JP2015196419A - Rack guide and gear mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車のステアリング装置等に用いられるラックアンドピニオンにおいて、ラックガイドシート(サポートヨークシート)を介してラックバーをピニオンに押し当てるラックガイドに係り、特に、摺動性および耐摩耗性の双方に優れたラックガイド(サポートヨーク)およびこれを用いたギア機構に関する。 The present invention relates to a rack guide that presses a rack bar against a pinion via a rack guide sheet (support yoke sheet) in a rack and pinion used in an automobile steering device or the like, and in particular, has a slidability and wear resistance. The present invention relates to an excellent rack guide (support yoke) for both and a gear mechanism using the same.
自動車のステアリング装置等に用いられるラックアンドピニオンにおいて、ラックケース内でラックバーの背面(ラックギアの反対側の円弧面)側に配置され、ラックバーをその軸心方向にガイドしながらピニオンに押し当てるラックガイドとして、例えば、特許文献1に記載のラックガイドが知られている。
In a rack and pinion used in an automobile steering device, etc., it is arranged in the rack case on the back side of the rack bar (the arc surface on the opposite side of the rack gear) and presses the rack bar against the pinion while guiding it in the axial direction. As a rack guide, for example, a rack guide described in
このラックガイドは、ラックケースのキャップとの間に挿入されたコイルスプリングの弾性力によってラックバーの背面に向けて付勢されるラックガイド本体、および、ラックバーの背面とラックガイド本体との間に介在し、ラックバーの背面を摺動可能に支持するラックガイドシート、を有している。 The rack guide includes a rack guide body that is biased toward the back of the rack bar by the elastic force of a coil spring inserted between the rack case cap and a space between the back of the rack bar and the rack guide body. And a rack guide sheet that slidably supports the back surface of the rack bar.
ラックガイドシートは、ラックバーの背面の形状に倣って湾曲した複層シート材であり、ラックバーの背面を支持する摺動面として、ラックバーの軸心方向に垂直な断面の中心線に関して対称な2つの円弧面を含む凹面を有している。これら2つの円弧面は、いずれも、ラックバーの背面の断面形状(円弧形状)の曲率中心よりもラックギア側の位置を曲率中心とする、ラックバーの背面の断面形状よりも曲率半径の大きな円弧状の断面形状を有している。そして、ラックバーの背面が、ラックバーの軸心方向に垂直な断面の中心線に関して対称な位置において、これら2つの円弧面に線状または帯状に接触する。また、このラックガイドシートの裏面(摺動面の反対側の面)側には、このラックガイドシートをラックガイド本体に固定するためのボスが形成されている。 The rack guide sheet is a multilayered sheet material that is curved following the shape of the back surface of the rack bar, and is symmetrical about the center line of the cross section perpendicular to the axial direction of the rack bar as a sliding surface that supports the back surface of the rack bar. And has a concave surface including two circular arc surfaces. Each of these two arc surfaces is a circle having a radius of curvature larger than the cross-sectional shape of the back surface of the rack bar with the center of curvature at the position on the rack gear side than the center of curvature of the cross-sectional shape (arc shape) of the back surface of the rack bar. It has an arcuate cross-sectional shape. Then, the back surface of the rack bar contacts these two arc surfaces linearly or in a strip shape at a symmetrical position with respect to the center line of the cross section perpendicular to the axial direction of the rack bar. A boss for fixing the rack guide sheet to the rack guide body is formed on the back surface (the surface opposite to the sliding surface) of the rack guide sheet.
このようなラックガイドのラックガイドシートは、薄鋼板と、薄鋼板の一方の面に形成された多孔質焼結金属層と、多孔質焼結金属層に含浸し、かつ、その多孔質焼結金属層の表面全体を被覆した合成樹脂層との三層構造を有する複層シート材の成形により形成される。具体的には、プレス成形加工によって、合成樹脂層の表面が摺動面となるように複層シート材を湾曲させるとともに(曲げ加工)、その中央領域にボスを形成する(絞り加工)。 The rack guide sheet of such a rack guide impregnates the porous sintered metal layer, the porous sintered metal layer formed on one surface of the thin steel sheet, and the porous sintered metal layer. It is formed by molding a multilayer sheet material having a three-layer structure with a synthetic resin layer covering the entire surface of the metal layer. Specifically, the multi-layer sheet material is bent by a press molding process so that the surface of the synthetic resin layer becomes a sliding surface (bending process), and a boss is formed in the central region (drawing process).
一方、ラックガイド本体には、ラックガイドシートの裏面の形状に倣った曲面形状の凹部が形成されており、ラックガイドシートは、この凹部の内側に隙間なく収容されている。また、ラックガイドの凹部の中央領域にはラックガイドシート固定用の貫通穴が形成されており、ラックガイドシートは、この貫通穴へのボスの圧入によりラックガイドに固定されている。 On the other hand, the rack guide body is formed with a concave portion having a curved shape following the shape of the back surface of the rack guide sheet, and the rack guide sheet is accommodated inside the concave portion without a gap. Further, a through hole for fixing the rack guide sheet is formed in the central region of the recess of the rack guide, and the rack guide sheet is fixed to the rack guide by press-fitting a boss into the through hole.
