JPS6224613Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案はピニオンケーシングに回転可能に支
持されたピニオンと該ピニオンと歯合するラツク
歯を有するラツク棒と該ケーシング内にあつて該
ラツク棒を摺動支持するプランジヤーと該プラン
ジヤーをラツク棒側へ押圧するスプリングとから
なるラツクピニオン式ステアリング装置に関する
ものである。

従来、この種のステアリング装置において、ラ
ツク棒を摺動支持するプランジヤーには焼結合
金、合成樹脂あるいはこれらの組合わせが使用さ
れている。

一般的に使用されているプランジヤーの材料は
寸法精度を保持するために鉄系焼結合金が使われ
ている。しかしラツクプランジヤー材質が金属で
あるとラツクの入力により金属同士も干渉による
音が発生し消音効果のためにラツクプランジヤー
の外径部又低部にラバー等の弾性体を用いて発音
対策している例もある。又鉄系焼結合金では摺動
効率の改善が望まれている。改善例として摺動効
率を改善するためにラツクとの摺動部を低摩擦、
耐摩耗性の摺動部材（PTFE樹脂、ナイロン樹
脂、ポリアセタール樹脂など）とし、サポート部
を従来の焼結合金等とした組合せ品タイプと前記
合成樹脂摺動部材一体で使われている実用例があ
る。

しかし、摺動部材と金属（鉄系焼結）の組合せ
タイプではラツクの摺動部に樹脂を用いることに
より発生音に対しては多少であるが消音効果があ
るが完全ではなく又従来焼結合金一体品に対し非
常にコストアツプとなる問題点がある。摺動材を
合成樹脂一体にするタイプは摺動効率アツプ、消
音効果、軽量化、低コストと従来のものに対し長
所があるが寸法精度の保持、熱膨張係数大
（Fe1，１×10^-5、樹脂８〜10×10^-5）であり、熱
膨張係数は一桁大きく強度低下、クリープ等の欠
点がある。特にギヤボツクスの使用温度範囲（−
30℃〜80℃MAX120℃）の温度条件でプランジヤ
ーは手動操縦装置の場合で80℃、パワーステアリ
ングの場合に120℃位に昇温するのでラツクプラ
ンジヤーの外径方向は温度の低温領域ではハウジ
ングとのスキマが大きくなる不具合が発生し、高
温領域ではハウジング内径より大きくなるため大
きな熱応力が発生する。従つて例えば常温−高温
−常温の熱履歴により応力緩和（クリープ現象）
が発生し応力緩和された量だけ常温時には初期寸
法より小さくなるためハウジングとのスキマ大と
なり不具合が発生する。

以上に対して実開昭56−102774号公報に示され
る考案はプランジヤー内に芯金を設けているが芯
金が回転体形状の円筒形をしているため、プラン
ジヤーの合成樹脂等の部分の肉厚が著しく不動と
なり、成形寸法精度が出し難く、芯金とその回り
の合成樹脂が熱応力によりはがれ易く、変形し易
い欠点がある。

この考案は上述した点に鑑みて上記従来例の改
善を計る目的でなされたもので、プランジヤーの
外形部分はラツクピニオン式ステアリング装置の
ラツクと摺動抵抗が少く、プランジヤーとプラン
ジヤーの嵌入するケーシング間の摩擦抵抗の少な
い材料により構成し、プランジヤー内部に応力緩
和が少なく、プランジヤーに比較して熱膨張の小
さい材料により、プランジヤー各部の肉厚が可及
的に等しくなるような筒状部材を配して一体成形
したプランジヤーを用いたラツクピニオン式ステ
アリング装置である。

以下この考案の実施例を図面により詳述する。
第１図はラツクピニオン式ステアリング装置の縦
断面図である。図において、１はその内部に中空
部１１を有するピニオンケーシングであり、該ケ
ーシング１には該中空部１１を横切り、かつ後述
する中空部１１内に配されるピニオンと直交する
方向に延設され、その内面に円筒孔１２を有する
突出部１３が一体に形成されている。

２は前記ピニオンケーシング１の中空部１１内
に配されたピニオンであり、該ピニオン２は該ケ
ーシング１内に配された軸受３，４により回転可
能に支持されている。

５は前記ピニオン２と歯合するラツク歯５１を
有するラツク棒であり、該ラツク棒５はその両端
をピニオンケーシング１より突出して（図示せ
ず）配されている。

６は該ケーシング１と一体に形成された突出部
１３の円筒孔１２内に滑入して配された合成樹脂
プランジヤーであり、該ブランジヤー６は前記ラ
ツク棒５を摺動支持している。

