JP4548902B2

JP4548902B2 - ラックアンドピニオン式舵取装置

Info

Publication number: JP4548902B2
Application number: JP2000186361A
Authority: JP
Inventors: 吉雅岩田; 守宏伊藤; 誠河原; 靖雄迫; 実川口; 幸治小畑; 篤志上野; 鉄也相田; 淳古川
Original assignee: Oiles Corp; JTEKT Corp
Current assignee: Oiles Corp; JTEKT Corp
Priority date: 2000-06-21
Filing date: 2000-06-21
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2020-06-21
Also published as: JP2002002506A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明はラックアンドピニオン式舵取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のラックアンドピニオン式舵取装置が特開平１０−２１７９８４号公報に開示されている。このラックアンドピニオン式舵取装置では、図５〜７に示すように、ステアリングホイール９０と結合されたステアリングシャフト９１の先端にピニオン９２が設けられており、このピニオン９２はステアリングシャフト９１とともに回転するようになっている。ピニオン９２には長手方向に延在するラックバー９３が噛合している。
【０００３】
また、ピニオン９２及びラックバー９３はハウジング９５に収容されており、このハウジング９５は、図７に示すように、ラックバー９３を挟んだピニオン９２とは反対側にボス部９５ａを有している。ハウジング９５のボス部９５ａ内にはラックガイド９６が軸方向に移動可能に設けられており、このラックガイド９６は、付勢手段としてのコイルばね９７の付勢力により、ラックバー９３をピニオン９２側に付勢している。
【０００４】
また、ラックガイド９６のラックバー９３側の端面にはシート９８が脱落不能に設けられている。すなわち、ラックガイド９６は、図１０にも示すように、ラックバー９３側の端面の中央に内周面が円筒面９６ａで形成された凹部９６ｂを有している。他方、シート９８は、図１１に示すように、鉄系金属からなるスチール部９８ａと、このスチール部９８ａの一面に一体に設けられた銅焼結部９８ｂと、この銅焼結部９８ｂの表面にコーティングされたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）からなるコーティング部９８ｃとで構成されている。このシート９８は、スチール部９８ａ、銅焼結部９８ｂ及びコーティング部９８ｃからなる素材をプレス加工とともに絞り加工することにより得られ、図９（Ａ）に示すように、プレス加工によって得られた基部９８ｄから凸部９８ｅを突出させている。この凸部９８ｅは、図１０に示すように、外周面がラックガイド９６の凹部９６ｂに係合する円筒面９８ｆをもっている。また、図８に示すように、シート９８のラックバー９３との摺動面には、軸方向と長手方向とに直交する幅方向（図中上下方向）に延在し、凸部９８ｅに対応する部位と交差し得る油溝９８ｈ、ここでは絞り加工時に凸部９８ｅ内に生じる絞り穴９８ｇと交差し得る油溝９８ｈを有している。
【０００５】
かかるラックアンドピニオン式舵取装置では、ステアリングホイール９０の回転がステアリングシャフト９１、ピニオン９２を介してラックバー９３の直線運動に変換され、これによりタイヤ９４の操舵角が変更される。この際、ラックガイド９６は、コイルばね９７の付勢力とともに、ピニオン９２とラックバー９３との噛合を確保しつつ、ラックバー９３を長手方向に案内する。また、シート９８は、ラックガイド９６の凹部９６ｂと凸部９８ｅとが係合していることにより脱落が防止された状態の下、ラックバー９３とラックガイド９６との滑り摩擦力を低減させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のラックアンドピニオン式舵取装置では、シート９８の凸部９８ｅとラックガイド９６の凹部９６ｂとの係合によりシート９８の脱落を防止している場合、そのシート９８の耐久性が懸念されることが明らかとなった。
【０００７】
すなわち、かかるラックアンドピニオン式舵取装置では、動力伝達性及び静粛性のため、図６に示すように、ピニオン９２及びラックバー９３としてヘリカルギヤを採用している。このため、ピニオン９２の歯面とラックバー９３の歯面との間には、図中、上下方向の力Ｆ１が作用してしまう。かかる方向は、図７に示すラックガイド９６の移動方向である軸方向と、ラックバー９３の長手方向とに直交する幅方向である。
