(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵により回転するピニオンと、
そのピニオンに噛み合う歯を有するラックと、
そのラックを覆うハウジングと、
そのハウジングに保持されるラック支持部材と、
そのラック支持部材を、円柱面に沿うラック背面側に押し付ける弾力を圧縮されることで作用させる弾性部材とを備え、
そのラックは型鍛造により成形されているラックピニオン式ステアリング装置において、そのラックは、軸方向において並列する大径部と小径部とを有すると共に、その小径部において前記ラック支持部材により支持され、
その小径部に前記歯が成形され、
その小径部に外接する円の直径は、その大径部に外接する円の直径よりも小さくされ、
直進操舵時に、前記ラック背面側と前記ラック支持部材との間に介在する膨出部が、前記小径部に一体成形され、
左右操舵時は、その膨出部を挟む小径部領域において前記ラックは前記ラック支持部材により支持され、
直進操舵時においては、ラック背面側とラック支持部材との間に膨出部が介在することで左右操舵時よりも大きな弾力によりラック支持部材がラック背面側に押し付けられ、
その膨出部に外接する円の直径は、その小径部に外接する円の直径を超え、前記大径部に外接する円の直径以下と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】
前記歯を型鍛造により成形する際に生じるバリが、トリミング加工により根元部分が残存するように前記ラックから除去され、
そのバリの残存部分に外接する円の直径は、前記小径部に外接する円の直径を超え、前記大径部に外接する円の直径以下とされている請求項１に記載のラックピニオン式ステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、型鍛造により成形されるラックを有す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】
操舵により回転するピニオンと、そのピニオンに噛み合う歯を有するラックと、そのラックを覆うハウジングに保持されるラック支持部材と、そのラック支持部材を、円柱面に沿うラック背面側に押し付ける弾力を作用させる弾性部材とを備えるラックピニオン式ステアリング装置において、そのラックを型鍛造することが提案されている。
【０００３】
そのラックの歯を型鍛造する際に生じるバリは、ラックに嵌め合わされるシールやハウジング等の他部材と干渉しないように除去する必要がある。そのバリを機械加工により除去する場合、加工時間、加工コストが増大する。そのバリをトリミング加工により根元から完全に除去する場合、バリの厚さは根元において厚いため、トリミング加工に際してラックに大きな外力が作用し、ラックの歪み等を生じる。
【０００４】
そこで、ラックの外周にバリ発生領域を含む平坦面を成形し、そのバリを根元部分が残存するようにトリミング加工により除去し、そのバリの残存部分に外接する円の直径を、ラックに外接する円の直径以下とすることが考えられる（特開平１０‐５８０８１号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ラックの外周に平坦面を成形すると、ラック支持部材によるラックの支持領域が小さくなり、ラックを安定して支持することができなくなる。
【０００６】
また、ステアリング装置においては、車両の直進走行安定性のため、直進操舵時は左右操舵時よりも剛性感を大きくすることが要望されている。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決することの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を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、操舵により回転するピニオンと、そのピニオンに噛み合う歯を有するラックと、そのラックを覆うハウジングと、そのハウジングに保持されるラック支持部材と、そのラック支持部材を、円柱面に沿うラック背面側に押し付ける弾力を作用させる弾性部材とを備え、そのラックは型鍛造により成形されているラックピニオン式ステアリング装置において、そのラックは、軸方向において並列する大径部と小径部とを有すると共に、その小径部において前記ラック支持部材により支持され、その小径部に前記歯が成形され、その小径部に外接する円の直径は、その大径部に外接する円の直径よりも小さくされていることを特徴とする。
本発明の構成によれば、ラックの小径部に歯を型鍛造により成形する際に生じるバリは、その小径部に外接する円の直径が大径部に外接する円の直径よりも小さいので、完全に除去することなく根元部分を残存させることができる。この際、ラックの外周に平坦面を形成する必要はないので、ラック支持部材によるラックの支持領域を十分に確保でき、ラックを安定して支持できる。また、バリを根元部分よりは肉厚の薄い部分で除去すれば足りるので、その除去をトリミング加工により行う場合はラックに作用する外力を小さくできる。
【０００９】
前記歯を型鍛造により成形する際に生じるバリが、トリミング加工により根元部分が残存するように前記ラックから除去され、そのバリの残存部分に外接する円の直径は、前記小径部に外接する円の直径を超え、前記大径部に外接する円の直径以下とされているのが好ましい。