７は該ケーシング１の突出部１３内に位置せし
められて該プランジヤー６をラツク棒５側へ押圧
するスプリングである。

８は該ケーシング１の突出部１３の開口部を閉
塞するケーシング１に固定されたカバーである。

第２図はプランジヤーの平面図、第３図はプラ
ンジヤーの背面図、第４図は第２図のＡ−Ａ断面
図、第５図は第２図のＢ−Ｂ断面図である。

プランジヤー６は摺動部材６ａと補強部材６ｂ
よりなる。プランジヤー６の摺動部材６ａには一
方の面、すなわちラツク棒５を摺動支持する側の
面に後に詳述される摺動面６１が形成されてお
り、他方の面には内方に略円筒状の中空部６２が
形成されており、該中空部６２は該プランジヤー
の長さのほぼ中央部に形成されたバネ座６３まで
達しており、さらに中空部６２はバネ座６３を超
えて摺動面６１の形状に大略ならつてその背面に
形成された空隙部６４に連なつている。

６６は摺動面６１に該摺動面６１の軸線方向の
中央に形成された両端がふさがれた溝であり、該
溝６６はグリースなどの潤滑剤の溜り部となる。

第６図はプランジヤー６の拡大正面図であつ
て、摺動面６１の形状を説明するための図であ
る。プランジヤー６の中心線と平行な中心線Ｙは
ラツク棒５の中心Ｃをとおつており、中心Ｃをと
おり、中心線Ｙに直交して中心線Ｘがとおる。こ
れら中心線Ｘ，Ｙは説明の便宜のためのものであ
る。摺動面６１は中心線Ｙに関し形状が対称であ
り、片側のみのべる。摺動面６１は溝６６と円周
方向端部の中間位置において中心Ｃを中心としラ
ツク棒５の半径と同一の半径Ｒ１によつて画かれ
た円弧形であつてラツク棒５の軸方向に延在する
当り面６７と該当り面６７の片側より中心Ｃ及び
中心線Ｙを含む平面上に中心を有し半径Ｒ１より
も小さな半径Ｒ２によつて画かれた円弧形の逃げ
面６８１と該当り面６７の他の側より中心Ｃ及び
中心線Ｘを含む平面上に中心をおいて半径Ｒ１よ
りも小さな半径Ｒ３によつて画かれた円弧形の逃
げ面６８２とから構成されている。逃げ面６８２
の円周方向端部はプランジヤー６の端面６０１と
の間に角面取り６０２が設けられ、また逃げ面６
８１の円周方向端部と溝６６との角はＲ面取りが
附されている。

第２図のＣ−Ｃ拡大断面図の第７図に示すよう
に摺動面６１のラツク棒５の軸方向端部にはテー
パ逃げ面６８５が設けられており、摺動部材６ａ
の外周との角は面取り６８６が附されている。こ
の逃げ面６８５はラツク棒５が運動するときラツ
ク棒５表面に附着するグリースをかき取ることな
く、くさび作用により当り面６７に導入させる作
用を有する。

プランジヤー６の摺動部材６ａの円筒空間６２
内には補強部材６ｂが円筒空間６２において内周
が現われるようにして補強部材６ｂと摺動部材６
ａは一体に成形されている。

第８図は第４図と同断面において補強部材を取
り出したものである。補強部材６ｂは筒状をなし
ており内径がスプリング７が挿入される大きさで
外周は摺動面６１に近い方の側を大端とするテー
パであり、大端部は摺動面６１と大略一定の間隔
をおいた円弧６ｂ−１の端面であり、溝６６とも
端部が大略一定間隔をおくように溝６ｂ−２を形
成し、外周のテーパ部の小端部は軸直角端面とし
て一体成形時、摺動部材６ａが入り込んで保持を
強化するように端部より溝６ｂ−３を設ける。

