JP2017136905A - Steering device - Google Patents

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信次 天野
Shinji Amano
信次 天野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steering device whose specific stroke varies depending on a steering angle, which can suppress a variation in steering reaction caused by the steering angle.SOLUTION: A steering device 1 comprises: a pinion shaft 2 which has a pinion tooth part 20 having a plurality of pinion teeth 21 formed therein and rotates according to steering operation; a rack shaft 3 which has a rack tooth part 30 constituted of a plurality of rack teeth 31 engaging with the pinion tooth part 20; a rack housing 4 which stores the rack shaft 3; and rack bushes 5L and 5R which support the rack shaft 3 movably in a shaft direction. The rack tooth part 30 has a narrow pitch part 30a and a wide pitch part 30b different in pitch of the rack teeth 31. Sliding resistance of the rack shaft 3 and the rack bushes 5L and 5R at the time when the pinion tooth part 20 engages with the narrow pitch part 30a is smaller than sliding resistance thereof at the time when the pinion tooth part 30 engages with the wider pitch part 30b.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、車両用のステアリング装置に関する。   The present invention relates to a steering device for a vehicle.

従来、ラックアンドピニオン式の車両用ステアリング装置において、比ストローク（ピニオンシャフトの回転量に対するラックシャフトの軸方向移動量）が操舵角に応じて変化するバリアブルギヤレシオ機構を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。   2. Description of the Related Art Conventionally, a rack and pinion type vehicle steering device includes a variable gear ratio mechanism in which a specific stroke (amount of axial movement of the rack shaft with respect to the amount of rotation of the pinion shaft) changes according to a steering angle (for example, Patent Document 1).

特許文献１に記載のステアリング装置は、ピニオンシャフトと噛み合うラックシャフトの噛み合い部におけるラック歯のピッチが、ラックシャフトの長手方向の中央部よりも端部において小さくなるように形成されている。   The steering device described in Patent Document 1 is formed such that the pitch of the rack teeth at the meshing portion of the rack shaft meshing with the pinion shaft is smaller at the end portion than at the center portion in the longitudinal direction of the rack shaft.

特開２００４−１８２１３８号公報（段落［００３７］，図５）JP 2004-182138 A (paragraph [0037], FIG. 5)

このような機構を備えたステアリング装置では、ピニオンシャフトがラック歯のピッチが小さい部分に噛み合う場合とピッチが大きい部分に噛み合う場合とで、ピニオンシャフトとラックシャフトとの噛み合い抵抗が変化し、これによってステアリングホイールに作用する操舵反力が変動することが、本願の発明者らによって確認されている。このような操舵反力の変動は、操舵フィーリングの低下をもたらす要因となり得る。   In the steering device having such a mechanism, the engagement resistance between the pinion shaft and the rack shaft changes depending on whether the pinion shaft meshes with a portion where the pitch of the rack teeth is small or meshes with a portion where the pitch is large. It has been confirmed by the inventors of the present application that the steering reaction force acting on the steering wheel varies. Such fluctuations in the steering reaction force can be a factor that causes a reduction in steering feeling.

そこで、本発明は、比ストロークが操舵角に応じて変化するステアリング装置において、操舵角による操舵反力の変動を抑制することが可能なステアリング装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a steering device that can suppress fluctuations in the steering reaction force due to the steering angle in a steering device in which the specific stroke changes according to the steering angle.

本発明は、上記の目的を達成するため、複数のピニオン歯が形成されたピニオン歯部を有し、ステアリング操作に応じて回転するピニオンシャフトと、前記ピニオン歯部に噛み合う複数のラック歯からなる噛み合い部を有し、前記ピニオンシャフトの回転による軸方向移動によって車両の転舵輪を転舵させるラックシャフトと、前記ラックシャフトを収容するラックハウジングと、前記ラックハウジングに固定され、前記ラックシャフトの外周面に摺接して前記ラックシャフトを軸方向移動可能に支持する支持部材とを備え、前記噛み合い部は、前記複数のラック歯のピッチが異なる狭ピッチ部と広ピッチ部とを有し、前記ピニオン歯部が前記狭ピッチ部に噛み合うときの前記ラックシャフトと前記支持部材との摺動抵抗が、前記ピニオン歯部が前記広ピッチ部に噛み合うときの前記ラックシャフトと前記支持部材との摺動抵抗よりも小さい、ステアリング装置を提供する。   In order to achieve the above object, the present invention includes a pinion tooth portion formed with a plurality of pinion teeth, a pinion shaft that rotates in accordance with a steering operation, and a plurality of rack teeth that mesh with the pinion tooth portion. A rack shaft having a meshing portion for turning a steered wheel of a vehicle by axial movement by rotation of the pinion shaft; a rack housing for housing the rack shaft; and an outer periphery of the rack shaft fixed to the rack housing A support member that slidably contacts a surface and supports the rack shaft so as to be movable in the axial direction, and the meshing portion includes a narrow pitch portion and a wide pitch portion in which the pitches of the plurality of rack teeth are different, and the pinion The sliding resistance between the rack shaft and the support member when the tooth portion meshes with the narrow pitch portion is the pinion tooth. There is smaller than the sliding resistance between the rack shaft and the support member when meshing with the wide pitch portion, to provide a steering device.

本発明によれば、比ストロークが操舵角に応じて変化するステアリング装置において、操舵角による操舵反力の変動を抑制することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the steering apparatus from which a specific stroke changes according to a steering angle, it becomes possible to suppress the fluctuation | variation of the steering reaction force by a steering angle.

