WO2005123484A1 - ラックストロークエンドの衝撃緩和装置 - Google Patents

ラックストロークエンドの衝撃緩和装置 Download PDF

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WO2005123484A1
WO2005123484A1 PCT/JP2005/011348 JP2005011348W WO2005123484A1 WO 2005123484 A1 WO2005123484 A1 WO 2005123484A1 JP 2005011348 W JP2005011348 W JP 2005011348W WO 2005123484 A1 WO2005123484 A1 WO 2005123484A1
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stroke
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stroke end
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Inventor
Kazuyasu Oohashi
Original Assignee
Nsk Ltd.
Nsk Steering Systems Co., Ltd.
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D7/00—Steering linkage; Stub axles or their mountings
    • B62D7/16—Arrangement of linkage connections
    • B62D7/163—Arrangement of linkage connections substantially in axial direction, e.g. between rack bar and tie-rod
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D3/00—Steering gears
    • B62D3/02—Steering gears mechanical
    • B62D3/12—Steering gears mechanical of rack-and-pinion type
    • B62D3/126—Steering gears mechanical of rack-and-pinion type characterised by the rack
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C11/00—Pivots; Pivotal connections
    • F16C11/04—Pivotal connections
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    • F16C11/0619—Ball-joints; Other joints having more than one degree of angular freedom, i.e. universal joints the female part comprising a blind socket receiving the male part
    • F16C11/0623—Construction or details of the socket member
    • F16C11/0652—Construction or details of the socket member combined with a damper other than elastic linings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16C2326/00—Articles relating to transporting
    • F16C2326/20—Land vehicles
    • F16C2326/24—Steering systems, e.g. steering rods or columns

