JP4999346B2 - Rack and pinion steering system - Google Patents
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Description
本発明は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 and pinion type steering apparatus.
特許文献1に記載される如くの従来のラックピニオン式ステアリング装置は、図8、図9に示す如く、ステアリング操作により回転されるピニオン2をギヤハウジング1に回転自在に支持し、ピニオン2に噛合うラック歯3Aを有するラックバー3をギヤハウジング1に直線動自在に支持し、ラックバー3のラック歯3Aに対する背面を摺動自在に支持するラックガイド4をギヤハウジング1に設置している。ラックガイド4は、ギヤハウジング1に螺着されるキャップ5によってバックアップされるコイルばね6のばね力を受け、ラックバー3のラック歯3Aをピニオン2に押圧する。
As shown in FIGS. 8 and 9, a conventional rack and pinion type steering device as described in
また、ラックピニオン式ステアリング装置は、図8に示す如く、ギヤハウジング1の開口端から突き出るラックバー3の端部に継手7を介してタイロッド8を連結し、タイロッド8につながる車輪を操舵可能にする。そして、ラックバー3がギヤハウジング1の開口端から最も突き出る最大操舵時に、タイロッド8の側からラックバー3に作用する曲げ力が最大になるから、ラックバー3の曲げ強度を向上させるために、ラックバー3のラック歯3Aに対する背面の一定範囲の両側に電極を接触させることにより歯裏焼入層9を形成している。このとき、ラックバー3の背面において、歯裏焼入層9の両側には電極痕9A、9Aが生ずる。
従来技術では、ラックバー3の背面に歯裏焼入層9を形成するに際し、ラックバー3の背面に生ずる電極痕9Aがラックガイド4をキズつけることのないように、ラックバー3のラックガイド4に対する全摺動範囲Lの両外側に電極を接触させ、電極痕9A、9Aをその全摺動範囲Lの範囲外に位置付けるようにしている。しかしながら、ラックバー3の背面に本来的に必要とされる歯裏焼入層9の適正範囲L0は、ラックバー3がギヤハウジング1の開口端から最も突き出る最大操舵時に、ラックバー3に作用することになる最大曲げ力に対して曲げ支点となるギヤハウジング1の開口端に相対する部分を含めば足りる(図8(B))。にもかかわらず、ラックバー3のラックガイド4に対する全摺動範囲Lに歯裏焼入層9を形成している従来技術では、歯裏焼入層9が適正範囲L0を大きくこえて長くなり、ラックバー3に大きな熱処理歪を引き起こしてその修正に困難を伴なう。
In the conventional technique, the rack guide of the
本発明の課題は、ラックバーの背面に形成する歯裏焼入層の範囲を適正範囲に短くし、ラックバーに引き起こされる熱処理歪を低減することにある。 It is an object of the present invention to shorten the range of the hardened back layer formed on the back surface of the rack bar to an appropriate range and to reduce heat treatment strain caused to the rack bar.
請求項1の発明は、ステアリング操作により回転されるピニオンをギヤハウジングに回転自在に支持し、ピニオンに噛合うラック歯を有するラックバーをギヤハウジングに直線動自在に支持し、ラックバーのラック歯に対する背面を摺動自在に支持するとともに、弾性押圧手段のばね力を受けてラックバーのラック歯をピニオンに押圧するラックガイドをギヤハウジングに設置してなるラックピニオン式ステアリング装置において、ラックバーのラック歯に対する背面のラックガイドに対する全摺動範囲の両端側を除いた一定範囲であり、ラックバーがギヤハウジングの開口端から最も突き出る最大操舵時に該開口端に相対する部分を含む背面の一定範囲の両端に電極を接触させることにより、該背面のうち、ラックガイドに対する全摺動範囲の両端側を除いた一定範囲で、ラックバーがギヤハウジングの開口端から最も突き出る最大操舵時に該開口端に相対する部分を含む背面の一定範囲に歯裏焼入層を形成し、ラックガイドがラックバーのラック歯に対する背面のうち、歯裏焼入層及びその両端の電極痕を逃げて該背面を摺動自在に支持するようにしたものである。 According to the first aspect of the present invention, a pinion rotated by a steering operation is rotatably supported by a gear housing, a rack bar having rack teeth meshing with the pinion is supported linearly by the gear housing, and the rack teeth of the rack bar are provided. In a rack and pinion type steering apparatus in which a rack guide is installed on a gear housing that slidably supports the back surface of the rack bar and receives the spring force of the elastic pressing means to press the rack teeth of the rack bar against the pinion. A fixed range excluding both ends of the entire sliding range with respect to the rack teeth on the rear side with respect to the rack teeth, and a fixed range on the back side including a portion facing the open end at the time of maximum steering where the rack bar protrudes most from the open end of the gear housing. by contacting the electrodes on both ends of, among the back surface, all Suridohan against the rack guide In a range excluding the both ends of the rack bar to form a howler hardened layer within a predetermined range of the back including the portion facing the opening end at the maximum steering most protruding from the open end of the gear housing, the rack guide Of the back surface of the rack bar with respect to the rack teeth, the back surface hardened layer and the electrode traces at both ends thereof escape and the back surface is slidably supported.
