JPH10250611A - Rack-and-pinion type steering device - Google Patents

Rack-and-pinion type steering device

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Publication number
JPH10250611A
JPH10250611A JP5490197A JP5490197A JPH10250611A JP H10250611 A JPH10250611 A JP H10250611A JP 5490197 A JP5490197 A JP 5490197A JP 5490197 A JP5490197 A JP 5490197A JP H10250611 A JPH10250611 A JP H10250611A
Authority
JP
Japan
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rack
set load
pinion
shaft
rack guide
Prior art date
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Pending
Application number
JP5490197A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeo Yamada
茂雄 山田
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPH10250611A publication Critical patent/JPH10250611A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress occurrence of cogging sounds and establish easy adjustability for the set load. SOLUTION: A rack guide 18 is urged by a coil spring 20, and thereby a set load is applied between a rack gear 40 and a pinion gear 38. A cushion member 50 is fastened by a nut 46, and its resilient restoring force acts in the direction of decreasing the set load. The cushion member 50 has a high rigidity, and accordingly the rack guide 18 is retained with a high rigidity in the direction of arrows B1 and B2. On the other hand, the spring constant of the coil spring 20 is small, and it is possible to adjust easily the set load with the amount of a cap 44 being screwed in.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ラックアンドピニ
オン式ステアリング装置に係り、特に、ラックギヤとピ
ニオンギヤとの間のセット荷重の調整を容易に行なうの
に好適なラックアンドピニオン式ステアリング装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rack-and-pinion type steering device, and more particularly to a rack-and-pinion type steering device suitable for easily adjusting a set load between a rack gear and a pinion gear.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、車両用ステアリング装置とし
て、例えば実開昭64−41477号に開示されるラッ
クアンドピニオン式ステアリング装置が公知である。上
記従来のステアリング装置は、ピニオン軸と噛合するラ
ック軸と、ラック軸を保持するラックガイドと、ラック
軸がピニオン軸に向けて押圧されるようにラックガイド
を付勢するスプリングと、スプリングの収縮変形量を変
化させる調整スクリューとを備えている。調整スクリュ
ーによりスプリングの収縮変形量が変化されることで、
ラック軸とピニオン軸との間の押圧力(以下、セット荷
重と称す)が調整される。
2. Description of the Related Art Conventionally, a rack and pinion type steering device disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 64-41477 has been known as a vehicle steering device. The conventional steering device includes a rack shaft that meshes with a pinion shaft, a rack guide that holds the rack shaft, a spring that urges the rack guide so that the rack shaft is pressed toward the pinion shaft, and compression of the spring. An adjusting screw for changing the amount of deformation. The amount of contraction deformation of the spring is changed by the adjustment screw,
The pressing force between the rack shaft and the pinion shaft (hereinafter, referred to as a set load) is adjusted.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、セット荷重
が過大になると、ピニオンを回転させるのに大きなトル
クが必要となるため、ステアリングホイールの操作が重
くなって、ステアリングホイールの操作性が低下する。
かかる不都合を回避するためには、セット荷重を低めに
設定する必要がある。一方、ラック軸とピニオン軸との
噛合状態を維持するには、セット荷重を一定以上に設け
る必要がある。従って、セット荷重は、これらの背反す
る2つの条件が両立し得るように精度良く調整されなれ
ばならない。
When the set load becomes excessive, a large torque is required to rotate the pinion, so that the operation of the steering wheel becomes heavy and the operability of the steering wheel is reduced.
In order to avoid such inconvenience, it is necessary to set the set load low. On the other hand, in order to maintain the meshing state between the rack shaft and the pinion shaft, it is necessary to set the set load to a certain value or more. Therefore, the set load must be accurately adjusted so that these two contradictory conditions are compatible.

【0004】また、車両が不整路等を走行する等により
操舵輪に衝撃力が作用した場合、この衝撃力は操舵輪に
接続されたタイロッドを介してラック軸に伝達される。
この力は、ラック軸とピニオン軸との噛合によってラッ
クガイドをピニオン軸から離間させる向きの力に変換さ
れる。このため、スプリングのバネ定数を小さく設ける
と、上述の如き衝撃力が作用した場合にラック軸がピニ
オン軸から離脱し易くなる。そして、ラック軸が再びピ
ニオン軸と噛合する際に、両者の歯と歯が衝突すること
による異音(以下、歯打ち音と称する)が発生すること
になる。かかる歯打ち音の発生を抑制するためには、ス
プリングのバネ定数を大きく設ける必要がある。
[0004] Further, when an impact force acts on the steered wheels due to the vehicle traveling on an irregular road or the like, the impact force is transmitted to the rack shaft via a tie rod connected to the steered wheels.
This force is converted into a force for separating the rack guide from the pinion shaft by meshing the rack shaft and the pinion shaft. Therefore, when the spring constant of the spring is set to be small, the rack shaft is easily detached from the pinion shaft when the above-described impact force is applied. Then, when the rack shaft meshes with the pinion shaft again, an abnormal noise (hereinafter referred to as a rattling noise) is generated due to the collision of the two teeth with each other. In order to suppress the occurrence of such rattling noise, it is necessary to increase the spring constant of the spring.

