ラックガイド及びこのラックガイドを具備したラックピニオン式舵取装置
【課題】温度上昇の影響を受けてラックガイド基体に応力緩和を招来した場合であっても、湾曲摺動板片が合成樹脂製のラックガイド基体に強固に固着された状態を維持できるラックガイド及びこのラックガイドを具備したラックピニオン式舵取装置を提供すること。
【解決手段】ラックピニオン式舵取装置１は、ギヤケース３と、ギヤケース３の中空部２に回転自在に支持された操舵軸６と、操舵軸６の軸端に一体的に設けられているピニオン７と、ピニオン７に噛合うラック歯８を有するラックバー１０と、ラックバー１０を移動自在に案内支持するラックガイド１１と、ラックガイド１１を介してラック歯８をピニオン７に向かって弾性的に押圧する弾性手段としてのコイルばね１２とを備えている。
【解決手段】ラックピニオン式舵取装置１は、ギヤケース３と、ギヤケース３の中空部２に回転自在に支持された操舵軸６と、操舵軸６の軸端に一体的に設けられているピニオン７と、ピニオン７に噛合うラック歯８を有するラックバー１０と、ラックバー１０を移動自在に案内支持するラックガイド１１と、ラックガイド１１を介してラック歯８をピニオン７に向かって弾性的に押圧する弾性手段としてのコイルばね１２とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラックガイド及びこのラックガイドを具備したラックピニオン式舵取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラックピニオン式舵取装置は、通常、ギヤケースと、このギヤケース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するラック歯が形成されたラックバーと、ギヤケース内に配されて、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コイルばねとを具備している。
【０００３】
ラックピニオン式舵取装置において、ラックバーを摺動支持するラックガイドとしては、Ｆｅ系焼結金属又は合成樹脂が使用されている。このＦｅ系焼結金属からなるラックガイドは、ラックバーからの衝撃荷重に対して充分な機械的強度を有する反面、摺動摩擦抵抗が大きいため舵取系の効率が低下し、操縦性に問題を有している。また、合成樹脂製のラックガイドは、反対に摺動摩擦抵抗を低減させることができる反面、衝撃荷重に対する機械的強度に劣ること、成形収縮などによる寸法のバラツキを生じ、寸法精度良く成形し難い上に、成形後の寸法精度を保持し難いこと、さらにはケーシング内に組込まれた後、ステアリング装置の温度上昇の影響を受けて熱膨張、収縮をきたし、熱変形、クリープを生じてラックバーを円滑に摺動支持し難いことなどの問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５０−１０２０２７号公報
【特許文献２】実公昭６４−６３８２号公報
【特許文献３】実公平１−２７４９５号公報
【特許文献４】特開２０００−１７７６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記問題点を解決する手段として、ラックガイドをＦｅ系焼結金属やアルミニウムなどの金属又はガラス繊維等の補強充填材を含有した合成樹脂製の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、特許文献１、特許文献２、特許文献３及び特許文献４で提案されている。
【０００６】
斯かるラックガイドを具備したラックピニオン式舵取装置においては、ラックガイド基体への湾曲摺動板片の固着は、湾曲摺動板片にバーリング加工等により一体的に形成された円筒状突起を、ラックガイド基体の中央部に形成された貫通孔に圧入嵌合させて行われている。
【０００７】
とくに、特許文献３に記載された湾曲摺動板片の円筒状突起は底部を有しているため、円筒状突起の先端部側の縮径等の形状変化の虞を低減でき、該湾曲摺動板片のラックガイド基体の貫通孔への圧入嵌合力を高めて該ラックガイド基体に長期にわたってしっかりと保持でき、摺動抵抗及び摩耗の増大という不都合な事態を回避できる、という効果を発揮するものである。
【０００８】
しかしながら、底部を有する円筒状突起であっても、強化充填材を含有した合成樹脂からなるラックガイド基体の場合においては、ラックピニオン式舵取装置のギヤケース内に組込まれた後、当該舵取装置の温度上昇の影響を受けて応力緩和をきたし、該円筒状突起の貫通孔への圧入嵌合力が減少して該貫通孔との間にガタとなって現れ、ラックガイド基体への湾曲摺動板片の固着力の低下により、往々にしてラックバーの円滑な摺動支持に支障をきたすなどの不具合を生じる虞がある。
【０００９】
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、温度上昇の影響を受けてラックガイド基体に応力緩和を招来した場合であっても、湾曲摺動板片が合成樹脂製のラックガイド基体に強固に固着された状態を維持できるラックガイド及びこのラックガイドを具備したラックピニオン式舵取装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によるラックガイドは、一方の端面に設けられた円弧凹面、他方の端面に設けられた中空凹所及び一端では円弧凹面の中央部で開口する一方、他端では該中空凹所で開口する貫通円孔を夫々具備している合成樹脂製のラックガイド基体と、ラックバーの円弧状外周面を摺動自在に支持する円弧状凹面、ラックガイド基体の該円弧凹面に密に接触する円弧状凸面、該円弧状凹面で開口する一方、該中空凹所に対して閉鎖された内部を有すると共に該円弧状凸面に一体的に設けられている円筒状の突出部を夫々具備した湾曲摺動板片とを具備しており、突出部は、一端で円弧状凸面に一体的に設けられた円筒部と、この円筒部の他端に配された閉塞底部と、一方では、円筒部に一体的に設けられており、他方では、閉塞底部に一体的に設けられていると共に径方向外方に広がった膨出部とを具備しており、該湾曲摺動板片は、該円筒部を貫通円孔に圧入嵌合すると共に該膨出部を貫通円孔の他端の周りでラックガイド基体に圧接して、当該ラックガイド基体に固着されている。
【００１１】
本発明のラックガイドによれば、湾曲摺動板片は、該円筒部を貫通円孔に圧入嵌合すると共に該膨出部を貫通円孔の他端の周りでラックガイド基体に圧接して、当該ラックガイド基体に固着されているので、ラックガイドを具備したラックピニオン式舵取装置の温度上昇の影響を受けてラックガイド基体に応力緩和を招来した場合であっても、湾曲摺動板片がラックガイド基体に強固に固着された状態を維持でき、ラックバーを円滑に摺動支持することができる。
【００１２】
好ましい例では、膨出部は、湾曲摺動板片のラックガイド基体への固着における閉塞底部の円形外縁のかしめにより形成されている。
【００１３】
このように膨出部を湾曲摺動板片のラックガイド基体への固着における閉塞底部の円形外縁のかしめにより形成することにより、湾曲摺動板片のラックガイド基体への強固な固着状態を更に好ましく維持でき、長期に渡ってラックバーを円滑に摺動支持することができる。
【００１４】
本発明のラックガイドにおいて、湾曲摺動板片は、裏金と、該裏金の表面に一体的に被着形成された多孔質金属焼結層と、該多孔質金属焼結層の孔隙を充填して該多孔質金属焼結層の表面に被覆された合成樹脂層との少なくとも三層構造からなるものが好ましく、この場合、円弧状凹面は、合成樹脂層の露出面からなる。
【００１５】
多孔質金属焼結層は、Ｆｅ系に比べて熱伝導性の良好なＣｕ系、例えば青銅合金から形成されるのが好ましく、合成樹脂層には、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂などに各種充填剤を含有した自己潤滑性に優れたものが使用されて好適である。
【００１６】
好ましい例では、ラックガイド基体の円弧凹面は、平面視略楕円形をなしており、この場合、該円弧凹面に配される湾曲摺動板片は、平面視略楕円形をなしていると共に平面視略楕円形をなす円弧凹面に配されているとよい。
【００１７】