ここでプランジヤー６の材料としては摺動部材
６ａがポリアセタール樹脂、ナイロン樹脂、含油
アセタール樹脂、含油ナイロン樹脂、カーボン繊
維入りアセタール樹脂、カーボン繊維入りナイロ
ン樹脂等の摩擦係数の小さい自己潤滑性、耐摩耗
性を有する合成樹脂材料が好適であり、補強部材
６ｂはガラス繊維強化熱可塑性合成樹脂、ナイロ
ン樹脂、PBT樹脂（ポリブチレンテレフタレー
ト）等の熱膨張係数の小さい強度のある材質が適
当である。

上述した構成において、合成樹脂プランジヤー
６はピニオンケーシング１の突出部１３の円筒孔
１２内に嵌入され、スプリング７によりラツク棒
５に向つて附勢されてプランジヤー６の摺動面６
１はラツク棒５の周面に押圧される。そしてラツ
ク棒５の移動により摺動面６１は摺擦され、ラツ
ク棒５がピニオン２による歯荷重により変位する
量に応じてプランジヤー６はケーシング１中を軸
方向にスプリング７により復元され乍らラツク棒
５に追従微動する。そしてラツク棒５とプランジ
ヤー６、プランジヤー６とケーシング１との間の
摩擦熱によりプランジヤー６は熱せられ、既述し
たように摺動部材６ａは昇温し熱膨張する。しか
し補強部材６ｂは熱膨張の少ない材料を用いてあ
るのと発熱部位がプランジヤー６の摺動面６１と
外周のケーシング１に接する面であるから熱伝導
により伝えられるとしても摺動部材６ａと補強部
材６ｂは異なる材料であり異質材間を伝達するに
は熱勾配は大きくなるから補強部材６ｂには伝熱
量は少く、補強部材６ｂの温度上昇は少ない。又
補強部材６ｂは内周及び一端が摺動部材６ａに接
しておらずむしろ放熱されるから補強部材６ｂは
熱膨張は少ない。又応力緩和の少ない材料を補強
部材６ｂに用いられてもいる。従つて摺動部材６
ａの熱膨張に抗すると共に熱変形にも抗して原形
状を保とうとする。そして結局において摺動部材
６ａの応力緩和をも小さく押える。

プランジヤー６の摺動面６１は静的には製造
上、プランジヤー６が厚肉形状等のため寸法歪、
変形による形状誤差、ひけなどにより所望の寸法
とはならず、又使用時には熱変形、特に熱膨張が
加わるから、ラツク棒の半径よりも大きな半径の
プランジヤー摺動面としただけでは当り面が大き
くばらつき予測できないのである。ラツクピニオ
ン式ステアリング装置では当り面６７と逃げ面６
８１，６８２とは次第に遷移するのではなく、当
り面６７と逃げ面６８１，６８２は別の曲線をな
し、突合せた継目位置では半径Ｒ２，Ｒ３の中心
をラツク棒５の中心よりδｘ，δｙだけオフセツ
トした位置に置き、該継目位置においては断面に
ついてみるに当り面６７の切線と逃げ面６８１，
６８２の夫々の切線となす角は明確に存在し、当
り面６７へのラツク棒５の当りはスプリング７の
押圧力により少くとも当り面６７だけは弾性変形
された当りが確保される。更に又、ラツク棒５が
運動する場合にテーパ逃げ面６８５があるからグ
リースは当り面６７とラツク棒５との間に持込ま
れる。

尚、プランジヤー６は該プランジヤー６に形成
された中空部６２および空隙部６４によりその肉
厚が可及的に一様に、かつ薄肉形成されているた
め、成形収縮等による寸法歪、変形、ひけなどが
極めて小さく所望の寸法精度を保持することがで
きる。

この肉厚が一様かつ薄肉であるということは当
り面６７の上記構成と共に変形防止のため重要な
ことである。

すなわち、プランジヤーに合成樹脂を使用する
場合、前述した如く成形収縮が問題となり、肉厚
不同の場合、その肉厚部にとくに影響が大きく寸
法歪、変形、ひけなどを生じ製品の所望の寸法精
度を保持しがたいという理由による。

プランジヤー６各部は上述のように肉厚が可及
的に一様であり、かつ薄肉であるため成形収縮等
による寸法歪、変形、ひけなどによる寸法精度の
低下は無視し得る程度である。

