外側の円筒部と、凹状面部の中央に当該凹状面部から中空部に向かって一体的に伸びて形成されている中央の円筒部とを具備しており、補強体は、ラックガイド本体の中空部に装着されており、該ラックガイド本体の凹状面部の内面に当接して当該凹状面部を補強支持する凹面部を具備しており、この凹面部は、その中央に形成されていると共にラックガイド本体の中央の円筒部が嵌入される貫通孔の周りまで該ラックガイド本体の凹状面部の内面に当接して当該凹状面部を補強支持しており、摺動層の表面は、ラックバー背面の円弧状面とのその摺接位置がラックガイド本体の軸心を通りかつラックバーの移動方向に対して直交する中心線に関して対称に配され、前記中心線を基準として前記軸心周りでそれぞれ３０度から６０度の間の角度範囲内にあるように、その曲率中心が前記中心線に関して両側に対称に変位され、かつ中心線に関して両側のその曲率半径がラックバー背面の円弧状面の曲率半径よりも大きく設定された曲面状に形成されており、前記凹状面部に位置する摺動層において、前記ラックバーを摺動自在に支持するようにしたラックピニオン式ステアリング装置用ラックガイド。
- 摺動層は、平面形状が略円形をなして、ラックガイド本体の凹状面部のほぼ全面にわたって設けられている、請求項１に記載のラックピニオン式ステアリング装置用ラックガイド。
- 摺動層は、平面形状が長方形をなして、ラックガイド本体の凹状面部に沿って短冊状に位置せしめられている、請求項１に記載のラックピニオン式ステアリング装置用ラックガイド。
- ステアリング操作により回転されるように、ケーシング内に回転自在に配されたピニオンと、このピニオンの回転により移動されるようにピニオンと噛合ったラック歯を有する移動自在なラックバーとを具備してなるラックピニオン式ステアリング装置において、ケーシング内でラックバーの移動を案内するようにラックバーを摺動自在に支持すると共に、ケーシング内に移動自在に配されて弾性押圧手段による付勢によりラックバーをピニオンに弾性的に押圧するために用いられるラックガイドであって、ラックガイドは、一方の面の一部に摺動層を有する板状部材を、該摺動層を外側にして成形してなると共に中空部を有したラックガイド本体と、このラックガイド本体とは別体であってラックガイド本体を補強する補強体とから成り、該ラックガイド本体は、ラックバーの背面に対応する凹状面部と、この凹状面部に位置せしめられた前記摺動層と、凹状面部から一体的に伸びた外側の円筒部と、凹状面部の中央に当該凹状面部から中空部に向かって一体的に伸びて形成されている中央の円筒部とを具備しており、補強体は、ラックガイド本体の中空部に装着されており、該ラックガイド本体の凹状面部の内面に当接して当該凹状面部を補強支持する凹面部を具備しており、この凹面部は、その中央に形成されていると共にラックガイド本体の中央の円筒部が嵌入される貫通孔の周りまで該ラックガイド本体の凹状面部の内面に当接して当該凹状面部を補強支持しており、摺動層は、平面形状が略円形をなして、ラックガイド本体の凹状面部のほぼ全面にわたって設けられており、前記凹状面部に位置する摺動層において、前記ラックバーを摺動自在に支持するようにしたラックピニオン式ステアリング装置用ラックガイド。
- ステアリング操作により回転されるように、ケーシング内に回転自在 に配されたピニオンと、このピニオンの回転により移動されるようにピニオンと噛合ったラック歯を有する移動自在なラックバーとを具備してなるラックピニオン式ステアリング装置において、ケーシング内でラックバーの移動を案内するようにラックバーを摺動自在に支持すると共に、ケーシング内に移動自在に配されて弾性押圧手段による付勢によりラックバーをピニオンに弾性的に押圧するために用いられるラックガイドであって、ラックガイドは、一方の面の一部に摺動層を有する板状部材を、該摺動層を外側にして成形してなると共に中空部を有したラックガイド本体と、このラックガイド本体とは別体であってラックガイド本体を補強する補強体とから成り、該ラックガイド本体は、ラックバーの背面に対応する凹状面部と、この凹状面部に位置せしめられた前記摺動層と、凹状面部から一体的に伸びた外側の円筒部と、凹状面部の中央に当該凹状面部から中空部に向かって一体的に伸びて形成されている中央の円筒部とを具備しており、補強体は、ラックガイド本体の中空部に装着されており、該ラックガイド本体の凹状面部の内面に当接して当該凹状面部を補強支持する凹面部を具備しており、この凹面部は、その中央に形成されていると共にラックガイド本体の中央の円筒部が嵌入される貫通孔の周りまで該ラックガイド本体の凹状面部の内面に当接して当該凹状面部を補強支持しており、摺動層は、平面形状が長方形をなして、ラックガイド本体の凹状面部に沿って短冊状に位置せしめられており、前記凹状面部に位置する摺動層において、前記ラックバーを摺動自在に支持するようにしたラックピニオン式ステアリング装置用ラックガイド。
