JP2009073380A

JP2009073380A - Rack and pinion type steering device

Info

Publication number: JP2009073380A
Application number: JP2007245250A
Authority: JP
Inventors: Seiji Ueno; 星治上野
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2007-09-21
Filing date: 2007-09-21
Publication date: 2009-04-09

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize cost reduction, and to secure stable qualitative accuracy, by improving casting performance in a rack housing. <P>SOLUTION: A boss part 43 being an installation part to a vehicle body is projected in the substantially downward from an under surface of a rack storage part 42r, and an installation surface 47 to its vehicle body is arranged in parallel to the rack axis Ar and in parallel to the pinion axis Ap by looking at the rack housing 42 in the rack axis direction. Or the boss part 43 is projected in the substantially horizontal direction from the under surface of the rack storage part 42r, and the installation surface 47 to its vehicle body is arranged in parallel to the rack axis Ar and orthogonal to the pinion axis Ap by looking at the rack housing 42 in the rack axis direction. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ラックアンドピニオン式ステアリング装置に関するものである。 The present invention relates to a rack and pinion type steering apparatus.

ラック軸を指示するラック収容筒と、このラック収容筒と交差し、ピニオン軸を支持するピニオン収容筒と、を一体化させたギヤハウジングを鋳込みによって形成し、鋳込みの後にラック収容筒の両側から抜き出す中子の分割線を、ラック収容筒とピニオン収容筒との交差部に配置しているものがある（特許文献１参照）。
特開２０００−６８２３号公報 A gear housing in which a rack housing cylinder that indicates a rack shaft and a pinion housing cylinder that intersects the rack housing cylinder and supports the pinion shaft is formed by casting, and after casting, from both sides of the rack housing cylinder There is one in which the dividing line of the core to be extracted is arranged at the intersection of the rack housing cylinder and the pinion housing cylinder (see Patent Document 1).
JP 2000-6823 A

ラックハウジングを鋳造する際、車体に固定するためのボス部も併せて一体形成することが多いが、ピニオン軸は、通常、ラック軸に対して傾けて配置しており、図６に示すように、ピニオン軸と、ラック軸と、ボス部の車体への取付け面とを、非平行・非直角となるように、三次元で複雑に配置すると、ラックハウジングを鋳造する際の型割りが複雑になるので、コストが増大してしまう。特に、電動パワーステアリングの採用により、ラックハウジングにウォームギヤを収容する構造では、さらに型割りが複雑になってしまい、鋳造欠陥が生じる可能性もある。
本発明の課題は、ラックハウジングの鋳造性を向上させることにより、低コスト化を実現すると共に、安定した品質精度を確保することにある。 When casting the rack housing, the boss part for fixing to the vehicle body is often integrally formed. However, the pinion shaft is usually arranged inclined with respect to the rack shaft, as shown in FIG. If the pinion shaft, the rack shaft, and the mounting surface of the boss on the vehicle body are arranged in three dimensions so as to be non-parallel and non-perpendicular, the mold division when casting the rack housing is complicated. As a result, the cost increases. In particular, in the structure in which the worm gear is accommodated in the rack housing due to the adoption of the electric power steering, the mold division becomes further complicated, and casting defects may occur.
An object of the present invention is to realize cost reduction and improve stable quality accuracy by improving the castability of the rack housing.

本発明の請求項１に係るラックアンドピニオン式ステアリング装置は、ピニオン軸及びラック軸を内装し鋳造されるラックハウジングを車体に取付けるようにしたラックアンドピニオン式ステアリング装置であって、前記ラックハウジングをラック軸方向に見て、前記ラックハウジングにおける車体への取付け面を、前記ラック軸と平行で且つ前記ピニオン軸と平行に配置したことを特徴とする。 A rack and pinion type steering apparatus according to claim 1 of the present invention is a rack and pinion type steering apparatus in which a rack housing that includes a pinion shaft and a rack shaft and is cast is attached to a vehicle body. When viewed in the rack axis direction, the mounting surface of the rack housing to the vehicle body is arranged in parallel with the rack axis and in parallel with the pinion axis.

