JPH1191592A - ラックピニオン式ステアリング装置のラックガイド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ラックピニオン式ステアリング装置のケーシ
ング内に設けられ、該ケーシングに回転可能に支持され
たピニオンに噛合するラック歯を有したラックバーを摺
動可能に支持するラックガイドにおいて、ラックバーの
受圧面積を一定にする。 【解決手段】 摺動受片２１を、青銅製の裏金２２、焼
結合金層２３、合成樹脂層２４の３層構造とし、合成樹
脂層２４の表面を、ラックバー１６の円弧状外周面の曲
率中心Ｏを中心とし、且つその曲率半径Ｒ0 と同一曲率
半径の摺接面部２５，２６を間欠的に形成し、その摺接
面部２５，２６以外の部分を摺接面部２５，２６よりも
窪む凹面部２７〜２９とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ラックピニオン式
ステアリング装置のラックバーを摺動可能に支持するラ
ックガイドに係り、特に、ラックバーとの摺動抵抗を軽
減したものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ラックピニオン式ステアリン
グ装置は、ステアリング軸端のピニオンと、このピニオ
ンに噛合するラック歯を有したラックバーとを備え、ス
テアリング軸（ピニオン）の回転をラックバーの往復移
動に変換するように構成されている。このラックピニオ
ン式ステアリング装置にあって、ピニオンは、ハウジン
グに軸受を介して回転可能に支持され、ラックバーは、
ラック歯を形成した反対側の円弧状外周面がハウジング
内に配設されたラックガイドによって摺動可能に支持さ
れている。上記ラックガイドは、サポートに摺動受片を
取り付けて構成され、その摺動受片は、一般に、円弧状
に曲成された裏金に、内側表面層として合成樹脂層を被
着して形成され、その合成樹脂層の表面でラックガイド
を受けるように構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ラックガイドとラック
バーとの摺動摩擦抵抗が大きいと、ステアリング系の効
率が低下し、操縦性に影響を与える。そこで、ラックガ
イドとラックバーの摺動摩擦抵抗を少なくするために、
例えば実公平１−２７９８４号公報には、ラックバーと
摺動受片の合成樹脂層との接触面積を少なくすることが
開示されている。

【０００４】上記公報により開示されたラックバーと摺
動受片との接触面積を減少させるための具体的構成は、
図６に示すように、摺動受片の合成樹脂層１の表面を、
ラックバーの円弧状外周面２との摺接位置が軸線Ｌの両
側に存在するように、ラックバーの円弧状外周面２の曲
率中心Ｏよりも上方で、且つ横方向に変位した位置に中
心Ｏa ，Ｏb をもち、ラックバー２の曲率半径Ｒ0 より
も大なる曲率半径Ｒa，Ｒb の凹曲面３，４に形成す
る、というものである。

【０００５】しかしながら、これでは、ラックバーの円
弧状外周面２と合成樹脂層１との接触部分が線接触に近
い状態となるので、合成樹脂層１の受圧面積が小さく、
換言すれば、単位面積当たりの受圧荷重が大きくなり、
寿命が短くなるという問題を生ずる。また、合成樹脂層
１は、ラックバー２から受ける荷重により、そのラック
バーの円弧状外周面２との接触部分が円弧状に凹むよう
に弾性的に変形するが、その変形程度は、ステアリング
装置の構成部品の寸法的誤差、組み立て誤差などの影響
で、ステアリング装置毎に異なるようになる。このた
め、ステアリング装置毎に合成樹脂層１とラックバーの
円弧状外周面２との接触面積が変動することとなり、こ
の結果、ラックバーの摺動摩擦抵抗がステアリング装置
毎に異なり、品質が安定しないという問題があった。

【０００６】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、摺動受片の長寿命化を図ることがで
き、しかも、摺動受片の受圧面積を一定化することがで
きるラックピニオン式ステアリング装置のラックガイド
を提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、円弧状に曲成された摺動受片をサポー
トに装着して構成されたラックガイドであって、ラック
ピニオン式ステアリング装置のケーシング内に配設さ
れ、該ケーシングに回転可能に支持されたピニオンによ
り往復移動されるラックバーを摺動可能に支持するもの
において、前記摺動受片は、裏金と、この裏金の内側表
面層を構成し前記ラックバーに摺接する合成樹脂層とを
備え、前記合成樹脂層の内周面は、円周方向の複数部位
に所定の円弧長をもって形成され、前記ラックバーの円
弧状外周面に摺接する摺接面部と、この摺接面部を除く
部位に形成され、複数箇所の前記摺接面部に接する円弧
面よりも窪む凹面部とから構成されていることを特徴と
するものである。

