JP2022111600A - Rack shaft for dual pinion type electric power steering device and manufacturing method thereof, and dual pinion type electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、デュアルピニオン式電動パワーステアリング装置に組み込んで使用されるラック軸に関する。 The present invention relates to a rack shaft incorporated in a dual-pinion electric power steering system.
電動パワーステアリング装置は、補助動力源として電動モータを利用する。このような電動パワーステアリング装置は、補助動力源として油圧を利用する油圧パワーステアリング装置に比べて、小型かつ軽量に構成でき、補助動力の大きさの制御が容易で、しかもエンジンの動力損失が少ない等の利点がある。電動パワーステアリング装置は、電動モータの設置位置の相違により、コラムアシスト式、ピニオンアシスト式、ラックアシスト式の3種類に大別される。 An electric power steering system utilizes an electric motor as an auxiliary power source. Such an electric power steering device can be made smaller and lighter than a hydraulic power steering device that uses hydraulic pressure as an auxiliary power source, and can easily control the magnitude of the auxiliary power, and the power loss of the engine is small. and other advantages. Electric power steering devices are roughly classified into three types, ie, a column assist type, a pinion assist type, and a rack assist type, depending on the installation position of the electric motor.
図11は、ラックアシスト式に分類される、国際公開第2017/010345号パンフレット(特許文献1)に記載された、デュアルピニオン式電動パワーステアリング装置100の従来構造を示している。
FIG. 11 shows a conventional structure of a dual pinion type electric
デュアルピニオン式電動パワーステアリング装置100は、ステアリングギヤユニット101と、アシスト機構102とを備える。
A dual pinion electric
ステアリングギヤユニット101は、車両の幅方向に軸方向(長手方向)を向けて配置されたラック軸103と、第1ピニオン軸104とを有する。ステアリングギヤユニット101は、図示しないステアリングホイールの回転運動を、ラック軸103の直線運動に変換する。
The
ラック軸103は、軸方向一方側部分(図11の右側部分)の周方向の一部に、第1ピニオン軸104の外周面に備えられた第1ピニオン歯105と噛合する、第1ラック歯106を有し、かつ、軸方向他方側部分(図11の左側部分)の外周面に、アシスト機構102を構成する第2ピニオン軸107の外周面に備えられた第2ピニオン歯108と噛合する第2ラック歯109を有する。第1ピニオン軸104は、ステアリングホイール110に対し、ステアリングシャフト111、自在継手112a、112b及び中間シャフト113等を介して接続されており、ステアリングホイール110の操舵操作に伴って回転する。第1ピニオン軸104の回転は、第1ピニオン歯105と第1ラック歯106との噛合部により、ラック軸103の直線運動に変換されて、ラック軸103の軸方向両側の端部に接続されたタイロッド114を押し引きする。
The
アシスト機構102は、ラック軸103に操舵補助力を付与し、運転者がステアリングホイールを操作するのに必要な操舵力を軽減する。アシスト機構102は、第2ピニオン軸107と、電動モータ115と、ウォーム減速機116と、トルクセンサ117とを備える。
The
電動モータ115は、トルクセンサ117によって検出された第1ピニオン軸104の回転方向及びトルクに基づいて駆動制御される。ウォーム減速機116は、電動モータ115の出力軸にトルクの伝達を可能に接続されるウォーム118と、第2ピニオン軸107に固定され、かつ、ウォーム118と噛合するウォームホイール119とを有する。したがって、電動モータ115が発生する駆動トルクは、ウォーム減速機116及び第2ピニオン軸107を介し、ラック軸103に対して操舵補助力として伝達される。
The
国際公開第2017/010345号パンフレットに記載の構造は、軽量化を図る面からは改良の余地がある。 The structure described in International Publication No. 2017/010345 has room for improvement in terms of weight reduction.
国際公開第2017/010345号パンフレットに記載のラック軸103は、外径が軸方向にわたり一定であり、かつ、第1ラック歯106の歯幅と第2ラック歯109の歯幅とが互いに同じとなっている。
The
ここで、ラック軸103のうち、第1ピニオン軸104の第1ピニオン歯105と噛合する第1ラック歯106には、運転者によるステアリングホイールの操作力が、ステアリングシャフトや第1ピニオン軸104等を介して入力される。これに対し、ラック軸103のうち、第2ピニオン軸107の第2ピニオン歯108と噛合する第2ラック歯109には、電動モータ115の補助動力が、ウォーム減速機116及び第2ピニオン軸107を介して入力される。
Here, of the
そこで、国際公開第2017/010345号パンフレットに記載のラック軸103では、比較的大きい電動モータ115の補助動力が入力される第2ラック歯109に必要とされる強度に応じて、ラック軸103の外径を設定する必要がある。このため、ステアリングホイール110の操作力が入力される第1ラック歯106は、強度が過剰となり、その分だけ重量も重くなる。
Therefore, in the
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、ラック歯のうちで電動モータにより駆動される第2ピニオン軸と噛合する部分の必要な強度を確保しつつ、軽量化を図ることができる、デュアルピニオン式電動パワーステアリング装置用ラック軸を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and aims to reduce the weight while ensuring the necessary strength of the portion of the rack teeth that meshes with the second pinion shaft driven by the electric motor. It is an object of the present invention to provide a rack shaft for a dual pinion type electric power steering device that can
本発明のデュアルピニオン式電動パワーステアリング装置用ラック軸は、第1ラック歯と、第2ラック歯と、を備える。
前記第1ラック歯は、軸方向一方側部分に形成され、かつ、ステアリングホイールの操舵操作に伴って回転する第1ピニオン軸と噛合する。
前記第2ラック歯は、軸方向他方側部分に形成され、かつ、電動モータにより回転駆動される第2ピニオン軸と噛合する。
特に本発明のデュアルピニオン式電動パワーステアリング装置用ラック軸では、前記第2ラック歯の歯幅が、前記第1ラック歯の歯幅よりも大きい。
A rack shaft for a dual pinion type electric power steering device of the present invention includes first rack teeth and second rack teeth.
