JP4457419B2 - ラックピニオン式ステアリング装置におけるラックガイドの製造方法 - Google Patents

Description

【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彎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１−２７４８６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彎曲状に曲げ加工して彎曲摺動板片を得て、この彎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、当該彎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彎曲状に曲げ加工された彎曲摺動板片を、ラックガイド基体に固着しているために、彎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彎曲摺動板片の円弧凸面との間、特に彎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、彎曲摺動板片の微小な撓みにより、彎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彎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、彎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彎曲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、ラックバー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β°（但し、０°≦β°≦α°）内の部位で夫々前記円筒面に外接するような二つの円弧凸面であって、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Ｒ２（但し、Ｒ１≦Ｒ２）をもった前記中心線に関して対称な二つの円弧凸面を有するようにして彎曲された厚みｔの彎曲摺動板片を準備し、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彎曲摺動板片を配し、彎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彎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、ラックバー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β°内の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）の円筒面に外接するような二つの円弧凸面であって、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Ｒ２をもつ前記中心線に関して対称な二つの円弧凸面を有するようにして彎曲された厚みｔの彎曲摺動板片を、当該彎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嵌着するために、特に、彎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、彎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、本発明の彎曲摺動板片は、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摺動板素材を得て、この摺動板素材を上記のように彎曲状に曲げ加工して形成する。複層材料としては、薄鋼板と、この薄鋼板上に一体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°のいずれかであり、円弧凸面が円筒面に外接するような二部位の角度としては、６０°から０°のいずれかであり、好ましくは、３０°から１０°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り、また、円弧凸面が円筒面に外接するような二部位の角度は、上記の円弧凹面が円筒面に外接する二部位の角度との関連で決定され得、例えば円弧凹面の外接二部位が４５°から３０°のいずれかから選択される場合は、３０°以下１０°以上のいずれかから選択されることが好ましい。
【００１４】
本発明の第四の態様のラックガイドを製造する方法では、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、曲率半径Ｒ１と曲率半径Ｒ２とが等しいラックガイド基体と彎曲摺動板片とを準備する。
【００１５】
本発明の第五の態様のラックガイドを製造する方法は、第一から第四のいずれか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、円弧凸面側において突出する円筒突起部を中央に有した彎曲摺動板片を準備し、ラックガイド基体の貫通円孔に彎曲摺動板片の円筒突起を嵌入して、ラックガイド基体に彎曲摺動板片を嵌着することからなる。
【００１６】
第五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彎曲摺動板片をしっかりと固着することができる。
【００１７】
本発明の第六の態様のラックガイドを製造する方法は、第四又は第五の態様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彎曲摺動板片を準備することからなる。
【００１８】
本発明において、円筒突起部は、摺動板素材の上記曲げ加工と共に、絞り成形を摺動板素材に加えて、一体形成するとよい。
【００１９】
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。
【００２０】
【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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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に固着された彎曲摺動板片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、彎曲摺動板片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。
【００２４】
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を介して彎曲摺動板片２６をラックバー９に向かって押圧している。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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、彎曲摺動板片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。
【００２８】
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摺動板素材５５を形成する。
【００２９】
こうして形成された摺動板素材５５に、合成樹脂層５３が円弧凹面２９及び３０側となるようにして、プレス加工と絞り加工とを施して、図８に示すような、円弧凹面２９及び３０並びに円弧凸面６３及び６４を有し、円弧凸面６３及び６４側において突出すると共に、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を中央に有した厚みｔの彎曲摺動板片２６を形成する。
【００３０】
ここで、円弧凸面６３は、図８に示すように、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の一方側における角度範囲β°（但し、０°≦β°≦α°）内の部位、本例ではβ１°＝３０°の部位７１で、曲率中心Ｏ１を有し曲率半径（Ｒ０＋ｔ）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Ｏ４をもつと共に、曲率半径Ｒ２（但し、Ｒ１≦Ｒ２）、本例では曲率半径Ｒ１の円弧凸面であり、一方、円弧凸面６４は、同じく図８に示すように、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の他方側における角度範囲β°内の部位、本例ではβ１°＝３０°の部位７２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Ｏ５をもつと共に、曲率半径Ｒ２（但し、Ｒ１≦Ｒ２）、本例では曲率半径Ｒ１の円弧凸面である。以上の円弧凸面６３及び６４は、中心線４３に関して対称に形成されている。
【００３１】
以上のように形成された彎曲摺動板片２６を、前記のように形成されたラックガイド基体２３の円弧凹面４１及び４２によって規定される凹所７５に配して、次に、外周面に円弧凹面４１及び４２の形状と相補的な形状を有したプレス金型（図示せず）の当該外周面を彎曲摺動板片２６の円弧凹面２９及び３０に押し付け、更に、当該プレス金型により、彎曲摺動板片２６をラックガイド基体２３に向けて押圧して、ラックガイド基体２３の貫通円孔２２に彎曲摺動板片２６の円筒突起２５を嵌入させると共に、彎曲摺動板片２６の円弧凸面６３及び６４をラックガイド基体２３の円弧凹面４１及び４２に圧接させて、彎曲摺動板片２６を円弧凹面４１及び４２に倣うように更に湾曲させ、而して、図９に示すように、ラックガイド基体２３に彎曲摺動板片２６を嵌着する。
【００３２】
図９に示すラックガイド１０では、彎曲摺動板片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と彎曲摺動板片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彎曲摺動板片２６に接触する結果、ラックバー９と彎曲摺動板片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、ラックガイド基体２３に嵌着する前の図８の彎曲摺動板片２６を、図４のラックガイド基体２３に、単に貫通円孔２２に円筒突起２５を嵌入させた状態で、重ね合わせると、図１０に示すように、彎曲摺動板片２６は、その円弧凸面６３及び６４における外周縁側で、ラックガイド基体２３に部分的に重なる、換言すれば、彎曲摺動板片２６は、その円弧凸面６３及び６４における外周縁側で、ラックガイド基体２３に食い込むことになるが、この部分的な重なり又は食い込みが、ラックガイド基体２３への嵌着における円弧凹面４１及び４２への倣い湾曲で解消されるようになっているために、彎曲摺動板片２６の外周縁側の円弧凸面６３及び６４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摺動板素材５５を形成したが、素板５４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摺動板素材を形成し、これを前記と同様に曲げ加工及び絞り成形して彎曲摺動板片を形成し、この矩形状又は短冊状の彎曲摺動板片８５又は８６を図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】
更に、前記実公平１−２７９８４号公報に記載のような立壁をラックガイド基体２３の円弧凹面４１及び４２に形成して、この立壁に囲まれるようにして彎曲摺動板片２６等をラックガイド基体２３に嵌着してもよい。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、彎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彎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彎曲摺動板片の摺動板素材の平面図である。
【図８】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彎曲摺動板片の断面図である。
【図９】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拡大断面図である。
【図１０】本発明の製造方法による作用の説明断面図である。
【図１１】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彎曲摺動板片の他の例の説明図である。
【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彎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 彎曲摺動板片

