JP2002114161A - Steering device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、車両の舵取装置の
一形式として用いられているピットマンアーム式の舵取
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pitman arm type steering device used as one type of a vehicle steering device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ピットマンアーム式の舵取装置は、舵輪
（ステアリングホイール）の操作に応じて軸回りに生じ
る操舵軸の回動を、外面の一部にラック歯を備え、前記
操舵軸が同軸的に挿通された筒形のラック部材の軸長方
向の移動に変換し、この移動を前記ラック歯に噛合する
セクタ歯車を介して前記操舵軸に交叉するクロスシャフ
トの回動に変換して、該クロスシャフトに一端を固定さ
れたピットマンアームの揺動を舵取機構に伝えて舵取り
を行わせる構成としたものであり、前述した運動変換の
過程において大なる減速（増力）がなされることから、
トラック、バス等の大型車両用の舵取装置として広く採
用されている。2. Description of the Related Art A pitman arm type steering device is provided with rack teeth on a part of an outer surface of a steering shaft generated around an axis in response to operation of a steering wheel (steering wheel), and the steering shaft is coaxial. Into the axial direction of the cylindrical rack member that has been inserted through, and convert this movement into rotation of a cross shaft that intersects the steering shaft via a sector gear meshing with the rack teeth, The swinging of the pitman arm, one end of which is fixed to the cross shaft, is transmitted to the steering mechanism to perform steering, and a large deceleration (increase) is performed in the above-described motion conversion process. ,
It is widely used as a steering device for large vehicles such as trucks and buses.
【０００３】このようなピットマンアーム式の舵取装置
において、前記操舵軸の回動をラック部材の軸長方向の
移動に高効率に変換するための手段としてボールねじ機
構が一般的に用いられている。このボールねじ機構は、
筒形をなすラック部材の内周面と、該ラック部材への挿
通部分を含む操舵軸の外周面とにボールねじの軌条を形
成し、これらを多数のボールを介して螺合せしめてなる
公知の構成を有しており、舵輪の操作に応じた操舵軸の
回動は、前記ねじ軌条に沿って生じる前記ボールの転動
により、軸回りの回転が拘束された前記ラック部材の軸
長方向移動に変換される。In such a pitman arm type steering apparatus, a ball screw mechanism is generally used as a means for converting the rotation of the steering shaft into a movement in the axial direction of a rack member with high efficiency. I have. This ball screw mechanism
A known method in which a rail of a ball screw is formed on an inner peripheral surface of a cylindrical rack member and an outer peripheral surface of a steering shaft including a portion inserted into the rack member, and these are screwed together through a number of balls. The rotation of the steering shaft according to the operation of the steering wheel is caused by the rolling of the ball generated along the screw rail, and the axial movement of the rack member whose rotation around the axis is restricted by the rotation of the ball. Is converted to
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、以上の如き
ボールねじ機構を用いたピットマンアーム式の舵取装置
においては、操舵軸の外周面、及びラック部材の内周面
におけるねじ軌条の形成に高い加工精度が要求される
上、これらのねじ軌条間にて多数のボールを介して実現
される螺合状態の調整に手間を要し、加工及び組立てに
多大の工数を要するという問題があった。However, in the pitman arm type steering device using the ball screw mechanism as described above, the formation of the screw rail on the outer peripheral surface of the steering shaft and the inner peripheral surface of the rack member is high. In addition to processing accuracy, there is a problem that it takes time and effort to adjust the screwing state realized through a large number of balls between these screw rails, and that a large number of man-hours are required for processing and assembly.
【０００５】またボールねじ機構においては、ねじ軌条
に沿って転動して一側に集まるボールを他側に戻すため
の循環手段が必要であり、この循環手段が組み込まれる
前記ラック部材の構成が複雑化するという問題があっ
た。In the ball screw mechanism, a circulating means for returning the balls which roll along the screw rail and gather on one side to the other side is necessary. The structure of the rack member incorporating the circulating means is as follows. There was a problem of complication.
【０００６】更には、ねじ軌条に沿って転動するボール
同士が衝突することが避けられず、例えば、山道走行時
等、舵取り操作が頻繁に繰り返されるような走行時に、
転動方向が反転するボール同士が衝突して大なる衝突音
が発生し、この衝突音を聴取した運転者に違和感を与え
るという問題があった。Further, it is inevitable that the balls rolling along the screw rail collide with each other, for example, when traveling on mountain roads or the like where steering operations are frequently repeated.
There is a problem that a loud collision sound is generated due to the collision of the balls whose rolling directions are reversed, and the driver who hears the collision sound feels strange.
【０００７】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、操舵軸の回動をラック部材の軸長方向の移動に
変換する運動変換を、簡素な構成でありながら、ボール
ねじ機構と同等の変換効率により実現することができ、
また前記衝突音の発生がなく静粛な動作が可能である舵
取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-mentioned circumstances, and has a simple structure for performing a motion conversion for converting the rotation of a steering shaft into a movement of a rack member in the axial length direction, with a simple structure. It can be realized with the same conversion efficiency,
It is another object of the present invention to provide a steering device capable of performing a quiet operation without generating the collision sound.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の第１発明に係る
舵取装置は、ハウジング内に軸長方向への移動自在に支
持され、外面の一部にラック歯が形成された筒形のラッ
ク部材と、該ラック部材の軸心部に挿通され、舵輪の操
作に応じて回動する操舵軸とを備え、該操舵軸の回動を
前記ラック部材の軸長方向の移動に変換して舵取りを行
わせる舵取装置において、前記ラック部材に偏心保持さ
れ、夫々の内輪の内周面に係合突起が周設された複数の
送りベアリングと、前記ラック部材への挿通部を含む前
記操舵軸の外周面に螺旋状をなして形成され、各送りベ
アリング内周の係合突起に係合する係合溝とを備えるこ
とを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a steering device which is supported in a housing so as to be movable in an axial direction and has rack teeth formed on a part of its outer surface. A rack member, and a steering shaft that is inserted through the shaft center portion of the rack member and that rotates in accordance with the operation of the steering wheel, and converts the rotation of the steering shaft into movement in the axial direction of the rack member. In a steering device that performs steering, the steering includes a plurality of feed bearings eccentrically held by the rack member and having engagement projections provided on inner peripheral surfaces of respective inner races, and an insertion portion to the rack member. An engaging groove formed in a spiral shape on the outer peripheral surface of the shaft and engaging with an engaging protrusion on the inner periphery of each feed bearing is provided.