【0005】しかしながら、上述の如く、上記従来のス
テアリング装置において、セット荷重の調整は、調整ス
クリューを用いてスプリングの収縮変形量を変化させる
ことにより行なわれる。このため、歯打ち音の発生を抑
制するためにバネ定数の大きなスプリングを用いること
とすると、スプリングの収縮変形量を僅かに変化させた
だけでセット荷重が大きく変化し、セット荷重を精度良
く調整することが困難となる。
[0005] However, as described above, in the above-mentioned conventional steering device, the adjustment of the set load is performed by changing the contraction deformation amount of the spring using the adjustment screw. For this reason, if a spring with a large spring constant is used in order to suppress the generation of rattle noise, the set load will change greatly by only slightly changing the amount of contraction deformation of the spring, and the set load will be adjusted with high accuracy It will be difficult to do.

【0006】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、歯打ち音の発生を抑制し得ると共に、セット荷
重の調整を容易に行い得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。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to provide a rack-and-pinion type steering apparatus capable of suppressing generation of rattling noise and easily adjusting a set load. Aim.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的は、請求項1
に記載する如く、ピニオン軸と、前記ピニオン軸に噛合
するラック軸と、前記ラック軸を支持するラックガイド
と、前記ラック軸が前記ピニオン軸に向けて押圧される
ように前記ラックガイドを付勢する弾性体と、前記弾性
体の伸縮変形量を変化させることにより前記弾性体が発
生する付勢力を調整する調整部材とを備えるラックアン
ドピニオン式ステアリング装置において、前記弾性部材
とは異なるバネ定数を有し、前記ラックガイドを前記弾
性部材とは逆向きに付勢する補助弾性体と、前記補助弾
性体の伸縮変形量を変化させることにより前記補助弾性
体が発生する付勢力を変化させる補助調整部材とを備え
るラックアンドピニオン式ステアリング装置により達成
される。
The above object is achieved by the present invention.
As described in the above, a pinion shaft, a rack shaft that meshes with the pinion shaft, a rack guide that supports the rack shaft, and biases the rack guide so that the rack shaft is pressed toward the pinion shaft. In a rack-and-pinion type steering device including an elastic body that performs, and an adjustment member that adjusts an urging force generated by the elastic body by changing the amount of expansion and contraction of the elastic body, a spring constant different from that of the elastic member is set. An auxiliary elastic body that urges the rack guide in a direction opposite to the elastic member; and an auxiliary adjustment that changes an urging force generated by the auxiliary elastic body by changing an amount of expansion and contraction of the auxiliary elastic body. This is achieved by a rack and pinion type steering device including a member.

【0008】本発明において、補助弾性体はラックガイ
ドを弾性部材とは逆向きに付勢する。従って、ラック軸
とピニオン軸との間の押圧力(以下、セット荷重と称
す)は、弾性体が発生する付勢力から補助弾性体が発生
する付勢力を減じた値となる。従って、調整部材及び補
助調整部材の何れによってもセット荷重を調整すること
ができる。調整部材及び補助調整部材は、それぞれ弾性
体及び補助弾性体の伸縮変形量を変化させることにより
付勢力を変化させる。弾性体及び補助弾性体のバネ定数
が小さいほど、伸縮変形量に対する付勢力の変化率は小
さくなる。従って、付勢力の調整はバネ定数が小さいほ
ど容易に行なうことができる。すなわち、弾性部材又は
補助弾性部材のうちバネ定数が小さい方の発生する付勢
力を、対応する調整部材又は補助調整部材によって調整
することで、セット荷重の調整を容易に行なうことがで
きる。
In the present invention, the auxiliary elastic body urges the rack guide in a direction opposite to that of the elastic member. Therefore, the pressing force between the rack shaft and the pinion shaft (hereinafter, referred to as a set load) is a value obtained by subtracting the urging force generated by the auxiliary elastic body from the urging force generated by the elastic body. Therefore, the set load can be adjusted by both the adjusting member and the auxiliary adjusting member. The adjusting member and the auxiliary adjusting member change the biasing force by changing the amount of expansion and contraction of the elastic body and the auxiliary elastic body, respectively. The smaller the spring constant of the elastic body and the auxiliary elastic body, the smaller the rate of change of the biasing force with respect to the amount of expansion and contraction. Therefore, the adjustment of the biasing force can be performed more easily as the spring constant is smaller. That is, the set load can be easily adjusted by adjusting the urging force generated by the smaller spring constant of the elastic member or the auxiliary elastic member by the corresponding adjusting member or the auxiliary adjusting member.