The first rack tooth meshes with a first pinion shaft that is formed on one side in the axial direction and that rotates as the steering wheel is steered.
The second rack tooth meshes with a second pinion shaft that is formed on the other side in the axial direction and that is rotationally driven by an electric motor.
In particular, in the rack shaft for a dual pinion type electric power steering device of the present invention, the tooth width of the second rack tooth is larger than the tooth width of the first rack tooth.
本発明のデュアルピニオン式電動パワーステアリング装置用ラック軸の一態様では、前記第2ラック歯が形成された部分の該第2ラック歯の歯幅方向に関する寸法を、前記第1ラック歯が形成された部分の外接円の直径よりも大きくすることができる。 In one aspect of the rack shaft for a dual pinion type electric power steering device of the present invention, the dimension of the portion where the second rack teeth are formed in the tooth width direction of the second rack teeth is defined by larger than the diameter of the circumscribed circle of the portion.
本発明のデュアルピニオン式電動パワーステアリング装置用ラック軸の一態様では、前記第1ラック歯のねじれ方向と前記第2ラック歯のねじれ方向とを互いに逆方向とすることができる。 In one aspect of the rack shaft for a dual pinion type electric power steering device of the present invention, the twist direction of the first rack tooth and the twist direction of the second rack tooth can be opposite to each other.
本発明のデュアルピニオン式電動パワーステアリング装置は、電動モータと、第1ピニオン軸と、第2ピニオン軸と、ラック軸と、を備える。
前記第1ピニオン軸は、第1ピニオン歯を有し、ステアリングホイールの操舵操作に伴って回転する。
前記第2ピニオン軸は、第2ピニオン歯を有し、前記電動モータにより回転駆動される。
前記ラック軸は、前記第1ピニオン歯と噛合する第1ラック歯と、前記第2ピニオン歯と噛合する第2ラック歯と、を有する。
特に本発明のデュアルピニオン式電動パワーステアリング装置では、前記ラック軸が、本発明のデュアルピニオン式電動パワーステアリング装置用ラック軸により構成される。
A dual pinion electric power steering apparatus of the present invention includes an electric motor, a first pinion shaft, a second pinion shaft, and a rack shaft.
The first pinion shaft has first pinion teeth and rotates as the steering wheel is steered.
The second pinion shaft has second pinion teeth and is rotationally driven by the electric motor.
The rack shaft has first rack teeth that mesh with the first pinion teeth and second rack teeth that mesh with the second pinion teeth.
In particular, in the dual pinion electric power steering device of the present invention, the rack shaft is constituted by the rack shaft for the dual pinion electric power steering device of the present invention.
本発明のデュアルピニオン式電動パワーステアリング装置用ラック軸の製造方法は、本発明のデュアルピニオン式電動パワーステアリング装置用ラック軸を造る方法であって、
円形の断面形状を有し、かつ、軸方向に関して外径が変化しない素材のうち、前記第2ラック歯を形成すべき部分を含む軸方向他方側部分に、プレス加工を施して平坦面部を形成して中間素材を得る工程と、
前記中間素材の前記平坦面部に前記第2ラック歯を形成する工程と、
前記中間素材の軸方向一方側部分に前記第1ラック歯を形成する工程と、
を備える。
A method for manufacturing a rack shaft for a dual pinion type electric power steering device according to the present invention is a method for manufacturing a rack shaft for a dual pinion type electric power steering device according to the present invention, comprising:
Of the material having a circular cross-sectional shape and an outer diameter that does not change in the axial direction, the other axial side portion including the portion where the second rack teeth are to be formed is press-worked to form a flat surface portion. a step of obtaining an intermediate material by
forming the second rack teeth on the flat surface portion of the intermediate material;
forming the first rack teeth on one axial side portion of the intermediate material;
Prepare.
本発明のデュアルピニオン式電動パワーステアリング装置用ラック軸によれば、ラック歯のうちで電動モータにより駆動される第2ピニオン軸と噛合する部分の必要な強度を確保しつつ、軽量化を図ることができる。 According to the rack shaft for a dual pinion type electric power steering device of the present invention, it is possible to reduce the weight while ensuring the necessary strength of the portion of the rack teeth that meshes with the second pinion shaft driven by the electric motor. can be done.
