(57)【要約】【課題】ギヤケース及びラックガイド基体がアルミニウム又はアルミニウム合金で形成された場合であっても、ラックバーに対するラックガイドの移動を円滑に行わせることができるラックピニオン式ステアリング装置を提供すること。【解決手段】ラックピニオン式ステアリング装置１は、中空部２を有したアルミニウム又はアルミニウム合金製のギヤケース３と、ギヤケース３にころがり軸受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の軸端部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、ギヤケース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ばね１１とを具備している。【選択図】      図１
2004351996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギヤケースと、このギヤケース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ばねとを具備しており、ラックガイドは、ギヤケースの筒状の内周面に摺動自在に接する筒状の外周面を有したラックガイド基体と、ラックバーの円弧状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状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湾曲状の摺動板片とを具備しており、ラックガイド基体の筒状の外周面には、その全周にわたって断面略Ｖ字状の螺旋状溝が形成されており、該螺旋状溝はその深さが１０乃至１００μｍであって、その開口部の幅が１００乃至６００μｍであり、該螺旋状溝には潤滑剤が充填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。
【請求項２】
螺旋状溝の底部近傍は、微小な凹凸面に形成されている請求項１に記載のラックピニオン式ステアリング装置。
【請求項３】
潤滑剤はグリース又は固体潤滑剤である請求項１又は２に記載のラックピニオン式ステアリング装置。
【請求項４】
ギヤケース及びラックガイド基体のうちの少なくとも一方は、アルミニウム又はアルミニウム合金から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。
【請求項５】
ラックガイド基体の外周面には、所定間隔を隔てて少なくとも２つの環状溝が形成されていると共に該環状溝には弾性リングが該ラックガイド基体の外周面よりも突出させて嵌着されている請求項１から４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。
【請求項６】
弾性リングは、ゴム弾性体からなるＯリングである請求項５に記載のラックピニオン式ステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハンドルの回転動作に連動してピニオンを回転させ、該ピニオンと噛合するラック歯を有したラックバーを往復移動させて操舵を行うようにした、自動車等の車輌に用いられるラックピニオン式ステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ラックピニオン式ステアリング装置は、通常、ギヤケースと、このギヤケースにピニオン軸を介して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、ギヤケース内に配されて、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コイルばねとを具備している。
【０００３】
斯かるラックピニオン式ステアリング装置においては、ラックバーのラック歯とピニオンとの噛合部でピニオン軸の回転に伴って互いに離反する向きの力が作用してラックバーに撓みが生じ、ラック歯の歯条の配列方向へのガタつきが大きくなる結果、ラック歯とピニオンとの歯部間に打音が生じるので、ラックバーを間にしてピニオン軸と反対側に摩擦抵抗の小さい摺動片を有したラックガイドを設け、このラックガイドをコイルばねの押圧力によりピニオン軸側に押圧し、摺動片をラックバーに摺接させてラックバーとの摺動摩擦抵抗を低減しつつ、ラック歯の歯条の配列方向のガタつきを抑制し、ラック歯とピニオンとの噛合部での打音を低減させるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
実開昭５８−１９８７４号公報
【特許文献２】
実開昭５３−４７２２２号公報
【０００５】
【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にあっては、近年、ギヤケースは、軽量であること、加工が容易であることなどからアルミニウム又はアルミニウム合金にて形成されており、またギヤケースの円筒部に配されていると共に摺動片を保持するラックガイド基体も、軽量であること、また加工が容易であることに加えて安価であることなどからアルミニウム又はアルミニウム合金で形成されている。
【０００６】