【0009】また、ラックガイドがピニオン軸から離れ
る向きにΔxだけ変位すると、弾性体はΔxだけ収縮
し、一方、補助弾性体はΔxだけ伸張する。従って、弾
性体及び補助弾性体のバネ定数をそれぞれk1,k2と
すると、弾性体の発生する付勢力はk1・Δxだけ増加
し、一方、補助弾性体の発生する付勢力はk2・Δxだ
け減少する。その結果、セット荷重は(k1+k2)・
Δxだけ増加する。これと同様に、ラックガイドがピニ
オン軸に接近する向きにΔxだけ変位した場合には、セ
ット荷重は(k1+k2)・Δxだけ減少する。従っ
て、本発明において、ラックガイドはバネ定数(k1+
k2)を有する弾性体により付勢されているのと等価で
ある。すなわち、ラックガイドは、少なくとも、k1,
k2のうちの大きい方よりも大きなバネ定数を有する弾
性体で付勢されていることになる。これにより、ラック
ガイドに外力が作用した際にラックガイドに生ずる変位
が抑制される。
When the rack guide is displaced by Δx away from the pinion shaft, the elastic body contracts by Δx, while the auxiliary elastic body expands by Δx. Accordingly, when the spring constants of the elastic body and the auxiliary elastic body are respectively k1 and k2, the urging force generated by the elastic body increases by k1 · Δx, while the urging force generated by the auxiliary elastic body decreases by k2 · Δx. I do. As a result, the set load is (k1 + k2)
Increase by Δx. Similarly, when the rack guide is displaced by Δx in a direction approaching the pinion shaft, the set load decreases by (k1 + k2) · Δx. Therefore, in the present invention, the rack guide has a spring constant (k1 +
This is equivalent to being urged by the elastic body having k2). That is, the rack guide is at least k1,
It is urged by an elastic body having a larger spring constant than the larger one of k2. Thereby, displacement generated in the rack guide when an external force acts on the rack guide is suppressed.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施例であるラ
ックアンドピニオン式ステアリング装置10(以下、単
にステアリング装置10と称す)の構成図である。ま
た、図2は図1に示す直線II-II に沿って切断した際の
断面図である。図1及び図2に示す如く、本実施例のス
テアリング装置10は、ギヤボックス12を備えてい
る。ピニオン軸14はギヤボックス12内部からその上
方へ突出するように配設されている。図2に示す如く、
ギヤボックス12の内部には、ラック軸16、ラックガ
イド18、及びコイルスプリング20等が配設されてい
る。ピニオン軸14の上端部はステアリングホイール
(図示せず)に連結されている。ステアリングホイール
の回転はピニオン軸に伝達され、ギヤボックス12によ
ってラック軸16の図1に示すA1,A2方向の直線運
動に変換される。なお、ギヤボックス12の構成につい
ては後述する。
FIG. 1 is a configuration diagram of a rack and pinion type steering device 10 (hereinafter, simply referred to as a steering device 10) according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II shown in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the steering device 10 according to the present embodiment includes a gear box 12. The pinion shaft 14 is disposed so as to protrude upward from inside the gear box 12. As shown in FIG.
Inside the gear box 12, a rack shaft 16, a rack guide 18, a coil spring 20, and the like are provided. The upper end of the pinion shaft 14 is connected to a steering wheel (not shown). The rotation of the steering wheel is transmitted to the pinion shaft, and is converted by the gear box 12 into a linear motion of the rack shaft 16 in the A1 and A2 directions shown in FIG. The configuration of the gear box 12 will be described later.

【0011】本実施例のステリング装置10においては
パワーステアリングが採用されており、倍力装置を構成
するパワーシリンダ22がギヤボックス12の図1中左
方に設けられている。また、図2に示す如く、ギヤボッ
クス12の内部にはコントロールバルブ24が配設され
ている。コントロールバルブ24はステアリングホイー
ルの回動操作方向に応じて、オイルポンプから供給され
る高圧のオイルをパワーシリンダ22内に形成されたシ
リンダ右室22a又はシリンダ左室22bに選択的に供
給することにより、ステアリングホイールの回動操作を
アシストする。
The steering apparatus 10 of this embodiment employs power steering, and a power cylinder 22 constituting a booster is provided on the left side of the gear box 12 in FIG. As shown in FIG. 2, a control valve 24 is provided inside the gear box 12. The control valve 24 selectively supplies high-pressure oil supplied from an oil pump to a cylinder right chamber 22a or a cylinder left chamber 22b formed in the power cylinder 22 according to a turning operation direction of the steering wheel. Assists the steering wheel turning operation.

【0012】図1に示す如く、ラック軸16の両端部に
は、それぞれボールジョイント26、28を介してタイ
ロッド30、32が連結されている。タイロッド30、
32はラック軸16の図1中矢印A1,A2方向の移動
に伴い同方向に直線移動することができる。タイロッド
30、32には、図示しない操舵輪(図示せず)が連結
されている。タイロッド30、32が図中矢印A1,A
2方向に直線移動することにより、操舵輪の向きが変化
され、車両の操舵が行なわれる。
As shown in FIG. 1, tie rods 30 and 32 are connected to both ends of the rack shaft 16 via ball joints 26 and 28, respectively. Tie rod 30,
32 can linearly move in the same direction as the rack shaft 16 moves in the directions of arrows A1 and A2 in FIG. Steering wheels (not shown) (not shown) are connected to the tie rods 30 and 32. The tie rods 30, 32 are indicated by arrows A1, A in the figure.
By moving linearly in two directions, the direction of the steered wheels is changed, and the vehicle is steered.

【0013】次に、図3を参照して、ギヤボックス12
の構成について詳細に説明する。図3は、ギヤボックス
12の主要部の拡大断面図である。図3に示す如く、ギ
ヤボックス12はハウジング34を備えている。ハウジ
ング34は車両のフレームに固定されている。ピニオン
軸14は軸受36によりハウジング34に対して回転可
能に支持されている。ピニオン軸14にはピニオンギヤ
38が一体に形成されている。
Next, referring to FIG.
Will be described in detail. FIG. 3 is an enlarged sectional view of a main part of the gear box 12. As shown in FIG. 3, the gearbox 12 includes a housing 34. The housing 34 is fixed to a vehicle frame. The pinion shaft 14 is rotatably supported with respect to the housing 34 by a bearing 36. A pinion gear 38 is formed integrally with the pinion shaft 14.