Definitions

  • the present invention relates to a shock absorber for a rack stroke end used in a vehicle rack “and” pinion type steering device.
  • a rack-and-pione type steering gear device which converts a rotational movement of a steering wheel force into an axial movement of a rack shaft by a rack-and-pione mechanism, is mounted. is there.
  • the rack 'and' pinion type is provided with a rack stroke end impact mitigation device for regulating the stroke end of the rack shaft by loosely contacting the rack end with the rack housing during the stroke of the rack shaft.
  • Patent Document 2 a metal ring and a cylindrical cushioning member fitted to the outer periphery thereof are provided on the rack housing side, and at the stroke end, the ball joint side end surface has a racking and housing cushioning member.
  • the shock absorber is absorbed by deformation of the cushioning member.
  • the mechanism for controlling the amount of rack stroke is formed by forming an elastic body for cushioning the shock into a substantially cylindrical shape, and in the axial direction of the rack. It is arranged along.
  • the elastic body In order to absorb the impact force at the end of the stroke, it is necessary for the elastic body to have a large contact surface of the stopper member for regulating the stroke end. That is, since the cylindrical elastic body is arranged along the axial direction, it is necessary to increase the radius of the cylindrical elastic body to increase the contact surface of the stopper member that regulates the stroke end. Therefore, the stove member Therefore, there is a problem that the housing on the rack end side and the rack housing on the gear box side become large in size to accommodate the stopper member. Since the stopper member is housed in a predetermined position such as a rack housing, complicated recess processing is required in the rack housing and the like, and additional components such as elastic holding members and boots are also required. There is.
  • Patent Document 3 a shock damping stroke damper is interposed between the end face on the ball joint side and the end face on the rack housing side at the stroke end of the rack shaft. I have.
  • FIG. 4 (a) is a cross-sectional view of a conventional shock damping stroke damper
  • FIG. 4 (b) is an enlarged cross-sectional view of a main part thereof
  • FIG. FIG. 4 (b) is a cross-sectional view of a main part thereof
  • the stroke damper 20 has an elastic body 22 attached to a side surface of an outer peripheral portion of an annular metal member 21. Although not shown, 22 is divided into four along the circumferential direction. An escape groove 23 is provided on the outer peripheral portion of the annular metal member 21 on the inner diameter side of the elastic body 22 in consideration of the deformation of the elastic body 22.
  • Patent Document 1 Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 6-69061
  • Patent Document 2 Japanese Patent No. 3231959 (JP-A-8-133102)
  • Patent Document 3 # 112003-325730
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and is capable of improving a panel load characteristic without increasing the volume of an elastic body. It is an object to provide a sum device.
  • a rack stroke end impact mitigation device provides a rack shaft end stroke end between a ball joint side end surface and a rack housing side end surface.
  • a rack stroke end impact mitigation device having an impact mitigation stroke damper interposed in
  • the stroke damper is
  • the elastic body has a tapered portion that continuously rises in a tapered shape from the inner diameter side edge.
  • the metal member has a flat portion, and a contact surface in contact with the elastic body of the metal member, which is provided inside the flat portion and protrudes inward along a direction away from the ball joint. It may have a protrusion.
  • the tapered portion of the elastic body may have a contact surface that contacts the protrusion of the metal member and a non-contact surface that does not contact the metal member.
  • the tapered shape includes a first surface protruding inward from the elastic body while being in contact with the metal member, and a second surface folded back from one end of the first surface toward the elastic body.
  • the elastic body since the elastic body has the tapered portion that continuously rises in a tapered shape from the inner diameter side edge, by appropriately adjusting the angle of the tapered portion, The panel constant can be easily changed, and the panel constant can be set arbitrarily.
  • a portion corresponding to a conventional escape groove has a tapered shape. Therefore, the portion corresponding to the conventional escape groove can be almost completely covered by the elastic body. For this reason, the elastic body does not enter the escape groove when deformed by contraction, but deforms radially outward. As a result, it is possible to improve the panel load characteristics without increasing the volume of the elastic body. Thus, the size of the stroke damper can be reduced.
