JP4032722B2 - ラックピニオン式舵取装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はラックピニオン式舵取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ラックピニオン式舵取装置は、車体の左右方向に延設されたラックハウジングの内部に軸長方向への移動自在にラック軸を支持し、またラックハウジングの中途部に軸心を交叉させて連設されたピニオンハウジングの内部に軸回りでの回動自在にピニオン軸を支持し、該ピニオン軸に一体形成されたピニオンをラック軸の周面の一部に適長にわたって形成されたラック歯に噛合させると共に、ラックハウジングの両側に突出するラック軸の両端を左右の操向車輪（一般的には前輪）に夫々連結し、またピニオンハウジングから突出するピニオン軸の先端を操舵輪（ステアリングホイール）に連結してなり、操舵輪操作に応じて生じるピニオン軸の回動をラック軸の軸長方向の移動に変換して、ラック軸の両端に連結された左右の操向車輪を操向せしめる構成となっている。
【０００３】
このようなラックピニオン式舵取装置においては、左右両方向の舵取りを遅れを伴わずに高精度に行わせるために、ラック軸に形成されたラック歯とピニオン軸に一体形成されたピニオンとの噛合部に適正な予圧を加え、両者を実質的にバックラッシなしに噛み合わせることが重要である。このため従来から、ラック軸の周面をピニオンとの噛合部の背面側から押圧し、噛合部に予圧を加えつつラック軸を移動案内するラックガイドが用いられている。また、ラックガイドには、ラック軸の背面に当接してラック軸の摺動抵抗を軽減し、ラック軸の移動を滑らかに行わせるラック受けシートが装着されている。
【０００４】
図７は、ラック軸１，ラックガイド３およびラック受けシート４の分解斜視図である。図示の如く円柱形状を有するラックガイド３のラック軸１側（先端側）には、ラック軸１の案内突条１１を受容するための凹溝３１を、図７に示す如く中心部を横切るように形成している。凹溝３１の両側にはラック軸１を受ける平面である受け面３２，３２を形成し、ラックガイド３の受け面３２，３２および凹溝３１側面間の角度は、ラック軸１の摺動面１２，１２および案内突条１１側面間の角度と略同一角度にしている。このようなラックガイド３には、ラック受けシート４の装着のために、中心部を貫通して凹溝３１の底面の略中央に開口する円形断面の嵌着孔３３が形成されている。
【０００５】
ラック受けシート４は、金属製の基材４ａの一面にフッ素樹脂、例えばＰＴＦＥ等の合成樹脂製の被膜４ｂを被着してなる薄肉のシート材の曲げ成形により、ラック軸１の案内突条１１の受容が可能であり、かつラックガイド３の凹溝３１への嵌め込みが可能なコの字断面の受容部４０と、受容部４０の両側に設けられ、ラックガイド３の受け面３２，３２に対応するように、受容部４０の側面に対して傾斜した平面の摺動部４１，４１とを備える。このようなラック受けシート４は、ラックガイド３への装着のために、受容部４０の外面中央部に有底円筒形の嵌着突起４２が突設されている。
【０００６】
以上の如く構成されたラック受けシート４は、ラックガイド３先端の凹溝３１に基材４ａの側を対向させ、図６中に矢符により示す如く、ラック受けシート４の受容部４０をラックガイド３の凹溝３１に嵌め込み、凹溝３１の底面に開口する嵌着孔３３に、受容部４０に突設された嵌着突起４２を圧入せしめて装着されており、このように装着されたラック受けシート４は、ラックガイド３の前述した組み付けによりラック軸１の背面に当接せしめられ、ラック軸１は、ラック受けシート４の摺動部４１，４１を摺動して軸長方向に移動する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したラック軸１の摺動面１２，１２，ラック受けシート４の摺動部４１，４１およびラックガイド３の受け面３２，３２は、夫々平面に形成しているため、ラック軸１の摺動面１２，１２およびラック受けシート４の摺動部４１，４１は面接触となる。ラック受けシート４は、ラックガイド３による押圧下でのラック軸１の摺動抵抗を軽減するが、更なる摺動抵抗の低下を要望されている。また、ラック受けシート４の摺動部４１，４１端部では、ラックガイド３の押圧によりエッジ応力が発生し、偏摩耗が進展することにより接触状態が不安定になり、異音の発生等の不具合を招来する。
【０００８】
これらの不具合を防ぐため、ラック軸１の摺動面１２，１２を、軸断面において外側に凸となるような円弧形状として、ラック軸１の摺動面１２，１２およびラック受けシート４の摺動部４１，４１が面接触となることを避けることが考えられるが、ラック軸１の摺動面１２，１２は、ラック歯を鍛造成形する際の荷重支持面となるため、円弧形状を形成することは好ましくない。
【０００９】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、摺動抵抗の低減およびラック受けシート摺動部の偏摩耗の防止により、ラック軸の移動案内を長期にわたって安定して行わせるラックピニオン式舵取装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係るラックピニオン式舵取装置は、ピニオンと、該ピニオンとの噛合部の背面に、長手方向に延設された案内突条および該案内突条の両側に設けられた摺動面を有するラック軸と、前記案内突条を受容する凹溝および前記摺動面に対応する受け面を有するラックガイドと、前記凹溝および受け面に装着され、前記摺動面に当接する摺動部を有するラック受けシートとを備えるラックピニオン式舵取装置において、前記摺動部は、傾斜方向において中央部に前記摺動面に対応する平面を有し、該平面の両側に円弧面を形成し、前記平面の傾斜方向の長さは、前記摺動面の傾斜方向の長さより短く、前記受け面は傾斜方向断面において外側に凸となる略円弧面に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
