JP4978767B2 - Steering device - Google Patents

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Description

本発明は、ラックアンドピニオン式のステアリング装置に関する。   The present invention relates to a rack and pinion type steering apparatus.

ラックアンドピニオン式ステアリング装置は、ハウジングに摺動自在に支持されたラックバーを備えている(例えば、特許文献1参照)。ステアリングホイールの操作により、ラックバーは軸方向に移動する。これにより、ラックバーの両端部に設けられたタイロッドを介してナックルアームを回動させ、ナックルアームに取り付けられた転舵輪を転舵することができる。
特開2004−10956号公報
The rack-and-pinion steering device includes a rack bar that is slidably supported by a housing (see, for example, Patent Document 1). The rack bar moves in the axial direction by the operation of the steering wheel. Thereby, a knuckle arm can be rotated via the tie rod provided in the both ends of a rack bar, and the steered wheel attached to the knuckle arm can be steered.
Japanese Patent Laid-Open No. 2004-10956

上記のステアリング装置には、油圧シリンダを用いて操舵補助力を発生するものがある。具体的には、ハウジングに固定されてラックバーの一部を取り囲む筒状のシリンダ本体と、ラックバーのリング状溝に嵌められたピストンとが設けられており、ピストンによってシリンダ本体内に2つの油室が区画されている。2つの油室間の差圧により、ピストンを動かしてラックバーに操舵補助力を与えるようになっている。シリンダ本体の両端部には、オイルシールが設けられており、シリンダ本体とラックバーとの間をシールしている。   Some of the above steering devices generate a steering assist force using a hydraulic cylinder. Specifically, a cylindrical cylinder main body that is fixed to the housing and surrounds a part of the rack bar, and a piston that is fitted in a ring-shaped groove of the rack bar are provided. Oil chamber is defined. Due to the differential pressure between the two oil chambers, the piston is moved to give a steering assist force to the rack bar. Oil seals are provided at both ends of the cylinder body to seal between the cylinder body and the rack bar.

ラックバーは、軸方向に移動する際、オイルシールのリップと摩擦摺動するので、耐摩耗性が要求される。また、ラックバーは、タイヤからの入力(逆入力)に起因する曲げモーメントを受けるので、この曲げモーメントに耐え得る十分な曲げ強度が要求される。
そこで、ラックバーの表面に熱処理を施して、十分な厚さの硬化層を形成することにより、耐摩耗性を向上するとともに十分な曲げ強度を確保することが考えられる。しかしながら、硬化層を厚くした場合、熱処理に起因するラックバーの歪みが大きくなってしまう。特に、軽量化のためにラックバーを中空にする場合に、この問題が生じやすい。
When the rack bar moves in the axial direction, it slides frictionally with the lip of the oil seal, so wear resistance is required. Further, since the rack bar receives a bending moment due to the input from the tire (reverse input), a sufficient bending strength that can withstand this bending moment is required.
Therefore, it is conceivable to improve the wear resistance and to secure a sufficient bending strength by performing a heat treatment on the surface of the rack bar to form a hardened layer having a sufficient thickness. However, when the hardened layer is thickened, the rack bar is distorted due to the heat treatment. This problem is likely to occur particularly when the rack bar is made hollow for weight reduction.

同様の課題は、油圧シリンダを用いるパワーステアリング装置に限らず、電動モータの動力を減速機構を介してラックバーに与えるパワーステアリング装置やマニュアルステアリング装置にも存在する。
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、ラックバーの耐摩耗性および曲げ強度に優れ、さらにラックバーに生じる歪みの少ないステアリング装置を提供することを目的とする。
Similar problems exist not only in power steering devices using hydraulic cylinders, but also in power steering devices and manual steering devices that apply the power of an electric motor to a rack bar via a speed reduction mechanism.
The present invention has been made under such a background, and an object of the present invention is to provide a steering device that is excellent in wear resistance and bending strength of a rack bar and that is less distorted in the rack bar.

上記目的を達成するため、本発明は、中空に形成されており、筒状のハウジング(30)によって軸方向(S)に摺動自在に支持され、操舵に応じて軸方向(S)に移動するラックバー(14)を備え、上記ラックバー(14)の表面(40)には、全域に亘って、熱処理を施されてなる硬化層(41)が形成されており上記ラックバーの端部近傍において、硬化層深さ(B)が連続的に変化する領域(R2)を含み、上記硬化層深さ(B)が連続的に変化する領域(R2)では、上記ラックバー(14)が上記ハウジング(30)から最も突出したときに上記ハウジング(30)の端部(33)によって受けられる所定の被支持部(42)で硬化層深さ(B)が最大値(Bmax)を取り、上記所定の被支持部(42)から上記ラックバー(14)の端部(35)に向かうにしたがって硬化層深さ(B)が漸減していることを特徴とするステアリング装置を提供するものである。 In order to achieve the above object, the present invention is formed in a hollow shape, and is slidably supported in the axial direction (S) by the cylindrical housing (30), and moves in the axial direction (S) in response to steering. rack comprising a bar (14), the surface (40) of said rack bar (14), over the entire region, the cured layer formed is subjected to a heat treatment (41) is formed, the end of the rack bar in part vicinity, case depth comprises (B) continuously changes region (R2), the region (R2) of the hardened layer depth (B) is continuously changed, the rack bar (14) taken but the maximum case depth (B) is in the housing a predetermined supported portion which is received by the end (33) of the housing (30) when the most prominent from (30) (42) and (Bmax) the from the predetermined supported portion (42) Rakkuba (14) end of the case depth toward the (35) (B) is to provide a steering device, wherein a gradually decreases.

なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。また、硬化層深さとして、有効硬化層深さや全硬化層深さを例示することができる。
ラックバーの端部にタイヤ等からの入力(逆入力)が生じ、ラックバーに曲げモーメントが生じると、この曲げモーメントは、ラックバーのうちハウジングの端部によって受けられる部分で最も大きくなる。また、当該ハウジングの端部によって受けられる部分での曲げモーメントは、ラックバーがハウジングから最も突出したときに(すなわち、モーメント長が最大になったときに)、最も大きくなる。したがって、ラックバーに生じる曲げモーメントは、ラックバーがハウジングから最も突出したときにハウジングの端部によって受けられる部分で、最大となる。
In addition, the alphanumeric characters in parentheses represent corresponding components in the embodiments described later. The same applies hereinafter. Moreover, as a hardened layer depth, the effective hardened layer depth and the total hardened layer depth can be illustrated.
When an input (reverse input) from a tire or the like is generated at the end of the rack bar and a bending moment is generated in the rack bar, the bending moment becomes the largest in the portion of the rack bar received by the end of the housing. Further, the bending moment at the portion received by the end of the housing becomes the largest when the rack bar protrudes most from the housing (that is, when the moment length becomes maximum). Therefore, the bending moment generated in the rack bar is maximized at the portion received by the end portion of the housing when the rack bar protrudes most from the housing.

本発明によれば、ラックバーの表面に硬化層を設けることにより、当該表面の耐摩耗性を十分に確保することができる。例えば、油圧シリンダを用いて操舵補助力を発生する構成の場合、ラックバーには、油圧シリンダに設けられたオイルシールとの摺動に耐え得る耐摩耗性が要求されるが、この場合でも、十分な耐摩耗性を確保することができる。また、ラックバーのストローク量が最大となるときに、ラックバーに生じる曲げモーメントが最も大きくなる部分での硬化層の深さを、最も大きくしている。これにより、当該曲げモーメントが最も大きくなる部分の曲げ強度を、十分に確保することができる。その結果、ラックバーの曲げ強度を十分に確保することができる。さらに、硬化層深さが変化する領域において、曲げモーメントが漸減していくラックバーの端部に向かうにつれて硬化層深さを漸減している。これにより、部位に応じて必要十分な曲げ強度を確保することができる。また、熱処理時にラックバーに加える熱量を少なくでき、熱処理に起因する歪みを少なくすることができる。   According to the present invention, by providing the hardened layer on the surface of the rack bar, the wear resistance of the surface can be sufficiently ensured. For example, in the case of a configuration that generates a steering assist force using a hydraulic cylinder, the rack bar is required to have wear resistance that can withstand sliding with an oil seal provided in the hydraulic cylinder. Sufficient wear resistance can be ensured. Moreover, when the stroke amount of the rack bar is maximized, the depth of the hardened layer is maximized at the portion where the bending moment generated in the rack bar is the largest. Thereby, it is possible to sufficiently ensure the bending strength of the portion where the bending moment is the largest. As a result, a sufficient bending strength of the rack bar can be ensured. Further, in the region where the hardened layer depth changes, the hardened layer depth is gradually reduced toward the end of the rack bar where the bending moment gradually decreases. Thereby, necessary and sufficient bending strength can be ensured according to a site | part. In addition, the amount of heat applied to the rack bar during the heat treatment can be reduced, and the distortion caused by the heat treatment can be reduced.

また、本発明において、上記ラックバー(14)は、中空に形成されているので、ラックバーの軽量化を達成することができる。中空のラックバーは熱処理に起因して歪みが生じやすいが、本発明の場合、歪みの発生を良好に抑制することができる。

In the present invention, since the rack bar (14) is formed in a hollow shape , the rack bar can be reduced in weight. The hollow rack bar is likely to be distorted due to the heat treatment, but in the case of the present invention, the occurrence of distortion can be satisfactorily suppressed.