これにより、そのバリを根元部分よりは肉厚の薄い部分でトリミング加工により除去できるので、そのトリミング加工の際にラックに作用する外力を小さくできる。
【００１０】
本発明のラックピニオン式ステアリング装置において、直進操舵時に、前記ラックとラック支持部材との間に介在する膨出部が、前記小径部に一体成形され、左右操舵時は、その膨出部を挟む小径部領域において前記ラックは前記ラック支持部材により支持され、その膨出部に外接する円の直径は、その小径部に外接する円の直径を超え、前記大径部に外接する円の直径以下とされているのが好ましい。
これにより、直進操舵時はラックとラック支持部材との間に膨出部が介在するので、左右操舵時よりも大きな弾力によりラック支持部材はラック背面側に押し付けられる。よって、直進操舵時は左右操舵時よりも剛性感を大きくし、車両の直進走行安定性を向上できる。しかも、その膨出部に外接する円の直径は大径部に外接する円の直径以下とされているので、膨出部が他部材と干渉することはない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１、図２に示すラックピニオン式油圧パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール（図示省略）に連結される入力軸２と、操舵による入力軸２の回転により回転するヘリカルピニオン３と、このピニオン３に噛み合う歯４ａを有するヘリカルラック４と、このラック４を覆うハウジング５とを備えている。そのラック４の各端はハウジング５の両端における開口５ａ、５ｂから突出する。そのラック４の各端に、ボールジョイント６、７、タイロッド８、９を介して車輪（図示省略）が連結される。これにより、操舵によるピニオン３の回転によりラック４が車両幅方向に移動し、車両の操舵がなされる。
【００１２】
そのハウジング５の一部は操舵補助力発生用油圧シリンダ１０を構成する。その油圧シリンダ１０は、そのハウジング５により構成されるシリンダチューブと、そのラック４に一体化されるピストン１２により区画される一対の油室１３、１４とを有する。そのハウジング５の一方の開口５ａ側に、ラック４の一端側（図１における左方側）を支持する筒状部材２０がシール部材を介して挿入される。その筒状部材２０により一方の油室１３の端部が閉鎖される。また、その他方の油室１４の端部を閉鎖する環状シール１１が、そのハウジング５の内周とラック４の外周との間に嵌め合わされる。その環状シール１１は、ラック４に他端側（図１における右方側）から嵌め合わされ、ピストン１２を固定するためにラック４の外周に形成される溝により破損するのが防止される。
【００１３】
そのハウジング５内に油圧コントロールバルブ１５が設けられている。そのコントロールバルブ１５は、圧油供給用ポンプ（図示省略）とタンクに接続されると共に各油室１３、１４に配管１６、１７を介して接続され、操舵方向に応じて油室１３、１４の一方に圧油を供給し、他方から油をタンクに還流するもので、公知のものにより構成できる。その圧油の供給によってピストン１２に作用する油圧に基づき操舵補助力が付与される。
【００１４】
そのピニオン３はベアリング２３、２４を介してハウジング５により支持される。そのハウジング５に、内周面が円筒面に沿う保持孔２５が設けられる。その保持孔２５の一端側（図２における左方側）に上記ラック４が配置される。その保持孔２５に、焼結金属製のラック支持部材２６が図２において左右方向に移動可能に挿入されている。これによってハウジング５により保持されるラック支持部材２６の一端側（図２における左方側）は、円柱面に沿うラック支持面２６ａとされる。そのラック支持面２６ａとラック４の背面との間に配置される合成樹脂製のシート２７を介して、ラック４の他端側は歯４ａの背面側においてラック支持部材２６により支持される。
【００１５】
その保持孔２５の他端側（図２における右方側）の開口は、その保持孔２５の内周にねじ合わされる閉鎖部材２８により閉鎖されている。そのラック支持部材２６に、一端側（図２における右方側）において開口するバネ挿入孔２６ｂが形成される。そのバネ挿入孔２６ｂに弾性部材３０として圧縮コイルバネが挿入されている。その弾性部材３０が閉鎖部材２８とラック支持部材２６との間で圧縮されることで発生する弾力の作用により、ラック支持部材２６の一端側はラック４の円柱面に沿う背面側に押し付けられる。そのラック支持部材２６の図２における左右移動により、ピニオン３及びラック４の歯の加工誤差やラック４の曲がりが吸収され、ラック４とピニオン３との噛み合いの円滑化が図られる。
【００１６】
上記ラック４は、図３に示すような成形型４１を用いた型鍛造により成形されている。その成形型４１は上型４１ａと下型４１ｂとを有し、その上型４１ａはラック４における歯４ａが位置する半部の成形用凹部４１ａ′を有し、その下型４１ｂはラック４における背面側半部の成形用凹部４１ｂ′を有し、さらに、両型４１ａ、４１ｂは互いとの接合部にバリ生成用凹部４１ａ″、４１ｂ″を有する。
【００１７】
