JP2009029226A - Steering rack bar, and electric power steering device provided with this - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light weight steering rack bar ensuring required strength and a light weight electric power steering device provided with this. <P>SOLUTION: The rack bar 8 includes: a rack member 23 formed with a rack 7; and a rod member 24 in which the rack 7 is not formed. The rack member 23 and the rod member 24 are connected to each other so as to be aligned in a longitudinal direction X1. Regarding a direction Y1 perpendicular to a flat part 27, thickness T2 of the rod member 24 is made smaller than thickness T1 of the rack member 23. The rack member 23 and the rod member 24 are made to a predetermined shape and size respectively, and strength of the lowest limit required for the respective members 23, 24 is ensured by the respective members 23, 24. The shape and the size of the rack member 23 and the rod member 24 are made to the shape and the size of required lowest limit, thereby, the rack bar 8 is made to light weight while ensuring required strength. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、ステアリング用ラックバー及び電動パワーステアリング装置に関するものである。   The present invention relates to a steering rack bar and an electric power steering apparatus.

ステアリング用のラックバーとして、ラックが形成されたラック部材と、ラックが形成されていなロッド部材とが互いに連結されたラックバーが提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００６−４６４２３号公報 As a steering rack bar, a rack bar is proposed in which a rack member in which a rack is formed and a rod member in which a rack is not formed are connected to each other (see, for example, Patent Document 1).
JP 2006-46423 A

ところで、近年、自動車等の車両において燃費の向上が望まれている。すなわち、上記車両に用いられるステアリング用ラックバーにおいては、その重量を軽量にすることが望まれている。
しかしながら、例えば上記特許文献１記載のラックバーでは、設計の自由度の向上のためラック部材とロッド部材とが別々に設けられているが、ラックバー全体としての軽量化については十分な考慮がなされていない。 By the way, in recent years, improvement in fuel consumption is desired in vehicles such as automobiles. That is, it is desired to reduce the weight of the steering rack bar used in the vehicle.
However, for example, in the rack bar described in Patent Document 1, the rack member and the rod member are provided separately for improving the degree of freedom of design, but sufficient consideration is given to the weight reduction of the entire rack bar. Not.

この発明は、かかる背景のもとになされたものであり、必要な強度が確保された軽量のステアリング用ラックバー、および当該ステアリング用ラックバーを備える軽量の電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made based on such a background, and it is an object of the present invention to provide a lightweight steering rack bar having a required strength and a lightweight electric power steering apparatus including the steering rack bar. And

上記目的を達成するための本発明は、長手方向（Ｘ１）に延びるステアリング用ラックバーであって、ラック（７）が形成された第１の部材（２３）と、ラックが形成されていない第２の部材（２４，１２４）とを備え、上記第１の部材および第２の部材が上記長手方向に並んで互いに連結されており、ラックを形成するための平坦部（２７）とは直交する方向（Ｙ１）に関して、上記第２の部材の厚み（Ｔ２）は、上記第１の部材の厚み（Ｔ１）よりも小さくされていることを特徴とするステアリング用ラックバー（８）である。   To achieve the above object, the present invention provides a steering rack bar extending in the longitudinal direction (X1), the first member (23) having the rack (7) formed thereon, and the first member having no rack formed thereon. Two members (24, 124), wherein the first member and the second member are connected to each other side by side in the longitudinal direction, and are orthogonal to a flat portion (27) for forming a rack. In the direction (Y1), the steering rack bar (8) is characterized in that the thickness (T2) of the second member is smaller than the thickness (T1) of the first member.

本発明によれば、第１の部材および第２の部材のそれぞれの形状および大きさが、当該部材に必要とされる最低限の強度が確保される形状および大きさにされており、これによって、必要な強度が確保されつつラックバーが軽量化されている。
具体的には、第１の部材に比べて大きな力が入力されない第２の部材の所定方向（上記平坦部とは直交する方向）に関する厚みが、当該所定方向に関する第１の部材の厚みよりも小さくされており、これによって、第２の部材に必要とされる強度が確保されつつ第２の部材が軽量化されている。また、上記第１の部材の厚みは、第１の部材に必要とされる強度（例えばラックの歯面の強度）が確保される大きさにされている。これにより、必要な強度が確保されつつラックバーが軽量化されている。 According to the present invention, the shape and size of each of the first member and the second member are set to shapes and sizes that ensure the minimum strength required for the member. The rack bar is reduced in weight while ensuring the necessary strength.
Specifically, the thickness in the predetermined direction (direction orthogonal to the flat portion) of the second member to which a large force is not input compared to the first member is larger than the thickness of the first member in the predetermined direction. This reduces the weight of the second member while ensuring the strength required for the second member. Further, the thickness of the first member is set to a size that ensures the strength required for the first member (for example, the strength of the tooth surface of the rack). This reduces the weight of the rack bar while ensuring the necessary strength.

また、上記第１の部材および第２の部材が互いに異なる材料で形成されている場合がある。具体的には、各部材に必要とされる強度に応じた互いに異なる材料によって、第１の部材および第２の部材が形成されている場合がある。この場合、必要な強度を確保しつつラックバーをさらに軽量化することができる。例えば、第２の部材を第１の部材よりも軽量の材料で形成することで、ラックバーをさらに軽量化することができる。   The first member and the second member may be formed of different materials. Specifically, the first member and the second member may be formed of different materials depending on the strength required for each member. In this case, the rack bar can be further reduced in weight while ensuring the necessary strength. For example, the rack bar can be further reduced in weight by forming the second member with a material that is lighter than the first member.