本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の一実施の形態に係るパワーステアリング装置の基本的な構成を示す概念図である。このパワーステアリング装置は、車両のステアリング機構1に関連して設けられ、このステアリング機構1に操舵補助力を与えるためのものである。
ステアリング機構1は、運転者によって操作されるステアリングホイール11と、このステアリングホイール11に連結されたステアリング軸12と、ステアリング軸12の先端部に設けられたピニオンギヤ13と、車両の左右方向に延びたラックバー14とを備えている。
Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a basic configuration of a power steering apparatus according to an embodiment of the present invention. This power steering device is provided in association with the steering mechanism 1 of the vehicle, and is for applying a steering assist force to the steering mechanism 1.
The steering mechanism 1 includes a steering wheel 11 that is operated by a driver, a steering shaft 12 coupled to the steering wheel 11, a pinion gear 13 provided at a tip portion of the steering shaft 12, and a left-right direction of the vehicle. And a rack bar 14.

ラックバー14には、ラックギヤ14aが形成されていて、このラックギヤ14aにピニオンギヤ13が噛合している。また、ラックバー14の両端にはタイロッド15がそれぞれ結合されており、このタイロッド15は、それぞれ、転舵輪2,3を支持するナックルアーム16に結合されている。
ナックルアーム16は、キングピン17まわりに回動自在に設けられている。この構成により、ステアリングホイール11が操作されてステアリング軸12が回転されると、この回転がピニオンギヤ13およびラックバー14によって車両の左右方向に沿う直線運動に変換され、この直線運動がナックルアーム16のキングピン17まわりの回動に変換されて、転舵輪2,3の転舵が達成される。
A rack gear 14a is formed on the rack bar 14, and the pinion gear 13 is engaged with the rack gear 14a. Further, tie rods 15 are coupled to both ends of the rack bar 14, and the tie rods 15 are coupled to knuckle arms 16 that support the steered wheels 2 and 3, respectively.
The knuckle arm 16 is rotatably provided around the kingpin 17. With this configuration, when the steering wheel 11 is operated and the steering shaft 12 is rotated, this rotation is converted into a linear motion along the left-right direction of the vehicle by the pinion gear 13 and the rack bar 14, and this linear motion is converted into the knuckle arm 16. The turning of the steered wheels 2 and 3 is achieved by converting the rotation around the kingpin 17.

すなわち、ステアリングホイール11の操舵に応じてラックバー14が軸方向Sに移動し、図2に示すように、転舵輪2,3の転舵が達成される(図2において、ラックバー14が軸方向Sの一方に最も進んだフルストローク状態を図示。転舵輪2,3のうち転舵輪2のみを図示)。
再び図1を参照して、ステアリング軸12の途中部には、ステアリングホイール11に加えられた操舵トルクの方向および大きさに応じて捩れを生じるトーションバー21と、このトーションバー21の捩れの方向および大きさにそれぞれ応じて油の送給方向および開度が変化する油圧制御弁22とが介装されている。
That is, the rack bar 14 moves in the axial direction S in accordance with the steering of the steering wheel 11, and the steered wheels 2 and 3 are steered as shown in FIG. 2 (in FIG. 2, the rack bar 14 is pivoted). The full stroke state most advanced in one of the directions S is shown (only the steered wheel 2 of the steered wheels 2 and 3 is shown).
Referring again to FIG. 1, a torsion bar 21 that twists in accordance with the direction and magnitude of the steering torque applied to the steering wheel 11, and the direction of twisting of the torsion bar 21, in the middle of the steering shaft 12. In addition, an oil pressure control valve 22 whose oil feeding direction and opening degree change according to the size is provided.

油圧制御弁22には、4個のポート221,222,223,224が設けられていて、ポート221には、オイルポンプ23によってリザーバタンク24から汲み出された作動油が油管251を介して供給されるようになっている。
ポート222は、油管252を介してリザーバタンク24に連通している。また、ポート223,224は、それぞれ、油管253,254を介して、操舵補助力を発生するパワーシリンダ26のシリンダ本体260の油室261,262に連通されている。
The hydraulic control valve 22 is provided with four ports 221, 222, 223, and 224, and hydraulic oil pumped from the reservoir tank 24 by the oil pump 23 is supplied to the port 221 through the oil pipe 251. It has come to be.
The port 222 communicates with the reservoir tank 24 via the oil pipe 252. The ports 223 and 224 are connected to oil chambers 261 and 262 of the cylinder body 260 of the power cylinder 26 that generates a steering assist force through oil pipes 253 and 254, respectively.