実施の形態に係るステアリング装置を模式的に示す全体構成図。1 is an overall configuration diagram schematically showing a steering device according to an embodiment. ラックシャフトのラック歯部の構成を示す構成図。The block diagram which shows the structure of the rack tooth part of a rack shaft. （ａ）は、ラックハウジングの一方の端部及びその周辺部を示す断面図。（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面で示すラックシャフト３の断面図。(A) is sectional drawing which shows one edge part and its peripheral part of a rack housing. (B) is sectional drawing of the rack shaft 3 shown in the AA sectional view of (a). ラックブッシュの構成例を示す斜視図。The perspective view which shows the structural example of a rack bush. （ａ）は、ピニオン歯部のピニオン歯とラック歯部の狭ピッチ部におけるラック歯との歯当たり状態を示す概略図。（ｂ）は、ピニオン歯部のピニオン歯とラック歯部の広ピッチ部におけるラック歯との歯当たり状態を示す概略図。(A) is schematic which shows the tooth-contact state of the pinion tooth of a pinion tooth part, and the rack tooth in the narrow pitch part of a rack tooth part. (B) is the schematic which shows the tooth-contact state of the pinion tooth of a pinion tooth part, and the rack tooth in the wide pitch part of a rack tooth part. ステアリングホイールの操舵角とステアリングトルクとの関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the steering angle of a steering wheel, and a steering torque.

［実施の形態］
本発明の実施の形態について、図１乃至図６を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。 [Embodiment]
Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, although embodiment described below is shown as a suitable specific example in implementing this invention, although there are some parts which have illustrated various technical matters that are technically preferable. The technical scope of the present invention is not limited to this specific embodiment.

（ステアリング装置の全体構成）
図１は、本発明の実施の形態に係るステアリング装置を模式的に示す全体構成図である。このステアリング装置１は、車両に搭載され、運転者の操舵操作に応じて転舵輪である前輪を転舵させる。図１では、図面左側が車両の右側にあたり、図面右側が車両の左側にあたる。なお、図１における符号中の文字「Ｒ」は車両の右側を示し、文字「Ｌ」は車両の左側を示している。 (Overall structure of steering device)
FIG. 1 is an overall configuration diagram schematically showing a steering apparatus according to an embodiment of the present invention. The steering device 1 is mounted on a vehicle and steers front wheels, which are steered wheels, according to a driver's steering operation. In FIG. 1, the left side of the drawing corresponds to the right side of the vehicle, and the right side of the drawing corresponds to the left side of the vehicle. Note that the letter “R” in FIG. 1 indicates the right side of the vehicle, and the letter “L” indicates the left side of the vehicle.

ステアリング装置１は、運転者が回転操作するステアリングホイール１０１と、ステアリングホイール１０１が一端部に固定されたコラムシャフト１０２と、コラムシャフト１０２に第１の自在継手１１１を介して連結されたインターミディエイトシャフト（中間シャフト）１０３と、インターミディエイトシャフト１０３に第２の自在継手１１２を介して連結されたピニオンシャフト２と、ピニオンシャフト２に噛み合うラックシャフト３と、ラックシャフト３を収容するラックハウジング４と、ラックシャフト３を支持する支持部材としてのラックブッシュ５Ｌ，５Ｒとを備えている。図１では、ラックハウジング４を仮想線（二点鎖線）で示し、その内部を図示している。   The steering device 1 includes a steering wheel 101 that is rotated by a driver, a column shaft 102 that is fixed to one end of the steering wheel 101, and an intermediate shaft that is connected to the column shaft 102 via a first universal joint 111. (Intermediate shaft) 103, a pinion shaft 2 connected to the intermediate shaft 103 via a second universal joint 112, a rack shaft 3 meshing with the pinion shaft 2, a rack housing 4 for housing the rack shaft 3, Rack bushes 5L and 5R as support members for supporting the rack shaft 3 are provided. In FIG. 1, the rack housing 4 is indicated by a virtual line (two-dot chain line) and the inside thereof is illustrated.

第１及び第２の自在継手１１１，１１２は、例えばカルダンジョイントからなる。コラムシャフト１０２、インターミディエイトシャフト１０３、及びピニオンシャフト２は、ステアリングホイール１０１に接続されるステアリングシャフト１００を構成する。ラックシャフト３及びピニオンシャフト２は、ラックアンドピニオン機構を構成する。ラックブッシュ５Ｌ，５Ｒは、ラックシャフト３の外周面に摺接してラックシャフト３を軸方向移動可能に支持する。   The first and second universal joints 111 and 112 are, for example, cardan joints. The column shaft 102, the intermediate shaft 103, and the pinion shaft 2 constitute a steering shaft 100 connected to the steering wheel 101. The rack shaft 3 and the pinion shaft 2 constitute a rack and pinion mechanism. The rack bushes 5L and 5R are in sliding contact with the outer peripheral surface of the rack shaft 3 and support the rack shaft 3 so as to be movable in the axial direction.