【0014】ラック軸16はハウジング34に対して、
図3の紙面に対して垂直方向(すなわち、図1に示すA
1,A2方向)に直線移動するように保持されている。
ラック軸16にはピニオンギヤ38と噛合するラックギ
ヤ40が形成されている。従って、ピニオン軸14に付
与された回転トルクは、ピニオンギヤ38とラックギヤ
40との噛合によって、ラック軸16を図1の紙面に対
して垂直方向(図1に示すA1,A2方向)に直線移動
させる力に変換される。そして、上記したように、ラッ
ク軸16が直線移動することによって、操舵輪の向きが
変化される。
The rack shaft 16 moves relative to the housing 34.
The direction perpendicular to the plane of FIG. 3 (that is, A
1, A2 direction).
A rack gear 40 that meshes with the pinion gear 38 is formed on the rack shaft 16. Therefore, the rotational torque applied to the pinion shaft 14 causes the rack shaft 16 to move linearly in a direction perpendicular to the plane of the paper of FIG. 1 (A1, A2 directions shown in FIG. 1) due to the engagement between the pinion gear 38 and the rack gear 40. Converted to force. Then, as described above, the direction of the steered wheels is changed by the linear movement of the rack shaft 16.

【0015】ハウジング34は図3中右方へ延びる円筒
部34aを備えている。この円筒部34aの内周面の、
図3中略右半分の部位にはネジ部34bが形成されてい
る。円筒部34aの内部には、ラックガイド18が図3
中左右に摺動可能に配設されている。ラックガイド18
の左端面には湾曲状の凹部18aが形成されている。ラ
ックガイド18の凹部18aにはラックガイドシート4
2が凹部18aの形状に倣うように配設されている。ラ
ックガイドシート42にはラック軸16が摺動可能に係
合している。かかる係合により、ラック軸16の図3中
B1,B2方向、すなわち、ピニオン軸14の軸方向の
変位は規制されている。また、ラックガイド18は図3
中右方へ延びる円柱部18bを備えている。円柱部18
bの外周面にはネジ部18cが形成されている。
The housing 34 has a cylindrical portion 34a extending rightward in FIG. On the inner peripheral surface of the cylindrical portion 34a,
A screw portion 34b is formed in a substantially right half portion in FIG. The rack guide 18 is provided inside the cylindrical portion 34a as shown in FIG.
It is slidably arranged in the middle and left and right. Rack guide 18
Is formed with a curved concave portion 18a on the left end surface thereof. The rack guide sheet 4 is provided in the concave portion 18a of the rack guide 18.
2 are arranged so as to follow the shape of the concave portion 18a. The rack shaft 16 is slidably engaged with the rack guide sheet 42. By such engagement, the displacement of the rack shaft 16 in the directions B1 and B2 in FIG. 3, that is, the axial direction of the pinion shaft 14 is restricted. The rack guide 18 is shown in FIG.
It has a cylindrical portion 18b extending to the middle right. Column part 18
A threaded portion 18c is formed on the outer peripheral surface of b.

【0016】ハウジング34の円筒部34aのネジ部3
4bにはキャップ44が螺着されている。キャップ44
は一端(図3中左端)が閉じた円筒状の部材である。キ
ャップ44の開放側端部(図3中右端部)はハウジング
34の円筒部34aから図3中右方へ突出している。キ
ャップ44の図3中左端面、すなわち、閉じ側端面には
開口44aが設けられている。ラックガイド18の円柱
部18bは、この開口44aを貫通してキャップ44の
内部へ延在している。
The thread portion 3 of the cylindrical portion 34a of the housing 34
A cap 44 is screwed to 4b. Cap 44
Is a cylindrical member whose one end (the left end in FIG. 3) is closed. The open end (the right end in FIG. 3) of the cap 44 projects rightward in FIG. 3 from the cylindrical portion 34a of the housing 34. An opening 44a is provided on the left end face of the cap 44 in FIG. 3, that is, on the closed end face. The column portion 18b of the rack guide 18 extends through the opening 44a into the cap 44.

【0017】キャップ44の図3中左端面と、ラックガ
イド18の凹部18aの背面との間には、コイルスプリ
ング20が円柱部18bを取り囲むように配設されてい
る。コイルスプリング20が発する付勢力F1は、ラッ
クガイド18及びラックガイドシート42を介してラッ
クギヤ40をピニオンギヤ38に向けて押圧する力とし
て作用している。ラックガイド18の円筒部18bのネ
ジ部18cには、ナット46、48が螺着されている。
図3中左側に設けられたナット46と、キャップ44の
内底面との間には、クッション部材50が配設されてい
る。クッション部材50は、例えば、ゴム、樹脂、ウレ
タン等、高い剛性を有する弾性材料からなる部材であ
る。クッション部材50は、ナット46により締め付け
られることでにより弾性収縮変形した状態で保持されて
いる。
A coil spring 20 is disposed between the left end surface of the cap 44 in FIG. 3 and the back surface of the concave portion 18a of the rack guide 18 so as to surround the cylindrical portion 18b. The urging force F1 generated by the coil spring 20 acts as a force for pressing the rack gear 40 toward the pinion gear 38 via the rack guide 18 and the rack guide sheet 42. Nuts 46 and 48 are screwed into the screw portion 18c of the cylindrical portion 18b of the rack guide 18.
A cushion member 50 is provided between the nut 46 provided on the left side in FIG. 3 and the inner bottom surface of the cap 44. The cushion member 50 is a member made of an elastic material having high rigidity, such as rubber, resin, urethane, or the like. The cushion member 50 is held in a state of being elastically contracted and deformed by being tightened by the nut 46.

【0018】クッション部材50が発する弾性復元力F
2は、ナット46を介してラックガイド18を図3中右
向き、すなわち、ラックガイド18をラック軸16から
離間させる向きの付勢力として作用している。従って、
ラックギヤ40とピニオンギヤ38との間に作用する押
圧力F(以下、セット荷重Fと称する)は、スプリング
18が発する付勢力F1から、クッション部材50が発
する弾性復元力F2を減じた値となる。すなわち、 F=F1−F2 (1) が成立する。
The elastic restoring force F generated by the cushion member 50
Numeral 2 acts as a biasing force via the nut 46 so that the rack guide 18 faces right in FIG. 3, that is, a direction in which the rack guide 18 is separated from the rack shaft 16. Therefore,
The pressing force F (hereinafter, referred to as set load F) acting between the rack gear 40 and the pinion gear 38 is a value obtained by subtracting the elastic restoring force F2 generated by the cushion member 50 from the urging force F1 generated by the spring 18. That is, F = F1-F2 (1) holds.

