JP2005014736A - Steering device and electric power steering device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steering device and an electric power steering device capable of restraining rotation of a rack shaft while reducing friction. <P>SOLUTION: In the steering device provided with a pinion shaft 2 and the rack shaft 1 engaged to each other and a support yoke 3 slidably supporting the rack shaft 1, the rack shaft 1 has a portion of which cross section shape along the direction perpendicular to the axial direction of the rack shaft 1 is a V-shape on an opposite side of the engaged portion with the pinion shaft 2, respective sides of the V-shape are in a shape of a recessed arc, the support yoke 3 has two portions of which cross section along the direction perpendicular to the axial direction of the rack shaft 1 is a protruding arc shape abutting with the recessed arc shape of the rack shaft 1, and a radius of the recessed arc of the rack shaft 1 is larger than a radius of the protruding arc of the support yoke 3. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラック歯とピニオンとの噛合い状態を高精度で維持することができるステアリング装置及び電動パワーステアリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
昨今の自動車用ステアリング装置においては、ラックアシスト式のパワーステアリング装置が良く用いられている。ラックアシスト式のパワーステアリング装置では、電動モータの回転によりボールねじが回転するのに伴って、該ボールねじに螺合しているラック軸に回転変位(以下、ラックツイストという)が生じ、ラック歯とピニオンとの噛合い部分が破損するおそれがあった。したがって、ラック軸をピニオン軸側へ押し付けることによってラック軸の回転を止めるように、ラック軸の背面、すなわちラック歯とピニオンとの噛合い部分の反対側部分におけるラック軸の軸方向と垂直な方向の断面形状をV字形状とし、それに対応してラック軸を支持する側のラック軸の軸方向と垂直な方向の断面形状をV字形状としてラック軸を支持するサポートヨークを設けている。
【0003】
しかし、ラック軸の背面における軸方向と垂直な方向の断面形状がV字形状である場合には、ラック軸とサポートヨークとが面接触することから、フリクションが過大となり、特に負荷が大きい。ラックツイストが生じた場合においては、ラック軸とサポートヨークとが線接触することから、この接触部分に加わる圧力が増大し、磨耗が増大する原因となるという問題点があった。
【0004】
かかる問題点を解決するために、例えば(特許文献1)、(特許文献2)、(特許文献3)、及び(特許文献4)においては、ラック軸側における略V字形状の各辺が凸円弧形状を有し、対応する部分において、ラック軸の軸方向と垂直な方向の断面形状が凹円弧形状をなす部分を2つ有するサポートヨークを回転止めとして設けているステアリング装置が開示されている。
【0005】
このようにすることで、ラック軸とサポートヨークの接触面積が大きくなることがなく、同時にラック軸の回転を抑止する機能を損なうことのないステアリング装置及び電動パワーステアリング装置を提供することができる。
【0006】
【特許文献1】
特開2001−18812号公報
【特許文献2】
特開2001−10510号公報
【特許文献3】
特開2002−87289号公報
【特許文献4】
特開2001−151132号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、(特許文献1)ないし(特許文献4)に開示されている構造は、サポートヨークによる圧接摩擦力によってラック軸の回転を抑制しようとするものであり、完全にはラック軸の回転を止めることができない。したがって、ラックツイストによるラック歯とピニオンの噛合い抵抗の増加、又は歯面の偏磨耗等の支障が生じるおそれがあるという問題点があった。
【0008】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、フリクションを低減させつつ、ラック軸の回転を抑止することができ、ラックツイストによるラック歯とピニオンの噛合い抵抗の増加、又は歯面の偏磨耗等の支障の発生を低減することができるステアリング装置及び電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために第1発明に係るステアリング装置は、相互に噛み合うピニオン軸及びラック軸と、前記ラック軸を摺動可能に支持するサポートヨークとを備えるステアリング装置において、前記ラック軸は、前記ピニオン軸との噛合い部分の反対側に、前記ラック軸の軸方向と垂直な方向の断面形状が略V字形状である部分を有し、略V字形状の各辺が凹円弧形状をなし、前記サポートヨークは、前記ラック軸の軸方向と垂直な方向の断面形状が、前記ラック軸の凹円弧形状と接する凸円弧形状をなす2つの部分を有し、前記ラック軸における凹円弧の半径が前記サポートヨークにおける凸円弧の半径よりも大きいことを特徴とする。