他の好ましい例では、ラックガイド基体は、その一方の端面に、一対の平面視略半楕円形凹面と、該一対の平面視略半楕円形凹面に挟まれていると共に円弧凹面が形成されている平面視方形凹所とを具備しており、この場合、湾曲摺動板片は、平面視方形をなしていると共に平面視方形凹所に嵌合固定されているとよい。
【００１８】
本発明のラックガイドにおいて、湾曲摺動板片の円弧状凹面は、ラックバーの円弧状外周面の曲率中心を通る中心線から角度方向の両側において角度０°から角度５０°までの角度範囲では、ラックバーの円弧状外周面の曲率中心を有すると共にラックバーの円弧状外周面と実質的に同一の曲率半径を有してラックバーの円弧状外周面に接する一方、角度５０°を超える角度範囲では、ラックバーの円弧状外周面の曲率中心に対して偏心した曲率中心を有すると共にラックバーの円弧状外周面の曲率半径よりも大きな曲率半径を有してラックバーの円弧状外周面に隙間をもっており、前記中心線に関して対称な二つの円弧凹面からなっていてもよい。
【００１９】
このように湾曲摺動板片の円弧状凹面が角度０°から角度５０°を超えない角度範囲でラックバーの円弧状外周面に接し、角度５０°を超える角度範囲ではラックバーの円弧状外周面に隙間をもって対面していると、該湾曲摺動板片の耐摩耗性が向上し、該湾曲摺動板片を固着したラックガイド基体の破壊強度を向上させることができる。
【００２０】
湾曲摺動板片の円弧状凹面は、上記に代えて、ラックバーの円弧状外周面の曲率中心を通る中心線の両側において角度０°から角度９０°まで、好ましくは３０°から６０°まで、より好ましくは、３０°から４５°までの角度範囲内の二部位で夫々ラックバーの円弧状外周面に接し、夫々ラックバーの円弧状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ラックバーの円弧状外周面の曲率半径よりも大きな曲率半径をもった前記中心線に関して対称な二つの円弧状凹面からなっていてもよい。
【００２１】
このように湾曲摺動板片の円弧状凹面がラックバーの円弧状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ラックバーの円弧状外周面の曲率半径よりも大きな曲率半径をもった二つの円弧凹面からなっていると、湾曲摺動板片の円弧状凹面へのラックバーの円弧状外周面の摺接が二か所の部位で線接触又は狭帯状接触になされる結果、ラックバーと湾曲摺動板片との摺動摩擦抵抗を大幅に低減でき、しかも、該貫通円孔の他端の周りでの膨出部のラックガイド基体への圧接による湾曲摺動板片とラックガイド基体との強固な固着が長期にわたって維持されると、この線接触又は狭帯状接触もまた長期にわたって維持されるために、ラックバーの円弧状外周面と湾曲摺動板片との片当り等の不具合を生じることなく摺動摩擦抵抗の増大という不都合な事態も回避される。
【００２２】
本発明のラックガイドにおいて、ラックガイド基体は、強化充填材としてガラス繊維、炭素繊維、ガラス粉末などの無機物質を３０〜５０質量％含有した熱可塑性合成樹脂から形成されているとよく、熱可塑性合成樹脂としては、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなるポリエステル樹脂及びポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂などから選択されたものが使用されて好適である。
【００２３】
本発明のラックピニオン式舵取装置は、中空部を有するギヤケースと、このギヤケースの中空部に回転自在に配されていると共に操舵により回転されるピニオンと、このピニオンに噛合うラック歯を有するラックバーと、ギヤケースの中空部に移動自在に配されていると共にラックバーを移動自在に案内支持する上記のいずれかの態様のラックガイドと、ギヤケースの中空部に配されていると共にラックガイドを介してラックバーのラック歯をピニオンに弾性的に押圧する弾性手段とを具備している。
【００２４】
本発明のラックピニオン式ステアリング装置によれば、ラックバーを摺動自在に案内支持するラックガイドは、上述の通り、ラックピニオン式舵取装置の温度上昇の影響を受けてラックガイド基体に応力緩和を来した場合であっても、湾曲摺動板片がラックガイド基体に強固に固着された状態を維持できる結果、片当り等の不具合を生じることなくラックバーを長期にわたって円滑に摺動支持することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、温度上昇の影響を受けてラックガイド基体に応力緩和を招来した場合であっても、湾曲摺動板片が合成樹脂製のラックガイド基体に強固に固着された状態を維持できるラックガイド及びこのラックガイドを具備したラックピニオン式舵取装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明のラックピニオン式舵取装置の実施の形態の例の断面説明図である。
【図２】図２は、図１に示す例のラックガイドの平面説明図である。
【図３】図３は、図１に示す例のラックガイドの拡大断面説明図である。
【図４】図４は、図３に示す例のラックガイドの一部拡大断面説明図である。
【図５】図５は、図２のＶ−Ｖ線矢視断面説明図である。
【図６】図６は、図２に示すラックガイドの底面説明図である。
【図７】図７は、図２に示すラックガイドにおけるラックガイド基体の斜視説明図である。
【図８】図８は、図２に示すラックガイドにおける摺動板片素材の平面説明図である。
【図９】図９は、湾曲摺動板片を形成する複層板の断面説明図である。
【図１０】図１０は、本発明のラックガイドの他の実施の形態の平面説明図である。
【図１１】図１１は、図１０に示すラックガイドにおけるラックガイド基体の斜視説明図である。
【図１２】図１２は、ラックガイドの他の例の拡大断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
次に、本発明の実施の形態を、図に示す例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれらの例に何等限定されないのである。
【実施例】
【００２８】
図１から図８において、本例のラックピニオン式舵取装置１は、中空部２を有するギヤケース３と、ギヤケース３の中空部２にころがり軸受４及び５を介して軸心の回りでＲ方向に回転自在に支持された操舵軸６と、操舵軸６の軸端に一体的に設けられて支持されていると共に操舵軸６を介してギヤケース３の中空部２にＲ方向に回転自在に配されたピニオン７と、ピニオン７に噛合うラック歯８を有すると共にラック歯８に対して背面に所定の曲率半径の円弧状外周面９を有したラックバー１０と、ギヤケース３の中空部２に移動自在に配されていると共にラックバー１０を軸方向Ａに移動自在に案内支持するラックガイド１１と、ギヤケース３の中空部２に配されていると共にラックガイド１１を介してラックバー１０のラック歯８をピニオン７に向かって弾性的に押圧する弾性手段としてのコイルばね１２とを備えている。
【００２９】
ギヤケース３は、ころがり軸受４及び５を支持した本体部１３と、本体部１３に一体的に形成された円筒部１４と、円筒部１４の開口部１５を閉塞するように円筒部１４に固着された蓋部材１６とを有している。
【００３０】
操舵軸６の軸心に対して直角な方向である軸方向Ａにおいて、ギヤケース３を貫通していると共に当該軸方向Ａに移動自在に配されたラックバー１０は、ラック歯８が形成された面に対向する裏面側（背面）に円弧状外周面９を有している。
【００３１】
ラックガイド１１は、一方の端面１７にラックバー１０の円弧状外周面９に対面して設けられていると共に平面視略楕円形をなした円弧凹面１８、他方の端面１９に設けられた中空凹所２０、一端では円弧凹面１８の中央部で開口する一方、他端では中空凹所２０で開口する貫通円孔２１を夫々具備している合成樹脂製のラックガイド基体２２と、ラックバー１０の円弧状外周面９を摺動自在に支持する円弧状凹面２３、ラックガイド基体２２の円弧凹面１８に密に接触する円弧状凸面２４、円弧状凸面２４に一体的に設けられている円筒状の突出部２５を夫々具備していると共に平面視略楕円形をなす円弧凹面１８に配されている湾曲摺動板片２６とを具備している。