請求項2の発明は、請求項1の発明において更に、前記ラックガイドが、摺動板をラックガイド本体に組付けて構成され、摺動板は、ラックバーの背面に倣う湾曲断面をラックバーの長手方向に沿って備える湾曲面部と、湾曲面部の湾曲断面の中央でラックバーの背面から離隔する溝状断面をラックバーの長手方向に沿って備える中高溝状部と、中高溝状部の背面から外方に突出する突起部を有し、ラックガイド本体は、摺動板の湾曲面部に倣って該湾曲面部を嵌合可能にする湾曲凹部と、湾曲凹部の中央で摺動板の中高溝状部に倣って該中高溝状部を嵌合可能にする溝状凹部と、溝状凹部の底部に穿設されて摺動板の突起部を嵌入可能にする孔部を有してなるようにしたものである。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the rack guide is configured by assembling a sliding plate to the rack guide main body, and the sliding plate has a curved cross section that follows the back surface of the rack bar. A curved surface portion provided along the longitudinal direction of the rack bar, a medium-high groove shape portion provided with a groove-shaped cross-section separated from the back surface of the rack bar at the center of the curved cross-section of the curved surface portion, and a medium-high groove shape portion. The rack guide main body has a protruding portion that protrudes outward from the back surface, and the rack guide body follows the curved surface portion of the sliding plate so that the curved surface portion can be fitted, and the middle of the sliding plate at the center of the curved concave portion. It has a groove-like recess that allows the middle and high groove-like portions to be fitted along the groove-like portion, and a hole that is formed in the bottom of the groove-like recess so that the protrusion of the sliding plate can be inserted. It is what I did.
(請求項1)
(a)ラックバーのラック歯に対する背面の一定範囲であり、ラックバーがギヤハウジングの開口端から最も突き出る最大操舵時に該開口端に相対する部分を少なくとも含む背面の一定範囲の両端に電極を接触させることにより、該背面の一定範囲に歯裏焼入層を形成する。従って、ラックバーの背面に形成する歯裏焼入層の範囲を、ラックバーがギヤハウジングの開口端から最も突き出る最大操舵時に、ラックバーに作用することになる最大曲げ力に対して曲げ支点となるギヤハウジングの開口端に相対する部分を含む、ラックバーの背面に本来的に必要とされる適正範囲L0に短くできる。これにより、ラックバーに引き起こされる熱処理歪を低減できる。
(Claim 1)
(a) A certain range of the rear surface of the rack bar with respect to the rack teeth, and the electrodes are in contact with both ends of the predetermined range of the rear surface including at least a portion facing the open end when the rack bar is most protruded from the open end of the gear housing. By doing so, a hardened back layer is formed in a certain range on the back surface. Therefore, the range of the hardened back layer formed on the back surface of the rack bar is defined as a bending fulcrum with respect to the maximum bending force that acts on the rack bar at the maximum steering when the rack bar protrudes most from the opening end of the gear housing. It can be shortened to an appropriate range L0 that is essentially required on the back surface of the rack bar, including the portion facing the open end of the gear housing. Thereby, the heat-treatment distortion caused to a rack bar can be reduced.