【0010】
第1発明に係るステアリング装置では、ラック軸及びサポートヨークにおける両円弧の半径が相違することによってラック軸とサポートヨークとを線接触させることができるとともに、ラック軸側における凹円弧の半径がサポートヨーク側における凸円弧の半径よりも大きいことから、ラック軸に回転モーメントが生じた場合であっても、ラック軸の回転を確実に抑止することができ、ラックツイストによるラック歯とピニオンの噛合い抵抗の増加、又は歯面の偏磨耗等を低減することが可能となる。
【0011】
また、第2発明に係るステアリング装置は、第1発明において、前記ラック軸における2つの凹円弧の中心と、前記サポートヨーク及び前記ラック軸が接合する2つの接合する部分とをそれぞれ結んだ2つの直線の交点が、前記ラック軸に回転モーメントが生じた場合の回転中心と相違することを特徴とする。
【0012】
第2発明に係るステアリング装置では、ラック軸に回転モーメントが生じた場合であっても、ラック軸の回転半径が、2つの凹円弧の中心と、サポートヨークとラック軸との接合部とで定まる物理的な回転半径と相違することにより、両半径が一致している場合と異なり機構的に回転できない。なぜなら、両半径と中心間間隔とで形成される三角形が一意に定まるからである。したがって、確実にラック軸の回転を抑止することができ、ラックツイストによるラック歯とピニオンの噛合い抵抗の増加、又は歯面の偏磨耗等を低減することが可能となる。
【0013】
次に、上記目的を達成するために第3発明に係る電動パワーステアリング装置は、電動モータと、相互に噛み合うピニオン軸及びラック軸と、前記ラック軸を摺動可能に支持するサポートヨークとを備え、前記電動モータの回転を直線運動に変換して前記ラック軸に伝達するボールねじ機構を備える電動パワーステアリング装置において、前記ラック軸は、前記ピニオン軸との噛合い部分の反対側に、前記ラック軸の軸方向と垂直な方向の断面形状が略V字形状である部分を有し、略V字形状の各辺が凸円弧形状をなし、前記サポートヨークは、前記ラック軸の軸方向と垂直な方向の断面形状が、前記ラック軸の凸円弧形状と接する凹円弧形状をなす2つの部分を有し、前記サポートヨークにおける凹円弧の半径が前記ラック軸における凸円弧の半径よりも大きく、前記ラック軸における凸円弧の中心が前記ラック軸に回転モーメントが生じた場合の回転中心と相違することを特徴とする。
【0014】
第3発明に係る電動パワーステアリング装置では、ラック軸及びサポートヨークにおける両円弧の半径が相違することによってラック軸とサポートヨークとを線接触させることができるとともに、サポートヨーク側における凹円弧の半径がラック軸側における凸円弧の半径よりも大きく、前記ラック軸における凸円弧形状の中心が前記ラック軸に回転モーメントが生じた場合の回転中心と相違することから、ラック軸に回転モーメントが生じた場合であってもラック軸の回転半径がラック軸側におけると凸円弧の半径よりも長く、ラック軸の回転を機構的に抑止することができ、ラックツイストによるラック歯とピニオンの噛合い抵抗の増加、又は歯面の偏磨耗等を低減することが可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
【0016】
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1に係るステアリング装置の概略構成を示す自動車の側面から見た側面断面図である。図1に示すように、ピニオン軸2は上下方向に配置されており、拡径された下半部にピニオン20が一体形成され、ピニオン20の下側及び上側に配置されている一対の玉軸受け21、22により、筒型のピニオンハウジングHの内部に支持されている。
【0017】
ピニオン軸2はピニオンハウジングHから上側に突出しており、斯かる突出部分が、模式的に図示されているステアリングホイールSに連結されている。
【0018】
ピニオンハウジングHの中途部分には、筒型のハウジングHが自動車の左右方向に軸を有するよう横置きされており、ハウジングHの内部に、ラック軸1が、ハウジングHの軸方向に摺動自在に支持されている。
【0019】
ラック軸1には、ピニオンハウジングHとハウジングHとの交叉部においてピニオン20と噛合うラック歯10が形成されている。ラック軸1は、ハウジングHにおける自動車の左右端から突出している。斯かる突出部分に、自動車の左右の車輪がそれぞれ連結されている。
【0020】
また、ハウジングHは、ハウジングHと一体的に設けられた筒型のヨークハウジングHを備えている。該ヨークハウジングHは、ハウジングH、ピニオンハウジングHのそれぞれと略直交する方向であり、かつラック歯10とピニオン20との噛合い部分と反対方向に突出するように設けられている。ヨークハウジングHは、自動車の前後方向にハウジングH内に連通する円形断面を有する保持孔30を有し、該保持孔30によって、円柱形状を有するサポートヨーク3が、自動車の前後方向に摺動可能に保持されている。
【0021】
サポートヨーク3は、保持孔30に挿入されており、自動車の前側に配置されている押しバネ34の弾性力によって、ラック軸1の方向へ押圧され、ラック軸1を支持している。該押しバネ34は、ロックナット33により固定されている支持キャップ32とサポートヨーク3との間に設けられている。
【0022】
図2は本発明の実施の形態1に係るステアリング装置におけるラック軸1とピニオン軸2との噛合い部分近傍について、ラック軸1の軸方向と垂直な方向の断面を示す拡大断面図である。図2に示すように、サポートヨーク3は、ラック軸1をラック歯10とピニオン20との噛合い部分の反対方向から押圧し、該噛合い部分に予圧を付与しつつラック軸1を摺動可能に支持する。なお、予圧の調整は、ロックナット33の締め付けにより支持キャップ32の位置を変えることにより行うことができる。