【０００９】本発明においては、舵輪の操作に応じて操
舵軸が回動した場合、該操舵軸の外周に形成された螺旋
状の係合溝に沿って複数の送りベアリングが転動し、こ
の転動方向に加わる摩擦力の軸方向分力の作用により各
送りリングを保持するラック部材を軸長方向に押圧し
て、操舵軸の回動をラック部材の軸長方向の移動に高効
率に変換する。In the present invention, when the steering shaft rotates in response to the operation of the steering wheel, a plurality of feed bearings roll along a spiral engaging groove formed on the outer periphery of the steering shaft. The rack member holding each feed ring is pressed in the axial direction by the action of the axial component of the frictional force applied in the rolling direction, and the rotation of the steering shaft is efficiently moved in the axial direction of the rack member. Convert.
【００１０】また第２発明に係る舵取装置は、第１発明
における送りベアリングが、前記ラック部材と平行な軸
心を有することを特徴とする。A steering device according to a second invention is characterized in that the feed bearing according to the first invention has an axis parallel to the rack member.
【００１１】この発明においては、複数の送りベアリン
グの夫々を、筒形をなすラック部材の内部に、これと平
行な軸心を有して偏心保持させ、夫々の内周面に形成さ
れた係合突起を、前記ラック部材と同軸上に配された操
舵軸外周の係合溝に周方向の一か所において確実に係合
させて、高効率での運動変換を行わせる。According to the present invention, each of the plurality of feed bearings is eccentrically held inside a cylindrical rack member with an axis parallel to the rack member, and is formed on each inner peripheral surface. The mating projection is reliably engaged with the engaging groove on the outer periphery of the steering shaft arranged coaxially with the rack member at one position in the circumferential direction, thereby performing highly efficient motion conversion.
【００１２】また第３発明に係る舵取装置は、第１発明
又は第２発明における送りベアリングの偏心量を、前記
ラック部材の外側からの操作により調節する調節手段を
備えることを特徴とする。The steering device according to a third aspect of the present invention is characterized in that the steering device according to the first or second aspect further comprises an adjusting means for adjusting the amount of eccentricity of the feed bearing by an operation from outside the rack member.
【００１３】この発明においては、ラック部材の外側か
らの調節手段の操作により送りベアリングの偏心量を調
節し、ラック部材の内側に同軸的に配した操舵軸外周の
係合溝への一層確実な係合を実現して、高効率での運動
変換を行わせる。In the present invention, the amount of eccentricity of the feed bearing is adjusted by operating the adjusting means from the outside of the rack member, so that the feed shaft can be more reliably inserted into the engaging groove on the outer periphery of the steering shaft arranged coaxially inside the rack member. By realizing the engagement, a highly efficient motion conversion is performed.
【００１４】更に第４発明に係る舵取装置は．第３発明
における調節手段が、前記ラック部材の周壁を半径方向
に貫通するねじ孔に螺合し、前記ラック部材の内側への
突出部を前記送りベアリングに当接させた調節ねじを備
えることを特徴とする。Further, a steering apparatus according to a fourth aspect of the present invention is a steering apparatus. The adjusting means in the third invention is provided with an adjusting screw which is screwed into a screw hole which penetrates a peripheral wall of the rack member in a radial direction, and an inwardly projecting portion of the rack member abuts on the feed bearing. Features.
【００１５】この発明においては、ラック部材の周壁を
貫通するねじ孔に螺合する調節ねじを螺進させて送りベ
アリングを押圧する構成により、偏心量の調節を簡素な
構成により実現する。In the present invention, the adjustment of the amount of eccentricity is realized with a simple structure by pressing the feed bearing by screwing an adjusting screw screwed into a screw hole passing through the peripheral wall of the rack member.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】以下本発明をその実施の形態を示
す図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係る舵取り
装置の要部の構成を示す側断面図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings showing the embodiments. FIG. 1 is a side sectional view showing a configuration of a main part of a steering device according to the present invention.
【００１７】図中Ｈはハウジングであり、該ハウジング
Ｈの内部には、操舵軸２とクロスシャフト３とが、相互
に適長離隔した位置にて略直交する夫々の軸心回りでの
回動自在に支持されている。ハウジングＨは、前記操舵
軸２と同軸をなす円筒形のシリンダ室を備えており、操
舵軸２は、このシリンダ室に軸長方向への摺動自在に内
嵌保持されたラック筒４の内側に挿通され、後述の如く
構成された運動変換機構１を介して連携されている。In the drawing, reference numeral H denotes a housing. Inside the housing H, the steering shaft 2 and the cross shaft 3 are rotated about their respective axes which are substantially perpendicular to each other at a position separated from each other by an appropriate distance. It is freely supported. The housing H includes a cylindrical cylinder chamber coaxial with the steering shaft 2. The steering shaft 2 is provided inside the rack cylinder 4 slidably fitted in the cylinder chamber in the axial direction. And is linked via a motion conversion mechanism 1 configured as described below.
