JP4432150B2 - ラックピニオン式ステアリング装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラックピニオン式ステアリング装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
ラックピニオン式ステアリング装置は、通常、ケーシングと、このケーシングに回転自在に支持されたピニオンと、このピニオンに噛合うラック歯が形成されたラックバーと、ケーシング内に配されて、ラックバーを摺動自在に支持するラックガイドと、このラックガイドをラックバーに向かって押圧するスプリングとを具備している。
【０００３】
斯かるラックピニオン式ステアリング装置において、摺動摩擦抵抗を減少して操縦性を向上させるために、ラックガイドのラックバーとの摺動面を、ラックバーと一定の帯状幅の領域内で接触させるように偏心曲率中心をもって円弧凹面に形成することが特開平１１−９１５９２号公報等で提案されている。
【０００４】
ところで、上記のようにラックガイドに一定の帯状幅の領域内で接触して当該ラックバーにより摺動自在に支持されるラックバーを具備したラックピニオン式ステアリング装置では、摺動摩擦抵抗の減少により操縦性は一応向上するが、ラックバーがラックガイドに全体的に接触されて当該ラックガイドに摺動自在に支持されるものと比較してある意味ではラックバーが線接触支持されることになるために、ステアリング操作によるラックバーの移動において、ラックバーに揺動が生じ易くなる。
【０００５】
ステアリング操作においてラックバーが揺動されると、ピニオンとの噛合いが上手くいかず、噛合いにおいて異音が発生したり、噛合いの不都合による振動がステアリングホイールに伝達されて操縦者に不安感を抱かせる虞がある。
【０００６】
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、摺動摩擦抵抗の減少による操縦性の向上を得ることができる上に、しかも、ラックバーの揺動を抑えて、揺動による不都合を生じさせない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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の態様のラックピニオン式ステアリング装置は、ケーシングと、このケーシングに回転自在に支持されたピニオンと、このピニオンに噛合うラック歯が形成されたラックバーと、このラックバーを摺動自在に支持するラックガイドと、このラックガイドをラックバーに向かって押圧するスプリングとを具備しており、ここで、ラックガイドは、ラックガイド基体と、ラックバーの円弧外周面に摺動自在に当接してラックバーを摺動自在に支持する円弧凹面を有していると共に、ラックガイド基体に固着された彎曲摺動板片とを具備しており、円弧凹面は、ラックバーの円弧外周面の曲率中心を通る中心線から角度方向の両側において角度５０°を越えない部位でラックバーの円弧外周面に外接し、角度５０°を越える部位ではラックバーの円弧外周面に隙間をもって配されており、円弧凹面の角度方向の両端の夫々とラックバーの円弧外周面との間の隙間長は、０．０２ｍｍから０．２０ｍｍまでの範囲である。
【０００８】
第一の態様のラックピニオン式ステアリング装置によれば、角度５０°を越える部位ではラックバーの円弧外周面に隙間をもって配されているために、彎曲摺動板片の円弧凹面とラックバーの円弧外周面との接触面積を低減できる結果、摺動摩擦抵抗の減少を図り得て、操縦性の向上を得ることができる上に、しかも、円弧凹面の角度方向の両端の夫々とラックバーの円弧外周面との間の隙間長が０．０２ｍｍから０．２０ｍｍまでの範囲であるために、ステアリング操作によるラックバーの移動において、ラックバーの揺動を彎曲摺動板片の円弧凹面により好ましく抑えることができ、揺動による不都合を生じさせないようにし得る。
【０００９】
第一の態様のラックピニオン式ステアリング装置において、ラックバーの円弧外周面に外接する円弧凹面の部位は、角度方向の両側において、互いに連続していても、或いは、これに代えて、曲率中心を通る中心線付近で分断された一定の幅の互いに独立した帯状であってもよい。外接する最大角度が５０°を越えると、ラックバーを両側から挟み付けたようになって、ラックバーのピニオンへの噛合力に寄与しない摺動抵抗が増加するので、操縦性の低下を招来する。好ましい例では、本発明の第二の態様のラックピニオン式ステアリング装置のように、外接する最大角度が４５°から３０°までの範囲である。外接する最大角度が３０°よりも小さくなると、円弧凹面によるラックバーの所定位置への保持が低下して、ステアリング操作によるラックバーの移動において、ラックバーが大きく揺動される虞が生じる。
【００１０】
第一の態様のラックピニオン式ステアリング装置において、隙間が０．０２ｍｍよりも小さいと、円弧凹面によりラックバーを締め付けるようになり、ラックバーに対する摺動抵抗を増加させ好ましくなく、隙間長が０．２０ｍｍよりも大きいと、ステアリング操作によるラックバーの移動において、ラックバーが大きく揺動される虞が生じる。より好ましい例では、本発明の第三の態様のラックピニオン式ステアリング装置のように、隙間長は、０．０５ｍｍから０．１８ｍｍまでの範囲である。
【００１１】
本発明のラックガイド基体としては、金属、好ましくは、鉄系の焼結金属若しくはアルミニウム又はガラス繊維若しくは炭素繊維等の補強充填材入り合成樹脂から好ましくは一体形成される。
【００１２】