(b)ラックガイドはラックバーのラック歯に対する背面のうち、歯裏焼入層及びその両端の電極痕を逃げて該背面を摺動自在に支持する。従って、ラックバーの背面に形成される歯裏焼入層の範囲L0が、ラックバーのラックガイドに対する全摺動範囲Lより短くなっても、歯裏焼入層の両端の電極痕がラックガイドをキズつけることもない。 (b) Of the rear surface of the rack bar with respect to the rack teeth, the rack guide escapes the hardened layer of the teeth and the electrode traces at both ends thereof and supports the rear surface slidably. Therefore, even if the range L0 of the back hardened layer formed on the back surface of the rack bar is shorter than the total sliding range L of the rack bar with respect to the rack guide, the electrode traces at both ends of the back hardened layer are There will be no scratches.
(請求項2)
(c)ラックガイドが摺動板をラックガイド本体に組付けて構成されるとき、摺動板がラックバーの長手方向に沿う中高溝状部を有し、ラックガイド本体が摺動板の中高溝状部を嵌合可能にする溝状凹部を有することにより、ラックガイドが摺動板の中高溝状部の存在によってラックバーのラック歯に対する背面のうち、歯裏焼入層及びその両端の電極痕を確実に逃げて該背面を摺動自在に支持できる。
(Claim 2)
(c) When the rack guide is configured by assembling the sliding plate to the rack guide body, the sliding plate has a middle-high groove-like portion along the longitudinal direction of the rack bar, and the rack guide body has a middle height of the sliding plate. By having the groove-shaped recess that allows the groove-shaped portion to be fitted, the rack guide has a back-hardened layer and both ends of the back surface of the rack bar with respect to the rack teeth due to the presence of the medium-high groove-shaped portion of the sliding plate The electrode trace can be surely escaped and the back surface can be slidably supported.
図1はラックピニオン式ステアリング装置を示す断面図、図2は図1のII−II線に沿う断面図、図3は図2の要部拡大図、図4はラックガイドを示す断面図、図5は図4のV−V線を沿う断面図、図6は摺動板を示す斜視図、図7はラックガイド本体を示す正面図、図8は従来例を示す模式図、図9は図8のIX−IX線を沿う断面図である。 1 is a cross-sectional view showing a rack and pinion type steering device, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1, FIG. 3 is an enlarged view of the main part of FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 4, FIG. 6 is a perspective view showing a sliding plate, FIG. 7 is a front view showing a rack guide body, FIG. 8 is a schematic view showing a conventional example, and FIG. It is sectional drawing which follows the IX-IX line of 8.
図1、図2のラックピニオン式ステアリング装置10は、電動パワーステアリング装置であり、車体フレーム等に固定されるギヤハウジング11を有する。ステアリング操作により回転されるステアリング軸12にトーションバー13を介してピニオン軸14を連結し、ピニオン軸14にピニオン15を設け、ステアリング軸12とピニオン軸14を軸受12A、14A、14Bによりギヤハウジング11に回転自在に支持する。