ギヤケース及びラックガイド基体をアルミニウム又はアルミニウム合金で形成した場合、ギヤケースの円筒部内でのラックガイド基体の摺動機能を確保する必要上、ラックガイド基体とギヤケースの円筒部内周面との間にはおおよそ２０μｍ程度の摺動隙間（クリアランス）が設けられているが、斯かる摺動隙間が設けられる場合でも、ピニオンとラック歯との噛合で生じる歯のねじれやラックバー両端の車輪からの作用によりラックガイドにラジアル方向の負荷が作用すると、ラックガイド基体がギヤケースの円筒部内周面側に強く押付けられる虞があり、この状態ではコイルばねによる押圧力の作用と相俟ってラックガイド基体とギヤケースとの両者間は、所謂「ともがね」となり、摩擦抵抗が増大し、ひいては凝着摩耗を引き起こし、ラックガイドのラックバー方向への移動を妨げるという問題が生じる。
【０００７】
上述した問題を解決するべくラックガイド基体の円筒状の外面にグリース溝を設けて、ラックガイド基体とギヤケースの円筒部内周面との間を潤滑する技術も提案されているが、グリース溝が単なる円弧形状であると、グリース溜の機能が主となり、摺動隙間へのグリースの効率的な供給及び展延を行い難く、結局、ラックガイド基体とギヤケースの円筒部内周面との間を効率よく潤滑できなくなる。
【０００８】
本発明は、斯かる事情に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、ギヤケース及びラックガイド基体がアルミニウム又はアルミニウム合金で形成された場合であっても、ラックバーに対するラックガイドの移動を円滑に行わせることができる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。
【０００９】
【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、ギヤケースと、このギヤケース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ばねとを具備しており、ラックガイドは、ギヤケースの筒状の内周面に摺動自在に接する筒状の外周面を有したラックガイド基体と、ラックバーの円弧状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状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湾曲状の摺動板片とを具備しており、ラックガイド基体の筒状の外周面には、全周にわたって断面略Ｖ字状の螺旋状溝が形成されており、該螺旋状溝はその深さが１０乃至１００μｍであって、その開口部の幅が１００乃至６００μｍであり、該螺旋状溝には潤滑剤が充填されてなる。
【００１０】
第一の態様のラックピニオン式ステアリング装置によれば、断面略Ｖ字状であって、深さが１０乃至１００μｍで開口部の幅が１００乃至６００μｍである螺旋状溝がラックガイド基体の筒状外周面の全周にわたって形成されているために、螺旋状溝が潤滑剤溜りの機能に加えて、ラックガイド基体の筒状外周面とギヤケースの筒状内周面との間の摺動隙間への潤滑剤の効率的な供給及び該潤滑剤の展延機能を発揮でき、而して、摺動隙間には常時潤滑剤が介在せしめられることになり、ピニオンとラック歯との噛合で生じる歯のねじれやラックバー両端の車輪の作用によりラックガイドにラジアル方向の負荷が作用し、ラックガイド基体がギヤケースの内周面側に強く押付けられ、この状態でコイルばねによる押圧力が作用して「ともがね」となっても、両者間に潤滑剤が介在しているので、摩擦抵抗の増大、ひいては凝着摩耗を引き起こすことなく、ラックバーに対するラックガイドの移動を円滑に行わせることができる。
【００１１】
ラックガイド基体に固着された摺動板片は、ポリアセタール樹脂などの合成樹脂を成形して得られる湾曲状の摺動片、複層材料からなる素材を打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、この摺動板素材を湾曲状に曲げ加工して得られた摺動片を好ましい例として挙げることができる。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三層構造の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。
【００１２】
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では、第一の態様のその装置において、螺旋状溝の底部は微小な凹凸面に形成されている。
【００１３】
第二の態様のラックピニオン式ステアリング装置によれば、螺旋状溝に充填される潤滑剤の保持性を高めることができるので、螺旋状溝による潤滑剤溜りの機能をより高めることができ、ラックガイド基体の筒状外周面とギヤケースの筒状内周面との間の摺動隙間への潤滑剤の効率的な供給及び該潤滑剤の展延機能を発揮できる。
【００１４】
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では、第一又は第二の態様のその装置において、潤滑剤はグリース又は固体潤滑剤である。
【００１５】
本発明においてグリースとしては、増ちょう剤として石けんを使用した石けん系グリース、具体的にはカルシウム石けんグリース、ナトリウム石けんグリース、アルミニウム石けんグリース、リチウム石けんグリースなどが使用されて好適であり、増ちょう剤としてベントン、ファインシリカなどの無機物質、あるいは銅フタロシアニン、アリル尿素などの有機物質を使用した非石けん系グリースを使用することもできる。また、基油として鉱油系潤滑油の他にシリコーン油、ジエステル油、フルオロカーボン油などの合成油を使用したグリースであってもよい。
