JP2011201542A - Rack guide and rack-and-pinion type steering device equipped with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車のステアリング機構のラックバーを支持するラックガイド及びこのラックガイドを具備した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 guide that supports a rack bar of a steering mechanism of an automobile and a rack and pinion type steering apparatus that includes the rack guide.
ラックピニオン式ステアリング装置は、通常、ハウジングと、このハウジングに回転自在に支持されたピニオンと、このピニオンに噛合うラック歯を有するラックバーと、ハウジング内に配されてラックバーを摺動自在に支持するラックガイドと、このラックガイドをラックバーに向かって押圧するコイルばね等の弾性手段とを具備している。 A rack and pinion type steering device is usually provided with a housing, a pinion rotatably supported by the housing, a rack bar having rack teeth meshing with the pinion, and a rack bar arranged in the housing so that the rack bar can slide freely. A rack guide to be supported and elastic means such as a coil spring for pressing the rack guide toward the rack bar are provided.
斯かるラックピニオン式ステアリング装置において、ステアリング操作で直動するラックバーを摺動自在に支持するラックガイドは、ハウジングの内周面との間に隙間(クリアランス)をもってハウジング内にラックバーの直動方向に対して直交する方向、即ち軸方向に移動自在に装着されているが、斯かる隙間があるとラックバーの直動でラックガイドに揺動が生じてラックガイドがハウジングに衝突し、衝突音等の異音が発生する場合がある。また通常、ラックガイドとハウジングとは金属製であるために、上記の揺動をなくすべく隙間をより微小にすると、ハウジングに対するラックガイドの軸方向の摺動でラックガイドとハウジングとの間に所謂「ともがね」を発生する虞があり、このような「ともがね」が発生すると摩擦抵抗の増大、凝着摩耗によるラックガイドの軸方向の移動を妨げるという問題を惹起させる。 In such a rack and pinion type steering device, a rack guide that slidably supports a rack bar that moves linearly by steering operation has a clearance (clearance) between the rack bar and the inner peripheral surface of the housing. It is mounted so that it can move freely in the direction perpendicular to the direction, that is, in the axial direction. However, if there is such a gap, the rack guide will swing due to the direct movement of the rack bar, and the rack guide will collide with the housing. Noises such as noise may occur. In addition, since the rack guide and the housing are usually made of metal, if the gap is made minute so as to eliminate the above-described swing, the rack guide and the housing are so-called between the rack guide and the housing by sliding in the axial direction of the rack guide with respect to the housing. There is a possibility that “togane” may occur, and when such “togane” occurs, problems such as an increase in frictional resistance and an axial movement of the rack guide due to adhesive wear are caused.
そこで、ラックガイドに弾性リングを装着してハウジングへのラックガイドの直接的な接触をなくすことが提案されており、斯かる提案によるラックピニオン式ステアリング装置では、「ともがね」による不都合を解消できるが、ラックガイドに装着された弾性リングがハウジングの内周面とラックガイドとの間の空気通路として機能する微小隙間を完全に塞ぐ結果、ハウジングに対するラックガイドの移動で微小隙間を介して行われていた空気の流通が困難となってハウジングとラックガイドの端面と間の空間が密閉空気室となり、この密閉空気室によりハウジングに対するラックガイドの迅速な移動を妨げる虞が生じる。 Therefore, it has been proposed to attach an elastic ring to the rack guide so that the rack guide does not come into direct contact with the housing. In the rack and pinion type steering device according to such a proposal, the problem caused by "Tomogane" is eliminated. However, as a result of the elastic ring attached to the rack guide completely closing the minute gap that functions as an air passage between the inner peripheral surface of the housing and the rack guide, the rack guide moves with respect to the housing through the minute gap. As a result, it is difficult for the air to flow, and the space between the housing and the end surface of the rack guide becomes a sealed air chamber. This sealed air chamber may hinder the rapid movement of the rack guide relative to the housing.