【００３２】
端面１９で開口した中空凹所２０は、ラックガイド基体２２の円筒状の内周面２８と、ラックガイド基体２２の円環状の天井面２９とによって規定されており、内周面２８には円周方向に等間隔に離間して一体的に複数個の補強用の縦リブ３０が形成されており、天井面２９には、各縦リブ３０に連接されて複数個の補強用の横リブ３１が円周方向に等間隔に離間して一体的に形成されており、貫通円孔２１は、天井面２９において中空凹所２０に開口している。
【００３３】
ラックガイド基体２２は、好ましくは、強化充填材としてガラス繊維、炭素繊維、ガラス粉末の少なくとも一つの無機物質を３０〜５０質量％含有する熱可塑性合成樹脂から形成されており、該熱可塑性合成樹脂は、好ましくは、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やポリエチレンフタレート（ＰＥＴ）を含むポリエステル樹脂及びポリフェニレンサルファイド樹脂から選択される。
【００３４】
ラックガイド基体２２は、その円筒状の外面３４でギヤケース３の円筒部１４の内面３５に軸方向Ａに対して直角な方向であって且つ操舵軸６の軸心に対して直角な方向であるＢ方向に摺動自在に接しており、これによりラックガイド１１は、Ｂ方向に移動自在となっている。
【００３５】
突出部２５は、一端で円弧状凸面２４に一体的に設けられた円筒部４１と、円筒部４１の他端に設けられた閉塞底部４２と、円筒部４１及び閉塞底部４２の夫々に一体的に設けられていると共に円筒部４１及び閉塞底部４２から径方向外方に広がった膨出部４３とを具備しており、膨出部４３は、一端では円筒部４１に、他端では閉塞底部４２に夫々一体的に連接されている。
【００３６】
平面視略楕円形であって全体として湾曲状に曲げられた湾曲摺動板片２６は、円筒部４１を貫通円孔２１に圧入嵌合して、膨出部４３を貫通円孔２１の他端の周りでラックガイド基体２２の天井面２９に圧接して、ラックガイド基体２２に固着されており、膨出部４３は、湾曲摺動板片２６のラックガイド基体２２への固着における閉塞底部４２の円形外縁のかしめにより形成されている。
【００３７】
湾曲摺動板片２６は、図８に示すように、裏金としての薄鋼板５１と、薄鋼板５１の表面に一体的に被着形成された多孔質金属焼結層５２と、多孔質金属焼結層５２の孔隙を充填して多孔質金属焼結層５２の表面に被覆された合成樹脂層５３とからなる三層の複層板５４から打ち抜き加工により、図７に示すように、略楕円形の摺動板片素材５５を形成し、摺動板片素材５５に、合成樹脂層５３の露出面からなる円弧状凹面２３を得るようにしてプレス曲げ加工を施すと共に、先端に閉塞底部４２を一体的に有した突出部２５を得るようにして絞り成形を施して形成される。
【００３８】
湾曲摺動板片２６の円弧状凹面２３は、円弧状凹面６１と一対の円弧状凹面６２とを具備しており、円弧状凹面６１でラックバー１０の円弧状外周面９に摺動自在に接してラックバー１０を軸方向Ａに移動自在に支持しており、円弧状凹面６２の夫々で円弧状外周面９に接することなしにラックバー１０の円弧状外周面９に隙間をもって対面しており、円弧状凹面６１と一対の円弧状凹面６２とを具備した円弧状凹面２３の裏側の面（背面）である湾曲摺動板片２６の円弧状凸面２４もまた円弧状凹面６１と一対の円弧状凹面６２とに相似の円弧状凸面６３と一対の円弧状凸面６４とを具備している。
【００３９】
円弧状凹面６１は、ラックバー１０の円弧状外周面９の曲率中心Ｏ１を通る中心線６５の角度方向の一方側及び他方側において夫々角度０°から角度５０°を超えない角度範囲６６でラックバー１０の円弧状外周面９に接するように、ラックバー１０の円弧状外周面９の曲率中心Ｏ１と実質的に同一の曲率中心Ｏ１を有すると共にラックバー１０の円弧状外周面９の曲率半径と同一の曲率半径をもっており、円弧状凹面６２は、ラックバー１０の円弧状外周面９の曲率中心Ｏ１を通る中心線６５の角度方向の一方側及び他方側において夫々角度５０°を超える角度範囲６７でラックバー１０の円弧状外周面９に当該円弧状外周面９に接することなしに隙間を有するように、ラックバー１０の円弧状外周面９の曲率中心Ｏ１に対して偏心した曲率中心Ｏ２及びＯ３を有すると共に、ラックバー１０の円弧状外周面９の曲率半径よりも大きな曲率半径をもっており、円弧状凹面６１と一対の円弧状凹面６２とは、中心線６５に関して対称に形成されている。
【００４０】
円弧状凸面６３と一対の円弧状凸面６４との夫々は、好ましくは、対応の円弧状凹面６１と一対の円弧状凹面６２との夫々の曲率半径よりも大きな曲率半径の相似形状をもっていると共に中心線６５に関して対称に形成されている。
【００４１】
ラックガイド基体２２の円弧凹面１８は、湾曲摺動板片２６の円弧状凸面６３と一対の円弧状凸面６４とぴったりと密接するように、当該円弧状凸面６３と一対の円弧状凸面６４との形状に相補的な形状をもった円弧凹面７１と一対の円弧状凹面７２とをもって形成されている。
【００４２】
ラックガイド基体２２の中空凹所２０において縦リブ３０の側面７４に囲まれて配されたコイルばね１２は、一端で横リブ３１の下面７５に当接し、他端でギヤケース３の円筒部１４の開口部１５を閉塞する蓋部材１６に当接して、ラックガイド基体２２を介して湾曲摺動板片２６をラックバー１０に向かって押圧している。
【００４３】
以上のラックピニオン式舵取装置１において、ラックガイド１１は、コイルばね１２の弾性力によるラックバー１０への湾曲摺動板片２６の押し付けでラック歯８のピニオン７への噛合いを確保し、しかも、操舵軸６のＲ方向の回転において当該噛合いによる軸方向Ａのラックバー１０の摺動移動をラックバー１０の円弧状外周面９での湾曲摺動板片３３の円弧状凹面６１への滑り接触で案内する。
【００４４】
ラックピニオン式舵取装置１においては、湾曲摺動板片２６がその膨出部４３で貫通円孔２１の他端の周りでラックガイド基体２２の天井面２９に圧接してラックガイド基体２２に固着されているため、ラックピニオン式舵取装置１の温度上昇の影響を受けてラックガイド基体２２に応力緩和を招来して、ラックガイド基体２２への円筒部４１での圧入嵌合力が低下した場合であっても、湾曲摺動板片２６のラックガイド基体２２への固着を長期にわたって維持できる結果、湾曲摺動板片２６をラックガイド基体２２に長期にわたって同じくしっかりと保持でき、ラックバー１０が、角度範囲６６において湾曲摺動板片２６と面接触を初期設定の状態のまま長期にわたって維持でき、加えて、湾曲摺動板片２６へのラックバー１０の角度範囲６６での面接触の結果、ラックガイド基体２２の破壊強度が向上されると共に、湾曲摺動板片２６の耐摩耗性が向上される。
【００４５】
上記では、平面視略楕円形であって全体として湾曲状に曲げられた湾曲摺動板片２６を用いたが、これに代えて、図９及び図１０に示すように、湾曲摺動板片２６として、三層の複層板５４を方形に打ち抜き加工又は切断して方形の摺動板片素材５５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平面視方形をなしている湾曲摺動板片８１を形成する一方、ラックガイド基体２２の一方の端面１７に、一対の平面視略半楕円形凹面８２と、一対の平面視略半楕円形凹面８２に挟まれていると共に平面視方形の円弧凹面１８が形成されている平面視方形凹所８３とを形成し、湾曲摺動板片２６としての湾曲摺動板片８１を平面視方形凹所８３に嵌合固定してラックガイド１１を形成してもよく、このように、一方の端面１７に、一対の平面視略半楕円形凹面８２と、一対の平面視略半楕円形凹面８２に挟まれていると共に円弧凹面１８が形成されている平面視方形凹所８３とを有しているラックガイド基体２２と、ラックガイド基体２２の平面視方形凹所８３に嵌合固定された湾曲摺動板片８１とを具備したラックガイド１１を用いたラックピニオン式舵取装置１でも、湾曲摺動板片８１の円筒部４１を貫通円孔２１に圧入嵌合して、湾曲摺動板片８１の膨出部４３を貫通円孔２１の他端の周りでラックガイド基体２２の天井面２９に圧接して、湾曲摺動板片８１がラックガイド基体２２に固着されているために、前記と同様の効果を得ることができる上に、更に、湾曲摺動板片８１が平面視方形凹所８３に嵌合固定されているために、斯かる効果をよりよく得ることができる。