このような構造において、ラックガイドシートの摺動面によるラックバーの背面の接触位置(2つの円弧面とラックバーの背面との当たり位置)を、ラックバーの軸心方向に垂直な断面の中心線から50度以下の位置にするとともに、摺動面の両縁部とラックバーの背面との隙間を0.02〜0.2mmにすることによって、ステアリングホイールの操作によって往復移動するラックバーの揺動を防止するとともに摺動摩擦抵抗の増加を防止して、ステアリングホイールの操作性向上を実現している。 In such a structure, the contact position of the back surface of the rack bar by the sliding surface of the rack guide sheet (the contact position between the two arc surfaces and the back surface of the rack bar) is the center of the cross section perpendicular to the axial direction of the rack bar. The position of the rack bar that is reciprocated by the operation of the steering wheel is set to a position of 50 degrees or less from the line and the clearance between both edges of the sliding surface and the back of the rack bar is set to 0.02 to 0.2 mm. Steering wheel operability is improved by preventing swinging and increasing sliding frictional resistance.
ところが、ラックガイドシートの摺動面を構成する合成樹脂層がラックバーとの摺動によって摩耗すると、その分、ラックケースのキャップと、コイルスプリングで付勢されているラックガイド(ラックガイド本体の底面)との間隔が広がるため、例えば、路面からタイヤへの衝撃によりラックバーに大きな荷重が加わると、コイルスプリングの反動でラックバーががたつき、ピニオンギアとラックギアとの歯の間で異音が生じることがある。 However, when the synthetic resin layer constituting the sliding surface of the rack guide sheet is worn by sliding with the rack bar, the rack guide (the rack guide body of the rack guide main body) and the rack guide that is biased by the coil spring are correspondingly worn. For example, when a large load is applied to the rack bar due to the impact from the road surface to the tire, the rack bar rattles due to the reaction of the coil spring, and the difference between the teeth of the pinion gear and the rack gear occurs. Sound may be produced.
また、1枚の複合シート材からラックガイドシートをプレス成形すると、加工中に、樹脂が流動したり、変形したりして、合成樹脂層の厚さにばらつきが生じることがある。例えば、ボスを成形する際、金型の押し込みによって押しやられた樹脂がボスの縁周りで盛り上がり、ガイドラックシートの摺動面の底部に樹脂の盛り上がり部(凸部)が形成されることがある。このような樹脂の盛り上がり部にラックバーの背面が接触してしまうと、ラックバーの背面が、ラックガイドシートの摺動面に形成された2つの円弧面の所定の位置で安定に支持されないため、ステアリングホイールの操舵性が低下する可能性がある。 In addition, when the rack guide sheet is press-molded from one composite sheet material, the resin may flow or deform during processing, and the thickness of the synthetic resin layer may vary. For example, when the boss is molded, the resin pushed by pressing the mold rises around the edge of the boss, and a raised portion (convex portion) of the resin may be formed at the bottom of the sliding surface of the guide rack sheet. . If the back surface of the rack bar comes into contact with such a raised portion of the resin, the back surface of the rack bar is not stably supported at a predetermined position on the two arc surfaces formed on the sliding surface of the rack guide sheet. There is a possibility that the steering performance of the steering wheel is lowered.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ラックバーを安定に支持可能な、耐摩耗性に優れかつ低摩擦抵抗のラックバーを安定に支持可能なラックガイド、および、これを用いたギア機構を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a rack guide capable of stably supporting a rack bar, capable of stably supporting a rack bar having excellent wear resistance and low friction resistance, and The object is to provide a gear mechanism using this.
上記課題を解決するために、本発明においては、樹脂と金属とが分散露出した状態を維持する摺動面により、ラックバーを摺動可能に支持する。 In order to solve the above problems, in the present invention, the rack bar is slidably supported by the sliding surface that maintains the state where the resin and the metal are dispersedly exposed.
例えば、本発明は、ピニオンギアと噛み合うラックギアが形成されたラックバーを、前記ラックギアの反対側から摺動可能に支持し、前記ピニオンギアの回転に応じて移動する前記ラックバーを当該ラックバーの軸心方向に案内するラックガイドであって、
複数の空隙部を有する金属と、当該金属の空隙部に充填された樹脂と、を含むガイドバー支持層を備え、
当該ガイドバー支持層は、前記金属と前記樹脂とが混在して露出した表面を、前記ラックバーを当該ラックバーの軸心方向に摺動可能に支持する摺動面として有する。
For example, according to the present invention, a rack bar formed with a rack gear that meshes with a pinion gear is slidably supported from the opposite side of the rack gear, and the rack bar that moves according to the rotation of the pinion gear is supported by the rack bar. A rack guide for guiding in the axial direction,
A guide bar support layer including a metal having a plurality of voids and a resin filled in the voids of the metal,
The guide bar support layer has a surface exposed by mixing the metal and the resin as a sliding surface that supports the rack bar so as to be slidable in the axial direction of the rack bar.
