JP2010247609A - Rack-and-pinion type steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はラック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 apparatus.
この種のラックピニオン式ステアリング装置では、ピニオン軸の上部を玉軸受によって支持し、ピニオン軸の下部を針状ころ軸受によって支持している。
玉軸受には、所定のアキシャル隙間がある。また、ピニオン軸と針状ころ軸受との間には、所定のラジアル隙間がある。このため、ピニオン軸が、上側の玉軸受を支点として、針状ころ軸受のラジアル隙間の分だけ、もみすり運動をしながら、揺動変位することになる。
In this type of rack and pinion type steering device, the upper part of the pinion shaft is supported by a ball bearing, and the lower part of the pinion shaft is supported by a needle roller bearing.
The ball bearing has a predetermined axial gap. In addition, there is a predetermined radial gap between the pinion shaft and the needle roller bearing. For this reason, the pinion shaft is oscillated and displaced with the upper side ball bearing as a fulcrum while performing the grinding motion by the radial gap of the needle roller bearing.
一方、ピニオン軸の下端面に形成された凹部に、ハウジングの底から突出する球状部を嵌合させ、球状部によって凹部を受けることが提案されている(例えば特許文献1を参照)。 On the other hand, it has been proposed that a spherical portion protruding from the bottom of the housing is fitted into a concave portion formed on the lower end surface of the pinion shaft, and the concave portion is received by the spherical portion (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、ピニオン軸の下端面に形成された凹部と球状部との接触領域が、ピニオン軸の下端面よりも上方に配置されるため、ピニオン軸の揺動の支点となる玉軸受から上記接触領域までの距離が短くなる。このため、ピニオン軸が高い揺動入力を受けた場合、ピニオン軸が揺動変位するおそれがある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、ピニオン軸の揺動を確実に規制して騒音の発生を確実に抑制することができるラックピニオン式ステアリング装置を提供することを目的とする。
However, since the contact region between the concave portion and the spherical portion formed on the lower end surface of the pinion shaft is disposed above the lower end surface of the pinion shaft, the contact region from the ball bearing serving as the fulcrum of the swing of the pinion shaft The distance to is shortened. For this reason, when the pinion shaft receives a high swing input, the pinion shaft may be swung and displaced.
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a rack and pinion type steering device that can reliably restrain the occurrence of noise by reliably regulating the swing of the pinion shaft.
上記目的を達成するため、本発明は、ハウジング(12)によって支持された一対の転がり軸受(13,14)によって、ピニオン軸(7)の上部(7b)および下部(7c)をそれぞれ支持するラックピニオン式ステアリング装置(1)において、上記ピニオン軸の下端(71)から下方へ突出する凸部(15)と、上記凸部の表面に設けられ、球面の一部をなす球面部(15a)と、上記ハウジングに設けられ、上記球面部を受ける円錐面状の受け凹部(17)と、を備え、上記球面部と受け凹部との接触領域(19)がピニオン軸の下端よりも下方に配置されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a rack for supporting the upper part (7b) and the lower part (7c) of the pinion shaft (7) by a pair of rolling bearings (13, 14) supported by the housing (12). In the pinion type steering device (1), a convex part (15) projecting downward from the lower end (71) of the pinion shaft, and a spherical part (15a) provided on the surface of the convex part and forming a part of a spherical surface A conical concave receiving portion (17) that is provided in the housing and receives the spherical portion, and a contact area (19) between the spherical portion and the receiving concave portion is disposed below the lower end of the pinion shaft. It is characterized by.
