JP2006069381A - Rack-and-pinion type steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、操作性向上および低騒音化を同時に実現させたラックアンドピニオン式ステアリング装置に関する。 The present invention relates to a rack-and-pinion type steering device that achieves both improved operability and reduced noise.
従来、ピニオン軸と、ピニオン軸に噛み合うラック軸と、ラック軸を支持するラックガイドと、ラックガイドを収容するハウジングと、ラックガイド覆いラック軸を摺動自在に受ける受け部材と、ラックガイドの外周面とハウジングの内周面との間に介在する緩衝部材と、を備えるラックアンドピニオン式ステアリング装置であって、受け部材および緩衝部材を合成樹脂の一体成形品からなる単一のユニットにしているステアリング装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記従来のステアリング装置において、ラックガイドの外周面とハウジングの内周面との間に介在する緩衝部材はラックガイドの外周面とハウジングの内周面とを互いに離間するような弾性力を全周にわたって均一に発生する。したがって、ラックガイドの外周面とハウジングの内周面とを全周にわたって均等に緩衝し、ラック軸とピニオン軸との衝突による歯打ち音が防止されているが、一方でラックガイドの動きが抑止されることにより、ラック軸の摺動が抑止される。これにより、操舵初期のラック軸のスムーズな動き出しを悪化させ、操作性の低下を招いている。 However, in the conventional steering device, the buffer member interposed between the outer peripheral surface of the rack guide and the inner peripheral surface of the housing has an elastic force that separates the outer peripheral surface of the rack guide and the inner peripheral surface of the housing from each other. It occurs uniformly over the entire circumference. Therefore, the outer peripheral surface of the rack guide and the inner peripheral surface of the housing are evenly buffered over the entire periphery, and rattling noise caused by the collision between the rack shaft and the pinion shaft is prevented, but the movement of the rack guide is suppressed. As a result, sliding of the rack shaft is suppressed. As a result, the smooth movement of the rack shaft at the initial stage of steering is deteriorated, resulting in a decrease in operability.
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、操作性向上および低騒音化を同時に実現させたラックアンドピニオン式ステアリング装置を提供することを主たる目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and a main object of the present invention is to provide a rack-and-pinion type steering device that achieves both improved operability and reduced noise.
上記目的を達成するための本発明の一態様は、ピニオン軸と、上記ピニオン軸に噛み合うラック軸と、上記ラック軸を上記ピニオン軸に向けて付勢するラックガイドと、上記ラックガイドを収容するハウジングと、上記ラック軸と上記ラックガイドとの間に介在し、上記ラック軸を上記ラック軸方向に摺動自在に受けるラックガイドシートと、上記ハウジングの内周面と上記ラックガイドの外周面との間に設けられ、上記ハウジングと上記ラックガイドとを互いに離間するような弾性力を発生する弾性部材と、を備えるラックアンドピニオン式ステアリング装置であって、上記弾性部材の上記ラック軸方向の上記弾性力は、車両上下方向の上記弾性力より小さい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装置である。 An aspect of the present invention for achieving the above object includes a pinion shaft, a rack shaft that meshes with the pinion shaft, a rack guide that urges the rack shaft toward the pinion shaft, and the rack guide. A housing, a rack guide sheet interposed between the rack shaft and the rack guide and slidably receiving the rack shaft in the rack axis direction; an inner peripheral surface of the housing; and an outer peripheral surface of the rack guide; A rack-and-pinion type steering device that includes an elastic member that generates an elastic force that separates the housing and the rack guide from each other. The rack and pinion type steering device is characterized in that the elastic force is smaller than the elastic force in the vehicle vertical direction.
なお、この一態様において、上記車両上下方向とは、ラック軸方向に対して直角の方向である。 In this aspect, the vehicle vertical direction is a direction perpendicular to the rack axis direction.