第１発明においては、ラック受けシートの、傾斜方向において中央部のラック軸摺動面に対応する平面の傾斜方向の長さを、ラック軸摺動面の傾斜方向の長さより短くすることで、ラック受けシートの摺動面積を、ラック受けシート摺動部全面より小さくできることから、従来より摺動抵抗を小さく保つことができる。また、前記中央部の平面の両側は円弧面に形成されて、ラック受けシート摺動部の端部の大部分は、ラック軸摺動面に当接しないことにより、ラック受けシート摺動部の端部で発生していたエッジ応力による偏摩耗を防ぐことができる。
【００１２】
さらに、ラック受けシートの摺動部およびラックガイドの受け面の接触部に、設計的に意図しない隙間が生じた場合、この隙間がラック受けシートの異常摩耗発生の原因になるが、第１発明においては、ラック受けシートの摺動部およびラックガイドの受け面の接触を、設計的に意図した位置で安定できることから、前述した異常摩耗発生の要因を防止できる。
【００１３】
第２発明に係るラックピニオン式舵取装置は、第１発明において、前記受け面は傾斜方向断面において外側に凸となる略円弧面の中央部に平面を有することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は第１の実施の形態の要部の構成を示す縦断面図である。
【００１５】
図示しない車体の車室内に設置される操舵輪（ステアリングホイール）Ｓには、ピニオン軸２の上端部が連結されている。ピニオン軸２は、操舵輪Ｓ側から操向車輪である前輪側に向けて適宜の傾斜を持って上下方向に配設されている。ピニオン軸２の下半部には、ピニオン軸２を拡径したピニオン２０が一体形成されており、ピニオン２０の上下両側には、一対のアンギュラ玉軸受け２１，２２が配設され、ピニオン軸２を回動自在に支持している。図中Ｈ2 は、ピニオン２０およびアンギュラ玉軸受け２１，２２を収納するピニオンハウジングである。
【００１６】
ピニオンハウジングＨ2 の下側には、円筒形状をなすラックハウジングＨ1 が前記車体の左右方向に連設されており、ラックハウジングＨ1 の内部には、軸長方向への移動自在にラック軸１が支持されている。ラック軸１周面のピニオン２０側には、適長に亘ってラック歯１０が形成されており、ラック歯１０はピニオン２０に噛合させてある。ラック軸１の両端は、ラックハウジングＨ1 の左右両側に突出し、図示しない左右の操向車輪に各別に連結している。
【００１７】
ラック軸１の背面側（ピニオン２０との噛合部の逆側）には、ラック歯１０の形成域の略全長に亘って、適幅の案内突条１１が設けてある。また、案内突条１１の両側には、案内突条１１の側面に対して外側に傾斜した摺動面１２，１２が設けてある。このようなラック軸１の背面は、ラックガイド３の先端部に装着されたラック受けシート４を介して、ラックガイド３により押圧されている。
【００１８】
図１に示す如く、ラックハウジングＨ1 のピニオンハウジングＨ2 との交叉部の下側には、これら夫々と略直交する向きに円筒形状のガイドハウジングＨ3 が突設している。ガイドハウジングＨ3 の基端側内部は、ラックハウジングＨ1 内部に連通しており、ガイドハウジングＨ3 内には、軸長方向への摺動自在にラックガイド３が内嵌保持されている。
【００１９】
ガイドハウジングＨ3 の先端側は開口しており、該開口している部分には、ロックナット２５により位置決め固定された支持キャップ２４がねじ込まれている。ラックガイド３の基端は、支持キャップ２４に臨ませてあり、支持キャップ２４との間に介装された押しばね２６によりラック軸１に向けて押圧されている。
【００２０】
図２は、ラック軸１およびピニオン２０の噛合部近傍の拡大断面図、図３は、ラック軸１，ラックガイド３およびラック受けシート４の断面図である。ラックガイド３は、ガイドハウジングＨ3 内部に対応する円柱形状を有しており、ラックガイド３のラック軸１側（先端側）には、ラック軸１の案内突条１１を受容するための凹溝３１を、図３に示す如く中心部を横切るように形成している。凹溝３１の両側にはラック軸１を受ける受け面３２，３２を形成し、ラックガイド３の受け面３２，３２は、傾斜方向において、受け面３２，３２夫々の中央部に位置する平面３２ａ，３２ａと、その両側に位置する円弧面３２ｂ，３２ｂおよび３２ｂ，３２ｂとで構成し、平面３２ａ，３２ａおよび凹溝３１側面間の角度は、ラック軸１の摺動面１２，１２および案内突条１１側面間の角度と略同一角度にしている。平面３２ａ，３２ａは、ラック受けシート４を介してラック軸１の摺動面１２，１２を押圧することから、ラック受けシート４の摺動部４１，４１の異常摩耗を誘発しない適正な面圧を確保できる最小面積とすることが望ましい。そこで、本実施例では、平面３２ａ，３２ａの傾斜方向の長さは３ｍｍとしている。なお、平面３２ａ，３２ａの傾斜方向の長さは、３ｍｍに限らず、ラック受けシート４の材料，ラック軸１を押圧する荷重およびその他の条件により適切な長さにする。ラックガイド３の受け面３２，３２を構成する円弧面３２ｂ，３２ｂおよび３２ｂ，３２ｂは、ラック軸１の摺動面１２，１２を押圧しないようにＲ取りしている。凹溝３１の底面の略中央には、ラック受けシート４装着のための嵌着孔３３が開口している。
【００２１】