また、ハウジング内に合成樹脂製の緩衝部材を装着してハウジングへのラックガイドの直接的な接触をなくすことが提案されているが、斯かる提案によるラックピニオン式ステアリング装置では、緩衝部材とラックガイドとの間に隙間を設ける結果、隙間に起因するラックガイドの踊りが生じてピニオンとラックバーのラック歯とのぴったりとした噛み合いが確保されずピニオン2とラック歯3との歯打ちによる異音が発生する虞がある。 Further, it has been proposed to mount a buffer member made of synthetic resin in the housing to eliminate direct contact of the rack guide with the housing. In the rack and pinion type steering device according to such a proposal, the buffer member and the rack As a result of providing a gap between the guide and the rack guide, the rack guide dances due to the gap, and a tight engagement between the pinion and the rack bar rack teeth is not ensured. Sound may occur.
本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、揺動による衝突音等の異音の発生をなくし得ると共に「ともがね」による不都合を解消できる上に、ハウジングとの間に密閉空気室を生じさせないようにでき、しかも、ラックガイドの踊りを生じ難くでき、而して、ハウジングに対して軸方向に迅速に移動できてラックバーの直動方向に直交する方向の変位に対して即座に応動できるラックガイド及び斯かるラックガイドを具備したラックピニオン式ステアリング装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned points. The object of the present invention is to eliminate the occurrence of abnormal noise such as collision noise due to rocking and to eliminate the disadvantages of "Tomogane". In addition, it is possible to prevent a sealed air chamber from being formed between the housing and the rack guide, and it is possible to prevent the rack guide from being danced. It is an object of the present invention to provide a rack guide capable of immediately responding to a displacement in an orthogonal direction and a rack and pinion type steering apparatus including such a rack guide.
本発明によるラックガイドは、ラックガイド本体とこのラックガイド本体に嵌着された合成樹脂製の摺接面部材とを具備しており、ここで、ラックガイド本体は、ラックピニオン式ステアリング装置のハウジングの円筒状の内周面に隙間をもって対面するようになっている円筒状の外周面と、この外周面に軸方向に伸びて設けられた複数個の溝と、軸方向の一端面に設けられた凹面とを有しており、摺接面部材は、ラックガイド本体の凹面に着座される湾曲部と、この湾曲部に一体的に形成された複数個の隙間保持部とを有しており、湾曲部は、ラックバーに摺動自在に接触する摺接面を有しており、各隙間保持部は、径方向においてラックガイド本体の外周面から突出するようにしてラックガイド本体の対応の溝に嵌合されていると共に径方向において突出した突出端面でラックピニオン式ステアリング装置のハウジングの円筒状の内周面に摺動自在に接触するようになっている。 A rack guide according to the present invention includes a rack guide main body and a sliding contact member made of synthetic resin fitted to the rack guide main body, wherein the rack guide main body is a housing of a rack and pinion type steering device. A cylindrical outer peripheral surface facing the cylindrical inner peripheral surface with a gap, a plurality of grooves extending in the axial direction on the outer peripheral surface, and one end surface in the axial direction. The sliding surface member has a curved portion seated on the concave surface of the rack guide body and a plurality of gap holding portions formed integrally with the curved portion. The curved portion has a sliding contact surface that slidably contacts the rack bar, and each gap holding portion projects from the outer peripheral surface of the rack guide body in the radial direction. Fits into the groove and diameter It is adapted to slidably contact with the cylindrical inner peripheral surface of the housing of the rack-pinion type steering apparatus in the projecting end surface protruding in direction.