また、上記第２の部材の断面は、十字形または星形をなしている場合がある。この場合、第２の部材に、ラックバーの回転方向と交差する平坦部が設けられるので、この平坦部を用いて、ラックバーの回転を容易に抑制することができる。したがって、ラックの歯面と、このラックに噛み合うピニオンの歯面との歯当り精度を向上させることができる。また、上記第２の部材を軽量化し、曲げに対して強くすることができる。   The cross section of the second member may have a cross shape or a star shape. In this case, since the flat part which cross | intersects the rotation direction of a rack bar is provided in a 2nd member, rotation of a rack bar can be easily suppressed using this flat part. Therefore, the tooth contact accuracy between the tooth surface of the rack and the tooth surface of the pinion meshing with the rack can be improved. Further, the second member can be reduced in weight and strong against bending.

また、上記目的を達成するための本発明は、操舵補助用の電動モータ（２１）によって回転駆動されるピニオン（６）と、このピニオンに噛み合うラックを有する請求項１ないし３の何れか１項に記載のステアリング用ラックバーと、を備える電動パワーステアリング装置（１，１ａ）である。
この発明によれば、軽量の電動パワーステアリング装置を得ることができる。 Further, the present invention for achieving the above object has a pinion (6) rotated by a steering assisting electric motor (21) and a rack meshing with the pinion. And an electric power steering device (1, 1a).
According to this invention, a lightweight electric power steering apparatus can be obtained.

なお、上記において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。   In the above description, the alphanumeric characters in parentheses represent reference numerals of corresponding components in the embodiments described later, but the scope of the claims is not limited by these reference numerals.

以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置１の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、電動パワーステアリング装置１は、操舵部材２に連結されたステアリングシャフト３と、中間軸４を介してステアリングシャフト３に連結されたピニオン軸５と、ピニオン軸５に形成されたピニオン６に噛み合うラック７を有し、車両の左右方向に長手となるラックバー８とを備えている。ピニオン軸５およびラックバー８により転舵機構としてのラックアンドピニオン機構が構成されている。 Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an electric power steering apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, an electric power steering apparatus 1 is formed on a steering shaft 3 connected to a steering member 2, a pinion shaft 5 connected to the steering shaft 3 via an intermediate shaft 4, and a pinion shaft 5. The rack 7 meshes with the pinion 6 and has a rack bar 8 that is long in the left-right direction of the vehicle. The pinion shaft 5 and the rack bar 8 constitute a rack and pinion mechanism as a steering mechanism.

ステアリングシャフト３は、操舵部材２に連なる入力軸９と、中間軸４に連なる出力軸１０とに分割されている。これら入力軸９および出力軸１０はトーションバー１１を介して同一軸線上で相対回転可能に連結されている。ステアリングシャフト３の周囲に配置されたトルクセンサ１２は、入力軸９および出力軸１０の相対回転変位量に基づいて、操舵部材２に入力された操舵トルクを検出するようになっている。また、トルクセンサ１２のトルク検出結果は、ＥＣＵ１３（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）に入力されるようになっている。   The steering shaft 3 is divided into an input shaft 9 connected to the steering member 2 and an output shaft 10 connected to the intermediate shaft 4. The input shaft 9 and the output shaft 10 are connected via a torsion bar 11 so as to be relatively rotatable on the same axis. A torque sensor 12 disposed around the steering shaft 3 detects the steering torque input to the steering member 2 based on the relative rotational displacement amount of the input shaft 9 and the output shaft 10. The torque detection result of the torque sensor 12 is input to an ECU 13 (Electronic Control Unit).

ラックバー８は、複数のブッシュ（第１のブッシュ１４、第２のブッシュ１５、第３のブッシュ１６）を介して、その長手方向Ｘ１に移動可能にハウジング１７に支持されている。第１のブッシュ１４、第２のブッシュ１５、第３のブッシュ１６はそれぞれ環状であり、ラックバー８とハウジング１７との間に介在している。長手方向Ｘ１に関するラックバー８の各端部はそれぞれハウジング１７から突出しており、当該各端部にはそれぞれタイロッド１８およびナックルアーム（図示せず）を介して転舵輪１９が連結されている。ラックバー８が長手方向Ｘ１に移動させられることで、転舵輪１９が転舵されるようになっている。ラックバー８に形成されたラック７は、例えば複数の斜歯２０により構成されている。   The rack bar 8 is supported by the housing 17 so as to be movable in the longitudinal direction X1 via a plurality of bushes (first bush 14, second bush 15, third bush 16). Each of the first bush 14, the second bush 15, and the third bush 16 is annular, and is interposed between the rack bar 8 and the housing 17. Each end of the rack bar 8 in the longitudinal direction X1 protrudes from the housing 17, and a steered wheel 19 is connected to each end via a tie rod 18 and a knuckle arm (not shown). The steered wheel 19 is steered by moving the rack bar 8 in the longitudinal direction X1. The rack 7 formed on the rack bar 8 is composed of, for example, a plurality of inclined teeth 20.

運転者が操舵部材２を操作することによりステアリングシャフト３が回転する。そして、ステアリングシャフト３の回転は、ピニオン６およびラック７を介してラックバー８の長手方向Ｘ１への移動に変換される。これにより、転舵輪１９が転舵される。
またこのとき、トルクセンサ１２は、入力軸９および出力軸１０間の相対回転変位量に基づいて操舵部材２に与えられた操舵トルクを検出する。そして、トルクセンサ１２によるトルク検出結果は、ＥＣＵ１３に入力される。ＥＣＵ１３は、当該トルク検出結果や図示しない車速センサから与えられた車速等に基づいて、操舵補助用の電動モータ２１を駆動制御する。これにより、電動モータ２１の出力が減速機構２２を介してステアリングシャフト３に伝達され、運転者の操舵が補助される。 When the driver operates the steering member 2, the steering shaft 3 rotates. Then, the rotation of the steering shaft 3 is converted into the movement of the rack bar 8 in the longitudinal direction X1 via the pinion 6 and the rack 7. Thereby, the steered wheel 19 is steered.
At this time, the torque sensor 12 detects the steering torque applied to the steering member 2 based on the relative rotational displacement amount between the input shaft 9 and the output shaft 10. The torque detection result by the torque sensor 12 is input to the ECU 13. The ECU 13 drives and controls the steering assist electric motor 21 based on the torque detection result, a vehicle speed given from a vehicle speed sensor (not shown), and the like. As a result, the output of the electric motor 21 is transmitted to the steering shaft 3 via the speed reduction mechanism 22 to assist the driver's steering.