本発明の第四の態様のラックピニオン式ステアリング装置では、第一から第三のいずれかの態様のラックピニオン式ステアリング装置において、円弧凹面の角度方向の両端は、ラックバーの円弧外周面の曲率中心を通る中心線から角度方向の両側において、９０°以下の範囲に位置している。
【００１３】
円弧凹面の角度方向の両端が９０°を超えて位置していると、円弧凹面へのラックバーの装着及びラックガイド基体への彎曲摺動板片の装着が比較的困難となり、好ましくない。
【００１４】
本発明の第五の態様のラックピニオン式ステアリング装置では、第一から第四のいずれかの態様のラックピニオン式ステアリング装置において、ラックガイド基体は、中央に貫通孔を具備しており、彎曲摺動板片は、ラックガイド基体の貫通孔に嵌着された中空の突起部を有して、当該突起部を介してラックガイド基体に固着されている。
【００１５】
第五の態様のラックピニオン式ステアリング装置によれば、彎曲摺動板片を突起部を介してラックガイド基体に固着するために、彎曲摺動板片が確実にラックガイド基体に固定され、振動等で彎曲摺動板片がラックガイド基体から浮き上がったり、外れたりすることをなくし得る。
【００１６】
本発明の第六の態様のラックピニオン式ステアリング装置では、第五の態様のラックピニオン式ステアリング装置において、彎曲摺動板片の突起部の先端には、突起部の中空先端を閉塞するようにして突起部の形状を保持する補強部が一体的に形成されている。
【００１７】
第六の態様のラックピニオン式ステアリング装置によれば、彎曲摺動板片の突起部の先端に、当該突起部の形状を保持する補強部が一体的に形成されているために、中空の突起部の先端部側の縮径等の形状変化の虞を低減でき、而して、彎曲摺動板片をラックガイド基体に長期に亘ってしっかりと保持でき、摺動抵抗及び摩耗の増大という不都合な事態を回避できる。
【００１８】
本発明の第七の態様のラックピニオン式ステアリング装置では、第五又は第六の態様のラックピニオン式ステアリング装置において、補強部と突起部とは、絞り成形により一体的に形成されている。
【００１９】
本発明の第八の態様のラックピニオン式ステアリング装置では、第一から第七の態様のいずれかの態様のラックピニオン式ステアリング装置において、彎曲摺動板片は、複層材料からなり、略楕円形又は方形に形成されている。
【００２０】
本発明の彎曲摺動板片は、第八の態様のように複層材料からなるものが好ましく、このような複層材料からなる素板を打ち抜き加工又は切断して略楕円形又は方形の摺動板素材を得て、この摺動板素材を彎曲状に曲げ加工して形成するとよい。複層材料としては、薄鋼板と、この薄鋼板上に一体に被着形成された多孔質焼結金属層と、この多孔質焼結金属層に含浸され且つ一部が多孔質焼結金属層上に薄層として形成された合成樹脂層とからなるものを好ましい例として挙げることができ、多孔質焼結金属層に含浸される合成樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリアセタール樹脂又はこれに潤滑油剤を含有させた含油ポリアセタール樹脂等の自己潤滑性、耐摩耗性を有する合成樹脂を使用し得る。
【００２１】
本発明の第九の態様のラックピニオン式ステアリング装置では、第一から第八の態様のいずれかの態様のラックピニオン式ステアリング装置において、円弧凹面は、ラックバーの円弧外周面の曲率中心に対して偏心した曲率中心をもつと共に、ラックバーの円弧外周面の曲率半径よりも大きな曲率半径をもった前記中心線に関して対称な二つの円弧凹面からなる。
【００２２】
本発明の第九の態様のラックピニオン式ステアリング装置によれば、彎曲摺動板片の円弧凹面が、ラックバーの円弧外周面の曲率中心に対して偏心した曲率中心を有すると共に、ラックバーの円弧外周面の曲率半径よりも大きな曲率半径をもった二つの円弧凹面からなるために、彎曲摺動板片の円弧凹面へのラックバーの円弧外周面の摺接が二個所の部位で線的又は狭帯状的になされる結果、ラックバーと彎曲摺動板片との摺動摩擦抵抗を大幅に低減できる。
【００２３】
なお、第九の態様に代えて、本発明の第十の態様のラックピニオン式ステアリング装置のように、円弧凹面が、ラックバーの円弧外周面に外接する最大角度までは、ラックバーの円弧外周面の曲率中心を有すると共に、ラックバーの円弧外周面の曲率半径と実質的に同一の曲率半径をもった円弧凹面からなり、ラックバーの円弧外周面に外接する最大角度を越える部位では、ラックバーの円弧外周面の曲率中心に対して偏心した曲率中心を有すると共に、ラックバーの円弧外周面の曲率半径と異なる曲率半径をもった前記中心線に関して対称な二つの円弧凹面からなるようにしてもよい。
【００２４】
以下本発明の実施の形態を、図に示す好ましい例に基づいて詳細に説明する。なお、本発明はこれら例に何等限定されないのである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１から図４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、中空部２を有したケーシング３と、ケーシング３にボール軸受４及び５を介して回転自在に支持されたステアリング軸６と、中空部２に配されて、ステアリング軸６の軸端に一体的に設けられたピニオン７と、ピニオン７に噛合うラック歯８が形成されたラックバー９と、ケーシング３の中空部２に配されて、ラックバー９を摺動自在に支持するラックガイド１０と、ラックガイド１０をラックバー９に向かって押圧するコイルスプリング１１とを具備している。
【００２６】