シリンダ本体260の油室261,262間には、油室261,262内の油圧差によって車両幅方向(軸方向S)に移動するピストン263が設けられている。このピストン263は、ラックバー14に形成された環状の溝部(図示せず)に嵌めこまれており、ラックバー14と軸方向Sに一体的に移動可能となっている。
シリンダ本体260は、筒状をなしており、ハウジング30に取り付けられている。このシリンダ本体260は、軸方向Sに関するラックバー14の一部を取り囲んでいる。軸方向Sに関するシリンダ本体260の両端部のそれぞれには、環状のオイルシール31,32が取り付けられており、シリンダ本体260とラックバー14との間をそれぞれシールしている。ラックバー14の表面は、軸方向Sに移動する際、これらのオイルシール31,32のリップと摺動する。
Between the oil chambers 261 and 262 of the cylinder main body 260, a piston 263 that moves in the vehicle width direction (axial direction S) due to a hydraulic pressure difference in the oil chambers 261 and 262 is provided. The piston 263 is fitted in an annular groove (not shown) formed in the rack bar 14 and can move integrally with the rack bar 14 in the axial direction S.
The cylinder body 260 has a cylindrical shape and is attached to the housing 30. The cylinder body 260 surrounds a part of the rack bar 14 in the axial direction S. Annular oil seals 31 and 32 are attached to both ends of the cylinder body 260 in the axial direction S, respectively, and seal between the cylinder body 260 and the rack bar 14. The surface of the rack bar 14 slides with the lips of these oil seals 31 and 32 when moving in the axial direction S.

ステアリングホイール11が左右いずれかの方向へ回転操作されると、トーションバー21に捩れが生じ、このトーションバー21の捩れに応じた量だけ、油圧制御弁22からシリンダ本体260の対応する何れか一方の油室261または油室262に作動油が供給される。その結果、油室261,262間に油圧差が生じ、この油圧差に応じてパワーシリンダ26のピストン263が移動することにより、ラックバー14への操舵補助力の付与が達成される。   When the steering wheel 11 is rotated in either the left or right direction, the torsion bar 21 is twisted, and the corresponding one of the cylinder body 260 from the hydraulic control valve 22 by an amount corresponding to the twist of the torsion bar 21. The hydraulic oil is supplied to the oil chamber 261 or the oil chamber 262. As a result, a hydraulic pressure difference is generated between the oil chambers 261 and 262, and the piston 263 of the power cylinder 26 is moved in accordance with the hydraulic pressure difference, so that the steering assist force is applied to the rack bar 14.

このとき、他方の油室262または油室261からの余剰分の作動油は、油圧制御弁22から油管252を介してリザーバタンク24に戻される。また、トーションバー21に捩れがほとんど加わっていないときには、油圧制御弁22が平衡状態となって、オイルポンプ23から油圧制御弁22に供給される作動油は、パワーシリンダ26に供給されることなく、油管252を介してリザーバタンク24に戻される。   At this time, the excess hydraulic oil from the other oil chamber 262 or the oil chamber 261 is returned from the hydraulic control valve 22 to the reservoir tank 24 via the oil pipe 252. When the torsion bar 21 is hardly twisted, the hydraulic control valve 22 is in an equilibrium state, and the hydraulic oil supplied from the oil pump 23 to the hydraulic control valve 22 is not supplied to the power cylinder 26. The oil is returned to the reservoir tank 24 through the oil pipe 252.

オイルポンプ23は、図示しない駆動ギヤおよび従動ギヤの回転によるポンプ作用をなすギヤポンプであり、上記駆動ギヤには、電動モータ27の回転力が入力されるようになっている。電動モータ27は、マイクロコンピュータを含む電子制御ユニット8によって駆動制御されるようになっている。
この電子制御ユニット8には、ステアリングホイール11の舵角を検出するための舵角センサ4、車両の速度を検出するための車速センサ5、電動モータ27を流れる電流(モータ電流)を検出するためのモータ電流検出回路6および電動モータ27の回転速度を検出するためのモータ回転速度センサ7の出力信号が与えられている。
The oil pump 23 is a gear pump that performs pumping action by rotation of a drive gear and a driven gear (not shown), and the rotational force of the electric motor 27 is input to the drive gear. The electric motor 27 is driven and controlled by an electronic control unit 8 including a microcomputer.
The electronic control unit 8 includes a steering angle sensor 4 for detecting the steering angle of the steering wheel 11, a vehicle speed sensor 5 for detecting the speed of the vehicle, and a current (motor current) flowing through the electric motor 27. The output signal of the motor rotation speed sensor 7 for detecting the rotation speed of the motor current detection circuit 6 and the electric motor 27 is given.

電子制御ユニット8は、舵角センサ4、車速センサ5、モータ電流検出回路6およびモータ回転速度センサ7などから与えられる信号に基づいて、たとえば、車両のイグニッションキースイッチがオンにされたことに応答して電動モータ27を起動させ、電動モータ27の起動後は、ステアリングホイール11の操作に応じた適切な操舵補助力がステアリング機構1に与えられるように電動モータ27の駆動を制御する。   The electronic control unit 8 responds to, for example, that the ignition key switch of the vehicle is turned on based on signals given from the steering angle sensor 4, the vehicle speed sensor 5, the motor current detection circuit 6, the motor rotation speed sensor 7, and the like. Then, the electric motor 27 is activated, and after the electric motor 27 is activated, the driving of the electric motor 27 is controlled so that an appropriate steering assist force according to the operation of the steering wheel 11 is applied to the steering mechanism 1.