図２は、電動パワーステアリング装置１の要部を図解的に示す断面図である。また、図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う電動パワーステアリング装置１の図解的な断面図である。
図２を参照して、ラックバー８は、ラック７が形成された第１の部材としてのラック部材２３と、ラック７が形成されていない第２の部材としてのロッド部材２４とに分割されている。ラック部材２３およびロッド部材２４は、それぞれ長手方向Ｘ１に長手となる棒状の部材である。ラック部材２３およびロッド部材２４は、長手方向Ｘ１に並んで互いに連結されている。 FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a main part of the electric power steering apparatus 1. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the electric power steering apparatus 1 taken along the line III-III in FIG.
Referring to FIG. 2, the rack bar 8 is divided into a rack member 23 as a first member on which the rack 7 is formed and a rod member 24 as a second member on which the rack 7 is not formed. Yes. Each of the rack member 23 and the rod member 24 is a rod-like member that is long in the longitudinal direction X1. The rack member 23 and the rod member 24 are connected to each other along the longitudinal direction X1.

具体的には、長手方向Ｘ１に関するロッド部材２４の一端部（図２では左端部）がラック部材２３に形成された嵌合孔２５に嵌合しており、固定ボルト２６によってラック部材２３とロッド部材２４とが互いに固定されている。なお、ラック部材２３とロッド部材２４との連結方法については、固定ボルト２６による締結に限らず、圧入等のその他の方法を用いることができる。   Specifically, one end portion (left end portion in FIG. 2) of the rod member 24 in the longitudinal direction X1 is fitted in a fitting hole 25 formed in the rack member 23, and the rack member 23 and the rod are fixed by a fixing bolt 26. The member 24 is fixed to each other. In addition, about the connection method of the rack member 23 and the rod member 24, not only the fastening by the fixing bolt 26 but other methods, such as press-fit, can be used.

図示はしないが、長手方向Ｘ１に直交する方向に関するラック部材２３の基本断面は、例えば円形である。ラック部材２３の外周面の一部には、平坦部２７が形成されている。上記ラック７はこの平坦部２７に形成されている。平坦部２７は、長手方向Ｘ１と平行になっている。平坦部２７は、所定の幅（長手方向Ｘ１に直交し当該平坦部２７に平行な方向の長さ）を有している。   Although not shown, the basic cross section of the rack member 23 in the direction orthogonal to the longitudinal direction X1 is, for example, a circle. A flat portion 27 is formed on a part of the outer peripheral surface of the rack member 23. The rack 7 is formed on the flat portion 27. The flat part 27 is parallel to the longitudinal direction X1. The flat portion 27 has a predetermined width (length in a direction perpendicular to the longitudinal direction X1 and parallel to the flat portion 27).

ラック７の複数の斜歯２０は、長手方向Ｘ１に並んでいる。各斜歯２０は、平坦部２７の幅方向の一端から他端に向かって延びている（図１参照）。平坦部２７の幅と各斜歯２０の歯幅は対応している。すなわち、平坦部２７の幅を長くすることで、各斜歯２０の歯幅を長くできるようになっている。平坦部２７の幅は、各斜歯２０に必要とされる歯面強度に基づいて所定の長さに設定されている。平坦部２７の幅を上記所定の長さに設定することで、少なくともピニオン６およびラック７間で力を伝達するのに必要な最低限の歯面強度が各斜歯２０に確保されている。   The plurality of inclined teeth 20 of the rack 7 are arranged in the longitudinal direction X1. Each inclined tooth 20 extends from one end in the width direction of the flat portion 27 toward the other end (see FIG. 1). The width of the flat portion 27 corresponds to the tooth width of each inclined tooth 20. That is, by increasing the width of the flat portion 27, the tooth width of each inclined tooth 20 can be increased. The width of the flat portion 27 is set to a predetermined length based on the tooth surface strength required for each inclined tooth 20. By setting the width of the flat portion 27 to the predetermined length, each inclined tooth 20 has a minimum tooth surface strength necessary for transmitting a force between at least the pinion 6 and the rack 7.

また、ラック部材２３の背面２８は、平坦部２７と平行な平坦面にされている。図３に示すように、ラック部材２３の背面２８は、所定の幅Ｗ１（長手方向Ｘ１に直交し当該背面２８に平行な方向の長さ）を有している。
また、ラック部材２３は、平坦部２７とは直交する方向Ｙ１（図２の上下方向）に関して、厚みＴ１を有している。この厚みＴ１は、所定の大きさに設定されている。ラック部材２３の厚みＴ１を上記所定の大きさに設定することで、少なくともピニオン６から受ける曲げ応力等に耐えうる最低限の剛性がラック部材２３に確保されている。これにより、ピニオン６から受ける曲げ応力等によってラック部材２３が上記直交する方向Ｙ１に曲がることが防止されている。ラック部材２３は、棒状の素材を塑性加工や機械加工等によって所定の形状に成形する成形工程や、焼入れ、焼鈍し等を含む熱処理工程等を経て形成されている。 The back surface 28 of the rack member 23 is a flat surface parallel to the flat portion 27. As shown in FIG. 3, the back surface 28 of the rack member 23 has a predetermined width W <b> 1 (length in a direction perpendicular to the longitudinal direction X <b> 1 and parallel to the back surface 28).
Further, the rack member 23 has a thickness T1 with respect to a direction Y1 (vertical direction in FIG. 2) perpendicular to the flat portion 27. This thickness T1 is set to a predetermined size. By setting the thickness T1 of the rack member 23 to the predetermined size, the rack member 23 has a minimum rigidity capable of withstanding at least bending stress received from the pinion 6 and the like. This prevents the rack member 23 from being bent in the orthogonal direction Y1 due to bending stress received from the pinion 6 or the like. The rack member 23 is formed through a forming process for forming a rod-shaped material into a predetermined shape by plastic working or machining, a heat treatment process including quenching, annealing, and the like.

