JP6358026B2 - Rack and pinion steering system - Google Patents
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Description
本発明は、自動車の操舵装置に用いるラックアンドピニオン式ステアリング装置に関するものである。 The present invention relates to a rack and pinion type steering device used for a steering device of an automobile.
乗用車の操舵装置に広く使用されるラックアンドピニオン式ステアリング装置において、路面からの反力によって生じるラックとピニオンとの噛み合い部におけるラックの振動及びそれによる打音が運転者に不快感を与える場合がある。 In a rack and pinion type steering device widely used in a steering device for a passenger car, the vibration of the rack at the meshing portion between the rack and the pinion caused by the reaction force from the road surface and the sound of the hitting may give the driver an uncomfortable feeling. is there.
ラックの振動及びそれによる打音を防止する方法として、特許文献1には、ラックガイドとガイドプラグの間に柱状部材を少なくとも有する合成樹脂性の緩衝装置とを備えたラックアンドピニオン式ステアリング装置が開示されている。
As a method for preventing the vibration of the rack and the sound caused by the vibration,
上記のような構成においては、ラックガイド及びガイドプラグ間のすきまを調整してガイドプラグの位置決めを行う以前に、緩衝装置をラックガイド及びガイドプラグ間に挿入しておく必要がある。この時、ラックガイド及びガイドプラグ間のすきまの測定は、付勢部材に緩衝装置を加えた状態で、かつラック端を反ピニオン側に押し付けたときのラック端の変位を測定する間接的な手段でしか実施できない。この方法では、ラックガイド及びガイドプラグ間の正確なすきま設定及び正確なすきま調整が難しい。本発明の目的は、ラックガイド及びガイドプラグ間のすきま設定を正確に行うと同時に、ラックの振動及び打音の防止を実現す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である。 In the configuration as described above, it is necessary to insert a shock absorber between the rack guide and the guide plug before adjusting the clearance between the rack guide and the guide plug to position the guide plug. At this time, the clearance between the rack guide and the guide plug is measured by an indirect means for measuring the displacement of the rack end when the shock absorber is added to the biasing member and the rack end is pressed against the anti-pinion side. Can only be done. In this method, it is difficult to accurately set and adjust the clearance between the rack guide and the guide plug. An object of the present invention is to provide a rack and pinion type steering device that accurately sets a clearance between a rack guide and a guide plug and at the same time realizes prevention of rack vibration and sound.
上記の課題を解決するため、請求項1に係る発明の構成上の特徴は、互いに噛み合うピニオン及びラックと、前記ラックを背面から支持するラックガイドと、前記ラックガイドを背面から押圧する付勢部材と、前記付勢部材を背面で支えるガイドプラグと、前記ガイドプラグを内周に螺合しかつ前記ラックガイドを収容し保持するガイド穴と、ガイド穴を有するハウジングと、からなるラックアンドピニオン式ステアリング装置であって、
前記ガイドプラグの軸心に、前記ラックガイド及び前記ガイドプラグ間のすきまを測定する測定穴を備え、前記ラックガイド及び前記ガイドプラグ間で緩衝部材として作用するダンパー部分と、前記測定穴内に挿置されガイドプラグとの間で密封部材として作用するシール部分とからなり異なる外径部を複数有する略円柱形状の緩衝密封部材を備え、
前記緩衝密封部材は、その軸心部分に少なくとも一端が開口した空洞が形成されており、前記測定穴を通過可能に容易に変形されて前記ガイドプラグの背面から前記測定穴に挿入され、前記ダンパー部分が前記測定穴を通過後前記ガイド穴内で元の形状に復元され、前記ラックガイド端面及び相対する前記ガイドプラグ端面のそれぞれと当接する一対の当接面を形成して緩衝作用を発現することである。
In order to solve the above-mentioned problems, the structural features of the invention according to
A measurement hole for measuring a clearance between the rack guide and the guide plug is provided in the shaft center of the guide plug, and a damper portion acting as a buffer member between the rack guide and the guide plug is inserted into the measurement hole. And a substantially cylindrical buffer sealing member having a plurality of different outer diameter portions composed of a seal portion acting as a sealing member with the guide plug,
The shock-absorbing sealing member is formed with a cavity having at least one open end at an axial center portion thereof, is easily deformed so as to pass through the measurement hole, and is inserted into the measurement hole from the back surface of the guide plug. The part is restored to the original shape in the guide hole after passing through the measurement hole, and forms a pair of contact surfaces that contact the rack guide end surface and the opposing guide plug end surface to exhibit a buffering action. It is.