実施の形態の1例について、図1~図8(B)を用いて説明する。なお、以下の説明において、前後方向は、車両の前後方向を意味し、上下方向は、車両の上下方向を意味し、左右方向は、車両の幅方向を意味する。又、左右方向は、後述するラック軸の軸方向に一致する。ラック軸の軸方向に関して一方側とは、図1、図2、図4(A)及び図5(A)の右側を指し、ラック軸の軸方向に関して他方側とは図1、図2、図4(A)及び図5(A)の左側を指す。 An example of an embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 8B. In the following description, the front-rear direction means the front-rear direction of the vehicle, the up-down direction means the up-down direction of the vehicle, and the left-right direction means the width direction of the vehicle. Moreover, the left-right direction coincides with the axial direction of the rack shaft, which will be described later. One side in the axial direction of the rack shaft refers to the right side in FIGS. 1, 2, 4A, and 5A, and the other side in the axial direction of the rack shaft refers to 4(A) and the left side of FIG. 5(A).
本例の操舵装置は、図1に全体構成を示すように、ステアリングホイール1と、ステアリングシャフト2と、ステアリングコラム3と、1対の自在継手4a、4bと、中間シャフト5と、デュアルピニオン式電動パワーステアリング装置6とを備えている。
As shown in FIG. 1, the steering system of this example includes a steering wheel 1, a
ステアリングシャフト2は、車体に支持されたステアリングコラム3の内側に、回転自在に支持されている。ステアリングシャフト2の後端部には、運転者が操舵操作するステアリングホイール1が取り付けられている。ステアリングシャフト2の前端部は、自在継手4a、中間シャフト5及び別の自在継手4bを介して、デュアルピニオン式電動パワーステアリング装置6を構成する、後述の第1ピニオン軸10に接続されている。
The steering
デュアルピニオン式電動パワーステアリング装置6は、ステアリングギヤユニット7と、アシスト機構8とを備える。
A dual pinion electric
ステアリングギヤユニット7は、図示しないハウジングと、ラック軸9と、第1ピニオン軸10とを有し、ステアリングホイール1の回転運動を、ラック軸9の軸方向の直線運動に変換する。
The
前記ハウジングは、ボルトやスタッド等の固定部材を利用して、車体に固定される。 The housing is fixed to the vehicle body using fixing members such as bolts and studs.
ラック軸9は、炭素鋼やステンレス鋼等の金属製の棒状部材であり、軸方向(長手方向)を左右方向に向けて配置される。ラック軸9は、軸方向一方側部分の外周面の一部に、第1ピニオン軸10の外周面に備えられた第1ピニオン歯11と噛合する、第1ラック歯12を有し、かつ、軸方向他方側部分の外周面の一部に、アシスト機構8を構成する第2ピニオン軸13の外周面に備えられた第2ピニオン歯14と噛合する、第2ラック歯15を有する。本例では、ラック軸9は、軸方向一方側部分の前側面に第1ラック歯12を有し、かつ、軸方向他方側部分の前側面に第2ラック歯15を有する。又、ラック軸9は、軸方向両側の端面に開口する1対のねじ孔16を有する。
The
特に本例では、第2ピニオン軸13の第2ピニオン歯14と噛合する第2ラック歯15の歯幅(図1、図2及び図4の上下方向に関する幅)を、第1ピニオン軸10の第1ピニオン歯11と噛合する第1ラック歯12の歯幅よりも大きくしている。このために、ラック軸9のうち、第2ラック歯15が形成された軸方向他方側部分の該第2ラック歯15の歯幅方向、すなわち上下方向に関する寸法Wを、ラック軸9のうち、第1ラック歯12が形成された軸方向一方側部分の該第1ラック歯12の歯幅方向、すなわち上下方向に関する寸法Dよりも大きくしている。具体的には、本例では、ラック軸9のうち、第2ラック歯15が形成された軸方向他方側部分を含む軸方向他方側の半部の上下方向に関する寸法(幅寸法)Wを、ラック軸9のうち、第1ラック歯12が形成された軸方向一方側部分を含む軸方向一方側の半部の外接円の直径Dよりも大きくしている。換言すれば、ラック軸9の軸方向一方側部分の上下方向に関する寸法Dを、ラック軸9のうちの軸方向他方側部分の上下方向に関する寸法Wよりも小さくしている。なお、前記外接円の直径Dは、後述する素材の直径(素材径)と同じか、又は、略同じである。
Particularly in this example, the tooth width of the
本例では、ラック軸9のうち、第1ラック歯12が形成された軸方向一方側部分の断面形状は、第1ラック歯12が形成された前側面のみが直線で、残りの部分が円弧形、すなわち欠円形である。又、ラック軸9のうち、第1ラック歯12が形成された軸方向一方側部分、具体的には第1ラック歯12を形成する際に、プレスや切削等の歯成形加工が施された部分と軸方向に隣接する部分の断面形状は、円形である。
In this example, the cross-sectional shape of the portion of the
これに対し、ラック軸9のうち、第2ラック歯15が形成された軸方向他方側部分の断面形状は、第2ラック歯15が形成された前側面と、上側面及び下側面とが直線で、残りの部分、すなわち後側面が円弧形、すなわちD字形である。なお、ラック軸9の軸方向他方側部分の後側面を構成する部分円筒面の曲率半径は、ラック軸9の軸方向一方側部分の外接円の直径Dよりもわずかに大きい。又、ラック軸9のうち、第2ラック歯15が形成された軸方向他方側部分、具体的には第2ラック歯15を形成する際に、プレスや切削等の歯成形加工が施された部分と軸方向両側に隣接する部分であって、周方向に関する位相が第2ラック歯15と一致する前側面に、平坦面部17を有する。