この一態様によれば、上記弾性部材の上記ラック軸方向の上記弾性力は、車両上下方向の上記弾性力より小さい。これにより、上記ラック軸方向の上記弾性力を小さくすることにより、上記ラックガイドが上記ラック軸方向へ動き易くなる。したがって、操舵初期時の上記ラック軸の初期動作をし易くすることができ、ラックアンドピニオン式ステアリング装置の操作性を向上させることができる。また、上記車両上下方向の上記弾性力を大きくすることにより、上記ラックガイドが上記車両上下方向へ動くのを確実に抑え、上記ラック軸が上記車両上下方向に動くのを確実に抑えることができる。したがって、上記ラック軸と上記ピニオン軸との噛み合い部で発生する歯打ち音等の異音をより確実に防止でき、ラックアンドピニオン式ステアリング装置の低騒音化を図ることができる。すなわち、操作性向上および低騒音化を同時に実現させたラックアンドピニオン式ステアリング装置を提供することができる。 According to this aspect, the elastic force in the rack axis direction of the elastic member is smaller than the elastic force in the vehicle vertical direction. Accordingly, the rack guide is easily moved in the rack axis direction by reducing the elastic force in the rack axis direction. Therefore, the initial operation of the rack shaft at the initial stage of steering can be facilitated, and the operability of the rack and pinion type steering device can be improved. Further, by increasing the elastic force in the vehicle vertical direction, the rack guide can be reliably suppressed from moving in the vehicle vertical direction, and the rack shaft can be reliably suppressed from moving in the vehicle vertical direction. . Accordingly, noise such as rattling noise generated at the meshing portion of the rack shaft and the pinion shaft can be more reliably prevented, and the noise of the rack and pinion type steering device can be reduced. That is, it is possible to provide a rack and pinion type steering device that realizes improved operability and reduced noise at the same time.
また、この一態様において、上記弾性部材は上記ラックガイドシートに接続され、上記ハウジングの内周面と上記ラックガイドの外周面との間に延びて、上記ハウジングの内周面に向けて凸状に形成され、上記ハウジングの内周面に弾接する複数の爪部であるのが好ましい。 Further, in this aspect, the elastic member is connected to the rack guide seat, extends between the inner peripheral surface of the housing and the outer peripheral surface of the rack guide, and is convex toward the inner peripheral surface of the housing. It is preferable that the plurality of claw portions are formed in the above-described manner and elastically contact the inner peripheral surface of the housing.
さらに、この一態様において、上記ラックガイドシートには2対の上記爪部が接続され、一方の対の上記爪部は上記ラック軸方向に沿って夫々接続され、他方の対の上記爪部は上記車両上下方向に沿って夫々接続され、上記一方の対の爪部の上記弾性力は、上記他方の対の爪部の上記弾性力より小さいのが好ましい。 Furthermore, in this one aspect, two pairs of the claw portions are connected to the rack guide sheet, one pair of the claw portions is connected along the rack axis direction, and the other pair of the claw portions is It is preferable that the elastic forces of the one pair of claws are smaller than the elastic force of the other pair of claws.
本発明によれば、操作性向上および低騒音化を同時に実現させたラックアンドピニオン式ステアリング装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the rack and pinion type steering device which implement | achieved the operativity improvement and the noise reduction simultaneously can be provided.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、ステアリング装置の基本概念、主要なハードウェア構成、作動原理、及び基本的な制御手法等については当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The basic concept of the steering device, the main hardware configuration, the operating principle, the basic control method, and the like are known to those skilled in the art, and thus detailed description thereof is omitted.