ケーシング３は円筒部１５を有しており、ステアリング軸６の軸心に対して直角な方向においてケーシング３を貫通して、当該直角な方向に移動自在に配されたラックバー９は、ラック歯８が形成された面に対向する裏面側に曲率半径Ｒ０の円弧外周面１６を有している。
【００２７】
ラックガイド１０は、円弧凹面２０を有すると共に、凹所２１及び凹所２１に連通して中央に形成された貫通円孔２２を有するラックガイド基体２３と、補強部としての先端閉塞部２４が一体的に形成された中空の円筒状の突起部２５を有しており、当該突起部２５が貫通円孔２２に嵌着されて、円弧凹面２０に密に着座するようにラックガイド基体２３に突起部２５を介して固着された彎曲摺動板片２６とを具備している。
【００２８】
ラックガイド基体２３は、その円筒状の外周面２７でケーシング３の円筒部１５の内面２８に摺動自在に接しており、これにより、ラックガイド１０は、ステアリング軸６の軸心に対して直角な方向に移動自在となっている。
【００２９】
彎曲摺動板片２６は、二つの円弧凹面２９及び３０からなる円弧凹面１９を具備しており、円弧凹面２９及び３０でラックバー９の円弧外周面１６に後述するように部分的に摺動自在に接してラックバー９を摺動自在に支持している。二つの円弧凹面２９及び３０からなる円弧凹面１９の裏側の面である彎曲摺動板片２６の円弧凸面６３及び６４は円弧凹面２０に密に接触している。
【００３０】
円弧凹面２９は、ラックバー９の円弧外周面１６の曲率中心Ｏ１を通る中心線４３の角度方向の一方側において角度５０°を超えない部位で、本例では、角度α＝４０°の部位８１でラックバー９の円弧外周面１６に外接し、角度５０°を越える部位ではラックバー９の円弧外周面１６に隙間９１をもって配され、しかも、角度方向の一端９２とラックバー９の円弧外周面１６との間の隙間長Ｌが０．０２ｍｍから０．２０ｍｍまでの範囲、本例では０．０５ｍｍとなるように、ラックバー９の円弧外周面１６の曲率中心Ｏ１に対して偏心した曲率中心Ｏ２を有すると共に、ラックバー９の円弧外周面１６の曲率半径Ｒ０よりも大きな曲率半径Ｒ１（Ｒ１＞Ｒ０）をもった円弧凹面からなり、円弧凹面３０は、ラックバー９の円弧外周面１６の曲率中心Ｏ１を通る中心線４３の角度方向の他方側において角度５０°を超えない部位、本例では角度α＝４０°の部位８２でラックバー９の円弧外周面１６に外接し、角度５０°を越える部位ではラックバー９の円弧外周面１６に隙間９４をもって配され、しかも、角度方向の他端９５とラックバー９の円弧外周面１６との間の隙間長Ｌが０．０２ｍｍから０．２０ｍｍまでの範囲、本例では０．０５ｍｍとなるように、ラックバー９の円弧外周面１６の曲率中心Ｏ１に対して偏心した曲率中心Ｏ３を有すると共に、ラックバー９の円弧外周面１６の曲率半径Ｒ０よりも大きな曲率半径Ｒ１（Ｒ１＞Ｒ０）であって、円弧凹面２９の曲率半径Ｒ１と同一の曲率半径Ｒ１をもった円弧凹面からなり、二つの円弧凹面２９及び３０は、中心線４３に関して対称に形成されている。
【００３１】
なお本発明では、隙間長Ｌは、両端９２及び９５を互いに結ぶ直線９３とラックバー９の円弧外周面１６との交点９６及び９７の夫々から各端９２及び９５の夫々までの距離をいう。
【００３２】
円弧凹面２９及び３０の角度方向の両端９２及び９５は、ラックバー９の円弧外周面１６の曲率中心Ｏ１を通る中心線４３から角度方向の両側において、９０°以下の範囲、本例では角度β＝８０°に位置している。
【００３３】
矩形状又は短冊状の彎曲摺動板片２６は、薄鋼板と、薄鋼板上に一体に被着形成された多孔質焼結金属層と、多孔質焼結金属層に含浸され且つ一部が多孔質焼結金属層５２薄層として形成された合成樹脂層とからなる複層素板から打ち抜き加工により、矩形状又は短冊状の摺動板片素材を形成し、この摺動板片素材に、合成樹脂層の露出面からなる二つの円弧凹面２９及び３０を得るようにして、プレス曲げ加工を施すと共に、先端閉塞部２４を一体的に有した突起部２５を得るようにして絞り成形を施して形成される。
【００３４】
ラックガイド基体２３の円弧凹面２０は、彎曲摺動板片２６の二つの円弧凸面６３及び６４にぴったりと密接するように、当該二つの円弧凸面６３及び６４の形状に相補的な形状をもった二つの円弧凹面４１及び４２をもって形成されている。
【００３５】
凹所２１に配されたコイルスプリング１１は、凹所２１において、一端がラックガイド基体２３に当接し、他端がケーシング３の蓋部材３１に当接して、ラックガイド基体２３を介して彎曲摺動板片２６をラックバー９に向かって押圧している。
【００３６】
以上の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１０は、ステアリング軸６の回転において、ラック歯８のピニオン７への噛合いを確保して、しかも、当該噛合いによるステアリング軸６の軸心に対して直角な方向のラックバー９の移動を案内する。そして、ラックピニオン式ステアリング装置１においては、ラックバー９が、部位８１及び８２において線的又は角度方向に角度５０°を超えないようにして部位８１及び８２を含んで部位８１及び８２の近傍において狭帯状的に彎曲摺動板片２６に接触する結果、ラックバー９と彎曲摺動板片２６との摺動摩擦抵抗は大幅に低減される。
【００３７】