一方、ロッド部材２４は、ラック部材２３よりも細くされている。具体的には、上記平坦部２７とは直交する方向Ｙ１に関するロッド部材２４の厚みＴ２は、ラック部材２３の厚みＴ１よりも小さくされている。また、長手方向Ｘ１に直交する方向に関するロッド部材２４の断面は例えば円形である。ロッド部材２４の外径は、ラック部材２３の外径よりも小さくされている。ロッド部材２４の外径（本実施形態では厚みＴ２と大きさが等しい）は、当該ロッド部材２４に加わる外力（例えば路面からの反力等）によって当該ロッド部材２４に曲がり等の変形が生じない所定の大きさに設定されている。ロッド部材２４の外径を上記所定の大きさに設定することで、少なくとも上記外力に耐えうる最低限の剛性がロッド部材２４に確保されている。ロッド部材２４は、ラック部材２３とは異なる材料によって形成されている。   On the other hand, the rod member 24 is thinner than the rack member 23. Specifically, the thickness T2 of the rod member 24 in the direction Y1 perpendicular to the flat portion 27 is smaller than the thickness T1 of the rack member 23. Moreover, the cross section of the rod member 24 regarding the direction orthogonal to the longitudinal direction X1 is circular, for example. The outer diameter of the rod member 24 is smaller than the outer diameter of the rack member 23. The outer diameter of the rod member 24 (which is equal to the thickness T2 in this embodiment) is such that the rod member 24 is not bent or deformed by an external force applied to the rod member 24 (for example, a reaction force from the road surface). It is set to a predetermined size. By setting the outer diameter of the rod member 24 to the predetermined size, the rod member 24 has a minimum rigidity that can withstand at least the external force. The rod member 24 is formed of a material different from that of the rack member 23.

ラック部材２３およびロッド部材２４の形状および大きさは、それぞれ、各部材２３，２４に必要とされる最低限の強度が当該各部材２３，２４に確保される最適な形状および大きさに設定されている。
なお、本実施形態では、ロッド部材２４が中実の丸棒である場合について説明しているが、ロッド部材２４は、中空の棒であってもよいし、その一部が中空にされたものであってもよい。ロッド部材２４が何れの形状を採る場合であっても、ロッド部材２４には、上記外力に耐えうる最低限の剛性が少なくとも確保されている。 The shape and size of the rack member 23 and the rod member 24 are set to optimum shapes and sizes that ensure the minimum strength required for the members 23 and 24, respectively. ing.
In the present embodiment, the rod member 24 is described as a solid round bar. However, the rod member 24 may be a hollow rod or a part of which is hollow. It may be. Regardless of the shape of the rod member 24, the rod member 24 has at least a minimum rigidity that can withstand the external force.

図１および図２を参照して、第１のブッシュ１４は、長手方向Ｘ１に関するロッド部材２４の他端部（図１および図２においては、右端部）とハウジング１７との間に介在している。第１のブッシュ１４は、ロッド部材２４の上記他端部を長手方向Ｘ１に移動可能に支持している。第１のブッシュ１４の内周面は、例えば円形である。第１のブッシュ１４の内径は、ロッド部材２４の外径とほぼ等しくされている。   Referring to FIGS. 1 and 2, the first bush 14 is interposed between the other end portion (the right end portion in FIGS. 1 and 2) of the rod member 24 in the longitudinal direction X <b> 1 and the housing 17. Yes. The first bush 14 supports the other end of the rod member 24 so as to be movable in the longitudinal direction X1. The inner peripheral surface of the first bush 14 is circular, for example. The inner diameter of the first bush 14 is substantially equal to the outer diameter of the rod member 24.

また、第２のブッシュ１５および第３のブッシュ１６は、それぞれ、ラック部材２３の長手方向中間部とハウジング１７との間に介在している。第２のブッシュ１５および第３のブッシュ１６は、それぞれ、ラック部材２３の長手方向中間部を長手方向Ｘ１に移動可能に支持している。第２のブッシュ１５の内周面および第３のブッシュ１６の内周面は、それぞれ例えば概ね円形である。第２のブッシュ１５の内径および第３のブッシュ１６の内径は、それぞれラック部材２３の外径とほぼ等しくされている。   Further, the second bush 15 and the third bush 16 are respectively interposed between the longitudinal intermediate portion of the rack member 23 and the housing 17. Each of the second bush 15 and the third bush 16 supports the intermediate portion in the longitudinal direction of the rack member 23 so as to be movable in the longitudinal direction X1. The inner peripheral surface of the second bush 15 and the inner peripheral surface of the third bush 16 are each generally circular, for example. The inner diameter of the second bush 15 and the inner diameter of the third bush 16 are substantially equal to the outer diameter of the rack member 23, respectively.

第２のブッシュ１５および第３のブッシュ１６は、長手方向Ｘ１に関して、ピニオン６を挟んだ両側に配置されている。また、長手方向Ｘ１に関して、ピニオン６から第２のブッシュ１５までの距離と、ピニオン６から第３のブッシュ１６までの距離とは、互いに等しくされている。第２のブッシュ１５および第３のブッシュ１６はピニオン６の近傍に配置されている。   The second bush 15 and the third bush 16 are arranged on both sides of the pinion 6 with respect to the longitudinal direction X1. Further, with respect to the longitudinal direction X1, the distance from the pinion 6 to the second bush 15 and the distance from the pinion 6 to the third bush 16 are equal to each other. The second bush 15 and the third bush 16 are arranged in the vicinity of the pinion 6.