図1は、本発明の一実施例に係るラックアンドピニオン式ステアリング装置を示す要部断面図である。本実施例のラックアンドピニオン式ステアリング装置2は、ピニオン軸4を備える。ピニオン軸4は、ステアリングシャフトを介してステアリングホイールに接続されている。ピニオン軸4には、ラック軸6が噛み合っている。ラック軸6は、車両の左右方向に延在し、ピニオン軸4の回転運動により左右に移動する。ラック軸6の両端には、タイロッドの一端が夫々接続され、各タイロッドの他端にはナックルアーム等を介して車輪が接続される。ステアリングホイールが操舵されると、ピニオン軸4の回転がラック軸6の左右の動きに変換され、タイロッド等を介して車輪が転舵される。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part showing a rack and pinion type steering apparatus according to an embodiment of the present invention. The rack and pinion
ラック軸6には、ラックガイド8が設けられる。ラックガイド8は、ラックガイドシート10を介してラック軸6を摺動可能に支持・案内している。
A
ラックガイド8は略円筒状の形態を有し、ラック軸6を支持・案内する端にはU字状の凹部8aが形成されている。また、ラックガイド8はハウジング12のラックガイド収容室12aに収容されている。ラックガイド8の外周面とハウジング12の内周面(ラックガイド収容室12aの周壁)との間には、ラックガイド8の径方向で所定の隙間Δが設定されている。この所定の隙間Δは、ラックガイド8の周方向に沿って一定であってよい。
The
ラックガイド8は、ラック軸6をピニオン軸4との適切な噛み合いを確保するため、スプリング14によりラック軸6に向かって付勢されている。
The
ラック軸6とラックガイド8との間に介在するラックガイドシート10は、ラック軸6をラック軸方向に摺動自在に受け、ラック軸6に向かって押圧された状態で、ラック軸6との間の滑り摩擦力を低減する役割を果たしている。
A
ラックガイドシート10には、ラックガイド8の外周面とハウジング12の内周面との隙間に延びる2対の爪部(弾性部材)10aが接続されている。各爪部10aはハウジング12の内周面に向けてR形状等の凸形状をなし、先端がラックガイド8の円周方向に形成された溝部8bに嵌合している。また、爪部10aの凸状部分はハウジングの内周面に弾接している。さらに、爪部10aは樹脂、バネ等の弾性部材で形成されている。なお、ラックガイドシート10には2対の爪部10aが接続されているが、ラックガイドシート10に接続される爪部10aの数は任意でよい。また、ラックガイドシート10と爪部10aは一体で形成されているが、ラックガイドシート10と爪部10aは別体として形成されていてもよい。
The
図2(a)はラックガイドシート10の形状を示す図であり、図1に示すラックガイドシート10をA方向から見た図である。図2(b)は図2(a)に示すラックガイドシート10を直線X−X′で切断した際の断面図であり、図2(c)は図2(a)に示すラックガイドシート10を直線Y−Y′で切断した際の断面図である。
FIG. 2A is a view showing the shape of the
ラックガイドシート10がラックガイド8のU字状の凹部8aに取り付けられた状態で、一方の対の爪部10aが車両上下方向(ラック軸6に対して直角の方向)に沿った位置であるラックガイドシート10の上端部10bから延びている(図2(b))。また、他方の対の爪部10aがラック軸方向に沿った位置であるラックガイドシート10の下端部10cから延びている(図2(c))。
With the
図2(a)に示すように、車両上下方向に沿って位置する爪部10aの幅w1は、ラック軸方向に沿って位置する爪部10aの幅w2より大きくなっている。また、車両上下方向に沿って位置する爪部10aの高さ(爪部10aのハウジング方向への張出量)h1は、ラック軸方向に沿って位置する爪部10aの高さh2より大きくなっている。これにより、車両上下方向に沿って位置する爪部10aの弾性力F1は、ラック軸方向に沿って位置する爪部10aの弾性力F2より大きくなる。なお、爪部10aの弾性力F1、F2は、爪部10aの高さh1、h2及び幅w1、w2の大きさに比例して大きくなる(図3)。また、ラックガイド8の溝部8bの深さ(ラックガイド8の径方向の深さ)を調整することにより、爪部10aの高さh1、h2を調整してもよい。例えば、ラックガイド8の溝部8bの深さを大きくすれば、爪部10aの先端が溝部8bに嵌合した状態で、爪部10bの高さh1、h2小さくなる。また、溝部8bの深さを小さくすれば、爪部10aの先端が溝部8bに嵌合した状態で、爪部10bの高さh1、h2は大きくなる。以上のように爪部10bの高さh1、h2及び幅w1、w2及びラックガイド8の溝部8bの深さを調整することにより、爪部10bの弾性力F1、F2を簡易に調整することができる。
As shown in FIG. 2A, the width w1 of the
例えば、悪路走行時等に車両の上下動が生じるが、車両上下方向に沿って位置する爪部10aの弾性力F1を大きくすることにより、ラックガイド8が車両上下方向へ動くのを確実に抑え、ラック軸6が車両上下方向に動くのを確実に抑えることができる。したがって、ラック軸6とピニオン軸4との噛み合い部で発生する歯打ち音等の異音をより確実に防止できる。
For example, although the vehicle moves up and down when traveling on a rough road, the
また、ラック軸方向に沿って位置する爪部10aの弾性力F2を小さくすることにより、ラックガイド8がラック軸方向へ動き易くなる。したがって、操舵初期時のラック軸6の初期動作をし易くすることができる。すなわち、車両上下方向に沿って位置する爪部10aの弾性力F1、およびラック軸方向に沿って位置する爪部10aの弾性力F2を最適な値に夫々調整することにより、ラック軸6とピニオン軸4との噛み合い部で発生する歯打ち音等の異音を確実に防止しつつ、ラックガイド8がラック軸方向へ動き易くし、操舵初期時のラック軸6の初期動作をし易くすることができる。なお、ラック軸方向に沿って位置する爪部10aの弾性力F2を小さくするように設定しているが、ラック軸方向に沿って位置する爪部10aの弾性力F2を0となるように設定してもよい。