【0023】
ラック軸1の背面側、すなわちラック歯10とピニオン20との噛合い部分の反対側部分には、ラック軸1の軸方向と垂直な方向の断面形状が略V字形状であり、かつ略V字形状の2辺がそれぞれ円弧形状を有する凹面が形成されている。
【0024】
斯かる形状に対応するように、ラック軸1を支持するサポートヨーク3の先端部には、ラック軸1の軸方向と垂直な方向の断面形状が円弧形状である2つの凸面が、ラック軸1における凹面と接するように設けられ、ラック受けシート4が被着されている。該ラック受けシート4は、耐摩耗性に優れ、低摩擦係数を有する材質による薄膜シートで構成されており、例えばPTFE等の合成樹脂製のコーティング膜を基材となる金属板の一面に形成した金属製のシート、又は炭素繊維強化ポリアセタノール(POM)等の合成樹脂製のシート等を用いる。なお、材質については、特にこれらに限定されるものではない。
【0025】
ラック軸1の背面側における2つの円弧の半径は、サポートヨーク3の先端部における2つの円弧の半径よりも大きな値を有する。このように両円弧の半径を相違させることで、ラック軸1とサポートヨーク3とを面接触ではなく、線接触させることができ、両者のフリクションを低減させることができ、ラック軸1の背面側における2つの円弧の半径を、サポートヨーク3の先端部における2つの円弧の半径よりも大きな値とすることにより、ラック軸に回転モーメントが生じた場合であってもラック軸の回転半径を機構的に維持することができず、ラック軸1が回転することを確実に抑止することが可能となる。
【0026】
図3に、本発明の実施の形態1に係るステアリング装置における円弧の半径の関係を示す。図3に示すように、サポートヨーク3は、押しバネ等による弾性力によりラック受けシート4を介してラック軸1の背面に押し付けられ、ラック軸1をピニオン軸2に向けて押圧する。そして、ラック軸1の背面側における2つの円弧の半径Rが、サポートヨーク3の先端部における2つの円弧の半径Rよりも大きいことから、ラック軸1とサポートヨーク3とは当接点Pにおいて線接触する。
【0027】
加えて、ラック軸1の回転をより効果的に抑止するために、ラック軸1の背面側における2つの円弧の中心O、サポートヨーク3の先端部における2つの円弧の中心O、及びラック軸1とサポートヨーク3との当接点Pを結ぶ2本の直線の交点Oがラック軸1の回転中心Oと一致しないように配置する。
【0028】
このようにすることで、例えばラック軸1にOを中心とした図中時計回りの回転モーメントが生じた場合であっても、当接点Pにおいてラック軸1の背面の動きがサポートヨーク3により規制され、ラック軸1の回転半径が、2つの凹円弧の中心と、サポートヨーク3とラック軸1との接合部とで定まる物理的な回転半径と相違することにより、両半径が一致している場合と異なり機構的に回転できない。なぜなら、両半径と中心間間隔とで形成される三角形OPが一意に定まるからである。したがって、ピニオン軸2に対してラック軸1が傾くことがなく、ラックツイストが生じることがないことから、ラック歯10とピニオン20の噛合いを高い精度で維持することが可能となる。ラック軸1にOを中心とした図中反時計回りの回転モーメントが生じた場合についても同様の効果が期待できる。
【0029】
(実施の形態2)
次に本発明の実施の形態2に係る電動パワーステアリング装置について、図面を参照しながら説明する。図4は本発明の実施の形態2に係る電動パワーステアリング装置におけるラック軸1とピニオン軸2との噛合い部分近傍について、ラック軸1の軸方向と垂直な方向の断面を示す拡大断面図である。図4に示すように、サポートヨーク3は、実施の形態1と同様に、ラック軸1をラック歯10とピニオン20との噛合い部分の反対方向から押圧し、当該噛合い部分に予圧を付与しつつラック軸1を摺動可能に支持している。
【0030】
そして、ラック軸1の背面側、すなわちラック歯10とピニオン20との噛合い部分の反対側の部分には、ラック軸1の軸方向と垂直な方向の断面形状が略V字形状であり、かつ略V字形状の2辺が円弧形状を有する凸面が形成されている。
【0031】
斯かる形状に対応するように、ラック軸1を支持するサポートヨーク3の先端部には、ラック軸1の軸方向と垂直な方向の断面形状が円弧形状である2つの凹面が、ラック軸1における凸面と接するように設けられ、ラック受けシート4が被着されている。当該ラック受けシート4に要求される性質及び材質については、実施の形態1と同様である。
【0032】
また、サポートヨーク3の先端部における2つの円弧の半径は、ラック軸1の背面側における2つの円弧の半径よりも大きな値を有する。このように円弧の半径を相違させることで、ラック軸1とサポートヨーク3とを面接触ではなく、線接触させることができ、両者のフリクションを低減させることができ、サポートヨーク3の先端部における2つの円弧の半径を、ラック軸1の背面側における2つの円弧の半径よりも大きな値とすることにより、ラック軸に回転モーメントが生じた場合であってもラック軸の回転半径を機構的に維持することができず、ラック軸1が回転することを確実に抑止することが可能となる。
【0033】
図5に、本発明の実施の形態2に係る電動パワーステアリング装置における円弧の半径の関係を示す。図5に示すように、サポートヨーク3は、押しバネ等による弾性力によりラック受けシート4を介してラック軸1の背面に押し付けられ、ラック軸1をピニオン軸2に向けて押圧する。そして、サポートヨーク3の先端部における2つの円弧の半径Rが、ラック軸1の背面側における2つの円弧の半径Rよりも大きいことから、ラック軸1とサポートヨーク3とは当接点Pにおいて線接触する。
【0034】
そして、ラック軸1の回転をより効果的に抑止するために、ラック軸1の背面側における2つの円弧の中心O、サポートヨーク3の先端部における2つの円弧の中心O、及びラック軸1とサポートヨーク3との当接点Pを結ぶ2本の直線の交点Oがラック軸1の回転中心Oと一致しないように配置する。