On the other hand, the cross-sectional shape of the other axial side portion of the
ただし、第2ラック歯が形成された部分の断面形状は、D字形に限らず、任意の形状とすることができる。例えば、第2ラック歯が形成された部分の断面形状を、図9(A)に示すように、上側面及び下側面が直線で、かつ、後側面を、円弧形で、中央部に、1/4凹円弧形の断面形状を有する凹溝29を備える形状とすることができる。図9(B)に示すように、凹溝29aの幅を、図9(A)に示す変形例の第1例よりも小さくすることもできる。あるいは、第2ラック歯が形成された部分の断面形状を、図9(C)に示すように、上側面及び下側面が直線で、かつ、後側面が略台形状である形状としたりすることができる。
However, the cross-sectional shape of the portion where the second rack teeth are formed is not limited to the D shape, and may be any shape. For example, as shown in FIG. 9A, the cross-sectional shape of the portion where the second rack teeth are formed is such that the upper and lower surfaces are straight, the rear surface is arcuate, and the central portion is It can be shaped to have a
本発明を実施する場合、第1ラック歯のねじれ方向と、第2ラック歯のねじれ方向とは、互いに同じ方向とすることもできるし、互いに逆方向とすることもできる。本例では、第1ラック歯12のねじれ方向と、第2ラック歯15のねじれ方向とを、互いに逆方向としている。具体的には、図2に示すように、第1ラック歯12のねじれ方向を右ねじれとし、かつ、第2ラック歯15のねじれ方向を左ねじれとしている。より具体的には、ラック軸9の中心軸O9に対する第1ラック歯12の歯筋の傾斜角ψ12を約95度とし、かつ、第2ラック歯15の歯筋の傾斜角ψ15を約85度としている。第1ラック歯12の歯筋の傾斜角ψ12と、第2ラック歯15の歯筋の傾斜角ψ15とは、機能的な不都合を生じない範囲で、任意に決定することができる。
When carrying out the present invention, the twist direction of the first rack tooth and the twist direction of the second rack tooth may be the same or opposite to each other. In this example, the twist direction of the
ラック軸9は、軸方向を左右方向に向け、かつ、軸方向両側の端部を、前記ハウジングの左右方向両側の開口から突出させた状態で、前記ハウジングの内側に軸方向に関する往復移動を可能に支持されている。ラック軸9の軸方向両側の端部は、球面継手18を介してタイロッド19に接続される。すなわち、ラック軸9の1対のねじ孔16のそれぞれに、球面継手18の基部に備えられた雄ねじ部が螺合され、かつ、球面継手18の先端部に、タイロッド19の基端部が揺動可能に支持されている。ラック軸9の製造方法については、後述する。
The
第1ピニオン軸10は、先半部外周面に、ラック軸9の第1ラック歯12と噛合する第1ピニオン歯11を有する。第1ピニオン軸10は、前記ハウジングの内側に、軸受により回転自在に支持されている。
The
本例では、ラック軸9の中心軸O9と第1ピニオン軸10の中心軸O10とに直交する方向である前後方向から見た場合に、ラック軸9の中心軸O9と第1ピニオン軸10の中心軸O10とが斜交している。換言すれば、前後方向から見た場合に、ラック軸9の中心軸O9と第1ピニオン軸10の中心軸O10とが直交していない。前後方向から見た場合に、ラック軸9の中心軸O9と第1ピニオン軸10の中心軸O10とのなす角度θは、特に限定されるものではないが、例えば60度以上90度未満とすることができ、65度以上75度以下とすることが好ましい。なお、図示の例では、前記角度θは、約70度である。ただし、本発明を実施する場合、ラック軸の中心軸と第1ピニオン軸の中心軸とを直交させる、すなわち、ラック軸の中心軸と第1ピニオン軸の中心軸とのなす角度を90度とすることもできる。
In this example, when viewed from the front-rear direction, which is a direction orthogonal to the central axis O9 of the rack shaft 9 and the central axis O10 of the first pinion shaft 10 , the central axis O9 of the rack shaft 9 and the first pinion The center axis O10 of the shaft 10 intersects obliquely. In other words, the central axis O9 of the rack shaft 9 and the central axis O10 of the first pinion shaft 10 are not orthogonal when viewed from the front-rear direction. The angle θ between the central axis O9 of the rack shaft 9 and the central axis O10 of the