【０００８】この構成によれば、ラックガイドの合成樹
脂層は、部分的に形成された摺接面部でラックバーを受
けるので、ラックバーと合成樹脂層との接触面積が小さ
く、摺動摩擦抵抗を軽減することができる。しかも、摺
接面部は、円周方向に所定の円弧長をもっているので、
合成樹脂層とラックバーとは、線接触ではなく、面で接
触するようになり、この結果、摺接面部の単位面積当た
りの荷重は小さく、長寿命となる。その上、摺接面部に
隣接する部位は、凹面部に形成されているので、摺接面
部がラックバーから受ける荷重により弾性変形しても、
ラックバーと摺接面部との接触面積が増加することはな
く、品質が安定する。

【０００９】本発明では、裏金の内面に、多孔質焼結合
金層を被着し、合成樹脂層を、この多孔質焼結合金層上
に層を形成するように含浸させる構成を採用することが
できる。このように構成した場合には、合成樹脂層とラ
ックバーとの摺動摩擦によって発生した熱が、多孔質焼
結合金層を伝導して裏金側に逃げ易くなり、放熱性に優
れたものとなる。

【００１０】また、本発明では、裏金を、青銅などの熱
伝導性に優れた金属とすることができる。青銅は、錆に
くい上、熱伝導率が大きいので、合成樹脂層とラックバ
ーとの摺動摩擦によって発生した熱をサポート側に逃が
し易くなる。

【００１１】本発明では、裏金に、サポートに形成され
た位置決め用穴部に嵌合する筒状の凸部を突設し、その
凸部の内側を、有底の穴部に形成することができる。こ
のように構成すれば、凸部の内側を潤滑剤の貯留部とす
ることができるので、長期に渡り、安定して潤滑剤を合
成樹脂層とラックバーとの摺動面間に供給できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１〜
図５に基づいて説明する。ラックピニオン式ステアリン
グ装置の全体構成を示す図５において、ステアリング軸
端には、ピニオン１１が形成されており、このピニオン
１１は、ケーシング１２内に挿入されて該ケーシング１
２に軸受１３，１４により回転可能に支持されている。
ケーシング１２内には、ピニオン１１に噛合するラック
歯１５を有したラックバー１６が配設されている。この
ラックバー１６の両端は、ケーシング１２から外方に突
出されている。

【００１３】ケーシング１２には、円筒状の突出部１７
が一体に形成されている。この突出部１７は、ピニオン
１１との間にラックバー１６を挟むような位置に形成さ
れており、その内部には、ラックバー１６を摺動可能に
支持するラックガイド１８が図示上下方向に摺動可能に
配設されている。このラックガイド１８は、突出部１７
の底面部との間に配設された弾性部材としての圧縮コイ
ルばね１９によりラックバー１６側に付勢されている。

【００１４】さて、上記ラックガイド１８は、図２に示
すように、サポート２０と、摺動受片２１とからなる。
摺動受片２１は、図４に示すように、裏金２２と、この
裏金２２の表面に被着された焼結合金層２３と、この焼
結合金層２３に含浸され且つその一部が該焼結合金層２
３上に薄層の合成樹脂層２４との３層構造にされてい
る。

【００１５】そのうち、裏金２２は、鉄系に比べて熱伝
導率の高い金属、例えば青銅からなり、焼結合金層２３
は、銅系金属粉末により構成されている。また、合成樹
脂層２４は、フッ化鉛１〜２０容量％未満、スズ３〜３
０重量％含有の鉛・スズ合金１〜３０容量％を含み、上
記フッ化鉛と鉛・スズ合金の合計が２〜３５容量％であ
るものと、残部が実質的にポリテトラフルオロエチレン
との混合物からなるもので、自己潤滑性を有している。