上記のように構成した請求項1の発明によれば、ガイドプラグ軸心に設けられた測定穴を利用し、すきま測定ゲージの触針を測定穴に挿入してラックガイドの円筒穴内端面とガイドプラグの底面との距離を測定し、ラックガイド及びガイドプラグ間のすきまを正確に設定することができる。その上で緩衝密封部材を測定穴から挿入配置することができるため、緩衝密封部材のダンパー部分が、ラックガイド及びガイドプラグ間でダンパー効果を十分に発揮させることができる。このようにして組み付けられたラックアンドピニオン式ステアリング装置によれば、正確なすきま管理とダンパー効果の相乗効果により、ラックの振動及び打音の防止することができる。
According to the invention of
上記の課題を解決するため、請求項2に係る発明の構成上の特徴は、前記緩衝密封部材は、樹脂または高分子材料から形成されており、前記ダンパー部分の軸直角断面の形状及び面積を軸方向に一定或いは変化させることにより、適切な緩衝特性を得ることである。
In order to solve the above-mentioned problem, the structural feature of the invention according to
上記のように構成した請求項2の発明によれば、緩衝密封部材のダンパー部分の緩衝特性を軸方向に変化させることにより、併設されている付勢部材の軸方向の緩衝特性と合わせて、適用されるラックアンドピニオン式ステアリング装置に最適な緩衝減衰特性を設定することができるため、より効果的な振動減衰吸収が可能となる。
According to the invention of
上記のように本発明によれば、ラックガイド及びガイドプラグ間のすきまの設定を正確に行うと同時に、ラックの振動及び打音の防止を効果的に実現す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ができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a rack and pinion type steering device that accurately sets the clearance between the rack guide and the guide plug, and at the same time, effectively realizes the prevention of rack vibration and sound. be able to.
この発明の実施形態を、以下図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず、本発明の実施形態におけるラックアンドピニオン式ステアリング装置の構成を、図1を参照して説明する。 First, the configuration of a rack and pinion type steering apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
ラックアンドピニオン式ステアリング装置のラック及びピニオンの係合部周辺構造は、ピニオン1、ラック3、ラックハウジング5、ラックガイド8、付勢部材13、ガイドプラグ15、緩衝密封部材20、を備えている。
The rack and pinion engaging structure peripheral structure of the rack and pinion type steering apparatus includes a
ピニオン1は、軸受30、31によりラックハウジング5に回転可能に支持されている。ラック3は、軸方向に移動可能にラックハウジング5内に収納され、ラック歯4がピニオン歯2と噛み合うことにより、ピニオン1と係合している。ラック3の背面に、ラック背面の形状に対応した形状のラック支持部9を有するラックガイド8が配置されている。ラックガイド8には、ラック支持部9の反対側に円筒穴12が設けられており、その内部に付勢部材13が圧縮された状態で収納されている。付勢部材13の両端は、ラックガイド8の円筒穴12内の端面10及びガイドプラグ15の端面16に当接している。ラックガイド8の端面11の背後に、すきま14を挟んで端面16が相対するよう、ガイドプラグ15が配置されている。
The
ガイドプラグ15は、ラックハウジング5のガイド穴6の内周7の開口部付近に螺合、固定されている。ガイドプラグ15の軸心には測定穴18が設けられており、測定穴18には、緩衝密封部材20が挿入配置されている。
The
緩衝密封部材20は、シリコンゴムからなり、先端部分に向かって縮径する略円錐状に形成されたダンパー部分22と、ダンパー部分22に連続して略円筒状に形成されたシール部分23を有している。ダンパー部分22は、平坦に形成されたダンパー先端24と、ダンパー部分22の最大径となる端面にダンパー座面25を有している。シール部分23は、小径部と大径部を有している。小径部の軸方向長さは測定穴18の長さと同一であり、小径部の径は測定穴18の径と同一である。大径部は鍔状に測定穴18の径より大きく形成されている。また、緩衝密封部材20の内部には先端が閉じた空洞21が形成されている。