更に、ラックピニオン式ステアリング装置１では、円弧凹面２９及び３０は、角度方向において角度５０°を越える部位ではラックバー９の円弧外周面１６に隙間９１及び９４をもって配されているために、ラックバー９を彎曲摺動板片２６により両側から挟み付けるようなことをなくし得て、ラックバー９のピニオン７への噛合力に寄与しない摺動抵抗を増加させることがなく、操縦性の低下を回避でき、しかも、彎曲摺動板片２６の円弧凹面２９及び３０とラックバー９の円弧外周面１６との接触面積を低減できる結果、摺動摩擦抵抗の減少を図り得て、操縦性の向上を得ることができる上に、円弧凹面２９及び３０の角度方向の両端９２および９５の夫々とラックバー９の円弧外周面１６との間の隙間長Ｌが０．０２ｍｍから０．２０ｍｍまでの範囲、本例では０．０５ｍｍであるために、ステアリング操作によるラックバー９の移動において、ラックバー９の揺動を彎曲摺動板片２６の円弧凹面２９及び３０により好ましく抑えることができ、揺動による不都合を生じさせないようにし得る。
【００３８】
加えて、本例のラックガイド１０では、貫通円孔２２に嵌着された突起部２５が、補強部としての先端閉塞部２４を一体的に具備しているために、突起部２５の先端部側の縮径等の形状変化が生じ難く、而して、貫通円孔２２での突起部２５のしっかりした嵌合、嵌着状態、すなわち、突起部２５と貫通円孔２２との間でのしまりばめ状態を長期に亘って維持できる結果、彎曲摺動板片２６をラックガイド基体２３に長期に亘って同じくしっかりと保持でき、ラックバー９と彎曲摺動板片２６との線的又は狭帯状的な接触を初期設定時の状態のまま長期に亘って維持できる。
【００３９】
なお上記では、矩形状又は短冊状の彎曲摺動板片２６を用いたが、素板を略楕円形に打ち抜き加工して又は切断して、略楕円形の摺動板素材を形成し、これを前記と同様に曲げ加工及び絞り成形して彎曲摺動板片を形成し、この略楕円形の彎曲摺動板片９８を図５に示すようにラックガイド基体２３に嵌着して、本発明のラックピニオン式ステアリング装置を構成してもよい。
【００４０】
更に上記では、ラックバー９が、部位８１及び８２において線的又は角度方向に角度５０°を超えないようにして部位８１及び８２を含んで部位８１及び８２の近傍において狭帯状的に彎曲摺動板片２６に接触するようにしたが、これに代えて、一方側において角度５０°を超えない部位８１又は部位８１を含んで部位８１近傍から他方側において角度５０°を超えない部位８２又は部位８２を含んで部位８２近傍まで突起部２５を除いて全体的に連続的に彎曲摺動板片２６に接触するようにしてもよい。すなわち、具体的には、例えば部位８１から部位８２までの彎曲摺動板片２６の円弧凹面１９を、曲率中心Ｏ１を有すると共にラックバー９の円弧外周面１６の曲率半径Ｒ０と実質的に同一の曲率半径Ｒ０をもった円弧凹面で形成し、部位８１から端９２まで及び部位８２から端９５までの彎曲摺動板片２６の円弧凹面１９を、ラックバー９の円弧外周面１６の曲率中心Ｏ１に対して偏心した曲率中心、本例では曲率中心Ｏ２及びＯ３を有すると共に、ラックバー９の円弧外周面１６の曲率半径Ｒ０と異なる曲率半径、本例では曲率半径Ｒ１をもった中心線４３に関して対称な前記と同様な円弧凹面２９及び３０で形成してもよい。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、摺動摩擦抵抗の減少による操縦性の向上を得ることができる上に、しかも、ラックバーの揺動を抑えて、揺動による不都合を生じさせない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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のラックピニオン式ステアリング装置の好ましい実施の態様の一例の断面図である。
【図２】図１に示すラックピニオン式ステアリング装置に用いられているラックガイドの平面図である。
【図３】図１に示すラックピニオン式ステアリング装置に用いられているラックガイドの詳細説明図である。
【図４】図１に示すラックピニオン式ステアリング装置に用いられているラックガイドの一部拡大断面図である。
【図５】彎曲摺動板片の他の例の説明平面図である。
【符号の説明】
１ ラックピニオン式ステアリング装置
３ ケーシング
７ ピニオン
８ ラック歯
９ ラックバー
１０ ラックガイド
１１ コイルスプリング
１６ 円弧外周面
２３ ラックガイド基体
２６ 彎曲摺動板片
２９、３０ 円弧凹面
９１、９４ 隙間
Ｌ 隙間長
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラックピニオン式ステアリング装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
ラックピニオン式ステアリング装置は、通常、ケーシングと、このケーシングに回転自在に支持されたピニオンと、このピニオンに噛合うラック歯が形成されたラックバーと、ケーシング内に配されて、ラックバーを摺動自在に支持するラックガイドと、このラックガイドをラックバーに向かって押圧するスプリングとを具備している。
【０００３】
斯かるラックピニオン式ステアリング装置において、摺動摩擦抵抗を減少して操縦性を向上させるために、ラックガイドのラックバーとの摺動面を、ラックバーと一定の帯状幅の領域内で接触させるように偏心曲率中心をもって円弧凹面に形成することが特開平１１−９１５９２号公報等で提案されている。
【０００４】
ところで、上記のようにラックガイドに一定の帯状幅の領域内で接触して当該ラックバーにより摺動自在に支持されるラックバーを具備したラックピニオン式ステアリング装置では、摺動摩擦抵抗の減少により操縦性は一応向上するが、ラックバーがラックガイドに全体的に接触されて当該ラックガイドに摺動自在に支持されるものと比較してある意味ではラックバーが線接触支持されることになるために、ステアリング操作によるラックバーの移動において、ラックバーに揺動が生じ易くなる。