ハウジング30は、軸方向Sに長い筒状をなしており、ラックバー14の中間部を取り囲んでいる。軸方向Sに関するハウジング30の一対の端部33,34から、ラックバー14の対応する端部35,36がそれぞれ突出している。
ハウジング30は、当該ハウジング30の一対の端部33,34のそれぞれに設けられたラックブッシュ37,38を介して、ラックバー14を軸方向Sに摺動自在に支持している。
The housing 30 has a long cylindrical shape in the axial direction S and surrounds an intermediate portion of the rack bar 14. Corresponding ends 35 and 36 of the rack bar 14 protrude from the pair of ends 33 and 34 of the housing 30 in the axial direction S, respectively.
The housing 30 supports the rack bar 14 so as to be slidable in the axial direction S via rack bushes 37 and 38 provided at a pair of end portions 33 and 34 of the housing 30, respectively.

図3は、図2のハウジング30の一端部33周辺の要部の拡大断面図であり、ラックバー14が軸方向Sの一方にフルストロークした状態を示している。なお、ハウジング30の一端部33周辺の構成と、ハウジング30の他端部34周辺の構成とはそれぞれ同様であるので、以下では、ハウジング30の一端部33周辺の構成について主に説明する。
図2および図3を参照して、ラックブッシュ37は、ハウジング30の一端部33の内周面39に固定されている。このラックブッシュ37の内周面は、ラックバー14の表面40(外周面)に摺動自在に接触している。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part around one end portion 33 of the housing 30 in FIG. 2, and shows a state where the rack bar 14 has made a full stroke in one of the axial directions S. Since the configuration around the one end portion 33 of the housing 30 and the configuration around the other end portion 34 of the housing 30 are the same, the configuration around the one end portion 33 of the housing 30 will be mainly described below.
With reference to FIGS. 2 and 3, the rack bush 37 is fixed to the inner peripheral surface 39 of the one end portion 33 of the housing 30. The inner peripheral surface of the rack bush 37 is in slidable contact with the surface 40 (outer peripheral surface) of the rack bar 14.

ラックバー14は、金属(例えば、S45C等の炭素鋼)製の中空筒状の部材であり、肉厚Aが例えば5mm程度とされている。ラックバー14の一端部35は塞がれており、タイロッド15は、この一端部35に取り付けられている。ラックバー14の表面40には、軸方向Sの全域に亘って、熱処理を施されてなる硬化層41が形成されている。これにより、ラックバー14に、オイルシール31,32との摺動に対する耐摩耗性が付与されており、また、転舵輪2等からの入力(逆入力)に対する十分な曲げ強度が付与されている。   The rack bar 14 is a hollow cylindrical member made of metal (for example, carbon steel such as S45C) and has a thickness A of about 5 mm, for example. One end 35 of the rack bar 14 is closed, and the tie rod 15 is attached to the one end 35. A hardened layer 41 is formed on the surface 40 of the rack bar 14 by heat treatment over the entire region in the axial direction S. As a result, the rack bar 14 is provided with wear resistance against sliding with the oil seals 31 and 32, and is provided with sufficient bending strength against input (reverse input) from the steered wheels 2 and the like. .

本実施の形態の特徴とするところは、ラックバー14の表面40に、硬化層41の硬化層深さB(有効硬化層深さ。全硬化層深さでもよい。)が変化する領域R2と、当該硬化層深さBが変化しない領域R1およびR3とが含まれている点にある。
上記領域R2では、ラックバー14の一端部35がハウジング30から軸方向Sに最も突出したときにラックブッシュ37(ハウジング30の一端部33)によって受けられる所定の被支持部42で、硬化層深さBが最大値Bmaxを取り、上記所定の被支持部42からラックバー14の一端部35に向かうにしたがって硬化層深さBが減少している。また、領域R2では、上記所定の被支持部42からラックバー14の他端部(領域R1)に向かうにしたがって硬化層深さBが減少している。
A feature of the present embodiment is that a region R2 in which the hardened layer depth B of the hardened layer 41 (effective hardened layer depth. The whole hardened layer depth may be sufficient) varies on the surface 40 of the rack bar 14. The region R1 and the region R3 where the hardened layer depth B does not change are included.
In the region R2, the hardened layer depth is increased by a predetermined supported portion 42 received by the rack bush 37 (one end portion 33 of the housing 30) when the one end portion 35 of the rack bar 14 protrudes most in the axial direction S from the housing 30. The thickness B takes the maximum value Bmax, and the hardened layer depth B decreases from the predetermined supported portion 42 toward the one end portion 35 of the rack bar 14. In the region R2, the hardened layer depth B decreases from the predetermined supported portion 42 toward the other end of the rack bar 14 (region R1).