ラック受けシート４は、金属製の基材４ａの一面に、フッ素樹脂、例えばＰＴＦＥ等の、低摩擦係数を有し、耐摩耗性に優れた合成樹脂材料のコーティングにより形成された被膜４ｂを被着してなり、金属材の高強度と合成樹脂材の摺動性とを併せ持つようにした２層構造のシート材よりなる。ラック受けシート４は、前記シート材の屈曲成形により、図示の如く、ラック軸１の案内突条１１の受容が可能であり、かつラックガイド３の凹溝３１への嵌め込みが可能なように基材４ａの側に張り出して成形したコの字断面の受容部４０と、受容部４０の両側に設けられ、受容部４０の側面に対して傾斜した平面である摺動部４１，４１とを備える。摺動部４１，４１および受容部４０側面間の角度は、ラックガイド３の受け面３２，３２および凹溝３１側面間の角度と略同一角度にしている。このようなラック受けシート４は、ラックガイド３への装着のために、受容部４０の基材４ａ側中央部に略垂直をなして突設した有底円筒形の嵌着突起４２を備える。嵌着突起４２の外径は、ラックガイド３の凹溝３１の底面中央に開口する嵌着孔３３の内径に対応させてある。なお、このような嵌着突起４２は、受容部４０および摺動部４１，４１の形成のための曲げ成形の過程において一括して形成することが可能である。
【００２２】
以上の如く構成されたラック受けシート４は、基材４ａの側をラックガイド３先端の凹溝３１に向け、凹溝３１および受容部４０の長手方向が整合するように位置決めし、図３中に矢符により示す如く、受容部４０を凹溝３１に嵌め込み、前者に突設した嵌着突起４２を後者の底面に開口する嵌着孔３３に圧入せしめて装着されている。ラック受けシート４は、上述のように、基材４ａの側をラックガイド３側として、凹溝３１および受け面３２，３２の全面を覆った状態に装着されている。
【００２３】
ラック受けシート４の圧入時において、ラック受けシート４の摺動部４１，４１の基材４ａ側をラックガイド３の受け面３２，３２に圧接することにより、ラック軸１の摺動面１２，１２およびラック受けシート４の摺動部４１，４１が当接する部分の面積は、平面３２ａと同等とすることができる。また、このようにラック受けシート４の圧入時に、ラックガイド３の受け面３２，３２に圧接することにより、ラック受けシート４に特別な加工を施さずに、平面３２ａと同等の面積でラック軸１の摺動面１２，１２に、ラック受けシート４の摺動部４１，４１を当接させることができる。
【００２４】
図４は、本発明の第２の実施の形態の要部を示す断面図である。第１の実施の形態では、ラックガイド３の受け面３２，３２が有する平面３２ａ，３２ａの傾斜方向の長さをラック軸１の摺動面１２，１２の傾斜方向の長さより短くしたが、図４に示す第２の実施の形態では、ラック受けシート４の摺動部４１，４１夫々の傾斜方向中央部を平面４１ａ，４１ａとして、この平面４１ａ，４１ａの傾斜方向の長さをラック軸１の摺動面１２，１２の傾斜方向の長さより短くしている。平面４１ａ，４１ａ夫々の両側には円弧面４１ｂ，４１ｂおよび４１ｂ，４１ｂが形成される。ラックガイド３およびラック受けシート４の他の部分の構成は、図３に示す第１の実施の形態と同一であり、図３と同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００２５】
このように装着されたラック受けシート４は、ラックガイド３の上述した組み付けにより、図２に示す如く、凹溝３１の内面を覆う受容部４０の内側にラック軸１の案内突条１１を受け入れる。また、ラックガイド３の受け面３２，３２と、ラック受けシート４の基材４ａ側とが接触し、ラック受けシート４摺動部４１，４１の平面４１ａ，４１ａをラック軸１の摺動面１２，１２に当接させた状態となり、この状態においてラック軸１は、摺動しつつ軸長方向に移動することができる。
【００２６】
このとき、ラック軸１の摺動面１２，１２に当接するラック受けシート４の摺動部４１，４１の表面は、上述の如く、低摩擦係数を有し、耐摩耗製に優れた合成樹脂材料製の被膜４ｂにより構成されており、しかも当接する平面４１ａ，４１ａは、前記最小面積であるので、ラック軸１の移動案内を、ラック受けシート４の摺動部４１，４１全面での摺動に対して小なる摺動抵抗下にて滑らかに行わせ、長期に亘って継続する良好な操舵感が得られるようになる。
【００２７】
図５は、本発明の第３の実施の形態の要部を示す断面図である。図において４はラック受けシートを表し、ラック受けシート４の摺動部４１，４１は、傾斜方向において、摺動部４１，４１夫々の中央部を平面４１ａ，４１ａとして、この平面４１ａ，４１ａの傾斜方向の長さをラック軸１の摺動面１２，１２の傾斜方向の長さより短くしている。平面４１ａ，４１ａ夫々の両側には円弧面４１ｂ，４１ｂおよび４１ｂ，４１ｂが形成される。ラックガイド３の受け面３２，３２は、ラック受けシート４の摺動部４１，４１に対応するように、傾斜方向において、受け面３２，３２夫々の中央部を平面３２ａ，３２ａとして、この平面３２ａ，３２ａの傾斜方向の長さをラック軸１の摺動面１２，１２の傾斜方向の長さより短くしている。平面３２ａ，３２ａ夫々の両側には円弧面３２ｂ，３２ｂおよび３２ｂ，３２ｂが形成される。ラックガイド３およびラック受けシート４の他の部分の構成は図３に示す第１の実施の形態と同一であり、図３と同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００２８】
上述した構成により、ラック軸１の摺動面１２，１２およびラック受けシート４の摺動部４１，４１の当接する面積は、当初から前記最小面積であるので、ラック軸１の移動案内を、ラック受けシート４の摺動部４１，４１全面での摺動に対して小なる摺動抵抗下にて滑らかに行わせ、長期に亘って継続する良好な操舵感が得られるようになる。
【００２９】
なお、上述の第１，２，３の実施の形態において、ラック軸１の摺動面１２，１２およびラック受けシート４の摺動部４１，４１が当接する平面４１ａ，４１ａ以外の形状は円弧面に限らず、ラック軸１の摺動面１２，１２と、ラック受けシート４の円弧面４１ｂ，４１ｂおよび４１ｂ，４１ｂとが相互に接触しない形状、例えばテーパ面等であれば良い。
【００３０】