第1ピニオン軸10は、ステアリングホイール1に対し、自在継手4a、4b及び中間シャフト5を介して接続されており、ステアリングホイール1の操舵操作に伴って回転する。第1ピニオン軸10の回転は、ラック軸9の直線運動に変換され、ラック軸9の軸方向両側の端部に、球面継手18を介して接続されたタイロッド19を押し引きする。これにより、左右の操舵輪20に舵角が付与される。
The
アシスト機構8は、ラック軸9に操舵補助力を付与し、運転者がステアリングホイール1を操作するのに必要な操舵力を軽減する。アシスト機構8は、第2ピニオン軸13と、ウォーム減速機21と、電動モータ22と、トルクセンサ23とを備える。
The
第2ピニオン軸13は、先半部外周面に、ラック軸9の第2ラック歯15と噛合する第2ピニオン歯14を有する。第2ピニオン軸13は、前記ハウジングの内側に、軸受により回転自在に支持されている。第2ピニオン軸13は、ラック軸9の軸方向に関して、第1ピニオン軸10から離隔した位置に配置されている。
The
本例では、ラック軸9の中心軸O9と第2ピニオン軸13の中心軸O13とに直交する方向である前後方向から見た場合に、ラック軸9の中心軸O9と第2ピニオン軸13の中心軸O13とは斜交している。なお、ラック軸9の中心軸O9に対する第2ピニオン軸13の中心軸O13の傾斜方向は、ラック軸9の中心軸O9に対する第1ピニオン軸10の中心軸O10の傾斜方向と反対方向となっている。なお、ラック軸9の中心軸O9と第2ピニオン軸13の中心軸O13とに直交する前後方向から見た場合に、ラック軸9の中心軸O9と第2ピニオン軸13の中心軸O13とのなす角度φは、特に限定されるものではないが、例えば60度以上90度未満とすることができ、65度以上75度以下とすることが好ましい。ただし、前後方向から見た場合に、ラック軸の中心軸と第2ピニオン軸の中心軸とを直交させることもできる。第2ピニオン軸13は、ウォーム減速機21を介して、電動モータ22により回転駆動される。
In this example, when viewed from the front-rear direction, which is a direction orthogonal to the central axis O9 of the rack shaft 9 and the central axis O13 of the second pinion shaft 13 , the central axis O9 of the rack shaft 9 and the second pinion It obliquely intersects the central axis O13 of the shaft 13 . The inclination direction of the central axis O13 of the second pinion shaft 13 with respect to the central axis O9 of the rack shaft 9 is opposite to the inclination direction of the central axis O10 of the first pinion shaft 10 with respect to the central axis O9 of the rack shaft 9 . direction. When viewed from the front-rear direction orthogonal to the central axis O9 of the rack shaft 9 and the central axis O13 of the second pinion shaft 13 , the central axis O9 of the rack shaft 9 and the central axis O13 of the
ウォーム減速機21は、ウォーム24とウォームホイール25とを備え、電動モータ22の回転を減速(トルクを増大)して、第2ピニオン軸13に伝達する。
The
ウォーム24は、外周面にウォーム歯を有し、かつ、基端部を、電動モータ22の出力軸26に対し、図示しない継手等を介して、トルクの伝達を可能に接続している。ウォーム24は、前記ハウジングと一体に構成されたギヤハウジングの内側、又は、前記ハウジングに対し支持固定されたギヤハウジングの内側に、基端部を中心とする若干の揺動変位を可能に支持される。したがって、ウォーム24と出力軸26とは、出力軸26に対するウォーム24の若干の揺動変位を許容しつつ、実質的に同軸に配置されている。
The
ウォームホイール25は、外周面に、前記ウォーム歯と噛合するホイール歯を有し、第2ピニオン軸13の基端部に相対回転不能に固定されている。すなわち、第2ピニオン軸13の中心軸O13とウォームホイール25の中心軸とは、互いに同軸に配置されている。
The
本例では、ウォーム24の中心軸とウォームホイール25の中心軸とに直交する前後方向から見た場合に、ウォーム24の中心軸とウォームホイール25の中心軸とは斜交している。これにより、本例では、ラック軸9の中心軸O9とウォーム24とを平行に配置している。ただし、ウォームの中心軸とウォームホイールの中心軸とを直交させることもできる。及び/又は、ラック軸の中心軸とウォームとを非平行に配置することもできる。
In this example, the central axis of the
電動モータ22は、ウォーム減速機21及び第2ピニオン軸13を介して、ラック軸9に操舵補助力を付与するためのもので、前記ギヤハウジングに対して固定されている。電動モータ22は、ウォーム24にトルクの伝達を可能に接続される出力軸26を有する。
The
本例では、電動モータ22は、ラック軸9の軸方向に関して、ウォーム24の一方側に配置されている。すなわち、ウォーム24の基端部であってラック軸9の軸方向に関する一方側の端部と、電動モータ22の出力軸26の先端部であってラック軸9の軸方向に関する他方側の端部とが、継手等によりトルクの伝達を可能に接続されている。これにより、電動モータ22を、デュアルピニオン式電動パワーステアリング装置6の左右方向に関する中央付近に配置している。ただし、電動モータを、ラック軸の軸方向に関して、ウォームの他方側に配置することもできる。
In this example, the
トルクセンサ23は、第1ピニオン軸10の周囲に配置されており、第1ピニオン軸10の回転方向及びトルクを検知する。これにより、トルクセンサ23は、第1ピニオン軸10の回転方向及びトルクに対応した信号を、電動モータ22の電子制御ユニットへ出力する。トルクセンサ23としては、例えば、磁歪効果を利用した非接触式トルクセンサを使用することもできる。
