(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギアケースに軸支されたピニオンとラック歯を介して噛合するラックバーを、軸心方向に移動可能に支持するラックガイドであって、
前記ラックバーにおける前記ラック歯が形成される側と反対側の凸面と、摺動可能に接触する凹面形状の摺動支持面を有し、
該摺動支持面は、一部または全面が樹脂コーティング被膜によって被覆され、
前記樹脂コーティング被膜は、
固体潤滑剤および硬質物を有し、
複数のドット状、または互いに格子状に交差する複数の帯状に分布される、
ことを特徴とするラックガイド。
【請求項２】
請求項１に記載のラックガイドを備えてなる、
ことを特徴とするラックピニオン式舵取り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラックガイドおよび当該ラックガイドを備えるラックピニオン式舵取り装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ラックピニオン式舵取り装置は、ギアケース、該ギアケースに軸支されるピニオン、該ピニオンに噛合するラック歯が形成されたラックバー、前記ギアケース内において該ラックバーを摺動可能に支持するラックガイド、および該ラックガイドを前記ラックバーに押付けるように付勢するコイルバネなどにより構成される。
前記ラックガイドは、従来から、Ｆｅ系焼結金属または合成樹脂より形成されている。
ここで、Ｆｅ系焼結金属からなるラックガイドは、ラックバーより受ける衝撃荷重に対して十分な機械的強度を有するものの、摺動摩擦抵抗が大きいために、舵取り装置全体としての効率が低下し、操作性悪化の要因となる可能性があった。
一方、合成樹脂からなるラックガイドは、摺動摩擦抵抗が小さいために、舵取り装置全体としての効率の向上化を図ることができるものの、ラックバーより受ける衝撃荷重に対しての機械的強度が劣るために、舵取り装置全体としての耐久性に影響を与える可能性があった。
【０００３】
そこで、これらの問題点を解決するための手段として、例えば、Ｆｅ系焼結金属やアルミニウム合金などの金属部材によって形成されるラックガイド本体と、表面に合成樹脂層が被覆され、前記ラックガイド本体に固着される摺動板片と、などにより構成されるラックガイドに関する技術が知られている。
より具体的には、従来のラックガイドは、中央に孔部を有したラックガイド本体と、同じく中央に突起部を有した摺動板片とにより構成され、ラックガイド本体の孔部に対して摺動板片の突起部が圧入嵌合されることにより、摺動板片がラックガイド本体に固着されるようになっている（例えば、「特許文献１」を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２８２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような構成からなるラックガイドの製造工程においては、摺動板片の突起部を絞り成形するための工程や、ラックガイド本体に対して該突起部に対応する孔部を穿孔するための工程や、摺動板片の突起部をラックガイド本体の孔部に圧入嵌合するための工程等が必要となり、ラックガイドの製造コストが嵩む要因となっていた。
【０００６】
本発明は、以上に示した現状の問題点を鑑みてなされたものであり、ギアケースに軸支されたピニオンとラック歯を介して噛合するラックバーを、軸心方向に移動可能に支持するラックガイドおよび当該ラックガイドを備えるラックピニオン式舵取り装置であって、製造コストの低減化を図ることが可能なラックガイドおよび当該ラックガイドを備えるラックピニオン式舵取り装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、本発明の請求項１におけるラックガイドは、ギアケースに軸支されたピニオンとラック歯を介して噛合するラックバーを、軸心方向に移動可能に支持するラックガイドであって、前記ラックバーにおける前記ラック歯が形成される側と反対側の凸面と、摺動可能に接触する凹面形状の摺動支持面を有し、該摺動支持面は、一部または全面が樹脂コーティング被膜によって被覆され、前記樹脂コーティング被膜は、固体潤滑剤および硬質物を有し、複数のドット状、または互いに格子状に交差する複数の帯状に分布されることを特徴とする。
【０００９】
このように、本発明のラックガイドにおいては、摺動支持面に直接樹脂コーティング被膜を被覆させることから、従来のラックガイドのように、ラックガイド本体の摺動支持面に固着される摺動板片を別途設ける必要がなく、部品点数の削減を図ることができるばかりか、例えば、摺動板片の突起部や、該突起部に対応するラックガイド本体の孔部を形成するための工程や、摺動板片の突起部をラックガイド本体の孔部に圧入嵌合するための工程等を設ける必要がなく、ラックガイドの摺動支持面に、樹脂コーティング被膜を被覆する工程だけで足りるため、製造コストの低減化を図ることができる。
