JP2014136437A - Rack pinion type steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は車両用のラックピニオン式ステアリング装置に関する。 The present invention relates to a rack and pinion type steering device for a vehicle.
車両用のステアリング装置には、車体の左右方向に延設され、その両端に車輪が連結されたラック軸と、ラック軸の中途部に噛合され、ステアリングホイールに連結されたピニオン軸と、を備えたラックピニオン式ステアリング装置がある。このラックピニオン式ステアリング装置は、ラック軸とピニオン軸からなるステアリング機構と、ラック軸の両端に設けられたボールジョイントと、ラック軸とピニオン軸を保持するラックハウジングとから構成されている。このラック軸の両端部は、ラックハウジングの両側に突出され、左右の車輪にそれぞれのタイロッドを介して連結されている。このタイロッドには、ボールジョイント(玉継手)が用られ、ラック軸の摺動にともなって軸心に沿って直線運動をなす端部と、軸回りの揺動により向きを変える車輪との間で力の伝達をおこなっている。ステアリング機構は、これらのタイロッドを介してラック軸の移動を左右の車輪に伝えて車輪の向きを変える構成となっている。ラック軸は、ラックブッシュを介してラックハウジングに摺動可能に支持され、ストロークエンドにおいて、ボールジョイントがラックハウジングの両端に設けられたラックストッパに当接することで、移動が制限されている。ラック軸は、このラックストッパの取り付け具合によっては、設定された最大ストローク量を得ることができず、操舵範囲が狭くなる場合があった。例えば、特許文献1では、ラック軸を支持するラックブッシュと、ラック軸の移動を制限するラックストッパとをラック軸の両端部に備え、ラック軸に設定された最大ストローク量が得られるように構成された車両用ステアリング装置が開示されている。
A steering apparatus for a vehicle includes a rack shaft that extends in the left-right direction of the vehicle body and has wheels connected to both ends thereof, and a pinion shaft that meshes with a middle portion of the rack shaft and is connected to a steering wheel. There is a rack and pinion type steering device. This rack and pinion type steering device includes a steering mechanism including a rack shaft and a pinion shaft, ball joints provided at both ends of the rack shaft, and a rack housing that holds the rack shaft and the pinion shaft. Both ends of the rack shaft protrude from both sides of the rack housing and are connected to the left and right wheels via respective tie rods. This tie rod uses a ball joint (ball joint) between the end that makes a linear motion along the axis as the rack shaft slides and the wheel that changes direction by swinging around the axis. Transmitting power. The steering mechanism is configured to transmit the movement of the rack shaft to the left and right wheels via these tie rods to change the direction of the wheels. The rack shaft is slidably supported on the rack housing via a rack bush, and movement is restricted by the ball joints coming into contact with rack stoppers provided at both ends of the rack housing at the stroke end. Depending on how the rack stopper is attached, the rack shaft cannot obtain the set maximum stroke amount, and the steering range may become narrow. For example, in
ところで、近年車両においては、燃費向上と低コスト化のため、より一層の小型化と部品数削減が進められる一方、居住性の向上等を目的として車両の様々な構成要素から発生する振動および作動音の低減が求められており、ステアリング装置ついても同様な要求がある。しかしながら、上述のステアリング装置は、構成要素が多く、組み立てに手間がかかり、結果として製造コストが大きくなるという問題があった。一方、ラック軸を摺動させることにより発生する摺動音やラック軸のストロークエンド時にボールジョイントがラックストッパに当接した際に発生する打音等の異音の問題があった。 By the way, in recent years, in order to improve fuel efficiency and cost, in vehicles, further downsizing and reduction in the number of parts have been promoted. On the other hand, vibration and operation generated from various components of the vehicle for the purpose of improving comfortability and the like. There is a demand for sound reduction, and there is a similar demand for steering devices. However, the above-described steering apparatus has many components and takes time to assemble, resulting in an increase in manufacturing cost. On the other hand, there has been a problem of abnormal noise such as sliding noise generated by sliding the rack shaft and striking sound generated when the ball joint comes into contact with the rack stopper at the stroke end of the rack shaft.