1 and 2 is an electric power steering device, and includes a
ステアリング装置10は、ピニオン15に噛合うラック歯17を備えたラックバー16を不図示の軸受とラックガイド20によりギヤハウジング11に直線動自在に支持する。ラックガイド20は、ギヤハウジング11に設けられた丸孔21に嵌入され、ギヤハウジング11に螺着されるとともにロックナット22により固定されるキャップ23にコイルばね24を介して背面支持され、ラックバー16のラック歯17に対する背面を摺動自在に支持する。また、ラックガイド20は、弾性押圧手段としてのコイルばね24のばね力を受けてラックバー16のラック歯17をピニオン15に押圧する。
The
ステアリング装置10は、ラックバー16の両端部をギヤハウジング11の左右に突出し、それらの端部にラックエンド25を螺合して固定し、ラックエンド25に継手を介してタイロッド26の一端を連結し、タイロッド26の他端に車輪を連結し、左右の車輪を操舵可能にする。
The
ステアリング装置10は、ギヤハウジング11の内部で、ステアリング軸12とピニオン軸14の間に、操舵トルク検出装置27を設けている。また、ギヤハウジング11の内部で、ラックバー16の周囲に不図示の電動モータを内蔵し、電動モータの回転を不図示のボールねじによりラックバー16の直線運動に変換する。
The
従って、不図示の車速センサや操舵トルク検出装置27の検出結果を得たコントロールユニットにより電動モータの駆動電流を決定し、車速と操舵トルクに応じた適切な操舵アシスト力となる電動モータのトルクをラックバー16に付与する。
Accordingly, the drive current of the electric motor is determined by a vehicle speed sensor (not shown) or a control unit that has obtained the detection result of the steering torque detector 27, and the electric motor torque that is an appropriate steering assist force according to the vehicle speed and the steering torque is determined. It is applied to the
しかるに、ステアリング装置10にあっては、ラックバー16がギヤハウジング11の開口端11Aから最も突き出る、図2に示す如くの最大操舵時に、タイロッド26の側からラックバー16に作用する曲げ力が最大になるのに対し、ラックバー16の曲げ強度を向上させるために、ラックバー16のラック歯17に対する背面の一定範囲に歯裏焼入層30を形成している。尚、ラックバー16は円形断面の円弧状外周の一部に弦を設ける如くにラック歯17を形成したものであり、歯裏焼入層30はラックバー16の円形断面の円弧の中心軸Cを挟むラック歯17に対する正反対側の背面の中央部に形成され、かつラックバー16の長手方向に沿う一定範囲に渡って形成される。即ち、高周波通電焼入装置を用いて、ラックバー16の背面の長手方向に沿う熱処理範囲の両側に電極を接触させ、熱処理範囲に高周波電流を直接流すとともに、熱処理範囲に誘導電流を流し、熱処理範囲を加熱し、次いで所定の焼入温度に加熱された熱処理範囲を冷却することにより、熱処理範囲に焼入硬化層たる歯裏焼入層30を形成するものである。ラックバー16の背面の長手方向において、歯裏焼入層30の両側には上述の電極の接触痕である電極痕31、31が生ずる。
However, in the
本実施例では、ラックバー16のラック歯17に対する背面の一定の範囲L0であり、ラックバー16がギヤハウジング11の開口端11Aから最も突き出る最大操舵時(図2)に、開口端11Aに相対する部分を少なくとも含む背面の一定範囲L0の両端に上述の電極を接触させることにより、該背面の一定範囲L0に歯裏焼入層30を形成する。即ち、ラックバー16の背面に形成する歯裏焼入層30の範囲を、ラックバー16がギヤハウジング11の開口端11Aから最も突き出る最大操舵時に、ラックバー16に作用することになる最大曲げ力に対して曲げ支点P(図2)となるギヤハウジング11の開口端11Aに相対する部分を含む、ラックバー16の背面に本来的に必要とされる適正範囲L0に短くするものである。
In the present embodiment, the rear surface of the
このとき、ラックガイド20は、図3に示す如く、ラックバー16の円形断面の円弧の中心軸cを挟むラック歯17の正反対側の背面を摺動自在に支持しており、この背面のうち、歯裏焼入層30及びその両端の電極痕31、31を逃げて該背面を摺動自在に支持する。
At this time, as shown in FIG. 3, the