The
アシスト機構8は、トルクセンサ23の出力信号に基づいて、電動モータ22を駆動制御する。これにより、電動モータ22が発生する駆動トルクを、ウォーム減速機21及び第2ピニオン軸13を介し、ラック軸9に対して操舵補助力として伝達する。この結果、運転者がステアリングホイール1を操作するのに必要な操舵力を軽減する。
The
ラック軸9の製造方法について、次に説明する。
A method of manufacturing the
まず、円形の断面形状を有する金属製の棒材を、所定長さに切断して、外径が軸方向にわたり変化しない円柱状の予備素材を得る。次に、予備素材の軸方向両側の端面に穿孔加工を施してねじ孔16を形成し、図6(A)及び図7(a)に示すような、外径が軸方向にわたり変化しない円柱状の素材27を得る。
First, a metal bar having a circular cross-sectional shape is cut into a predetermined length to obtain a columnar preliminary material whose outer diameter does not change along the axial direction. Next, the end faces on both sides in the axial direction of the preliminary material are perforated to form screw holes 16. As shown in FIGS. obtain the
次に、素材27のうち、第2ラック歯15を形成すべき部分を含む軸方向他方側部分にのみ、プレス加工(平押し加工)を施すことにより、完成後に前側面となる部分に平坦面部17zを形成して、図6(B)及び図7(b)に示すような中間素材28を得る。具体的には、素材27を、前側面を上側に向けた状態で、金型のキャビティ内にセットし、前側面の軸方向他方側の半部のうち、径方向内側にねじ孔16が形成された部分を除く部分をパンチにより押圧して、平坦面部17zを形成する。平坦面部17zの幅寸法、すなわち中間素材28の軸方向他方側の半部の上下方向に関する寸法Wは、中間素材28の軸方向一方側の半部の直径、すなわち素材径Dよりも大きい。
Next, of the
次に、中間素材28の平坦面部17zの一部にプレス及び/又は切削等の歯成形加工を施して、第2ラック歯15を形成し、かつ、残部を平坦面部17とする。又、中間素材28の軸方向一方側部分に、プレス及び/又は切削等の歯成形加工を施して第1ラック歯12を形成する。これにより、図6(C)及び図7(c)に示すようなラック軸9を得る。
Next, a part of the
上述のような、金属製の棒材からラック軸9を造る手順については、矛盾を生じない限り、順番を入れ替えたり、同時に実施したりすることができる。例えば、第2ラック歯15を形成するための歯成形加工と、第1ラック歯12を形成するための歯成形加工とは、同時に行うこともできるし、順次行うこともできる。
As for the procedure for manufacturing the
本例のラック軸9では、第2ピニオン軸13の第2ピニオン歯14と噛合する第2ラック歯15の歯幅を、第1ピニオン軸10の第1ピニオン歯11と噛合する第1ラック歯12の歯幅よりも大きくしている。このため、比較的大きい電動モータ22の補助動力が入力される第2ラック歯15の強度を、第1ラック歯12の強度よりも高く確保しつつ、ラック軸9の重量が徒に増大することを防止できる。
In the
なお、本例では、ラック軸9のうち、第1ラック歯12が形成された軸方向一方側部分の上下方向に関する幅寸法Dを、第2ラック歯15が形成された軸方向他方側部分の上下方向に関する幅寸法Wよりも小さくしている。このため、前記ハウジングのうち、ラック軸9の収容する部分であって、該ラック軸9の軸方向一方側部分の周囲に配置される部分の上下方向に関する寸法を、ラック軸9のストロークを確保できる限り、ラック軸9の軸方向他方側部分の周囲に配置される部分よりも小さくすることができる。これにより、ステアリングギヤユニット7の小型化を図れるため、デュアルピニオン式電動パワーステアリング装置6のエンジンルーム内への搭載性を確保しやすい。
In this example, the width dimension D in the vertical direction of the one axial side portion of the
又、本例では、外径が軸方向にわたり変化しない円柱状の素材27の軸方向他方側部分にプレス加工(平押し加工)を施すことで、軸方向他方側の半部の上下方向に関する寸法Wが、軸方向一方側の半部の直径Dよりも大きい中間素材28を得た後、該中間素材28の軸方向一方側部分と軸方向他方側部分とに歯成形加工を施して第1ラック歯12と第2ラック歯15とをそれぞれ形成することにより、ラック軸9を得ている。このため、電動モータ22の補助動力が入力される第2ラック歯15の強度を高く確保しつつ、重量の徒な増大を防止できるラック軸9を、材料の歩留まり良く製造することができる。
In addition, in this example, by press working (flat pressing) on the other axial side portion of the
又、本例のラック軸9では、第1ラック歯12のねじれ方向と、第2ラック歯15のねじれ方向とを互いに逆方向としている。このため、第1ピニオン歯11と第1ラック歯12との噛合部からラック軸9に加わる噛み合い反力のうちでラック軸9に直交する方向(図2の上下方向)の成分と、第2ピニオン歯14と第2ラック歯15との噛合部からラック軸9に加わる噛み合い反力のうちでラック軸9に直交する方向とが互いに逆方向となって、これらの成分を互いに打ち消し合わせることができる。このため、第1ピニオン軸10及び第2ピニオン軸13からラック軸9へのトルクの入力に伴って、ラック軸9が中心軸O9を中心に回転するラックローリングを有効に防止することができる。この結果、ステアリングホイール1に伝達されるトルクや、ラック軸9が軸方向に変位するために要する力の変動を防止することができる。
Further, in the