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、本発明が解決しようとする課題は、構成要素が少なく組み立てが容易であるとともに作動音を低減することができるラックピニオン式ステアリング装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the problem to be solved by the present invention is a rack and pinion type that can be easily assembled and reduced in operating noise with fewer components. The object is to provide a steering device.
請求項1に係わる発明は、ラック軸とピニオン軸からなるステアリング機構と、前記ラック軸の両端に設けられたボールジョイントと、前記ラック軸と前記ピニオン軸を保持するラックハウジングと、前記ラックハウジングの端部に形成された保持孔に設けられたラックストッパと、を備えたラックピニオン式ステアリング装置において、前記ラックストッパは、略円筒形状に形成された金属材からなり、前記ラックハウジングの端部に嵌合されて前記ボールジョイントのストロークエンドを規制するストッパ部と、合成樹脂材からなり、前記ストッパ部の内径部に一体化されて前記ラック軸を支持する支持部とから構成され、前記ラック軸を摺動支持するとともに、前記ストロークエンドにおいて、前記ラックストッパの一端と前記ボールジョイントの端部とが当接されるようにしたことを特徴とする。
The invention according to
上記のように構成した請求項1の発明によれば、ラックストッパは、ボールジョイントのストロークエンドを規制するストッパの機能を有するストッパ部と、ラック軸を支持する機能を有する支持部とが一体化しているので、ラックストッパだけで、これらの機能を備えることができる。従って、このラックストッパをラックハウジングに形成された保持孔に設けるだけで、ボールジョイントのストロークエンドを規制するとともに、ラック軸を支持することができるので、ラックピニオン式ステアリング装置の組み立てを容易におこなうことができる。
According to the invention of
請求項2に係わる発明は、請求項1に記載のラックピニオン式ステアリング装置であって、前記ラックストッパは、前記支持部の内周面にグリース溜りとなる軸方向の溝が形成されていることを特徴とする。
The invention according to
上記のように構成した請求項2の発明によれば、ラックストッパの支持部の内周面には、グリース溜りとなる軸方向の溝が形成されているので、ラック軸を摺動させた際の潤滑が向上されて摺動音の発生を抑制することができる。
According to the invention of
請求項3に係わる発明は、請求項1または2に記載のラックピニオン式ステアリング装置であって、前記ラックストッパは、前記支持部の一端にフランジ部が形成され、前記ストロークエンドにおいて、前記フランジ部が前記ボールジョイントの端部と当接するようにしたことを特徴とする。
The invention according to
上記のように構成した請求項3の発明によれば、ラック軸のストロークエンドにおいて、ラックストッパの支持部に形成された、合成樹脂材からなるフランジ部が、ボールジョイントの端部と当接するようにしているので、フランジ部の弾性により、当接した際の打音の発生を抑制することができる。
According to the invention of
本発明によれば、構成要素が少なく組み立てが容易であるとともに作動音を低減することができるラックピニオン式ステアリング装置ことができるラックピニオン式ステアリング装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the rack and pinion type steering device which can be a rack and pinion type steering device which can reduce an operation sound while there are few components and can be assembled can be provided.