具体的には、ラックガイド20は、図4、図5に示す如く、摺動板40をラックガイド本体50に組付けて構成される。ギヤハウジング11の丸孔21にラックガイド本体50を嵌入し、ギヤハウジング11に螺着されるキャップ23によりコイルばね24を支持し、コイルばね24のばね力によりラックガイド本体50を背面支持し、ラックガイド本体50に組付けた摺動板40によりラックバー16の上述した背面を摺動自在に支持する。
Specifically, the
摺動板40は、図4、図5、図7に示す如く、ラックバー16の背面に倣う円弧状湾曲断面をラックバー16の長手方向に沿って備える左右の湾曲面部41、41と、左右の湾曲面部41、41の湾曲断面の中央でラックバー16の背面から離隔する溝状断面をラックバー16の長手方向に沿って備える中高溝状部42と、中高溝状部42の背面から外方に突出する突起部43を有する。摺動板40は、左右の湾曲面部41、41によりラックバー16の前述した背面を摺動自在に支持し、中高溝状部42によりラックバー16の背面の歯裏焼入層30及びその両端の電極痕31、31を逃げる。
As shown in FIGS. 4, 5, and 7, the sliding
ラックガイド本体50は、図4〜図6に示す如く、概ね短円柱をなす。ラックガイド本体50は、短円柱の中心軸に沿う前面に設けられ、摺動板40の湾曲面部41に倣って該湾曲面部41を嵌合可能にする湾曲凹部51と、湾曲凹部51の中央で摺動板40の中高溝状部42に倣って該中高溝状部42を嵌合可能にする溝状凹部52と、溝状凹部52の底部に穿設されて摺動板40の突起部43を嵌入可能にし、摺動板40をラックガイド本体50に対して位置決め保持可能にする孔部53を有する。ラックガイド本体50は、湾曲凹部51に嵌合した摺動板40の湾曲面部41の外周縁に係止してこれを保持する段差状ストッパ51Aを湾曲凹部51の外縁に備えるとともに、溝状凹部52に嵌合した摺動板40の中高溝状部42の両端部に係止してこれを保持する段差状ストッパ52Aを溝状凹部52の両端部に備える。ラックガイド本体50は、短円柱の背面側にコイルばね24の一端を納める大径孔54を備え、孔部53を大径孔54に開口している。尚、コイルばね24の他端はキャップ23の大径孔23Aに納められる。
As shown in FIGS. 4 to 6, the rack guide
本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)ラックバー16のラック歯17に対する背面の一定範囲L0であり、ラックバー16がギヤハウジング11の開口端11Aから最も突き出る最大操舵時に該開口端11Aに相対する部分を少なくとも含む背面の一定範囲L0の両端に電極を接触させることにより、該背面の一定範囲L0に歯裏焼入層30を形成する。従って、ラックバー16の背面に形成する歯裏焼入層30の範囲L0を、ラックバー16がギヤハウジング11の開口端11Aから最も突き出る最大操舵時に、ラックバー16に作用することになる最大曲げ力に対して曲げ支点Pとなるギヤハウジング11の開口端11Aに相対する部分を含む、ラックバー16の背面に本来的に必要とされる適正範囲L0に短くできる。これにより、ラックバー16に引き起こされる熱処理歪を低減できる。
According to the present embodiment, the following operational effects can be obtained.
(a) A constant range L0 of the back surface of the
(b)ラックガイド20はラックバー16のラック歯17に対する背面のうち、歯裏焼入層30及びその両端の電極痕31を逃げて該背面を摺動自在に支持する。従って、ラックバー16の背面に形成される歯裏焼入層30の範囲L0が、ラックバー16のラックガイド20に対する全摺動範囲Lより短くなっても、歯裏焼入層30の両端の電極痕31がラックガイド20をキズつけることもない。
(b) Among the back surfaces of the
(c)ラックガイド20が摺動板40をラックガイド本体50に組付けて構成されるとき、摺動板40がラックバー16の長手方向に沿う中高溝状部42を有し、ラックガイド本体50が摺動板40の中高溝状部42を嵌合可能にする溝状凹部52を有することにより、ラックガイド20が摺動板40の中高溝状部42の存在によってラックバー16のラック歯17に対する背面のうち、歯裏焼入層30及びその両端の電極痕31を確実に逃げて該背面を摺動自在に支持できる。
(c) When the
以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration of the present invention is not limited to this embodiment, and even if there is a design change or the like without departing from the gist of the present invention. It is included in the present invention.
