JP2013086528A - Rack and pinion type steering device - Google Patents

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Yasusuke Fukushima
庸介 福島
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rack and pinion type steering device capable of keeping a preload force when advances roughly fixed, keeping the magnitude of adjustment backlash roughly fixed without increasing it, and preventing rattling noise even when separation force exceeds the preload force, in a rack and pinion type steering device.SOLUTION: The rack and pinion type steering device includes: a rack guide to be in slidable contact with a rack shaft; an elastic member for pressing the rack guide to the rack shaft; a conversion mechanism for changing torque to pressing force; a torque generation member for generating the torque; and a rotating direction limiting member for limiting rotation to one direction.

Description

この発明は、車両用のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置に関する。   The present invention relates to a rack and pinion type steering device for a vehicle.

車両用のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置には、タイヤが路面の凹凸を通過することなどが原因で逆入力と呼ばれる力が入力される。逆入力により、ラックとピニオンはかみ合い、ラックとピニオンをラックガイドのしゅう動方向に離間させる力が働く。このときの離間力がラックとピニオンを押し付けるバネ予圧力より大きい場合、ラックとピニオンは離間し、ラックとピニオンのかみ合い部に隙間ができる。この隙間が元に戻るときにラックとピニオン歯面では衝突がおこる。すきまが大きいと衝突音が大きくなり、聴感上の問題となる。ラトル音の聴感上の問題を防止するには、逆入力荷重よりも予圧力を大きくすることと、逆入力荷重による離間力が予圧力より大きかった場合に歯面にできる隙間を小さくすることが重要である。また、一般にラックとピニオンを長期間使用すると、ラックとピニオンのかみ合い部などに摩耗が発生するため、バネによる予圧力は低下し、アジャストガタは大きくなる。   A force called reverse input is input to a rack-and-pinion type steering device for a vehicle, for example, because a tire passes through unevenness on a road surface. Due to the reverse input, the rack and the pinion are engaged with each other, and a force that separates the rack and the pinion in the sliding direction of the rack guide works. When the separation force at this time is larger than the spring pre-pressure that presses the rack and the pinion, the rack and the pinion are separated from each other, and a gap is formed at the engaging portion of the rack and the pinion. When this gap is restored, a collision occurs between the rack and the pinion tooth surface. If the clearance is large, the collision sound becomes loud, which causes a problem with hearing. In order to prevent rattle audibility problems, it is necessary to make the preload larger than the reverse input load, and to reduce the gap created on the tooth surface when the separation force due to the reverse input load is greater than the preload. is important. In general, when a rack and a pinion are used for a long period of time, wear occurs at a meshing portion of the rack and the pinion, so that the preload by the spring is reduced and the adjustment backlash is increased.

このラトル音を防止する先行技術としては、図6の特許文献1に記載された技術がある。これは、弾性部材24であるコイルバネに加え、ゼンマイバネ25のねじり戻り力を、突起21と溝カム22の機構を介して予圧力とすることで負荷する。このため、長期の使用において摩耗が発生してラックとピニオン歯面のガタが大きくなったとしても、予圧力が低下しない。   As a prior art for preventing the rattle noise, there is a technique described in Patent Document 1 in FIG. In addition to the coil spring that is the elastic member 24, the torsion return force of the mainspring spring 25 is preloaded through the mechanism of the protrusion 21 and the groove cam 22 to load. For this reason, even if wear occurs during long-term use and the play between the rack and the pinion tooth surface increases, the preload does not decrease.

特開2010−210062号公報JP 2010-210062 A

しかしながら、予圧力が離間力をこえる場合に、溝カム22はラックとピニオンを離間させて歯面に隙間を生じさせる向きに回転することが出来るため、摩耗によるガタの増加は防止できない。このため、離間力が予圧力をこえた場合にラトル音を防止できない問題がある。   However, when the pre-pressure exceeds the separation force, the groove cam 22 can rotate in a direction that separates the rack and the pinion and creates a gap in the tooth surface, so that an increase in play due to wear cannot be prevented. For this reason, there is a problem that rattle noise cannot be prevented when the separation force exceeds the preload.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、離間力が予圧力を越えた場合にもラトル音を防止できるラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a rack and pinion type steering device that can prevent rattle noise even when the separation force exceeds the preload.

