JP3739450B2 - Steering rack bar with screw shaft - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車のステアリング機構に使用されるネジ軸を備えたステアリング用ラックバーに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に自動車のステアリング(操向)は、ハンドルを回転させることによりハンドル軸の軸端に固着されている歯車がこれと噛み合っているラックを移動させることにより回転を直線運動に変えて行うものであるが、ハンドルの手動操作だけでは相当な手応えとなるので従来からパワーステアリング方式と呼ばれるものが採用されている。
【0003】
この構造には主に油圧式が用いられており、ハンドル軸(ステアリングシャフト)の回転によりエンジンにより駆動された油圧ポンプからの圧油をラック杆のピストン部へ及ばせてラックを動かすことによりハンドルを軽く回すことができるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら油圧式では必ず油圧回路が必要であるために配管構造が複雑となり、組付性や高価格になる等の問題があり、同時にパワーステアリング系の駆動にエンジン馬力が必要なため、その分エンジンの出力が低下するという欠点があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ハンドル軸の回転をギヤ伝達系を介して直線運動に変換し、車輪を操舵するためのラックバーにおいて、前記ギヤ伝達系と噛合するラック部のラック歯列の幅に対応する長さの平面部を有し、前記平面部にラック歯が形成されている中空ラック杆と、前記直線運動による動力の伝達を受けるための中空ネジ杆とを有し、前記中空ラック杆と前記中空ネジ杆が別部材からなり、前記中空ラック杆の一端と前記中空ネジ杆の他端をかしめまたは溶接により接合してなることを特徴とするものである。
また、本発明は、ハンドル軸の回転をギヤ伝達系を介して直線運動に変換し、車輪を操舵するためのラックバーにおいて、前記ギヤ伝達系と噛合するラック部のラック歯列の幅に対応する長さの平面部を有し、前記平面部にラック歯が形成されている中空ラック杆と、前記直線運動による動力の伝達を受けるためのネジ部を無空ねじ杆とを有し、前記中空ラック杆と前記無空ネジ杆が別部材からなり、前記中空ラック杆の一端と前記無空ネジ杆の他端をかしめまたは溶接により接合してなることを特徴とするものである。
さらに、本発明は、ハンドル軸の回転をギヤ伝達系を介して直線運動に変換し、車輪を操舵するためのラックバーにおいて、前記ギヤ伝達系と噛合するラック部のラック歯列の幅に対応する長さの平面部を有し、前記平面部にラック歯が形成されている無空ラック杆と、前記直線運動による動力の伝達を受けるためのネジ部を中空ねじ杆とを有し、前記無空ラック杆と前記中空ネジ杆が別部材からなり、前記無空ラック杆の一端と前記中空ネジ杆の他端をかしめまたは溶接により接合してなることを特徴とするものである。
【0006】
また、本発明は、ギヤ伝達系と噛合するラック部を中空ラック杵と、直線運動による動力の伝達を受けるためのネジ部を有する中空ねじ杆とからなるネジ軸を備えたステアリング用ラックバーの製造方法において、第1のパイプ素材にラック歯列の幅に対応する長さの平面部を有する一次形成体を加工する工程と、内部にラック歯列に対応する凹凸部が形成された割型からなる成形用型内に納め、前記一次成形体にポンチを圧入して一次成形体の外周の肉を成形用型の凹凸部に圧入させて第1パイプ素材の外周にラック歯を成形する工程と、ねじ型を有する成形型内に、両端を予め拡径加工された第2のパイプ素材を納め、外形が漸増するマンドレルを前記第2パイプ素材に圧入することにより前記第2パイプ素材に外周にネジ部を形成する工程と、前記ラック歯の形成された第1パイプ素材と、ネジ部の形成された第2パイプ素材の両端部のうち、一方を凸、他方を凹として嵌合させてからかしめまたは溶接により接合する工程と、からなることを特徴とするものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施の形態を参照して説明する。
【0008】
本発明にかかるステアリング用ラックバーは、図1に示すように中空材のラック部1Aとネジ部1Bとからなるもので、上記ラック部1Aにはステアリングシャフト31に固定されたピニオン32が噛合され、ネジ部1Bには電動モータにより駆動される例えばボールネジ機構33(位置は固定)が設けられ、ステアリング操作時に前記ボールネジ機構33が作動してラックバーをステアリング方向(図の矢印方向)へ移動させるものである。
【0009】
以下図2乃至図5に示すラックバーのいずれにおいても図1の場合と全く同様にして用いられる。
【0010】
図2は本発明の請求項2にかかるラックバーを具体化した請求項3の場合の斜視図を示すもので、ラックバー1は中空ラック杆2Aからなるラック部1Aと、別体の中空ネジ杆2Bからなるネジ部1Bとで構成され、両者は同一軸線上で隣り合うように一体に結合させたものてある。
【0011】
図4は請求項2にかかるラックバーを具体化した請求項4の場合のラックバー2を示すもので、この場合ラック部1Aは図2に示す中空ラック杆2Aであり、ネジ部1Bは無空ネジ杆3Bとして、別材料により作り、出来たものを同一軸線上で隣り合うように一体に結合させたものである。
【0012】
図5は請求項2にかかるラックバーを具体化した請求項5の場合のラックバー3を示すもので、ラック部1Aを無空材から作った無空ラック杆3Aとし、ネジ杆2Bを図2と同じ中空ネジ杆2Bとして一体に結合させたものである。
【0013】
そして図2乃至図5の場合の結合は公知の手段によるもので、例えば両端面のうち、何れか一方を凸、他方を凹として嵌合させた後かしめによる結合、あるいは圧接溶接等の溶接による結合等で行う。
【0014】
また上記のラック杆2Aはパイプ材から形成されるもので、その製造方法は、例えば、図6乃至図10に示すように、中空ラック杆2Aの形成には左右対称をなす1対の半円筒状の第1次成形用割型11,12が使用される。両割型11,12の垂直をなす下部対向面11a,12a同士は互いに間隔なく当接し、かつ垂直をなす上部対向面11b,12bは、得ようとするラックの歯列を幅と等しい間隔を持って、互いに側方に引き込んでいる。