10 ステアリング装置
11 ギヤハウジング
15 ピニオン
16 ラックバー
17 ラック歯
20 ラックガイド
24 コイルばね(弾性押圧手段)
30 歯裏焼入層
31 電極痕
40 摺動板
41 湾曲面部
42 中高溝状部
43 突起部
50 ラックガイド本体
51 湾曲凹部
52 溝状凹部
53 孔部
L 全摺動範囲
L0 適正範囲
10
30 Hardened layer of
L Full sliding range
L0 proper range
Claims (2)
ピニオンに噛合うラック歯を有するラックバーをギヤハウジングに直線動自在に支持し、
ラックバーのラック歯に対する背面を摺動自在に支持するとともに、弾性押圧手段のばね力を受けてラックバーのラック歯をピニオンに押圧するラックガイドをギヤハウジングに設置してなるラックピニオン式ステアリング装置において、
ラックバーのラック歯に対する背面のラックガイドに対する全摺動範囲の両端側を除いた一定範囲であり、ラックバーがギヤハウジングの開口端から最も突き出る最大操舵時に該開口端に相対する部分を含む背面の一定範囲の両端に電極を接触させることにより、該背面のうち、ラックガイドに対する全摺動範囲の両端側を除いた一定範囲で、ラックバーがギヤハウジングの開口端から最も突き出る最大操舵時に該開口端に相対する部分を含む背面の一定範囲に歯裏焼入層を形成し、
ラックガイドがラックバーのラック歯に対する背面のうち、歯裏焼入層及びその両端の電極痕を逃げて該背面を摺動自在に支持することを特徴とするラックピニオン式ステアリング装置。 A pinion that is rotated by steering operation is rotatably supported on the gear housing,
A rack bar having rack teeth meshing with the pinion is supported by the gear housing so as to be linearly movable,
A rack and pinion type steering device in which a rack guide that slidably supports the back surface of the rack bar with respect to the rack teeth and that receives the spring force of the elastic pressing means and presses the rack teeth of the rack bar against the pinion is installed in the gear housing. In
A back surface including a portion of the back surface of the rack bar with respect to the rack teeth, which is a fixed range excluding both ends of the entire sliding range with respect to the rack guide and includes a portion corresponding to the open end at the maximum steering where the rack bar protrudes most from the open end of the gear housing. The electrode is brought into contact with both ends of the predetermined range of the rear surface of the rear surface of the rear surface of the rear surface of the rear surface of the rack housing, and the rack bar protrudes most from the open end of the gear housing. Forming a hardened back layer in a certain area on the back including the part facing the open end ;
A rack and pinion type steering device, wherein a rack guide escapes a back-hardened layer and electrode traces at both ends of the rack bar with respect to the rack teeth of the rack bar and slidably supports the back surface.
摺動板は、ラックバーの背面に倣う湾曲断面をラックバーの長手方向に沿って備える湾曲面部と、湾曲面部の湾曲断面の中央でラックバーの背面から離隔する溝状断面をラックバーの長手方向に沿って備える中高溝状部と、中高溝状部の背面から外方に突出する突起部を有し、
ラックガイド本体は、摺動板の湾曲面部に倣って該湾曲面部を嵌合可能にする湾曲凹部と、湾曲凹部の中央で摺動板の中高溝状部に倣って該中高溝状部を嵌合可能にする溝状凹部と、溝状凹部の底部に穿設されて摺動板の突起部を嵌入可能にする孔部を有してなる請求項1に記載のラックピニオン式ステアリング装置。 The rack guide is configured by assembling a sliding plate to the rack guide body,
The sliding plate has a curved surface portion having a curved cross section following the back surface of the rack bar along the longitudinal direction of the rack bar, and a groove-shaped cross section spaced apart from the back surface of the rack bar at the center of the curved cross section of the curved surface portion. Having a middle-high groove-like portion provided along the direction, and a protrusion protruding outward from the back surface of the middle-high groove-like portion,
The rack guide main body has a curved concave portion that allows the curved surface portion to be fitted along the curved surface portion of the sliding plate, and the middle and high groove shaped portion that fits the middle and high groove shape portion of the sliding plate at the center of the curved concave portion. The rack-and-pinion steering device according to claim 1, further comprising a groove-shaped recess that enables fitting, and a hole that is formed in the bottom of the groove-shaped recess so that the protrusion of the sliding plate can be fitted therein.
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