(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、
前記ギアケースに延設された中空形状のハウジング部の内周部において、
前記ラックバーに対する近接離反方向に、外周面を介して摺動可能に配設され、
前記外周面の一部または全面は、
樹脂コーティング被膜によって、前記ラックガイドの摺動方向の一端部と他端部とを連通する複数の溝部を形成しつつ被覆される、
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。
前記ギアケースには円筒状に延出する中空形状のハウジング部が一体的に形成されており、該ハウジング部内に、円柱状のラックガイドが同軸上に挿設される。
これにより、ラックガイドは、前記ハウジング部の内周面と微小隙間（クリアランス）を有しつつ、ラックバーの移動方向（より具体的には、ラックバーの軸心方向）に対して直交方向に摺動可能に配設される。また、ラックガイドは、ラックバーの摺動に伴い揺動等を起こさないように、前記ハウジング部の内周面を介して堅固に保持される。
【０００３】
ところで、ラックガイドおよびギアケース（より具体的には、ハウジング部）は、双方とも同種類の金属部材によって形成されることが多く、ハウジング部に対するラックガイドの摺動によって、ラックガイドおよびハウジング部が、所謂「ともがね（同種類の金属同士を摩擦させること）」の状態となり、凝着（焼き付き）現象によるラックバー側へのラックガイドの移動障害などを引き起こす要因となっていた。
そこで、このような問題点を解決するための手段として、ラックガイドの外周面に複数の環状の弾性部材を同軸上に装着し、これらの弾性部材を介してハウジング部に対するラックガイドの摺動を行う技術が知られている（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２００６−３２１３５１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およびギアケースであれば、ラックガイドの外周面が、ハウジング部の内周面に直接接触することもなく、「ともがね」の状態となることを回避することができ、凝着現象によるラックバー方向へのラックガイドの移動障害などを回避することが可能である。
しかしながら、ハウジング部の内周面に対する、環状の弾性部材の摩擦係数は比較的大きいため、例えば、摩耗等によってラックバーが変位した際に、直ちにラックガイドをラックバー側に移動させるというような、優れた応答性を実現することが困難であった。
【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、ラックバーの変位に対する優れた応答性を確保す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、前記ギアケースに延設された中空形状のハウジング部の内周部において、前記ラックバーに対する近接離反方向に、外周面を介して摺動可能に配設され、前記外周面の一部または全面は、樹脂コーティング被膜によって、前記ラックガイドの摺動方向の一端部と他端部とを連通する複数の溝部を形成しつつ被覆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、外周面に被覆された樹脂コーティング被膜を介してハウジング部の内部を摺動することから、従来のラックガイドのような、外周面に装着された複数の環状の弾性部材と比べて、ハウジング部に対する摩擦係数を小さくすることができる。その結果、例えば、摩耗等によってラックバーが変位した際に、直ちにラックガイドをラックバー側に移動させるというような、優れた応答性を実現することができる。
また、本発明のラックガイドにおいては、従来のラックガイドのように、複数の環状の弾性部材を設ける必要がなくなることから、部品点数の削減等を図ることができるばかりか、例えば、ハウジング部の内径寸法を小さく設定することが可能となり、ラックピニオン式舵取り装置全体としてコンパクト化を図ることができる。
さらに、このような構成を有することで、本発明のラックガイドにおいては、ギアケースの内部における、当該ラックガイドの摺動方向の一方側および他方側が、樹脂コーティング被膜に形成された複数の溝部を介して連通されることとなり、前記一方側および他方側との間における空気の移動通路を容易に確保することができる。
その結果、従来のラックガイドのような、複雑な形状からなる空気の連通通路を加工する必要もなく、経済的である。
【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、装置全体としてラックバーの変位に対する優れた応答性を確保することができる。
【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、ラックバーの変位に対する優れた応答性を確保することができる。
【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】ラックガイドの外周面に被覆される、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）はラックガイドの軸心方向に沿って延出する複数の溝部を有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）はラックガイドの軸心方向に向かって延出する複数の螺旋状の溝部を有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）に摺動可能に支持される。
【００２５】
ギアケース４の下面には、円筒状に延出する中空形状のハウジング部４ａが一体的に形成される。
前記ハウジング部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、ハウジング部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、ハウジング部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４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４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および図４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ものである。
ラックガイド６は、ラックバー３の凸面３ｂと当接される摺動板片６１、および摺動板片６１が装着されるラックガイド本体６２などにより構成される。
【００３０】
摺動板片６１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６１ａを有して構成される。
また、摺動板片６１の中央には、前記凹面６１ａ側との対向側に突出する突出部６１ｂが、例えばプレス絞り加工によって形成される。
【００３１】
なお、摺動板片６１の凹面６１ａ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、本実施形態のラックガイド６において、摺動板片６１の凹面６１ａ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凹面６１ａ１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凹面６１ａ２とにより構成される。
【００３２】
第一凹面６１ａ１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、摺動板片６１の凹面６１ａ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。
【００３３】
一方、第二凹面６１ａ２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、摺動板片６１の凹面６１ａ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。