また、本発明のラックガイドにおいては、樹脂コーティング被膜に、摩擦抵抗の低減効果を有する固体潤滑剤や、耐磨耗性の向上効果を有する硬質物を含ませることとしているため、当該樹脂コーティング被膜のフリクションの低減効果および耐磨耗性の向上効果を、さらに高めることができる。
【００１２】
一方、本発明の請求項２におけるラックピニオン式舵取り装置は、請求項１に記載のラックガイドを備えてなることを特徴とする。
【００１３】
このように、本発明のラックピニオン式舵取り装置は、以上に示した本発明のラックガイドを備えることにより、装置全体として製造コストの低減化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１５】
即ち、本発明におけるラックガイドおよび当該ラックガイドを備えるラックピニオン式舵取り装置によれば、製造コストの低減化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るラックガイドを備えるラックピニオン式舵取り装置の全体的な構成を示した断面側面図。
【図２】ラックガイドの構成を示した斜視図。
【図３】ラックガイドの摺動支持面に被覆される、コーティング被膜の表面上の構成（テクスチャー）を示した図であって、（ａ）は無数のドット状の孔部に硬質物を封入したテクスチャーからなるコーティング被膜を示した図であり、（ｂ）は無数の溝部に硬質物を封入したテクスチャーからなるコーティング被膜を示した図。
【図４】本発明の一実施形態に係るラックガイドにおいて、摺動支持面の構成を示した拡大側面図。
【図５】従来のラックガイドを備えるラックピニオン式舵取り装置の全体的な構成を示した断面側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
［ラックピニオン式舵取り装置１］
先ず、本発明を具現化するラックガイド６を備えるラックピニオン式舵取り装置１（以下、単に「舵取り装置１」と記載する）の全体構成について、図１を用いて説明する。
なお、以下の説明においては便宜上、図１の上下方向を舵取り装置１の上下方向と規定して記述する。
また、図１においては、矢印Ａの方向を舵取り装置１の前方と規定して記述する。
【００１９】
本実施形態における舵取り装置１は、例えば、図示せぬステアリングホイールによって回転されるピニオン２の回転動作を、ラックバー３の直進動作に変換するための装置である。
舵取り装置１にはギアケース４が備えられ、該ギアケース４の内部に、ピニオン２の一端部が、例えば前方（図１中の矢印Ａの方向）に向かって挿入される。
【００２０】
ここで、ピニオン２の一端部には、ピニオン歯２ａが形成される。
そして、ギアケース４の内部において、ピニオン２の一端部は、ピニオン歯２ａを間に挟んで配置される一対の軸受５・５を介して軸支される。
【００２１】
なお、ピニオン２の他端部は、ギアケース４の外部において軸心方向に延出し、ステアリングホイール（図示せず）と連結される。
【００２２】
ギアケース４の内部には、ピニオン２と噛合されるラックバー３が配置される。
ラックバー３の軸心方向中央部の外周面には、ラック歯３ａが形成されており、該ラック歯３ａに対する背面（ラック歯３ａが形成される側と反対側の面）は、所定の曲率半径からなる断面視円弧形状の凸面３ｂとなっている。
【００２３】
そして、ラックバー３は、ピニオン歯２ａの下方において、ピニオン２と平面視直交方向（例えば、本実施形態においては、左右方向）に延出して配置され、ラック歯３ａを介してピニオン歯２ａと噛合される。
【００２４】
なお、ラックバー３の両端部は、ギアケース４の内部より外部に向かって突出されるとともに、ラックバー３は、図示せぬ軸受部材を介して、軸心方向（左右方向）に摺動移動可能に支持される。
【００２５】
ギアケース４の下面には、円筒状の突出部位４ａが一体的に形成される。
前記突出部位４ａは、ピニオン２との間にラックバー３を挟むような位置に形成されており、その内周部（内周面によって囲まれた空間部）には、ラックバー３を摺動可能に支持するラックガイド６が、突出部位４ａの延出方向（本実施形態においては、上下方向）に摺動可能に配設される。
【００２６】
そして、ラックガイド６は、突出部位４ａの下端を閉塞する蓋部材７との間に配設される、弾性部材としての圧縮コイルバネ８によって、ラックバー３側に付勢される。
【００２７】
以上のような構成からなる舵取り装置１において、ステアリングホイール（図示せず）を介して、ピニオン２が軸心を中心にして回転されると、ピニオン２に加えられた回転駆動力は、ピニオン歯２ａ、ラック歯３ａと順に伝達され、ラックバー３の軸心方向への推進力へと変換される。