各割型11,12の上下の対向面11b,11a,12b,12aの間はパイプ材2a’の外側と接する凹状の円弧面11c,12cとなっている。
【0015】
そこで円弧面11c,12c内に、得ようとするラック杆2Aの素材であるパイプ材2a’を弛みなく嵌合してから、両割型11,12を適宜の手段により結合する。つぎに上部対向面11b,12b面間に露出するパイプ材2a’の上面部2bを適宜の手段で加熱して軟化させる。
【0016】
この状態において、両割型11,12の上部対向面11b,12b間に、得ようとするラックの歯列7形成部となる平面部4とほぼ等しい長さの角杆状プレス型13を圧入してパイプ材2a’の上面部2bを平らにプレス加工する。
【0017】
すると図7および図8に示すように、両端部は断面円形をなし、かつその間に、得ようとするラック杆2Aの歯列7の幅と同幅で、所要の長さの平面部4を備える第1次成形体2aが形成される。
【0018】
なおこの際、第1次成形体2aの上面部2bは加熱軟化されているから、形成された平面部4の裏側は中央部が厚肉の凸レンズ状の盛上がり状態となる。図中、5,6は第1次成形体2aの両端部で円形断面をとなっている。
【0019】
さらに図9および図10に示すように、得ようとするラックと補形をなす左右1対の第2次成形用割型21,22を用意する。
【0020】
これは両割型21,22とも半円筒状をなし、その対向面における凹入孔21a,22aの上面は両端を除いて軸線と直交し、かつラックの歯列7と対応する凹凸部21b,22bに形成されている。凹入孔21a,22aの両端部は合体して第1次成形体2aの両端部と等形等寸の円形部となるような半円形部21c,22cとなっている。
【0021】
ここで23は欠円状をなすポンチで、その外形は第1次成形体2aの非円形部の内形とほぼ等しく、かつその中心より上面である平面部23aまでの距離は、第1次成形体2aの軸線より、その平面部4までの距離よりも大である。
【0022】
平面部23aの前端部は前方に向って下傾する傾斜部23cに形成されている。
【0023】
ポンチ23の前端面23dは第1次成形体3aの内面形と同形で、かつそれよりも僅かに小寸となっている。
【0024】
この第2次成形用割型21,22内に第1次成形体2aを嵌入するとともに、第2次成形用割型21,22を結合し、ついで第1次成形体2a内にその右端よりポンチ23を強制的に圧入する。
【0025】
するとポンチ23の前端の傾斜部23cにより、第1次成形体3aの平面部4のみが押されて、その外周面の肉は、割型21,22の凹凸部21b,22bに喰込み、塑性変形して歯列7が形成されることになる。
【0026】
なお歯列7の形状および寸法は、これに噛合させるべきピニオン等を歯形に応じて定められる。
【0027】
また中空ネジ杆3Bの成形については、種々の方法があるが、例えば図11に示すように、割型24a,24bの合せ面に得ようとするネジ杆3Bのネジ山の半周ずつのネジ型25,25を有する成形用型24内に、両端を予め拡径加工されたパイプ素材3aを納め、上記成形用型24内のパイプ素材3aに、先端から外径がD1 ,D2 ,D3 のように漸増するマンドレル26を油圧等の加圧手段により白矢印方向に圧入してパイプ素材3aの外周の肉を成形用型24内のネジ型25,25に圧入させてパイプ素材3aの外周にネジ山を形成することによりネジ杆3Bを形成する方法による。この場合、マンドレル26は、パイプ素材3aの両端からそれぞれパイプ素材3aの全長にわたり圧入することが好ましい。
このほかバルジ加工による成形、外周からの転造成形、またはこれらの組合せ等により行われ、外観では図2に示すもの、その軸方向断面については図3に示すように外周面にネジ8aが形成される。
【0028】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成したから、ステアリング方式を電動式とする場合はバッテリ駆動となるからエンジン馬力の低下が防止されるラックバーを使用することができる。また、ラックバーの軽量化は請求項3に示すようにラック部、およびネジ部に中空パイプを使用することによりその目的を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の請求項1にかかるステアリング用ラックバーおよびその作動原理を示す説明図。
【図2】本発明の請求項3にかかるステアリング用ラックバーを示す斜視図。
【図3】図2のA−A断面図。
【図4】本発明の請求項4にかかるステアリング用ラックバーを示す斜視図。
【図5】本発明の請求項5にかかるステアリング用ラックバーを示す斜視図。
【図6】中空ラック杆の製造方法において、パイプを第1次成形用割型に嵌入して、成形を開始する直前の状態を示す縦断側面図。
【図7】同じく成形終了時の状態を示す縦断側面図。
【図8】同じく第1次成形体の斜視図。
【図9】同じく第1次成形体を第2次成形用割型内において、成形中の状態を示す中央縦断正面図。
【図10】図9のB−B断面図。
【図11】請求項6にかかる中空ネジ杆の製造方法を示す断面図。
【符号の説明】
1 ラックバー
1A ラック部
1B ネジ部
2 ラックバー
2A ラック杆
2B ネジ杆
3 ラックバー
3A ラック杆
3B ネジ杆
31 ステアリングシャフト
32 ピニオン
33 ボールネジ機構[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a steering rack bar having a screw shaft used in a steering mechanism of an automobile.
[0002]
[Prior art]
Generally, steering (steering) of an automobile is performed by changing a rotation to a linear motion by moving a rack meshed with a gear fixed to the shaft end of the handle shaft by rotating the handle. However, since only a manual operation of the steering wheel provides a considerable response, a so-called power steering system has been conventionally employed.