Claims (2)

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ラックガイド基体と彎曲摺動板片とから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６０°から３０°又は４５°から３０°の角度範囲α°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であって、ｔは、彎曲摺動板片の厚み）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する一方、この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と共に、ラックバーの円弧外周面の曲率中心を通る中心線の両側における６０°から０°又は３０°から１０°の角度範囲β°（但し、０°≦β°≦α°）内の部位で夫々前記円筒面に外接するような二つの円弧凸面であって、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Ｒ２（但し、Ｒ１＜Ｒ２）をもった前記中心線に関して対称な二つの円弧凸面を有して、ラックガイド基体の円弧凹面への重ね合せにおいて各円弧凸面の外周縁側でラックガイド基体に食い込むように彎曲された厚みｔを有している一方、円弧凸面側において突出する円筒突起部を中央に有した彎曲摺動板片を準備し、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彎曲摺動板片を配し、ラックガイド基体の貫通円孔に彎曲摺動板片の円筒突起を嵌入させると共に彎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彎曲摺動板片を嵌着し、この嵌着に際し各円弧凸面における外周縁側でのラックガイド基体への彎曲摺動板片の食い込みを対応の円弧凹面への彎曲摺動板片の倣い湾曲で解消する、ラックガイド基体と彎曲摺動板片とからラックガイドを製造する方法。
2. 円筒突起部は、先端閉塞部が一体的に形成された有底の円筒突起部である請求項１に記載のラックガイドを製造する方法。

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