[第1の実施形態]
以下、本発明の第1の実施形態の電動パワーステアリング装置を図面に従って説明する。
図1に示されるように、電動パワーステアリング装置1は、電動モータを動力源として操舵アシストをおこなうラックピニオン式ステアリング装置である。
[First Embodiment]
Hereinafter, an electric power steering apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the electric
電動パワーステアリング装置1は、ステアリングホイール3に加えられる操舵トルクを伝達するステアリングシャフト4と、ステアリングシャフト4からの操舵トルクにより車輪2を操舵するためのラックピニオン式の操舵機構5と、ステアリングシャフト4と操舵機構5との間に設けられてこの間において回転を伝達する軸継手としての中間軸6とを有している。
The electric
ステアリングシャフト4は、ステアリングコラム7の内部を挿通し、ステアリングコラム7により回転自在に支持されている。ステアリングコラム7はブラケット8を介して車体9に支持されている。ステアリングシャフト4の一方の端部にはステアリングホイール3が連結され、ステアリングシャフト4の他方の端部には中間軸6が連結されている。中間軸6は、動力伝達軸10と、中間軸6の一方の端部に設けられた自在継手11と、中間軸6の他方の端部に設けられた自在継手12とを有している。
The
操舵機構5は、入力軸としてのピニオン軸13と、自動車の横方向(直進方向と直交する方向)に延びる転舵軸としてのラック軸14と、ピニオン軸13およびラック軸14を支持するラックハウジング15とを有している。
The steering mechanism 5 includes a
ラックハウジング15は、車体9に固定され、ピニオン軸13およびラック軸14を保持している。ピニオン軸13は、ラックハウジング15に回動自在に支持され、ラック軸14は、ラックストッパ20を介してラックハウジング15に、その軸方向Sに摺動自在に支持されている。ピニオン軸13のピニオン歯13aと、ラック軸14のラック歯14aとが互いに噛み合っている。
The
ラックハウジング15のラックハウジング端部15a,15bから、ラック軸14の軸方向Sにラック軸14のラック軸端部14bが突出している。ラック軸端部14bには、一対のボールジョイント14cが設けられている。各ボールジョイント14cには、タイロッドおよびナックルアーム(図示せず)を介して、対応する車輪2が連動するように連結されている。
A rack
ステアリングホイール3が操舵されると、その操舵トルクがステアリングシャフト4および中間軸6を介して操舵機構5に伝達される。ステアリングホイール3の回動に連動して中間軸6およびピニオン軸13が回動し、これにともないラック軸14がその軸方向Sに沿って移動する。これにより、車輪2を操舵することができる。
When the
電動パワーステアリング装置1は、操舵トルクに応じて操舵補助力を得られるようになっている。すなわち、電動パワーステアリング装置1は、操舵トルクを検出するトルクセンサ16と、制御部としてのECU(Electronic Control Unit:電子制御ユニット)17と、操舵補助用の電動モータ18と、伝動装置としての減速機19とを有している。本実施形態では、電動モータ18および減速機19は、ステアリングコラム7に関連して設けられている。
The electric
トルクセンサ16は、ステアリングホイール3からステアリングシャフト4に作用する操舵トルクを検出する。トルク検出結果は、ECU17に与えられる。ECU17は、上述のトルク検出結果や図示しない車速センサから与えられる車速検出結果等に基づいて、電動モータ18を制御する。
The
ステアリングホイール3が操作されると、操舵トルクがトルクセンサ16により検出され、トルク検出結果および車速検出結果等に応じて電動モータ18が操舵補助力を発生させる。操舵補助力は、減速機19を介してピニオン軸13に伝達され、ステアリングホイール3の動きが操舵機構5に伝わることで車輪2が操舵されるとともに、操舵が補助される。
When the
本実施形態の操舵機構5は、上述のピニオン軸13と、上述のラック軸14と、ラック軸14の軸方向中央部を収容し車体9に支持された上述のラックハウジング15とを有している。
The steering mechanism 5 of the present embodiment includes the above-described
ラック軸14は、長尺の棒状部材である。ラック軸14のラック軸端部14bには、ラック歯14aが形成されておらず、ラック軸端部14bは、例えば、断面円形等の断面丸形に形成されている。ラック軸14の中間部の外周面は、断面円弧形状をなす湾曲部と、軸方向Sに平行な平坦部とを有している。この平坦部にラック歯14aが形成されている。
The