The shock-absorbing
緩衝密封部材20は、測定穴18に挿入された後、径方向がシール部分23の外周面と測定穴18の内周面とが接した状態で、軸方向が大径部とダンパー座面25とがガイドプラグ15の底面及び端面と接した状態で、ガイドプラグ15に固定されている。緩衝密封部材20は、ダンパー先端24が、ラックガイド8の円筒穴12内の端面10に当接し、ダンパー座面25は、ガイドプラグ15の端面16に当接して配置される。
After the
次に、本発明の実施形態におけるラックアンドピニオン式ステアリング装置の作用について説明する。 Next, the operation of the rack and pinion type steering device in the embodiment of the present invention will be described.
ラック3はその背面から、ラック支持部9で当接するラックガイド8により付勢され、ピニオン1に常時噛み合い接触している。ラックガイド8による付勢力は、ラックガイド8及びガイドプラグ15の間に配置された付勢部材13の伸張力によるものである。通常の操舵操作によりラック3とピニオン1が離間することは稀であるが、路面や車体のからの振動によりラック3が振動し、付勢力を超える離間力が発生してラック3とピニオン1が離間することがある。このときの再噛み合い時にラック3及びピニオン1間で打音が発生し、運転者が不快に感じる場合がある。
The
ラック3及びピニオン1間で発生する打音の大きさは、ラック3及びピニオン1の離間距離の大きさに対応するため、打音を抑制するために、離間距離をできるだけ小さく抑える方法が一般的に採られる。その方法のひとつとしてラックガイド8の端面11及びガイドプラグ15の端面16を当接させることによって、ラックガイド8の軸方向の動きを制止することが行なわれており、ラックガイド8とガイドプラグ15との間のすきま14が最大離間距離として設定管理される。
Since the magnitude of the hitting sound generated between the
本発明の実施形態では、ガイドプラグ15の軸心に設けられた測定穴18を使用して、ガイドプラグ15の底面17に固定したすきま測定ゲージの触針を測定穴18に挿入し、ラックガイド8の円筒穴内端面10に当接させることで、ラックガイド8の円筒穴内端面10とガイドプラグ15の底面17との距離を正確に測定し、次にすきま14を正確に設定して、ガイドプラグ15を螺合するラックハウジング5のガイド穴6の内周7に固定する。その後、緩衝密封部材20を変形させて、測定穴18からラックガイド8に設けられた円筒穴12の内部に挿入する。
In the embodiment of the present invention, using the
変形された緩衝密封部材20の前半分のダンパー部分22は、緩衝密封部材20が持つ弾性、すなわち復元機能により円筒穴12内で元の形状に復元し、ダンパー先端24は、ラックガイド8の円筒穴12内の端面10に当接し、ダンパー座面25は、ガイドプラグ15の端面16に当接する。緩衝密封部材20のシール部分23は、その小径部の外周を測定穴18の内周に接触して測定穴18内に留置され、外鍔状大径部と座面25により、軸方向に固定される。
The
路面や車体のからの振動によりラック3及びラックガイド8が振動する場合、まず付勢部材13が振動によるラック3及びピニオン1の離間力に対して緩衝作用を発揮する。緩衝密封部材20のダンパー部分22は、付勢部材13の緩衝作用と協働する形で、ラックガイド8の円筒穴12内の端面10とガイドプラグ15の端面16との間で、緩衝作用を発揮する。更に、緩衝密封部材20は、シリコンゴムの特性により減衰機能も有しており、衝撃的な振動に対して、ダンパー効果を発現し振動エネルギーを吸収する。
When the
この時の緩衝減衰特性は、緩衝密封部材20の材質及びダンパー部分22の形状から定まる。ダンパー部分22の外周及び内周(即ち空洞21の内周)で形成される軸直角断面の形状及び面積を軸方向に変化させることにより、緩衝密封部材20を適用するラックアンドピニオン式ステアリング装置に最適な特性に設定することができる。ラック3の振動に対する緩衝減衰特性は、付勢部材13及び緩衝密封部材20の両弾性特性が重なったものとなるため、緩衝密封部材20の緩衝減衰特性を設定する際、ラックガイド8の円筒穴12内に併設されている付勢部材13の弾性特性を考慮することは当然である。
The buffer damping characteristic at this time is determined by the material of the
次に、付勢部材13及び緩衝密封部材20の緩衝減衰特性について説明する。