  • FIG. 1 (a) is a cross-sectional view of a rack stroke end impact mitigation device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 (b) is an enlarged sectional view of a main part thereof.
  • FIG. 2 is a front view of a shock damping stroke damper according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 (a) is a cross-sectional view of a shock damping stroke damper according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 (b) is an enlarged sectional view of a main part thereof.
  • FIG. 3 (c) is an operation diagram thereof.
  • FIG. 4 (a) is a cross-sectional view of a conventional shock damping stroke damper.
  • FIG. 4 (b) is an enlarged sectional view of a main part thereof.
  • FIG. 4 (c) is an operation diagram thereof.
  • FIG. 1 (a) is a cross-sectional view of an impact mitigation device for a rack stroke end according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 1 (b) is an enlarged cross-sectional view of a main part thereof.
  • FIG. 2 is a front view of a shock damping stroke damper according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 (a) is a cross-sectional view of a shock damping stroke damper according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 3 (b) is an enlarged cross-sectional view of a main part thereof.
  • c) is an operation diagram thereof.
  • a rack shaft 1 is connected to a pinion (not shown) and a cylindrical rack housing 2 is provided. Inside, it is configured to be slidable in the direction of the arrow.
  • a rack end 3 is fixed to an end of the rack shaft. This rack end 3 is connected to a tie rod 5 via a ball joint 4 and is not shown! /, The steering force of the steering wheel is now transmitted to the wheels!
  • the rack housing 2 has an axially extending concave portion 6 formed at one end (right side) thereof by drilling. Is slidably inserted.
  • the rack shaft 1 is slidable with respect to the rack housing 2 via an annular bush 7. That is, the annular ridge 8 formed on the outer peripheral surface of the bush 7 and the annular concave groove 9 formed on the inner peripheral surface of the rack housing 2 are fitted. Thus, the rack shaft 1 can slide on the inner peripheral surface of the annular bush 7 in the axial direction of the rack shaft 1.
  • shock damper 10 for shock absorption is interposed between the end face on the (rack end 3) side and the end face on the rack housing 2 side.
  • an elastic body 12 is attached to an outer peripheral portion of an annular metal member 11 of the stroke damper 10. .
  • the annular metal member 11 is fixed to the rack end 3 in this example.
  • the elastic body 12 is divided into four along the circumferential direction, for example, and the angle ( ⁇ ) of each elastic body 12 in the circumferential direction is, for example, 64 °.
  • the number of divisions or the angle is not limited to the illustrated example.
  • the elastic body 12 has a tapered portion 12t that rises continuously in a tapered shape from an inner diameter side edge 12a.
  • the tapered portion 12t covers the escape groove 13 almost completely.
  • the elastic body 12 has the tapered portion 12t that continuously rises in a tapered shape from the inner diameter side edge 12a. Therefore, by appropriately adjusting the angle of the tapered portion 12t, the panel constant can be easily changed, and the panel constant can be arbitrarily set.
  • the escape groove 13 can be almost completely covered by the tapered portion 12t. Therefore, the elastic body 12 does not enter the escape groove 13 at the time of the contraction deformation, and deforms radially outward as shown in FIG. 3 (c). As a result, the panel load characteristics without increasing the volume of the elastic body 12 can be increased, and the size of the stroke damper can be reduced.
  • the elastic body 12 has an elastic coefficient enough to be stopped before metal contact between the end face of the rack housing 2 and the annular metal member 11 occurs. It is necessary to have
  • the metallic member 11 has a flat portion and a ball joint 4 (rack end 3) force provided inside the flat portion on a contact surface of the metallic member 11 which is in contact with the elastic body. May have a protruding portion (relief groove 13) that protrudes inward along the direction of movement.
  • the tapered portion 12t of the elastic body 12 is in contact with the projecting portion of the metal member.
  • a configuration may be adopted in which a contact surface that makes contact and a non-contact surface that does not contact the metal member.
  • the tapered shape of the elastic body 12 is such that the elastic body 12 has a first surface protruding inward from the elastic body in contact with the metal member, and a first surface that is bent from one end of the first surface toward the elastic body. It may be constituted by two surfaces (12t).