軸方向Sのうち、ラックバー14の他端部から一端部35に向かう第1の軸方向S1に関して、領域R1〜R3は、領域R1,R2,R3の順に並んでいる。
領域R1において、硬化層深さBは、最小値Bminとされており、軸方向Sに関して一定である。最小値Bminは、0.5mm以上であることが好ましい。最小値Bminを0.5mm未満とすると、実質的な硬化層を形成することが困難となるためである。
Regarding the first axial direction S1 from the other end of the rack bar 14 toward the one end 35 in the axial direction S, the regions R1 to R3 are arranged in the order of the regions R1, R2, and R3.
In the region R1, the hardened layer depth B is a minimum value Bmin and is constant with respect to the axial direction S. The minimum value Bmin is preferably 0.5 mm or more. This is because if the minimum value Bmin is less than 0.5 mm, it is difficult to form a substantially hardened layer.

領域R2の一端部44(領域R1と領域R2との境界部)は、領域R1と連続的に(滑らかに)連なっており、領域R2の他端部45(領域R2と領域R3との境界部)は、領域R2と連続的に連なっている。領域R2では、第1の軸方向S1に関して、一端部44から所定の被支持部42に進むにしたがい、硬化層深さBが漸増している。
一端部44は、所定の被支持部42がラックブッシュ37に受けられたときに、一端部35に逆入力が生じても実質的に曲げモーメントが作用しない部分であり、硬化層深さBが最小値Bminとされている。他端部45の硬化層深さBは、最小値Bminとされている。
One end 44 of the region R2 (the boundary between the region R1 and the region R2) is continuously (smoothly) continuous with the region R1, and the other end 45 of the region R2 (the boundary between the region R2 and the region R3). ) Is continuously connected to the region R2. In the region R2, with respect to the first axial direction S1, the hardened layer depth B gradually increases as it proceeds from the one end portion 44 to the predetermined supported portion 42.
The one end portion 44 is a portion where a bending moment does not substantially act even if a reverse input occurs in the one end portion 35 when the predetermined supported portion 42 is received by the rack bush 37, and the hardened layer depth B is The minimum value is Bmin. The hardened layer depth B of the other end 45 is set to a minimum value Bmin.

所定の被支持部42における硬化層深さBmaxは、肉厚Aの50%以下であることが好ましく、40%以下であることがより好ましい。本実施の形態では、肉厚Aは5mmであるので、Bmaxは2.5mm以下であることが好ましく、2.0mm以下であることがより好ましい。本実施の形態では、Bmaxは、2.0mmとされている。
硬化層深さBの最大値Bmaxが肉厚Aの50%より深いと、硬化層41の熱処理時にラックバー14に与えられる熱量が多くて歪みが大きくなりやすく、また、熱処理の際にラックバー14の肉厚方向の全域に亘って焼きが入りやすくなるため、当該最大値Bmaxの上限をこのように設定した。
The hardened layer depth Bmax in the predetermined supported portion 42 is preferably 50% or less of the thickness A, and more preferably 40% or less. In the present embodiment, since the wall thickness A is 5 mm, Bmax is preferably 2.5 mm or less, and more preferably 2.0 mm or less. In the present embodiment, Bmax is set to 2.0 mm.
If the maximum value Bmax of the hardened layer depth B is deeper than 50% of the wall thickness A, the amount of heat given to the rack bar 14 during heat treatment of the hardened layer 41 tends to increase and distortion tends to increase. The upper limit of the maximum value Bmax was set in this way, because it becomes easier to burn over the entire region in the thickness direction of 14.

ラックバー14の一端部35が軸方向Sに最も突出しているとき、ラックバー14の一端部35に逆入力が入ると、領域R2には曲げモーメントが作用するが、領域R2における硬化層深さBの分布は、このときの曲げモーメントの分布に対応したものとなっている。
具体的には、ラックバー14の一端部35がハウジング30から最も突出したときに、その突出している領域R2では、上記曲げモーメントの分布に略対応して、硬化層深さBが軸方向Sに変化している。これにより、曲げに関して各部位で一様な強さが得られるようになっている。
When one end 35 of the rack bar 14 protrudes most in the axial direction S, if a reverse input is input to the one end 35 of the rack bar 14, a bending moment acts on the region R2, but the hardened layer depth in the region R2 The distribution of B corresponds to the distribution of the bending moment at this time.
Specifically, when one end portion 35 of the rack bar 14 protrudes most from the housing 30, in the protruding region R <b> 2, the hardened layer depth B is substantially in the axial direction S substantially corresponding to the bending moment distribution. Has changed. As a result, a uniform strength can be obtained in each part with respect to bending.