【0035】
このようにすることで、例えばラック軸1にOを中心とした図中時計回りの回転モーメントが生じた場合であっても、当接点Pにおいてラック軸1の背面の動きがサポートヨーク3により規制され、ラック軸1は回転運動を行うことができない。したがって、ピニオン軸2に対してラック軸1が傾くことがなく、ラックツイストが生じることがないことから、ラック歯10とピニオン20の噛合いを高い精度で維持することが可能となる。ラック軸1にOを中心とした図中反時計回りの回転モーメントが生じた場合についても同様の効果が期待できる。
【0036】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明によれば、ラック軸とサポートヨークとの当接面におけるラック軸の軸方向と垂直な方向の断面形状の円弧半径が相違することによってラック軸とサポートヨークとを線接触させることができるとともに、ラック軸の回転を確実に抑止することができ、ラックツイストによるラック歯とピニオンの噛合い抵抗の増加、又は歯面の偏磨耗等の発生を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係るステアリング装置の概略構成を示す側面断面図である。
【図2】本発明の実施の形態1に係るステアリング装置におけるラック軸とピニオン軸2との噛合い部分近傍について、ラック軸の軸方向と垂直な方向の断面を示す拡大断面図である。
【図3】本発明の実施の形態1に係るステアリング装置における円弧半径の関係を示す説明図である。
【図4】本発明の実施の形態2に係る電動パワーステアリング装置におけるラック軸とピニオン軸との噛合い部分近傍について、ラック軸の軸方向と垂直な方向の断面を示す拡大断面図である。
【図5】本発明の実施の形態2に係る電動パワーステアリング装置における円弧半径の関係を示す説明図である。
【符号の説明】
1 ラック軸
2 ピニオン軸
3 サポートヨーク
4 ラック受けシート
10 ラック歯
20 ピニオン
ラック軸1の背面側における2つの円弧の中心
サポートヨーク3の先端部における2つの円弧の中心
当接点Pを結ぶ2本の直線の交点
ラック軸1の回転中心
P ラック軸1とサポートヨーク3との当接点
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a steering device and an electric power steering device that can maintain the meshing state of a rack tooth and a pinion with high accuracy.
[0002]
[Prior art]
In recent automobile steering devices, rack assist type power steering devices are often used. In the rack assist type power steering device, as the ball screw rotates due to the rotation of the electric motor, a rotational displacement (hereinafter referred to as a rack twist) is generated in the rack shaft that is screwed to the ball screw. There was a possibility that the meshing part of the pinion and the pinion might be damaged. Therefore, a direction perpendicular to the axial direction of the rack shaft on the back surface of the rack shaft, that is, the portion opposite to the meshing portion of the rack teeth and the pinion so as to stop the rotation of the rack shaft by pressing the rack shaft toward the pinion shaft. A support yoke for supporting the rack shaft is provided with a V-shaped cross-sectional shape and a V-shaped cross-sectional shape perpendicular to the axial direction of the rack shaft on the side supporting the rack shaft.
[0003]
However, when the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the axial direction on the back surface of the rack shaft is V-shaped, the rack shaft and the support yoke are in surface contact with each other, resulting in excessive friction and particularly heavy load. When the rack twist is generated, the rack shaft and the support yoke are in line contact with each other. Therefore, there is a problem that the pressure applied to the contact portion increases and wear increases.