図６は、本発明の第４の実施の形態の要部を示す断面図である。図において４はラック受けシートを表し、ラック受けシート４の摺動部４１，４１は、傾斜方向において、摺動部４１，４１夫々の中央部を平面４１ａ，４１ａとして、この平面４１ａ，４１ａの傾斜方向の長さをラック軸１の摺動面１２，１２の傾斜方向の長さより短くしている。平面４１ａ，４１ａ夫々の両側には円弧面４１ｂ，４１ｂおよび４１ｂ，４１ｂが形成される。ラックガイド３の受け面３２，３２は、傾斜方向断面において、外側に凸となる略円弧面に形成しており、該円弧面の円弧半径の値は、ラック受けシート４の摺動部４１，４１の円弧面４１ｂ，４１ｂおよび４１ｂ，４１ｂの円弧半径の値より小さい。ラックガイド３およびラック受けシート４の他の部分の構成は、図３に示す第１の実施の形態と同一であり、図３と同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００３１】
ラック受けシート４の摺動部４１，４１およびラックガイド３の受け面３２，３２の接触部に、設計的に意図しない隙間が生じた場合、この隙間がラック受けシート４の異常摩耗発生の要因となる。図６に示す第４の実施の形態においては、ラック受けシート４の摺動部４１，４１およびラックガイド３の受け面３２，３２の接触を、設計的に意図した位置で安定できることから、前述した異常摩耗発生の要因を防止できる。
【００３２】
なお、ラック軸１の摺動面１２，１２およびラック受けシート４の摺動部４１，４１が当接する平面４１ａ，４１ａ以外の形状は円弧面に限らず、ラック軸１の摺動面１２，１２と、ラック受けシート４の円弧面４１ｂ，４１ｂおよび４１ｂ，４１ｂとが相互に接触しない形状、例えばテーパ面等であれば良い。また、ラックガイド３の受け面３２，３２は、傾斜方向断面において、外側に凸となる略円弧面に限らず、断面形状が楕円，台形またはその他の形状であっても、ラック受けシート４摺動部４１，４１の平面４１ａ，４１ａの傾斜方向の長さよりも短い長さで、ラック受けシート４の摺動部４１，４１に接触すれば良い。
【００３３】
以上の構成により、ラックガイド３の先端部は、押しばね２６のばね力によりラック軸１の背面（摺動面１２，１２）にラック受けシート４を介して押し付けられ、ラック軸１をピニオン２０との噛合部に向けて押圧する。これによりラックガイド３は、前記噛合部に適正な予圧を付与し、ラック軸１を案内しつつ移動させる作用をなす。なお、前記予圧は、支持キャップ２４のねじ込み量の増減により調整される。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明した如く、本発明の第１発明に係るラックピニオン式舵取装置においては、ラック受けシート摺動部及び／又はラックガイド受け面の、ラック軸摺動面に対応する平面の傾斜方向の長さをラック軸摺動面の傾斜方向の長さより短くすることで、摺動面積をラック受けシート摺動部全面より小さくできる。これにより、ラック受けシート摺動部全面で摺動する場合に対して摺動抵抗を小さく保てることと、ラック受けシート摺動部の端部の大部分はラック軸摺動面に当接しないことによりラック受けシート摺動部の端部で発生していたエッジ応力による偏摩耗を防止できることとにより、ラック軸の移動案内を長期にわたって安定して行わせるラックピニオン式舵取装置を提供できる。
【００３５】
また本発明の第２発明に係るラックピニオン式舵取装置においては、ラック受けシート摺動部の、ラック軸摺動面に対応する平面の傾斜方向の長さを、ラック軸摺動面の傾斜方向の長さより短くし、ラックガイド受け面は、前記ラック受けシート摺動部に接触する傾斜方向の長さが、前記摺動部が有する平面の傾斜方向の長さよりも短くすることで、ラック軸およびラック受けシートの摺動面積を、ラック受けシート摺動部全面より小さくでき、またラック受けシート摺動部およびラックガイド受け面の接触状態を安定させることができる。前述から、ラック受けシート摺動部全面で摺動する場合よりも摺動抵抗を小さく保つことおよび摺動面の異常摩耗を防止できることにより、ラック軸の移動案内を長期にわたって安定して行わせるラックピニオン式舵取装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るラックピニオン式舵取装置の要部の構成を示す縦断面図である。
【図２】ラック軸とピニオンとの噛合部近傍の拡大断面図である。
【図３】第１の実施の形態の要部を示す、ラック軸，ラックガイドおよびラック受けシートの断面図である。
【図４】本発明に係るラックピニオン式舵取装置の第２の実施の形態の要部を示す、ラック軸，ラックガイドおよびラック受けシートの断面図である。
【図５】本発明に係るラックピニオン式舵取装置の第３の実施の形態の要部を示す、ラック軸，ラックガイドおよびラック受けシートの断面図である。
【図６】本発明に係るラックピニオン式舵取装置の第４の実施の形態の要部を示す、ラック軸，ラックガイドおよびラック受けシートの断面図である。
【図７】従来のラックピニオン式舵取装置におけるラック軸，ラックガイドおよびラック受けシートの分解斜視図である。
【符号の説明】
１ ラック軸
２ ピニオン軸
３ ラックガイド
４ ラック受けシート
１０ ラック歯
１２ 摺動面
２０ ピニオン
３１ 凹溝
３２ 受け面
４０ 受容部
４１ 摺動部
Ｈ1 ラックハウジング
Ｈ2 ピニオンハウジング
Ｈ3 ガイドハウジング
【発明の属する技術分野】
