JP2010254238A - Rack shaft supporting device and steering device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はラック軸支持装置およびこれを含む車両用操舵装置に関する。 The present invention relates to a rack shaft support device and a vehicle steering device including the same.
ラックアンドピニオン式のステアリング装置には、通例、ラックとピニオンとの間のバックラッシを除去するためのラック軸支持装置が設けられている。そのラック軸支持装置において、ラック軸を軸方向に移動可能に支持するサポートヨークは、ラック軸のラックの背面(円筒面の一部をなす面)を受ける断面円弧状の受け面を有している。
断面円弧状の受け面では、ラック軸の捩れを拘束することができない。ラック軸が捩じられると、ラックとピニオンの噛み合いにおいて、ラックの歯すじ方向の端部において、面圧が過度に高くなり、耐久性が低下する。
A rack and pinion type steering device is usually provided with a rack shaft support device for removing backlash between the rack and the pinion. In the rack shaft support device, the support yoke that supports the rack shaft so as to be movable in the axial direction has a receiving surface having an arcuate cross section for receiving the rear surface of the rack of the rack shaft (a surface forming a part of the cylindrical surface). Yes.
With the receiving surface having an arc cross section, the rack shaft cannot be twisted. When the rack shaft is twisted, the surface pressure becomes excessively high at the end portion of the rack in the tooth trace direction when the rack and the pinion are engaged, and the durability is lowered.
また、ラック軸の捩れに伴って、サポートヨークが保持孔内で傾くようにがたつき、保持孔の内周とサポートヨークとの間で打音を発生したり、また、サポートヨークが片当たりしてフレッティング磨耗を生じたりするおそれがある。
また、ハンドル操作によってピニオン軸からラック軸に動力伝達するときに、ラック軸が捩じられるため、応答性が悪く、その結果、運転者の操舵フィーリングが悪い。
Further, as the rack shaft is twisted, the support yoke rattles so that it tilts in the holding hole, and noise is generated between the inner periphery of the holding hole and the support yoke. This may cause fretting wear.
Further, when power is transmitted from the pinion shaft to the rack shaft by a steering operation, the rack shaft is twisted, so that the response is poor, and as a result, the driver's steering feeling is poor.
一方、サポートヨークの前面に設けられた凸条を、ラック軸の背面に設けられた凹溝に嵌合させ、サポートヨークをラック軸側へ付勢する付勢部材の付勢方向およびラック軸の軸方向の双方に直交する方向への、ラック軸の変位を規制するラック軸支持装置が提案されている(例えば特許文献1を参照)。 On the other hand, the ridges provided on the front surface of the support yoke are fitted into the concave grooves provided on the back surface of the rack shaft, and the urging direction of the urging member for urging the support yoke toward the rack shaft side and the rack shaft A rack shaft support device that restricts the displacement of the rack shaft in a direction orthogonal to both the axial directions has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1では、凸条と凹溝を形成する必要があり、構造が複雑である。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、耐久性に優れ、操舵フィーリングが良く、且つ構造が簡単なラック軸支持装置および車両用操舵装置を提供することを目的とする。
However, in
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a rack shaft support device and a vehicle steering device that have excellent durability, good steering feeling, and simple structure.
上記目的を達成するため、本発明は、ピニオン軸(7)に噛み合うラック軸(8)を支持するラック軸支持装置(15)において、ハウジング(17)に設けられた保持孔(16)に保持孔の深さ方向(X1)に進退可能に保持されたラック軸支持部材(18)と、上記ハウジング内に収容され、ラック軸支持部材をラック軸側へ付勢する付勢部材(20)と、を備え、ラック軸支持部材に設けられた支持面(22a,220a)によって、ラック軸のラックの背面に設けられた被支持面(8b)が、ラック軸の軸方向(Z1)に移動可能に支持されており、上記被支持面および上記支持面の少なくとも一方が、ピニオン軸の軸方向(Y1)およびラック軸の軸方向の双方に平行な平面からなることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention holds a rack shaft support device (15) supporting a rack shaft (8) meshing with a pinion shaft (7) in a holding hole (16) provided in a housing (17). A rack shaft support member (18) held so as to be movable back and forth in the depth direction (X1) of the hole, and a biasing member (20) housed in the housing and biasing the rack shaft support member toward the rack shaft side; The supported surface (8b) provided on the back surface of the rack of the rack shaft can be moved in the axial direction (Z1) of the rack shaft by the support surfaces (22a, 220a) provided on the rack shaft support member. And at least one of the supported surface and the supporting surface comprises a plane parallel to both the axial direction (Y1) of the pinion shaft and the axial direction of the rack shaft.