ラックハウジング15は、円筒形状をなし、ラック軸14の軸方向Sに沿って延びている。ラックハウジング15には、ラック軸14が挿通されている。ラックハウジング15は、軸方向Sに相当する長手方向に、ラックハウジング端部15a,15bと、これらラックハウジング端部15a,15bの間に配置された中間部15cとを有している。ラックハウジング15の中間部15cは、軸受(図示せず)を介してピニオン軸13を回動自在に支持している。ピニオン軸13は、ラックハウジング端部15aに相対的に近くなるように配置され、ラックハウジング端部15bに相対的に遠くなるように配置されている。
The
また、操舵機構5は、ラック軸14をその軸方向Sに摺動自在に支持するとともに、ボールジョイント14cの移動を規制するラックストッパ20と、ラック軸支持装置23とを有している。
The steering mechanism 5 includes a
ラック軸支持装置23は、ラック軸14をピニオン軸13側となる所定の付勢方向Fに付勢しながらラック軸14を軸方向Sに移動自在に支持している。ラック軸支持装置23は、ラックハウジング15の長手方向に関して、ラックハウジング15の中間部15cであってピニオン軸13と同じ位置に配置されている。ラック軸14の軸方向Sに直交する方向であって所定の付勢方向Fに関して、ラック軸支持装置23とピニオン軸13とは、ラック軸14を挟んで互いに反対側に配置されている。
The rack
ラック軸支持装置23は、ラックハウジング15に設けられて保持孔24aを区画する筒部材24と、保持孔24a内に移動自在に保持されてラック軸14を受ける支持部材としてのサポートヨーク25と、サポートヨーク25をピニオン軸13に向けて付勢する付勢部材としてのばね部材26と、ばね部材26を受ける受け部材27とを有している。
The rack
筒部材24は、ラックハウジング15の中間部15cに一体に形成されている。保持孔24aは、付勢方向F、すなわちラック軸14の軸方向Sに直交する方向であり、かつピニオン軸13の軸方向に直交する方向に平行に延びている。保持孔24aの一端がラックハウジング15の中間部15cの内部に開口している。保持孔24aの他端に受け部材27が固定されている。保持孔24aの内部には、ばね部材26とサポートヨーク25とが収容されている。
The
サポートヨーク25は、円柱形状をなしている。サポートヨーク25の軸線が保持孔24aの延びる方向に平行に配置されている。この方向に平行に、サポートヨーク25は自在に移動できるようになっている。サポートヨーク25の軸線が延びる方向に関して、サポートヨーク25の一端がラック軸14に摺動自在に接していて、他端がばね部材26に接している。ばね部材26は、サポートヨーク25の他端と受け部材27との間に弾性圧縮変形を受けた状態で介在している。ばね部材26は、サポートヨーク25を押圧付勢し、ひいては、サポートヨーク25を介してラック軸14をピニオン軸13に向けて付勢している。
The
次に、ラックストッパの詳細を図2および図3を用いて説明する。図2は、図1に示す電動パワーステアリング装置1のラック軸端部15bの一部断面図を示す。図3は、図2のラックストッパの拡大断面図を示す。
Next, details of the rack stopper will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the rack
図2に示すように、ラック軸14を収納するラックハウジング15の端部15bは、保持孔28を有している。保持孔28は、円筒面からなる内周面28aと、この内周面28aの一端から径方向内方へ延びる段部28bとを有している。保持孔28には、略円筒形状をなすラックストッパ20が内嵌されている。
As shown in FIG. 2, the
図3に示すように、ラックストッパ20は、ストッパ部21と、ストッパ部21の内径部に一体化された支持部22とから構成されている。ラックストッパ20のストッパ部21は、アルミ等の金属材からなり、略円筒形状に形成され、外周の一端に段差部20aを有している。ストッパ部21の内径部21aには、ストッパ部21および支持部22がラック軸14の軸方向Sに移動しないようにローレット加工が施されている。
As shown in FIG. 3, the
ラックストッパ20は、ストッパ部21の段差部20aをラックハウジング15の内周に形成された段部28bへ突き当てることにより、ラックハウジング15の内側への移動を拘束して取り付けられている。また、ラックストッパ20は、ラックハウジング15の端部に形成された保持孔28に内嵌されることにより、ラックハウジング15の外側への移動が拘束されている。
The
このように、ラックハウジング15の端部に取り付けられたラックストッパ20は、ラック軸14のストロークエンドにおいて、ボールジョイント14cの端部と当接されて、ラック軸14の移動を規制している。
As described above, the
ラックストッパ20の支持部22は、摺動性に優れ弾性を有する合成樹脂材、例えば熱可塑性ポリエステル系エラストマー(TPEE)、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエチレン樹脂からなる。支持部22は、ストッパ部21の内径部に樹脂融着や射出成型により形成されている。