【００４６】
更に上記では、湾曲摺動板片２６の円弧状凹面２３及び円弧状凸面２４において、角度０°から角度５０°を超えない角度範囲６６でラックバー１０の円弧状外周面９に全体的に接し、角度５０°を超える角度範囲６７でラックバー１０の円弧状外周面９に当該円弧状外周面９に接することなしに隙間を有するように円弧状凹面６１と一対の円弧状凹面６２とを中心線６５に関して対称に形成し、円弧状凸面６３と一対の円弧状凸面６４との夫々を対応の円弧状凹面６１と一対の円弧状凹面６２との夫々の曲率半径よりも大きな曲率半径の相似形状をもって中心線６５に関して対称に形成し、円弧状凸面６３と一対の円弧状凸面６４とぴったりと密接するように、当該円弧状凸面６３と一対の円弧状凸面６４との形状に相補的な形状をもった円弧凹面７１と一対の円弧状凹面７２とをもってラックガイド基体２２の円弧凹面１８を形成したが、これに代えて、図１２に示すように、二つの円弧状凹面８５及び８６を具備して湾曲摺動板片２６の円弧状凹面２３を形成し、円弧状凹面８５及び８６でラックバー１０の円弧状外周面９に部分的に摺動自在に摺接してラックバー１０を軸方向Ａに移動自在に支持し、二つの円弧状凹面８５及び８６を具備した円弧状凹面２３の裏側の面（背面）である湾曲摺動板片２６の円弧状凸面２４もまた二つの円弧状凸面８７及び８８を具備して形成してもよい。
【００４７】
図１２に示す湾曲摺動板片２６において、円弧状凹面８５は、ラックバー１０の円弧状外周面９の曲率中心Ｏ１を通る中心線６５の角度方向の一方側において０°から９０°までの角度範囲８９内の部位、本例では、角度４５°の部位９０でラックバー１０の円弧状外周面９に外接するように、ラックバー１０の円弧状外周面９の曲率中心Ｏ１に対して偏心した曲率半径Ｏ２を有すると共にラックバー１０の円弧状外周面９の曲率半径よりも大きな曲率半径をもっており、円弧状凹面８６は、ラックバー１０の円弧状外周面９の曲率中心Ｏ１を通る中心線６５の角度方向の他方側において０°から９０°までの角度範囲９１内の部位、本例では、角度α＝４５°の部位９２でラックバー１０の円弧状外周面９に外接するように、ラックバー１０の円弧状外周面９の曲率中心Ｏ１に対して偏心した曲率中心Ｏ３を有すると共にラックバー１０の曲率半径よりも大きな曲率半径であって、円弧状凹面部８５の曲率半径と同一の曲率半径をもっており、二つの円弧状凹面８５及び８６は、中心線６５に関して対称に形成されており、二つの円弧状凸面８７及び８８の夫々は、好ましくは、対応の二つの円弧状凹面８５及び８６の夫々の曲率半径よりも大きな曲率半径の相似形状をもっており、この場合、図１２に示すように、ラックガイド基体２２の円弧凹面１８は、湾曲摺動板片２６の二つの円弧状凸面８７及び８８にぴったりと密接するように、当該二つの円弧状凸面８７及び８８の形状に相補的な形状をもった二つの円弧凹面９３及び９４をもって形成されるとよい。
【００４８】
図１２に示す例によれば、湾曲摺動板片２６をラックガイド基体２２に長期にわたって同じくしっかりと保持でき、部位９０及び９２での湾曲摺動板片２６へのラックバー１０の線接触又は狭帯状接触を初期設定の状態のまま長期にわたって維持できる上記の効果と相俟って、湾曲摺動板片２６へのラックバー１０の部位９０及び９２での線接触又は部位９０及び９２を含む部位９０及び９２の近傍における狭帯状接触の結果、ラックバー１０と湾曲摺動板片２６との摺動摩擦抵抗を大幅に低減し得る。
【符号の説明】
【００４９】
９ 円弧状外周面
１０ ラックバー
１１ ラックガイド
１７ 端面
１８ 円弧凹面
１９ 端面
２０ 中空凹所
２１ 貫通円孔
２２ ラックガイド基体
２３ 円弧状凹面
２４ 円弧状凸面
２５ 突出部
２６ 湾曲摺動板片
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラックガイド及びこのラックガイドを具備したラックピニオン式舵取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラックピニオン式舵取装置は、通常、ギヤケースと、このギヤケース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するラック歯が形成されたラックバーと、ギヤケース内に配されて、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コイルばねとを具備している。
【０００３】
ラックピニオン式舵取装置において、ラックバーを摺動支持するラックガイドとしては、Ｆｅ系焼結金属又は合成樹脂が使用されている。このＦｅ系焼結金属からなるラックガイドは、ラックバーからの衝撃荷重に対して充分な機械的強度を有する反面、摺動摩擦抵抗が大きいため舵取系の効率が低下し、操縦性に問題を有している。また、合成樹脂製のラックガイドは、反対に摺動摩擦抵抗を低減させることができる反面、衝撃荷重に対する機械的強度に劣ること、成形収縮などによる寸法のバラツキを生じ、寸法精度良く成形し難い上に、成形後の寸法精度を保持し難いこと、さらにはケーシング内に組込まれた後、ステアリング装置の温度上昇の影響を受けて熱膨張、収縮をきたし、熱変形、クリープを生じてラックバーを円滑に摺動支持し難いことなどの問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５０−１０２０２７号公報
【特許文献２】実公昭６４−６３８２号公報
【特許文献３】実公平１−２７４９５号公報
【特許文献４】特開２０００−１７７６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記問題点を解決する手段として、ラックガイドをＦｅ系焼結金属やアルミニウムなどの金属又はガラス繊維等の補強充填材を含有した合成樹脂製の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、特許文献１、特許文献２、特許文献３及び特許文献４で提案されている。
【０００６】
斯かるラックガイドを具備したラックピニオン式舵取装置においては、ラックガイド基体への湾曲摺動板片の固着は、湾曲摺動板片にバーリング加工等により一体的に形成された円筒状突起を、ラックガイド基体の中央部に形成された貫通孔に圧入嵌合させて行われている。
【０００７】
とくに、特許文献３に記載された湾曲摺動板片の円筒状突起は底部を有しているため、円筒状突起の先端部側の縮径等の形状変化の虞を低減でき、該湾曲摺動板片のラックガイド基体の貫通孔への圧入嵌合力を高めて該ラックガイド基体に長期にわたってしっかりと保持でき、摺動抵抗及び摩耗の増大という不都合な事態を回避できる、という効果を発揮するものである。
【０００８】
しかしながら、底部を有する円筒状突起であっても、強化充填材を含有した合成樹脂からなるラックガイド基体の場合においては、ラックピニオン式舵取装置のギヤケース内に組込まれた後、当該舵取装置の温度上昇の影響を受けて応力緩和をきたし、該円筒状突起の貫通孔への圧入嵌合力が減少して該貫通孔との間にガタとなって現れ、ラックガイド基体への湾曲摺動板片の固着力の低下により、往々にしてラックバーの円滑な摺動支持に支障をきたすなどの不具合を生じる虞がある。
【０００９】
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、温度上昇の影響を受けてラックガイド基体に応力緩和を招来した場合であっても、湾曲摺動板片が合成樹脂製のラックガイド基体に強固に固着された状態を維持できるラックガイド及びこのラックガイドを具備したラックピニオン式舵取装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によるラックガイドは、一方の端面に設けられた円弧凹面、他方の端面に設けられた中空凹所及び一端では円弧凹面の中央部で開口する一方、他端では該中空凹所で開口する貫通円孔を夫々具備している合成樹脂製のラックガイド基体と、ラックバーの円弧状外周面を摺動自在に支持する円弧状凹面、ラックガイド基体の該円弧凹面に密に接触する円弧状凸面、該円弧状凹面で開口する一方、該中空凹所に対して閉鎖された内部を有すると共に該円弧状凸面に一体的に設けられている円筒状の突出部を夫々具備した湾曲摺動板片とを具備しており、突出部は、一端で円弧状凸面に一体的に設けられた円筒部と、この円筒部の他端に配された閉塞底部と、一方では、円筒部に一体的に設けられており、他方では、閉塞底部に一体的に設けられていると共に径方向外方に広がった膨出部とを具備しており、該湾曲摺動板片は、該円筒部を貫通円孔に圧入嵌合すると共に該膨出部を貫通円孔の他端の周りでラックガイド基体に圧接して、当該ラックガイド基体に固着されている。