又、本例では、ラック軸9の中心軸O9とウォーム24とが平行に配置されており、かつ、電動モータ22の出力軸26の中心軸は、ウォーム24の中心軸と同軸に配置されている。これにより、本例のデュアルピニオン式電動パワーステアリング装置6では、ラック軸9の中心軸O9と電動モータ22の出力軸26の中心軸とを平行に配置している。
In this example, the central axis O9 of the rack shaft 9 and the
このように、ラック軸9の中心軸O9と電動モータ22の出力軸26の中心軸とを平行に配置することにより、前記ハウジングのうち、ラック軸9を収容する部分からの、電動モータ22のうち、ロータとステータとからなる駆動部を収容するモータハウジングの前後方向への出っ張り量を、ラック軸の中心軸と電動モータの出力軸の中心軸とが非平行である構造と比較して小さく抑えることができる。この面からも、本例のデュアルピニオン式電動パワーステアリング装置6のエンジンルーム内への搭載性を確保しやすくすることができる。
Thus, by arranging the central axis O9 of the rack shaft 9 and the central axis of the
なお、ラック軸9の中心軸O9と電動モータ22の出力軸26の中心軸O22とを平行に配置することができれば、図10に示す変形例のように、ラック軸9の中心軸O9と第2ピニオン軸13の中心軸O13とを直交させ、かつ、ウォーム24の中心軸とウォームホイール25の中心軸とを直交させることもできる。あるいは、ラック軸の中心軸と電動モータの出力軸(ウォーム)とを非平行に配置することもできる。
If the central axis O9 of the rack shaft 9 and the central axis O22 of the
以上、本発明の実施の形態の1例について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、発明の技術思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 Although one example of the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this and can be modified as appropriate without departing from the technical idea of the invention.
例えば、上述した実施の形態の1例では、第1ラック歯12及び第2ラック歯15をいずれも、ラック軸9の前側面に形成しているが、本発明を実施する場合、第1ラック歯及び第2ラック歯を、ラック軸の後側面等、前側面以外に形成することもできる。又、第1ラック歯と第2ラック歯との円周方向に関する形成位置を互いに異ならせることもできる。
For example, in the above-described embodiment, both the
又、図2の例では、ラック軸9のうち、第2ラック歯15が形成された部分を含む軸方向他方側の半部の上下方向に関する幅を、軸方向一方側の半部の上下方向に関する幅よりも大きくしている。ただし、第2ラック歯の強度を確保する面からは、ラック軸のうち、第2ラック歯が形成された部分の幅を残部の幅よりも大きくすれば足りる。すなわち、ラック軸のうちで第2ラック歯の軸方向に隣接する部分に平坦面部を形成しないようにすることもできる。
In the example of FIG. 2, the width in the vertical direction of the other axial half of the
又、第1ラック歯の歯幅よりも第2ラック歯の歯幅が大きいラック軸は、軸方向に関して外径が変化しない円柱状素材の軸方向他方側部分にのみプレス加工(平押し加工)を施して平坦面部を形成することにより、軸方向他方側部分の幅寸法を大きくする方法に限らず、任意の方法により造ることができる。具体的には、例えば、円柱状素材の軸方向一方側部分にのみ切削加工を施したり、軸方向一方側に配置された小径円柱状部材と軸方向他方側に配置された大径円柱状部材とを、摩擦圧接等により軸方向に結合したりすることで得た段付円柱状部材に、第1ラック歯及び第2ラック歯を形成することで得ることもできる。 Further, the rack shaft having the tooth width of the second rack tooth larger than the tooth width of the first rack tooth is press-worked (flat pressing) only on the other axial side portion of the cylindrical material whose outer diameter does not change in the axial direction. By forming the flat surface portion by applying the above, it is not limited to the method of increasing the width dimension of the other side portion in the axial direction, but can be manufactured by any method. Specifically, for example, cutting is performed only on one axial side of a cylindrical material, or a small-diameter cylindrical member arranged on one axial side and a large-diameter cylindrical member arranged on the other axial side are used. can also be obtained by forming the first rack teeth and the second rack teeth on a stepped columnar member obtained by coupling in the axial direction by friction welding or the like.