The
支持部22の内周面22aには、グリース溜りとなる軸方向の溝(図示せず)が形成され、ラック軸14のラック軸端部14bを軸方向Sに摺動自在に支持している。
An axial groove (not shown) serving as a grease reservoir is formed on the inner
このように、ラック軸14は、ラックストッパ20に支持され、ラックハウジング15の外側への突出端は、継手部材であるボールジョイント14cを介してタイロッド41に連結されている。
As described above, the
ラックストッパ20は、ボールジョイント14cのストロークエンドを規制するストッパの機能を有するストッパ部21と、ラック軸14を支持する機能を有する支持部22とが一体化されているので、ラックストッパ20だけで、これらの機能を備えることができる。
Since the
このラックストッパ20を用いた電動パワーステアリング装置1によれば、このラックストッパ20をラックハウジング15の端部に形成された保持孔28に内嵌するだけで、ボールジョイント14cのストロークエンドを規制するとともに、ラック軸14を支持することができる。従って、電動パワーステアリング装置1の組み立てを容易におこなうことができる。
According to the electric
また、ラックストッパ20の支持部22の内周面22aには、グリース溜りとなる軸方向の溝が形成されているので、ラック軸14を摺動させた際の潤滑が向上されて摺動音の発生を抑制することができる。
Further, since an axial groove serving as a grease reservoir is formed on the inner
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態に係わる電動パワーステアリング装置を図面に従って説明する。第2の実施形態は、第1の実施形態と全体の構成は同じであり、第1の実施形態とは、ラックストッパの構成が異なっている。以下、同等の機能をもつ部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
[Second Embodiment]
Next, an electric power steering apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The overall configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, and the configuration of the rack stopper is different from that of the first embodiment. Hereinafter, members having equivalent functions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図4に示すように、ラックストッパ200は、支持部22の一端にフランジ部22cが形成され、端面がストッパ部21に固着されている。このラックストッパ200をラックハウジング15に形成された保持孔28に設けると、フランジ部22cの一方の端面がボールジョイント14cの端部に対向して配置される。
As shown in FIG. 4, the
このラックストッパ200を用いた電動パワーステアリング装置1によれば、ラック軸14のストロークエンドにおいて、ラックストッパ200の支持部22に形成された、合成樹脂材からなるフランジ部22cが、ボールジョイント14cの端部と当接する。従って、フランジ部22cの弾性により、当接した際の打音の発生を抑制することができる。
According to the electric
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で適宜変更することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed within the scope of the invention described in the claims.
例えば、電動パワーステアリング装置においては、ラック軸の移動にともなって、ラックハウジング内部の空気が圧縮され、この圧縮された空気によりラック軸の移動が妨げられる場合がある。 For example, in an electric power steering apparatus, the air in the rack housing is compressed as the rack shaft moves, and the movement of the rack shaft may be hindered by the compressed air.