[0004]
In order to solve such a problem, for example, in (Patent Literature 1), (Patent Literature 2), (Patent Literature 3), and (Patent Literature 4), each side of the substantially V-shape on the rack shaft side is convex. A steering device is disclosed that has a circular arc shape and a support yoke having two portions in which the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the axial direction of the rack shaft forms a concave arc shape at a corresponding portion as a rotation stopper. .
[0005]
By doing so, it is possible to provide a steering device and an electric power steering device that do not increase the contact area between the rack shaft and the support yoke and at the same time do not impair the function of suppressing the rotation of the rack shaft.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2001-18812 A [Patent Document 2]
JP 2001-10510 A [Patent Document 3]
JP 2002-87289 A [Patent Document 4]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-151132
[Problems to be solved by the invention]
However, the structures disclosed in (Patent Document 1) to (Patent Document 4) attempt to suppress the rotation of the rack shaft by the pressure frictional force by the support yoke, and completely stop the rotation of the rack shaft. I can't. Therefore, there has been a problem that there is a possibility that troubles such as an increase in the meshing resistance between the rack teeth and the pinion due to the rack twist, or uneven wear of the tooth surface may occur.
[0008]
The present invention has been made in view of such circumstances, and can reduce the rotation of the rack shaft while reducing the friction, increase the meshing resistance between the rack teeth and the pinion due to the rack twist, or the tooth surface. An object of the present invention is to provide a steering device and an electric power steering device that can reduce the occurrence of troubles such as uneven wear.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a steering apparatus according to a first invention includes a pinion shaft and a rack shaft that mesh with each other, and a support yoke that slidably supports the rack shaft, wherein the rack shaft includes: On the opposite side of the meshing portion with the pinion shaft, there is a portion having a substantially V-shaped cross section in a direction perpendicular to the axial direction of the rack shaft, and each side of the substantially V-shaped has a concave arc shape. None, the support yoke has two portions in which a cross-sectional shape in a direction perpendicular to the axial direction of the rack shaft forms a convex arc shape in contact with the concave arc shape of the rack shaft, The radius is larger than the radius of the convex arc in the support yoke.
[0010]
In the steering device according to the first aspect of the present invention, the rack shaft and the support yoke can be brought into line contact with each other because the radii of the arcs of the rack shaft and the support yoke are different, and the radius of the concave arc on the rack shaft side is the support yoke. Because it is larger than the radius of the convex arc on the side, even if a rotational moment is generated on the rack shaft, the rotation of the rack shaft can be reliably suppressed, and the meshing resistance between the rack teeth and the pinion due to the rack twist It is possible to reduce the increase in the number of teeth or uneven wear of the tooth surface.
[0011]
The steering device according to a second aspect of the present invention is the steering device according to the first aspect, wherein the two concave arcs of the rack shaft are connected to the center of the two concave arcs and the two portions to which the support yoke and the rack shaft are joined. The intersection of the straight lines is different from the rotation center when a rotational moment is generated on the rack shaft.
[0012]
In the steering device according to the second aspect of the invention, even when a rotational moment is generated on the rack shaft, the rotational radius of the rack shaft is determined by the center of the two concave arcs and the joint between the support yoke and the rack shaft. Unlike the case where both radii coincide with each other due to the difference from the physical turning radius, it cannot mechanically rotate. This is because the triangle formed by both radii and the center-to-center spacing is uniquely determined. Therefore, the rotation of the rack shaft can be reliably suppressed, and the increase in the meshing resistance between the rack teeth and the pinion due to the rack twist or the uneven wear of the tooth surfaces can be reduced.
[0013]
Next, in order to achieve the above object, an electric power steering apparatus according to a third aspect of the present invention includes an electric motor, a pinion shaft and a rack shaft that mesh with each other, and a support yoke that slidably supports the rack shaft. In the electric power steering apparatus including a ball screw mechanism that converts the rotation of the electric motor into a linear motion and transmits the linear motion to the rack shaft, the rack shaft is located on the opposite side of the meshing portion with the pinion shaft. The cross-sectional shape perpendicular to the axial direction of the shaft has a substantially V-shaped portion, each side of the substantially V-shaped has a convex arc shape, and the support yoke is perpendicular to the axial direction of the rack shaft. The cross-sectional shape in a certain direction has two portions forming a concave arc shape in contact with the convex arc shape of the rack shaft, and the radius of the concave arc in the support yoke is a convex circle in the rack shaft. Larger than the radius of, is characterized in that different from the rotation center when the center of the convex circular arc in the rack shaft has a rotational moment is generated in the rack shaft.