【００３４】
そして、第一凹面６１ａ１においては、第一中心線Ｃ１と、当該第一凹面６１ａ１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、第二凹面６１ａ２においては、第二中心線Ｃ２と、当該第二凹面６１ａ２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。
【００３５】
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凹面６１ａ１および第二凹面６１ａ２からなる摺動板片６１の凹面６１ａによって「摺動支持面」を構成し、当該摺動支持面によって、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、摺動板片６１の凹面６１ａ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。
【００３６】
一方、ラックガイド本体６２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、摺動板片６１に沿って断面視円弧形状に形成された板片支持面６２ａ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６２ｂが形成される。
また、前記板片支持面６２ａの中央部には、前述した摺動板片６１の突出部６１ｂと略同形状の溝部６２ｃが形成される。
【００３７】
そして、ラックガイド本体６２の一端部において、摺動板片６１は、板片支持面６２ａを介して配設される。この際、摺動板片６１の突出部６１ｂは、板片支持面６２ａの溝部６２ｃ内に嵌挿される。
これにより、摺動板片６１は、ラックガイド本体６２の一端部に堅固に保持される。
【００３８】
このような構成からなるラックガイド６は、ギアケース４の内部において、摺動板片６１の凹面６１ａをラックバー３側に向けつつ、ハウジング部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の他端部は、ラックガイド本体６２の円筒状中空部６２ｂを介して保持される。
【００３９】
こうして、ラックガイド６は、摺動板片６１の凹面６１ａを介してラックバー３の凸面３ｂと接触しつつ、ラックガイド本体６２の外周面６２ｄを介して、ハウジング部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。つまり、ラックガイド６は、ハウジング部４ａの内周部において、ラックバー３に対する近接離反方向に、外周面６２ｄを介して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。
【００４０】
ところで、図２に示すように、本実施形態においては、ハウジング部４ａの内周面と接触し得る、ラックガイド６（より具体的には、ラックガイド本体６２）の外周面６２ｄ全体に対して、樹脂コーティング被膜１０の被覆を施すこととしている。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
そして、樹脂コーティング被膜１０には、ラックガイド６の摺動方向（本実施形態においては、上下方向）の一端部（例えば、ラックガイド本体６２において、板片支持面６２ａが形成された上端部）と他端部（例えば、ラックガイド本体６２において、円筒状中空部６２ｂが形成された下端部）とを連通する複数の溝部が形成される。
例えば、その一例として、図３（ａ）に示すように、樹脂コーティング被膜１０（以下、適宜「第一の樹脂コーティング被膜１０Ａ」と記載する）は、互いに平行に配置された、上下方向に延出する複数の直線状の第一溝部１０ａ・１０ａ・・・が形成されたテクスチャー（表面上の構成）を有して構成される。
また、その別例として、図３（ｂ）に示すように、樹脂コーティング被膜１０（以下、適宜「第二の樹脂コーティング被膜１０Ｂ」と記載する）は、互いに平行に配置された、上下方向に向かって延出する複数の螺旋状の第二溝部１０ｂ・１０ｂ・・・が形成されたテクスチャー（表面上の構成）を有して構成される。
さらに、ラックガイド６の外周面６２ｄ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、前記外周面６２ｄ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。
【００４６】
このようなテクスチャーを樹脂コーティング被膜１０に設けることにより、例えば、ギアケース４のハウジング部４ａ内にラックガイド６が配置された状態において、ラックガイド６の摺動方向の一方側（より具体的には、ギアケース４とラックガイド６の摺動板片６１とによって囲まれた空間部）と他方側（より具体的には、ギアケース４とラックガイド６のラックガイド本体６２と蓋部材７とによって囲まれた空間部）とが、第一の樹脂コーティング被膜１０Ａの第一溝部１０ａ（または、第二の樹脂コーティング被膜１０Ｂの第二溝部１０ｂ）を介して、互いに連通されることとなる。
その結果、従来のラックピニオン式舵取り装置に見られるような、複雑な形状からなる空気の連通通路を、ラックガイド６に対して加工する必要はなく、第一溝部１０ａ（または、第二溝部１０ｂ）を介して、ラックガイド６の摺動方向の一方側と他方側との間における空気の移動通路を、容易に確保することができる。
これにより、ギアケース４の内部において、ラックガイド６の摺動方向の一方側または他方側に残留する空気によって、ハウジング部４ａ内でのラックガイド６の摺動が妨げられるのを防止することができる。
【００４７】
以上のように、本実施形態においては、ラックガイド６を構成するラックガイド本体６２の外周面６２ｄに対して、直接、樹脂コーティング被膜１０による被覆を施すこととしている。
よって、図５に示すように、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のような、ラックガイド本体１６２の外周面１６２ｄに装着された、複数（本実施形態においては、二個）の環状の弾性部材１０９・１０９と比べて、ギアケース１０４のハウジング部１０４ａに対する摩擦係数を小さくすることができる。
その結果、例えば、摩耗等によってラックバー１０３が変位した際に、直ちにラックガイド１０６をラックバー１０３側に移動させるというような、優れた応答性を実現することができる。
【００４８】
また、本実施形態においては、従来のラックガイド１０６のように、環状の弾性部材１０９を設ける必要がなくなることから、部品点数の削減等を図ることができるばかりか、例えば、ハウジング部１０４ａの内径寸法（図５中における寸法Ｘ）を小さく設定することが可能となり、ラックピニオン式舵取り装置１０１全体としてコンパクト化を図ることができる。
【００４９】
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、摺動板片６１の凹面６１ａ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。
また、本実施形態では摺動板片６１を備え、摺動板片６１がラックバー３と摺動する構成としているが、摺動板片６１を備えずにラックガイド６がラックバー３と摺動する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１    ラックピニオン式舵取り装置
２    ピニオン
３ａ    ラック歯
３    ラックバー
４    ギアケース
４ａ    ハウジング部
６    ラックガイド
１０    樹脂コーティング被膜
１０Ａ    第一の樹脂コーティング被膜
１０Ｂ    第二の樹脂コーティング被膜
１０ａ    第一溝部
１０ｂ    第二溝部
６２ｄ    外周面
【図１】
0006346056.tif 000002
【図２】
0006346056.tif 000003
【図３】
0006346056.tif 000004
【図４】
0006346056.tif 000005
【図５】
0006346056.tif 000006