図１、図４〜図６に示すように、そのラック４は、円柱面に沿う外周面を有し、ラック軸方向において並列する大径部５１と小径部５２とを有すると共に、その小径部５２において上記ラック支持部材２６により支持される。その小径部５２に外接する円の直径Ｄａは、その大径部５１に外接する円の直径Ｄｂよりも小さくされている。本実施形態では、そのラック４の一端側が大径部５１とされている。そのラック４は、その大径部５１において上記筒状部材２０により支持され、上記油室１３、１４を構成し、環状シール１１が嵌め合わされ、その小径部５２に上記歯４ａが成形されている。なお、図６に示すように、ピニオン３とラック４との噛み合いをスムーズにすると共に機械効率を向上するため、その型鍛造により各歯４ａには歯すじ方向にクラウニングＣが付けられている。
【００１８】
上記歯４ａを型鍛造により成形する際に生じるバリ６０（図４において破線で示す）は、トリミング加工により根元部分６０ａが残存するようにラック４から除去されている。すなわち、図４において２点鎖線で示すように、トリミング加工用ダイス６１によりバリ６０を介してラック４を支持し、そのラック４にポンチ６２により外力を作用させることでバリ６０を剪断力によって除去する。そのバリの残存部分６０ａに外接する円（図４において一点鎖線で示す）の直径Ｄｃは、前記小径部５２に外接する円の直径Ｄａを超え、前記大径部５１に外接する円の直径Ｄｂ以下とされている。
【００１９】
上記構成によれば、ラック４の小径部５２に歯４ａを型鍛造により成形する際に生じるバリ６０は、その小径部５２に外接する円の直径Ｄａが大径部５１に外接する円の直径Ｄｂよりも小さいので、完全に除去することなく根元部分６０ａを残存させることができる。この際、ラック４の外周に平坦面を形成する必要はないので、ラック支持部材２６によるラック４の支持領域を十分に確保でき、ラック４を安定して支持できる。また、そのバリ６０を根元部分６０ａよりは肉厚の薄い部分でトリミング加工により除去できるので、そのトリミング加工の際にラック４に作用する外力を小さくできる。
【００２０】
図７、図８は上記実施形態の変形例を示す。上記実施形態との相違は、直進操舵時に、前記ラック４とラック支持部材２６との間に介在する膨出部７０が、小径部５２に一体成形されている。左右操舵時は、その膨出部７０を挟む小径部領域においてラック４はラック支持部材２６により支持される。その膨出部７０に外接する円の直径は小径部５２に外接する円の直径Ｄａを超え、大径部５１に外接する円の直径Ｄｂ以下とされる。本実施形態では、その膨出部７０に外接する円の直径はバリの残存部分６０ａに外接する円の直径Ｄｃと等しくされている。他は上記実施形態と同様で、同一部分は同一符号で示す。
【００２１】
上記変形例によれば、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、直進操舵時はラック４とラック支持部材２６との間に膨出部７０が介在するので、左右操舵時よりも大きな弾力によりラック支持部材２６はラック４の背面側に押し付けられる。よって、直進操舵時は左右操舵時よりも剛性感を大きくし、車両の直進走行安定性を向上できる。しかも、その膨出部７０に外接する円の直径Ｄｃは大径部５１に外接する円の直径Ｄｂ以下とされるので、膨出部７０が他部材と干渉することはない。
【００２２】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、電動パワーステアリング装置やマニュアルステアリング装置に本発明を適用してもよい。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、型鍛造されるラックを安定して支持でき、そのラックにおける歪みの発生防止、製造コストの低減、車両の直進走行安定性を向上できるラックピニオン式ステアリング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のラックピニオン式ステアリング装置の正面図
【図２】本発明の実施形態のラックピニオン式ステアリング装置の縦断面図
【図３】本発明の実施形態のラックピニオン式ステアリング装置におけるラックの型鍛造用成形型
【図４】本発明の実施形態のラックピニオン式ステアリング装置におけるラックの断面図
【図５】本発明の実施形態のラックピニオン式ステアリング装置におけるラックの部分側面図
【図６】本発明の実施形態のラックピニオン式ステアリング装置におけるラックの部分正面図
【図７】本発明の変形例のラックピニオン式ステアリング装置におけるラックの断面図
【図８】本発明の変形例のラックピニオン式ステアリング装置におけるラックの部分側面図
【符号の説明】
１  ラックピニオン式油圧パワーステアリング装置
３  ピニオン
４  ラック
４ａ  歯
５  ハウジング
２６  ラック支持部材
３０  弾性部材
５１  大径部
５２  小径部
６０  バリ
６０ａ  根元部分
７０  膨出部
【図１】
0003742238.tif 000002
【図２】
0003742238.tif 000003
【図３】
0003742238.tif 000004
【図４】
0003742238.tif 000005
【図５】
0003742238.tif 000006
【図６】
0003742238.tif 000007
【図７】
0003742238.tif 000008
【図８】
0003742238.tif 000009