【００１８】ラック筒４の外面には、周方向の一か所に
適宜の長さ範囲に亘って並ぶラック歯40，40…が形成さ
れており、これらのラック歯40，40…は、前記シリンダ
室の一部に連設されたギヤ室の内部において、前記クロ
スシャフト３の中途に固設されたセクタ歯車30に噛合さ
せてある。On the outer surface of the rack cylinder 4, rack teeth 40, 40,... Are arranged at one place in the circumferential direction over an appropriate length range, and these rack teeth 40, 40,. In a gear chamber connected to a part of the cylinder chamber, the gear chamber meshes with a sector gear 30 fixed in the middle of the cross shaft 3.
【００１９】操舵軸２の一端は、シリンダ室1aの軸長方
向の一側に取り付けたバルブハウジングＨ1 の内部に延
長され、該バルブハウジングＨ1 内に支持された入力軸
５の一端部と同軸的に連結されており、バルブハウジン
グＨ1 の外部に突出する入力軸５の他端は、図示しない
舵輪（ステアリングホイール）に連結されている。ま
た、ハウジングＨの外側に突出するクロスシャフト３の
延長端は、ピットマンアーム６を介して図示しない舵取
機構に連結されている。[0019] One end of the steering shaft 2 is extended inside the valve housing H 1 mounted on one side in the axial direction of the cylinder chamber 1a, a first end portion of the input shaft 5 supported in the valve housing H 1 are coaxially connected, the other end of the input shaft 5 which projects outside the valve housing H 1 is connected to an unillustrated steering wheel (steering wheel). An extended end of the cross shaft 3 protruding outside the housing H is connected to a steering mechanism (not shown) via a pitman arm 6.
【００２０】以上の構成により、舵取りのための舵輪の
操作がなされた場合、前記操舵軸２が、前記入力軸５と
共に軸回りに回動し、この回動が運動変換機構１の後述
する動作によりラック筒４に伝えられ、該ラック筒４
が、図中に白抜矢符にて示す如く、ハウジングＨのシリ
ンダ室内にて軸長方向に摺動する。更にこの摺動が、前
記ラック筒４外面のラック歯40，40…とセクタ歯車30と
の噛合部を介してクロスシャフト３の回動に変換され、
該クロスシャフト３に固着されたピットマンアーム６
が、図中に矢符にて示す如く揺動せしめられ、この揺動
が舵取機構に伝達されて舵取りが行われる。With the above configuration, when the steering wheel is operated for steering, the steering shaft 2 rotates around the axis together with the input shaft 5, and this rotation is the operation of the motion conversion mechanism 1 described later. Is transmitted to the rack tube 4 by the
However, as shown by a white arrow in the drawing, the slider slides in the axial direction in the cylinder chamber of the housing H. Further, this sliding is converted into rotation of the cross shaft 3 through a meshing portion between the rack teeth 40 on the outer surface of the rack cylinder 4 and the sector gear 30, and
Pitman arm 6 fixed to the cross shaft 3
Is swung as shown by the arrow in the figure, and this swing is transmitted to the steering mechanism to perform steering.
【００２１】なお図示の舵取り装置は、以上の如き舵取
り動作をパワーシリンダの発生力により補助する動力舵
取装置（パワーステアリング装置）として構成されてい
る。前記パワーシリンダは、前記ハウジングＨのシリン
ダ室をラック筒４の外周に巻着されたシール部材4aによ
り軸長方向に２分割し、該ラック筒４の両側に液密に封
止された一対の圧油室Ｓ1 ，Ｓ2 を形成してなる油圧シ
リンダであり、両圧油室Ｓ1 ，Ｓ2 間に生じる圧力差に
よって前記ラック筒４を押圧し、該ラック筒４の摺動に
応じて前述の如く行われる舵取りを補助する構成となっ
ている。The illustrated steering device is configured as a power steering device (power steering device) that assists the above-described steering operation with the generated force of the power cylinder. The power cylinder divides the cylinder chamber of the housing H into two in the axial direction by a sealing member 4a wound around the outer periphery of the rack cylinder 4, and a pair of liquid cylinders sealed on both sides of the rack cylinder 4 in a liquid-tight manner. a hydraulic cylinder obtained by forming the oil chamber S 1, S 2, presses the rack cylinder 4 by a pressure difference generated between both oil chamber S 1, S 2, according to the sliding of the rack tube 4 Thus, the steering is performed as described above.
【００２２】前記圧油室Ｓ1 ，Ｓ2 への送給油圧を制御
する油圧制御弁７は、前記バルブハウジングＨ1 の内部
における操舵軸２と入力軸５との連結部に構成されてい
る。操舵軸２は、スラスト軸受21により支持され、バル
ブハウジングＨ1 の内部に適長侵入させてある。バルブ
ハウジングＨ1 の内部に他側から侵入する前記入力軸５
は、図示の如く中空軸であり、該入力軸５と前記操舵軸
２とは、前者の中空部に内挿されたトーションバー70を
介して同軸的に連結され、舵取りのために舵輪の回動操
作がなされたとき、操舵軸２との間に、前記トーション
バー70の捩れを伴って相対角変位が生じるようになして
ある。A hydraulic control valve 7 for controlling the oil pressure supplied to the pressure oil chambers S 1 and S 2 is provided in a connection portion between the steering shaft 2 and the input shaft 5 inside the valve housing H 1 . . Steering shaft 2 is supported by the thrust bearing 21, they are allowed to appropriate length entering the inside of the valve housing H 1. The input shaft penetrates from the other side into the interior of the valve housing H 1 5
Is a hollow shaft as shown, the input shaft 5 and the steering shaft 2 are coaxially connected via a torsion bar 70 inserted in the former hollow portion, and the steering wheel is turned for steering. When a dynamic operation is performed, a relative angular displacement is generated between the steering shaft 2 and the torsion bar 70 with a twist.