本発明では、球面部と受け凹部との接触領域がピニオン軸の下端よりも下方に配置されるので、一対の転がり軸受の上側の転がり軸受と上記接触領域との間のスパンを長くすることができる。したがって、上記球面部に接触する受け凹部によって、ピニオン軸の揺動を確実に規制するセンタリング効果を奏することができ、揺動変位に起因する騒音の発生を確実に抑制することができる。また、操舵開始時に、ピニオン軸が揺動変位することによる応答遅れが生ずることがなく、操舵フィーリングを向上することができる。 In the present invention, since the contact area between the spherical surface portion and the receiving recess is disposed below the lower end of the pinion shaft, the span between the rolling bearing on the upper side of the pair of rolling bearings and the contact area can be increased. it can. Therefore, the receiving recess contacting the spherical surface portion can provide a centering effect that reliably regulates the swing of the pinion shaft, and can reliably suppress the generation of noise due to the swing displacement. Further, there is no response delay due to the rocking displacement of the pinion shaft at the start of steering, and the steering feeling can be improved.
また、ピニオン軸の下端に固定され、ピニオン軸の軸方向(Y1)に弾性的に圧縮された樹脂弾性体(16)を備え、上記樹脂弾性体は上記凸部を含む場合がある(請求項2)。この場合、ピニオン軸を軸方向上方に弾性的に付勢することができ、上側の転がり軸受(例えば玉軸受)のアキシャル隙間を除去することができる。支点としての転がり軸受の揺動角を規制することを通じて、ピニオン軸の揺動変位をより確実に規制することができる。 The resin elastic body (16) may be fixed to the lower end of the pinion shaft and elastically compressed in the axial direction (Y1) of the pinion shaft, and the resin elastic body may include the convex portion. 2). In this case, the pinion shaft can be elastically biased upward in the axial direction, and the axial gap of the upper rolling bearing (for example, a ball bearing) can be removed. By regulating the swing angle of the rolling bearing as the fulcrum, the swing displacement of the pinion shaft can be more reliably regulated.
また、上記樹脂弾性体は、ピニオン軸の下端面(72)に形成された保持孔(73)に弾力的に圧入された圧入部(18)と、上記球面部を有する上記凸部としての半球状の本体(15)と、を含む場合がある(請求項3)。この場合、ピニオン軸の下端に樹脂弾性体が取り付けられたサブアセンブリとして取り扱うことができるので、本ラックピニオン式ステアリング装置の組立時に、上記サブアセンブリをピニオンハウジング内に組み込めばよく、したがって、組立てが容易になる。 The resin elastic body includes a press-fit portion (18) elastically press-fitted into a holding hole (73) formed in a lower end surface (72) of the pinion shaft, and a hemisphere as the convex portion having the spherical portion. And a main body (15) having a shape (claim 3). In this case, since it can be handled as a subassembly in which a resin elastic body is attached to the lower end of the pinion shaft, it is sufficient to assemble the subassembly into the pinion housing when assembling the rack and pinion type steering device. It becomes easy.
また、上記樹脂弾性体の上記本体は、ピニオン軸の下端面に対向する受圧面(15b)を含み、該受圧面と上記ピニオン軸の下端面との間に、金属弾性体が介在している場合がある(請求項4)。この場合、樹脂弾性体および金属弾性体が直列に配列されるので、両弾性体全体としてのバネ定数を小さくすることができる。したがって、可及的に、樹脂弾性体として硬質のものを用いることができるので、樹脂弾性体の径年変化によるへたりを防止することができる。その結果、長期にわたってピニオン軸を軸方向に付勢する付勢力を維持し、騒音抑制効果を長期に維持することができる。 The main body of the resin elastic body includes a pressure receiving surface (15b) facing the lower end surface of the pinion shaft, and a metal elastic body is interposed between the pressure receiving surface and the lower end surface of the pinion shaft. There is a case (Claim 4). In this case, since the resin elastic body and the metal elastic body are arranged in series, the spring constant of the both elastic bodies as a whole can be reduced. Accordingly, since a hard resin elastic body can be used as much as possible, it is possible to prevent the resin elastic body from sagging due to a change in the years. As a result, the urging force for urging the pinion shaft in the axial direction can be maintained over a long period of time, and the noise suppression effect can be maintained over a long period of time.