Further, by reducing the elastic force F2 of the
次に、ステアリングの操作時のラック軸6およびラックガイド8の動きについて説明する。
Next, the movement of the rack shaft 6 and the
ステアリングホイールの操舵が開始されると(即ち操舵初期時)、ラック軸6はピニオン軸4の回転力により、ラック軸方向に沿って移動しようとする力が働く。ラック軸6が移動しようとするとき、ラック軸6とラックガイドシート10との間の最大摩擦静止力を越えるまでは、ラック軸6、ラックガイド8、及びラックガイドシート10は一体となってラック軸6の移動方向に動く。その際、ラック軸6、ラックガイド8、及びラックガイドシート10は、ラック軸方向に沿って位置する爪部10aの弾性力(反力)F2を受ける。上記一実施例では、ラック軸方向に沿って位置する爪部10aの弾性力F2を小さく設定している。これにより、ラック軸6、ラックガイド8、及びラックガイドシート10は、ラック軸6の移動方向に動き易くなり、操舵初期時のラック軸6の動き出しが改善される。したがって、ステアリングホイールの操舵が開始されると、直にラック軸6が動き始めることができるので、操舵初期時の操舵遅れ(応答遅れ)が大幅に低減される。すなわち、ラックアンドピニオン式ステアリング装置2の操作性が向上する。
When steering of the steering wheel is started (that is, at the initial stage of steering), the rack shaft 6 is subjected to a force to move along the rack axis direction by the rotational force of the pinion shaft 4. When the rack shaft 6 is about to move, the rack shaft 6, the
さらに、車両上下方向に沿って位置する爪部10aの弾性力F1を大きく設定していることから、例えば悪路走行時等に車輪からラック軸6に車両上下方向の入力が加わった場合でも、ラックガイド8の車両上下方向の移動が上述の如く抑制されている。したがって、ラック軸6の車両上下方向の移動がラックガイド8により抑制され、これにより、ラック軸6とピニオン軸4との噛み合い部での歯打ち音が効果的に抑制されている。すなわち、ラックアンドピニオン式ステアリング装置2の低騒音化を図ることができる。
Furthermore, since the elastic force F1 of the
なお、上記一実施例において、ラックガイドシート10と爪部10aとを一体で形成していることから、ラックガイド8とハウジング12との離間にOリングを用いた構成と比較して、部品点数及び組み付け工数を削減することができる。また、Oリングを用いた構成で生じる、組み付け時のOリングの捩れ、他部品との接触による破損等の不具合が起き得ないことから組付け性を向上させることができる。
In the above embodiment, since the
以上、本発明を実施するための最良の形態について一実施例を用いて説明したが、本発明はこうした一実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上述した一実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。 As mentioned above, although the best mode for carrying out the present invention has been described using one embodiment, the present invention is not limited to such one embodiment, and within the scope not departing from the gist of the present invention, Various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiment.
例えば、上記一実施例において、一方の対の爪部10aがラックガイドシート10の上端部10bから延び、他方の対の爪部10aがラックガイドシート10の下端部10cから延びているが、5対の爪部10aがラックガイドシート10の上端部10b近傍から延びていてもよい(図4)。この場合、車両上下方向の軸線Lに位置する爪部10aの幅w及び高さhが最も大きく、車両上下方向の軸線Lから離れるにしたがって、爪部10aの幅w及び高さhが小さくなっている。これにより、車両上下方向の爪部10aの弾性力を大きくしつつ、ラック軸方向の爪部10aの弾性力を小さくすることができる。
For example, in the above embodiment, one pair of
また、上記一実施例において、ラックガイド8とハウジング12との間には2対の爪部10aが設けられ、車両上下方向に沿って位置する爪部10aの弾性力を大きくし、ラック軸方向に沿って位置する爪部10aの弾性力を小さくする構成にしているが、ラックガイド8とハウジング12との間にOリングが設けられ、車両上下方向に沿って位置するOリング部分の弾性力を大きくし、ラック軸方向に沿って位置するOリング部分の弾性力を小さくする構成にしてもよい。なお、Oリングの弾性力は例えばOリングの断面積を変えることにより、調整される。
In the above embodiment, two pairs of
本発明は、車両用のラックアンドピニオン式ステアリング装置に利用できる。搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。 The present invention can be used for a rack and pinion type steering device for a vehicle. The appearance, weight, size, running performance, etc. of the vehicle to be mounted are not limited.