【００２３】前記油圧制御弁７は、以上の如き相対角変
位を利用して圧油の給排動作を行うものであり、バルブ
ハウジングＨ1 の内部に支承されて操舵軸２の端部に連
結された円筒形のバルブボディー7aと、該バルブボディ
ー7aの内部に入力軸５の外周に一体的に形成されたバル
ブバルブスプール7bを遊嵌せしめ、両者の嵌合周上に前
記相対角変位に応じて絞り開度を変える複数の絞り部を
並設した公知の構成を有しており、図示しない油圧源か
らポンプポート7cを介して送給される圧油を、ラック筒
４両側の圧油室Ｓ1 ，Ｓ2 の一方に、前記相対角変位に
応じて選択的に振り分け、これに伴って他方の圧油室Ｓ
2 ，Ｓ1 から還流する油をタンクポート7dを経て、図示
しない油タンクに排出する動作をなす。[0023] The hydraulic control valve 7 is for performing supply and discharge operation of the pressure oil by utilizing the above-described relative angular displacement, connected to an end of the steering shaft 2 is supported in the interior of the valve housing H 1 A cylindrical valve body 7a and a valve valve spool 7b integrally formed on the outer periphery of the input shaft 5 inside the valve body 7a are loosely fitted, and the relative angular displacement is It has a well-known configuration in which a plurality of throttle portions that change the throttle opening in accordance with each other are arranged side by side. One of the chambers S 1 , S 2 is selectively distributed according to the relative angular displacement, and the other pressure oil chamber S
2, the oil flowing back from S 1 to through the tank port 7d, forms an operation for discharging the oil tank (not shown).
【００２４】ここで、バルブボディー7aとバルブスプー
ル7bとの相対角変位は、操舵軸２と入力軸５とを連結す
るトーションバー70の捩れによって生じ、この捩れは、
舵取りのために舵輪に加えられる操舵トルクによって生
じる。従って、油圧制御弁７の前述した給排動作により
圧油室Ｓ1 ，Ｓ2 には、前記操舵トルクの方向に、該操
舵トルクの大きさに対応する圧力差が発生し、この圧力
差によりラック筒４が押圧されて舵取りが補助される。Here, the relative angular displacement between the valve body 7a and the valve spool 7b is caused by the torsion of the torsion bar 70 connecting the steering shaft 2 and the input shaft 5, and this torsion is
Produced by the steering torque applied to the steering wheel for steering. Therefore, a pressure difference corresponding to the magnitude of the steering torque is generated in the pressure oil chambers S 1 and S 2 in the direction of the steering torque by the above-described supply / discharge operation of the hydraulic control valve 7. The rack cylinder 4 is pressed to assist steering.
【００２５】以上の動作をなす本発明に係る舵取装置の
特徴は、前記操舵軸２の回動を前記ラック筒４の摺動に
変換すべく、両者の間に構成された運動変換機構１の構
成にある。図２は、運動変換機構１の構成部分を図１と
直交する面内にて拡大して示す断面図、図３は、図２の
III−III 線による横断面図である。A feature of the steering device according to the present invention that performs the above operation is that a motion conversion mechanism 1 is provided between the steering shaft 2 and the rack cylinder 4 so as to convert the rotation of the steering shaft 2 into the sliding movement of the rack cylinder 4. Configuration. FIG. 2 is a cross-sectional view showing, in an enlarged manner, the components of the motion conversion mechanism 1 in a plane orthogonal to FIG. 1, and FIG.
FIG. 3 is a transverse sectional view taken along line III-III.
【００２６】運動変換機構１は、図１及び図２に示す如
く、操舵軸２の外周面に形成された係合溝10と、ラック
筒４に内嵌固定された３つの送りベアリングＲ1 〜Ｒ3
とを備えて構成されている。係合溝10は、図示の如く、
半円形の凹形断面を有し、操舵軸２の軸長方向に対して
所定角度傾斜する螺旋状の溝として形成されている。送
りベアリングＲ1 〜Ｒ3 は、前記操舵軸２の外径よりも
大なる内径を有し、外輪と内輪との間に両者に転接する
多数のボールを保持してなる玉軸受であり、夫々の内輪
の内周面には、操舵軸２外周の係合溝10の断面に対応す
る半円形の係合突起が周設されている。As shown in FIGS. 1 and 2, the motion conversion mechanism 1 has an engagement groove 10 formed on the outer peripheral surface of the steering shaft 2 and three feed bearings R 1 -R which are fitted and fixed in the rack cylinder 4. R 3
It is comprised including. The engagement groove 10 is, as shown,
It has a semicircular concave section and is formed as a spiral groove inclined at a predetermined angle with respect to the axial direction of the steering shaft 2. The feed bearings R 1 to R 3 are ball bearings having an inner diameter larger than the outer diameter of the steering shaft 2 and holding a number of balls rolling between the outer ring and the inner ring between the outer ring and the inner ring. A semicircular engagement protrusion corresponding to the cross section of the engagement groove 10 on the outer periphery of the steering shaft 2 is provided on the inner peripheral surface of the inner race.
【００２７】前記送りベアリングＲ1 〜Ｒ3 は、夫々の
軸心をラック筒４の軸心と略平行に保ち、この軸心と直
交する面内において各別の方向に偏心した状態に保持さ
れている。この偏心は、図２及び図３に示す如く、ラッ
ク筒４の長手方向両側に位置する２個の送りベアリング
Ｒ1 ，Ｒ3 が略同方向となり、同じく中央に位置する１
個の送りベアリングＲ2 が逆方向となるように、夫々略
等しい量だけ設定されており、各送りベアリングＲ1 〜
Ｒ3 は、ラック筒４の内側に挿通された操舵軸２に近づ
く周方向位置において、該操舵軸２外周の係合溝10に夫
々の内輪に設けた係合突起を介して係合させてある。The feed bearings R 1 to R 3 maintain their respective axes substantially parallel to the axis of the rack cylinder 4 and are held eccentric in different directions in a plane perpendicular to this axis. ing. As shown in FIGS. 2 and 3, the eccentricity is such that the two feed bearings R 1 , R 3 located on both sides in the longitudinal direction of the rack cylinder 4 are substantially in the same direction, and are located in the center similarly.