本発明はラックピニオン式舵取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ラックピニオン式舵取装置は、車体の左右方向に延設されたラックハウジングの内部に軸長方向への移動自在にラック軸を支持し、またラックハウジングの中途部に軸心を交叉させて連設されたピニオンハウジングの内部に軸回りでの回動自在にピニオン軸を支持し、該ピニオン軸に一体形成されたピニオンをラック軸の周面の一部に適長にわたって形成されたラック歯に噛合させると共に、ラックハウジングの両側に突出するラック軸の両端を左右の操向車輪（一般的には前輪）に夫々連結し、またピニオンハウジングから突出するピニオン軸の先端を操舵輪（ステアリングホイール）に連結してなり、操舵輪操作に応じて生じるピニオン軸の回動をラック軸の軸長方向の移動に変換して、ラック軸の両端に連結された左右の操向車輪を操向せしめる構成となっている。
【０００３】
このようなラックピニオン式舵取装置においては、左右両方向の舵取りを遅れを伴わずに高精度に行わせるために、ラック軸に形成されたラック歯とピニオン軸に一体形成されたピニオンとの噛合部に適正な予圧を加え、両者を実質的にバックラッシなしに噛み合わせることが重要である。このため従来から、ラック軸の周面をピニオンとの噛合部の背面側から押圧し、噛合部に予圧を加えつつラック軸を移動案内するラックガイドが用いられている。また、ラックガイドには、ラック軸の背面に当接してラック軸の摺動抵抗を軽減し、ラック軸の移動を滑らかに行わせるラック受けシートが装着されている。
【０００４】
図７は、ラック軸１，ラックガイド３およびラック受けシート４の分解斜視図である。図示の如く円柱形状を有するラックガイド３のラック軸１側（先端側）には、ラック軸１の案内突条１１を受容するための凹溝３１を、図７に示す如く中心部を横切るように形成している。凹溝３１の両側にはラック軸１を受ける平面である受け面３２，３２を形成し、ラックガイド３の受け面３２，３２および凹溝３１側面間の角度は、ラック軸１の摺動面１２，１２および案内突条１１側面間の角度と略同一角度にしている。このようなラックガイド３には、ラック受けシート４の装着のために、中心部を貫通して凹溝３１の底面の略中央に開口する円形断面の嵌着孔３３が形成されている。
【０００５】
ラック受けシート４は、金属製の基材４ａの一面にフッ素樹脂、例えばＰＴＦＥ等の合成樹脂製の被膜４ｂを被着してなる薄肉のシート材の曲げ成形により、ラック軸１の案内突条１１の受容が可能であり、かつラックガイド３の凹溝３１への嵌め込みが可能なコの字断面の受容部４０と、受容部４０の両側に設けられ、ラックガイド３の受け面３２，３２に対応するように、受容部４０の側面に対して傾斜した平面の摺動部４１，４１とを備える。このようなラック受けシート４は、ラックガイド３への装着のために、受容部４０の外面中央部に有底円筒形の嵌着突起４２が突設されている。
【０００６】
以上の如く構成されたラック受けシート４は、ラックガイド３先端の凹溝３１に基材４ａの側を対向させ、図６中に矢符により示す如く、ラック受けシート４の受容部４０をラックガイド３の凹溝３１に嵌め込み、凹溝３１の底面に開口する嵌着孔３３に、受容部４０に突設された嵌着突起４２を圧入せしめて装着されており、このように装着されたラック受けシート４は、ラックガイド３の前述した組み付けによりラック軸１の背面に当接せしめられ、ラック軸１は、ラック受けシート４の摺動部４１，４１を摺動して軸長方向に移動する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したラック軸１の摺動面１２，１２，ラック受けシート４の摺動部４１，４１およびラックガイド３の受け面３２，３２は、夫々平面に形成しているため、ラック軸１の摺動面１２，１２およびラック受けシート４の摺動部４１，４１は面接触となる。ラック受けシート４は、ラックガイド３による押圧下でのラック軸１の摺動抵抗を軽減するが、更なる摺動抵抗の低下を要望されている。また、ラック受けシート４の摺動部４１，４１端部では、ラックガイド３の押圧によりエッジ応力が発生し、偏摩耗が進展することにより接触状態が不安定になり、異音の発生等の不具合を招来する。
【０００８】
これらの不具合を防ぐため、ラック軸１の摺動面１２，１２を、軸断面において外側に凸となるような円弧形状として、ラック軸１の摺動面１２，１２およびラック受けシート４の摺動部４１，４１が面接触となることを避けることが考えられるが、ラック軸１の摺動面１２，１２は、ラック歯を鍛造成形する際の荷重支持面となるため、円弧形状を形成することは好ましくない。
【０００９】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、摺動抵抗の低減およびラック受けシート摺動部の偏摩耗の防止により、ラック軸の移動案内を長期にわたって安定して行わせるラックピニオン式舵取装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係るラックピニオン式舵取装置は、ピニオンと、該ピニオンとの噛合部の背面に、長手方向に延設された案内突条および該案内突条の両側に設けられた摺動面を有するラック軸と、前記案内突条を受容する凹溝および前記摺動面に対応する受け面を有するラックガイドと、前記凹溝および受け面に装着され、前記摺動面に当接する摺動部を有するラック受けシートとを備えるラックピニオン式舵取装置において、前記摺動部は、傾斜方向において中央部に前記摺動面に対応する平面を有し、該平面の両側に円弧面を形成し、前記平面の傾斜方向の長さは、前記摺動面の傾斜方向の長さより短く、前記受け面は傾斜方向断面において外側に凸となる略円弧面に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
第１発明においては、ラック受けシートの、傾斜方向において中央部のラック軸摺動面に対応する平面の傾斜方向の長さを、ラック軸摺動面の傾斜方向の長さより短くすることで、ラック受けシートの摺動面積を、ラック受けシート摺動部全面より小さくできることから、従来より摺動抵抗を小さく保つことができる。また、前記中央部の平面の両側は円弧面に形成されて、ラック受けシート摺動部の端部の大部分は、ラック軸摺動面に当接しないことにより、ラック受けシート摺動部の端部で発生していたエッジ応力による偏摩耗を防ぐことができる。