【0019】キャップ44の、ハウジング34の円筒部
34aから突出した部位の外周にはロックナット52が
螺着されている。ロックナット52により、キャップ4
4は所定の位置にロックされている。また、キャップ4
4の図3中右端部の内周にはカバーキャップ54が圧入
固定されている。上述の如く、ラックギヤ40とピニオ
ンギヤ38との間には(1)式で表されるセット荷重F
が作用する。かかるセット荷重Fにより、ラックギヤ4
0とピニオンギヤ38との噛合状態は良好に維持され
る。しかしながら、セット荷重Fが大きくなると、ピニ
オンギア38を回転させるのに必要なトルクが増大する
ため、ステアリングホイールの操作が重くなって、その
操作性が低下してしまう。従って、セット荷重Fはラッ
クギヤ40とピニオンギヤ38との噛合状態が良好に維
持され、かつ、ステアリングホイールの操作性が低下す
ることのないように精度良く調整されなければならな
い。
A lock nut 52 is screwed on the outer periphery of a portion of the cap 44 projecting from the cylindrical portion 34a of the housing 34. The lock nut 52 allows the cap 4
4 is locked in a predetermined position. Also, cap 4
4, a cover cap 54 is press-fitted and fixed to the inner periphery at the right end in FIG. As described above, the set load F expressed by the equation (1) is applied between the rack gear 40 and the pinion gear 38.
Works. Due to the set load F, the rack gear 4
The meshing state between 0 and the pinion gear 38 is favorably maintained. However, when the set load F increases, the torque required to rotate the pinion gear 38 increases, so that the steering wheel operation becomes heavy and the operability is reduced. Therefore, the set load F must be accurately adjusted so that the meshing state between the rack gear 40 and the pinion gear 38 is maintained well, and the operability of the steering wheel is not reduced.

【0020】一方、例えば、縁石衝突等により操舵輪側
から逆入力が作用した場合には、この逆入力はタイロッ
ド28、30を介してラック軸16にその軸方向(図1
に示す矢印A1,A2方向)の力として伝達される。か
かる力はラックギヤ40とピニオンギヤ38との噛合に
よって、ラックガイド18及びラックギヤ40をピニオ
ンギヤ38から引き離す向きの外力Pに変換される。こ
の外力Pがセット荷重Fを上回ると、ラックギヤ40は
ラックガイド18と共に図3に示す矢印B1方向に変位
し、ラックギヤ40とピニオンギヤ38との間に隙間が
生ずることになる。そして、ラックギヤ40が原位置に
復帰する際に、ラックギヤ40の歯とピニオンギヤ38
との歯とが衝突することにより異音(以下、歯打ち音と
称す)が発生する。この場合、セット荷重Fが上記外力
Pに比して大きければ、ラックギヤ40がピニオンギヤ
38から離脱することはなく、従って、歯打ち音が発生
することもない。しかしながら、上述の如く、セット荷
重Fを大きくすることはステアリングホイールの操作性
を維持する点で好ましくない。
On the other hand, when a reverse input acts from the steered wheels due to, for example, a curb collision, the reverse input is applied to the rack shaft 16 via the tie rods 28 and 30 in the axial direction (FIG. 1).
(In the directions indicated by arrows A1 and A2). This force is converted into an external force P in a direction in which the rack guide 18 and the rack gear 40 are separated from the pinion gear 38 by the engagement between the rack gear 40 and the pinion gear 38. When the external force P exceeds the set load F, the rack gear 40 is displaced together with the rack guide 18 in the direction of arrow B1 shown in FIG. 3, and a gap is generated between the rack gear 40 and the pinion gear 38. When the rack gear 40 returns to the original position, the teeth of the rack gear 40 and the pinion gear 38
Abnormal noise (hereinafter referred to as rattling noise) is generated by the collision of the tooth with the tooth. In this case, if the set load F is larger than the external force P, the rack gear 40 does not separate from the pinion gear 38, so that rattling noise does not occur. However, as described above, increasing the set load F is not preferable in that the operability of the steering wheel is maintained.

【0021】これら、ステアリングホイールの操作性の
確保、及び、歯打ち音の発生防止という2つの要請を両
立させるうえでは、セット荷重Fを小さく抑制し、か
つ、ラックギヤ40をピニオンギヤ38に向けて押圧す
るバネ系の剛性(以下、セット剛性)を大きく設けるこ
とが有効である。セット荷重Fが小さくとも、セット剛
性が大きければ、一定の外力Pが作用した場合のラック
ギヤ40の変位量が減少することで、歯打ち音の発生が
抑制されるからである。
In order to satisfy the two requirements of ensuring the operability of the steering wheel and preventing the generation of rattling noise, the set load F is suppressed to a small value and the rack gear 40 is pressed toward the pinion gear 38. It is effective to increase the rigidity of the spring system (hereinafter, set rigidity). This is because, even if the set load F is small, if the set rigidity is large, the amount of displacement of the rack gear 40 when a constant external force P is applied is reduced, thereby suppressing the generation of rattling noise.

