(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラックピニオン式ステアリング装置におけるラックバーを摺動自在に支持するためのラックガイドを製造する方法であって、ラックバーの曲率半径Ｒ０の円弧外周面の曲率中心を通る中心線の両側における角度範囲α°（但し、０°＜α°＜９０°）内の二部位で夫々ラックバーの曲率中心と同一の曲率中心を有した曲率半径（Ｒ０＋ｔ）（但し、０＜ｔ）の円筒面に外接するような二つの円弧凹面であって、夫々ラックバーの円弧外周面の曲率中心に対して偏心した曲率中心をもつと共に、曲率半径Ｒ１（但し、Ｒ０＋ｔ＜Ｒ１）をもった前記中心線に関して対称な二つの円弧凹面を有したラックガイド基体を準備すると共に、厚みｔの平坦摺動板片を準備し、この平坦摺動板片を、当該平坦摺動板片の厚みｔだけ縮小されて二つの円弧凹面と相似の形状を有する二つの円弧凸面を有する金型によって、二つの円弧凹面によって規定されるラックガイド基体の凹所に向かって押圧して円弧凹面との間に隙間が生じないように円弧凹面に倣うように湾曲させて湾曲摺動板片としつつ、この湾曲摺動板片の円弧凸面をラックガイド基体の円弧凹面に圧接させるようにしてラックガイド基体に湾曲摺動板片を嵌着し、ラックガイド基体と平坦摺動板片とからラックガイドを製造する方法。
【請求項２】
角度範囲α°が６０°から３０°又は４５°から３０°である請求項１に記載のラックガイドを製造する方法。
【請求項３】
円弧凹面によって規定される凹所の中央に貫通円孔を有したラックガイド基体を準備する一方、円筒突起部を中央に有した平坦摺動板片を準備し、平坦摺動板片が湾曲されてなる湾曲摺動板片の円筒突起部をラックガイド基体の貫通円孔に嵌入して、ラックガイド基体に湾曲摺動板片を嵌着する請求項１又は２に記載のラックガイドを製造する方法。
【請求項４】
先端閉塞部が一体的に形成された有底の円筒突起部を有した平坦摺動板片を準備する請求項１から３のいずれか一項に記載のラックガイドを製造する方法。
【請求項５】
平坦摺動板片の中央に絞り成形を施して、円筒突起部を中央に有した平坦摺動板片を準備する請求項１から４のいずれか一項に記載のラックガイドを製造する方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載のラックガイドを製造する方法に用いるためのラックガイド基体又は平坦摺動板片。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか一項に記載のラックガイドを製造する方法によって製造されたラックガイドを具備した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、ラックピニオン式ステアリング装置におけるラックバーを摺動自在に支持するラックガイドの製造方法及びそのラックガイドを具備したラックピニオン式ステアリング装置に関する。
【０００２】
【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は、通常、ケーシングと、このケーシング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、ケーシング内に配されて、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スプリングとを具備している。
【０００３】
ラックピニオン式ステアリング装置において、ラックガイドのラックバーとの摺動面を、ラックバーと一定の帯状幅の領域内で接触させるように偏心曲率中心をもって円弧凹面に形成することが米国特許第３６２３３７９号明細書で提案されており、また、ラックガイドをラックガイド基体とこのラックガイド基体に固着された湾曲摺動板片とから形成することが、実公平１−２７４９５号公報、実公平１−２７４９６号公報及び実公平１−２７９８４号公報で提案されている。
【０００４】
そして、斯かるラックピニオン式ステアリング装置において、上記実公平１−２７９８４号公報に記載のラックガイドの製造方法では、まず、複層材からなる素板をラックガイド基体の円弧凹面に合致する形状に打ち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、この摺動板素材をラックガイド基体の円弧凹面に合致する湾曲状に曲げ加工して湾曲摺動板片を得て、この湾曲摺動板片にバーリング加工等により一体形成された円筒突起をラックガイド基体の中央に形成された貫通円孔に嵌入、嵌合させて、当該湾曲摺動板片をラックガイド基体に固着するようになっている。