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Abstract

　ラック軸１のストロークエンドに於いて、ボールジョイント４（ラックエンド３）側の端面と、ラックハウジング２側の端面との間に、衝撃緩和用のストロークダンパー１０が介装してある。ストロークダンパー１０は、環状の金属製部材１１の外周部の側面に、弾性体１２が貼着してある。弾性体１２は、その内径側端縁１２ａからテーパー状に連続的に立ち上がるテーパー形状部１２ｔを有している。また、このテーパー形状部１２ｔは、逃げ溝１３を略完全に被覆している。

Description

明 細 書
ラックストロークエンドの衝撃緩和装置
技術分野
[0001] 本発明は、車両用ラック 'アンド'ピ-オン式ステアリング装置に使用されるラックスト ロークエンドの衝撃緩和装置に関する。 背景技術
[0002] 自動車のステアリング装置では、ステアリングホイール力もの回転運動をラック'アン ド ·ピ-オン機構によって、ラック軸の軸方向運動に変換するラック ·アンド ·ピ-オン 式ステアリシグ装置が装着してある。
[0003] このラック 'アンド'ピユオン式には、ラック軸のストローク時、ラックエンドをラックハウ ジングに緩く当接して、ラック軸のストロークエンドを規制するラックストロークエンドの 衝撃緩和装置が設けてある。
[0004] このようなラックストロークエンドの衝撃緩和装置として、特許文献 1では、ラック軸の ストロークエンドに於いて、ボールジョイント側の端面を、ラックハウジング側の端面に 突き当てて、ストロークエンドを規制するように構成されている。ボールジョイント側と、 ラックハウジング側との 、ずれか一方の端面に、衝突寸前で相手側の端面に当接さ せるように、緩衝部材が突設してある。
また、特許文献 2では、ラックハウジング側に、金属環と、その外周に嵌合した筒状 の緩衝部材とが設けてあり、ストロークエンド時、ボールジョイント側の端面がラックノ、 ウジング側の緩衝部材に当接し、緩衝部材の変形によって、衝撃を吸収するようにな つている。
[0005] し力しながら、これら特許文献 1及び特許文献 2の構造では、ラックストローク量の規 制を行う機構は、衝撃緩和用の弾性体を略筒状に形成して、ラックの軸方向に沿つ て配される。この弾性体は、ストロークエンド時の衝撃力を吸収するには、ストロークェ ンドを規制するストツバ部材の当たり面を大きくする必要がある。すなわち、筒状弾性 体は、軸方向に沿って配されるため、半径を大きくすることによって、ストロークエンド を規制するストツバ部材の当たり面を大きくする必要がある。そのため、ストツバ部材 が大きくなり、ストッパ部材を収容するため、ラックエンド側のハウジングやギアボック ス側のラックハウジングが大型化してしまうという問題がある。し力も、ストッパ部材をラ ックハウジングなどの所定位置に収容するため、ラックハウジングなどに複雑な凹部 加工などが必要になり、また、弾性体の保持部材ゃブーツなどの追加部品も必要に なるという問題がある。
[0006] このようなことから、特許文献 3では、ラック軸のストロークエンドに於いて、ボールジ ョイント側の端面と、ラックハウジング側の端面との間に、衝撃緩和用のストロークダン パーが介装してある。
[0007] 図 4 (a)は、従来に係る衝撃緩和用のストロークダンパーの断面図であり、図 4 (b) は、その要部の拡大断面図であり、図 4 (c)は、その作用図である。
[0008] このストロークダンパー 20は、図 4 (a)、 4 (b)に示すように、環状の金属製部材 21 の外周部の側面に、弾性体 22が貼着してあり、この弾性体 22は、図示しないが、周 方向に沿って 4分割してある。また、環状の金属製部材 21の外周部には、弾性体 22 の内径側に、弾性体 22の変形時を考慮して、逃げ溝 23が設けてある。
特許文献 1 :実開平 6— 69061号公報
特許文献 2 :特許第 3231959号公報 (特開平 8— 133102号公報）
特許文献 3： #112003 - 325730号
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0009] し力しながら、特許文献 3の図 4に示す構造では、ラック軸のストロークエンドの際の 衝撃緩和時、図 4 (c)に示すように、弾性体 22は、弾性変形して、内径側の逃げ溝 2 3内に入り込もうとする。その結果、ボールジョイント側の端面又はラックハウジング側 の端面と、環状の金属製部材 21との金属接触が生起される虞れがある。
[0010] このようなことから、弾性体 22の体積を大きくして、弾性体 22のパネ荷重特性を上 げることが考えられるが、これでは、衝撃緩和用のストロークダンパーの周辺部の大 型化を招来してしまうといったことがある。