本発明では、例えば、ピニオン軸の軸方向およびラック軸の軸方向の双方に平行な平面からなる支持面によって、ラック軸の被支持面を支持することにより、ラック軸の捩れ(ツイスト)を規制することができる。したがって、ラックとピニオンの噛み合い部に過度な面圧が働くことがなく、耐久性を向上することができる。また、ハンドル操作によってピニオン軸からラック軸に動力を伝達するときに、応答遅れがないので、運転者の操舵フィーリングが良い。さらに、被支持面および上記支持面の少なくとも一方が平面からなるので、構造が簡単であり、製造コストを安くすることができる。なお、ピニオン軸の軸方向とは平行な方向へのラック軸の変位は、ラック軸の端部を支持するラックブッシュにより拘束すればよい。 In the present invention, for example, the torsion (twist) of the rack shaft is regulated by supporting the supported surface of the rack shaft by a support surface composed of a plane parallel to both the axial direction of the pinion shaft and the axial direction of the rack shaft. can do. Therefore, excessive surface pressure does not act on the meshing portion of the rack and the pinion, and durability can be improved. In addition, since there is no response delay when power is transmitted from the pinion shaft to the rack shaft by a steering operation, the driver's steering feeling is good. Furthermore, since at least one of the supported surface and the supporting surface is a flat surface, the structure is simple and the manufacturing cost can be reduced. Note that the displacement of the rack shaft in the direction parallel to the axial direction of the pinion shaft may be restricted by a rack bush that supports the end of the rack shaft.
上記被支持面および支持面の一方が、ピニオン軸の軸方向とは平行な方向に互いに離隔した少なくとも2つの凸部(220)の頂部からなり、他方が、ピニオン軸の軸方向およびラック軸の軸方向の双方に平行な平面からなる場合がある(請求項2)。ピニオン軸の軸方向とは平行な方向に離隔する少なくとも2つの凸部の頂部であれば、上記他方としての上記平面に当接することにより、ラック軸の捩れ動作を規制することができる。 One of the supported surface and the support surface is composed of the tops of at least two convex portions (220) spaced apart from each other in a direction parallel to the axial direction of the pinion shaft, and the other is the axial direction of the pinion shaft and the rack shaft. There may be a case in which the plane is parallel to both axial directions (claim 2). If it is the top part of the at least 2 convex part spaced apart in the direction parallel to the axial direction of the pinion shaft, the twisting operation of the rack shaft can be restricted by contacting the flat surface as the other.
また、上記支持面は、ラック軸支持部材に設けられた低摩擦の摺接板(22)の表面によって構成されている場合がある(請求項3)。この場合、ラック軸がスムーズに移動できるので、操舵フィーリングが一層向上する。また、ラック軸が、ピニオン軸の軸方向とは平行な方向に変位したときに、ラック軸支持部材が傾くことを抑制することができ、その結果、騒音防止に寄与することができる。 Moreover, the said support surface may be comprised by the surface of the low friction sliding contact plate (22) provided in the rack shaft support member. In this case, since the rack shaft can move smoothly, the steering feeling is further improved. In addition, when the rack shaft is displaced in a direction parallel to the axial direction of the pinion shaft, the rack shaft support member can be prevented from tilting, and as a result, noise can be prevented.
上記ラック軸支持装置を用いて上記ラック軸を軸方向に摺動可能に支持する車両用操舵装置であれば、好ましい(請求項4)。
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。
A vehicle steering device that supports the rack shaft so as to be slidable in the axial direction using the rack shaft support device is preferable.
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.