本発明のラックガイドによれば、合成樹脂からなる摺接面部材の隙間保持部がその突出端面でハウジングの円筒状の内周面に接触するようになっているために、ハウジングへのラックガイド本体の直接的な接触をなくすことができる結果、ラックガイド本体の揺動に基づくハウジングへの衝突による衝突音等の異音の発生をなくし得ると共に「ともがね」による不都合を解消できる上に、隙間保持部の軸周りの方向で互いに隣接する突出端面間における隙間がラックガイド本体の軸方向の一方の端面側の隙間とラックガイド本体の軸方向の他方の端面側の隙間とを連通する通路を形成するようになっているために、ラックガイド本体の軸方向の一方の端面側のハウジング内とラックガイド本体の軸方向の他方の端面側のハウジング内とを相互に連通させることができ、ハウジングとラックガイドの軸方向の他方の端面との間に密閉空気室を生じさせないようにでき、しかも、各隙間保持部がラックガイド本体の対応の溝に嵌合されて配されているために、ラックガイドの踊りを生じ難くでき、而して、ラックバーの直動方向に直交する方向である軸方向の変位に対して即座に応動できるようになる。 According to the rack guide of the present invention, since the gap holding portion of the sliding contact surface member made of synthetic resin comes into contact with the cylindrical inner peripheral surface of the housing at its protruding end surface, the rack guide to the housing As a result of eliminating the direct contact of the main body, it is possible to eliminate the occurrence of abnormal noise such as a collision sound due to a collision with the housing due to the swinging of the rack guide main body, and to eliminate the inconvenience caused by “Togane” The gap between the projecting end faces adjacent to each other in the direction around the axis of the gap holding portion communicates the gap on one end face side in the axial direction of the rack guide body and the gap on the other end face side in the axial direction of the rack guide body. Since a passage is formed, the inside of the housing on one end face side in the axial direction of the rack guide body and the inside of the housing on the other end face side in the axial direction of the rack guide body are mutually connected. It is possible to communicate with each other so that a sealed air chamber is not generated between the housing and the other axial end surface of the rack guide, and each gap holding portion is fitted in a corresponding groove of the rack guide body. Therefore, it is difficult for the rack guide to dance, and thus it is possible to immediately respond to an axial displacement that is a direction orthogonal to the linear movement direction of the rack bar.
摺接面部材は、その隙間保持部がラックガイド本体の揺動でもハウジングの円筒状の内周面とラックガイド本体の円筒状の外周面との間の隙間を保持できるような適度な剛性を有する上に、その湾曲部の摺接面がラックバーの直動を低摩擦をもって案内支持できる程度であって、その隙間保持部の突出端面がラックガイド本体の軸方向の移動でハウジングの内周面と低摩擦をもって摺動し得る程度の低摩擦特性を有し、しかも、隙間保持部の突出端面がハウジングの内周面に弾性的に接触するように適度な弾性を有することが好ましく、摺接面部材の形成材料である合成樹脂としては、一例として、ポリアセタール、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエステルエラストマーなどを挙げることができる。 The sliding surface member has an appropriate rigidity so that the gap holding portion can hold a gap between the cylindrical inner peripheral surface of the housing and the cylindrical outer peripheral surface of the rack guide main body even when the rack guide main body swings. In addition, the sliding surface of the curved portion is such that the linear movement of the rack bar can be guided and supported with low friction, and the protruding end surface of the gap holding portion is moved in the axial direction of the rack guide body to It is preferable that it has a low friction characteristic that can slide with a low friction with the surface, and has an appropriate elasticity so that the protruding end surface of the gap holding portion elastically contacts the inner peripheral surface of the housing. Examples of the synthetic resin that is a material for forming the contact member include polyacetal, polyamide, polyurethane, and polyester elastomer.