本発明の請求項２に係るラックアンドピニオン式ステアリング装置は、ピニオン軸及びラック軸を内装し鋳造されるラックハウジングを車体に取付けるようにしたラックアンドピニオン式ステアリング装置であって、前記ラックハウジングをラック軸方向に見て、前記ラックハウジングにおける車体への取付け面を、前記ラック軸と平行で且つ前記ピニオン軸と直角に配置したことを特徴とする。
本発明の請求項３に係るラックアンドピニオン式ステアリング装置は、電動モータによって、前記ピニオン軸又は前記ラック軸に操舵補助力を伝達する操舵補助機構を備えたことを特徴とする。 A rack and pinion type steering apparatus according to a second aspect of the present invention is a rack and pinion type steering apparatus in which a rack housing that is cast and includes a pinion shaft and a rack shaft is mounted on a vehicle body. When viewed in the rack axis direction, the mounting surface of the rack housing to the vehicle body is arranged parallel to the rack axis and perpendicular to the pinion axis.
A rack and pinion type steering apparatus according to a third aspect of the present invention includes a steering assist mechanism that transmits a steering assist force to the pinion shaft or the rack shaft by an electric motor.

本発明によれば、ラックハウジングをラック軸方向に見て、ラックハウジングにおける車体への取付け面を、ラック軸と平行で且つピニオン軸と平行に配置する、又はラック軸と平行で且つピニオン軸と直角に配置することで、鋳造する際の型割りが複雑になることを回避し、ラックハウジングの鋳造性を向上させることができる。このように、ラックハウジングの鋳造性を向上させるときに、低コスト化を実現すると共に、安定した品質精度を確保し、更に強度設定を容易することができる。 According to the present invention, when the rack housing is viewed in the rack axis direction, the mounting surface of the rack housing to the vehicle body is disposed parallel to the rack axis and parallel to the pinion axis, or parallel to the rack axis and the pinion axis. By arranging them at right angles, it is possible to avoid the complexity of the parting at the time of casting, and to improve the castability of the rack housing. As described above, when improving the castability of the rack housing, it is possible to reduce the cost, secure stable quality accuracy, and further facilitate the strength setting.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、ピニオンタイプの電動パワーステアリング装置を搭載したステアリング装置の全体図であり、図２は、ステアリングギヤの断面図であり、図３は、ラックハウジングの正面図、及び側面図である。
図１に示すように、ステアリング装置１では、ステアリングホイール２をステアリングシャフト３の一端に連結しており、ステアリングシャフト３は、ステアリングコラム４によって回転自在に保持されている。ステアリングシャフト３の他端は、ユニバーサルジョイント５を介して中間シャフト６の上端に連結され、中間シャフト６の下端は、ユニバーサルジョイント７を介してステアリングギヤ８におけるインプットシャフト９の上端に連結される。ステアリングギヤ８では、インプットシャフト９から入力される回転運動を電動モータ１０によって助勢し、その回転運動を後述するラック１１の軸方向（車幅方向）の直線運動に変換する。ラック１１の両端は、夫々、左右のタイロッド１２に連結され、ラック１１の進退に応じてタイロッド１２を押したり引いたりすることで、車輪が操向される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall view of a steering device equipped with a pinion type electric power steering device, FIG. 2 is a sectional view of a steering gear, and FIG. 3 is a front view and a side view of a rack housing.
As shown in FIG. 1, in the steering device 1, a steering wheel 2 is connected to one end of a steering shaft 3, and the steering shaft 3 is rotatably held by a steering column 4. The other end of the steering shaft 3 is connected to the upper end of the intermediate shaft 6 via the universal joint 5, and the lower end of the intermediate shaft 6 is connected to the upper end of the input shaft 9 in the steering gear 8 via the universal joint 7. In the steering gear 8, the rotational motion input from the input shaft 9 is assisted by the electric motor 10, and the rotational motion is converted into a linear motion in the axial direction (vehicle width direction) of the rack 11 to be described later. Both ends of the rack 11 are connected to the left and right tie rods 12, respectively, and the wheels are steered by pushing and pulling the tie rods 12 as the rack 11 advances and retreats.