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、車両用操舵装置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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
Referring to FIG. 1, a
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、滑り軸受であるラックブッシュ50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はピニオン7aを挟んだ上部7bと下部7cを有している。ピニオン軸7は、例えば玉軸受からなりピニオン軸7の上部7bを支持する第1の軸受12と、例えば針状ころ軸受からなりピニオン軸7の下部7cを支持する第2の軸受13とによって、ピニオンハウジング14内に回転可能に支持されている。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14内で相互に噛み合わされている。
When the steering member 2 is operated and the
Referring to FIG. 2, the
車両用操舵装置1にはラック軸支持装置15が装備されている。ラック軸支持装置15は、円孔からなる保持孔16を有するハウジング17と、保持孔16に保持孔16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の背面である被支持面8bを摺動可能に支持するラック軸支持部材18と、保持孔16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19とを備えている。保持孔16の入口における内周面16aに、雌ねじ部16bが形成され、この雌ねじ部16bに、上記封止ねじ19がねじ込まれている。
The
また、ラック軸支持装置15は、ラック軸支持部材18と封止ねじ19との間に介在しラック軸支持部材18をラック軸8側へ弾性的に付勢する例えば圧縮コイルばねからなる付勢部材20とを備えている。
ラック軸支持装置15のハウジング17は、ピニオンハウジング14と単一の材料で一体に形成され、ラック軸8を隔ててピニオン軸7とは反対側に配置されている。ピニオンハウジング14およびハウジング17は例えばダイキャストにより製作される。
The rack
The
ラック軸8のラック8aとは反対側の面である上記背面は、ピニオン軸7の軸方向Y1(図2において上下方向に相当)およびラック軸8の軸方向Z1(図2において紙面とは直交する方向に相当)の双方に平行な平面からなる被支持面8bを構成している。
ラック軸支持部材18は、中空円柱状の本体21と、本体21の前面21aに固定された低摩擦の摺接板22とを備えている。摺接板22に設けられた凸部30が本体21の前面21aに設けられた凹部に嵌合することにより、摺接板22が本体21に固定されている。具体的には、凸部30は、図3に示すように、ラック軸8の軸方向Z1(図2において紙面とは直交する方向)に延びる凸条からなり、本体21の前面21aに設けられた凹条に嵌合している。ラック軸支持部材18の本体21の後面21bと封止ねじ19の前面19aとの間には、変動吸収のための隙間が確保されている。ラック軸支持部材18の本体21の外周面21cは円筒面からなる。
The rear surface of the
The rack
本体21の外周面21cには、周方向に延びて環状をなす一対の収容溝23が形成され、各収容溝23には、例えばOリングからなる環状の弾性部材24がそれぞれ収容されている。封止ねじ19の外周面には、周方向に延びて環状をなす収容溝25が形成され、収容溝25には、例えばOリングからなる環状の弾性部材26が収容されている。
摺接板22としては、例えば、低摩擦の合成樹脂板(例えばフッ素樹脂板)を用いてもよいし、また、フッ素樹脂を被覆した金属板を用いてもよい。摺接板22の表面が、ラック軸7の背面である被支持面8bを支持する支持面22aを構成している。支持面22aは、ピニオン軸7の軸方向Y1およびラック軸8の軸方向Z1(図3参照)の双方に平行な平面からなる。
A pair of receiving grooves 23 extending in the circumferential direction and forming an annular shape are formed on the outer
As the sliding
本実施の形態では、被支持面8bおよび支持面22aの双方が、ピニオン軸7の軸方向Y1およびラック軸8の軸方向Z1の双方に平行な平面からなる場合に則して説明するが、被支持面8bおよび支持面22aの少なくとも一方が、ピニオン軸7の軸方向Y1およびラック軸8の軸方向Z1の双方に平行な平面からなっていればよい。
本実施の形態によれば、ピニオン軸7の軸方向Y1およびラック軸8の軸方向Z1の双方に平行な平面からなる、ラック軸支持部材18の支持面22aによって、ラック軸8の背面の被支持部8bを支持することにより、ラック軸8の捩れ(ツイスト)を規制することができる。したがって、ラック8aとピニオン7aの噛み合い部に過度な面圧が働くことがなく、耐久性を向上することができる。
In the present embodiment, the description will be made based on the case where both the supported
According to the present embodiment, the back surface of the
また、操舵部材2の操作によってピニオン軸7からラック軸8に動力を伝達するときに、応答遅れがないので、運転者の操舵フィーリングが良い。
さらに、被支持面8bおよび上記支持面22aの双方が平面からなるので、構造が簡単であり、製造コストを安くすることができる。
なお、ピニオン軸7の軸方向Y1とは平行な方向へのラック軸8の変位は、ラック軸8の端部を支持するラックブッシュ50により拘束すればよい。
Further, since there is no response delay when power is transmitted from the
Further, since both the supported
The displacement of the