【０００５】
ところで、上記のラックガイドの製造方法では、ラックガイド基体の円弧凹面に単に合致する湾曲状に曲げ加工された湾曲摺動板片を、ラックガイド基体に固着しているために、湾曲摺動板片の曲げ加工に対して高度な精度が要求され、これが満足されていないと、相互の固着後に、ラックガイド基体の円弧凹面と湾曲摺動板片の円弧凸面との間、特に湾曲摺動板片の円弧凸面の外縁側との間に隙間が生じる虞がある。
【０００６】
このような隙間をもったラックガイドでは、湾曲摺動板片の微小な撓みにより、湾曲摺動板片とラックバーとを特定の位置で相互に接触させることができなくなり、また、ラックバーに横ぶれが生じてピニオンとの間の噛合いにおいて歯打ち等の問題が生じる虞がある。一方、隙間を生じさせないように湾曲摺動板片の曲げ加工精度を上げようとすると、コストアップを招来することとなる。
【０００７】
本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、湾曲摺動板片の外縁側をラックガイド基体の円弧凹面に、隙間を生じさせることなしに、ぴったりと合わせることができ、しかも、実質的にコストアップを招来しないラックガイドの製造方法及びそのラックガイドを具備した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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
ラックピニオン式ステアリング装置におけるラックバーを摺動自在に支持するためのラックガイドを、ラックガイド基体と平坦摺動板片とから製造する本発明の第一の態様の方法は、ラックバーの曲率半径Ｒ０の円弧外周面の曲率中心を通る中心線の両側における角度範囲α°（但し、０°＜α°＜９０°）内の二部位で夫々ラックバーの曲率中心と同一の曲率中心を有した曲率半径（Ｒ０＋ｔ）（但し、０＜ｔ）の円筒面に外接するような二つの円弧凹面であって、夫々ラックバーの円弧外周面の曲率中心に対して偏心した曲率中心をもつと共に、曲率半径Ｒ１（但し、Ｒ０＋ｔ＜Ｒ１）をもった前記中心線に関して対称な二つの円弧凹面を有したラックガイド基体を準備すると共に、厚みｔの平坦摺動板片を準備し、この平坦摺動板片を、当該平坦摺動板片の厚みｔだけ縮小されて二つの円弧凹面と相似の形状を有する二つの円弧凸面を有する金型によって、二つの円弧凹面によって規定されるラックガイド基体の凹所に向かって押圧して円弧凹面との間に隙間が生じないように円弧凹面に倣うように湾曲させて湾曲摺動板片としつつ、この湾曲摺動板片の円弧凸面をラックガイド基体の円弧凹面に圧接させるようにしてラックガイド基体に湾曲摺動板片を嵌着することからなる。
【０００９】
第一の態様のラックガイドを製造する方法によれば、厚みｔの平坦摺動板片を、二つの円弧凹面によって規定されるラックガイド基体の凹所に向かって押圧して湾曲させて湾曲摺動板片としつつ、この湾曲摺動板片の円弧凸面をラックガイド基体の円弧凹面に圧接させるようにしてラックガイド基体に湾曲摺動板片を嵌着するために、特に、湾曲摺動板片の円弧凸面の外縁側をラックガイド基体の円弧凹面に倣って強制的に変形させることができ、而して、湾曲摺動板片の円弧凸面の外縁側をラックガイド基体の円弧凹面に、隙間を生じさせることなしに、ぴったりと合わせることができる。
【００１０】
本発明のラックガイド基体としては、金属、好ましくは、鉄系の焼結金属又はガラス繊維若しくは炭素繊維等の補強充填材入り合成樹脂から好ましくは一体形成される。
【００１１】
また、本発明の平坦摺動板片は、複層材料からなる素板を打ち抜き加工又は切断して略楕円形又は方形の平坦摺動板片を得て、この平坦摺動板片を上記のように湾曲摺動板片にする。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前記の公報に記載のような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】