図2は付勢部材13及び緩衝密封部材20の緩衝減衰特性の概念図を示している。縦軸は、ラックガイド8の付勢力(即ちラック3及びピニオン1の離間力)を示し、横軸はラックガイド8の軸方向変位を示している。線Aは、緩衝密封部材20の先端24とラックガイド8の円筒穴12内の端面10とが当初接触状態にあり、その後ラックガイド8の振動によりラックガイド8が軸方向に移動した時の変位と付勢力との関係である。
この場合、付勢部材13及び緩衝密封部材20の両方の弾性力が、ラックガイド8の移動当初より重なって作用し一定の弾性係数で離間力を緩衝していることを示している。
Next, buffer damping characteristics of the urging
FIG. 2 shows a conceptual diagram of the buffer damping characteristics of the urging
In this case, it is shown that the elastic force of both the urging
線Bは、ラックガイド8の端面11がガイドプラグ15の端面16に当接し、ラックガイド8の軸方向の動きが制止された状態を示しており、変位はほとんど変化しないが、付勢力が急激に増加する。この状態に至れば、ラック3及びピニオン1の離間はこれ以上拡大しない。
Line B shows a state in which the
他の実施形態において、最適な緩衝減衰特性を得るために、緩衝密封部材20の先端24とラックガイド8の円筒穴12内の端面10の間に予めすきまを設定しておくことも可能である。この場合のラックガイド8の変位と付勢力の関係は、線C及び線Dの様になる。線Cは付勢部材13の弾性のみが作用し、線Dは付勢部材13に加えて緩衝密封部材20が変形を開始し、両方の弾性特性が重なってラックガイド8に作用した状態を示している。
In other embodiments, a gap may be set in advance between the
このような特性は、ラック3とピニオン1の離間が小さい間は付勢力を小さく保ち、離間が大きくなった場合により大きな力で離間を制限することが可能である。緩衝減衰特性を維持しつつ、ピニオン1の通常回転トルクを低く抑える場合にこのような特性が望ましい。この効果を更に大きくするために、線Gのような非線形の弾性特性を設定することも可能である。
Such characteristics can keep the biasing force small while the separation between the
位置Eは、緩衝密封部材20の先端24とラックガイド8の円筒穴12内の端面10の間の初期設定すきまを示し、位置Fはラックガイド8の端面11とガイドプラグ端面16との間のすきま14を示している。
A position E indicates an initial clearance between the
他の実施形態において、最適な緩衝減衰特性を得るために、本実施形態では閉じている空洞21が先端24に達して開口することも可能である。また、ダンパー部分22の外周及び内周も図に示された円錐面のみならず、円筒面、球面或いは更に複雑な表面形状を持たせることも可能である。この場合、図2の線Gで示されるような非線形の弾性特性を持たせることも可能である。
In other embodiments, it is also possible for the
緩衝密封部材20の後半分のシール部分23は、前半分のダンパー部分22が元の形状に復元した後も測定穴18内に留置され、ガイドプラグ15の端面16、底面17及び測定穴18の内周面との間で密封作用を発現する。そのため、ラック3及びピニオン1の噛み合い部の潤滑のためにラックハウジング5内に封入されているグリースが測定穴18から漏出することはない。
The
上記の説明のように、本発明の実施形態によれば、ラックガイド8及びガイドプラグ15間のすきま14の設定を正確に行うと同時に、ラック3の振動及び打音の防止を効果的に実現す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ができる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, the
本発明は、上述の実施形態になんら限定されるものではなく。本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる様態で実施し得ることは勿論である。 The present invention is not limited to the embodiment described above. Needless to say, the present invention can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention.