ステアリング装置１はさらに、ステアリングシャフト１００における操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ１２１と、操舵トルクセンサ１２１によって検出した操舵トルク及び車速に応じてモータ電流を出力する制御装置１２２と、制御装置１２２から出力されるモータ電流によってトルクを発生する電動モータ１２３と、電動モータ１２３の回転軸１２３ａの回転を減速する減速機構１３とを備えている。電動モータ１２３及び減速機構１３は、運転者によるステアリングホイール１０１の操舵操作を補助する操舵補助力を発生させる操舵補助装置１０を構成する。   The steering device 1 further includes a steering torque sensor 121 that detects a steering torque in the steering shaft 100, a control device 122 that outputs a motor current according to the steering torque and the vehicle speed detected by the steering torque sensor 121, and an output from the control device 122. An electric motor 123 that generates torque by the motor current that is generated, and a speed reduction mechanism 13 that decelerates the rotation of the rotating shaft 123a of the electric motor 123. The electric motor 123 and the speed reduction mechanism 13 constitute the steering assist device 10 that generates a steering assist force that assists the steering operation of the steering wheel 101 by the driver.

減速機構１３は、電動モータ１２３の回転軸１２３ａに固定されたウォーム１３１と、ウォーム１３１に噛み合うウォームホイール１３２とからなる。ウォームホイール１３２は、コラムシャフト１０２と共に回転し、ステアリングシャフト１００に操舵補助トルクを付与する。   The speed reduction mechanism 13 includes a worm 131 fixed to the rotating shaft 123 a of the electric motor 123 and a worm wheel 132 that meshes with the worm 131. The worm wheel 132 rotates together with the column shaft 102 and applies a steering assist torque to the steering shaft 100.

ラックシャフト３の両端部には、ボールジョイント１４Ｌ，１４Ｒを介して左右のタイロッド１５Ｌ，１５Ｒがそれぞれ連結されている。タイロッド１５Ｌ，１５Ｒは、左右の前輪１６Ｌ，１６Ｒにそれぞれ連結されている。ラックシャフト３が車幅方向（左右方向）に進退移動すると、タイロッド１５Ｌ，１５Ｒがそれぞれラックシャフト３に対して揺動し、車両の転舵輪である左右の前輪１６Ｌ，１６Ｒがそれぞれ転舵される。   Left and right tie rods 15L and 15R are connected to both ends of the rack shaft 3 via ball joints 14L and 14R, respectively. The tie rods 15L and 15R are connected to the left and right front wheels 16L and 16R, respectively. When the rack shaft 3 moves forward and backward in the vehicle width direction (left and right direction), the tie rods 15L and 15R swing with respect to the rack shaft 3, respectively, and the left and right front wheels 16L and 16R, which are steered wheels of the vehicle, are respectively steered. .

ピニオンシャフト２は、インターミディエイトシャフト１０３とは反対側の端部に、複数のピニオン歯２１が形成されたピニオン歯部２０を有している。ピニオンシャフト２は、運転者がステアリングホイール１０１を回転操作するステアリング操作に応じて回転する。ラックシャフト３は、ピニオン歯部２０に噛み合う複数のラック歯３１からなる噛み合い部としてのラック歯部３０を有し、ピニオンシャフト２の回転による軸方向移動によって左右の前輪１６Ｌ，１６Ｒを転舵させる。ラックシャフト３は、図略のラックガイド機構により、ラック歯部３０の裏側におけるギヤ背面がピニオン歯部２０側に押し付けられている。   The pinion shaft 2 has a pinion tooth portion 20 in which a plurality of pinion teeth 21 are formed at the end opposite to the intermediate shaft 103. The pinion shaft 2 rotates according to a steering operation in which the driver rotates the steering wheel 101. The rack shaft 3 has a rack tooth portion 30 as a meshing portion composed of a plurality of rack teeth 31 meshing with the pinion tooth portion 20, and steers the left and right front wheels 16 </ b> L and 16 </ b> R by axial movement due to the rotation of the pinion shaft 2. . In the rack shaft 3, the back of the gear on the back side of the rack tooth portion 30 is pressed against the pinion tooth portion 20 side by a rack guide mechanism (not shown).

ピニオンシャフト２は、ステアリングホイール１０１に付与される操舵トルク、及び操舵補助装置１０によってステアリングシャフト１００に付与される操舵補助トルクに応じた移動力をラックシャフト３に付与する。   The pinion shaft 2 applies to the rack shaft 3 a moving force corresponding to the steering torque applied to the steering wheel 101 and the steering assist torque applied to the steering shaft 100 by the steering assist device 10.

ラックハウジング４は、ラックシャフト３の両端部を除く部分を収容する円筒状であり、車幅方向に延在して車体に固定されている。ラックハウジング４の内部における長手方向の両端部には、ラックブッシュ５Ｌ，５Ｒが固定されている。ラックブッシュ５Ｌ，５Ｒの詳細については後述する。   The rack housing 4 has a cylindrical shape that accommodates a portion excluding both ends of the rack shaft 3 and extends in the vehicle width direction and is fixed to the vehicle body. Rack bushes 5L and 5R are fixed to both ends of the rack housing 4 in the longitudinal direction. Details of the rack bushes 5L and 5R will be described later.