[0014]
In the electric power steering device according to the third aspect of the invention, the rack shaft and the support yoke can be brought into line contact with each other because the radii of the arcs of the rack shaft and the support yoke are different, and the radius of the concave arc on the support yoke side is When a rotational moment is generated on the rack shaft because the center of the convex circular arc shape on the rack shaft side is different from the rotation center when the rotational moment is generated on the rack shaft. Even so, the rotation radius of the rack shaft is longer than the radius of the convex arc on the rack shaft side, and the rotation of the rack shaft can be mechanically restrained, and the rack teeth and pinion meshing resistance increase due to the rack twist Or, it is possible to reduce uneven wear of the tooth surface.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings showing embodiments thereof.
[0016]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a side cross-sectional view seen from the side of an automobile showing a schematic configuration of a steering apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, the pinion shaft 2 is arranged in the vertical direction, the pinion 20 is integrally formed in the lower half of the enlarged diameter, and a pair of ball bearings are arranged on the lower side and the upper side of the pinion 20. the 21 and 22 are supported inside the pinion housing of H 2 cylindrical.
[0017]
Pinion shaft 2 protrudes upward from the pinion housing H 2, such projecting portion is coupled to a steering wheel S, which is shown schematically.
[0018]
The middle part of the pinion housing H 2, the housing H 1 of the cylindrical are transversely so as to have an axis in the lateral direction of the automobile, the interior of the housing H 1, the rack shaft 1, the axial direction of the housing H 1 It is slidably supported by.
[0019]
The rack shaft 1, a pinion 20 meshing with the rack teeth 10 are formed at the intersection of the pinion housing H 2 and the housing H 1. The rack shaft 1 protrudes from the left and right ends of the vehicle in the housing H 1. The left and right wheels of the automobile are connected to the protruding portions.
[0020]
The housing H 1 comprises a housing H 1 and the yoke housing H 3 of integrally provided with cylindrical. The yoke housing H 3 is provided so as to protrude in a direction substantially orthogonal to the housing H 1 and the pinion housing H 2 and in a direction opposite to the engagement portion between the rack teeth 10 and the pinion 20. Yoke housing H 3 has a holding hole 30 having a circular cross section communicating with the housing H 1 in the longitudinal direction of the automobile, by the holding hole 30, support the yoke 3 having a cylindrical shape, slide in the longitudinal direction of the automobile It is held movable.
[0021]
The support yoke 3 is inserted into the holding hole 30 and is pressed in the direction of the rack shaft 1 by the elastic force of the pressing spring 34 disposed on the front side of the automobile to support the rack shaft 1. The push spring 34 is provided between the support cap 32 and the support yoke 3 fixed by the lock nut 33.
[0022]
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a cross section in the direction perpendicular to the axial direction of the rack shaft 1 in the vicinity of the meshing portion between the rack shaft 1 and the pinion shaft 2 in the steering apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 2, the support yoke 3 presses the rack shaft 1 from the opposite direction of the meshing portion between the rack teeth 10 and the pinion 20, and slides the rack shaft 1 while applying a preload to the meshing portion. Support as possible. The preload can be adjusted by changing the position of the support cap 32 by tightening the lock nut 33.
[0023]
The cross-sectional shape perpendicular to the axial direction of the rack shaft 1 is substantially V-shaped on the back side of the rack shaft 1, that is, on the side opposite to the meshing portion between the rack teeth 10 and the pinion 20. A concave surface is formed in which the two sides of the letter shape each have an arc shape.
[0024]
In order to correspond to such a shape, two convex surfaces whose cross-sectional shape in a direction perpendicular to the axial direction of the rack shaft 1 is an arc shape are formed at the tip of the support yoke 3 that supports the rack shaft 1. The rack receiving sheet 4 is attached so as to be in contact with the concave surface. The rack receiving sheet 4 is composed of a thin film sheet made of a material having excellent wear resistance and a low friction coefficient. For example, a coating film made of synthetic resin such as PTFE is formed on one surface of a metal plate as a base material. A metal sheet or a synthetic resin sheet such as carbon fiber reinforced polyacetanol (POM) is used. The material is not particularly limited to these.
[0025]
The radius of the two arcs on the back side of the rack shaft 1 has a larger value than the radius of the two arcs at the tip of the support yoke 3. By making the radii of the two arcs different from each other in this way, the rack shaft 1 and the support yoke 3 can be brought into line contact instead of surface contact, the friction between them can be reduced, and the back side of the rack shaft 1 can be reduced. By setting the radius of the two arcs at a larger value than the radius of the two arcs at the tip of the support yoke 3, the rotational radius of the rack shaft can be mechanically adjusted even when a rotational moment is generated in the rack shaft. Therefore, it is possible to reliably prevent the rack shaft 1 from rotating.
[0026]
FIG. 3 shows the relationship between the arc radii in the steering apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 3, the support yoke 3 is pressed against the back surface of the rack shaft 1 via the rack receiving sheet 4 by an elastic force by a pressing spring or the like, and presses the rack shaft 1 toward the pinion shaft 2. Since the radius R 1 of the two arcs on the back side of the rack shaft 1 is larger than the radius R 3 of the two arcs at the tip of the support yoke 3, the rack shaft 1 and the support yoke 3 are in contact with each other at the contact point P. In line contact.