以上のようにこの考案は、ラツクピニオン式ス
テアリング装置において、ラツク棒と摺動支持す
るプランジヤーをラツク棒と摺擦する摺動面及び
ピニオンケーシングと摺動する外周面を形成し一
方の開口する筒状体の合成樹脂もしくは合成樹脂
を主要材料とする摺動部材と、摺動部材のラツク
棒と摺擦する摺動面及びピニオンケーシングと摺
動する外周面と間隔をおいて摺動部材内部側に配
した筒状の合成樹脂もしくはガラス繊維強化合成
樹脂を材料とする補強部材とを一体成形したか
ら、摺動部材はラツク棒及びピニオンケーシング
と摺動するのに適する材料を選ぶことになり、補
強部材は摺動部材に比較して熱膨張係数が小さ
く、応力緩和が小く、剛性、強度の大きい材料を
選べるからプランジヤーの応力緩和を小さくする
ことができる。ラツク棒の往復動に対し、摺動部
材に加わる剪断力は補強部材により支持されるの
で対剪断力は強化され、摺動部材が担持する剪断
力は小さくすることができるのでクリープとか、
ラツク棒と摺擦しているプランジヤーの摺擦面端
からプランジヤー材がハミ出す現象を防止でき
る。補強部材の外周は大端がラツク棒に近い側に
あるように外周をテーパにしてあるから補強部材
と摺動部材間のすべりを防ぐことができる。

外周がプランジヤーとラツク棒の摺動面に近い
方の側を大端とするテーパであり、大端部は該摺
動面と大略一定の間隔をおいた円弧端面であり、
該摺動面の中央の溝とも該大端部が大略一定間隔
をおくように溝を形成し、外周のテーパ部の小端
部は軸直角端面として一体成形時に摺動部材が入
り込む溝を設けた筒状であるから、摺動部材を一
体成形時に摺動部材のラツクバーとの摺動面及び
摺動部材の外周の形状、寸法精度を出し易い。

【図面の簡単な説明】

第１図はラツクピニオン式ステアリング装置の
縦断面図、第２図はプランジヤーの平面図、第３
図はプランジヤーの背面図、第４図は第２図のＡ
−Ａ断面図、第５図は第２図のＢ−Ｂ断面図、第
６図はプランジヤーの拡大正面図、第７図は第２
図のＣ−Ｃ拡大断面図、第８図は補強部材の軸方
向断面図である。 １……ピニオンケーシング、２……ピニオン、
３，４……軸受、５……ラツク棒、６……プラン
ジヤー、６ａ……摺動部材、６ｂ……補強部材、
６ｂ−１……円弧、６ｂ−２……溝、６ｂ−３…
…溝、７……スプリング、８……カバー、１１…
…中空部、１２……円筒孔、１３……突出部、５
１……ラツク歯、６１……摺動面、６２……中空
部、６３……バネ座、６４……空隙部、６６……
溝、６７……当り面、６０１……端面、６０２…
…面取り、６８１，６８２，６８５……逃げ面、
６８６……面取り。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ピニオンケーシングに回転可能に支持されたピ
   ニオンと該ピニオンと歯合するラツク歯を有する
   ラツク棒と該ケーシング内にあつて該ラツク棒を
   摺動支持するプランジヤーと該プランジヤーをラ
   ツク棒側へ押圧するスプリングとからなるラツク
   ピニオン式ステアリング装置において、該ラツク
   棒を摺動支持するプランジヤーはラツク棒と摺擦
   する摺動面、並びに該摺動面の中央にラツク棒軸
   線方向と同方向に形成された両端をふさがれた潤
   滑油溜用の溝、及びピニオンケーシングと摺動す
   る外周面を形成し一方の開口する筒状体の合成樹
   脂もしくは合成樹脂を主要材料とする摺動部材
   と、摺動部材のラツク棒と摺擦する摺動面及びピ
   ニオンケーシングと摺動する外周面と間隔をおい
   て摺動部材内側に配され外周がプランジヤーとラ
   ツク棒の摺動面に近い方の側を大端とするテーパ
   であり、大端部は該摺動面と大略一定の間隔をお
   いた円弧端面であり、該摺動面の中央の溝とも該
   大端部が大略一定間隔をおくように溝を形成し、
   外周のテーパ部の小端部は軸直角端面として一体
   成形時に摺動部材が入り込む溝を設けた筒状の合
   成樹脂もしくはガラス繊維強化合成樹脂を材料と
   する補強部材とを一体成形してなるラツクピニオ
   ン式ステアリング装置。