[0003]
This structure is mainly hydraulic, and the handle is moved by moving the rack by applying pressure oil from the hydraulic pump driven by the engine to the piston part of the rack by rotating the handle shaft (steering shaft). Can be turned lightly.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the hydraulic circuit always requires a hydraulic circuit, the piping structure is complicated, and there are problems such as ease of assembly and high price. At the same time, engine horsepower is required to drive the power steering system. There was a drawback in that the output of was reduced.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention converts a rotation of a handle shaft into a linear motion via a gear transmission system, and in a rack bar for steering a wheel, a length corresponding to the width of a rack tooth row of a rack portion meshing with the gear transmission system. A hollow rack rod having a flat surface portion and rack teeth formed on the flat surface portion, and a hollow screw rod for receiving power transmitted by the linear motion, the hollow rack rod and the hollow The screw rod is made of a separate member, and one end of the hollow rack rod and the other end of the hollow screw rod are joined by caulking or welding .
Further, the present invention converts the rotation of the handle shaft into a linear motion through the gear transmission system, and corresponds to the width of the rack tooth row of the rack portion meshing with the gear transmission system in the rack bar for steering the wheel. A hollow rack rod having a flat portion with a length to be formed and rack teeth formed on the plane portion, and a non-threaded screw rod having a screw portion for receiving power transmission by the linear motion, The hollow rack cage and the empty screw rod are made of different members, and one end of the hollow rack cage and the other end of the empty screw rod are joined by caulking or welding .
Furthermore, the present invention converts the rotation of the handle shaft into a linear motion via a gear transmission system, and corresponds to the width of the rack tooth row of the rack portion meshing with the gear transmission system in a rack bar for steering a wheel. A non-empty rack cage having a planar portion with a rack tooth formed on the plane portion, and a hollow screw rod for receiving a power transmission by the linear motion, The empty rack rod and the hollow screw rod are made of different members, and one end of the empty rack rod and the other end of the hollow screw rod are joined by caulking or welding .