[0027]
In addition, in order to suppress the rotation of the rack shaft 1 more effectively, the center O 1 of the two arcs on the back side of the rack shaft 1, the center O 3 of the two arcs at the tip of the support yoke 3 , and the rack two straight intersection O P connecting the contact point P between the shaft 1 and the support yoke 3 is arranged so as not to coincide with the rotational center O Q of the rack shaft 1.
[0028]
In this way, for example, even if the rotational moment in the drawing clockwise to the rack shaft 1 around the O Q occurs, the movement of the rear of the rack shaft 1 by the support yoke 3 in the abutment point P Since the rotation radius of the rack shaft 1 is different from the physical rotation radius determined by the center of the two concave arcs and the joint portion of the support yoke 3 and the rack shaft 1, both radii coincide with each other. Unlike the case, it cannot rotate mechanically. Because the triangle O P O Q P defined by both radial and center-to-center spacing is from uniquely determined. Therefore, the rack shaft 1 is not inclined with respect to the pinion shaft 2 and no rack twist is generated, so that the engagement between the rack teeth 10 and the pinion 20 can be maintained with high accuracy. The same effect also when drawing counterclockwise rotation moment about the O Q to the rack shaft 1 has occurred can be expected.
[0029]
(Embodiment 2)
Next, an electric power steering apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a cross section in the direction perpendicular to the axial direction of the rack shaft 1 in the vicinity of the meshing portion of the rack shaft 1 and the pinion shaft 2 in the electric power steering apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. is there. As shown in FIG. 4, as in the first embodiment, the support yoke 3 presses the rack shaft 1 from the opposite direction of the meshing portion between the rack teeth 10 and the pinion 20 and applies preload to the meshing portion. However, the rack shaft 1 is slidably supported.
[0030]
The cross-sectional shape in the direction perpendicular to the axial direction of the rack shaft 1 is substantially V-shaped on the back side of the rack shaft 1, that is, on the opposite side to the meshing portion between the rack teeth 10 and the pinion 20. And the convex surface which two sides of substantially V shape have a circular arc shape is formed.
[0031]
In order to correspond to such a shape, two concave surfaces whose cross-sectional shape in a direction perpendicular to the axial direction of the rack shaft 1 is an arc shape are formed at the front end portion of the support yoke 3 that supports the rack shaft 1. The rack receiving sheet 4 is attached so as to be in contact with the convex surface. The properties and materials required for the rack receiving sheet 4 are the same as those in the first embodiment.
[0032]
Further, the radius of the two arcs at the tip of the support yoke 3 has a value larger than the radius of the two arcs on the back side of the rack shaft 1. By making the radii of the arcs different in this way, the rack shaft 1 and the support yoke 3 can be brought into line contact instead of surface contact, the friction between them can be reduced, and the tip of the support yoke 3 can be reduced. By setting the radius of the two arcs to a value larger than the radius of the two arcs on the back side of the rack shaft 1, the rotation radius of the rack shaft can be mechanically adjusted even when a rotational moment is generated in the rack shaft. It cannot be maintained, and it is possible to reliably prevent the rack shaft 1 from rotating.
[0033]
FIG. 5 shows the relationship between the arc radii in the electric power steering apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. As shown in FIG. 5, the support yoke 3 is pressed against the back surface of the rack shaft 1 via the rack receiving sheet 4 by the elastic force of a pressing spring or the like, and presses the rack shaft 1 toward the pinion shaft 2. Since the radius R 3 of the two arcs at the tip of the support yoke 3 is larger than the radius R 1 of the two arcs on the back side of the rack shaft 1, the rack shaft 1 and the support yoke 3 are in contact with each other at the contact point P. In line contact.
[0034]
In order to more effectively suppress the rotation of the rack shaft 1, the two arc centers O 1 on the back side of the rack shaft 1, the two arc centers O 3 on the tip of the support yoke 3 , and the rack shaft two straight intersection O P are arranged so as not to coincide with the rotational center O Q of the rack shaft 1 connecting the contact point P between 1 and support yoke 3.
[0035]
In this way, for example, even if the rotational moment in the drawing clockwise to the rack shaft 1 around the O Q occurs, the movement of the rear of the rack shaft 1 by the support yoke 3 in the abutment point P The rack shaft 1 is restricted and cannot perform rotational movement. Therefore, the rack shaft 1 is not inclined with respect to the pinion shaft 2 and no rack twist is generated, so that the engagement between the rack teeth 10 and the pinion 20 can be maintained with high accuracy. The same effect also when drawing counterclockwise rotation moment about the O Q to the rack shaft 1 has occurred can be expected.
