JP4934961B2 - ラックアンドピニオン式ステアリングギヤ装置 - Google Patents

ラックアンドピニオン式ステアリングギヤ装置 Download PDF

Info

Publication number
JP4934961B2
JP4934961B2 JP2004381293A JP2004381293A JP4934961B2 JP 4934961 B2 JP4934961 B2 JP 4934961B2 JP 2004381293 A JP2004381293 A JP 2004381293A JP 2004381293 A JP2004381293 A JP 2004381293A JP 4934961 B2 JP4934961 B2 JP 4934961B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rack
pinion
shaft
roller
steering gear
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2004381293A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2006182321A (ja
Inventor
星治 上野
一穂 力石
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
Priority to JP2004381293A priority Critical patent/JP4934961B2/ja
Priority to DE102005062034A priority patent/DE102005062034A1/de
Priority to GB0526380A priority patent/GB2421716B/en
Priority to US11/318,537 priority patent/US20060157294A1/en
Publication of JP2006182321A publication Critical patent/JP2006182321A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4934961B2 publication Critical patent/JP4934961B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/26—Racks
    • F16H55/28—Special devices for taking up backlash
    • F16H55/283—Special devices for taking up backlash using pressure yokes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D3/00—Steering gears
    • B62D3/02—Steering gears mechanical
    • B62D3/12—Steering gears mechanical of rack-and-pinion type
    • B62D3/123—Steering gears mechanical of rack-and-pinion type characterised by pressure yokes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/26—Racks
    • F16H55/28—Special devices for taking up backlash
    • F16H55/283—Special devices for taking up backlash using pressure yokes
    • F16H55/285—Special devices for taking up backlash using pressure yokes with rollers or balls to reduce friction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Description