【０００５】
ステアリング操作においてラックバーが揺動されると、ピニオンとの噛合いが上手くいかず、噛合いにおいて異音が発生したり、噛合いの不都合による振動がステアリングホイールに伝達されて操縦者に不安感を抱かせる虞がある。
【０００６】
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、摺動摩擦抵抗の減少による操縦性の向上を得ることができる上に、しかも、ラックバーの揺動を抑えて、揺動による不都合を生じさせない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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の態様のラックピニオン式ステアリング装置は、ケーシングと、このケーシングに回転自在に支持されたピニオンと、このピニオンに噛合うラック歯が形成されたラックバーと、このラックバーを摺動自在に支持するラックガイドと、このラックガイドをラックバーに向かって押圧するスプリングとを具備しており、ここで、ラックガイドは、ラックガイド基体と、ラックバーの円弧外周面に摺動自在に当接してラックバーを摺動自在に支持する円弧凹面を有していると共に、ラックガイド基体に固着された彎曲摺動板片とを具備しており、円弧凹面は、ラックバーの円弧外周面の曲率中心を通る中心線から角度方向の両側において角度５０°を越えない部位でラックバーの円弧外周面に外接し、角度５０°を越える部位ではラックバーの円弧外周面に隙間をもって配されており、円弧凹面の角度方向の両端の夫々とラックバーの円弧外周面との間の隙間長は、０．０２ｍｍから０．２０ｍｍまでの範囲である。
【０００８】
第一の態様のラックピニオン式ステアリング装置によれば、角度５０°を越える部位ではラックバーの円弧外周面に隙間をもって配されているために、彎曲摺動板片の円弧凹面とラックバーの円弧外周面との接触面積を低減できる結果、摺動摩擦抵抗の減少を図り得て、操縦性の向上を得ることができる上に、しかも、円弧凹面の角度方向の両端の夫々とラックバーの円弧外周面との間の隙間長が０．０２ｍｍから０．２０ｍｍまでの範囲であるために、ステアリング操作によるラックバーの移動において、ラックバーの揺動を彎曲摺動板片の円弧凹面により好ましく抑えることができ、揺動による不都合を生じさせないようにし得る。
【０００９】
第一の態様のラックピニオン式ステアリング装置において、ラックバーの円弧外周面に外接する円弧凹面の部位は、角度方向の両側において、互いに連続していても、或いは、これに代えて、曲率中心を通る中心線付近で分断された一定の幅の互いに独立した帯状であってもよい。外接する最大角度が５０°を越えると、ラックバーを両側から挟み付けたようになって、ラックバーのピニオンへの噛合力に寄与しない摺動抵抗が増加するので、操縦性の低下を招来する。好ましい例では、本発明の第二の態様のラックピニオン式ステアリング装置のように、外接する最大角度が４５°から３０°までの範囲である。外接する最大角度が３０°よりも小さくなると、円弧凹面によるラックバーの所定位置への保持が低下して、ステアリング操作によるラックバーの移動において、ラックバーが大きく揺動される虞が生じる。
【００１０】
第一の態様のラックピニオン式ステアリング装置において、隙間が０．０２ｍｍよりも小さいと、円弧凹面によりラックバーを締め付けるようになり、ラックバーに対する摺動抵抗を増加させ好ましくなく、隙間長が０．２０ｍｍよりも大きいと、ステアリング操作によるラックバーの移動において、ラックバーが大きく揺動される虞が生じる。より好ましい例では、本発明の第三の態様のラックピニオン式ステアリング装置のように、隙間長は、０．０５ｍｍから０．１８ｍｍまでの範囲である。
【００１１】
本発明のラックガイド基体としては、金属、好ましくは、鉄系の焼結金属若しくはアルミニウム又はガラス繊維若しくは炭素繊維等の補強充填材入り合成樹脂から好ましくは一体形成される。
【００１２】
本発明の第四の態様のラックピニオン式ステアリング装置では、第一から第三のいずれかの態様のラックピニオン式ステアリング装置において、円弧凹面の角度方向の両端は、ラックバーの円弧外周面の曲率中心を通る中心線から角度方向の両側において、９０°以下の範囲に位置している。
【００１３】
円弧凹面の角度方向の両端が９０°を超えて位置していると、円弧凹面へのラックバーの装着及びラックガイド基体への彎曲摺動板片の装着が比較的困難となり、好ましくない。
【００１４】
本発明の第五の態様のラックピニオン式ステアリング装置では、第一から第四のいずれかの態様のラックピニオン式ステアリング装置において、ラックガイド基体は、中央に貫通孔を具備しており、彎曲摺動板片は、ラックガイド基体の貫通孔に嵌着された中空の突起部を有して、当該突起部を介してラックガイド基体に固着されている。
【００１５】
第五の態様のラックピニオン式ステアリング装置によれば、彎曲摺動板片を突起部を介してラックガイド基体に固着するために、彎曲摺動板片が確実にラックガイド基体に固定され、振動等で彎曲摺動板片がラックガイド基体から浮き上がったり、外れたりすることをなくし得る。
【００１６】
本発明の第六の態様のラックピニオン式ステアリング装置では、第五の態様のラックピニオン式ステアリング装置において、彎曲摺動板片の突起部の先端には、突起部の中空先端を閉塞するようにして突起部の形状を保持する補強部が一体的に形成されている。
【００１７】