【００２８】
［ラックガイド６］
次に、ラックガイド６の構成について、図１乃至図５を用いて詳述する。
なお、以下の説明においては便宜上、図２および図４の上下方向をラックガイド６の上下方向と規定し、また図５の上下方向を従来のラックピニオン式舵取り装置１０１の上下方向と規定して記述する。
また、図２、図４、および図５においては、矢印Ａの方向を、ラックガイド６または従来のラックピニオン式舵取り装置１０１の前方と規定して記述する。
【００２９】
ラックガイド６は、図１に示すように、ピニオン２と噛合された状態にあるラックバー３を、ピニオン２側に押圧しつつ該ラックバー３の軸心方向に摺動可能に支持するための部材である。
ラックガイド６は、例えば、Ｆｅ系焼結金属やアルミニウム合金などからなる円柱状の金属部材により構成され、その一端部には、ラックバー３の凸面３ｂと略同じ断面視円弧形状の凹面からなる摺動支持面６ａが形成されるとともに、その他端部には、圧縮コイルバネ８を保持可能な円筒状中空部６ｂが形成される。
【００３０】
なお、摺動支持面６ａは必ずしも一定の曲率半径で形成されている必要はなく、曲率を変えて形成されていてもよい。
例えば、図４に示すように、本実施形態におけるラックガイド６の摺動支持面６ａは、ラックバー３の軸心Ｏを通る垂直方向の中心線Ｃに対して、一方側（例えば、本実施形態においては前方側）の領域に位置する第一摺動支持面６ａ１と、他方側（例えば、本実施形態においては後方側）の領域に位置する第二摺動支持面６ａ２とにより構成される。
【００３１】
第一摺動支持面６ａ１は、軸心Ｏを通過し、且つ中心線Ｃに対して前方側にα１°傾斜する第一中心線Ｃ１において、軸心Ｏの後方、且つ当該第一中心線Ｃ１上の点Ｏ１を曲率中心とする円弧形状に形成される。
ここで、α１°は、αｆ°を超えない角度であって（０°＜α１°＜αｆ°）、αｆ°は、中心線Ｃと、摺動支持面６ａの前端および軸心Ｏを通過する第一仮想線Ｌ１との間の角度である。
【００３２】
一方、第二摺動支持面６ａ２は、軸心Ｏを通過し、且つ中心線Ｃに対して後方側にα２°傾斜する第二中心線Ｃ２において、軸心Ｏの前方、且つ当該第二中心線Ｃ２上の点Ｏ２を曲率中心とする円弧形状に形成される。
ここで、α２°は、αｂ°を超えない角度であって（０°＜α２°＜αｂ°）、αｂ°は、中心線Ｃと、摺動支持面６ａの後端および軸心Ｏを通過する第二仮想線Ｌ２との間の角度である。
【００３３】
そして、第一摺動支持面６ａ１においては、第一中心線Ｃ１と、当該第一摺動支持面６ａ１との交点Ｄ１上にて、ラックバー３の外周面である円弧形状の凸面３ｂと外接される。
また、第二摺動支持面６ａ２においては、第二中心線Ｃ２と、当該第二摺動支持面６ａ２との交点Ｄ２上にて、ラックバー３の外周面である円弧形状の凸面３ｂと外接される。
【００３４】
このように、本実施形態におけるラックガイド６においては、軸心Ｏに対して偏心した位置に曲率中心Ｏ１および曲率中心Ｏ２を各々有するとともに、曲率半径が互いに異なる第一摺動支持面６ａ１および第二摺動支持面６ａ２からなる摺動支持面６ａによって、ラックバー３を、交点Ｄ１および交点Ｄ２の位置にて二点支持する構成となっている。
これにより、摺動支持面６ａにおける、ラックバー３の円弧形状の凸面３ｂとの摺接領域が、線、または狭い帯状となるため、ラックバー３との摺動摩擦抵抗を、より小さくすることができる。
【００３５】
ラックガイド６は、ギアケース４の内部において、摺動支持面６ａをラックバー３側に向けつつ、突出部位４ａと同軸上に配設される。また、蓋部材７によって一端部を固定された圧縮コイルバネ８の他端部が、円筒状中空部６ｂを介して保持される。
こうして、ラックガイド６は、摺動支持面６ａを介してラックバー３の凸面３ｂと接触しつつ、外周面６ｃを介して突出部位４ａの内周部を軸心方向（本実施形態においては、上下方向）に摺動可能に配設される。この際、ラックガイド６は、圧縮コイルバネ８によって、常に、ラックバー３側に向かって付勢される。
【００３６】
ところで、図２に示すように、本実施形態においては、ラックバー３の凸面３ｂと接触し得る、ラックガイド６の摺動支持面６ａの表面全体に対して、例えばパッド印刷やロールコートによって、樹脂コーティング被膜１０の被覆を施すこととしている。
【００３７】
ここで、樹脂コーティング被膜１０は、フリクションの低減および耐磨耗性の向上を目的として被覆される被膜であって、数μｍから数十μｍの膜厚となるように形成される。
また、樹脂コーティング被膜１０は、例えば、バインダー樹脂と固体潤滑剤、バインダー樹脂と硬質物、またはバインダー樹脂と固体潤滑剤と硬質物により構成される。
【００３８】