本発明によれば、樹脂と金属とが露出した状態でラックバーを摺動可能に支持する摺動面を形成するため、摺動面の摺動性を維持しつつ、その耐摩耗性を向上させることができるとともに、ラックガイドシートの摺動面の形状精度が向上し、ラックバーを安定に支持することができる。 According to the present invention, since the sliding surface that slidably supports the rack bar in a state where the resin and the metal are exposed is formed, the wear resistance is improved while maintaining the sliding property of the sliding surface. In addition, the shape accuracy of the sliding surface of the rack guide sheet can be improved, and the rack bar can be stably supported.
以下、本発明に係る一実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。なお、以下の説明の便宜上、ラックバー20の軸心方向(ラックバー20の移動方向)をX方向、ピニオンギア11に対するラックギア21の押当て方向をZ方向、XおよびZ方向に垂直な方向をY方向と定義し、これらの方向を各図に適宜表示する。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. For convenience of the following description, the axial direction of the rack bar 20 (moving direction of the rack bar 20) is the X direction, the pressing direction of the
図1は、本実施の形態に係るステアリング装置のギア機構1の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of the
本実施の形態に係るステアリング装置は、ステアリングシャフトの回転運動を直線運動に変換し、この直線運動を、車輪の向きを変えるリンク機構に伝達するラックアンドピニオン式のギア機構1を有している。
The steering apparatus according to the present embodiment has a rack and pinion
図示するように、このギア機構1は、ピニオンギア11が形成されたピニオンシャフト10、ピニオンギア11と噛み合うラックギア21が形成されたラックバー20、ピニオンシャフト10を回転可能に支持するベアリング50、ピニオンギア11の回転に伴いX方向に往復移動するラックバー20を案内するラックガイド30、ピニオンギア11にラックギア21を押し当てるようにラックガイド30をZ方向に付勢するコイルスプリング40、これらの部品10〜50が組み込まれたハウジング70およびキャップ60、を有している。なお、後述するように、ハウジング70のシリンダケース部の内壁面78とラックガイド30のベース部31の外周面との間に介在する環状の弾性部材(例えばOリング)80をさらに有していてもよい。
As illustrated, the
ピニオンシャフト10は、Y方向に対して軸心O1が傾斜するように配置された円柱状の部材である。ピニオンシャフト10の外周面12には、ピニオンギア11として例えばヘリカルギアが形成されている。ピニオンギア11は、ハウジング70のピニオンギア収容部73に収容されており、ピニオンシャフト10は、ピニオンギア11の両側の位置において、ハウジング70にベアリング50を介して軸心O1周りに回転可能に支持されている。また、ピニオンシャフト10の一方の端部13は、ハウジング70に形成された開口74からピニオンギア収容部73の外側に突き出し、不図示のステアリングシャフトに連結されている。これにより、ピニオンギア11が、ステアリングホイールの操作に応じて回転するステアリングシャフトに連動して回転する。
The pinion shaft 10 is a columnar member arranged so that the axis O1 is inclined with respect to the Y direction. For example, a helical gear is formed as the pinion gear 11 on the outer peripheral surface 12 of the pinion shaft 10. The pinion gear 11 is accommodated in a pinion
ラックバー20は、X方向に沿って配置された円柱状の部材であり、図示していないが、その両端は、ボールジョイントを介して、車輪の向きを変えるリンク機構に連結されている。ラックギア21を構成する複数の歯は、ラックバー20の外周面にX方向に並んで形成されており、ハウジング70のピニオンギア収容部73において、ピニオンギア11の歯と所定の噛み合い位置で噛み合っている。そして、このラックバー20は、ラックギア21の反対側の円弧面(ラックガイド30の摺動面33に対向する、YZ断面形状が円弧状の外周面:以下、背面22と呼ぶ)でラックガイド30の摺動面33により摺動可能に支持されている。ステアリングシャフトとともにピニオンシャフト10が回転すると、ピニオンギア11とラックギア21との噛み合いにより、ラックバー20は、ラックガイド30の摺動面33に案内されてX方向に往復移動してリンク機構を揺動させる。これにより、ステアリングホイールの操作に応じて車輪の向きが変わる。
The
ハウジング70は、X方向に沿って配置された円筒状のラックケース部71と、ラックケース部71の外周からZ方向に突き出した円筒状のシリンダケース部72と、を有している。
The