図２は、ラックシャフト３のラック歯部３０の構成例を示す構成図である。ラック歯部３０は、ラック歯３１のピッチが異なる狭ピッチ部３０ａと広ピッチ部３０ｂとを有し、狭ピッチ部３０ａはラックシャフト３の軸方向におけるラック歯部３０の中央部に、広ピッチ部３０ｂは狭ピッチ部３０ａを挟むラック歯部３０の両端部に、それぞれ形成されている。広ピッチ部３０ｂにおけるラック歯３１のピッチＰｂは、狭ピッチ部３０ａにおけるラック歯３１のピッチＰａの例えば１．２〜１．５倍である。   FIG. 2 is a configuration diagram illustrating a configuration example of the rack tooth portion 30 of the rack shaft 3. The rack tooth portion 30 has a narrow pitch portion 30 a and a wide pitch portion 30 b having different pitches of the rack teeth 31, and the narrow pitch portion 30 a has a wide pitch at the center portion of the rack tooth portion 30 in the axial direction of the rack shaft 3. The portions 30b are respectively formed at both ends of the rack tooth portion 30 sandwiching the narrow pitch portion 30a. The pitch Pb of the rack teeth 31 in the wide pitch portion 30b is, for example, 1.2 to 1.5 times the pitch Pa of the rack teeth 31 in the narrow pitch portion 30a.

ピニオンシャフト２のピニオン歯部２０は、ステアリングホイール１０１が中立位置付近にある場合にラック歯部３０の狭ピッチ部３０ａに噛み合い、操舵角が所定値よりも大きくなると、ラック歯部３０の広ピッチ部３０ｂに噛み合う。ピニオンシャフト２のピニオン歯部２０がラック歯部３０の狭ピッチ部３０ａに噛み合うときの比ストローク（ピニオンシャフト２の回転量に対するラックシャフト３の軸方向への移動量）は、ピニオンシャフト２のピニオン歯部２０がラック歯部３０の広ピッチ部３０ｂに噛み合うときの比ストロークよりも小さい。   The pinion tooth portion 20 of the pinion shaft 2 meshes with the narrow pitch portion 30a of the rack tooth portion 30 when the steering wheel 101 is near the neutral position, and when the steering angle becomes larger than a predetermined value, the wide pitch of the rack tooth portion 30 is increased. It meshes with the part 30b. The specific stroke (amount of movement of the rack shaft 3 in the axial direction with respect to the rotation amount of the pinion shaft 2) when the pinion teeth portion 20 of the pinion shaft 2 meshes with the narrow pitch portion 30a of the rack tooth portion 30 is the pinion of the pinion shaft 2 It is smaller than the specific stroke when the tooth portion 20 meshes with the wide pitch portion 30 b of the rack tooth portion 30.

この構成により、ステアリングホイール１０１の中立位置付近では左右の前輪１６Ｌ，１６Ｒのふらつきが少なく、直進安定性が高まる。また、ステアリングホイール１０１を大きく操舵すると、比ストロークが大きくなるので、左右の前輪１６Ｌ，１６Ｒが転舵されやすくなり、旋回操縦性が向上する。   With this configuration, the left and right front wheels 16L and 16R are less wobbling near the neutral position of the steering wheel 101, and straight running stability is improved. Further, when the steering wheel 101 is steered greatly, the specific stroke becomes large, so that the left and right front wheels 16L and 16R are easily steered, and the turning maneuverability is improved.

なお、これに限らず、広ピッチ部３０ｂをラックシャフト３の軸方向におけるラック歯部３０の中央部に設け、狭ピッチ部３０ａをラック歯部３０の両端部に設けてもよい。この場合には、例えば車庫入れの際の据え切り時に、ストロークエンド付近の大舵角においてステアリングホイール１０１を軽く操作することができる。   However, the present invention is not limited to this, and the wide pitch portion 30 b may be provided at the center portion of the rack tooth portion 30 in the axial direction of the rack shaft 3, and the narrow pitch portion 30 a may be provided at both ends of the rack tooth portion 30. In this case, the steering wheel 101 can be lightly operated at a large steering angle near the stroke end when, for example, the vehicle is turned off when entering the garage.

図３（ａ）は、ラックハウジング４の一方（左側）の端部及びその周辺部を示す断面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ線断面で示すラックシャフト３の断面図である。図４は、ラックブッシュ５Ｌの構成例を示す斜視図である。なお、ラックハウジング４の他方（右側）の端部に配置されたラックブッシュ５Ｒも、ラックブッシュ５Ｌと同様に構成されている。   FIG. 3A is a cross-sectional view showing one end (left side) of the rack housing 4 and its peripheral portion. FIG.3 (b) is sectional drawing of the rack shaft 3 shown by the AA sectional view of Fig.3 (a). FIG. 4 is a perspective view showing a configuration example of the rack bush 5L. The rack bush 5R disposed at the other (right side) end of the rack housing 4 is configured in the same manner as the rack bush 5L.

ラックブッシュ５Ｌは、弾性変形可能な樹脂成形体からなり、図４に示すように、円筒状の基部５０と、基部５０よりも外径が小さく形成された小径部５１と、基部５０における小径部５１とは反対側の端部からの外周側に張り出して形成された鍔部５２とを一体に有している。基部５０の内周面５０ａは、ラックシャフト３の外周面３ａに摺接する。基部５０には、その外周面に一対の外周溝５０ｂ（図３（ａ）参照）が形成され、この一対の外周溝５０ｂに、それぞれゴム等の環状の弾性体からなるＯリング５００が嵌着されている。基部５０の内周面５０ａは、Ｏリング５００の締付力によってラックシャフト３の外周面３ａに押し付けられている。   The rack bush 5L is made of an elastically deformable resin molded body. As shown in FIG. 4, the rack bush 5L has a cylindrical base portion 50, a small diameter portion 51 having an outer diameter smaller than the base portion 50, and a small diameter portion in the base portion 50. A flange portion 52 that projects from the end portion on the opposite side to the outer peripheral side and is formed integrally with the flange portion 52. The inner peripheral surface 50 a of the base 50 is in sliding contact with the outer peripheral surface 3 a of the rack shaft 3. A pair of outer peripheral grooves 50b (see FIG. 3A) are formed on the outer peripheral surface of the base 50, and O-rings 500 made of an annular elastic body such as rubber are fitted into the pair of outer peripheral grooves 50b. Has been. The inner peripheral surface 50 a of the base 50 is pressed against the outer peripheral surface 3 a of the rack shaft 3 by the tightening force of the O-ring 500.