領域R3は、他端部45からラックバー14の一端部35まで設けられており、硬化層厚さBは、最小値Bminで一定にされている。
上記領域R2において、硬化層深さBの変化は、連続的なものとされており、急激に変化しないものとされている。
軸方向Sに関して、領域R2の所定の被支持部42から他端部45にかけての硬化層深さBの変化率は、相対的に緩やかなものとされており、領域R2の一端部44から所定の被支持部42にかけての硬化層深さBの変化率は、相対的に急なものとされている。
The region R3 is provided from the other end 45 to one end 35 of the rack bar 14, and the hardened layer thickness B is constant at the minimum value Bmin.
In the region R2, the change in the hardened layer depth B is continuous and does not change rapidly.
With respect to the axial direction S, the rate of change of the hardened layer depth B from the predetermined supported portion 42 to the other end 45 in the region R2 is relatively moderate, and the predetermined rate from the one end 44 of the region R2 is predetermined. The rate of change of the hardened layer depth B over the supported portion 42 is relatively steep.

硬化層41の形成は、例えば、高周波焼入れによって行われる。このときの焼入れ方法は、硬化層深さBに応じて加熱時間および加熱温度の少なくとも一方を変化させる、いわゆる移動焼きである。
以上の概略構成を有するパワーステアリング装置において、ラックバー14の一端部35に転舵輪2等からの逆入力が生じ、ラックバー14の一端部35側に曲げモーメントが生じると、この曲げモーメントは、ラックバー14のうちラックブッシュ37(ハウジング30の一端部33)によって受けられる部分で最も大きくなる。
The formation of the hardened layer 41 is performed by, for example, induction hardening. The quenching method at this time is so-called moving baking in which at least one of the heating time and the heating temperature is changed according to the hardened layer depth B.
In the power steering apparatus having the above-described schematic configuration, when a reverse input from the steered wheels 2 or the like is generated at one end portion 35 of the rack bar 14 and a bending moment is generated on the one end portion 35 side of the rack bar 14, this bending moment is The rack bar 14 has the largest portion received by the rack bush 37 (one end portion 33 of the housing 30).

また、ラックブッシュ37によって受けられる部分での曲げモーメントは、ラックバー14がハウジング30の一端部33から最も突出したときに(すなわち、モーメント長が最大になったときに)、最も大きくなる。したがって、ラックバー14に生じる曲げモーメントは、ラックバー14がハウジング30から軸方向Sに最も突出したときにラックブッシュ37によって受けられる部分(所定の被支持部42)で、最大となる。   Further, the bending moment at the portion received by the rack bush 37 becomes the largest when the rack bar 14 protrudes most from the one end portion 33 of the housing 30 (that is, when the moment length becomes maximum). Therefore, the bending moment generated in the rack bar 14 is maximized at a portion (predetermined supported portion 42) received by the rack bush 37 when the rack bar 14 protrudes most from the housing 30 in the axial direction S.

以上説明したように、本実施の形態によれば、ラックバー14の表面40に硬化層41を設けることにより、当該表面40の耐摩耗性を十分に確保することができる。ラックバー14には、オイルシール31,32との摺動に耐え得る耐摩耗性が要求されるが、この場合でも、十分な耐摩耗性を確保することができる。
また、ラックバー14のストローク量が最大となるときに、ラックバー14に生じる曲げモーメントが最も大きくなる所定の被支持部42での硬化層41の硬化層深さBを、最も大きくしている。これにより、当該曲げモーメントが最も大きくなる所定の被支持部42の曲げ強度を、十分に確保することができる。その結果、ラックバー14の曲げ強度を十分に確保することができる。
As described above, according to the present embodiment, by providing the hardened layer 41 on the surface 40 of the rack bar 14, the wear resistance of the surface 40 can be sufficiently ensured. The rack bar 14 is required to have abrasion resistance that can withstand sliding with the oil seals 31 and 32. Even in this case, sufficient abrasion resistance can be ensured.
Further, when the stroke amount of the rack bar 14 is maximized, the hardened layer depth B of the hardened layer 41 at the predetermined supported portion 42 at which the bending moment generated in the rack bar 14 is maximized is maximized. . Thereby, it is possible to sufficiently secure the bending strength of the predetermined supported portion 42 in which the bending moment is the largest. As a result, the bending strength of the rack bar 14 can be sufficiently secured.