【００１１】
本発明のラックガイドによれば、湾曲摺動板片は、該円筒部を貫通円孔に圧入嵌合すると共に該膨出部を貫通円孔の他端の周りでラックガイド基体に圧接して、当該ラックガイド基体に固着されているので、ラックガイドを具備したラックピニオン式舵取装置の温度上昇の影響を受けてラックガイド基体に応力緩和を招来した場合であっても、湾曲摺動板片がラックガイド基体に強固に固着された状態を維持でき、ラックバーを円滑に摺動支持することができる。
【００１２】
好ましい例では、膨出部は、湾曲摺動板片のラックガイド基体への固着における閉塞底部の円形外縁のかしめにより形成されている。
【００１３】
このように膨出部を湾曲摺動板片のラックガイド基体への固着における閉塞底部の円形外縁のかしめにより形成することにより、湾曲摺動板片のラックガイド基体への強固な固着状態を更に好ましく維持でき、長期に渡ってラックバーを円滑に摺動支持することができる。
【００１４】
本発明のラックガイドにおいて、湾曲摺動板片は、裏金と、該裏金の表面に一体的に被着形成された多孔質金属焼結層と、該多孔質金属焼結層の孔隙を充填して該多孔質金属焼結層の表面に被覆された合成樹脂層との少なくとも三層構造からなるものが好ましく、この場合、円弧状凹面は、合成樹脂層の露出面からなる。
【００１５】
多孔質金属焼結層は、Ｆｅ系に比べて熱伝導性の良好なＣｕ系、例えば青銅合金から形成されるのが好ましく、合成樹脂層には、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂などに各種充填剤を含有した自己潤滑性に優れたものが使用されて好適である。
【００１６】
好ましい例では、ラックガイド基体の円弧凹面は、平面視略楕円形をなしており、この場合、該円弧凹面に配される湾曲摺動板片は、平面視略楕円形をなしていると共に平面視略楕円形をなす円弧凹面に配されているとよい。
【００１７】
他の好ましい例では、ラックガイド基体は、その一方の端面に、一対の平面視略半楕円形凹面と、該一対の平面視略半楕円形凹面に挟まれていると共に円弧凹面が形成されている平面視方形凹所とを具備しており、この場合、湾曲摺動板片は、平面視方形をなしていると共に平面視方形凹所に嵌合固定されているとよい。
【００１８】
本発明のラックガイドにおいて、湾曲摺動板片の円弧状凹面は、ラックバーの円弧状外周面の曲率中心を通る中心線から角度方向の両側において角度０°から角度５０°までの角度範囲では、ラックバーの円弧状外周面の曲率中心を有すると共にラックバーの円弧状外周面と実質的に同一の曲率半径を有してラックバーの円弧状外周面に接する一方、角度５０°を超える角度範囲では、ラックバーの円弧状外周面の曲率中心に対して偏心した曲率中心を有すると共にラックバーの円弧状外周面の曲率半径よりも大きな曲率半径を有してラックバーの円弧状外周面に隙間をもっており、前記中心線に関して対称な二つの円弧凹面からなっていてもよい。
【００１９】
このように湾曲摺動板片の円弧状凹面が角度０°から角度５０°を超えない角度範囲でラックバーの円弧状外周面に接し、角度５０°を超える角度範囲ではラックバーの円弧状外周面に隙間をもって対面していると、該湾曲摺動板片の耐摩耗性が向上し、該湾曲摺動板片を固着したラックガイド基体の破壊強度を向上させることができる。
【００２０】
湾曲摺動板片の円弧状凹面は、上記に代えて、ラックバーの円弧状外周面の曲率中心を通る中心線の両側において角度０°から角度９０°まで、好ましくは３０°から６０°まで、より好ましくは、３０°から４５°までの角度範囲内の二部位で夫々ラックバーの円弧状外周面に接し、夫々ラックバーの円弧状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ラックバーの円弧状外周面の曲率半径よりも大きな曲率半径をもった前記中心線に関して対称な二つの円弧状凹面からなっていてもよい。
【００２１】
このように湾曲摺動板片の円弧状凹面がラックバーの円弧状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ラックバーの円弧状外周面の曲率半径よりも大きな曲率半径をもった二つの円弧凹面からなっていると、湾曲摺動板片の円弧状凹面へのラックバーの円弧状外周面の摺接が二か所の部位で線接触又は狭帯状接触になされる結果、ラックバーと湾曲摺動板片との摺動摩擦抵抗を大幅に低減でき、しかも、該貫通円孔の他端の周りでの膨出部のラックガイド基体への圧接による湾曲摺動板片とラックガイド基体との強固な固着が長期にわたって維持されると、この線接触又は狭帯状接触もまた長期にわたって維持されるために、ラックバーの円弧状外周面と湾曲摺動板片との片当り等の不具合を生じることなく摺動摩擦抵抗の増大という不都合な事態も回避される。
【００２２】
本発明のラックガイドにおいて、ラックガイド基体は、強化充填材としてガラス繊維、炭素繊維、ガラス粉末などの無機物質を３０〜５０質量％含有した熱可塑性合成樹脂から形成されているとよく、熱可塑性合成樹脂としては、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなるポリエステル樹脂及びポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂などから選択されたものが使用されて好適である。
【００２３】
本発明のラックピニオン式舵取装置は、中空部を有するギヤケースと、このギヤケースの中空部に回転自在に配されていると共に操舵により回転されるピニオンと、このピニオンに噛合うラック歯を有するラックバーと、ギヤケースの中空部に移動自在に配されていると共にラックバーを移動自在に案内支持する上記のいずれかの態様のラックガイドと、ギヤケースの中空部に配されていると共にラックガイドを介してラックバーのラック歯をピニオンに弾性的に押圧する弾性手段とを具備している。
【００２４】
本発明のラックピニオン式ステアリング装置によれば、ラックバーを摺動自在に案内支持するラックガイドは、上述の通り、ラックピニオン式舵取装置の温度上昇の影響を受けてラックガイド基体に応力緩和を来した場合であっても、湾曲摺動板片がラックガイド基体に強固に固着された状態を維持できる結果、片当り等の不具合を生じることなくラックバーを長期にわたって円滑に摺動支持することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、温度上昇の影響を受けてラックガイド基体に応力緩和を招来した場合であっても、湾曲摺動板片が合成樹脂製のラックガイド基体に強固に固着された状態を維持できるラックガイド及びこのラックガイドを具備したラックピニオン式舵取装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明のラックピニオン式舵取装置の実施の形態の例の断面説明図である。
【図２】図２は、図１に示す例のラックガイドの平面説明図である。
【図３】図３は、図１に示す例のラックガイドの拡大断面説明図である。
【図４】図４は、図３に示す例のラックガイドの一部拡大断面説明図である。
【図５】図５は、図２のＶ−Ｖ線矢視断面説明図である。
【図６】図６は、図２に示すラックガイドの底面説明図である。
【図７】図７は、図２に示すラックガイドにおけるラックガイド基体の斜視説明図である。
【図８】図８は、図２に示すラックガイドにおける摺動板片素材の平面説明図である。
【図９】図９は、湾曲摺動板片を形成する複層板の断面説明図である。
【図１０】図１０は、本発明のラックガイドの他の実施の形態の平面説明図である。