【０００８】
また、このラックアンドピニオン式舵取装置では、車両の走行時、タイヤ９４に路面反力が作用することに起因し、図６に示すように、ラックバー９３がやはり幅方向に繰り返し力Ｆ２を受ける。
【０００９】
これらの力Ｆ１、Ｆ２はラックバー９３がシート９８の凸部９８ｅを幅方向に曲げるように作用する。ここで、図９（Ｂ）に示すように、凸部９８ｅが基部９８ｄに対して曲率半径を有さずに突出しているのであれば（Ｒ＝０（ｍｍ）のいわゆるピン角）、その曲げ応力はその境界に集中することとなる。このため、かかるシート９８を採用している場合には、そのシート９８の耐久性が危惧される。
【００１０】
特に、図８に示すように、ラックバー９３の摺動性を向上させるべく、シート９８が油溝９８ｈを有する場合、図９（Ｂ）に示すように、油溝９８ｈが絞り穴９８ｇと連通しているのであれば、凸部９８ｅにおける基部９８ｄとの境界の肉厚ｔは極めて薄くなってしまう。このため、この場合には、より強度が弱くなりやすく、そのシート９８の耐久性が一層危惧される。
【００１１】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、シートの凸部とラックガイドの凹部との係合によりシートの脱落を防止している場合において、そのシートの耐久性を向上させたラックアンドピニオン式舵取装置を提供することを解決すべき課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のラックアンドピニオン式舵取装置は、ステアリングシャフトの先端に設けられ、該ステアリングシャフトとともに回転するピニオンと、該ピニオンと噛合し、該ステアリングシャフトの回転運動を長手方向の直線運動に変換して操舵角を変更させるラックバーと、該ピニオン及び該ラックバーを収容し、該ラックバーを挟んだ該ピニオンとは反対側にボス部を有するハウジングと、該ハウジングの該ボス部内で軸方向に移動可能に設けられ、付勢手段の付勢力により該ラックバーを該ピニオン側に付勢するとともに、該ラックバーを該長手方向に案内するラックガイドと、該ラックガイドの該ラックバー側の端面に脱落不能に設けられ、該ラックバーと該ラックガイドとの滑り摩擦力を低減させるシートとを備え、該ラックガイドは該ラックバー側の端面の中央に凹部を有し、該シートは基部から突出され、該凹部に係合する凸部を有するラックアンドピニオン式舵取装置において、
【００１３】
前記シートの前記凸部と前記基部との境界は、前記軸方向と前記長手方向とに直交する幅方向に曲率半径を有するとともに、該長手方向にも曲率半径を有し、該幅方向の曲率半径は該長手方向の曲率半径より大きいことを特徴とする。
【００１４】
本発明のラックアンドピニオン式舵取装置では、シートの凸部とラックガイドの凹部との係合によりシートの脱落を防止している。ここで、このシートは、凸部と基部との境界が少なくとも幅方向に曲率半径を有しているため、形状効果により、幅方向の曲げ応力がその境界に集中しない。このため、そのシートは高い耐久性を発揮する。
【００１５】
凸部と基部との境界は長手方向にも曲率半径を有し、幅方向の曲率半径が長手方向の曲率半径より大きい。長手方向にはラックバーの案内によるせん断応力が作用し、このせん断応力は幅方向に作用する曲げ応力よりも小さい。このため、シートが長手方向の曲率半径によりせん断応力を分散させ、幅方向の曲率半径により曲げ応力を分散させれば、そのシートはより高い耐久性を発揮することができる。
【００１６】
シートのラックバーとの摺動面に、幅方向に延在し、前記凸部に対応する部位と交差し得る油溝が形成されている場合、その油溝はその部位と離反していることが好ましい。こうであれば、凸部における基部との境界の肉厚が厚くなり、十分な強度を確保しやすい。このため、そのシートはさらに高い耐久性を発揮することができる。
【００１７】
したがって、本発明のラックアンドピニオン式舵取装置では、シートが高い耐久性を発揮できるため、車両の安全性及び耐久性を向上させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
実施形態のラックアンドピニオン式舵取装置では、図１〜３に示すシート１を採用している。シート１は、図２（Ａ）及び図３（Ａ）に示すように、素材をプレス加工して得た基部１ａから凸部１ｂを突出させている。また、シート１は、図１及び図２（Ａ）に示すように、軸方向と長手方向とに直交する幅方向（図中上下方向）に延在し、凸部１ｂに対応する部位、つまり絞り加工時に凸部１ｂ内に生じる絞り穴１ｃと交差し得る油溝１ｄを有している。