図２に示すように、ステアリングギヤ８では、ハウジング２１の内部で、インプットシャフト９を、トーションバー２２を介してアウトプットシャフト２３に連結している。インプットシャフト９は、略円筒状に形成され、トーションバー２２は、このインプットシャフト９に挿通された状態で、上端側がインプットシャフト９に連結され、下端側がアウトプットシャフト２３に連結される。インプットシャフト９は、軸受２４によって軸支され、アウトプットシャフト２３は、軸受２５、２６によって軸支される。 As shown in FIG. 2, in the steering gear 8, the input shaft 9 is connected to the output shaft 23 via the torsion bar 22 inside the housing 21. The input shaft 9 is formed in a substantially cylindrical shape, and the torsion bar 22 is inserted into the input shaft 9, the upper end side is connected to the input shaft 9, and the lower end side is connected to the output shaft 23. The input shaft 9 is pivotally supported by a bearing 24, and the output shaft 23 is pivotally supported by bearings 25 and 26.

インプットシャフト９の外周面に対向する位置には、トルクセンサ３１を設置する。このトルクセンサ３１は、運転者からの操舵トルクに応じてトーションバー２２が捩じられるときの、インプットシャフト９とアウトプットシャフト２３との相対角変位を検出し、これに基づいて操舵トルクを検出している。
アウトプットシャフト２３には、操舵補助機構３２を設けている。この操舵補助機構３２は、アウトプットシャフト２３の上部に結合したウォームホイール３３と、このウォームホイール３３に噛合すると共に、モータ回転軸１０ａに結合されたウォーム３４と、で構成される。すなわち、電動モータ１０の回転トルクで、アウトプットシャフト２３の回転を助勢することにより、操舵補助力を付与することができる。 A torque sensor 31 is installed at a position facing the outer peripheral surface of the input shaft 9. This torque sensor 31 detects the relative angular displacement between the input shaft 9 and the output shaft 23 when the torsion bar 22 is twisted according to the steering torque from the driver, and detects the steering torque based on this. ing.
A steering assist mechanism 32 is provided on the output shaft 23. The steering assist mechanism 32 includes a worm wheel 33 coupled to the upper portion of the output shaft 23, and a worm 34 meshed with the worm wheel 33 and coupled to the motor rotating shaft 10a. That is, the steering assist force can be applied by assisting the rotation of the output shaft 23 with the rotational torque of the electric motor 10.

アウトプットシャフト２３の下部には、ピニオン３５を形成し、このピニオン３５に対して、ラック１１を噛合させている。ラック１１の噛合部分の背面には、このラック１１をピニオン３５の側に付勢すると共に、バックラッシュを調整可能なラックガイド３６を設けている。
ハウジング２１は、上段のセンサハウジング４１と下段のラックハウジング４２とに分割可能で、図３に示すように、ラックハウジング４２には、上端が開口したピニオン収容部４２ｐと、このピニオン収容部４２ｐと交差するように連接され車幅方向に延在するラック収容部４２ｒと、このラック収容部４２ｒとピニオン収容部４２ｐとが交差する位置に突設されたラックガイド収容部４２ｇとが形成される。 A pinion 35 is formed at the lower part of the output shaft 23, and the rack 11 is engaged with the pinion 35. A rack guide 36 that urges the rack 11 toward the pinion 35 and adjusts the backlash is provided on the rear surface of the meshing portion of the rack 11.
The housing 21 can be divided into an upper sensor housing 41 and a lower rack housing 42. As shown in FIG. 3, the rack housing 42 includes a pinion housing portion 42p having an open upper end, and the pinion housing portion 42p. A rack accommodating portion 42r that is connected so as to intersect and extend in the vehicle width direction, and a rack guide accommodating portion 42g that protrudes at a position where the rack accommodating portion 42r and the pinion accommodating portion 42p intersect are formed.

ラック収容部４２ｒの両端側の下面には、夫々、略垂直方向に突出する取付け部としてのボス部４３を、一体形成してあり、このボス部４３を車体（サスペンションメンバや車体フレーム）に結合することで、ラックハウジング４２を車体に取付ける。ラックハウジング４２をラック軸方向に見て、ボス部４３における車体への取付け面４７は、ピニオン軸Ａｐと平行に配置している。 Boss portions 43 as mounting portions projecting in a substantially vertical direction are integrally formed on the lower surfaces of the both ends of the rack accommodating portion 42r, and the boss portions 43 are coupled to the vehicle body (suspension member or vehicle body frame). Thus, the rack housing 42 is attached to the vehicle body. When the rack housing 42 is viewed in the rack axis direction, the attachment surface 47 of the boss portion 43 to the vehicle body is disposed in parallel to the pinion axis Ap.