好ましい例では、ラックガイド本体は、軸方向の他端面に設けられた凹所と、この凹所に連通して中央部に軸方向に伸びて設けられた貫通孔とを有しており、摺接面部材は、ラックガイド本体の貫通孔に装着されていると共に湾曲部に一体的に形成された突起を有しており、ここで、突起は、貫通孔からの抜け出しを阻止する阻止手段、例えば膨大部を有していてもよい。斯かる貫通孔及び突起は、摺接面部材とラックガイド本体とを互いに一体結合させるためのものであるが、斯かる貫通孔及び突起に代えて又はこれらと共に、隙間保持部の端部に爪部を一体的に設けて、この爪部をラックガイド本体の他端面に引っ掛けて摺接面部材とラックガイド本体とを互いに一体結合させるようにしてもよい。 In a preferred example, the rack guide body has a recess provided on the other end surface in the axial direction, and a through hole provided in the central portion and extending in the axial direction in communication with the recess. The contact surface member has a protrusion that is attached to the through hole of the rack guide main body and is formed integrally with the curved portion, where the protrusion is a blocking means for preventing the protrusion from the through hole, For example, you may have a huge part. Such through-holes and protrusions are for integrally joining the sliding contact surface member and the rack guide main body to each other, but instead of or together with such through-holes and protrusions, a claw is provided at the end of the gap holding portion. The claw portion may be hooked on the other end surface of the rack guide main body so that the sliding contact surface member and the rack guide main body are integrally coupled to each other.
ラックガイド本体の溝は、複数個、例えば二個設けられていてもよいのであるが、好ましい例では、軸周りの方向で互いに略等角度間隔に配されて少なくとも三個設けられており、この場合、各隙間保持部は、ラックガイド本体の対応の溝に夫々嵌合されている。斯かる例のラックガイドでは、ラックガイド本体がハウジングの円筒状の内周面に軸周りの方向で均等に保持される結果、ハウジングへのラックガイド本体の直接的な接触をより確実になくすことができる。 A plurality of, for example, two grooves of the rack guide body may be provided, but in a preferred example, at least three grooves are provided at substantially equal angular intervals in the direction around the axis. In this case, each gap holding portion is fitted in a corresponding groove of the rack guide body. In the rack guide of such an example, the rack guide main body is evenly held in the direction around the axis on the cylindrical inner peripheral surface of the housing, so that direct contact of the rack guide main body with the housing is more reliably eliminated. Can do.
本発明によるラックピニオン式ステアリング装置は、回転自在なピニオンと、このピニオンと噛み合うラック歯を有すると共に直動自在な前記ラックバーと、ピニオンを回転自在に支持する前記ハウジングと、ラックバーを摺動自在に支持する上述の種々の態様のラックガイドと、このラックガイドをピニオンに向かって押圧する弾性手段とを具備している。 A rack and pinion type steering device according to the present invention includes a rotatable pinion, a rack bar that has rack teeth meshing with the pinion and is directly movable, the housing that rotatably supports the pinion, and a sliding rack bar. The rack guide of the above-mentioned various aspects supported freely, and the elastic means which presses this rack guide toward a pinion are provided.
ラックガイド本体の軸方向の一端面の凹面は、当該一端面に形成された凹所の底面を規定するものであってもよく、斯かる凹面の場合には、当該凹面に着座される摺接面部材の湾曲部が凹所によって位置決めされる結果、湾曲部が凹面に対して位置ずれするような不都合をなくし得るが、斯かる位置ずれ防止を隙間保持部で行わせてもよく、この場合には、ラックガイド本体の軸方向の一端面に湾曲部を嵌合させる凹所を形成しないで、湾曲部を凹面に単に載せて着座させてもよい。 The concave surface of the one end surface in the axial direction of the rack guide body may define the bottom surface of the recess formed in the one end surface. In the case of such a concave surface, the sliding contact seated on the concave surface is possible. As a result of positioning the curved portion of the surface member by the recess, it is possible to eliminate the inconvenience that the curved portion is displaced with respect to the concave surface, but such positional displacement prevention may be performed by the gap holding portion. In this case, the curved portion may be simply placed on the concave surface and seated without forming a recess for fitting the curved portion on one end surface of the rack guide body in the axial direction.