第六の態様のラックピニオン式ステアリング装置によれば、彎曲摺動板片の突起部の先端に、当該突起部の形状を保持する補強部が一体的に形成されているために、中空の突起部の先端部側の縮径等の形状変化の虞を低減でき、而して、彎曲摺動板片をラックガイド基体に長期に亘ってしっかりと保持でき、摺動抵抗及び摩耗の増大という不都合な事態を回避できる。
【００１８】
本発明の第七の態様のラックピニオン式ステアリング装置では、第五又は第六の態様のラックピニオン式ステアリング装置において、補強部と突起部とは、絞り成形により一体的に形成されている。
【００１９】
本発明の第八の態様のラックピニオン式ステアリング装置では、第一から第七の態様のいずれかの態様のラックピニオン式ステアリング装置において、彎曲摺動板片は、複層材料からなり、略楕円形又は方形に形成されている。
【００２０】
本発明の彎曲摺動板片は、第八の態様のように複層材料からなるものが好ましく、このような複層材料からなる素板を打ち抜き加工又は切断して略楕円形又は方形の摺動板素材を得て、この摺動板素材を彎曲状に曲げ加工して形成するとよい。複層材料としては、薄鋼板と、この薄鋼板上に一体に被着形成された多孔質焼結金属層と、この多孔質焼結金属層に含浸され且つ一部が多孔質焼結金属層上に薄層として形成された合成樹脂層とからなるものを好ましい例として挙げることができ、多孔質焼結金属層に含浸される合成樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリアセタール樹脂又はこれに潤滑油剤を含有させた含油ポリアセタール樹脂等の自己潤滑性、耐摩耗性を有する合成樹脂を使用し得る。
【００２１】
本発明の第九の態様のラックピニオン式ステアリング装置では、第一から第八の態様のいずれかの態様のラックピニオン式ステアリング装置において、円弧凹面は、ラックバーの円弧外周面の曲率中心に対して偏心した曲率中心をもつと共に、ラックバーの円弧外周面の曲率半径よりも大きな曲率半径をもった前記中心線に関して対称な二つの円弧凹面からなる。
【００２２】
本発明の第九の態様のラックピニオン式ステアリング装置によれば、彎曲摺動板片の円弧凹面が、ラックバーの円弧外周面の曲率中心に対して偏心した曲率中心を有すると共に、ラックバーの円弧外周面の曲率半径よりも大きな曲率半径をもった二つの円弧凹面からなるために、彎曲摺動板片の円弧凹面へのラックバーの円弧外周面の摺接が二個所の部位で線的又は狭帯状的になされる結果、ラックバーと彎曲摺動板片との摺動摩擦抵抗を大幅に低減できる。
【００２３】
なお、第九の態様に代えて、本発明の第十の態様のラックピニオン式ステアリング装置のように、円弧凹面が、ラックバーの円弧外周面に外接する最大角度までは、ラックバーの円弧外周面の曲率中心を有すると共に、ラックバーの円弧外周面の曲率半径と実質的に同一の曲率半径をもった円弧凹面からなり、ラックバーの円弧外周面に外接する最大角度を越える部位では、ラックバーの円弧外周面の曲率中心に対して偏心した曲率中心を有すると共に、ラックバーの円弧外周面の曲率半径と異なる曲率半径をもった前記中心線に関して対称な二つの円弧凹面からなるようにしてもよい。
【００２４】
以下本発明の実施の形態を、図に示す好ましい例に基づいて詳細に説明する。なお、本発明はこれら例に何等限定されないのである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１から図４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、中空部２を有したケーシング３と、ケーシング３にボール軸受４及び５を介して回転自在に支持されたステアリング軸６と、中空部２に配されて、ステアリング軸６の軸端に一体的に設けられたピニオン７と、ピニオン７に噛合うラック歯８が形成されたラックバー９と、ケーシング３の中空部２に配されて、ラックバー９を摺動自在に支持するラックガイド１０と、ラックガイド１０をラックバー９に向かって押圧するコイルスプリング１１とを具備している。
【００２６】
ケーシング３は円筒部１５を有しており、ステアリング軸６の軸心に対して直角な方向においてケーシング３を貫通して、当該直角な方向に移動自在に配されたラックバー９は、ラック歯８が形成された面に対向する裏面側に曲率半径Ｒ０の円弧外周面１６を有している。
【００２７】
ラックガイド１０は、円弧凹面２０を有すると共に、凹所２１及び凹所２１に連通して中央に形成された貫通円孔２２を有するラックガイド基体２３と、補強部としての先端閉塞部２４が一体的に形成された中空の円筒状の突起部２５を有しており、当該突起部２５が貫通円孔２２に嵌着されて、円弧凹面２０に密に着座するようにラックガイド基体２３に突起部２５を介して固着された彎曲摺動板片２６とを具備している。
【００２８】
ラックガイド基体２３は、その円筒状の外周面２７でケーシング３の円筒部１５の内面２８に摺動自在に接しており、これにより、ラックガイド１０は、ステアリング軸６の軸心に対して直角な方向に移動自在となっている。
【００２９】
彎曲摺動板片２６は、二つの円弧凹面２９及び３０からなる円弧凹面１９を具備しており、円弧凹面２９及び３０でラックバー９の円弧外周面１６に後述するように部分的に摺動自在に接してラックバー９を摺動自在に支持している。二つの円弧凹面２９及び３０からなる円弧凹面１９の裏側の面である彎曲摺動板片２６の円弧凸面６３及び６４は円弧凹面２０に密に接触している。
【００３０】