ラックケース部71の内部には、ラックバー20がX方向に移動可能に収容されている。また、このラックケース部71の内部には、ピニオンギア収容部73として、予め定めた噛み合い位置においてラックギア21を斜めに横切る方向の室が設けられている。このピニオンギア収容部73には、上述したように、ピニオンギア11と、このピニオンギア11を所定の噛み合い位置でラックギア21に噛み合わせる位置でピニオンシャフト10を回転に保持するベアリング50と、が収容されている。また、このラックケース部71には、ピニオンギア収容部73と外部とをつなぐ開口74が、不図示のステアリングシャフト側に向けて形成されており、不図示のステアリングシャフトに連結されるピニオンシャフト10の一方の端部13は、この開口74からピニオンギア収容部73の外部に突き出している。
Inside the
一方、シリンダケース部72は、ラックバー20に対してピニオンギア11の反対側に位置するようにラックケース部71に一体的に形成されており、シリンダケース部72の内部とラックケース部71の内部とは、ピニオンギア収容部73内のピニオンギア11に面した円形の開口75を介してつながっている。また、シリンダケース部72の開放端部76の内壁面78には、キャップ60を固定するためのネジ部77が形成されている。
On the other hand, the
ラックガイド30は、ラックバー20の背面22を摺動可能に支持する摺動面33が設けられた一方の端面(図2におけるベース部31の一方の端面38B)をラックバー20の背面22側に向けて、シリンダケース部72の内部にZ方向にスライド可能に収容され、ラックバー20に対してピニオンギア11の反対側(ピニオンギア11とラックギア21との噛み合い位置におけるラックバー20の背面22側)に位置付けられている。また、ラックガイド30の他方の端面(図2におけるベース部31の他方の端面38A)側には、コイルスプリング40用のスプリングガイド(底付きの穴)35が設けられている。なお、このラックガイド30の詳細な構造については後述する。
The
コイルスプリング40は、ラックガイド30のスプリングガイド35内に挿入されるようにハウジング70のシリンダケース部72内に収容されている。ハウジング70のシリンダケース部72の開放端部76にキャップ60がはめ込まれると、コイルスプリング40は、ハウジング70のシリンダケース部72内において、ラックガイド30とキャップ60の内側面61との間に位置付けられる。コイルスプリング40の自然長はラックガイド30のスプリングガイド35の深さよりも長いため、コイルスプリング40の一方の端部41は、ラックガイド30のスプリングガイド35からキャップ60の内側面(シリンダケース部72の内側に向けられる一方の面)61側に突き出している。
The
キャップ60は、シリンダケース部72の開放端部76にはめ込み可能な円板形状を有し、そのキャップ60の外周にはネジ部62が形成されている。ハウジング70のシリンダケース部72内にラックガイド30を挿入してから、さらにラックガイド30のスプリングガイド35内にコイルスプリング40を収容した後に、キャップ60のネジ部62を、シリンダケース部72の開放端部76のネジ部77にねじ込むことにより、シリンダケース部72の開放端部76にキャップ60が固定されてシリンダケース部72がふさがれるともに、キャップ60の内側面61とラックガイド30のスプリングガイド35の底面351との間でコイルスプリング40が圧縮される。これにより、コイルスプリング40の復元力でラックバー20がピニオンギア11側に付勢され、ラックギア21がピニオンギア11に押圧されるため、ラックギア21とピニオンギア11の噛み合い位置における歯の離間が防止される。
The
つぎに、ラックガイド30の詳細な構造について説明する。
Next, the detailed structure of the
図2(A)、(B)、(C)および(D)は、ラックガイド30の外観図、平面図、正面図および底面図であり、図2(E)は、図2(B)のA−A断面図である。
2A, 2B, 2C, and 2D are an external view, a plan view, a front view, and a bottom view of the
図示するように、ラックガイド30は、耐久性及び耐衝撃性等に優れた金属材料で形成された円柱状のベース部31、ベース部31の一方の端面38B側に固定されたラックガイドシート32と、を有している。
As shown in the figure, the
ベース部31の他方の端面38Aには、スプリングガイド35として底付きの穴が形成されている。前述したように、コイルスプリング40は、このスプリングガイド35に挿入され、シリンダケース部72の開放端部76へのキャップ60のねじ込みによりスプリングガイド35の底面351とキャップ60の内側面61との間で圧縮される。
A hole with a bottom is formed as a
ベース部31の一方の端面38Bの中央領域(ベース部31の軸心O2を囲む領域)には、ラックガイドシート32の裏面(ベース部31側の面)326の形状に倣った曲面形状の溝部37が形成されている。さらに、この溝部37の中央領域(ベース部31の軸心O2を囲む領域)には、ラックガイドシート32のボス部34を圧入するためのシート固定用貫通穴36が形成されている。
In a central region of one
なお、ベース部31の外周面39に周方向の溝391を1本以上形成し、この溝391の内部に、この溝391の深さ寸法よりも線径の大きなOリング等の環状の弾性部材80を埋め込んでもよい。これにより、ベース部31を周方向に囲む環状の弾性部材80が、ハウジング70のシリンダケース部72の内壁面78とベース部31の外周面39との間で圧縮されるため、その弾性力によってラックガイド30のがたつきが抑制される。
One or more
一方、ラックガイドシート32は、ラックバー20の背面22の曲面形状に倣って湾曲した複層シート材であり、ラックバー20の背面22の対向面として、ラックバー20の背面22を摺動可能に支持する摺動面33を有している。
On the other hand, the
図3(A)は、ラックガイドシート32の形状を説明するための図である。