【００１６】
固体潤滑剤としては、黒鉛、二硫化モリブデン、窒化ほう素、ポリテトラフルオロエチレン樹脂などがそれぞれ単独で、又は混合して使用される。
【００１７】
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その装置において、ギヤケース及びラックガイド基体のうちの少なくとも一方は、アルミニウム又はアルミニウム合金から形成されている。
【００１８】
第四の態様のようにギヤケース及びラックガイド基体のうちの少なくとも一方がアルミニウム又はアルミニウム合金製であると、軽量であって、加工が容易であることに加えて安価なラックピニオン式ステアリング装置を提供できる。
【００１９】
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その装置において、ラックガイド基体の外周面には、所定間隔を隔てて少なくとも２つの環状溝が形成されていると共に該環状溝には弾性リングが該ラックガイド基体の外周面よりも突出させて嵌着されており、弾性リングは本発明の第六の態様のように、ゴム弾性体からなるＯリングである。
【００２０】
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、ピニオンとラック歯との噛合で生じる歯のねじれやラックバー両端の車輪の作用によりラックガイドにラジアル方向の負荷が作用し、ラックガイド基体がギヤケースの内周面側に強く押付けられる際に生じる異音の発生を防止することができる。
【００２１】
次に本発明及びその実施の形態の例を、図を参照して更に詳細に説明する。なお、本発明はこれらの例に何等限定されないのである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１から図５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を有したアルミニウム又はアルミニウム合金製のギヤケース３と、ギヤケース３にころがり軸受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の軸端部（ピニオン軸）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、ギヤケース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ばね１１とを具備している。
【００２３】
ギヤケース３は円筒部１２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ギヤケース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円弧状外周面１３を有している。
【００２４】
アルミニウム又はアルミニウム合金製のラックガイド１０は、円弧状凹面１４を有すると共に、凹所１５及び凹所１５に連通して中央に形成された貫通円孔１６を有するラックガイド基体１７と、補強部としての先端閉塞部１８が一体的に形成された中空の円筒状の突起部１９を有しており、当該突起部１９が貫通円孔１６に嵌着されて、円弧状凹面１４に密に着座するようにラックガイド基体１７に突起部１９を介して固着された湾曲状の摺動板片２０とを具備している。
【００２５】
ラックガイド基体１７は、アルミニウム又はアルミニウム合金製の筒状、本例では円筒状のその外周面２１でギヤケース３の円筒部１２の筒状、本例では円筒状の内周面２２に摺動隙間をもって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。
【００２６】
ラックガイド基体１７の外周面２１には、断面略Ｖ字状であって、深さＤが１０乃至１００μｍで開口部の幅Ｗが１００乃至６００μｍである螺旋状溝２３が全周にわたって形成されており、該螺旋状溝２３には潤滑剤としてグリースが充填されている。なお、螺旋状溝２３は、深さＤが２０乃至４０μｍで開口部の幅Ｗが２００乃至４００μｍであってもよい。
【００２７】
螺旋状溝２３の底部２４は、微小な凹凸面２５に形成されており、この凹凸面２５により、該螺旋状溝２３に充填される潤滑剤としてのグリースの該螺旋状溝２３への保持性が高められ、該グリースの該螺旋状溝２３からの流れ出しが極力防止することができるので、ラックガイド基体１７の円筒状の外周面２１とギヤケース３の円筒状の内周面２２との間の摺動隙間への潤滑剤の効率的な供給及び該潤滑剤の展延機能を長期にわたって発揮させることができる。
【００２８】
摺動板片２０は、二つの円弧状凹面２６及び２７からなる円弧状凹面２８を有しており、円弧状凹面２６及び２７でラックバー９の円弧状外周面１３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。二つの円弧状凹面２６及び２７からなる円弧状凹面２８の裏側の面である摺動板片２０の円弧状凸面２９及び３０は円弧状凹面１４に密に接触している。
【００２９】