また、ラックブッシュ５Ｌには、基部５０における鍔部５２側の軸方向端面から軸方向に延びて基部５０の小径部５１側の端部に至る複数（本実施の形態では６つ）の第１スリット５ａ、及び小径部５１側の軸方向端面から軸方向に延びて基部５０における鍔部５２側の端部に至る複数（本実施の形態では６つ）の第２スリット５ｂが形成されている。第１スリット５ａ及び第２スリット５ｂは、ラックブッシュ５Ｌの周方向に沿って交互に等間隔に形成されている。   The rack bush 5L includes a plurality (six in the present embodiment) of first (six in the present embodiment) extending from the axial end surface of the base 50 on the flange 52 side to the end of the base 50 on the small diameter portion 51 side. A plurality of (six in this embodiment) second slits 5b extending in the axial direction from the axial end surface on the small diameter portion 51 side to the end portion on the flange portion 52 side of the base portion 50 are formed. . The first slits 5a and the second slits 5b are alternately formed at equal intervals along the circumferential direction of the rack bush 5L.

ラックハウジング４の一方の端部には、図３（ａ）に示すように、その内周面４ａから径方向の外側に向かって窪む環状の第１の凹部４１と、第１の凹部４１の底面における周方向の１箇所において径方向の外側に向かってさらに窪んだ第２の凹部４２とが形成されている。第１の凹部４１には、ラックブッシュ５Ｌの鍔部５２が嵌合し、これによりラックブッシュ５Ｌのラックハウジング４に対する軸方向移動が規制されている。また、第２の凹部４２には、ラックブッシュ５Ｌのボス部５２１が嵌合し、これによりラックブッシュ５Ｌのラックハウジング４に対する回転が規制されている。   At one end of the rack housing 4, as shown in FIG. 3A, an annular first recess 41 that is recessed from the inner peripheral surface 4 a toward the outer side in the radial direction, and a first recess 41. A second recess 42 that is further recessed toward the outside in the radial direction is formed at one circumferential position on the bottom surface. The first recess 41 is fitted with the flange portion 52 of the rack bush 5L, whereby the axial movement of the rack bush 5L with respect to the rack housing 4 is restricted. Further, the boss portion 521 of the rack bush 5L is fitted into the second recess 42, thereby restricting the rotation of the rack bush 5L with respect to the rack housing 4.

ラックハウジング４の一方の端部には、タイロッド１５Ｌの一部を収容し、伸縮可能な蛇腹構造を有するベローズ６の一端部がベルト７によって固定されている。ベローズ６の他端部は、タイロッド１５Ｌに固定されている。なお、図示は省略しているが、ラックハウジング４の他方の端部にも、同様にベローズ６が固定されている。ベローズ６は、ラックハウジング４内への異物の侵入を防止している。   At one end of the rack housing 4, one end of a bellows 6 that accommodates a part of the tie rod 15 </ b> L and has an expandable / contractible bellows structure is fixed by a belt 7. The other end of the bellows 6 is fixed to the tie rod 15L. Although not shown, the bellows 6 is similarly fixed to the other end of the rack housing 4. The bellows 6 prevents foreign matter from entering the rack housing 4.

ピニオンシャフト２がステアリング操作によって回転すると、ラックシャフト３の外周面３ａがラックブッシュ５Ｌ，５Ｒにおける基部５０の内周面５０ａを摺動する。これにより、ラックシャフト３は摺動抵抗を受ける。本実施の形態では、ピニオン歯部２０が狭ピッチ部３０ａに噛み合うときのラックシャフト３とラックブッシュ５Ｌ，５Ｒとの摺動抵抗が、ピニオン歯部２０が広ピッチ部３０ｂに噛み合うときのラックシャフト３とラックブッシュ５Ｌ，５Ｒとの摺動抵抗よりも小さい。すなわち、ステアリング装置１は、ラック歯部３０におけるピニオン歯部２０の噛み合い位置に応じてラックシャフト３が軸方向に移動する際の摺動抵抗が変化する摺動抵抗可変構造を有している。   When the pinion shaft 2 is rotated by a steering operation, the outer peripheral surface 3a of the rack shaft 3 slides on the inner peripheral surface 50a of the base 50 in the rack bushes 5L and 5R. Thereby, the rack shaft 3 receives sliding resistance. In the present embodiment, the sliding resistance between the rack shaft 3 and the rack bushes 5L and 5R when the pinion tooth portion 20 meshes with the narrow pitch portion 30a is the rack shaft when the pinion tooth portion 20 meshes with the wide pitch portion 30b. 3 and the sliding resistance between the rack bushes 5L and 5R. That is, the steering device 1 has a sliding resistance variable structure in which the sliding resistance when the rack shaft 3 moves in the axial direction changes according to the meshing position of the pinion tooth portion 20 in the rack tooth portion 30.