円弧凹面が円筒面に外接するような二部位の角度としては、好ましくは、６０°から３０°のいずれかであり、より好ましくは、４５°から３０°のいずれかである。
【００１３】
円弧凹面が円筒面に外接するような二部位の角度が、６０°を越えると、摺動抵抗が増大したり、摩耗が大きくなったりし、３０°よりも小さければ、ラックバーが横ぶれしたりする虞がある。
【００１４】
本発明の第三の態様のラックガイドを製造する方法は、第一又は第二の態様のラックガイドを製造する方法において、円弧凹面によって規定される凹所の中央に貫通円孔を有したラックガイド基体を準備する一方、円筒突起部を中央に有した平坦摺動板片を準備し、平坦摺動板片が湾曲されてなる湾曲摺動板片の円筒突起をラックガイド基体の貫通円孔に嵌入して、ラックガイド基体に湾曲摺動板片を嵌着することからなる。
【００１５】
第三の態様のラックガイドを製造する方法によれば、接着剤等を用いることなしに、ラックガイド基体に湾曲摺動板片をしっかりと固着することができる。
【００１６】
本発明の第四の態様のラックガイドを製造する方法は、第一から第三の態様のいずれかのラックガイドを製造する方法において、先端閉塞部が一体的に形成された有底の円筒突起部を有した平坦摺動板片を準備することからなる。
【００１７】
本発明の第五の態様のラックガイドを製造する方法は、第一から第四の態様のいずれかのラックガイドを製造する方法において、平坦摺動板片の中央に絞り成形を施して、円筒突起部を中央に有した平坦摺動板片を準備することからなる。
【００１８】
本発明のラックピニオン式ステアリング装置は、ケーシングと、このケーシング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、ケーシング内に配された上記のラックガイドと、このラックガイドをラックバーに向かって押圧するスプリングとを具備しており、ここにおいて、ラックガイドは、ラック歯が形成されたラックバーの面に対向する裏面側でラックバーの曲率半径Ｒ０の円弧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している。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に本発明及びその実施の形態を、図を参照して更に詳細に説明する。なお、本発明はこれら実施の形態に何等限定されないのである。
【００２０】
図１から図３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を有したケーシング３と、ケーシング３にボール軸受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、ケーシング３の中空部２に配されたラックガイド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スプリング１１とを具備している。
【００２１】
ケーシング３は円筒部１５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ケーシング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曲率半径Ｒ０の円弧外周面１６を有している。
【００２２】
後述の製造方法によって製造されたラックガイド１０は、凹所２１及び凹所２１に連通して形成された貫通円孔２２を有するラックガイド基体２３と、先端閉塞部２４が一体的に形成された有底の円筒突起部２５を有しており、当該円筒突起部２５が貫通円孔２２に嵌着されて、ラックガイド基体２３に固着された湾曲摺動板片２６とを具備しており、ラックガイド基体２３の円筒状の外周面２７でケーシング３の円筒部１５の内面２８に摺動自在に接しており、湾曲摺動板片２６の円弧凹面２９及び３０でラックバー９の円弧外周面１６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。
【００２３】
凹所２１に配されたコイルスプリング１１は、凹所２１において、一端がラックガイド基体２３に当接し、他端がケーシング３の蓋部材３１に当接して、ラックガイド基体２３を介して湾曲摺動板片２６をラックバー９に向かって押圧している。
【００２４】