【００２０】
凸部１ｂと基部１ａとの境界は、図２（Ｂ）に示すように、幅方向に曲率半径を有している（Ｒ１は例えば０．５（ｍｍ）以上）。また、凸部１ｂと基部１ａとの境界は、図３（Ｂ）に示すように、長手方向にも曲率半径を有している（Ｒ２は例えば０．５（ｍｍ）以下）。幅方向の曲率半径Ｒ１は長手方向の曲率半径Ｒ２より大きい。また、図１及び図２（Ａ）に示すように、油溝１ｄは絞り穴１ｃと離反している。
【００２１】
ラックアンドピニオン式舵取装置の他の構成は、図５〜７、図１０及び図１１に示す従来のものと同一である。このため、同一の構成については同一符号を付して構成の詳細な説明を省略する。
【００２２】
実施形態のラックアンドピニオン式舵取装置では、シート１の凸部１ｂとラックガイド９６の凹部９６ｂとの係合によりシート１の脱落を防止している。ここで、このシート１は、凸部１ｂと基部１ａとの境界が幅方向に曲率半径Ｒ１を有しているため、形状効果により、幅方向の曲げ応力を分散させてその境界に集中させない。また、このシート１では、凸部１ｂと基部１ａとの境界が長手方向にも曲率半径Ｒ２を有しているため、形状効果により、長手方向のせん断応力を分散させてその境界に集中させない。このため、そのシート１は高い耐久性を発揮する。
【００２３】
また、このラックアンドピニオン式舵取装置では、シート１の油溝１ｄが絞り穴１ｃと離反しているため、図２（Ｂ）に示すように、凸部１ｂにおける基部１ａとの境界の肉厚Ｔが厚くなり、十分な強度を確保しやすい。このため、そのシート１はさらに高い耐久性を発揮することができる。
【００２４】
したがって、このラックアンドピニオン式舵取装置では、シート１が高い耐久性を発揮できるため、車両の安全性及び耐久性を向上させることができる。
【００２５】
なお、実施形態で特徴的なシート１は以下のシート用金型により製造したものである。このシート用金型は、図４に示すように、第１型２と、この第１型２に対して相対的に上下動可能な第２型３と、第２型３内を相対的に上下動可能なスライドピン４とからなる。
【００２６】
第１型２の上面には、基部１ａを湾曲して成形可能な第１主成形面２ａが凹設され、第１主成形面２ａの中央には凸部１ｂを基部１ａに対して突出可能な第１副成形面２ｂが凹設されている。第１主成形面２ａと第１副成形面２ｂとの境界は、幅方向に曲率半径を有している（Ｒ１は例えば０．５（ｍｍ）以上）。また、第１主成形面２ａと第１副成形面２ｂとの境界は、長手方向にも曲率半径を有している（Ｒ２は例えば０．５（ｍｍ）以下、図３（Ａ）及び（Ｂ）参照。）。
幅方向の曲率半径Ｒ１は長手方向の曲率半径Ｒ２より大きい。
【００２７】
また、図４に示すように、第２型３の下面には、基部１ａを湾曲して成形可能な第２主成形面３ａが凸設されている。この第２型３内には上下に貫通するガイド穴３ｂが形成されており、ガイド穴３ｂ内に円柱状のスライドピン４が上下動可能に設けられている。スライドピン４の下部が第１型２の第１副成形面２ｂ内に突出するようになっている。第２型３の第２主成形面３ａには、幅方向に延在し、スライドピン４を挟んで第１副成形面２ｂと交差し得る油溝用凸面３ｃが凸設されている。
【００２８】
以上のように構成されたシート用金型によりシート１を製造する場合、まず、上記スチール部、銅焼結部及びコーティング部からなる板状の素材Ｗを第１型２上に載置する。そして、第２型３を第１型２に対して下降させ、プレス加工を行う。そして、第２型３が下降端位置にある際、スライドピン４を下降させ、絞り加工を行う。
【００２９】
こうして、素材Ｗは、第１主成形面２ａと第２主成形面３ａとにより基部１ａが形成される。この際、第２主成形面３ａは油溝用凸面３ｃにより基部１ａに油溝１ｄを凹設する。また、素材Ｗは、第１副成形面２ｂとスライドピン４の下部とにより凸部１ｂが形成される。
【００３０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態には、特許請求の範囲に記載した技術的事項以外に次のような各種の技術的事項を有するものであることを付記しておく。
【００３１】