本実施の形態では、この摺動抵抗可変構造がラックシャフト３の直径を変えることにより実現されている。すなわち、ラックシャフト３は、ピニオン歯部２０が狭ピッチ部３０ａに噛み合うときにラックブッシュ５Ｌ，５Ｒが摺接する部分が、ピニオン歯部２０が広ピッチ部３０ｂに噛み合うときにラックブッシュ５Ｌ，５Ｒが摺接する部分よりも細い。図３（ａ）では、ピニオン歯部２０が狭ピッチ部３０ａに噛み合うときにラックブッシュ５Ｌ，５Ｒが摺接する部分を小径部３２で示し、ピニオン歯部２０が広ピッチ部３０ｂに噛み合うときにラックブッシュ５Ｌ，５Ｒが摺接する部分を大径部３３で示している。なお、図示は省略しているが、図３（ａ）に示す側（左側）とは反対側（右側）のラックシャフト３の端部も、図３（ａ）と同様に構成されている。   In the present embodiment, this variable sliding resistance structure is realized by changing the diameter of the rack shaft 3. That is, in the rack shaft 3, the rack bushes 5L and 5R are in sliding contact with the pinion tooth portion 20 when the pinion tooth portion 20 is engaged with the narrow pitch portion 30a, and the rack bushes 5L and 5R are engaged when the pinion tooth portion 20 is engaged with the wide pitch portion 30b. It is thinner than the part that comes into sliding contact. In FIG. 3A, a portion where the rack bushes 5L and 5R are slidably contacted with each other when the pinion tooth portion 20 is engaged with the narrow pitch portion 30a is indicated by a small diameter portion 32, and the rack is provided when the pinion tooth portion 20 is engaged with the wide pitch portion 30b. A portion with which the bushes 5L and 5R are in sliding contact is indicated by a large diameter portion 33. In addition, although illustration is abbreviate | omitted, the edge part of the rack shaft 3 on the opposite side (right side) to the side (left side) shown to Fig.3 (a) is also comprised similarly to Fig.3 (a).

大径部３３の直径ｄ１と小径部３２の直径ｄ０との差（ｄ１−ｄ０）は、例えば０．５〜１．０ｍｍである。小径部３２におけるラックシャフト３の外周面３２ａと大径部３３におけるラックシャフト３の外周面３３ａとの間は、テーパ面によって滑らかに連続して接続されている。図３（ｂ）では、小径部３２の外周面３２ａを破線で示している。 The difference (d 1 −d 0 ) between the diameter d 1 of the large diameter portion 33 and the diameter d 0 of the small diameter portion 32 is, for example, 0.5 to 1.0 mm. The outer peripheral surface 32a of the rack shaft 3 in the small diameter portion 32 and the outer peripheral surface 33a of the rack shaft 3 in the large diameter portion 33 are connected smoothly and continuously by a tapered surface. In FIG.3 (b), the outer peripheral surface 32a of the small diameter part 32 is shown with the broken line.

ラックブッシュ５Ｌ，５Ｒにおける基部５０の内周面５０ａがラックシャフト３の外周面３ａを押し付ける力は、小径部３２において大径部３３よりも小さい。これは、ラックシャフト３の小径部３２がラックブッシュ５Ｌ，５Ｒの内側にある場合には、大径部３３がラックブッシュ５Ｌ，５Ｒの内側にある場合に比較して、Ｏリング５００による基部５０の締付力が小さくなることによる。本実施の形態では、このＯリング５００による締付力の違いにより、ピニオン歯部２０が狭ピッチ部３０ａに噛み合うときのラックシャフト３とラックブッシュ５Ｌ，５Ｒとの摺動抵抗が、ピニオン歯部２０が広ピッチ部３０ｂに噛み合うときのラックシャフト３とラックブッシュ５Ｌ，５Ｒとの摺動抵抗よりも小さくなっている。   The force with which the inner peripheral surface 50a of the base 50 of the rack bushes 5L and 5R presses the outer peripheral surface 3a of the rack shaft 3 is smaller in the small diameter portion 32 than in the large diameter portion 33. This is because when the small-diameter portion 32 of the rack shaft 3 is inside the rack bushes 5L and 5R, the base portion 50 by the O-ring 500 is compared to when the large-diameter portion 33 is inside the rack bushes 5L and 5R. This is because the tightening force is reduced. In the present embodiment, the sliding resistance between the rack shaft 3 and the rack bushes 5L and 5R when the pinion tooth portion 20 is engaged with the narrow pitch portion 30a due to the difference in the tightening force by the O-ring 500 causes the pinion tooth portion. The sliding resistance between the rack shaft 3 and the rack bushes 5L and 5R when 20 is engaged with the wide pitch portion 30b is smaller.

図５（ａ）は、ピニオン歯部２０のピニオン歯２１とラック歯部３０の狭ピッチ部３０ａにおけるラック歯３１との歯当たり状態を示す概略図であり、図５（ｂ）は、ピニオン歯部２０のピニオン歯２１とラック歯部３０の広ピッチ部３０ｂにおけるラック歯３１との歯当たり状態を示す概略図である。   FIG. 5A is a schematic view showing a contact state between the pinion teeth 21 of the pinion tooth portion 20 and the rack teeth 31 in the narrow pitch portion 30a of the rack tooth portion 30, and FIG. 5B is a pinion tooth. 4 is a schematic view showing a contact state between the pinion teeth 21 of the portion 20 and the rack teeth 31 in the wide pitch portion 30b of the rack tooth portion 30. FIG.