【0022】仮に、セット荷重Fを、クッションゴム5
0の弾性復元力を用いずに、コイルスプリング20の付
勢力のみにより発生させることとした場合、大きなセッ
ト剛性を得るためには、コイルスプリング20のバネ定
数k1を大きく設定しなければならない。この場合、セ
ット荷重Fの調整はキャップ44のねじ込み量を変化さ
せることで、コイルスプリング20の収縮変形量を変化
させることにより行なわれる。しかしながら、コイルス
プリング20のバネ定数が大きくなると、コイルスプリ
ング20の収縮変形量を僅かに変化させただけでセット
荷重Fが大きく変化するため、セット荷重Fを精度良く
調整することが困難になる。
Suppose that the set load F is applied to the cushion rubber 5
When the elastic restoring force of 0 is not used and the spring is generated only by the urging force of the coil spring 20, in order to obtain a large set rigidity, the spring constant k1 of the coil spring 20 must be set large. In this case, the adjustment of the set load F is performed by changing the amount of screwing of the cap 44 to change the amount of contraction deformation of the coil spring 20. However, when the spring constant of the coil spring 20 is increased, the set load F changes greatly only by slightly changing the amount of contraction deformation of the coil spring 20, and it becomes difficult to adjust the set load F with high accuracy.

【0023】これに対して、本実施例のステアリング装
置10は、クッション部材50を設けることで、セット
荷重Fの調整を容易に行うことを可能にした点に特徴を
有している。以下、本実施例のかかる特徴部について説
明する。本実施例のステアリング装置10において、コ
イルスプリング20のバネ定数をk1、クッション部材
50の図3中矢印B1,B2方向の弾性変形についての
バネ定数をk2、ラックガイド18に外力Pが作用しな
い状態(通常状態)でのコイルスプリング20の収縮変
形量をx1、通常状態でのクッション部材50の矢印B
1,B2方向の伸縮変形量をx2とすると、コイルスプ
リング20の発する付勢力F1、及びクッション部材5
0の発する弾性復元力F2はそれぞれ、k1・x1、及
びk2・x2となる。従って、(1)式より、 F=k1・x1−k2・x2 (2) が成立する。
On the other hand, the steering apparatus 10 of the present embodiment is characterized in that the provision of the cushion member 50 makes it possible to easily adjust the set load F. Hereinafter, such a characteristic portion of the present embodiment will be described. In the steering device 10 of the present embodiment, the spring constant of the coil spring 20 is k1, the spring constant of the cushion member 50 for elastic deformation in the directions of arrows B1 and B2 in FIG. 3 is k2, and no external force P acts on the rack guide 18. The amount of contraction deformation of the coil spring 20 in the (normal state) is x1, and the arrow B of the cushion member 50 in the normal state
Assuming that the amount of expansion and contraction in the directions B1 and B2 is x2, the urging force F1 generated by the coil spring 20 and the cushion member 5
The elastic restoring forces F2 generated by 0 are k1 · x1 and k2 · x2, respectively. Therefore, from equation (1), F = k1 · x1−k2 · x2 (2) holds.

【0024】操舵輪に逆入力が作用し、ラックガイド1
8にセット荷重Fに比してΔFだけ大きな外力Pが作用
することにより、ラックガイド18が図3に示すB1方
向にΔxだけ変位したとすると、コイルスプリング20
は更にΔxだけ収縮し、クッション部材50はΔxだけ
伸張、すなわち、弾性復元変形することになる。従っ
て、この場合、 Fl+ΔF=k1・(x1+Δx)−k2・(x2−Δx) (3) が成立する。(2)、(3)式より ΔF=(k1+k2)・Δx (4) が得られる。(4)式より、セット剛性はk1とk2の
和となることがわかる。上述の如く、クッション部材5
0は、高剛性材料よりなる部材であり、そのバネ定数k
2は上記歯打ち音の発生を抑制するのに十分大きな値で
ある。従って、セット剛性がk1と2の和として得られ
ることで、コイルスプリング20のバネ定数k1を小さ
く設定しても、十分に大きなセット剛性を実現すること
ができ、これにより、歯打ち音の発生を抑制できる。
The reverse input acts on the steered wheels, and the rack guide 1
Assuming that the rack guide 18 is displaced by Δx in the direction B1 shown in FIG.
Is further contracted by Δx, and the cushion member 50 is extended by Δx, that is, elastically deformed. Therefore, in this case, F1 + ΔF = k1 · (x1 + Δx) −k2 · (x2-Δx) (3) From equations (2) and (3), ΔF = (k1 + k2) · Δx (4) is obtained. From equation (4), it can be seen that the set rigidity is the sum of k1 and k2. As described above, the cushion member 5
0 is a member made of a highly rigid material, and its spring constant k
2 is a value large enough to suppress the occurrence of the rattle. Accordingly, since the set stiffness is obtained as the sum of k1 and 2, even if the spring constant k1 of the coil spring 20 is set small, a sufficiently large set stiffness can be realized. Can be suppressed.

【0025】一方、(2)式より、セット荷重Fは、コ
イルスプリング20及びクッション部材50の夫々の収
縮変形量x1、及びx2の何れによっても調整され得る
ことがわかる。従って、コイルスプリング20のバネ定
数k1が小さく設けられ、その伸縮変形量x1によりセ
ット荷重Fが調整されれば、伸縮変形量x1の変化に対
するセット荷重Fの変化率が小さくなって、セット荷重
Fの調整は容易なものとなる。
On the other hand, from the equation (2), it can be seen that the set load F can be adjusted by any of the contraction deformation amounts x1 and x2 of the coil spring 20 and the cushion member 50, respectively. Therefore, if the spring constant k1 of the coil spring 20 is set to be small and the set load F is adjusted by the amount of expansion / contraction x1, the rate of change of the set load F with respect to the change in the amount of expansion / contraction x1 becomes small, and the set load F Is easy to adjust.