As pieces of the feed bearing R 2 are opposite directions, are set by approximately equal amounts, respectively, the feed bearing R 1 ~
R 3 is engaged with the engagement groove 10 on the outer periphery of the steering shaft 2 via engagement protrusions provided on each inner ring at a circumferential position approaching the steering shaft 2 inserted inside the rack cylinder 4. is there.
【００２８】操舵軸２に対する各送りベアリングＲ1 〜
Ｒ3 の係合位置ａ1 〜ａ3 は、軸方向の両側に位置する
２つの送りベアリングＲ1 ，Ｒ3 の係合位置ａ1 ，ａ3
と、中央に位置する１つの送りベアリングＲ2 の係合位
置ａ2 とが径方向に対向するように設定されている。Each feed bearing R 1 to steering shaft 2
Engagement position of R 3 a 1 ~a 3, the engaging position a 1 of the two feed located on both sides in the axial direction the bearing R 1, R 3, a 3
When is set so as to face the one of the feed bearing R 2 engaged position a 2 Toga径direction located at the center.
【００２９】なお図２においては、両側の係合位置
ａ1 ，ａ3 が周方向に一致し、中央の係合位置ａ2 に正
対するかのように図示されているが、実際には、両側の
送りベアリングＲ1 ，Ｒ3 の係合位置ａ1 ，ａ3 を周方
向にずらせて設定し、これらの中間部に正対するように
中央の係合位置ａ2 を設定して、操舵軸２外周の係合溝
10への各送りベアリングＲ1 〜Ｒ3 の押し付けを周方向
に異なる３点から行わせ、これらの送りベアリングＲ1
〜Ｒ3 が、ラック筒４の軸心上への操舵軸２の位置決め
作用をなすべく構成されている。In FIG. 2, the engagement positions a 1 and a 3 on both sides are illustrated as if they coincide with each other in the circumferential direction and face the center engagement position a 2 . The engagement positions a 1 , a 3 of the feed bearings R 1 , R 3 on both sides are set so as to be shifted in the circumferential direction, and the center engagement position a 2 is set so as to face the intermediate portion thereof, and the steering shaft is set. 2 Outer engagement groove
Was performed from three points pressed against different circumferential direction of each feed bearing R 1 to R 3 to 10, these feed bearing R 1
To R 3 is configured to form a positioning action of the steering shaft 2 to the axis of the rack tube 4.
【００３０】図１中には、各送りベアリングＲ1 〜Ｒ3
の係合位置ａ1 〜ａ3 を、図の正面側にあるものを○に
より、背面側にあるものを●により夫々示し、夫々の位
置関係を明らかにしてある。In FIG. 1, each feed bearing R 1 -R 3
The engagement position a 1 ~a 3 of, by ○ those on the front side of the figure, those on the back side shown respectively by ●, are revealed positional relationship between each.
【００３１】以上の如く構成された運動変換装置１にお
いて、操舵軸２が軸回りに回転した場合、該操舵軸２外
周の係合溝10に係合する送りベアリングＲ1 〜Ｒ3 が、
前記係合溝10との係合を保って転動し、この転動により
各送りベアリングＲ1 〜Ｒ3には、前記係合溝10の傾斜
の方向に沿った摩擦力が加わり、これらの送りベアリン
グＲ1 〜Ｒ3 を保持するラック筒４は、前記摩擦力の軸
方向分力により押圧されて、図１中に白抜矢符により示
す如く軸長方向に摺動することとなり、舵輪の操作に応
じた操舵軸２の回動がラック筒４の軸長方向の摺動に変
換される。When the steering shaft 2 rotates around the axis in the motion conversion device 1 configured as described above, the feed bearings R 1 to R 3 that engage with the engagement grooves 10 on the outer periphery of the steering shaft 2 include:
Rolls while maintaining the engagement with the engagement grooves 10, each feed bearing R 1 to R 3 by the rolling, joined by frictional force along the direction of inclination of the engaging groove 10, of The rack cylinder 4 holding the feed bearings R 1 to R 3 is pressed by the axial component of the frictional force, and slides in the axial direction as shown by the white arrow in FIG. The rotation of the steering shaft 2 in response to the operation is converted into sliding of the rack cylinder 4 in the axial direction.
【００３２】このような運動変換を高効率にて行わせる
には、ラック筒４に保持された３つの送りベアリングＲ
1 〜Ｒ3 と操舵軸２外周の係合溝10とが良好な係合状態
を保つ必要があり、このためには、ラック筒４の内部で
の送りベアリングＲ1 〜Ｒ3の位置決めが高精度になさ
れている必要がある。In order to perform such motion conversion with high efficiency, the three feed bearings R held by the rack cylinder 4 are required.
It is necessary to maintain a good engagement state between 1 to R 3 and the engagement groove 10 on the outer periphery of the steering shaft 2. For this purpose, the positioning of the feed bearings R 1 to R 3 inside the rack cylinder 4 needs to be high. It must be done with precision.