円弧凹面２９は、ラックバー９の円弧外周面１６の曲率中心Ｏ１を通る中心線４３の角度方向の一方側において角度５０°を超えない部位で、本例では、角度α＝４０°の部位８１でラックバー９の円弧外周面１６に外接し、角度５０°を越える部位ではラックバー９の円弧外周面１６に隙間９１をもって配され、しかも、角度方向の一端９２とラックバー９の円弧外周面１６との間の隙間長Ｌが０．０２ｍｍから０．２０ｍｍまでの範囲、本例では０．０５ｍｍとなるように、ラックバー９の円弧外周面１６の曲率中心Ｏ１に対して偏心した曲率中心Ｏ２を有すると共に、ラックバー９の円弧外周面１６の曲率半径Ｒ０よりも大きな曲率半径Ｒ１（Ｒ１＞Ｒ０）をもった円弧凹面からなり、円弧凹面３０は、ラックバー９の円弧外周面１６の曲率中心Ｏ１を通る中心線４３の角度方向の他方側において角度５０°を超えない部位、本例では角度α＝４０°の部位８２でラックバー９の円弧外周面１６に外接し、角度５０°を越える部位ではラックバー９の円弧外周面１６に隙間９４をもって配され、しかも、角度方向の他端９５とラックバー９の円弧外周面１６との間の隙間長Ｌが０．０２ｍｍから０．２０ｍｍまでの範囲、本例では０．０５ｍｍとなるように、ラックバー９の円弧外周面１６の曲率中心Ｏ１に対して偏心した曲率中心Ｏ３を有すると共に、ラックバー９の円弧外周面１６の曲率半径Ｒ０よりも大きな曲率半径Ｒ１（Ｒ１＞Ｒ０）であって、円弧凹面２９の曲率半径Ｒ１と同一の曲率半径Ｒ１をもった円弧凹面からなり、二つの円弧凹面２９及び３０は、中心線４３に関して対称に形成されている。
【００３１】
なお本発明では、隙間長Ｌは、両端９２及び９５を互いに結ぶ直線９３とラックバー９の円弧外周面１６との交点９６及び９７の夫々から各端９２及び９５の夫々までの距離をいう。
【００３２】
円弧凹面２９及び３０の角度方向の両端９２及び９５は、ラックバー９の円弧外周面１６の曲率中心Ｏ１を通る中心線４３から角度方向の両側において、９０°以下の範囲、本例では角度β＝８０°に位置している。
【００３３】
矩形状又は短冊状の彎曲摺動板片２６は、薄鋼板と、薄鋼板上に一体に被着形成された多孔質焼結金属層と、多孔質焼結金属層に含浸され且つ一部が多孔質焼結金属層５２薄層として形成された合成樹脂層とからなる複層素板から打ち抜き加工により、矩形状又は短冊状の摺動板片素材を形成し、この摺動板片素材に、合成樹脂層の露出面からなる二つの円弧凹面２９及び３０を得るようにして、プレス曲げ加工を施すと共に、先端閉塞部２４を一体的に有した突起部２５を得るようにして絞り成形を施して形成される。
【００３４】
ラックガイド基体２３の円弧凹面２０は、彎曲摺動板片２６の二つの円弧凸面６３及び６４にぴったりと密接するように、当該二つの円弧凸面６３及び６４の形状に相補的な形状をもった二つの円弧凹面４１及び４２をもって形成されている。
【００３５】
凹所２１に配されたコイルスプリング１１は、凹所２１において、一端がラックガイド基体２３に当接し、他端がケーシング３の蓋部材３１に当接して、ラックガイド基体２３を介して彎曲摺動板片２６をラックバー９に向かって押圧している。
【００３６】
以上の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１０は、ステアリング軸６の回転において、ラック歯８のピニオン７への噛合いを確保して、しかも、当該噛合いによるステアリング軸６の軸心に対して直角な方向のラックバー９の移動を案内する。そして、ラックピニオン式ステアリング装置１においては、ラックバー９が、部位８１及び８２において線的又は角度方向に角度５０°を超えないようにして部位８１及び８２を含んで部位８１及び８２の近傍において狭帯状的に彎曲摺動板片２６に接触する結果、ラックバー９と彎曲摺動板片２６との摺動摩擦抵抗は大幅に低減される。
【００３７】
更に、ラックピニオン式ステアリング装置１では、円弧凹面２９及び３０は、角度方向において角度５０°を越える部位ではラックバー９の円弧外周面１６に隙間９１及び９４をもって配されているために、ラックバー９を彎曲摺動板片２６により両側から挟み付けるようなことをなくし得て、ラックバー９のピニオン７への噛合力に寄与しない摺動抵抗を増加させることがなく、操縦性の低下を回避でき、しかも、彎曲摺動板片２６の円弧凹面２９及び３０とラックバー９の円弧外周面１６との接触面積を低減できる結果、摺動摩擦抵抗の減少を図り得て、操縦性の向上を得ることができる上に、円弧凹面２９及び３０の角度方向の両端９２および９５の夫々とラックバー９の円弧外周面１６との間の隙間長Ｌが０．０２ｍｍから０．２０ｍｍまでの範囲、本例では０．０５ｍｍであるために、ステアリング操作によるラックバー９の移動において、ラックバー９の揺動を彎曲摺動板片２６の円弧凹面２９及び３０により好ましく抑えることができ、揺動による不都合を生じさせないようにし得る。
【００３８】
加えて、本例のラックガイド１０では、貫通円孔２２に嵌着された突起部２５が、補強部としての先端閉塞部２４を一体的に具備しているために、突起部２５の先端部側の縮径等の形状変化が生じ難く、而して、貫通円孔２２での突起部２５のしっかりした嵌合、嵌着状態、すなわち、突起部２５と貫通円孔２２との間でのしまりばめ状態を長期に亘って維持できる結果、彎曲摺動板片２６をラックガイド基体２３に長期に亘って同じくしっかりと保持でき、ラックバー９と彎曲摺動板片２６との線的又は狭帯状的な接触を初期設定時の状態のまま長期に亘って維持できる。
【００３９】
なお上記では、矩形状又は短冊状の彎曲摺動板片２６を用いたが、素板を略楕円形に打ち抜き加工して又は切断して、略楕円形の摺動板素材を形成し、これを前記と同様に曲げ加工及び絞り成形して彎曲摺動板片を形成し、この略楕円形の彎曲摺動板片９８を図５に示すようにラックガイド基体２３に嵌着して、本発明のラックピニオン式ステアリング装置を構成してもよい。