【0026】そこで、本実施例においては、コイルスプ
リング20のバネ定数k1を、セット荷重Fの調整が容
易に行なえる程度の小さな値に設定すると共に、セット
荷重Fの調整に際して、先ず、クッション部材50の発
する弾性復元力F2が所望のセット荷重Fに概ね一致す
るようにその収縮変形量x2を調整したうえで、コイル
スプリング20の収縮変形量x1を変化させることによ
りセット荷重Fの最終的な調整を行なうこととしてい
る。
Therefore, in the present embodiment, the spring constant k1 of the coil spring 20 is set to a small value such that the set load F can be easily adjusted. The contraction deformation x2 of the coil spring 20 is changed after adjusting the amount of contraction deformation x2 of the elastic restoring force F2 generated by the coil spring 50 so as to substantially match the desired set load F. Adjustments will be made.

【0027】以下、上記の原理に基づく、セット荷重F
の具体的な調整手順について説明する。なお、上述の如
く、セット荷重Fが大きくなるのに応じて、ピニオン軸
14を回転させるために必要なトルクは増加する。従っ
て、以下の調整手順において、セット荷重Fの大きさは
上記トルクを測定することにより推定することができ
る。
Hereinafter, the set load F based on the above principle will be described.
A specific adjustment procedure will be described. As described above, as the set load F increases, the torque required to rotate the pinion shaft 14 increases. Therefore, in the following adjustment procedure, the magnitude of the set load F can be estimated by measuring the torque.

【0028】セット荷重Fの調整を行なう前の状態にお
いて、ナット46、48、及び、ロックナット52は緩
められており、また、カバーキャップ54は圧入されて
いないものとする。従って、クッション部材50に弾性
変形は生じておらず、また、キャップ44、及びナット
46、48を自由に回転させることができる。セット荷
重Fの調整にあたっては、先ず、キャップ44を所定の
向きに回転させ、ハウジング34の円筒部34aの内部
に向けてねじ込むことにより、セット荷重Fが所望の値
F0に比して十分大きくなるまでコイルスプリング20
を収縮変形させる。この場合、セット荷重Fはコイルス
プリング20の発する付勢力F1=k1・x1に一致す
ることになる。
Before the adjustment of the set load F, the nuts 46, 48 and the lock nut 52 are loosened, and the cover cap 54 is not press-fitted. Therefore, no elastic deformation occurs in the cushion member 50, and the cap 44 and the nuts 46, 48 can be freely rotated. In adjusting the set load F, first, the cap 44 is rotated in a predetermined direction and screwed toward the inside of the cylindrical portion 34a of the housing 34, so that the set load F becomes sufficiently larger than a desired value F0. Up to coil spring 20
Is shrunk and deformed. In this case, the set load F matches the urging force F1 generated by the coil spring 20 = k1 · x1.

【0029】次に、ナット46をクッション部材50に
対して締め付けることにより、クッション部材50を収
縮変形させる。この場合、クッション部材50はその収
縮変形量x2に応じた大きさの弾性復元力F2=k2・
x2を発生し、ナット46による締め付け量の増加に伴
って、セット荷重Fは減少していく。そして、セット荷
重Fが概ね所望の値F0付近となった時点で、ナット4
6の締め付けを停止し、ナット48を締め付けることに
よりナット46をロックする。
Next, the cushion member 50 is contracted and deformed by tightening the nut 46 to the cushion member 50. In this case, the cushion member 50 has an elastic restoring force F2 = k2 ·
x2 occurs, and the set load F decreases as the amount of tightening by the nut 46 increases. Then, when the set load F becomes approximately near the desired value F0, the nut 4
6 is stopped, and the nut 46 is locked by tightening the nut 48.

【0030】そして、再び、キャップ44のねじ込み量
を変化させることにより、セット荷重Fの最終的な調整
を行なう。すなわち、セット荷重Fが所望の値F0に比
して小さい場合には、キャップ44を更にねじ込んでコ
イルスプリング20の弾性変形量を増加させることによ
り、セット荷重Fを所望の値F0に向けて増加させる。
また、セット荷重Fが所望の値F0に比して大きい場合
には、キャップ44のねじ込みを緩めてコイルスプリン
グ20の弾性変形量を減少させることにより、セット荷
重Fを所望の値F0に向けて減少させる。この場合、上
述の如く、コイルスプリング20のバネ定数k1が小さ
く設定されていることで、キャップ44のねじ込み量を
変化させた場合のセット荷重Fの変化率は小さい。従っ
て、セット荷重Fを所望の値F0に向けて容易に微調整
することができる。
Then, the final adjustment of the set load F is performed by changing the screwing amount of the cap 44 again. That is, when the set load F is smaller than the desired value F0, the cap 44 is further screwed to increase the amount of elastic deformation of the coil spring 20, thereby increasing the set load F toward the desired value F0. Let it.
When the set load F is larger than the desired value F0, the screw 44 is loosened to reduce the amount of elastic deformation of the coil spring 20 so that the set load F is adjusted to the desired value F0. Decrease. In this case, as described above, since the spring constant k1 of the coil spring 20 is set small, the rate of change of the set load F when the screwing amount of the cap 44 is changed is small. Therefore, it is possible to easily finely adjust the set load F toward a desired value F0.