さらに、ラックバー14の表面40の領域R2において、曲げモーメントが漸減していくラックバー14の一端部35に向かうにつれて硬化層深さBを漸減している。これにより、部位に応じて必要十分な曲げ強度を確保することができる。また、熱処理時にラックバー14に加える熱量を少なくでき、熱処理に起因する歪みを少なくすることができる。
また、ラックバー14の一端部35がハウジング30から軸方向Sに最も突出したときに、その突出している領域R2では、ラックバー14が受ける曲げモーメントの変化に対応して、硬化層深さBが変化している。これにより、ラックバー14に必要な曲げ強度に応じて、硬化層深さBを設定することができる。したがって、硬化層41の硬化層深さBを必要最小限にすることができ、ラックバー14に与える熱量を少なくすることができる。ラックバー14に生じる歪みをより少なくすることができる。
Further, in the region R2 of the surface 40 of the rack bar 14, the hardened layer depth B is gradually reduced toward the one end portion 35 of the rack bar 14 where the bending moment gradually decreases. Thereby, necessary and sufficient bending strength can be ensured according to a site | part. Further, the amount of heat applied to the rack bar 14 during the heat treatment can be reduced, and the distortion caused by the heat treatment can be reduced.
Further, when one end portion 35 of the rack bar 14 protrudes most from the housing 30 in the axial direction S, the hardened layer depth B corresponds to the change in the bending moment received by the rack bar 14 in the protruding region R2. Has changed. Thereby, the hardened layer depth B can be set according to the bending strength required for the rack bar 14. Therefore, the hardened layer depth B of the hardened layer 41 can be minimized, and the amount of heat applied to the rack bar 14 can be reduced. The distortion generated in the rack bar 14 can be further reduced.

さらに、ラックバー14を中空に形成していることにより、ラックバー14の軽量化を達成することができる。中空のラックバー14は熱処理に起因して歪みが生じやすいが、硬化層深さBを最適化していることにより、歪みの発生を良好に抑制することができる。
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、ラックバー14を中実の棒状に形成してもよい。また、領域R3を廃止して、領域R2をラックバー14の一端部35にまで設けてもよい。さらに、本発明は、電動モータの動力を減速機構を介して付与して操舵補助力を発生する電動パワーステアリング装置に適用でき、さらに、操舵補助力を発生しないマニュアルステアリング装置に適用できる。
Furthermore, since the rack bar 14 is formed hollow, the rack bar 14 can be reduced in weight. The hollow rack bar 14 is likely to be distorted due to heat treatment, but by optimizing the hardened layer depth B, the occurrence of distortion can be satisfactorily suppressed.
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the rack bar 14 may be formed in a solid bar shape. Further, the region R3 may be eliminated and the region R2 may be provided up to the one end portion 35 of the rack bar 14. Furthermore, the present invention can be applied to an electric power steering device that generates the steering assist force by applying the power of the electric motor via the speed reduction mechanism, and can also be applied to a manual steering device that does not generate the steering assist force.

本発明の一実施の形態に係るパワーステアリング装置の基本的な構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the basic composition of the power steering apparatus which concerns on one embodiment of this invention. ラックバーが軸方向の一方に最も進んだフルストローク状態を示している。A full stroke state in which the rack bar has advanced most in one axial direction is shown. 図2のハウジングの一端部周辺の要部の拡大断面図であり、ラックバーが軸方向の一方にフルストロークした状態を示している。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part around one end of the housing of FIG. 2, showing a state in which the rack bar has made a full stroke in one axial direction.

符号の説明Explanation of symbols

14…ラックバー、30…ハウジング、33…(ハウジングの)一端部、35…(ラックバーの)一端部、40…(ラックバーの)表面、41…硬化層、42…所定の被支持部、B…硬化層深さ、Bmax…硬化層深さの最大値、R2…硬化層深さが変化する領域、S…軸方向。
14 ... rack bar, 30 ... housing, 33 ... one end of (housing), 35 ... one end of (rack bar), 40 ... surface of (rack bar), 41 ... hardened layer, 42 ... predetermined supported part, B: Hardened layer depth, Bmax: Maximum value of hardened layer depth, R2: Region where hardened layer depth changes, S: Axial direction.

Claims (1)

中空に形成されており、筒状のハウジングによって軸方向に摺動自在に支持され、操舵に応じて軸方向に移動するラックバーを備え、
上記ラックバーの表面には、全域に亘って、熱処理を施されてなる硬化層が形成されており
上記ラックバーの端部近傍において、硬化層深さが連続的に変化する領域を含み、
上記硬化層深さが連続的に変化する領域では、上記ラックバーが上記ハウジングから最も突出したときに上記ハウジングの端部によって受けられる所定の被支持部で硬化層深さが最大値を取り、上記所定の被支持部から上記ラックバーの端部に向かうにしたがって硬化層深さが漸減していることを特徴とするステアリング装置。
It is formed in a hollow, is supported by a cylindrical housing so as to be slidable in the axial direction, and includes a rack bar that moves in the axial direction according to steering,
The surface of the rack bar, over the entire region, the cured layer formed is subjected to heat treatment is formed,
In the vicinity of the end of the rack bar, including a region where the hardened layer depth continuously changes,
In the region where the depth of the hardened layer is continuously changed, the rack bar takes a maximum value hardened layer depth supported portion of the predetermined which is received by the end of the housing when the most prominent from the housing, steering apparatus characterized by hardened layer depth is gradually decreased toward the end of the rack bar from said predetermined supported portion.
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