ラック部材２３が第２のブッシュ１５および第３のブッシュ１６によって支持された状態で、ラック７とピニオン６との噛み合い部には、適切なバックラッシが確保されている。また、上記３つのブッシュ（第１のブッシュ１４、第２のブッシュ１５および第３のブッシュ１６）によってラックバー８を支持することで、負荷によるラックバー８の変形が小さく抑えられ、ラック７の歯面とピニオン６の歯面との歯当り精度が向上されている。   In a state where the rack member 23 is supported by the second bush 15 and the third bush 16, an appropriate backlash is secured at the meshing portion between the rack 7 and the pinion 6. Further, the rack bar 8 is supported by the three bushes (the first bush 14, the second bush 15, and the third bush 16), so that deformation of the rack bar 8 due to a load can be suppressed to be small, and the rack 7 The contact accuracy between the tooth surface and the tooth surface of the pinion 6 is improved.

すなわち、通例、ラックバーは、いわゆるサポートヨーク（ラックバーを挟んだピニオンの反対側に配置され当該ラックバーをピニオンに押し付けるもの）と、ブッシュ（本実施形態における第１のブッシュ１４に相当）とによって２点で支持されているため、負荷によるラックバーの変形が大きく、そのため、ラックの歯面とピニオンの歯面との歯当り精度の管理が困難であり、歯面の強度が高くなかった。   In other words, the rack bar is typically a so-called support yoke (which is disposed on the opposite side of the pinion across the rack bar and presses the rack bar against the pinion) and a bush (corresponding to the first bush 14 in the present embodiment). The rack bar is greatly deformed by the load because it is supported at two points. Therefore, it is difficult to manage the contact accuracy between the rack tooth surface and the pinion tooth surface, and the tooth surface strength is not high. .

一方、本実施形態では、ラックバー８が、上記３つのブッシュ１４〜１６によって３点で支持されているので、負荷によるラックバー８の変形が小さく抑えられ、ラック７の歯面とピニオン６の歯面との歯当り精度が向上されている。また、歯当り精度が向上される結果、ラック７およびピニオン６の歯面強度が向上されている。
図２および図３を参照して、ラック部材２３の背面２８側には、ローラ２９が設けられている。図３に示すように、ローラ２９は、一対の端部３０，３０と、この一対の端部３０，３０の間に配置された円柱状のローラ部３１とを含む。一対の端部３０，３０およびローラ部３１は同軸的に配置されている。ローラ２９は、その中心軸線が背面２８の幅方向Ｚ１と平行になるように配置されている。ローラ２９は、ラック部材２３を挟んでピニオン６に対向している。ローラ２９は、一対の端部３０，３０をそれぞれ支持する一対の軸受３２，３２を介してハウジング１７に回転可能に支持されている。 On the other hand, in the present embodiment, the rack bar 8 is supported at three points by the three bushes 14 to 16, so that deformation of the rack bar 8 due to the load is suppressed to be small, and the tooth surface of the rack 7 and the pinion 6 The contact accuracy with the tooth surface is improved. Further, as a result of improving the tooth contact accuracy, the tooth surface strength of the rack 7 and the pinion 6 is improved.
With reference to FIGS. 2 and 3, a roller 29 is provided on the back surface 28 side of the rack member 23. As shown in FIG. 3, the roller 29 includes a pair of end portions 30, 30 and a columnar roller portion 31 disposed between the pair of end portions 30, 30. The pair of end portions 30 and 30 and the roller portion 31 are arranged coaxially. The roller 29 is disposed such that its central axis is parallel to the width direction Z1 of the back surface 28. The roller 29 faces the pinion 6 with the rack member 23 interposed therebetween. The roller 29 is rotatably supported by the housing 17 via a pair of bearings 32 and 32 that respectively support a pair of end portions 30 and 30.

ローラ部３１の外周面は、背面２８に当接している。また、ローラ部３１の軸方向長さは例えば背面２８の幅Ｗ１より長くされている。ローラ部３１の外周面は、幅方向Ｚ１に関する背面２８の一端２８ａから他端２８ｂに亘って、当該背面２８に当接している。ラックバー８が長手方向Ｘ１に移動するとき、ローラ２９はラック部材２３の背面２８に当接しながら回転するようになっている。すなわち、ラックバー８が長手方向Ｘ１に移動している間、ローラ部３１の外周面は、背面２８に転がり接触している。ローラ部３１の外周面とラック部材２３の背面２８とを転がり接触させることで、ラックバー８が長手方向Ｘ１にスムーズに移動できるようになっている。   The outer peripheral surface of the roller portion 31 is in contact with the back surface 28. Moreover, the axial direction length of the roller part 31 is made longer than the width W1 of the back surface 28, for example. The outer peripheral surface of the roller portion 31 is in contact with the back surface 28 from one end 28a to the other end 28b of the back surface 28 in the width direction Z1. When the rack bar 8 moves in the longitudinal direction X <b> 1, the roller 29 rotates while contacting the back surface 28 of the rack member 23. That is, while the rack bar 8 is moving in the longitudinal direction X <b> 1, the outer peripheral surface of the roller portion 31 is in rolling contact with the back surface 28. By bringing the outer peripheral surface of the roller portion 31 and the back surface 28 of the rack member 23 into rolling contact, the rack bar 8 can move smoothly in the longitudinal direction X1.

また、平坦面である背面２８にローラ部３１の外周面を当接させることで、ラックバー８の捩れが防止されている。すなわち、本実施形態のようにラック７が複数の斜歯２０によって構成されている場合、ピニオン６からラックバー８に伝達される力の一部が、ラックバー８をその中心軸線の回りに回転させる力として作用してしまう。この場合、ラックバー８が捩れて、ピニオン６およびラック７の互いの歯同士が片当りとなってしまうことがある。   Further, the rack bar 8 is prevented from being twisted by bringing the outer peripheral surface of the roller portion 31 into contact with the back surface 28 which is a flat surface. That is, when the rack 7 is configured by a plurality of inclined teeth 20 as in the present embodiment, a part of the force transmitted from the pinion 6 to the rack bar 8 rotates the rack bar 8 around its central axis. It acts as a force to make. In this case, the rack bar 8 may be twisted and the teeth of the pinion 6 and the rack 7 may come into contact with each other.