【００３３】図４は、ラック筒４への送りベアリングＲ
1 ，Ｒ2 の取り付け状態を示す説明図である。図中に円
筒形をなして略示されたラック筒４の端部には、同側の
送りベアリングＲ1 の取り付けのための装着孔41が形成
されている。この装着孔41は、送りベアリングＲ1 の外
径と略等しい内径を有する円孔であり、ラック筒４の同
側端面に開口を有し、ラック筒４の軸心から所定長偏心
した位置に該軸心と略平行な軸心を有して形成されてい
る。FIG. 4 shows a feed bearing R to the rack cylinder 4.
1 is an explanatory view showing a mounting state of R 2. The end of the rack tube 4 which is schematically indicated by a cylindrical shape in the drawing, mounting hole 41 for the feed attachment bearing R 1 ipsilateral are formed. The mounting hole 41 is a circular hole having a substantially equal inner diameter to the outer diameter of the feed bearing R 1, has an opening in the side end surface of the rack cylinder 4, at a position -axis sincerely predetermined length eccentric rack tube 4 It is formed having an axis substantially parallel to the axis.
【００３４】このような装着孔41に対し送りベアリング
Ｒ1 は、ラック筒４の一側から前記開口を経て圧入さ
れ、図１及び図２に示す如く、装着孔41の底面に一側を
突き当て、他側を装着孔41の内面に係着された止め輪44
に当接させて、軸方向への移動不可に拘束して取り付け
られている。また、ラック筒４の他側における送りベア
リングＲ3 の取り付けは、前記送りベアリングＲ1 と同
様に、ラック筒４の他側端部に前記装着孔41と同様に形
成された装着孔43（図２参照）に圧入され、止め輪44に
より抜け止めしてなされている。The feed bearing R 1 is press-fitted into the mounting hole 41 from one side of the rack cylinder 4 through the opening, and protrudes from the bottom of the mounting hole 41 as shown in FIGS. 1 and 2. A retaining ring 44 with the other side engaged with the inner surface of the mounting hole 41
, So that it cannot be moved in the axial direction. The mounting of the feed bearing R 3 in the other side of the rack tube 4, as well as the feed bearing R 1, rack cylinder 4 of the other end the mounting hole 41 and likewise formed mounting holes 43 (FIG. 2) and is stopped by a retaining ring 44.
【００３５】また、ラック筒４の中央部に保持される送
りベアリングＲ2 のための装着部42は、図４中に破線に
より示す如く、送りベアリングＲ2 の外形に対応する半
円形の底面を有し、また、送りベアリングＲ2 の側断面
形状に対応する矩形断面を有してラック筒４外面の該当
位置に形成された開口部に連通する凹所として形成され
ている。The mounting portion 42 for the feed bearing R 2 held at the center of the rack cylinder 4 has a semicircular bottom surface corresponding to the outer shape of the feed bearing R 2 as shown by a broken line in FIG. It has also been formed as a recess communicating with the opening formed in the corresponding position in the rack cylinder 4 the outer surface has a rectangular cross section corresponding to the side sectional shape of the feed bearing R 2.
【００３６】このような装着部42に対し送りベアリング
Ｒ2 は、ラック筒４外面の開口を経て押し込まれ、その
内奥側を装着部42の底面に突き当て、図１及び図２に示
す如く、装着部42の側面との当接により軸長方向の移動
を拘束して取り付けられている。The feed bearing R 2 is pushed into the mounting portion 42 through an opening in the outer surface of the rack cylinder 4, and the inner side of the feed bearing R 2 is brought into contact with the bottom surface of the mounting portion 42, as shown in FIGS. 1 and 2. The mounting portion 42 is attached while being restricted from moving in the axial direction by contact with the side surface of the mounting portion 42.
【００３７】前記図３には、中央の送りベアリングＲ2
が取り付けられる装着部42の断面形状が示されている。
図示の如く装着部42には、その半円形の底面の中央部に
開口を有し、ラック筒４の周壁を貫通するねじ孔45が形
成されており、このねじ孔45には、ラック筒４の外側か
ら調節ねじ46が螺合され、ラック筒４の内側へ突出する
調節ねじ46の先端は、装着部42に前述の如く装着された
送りベアリングＲ2 の外面に当接させてある。FIG. 3 shows a central feed bearing R 2.
The cross-sectional shape of the mounting portion 42 to which is attached is shown.
As shown in the drawing, the mounting portion 42 has an opening at the center of the semicircular bottom surface, and is formed with a screw hole 45 penetrating the peripheral wall of the rack cylinder 4. adjusting screw 46 from the outside of screwed, the tip of the adjusting screw 46 which projects into the interior of the rack tube 4, are brought into contact with the loaded outer surface of the feed bearing R 2 as described above to the mounting portion 42.
【００３８】ここで、両側の送りベアリングＲ1 ，Ｒ3
が装着される装着孔41，43は、ラック筒４の軸心と略平
行な軸心を有する円孔であり、例えば、ラック筒４を偏
心回転させた状態での旋盤加工により高精度に加工する
ことができる。同様に、中央の送りベアリングＲ2 が装
着される装着部42の底面は、ラック筒４の軸心と略平行
な軸心を有する半円形の孔であり、これらは、ラック筒
４を偏心回転させた状態での同様の旋盤加工により、前
記装着孔41又は43の開口部から精度良く加工することが
できる。Here, the feed bearings R 1 and R 3 on both sides are provided.
The mounting holes 41 and 43 in which are mounted are circular holes having an axis substantially parallel to the axis of the rack cylinder 4. For example, the holes 41 and 43 are processed with high precision by lathe processing in a state where the rack cylinder 4 is eccentrically rotated. can do. Similarly, the bottom surface of the mounting portion 42 of the center of the feed bearing R 2 is attached is a semi-circular hole having an axis substantially parallel to the axis of the rack cylinder 4, they rotate eccentrically rack cylinder 4 By performing the same lathe processing in the state in which the mounting is performed, it is possible to accurately perform processing from the opening of the mounting hole 41 or 43.