【００１２】
さらに、ラック受けシートの摺動部およびラックガイドの受け面の接触部に、設計的に意図しない隙間が生じた場合、この隙間がラック受けシートの異常摩耗発生の原因になるが、第１発明においては、ラック受けシートの摺動部およびラックガイドの受け面の接触を、設計的に意図した位置で安定できることから、前述した異常摩耗発生の要因を防止できる。
【００１３】
第２発明に係るラックピニオン式舵取装置は、第１発明において、前記受け面は傾斜方向断面において外側に凸となる略円弧面の中央部に平面を有することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は第１の実施の形態の要部の構成を示す縦断面図である。
【００１５】
図示しない車体の車室内に設置される操舵輪（ステアリングホイール）Ｓには、ピニオン軸２の上端部が連結されている。ピニオン軸２は、操舵輪Ｓ側から操向車輪である前輪側に向けて適宜の傾斜を持って上下方向に配設されている。ピニオン軸２の下半部には、ピニオン軸２を拡径したピニオン２０が一体形成されており、ピニオン２０の上下両側には、一対のアンギュラ玉軸受け２１，２２が配設され、ピニオン軸２を回動自在に支持している。図中Ｈ2 は、ピニオン２０およびアンギュラ玉軸受け２１，２２を収納するピニオンハウジングである。
【００１６】
ピニオンハウジングＨ2 の下側には、円筒形状をなすラックハウジングＨ1 が前記車体の左右方向に連設されており、ラックハウジングＨ1 の内部には、軸長方向への移動自在にラック軸１が支持されている。ラック軸１周面のピニオン２０側には、適長に亘ってラック歯１０が形成されており、ラック歯１０はピニオン２０に噛合させてある。ラック軸１の両端は、ラックハウジングＨ1 の左右両側に突出し、図示しない左右の操向車輪に各別に連結している。
【００１７】
ラック軸１の背面側（ピニオン２０との噛合部の逆側）には、ラック歯１０の形成域の略全長に亘って、適幅の案内突条１１が設けてある。また、案内突条１１の両側には、案内突条１１の側面に対して外側に傾斜した摺動面１２，１２が設けてある。このようなラック軸１の背面は、ラックガイド３の先端部に装着されたラック受けシート４を介して、ラックガイド３により押圧されている。
【００１８】
図１に示す如く、ラックハウジングＨ1 のピニオンハウジングＨ2 との交叉部の下側には、これら夫々と略直交する向きに円筒形状のガイドハウジングＨ3 が突設している。ガイドハウジングＨ3 の基端側内部は、ラックハウジングＨ1 内部に連通しており、ガイドハウジングＨ3 内には、軸長方向への摺動自在にラックガイド３が内嵌保持されている。
【００１９】
ガイドハウジングＨ3 の先端側は開口しており、該開口している部分には、ロックナット２５により位置決め固定された支持キャップ２４がねじ込まれている。ラックガイド３の基端は、支持キャップ２４に臨ませてあり、支持キャップ２４との間に介装された押しばね２６によりラック軸１に向けて押圧されている。
【００２０】
図２は、ラック軸１およびピニオン２０の噛合部近傍の拡大断面図、図３は、ラック軸１，ラックガイド３およびラック受けシート４の断面図である。ラックガイド３は、ガイドハウジングＨ3 内部に対応する円柱形状を有しており、ラックガイド３のラック軸１側（先端側）には、ラック軸１の案内突条１１を受容するための凹溝３１を、図３に示す如く中心部を横切るように形成している。凹溝３１の両側にはラック軸１を受ける受け面３２，３２を形成し、ラックガイド３の受け面３２，３２は、傾斜方向において、受け面３２，３２夫々の中央部に位置する平面３２ａ，３２ａと、その両側に位置する円弧面３２ｂ，３２ｂおよび３２ｂ，３２ｂとで構成し、平面３２ａ，３２ａおよび凹溝３１側面間の角度は、ラック軸１の摺動面１２，１２および案内突条１１側面間の角度と略同一角度にしている。平面３２ａ，３２ａは、ラック受けシート４を介してラック軸１の摺動面１２，１２を押圧することから、ラック受けシート４の摺動部４１，４１の異常摩耗を誘発しない適正な面圧を確保できる最小面積とすることが望ましい。そこで、本実施例では、平面３２ａ，３２ａの傾斜方向の長さは３ｍｍとしている。なお、平面３２ａ，３２ａの傾斜方向の長さは、３ｍｍに限らず、ラック受けシート４の材料，ラック軸１を押圧する荷重およびその他の条件により適切な長さにする。ラックガイド３の受け面３２，３２を構成する円弧面３２ｂ，３２ｂおよび３２ｂ，３２ｂは、ラック軸１の摺動面１２，１２を押圧しないようにＲ取りしている。凹溝３１の底面の略中央には、ラック受けシート４装着のための嵌着孔３３が開口している。
【００２１】
ラック受けシート４は、金属製の基材４ａの一面に、フッ素樹脂、例えばＰＴＦＥ等の、低摩擦係数を有し、耐摩耗性に優れた合成樹脂材料のコーティングにより形成された被膜４ｂを被着してなり、金属材の高強度と合成樹脂材の摺動性とを併せ持つようにした２層構造のシート材よりなる。ラック受けシート４は、前記シート材の屈曲成形により、図示の如く、ラック軸１の案内突条１１の受容が可能であり、かつラックガイド３の凹溝３１への嵌め込みが可能なように基材４ａの側に張り出して成形したコの字断面の受容部４０と、受容部４０の両側に設けられ、受容部４０の側面に対して傾斜した平面である摺動部４１，４１とを備える。摺動部４１，４１および受容部４０側面間の角度は、ラックガイド３の受け面３２，３２および凹溝３１側面間の角度と略同一角度にしている。このようなラック受けシート４は、ラックガイド３への装着のために、受容部４０の基材４ａ側中央部に略垂直をなして突設した有底円筒形の嵌着突起４２を備える。嵌着突起４２の外径は、ラックガイド３の凹溝３１の底面中央に開口する嵌着孔３３の内径に対応させてある。なお、このような嵌着突起４２は、受容部４０および摺動部４１，４１の形成のための曲げ成形の過程において一括して形成することが可能である。