【００１６】摺動受片２１は、裏金と焼結合金層と合成
樹脂層との３層構造からなる板状の複層材料をプレス成
形することによって円弧状に形成されたものである。こ
のプレス成形の際、合成樹脂層２４の表面には、図１に
示すように、径方向の軸線Ｌの周方向両側に位置してラ
ックバー１６の円弧状外周面の曲率半径Ｒ0 と同一の曲
率半径をもった摺接面部２５，２６が形成されると共
に、それら摺接面部２５，２６間および摺接面部２５，
２６の外側に位置してラックバー１６の円弧状外周面の
曲率半径Ｒ0 よりも小なる曲率半径Ｒ1 ，Ｒ2 の凹面部
２７，２８，２９が形成される。

【００１７】具体的には、上記摺接面部２５，２６は、
軸線Ｌから周方向両側に角度にして例えば４５°離れた
位置に所定幅例えば角度で１０°の範囲において、軸線
Ｌ上に中心Ｏをもった曲率半径ＲO の円弧面に形成され
ている。また、３箇所の凹面部２７，２８，２９のう
ち、両摺接面部２５，２６間の凹面部２７は、軸線Ｌ上
であって上記摺接面部２５，２６の中心Ｏよりも合成樹
脂層２４に近い点Ｏ1 を中心とした曲率半径Ｒ1 の円弧
凹面に形成され、残る円周方向両端側の凹面部２８，２
９は、軸線Ｌから横方向に離れ且つ摺接面部２５，２６
の中心Ｏよりも合成樹脂層２４に近い点Ｏ2 ，Ｏ3 を中
心とした曲率半径Ｒ2 の円弧凹面として形成される。

【００１８】また、摺動受片２１の中心部、すなわち両
摺接面部２５，２６間の凹面部２７の中心には、裏金２
２の外側方向に突出する凸部３０がプレス成形によって
一体に突設されている。この凸部３０は、有底の円筒状
に形成され、内側は、有底の穴部になっている。

【００１９】一方、サポート２０は、例えば焼結合金に
よって円柱状に形成され、その上部は、図３に示すよう
に、ほぼ半円の円弧状凹曲面に形成された座部３１とさ
れ、下部は前述の圧縮コイルばね１９を収納する円筒状
中空部３２とされている。そして、座部３１には、摺動
受片２１を嵌合する嵌合凹部３３が形成され、更に、そ
の嵌合凹部３３の中心部には、摺動受片２１の円周方向
の位置決めを行うための穴部３４が形成されている。

【００２０】なお、摺動受片２１は、摺接面部２５，２
６および凹面部２７，２８，２９を形成するプレス成形
により、全体が多曲率の円弧状になっているため、サポ
ート２０の嵌合凹部３３の底面も、摺動受片２１の裏金
２２の裏面と同一の円弧形状に形成されている。

【００２１】しかして、摺動受片２１は、凸部３０を位
置決め用穴部３４に挿入するようにして嵌合凹部３３に
嵌着される。これにより、ラックガイド１８が構成され
る。このラックガイド１８をラックピニオン式ステアリ
ング装置のケーシング１２に組み込んだ状態では、ラッ
クガイド１８の摺動受片２１の内側表面層である合成樹
脂層２４にてラックバー１６の円弧状外周面を摺動可能
に支持することとなる。そして、この状態では、摺接面
部２５，２６がラックバー１６の円弧状外周面に摺接し
てラックバー１６を支持するが、凹面部２７，２８，２
９は、摺接面部２５，２６に接する円弧面よりも窪んで
いることにより、ラックバー１６の円弧状外周面とは非
接触となる。

【００２２】このように本実施例によれば、ラックバー
１６は、合成樹脂層２４の全面と摺接するのではなく、
軸線Ｌの両側の２部位に存在する摺接面部２５，２６で
摺接することとなる。このため、ラックバー１６が合成
樹脂層２４の全面で支持される場合とは異なり、摺接部
分が限定された狭い面積部分となるので、ラックバー１
６の摺動摩擦抵抗を軽減でき、ステアリング系を効率の
良いものとすることができる。