上記目的を達成するため、本発明は、ラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置において、前記ラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置は、前記ラック軸に摺接するラックガイドと、前記ラックガイドを前記ラック軸に押し付けるための弾性部材と、回転力を押し付け力に変える変換機構と、回転力を発生させるための回転力発生部材と、回転を一方向に制限する回転方向制限部材と、を有することを特徴とする。   To achieve the above object, the present invention provides a rack and pinion type steering device, wherein the rack and pinion type steering device includes a rack guide slidably contacting the rack shaft, and the rack guide is mounted on the rack shaft. It has an elastic member for pressing, a conversion mechanism that converts a rotational force into a pressing force, a rotational force generating member for generating a rotational force, and a rotational direction limiting member that restricts rotation in one direction. To do.

本発明では、回転力を押し付け力に変える変換機構とそれを回転させる回転力発生部材によって、押し付け力を発生させる。 また、この変換機構はワンウェイクラッチやラチェットにより、ラックとピニオンを離間させて歯面に隙間を生じさせる方向には回転できず、ラックガイドを予圧する方向にのみ回転できるようにする。これにより、摩耗が進行した場合の予圧力をほぼ一定に保つだけでなく、アジャストガタの大きさを増加させず、ほぼ一定に保つことが出来きる。このため、離間力が予圧力を越えた場合にもラトル音を防止できる。   In the present invention, the pressing force is generated by the conversion mechanism that converts the rotational force into the pressing force and the rotational force generating member that rotates the conversion mechanism. In addition, this conversion mechanism cannot be rotated in the direction in which the rack and pinion are separated by the one-way clutch or ratchet to create a gap in the tooth surface, but can be rotated only in the direction in which the rack guide is preloaded. As a result, not only the preload when wear progresses can be kept substantially constant, but also the size of the adjustment backlash can be kept almost constant without being increased. For this reason, rattle noise can be prevented even when the separation force exceeds the preload.

本発明に係るラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置の部分断面図Partial sectional view of a rack and pinion type steering device according to the present invention 図1と図3の回転力が発生する部分の断面図Sectional view of the portion where the rotational force is generated in FIGS. 1 and 3 本発明に係るラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置の部分断面図Partial sectional view of a rack and pinion type steering device according to the present invention 図3のラチェット部の概略構成を示す模式図The schematic diagram which shows schematic structure of the ratchet part of FIG. 本発明に係るラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置の概略構成を示す模式図1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a rack and pinion type steering device according to the present invention. 従来のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置の部分断面図Partial sectional view of a conventional rack and pinion type steering device

以下、本発明に係るラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置1について図面を参照して説明する。図5に示すように、本実施形態のラック・アンド・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, a rack and pinion type steering apparatus 1 according to the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 5, the rack-and-pinion type steering device 1 of the present embodiment includes a steering member 2 such as a steering wheel.
A steering shaft 3 connected to the steering shaft 3, an intermediate shaft 5 connected to the steering shaft 3 via a universal joint 4, a pinion shaft 7 connected to the intermediate shaft 5 via a universal joint 6, and a pinion shaft 7 It has a rack 8a that has a rack 8a that meshes with a pinion 7a provided in the vicinity of the end portion, and that serves as a steered shaft extending in the left-right direction of the automobile. The pinion shaft 7 and the rack shaft 8 constitute a rack and pinion mechanism A as a steering mechanism.