バインダー樹脂は、主に結合剤として用いられるものであって、例えば、ポリアミドイミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエーテルエーテルケント樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂ポリアミド、およびエラストマーの中から選択された、少なくとも一種類以上のものを用いることができる。
【００３９】
固体潤滑剤は、主に摩擦抵抗の低減化を図るために用いられるものであって、なじみ性や非焼き付き性にすぐれており、微小な粉末となってバインダー樹脂内に含有される。
また、固体潤滑剤は、例えば、グラファイト、カーボン、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、二硫化タングステン（ＷＳ２）、窒化硼素（ｈ−ＢＮ）、およびＳＢ２０３の中から選択された、少なくとも一種類以上のものを用いることができる。
【００４０】
硬質物は、主に耐磨耗性の向上化を図るために用いられるものであって、ラックガイド６のビッカース硬さに比べて、より大きなビッカース硬さを有する物質によって構成される。例えば、ラックガイド６がアルミニウム合金（ビッカース硬さＨＶ５０〜１００）によって構成されている場合、アルミナ（ビッカース硬さＨＶ１５０）等の物質によって、硬質物を構成することとするのが望ましい。
また、硬質物は、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）、アルミナ（ＡｌＯ３）、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、二酸化クロム（ＣｒＯ２）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、およびリン化鉄（Ｆｅ３Ｐ）の中から選択された、少なくとも一種類以上のものを用いることができる。
【００４１】
このように、樹脂コーティング被膜１０は、図３に示すように、バインダー樹脂１０ａと、該バインダー樹脂１０ａに含有する固体潤滑剤（図示せず）および／または硬質物１０ｂとを有して構成される。
この際、樹脂コーティング被膜１０の表面上の構成（テクスチャー）としては、例えば、図３（ａ）に示すように、複数のドット状の硬質物１０ｂ・１０ｂ・・・が、バインダー樹脂１０ａ上に無作為に分布する構成としてもよいし、または、図３（ｂ）に示すように、複数本の帯状の硬質物１０ｂ・１０ｂ・・・が、バインダー樹脂１０ａ上にて互いに格子状に交差して分布する構成としてもよいし、これら以外の他の構成としてもよい。
さらに、摺動支持面６ａの表面に塗布された樹脂コーティング被膜１０によって溝部を形成してもよいし、または、摺動支持面６ａ自身に溝加工を施し、当該溝形状に合わせて樹脂コーティング被膜１０の被覆を施してもよい。
【００４２】
以上のように、本実施形態においては、ラックガイド６の摺動支持面６ａに対して、直接、樹脂コーティング被膜１０の被覆を施すこととしている。
よって、図５に示すような、従来のラックピニオン式舵取り装置１０１に備えられるラックガイド１０６のように、ラックガイド本体１０６Ａの摺動支持面に固着される摺動板片１０６Ｂを別途設ける必要もなく、部品点数の削減を図ることができる。
また、従来のラックガイド１０６の製造工程においては、摺動板片１０６Ｂの突起部１０６ｂを絞り成形するための工程や、ラックガイド本体１０６Ａに対して前記突起部１０６ｂに対応する孔部１０６ａを穿孔するための工程や、摺動板片１０６Ｂの突起部１０６ｂをラックガイド本体１０６Ａの孔部１０６ａに圧入嵌合するための工程等が必要であったが、本実施形態におけるラックガイド６の製造工程においては、これらの工程を行う必要がなく、ラックガイド６の摺動支持面６ａに対して、樹脂コーティング被膜１０を被覆する工程のみで足りる。
従って、本実施形態におけるラックガイド６によれば、製造コストの低減化を図ることができる。
【００４３】
なお、ラックガイド６の配置位置については、本実施形態に限定されることなく、摺動支持面６ａを介して、ラックバー３を、ピニオン２側に押圧しつつ支持可能である限り、当該ラックバー３の軸心方向に沿った何れに設けることとしてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１    ラックピニオン式舵取り装置
２    ピニオン
２ａ    ピニオン歯
３    ラックバー
３ａ    ラック歯
３ｂ    凸面
４    ギアケース
６    ラックガイド
６ａ    摺動支持面
１０    樹脂コーティング被膜
１０ｂ    硬質物
【図１】
0006346054.tif 000002
【図２】
0006346054.tif 000003
【図３】
0006346054.tif 000004
【図４】
0006346054.tif 000005
【図５】
0006346054.tif 000006