【００３９】従って、装着孔41，43に装着された送りベ
アリングＲ1 ，Ｒ3 、及び装着部42に装着された送りベ
アリングＲ2 は、前記ラック筒４の軸心に対する位置関
係を正しく保つことができ、該ラック筒４の内側に同軸
的に挿通された操舵軸２外周の係合溝10に確実に係合さ
せることができ、前述した運動変換を、良好に行わせる
ことができる。Therefore, the feed bearings R 1 , R 3 mounted in the mounting holes 41, 43 and the feed bearing R 2 mounted in the mounting portion 42 maintain the positional relationship with respect to the axis of the rack cylinder 4 correctly. Thus, it is possible to reliably engage with the engagement groove 10 on the outer periphery of the steering shaft 2 which is coaxially inserted into the inside of the rack cylinder 4, and the above-described motion conversion can be performed satisfactorily.
【００４０】更に、送りベアリングＲ1 〜Ｒ3 と係合溝
10の係合状態は、ラック筒４の外側から前記調節ねじ46
を螺進させ、装着部42内に装着された送りベアリングＲ
2 を押圧し、前記送りベアリングＲ1 ，Ｒ3 により他側
を支えられた操舵軸２に押し付けることにより強化する
ことが可能であり、前述した運動変換を一層確実に行わ
せることができる。Further, the feed bearings R 1 to R 3 and the engagement grooves
10 is engaged with the adjusting screw 46 from outside the rack cylinder 4.
And the feed bearing R mounted in the mounting portion 42
2 can be reinforced by pressing against the steering shaft 2 supported on the other side by the feed bearings R 1 and R 3 , and the above-described motion conversion can be performed more reliably.
【００４１】また前記送りベアリングＲ1 〜Ｒ3 は、外
輪と内輪との間に多数のボールを介在させてなる玉軸受
であり、前述した運動変換は、各ボールの転がり抵抗下
にて滑らかに行われ、ボールねじ機構と同等の高い変換
効率が得られる上、前記ボールの夫々は、外輪と内輪と
の間にて相互間の位置を変えることなく転動し、衝突す
る虞れがないから、前述した運動変換に伴って発生する
音が小さく静粛な動作が可能となり、運転者に違和感を
与える虞れがない。Each of the feed bearings R 1 to R 3 is a ball bearing having a number of balls interposed between an outer ring and an inner ring. The above-described motion conversion is performed smoothly under the rolling resistance of each ball. In this case, a high conversion efficiency equivalent to that of the ball screw mechanism is obtained, and each of the balls rolls without changing the mutual position between the outer ring and the inner ring, and there is no danger of collision. In addition, since the sound generated by the above-mentioned motion conversion is small and a quiet operation is possible, there is no possibility that the driver may feel uncomfortable.
【００４２】なお以上の実施の形態においては、３つの
送りベアリングＲ1 〜Ｒ3 を備える構成について述べた
が、本発明に係る舵取装置は、４つ以上の送りベアリン
グを備える構成とすることもできる。また、２つの送り
ベアリングを備える構成とすることもできるが、この場
合、係合溝10に対する送りベアリングの係合が、操舵軸
２に発生する各方向の撓みによって損なわれることか
ら、撓みを抑えるための付加的な構成が必要である。In the above embodiment, the configuration having three feed bearings R 1 to R 3 has been described. However, the steering device according to the present invention has a configuration having four or more feed bearings. Can also. In addition, a configuration having two feed bearings may be adopted. In this case, the engagement of the feed bearing with the engagement groove 10 is impaired by the bending in each direction generated on the steering shaft 2, so that the bending is suppressed. An additional configuration is required.
【００４３】また以上の実施の形態においては、両側の
送りベアリングＲ1 ，Ｒ3 を、ラック筒４の両端面に開
口する装着孔41，43内への軸方向の嵌め込みにより取り
付けてあるが、中央の送りベアリングＲ2 と同様の取り
付け態様を採用することもできる。In the above embodiment, the feed bearings R 1 , R 3 on both sides are mounted by fitting axially into the mounting holes 41, 43 opened on both end surfaces of the rack cylinder 4. it is also possible to employ the same mounting manner with the central feed bearing R 2.
【００４４】更に、以上の実施の形態においては、動力
舵取装置として構成されたピットマンアーム式の舵取装
置の構成について述べたが、本発明は、操舵補助用のパ
ワーシリンダを備えないピットマンアーム式の舵取装置
への適用も可能であることは言うまでもない。Further, in the above embodiments, the configuration of the pitman arm type steering device configured as a power steering device has been described. However, the present invention is directed to a pitman arm having no power cylinder for assisting steering. It is needless to say that the present invention can be applied to a steering device of the type.
【００４５】[0045]
【発明の効果】以上詳述した如く本発明の第１発明に係
る舵取装置においては、舵輪の操作に応じた操舵軸の回
動を、セクタ歯車に噛合するラック歯を外面に備える筒
形のラック部材の軸長方向の移動に変換する運動変換
を、ラック部材に内嵌保持された複数の送りベアリング
を操舵軸外周の螺旋形の係合溝に係合させ、係合溝に沿
って転動する複数の送りベアリングへの作用力の軸方向
分力によりラック部材を軸長方向に押圧して実現したか
ら、各送りベアリングにおける転がり抵抗の作用下にて
ボールねじ機構と同等の変換効率での運動変換を、簡素
な構成により、しかも静粛に行わせることが可能とな
る。As described above in detail, in the steering apparatus according to the first aspect of the present invention, the rotation of the steering shaft in accordance with the operation of the steering wheel is controlled by the cylindrical type having the outer surface provided with the rack teeth meshing with the sector gear. A plurality of feed bearings, which are internally fitted and held in the rack member, are engaged with a helical engagement groove on the outer periphery of the steering shaft, and the motion conversion for converting the movement of the rack member into movement in the axial direction of the rack member is performed. Achieved by pressing the rack member in the axial direction by the axial component of the force acting on the multiple feed bearings that roll, the conversion efficiency is equivalent to that of a ball screw mechanism under the action of rolling resistance in each feed bearing. The motion conversion can be performed quietly with a simple configuration.