【図１１】図１１は、図１０に示すラックガイドにおけるラックガイド基体の斜視説明図である。
【図１２】図１２は、ラックガイドの他の例の拡大断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
次に、本発明の実施の形態を、図に示す例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれらの例に何等限定されないのである。
【実施例】
【００２８】
図１から図８において、本例のラックピニオン式舵取装置１は、中空部２を有するギヤケース３と、ギヤケース３の中空部２にころがり軸受４及び５を介して軸心の回りでＲ方向に回転自在に支持された操舵軸６と、操舵軸６の軸端に一体的に設けられて支持されていると共に操舵軸６を介してギヤケース３の中空部２にＲ方向に回転自在に配されたピニオン７と、ピニオン７に噛合うラック歯８を有すると共にラック歯８に対して背面に所定の曲率半径の円弧状外周面９を有したラックバー１０と、ギヤケース３の中空部２に移動自在に配されていると共にラックバー１０を軸方向Ａに移動自在に案内支持するラックガイド１１と、ギヤケース３の中空部２に配されていると共にラックガイド１１を介してラックバー１０のラック歯８をピニオン７に向かって弾性的に押圧する弾性手段としてのコイルばね１２とを備えている。
【００２９】
ギヤケース３は、ころがり軸受４及び５を支持した本体部１３と、本体部１３に一体的に形成された円筒部１４と、円筒部１４の開口部１５を閉塞するように円筒部１４に固着された蓋部材１６とを有している。
【００３０】
操舵軸６の軸心に対して直角な方向である軸方向Ａにおいて、ギヤケース３を貫通していると共に当該軸方向Ａに移動自在に配されたラックバー１０は、ラック歯８が形成された面に対向する裏面側（背面）に円弧状外周面９を有している。
【００３１】
ラックガイド１１は、一方の端面１７にラックバー１０の円弧状外周面９に対面して設けられていると共に平面視略楕円形をなした円弧凹面１８、他方の端面１９に設けられた中空凹所２０、一端では円弧凹面１８の中央部で開口する一方、他端では中空凹所２０で開口する貫通円孔２１を夫々具備している合成樹脂製のラックガイド基体２２と、ラックバー１０の円弧状外周面９を摺動自在に支持する円弧状凹面２３、ラックガイド基体２２の円弧凹面１８に密に接触する円弧状凸面２４、円弧状凸面２４に一体的に設けられている円筒状の突出部２５を夫々具備していると共に平面視略楕円形をなす円弧凹面１８に配されている湾曲摺動板片２６とを具備している。
【００３２】
端面１９で開口した中空凹所２０は、ラックガイド基体２２の円筒状の内周面２８と、ラックガイド基体２２の円環状の天井面２９とによって規定されており、内周面２８には円周方向に等間隔に離間して一体的に複数個の補強用の縦リブ３０が形成されており、天井面２９には、各縦リブ３０に連接されて複数個の補強用の横リブ３１が円周方向に等間隔に離間して一体的に形成されており、貫通円孔２１は、天井面２９において中空凹所２０に開口している。
【００３３】
ラックガイド基体２２は、好ましくは、強化充填材としてガラス繊維、炭素繊維、ガラス粉末の少なくとも一つの無機物質を３０〜５０質量％含有する熱可塑性合成樹脂から形成されており、該熱可塑性合成樹脂は、好ましくは、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やポリエチレンフタレート（ＰＥＴ）を含むポリエステル樹脂及びポリフェニレンサルファイド樹脂から選択される。
【００３４】
ラックガイド基体２２は、その円筒状の外面３４でギヤケース３の円筒部１４の内面３５に軸方向Ａに対して直角な方向であって且つ操舵軸６の軸心に対して直角な方向であるＢ方向に摺動自在に接しており、これによりラックガイド１１は、Ｂ方向に移動自在となっている。
【００３５】
突出部２５は、一端で円弧状凸面２４に一体的に設けられた円筒部４１と、円筒部４１の他端に設けられた閉塞底部４２と、円筒部４１及び閉塞底部４２の夫々に一体的に設けられていると共に円筒部４１及び閉塞底部４２から径方向外方に広がった膨出部４３とを具備しており、膨出部４３は、一端では円筒部４１に、他端では閉塞底部４２に夫々一体的に連接されている。
【００３６】
平面視略楕円形であって全体として湾曲状に曲げられた湾曲摺動板片２６は、円筒部４１を貫通円孔２１に圧入嵌合して、膨出部４３を貫通円孔２１の他端の周りでラックガイド基体２２の天井面２９に圧接して、ラックガイド基体２２に固着されており、膨出部４３は、湾曲摺動板片２６のラックガイド基体２２への固着における閉塞底部４２の円形外縁のかしめにより形成されている。
【００３７】
湾曲摺動板片２６は、図８に示すように、裏金としての薄鋼板５１と、薄鋼板５１の表面に一体的に被着形成された多孔質金属焼結層５２と、多孔質金属焼結層５２の孔隙を充填して多孔質金属焼結層５２の表面に被覆された合成樹脂層５３とからなる三層の複層板５４から打ち抜き加工により、図７に示すように、略楕円形の摺動板片素材５５を形成し、摺動板片素材５５に、合成樹脂層５３の露出面からなる円弧状凹面２３を得るようにしてプレス曲げ加工を施すと共に、先端に閉塞底部４２を一体的に有した突出部２５を得るようにして絞り成形を施して形成される。
【００３８】
湾曲摺動板片２６の円弧状凹面２３は、円弧状凹面６１と一対の円弧状凹面６２とを具備しており、円弧状凹面６１でラックバー１０の円弧状外周面９に摺動自在に接してラックバー１０を軸方向Ａに移動自在に支持しており、円弧状凹面６２の夫々で円弧状外周面９に接することなしにラックバー１０の円弧状外周面９に隙間をもって対面しており、円弧状凹面６１と一対の円弧状凹面６２とを具備した円弧状凹面２３の裏側の面（背面）である湾曲摺動板片２６の円弧状凸面２４もまた円弧状凹面６１と一対の円弧状凹面６２とに相似の円弧状凸面６３と一対の円弧状凸面６４とを具備している。
【００３９】
円弧状凹面６１は、ラックバー１０の円弧状外周面９の曲率中心Ｏ１を通る中心線６５の角度方向の一方側及び他方側において夫々角度０°から角度５０°を超えない角度範囲６６でラックバー１０の円弧状外周面９に接するように、ラックバー１０の円弧状外周面９の曲率中心Ｏ１と実質的に同一の曲率中心Ｏ１を有すると共にラックバー１０の円弧状外周面９の曲率半径と同一の曲率半径をもっており、円弧状凹面６２は、ラックバー１０の円弧状外周面９の曲率中心Ｏ１を通る中心線６５の角度方向の一方側及び他方側において夫々角度５０°を超える角度範囲６７でラックバー１０の円弧状外周面９に当該円弧状外周面９に接することなしに隙間を有するように、ラックバー１０の円弧状外周面９の曲率中心Ｏ１に対して偏心した曲率中心Ｏ２及びＯ３を有すると共に、ラックバー１０の円弧状外周面９の曲率半径よりも大きな曲率半径をもっており、円弧状凹面６１と一対の円弧状凹面６２とは、中心線６５に関して対称に形成されている。
【００４０】
円弧状凸面６３と一対の円弧状凸面６４との夫々は、好ましくは、対応の円弧状凹面６１と一対の円弧状凹面６２との夫々の曲率半径よりも大きな曲率半径の相似形状をもっていると共に中心線６５に関して対称に形成されている。
【００４１】
ラックガイド基体２２の円弧凹面１８は、湾曲摺動板片２６の円弧状凸面６３と一対の円弧状凸面６４とぴったりと密接するように、当該円弧状凸面６３と一対の円弧状凸面６４との形状に相補的な形状をもった円弧凹面７１と一対の円弧状凹面７２とをもって形成されている。
【００４２】
ラックガイド基体２２の中空凹所２０において縦リブ３０の側面７４に囲まれて配されたコイルばね１２は、一端で横リブ３１の下面７５に当接し、他端でギヤケース３の円筒部１４の開口部１５を閉塞する蓋部材１６に当接して、ラックガイド基体２２を介して湾曲摺動板片２６をラックバー１０に向かって押圧している。
【００４３】
以上のラックピニオン式舵取装置１において、ラックガイド１１は、コイルばね１２の弾性力によるラックバー１０への湾曲摺動板片２６の押し付けでラック歯８のピニオン７への噛合いを確保し、しかも、操舵軸６のＲ方向の回転において当該噛合いによる軸方向Ａのラックバー１０の摺動移動をラックバー１０の円弧状外周面９での湾曲摺動板片３３の円弧状凹面６１への滑り接触で案内する。
