(57)【要約】【課題】高出力化を実現するため部品重量を増加させず、操舵フィーリングを長期にわたり損なわず、かつギヤ効率を向上させるラックアンドピニオン式ステアリング装置を提供する。【解決手段】ピニオン１１のギヤ歯１３に硫黄を含有する薄膜Ｆを成膜する。またはラックのラック歯に硫黄を含有する薄膜を成膜する。ラックとピニオン１１とはかみ合うギヤ部の耐摩耗性が向上し、操舵フィーリングに影響を及ぼすアジャストガタの増加量を抑制でき、かつギヤ部の低摩擦化によりギヤ効率を高めることが可能になる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトに刻設されるギヤ歯を有するピニオンと、ラックシャフトに刻設されるラック歯を有するラックとを備え、前記ピニオンのギヤ歯と前記ラックのラック歯とがかみ合ってステアリングシャフトから前記ピニオンに伝えられる操舵力を前記ラックに伝達するようにしたラックアンドピニオン式ステアリング装置において、前記ピニオンのギヤ歯および前記ラックのラック歯の少なくとも一方に硫黄を含有する薄膜が成膜されていることを特徴とするラックアンドピニオン式ステアリング装置。
【請求項２】
前記硫黄を含有する薄膜が前記ピニオンの先端支持用ニードルベアリング軌道面に成膜されていることを特徴とする請求項１記載のラックアンドピニオン式ステアリング装置。
【請求項３】
互いにかみ合う前記ピニオンのギヤ歯と前記ラックのラック歯、さらに前記ピニオン先端支持用ニードルベアリング軌道面がグリースによって潤滑されていることを特徴とする請求項１または２記載のラックアンドピニオン式ステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両などのステアリングホイールの操舵力を補助する操舵力補助装置を有するラックアンドピニオン式ステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用のステアリング装置においては運転者の操舵負荷を軽減することを目的とした動力舵取り装置が知られている。従来、動力舵取り装置は油圧式パワーステアリング装置が使用されていた。しかしながら、近年、自動車の高効率化への要求が高まるに従って動力舵取り装置は一段と効率の高い電動パワーステアリング装置に置き換えられる場合が多くなっている。
【０００３】
よく知られるように、電動パワーステアリング装置は操舵補助力を必要とするときだけモータに電流を流せばよいが、これに対して、油圧式パワーステアリング装置はエンジンの動力で常時油圧ポンプを駆動しなければならないことから、効率面で電動パワーステアリング装置が格段に優位に立っている。一般に、電動パワーステアリング装置は市街地走行などの実用領域で３〜５％程度の燃費向上効果があるといわれており、こうした背景からコラムアシスト式あるいはピニオンアシスト式電動パワーステアリング装置は小型車だけでなく、中型車および大型車へと適用が広がりつつある。
【０００４】
ところで、中型車および大型車に用いられるラックアンドピニオン式ステアリング装置においてはラック推力の高出力化が求められる。このため、ピニオン軸に入力される軸トルクも増大することから、各部品の強度およびギヤ効率がこれまで以上に問題になる。また、操舵フィーリングに影響の大きいアジャストガタを増加させる主要因がラックとピニオンとに生じる磨耗であることが判っており、両者の耐摩耗性の向上が不可欠になっている。この点を考慮してギヤ諸元の最適化を試み、また低摩擦グリースの開発を進めているが、それだけでは限界がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は高出力化を実現するため部品重量を増加させず、操舵フィーリングを長期にわたり損なわず、かつギヤ効率を向上させるようにしたラックアンドピニオン式ステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るラックアンドピニオン式ステアリング装置はシャフトに刻設されるギヤ歯を有するピニオンと、ラックシャフトに刻設されるラック歯を有するラックとを備え、ピニオンのギヤ歯とラックのラック歯とがかみ合ってステアリングシャフトからピニオンに伝えられる操舵力をラックに伝達するようにしたラックアンドピニオン式ステアリング装置において、ピニオンのギヤ歯およびラックのラック歯の少なくとも一方に硫黄を含有する薄膜が成膜されていることを特徴とする。
【０００７】
このような手段で構成することにより、ラックとピニオンとはかみ合うギヤ部の耐摩耗性が格段に向上することから、操舵フィーリングに影響を及ぼすアジャストガタの増加量を抑制でき、かつギヤ部の低摩擦化によりギヤ効率を高めることが可能になる。
【０００８】
本発明において、ピニオンの先端支持用ニードルベアリング軌道面に硫黄を含有する薄膜が成膜されるのが望ましい。
【０００９】
このように構成することにより、ギヤかみ合い部と共にベアリング摺動部の摩耗を抑制することができる。
【００１０】
また、本発明は望ましくは互いにかみ合うピニオンのギヤ歯とラックのラック歯、さらにピニオン先端支持用ニードルベアリング軌道面がグリースによって潤滑される。
【００１１】
このように構成することにより、ギヤかみ合い部およびベアリング摺動部で確実に潤滑油膜を形成することが可能になり、摩耗をさらに抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明によるラックアンドピニオン式ステアリング装置の一実施の形態について図面を参照して説明する。図５（ａ）（ｂ）において、コラムアシストタイプのラックアンドピニオン式ステアリング装置はステアリングホイール１の操作力を軽減するためにステアリングコラム２の中間部に取り付けた電動モータ３の操舵補助力をステアリングシャフトに付与し、中間シャフト４を介してステアリングギヤ５のラックを往復運動させ、左右のタイロッド６を介して前輪を操舵する方式のステアリング装置である。