本発明は、ラックアンドピニオン式ステアリングギヤ装置に関する。
車両用ラックアンドピニオン式ステアリングギヤ装置では、例えば、特許文献１に開示してあるように、ステアリングシャフトの出力軸のピニオンには、ラックが噛合してある。ラックガイドは、ラックの背面にローラをアジヤストカバーによって常時押し付けてある。ローラは、枢軸にニードル軸受を介して回転可能に軸支してある。アジヤストカバーは、バネを介してラックの背面にローラを押し付けてある。これによって、ピニオンとラックとの噛み合い部のバックラッシュを無くし、ラックが円滑に移動するようにしている。
すなわち、通常ラック背面をガイドでサポートすることでギヤのガタをなくし、噛合いを正常なものにしている。ラックガイドは滑りタイプが一般的だが、高効率を目的としたものでローラを用いた転がりタイプもある。
特開２００２−７９９４６号公報
従来のマニュアルステアリングギヤでは、ピニオンに入力されるトルクは、ドライバーの手入力のみであり、せいぜい１０Ｎｍ程度である。
これに対し、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）は、高出力化の傾向にあり、ＥＰＳと組み合わされて使用される場合、９０Ｎｍ以上のトルクが入力されることになる。
車載レイアウトの関係上、ラックガイドのサイズには、制限が生じる。そのため、ＥＰＳの高出力化に対し、同じ比率でラックガイドをサイズアップすることができない。
ところで、ギヤの噛合いによりラックには、下記の力が作用する。
・ギヤの圧力角により決定される離反力（Ｆα）
・ラック捩れ角により決定される横力（Ｆβ）
・横力（Ｆβ）によりラックには回転モーメント（Ｍβ）が生じるが、この回転モーメント（Ｍβ）を打ち消すための抗力（Ｆｒ）
これらの合力（Ｆ）は、ラックからラックガイドに作用する。
転がりタイプのラックガイドにおいて、この合力（Ｆ）の作用線がニードル軸受端部より「外側」を向いてしまうと、ＥＰＳにより高トルクが入力される場合には、ローラに、こじりが生じ、ローラの回転が安定しなくなり、効率が低下するといったことがある。
また、ニードル軸受には、大きなエッジロードが生じ、寿命も低下するといったこともある。
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、ＥＰＳと組み合わされて使用される場合に、転がりラックガイドを高効率であって長寿命化を図ることができる、ラックアンドピニオン式ステアリングギヤ装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明の請求項１に係るラックアンドピニオン式ステアリングギヤ装置は、
電動パワーステアリング装置と組み合わされたピニオン軸と、該ピニオン軸のピニオンと噛合するラックを備えハウジングに往復動可能に支持されたラック軸と、該ラック軸の前記ラックの背面側で該ハウジングに保持されたラックガイドとから成り、該ラックガイドは該ラック軸の前記ラックの背面に転がり接触するローラと、該ローラをニードル軸受を介して内嵌支持する枢軸とからなり、該枢軸は前記ラック軸の軸線と直交する方向に平行に延び両端が前記ラックガイドに支持されており、該ラック軸が前記ラックの背面側から前記ローラにより常時押圧されてなるラックアンドピニオン式ステアリングギヤ装置において、
前記ラックガイドの寸法に基づいて前記ピニオンと前記ラックとの間の圧力角及び前記ラックの捩れ角を調整することで前記ピニオンの入力トルクにより前記ラックを前記ピニオンから離反させる力と前記ピニオン軸と平行に前記ラックに作用する横力により決定される前記ラックにかかる荷重の作用線が、前記ローラを支持する前記ニードル軸受の内側に収まるように構成したことを特徴とする。
本発明によれば、ギヤの噛合いによる荷重の作用線がローラを支持するニードル軸受の「内側」に収まっていることから、ローラの倒れによるこじりがなくなり、効率がよくなる。また、ニードル軸受も、エッジロードが低減されるため、長寿命となる。
以下、本発明の実施の形態に係るラックアンドピニオン式ステアリングギヤ装置を図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るラックアンドピニオン式ステアリングギヤ装置の部分切欠き断面を含む正面図である。
図２は、図１に示したＡ−Ａ線に沿った断面を示す図である。
図３は、離反力（Ｆα）、横力（Ｆβ）、ラックローリングに対する抗力（Ｆｒ）を示す図である。
図４は、離反力（Ｆα）、横力（Ｆβ）、ラックローリングに対する抗力（Ｆｒ）の合力（Ｆ）の関係を示す図である。
図５は、ラック捩れ角（β）と作用線の角度（θ）の関係を示す図である。
本実施の形態では、図１に示すように、ラック軸１は、後述するピニオン１１に噛み合うラック２を有すると共に、その左右端には、タイロッド４を揺動自在に支持する球面継手３が固着してある。また、ラック軸１は、ハウジング５の両端に設けたラックブッシュ６により、摺動自在に支持してある。
図２に示すように、ギヤボックス５（ハウジング）には、ラック軸１のラック２に噛合するピニオン１１を有するピニオン軸１０が軸受１２及び１３により回転自在に支持してある。
転がりタイプのラックガイド２１は、ラック２の背面にローラ２２をアジヤストカバー２３によって常時押し付けてある。
すなわち、ローラ２２は、枢軸２４に、ニードル軸受２５を介して回転可能に軸支してある。なお、ニードル軸受２５は、ローラ２２の内径に圧入固定してあり、枢軸２４は、その両端をラックガイド２１に支持してある。アジヤストカバー２３は、皿バネ２６を介してラックガイド２１を弾性的に押圧して、ローラ２２をラック２の背面に押し付けることができるように、ギヤボックス５（ハウジング）に取付けてある。
以上から、ピニオン１１とラック２との噛み合い部のガタやバックラッシュを無くし、ラック２が円滑に移動するようになっている。なお、ラックガイド２１は、ピニオン１１が回転しラック２が摺動すると、ラック２を押圧しているローラ２２が回転することにより、ラック２の摺動抵抗を低減している。
ところで、図３又は図４に示すように、ギヤの噛合いによりラックには、下記の力が作用する。
・ギヤの圧力角により決定される離反力（Ｆα）
・ラック捩れ角により決定される横力（Ｆβ）
・横力（Ｆβ）によりラックには回転モーメント（Ｍβ）が生じるが、この回転モーメント（Ｍβ）を打ち消すための抗力（Ｆｒ）
これらの合力（Ｆ）は、ラックからラックガイドに作用する。
転がりタイプのラックガイド２１において、この合力（Ｆ）の作用線は、ニードル軸受２５の端部より「内側」に収まっていれば、ローラ２２の回転が安定する。
以上から、本実施の形態によれば、ギヤの噛合いによる荷重の作用線がローラ２２を支持するニードル軸受２５の「内側」に収まっていることから、ローラ２２の倒れによるこじりがなくなり、効率がよくなる。また、ニードル軸受２５も、エッジロードが低減されるため、長寿命となる。
なお、上述した荷重の作用線は、従来のように、ニードル軸受２５の端部より「外側」を向くと、ローラ２２にこじりが生じ、ローラ２２の回転が安定しなくなり効率が低下する。
また、実際の設計では、スペースの関係でラックガイド２１の寸法は、制約を受けることになる。そのため、ラックガイド２１の寸法により、ギヤ諸元（圧力角αと捩れ角β）を調整することで、上記の荷重の作用線を、ニードル軸受２５の「内側」に収める設計が望ましい。
さらに、実施の形態（図４）におけるラックガイド２１のレイアウトにおいて、ラックガイド２１の鉛直線とギヤ噛合い部⇔ニードル軸受２５とのなす角θは、１４°である。
図５に、ラック捩れ角（β）と作用線の角度（θ）の関係を示す。図５から、例えば、 圧力角を２０°とした場合、ラック捩れ角は、５．９°以下に設定するのが望ましいことが分かる。
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。
本発明の実施の形態に係るラックアンドピニオン式ステアリングギヤ装置の部分切欠き断面を含む正面図である。 図１に示したＡ−Ａ線に沿った断面を示す図である。 離反力（Ｆα）、横力（Ｆβ）、ラックローリングに対する抗力（Ｆｒ）を示す図である。 離反力（Ｆα）、横力（Ｆβ）、ラックローリングに対する抗力（Ｆｒ）の合力（Ｆ）の関係を示す図である。 ラック捩れ角（β）と作用線の角度（θ）の関係を示す図である。
符号の説明
１ ラック軸
２ ラック
３ 球面継手
４ タイロッド
５ ギヤボックス（ハウジング）
６ ラックブッシュ
１０ ピニオン軸
１１ ピニオン
１２ 軸受
２１ ラックガイド
２２ ローラ
２３ アジヤストカバー
２４ 枢軸
２５ ニードル軸受
２６ 皿バネ