FIG. 3A is a diagram for explaining the shape of the
図示するように、この摺動面33は、ラックバー20のYZ断面の中心線O3に関して対称な2つの円弧面(YZ断面形状が円弧状の面)33A、33Bを含む凹面形状を有している。これら2つの円弧面33A、33BのYZ断面は、ラックバー20の背面22のYZ断面形状の曲率中心Oよりもラックギア21側にある、ラックバー20のYZ断面の中心線O3に関して対称な位置OA、OBを曲率中心とし、この中心線O3に関して対称な位置TA、TBにおいてラックバー20の背面22に接する円弧形状を有している。このため、ラックバー20の背面22は、YZ断面の中心線O3に関してほぼ対称な、X方向に沿った線状または帯状の領域で2つの円弧面33A、33Bに接触する。
As shown in the figure, the sliding
ラックガイドシート32の裏面326には、摺動面33の反対側に突き出したボス部34が形成されている。ラックガイドシート32は、ベース部31の溝部37の内側に収容されるとともに、このボス部34をベース部31のシート固定用貫通穴36に圧入することによってベース部31に固定されている。
On the
図3(B)に、ラックガイドシート32の断面構造を示す。
FIG. 3B shows a cross-sectional structure of the
図示するように、ラックガイドシート32は、薄鋼板等の金属板321と、ラックバー20の背面22を支持するラックバー支持層322と、を含む層状構造を有している。ここで、ラックバー支持層322には、金属板321の一方の面上に積層された金属3241の焼結により形成された多孔質焼結金属層324と、多孔質焼結金属層324内の孔隙(空隙部)に充填されたPTFE等の樹脂3231により形成され、多孔質焼結金属層324の表面の一部を被覆する樹脂層323と、が含まれている。このため、ラックバー支持層322の表面325には、多孔質焼結金属層324の金属3241と、樹脂層323の樹脂3231との双方が適当な割合で混在して露出している。このラックバー支持層322の表面325、換言すれば、金属3241と樹脂3231とが適当な割合で分散露出した樹脂層323の表面を、ラックガイドシート32の摺動面33として機能させる。これにより、露出した樹脂3231によってラックガイドシート32の摺動面33の低摩擦抵抗が維持されるとともに、露出した金属3241によって、多孔質焼結金属層の表面全体を樹脂層で被覆した従来のラックガイドシートと比較してラックガイドシート32の摺動面33の耐摩耗性を向上させることができる。なお、ラックガイドシート32の摺動面33における樹脂3231と金属3241との露出割合は、ラックガイドシート32の摺動面33に要求される摺動性能と耐摩耗性に応じて適宜に定められる。例えば、ラックガイドシート32の摺動面33における金属3241の露出割合は、20%程度またはそれ以下にすることができる。
As illustrated, the
このような構造を有するラックガイドシート32は、例えば、金属板321と、上述のラックバー支持層322(金属板321の一方の面上に積層された金属3241の焼結により形成された多孔質焼結金属層324と、多孔質焼結金属層324内の孔隙に充填された樹脂3231により形成され、多孔質焼結金属層324の表面の一部を被覆する樹脂層323と、を含むラックバー支持層322)と、を含む層状構造を有する複層シート材のプレス成形加工により作製される。具体的には、プレス成形加工によって、ラックバー支持層322の表面325がラックガイドシート32の摺動面33となるように複層シート材を湾曲させるとともに(曲げ加工)、その中央領域にボス部34を形成する(絞り加工)。ここで、多孔質焼結金属層324上には、プレス成形加工中に厚さにばらつきを生じる可能性のある樹脂層が、多孔質焼結金属層324の表面全体を被覆するようには形成されていないため、ラックガイドシート32がボス部34等の部位を有していても、プレス成形加工によりラックガイドシート32の摺動面33を精度よく形成することができる。例えば、ボス部34を成形する際、金型の押し込みによって樹脂が押しやられることがないため、ラックガイドシート32の摺動面33内の、ボス部34の縁周りの領域341に樹脂の盛り上がり部が形成されることはない。したがって、ラックガイドシート32によるラックバー20の支持位置(ラックバー20の背面22とラックガイドシート32の摺動面33との当たり位置)が安定するため、ステアリングホイールシステムに所期の操舵性能を発揮させることができる。
The
また、ボス部34の縁周りの領域341に樹脂の盛り上がり部が形成される可能性がある場合、ステアリングホイールの操舵性の低下を防止するため、このような樹脂の盛り上がり部にラックバー20の背面22が接触しないように、ラックバー20の軸心(ラックバー20の背面22のYZ断面の曲率中心)Oからの2つの円弧面33A、33Bの曲率中心OA,OBのオフセット量rを大きくする必要があるが、このようにすると、今度は、ラックバー20の背面22とラックガイドシート32の摺動面33の両縁部との隙間が広がり、ラックバー20の揺動防止が困難になる。これに対して、本実施の形態においては、上述したように、ラックバー20の摺動面33における樹脂の盛り上がり部の形成が防止されるため、ラックバー20の軸心Oからの2つの円弧面33A、33Bの曲率中心OA、OBのオフセット量rを、例えば1mm以下まで小さくすることができる。これにより、ステアリングホイールの操作により往復移動するラックバー20の揺動が2つの円弧面33A、33Bによって確実に抑制され、ピニオンギア11とラックギア21とを安定に噛み合わせることができるため、異音の発生を防止するとともに、ステアリングホイールの操舵性をより向上させることができる。
In addition, when there is a possibility that a resin bulge portion is formed in the
以上、本発明の一実施の形態について説明した。 The embodiment of the present invention has been described above.