【００２２】
以上の如く構成されたラック受けシート４は、基材４ａの側をラックガイド３先端の凹溝３１に向け、凹溝３１および受容部４０の長手方向が整合するように位置決めし、図３中に矢符により示す如く、受容部４０を凹溝３１に嵌め込み、前者に突設した嵌着突起４２を後者の底面に開口する嵌着孔３３に圧入せしめて装着されている。ラック受けシート４は、上述のように、基材４ａの側をラックガイド３側として、凹溝３１および受け面３２，３２の全面を覆った状態に装着されている。
【００２３】
ラック受けシート４の圧入時において、ラック受けシート４の摺動部４１，４１の基材４ａ側をラックガイド３の受け面３２，３２に圧接することにより、ラック軸１の摺動面１２，１２およびラック受けシート４の摺動部４１，４１が当接する部分の面積は、平面３２ａと同等とすることができる。また、このようにラック受けシート４の圧入時に、ラックガイド３の受け面３２，３２に圧接することにより、ラック受けシート４に特別な加工を施さずに、平面３２ａと同等の面積でラック軸１の摺動面１２，１２に、ラック受けシート４の摺動部４１，４１を当接させることができる。
【００２４】
図４は、本発明の第２の実施の形態の要部を示す断面図である。第１の実施の形態では、ラックガイド３の受け面３２，３２が有する平面３２ａ，３２ａの傾斜方向の長さをラック軸１の摺動面１２，１２の傾斜方向の長さより短くしたが、図４に示す第２の実施の形態では、ラック受けシート４の摺動部４１，４１夫々の傾斜方向中央部を平面４１ａ，４１ａとして、この平面４１ａ，４１ａの傾斜方向の長さをラック軸１の摺動面１２，１２の傾斜方向の長さより短くしている。平面４１ａ，４１ａ夫々の両側には円弧面４１ｂ，４１ｂおよび４１ｂ，４１ｂが形成される。ラックガイド３およびラック受けシート４の他の部分の構成は、図３に示す第１の実施の形態と同一であり、図３と同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００２５】
このように装着されたラック受けシート４は、ラックガイド３の上述した組み付けにより、図２に示す如く、凹溝３１の内面を覆う受容部４０の内側にラック軸１の案内突条１１を受け入れる。また、ラックガイド３の受け面３２，３２と、ラック受けシート４の基材４ａ側とが接触し、ラック受けシート４摺動部４１，４１の平面４１ａ，４１ａをラック軸１の摺動面１２，１２に当接させた状態となり、この状態においてラック軸１は、摺動しつつ軸長方向に移動することができる。
【００２６】
このとき、ラック軸１の摺動面１２，１２に当接するラック受けシート４の摺動部４１，４１の表面は、上述の如く、低摩擦係数を有し、耐摩耗製に優れた合成樹脂材料製の被膜４ｂにより構成されており、しかも当接する平面４１ａ，４１ａは、前記最小面積であるので、ラック軸１の移動案内を、ラック受けシート４の摺動部４１，４１全面での摺動に対して小なる摺動抵抗下にて滑らかに行わせ、長期に亘って継続する良好な操舵感が得られるようになる。
【００２７】
図５は、本発明の第３の実施の形態の要部を示す断面図である。図において４はラック受けシートを表し、ラック受けシート４の摺動部４１，４１は、傾斜方向において、摺動部４１，４１夫々の中央部を平面４１ａ，４１ａとして、この平面４１ａ，４１ａの傾斜方向の長さをラック軸１の摺動面１２，１２の傾斜方向の長さより短くしている。平面４１ａ，４１ａ夫々の両側には円弧面４１ｂ，４１ｂおよび４１ｂ，４１ｂが形成される。ラックガイド３の受け面３２，３２は、ラック受けシート４の摺動部４１，４１に対応するように、傾斜方向において、受け面３２，３２夫々の中央部を平面３２ａ，３２ａとして、この平面３２ａ，３２ａの傾斜方向の長さをラック軸１の摺動面１２，１２の傾斜方向の長さより短くしている。平面３２ａ，３２ａ夫々の両側には円弧面３２ｂ，３２ｂおよび３２ｂ，３２ｂが形成される。ラックガイド３およびラック受けシート４の他の部分の構成は図３に示す第１の実施の形態と同一であり、図３と同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００２８】
上述した構成により、ラック軸１の摺動面１２，１２およびラック受けシート４の摺動部４１，４１の当接する面積は、当初から前記最小面積であるので、ラック軸１の移動案内を、ラック受けシート４の摺動部４１，４１全面での摺動に対して小なる摺動抵抗下にて滑らかに行わせ、長期に亘って継続する良好な操舵感が得られるようになる。
【００２９】
なお、上述の第１，２，３の実施の形態において、ラック軸１の摺動面１２，１２およびラック受けシート４の摺動部４１，４１が当接する平面４１ａ，４１ａ以外の形状は円弧面に限らず、ラック軸１の摺動面１２，１２と、ラック受けシート４の円弧面４１ｂ，４１ｂおよび４１ｂ，４１ｂとが相互に接触しない形状、例えばテーパ面等であれば良い。
【００３０】
図６は、本発明の第４の実施の形態の要部を示す断面図である。図において４はラック受けシートを表し、ラック受けシート４の摺動部４１，４１は、傾斜方向において、摺動部４１，４１夫々の中央部を平面４１ａ，４１ａとして、この平面４１ａ，４１ａの傾斜方向の長さをラック軸１の摺動面１２，１２の傾斜方向の長さより短くしている。平面４１ａ，４１ａ夫々の両側には円弧面４１ｂ，４１ｂおよび４１ｂ，４１ｂが形成される。ラックガイド３の受け面３２，３２は、傾斜方向断面において、外側に凸となる略円弧面に形成しており、該円弧面の円弧半径の値は、ラック受けシート４の摺動部４１，４１の円弧面４１ｂ，４１ｂおよび４１ｂ，４１ｂの円弧半径の値より小さい。ラックガイド３およびラック受けシート４の他の部分の構成は、図３に示す第１の実施の形態と同一であり、図３と同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００３１】