【0031】セット荷重Fが所望の値F0に設定された
ならば、ロックナット52を締め付けることによりキャ
ップ48をロックすると共に、カバーキャップ54をキ
ャップ48に圧入することで、調整作業を完了する。上
述の如く、本実施例のステアリング装置10によれば、
セット荷重Fの方向とは逆方向の弾性力を発生するクッ
ション部材50が設けられていることで大きなセット剛
性を得ることができ、これにより、歯打ち音の発生を抑
制することができる。また、セット荷重Fの最終的な調
整が、小さなばね定数k1を有するコイルスプリング2
0の収縮変形量を変化させることにより行なわれること
で、セット荷重Fを精度良く容易に調整することができ
る。
When the set load F is set to a desired value F0, the cap 48 is locked by tightening the lock nut 52 and the cover cap 54 is pressed into the cap 48, thereby completing the adjustment operation. As described above, according to the steering device 10 of the present embodiment,
Since the cushion member 50 that generates an elastic force in the direction opposite to the direction of the set load F is provided, large set rigidity can be obtained, and thereby, generation of rattling noise can be suppressed. Further, the final adjustment of the set load F is performed by the coil spring 2 having a small spring constant k1.
The setting load F can be easily and accurately adjusted by changing the amount of contraction deformation of 0.

【0032】なお、上記実施例においては、コイルスプ
リング20が上記した弾性体に、キャップ44が上記し
た調整部材に、クッション部材50が上記した補助弾性
体に、ナット46が上記した補助調整部材に、それぞれ
相当している。なお、上記実施例における、コイルスプ
リング20とクッション部材50とを入れ換えて、上記
弾性体が上記補助弾性体に比して大きな剛性を有する構
成としてもよい。この場合、セット荷重Fの調整をナッ
ト46により行なうことで、その調整作業を容易に行な
うことができる。また、クッション部材50の代わりに
高剛性のバネを設けることとしてもよい。
In the above embodiment, the coil spring 20 is used for the above-mentioned elastic member, the cap 44 is used for the above-mentioned adjusting member, the cushion member 50 is used for the above-mentioned auxiliary elastic member, and the nut 46 is used for the above-mentioned auxiliary adjusting member. , Respectively. It should be noted that the configuration may be such that the elastic body has greater rigidity than the auxiliary elastic body by replacing the coil spring 20 and the cushion member 50 in the above embodiment. In this case, the adjustment work can be easily performed by adjusting the set load F with the nut 46. Further, a high-rigidity spring may be provided instead of the cushion member 50.

【0033】[0033]

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、歯打ち音
の発生を抑制することができると共に、セット荷重の調
整を容易に行なうことができる。
As described above, according to the present invention, generation of rattling noise can be suppressed, and adjustment of the set load can be easily performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例であるラックアンドピニオン
式ステアリング装置の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a rack and pinion type steering device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す直線II-II に沿って切断した際の断
面図である。
FIG. 2 is a sectional view taken along a line II-II shown in FIG.

【図3】本実施例のステアリング装置が備えるギヤボッ
クスの主要部拡大断面図である。
FIG. 3 is an enlarged sectional view of a main part of a gear box provided in the steering device of the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ラックアンドピニオン式ステアリング装置 14 ピニオン軸 16 ラック軸 18 ラックガイド 20 スプリング 38 ピニオンギヤ 40 ラックギヤ 44 キャップ 46 ナット 50 クッション部材 Reference Signs List 10 rack and pinion type steering device 14 pinion shaft 16 rack shaft 18 rack guide 20 spring 38 pinion gear 40 rack gear 44 cap 46 nut 50 cushion member

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ピニオン軸と、前記ピニオン軸に噛合す
るラック軸と、前記ラック軸を支持するラックガイド
と、前記ラック軸が前記ピニオン軸に向けて押圧される
ように前記ラックガイドを付勢する弾性体と、前記弾性
体の伸縮変形量を変化させることにより前記弾性体が発
生する付勢力を調整する調整部材とを備えるラックアン
ドピニオン式ステアリング装置において、 前記弾性部材とは異なるバネ定数を有し、前記ラックガ
イドを前記弾性部材とは逆向きに付勢する補助弾性体
と、 前記補助弾性体の伸縮変形量を変化させることにより前
記補助弾性体が発生する付勢力を変化させる補助調整部
材と、を備え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。
1. A pinion shaft, a rack shaft meshing with the pinion shaft, a rack guide supporting the rack shaft, and urging the rack guide so that the rack shaft is pressed toward the pinion shaft. A rack and pinion type steering device comprising: an elastic member that adjusts a biasing force generated by the elastic member by changing an amount of expansion and contraction of the elastic member. An auxiliary elastic body that urges the rack guide in a direction opposite to the elastic member; and an auxiliary adjustment that changes an urging force generated by the auxiliary elastic body by changing an amount of expansion and contraction of the auxiliary elastic body. A rack and pinion type steering device, comprising:
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2859516A1 (en) * 2003-09-05 2005-03-11 Koyo Steering Europe Kse Pusher assembly for use with rack-and-pinion steering of motor vehicle, has spring transmitting axial force to pusher, and adjusting screw controlling compression of spring, where spring is pre-assembled to pusher and screw
DE102006010018A1 (en) * 2006-03-04 2007-09-06 Schaeffler Kg Pressure part unit for a rack-and-pinion gear for motor vehicles comprises a plastic, aluminum or sintered steel pressure part supported via a spring element and an elastomer damping element in the pressure direction relative to a housing
WO2013137576A1 (en) * 2012-03-14 2013-09-19 한국델파이주식회사 Rack bar supporting device for steering gear

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