次に、本発明の作用効果について説明する。
本実施形態では、ラックハウジング４２をラック軸方向に見て、ボス部４３における車体への取付け面４７を、ラック軸Ａｒと平行で且つピニオン軸Ａｐと平行に配置した。このように、ラックハウジング４２の形状において、ピニオンＡｐと平行な面を増加させることで、ラックハウジング４２を鋳造する際の型割りが複雑になることを回避し、その鋳造性を向上させることができる。したがって、低コスト化を実現すると共に、安定した品質精度を確保することができる。
また、ラックハウジング４２にウォームホイール３３も収容するような構造では、さらに型割りが複雑になり、鋳造欠陥が生じる可能性が高まるので、型割りの複雑化を回避できる本発明が有効である。 Next, the function and effect of the present invention will be described.
In the present embodiment, when the rack housing 42 is viewed in the rack axis direction, the mounting surface 47 of the boss portion 43 to the vehicle body is arranged in parallel with the rack axis Ar and in parallel with the pinion axis Ap. Thus, by increasing the number of surfaces parallel to the pinion Ap in the shape of the rack housing 42, it is possible to avoid complicated mold division when casting the rack housing 42 and to improve its castability. it can. Therefore, it is possible to realize cost reduction and secure stable quality accuracy.
Further, in the structure in which the worm wheel 33 is also accommodated in the rack housing 42, the mold division is further complicated and the possibility of occurrence of casting defects is increased. Therefore, the present invention capable of avoiding the complexity of the mold division is effective.

なお、上記の実施形態では、ラックハウジング４２をラック軸方向に見て、ボス部４３における車体への取付け面４７を、ラック軸Ａｒと平行で且つピニオン軸Ａｐと平行に配置しているが、これに限定されるものではない。すなわち、図４に示すように、ボス部４３を、ラック収容部４２ｒの下面から略水平方向に突出させ、その車体への取付け面４７を、ラック軸Ａｒと平行で且つピニオン軸Ａｐと直角に配置してもよい。このように、ラックハウジング４２の形状において、ピニオンＡｐと直角な面を増加させて、その鋳造性を向上させることにより、低コスト化を実現すると共に、安定した品質精度を確保することができる。 In the above embodiment, when the rack housing 42 is viewed in the rack axis direction, the mounting surface 47 of the boss portion 43 to the vehicle body is arranged in parallel with the rack axis Ar and in parallel with the pinion axis Ap. It is not limited to this. That is, as shown in FIG. 4, the boss portion 43 protrudes from the lower surface of the rack housing portion 42r in a substantially horizontal direction, and its mounting surface 47 is parallel to the rack axis Ar and perpendicular to the pinion axis Ap. You may arrange. Thus, by increasing the surface perpendicular to the pinion Ap in the shape of the rack housing 42 and improving its castability, it is possible to reduce the cost and to ensure stable quality accuracy.

また、上記の実施形態では、ステアリングギヤ８に電動モータ１０を配置し、ピニオン３５に操舵補助力を付与するピニオンタイプの電動パワーステアリング装置を搭載しているが、これに限定されるものではない。すなわち、図５に示すように、ステアリングコラム４に電動モータ１０を配置し、ステアリングシャフト３に操舵補助力を付与するコラムタイプの電動パワーステアリング装置を搭載していても、本発明を適用できる。したがって、ステアリングギヤ８に操舵補助機構３２を含まない構成であってもよい。 Further, in the above embodiment, the electric motor 10 is disposed on the steering gear 8 and the pinion type electric power steering device that applies the steering assist force to the pinion 35 is mounted. However, the present invention is not limited to this. . That is, as shown in FIG. 5, the present invention can be applied even when the electric motor 10 is disposed on the steering column 4 and a column type electric power steering device that applies a steering assist force to the steering shaft 3 is mounted. Therefore, the steering gear 8 may not include the steering assist mechanism 32.