ラック受けシート４の摺動部４１，４１およびラックガイド３の受け面３２，３２の接触部に、設計的に意図しない隙間が生じた場合、この隙間がラック受けシート４の異常摩耗発生の要因となる。図６に示す第４の実施の形態においては、ラック受けシート４の摺動部４１，４１およびラックガイド３の受け面３２，３２の接触を、設計的に意図した位置で安定できることから、前述した異常摩耗発生の要因を防止できる。
【００３２】
なお、ラック軸１の摺動面１２，１２およびラック受けシート４の摺動部４１，４１が当接する平面４１ａ，４１ａ以外の形状は円弧面に限らず、ラック軸１の摺動面１２，１２と、ラック受けシート４の円弧面４１ｂ，４１ｂおよび４１ｂ，４１ｂとが相互に接触しない形状、例えばテーパ面等であれば良い。また、ラックガイド３の受け面３２，３２は、傾斜方向断面において、外側に凸となる略円弧面に限らず、断面形状が楕円，台形またはその他の形状であっても、ラック受けシート４摺動部４１，４１の平面４１ａ，４１ａの傾斜方向の長さよりも短い長さで、ラック受けシート４の摺動部４１，４１に接触すれば良い。
【００３３】
以上の構成により、ラックガイド３の先端部は、押しばね２６のばね力によりラック軸１の背面（摺動面１２，１２）にラック受けシート４を介して押し付けられ、ラック軸１をピニオン２０との噛合部に向けて押圧する。これによりラックガイド３は、前記噛合部に適正な予圧を付与し、ラック軸１を案内しつつ移動させる作用をなす。なお、前記予圧は、支持キャップ２４のねじ込み量の増減により調整される。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明した如く、本発明の第１発明に係るラックピニオン式舵取装置においては、ラック受けシート摺動部及び／又はラックガイド受け面の、ラック軸摺動面に対応する平面の傾斜方向の長さをラック軸摺動面の傾斜方向の長さより短くすることで、摺動面積をラック受けシート摺動部全面より小さくできる。これにより、ラック受けシート摺動部全面で摺動する場合に対して摺動抵抗を小さく保てることと、ラック受けシート摺動部の端部の大部分はラック軸摺動面に当接しないことによりラック受けシート摺動部の端部で発生していたエッジ応力による偏摩耗を防止できることとにより、ラック軸の移動案内を長期にわたって安定して行わせるラックピニオン式舵取装置を提供できる。
【００３５】
また本発明の第２発明に係るラックピニオン式舵取装置においては、ラック受けシート摺動部の、ラック軸摺動面に対応する平面の傾斜方向の長さを、ラック軸摺動面の傾斜方向の長さより短くし、ラックガイド受け面は、前記ラック受けシート摺動部に接触する傾斜方向の長さが、前記摺動部が有する平面の傾斜方向の長さよりも短くすることで、ラック軸およびラック受けシートの摺動面積を、ラック受けシート摺動部全面より小さくでき、またラック受けシート摺動部およびラックガイド受け面の接触状態を安定させることができる。前述から、ラック受けシート摺動部全面で摺動する場合よりも摺動抵抗を小さく保つことおよび摺動面の異常摩耗を防止できることにより、ラック軸の移動案内を長期にわたって安定して行わせるラックピニオン式舵取装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るラックピニオン式舵取装置の要部の構成を示す縦断面図である。
【図２】ラック軸とピニオンとの噛合部近傍の拡大断面図である。
【図３】第１の実施の形態の要部を示す、ラック軸，ラックガイドおよびラック受けシートの断面図である。
【図４】本発明に係るラックピニオン式舵取装置の第２の実施の形態の要部を示す、ラック軸，ラックガイドおよびラック受けシートの断面図である。
【図５】本発明に係るラックピニオン式舵取装置の第３の実施の形態の要部を示す、ラック軸，ラックガイドおよびラック受けシートの断面図である。
【図６】本発明に係るラックピニオン式舵取装置の第４の実施の形態の要部を示す、ラック軸，ラックガイドおよびラック受けシートの断面図である。
【図７】従来のラックピニオン式舵取装置におけるラック軸，ラックガイドおよびラック受けシートの分解斜視図である。
【符号の説明】
１ ラック軸
２ ピニオン軸
３ ラックガイド
４ ラック受けシート
１０ ラック歯
１２ 摺動面
２０ ピニオン
３１ 凹溝
３２ 受け面
４０ 受容部
４１ 摺動部
Ｈ1 ラックハウジング
Ｈ2 ピニオンハウジング
Ｈ3 ガイドハウジング
Claims (2)
- ピニオンと、該ピニオンとの噛合部の背面に、長手方向に延設された案内突条および該案内突条の両側に設けられた摺動面を有するラック軸と、前記案内突条を受容する凹溝および前記摺動面に対応する受け面を有するラックガイドと、前記凹溝および受け面に装着され、前記摺動面に当接する摺動部を有するラック受けシートとを備えるラックピニオン式舵取装置において、
前記摺動部は、傾斜方向において中央部に前記摺動面に対応する平面を有し、該平面の両側に円弧面を形成し、前記平面の傾斜方向の長さは、前記摺動面の傾斜方向の長さより短く、前記受け面は傾斜方向断面において外側に凸となる略円弧面に形成されていることを特徴とするラックピニオン式舵取装置。 - 前記受け面は傾斜方向断面において外側に凸となる略円弧面の中央部に平面を有することを特徴とする請求項１に記載のラックピニオン式舵取装置。
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