1 ステアリングホイール
2 ステアリングシャフト
3 ステアリングコラム
4a、4b 自在継手
5 中間シャフト
6 デュアルピニオン式電動パワーステアリング装置
7 ステアリングギヤユニット
8 アシスト機構
9 ラック軸
10 第1ピニオン軸
11 第1ピニオン歯
12 第1ラック歯
13 第2ピニオン軸
14 第2ピニオン歯
15 第2ラック歯
16 ねじ孔
17、17z 平坦面部
18 球面継手
19 タイロッド
20 操舵輪
21 ウォーム減速機
22 電動モータ
23 トルクセンサ
24 ウォーム
25 ウォームホイール
26 出力軸
27 素材
28 中間素材
29、29a 凹溝
100 デュアルピニオン式電動パワーステアリング装置
101 ステアリングギヤユニット
102 アシスト機構
103 ラック軸
104 第1ピニオン軸
105 第1ピニオン歯
106 第1ラック歯
107 第2ピニオン軸
108 第2ピニオン歯
109 第2ラック歯
110 ステアリングホイール
111 ステアリングシャフト
112a、112b 自在継手
113 中間シャフト
114 タイロッド
115 電動モータ
116 ウォーム減速機
117 トルクセンサ
118 ウォーム
119 ウォームホイール
REFERENCE SIGNS LIST 1
Claims (5)
軸方向他方側部分に形成され、かつ、電動モータにより回転駆動される第2ピニオン軸と噛合する第2ラック歯と、
を備え、
前記第2ラック歯の歯幅が、前記第1ラック歯の歯幅よりも大きい、
デュアルピニオン式電動パワーステアリング装置用ラック軸。 a first rack tooth that is formed on one side in the axial direction and meshes with a first pinion shaft that rotates as the steering wheel is steered;
a second rack tooth meshing with a second pinion shaft formed on the other axial side portion and rotationally driven by the electric motor;
with
The face width of the second rack tooth is larger than the face width of the first rack tooth,
Rack shaft for dual pinion type electric power steering device.
請求項1に記載のデュアルピニオン式電動パワーステアリング装置用ラック軸。 The dimension in the face width direction of the portion where the second rack teeth are formed is larger than the diameter of the circumscribed circle of the portion where the first rack teeth are formed.
A rack shaft for a dual pinion electric power steering device according to claim 1.
請求項1又は2に記載のデュアルピニオン式電動パワーステアリング装置用ラック軸。 The twist direction of the first rack tooth and the twist direction of the second rack tooth are opposite to each other,
A rack shaft for a dual pinion electric power steering device according to claim 1 or 2.
第1ピニオン歯を有し、ステアリングホイールの操舵操作に伴って回転する第1ピニオン軸と、
第2ピニオン歯を有し、前記電動モータにより回転駆動される第2ピニオン軸と、
前記第1ピニオン歯と噛合する第1ラック歯と、前記第2ピニオン歯と噛合する第2ラック歯と、を有するラック軸と、
を備え、
前記ラック軸が、請求項1~3のいずれかに記載のデュアルピニオン式電動パワーステアリング装置用ラック軸により構成されている、
デュアルピニオン式電動パワーステアリング装置。 an electric motor;
a first pinion shaft having first pinion teeth and rotating in accordance with the steering operation of the steering wheel;
a second pinion shaft having second pinion teeth and driven to rotate by the electric motor;
a rack shaft having first rack teeth meshing with the first pinion teeth and second rack teeth meshing with the second pinion teeth;
with
The rack shaft is configured by the rack shaft for a dual pinion electric power steering device according to any one of claims 1 to 3,
Dual pinion type electric power steering device.
円形の断面形状を有し、かつ、軸方向に関して外径が変化しない素材のうち、前記第2ラック歯を形成すべき部分を含む軸方向他方側部分に、プレス加工を施して平坦面部を形成して中間素材を得る工程と、
前記中間素材の前記平坦面部に前記第2ラック歯を形成する工程と、
前記中間素材の軸方向一方側部分に前記第1ラック歯を形成する工程と、
を備える、デュアルピニオン式電動パワーステアリング装置用ラック軸の製造方法。 A method for manufacturing a rack shaft for a dual pinion electric power steering device according to claim 2 or claim 3 depending on claim 2,
Of the material having a circular cross-sectional shape and an outer diameter that does not change in the axial direction, the other axial side portion including the portion where the second rack teeth are to be formed is press-worked to form a flat surface portion. a step of obtaining an intermediate material by
forming the second rack teeth on the flat surface portion of the intermediate material;
forming the first rack teeth on one axial side portion of the intermediate material;
A method for manufacturing a rack shaft for a dual pinion electric power steering device, comprising:
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