【００４４】
ラックピニオン式舵取装置１においては、湾曲摺動板片２６がその膨出部４３で貫通円孔２１の他端の周りでラックガイド基体２２の天井面２９に圧接してラックガイド基体２２に固着されているため、ラックピニオン式舵取装置１の温度上昇の影響を受けてラックガイド基体２２に応力緩和を招来して、ラックガイド基体２２への円筒部４１での圧入嵌合力が低下した場合であっても、湾曲摺動板片２６のラックガイド基体２２への固着を長期にわたって維持できる結果、湾曲摺動板片２６をラックガイド基体２２に長期にわたって同じくしっかりと保持でき、ラックバー１０が、角度範囲６６において湾曲摺動板片２６と面接触を初期設定の状態のまま長期にわたって維持でき、加えて、湾曲摺動板片２６へのラックバー１０の角度範囲６６での面接触の結果、ラックガイド基体２２の破壊強度が向上されると共に、湾曲摺動板片２６の耐摩耗性が向上される。
【００４５】
上記では、平面視略楕円形であって全体として湾曲状に曲げられた湾曲摺動板片２６を用いたが、これに代えて、図９及び図１０に示すように、湾曲摺動板片２６として、三層の複層板５４を方形に打ち抜き加工又は切断して方形の摺動板片素材５５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平面視方形をなしている湾曲摺動板片８１を形成する一方、ラックガイド基体２２の一方の端面１７に、一対の平面視略半楕円形凹面８２と、一対の平面視略半楕円形凹面８２に挟まれていると共に平面視方形の円弧凹面１８が形成されている平面視方形凹所８３とを形成し、湾曲摺動板片２６としての湾曲摺動板片８１を平面視方形凹所８３に嵌合固定してラックガイド１１を形成してもよく、このように、一方の端面１７に、一対の平面視略半楕円形凹面８２と、一対の平面視略半楕円形凹面８２に挟まれていると共に円弧凹面１８が形成されている平面視方形凹所８３とを有しているラックガイド基体２２と、ラックガイド基体２２の平面視方形凹所８３に嵌合固定された湾曲摺動板片８１とを具備したラックガイド１１を用いたラックピニオン式舵取装置１でも、湾曲摺動板片８１の円筒部４１を貫通円孔２１に圧入嵌合して、湾曲摺動板片８１の膨出部４３を貫通円孔２１の他端の周りでラックガイド基体２２の天井面２９に圧接して、湾曲摺動板片８１がラックガイド基体２２に固着されているために、前記と同様の効果を得ることができる上に、更に、湾曲摺動板片８１が平面視方形凹所８３に嵌合固定されているために、斯かる効果をよりよく得ることができる。
【００４６】
更に上記では、湾曲摺動板片２６の円弧状凹面２３及び円弧状凸面２４において、角度０°から角度５０°を超えない角度範囲６６でラックバー１０の円弧状外周面９に全体的に接し、角度５０°を超える角度範囲６７でラックバー１０の円弧状外周面９に当該円弧状外周面９に接することなしに隙間を有するように円弧状凹面６１と一対の円弧状凹面６２とを中心線６５に関して対称に形成し、円弧状凸面６３と一対の円弧状凸面６４との夫々を対応の円弧状凹面６１と一対の円弧状凹面６２との夫々の曲率半径よりも大きな曲率半径の相似形状をもって中心線６５に関して対称に形成し、円弧状凸面６３と一対の円弧状凸面６４とぴったりと密接するように、当該円弧状凸面６３と一対の円弧状凸面６４との形状に相補的な形状をもった円弧凹面７１と一対の円弧状凹面７２とをもってラックガイド基体２２の円弧凹面１８を形成したが、これに代えて、図１２に示すように、二つの円弧状凹面８５及び８６を具備して湾曲摺動板片２６の円弧状凹面２３を形成し、円弧状凹面８５及び８６でラックバー１０の円弧状外周面９に部分的に摺動自在に摺接してラックバー１０を軸方向Ａに移動自在に支持し、二つの円弧状凹面８５及び８６を具備した円弧状凹面２３の裏側の面（背面）である湾曲摺動板片２６の円弧状凸面２４もまた二つの円弧状凸面８７及び８８を具備して形成してもよい。
【００４７】
図１２に示す湾曲摺動板片２６において、円弧状凹面８５は、ラックバー１０の円弧状外周面９の曲率中心Ｏ１を通る中心線６５の角度方向の一方側において０°から９０°までの角度範囲８９内の部位、本例では、角度４５°の部位９０でラックバー１０の円弧状外周面９に外接するように、ラックバー１０の円弧状外周面９の曲率中心Ｏ１に対して偏心した曲率半径Ｏ２を有すると共にラックバー１０の円弧状外周面９の曲率半径よりも大きな曲率半径をもっており、円弧状凹面８６は、ラックバー１０の円弧状外周面９の曲率中心Ｏ１を通る中心線６５の角度方向の他方側において０°から９０°までの角度範囲９１内の部位、本例では、角度α＝４５°の部位９２でラックバー１０の円弧状外周面９に外接するように、ラックバー１０の円弧状外周面９の曲率中心Ｏ１に対して偏心した曲率中心Ｏ３を有すると共にラックバー１０の曲率半径よりも大きな曲率半径であって、円弧状凹面部８５の曲率半径と同一の曲率半径をもっており、二つの円弧状凹面８５及び８６は、中心線６５に関して対称に形成されており、二つの円弧状凸面８７及び８８の夫々は、好ましくは、対応の二つの円弧状凹面８５及び８６の夫々の曲率半径よりも大きな曲率半径の相似形状をもっており、この場合、図１２に示すように、ラックガイド基体２２の円弧凹面１８は、湾曲摺動板片２６の二つの円弧状凸面８７及び８８にぴったりと密接するように、当該二つの円弧状凸面８７及び８８の形状に相補的な形状をもった二つの円弧凹面９３及び９４をもって形成されるとよい。
【００４８】
図１２に示す例によれば、湾曲摺動板片２６をラックガイド基体２２に長期にわたって同じくしっかりと保持でき、部位９０及び９２での湾曲摺動板片２６へのラックバー１０の線接触又は狭帯状接触を初期設定の状態のまま長期にわたって維持できる上記の効果と相俟って、湾曲摺動板片２６へのラックバー１０の部位９０及び９２での線接触又は部位９０及び９２を含む部位９０及び９２の近傍における狭帯状接触の結果、ラックバー１０と湾曲摺動板片２６との摺動摩擦抵抗を大幅に低減し得る。
【符号の説明】
【００４９】
９ 円弧状外周面
１０ ラックバー
１１ ラックガイド
１７ 端面
１８ 円弧凹面
１９ 端面
２０ 中空凹所
２１ 貫通円孔
２２ ラックガイド基体
２３ 円弧状凹面
２４ 円弧状凸面
２５ 突出部
２６ 湾曲摺動板片
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端面に設けられた円弧凹面、他方の端面に設けられた中空凹所及び一端では円弧凹面の中央部で開口する一方、他端では該中空凹所で開口する貫通円孔を夫々具備している合成樹脂製のラックガイド基体と、ラックバーの円弧状外周面を摺動自在に支持する円弧状凹面、ラックガイド基体の該円弧凹面に密に接触する円弧状凸面、該円弧状凹面で開口する一方、該中空凹所に対して閉鎖された内部を有すると共に該円弧状凸面に一体的に設けられている円筒状の突出部を夫々具備した湾曲摺動板片とを具備しており、突出部は、一端で円弧状凸面に一体的に設けられた円筒部と、この円筒部の他端に配された閉塞底部と、一方では、円筒部に一体的に設けられており、他方では、閉塞底部に一体的に設けられていると共に径方向外方に広がった膨出部とを具備しており、該湾曲摺動板片は、該円筒部を貫通円孔に圧入嵌合すると共に該膨出部を貫通円孔の他端の周りでラックガイド基体に圧接して、当該ラックガイド基体に固着されていることを特徴とするラックガイド。
【請求項２】
膨出部は、湾曲摺動板片のラックガイド基体への固着における閉塞底部の円形外縁のかしめにより形成されている請求項１に記載のラックガイド。
【請求項３】
湾曲摺動板片は、裏金と、該裏金の表面に一体的に被着形成された多孔質金属焼結層と、該多孔質金属焼結層の孔隙を充填して該焼結層の表面に被覆された合成樹脂層とを具備しており、円弧状凹面は、合成樹脂層の露出面からなる請求項１又は２に記載のラックガイド。
【請求項４】
円弧凹面は、平面視略楕円形をなしている請求項１から３のいずれか一項に記載のラックガイド。
【請求項５】
湾曲摺動板片は、平面視略楕円形をなしていると共に平面視略楕円形をなす円弧凹面に配されている請求項４に記載のラックガイド。
【請求項６】