このように、本実施の形態によれば、ギア機構1において、樹脂3231および金属3241が適当な割合で露出した樹脂層323の表面を、ラックバー20の背面22を摺動可能に支持する摺動面33として機能させているため、多孔質焼結金属層の全面を樹脂層で被覆した場合と同様な、摺動面33の低摩擦抵抗性を維持しつつ、樹脂層で多孔質焼結金属層の全面を被覆した場合よりも摺動面33の耐摩耗性を向上させることができる。これにより、ラックバー20のスムーズな往復移動が持続し、長期にわたり、ドライバーがステアリングホイールを円滑に操舵することができるとともに、コイルスプリング40の反動によるラックバー20のがたつきの発生を防止し、ピニオンギア11の歯とラックギア21の歯との間で異音が生じるのを防止することができる。
As described above, according to the present embodiment, in the
このような摺動面33を有するラックガイドシート32は、例えば、金属板321と、金属板321の一方の面上に積層された金属3241の焼結により形成された多孔質焼結金属層324と、多孔質焼結金属層324内の孔隙に充填された樹脂3231により形成され、多孔質焼結金属層324の表面の一部を被覆する樹脂層323を有する複層シート材のプレス成形加工によって作製することができる。ここで用いる複層シート材の多孔質焼結金属層324上全体には、プレス成形加工中に厚さにばらつきを生じる可能性のある樹脂層が形成されていないため、ラックガイドシート32が、絞り加工により形成されるボス部34等の部位を有していても、予め定めた支持位置とは異なる位置でラックバー20の背面22に接触し得る樹脂の盛り上がり部がラックガイドシート32の摺動面33に形成されることがない。したがって、本来の支持位置でラックバー20を安定に支持することができるため、ステアリングホイールシステムに所期の操舵性能を発揮させることができる。
The
このように、樹脂の盛り上がり部とラックバー20の背面22との接触を避ける必要がないため、例えば、ラックバー20の背面22を線状または帯状領域で支持する2つの円弧面33A、33Bがラックガイドシート32の摺動面33に含まれている場合、ラックバー20の軸心Oからの2つの円弧面33A、33Bの曲率中心OA,OBのオフセット量rをより小さくすることができる。これにより、2つの円弧面33A、33Bでラックバー20の揺動を抑制することができるため、異音の発生を防止するとともに、ステアリングホイールの操舵性をより向上させることができる。
Thus, since it is not necessary to avoid contact between the resin bulge and the
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。 In addition, this invention is not limited to said embodiment, Many deformation | transformation are possible within the range of the summary.
例えば、本実施の形態においては、ラックバー20の背面22を支持するラックバー支持層322が、多孔質金属層324と、多孔質金属層324の金属3241が表面から分散露出するように多孔質金属層324を被覆する樹脂層323とを含んでいるが、必ずしも、このようにする必要はない。例えば、多孔質金属層324に代えて、網状に成形されたエキスパンドメタル、複数の貫通孔が形成されたパンチングメタル等、一方の面側から樹脂を充填可能な複数の空隙部を有する金属製のシート材を用いてもよい。
For example, in the present embodiment, the rack
また、本実施の形態においては、樹脂3231と金属3241との双方が適当な割合で露出した摺動面33を有するラックガイドシート32を金属製のベース部31の一方の端部31B側に固定しているが、このようなラックガイドシート32を用いず、ベース部31の溝部37の曲面状の内側面に樹脂と金属との双方を適当な割合で露出させることより、この溝部37の曲面状の内側面を摺動面として機能させてもよい。
Further, in the present embodiment, the
このような構造にするには、例えば、ベース部31を多孔質焼結金属により作成し、ベース部31の少なくとも溝部37の表層に樹脂が含浸するようにベース部31の溝部37の曲面状の内側面に樹脂をライニングし、これにより形成された樹脂の皮膜の表層を、ベース部31の金属が適当な割合で露出するまで機械加工等で除去すればよい。これにより、ベース部31の溝部37の表層に、ラックガイドシート32のラックバー支持層322と同様な構造のラックバー支持層(ベース部31の溝部37の内側面を形成する多孔質焼結金属と、この多孔質焼結金属の孔隙に充填され、ベース部31の溝部37の内側面(多孔質焼結金属の表面)の一部を被覆する樹脂とを含む層)が形成される。
In order to obtain such a structure, for example, the
または、ベース部31の溝部37の内側面全域に凹凸を形成しておき、この凹凸の反転形状を有する樹脂シートを、ベース部31側の凹部に樹脂シート側の凸部が入り込むようにベース部31の溝部37にはめ込んでから、ベース部31の金属が樹脂から適当な割合で露出するまで、樹脂シートから凸部以外の樹脂(ベース部31側の凹部に入り込んでいない部分の樹脂)を機械加工等で除去してもよい。
Alternatively, an unevenness is formed on the entire inner surface of the groove portion 37 of the
また、本実施の形態においては、ラックガイドシート32は、プレス成形加工により成形されるボス部34を有しているが、例えば、グリース等を充填するグリース溝等、プレス成形加工により成形される他の部位を有していてもよい。このようにラックガイドシート32がボス部34以外の部位を有している場合でも、プレス成形加工によりラックガイドシート32の摺動面33に樹脂の盛り上がり部が生じることはないため、ラックガイドシート32の摺動面33を精度よく成形することができる。
Further, in the present embodiment, the
また、ステアリング装置には、ピニオンギア11またはラックバー20の動きをモータでアシストするパワーステアリング機構が搭載されていてもよい。
The steering device may be equipped with a power steering mechanism that assists the movement of the pinion gear 11 or the