一方、本実施形態では、背面２８が平坦面にされ、さらに、この背面２８にローラ部３１の外周面が当接しているので、ローラ２９がラックバー８の捩れを防止するように働く。すなわち、平坦面である背面２８とローラ部３１の外周面とによって、ラックバー８の回転を規制する回転規制機構が構成されている。これにより、ピニオン６およびラック７の互いの歯同士の片当りが防止され、互いの歯同士の歯当たり精度が向上されている。また、本実施形態では、背面２８の一端２８ａから他端２８ｂに亘って、ローラ部３１の外周面が当該背面２８に当接しているので、ラックバー８の捩れが確実に防止されている。   On the other hand, in the present embodiment, the back surface 28 is a flat surface, and the outer peripheral surface of the roller portion 31 is in contact with the back surface 28, so that the roller 29 works to prevent the rack bar 8 from being twisted. That is, a rotation regulating mechanism that regulates the rotation of the rack bar 8 is configured by the back surface 28 that is a flat surface and the outer circumferential surface of the roller portion 31. As a result, the contact between the teeth of the pinion 6 and the rack 7 is prevented, and the contact accuracy between the teeth is improved. In the present embodiment, since the outer peripheral surface of the roller portion 31 is in contact with the back surface 28 from one end 28a to the other end 28b of the back surface 28, the rack bar 8 is reliably prevented from being twisted.

以上のように本実施形態では、ラックバー８を複数の部材（ラック部材２３およびロッド部材２４）によって構成し、さらに、各部材２３，２４に必要とされる最低限の強度を当該各部材２３，２４に確保することによって、必要な強度が確保されつつラックバー８が軽量化されている。すなわち、ロッド部材２４にはラック部材２３と比べて高い剛性が必要とされないので、ロッド部材２４の外径をラック部材２３よりも細くしロッド部材２４を軽量化することができる。   As described above, in the present embodiment, the rack bar 8 is configured by a plurality of members (the rack member 23 and the rod member 24), and the minimum strength required for each member 23, 24 is further reduced to each member 23. , 24, the rack bar 8 is reduced in weight while ensuring the necessary strength. That is, since the rod member 24 does not require higher rigidity than the rack member 23, the rod member 24 can be made lighter in outer diameter than the rack member 23 and the rod member 24 can be reduced in weight.

一方、ラック部材２３には比較的大きな力が入力されるので、比較的高い剛性をラック部材２３に確保する必要がある。具体的には、平坦部２７の幅を所定の長さに設定することで、ピニオン６およびラック７間で力を伝達するのに必要な最低限の歯面強度が各斜歯２０に確保され、ラック部材２３の厚みＴ１を所定の大きさに設定することで、ピニオン６から受ける曲げ応力等に耐えうる最低限の剛性がラック部材２３に確保されている。   On the other hand, since a relatively large force is input to the rack member 23, it is necessary to ensure a relatively high rigidity in the rack member 23. Specifically, by setting the width of the flat portion 27 to a predetermined length, the minimum tooth surface strength necessary for transmitting the force between the pinion 6 and the rack 7 is ensured for each inclined tooth 20. By setting the thickness T1 of the rack member 23 to a predetermined size, the rack member 23 has a minimum rigidity that can withstand bending stress received from the pinion 6 and the like.

また、本実施形態では、上記複数の部材２３，２４によってラックバー８を構成することで、ラックバー８の寸法精度が向上されている。すなわち、ラック部材およびロッド部材が単一の部材で一体に形成された従来のラックバーでは、その長手方向の長さが大きいので、例えば熱処理によって生じる撓みが大きくなってしまう。一方、本実施形態では、ラック部材２３およびロッド部材２４よってラックバー８が構成されているので、ラック部材２３およびロッド部材２４を別々に熱処理することができる。したがって、熱処理におけるラックバー８全体としての撓みを抑えることができ、その結果、ラックバー８の寸法精度が向上される。   In the present embodiment, the rack bar 8 is configured by the plurality of members 23 and 24, so that the dimensional accuracy of the rack bar 8 is improved. That is, in the conventional rack bar in which the rack member and the rod member are integrally formed of a single member, the length in the longitudinal direction is large, so that, for example, the bending caused by the heat treatment becomes large. On the other hand, in this embodiment, since the rack bar 8 is constituted by the rack member 23 and the rod member 24, the rack member 23 and the rod member 24 can be heat-treated separately. Therefore, the deflection of the rack bar 8 as a whole during heat treatment can be suppressed, and as a result, the dimensional accuracy of the rack bar 8 is improved.

図４は、本発明の他の実施形態に係る電動パワーステアリング装置１ａの要部を図解的に示す断面図である。図５は、図４におけるＶ−Ｖ線に沿う電動パワーステアリング装置１ａの図解的な断面図である。この図４および図５において、上述の図１〜図３に示された各部と同等の構成部分については、図１〜図３と同一の参照符号を付してその説明を省略する。   FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a main part of an electric power steering apparatus 1a according to another embodiment of the present invention. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the electric power steering apparatus 1a taken along line VV in FIG. 4 and 5, the same components as those shown in FIGS. 1 to 3 described above are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 3, and the description thereof is omitted.