【００１３】
一方、ピニオンアシストタイプのラックアンドピニオン式ステアリング装置はステアリングホイール１の操作力を軽減するために電動モータ７の操舵補助力をステアリングギヤ５のラックを往復運動させ、左右のタイロッド６を介して前輪を操舵する方式のステアリング装置である。
【００１４】
また、図６はラックアンドピニオン式ステアリング装置の要部断面図を示すものであり、ステアリングシャフト（図示せず）と連結しているピニオン１１を備える。このピニオン１１にはシャフト１２の一端に多数のギヤ歯１３を刻設している。また、ステアリング装置はピニオン１１とお互いの軸心を交差して配置されるラック１４を備える。このラック１４にはラックシャフト１５の一面に多数のラック歯１６を刻設している。ピニオン１１のギヤ歯１３とラック１４のラック歯１６とはお互いにかみ合っており、車輌操舵において操舵力をピニオン１１からラック１４に、さらに左右の前論と結ぶタイロッド６（図５参照）にそれぞれ伝えるようになっている。
【００１５】
ピニオン１１はシャフト１２の中間部を軸受１７によって支承され、またシャフト１２の最も遠い一端をニードル軸受１８によってハウジング１９に回転自在に支承されている。ピニオン１１のギヤ歯１３と、これとかみ合うラック１４のラック歯６とのかみ合い状態を適正に保つためハウジング１９のラック１４の下側（かみ合い面と反対側）にラックガイド２０が配置され、ラック１４を下側から（かみ合い面と反対側）から支承している。
【００１６】
ラックガイド２０はピン２１と、ローラ２２と、略円筒形のホルダ２３とから構成されており、ホルダ２３の内面に略U字方に形成された溝２４にピン２１が保持され、ラック１４を支承するローラ２２はピン２１の上に転がり軸受２５を介して回転自在に支承されている。また、ホルダ２３は軸方向に圧縮荷重を生じるバネ２６と当接しており、バネ２６はアジャストスクリュー２７を回転してピニオン１１のギヤ歯１３とラック１４のラック歯１６とのかみ合い部のバックラッシュを極小さな値に調節するようになっている。ロックナット２８はアジャストスクリュー２７が緩むのを阻止する。
【００１７】
なお、カバースクリュー２９はハウジング１９のピニオン側開口部を閉じると共に、ピニオン１１のギヤ歯１３とラック１４のラック歯１６とのかみ合うことによって生じるピニオン１１の軸方向の力を受け止める。
【００１８】
本実施の形態では、ピニオン１１に刻設されているギヤ歯１３、ラック１４に刻設されているラック歯１６の少なくとも一方に被膜処理が施してあり、この被膜処理は極圧性と油保持性に優れた硫黄を含有する薄膜が３μ程度の厚さで処理されている。これにより、ギヤ部では効率を大きく高めると同時に、耐摩耗性を向上することができる。
【００１９】
ここで、硫黄を含有する薄膜は窒素と硫黄とを同時に母材内部へ拡散させる浸硫窒化処理でなし遂げられる。この処理は塩浴軟窒化性浴の中に硫黄化合物を添加し、窒素化合物と硫黄化合物とを同時に母材表面に生成させる方法を称する。また、この場合、望ましくは母材の焼き戻し温度以下の水溶液中に母材を浸漬させ、硫化被膜を形成させる電解浸硫窒化処理（たとえば、日本パーカライジング（株）による“パルリューベFS法”）を施すことにより母材強度を低下させず、硫黄成分に備わる極圧性と油保持性とにより耐久性を大きく改善し、長期にわたり操舵フィーリングを損なわず、ギヤ効率を維持することが可能になる。
【００２０】
本実施の形態のピニオン１１のギヤ歯１３には、図１に示すように、硫黄を含有する薄膜Fを成膜している。図２に示すように、この薄膜Ｆの成膜範囲はギヤ歯の全体にわたらず、ラック１４のラック歯１６とかみ合う範囲に限っている。一方、本実施の形態のラック１４のラック歯１６には、図３に示すように、硫黄を含有する薄膜Fを成膜している。
【００２１】
このような硫黄を含有する薄膜Ｆは硫黄成分の極圧性と油保持性とにより耐久性が格段に向上するので、長期にわたりピニオン１１のギヤ歯１３およびラック１４のラック歯１６の磨耗を防ぐことができる。
【００２２】
なお、本実施の形態は薄膜Ｆをピニオン１１およびラック１４の双方に成膜するものであるが、薄膜Ｆはピニオン１１およびラック１４のいずれか一方だけに成膜してもよい。
【００２３】
さらに、ピニオン１１のギヤ歯１３に薄膜Ｆを成膜すると共に、図４に示すように、シャフト１２にはニードル軸受１８の軌道面に倣い硫黄を含有する薄膜を成膜してもよい。
【００２４】
また、望ましくは、このようなステアリング装置は常に潤滑油膜を保持するようにピニオン１１およびラック１４にグリースのような潤滑剤を供給する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明によるピニオンの横断面図である。
【図２】本発明によるピニオンのギヤ歯上の成膜範囲を示す図である。
【図３】本発明によるラックの側面図である。
【図４】本発明によるピニオンのシャフト先端部を含めた成膜範囲を示す図である。
【図５】本発明に係るステアリング装置を示すもので、（ａ）はコラムアシストタイプラックアンドピニオン式ステアリング装置の斜視図、（ｂ）はピニオンアシストタイプラックアンドピニオン式ステアリング装置の斜視図である。
【図６】本発明によるステアリング装置の要部断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１１…  ピニオン
１２…  シャフト
１３…  ギヤ歯
１４…  ラック
１５…  ラックシャフト
１６…  ラック歯
Ｆ…  薄膜
【図１】
2007191070.tif 000003
【図２】
2007191070.tif 000004
【図３】
2007191070.tif 000005
【図４】
2007191070.tif 000006
【図５】
2007191070.tif 000007
【図６】
2007191070.tif 000008