上記の実施の形態では車両のステアリング装置への適用例を挙げているが、本発明は、車両のステアリング装置に限らず、例えば光学機器のピント合わせ機構等、ラックアンドピニオン式のギア機構を利用している機器に広く適用することができる。 In the above embodiment, an example of application to a vehicle steering device is given. However, the present invention is not limited to a vehicle steering device, and a rack and pinion type gear mechanism such as a focusing mechanism of an optical device, for example, is used. It can be widely applied to the equipment that is used.
1:ラックアンドピニオン式のギア機構、 10:ピニオンシャフト、 11:ピニオンギア、 12:ピニオンシャフトの外周面、 13:ピニオンシャフトの端部、 20:ラックバー、 21:ラックギア、 22:ラックバーの背面、 30:ラックガイド、 31:ベース部、 32:ラックガイドシート、 33:摺動面33A、33B:円弧面、 34:ボス部、 35:スプリングガイド、 36:ベース部のシート固定用貫通穴、 37:ベース部の溝部、 38A:ベース部の底面、38B:ベース部の上面、 39:ベース部の外周面、 50:ベアリング、40:コイルスプリング、60:キャップ、 61:キャップの内側面、 62:キャップのネジ部、 70:ハウジング、 71:ラックケース部、 72:シリンダケース部、 73:ピニオンギア収容部、 74、75:開口、 76:シリンダケース部の開放端部、 77:シリンダケース部のネジ部、 78:シリンダケース部の内壁面、 80:弾性部材、 341:ボスの縁周り領域、 351:スプリングガイドの底面、 391:ベース部の外周面の溝、 321:金属板、 322:ラックバー支持層、 323:樹脂層、 324:多孔質焼結金属層、 325:ラックバー支持層の表面、 326:ラックガイドシートの裏面、 3231:樹脂、 3241:金属 1: rack and pinion gear mechanism, 10: pinion shaft, 11: pinion gear, 12: outer peripheral surface of pinion shaft, 13: end of pinion shaft, 20: rack bar, 21: rack gear, 22: rack bar Back side, 30: Rack guide, 31: Base part, 32: Rack guide sheet, 33: Sliding surface 33A, 33B: Arc surface, 34: Boss part, 35: Spring guide, 36: Through hole for fixing base part to sheet 37: groove portion of the base portion, 38A: bottom surface of the base portion, 38B: upper surface of the base portion, 39: outer peripheral surface of the base portion, 50: bearing, 40: coil spring, 60: cap, 61: inner surface of the cap, 62: Screw part of cap, 70: Housing, 71: Rack case part, 72: Cylinder case 73, pinion gear housing part, 74, 75: opening, 76: open end part of cylinder case part, 77: screw part of cylinder case part, 78: inner wall surface of cylinder case part, 80: elastic member, 341: Boss peripheral area, 351: bottom surface of spring guide, 391: groove on outer peripheral surface of base portion, 321: metal plate, 322: rack bar support layer, 323: resin layer, 324: porous sintered metal layer, 325 : Front surface of rack bar support layer, 326: Back surface of rack guide sheet, 3231: Resin, 3241: Metal
Claims (8)
複数の空隙部を有する金属と、当該金属の空隙部に充填された樹脂と、を含むガイドバー支持層を備え、
当該ガイドバー支持層は、前記金属と前記樹脂とが混在して露出した表面を、前記ラックバーを当該ラックバーの軸心方向に摺動可能に支持する摺動面として有する
ことを特徴とするラックガイド。 A rack bar formed with a rack gear that meshes with the pinion gear is slidably supported from the opposite side of the rack gear, and the rack bar that moves according to the rotation of the pinion gear is guided in the axial direction of the rack bar. A rack guide,
A guide bar support layer including a metal having a plurality of voids and a resin filled in the voids of the metal,
The guide bar support layer has a surface exposed by mixing the metal and the resin as a sliding surface that supports the rack bar so as to be slidable in the axial direction of the rack bar. Rack guide.