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。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。
The rack shaft 8 is supported in a rack housing 9 fixed to the vehicle body through a plurality of bearings (not shown) so as to be linearly reciprocable along the axial direction Z1. Both ends of the rack shaft 8 are rack housings 9
The tie rod 10 is coupled to each end portion. Each tie rod 10 is connected to a corresponding steered wheel 11 via a corresponding knuckle arm (not shown). When the steering member 2 is operated and the steering shaft 3 is rotated, this rotation is converted into a linear motion of the rack shaft 8 along the left-right direction of the automobile by the pinion 7a and the rack 8a. Thereby, the turning of the steered wheel 11 is achieved.

また、図1、図2に示すように前記ラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置1は、前記ラック軸8に摺接するラックガイド18と、前記ラックガイド18を前記ラック軸8に押し付けるための弾性部材24である皿バネと、回転力を押し付け力に変える変換機構26と、回転力を発生させるための回転力発生部材27であるコイルバネと、回転を一方向に制限する回転方向制限部材28であるワンウェイクラッチと、を有する。図1では、コイルバネによって回転力を発生させ、変換機構26を構成する変換部品26aの外周に設置された雄ねじ部26a1とハウジング17の内周に設置された雌ねじ部17a1により回転が直動に変換される。ラックガイド18のラック軸8に対する予圧力は、バネ調整部29を回転することで調整し、調整後にナット30を締め付けて摩擦によりカバー19に固定する。また、回転方向は、ワンウェイクラッチによって予圧のかかる方向にのみ制限されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the rack-and-pinion steering device 1 includes a rack guide 18 that slides on the rack shaft 8 and an elastic member that presses the rack guide 18 against the rack shaft 8. 24, a disc spring, a conversion mechanism 26 that converts a rotational force into a pressing force, a coil spring that is a rotational force generating member 27 for generating a rotational force, and a rotational direction restricting member 28 that restricts rotation in one direction. And a one-way clutch. In FIG. 1, a rotational force is generated by a coil spring, and rotation is converted into linear motion by a male screw portion 26 a 1 installed on the outer periphery of the conversion component 26 a constituting the conversion mechanism 26 and a female screw portion 17 a 1 installed on the inner periphery of the housing 17. Is done. The preload on the rack shaft 8 of the rack guide 18 is adjusted by rotating the spring adjusting portion 29, and after the adjustment, the nut 30 is tightened and fixed to the cover 19 by friction. Further, the rotation direction is limited only to the direction in which the preload is applied by the one-way clutch.

次に、本発明に係るラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置1の別の実施形態について図面を参照して説明する。なお、前の実施形態に記載した事項については省略する。図3、図2に示すように、本実施形態のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置1は、前記ラックガイド18を前記ラック軸8に押し付けるための弾性部材24としてコイルバネを用いており、回転を一方向に制限する回転方向制限部材28としてラチェット部を有する。前記ラチェット部に関しては、図4の概略構成を示す模式図に大まかな構成を示し、図3に示したように、変換機構26を構成する変換部品26aの外周に設置されたラチェット歯車部26bとラチェット歯止め部31によって、回転方向は、予圧のかかる方向にのみ制限されている。   Next, another embodiment of the rack and pinion type steering apparatus 1 according to the present invention will be described with reference to the drawings. Note that items described in the previous embodiment are omitted. As shown in FIGS. 3 and 2, the rack and pinion type steering apparatus 1 of the present embodiment uses a coil spring as an elastic member 24 for pressing the rack guide 18 against the rack shaft 8, and rotates. A ratchet portion is provided as the rotation direction restricting member 28 for restricting in one direction. As for the ratchet portion, a schematic diagram showing a schematic configuration of FIG. 4 shows a rough configuration. As shown in FIG. 3, a ratchet gear portion 26b installed on the outer periphery of the conversion component 26a constituting the conversion mechanism 26; By the ratchet pawl portion 31, the rotation direction is limited only to the direction in which the preload is applied.