図４および図５を参照して、この図４および図５に示す実施形態が、図１〜図３に示す実施形態と主に相違するのは、ロッド部材１２４の断面形状が十字形にされていることにある。以下、具体的に説明する。
ロッド部材１２４は、図５に示すように、中心部３３と、中心部３３からその外方に向かって延設された複数の延設部３４（本実施形態では４つの延設部３４）とによって構成されている。各延設部３４は断面矩形である。各延設部３４は、ラックバー８の回転方向と交差する平坦部としての一対の側面３５，３５を有している。 Referring to FIGS. 4 and 5, the embodiment shown in FIGS. 4 and 5 is mainly different from the embodiment shown in FIGS. 1 to 3 in that the cross-sectional shape of the rod member 124 is a cross. There is in being. This will be specifically described below.
As shown in FIG. 5, the rod member 124 includes a central portion 33 and a plurality of extending portions 34 (four extending portions 34 in the present embodiment) extending outward from the central portion 33. It is constituted by. Each extending portion 34 has a rectangular cross section. Each extending portion 34 has a pair of side surfaces 35, 35 as flat portions intersecting with the rotation direction of the rack bar 8.

また、ハウジング１７の一部１７ａの断面形状と第１のブッシュ１１４の断面形状とは、それぞれ、ロッド部材１２４の断面形状に対応する形状にされている。すなわち、上記ハウジング１７の一部１７ａは、図５に示すように、ロッド部材１２４の外周に沿って当該ロッド部材１２４を取り囲んでいる。上記ハウジング１７の一部１７ａは、各延設部３４を取り囲む複数の取り囲み部３６（本実施形態では４つの取り囲み部３６）を含む。上記ハウジング１７の一部１７ａの内周および外周は、それぞれ、ロッド部材１２４の外周と概ね相似な断面十字形をなしている。   Further, the cross-sectional shape of the part 17 a of the housing 17 and the cross-sectional shape of the first bush 114 are respectively shapes corresponding to the cross-sectional shape of the rod member 124. That is, the part 17a of the housing 17 surrounds the rod member 124 along the outer periphery of the rod member 124 as shown in FIG. The part 17a of the housing 17 includes a plurality of surrounding portions 36 (four surrounding portions 36 in the present embodiment) surrounding each extending portion 34. The inner periphery and the outer periphery of the portion 17a of the housing 17 have cross-sections that are substantially similar to the outer periphery of the rod member 124, respectively.

また、第１のブッシュ１１４は、ロッド部材１２４と上記ハウジング１７の一部１７ａとの間に介在している。第１のブッシュ１１４の内周および外周は、それぞれ、ロッド部材１２４の外周および上記ハウジング１７の一部１７ａの内周と概ね相似な断面十字形にされている。第１のブッシュ１１４の内周面は、各延設部３４の各側面３５，３５にそれぞれ対向する複数の対向面３７を含む。   Further, the first bush 114 is interposed between the rod member 124 and a part 17 a of the housing 17. The inner periphery and the outer periphery of the first bush 114 have cross-sections that are substantially similar to the outer periphery of the rod member 124 and the inner periphery of the portion 17a of the housing 17, respectively. The inner peripheral surface of the first bush 114 includes a plurality of facing surfaces 37 that face the side surfaces 35, 35 of the extending portions 34.

本実施形態では、ロッド部材１２４の断面を十字形にすることで、その中心軸線の回りのラックバー８の回転が規制されている。すなわち、ラックバー８にその中心軸線回りの回転力が加わると、各延設部３４の一対の側面３５，３５の一方が、当該側面３５に対向する対向面３７に当接し、ラックバー８の回転が規制される。つまり、対向面３７が回転規制部として機能することで、ラックバー８の回転が規制される。ラックバー８の回転を規制することで、ピニオン６およびラック７の互いの歯同士の片当りが防止され、互いの歯同士の歯当たり精度が向上されている。   In the present embodiment, the cross-section of the rod member 124 is a cross shape, so that the rotation of the rack bar 8 around the central axis is restricted. That is, when a rotational force around the central axis is applied to the rack bar 8, one of the pair of side surfaces 35, 35 of each extending portion 34 comes into contact with the opposing surface 37 facing the side surface 35, and the rack bar 8 Rotation is regulated. That is, the rotation of the rack bar 8 is restricted by the facing surface 37 functioning as a rotation restricting portion. By restricting the rotation of the rack bar 8, contact between the teeth of the pinion 6 and the rack 7 is prevented, and the contact accuracy between the teeth is improved.

また、本実施形態では、ロッド部材１２４の断面を十字形にすることで、ロッド部材１２４が軽量化されている。すなわち、断面が十字形であるロッド部材１２４は、当該ロッド部材１２４の最大径と同じ外径を有する断面円形のロッド部材（図５においてその外周形状を二点鎖線で示す）に比べて、断面積が小さくなっている。したがって、当該ロッド部材１２４は、断面積が小さい分だけ、上記断面円形のロッド部材よりも軽量化されている。また、ロッド部材１２４は、断面が十字形にされることで、曲げ剛性が向上されている。したがって、一定の曲げ剛性を確保しつつロッド部材１２４の最大径を小さくすることができる。これにより、ロッド部材１２４をさらに軽量化することができる。   Moreover, in this embodiment, the rod member 124 is reduced in weight by making the cross section of the rod member 124 into a cross shape. That is, the rod member 124 having a cross-shaped cross section is cut off compared to a rod member having a circular cross section having the same outer diameter as the maximum diameter of the rod member 124 (the outer peripheral shape thereof is indicated by a two-dot chain line in FIG. 5). The area is getting smaller. Therefore, the rod member 124 is lighter than the rod member having a circular cross section because the cross sectional area is small. Further, the rod member 124 has a cross-shaped cross section so that the bending rigidity is improved. Therefore, the maximum diameter of the rod member 124 can be reduced while ensuring a certain bending rigidity. Thereby, the rod member 124 can be further reduced in weight.