Claims (1)

  1. 電動パワーステアリング装置と組み合わされたピニオン軸と、該ピニオン軸のピニオンと噛合するラックを備えハウジングに往復動可能に支持されたラック軸と、該ラック軸の前記ラックの背面側で該ハウジングに保持されたラックガイドとから成り、該ラックガイドは該ラック軸の前記ラックの背面に転がり接触するローラと、該ローラをニードル軸受を介して内嵌支持する枢軸とからなり、該枢軸は前記ラック軸の軸線と直交する方向に平行に延び両端が前記ラックガイドに支持されており、該ラック軸が前記ラックの背面側から前記ローラにより常時押圧されてなるラックアンドピニオン式ステアリングギヤ装置において、
    前記ラックガイドの寸法に基づいて前記ピニオンと前記ラックとの間の圧力角及び前記ラックの捩れ角を調整することで前記ピニオンの入力トルクにより前記ラックを前記ピニオンから離反させる力と前記ピニオン軸と平行に前記ラックに作用する横力により決定される前記ラックにかかる荷重の作用線が、前記ローラを支持する前記ニードル軸受の内側に収まるように構成したことを特徴とするラックアンドピニオン式ステアリングギヤ装置。
JP2004381293A 2004-12-28 2004-12-28 ラックアンドピニオン式ステアリングギヤ装置 Active JP4934961B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004381293A JP4934961B2 (ja) 2004-12-28 2004-12-28 ラックアンドピニオン式ステアリングギヤ装置
DE102005062034A DE102005062034A1 (de) 2004-12-28 2005-12-23 Zahnstangen-Lenkgetriebe
GB0526380A GB2421716B (en) 2004-12-28 2005-12-23 Rack and pinion type steering gear
US11/318,537 US20060157294A1 (en) 2004-12-28 2005-12-28 Rack and pinion type steering gear

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004381293A JP4934961B2 (ja) 2004-12-28 2004-12-28 ラックアンドピニオン式ステアリングギヤ装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006182321A JP2006182321A (ja) 2006-07-13
JP4934961B2 true JP4934961B2 (ja) 2012-05-23