ピニオンタイプの電動パワーステアリング装置を搭載したステアリング装置の全体図である。1 is an overall view of a steering device equipped with a pinion type electric power steering device. ステアリングギヤの断面図である。It is sectional drawing of a steering gear. 取付け面をピニオン軸と平行に配置したラックハウジングの正面図、及び側面図である。It is the front view and side view of the rack housing which have arrange | positioned the mounting surface in parallel with the pinion axis | shaft. 取付け面をピニオン軸と垂直に配置したラックハウジングの正面図、及び側面図である。It is the front view and side view of a rack housing which have arrange | positioned the attachment surface perpendicularly | vertically with the pinion shaft. コラムタイプの電動パワーステアリング装置を搭載したステアリング装置の全体図である。1 is an overall view of a steering device equipped with a column type electric power steering device. 従来のラックハウジングの正面図、及び側面図である。It is the front view and side view of the conventional rack housing.

符号の説明Explanation of symbols

１…ステアリング装置、２…ステアリングホイール、３…ステアリングシャフト、８…ステアリングギヤ、９…インプットシャフト、１０…電動モータ、１１…ラック、１２…タイロッド、２１…ハウジング、２２…トーションバー、２３…アウトプットシャフト、３１…トルクセンサ、３２…操舵補助機構、３３…ウォームホイール、３４…ウォーム、３５…ピニオン、３６…ラックガイド、４１…センサハウジング、４２…ラックハウジング、４２ｐ…ピニオン収容部、４２ｒ…ラック収容部、４２ｇ…ラックガイド収容部、４３…ボス部、４５…取付け面、Ａｒ…ラック軸、Ａｐ…ピニオン軸 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Steering device, 2 ... Steering wheel, 3 ... Steering shaft, 8 ... Steering gear, 9 ... Input shaft, 10 ... Electric motor, 11 ... Rack, 12 ... Tie rod, 21 ... Housing, 22 ... Torsion bar, 23 ... Output Torque, 31 ... Torque sensor, 32 ... Steering assist mechanism, 33 ... Worm wheel, 34 ... Worm, 35 ... Pinion, 36 ... Rack guide, 41 ... Sensor housing, 42 ... Rack housing, 42p ... Pinion housing, 42r ... Rack Housing part, 42g ... Rack guide housing part, 43 ... Boss part, 45 ... Mounting surface, Ar ... Rack shaft, Ap ... Pinion shaft

Claims

ピニオン軸及びラック軸を内装し鋳造されるラックハウジングを車体に取付けるようにしたラックアンドピニオン式ステアリング装置であって、
前記ラックハウジングをラック軸方向に見て、前記ラックハウジングにおける車体への取付け面を、前記ラック軸と平行で且つ前記ピニオン軸と平行に配置したことを特徴とするラックアンドピニオン式ステアリング装置。 A rack and pinion type steering device in which a pinion shaft and a rack shaft are internally mounted and a cast rack housing is attached to a vehicle body,
A rack-and-pinion type steering device, wherein the rack housing is viewed in the rack axis direction, and a mounting surface of the rack housing to the vehicle body is arranged in parallel with the rack axis and in parallel with the pinion shaft.

ピニオン軸及びラック軸を内装し鋳造されるラックハウジングを車体に取付けるようにしたラックアンドピニオン式ステアリング装置であって、
前記ラックハウジングをラック軸方向に見て、前記ラックハウジングにおける車体への取付け面を、前記ラック軸と平行で且つ前記ピニオン軸と直角に配置したことを特徴とするラックアンドピニオン式ステアリング装置。 A rack and pinion type steering device in which a pinion shaft and a rack shaft are internally mounted and a cast rack housing is attached to a vehicle body,
A rack-and-pinion type steering apparatus, wherein the rack housing is viewed in the rack axis direction, and a mounting surface of the rack housing to the vehicle body is disposed parallel to the rack axis and perpendicular to the pinion axis.

電動モータによって、前記ピニオン軸又は前記ラック軸に操舵補助力を伝達する操舵補助機構を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のラックアンドピニオン式ステアリング装置。 The rack-and-pinion steering device according to claim 1 or 2, further comprising a steering assist mechanism that transmits a steering assist force to the pinion shaft or the rack shaft by an electric motor.