[0011] 本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、弾性体の体積を大 きくすることなぐパネ荷重特性を上げることができる、ラックストロークエンドの衝撃緩 和装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0012] 上記の目的を達成するため、本発明の請求項 1に係るラックストロークエンドの衝撃 緩和装置は、ラック軸のストロークエンドで、ボールジョイント側の端面と、ラックハウジ ング側の端面との間に介装された衝撃緩和用のストロークダンパーを有するラックスト ロークエンドの衝撃緩和装置において、
前記ストロークダンパーは、
略環状の金属製部材と、
当該金属製部材に取付けた弾性体と、を備え、
当該弾性体は、その内径側端縁からテーパー状に連続的に立ち上がるテーパー 形状部を有することを特徴とする。
また、前記金属性部材は、前記金属性部材の前記弾性体と接する接触面において 、平坦部と、前記平坦部の内側に設けられて前記ボールジョイントから離間する方向 に沿って内側に向かい突出する突出部を有しても良い。
また、前記弾性体のテーパー形状部は、前記金属製部材の前記突出部と接触す る接触面と、前記金属製部材と接触しな!ヽ非接触面を有する構成としてもよ!ヽ。 また、前記テーパー形状は、前記弾性体から前記金属製部材と接しながら内側に 向かって突出する第 1面と、前記第 1面の一端部から前記弾性体へ向け折り返す第 2 面によって構成されてもょ 、。
発明の効果
[0013] 本発明によれば、弾性体は、その内径側端縁からテーパー状に連続的に立ち上が るテーパー形状部を有することから、このテーパー形状部の角度を適宜調整すること により、パネ定数の変更を容易に行うことができ、パネ定数を任意に設定することがで きる。
[0014] また、従来の逃げ溝に相当する部位は本発明ではテーパー形状となっている。そ のため、従来の逃げ溝に相当する部位は弾性体によって略完全に被覆することがで きる。このため、弾性体は、その収縮変形時、逃げ溝に入り込まず、径方向外方に変 形する。その結果、弾性体の体積を大きくすることなぐパネ荷重特性を上げることが でき、ストロークダンパーの小型化を図ることができる。
図面の簡単な説明
[0015] [図 la]図 1 (a)は、本発明の実施の形態に係るラックストロークエンドの衝撃緩和装置 の断面図である。
[図 lb]図 1 (b)は、その要部の拡大断面図である。
[図 2]図 2は、本発明の実施の形態に係る衝撃緩和用のストロークダンパーの正面図 である。
[図 3a]図 3 (a)は、本発明の実施の形態に係る衝撃緩和用のストロークダンパーの断 面図であ rる。
[図 3b]図 3 (b)は、その要部の拡大断面図である。
[図 3c]図 3 (c)は、その作用図である。
[図 4a]図 4 (a)は、従来に係る衝撃緩和用のストロークダンパーの断面図である。
[図 4b]図 4 (b)は、その要部の拡大断面図である。
[図 4c]図 4 (c)は、その作用図である。
符号の説明
[0016] 1 ラック軸
2 ラックノ、ウジング
3 ラックエンド
4 ボールジョイント
5 タイロッド
6 凹部
7 環状のブッシュ
8 環状凸条
9 環状凹溝
10 ストロークダンパー
11 環状の金属製部材
12 弾性体
12a 内径側端縁 12t テーパー形状部
13 逃げ溝
20 ストロークダンパー
21 環状の金属製部材
22 弾性体
23 逃げ溝
発明を実施するための最良の形態
[0017] 以下、本発明の実施の形態に係るラックストロークエンドの衝撃緩和装置を図面を 参照しつつ説明する。
[0018] 図 1 (a)は、本発明の実施の形態に係るラックストロークエンドの衝撃緩和装置の断 面図であり、図 1 (b)は、その要部の拡大断面図である。
[0019] 図 2は、本発明の実施の形態に係る衝撃緩和用のストロークダンパーの正面図で ある。
[0020] 図 3 (a)は、本発明の実施の形態に係る衝撃緩和用のストロークダンパーの断面図 であり、図 3 (b)は、その要部の拡大断面図であり、図 3 (c)は、その作用図である。
[0021] 図 1 (a)に示すように、ラック 'アンド'ピ-オン式ステアリング装置に於いて、ラック軸 1は、図示しないピ-オンに嚙合してあると共に、円筒状のラックハウジング 2内で、矢 印方向に摺動自在に構成してある。ラック軸の端部には、ラックエンド 3が固定してあ る。このラックエンド 3は、ボールジョイント 4を介して、タイロッド 5に連接してあり、図示 しな！/、ステアリングホイールの操舵力を車輪に伝達するようになって!/、る。