ラックピニオン式ステアリング装置１におけるラックガイド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の移動を案内するようになっている。
【００２５】
以上のラックガイド１０は以下のようにして製造される。すなわち、まず、図４に示すような、二つの円弧凹面４１及び４２を有すると共に、凹所２１と、凹所２１に連通した貫通円孔２２を有したラックガイド基体２３を一体形成により形成する。
【００２６】
ここで、円弧凹面４１は、図４に示すように、ラックバー９の曲率半径Ｒ０の円弧外周面１６の曲率中心Ｏ１を通る中央の中心線４３の一方側の角度範囲α°（但し、０°＜α°＜９０°）内の部位、本例では、α１°＝４０°の部位４５で、曲率中心Ｏ１を有し曲率半径（Ｒ０＋ｔ）（但し、０＜ｔであって、ｔは、湾曲摺動板片２６の厚み）の円筒面４６に外接し、曲率中心Ｏ１に対して偏心した曲率中心Ｏ２をもつと共に、曲率半径Ｒ１（但し、Ｒ０＋ｔ＜Ｒ１）の円弧面からなり、一方、円弧凹面４２は、同じく図４に示すように、ラックバー９の曲率半径Ｒ０の円弧外周面１６の曲率中心Ｏ１を通る中央の中心線４３の他方側の角度範囲α°内の部位、本例では、α１°＝４０°の部位４７で、円筒面４６に外接し、曲率中心Ｏ１に対して偏心した曲率中心Ｏ３をもつと共に、曲率半径Ｒ１の円弧面からなる。以上の二つの円弧凹面４１及び４２は、中心線４３に関して対称に形成されている。
【００２７】
次に、図５及び図６に示すような、薄鋼板５１と、薄鋼板５１上に一体に被着形成された多孔質焼結金属層５２と、多孔質焼結金属層５２に含浸され且つ一部が多孔質焼結金属層５２上に薄層として形成された合成樹脂層５３とからなる複層材料からなる厚みｔの素板５４を準備し、素板５４から打ち抜き加工により、図７に示すような略楕円形の平坦摺動板片５５を形成する。
【００２８】
こうして形成された厚みｔの平坦摺動板片５５の中央部に絞り加工を施して、薄鋼板５１側において突出し、先端閉塞部２４を一体的に有した有底の円筒突起部２５を中央に有した図８及び図９に示すような平坦摺動板片５５を形成する。
【００２９】
次に、円柱突起５７を有すると共に、平坦摺動板片５５の厚みｔだけ縮小されて、二つの円弧凹面４１及び４２と相似の形状を有する二つの円弧凸面５８及び５９を有する図１０に示すような金型６０を準備する。
【００３０】
ここで、円弧凸面５８は、円弧凹面４１とほぼ同様に、ラックバー９の曲率半径Ｒ０の円弧外周面１６の曲率中心Ｏ１を通る中央の中心線４３の一方側の部位であるα１°＝４０°の部位６１で、曲率中心Ｏ１を有し曲率半径Ｒ０のラックバー９の円弧外周面１６に相当する円筒面に外接し、曲率中心Ｏ１に対して偏心した曲率中心Ｏ２をもつと共に、曲率半径（Ｒ１−ｔ）の円弧面からなり、一方、円弧凸面５９は、円弧凹面４２とほぼ同様に、ラックバー９の曲率半径Ｒ０の円弧外周面１６の曲率中心Ｏ１を通る中央の中心線４３の他方側の角度範囲α°内の部位、本例では、α１°＝４０°の部位６２で、ラックバー９の円弧外周面１６に相当する円筒面に外接し、曲率中心Ｏ１に対して偏心した曲率中心Ｏ３をもつと共に、曲率半径（Ｒ１−ｔ）の円弧面からなる。円弧凸面５８及び５９は、中心線４３に関して対称に形成されている。
【００３１】
このような金型６０の円柱突起５７を、図８及び図９に示す平坦摺動板片５５の円筒突起部２５の空所６３に緩く嵌合して、図１０に示すように金型６０に平坦摺動板片５５を保持させ、次に、金型６０をラックガイド基体２３に向かって移動させて、平坦摺動板片５５を、二つの円弧凹面４１及び４２によって規定されるラックガイド基体２３の凹所７５に向かって押圧して、円弧凹面４１及び４２に倣うように湾曲させて湾曲摺動板片２６としつつ、この湾曲された湾曲摺動板片２６の円弧凸面６４及び６５を図１１に示すようにラックガイド基体２３の円弧凹面４１及び４２に圧接させるようにしてラックガイド基体２３に湾曲摺動板片２６を嵌着する。この際、平坦摺動板片５５が湾曲されてなる湾曲摺動板片２６の円筒突起部２５をラックガイド基体２３の貫通円孔２２に強く嵌入して、ラックガイド基体２３に湾曲摺動板片２６を嵌着して、ラックガイド基体２３から湾曲摺動板片２６が脱着しないようにする。その後、金型６０のみを除去することにより、図１から図３並びに図１１に示すようなラックガイド１０を得ることができる。
【００３２】