（１）ステアリングシャフトの先端に設けられ、該ステアリングシャフトとともに回転するピニオンと、該ピニオンと噛合し、該ステアリングシャフトの回転運動を長手方向の直線運動に変換して操舵角を変更させるラックバーと、該ピニオン及び該ラックバーを収容し、該ラックバーを挟んだ該ピニオンとは反対側にボス部を有するハウジングと、該ハウジングの該ボス部内で軸方向に移動可能に設けられ、付勢手段の付勢力により該ラックバーを該ピニオン側に付勢するとともに、該ラックバーを該長手方向に案内するラックガイドと、該ラックガイドの該ラックバー側の端面に脱落不能に設けられ、該ラックバーと該ラックガイドとの滑り摩擦力を低減させるシートとを備え、該ラックガイドは該ラックバー側の端面の中央に凹部を有し、該シートは基部から突出され、該凹部に係合する凸部を有し、該凸部と該基部との境界は少なくとも該軸方向及び該長手方向と直交する幅方向に曲率半径を有しているラックアンドピニオン式舵取装置における該シート用金型であって、
【００３２】
上記基部を湾曲して成形可能な第１主成形面が凹設され、該第１主成形面の中央には上記凸部を該基部に対して突出可能な第１副成形面が凹設され、該第１主成形面と該第１副成形面との境界が前記幅方向に曲率半径を有する第１型と、
【００３３】
該第１型と相対的に近接可能であり、該基部を湾曲して成形可能な第２主成形面が凸設され、近接方向に貫通するガイド穴をもつ第２型と、
【００３４】
該第２型の該ガイド穴内を摺動可能な円柱状のスライドピンとからなることを特徴とするシート用金型。
【００３５】
（２）第１型は、第１主成形面と第１副成形面の境界が長手方向にも曲率半径を有し、幅方向の曲率半径は長手方向の曲率半径より大きいことを特徴とする技術的事項（１）記載のシート用金型。
【００３６】
（３）第２型の第２主成形面には、幅方向に延在し、スライドピンを挟んで第１副成形面と交差し得る油溝用凸面が凸設されていることを特徴とする技術的事項（１）又は（２）記載のシート用金型。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態のラックアンドピニオン式舵取装置に係るシートの平面図である。
【図２】（Ａ）は実施形態のラックアンドピニオン式舵取装置に係るシートの幅方向の断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の要部拡大図である。
【図３】（Ａ）は実施形態のラックアンドピニオン式舵取装置に係るシートの長手方向の一部断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の要部拡大図である。
【図４】実施形態のラックアンドピニオン式舵取装置に係るシート用金型の断面図である。
【図５】ラックアンドピニオン式舵取装置の模式図である。
【図６】ピニオンとラックバーとの模式図である。
【図７】ラックアンドピニオン式舵取装置における幅方向の断面図である。
【図８】従来のラックアンドピニオン式舵取装置に係るシートの平面図である。
【図９】（Ａ）は従来のラックアンドピニオン式舵取装置に係るシートの幅方向の断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の要部拡大図である。
【図１０】従来のラックアンドピニオン式舵取装置に係るラックガイド及びシートの幅方向の断面図である。
【図１１】ラックアンドピニオン式舵取装置に係るシートを構成する素材の断面図である。
【符号の説明】
９１…ステアリングシャフト
９２…ピニオン
９３…ラックバー
９５…ハウジング
９５ａ…ボス部
９６…ラックガイド
１…シート
９６ｂ…凹部
１ｂ…凸部
１ａ…基部
１ｄ…油溝

Claims

ステアリングシャフトの先端に設けられ、該ステアリングシャフトとともに回転するピニオンと、該ピニオンと噛合し、該ステアリングシャフトの回転運動を長手方向の直線運動に変換して操舵角を変更させるラックバーと、該ピニオン及び該ラックバーを収容し、該ラックバーを挟んだ該ピニオンとは反対側にボス部を有するハウジングと、該ハウジングの該ボス部内で軸方向に移動可能に設けられ、付勢手段の付勢力により該ラックバーを該ピニオン側に付勢するとともに、該ラックバーを該長手方向に案内するラックガイドと、該ラックガイドの該ラックバー側の端面に脱落不能に設けられ、該ラックバーと該ラックガイドとの滑り摩擦力を低減させるシートとを備え、該ラックガイドは該ラックバー側の端面の中央に凹部を有し、該シートは基部から突出され、該凹部に係合する凸部を有するラックアンドピニオン式舵取装置において、
前記シートの前記凸部と前記基部との境界は、前記軸方向と前記長手方向とに直交する幅方向に曲率半径を有するとともに、該長手方向にも曲率半径を有し、該幅方向の曲率半径は該長手方向の曲率半径より大きいことを特徴とするラックアンドピニオン式舵取装置。
シートのラックバーとの摺動面には、幅方向に延在し、前記凸部に対応する部位と交差し得る油溝が形成され、該油溝は該部位と離反し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舵取装置。