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。 In the above description, the alphanumeric characters in parentheses represent reference numerals of corresponding components in the embodiments described later, but the scope of the claims is not limited by these reference numerals.
本発明の好ましい実施の形態の添付図面を参照しつつ説明する。
以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図1を参照して、ラックピニオン式ステアリング装置1は、ステアリングホイール等の操舵部材2に連結しているステアリングシャフト3と、ステアリングシャフト3に自在継手4を介して連結された中間軸5と、中間軸5に自在継手6を介して連結されたピニオン軸7と、ピニオン軸7の端部近傍に設けられたピニオン7aに噛み合うラック8aを有して自動車の左右方向に延びる転舵軸としてのラック軸8とを有している。ピニオン軸7およびラック軸8により舵取り機構としてのラックアンドピニオン機構Aが構成されている。
A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
Referring to FIG. 1, a rack and pinion
ラック軸8は、車体に固定されるラックハウジング9内に、図示しない複数の軸受を介して、軸方向Z1に沿って直線往復動可能に支持されている。ラック軸8の両端部はラックハウジング9の両側へ突出し、各端部にはそれぞれタイロッド10が結合されている。各タイロッド10は対応するナックルアーム(図示せず)を介して対応する転舵輪11に連結されている。
The
操舵部材2が操作されてステアリングシャフト3が回転されると、この回転がピニオン7aおよびラック8aによって、自動車の左右方向に沿ってのラック軸8の直線運動に変換される。これにより、転舵輪11の転舵が達成される。
図2を参照して、ピニオン軸7のピニオン7aとラック軸8のラック8aとは、ピニオンハウジング12内で相互に噛み合わされている。ピニオン軸7は、ピニオン軸7の軸方向Y1に関して、ピニオン7aを挟んだ上部7bおよび下部7cを有している。ピニオン軸7の上部7bは、転がり軸受としての玉軸受13によって回転可能に支持されている。また、ピニオン軸7の下部7cは、転がり軸受としての針状ころ軸受14によって回転可能に支持されている。
When the
With reference to FIG. 2, the
また、ピニオン軸7の下端71に、半球状の本体15を含む樹脂弾性体16が取り付けられており、本体15は、ピニオン軸7の下端71から下方へ突出する凸部を構成している。本体15は、ピニオンハウジング12に設けられた受け凹部17によって受けられている。
図3に示すように、樹脂弾性体16は、ピニオン軸7の下端面72に形成された保持孔73に弾力的に圧入された軸状の圧入部18と、凸部を構成する上記本体15とを有している。自由状態での圧入部18の形状は、円柱状であってもよいし、また、中途または端部に拡径部を設けて、圧入部18の圧入をより強固なものとしてもよい。
A resin
As shown in FIG. 3, the resin
半球状の本体15によって構成される凸部の表面は、球面の一部をなす球面部15aを構成している。また、ピニオンハウジング12には、球面部15aを受ける円錐面状の受け凹部17が形成されている。球面部15aと円錐面状の受け凹部17との接触領域19が、ピニオン軸7の下端面72よりも下方に配置されている。接触領域19は、ピニオン軸7の軸線を中心とする環状をなす。
The surface of the convex portion constituted by the
再び図2を参照して、ラックピニオン式ステアリング装置1には、ラック軸支持装置20が装備されている。ラック軸支持装置20は、円孔からなる保持孔21を有するハウジング22と、保持孔21に保持孔21の深さ方向X1に沿って摺動可能に収容され且つラック軸8のラック8aの背面8bを摺動可能に支持するラック軸支持部材としてのサポートヨーク23とを備えている。
Referring to FIG. 2 again, the rack and pinion
また、ラック軸支持装置20は、保持孔21の入口にねじ込まれて固定された封止部材としての封止ねじ24と、サポートヨーク23と封止ねじ24との間に介在し且つサポートヨーク23をラック軸8側へ付勢する付勢部材25とを備えている。付勢部材25は例えば圧縮コイルばねからなる。
上記のハウジング22は、ピニオンハウジング12と一体に形成され、ラック軸8を隔ててピニオン軸7と反対側に配置されている。ピニオンハウジング12およびハウジング22は例えばダイキャストにより製作される。