円弧状凹面２６は、ラックバー９の円弧状外周面１３の曲率中心Ｏ１を通る中心線３１の一方側における角度範囲α°（但し、０°＜α°＜９０°）内の部位で、本例では、角度α１°＝４０°の部位３２でラックバー９の円弧状外周面１３に外接し、ラックバー９の円弧状外周面１３の曲率中心Ｏ１に対して偏心した曲率中心Ｏ２を持つと共に、ラックバー９の円弧状外周面１３の曲率半径よりも大きな曲率半径を持った円弧状凹面からなり、円弧状凹面２７は、ラックバー９の円弧状外周面１３の曲率中心Ｏ１を通る中心線３１の他方側における角度範囲α°（但し、０°＜α°＜９０°）内の部位、本例では角度α１°＝４０°の部位３３でラックバー９の円弧状外周面１３に外接し、ラックバー９の円弧状外周面１３の曲率中心Ｏ１に対して偏心した曲率中心Ｏ３を持つと共に、ラックバー９の円弧状外周面１３の曲率半径よりも大きな曲率半径であって、円弧状凹面２６の曲率半径と同一の曲率半径を持った円弧状凹面からなり、二つの円弧状凹面２６及び２７は、中心線３１に関して対称に形成されている。
【００３０】
なお、ラックガイド基体１７の円弧状凹面１４は、摺動板片２０の二つの円弧状凸面２９及び３０にぴったりと密接するように、当該二つの円弧状凸面２９及び３０の形状に相補的な形状を持った二つの円弧状凹面３６及び３７を持って形成されている。
【００３１】
凹所１５に配されたコイルばね１１は、凹所１５において、一端がラックガイド基体１７に当接し、他端がギヤケース３の蓋部材３８に当接して、ラックガイド基体１７を介して摺動板片２０をラックバー９に向かって押圧している。
【００３２】
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。
【００３３】
そして、ラックピニオン式ステアリング装置１によれば、断面略Ｖ字状であって、深さＤが２０乃至４０μｍで開口部の幅Ｗが２００乃至４００μｍである螺旋状溝２３がラックガイド基体１７の外周面２１の全周にわたって形成されているため、螺旋状溝２３が潤滑剤溜りの機能に加えて、ラックガイド基体１７の外周面２１とギヤケース３の内周面２２との間の摺動隙間へのグリースの効率的な供給及び展延機能を発揮でき、而して、摺動隙間には常時グリースが介在せしめられることになり、ピニオン７とラック歯８との噛合で生じる歯のねじれやラックバー９両端の車輪の作用によりラックガイド１０にラジアル方向の負荷が作用し、ラックガイド基体１７がギヤケース３の内周面２２側に強く押付けられ、この状態でコイルばね１１による押圧力が作用してアルミニウム又はアルミニウム合金同士の摩擦、所謂「ともがね」となっても、両者間にグリースが介在しているので摩擦抵抗の増大、ひいては凝着摩耗を引き起こすことなく、ラックバー９に対するラックガイド１０の移動を円滑に行わせることができる。
【００３４】
図６及び図７は、ラックピニオン式ステアリング装置１の他の実施例を示すものであり、このラックピニオン式ステアリング装置１においては、上述した螺旋状溝２３が形成されたラックガイド基体１７の外周面２１にさらに所定間隔を隔てて２つの環状溝３９及び４０が形成されていると共に、該環状溝３９及び４０にはゴム弾性体からなるＯリング４１及び４２が該環状溝３９及び４０の開口部より僅かに突出させて装着されている。
【００３５】
この外周面２１にＯリング４１及び４２を装着したラックガイド基体１７がギヤケース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ことにより、該ラックガイド基体１７の外周面２１と円筒部１２の内周面２２との間にＯリング４１及び４２が介在することになるので、ラックガイド１０に車輪振動等が伝達されても該ラックガイド１０がガタつくことはなく、したがって叩き音の発生を防止することができる。また、ハンドルの操作時にラック歯８にその移動方向と垂直な方向に力が作用しても、ラックガイド１０の上下振動、すなわちおどりの発生は防止されるという効果が付与されることになる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、ギヤケース及びラックガイド基体がアルミニウム又はアルミニウム合金で形成された場合であっても、ラックバーに対するラックガイドの移動を円滑に行わせることができ、さらにラックガイドのガタつき及びおどりを防止して、叩き音の発生を防止したラックピニオン式ステアリング装置を提供し得る。
【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に示す例のラックガイドの平面図である。
【図３】図１に示す例のラックガイドの側面図である。
【図４】図２に示す例のラックガイドのＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】螺旋状溝の拡大断面図である。
【図６】他のラックガイドを用いた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７】図６におけるラックガイド示す断面図である。
【符号の説明】
１  ラックピニオン式ステアリング装置
３  ギヤケース
７  ピニオン
８  ラック歯
９  ラックバー
１０  ラックガイド
１１  コイルばね
１７  ラックガイド基体
２１  外周面
２３  螺旋状溝
【図１】
2004351996.tif 000003
【図２】
2004351996.tif 000004
【図３】
2004351996.tif 000005
【図４】
2004351996.tif 000006
【図５】
2004351996.tif 000007
【図６】
2004351996.tif 000008
【図７】
2004351996.tif 000009