図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、ピニオン歯部２０がラック歯部３０の狭ピッチ部３０ａに噛み合うときにピニオン歯２１の歯面２１ａが当接するラック歯３１の歯面３１ａの角度が、ピニオン歯部２０がラック歯部３０の広ピッチ部３０ｂに噛み合うときにピニオン歯２１の歯面２１ａが当接するラック歯３１の歯面３１ａの角度と異なる。この歯面３１ａの角度の違いにより、ステアリング操作を行う際の操舵反力が、ステアリングホイール１０１が中立位置付近にある場合と大舵角位置にある場合とで異なる。   As shown in FIGS. 5A and 5B, when the pinion tooth portion 20 meshes with the narrow pitch portion 30a of the rack tooth portion 30, the tooth surface 31a of the rack tooth 31 with which the tooth surface 21a of the pinion tooth 21 abuts is shown. The angle is different from the angle of the tooth surface 31 a of the rack tooth 31 with which the tooth surface 21 a of the pinion tooth 21 abuts when the pinion tooth portion 20 meshes with the wide pitch portion 30 b of the rack tooth portion 30. Due to the difference in the angle of the tooth surface 31a, the steering reaction force when the steering operation is performed differs depending on whether the steering wheel 101 is near the neutral position or the large steering angle position.

図６は、ラックシャフト３にタイロッド１５Ｌ，１５Ｒを連結しない状態で、ステアリングホイール１０１を、中立位置（操舵角＝０°）を中心として左右の最大舵角位置まで操舵した際のステアリングトルク（ステアリングシャフト１００に作用するトルク）を示すグラフである。このグラフでは、ピニオン歯部２０とラック歯部３０との噛み合いに起因するステアリングトルクＴ１を実線で示し、ラックシャフト３とラックブッシュ５Ｌ，５Ｒとの摺動抵抗に起因するステアリングトルクＴ０を破線で示している。 FIG. 6 shows a steering torque (steering) when the steering wheel 101 is steered to the left and right maximum steering angle positions around the neutral position (steering angle = 0 °) without connecting the tie rods 15L and 15R to the rack shaft 3. It is a graph which shows the torque which acts on the shaft 100). In this graph, shows the steering torque T 1 due to the engagement of the pinion teeth 20 and the rack teeth 30 in the solid line, the rack shaft 3 and the rack bush 5L, the steering torque T 0 due to the sliding resistance between 5R It is indicated by a broken line.

図６に示すように、ラックシャフト３とラックブッシュ５Ｌ，５Ｒとの摺動抵抗に起因するステアリングトルクＴ０は、ピニオン歯部２０とラック歯部３０との噛み合いに起因するステアリングトルクＴ１が大きくなるときに小さくなる。このため、中立位置付近におけるステアリングトルクＴ１の増大分がステアリングトルクＴ０の減少分で相殺され、ステアリングシャフト１００に作用する全体のステアリングトルクの変動が抑制される。 As shown in FIG. 6, the steering torque T 0 resulting from the sliding resistance between the rack shaft 3 and the rack bushes 5L, 5R is the steering torque T 1 resulting from the meshing between the pinion tooth portion 20 and the rack tooth portion 30. It gets smaller when it gets bigger. For this reason, the increase in the steering torque T 1 in the vicinity of the neutral position is offset by the decrease in the steering torque T 0 , and the fluctuation of the entire steering torque acting on the steering shaft 100 is suppressed.

（実施の形態の作用及び効果）
以上説明した実施の形態によれば、ラックシャフト３とラックブッシュ５Ｌ，５Ｒとの摺動抵抗が、ピニオン歯部２０とラック歯部３０との噛み合い抵抗が大きくなるときに小さくなるので、操舵角による操舵反力の変動を抑制することが可能となる。また、そのための構成も、ラックシャフトの太さを軸方向の一部において変えるだけでよいので、部品点数や組み付け工数を増大させることがなく、コストの上昇を抑制することができる。 (Operation and effect of the embodiment)
According to the embodiment described above, the sliding resistance between the rack shaft 3 and the rack bushes 5L and 5R is reduced when the meshing resistance between the pinion tooth portion 20 and the rack tooth portion 30 is increased. It is possible to suppress the fluctuation of the steering reaction force due to the above. In addition, since the configuration for this is only required to change the thickness of the rack shaft in a part in the axial direction, the number of parts and assembly man-hours are not increased, and an increase in cost can be suppressed.

（付記）
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。 (Appendix)
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the said embodiment, embodiment described above does not limit the invention based on a claim. In addition, it should be noted that not all the combinations of features described in the embodiments are essential to the means for solving the problems of the invention.

また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、ラックハウジング４の両端部にラックブッシュ５Ｌ，５Ｒを配置し、これらラックブッシュ５Ｌ，５Ｒと摺動するラックシャフト３の両端部にそれぞれ小径部３２及び一対の大径部３３を設けた場合について説明したが、これに限らず、例えばラックブッシュ５Ｌと摺動するラックシャフト３の一方の端部のみに小径部３２及び一対の大径部３３を設けてもよい。またさらに、ラックブッシュ５Ｒを省略してもよい。ラックブッシュ５Ｒを省略した場合、ラックシャフト３は、ラックブッシュ５Ｌ及び前述のラックガイド機構によって支持される。   Further, the present invention can be appropriately modified and implemented without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, the rack bushes 5L and 5R are disposed at both ends of the rack housing 4, and the small diameter portion 32 and the pair of large diameters are respectively disposed at both ends of the rack shaft 3 that slides with the rack bushes 5L and 5R. Although the case where the part 33 was provided was demonstrated, it is not restricted to this, For example, you may provide the small diameter part 32 and a pair of large diameter part 33 only in one edge part of the rack shaft 3 which slides with the rack bush 5L. Furthermore, the rack bush 5R may be omitted. When the rack bush 5R is omitted, the rack shaft 3 is supported by the rack bush 5L and the rack guide mechanism described above.