The rack
The
上記の保持孔21の入口における内周面21aには、雌ねじ部21bが形成され、この雌ねじ部21bに、上記の封止ねじ24がねじ込まれて固定されている。
ラック軸支持部材としてのサポートヨーク23は、ラック軸8に対向する前面23aと、封止ねじ24に対向する対向面としての後面23bと、後面23bに形成され、上記付勢部材25を収容した凹所23cと、円筒面からなる外周面23dとを有している。
A
The
サポートヨーク23の前面23aには、ラック軸8の背面8bの形状に概ね一致する凹面26が形成されている。この凹面26に沿うように摺接板27が取り付けられており、この摺接板27がラック軸8の背面8bに摺接する。摺接板27としては、低摩擦係数を有する板を用いることが好ましく、例えば金属板や、フッ素樹脂を被覆した金属板を用いることができる。
On the
サポートヨーク23の外周面23dには、周方向に延びて環状をなす一対の収容溝28が形成され、各収容溝28には、例えばOリングからなる環状の弾性部材29がそれぞれ収容されている。封止ねじ24の外周面には、周方向に延びて環状をなす収容溝30が形成され、収容溝30には、例えばOリングからなる環状の弾性部材31が収容されている。
A pair of receiving
本実施の形態によれば、樹脂弾性体16の本体15の球面部15aと受け凹部17との接触領域19がピニオン軸7の下端71よりも下方に配置されるので、上側の玉軸受13と接触領域19との間のスパンを長くすることができる。したがって、球面部15aに接触する受け凹部17によって、ピニオン軸7の揺動を確実に規制するセンタリング効果を奏することができる。
According to the present embodiment, the
その結果、例えば衝撃的の荷重がピニオン軸7に負荷されても、ピニオン軸7の揺動変位に起因する騒音の発生を確実に抑制することができる。また、操舵開始時に、ピニオン軸7が揺動変位することによる応答遅れが生ずることがなく、操舵フィーリングを向上することができる。さらなる騒音抑制と操舵フィーリングの向上のために、接触領域19にグリース等の潤滑剤が塗布されていてもよい。
As a result, for example, even if an impact load is applied to the
また、ピニオン軸7の下端71に固定された樹脂弾性体16が、上記凸部としての本体15を含み、且つピニオン軸7の軸方向Y1に弾性的に圧縮されているので、ピニオン軸7を軸方向Y1上方に弾性的に付勢することができ、上側の玉軸受13のアキシャル隙間を除去することができる。その結果、ピニオン軸7の揺動の支点としての、上側の玉軸受13の揺動角を規制することを通じて、ピニオン軸7の揺動変位をより確実に規制することができる。
Further, since the resin
また、樹脂弾性体16が、ピニオン軸7の下端面72の保持孔73に弾力的に圧入された圧入部18と、上記凸部としての半球状の本体15とを含むので、ピニオン軸7の下端に樹脂弾性体16が取り付けられたサブアセンブリとして取り扱うことができる。したがって、ラックピニオン式ステアリング装置1の組立時に、上記サブアセンブリをピニオンハウジング12内に組み込めばよく、その結果、組立てが容易になる。
Further, since the resin
樹脂弾性体16に用いる樹脂としては、樹脂弾性体16と例えばアルミニウム合金からなるピニオンハウジング12の受け凹部17との摩擦抵抗を小さくするうえで、低摩擦係数を持つポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂またはピーク樹脂を用いることが好ましい。
また、受け凹部17に対する球面部15aの接触角θ(接触領域19における法線とピニオン軸7の中心軸線C1とのなす角度に相当)が、8°≦θ≦38の範囲に設定されることが好ましい。接触角θが8°未満であると、センタリング効果が小さくなる。逆に、接触角θが38°を超えると、接触領域19と中心軸線C1との距離が長くなるので、樹脂弾性体16が受け凹部17に対して回転するときの(すなわちピニオン軸7)の摩擦トルク(特に回転し始めるときの回転始動トルク)が大きくなる。
The resin used for the resin
Further, the contact angle θ of the
そこで、接触角θを、8°≦θ≦38の角度範囲に設定することにより、ピニオン軸7の摩擦トルクを小さくし且つ十分なセンタリング効果が得られるようにした。
次いで、図4は本発明の別の実施の形態を示している。図4を参照して、本実施の形態が図3の実施の形態と異なるのは、樹脂弾性体16の本体15の受圧面15bとピニオン軸7の下端面72に設けた凹部との間に、金属弾性体32が介在している点である。下端面72に凹部を設けなくてもよい。金属弾性体32としては、例えば単一のまたは積み重ねられた複数の皿ばねを用いてもよいし、圧縮コイルばねを用いてもよい。金属弾性体32として皿ばねを用いた場合、スペースの増大が殆どないので、小型化に寄与することができる。