- 摺動層は、多孔質焼結金属層と、この焼結金属層に含浸されかつ一部が焼結金属層上に薄層として被着形成された合成樹脂層とからなる、請求項１から５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用ラックガイド。
- 合成樹脂層を形成する合成樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン樹脂若しくはポリアセタール樹脂又はこれに潤滑油剤を含有した含油ポリアセタール樹脂からなる、請求項６に記載のラックピニオン式ステアリング装置用ラックガイド。
- 補強体は、凹面部から一体的に延びた筒部を更に具備して、板金材又は合成樹脂から一体成形されている、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用ラックガイド。
- ステアリング操作により回転されるように、ケーシング内に回転自在に配されたピニオンと、このピニオンの回転により移動されるようにピニオンと噛合ったラック歯を有する移動自在なラックバーとを具備してなるラックピニオン式ステアリング装置において、ケーシング内でラックバーの移動を案内するようにラックバーを摺動自在に支持すると共に、ケーシング内に移動自在に配されて弾性押圧手段による付勢によりラックバーをピニオンに弾性的に押圧するために用いられるラックガイドの製造方法であって、鋼板の一方の面の一部に多孔質焼結層を形成し、この焼結層に合成樹脂を含浸しかつ一部を該焼結層上に薄層として被着形成した摺動層を有する板状部材を、該摺動層を外側にして絞り加工及びプレス成形加工を施して、外側に摺動層を位置せしめた凹状面部と、この凹状面部から一体的に延びて内部に中空部を形成する外側の円筒部とを具備したラックガイド本体を形成する工程と、このラックガイド本体において凹状面部の中央に当該凹状面部から中空部に向かって一体的に伸びた中央の円筒部を形成する工程と、該ラックガイド本体の凹状面部背面に対応する凹面部とこの凹面部の中央に形成された貫通孔とを具備した補強体を、該凹面部をラックガイド本体の凹状面部背面に当接させて該ラックガイド本体の中空部に装着する工程とから成り、凹面部は、ラックガイド本体の中央の円筒部が嵌入された貫通孔の周りまで該ラックガイド本体の凹状面部背面に当接して当該凹状面部を補強支持しているラックピニオン式ステアリング装置用ラックガイドの製造方法。
- ラックバー背面の円弧状面と摺動層の表面との摺接位置をラックガイド本体の軸心を通りかつラックバーの移動方向に対して直交する中心線に関して対称に配され、前記中心線を基準として前記軸心周りでそれぞれ３０度から６０度の間の角度範囲内にあるように、摺動層の表面の曲率中心を前記中心線に関して両側に変位させ、かつ摺動層の表面の曲率半径をラックバー背面の円弧状面の曲率半径よりも大きく設定して、摺動層を曲面状に形成する、請求項９に記載のラックピニオン式ステアリング装置用ラックガイドの製造方法。
- 凹面部から一体的に延びた筒部を更に具備した補強体を板金材又は合成樹脂から一体成形する、請求項９又は１０に記載のラックピニオン式ステアリング装置用ラックガイドの製造方法。
- ラックガイド本体の凹状面部のほぼ全面にわたって、略円形をなして摺動層を形成する、請求項９から１１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用ラックガイドの製造方法。
- ラックガイド本体の凹状面部に沿って、長方形をなして短冊状に摺動層を形成する、請求項９から１１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用ラックガイドの製造方法。
- 摺動層を、多孔質焼結金属層と、この焼結金属層に含浸されかつ一部が焼結金属層上に薄層として被着形成された合成樹脂層とから形成する、請求項９から１３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用ラックガイドの製造方法。
- 摺動層を形成する合成樹脂として、ポリテトラフルオロエチレン樹脂若しくはポリアセタール樹脂又はこれに潤滑油剤を含有した含油ポリアセタール樹脂を用いる、請求項１４に記載のラックピニオン式ステアリング装置用ラックガイドの製造方法。
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