[0022] ラックハウジング 2は、図 1 (b)に示すように、その一端側 (右側）に、孔加工により、 軸方向に延びる凹部 6が形成してあり、この凹部 6に、ラックエンド 3が摺動自在に挿 人してある。
[0023] また、ラック軸 1は、環状のブッシュ 7を介して、ラックハウジング 2に対して摺動自在 になっている。即ち、ブッシュ 7側の外周面に形成した環状凸条 8と、ラックハウジング 2の内周面に形成した環状凹溝 9とが嵌合している。これにより、ラック軸 1は、環状の ブッシュ 7の内周面にぉ 、てラック軸 1の軸方向に摺動できるようになつて 、る。
[0024] さて、本実施の形態では、ラック軸 1のストロークエンドに於いて、ボールジョイント 4 (ラックエンド 3)側の端面と、ラックハウジング 2側の端面との間に、衝撃緩和用のスト ロークダンパー 10が介装してある。
[0025] このストロークダンパー 10は、図 2及び図 3 (a)、図 3 (b)に示すように、環状の金属 製部材 11の外周部の側面に、弾性体 12が貼着されている。なお、環状の金属製部 材 11は、本例では、ラックエンド 3に固定されている。
[0026] この弾性体 12は、図 2に示すように、周方向に沿って例えば 4分割してあり、各弾性 体 12の周方向の角度（ Θ )は、例えば、 64° である。なお、これら分割個数又は角度 は、図示例に限定されるものではない。
[0027] 図 3 (a)、図 3 (b)に示すように、弾性体 12は、その内径側端縁 12aからテーパー状 に連続的に立ち上がるテーパー形状部 12tを有している。また、このテーパー形状 部 12tは、逃げ溝 13を略完全に被覆している。
[0028] 以上から、本実施の形態では、弾性体 12は、その内径側端縁 12aからテーパー状 に連続的に立ち上がるテーパー形状部 12tを有する。したがって、このテーパー形 状部 12tの角度を適宜調整することにより、パネ定数の変更を容易に行うことができ、 パネ定数を任意に設定することができる。
[0029] また、逃げ溝 13は、テーパー形状部 12tにより、略完全に被覆することができる。こ のため弾性体 12は、その収縮変形時、逃げ溝 13に入り込むことがなくなり、図 3 (c) に示すように、径方向外方に変形する。その結果、弾性体 12の体積を大きくすること なぐパネ荷重特性を上げることができ、ストロークダンパーの小型化を図ることができ る。
[0030] なお、弾性体 12は、図 1 (b)に示すように、ラックハウジング 2側の端面と環状の金 属製部材 11との金属接触が生起される前に止められるだけの弾性係数を有する必 要がある。
また、前記金属性部材 11は、前記金属性部材 11の前記弾性体と接する接触面に おいて、平坦部と、前記平坦部の内側に設けられて前記ボールジョイント 4 (ラックェ ンド 3)力 離間する方向に沿って内側に向かい突出する突出部 (逃げ溝 13)を有し ても良い。
また、前記弾性体 12のテーパー形状部 12tは、前記金属製部材の前記突出部と 接触する接触面と、前記金属製部材と接触しな!、非接触面を有する構成としてもよ い。
また、前記弾性体 12のテーパー形状は、前記弾性体から前記金属製部材と接しな 力 内側に向力つて突出する第 1面と、前記第 1面の一端部から前記弾性体へ向け 折り返す第 2面（12t)とによって構成されてもよい。
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲 を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明ら かである。
本出願は、 2004年 6月 21日出願の日本特許出願 (特願 2004— 182763)、に基づくも のであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

Claims

請求の範囲
ラック軸のストロークエンドで、ボールジョイント側の端面と、ラックハウジング側の端 面との間に介装された衝撃緩和用のストロークダンパーを有するラックストロークェン ドの衝撃緩和装置にぉ 、て、
前記ストロークダンパーは、
略環状の金属製部材と、
当該金属製部材に取付けた弾性体と、を備え、
当該弾性体は、その内径側端縁からテーパー状に連続的に立ち上がるテーパー 形状部を有することを特徴とするラックストロークエンドの衝撃緩和装置。
PCT/JP2005/011348 2004-06-21 2005-06-21 ラックストロークエンドの衝撃緩和装置 WO2005123484A1 (ja)

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JP2004-182763 2004-06-21

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