この場合、図5に示すように、ラックストッパ201のストッパ部21にラックハウジング15の内部と外部とを連通させる貫通孔20bを形成してもよい。このラックストッパ201をラックハウジング15に形成された保持孔28に設けると、この貫通孔20bを介してラックハウジング15の内部と外部とが連通される。
In this case, as shown in FIG. 5, a through
このラックストッパ201を用いた電動パワーステアリング装置1によれば、貫通孔20bが、ラックハウジング15の内部と外部とを連通させるているので、ラック軸14の移動にともなって、ラックハウジング15内部に空気が閉じ込められても、貫通孔20bを介してラックハウジング15の外部に空気を排出することができる。従って、ラックハウジング15内部の圧縮空気により、ラック軸14の移動が妨げられることを防ぐことができる。
According to the electric
1:電動パワーステアリング装置、 2:車輪、 3:ステアリングホイール、 4:ステアリングシャフト、 5:操舵機構、 6:中間軸、 7:ステアリングコラム、 8:ブラケット、 9:車体、 10:動力伝達軸、 11,12:自在継手、 13:ピニオン軸、 13a:ピニオン歯、 14:ラック軸、14a:ラック歯、 14b:ラック軸端部、 14c:ボールジョイント、 15:ラックハウジング、 15a,15b:ラックハウジング端部、 15c:中間部、 16:トルクセンサ、 17:ECU、 18:電動モータ、 19:減速機、 20,200,201:ラックストッパ、20a:段差部、 20b:貫通孔、 21:ストッパ部、 21a:内径部、 22:支持部、 22a:内周面、 22b:外周面、 22c:フランジ部、 23:ラック軸支持装置、 24:筒部材、 24a:保持孔、 25:サポートヨーク、 26:ばね部材、 27:受け部材、 28:保持孔、 28a:内周面、 28b:段部、 41:タイロッド、 F:付勢方向、 S:軸方向
1: electric power steering device, 2: wheel, 3: steering wheel, 4: steering shaft, 5: steering mechanism, 6: intermediate shaft, 7: steering column, 8: bracket, 9: vehicle body, 10: power transmission shaft, DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ラックストッパは、略円筒形状に形成された金属材からなり、前記ラックハウジングの端部に嵌合されて前記ボールジョイントのストロークエンドを規制するストッパ部と、合成樹脂材からなり、前記ストッパ部の内径部に一体化されて前記ラック軸を支持する支持部とから構成され、前記ラック軸を摺動支持するとともに、前記ストロークエンドにおいて、前記ラックストッパの一端と前記ボールジョイントの端部とが当接されるようにしたことを特徴とするラックピニオン式ステアリング装置。 A steering mechanism comprising a rack shaft and a pinion shaft, ball joints provided at both ends of the rack shaft, a rack housing for holding the rack shaft and the pinion shaft, and a holding hole formed at an end of the rack housing A rack and pinion type steering device provided with a rack stopper provided in
The rack stopper is made of a metal material formed in a substantially cylindrical shape, and is made of a synthetic resin material, a stopper portion that is fitted to an end portion of the rack housing and regulates a stroke end of the ball joint, and the stopper portion And a support portion that supports the rack shaft and is configured to slide and support the rack shaft, and at the stroke end, one end of the rack stopper and an end portion of the ball joint are provided. A rack-and-pinion steering device characterized by being brought into contact with each other.
前記ラックストッパは、前記支持部の内周面にグリース溜りとなる軸方向の溝が形成されていることを特徴とするラックピニオン式ステアリング装置。 The rack and pinion type steering device according to claim 1,
The rack and pinion type steering apparatus, wherein the rack stopper is formed with an axial groove serving as a grease reservoir on an inner peripheral surface of the support portion.
前記ラックストッパは、前記支持部の一端にフランジ部が形成され、前記ストロークエンドにおいて、前記フランジ部が前記ボールジョイントの端部と当接するようにしたことを特徴とするラックピニオン式ステアリング装置。 The rack and pinion type steering device according to claim 1 or 2,
The rack stopper has a flange portion formed at one end of the support portion, and the flange portion comes into contact with an end portion of the ball joint at the stroke end.
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