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2の実施の形態と異なるのは、下記である。すなわち、図2の実施の形態では、単一の摺接板22を有するラック軸支持部材18を用いたが、本実施の形態では、一対の摺接板220を有するラック軸支持部材180を用いた点にある。
一対の摺接板220は、本体21の前面21aから突出する一対の凸部を構成している。一対の凸部を構成する一対の摺接板220は、ピニオン軸7の軸方向Y1とは平行な方向(図4において上下方向)に互いに離隔している。各摺接板220の表面が、ラック軸7の背面である被支持面8bを支持する支持面220aを構成している。図5に示すように、各摺接板220の支持面220aは、ピニオン軸7の軸方向Y1およびラック軸8の軸方向Z1の双方に平行な平面からなる。具体的には、各摺接板220の凸部30は、ラック軸8の軸方向Z1とは平行に延びる凸条からなり、ラック軸支持部材21の前面21aに設けられた凹条に嵌合されている。本実施の形態の構成要素において、図2の実施の形態と同じ構成要素には、図2の実施の形態の構成要素と同じ符号を付してある。
Next, FIG. 4 shows another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, this embodiment is different from the embodiment of FIG. 2 as follows. That is, in the embodiment of FIG. 2, the rack
The pair of sliding
本実施の形態においても、図2の実施の形態と同じ作用効果を奏することができる。すなわち、ピニオン軸7の軸方向Y1およびラック軸8の軸方向Z1の双方に平行な平面からなる、ラック軸支持装置180の一対の摺接板220の支持面220aによって、ラック軸8の背面の被支持部8bを支持することにより、ラック軸8の捩れ(ツイスト)を規制することができる。したがって、ラック8aとピニオン7aの噛み合い部に過度な面圧が働くことがなく、耐久性を向上することができる。
Also in this embodiment, the same operational effects as the embodiment of FIG. 2 can be obtained. That is, the rear surface of the
また、操舵部材2の操作によってピニオン軸7からラック軸8に動力を伝達するときに、応答遅れがないので、運転者の操舵フィーリングが良い。
さらに、被支持面8bおよび上記支持面220aの双方が平面からなるので、構造が簡単であり、製造コストを安くすることができる。
本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、例えば、上記各実施の形態では、各摺接板22、220を対応するラック軸支持部材18、180に固定したが、ラック軸8に固定するようにしてもよい。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。
Further, since there is no response delay when power is transmitted from the
Further, since both the supported
The present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, in each of the above-described embodiments, the sliding
1…車両用操舵装置、2…操舵部材、7…ピニオン軸、7a…ピニオン、8…ラック軸、8a…ラック、8b…被支持面、15…ラック軸支持装置、16…保持孔、17…ハウジング、18,180…ラック軸支持部材、19…封止ねじ、20…付勢部材、21…本体、21a…前面、22…摺接板、22a…支持面、220…摺接板(凸部)、220a…支持面(凸部の表面)、X1…(保持孔の)深さ方向、Y1…ピニオン軸の軸方向、
Z1…ラック軸の軸方向
DESCRIPTION OF
Z1 ... Axial direction of rack axis
Claims (4)
ハウジングに設けられた保持孔に保持孔の深さ方向に進退可能に保持されたラック軸支持部材と、
上記ハウジング内に収容され、ラック軸支持部材をラック軸側へ付勢する付勢部材と、を備え、
ラック軸支持部材に設けられた支持面によって、ラック軸のラックの背面に設けられた被支持面が、ラック軸の軸方向に移動可能に支持されており、
上記被支持面および上記支持面の少なくとも一方が、ピニオン軸の軸方向およびラック軸の軸方向の双方に平行な平面からなることを特徴とするラック軸支持装置。 In a rack shaft support device that supports a rack shaft that meshes with a pinion shaft,
A rack shaft support member held in a holding hole provided in the housing so as to be capable of moving back and forth in the depth direction of the holding hole;
A biasing member housed in the housing and biasing the rack shaft support member toward the rack shaft,
The supported surface provided on the back surface of the rack of the rack shaft is supported by the support surface provided on the rack shaft support member so as to be movable in the axial direction of the rack shaft,
The rack shaft support device, wherein at least one of the supported surface and the support surface is a plane parallel to both the axial direction of the pinion shaft and the axial direction of the rack shaft.
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