【００４６】また第２発明に係る舵取装置においては、
ラック部材内部の複数の送りベアリングを、ラック部材
の軸心と略平行な軸心を有して偏心保持させたから、各
送りベアリングをラック部材の軸心に対して正しく位置
決めし、該ラック部材の内側に挿通された操舵軸外周の
係合溝に確実に係合させることができ、前述した運動変
換を高効率にて行わせることが可能となる。In the steering device according to the second invention,
Since the plurality of feed bearings inside the rack member are eccentrically held with an axis substantially parallel to the axis of the rack member, each feed bearing is correctly positioned with respect to the axis of the rack member, and It is possible to reliably engage with the engagement groove on the outer periphery of the steering shaft inserted inside, so that the above-described motion conversion can be performed with high efficiency.
【００４７】また第３発明に係る舵取装置においては、
ラック部材の外側から送りベアリングの偏心量を調節可
能としたから、この調節により一層確実な係合状態を得
て、高効率での運動変換を行わせることが可能となる。Further, in the steering apparatus according to the third invention,
Since the amount of eccentricity of the feed bearing can be adjusted from the outside of the rack member, it is possible to obtain a more reliable engagement state by this adjustment and to perform the motion conversion with high efficiency.
【００４８】更に第４発明に係る舵取装置においては、
ラック部材の周壁を貫通するねじ孔に螺合し、内側への
突出端を送りベアリングに当接させた調節ねじを偏心量
の調節手段として備えたから、各送りベアリングの偏心
調節による係合状態の適正化を、簡易な構成により確実
に行わせることができる等、本発明は優れた効果を奏す
る。Further, in the steering device according to the fourth invention,
An adjusting screw, which is screwed into a screw hole penetrating the peripheral wall of the rack member and has an inwardly projecting end abutting on the feed bearing, is provided as an eccentricity adjusting means. The present invention has an excellent effect such that the optimization can be surely performed with a simple configuration.
【図１】本発明に係る舵取り装置の要部の構成を示す側
断面図である。FIG. 1 is a side sectional view showing a configuration of a main part of a steering device according to the present invention.
【図２】運動変換機構の構成部分の拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged sectional view of a component of a motion conversion mechanism.
【図３】図２の III−III 線による横断面図である。FIG. 3 is a transverse sectional view taken along line III-III of FIG. 2;
【図４】ラック筒への送りベアリングの取り付け状態を
示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state where a feed bearing is attached to a rack cylinder.
１ 運動変換機構 ２ 操舵軸 ３ クロスシャフト ４ ラック筒 ６ ピットマンアーム 10 係合溝 46 調節ねじ Ｒ1 〜Ｒ3 送りベアリングDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motion conversion mechanism 2 Steering axis 3 Cross shaft 4 Rack cylinder 6 Pitman arm 10 Engagement groove 46 Adjusting screw R 1 to R 3 Feed bearing
Claims (4)
支持され、外面の一部にラック歯が形成された筒形のラ
ック部材と、該ラック部材の軸心部に挿通され、舵輪の
操作に応じて回動する操舵軸とを備え、該操舵軸の回動
を前記ラック部材の軸長方向の移動に変換して舵取りを
行わせる舵取装置において、 前記ラック部材に偏心保持され、夫々の内輪の内周面に
係合突起が周設された複数の送りベアリングと、 前記ラック部材への挿通部を含む前記操舵軸の外周面に
螺旋状をなして形成され、各送りベアリング内周の係合
突起に係合する係合溝とを備えることを特徴とする舵取
装置。1. A cylindrical rack member which is supported in a housing so as to be movable in an axial direction and has rack teeth formed on a part of an outer surface thereof, and is inserted through an axial center portion of the rack member to form a steering wheel. A steering shaft that rotates in response to an operation, wherein the steering device converts the rotation of the steering shaft into movement in the axial direction of the rack member to perform steering, and is eccentrically held by the rack member; A plurality of feed bearings having engagement projections provided on the inner peripheral surface of each inner ring; and a spiral shape formed on the outer peripheral surface of the steering shaft including an insertion portion to the rack member. A steering device comprising: an engagement groove that engages with a peripheral engagement protrusion.
と平行な軸心を有する請求項１記載の舵取装置。2. The steering device according to claim 1, wherein the feed bearing has an axis parallel to the rack member.
ック部材の外側からの操作により調節する調節手段を備
える請求項１又は請求項２記載の舵取装置。3. The steering device according to claim 1, further comprising an adjusting unit that adjusts an eccentric amount of the feed bearing by an operation from outside the rack member.
を半径方向に貫通するねじ孔に螺合し、前記ラック部材
の内側への突出部を前記送りベアリングに当接させた調
節ねじを備える請求項３記載の舵取装置。4. The adjusting means includes an adjusting screw which is screwed into a screw hole which penetrates a peripheral wall of the rack member in a radial direction, and which has an inwardly projecting portion of the rack member abutting on the feed bearing. The steering device according to claim 3.
Priority Applications (1)
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| JP2000307823A JP2002114161A (en) | 2000-10-06 | 2000-10-06 | Steering device |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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Family Applications (1)
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| JP2000307823A Pending JP2002114161A (en) | 2000-10-06 | 2000-10-06 | Steering device |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002114161A (en) |
-
2000
- 2000-10-06 JP JP2000307823A patent/JP2002114161A/en active Pending
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