本発明によれば、揺動による衝突音等の異音の発生をなくし得ると共に「ともがね」による不都合を解消できる上に、ハウジングとの間に密閉空気室を生じさせないようにでき、しかも、ラックガイドの踊りを生じ難くでき、而して、ハウジングに対して軸方向に迅速に移動できてラックバーの直動方向に直交する方向の変位に対して即座に応動できるラックガイド及び斯かるラックガイドを具備したラック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 the present invention, it is possible to eliminate the occurrence of abnormal noise such as a collision sound due to rocking, to eliminate the disadvantages of `` Togane '', and to prevent a sealed air chamber from being generated between the housing and A rack guide which can hardly cause the rack guide to be danced and thus can quickly move in the axial direction with respect to the housing and can immediately respond to a displacement in a direction perpendicular to the linear movement direction of the rack bar, and the like. A rack and pinion type steering device including a rack guide can be provided.
次に本発明の実施の形態を、図に示す好ましい例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれらの例に何等限定されないのである。 Next, embodiments of the present invention will be described in more detail based on preferred examples shown in the drawings. The present invention is not limited to these examples.
図1において、本例のラックピニオン式ステアリング装置1は、R方向に回転自在なピニオン2と、ピニオン2と噛み合うラック歯3を有すると共にA方向(図1において紙面に直交する方向)に直動自在なラックバー4と、ピニオン2をR方向に回転自在に支持するハウジング5と、ラックバー4を摺動自在に支持するラックガイド6と、ラックガイド6をピニオン2に向かって押圧する弾性手段7とを具備している。
In FIG. 1, a rack and pinion
ピニオン2が一体的に設けられたピニオン軸11は、玉軸受12を介してハウジング5にピニオン軸11の軸心を中心としてR方向に回転自在に支持されていると共にステアリング操作によりR方向に回転されるようになっている。
A
ピニオン2のR方向の回転によりピニオン2とラック歯3との噛み合いを介してA方向に直動されるラックバー4は、ラック歯3が設けられた面とは反対の側に半円筒状の凸面からなる摺動面15を有している。
The
ラックバー4がA方向に貫通しているハウジング5は、玉軸受12が取り付けられたハウジング本体部16と、ハウジング本体部16に一体的に形成されていると共に円筒状の内周面17を有した円筒部18と、円筒部18の一端部にねじ部19を介して螺着された蓋部20とを具備しており、蓋部20は、当該蓋部20に螺着されたロックナット21により円筒部18に固定されている。
The
ハウジング5の円筒部18内に配されているラックガイド6は、特に図2及び図3に示すように、ラックガイド本体25と、ラックガイド本体25に嵌着された合成樹脂製の摺接面部材26とを具備している。
The
アルミニウム等の剛性の金属からなるラックガイド本体25は、特に図4から図7に示すように、ハウジング5の円筒部18の内周面17に隙間31をもって対面するようになっている円筒状の外周面32と、外周面32に軸方向、即ちB方向に伸びて設けられていると共に複数個、本例では軸周りの方向で互いに90°の略等角度間隔に配された四個の溝33と、B方向の一端面34に設けられた凹面35と、B方向の他端面36に設けられた円柱状の凹所37と、凹所37に連通してB方向に伸びて中央部に設けられた貫通孔38とを有している。
The rack guide
各溝33は、B方向において一端面34から他端面36まで伸びており、凹面35は、ラックガイド本体25の一端面34に形成された凹所39の底面を規定している。