【００２３】また、摺接面部２５，２６は、円周方向に
所定の幅をもって形成されているので、ラックバー１６
とは面接触となり、線接触に近い状態となる図６の従来
構成のものに比べ、単位面積当りの受圧荷重が低く、長
寿命となる。しかも、摺接面部２５，２６の両側に存在
する凹面部２７，２８，２９は、摺接面部２５，２６の
曲率半径Ｒ0 よりも小さな曲率半径Ｒ1 ，Ｒ2 で形成さ
れていて、摺接面部２５，２６とは屈曲点で画されてい
るので、合成樹脂層２４がラックバー１６の荷重を受け
て弾性変形を生じたとしても、合成樹脂層２４との接触
面積が増大することはなく、仮に増大したとしても、そ
の程度はごく小さい。従って、ラックバー１６と合成樹
脂層２４との摺接面積が一定となり、当初予定したとお
りの摺動摩擦抵抗が得られれるので、品質が安定する。
また、摺接面積２５，２６の円弧長を調節することによ
り、望む摺動摩擦抵抗を得ることができる。

【００２４】また、本実施例では、合成樹脂層２４と裏
金２２との間に焼結合金層２３が存在しているので、合
成樹脂層２４に対するラックバー１６の摺動により発生
した熱は、焼結合金層２３を介して裏金２２側に伝達さ
れ易く、しかも、その裏金２２を熱伝導率の大きい青銅
製としたので、裏金２２に伝達された熱は、裏金２２が
らサポート２０へと伝達され易くなり、合成樹脂層２４
の冷却性に優れ、焼き付き事故などの発生を抑制するこ
とができる。

【００２５】また、サポート２０に対する摺動受片２１
の位置決めを行うために、摺動受片２１に突設した凸部
３０を有底の筒状に形成したので、その凸部３０内の穴
部にグリースを溜めておくことができる。ラックバー１
６と摺動受片２１との間は、通常、組み立て時に両者間
に塗布したグリースによって潤滑されるが、凸部３０の
内部にグリースを溜めておくことにより、長期間に渡っ
てグリスをラックバー１６と摺動受片２１との間に補充
することができ、長寿命となる。

【００２６】なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施
例に限定されるものではなく、以下のような拡張或いは
変更が可能である。摺接面部２５，２６の外側の凹面部
２８，２９は、グリース溜めに利用することもできる。
裏金としては、青銅に限られずステンレス銅，アルミニ
ウム合金等であってもよい。凸部３０を凹面部２７に設
ければ、摺接面部の面積を狭めずに済むが、摺接面部２
５，２６に設けても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す要部の拡大断面図

【図２】ラックガイドの断面図

【図３】サポートの斜視図

【図４】摺動受片の部分断面図

【図５】全体の縦断面図

【図６】従来の構造を示す図１相当図

【符号の説明】

図中、１１はピニオン、１２はケーシング、１５はラッ
ク歯、１６はラックバー、１８はラックガイド、２０は
サポート、２１は摺動受片、２２は裏金、２３は焼結合
金層、２４は合成樹脂層、２５，２６は摺接面部、２７
〜２９は凹面部、３０は凸部、３４は位置決め用穴部で
ある。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円弧状に曲成された摺動受片をサポート
   に装着して構成されたラックガイドであって、ラックピ
   ニオン式ステアリング装置のケーシング内に配設され、
   該ケーシングに回転可能に支持されたピニオンにより往
   復移動されるラックバーを摺動可能に支持するものにお
   いて、 前記摺動受片は、裏金と、この裏金の内側表面層を構成
   し前記ラックバーに摺接する合成樹脂層とを備え、 前記合成樹脂層の内周面は、円周方向の複数部位に所定
   の円弧長をもって形成され、前記ラックバーの円弧状外
   周面に摺接する摺接面部と、 この摺接面部を除く部位に形成され、複数箇所の前記摺
   接面部に接する円弧面よりも窪む凹面部とから構成され
   ていることを特徴とするラックピニオン式ステアリング
   装置のラックガイド。
2. 【請求項２】 前記裏金の内周面には、多孔質焼結合金
   層が被着され、前記合成樹脂層は、この多孔質焼結合金
   層の表面に層を形成するように含浸されていることを特
   徴とする請求項１記載のラックピニオン式ステアリング
   装置のラックガイド。
3. 【請求項３】 前記裏金は、青銅などの熱伝導性に優れ
   た金属により形成されていることを特徴とする請求項１
   または２記載のラックピニオン式ステアリング装置のラ
   ックガイド。
4. 【請求項４】 前記裏金には、前記サポートに形成され
   た位置決め用穴部に嵌合する筒状の凸部が突設され、そ
   の凸部の内側は、有底の穴部に形成されていることを特
   徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のラックピ
   ニオン式ステアリング装置のラックガイド。