さらに、本実施形態では、図５に示すように、上記ハウジング１７の一部１７ａの外周を断面十字形とすることで、ハウジング１７の周囲に余剰空間Ｓ１が形成されている。これにより、車両におけるレイアウト性が向上されている。すなわち、電動パワーステアリング装置１ａが車両に配置された状態において、上記余剰空間Ｓ１に他の部材を配置することができる。したがって、より多くの部材またはより大きな部材を車両に配置できるようになる。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 5, an extra space S <b> 1 is formed around the housing 17 by making the outer periphery of the part 17 a of the housing 17 into a cross-shaped cross section. Thereby, the layout property in the vehicle is improved. That is, in the state where the electric power steering device 1a is arranged in the vehicle, another member can be arranged in the surplus space S1. Therefore, more members or larger members can be arranged on the vehicle.

なお、図４および図５を用いた上述の説明では、ロッド部材１２４の断面が十字形である場合について説明したが、これに限らない。すなわち、ロッド部材１２４の断面は、図６（ａ）に示すように、各延設部１３４の頂点を結ぶ線が正五角形状をなすような星形であってもよいし、図６（ｂ）に示すように、各延設部２３４の頂点を結ぶ線が正六角形状をなすような星形であってもよい。つまり、ロッド部材１２４の断面は、中心部と複数の延設部とによって構成されるその他の形状であってもよい。   In the above description using FIGS. 4 and 5, the case where the cross section of the rod member 124 is a cross shape has been described, but the present invention is not limited thereto. That is, the cross section of the rod member 124 may be a star shape in which a line connecting the apexes of the extending portions 134 forms a regular pentagon as shown in FIG. ), A star shape in which a line connecting the apexes of the extended portions 234 forms a regular hexagon may be used. That is, the cross section of the rod member 124 may have another shape including a central portion and a plurality of extending portions.

この発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、上述の実施形態では、第２のブッシュ１５および第３のブッシュ１６によってラック部材２３が支持され、さらに、ラック部材２３の背面２８にローラ２９が当接している場合について説明したが、本発明はこれに限られない。すなわち、上述の実施形態において、第２のブッシュ１５および第３のブッシュ１６のみを設け、ローラ２９を廃止してもよい。また、上述の実施形態において、ローラ２９のみを設け、第２のブッシュ１５および第３のブッシュ１６を廃止してもよい。この場合、ラック部材２３はローラ２９によって支持される。   The present invention is not limited to the contents of the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims. For example, in the above-described embodiment, the case where the rack member 23 is supported by the second bush 15 and the third bush 16 and the roller 29 is in contact with the back surface 28 of the rack member 23 has been described. The invention is not limited to this. That is, in the above-described embodiment, only the second bush 15 and the third bush 16 may be provided, and the roller 29 may be eliminated. In the above-described embodiment, only the roller 29 may be provided, and the second bush 15 and the third bush 16 may be eliminated. In this case, the rack member 23 is supported by the rollers 29.

本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing a schematic structure of an electric power steering device concerning one embodiment of the present invention. 電動パワーステアリング装置の要部を図解的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of an electric power steering device schematically. 図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う電動パワーステアリング装置の図解的な断面図である。FIG. 3 is a schematic sectional view of the electric power steering apparatus taken along line III-III in FIG. 2. 本発明の他の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の要部を図解的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of the electric power steering apparatus which concerns on other embodiment of this invention schematically. 図４におけるＶ−Ｖ線に沿う電動パワーステアリング装置の図解的な断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the electric power steering device taken along line VV in FIG. 4. ロッド部材の他の断面形状を示す図解的な断面図である。It is an illustrative sectional view showing other sectional shape of a rod member.

符号の説明Explanation of symbols

１，１ａ・・・電動パワーステアリング装置、６・・・ピニオン、７・・・ラック、８・・・ラックバー、２１・・・電動モータ、２３・・・ラック部材（第１の部材）、２４，１２４・・・ロッド部材（第２の部材）、２７・・・平坦部、Ｔ１・・・ラック部材の厚み（第１の部材の厚み）、Ｔ２・・・ロッド部材の厚み（第２の部材の厚み）、Ｘ１・・・長手方向、Ｙ１・・・直交する方向 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a ... Electric power steering device, 6 ... Pinion, 7 ... Rack, 8 ... Rack bar, 21 ... Electric motor, 23 ... Rack member (1st member), 24, 124 ... rod member (second member), 27 ... flat portion, T1 ... rack member thickness (first member thickness), T2 ... rod member thickness (second member) Thickness of the member), X1... Longitudinal direction, Y1.

Claims (4)

長手方向に延びるステアリング用ラックバーであって、
ラックが形成された第１の部材と、
ラックが形成されていない第２の部材とを備え、
上記第１の部材および第２の部材が上記長手方向に並んで互いに連結されており、
ラックを形成するための平坦部とは直交する方向に関して、上記第２の部材の厚みは、上記第１の部材の厚みよりも小さくされていることを特徴とするステアリング用ラックバー。 A steering rack bar extending in a longitudinal direction,
A first member formed with a rack;
A second member on which no rack is formed,
The first member and the second member are connected to each other along the longitudinal direction;
A steering rack bar, wherein a thickness of the second member is smaller than a thickness of the first member with respect to a direction orthogonal to a flat portion for forming a rack. 請求項１において、上記第１の部材および第２の部材が互いに異なる材料で形成されていることを特徴とするステアリング用ラックバー。   2. The steering rack bar according to claim 1, wherein the first member and the second member are formed of different materials. 請求項１または２において、上記第２の部材の断面は、十字形または星形をなしていることを特徴とするステアリング用ラックバー。   3. The steering rack bar according to claim 1, wherein a cross section of the second member has a cross shape or a star shape. 操舵補助用の電動モータによって回転駆動されるピニオンと、
このピニオンに噛み合うラックを有する請求項１ないし３の何れか１項に記載のステアリング用ラックバーと、を備える電動パワーステアリング装置。 A pinion rotated by an electric motor for assisting steering;
An electric power steering apparatus comprising: the steering rack bar according to any one of claims 1 to 3 having a rack that meshes with the pinion.

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