Therefore, by setting the contact angle θ to an angle range of 8 ° ≦ θ ≦ 38, the friction torque of the
Next, FIG. 4 shows another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, the present embodiment is different from the embodiment of FIG. 3 between the
本実施の形態では、図3の実施の形態と同じ作用効果を奏することができる。さらに、樹脂弾性体16および金属弾性体32が直列に配列されるので、両弾性体16,32全体としてのバネ定数を小さくすることができる。したがって、可及的に、樹脂弾性体16として硬質のものを用いることができるので、樹脂弾性体16の径年変化によるへたりを防止することができる。その結果、長期にわたってピニオン軸7を軸方向Y1に付勢する付勢力を維持することができ、騒音抑制効果を長期に維持することができる。
In the present embodiment, the same operational effects as the embodiment of FIG. 3 can be obtained. Furthermore, since the resin
その他、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。 In addition, various modifications can be made within the scope of the claims of the present invention.
1…ラックピニオンステアリング装置、7…ピニオン軸、7a…ピニオン、7b…上部、7c…下部、8…ラック軸、12…ピニオンハウジング、13…玉軸受(転がり軸受)、14…針状ころ軸受(転がり軸受)、15…本体(凸部)、15a…球面部、15b…受圧面、16…樹脂弾性体、17…受け凹部、18…圧入部、19…接触領域、32…金属弾性体、71…下端、72…下端面、73…保持孔
DESCRIPTION OF
Claims (4)
上記ピニオン軸の下端から下方へ突出する凸部と、
上記凸部の表面に設けられ、球面の一部をなす球面部と、
上記ハウジングに設けられ、上記球面部を受ける円錐面状の受け凹部と、を備え、
上記球面部と受け凹部との接触領域がピニオン軸の下端よりも下方に配置されていることを特徴とするラックピニオン式ステアリング装置。 In the rack and pinion type steering device that supports the upper and lower portions of the pinion shaft by a pair of rolling bearings supported by the housing,
A convex portion projecting downward from the lower end of the pinion shaft;
A spherical portion provided on the surface of the convex portion and forming a part of a spherical surface;
A conical receiving recess provided in the housing and receiving the spherical portion,
A rack and pinion type steering device, wherein a contact area between the spherical portion and the receiving recess is disposed below the lower end of the pinion shaft.
上記樹脂弾性体は上記凸部を含むことを特徴とするラックピニオン式ステアリング装置。 The resin elastic body according to claim 1, comprising a resin elastic body fixed to the lower end of the pinion shaft and elastically compressed in the axial direction of the pinion shaft,
The rack-and-pinion type steering device, wherein the resin elastic body includes the convex portion.
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