Family

ID=35841187

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004381293A Active JP4934961B2 (ja) 2004-12-28 2004-12-28 ラックアンドピニオン式ステアリングギヤ装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20060157294A1 (ja)
JP (1) JP4934961B2 (ja)
DE (1) DE102005062034A1 (ja)
GB (1) GB2421716B (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007112240A (ja) 2005-10-19 2007-05-10 Nsk Ltd 電動式パワーステアリング装置
DE102006043578A1 (de) * 2006-09-16 2008-03-27 Zf Lenksysteme Gmbh Vorrichtung zum Andrücken einer Zahnstange an ein mit der Zahnstange in Eingriff stehendes Ritzel
JP5273460B2 (ja) * 2008-11-28 2013-08-28 株式会社ジェイテクト 操舵機構の設計方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5631551A (en) * 1979-08-20 1981-03-30 Honda Motor Co Ltd Combination mechanism of rack and pinion
US5058448A (en) * 1988-10-27 1991-10-22 Koyo Seiko Co., Ltd. Rack and pinion steering device
JPH0426176A (ja) * 1990-05-21 1992-01-29 Mitsubishi Electric Corp エキシマレーザの出力制御方法
US5303793A (en) * 1991-06-26 1994-04-19 Toyoda Koki Kabushiki Kaisha Steering apparatus
JPH05310138A (ja) * 1992-05-06 1993-11-22 Nippondenso Co Ltd 車両の操舵機構
JP2904329B2 (ja) * 1993-12-17 1999-06-14 本田技研工業株式会社 ステアリング装置
JPH09137829A (ja) * 1995-11-13 1997-05-27 Nippon Seiko Kk ころ軸受用ころ
JP4139019B2 (ja) * 1999-10-06 2008-08-27 本田技研工業株式会社 電動パワーステアリング装置
JP2003160053A (ja) * 2001-11-28 2003-06-03 Toyoda Mach Works Ltd 電気式動力舵取装置
JP2004001679A (ja) * 2001-12-03 2004-01-08 Nsk Ltd 電動式パワーステアリング装置
EP1382950B1 (en) * 2002-07-10 2006-07-26 JTEKT Corporation Torque sensor
JP2004075000A (ja) * 2002-08-22 2004-03-11 Nsk Ltd ステアリング装置
AU2003242156A1 (en) * 2002-12-03 2004-06-23 Nsk Ltd. Electric power steering device
JP4389616B2 (ja) * 2004-03-15 2009-12-24 日本精工株式会社 電動式パワーステアリング装置

Also Published As

Publication number Publication date
GB2421716B (en) 2007-03-14
JP2006182321A (ja) 2006-07-13
GB2421716A (en) 2006-07-05
US20060157294A1 (en) 2006-07-20
GB0526380D0 (en) 2006-02-08
DE102005062034A1 (de) 2006-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5207067B2 (ja) 可変剛性スタビライザ装置
EP3274241B1 (en) A gearbox assembly for an electric power steering assembly
WO2012157605A1 (ja) ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニット
US10655729B2 (en) Gearbox assembly for an electric power steering assembly
JP4984607B2 (ja) ステアリング装置
EP3274242B1 (en) A gearbox assembly for an electric power steering assembly
JPWO2006070889A1 (ja) 電動パワーステアリング装置
JP4013132B2 (ja) 電動パワーステアリング装置
JP5984010B2 (ja) ステアリング装置
JP4934961B2 (ja) ラックアンドピニオン式ステアリングギヤ装置
JP5001519B2 (ja) ステアリング装置
JP4622638B2 (ja) ラックピニオン式ステアリングギヤ
JP2009073381A (ja) 電動パワーステアリング装置
JP2004161117A (ja) 操舵機構
JP2010058599A (ja) ラック軸支持装置および車両用操舵装置
JP4212448B2 (ja) 電動パワーステアリング装置
JPH1143056A (ja) 電動式パワーステアリング装置におけるトルクリミッター介装部の歯車取付け構造
JP7358766B2 (ja) ウォーム減速機
JP2018194147A (ja) ウォーム減速機
JP6697804B2 (ja) ステアリングシャフト
JP2010132060A (ja) 電動パワーステアリング装置
JP2007001511A (ja) ステアリング装置
JP2005212559A (ja) 電動パワーステアリング装置
JP2018204632A (ja) ウォーム減速機
JP5434148B2 (ja) 電動パワーステアリング装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20071212

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100525

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100723

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101221

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110218

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110607

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110714

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120124

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120206

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150302

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4934961

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250