以上のように形成されたラックガイド１０では、図１１に示すように、湾曲摺動板片２６が円弧凹面４１及び４２に倣うように湾曲されているために、ラックバー９の円弧外周面１６と湾曲摺動板片２６の円弧凹面２９及び３０との当接位置が実質的に部位４５及び４７に相当する部位８１及び８２（部位６１及び６２に対応）となる。すなわち、円弧凹面２９及び３０上において、ラックバー９の円弧外周面１６の曲率中心Ｏ１を通る中心線４３の両側における角度α１°＝４０°の部位８１及び８２となり、したがって、ラックバー９は、部位８１及び８２において線的に又は部位８１及び８２を含む部位８１及び８２の近傍において狭帯状的に湾曲摺動板片２６に接触する結果、ラックバー９と湾曲摺動板片２６との摺動摩擦抵抗は大幅に低減されることになる。
【００３３】
また、円弧凹面４１及び４２に倣うように平坦摺動板片５５を湾曲させて、湾曲摺動板片２６を形成するために、湾曲摺動板片２６の外周縁側の円弧凸面６４及び６５とラックガイド基体２３の円弧凹面４１及び４２とは、隙間が生じないように、相互にぴったりと密接されることになる。
【００３４】
なお上記では、素板５４から打ち抜き加工により略楕円形の平板摺動板片５５を形成したが、平板摺動板片５５を矩形状又は短冊状に打ち抜き加工して又は切断して、矩形状又は短冊状の平板摺動板片５５を形成し、これを前記と同様にして絞り成形後、同じく前記と同様にして図１１及び図１２に示すようにラックガイド基体２３に嵌着してもよい。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、湾曲摺動板片の外縁側をラックガイド基体の円弧凹面に、隙間を生じさせることなしに、ぴったりと合わせることができ、しかも、実質的にコストアップを招来しないラックガイドの製造方法及びそのラックガイドを具備したラックピニオン式ステアリング装置を提供することができる。
【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に示すラックピニオン式ステアリング装置に用いられているラックガイドの平面図である。
【図３】図２に示すラックガイドのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図１に示すラックピニオン式ステアリング装置に用いられているラックガイドの製造方法におけるラックガイド基体の断面図である。
【図５】図１に示すラックピニオン式ステアリング装置に用いられているラックガイドの製造方法における湾曲摺動板片の素板の斜視図である。
【図６】図５に示す素板の断面図である。
【図７】図１に示すラックピニオン式ステアリング装置に用いられているラックガイドの製造方法における平板摺動板片の平面図である。
【図８】図７に示す平板摺動板片に絞り加工を施した図９に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。
【図９】図７に示す平板摺動板片に絞り加工を施した平面図である。
【図１０】本発明の製造方法の金型等の説明断面図である。
【図１１】本発明の製造方法によって製造された図１から図３に示すラックガイドの拡大断面図である。
【図１２】図１に示すラックピニオン式ステアリング装置に用いることができる湾曲摺動板片の他の例の説明図である。
【図１３】図１に示すラックピニオン式ステアリング装置に用いることができる湾曲摺動板片の更に他の例の説明図である。
【符号の説明】
１  ラックピニオン式ステアリング装置
３  ケーシング
７  ピニオン
８  ラック歯
９  ラックバー
１０  ラックガイド
１１  コイルスプリング
２３  ラックガイド基体
２６  湾曲摺動板片
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004341089.tif 000008
【図８】
0004341089.tif 000009
【図９】
0004341089.tif 000010
【図１０】
0004341089.tif 000011
【図１１】
0004341089.tif 000012
【図１２】
0004341089.tif 000013
【図１３】
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