以上のように、本発明では、回転力を押し付け力に変える変換機構とそれを回転させる回転力発生部材によって、押し付け力を発生させる。 また、この変換機構はワンウェイクラッチやラチェットにより、ラックとピニオンを離間させて歯面に隙間を生じさせる方向には回転できず、ラックガイドを予圧する方向にのみ回転できるようにする。これにより、摩耗が進行した場合の予圧力をほぼ一定に保つだけでなく、アジャストガタの大きさを増加させず、ほぼ一定に保つことが出来きる。このため、離間力が予圧力を越えた場合にもラトル音を防止できる。   As described above, in the present invention, the pressing force is generated by the conversion mechanism that converts the rotational force into the pressing force and the rotational force generating member that rotates the conversion mechanism. In addition, this conversion mechanism cannot be rotated in the direction in which the rack and pinion are separated by the one-way clutch or ratchet to create a gap in the tooth surface, but can be rotated only in the direction in which the rack guide is preloaded. As a result, not only the preload when wear progresses can be kept substantially constant, but also the size of the adjustment backlash can be kept almost constant without being increased. For this reason, rattle noise can be prevented even when the separation force exceeds the preload.

また、上述の実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。本発明の主旨を外れない限り、他の実施形態にも適用出来る。   Moreover, the above-mentioned embodiment shows an example of this invention, Comprising: This invention is not limited to these embodiment. As long as the gist of the present invention is not deviated, the present invention can be applied to other embodiments.

1 ラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置
2 操舵部材
3 ステアリングシャフト
4、6 自在継手
5 中間軸
7 ピニオン軸
7a ピニオン
8 ラック軸
8a ラック
9 ラックハウジング
10 タイロッド
11 転舵輪
17 ハウジング
17a1 雌ねじ部
18 ラックガイド
19 カバー
21 突起
22 溝カム
24 弾性部材
25 ゼンマイバネ
26 変換機構
26a 変換部品
26a1 雄ねじ部
26b、260b ラチェット歯車部
27 回転力発生部材
28 回転方向制限部材
29 バネ調整部
30 ナット
31、310 ラチェット歯止め部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rack and pinion type steering apparatus 2 Steering member 3 Steering shafts 4 and 6 Universal joint 5 Intermediate shaft 7 Pinion shaft 7a Pinion 8 Rack shaft 8a Rack 9 Rack housing 10 Tie rod 11 Steering wheel 17 Housing 17a1 Female thread 18 Rack guide 19 Cover 21 Protrusion 22 Groove cam 24 Elastic member 25 Spring spring 26 Conversion mechanism 26a Conversion part 26a1 Male thread portion 26b, 260b Ratchet gear portion 27 Rotation force generating member 28 Rotation direction limiting member 29 Spring adjustment portion 30 Nut 31, 310 Ratchet pawl stop

Claims (1)

ラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置において、前記ラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置は、前記ラック軸に摺接するラックガイドと、前記ラックガイドを前記ラック軸に押し付けるための弾性部材と、回転力を押し付け力に変える変換機構と、回転力を発生させるための回転力発生部材と、回転を一方向に制限する回転方向制限部材と、を有す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。 In the rack and pinion type steering apparatus, the rack and pinion type steering apparatus includes a rack guide that is slidably contacted with the rack shaft, an elastic member that presses the rack guide against the rack shaft, and a rotational force. A rack-and-pinion type steering apparatus, comprising: a conversion mechanism for converting to force; a rotational force generating member for generating rotational force; and a rotational direction restricting member for restricting rotation in one direction.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013119321A (en) * 2011-12-07 2013-06-17 Jtekt Corp Vehicle steering device and rack guide mechanism
CN108404498A (en) * 2018-04-13 2018-08-17 苏州凯新分离科技有限公司 A kind of waste water runner roll-over type filtering Accrete clearing device
CN112298339A (en) * 2019-07-30 2021-02-02 株式会社万都 Steering engine rack clearance compensation mechanism, steering engine and vehicle

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