2 ラックアンドピニオン式ステアリング装置
4 ピニオン軸
6 ラック軸
8 ラックガイド
8a 凹部
8b 溝部
10 ラックガイドシート
10a 爪部(弾性部材)
10b 上端部
10c 下端部
12 ハウジング
12a ラックガイド収容室
14 バネ
2 Rack and pinion type steering device 4 Pinion shaft 6
10b
Claims (3)
前記ピニオン軸に噛み合うラック軸と、
前記ラック軸を前記ピニオン軸に向けて付勢するラックガイドと、
前記ラックガイドを収容するハウジングと、
前記ラック軸と前記ラックガイドとの間に介在し、前記ラック軸をラック軸方向に摺動自在に受けるラックガイドシートと、
前記ハウジングの内周面と前記ラックガイドの外周面との間に設けられ、前記ハウジングと前記ラックガイドとを互いに離間するような弾性力を発生する弾性部材と、を備えるラックアンドピニオン式ステアリング装置であって、
前記弾性部材の前記ラック軸方向の前記弾性力は、車両上下方向の前記弾性力より小さい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装置。 A pinion shaft,
A rack shaft meshing with the pinion shaft;
A rack guide that biases the rack shaft toward the pinion shaft;
A housing for accommodating the rack guide;
A rack guide sheet interposed between the rack shaft and the rack guide and receiving the rack shaft slidably in the rack axis direction;
A rack and pinion type steering apparatus, comprising: an elastic member that is provided between an inner peripheral surface of the housing and an outer peripheral surface of the rack guide and generates an elastic force to separate the housing and the rack guide from each other. Because
The rack and pinion type steering device according to claim 1, wherein the elastic force of the elastic member in the rack axial direction is smaller than the elastic force in the vehicle vertical direction.
前記弾性部材は前記ラックガイドシートに接続され、前記ハウジングの内周面と前記ラックガイドの外周面との間に延びて、前記ハウジングの内周面に向けて凸状に形成され、前記ハウジングの内周面に弾接する複数の爪部である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装置。 The rack and pinion type steering device according to claim 1,
The elastic member is connected to the rack guide sheet, extends between an inner peripheral surface of the housing and an outer peripheral surface of the rack guide, and is formed in a convex shape toward the inner peripheral surface of the housing. A rack-and-pinion type steering device comprising a plurality of claw portions elastically contacting an inner peripheral surface.
前記ラックガイドシートには2対の前記爪部が接続され、一方の対の前記爪部は前記ラック軸方向に沿って夫々接続され、他方の対の前記爪部は前記車両上下方向に沿って夫々接続され、前記一方の対の爪部の前記弾性力は、前記他方の対の爪部の前記弾性力より小さい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装置。 A rack-and-pinion steering device according to claim 2,
Two pairs of the claw portions are connected to the rack guide sheet, one pair of the claw portions is connected along the rack axial direction, and the other pair of the claw portions is along the vehicle vertical direction. A rack-and-pinion type steering device, wherein the elastic forces of the one pair of claws are connected to each other and are smaller than the elastic force of the other pair of claws.
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JP2004255664A JP2006069381A (en) | 2004-09-02 | 2004-09-02 | Rack-and-pinion type steering device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009155514A1 (en) * | 2008-06-20 | 2009-12-23 | Saint-Gobain Performance Plastics Corporation | Steering yoke |
JP2012214192A (en) * | 2011-03-31 | 2012-11-08 | Honda Motor Co Ltd | Vehicle steering device |
-
2004
- 2004-09-02 JP JP2004255664A patent/JP2006069381A/en active Pending
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