ラックガイド基体は、その一方の端面に、一対の平面視略半楕円形凹面と、該一対の平面視略半楕円形凹面に挟まれていると共に円弧凹面が形成されている平面視方形凹所とを具備している請求項１から３のいずれか一項に記載のラックガイド。
【請求項７】
湾曲摺動板片は、平面視方形をなしていると共に平面視方形凹所に嵌合固定されている請求項６に記載のラックガイド。
【請求項８】
湾曲摺動板片の円弧状凹面は、ラックバーの円弧状外周面の曲率中心を通る中心線から角度方向の両側において角度０°から５０°を超えない角度範囲では、ラックバーの円弧状外周面の曲率中心を有すると共にラックバーの円弧状外周面と実質的に同一の曲率半径を有してラックバーの円弧状外周面に接する一方、角度５０°を超える角度範囲では、ラックバーの円弧状外周面の曲率中心に対して偏心した曲率中心を有すると共にラックバーの円弧状外周面の曲率半径よりも大きな曲率半径を有してラックバーの円弧状外周面に隙間をもっており、前記中心線に関して対称な二つの円弧凹面からなっている請求項１から７のいずれか一項に記載のラックガイド。
【請求項９】
湾曲摺動板片の円弧状凹面は、ラックバーの円弧状外周面の曲率中心を通る中心線の両側において０°から９０°までの角度範囲内の二部位で夫々ラックバーの円弧状外周面に接し、ラックバーの円弧状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ラックバーの円弧状外周面の曲率半径よりも大きな曲率半径をもった前記中心線に関して対称な二つの円弧状凹面からなる請求項１から７のいずれか一項に記載のラックガイド。
【請求項１０】
角度範囲は、３０°から６０°又は３０°から４５°である請求項９に記載のラックガイド。
【請求項１１】
ラックガイド基体は、強化充填材としてガラス繊維、炭素繊維、ガラス粉末のうちの少なくとも一つの無機物質を３０〜５０質量％含有する熱可塑性合成樹脂からなる請求項１から１０のいずれか一項に記載のラックガイド。
【請求項１２】
熱可塑性合成樹脂は、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂及びポリフェニレンサルファイド樹脂から選択される請求項１１に記載のラックガイド。
【請求項１３】
中空部を有するギヤケースと、このギヤケースの中空部に回転自在に配されていると共に操舵により回転されるピニオンと、このピニオンに噛合うラック歯を有するラックバーと、ギヤケースの中空部に移動自在に配されていると共にラックバーを移動自在に案内支持する請求項１から１２のいずれか一項に記載のラックガイドと、ギヤケースの中空部に配されていると共にラックガイドを介してラックバーのラック歯をピニオンに弾性的に押圧する弾性手段とを具備したラックピニオン式舵取装置。
【請求項１】
一方の端面に設けられた円弧凹面、他方の端面に設けられた中空凹所及び一端では円弧凹面の中央部で開口する一方、他端では該中空凹所で開口する貫通円孔を夫々具備している合成樹脂製のラックガイド基体と、ラックバーの円弧状外周面を摺動自在に支持する円弧状凹面、ラックガイド基体の該円弧凹面に密に接触する円弧状凸面、該円弧状凹面で開口する一方、該中空凹所に対して閉鎖された内部を有すると共に該円弧状凸面に一体的に設けられている円筒状の突出部を夫々具備した湾曲摺動板片とを具備しており、突出部は、一端で円弧状凸面に一体的に設けられた円筒部と、この円筒部の他端に配された閉塞底部と、一方では、円筒部に一体的に設けられており、他方では、閉塞底部に一体的に設けられていると共に径方向外方に広がった膨出部とを具備しており、該湾曲摺動板片は、該円筒部を貫通円孔に圧入嵌合すると共に該膨出部を貫通円孔の他端の周りでラックガイド基体に圧接して、当該ラックガイド基体に固着されていることを特徴とするラックガイド。
【請求項２】
膨出部は、湾曲摺動板片のラックガイド基体への固着における閉塞底部の円形外縁のかしめにより形成されている請求項１に記載のラックガイド。
【請求項３】
湾曲摺動板片は、裏金と、該裏金の表面に一体的に被着形成された多孔質金属焼結層と、該多孔質金属焼結層の孔隙を充填して該焼結層の表面に被覆された合成樹脂層とを具備しており、円弧状凹面は、合成樹脂層の露出面からなる請求項１又は２に記載のラックガイド。
【請求項４】
円弧凹面は、平面視略楕円形をなしている請求項１から３のいずれか一項に記載のラックガイド。
【請求項５】
湾曲摺動板片は、平面視略楕円形をなしていると共に平面視略楕円形をなす円弧凹面に配されている請求項４に記載のラックガイド。
【請求項６】
ラックガイド基体は、その一方の端面に、一対の平面視略半楕円形凹面と、該一対の平面視略半楕円形凹面に挟まれていると共に円弧凹面が形成されている平面視方形凹所とを具備している請求項１から３のいずれか一項に記載のラックガイド。
【請求項７】
湾曲摺動板片は、平面視方形をなしていると共に平面視方形凹所に嵌合固定されている請求項６に記載のラックガイド。
【請求項８】
湾曲摺動板片の円弧状凹面は、ラックバーの円弧状外周面の曲率中心を通る中心線から角度方向の両側において角度０°から５０°を超えない角度範囲では、ラックバーの円弧状外周面の曲率中心を有すると共にラックバーの円弧状外周面と実質的に同一の曲率半径を有してラックバーの円弧状外周面に接する一方、角度５０°を超える角度範囲では、ラックバーの円弧状外周面の曲率中心に対して偏心した曲率中心を有すると共にラックバーの円弧状外周面の曲率半径よりも大きな曲率半径を有してラックバーの円弧状外周面に隙間をもっており、前記中心線に関して対称な二つの円弧凹面からなっている請求項１から７のいずれか一項に記載のラックガイド。
【請求項９】
湾曲摺動板片の円弧状凹面は、ラックバーの円弧状外周面の曲率中心を通る中心線の両側において０°から９０°までの角度範囲内の二部位で夫々ラックバーの円弧状外周面に接し、ラックバーの円弧状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ラックバーの円弧状外周面の曲率半径よりも大きな曲率半径をもった前記中心線に関して対称な二つの円弧状凹面からなる請求項１から７のいずれか一項に記載のラックガイド。
【請求項１０】
角度範囲は、３０°から６０°又は３０°から４５°である請求項９に記載のラックガイド。
【請求項１１】
ラックガイド基体は、強化充填材としてガラス繊維、炭素繊維、ガラス粉末のうちの少なくとも一つの無機物質を３０〜５０質量％含有する熱可塑性合成樹脂からなる請求項１から１０のいずれか一項に記載のラックガイド。
【請求項１２】
熱可塑性合成樹脂は、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂及びポリフェニレンサルファイド樹脂から選択される請求項１１に記載のラックガイド。
【請求項１３】
中空部を有するギヤケースと、このギヤケースの中空部に回転自在に配されていると共に操舵により回転されるピニオンと、このピニオンに噛合うラック歯を有するラックバーと、ギヤケースの中空部に移動自在に配されていると共にラックバーを移動自在に案内支持する請求項１から１２のいずれか一項に記載のラックガイドと、ギヤケースの中空部に配されていると共にラックガイドを介してラックバーのラック歯をピニオンに弾性的に押圧する弾性手段とを具備したラックピニオン式舵取装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−２８２８５（Ｐ２０１３−２８２８５Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６５９３３（Ｐ２０１１−１６５９３３）
【出願日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【出願人】（０００１０３６４４）オイレス工業株式会社 (384)
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【出願人】（０００１０３６４４）オイレス工業株式会社 (384)
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