【００４０】
更に上記では、ラックバー９が、部位８１及び８２において線的又は角度方向に角度５０°を超えないようにして部位８１及び８２を含んで部位８１及び８２の近傍において狭帯状的に彎曲摺動板片２６に接触するようにしたが、これに代えて、一方側において角度５０°を超えない部位８１又は部位８１を含んで部位８１近傍から他方側において角度５０°を超えない部位８２又は部位８２を含んで部位８２近傍まで突起部２５を除いて全体的に連続的に彎曲摺動板片２６に接触するようにしてもよい。すなわち、具体的には、例えば部位８１から部位８２までの彎曲摺動板片２６の円弧凹面１９を、曲率中心Ｏ１を有すると共にラックバー９の円弧外周面１６の曲率半径Ｒ０と実質的に同一の曲率半径Ｒ０をもった円弧凹面で形成し、部位８１から端９２まで及び部位８２から端９５までの彎曲摺動板片２６の円弧凹面１９を、ラックバー９の円弧外周面１６の曲率中心Ｏ１に対して偏心した曲率中心、本例では曲率中心Ｏ２及びＯ３を有すると共に、ラックバー９の円弧外周面１６の曲率半径Ｒ０と異なる曲率半径、本例では曲率半径Ｒ１をもった中心線４３に関して対称な前記と同様な円弧凹面２９及び３０で形成してもよい。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、摺動摩擦抵抗の減少による操縦性の向上を得ることができる上に、しかも、ラックバーの揺動を抑えて、揺動による不都合を生じさせない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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のラックピニオン式ステアリング装置の好ましい実施の態様の一例の断面図である。
【図２】図１に示すラックピニオン式ステアリング装置に用いられているラックガイドの平面図である。
【図３】図１に示すラックピニオン式ステアリング装置に用いられているラックガイドの詳細説明図である。
【図４】図１に示すラックピニオン式ステアリング装置に用いられているラックガイドの一部拡大断面図である。
【図５】彎曲摺動板片の他の例の説明平面図である。
【符号の説明】
１ ラックピニオン式ステアリング装置
３ ケーシング
７ ピニオン
８ ラック歯
９ ラックバー
１０ ラックガイド
１１ コイルスプリング
１６ 円弧外周面
２３ ラックガイド基体
２６ 彎曲摺動板片
２９、３０ 円弧凹面
９１、９４ 隙間
Ｌ 隙間長
Claims (6)
- ケーシングと、このケーシングに回転自在に支持されたピニオンと、このピニオンに噛合うラック歯が形成されたラックバーと、このラックバーを摺動自在に支持するラックガイドと、このラックガイドをラックバーに向かって押圧するスプリングとを具備しており、ラックガイドは、中央に貫通孔を有したラックガイド基体と、ラックバーの円弧外周面に摺動自在に当接してラックバーを摺動自在に支持する円弧凹面を有していると共に、ラックガイド基体に固着された彎曲摺動板片とを具備しており、円弧凹面は、ラックバーの円弧外周面の曲率中心を通る中心線から角度方向の両側において角度５０°を越えない部位でラックバーの円弧外周面に外接し、角度５０°を越える部位ではラックバーの円弧外周面に隙間をもって配されており、ラックバーの円弧外周面に外接する最大角度までの部位では、ラックバーの円弧外周面の曲率中心を有すると共に、ラックバーの円弧外周面の曲率半径と実質的に同一の曲率半径をもった円弧凹面からなり、ラックバーの円弧外周面に外接する最大角度を越える部位では、ラックバーの円弧外周面の曲率中心に対して偏心した曲率中心を有すると共に、ラックバーの円弧外周面の曲率半径よりも大きな曲率半径をもった前記中心線に関して対称な二つの円弧凹面からなっており、円弧凹面の角度方向の両端は、ラックバーの円弧外周面の曲率中心を通る中心線から角度方向の両側において、９０°以下の範囲に位置しており、円弧凹面の角度方向の両端の夫々とラックバーの円弧外周面との間の隙間長は、０．０２ｍｍから０．２０ｍｍまでの範囲であり、彎曲摺動板片は、ラックガイド基体の貫通孔に嵌着された中空の突起部を有して、当該突起部を介してラックガイド基体に固着されており、彎曲摺動板片の円弧凹面におけるラックバーの円弧外周面に外接する最大角度までの部位の円弧凹面は、突起部を除いて全体的に連続的にラックバーの円弧外周面に接触しているラックピニオン式ステアリング装置。
- 円弧凹面がラックバーの円弧外周面に外接する最大角度が４５°から３０°までの範囲である請求項１に記載のラックピニオン式ステアリング装置。
- 隙間長は、０．０５ｍｍから０．１８ｍｍまでの範囲である請求項１又は２に記載のラックピニオン式ステアリング装置。
- 彎曲摺動板片の突起部の先端には、突起部の中空先端を閉塞するようにして突起部の形状を保持する補強部が一体的に形成されている請求項１から３のいずれか一項に記載のラックピニオン式ステアリング装置。
- 補強部と突起部とは、絞り成形により一体的に形成されている請求項４に記載のラックピニオン式ステアリング装置。
- 彎曲摺動板片は、複層材料からなり、略楕円形又は方形に形成されている請求項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。
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