また、上記実施の形態では、ステアリング装置１が、コラムシャフト１０２に操舵補助トルクが付与されるコラムアシスト式のパワーステアリング装置である場合について説明したが、これに限らず、ピニオンシャフト２に操舵補助トルクが付与されるピニオンアシスト式としてもよい。また、ステアリングシャフト１００を構成するピニオンシャフト２とは別のピニオンシャフトがラックシャフト３に噛み合い、このピニオンシャフトに操舵補助トルクが付与されるデュアルピニオン式のステアリング装置に本発明を適用することも可能である。   In the above embodiment, the case where the steering device 1 is a column assist type power steering device in which a steering assist torque is applied to the column shaft 102 has been described. A pinion assist type to which torque is applied may be used. Further, the present invention can be applied to a dual pinion type steering device in which a pinion shaft different from the pinion shaft 2 constituting the steering shaft 100 is engaged with the rack shaft 3 and a steering assist torque is applied to the pinion shaft. It is.

また、上記実施の形態では、ラックシャフト３の太さを変えることによって、ラックシャフト３とラックブッシュ５Ｌ，５Ｒとの摺動抵抗が操舵角に応じて変わるように構成した場合について説明したが、これに限らず、例えばラックシャフト３の外周面３ａの面粗度を一部において変えることによりラックシャフト３とラックブッシュ５Ｌ，５Ｒとの摺動抵抗が操舵角に応じて変わるように構成してもよい。   In the above embodiment, the case where the sliding resistance between the rack shaft 3 and the rack bushes 5L and 5R is changed according to the steering angle by changing the thickness of the rack shaft 3 has been described. Not limited to this, for example, by changing the surface roughness of the outer peripheral surface 3a of the rack shaft 3 in part, the sliding resistance between the rack shaft 3 and the rack bushes 5L and 5R is changed according to the steering angle. Also good.

１…ステアリング装置 ２…ピニオンシャフト
３…ラックシャフト ４…ラックハウジング
５Ｌ，５Ｒ…ラックブッシュ（支持部材） ２０…ピニオン歯部
２１…ピニオン歯 ３０…ラック歯部（噛み合い部）
３０ａ…狭ピッチ部 ３０ｂ…広ピッチ部
３１…ラック歯 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Steering device 2 ... Pinion shaft 3 ... Rack shaft 4 ... Rack housing 5L, 5R ... Rack bush (support member) 20 ... Pinion tooth part 21 ... Pinion tooth 30 ... Rack tooth part (meshing part)
30a ... Narrow pitch portion 30b ... Wide pitch portion 31 ... Rack teeth

Claims (2)

複数のピニオン歯が形成されたピニオン歯部を有し、ステアリング操作に応じて回転するピニオンシャフトと、
前記ピニオン歯部に噛み合う複数のラック歯からなる噛み合い部を有し、前記ピニオンシャフトの回転による軸方向移動によって車両の転舵輪を転舵させるラックシャフトと、
前記ラックシャフトを収容するラックハウジングと、
前記ラックハウジングに固定され、前記ラックシャフトの外周面に摺接して前記ラックシャフトを軸方向移動可能に支持する支持部材とを備え、
前記噛み合い部は、前記複数のラック歯のピッチが異なる狭ピッチ部と広ピッチ部とを有し、
前記ピニオン歯部が前記狭ピッチ部に噛み合うときの前記ラックシャフトと前記支持部材との摺動抵抗が、前記ピニオン歯部が前記広ピッチ部に噛み合うときの前記ラックシャフトと前記支持部材との摺動抵抗よりも小さい、
ステアリング装置。 A pinion shaft having a pinion tooth portion formed with a plurality of pinion teeth and rotating in accordance with a steering operation;
A rack shaft that has a meshing portion composed of a plurality of rack teeth meshing with the pinion tooth portion, and steers a steered wheel of a vehicle by axial movement by rotation of the pinion shaft;
A rack housing that houses the rack shaft;
A support member fixed to the rack housing and slidably contacting the outer peripheral surface of the rack shaft to support the rack shaft so as to be axially movable;
The meshing portion has a narrow pitch portion and a wide pitch portion where the pitches of the plurality of rack teeth are different from each other,
The sliding resistance between the rack shaft and the support member when the pinion tooth portion meshes with the narrow pitch portion is the sliding resistance between the rack shaft and the support member when the pinion tooth portion meshes with the wide pitch portion. Smaller than dynamic resistance,
Steering device. 前記ラックシャフトは、前記ピニオン歯部が前記狭ピッチ部に噛み合うときに前記支持部材が摺接する部分が、前記ピニオン歯部が前記広ピッチ部に噛み合うときに前記支持部材が摺接する部分よりも細い、
請求項１に記載のステアリング装置。
The rack shaft has a portion where the support member slides when the pinion tooth portion meshes with the narrow pitch portion, and is thinner than a portion where the support member slides when the pinion tooth portion meshes with the wide pitch portion. ,
The steering apparatus according to claim 1.
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