1:ピニオン、 2:ピニオン歯、 3:ラック、 4:ラック歯、
5:ラックハウジング、 6:ガイド穴、 7:ガイド穴内周、 8:ラックガイド、
9:ラック支持部、 10:円筒穴内端面、 11:ラックガイド端面、
12:円筒穴、 13:付勢部材、 14:すきま、 15:ガイドプラグ、
16:ガイドプラグ端面、 17:ガイドプラグ底面、 18:測定穴、
20:緩衝密封部材、 21:空洞、 22:ダンパー部分、 23:シール部分、
24:ダンパー先端、 25:ダンパー座面、 30、31:軸受、
32:シール、 33:Oリング
1: pinion, 2: pinion tooth, 3: rack, 4: rack tooth,
5: rack housing, 6: guide hole, 7: inner circumference of guide hole, 8: rack guide,
9: Rack support part, 10: End face of cylindrical hole, 11: End face of rack guide,
12: cylindrical hole, 13: biasing member, 14: clearance, 15: guide plug,
16: guide plug end face, 17: guide plug bottom face, 18: measurement hole,
20: Buffer sealing member, 21: Cavity, 22: Damper part, 23: Seal part,
24: Damper tip, 25: Damper seat, 30, 31: Bearing,
32: Seal, 33: O-ring
Claims (2)
前記ガイドプラグの軸心に、前記ラックガイド及び前記ガイドプラグ間のすきまを測定する測定穴を備え、前記ラックガイド及び前記ガイドプラグ間で緩衝部材として作用するダンパー部分と、前記測定穴内に挿置されガイドプラグとの間で密封部材として作用するシール部分とからなり異なる外径部を複数有する略円柱形状の緩衝密封部材を備え、
前記緩衝密封部材は、その軸心部分に少なくとも一端が開口した空洞が形成されており、前記測定穴を通過可能に容易に変形されて前記ガイドプラグの背面から前記測定穴に挿入され、前記ダンパー部分が前記測定穴を通過後前記ガイド穴内で元の形状に復元され、前記ラックガイド端面及び相対する前記ガイドプラグ端面のそれぞれと当接する一対の当接面を形成して緩衝作用を発現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。 A pinion and a rack that mesh with each other, a rack guide that supports the rack from the back, a biasing member that presses the rack guide from the back, a guide plug that supports the biasing member from the back, and the guide plug on the inner periphery A rack and pinion type steering device comprising: a guide hole that is screwed and accommodates and holds the rack guide; and a housing having a guide hole,
A measurement hole for measuring a clearance between the rack guide and the guide plug is provided in the shaft center of the guide plug, and a damper portion acting as a buffer member between the rack guide and the guide plug is inserted into the measurement hole. And a substantially cylindrical buffer sealing member having a plurality of different outer diameter portions composed of a seal portion acting as a sealing member with the guide plug,
The shock-absorbing sealing member is formed with a cavity having at least one open end at an axial center portion thereof, is easily deformed so as to pass through the measurement hole, and is inserted into the measurement hole from the back surface of the guide plug. The part is restored to the original shape in the guide hole after passing through the measurement hole, and forms a pair of contact surfaces that contact the rack guide end surface and the opposing guide plug end surface to exhibit a buffering action. A rack and pinion type steering device characterized by the above.
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