[0036]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the rack shaft and the support yoke are connected to each other by the difference in the arc radius of the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the axial direction of the rack shaft at the contact surface between the rack shaft and the support yoke. In addition to being able to contact, it is possible to reliably suppress the rotation of the rack shaft, and it is possible to reduce the occurrence of increased meshing resistance between rack teeth and pinions due to rack twist, or uneven wear of the tooth surface, etc. Become.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view showing a schematic configuration of a steering apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a cross section in a direction perpendicular to the axial direction of the rack shaft in the vicinity of the meshing portion between the rack shaft and the pinion shaft 2 in the steering device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship between arc radii in the steering device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a cross section in the direction perpendicular to the axial direction of the rack shaft in the vicinity of the meshing portion between the rack shaft and the pinion shaft in the electric power steering apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a relationship between arc radii in the electric power steering apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 rack shaft 2 the pinion shaft 3 support yoke 4 rack receiving two arcs of center O P contact point in the two front end portion of the center of the arc O 3 support yoke 3 on the rear side of the seat 10 the rack teeth 20 Pinion O 1 rack shaft 1 Intersection O of two straight lines connecting P Q Rotation center P of rack shaft 1 Contact point between rack shaft 1 and support yoke 3

Claims (3)

相互に噛み合うピニオン軸及びラック軸と、
前記ラック軸を摺動可能に支持するサポートヨークとを備えるステアリング装置において、
前記ラック軸は、前記ピニオン軸との噛合い部分の反対側に、前記ラック軸の軸方向と垂直な方向の断面形状が略V字形状である部分を有し、略V字形状の各辺が凹円弧形状をなし、
前記サポートヨークは、前記ラック軸の軸方向と垂直な方向の断面形状が、前記ラック軸の凹円弧形状と接する凸円弧形状をなす2つの部分を有し、
前記ラック軸における凹円弧の半径が前記サポートヨークにおける凸円弧の半径よりも大きいことを特徴とするステアリング装置。
A pinion shaft and a rack shaft that mesh with each other;
In a steering apparatus comprising a support yoke that slidably supports the rack shaft,
The rack shaft has a portion having a substantially V-shaped cross section in a direction perpendicular to the axial direction of the rack shaft on the opposite side of the meshing portion with the pinion shaft, and each side of the substantially V-shaped side. Has a concave arc shape,
The support yoke has two portions in which a cross-sectional shape in a direction perpendicular to the axial direction of the rack shaft forms a convex arc shape in contact with the concave arc shape of the rack shaft,
A steering device, wherein a radius of a concave arc in the rack shaft is larger than a radius of a convex arc in the support yoke.
前記ラック軸における2つの凹円弧の中心と、前記サポートヨーク及び前記ラック軸が接合する2つの接合する部分とをそれぞれ結んだ2つの直線の交点が、前記ラック軸に回転モーメントが生じた場合の回転中心と相違することを特徴とする請求項1記載のステアリング装置。The intersection of two straight lines connecting the center of the two concave arcs on the rack shaft and the two joining portions where the support yoke and the rack shaft are joined is a case where a rotational moment is generated on the rack shaft. The steering apparatus according to claim 1, wherein the steering apparatus is different from a rotation center. 電動モータと、
相互に噛み合うピニオン軸及びラック軸と、
前記ラック軸を摺動可能に支持するサポートヨークとを備え、
前記電動モータの回転を直線運動に変換して前記ラック軸に伝達するボールねじ機構を備える電動パワーステアリング装置において、
前記ラック軸は、前記ピニオン軸との噛合い部分の反対側に、前記ラック軸の軸方向と垂直な方向の断面形状が略V字形状である部分を有し、略V字形状の各辺が凸円弧形状をなし、
前記サポートヨークは、前記ラック軸の軸方向と垂直な方向の断面形状が、前記ラック軸の凸円弧形状と接する凹円弧形状をなす2つの部分を有し、
前記サポートヨークにおける凹円弧の半径が前記ラック軸における凸円弧の半径よりも大きく、前記ラック軸における凸円弧の中心が前記ラック軸に回転モーメントが生じた場合の回転中心と相違することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
An electric motor;
A pinion shaft and a rack shaft that mesh with each other;
A support yoke that slidably supports the rack shaft;
In the electric power steering apparatus comprising a ball screw mechanism that converts the rotation of the electric motor into a linear motion and transmits it to the rack shaft,
The rack shaft has a portion having a substantially V-shaped cross section in a direction perpendicular to the axial direction of the rack shaft on the opposite side of the meshing portion with the pinion shaft, and each side of the substantially V-shaped side. Has a convex arc shape,
The support yoke has two portions in which a cross-sectional shape in a direction perpendicular to the axial direction of the rack shaft forms a concave arc shape in contact with the convex arc shape of the rack shaft,
The radius of the concave arc in the support yoke is larger than the radius of the convex arc in the rack shaft, and the center of the convex arc in the rack shaft is different from the rotation center when a rotational moment is generated in the rack shaft. Electric power steering device.
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