Each
摺接面部材26は、特に図8から図10に示すように、ラックガイド本体25の凹面35に着座されて凹所39に嵌合された湾曲部45と、湾曲部45に一体的に形成された複数個、本例では軸周りの方向で互いに90°の略等角度間隔に配された四個の隙間保持部46と、ラックガイド本体25の貫通孔38に装着されていると共に湾曲部45に一体的に形成された突起47とを有している。
As shown in FIGS. 8 to 10, the slidable
湾曲板状の湾曲部45は、ラックバー4の摺動面15に摺動自在に接触する半円筒状の凹面からなる摺接面51を有しており、各隙間保持部46は、径方向においてラックガイド本体25の外周面32から突出するようにしてラックガイド本体25の対応の溝33に夫々嵌合されていると共に図11に示すように径方向において突出した突出端面52で円筒部18の内周面17に摺動自在に接触するようになっており、しかも、各隙間保持部46は、湾曲部45の摺接面51と面一となっているB方向の一端面53とラックガイド本体25の他端面36と面一となっているB方向の他端面54とをもってB方向に伸びており、摺接面51の反対の面で湾曲部45に一体に形成された突起47は、貫通孔38からの抜け出しを阻止する膨大部55を有しており、膨大部55には、貫通孔38への突起47の挿入を容易にするための十字スリット56が設けられており、膨大部55は、凹所37のB方向の一端面を規定するラックガイド本体25の環状内壁57に引っ掛かるようになっている。
The curved plate-like
弾性手段7は、一端では凹所37において環状内壁57に接触する一方、他端では蓋部20に接触して圧縮されてラックガイド本体25と蓋部20との間に配されたコイルばね61を具備しており、コイルばね61は、ラックガイド本体25を介して湾曲部45の摺接面51をラックバー4の摺動面15に弾性的に押圧させている。
The elastic means 7 is in contact with the annular
以上のラックピニオン式ステアリング装置1では、ステアリング操作によりピニオン軸11がR方向に回転されると、ラックバー4がピニオン2とラック歯3との噛み合いを介してA方向に直動される結果、ラックバー4に連結された自動車の車輪にステアリング操作が伝達される。ラックピニオン式ステアリング装置1において、ラックガイド6は、ラックバー4の摺動面15にその摺接面51で接触してラックバー4のA方向の直動を案内すると共に弾性手段7による弾性力でピニオン2とラック歯3との噛み合いを確保させるようになっている上に、ラックバー4のB方向の微少変位に追従して弾性手段7の伸縮を伴ってB方向にハウジング5の円筒部18に対して移動するようになっている。
In the rack and pinion
ところで、ラックガイド6によれば、合成樹脂からなる摺接面部材26の隙間保持部46がその突出端面52で円筒部18の内周面17に接触するようになっているために、ハウジング5の円筒部18へのラックガイド本体25の直接的な接触をなくすことができる結果、ラックガイド本体25の揺動に基づくハウジング5の円筒部18への衝突による衝突音等の異音の発生をなくし得ると共に「ともがね」による不都合を解消できる上に、隙間保持部46の軸周りの方向で互いに隣接する突出端面52間における隙間31がラックガイド本体25のB方向の一方の端面34側の隙間31とラックガイド本体25のB方向の他方の端面36側の隙間31とを連通する通路65を形成するようになっているために、ラックガイド本体25のB方向の一方の端面34側のハウジング5内をラックガイド本体25のB方向の他方の端面36側のハウジング5内、即ち端面36と蓋部20との間の空間66に連通させることができ、ハウジング5とラックガイド6のB方向の他方の端面36との間に密閉空気室を生じさせないようにでき、しかも、各隙間保持部46がラックガイド本体25の対応の溝33に嵌合されて配されているために、ラックガイド6の踊りを生じ難くでき、而して、ラックバー4の直動方向であるA方向に直交する方向であるB方向の変位に対して即座に応動できるようになり、これによっても、ラックバー4のB方向の微少変位に追従してラックガイド6がハウジング5の円筒部18に対してB方向に即座に移動できるようになる結果、ピニオン2とラック歯3とのぴったりとした噛み合いを常時確保できて、ピニオン2とラック歯3との歯打ちによる異音の発生をなくし得る。
By the way, according to the
1 ラックピニオン式ステアリング装置
2 ピニオン
3 ラック歯
4 ラックバー
5 ハウジング
6 ラックガイド
7 弾性手段
17 内周面
18 円筒部
31 隙間
25 ラックガイド本体
26 摺接面部材
32 外周面
33 溝
34 一端面
45 湾曲部
46 隙間保持部
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