前記ガイドバー支持層は、前記複数の空隙部を含む多孔質金属を前記金属として有する
ことを特徴とするラックガイド。 The rack guide according to claim 1,
The rack guide according to claim 1, wherein the guide bar support layer includes a porous metal including the plurality of gaps as the metal.
金属板と、前記金属板の一方の面に形成され、前記金属板とは反対側に前記摺動面を有する前記ガイドバー支持層と、を有するラックガイドシートを備え、
前記ガイドバー支持層は、
前記多孔質金属により前記金属板の一方の面に形成された多孔質焼結金属層を含み、
前記多孔質焼結金属の複数の空隙部に充填された前記樹脂は、当該樹脂と当該樹脂から露出する前記多孔質金属とから前記摺動面が形成されるように、前記多孔質焼結金属層の表面の一部を被覆する
ことを特徴とするラックガイド。 The rack guide according to claim 2, wherein
A rack guide sheet having a metal plate and the guide bar support layer formed on one surface of the metal plate and having the sliding surface on the opposite side of the metal plate,
The guide bar support layer is
A porous sintered metal layer formed on one surface of the metal plate by the porous metal;
The resin filled in the plurality of voids of the porous sintered metal is formed so that the sliding surface is formed from the resin and the porous metal exposed from the resin. A rack guide that covers a part of the surface of the layer.
前記ガイドバー支持層は、前記金属として、前記複数の空隙部を形成するエキスパンドメタル、または、前記複数の空隙部が形成されたパンチングメタルを有する
ことを特徴とするラックガイド。 The rack guide according to claim 1,
The rack guide, wherein the guide bar support layer includes, as the metal, an expanded metal that forms the plurality of gaps or a punching metal in which the plurality of gaps are formed.
前記摺動面は、前記ラックバーの軸心に沿った領域で前記ラックバーを支持する2つの円弧面を含む
ことを特徴とするラックガイド。 The rack guide according to any one of claims 1 to 4,
The rack guide according to claim 1, wherein the sliding surface includes two arcuate surfaces that support the rack bar in a region along an axis of the rack bar.
前記ラックバーの外周面は、前記摺動面と摺動する円弧面を含み、
前記2つの円弧面により支持された前記ラックバーの軸心からの前記2つの円弧面の曲率中心のオフセット量は1mm以下である
ことを特徴とするラックガイド。 The rack guide according to claim 5, wherein
The outer peripheral surface of the rack bar includes an arc surface that slides with the sliding surface,
The rack guide, wherein an offset amount of the center of curvature of the two arc surfaces from the axis of the rack bar supported by the two arc surfaces is 1 mm or less.
前記ステアリングホイールの回転に応じて回転するピニオンギアと、
前記ピニオンギアとかみ合うラックギアが形成され、前記ピニオンギアと前記ラックギアとの噛み合いにより、前記ピニオンギアの回転に応じて往復移動して前記移動体の車輪の向きを変えるラックバーと、
前記ラックガイドシートの摺動面で、前記ラックバーを、当該ラックバーの軸心方向に摺動可能に支持する、請求項1ないし6のいずれか1項に記載のラックガイドと、
前記ピニオンギアに前記ラックギアを押し当てる方向に前記ラックを付勢する弾性体と、を備える
ことを特徴とするギア機構。 A gear mechanism that changes the traveling direction of the moving body according to the rotation of the steering wheel,
A pinion gear that rotates according to the rotation of the steering wheel;
A rack bar that meshes with the pinion gear, and a rack bar that reciprocates according to the rotation of the pinion gear and changes the direction of the wheels of the moving body by meshing the pinion gear and the rack gear;
The rack guide according to any one of claims 1 to 6, wherein the rack bar is slidably supported on the sliding surface of the rack guide sheet in the axial direction of the rack bar.
An elastic body that urges the rack in a direction in which the rack gear is pressed against the pinion gear.
前記ラックバーに対向する面に複数の凹部が形成された金属部材と、前記複数の凹部に対応する複数の凸部が形成された樹脂部材と、を、前記複数の凹部のそれぞれに、対応する前記凸がはめ込まれるように組み合わせ、前記樹脂部材を形成する樹脂から、前記金属部材を形成する金属が露出するように、前記樹脂部材から前記凸部以外の樹脂を除去して、前記樹脂と前記金属とが分散した前記摺動面を形成する
ことを特徴とするラックガイド製造方法。
A rack guide manufacturing method for manufacturing a rack guide having a sliding surface for guiding a rack bar formed with a rack gear meshing with a pinion gear in the axial direction of the rack bar,
A metal member having a plurality of recesses formed on a surface facing the rack bar and a resin member having a plurality of projections corresponding to the plurality of recesses correspond to each of the plurality of recesses. The resin and the resin are formed by removing the resin other than the protrusion from the resin member so that the metal forming the metal member is exposed from the resin forming the resin member in combination so that the protrusion is fitted. A method of manufacturing a rack guide, comprising forming the sliding surface in which metal is dispersed.
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