[0006]
Further, the present invention provides a steering rack bar having a screw shaft including a hollow rack rod having a rack portion meshing with a gear transmission system and a hollow screw rod having a screw portion for receiving power transmission by linear motion. In the manufacturing method, a step of processing a primary formed body having a planar portion having a length corresponding to the width of the rack tooth row on the first pipe material, and a split mold in which concave and convex portions corresponding to the rack tooth row are formed inside And forming a rack tooth on the outer periphery of the first pipe material by press-fitting a punch into the primary molded body and press-fitting the outer periphery of the primary molded body into the concave and convex portions of the molding die. And a second pipe material whose diameters are preliminarily expanded at both ends in a molding die having a screw mold, and a mandrel whose outer shape gradually increases is press-fitted into the second pipe material, so that the outer periphery of the second pipe material Form a thread on Of the first pipe material having the rack teeth and the second pipe material having the threaded portion, one is convex and the other is concave, and then joined by caulking or welding. And the step of performing .
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described below with reference to embodiments shown in the drawings.
[0008]
As shown in FIG. 1, the steering rack bar according to the present invention comprises a hollow rack portion 1A and a screw portion 1B, and a
[0009]
Hereinafter, any of the rack bars shown in FIGS. 2 to 5 is used in the same manner as in FIG.
[0010]
FIG. 2 is a perspective view of the rack bar according to claim 3 in which the rack bar according to
[0011]
FIG. 4 shows a
[0012]
FIG. 5 shows a rack bar 3 in the case of
[0013]
The coupling in the case of FIG. 2 to FIG. 5 is by a known means, for example, by fitting one of the two end faces as convex and the other as concave and then by caulking or by welding such as pressure welding. This is done by combining.
[0014]
The
Between the upper and lower
[0015]
Therefore, after fitting the
[0016]
In this state, between the upper facing
[0017]
Then, as shown in FIG. 7 and FIG. 8, both end portions have a circular cross section, and between them, the
[0018]
At this time, since the
[0019]
Further, as shown in FIGS. 9 and 10, a pair of left and right secondary forming split
[0020]
Both of the
[0021]
Here,
[0022]
The front end portion of the
[0023]
The
[0024]
The primary molded
[0025]
Then, only the
[0026]
In addition, the shape and dimension of the tooth row 7 are determined according to the tooth shape of the pinion and the like to be meshed therewith.
[0027]
There are various methods for forming the hollow screw rod 3B. As shown in FIG. 11, for example, as shown in FIG. 11, a screw die for each half of the thread of the screw rod 3B to be obtained on the mating surface of the
In addition, it is formed by bulging, rolling from the outer periphery, or a combination of these, and the external appearance is as shown in FIG. 2, and the axial cross section is formed with a screw 8a on the outer peripheral surface as shown in FIG. Is done.
[0028]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, when the steering system is an electric type, a rack bar can be used in which the engine horsepower is prevented from being lowered because it is battery-driven. Further, the object of weight reduction of the rack bar can be achieved by using a hollow pipe for the rack part and the screw part as shown in claim 3.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing a steering rack bar and its operating principle according to
FIG. 2 is a perspective view showing a steering rack bar according to claim 3 of the present invention.
3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 4 is a perspective view showing a steering rack bar according to
FIG. 5 is a perspective view showing a steering rack bar according to
FIG. 6 is a longitudinal side view showing a state immediately before starting molding by fitting a pipe into a primary molding split mold in a method for manufacturing a hollow rack cage.
FIG. 7 is a longitudinal side view showing the state at the end of molding.
FIG. 8 is a perspective view of the primary molded body.
FIG. 9 is a central longitudinal sectional front view showing a state where the primary molded body is being molded in the secondary molding split mold.
10 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
11 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a hollow screw rod according to
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ギヤ伝達系と噛合するラック部のラック歯列の幅に対応する長さの平面部を有し、前記平面部にラック歯が形成されている中空ラック杆と、
前記直線運動による動力の伝達を受けるための中空ネジ杆とを有し、
前記中空ラック杆と前記中空ネジ杆が別部材からなり、前記中空ラック杆の一端と前記中空ネジ杆の他端をかしめまたは溶接により接合してなることを特徴とするネジ軸を備えたステアリング用ラックバー。In the rack bar to convert the rotation of the handle shaft into linear motion via the gear transmission system and steer the wheels,
A hollow rack cage having a plane portion having a length corresponding to the width of the rack tooth row of the rack portion meshing with the gear transmission system, and rack teeth are formed on the plane portion;
A hollow screw rod for receiving power transmission by the linear motion;
The hollow rack rod and the hollow screw rod are made of different members, and one end of the hollow rack rod and the other end of the hollow screw rod are joined by caulking or welding, for steering having a screw shaft Rack bar.
前記ギヤ伝達系と噛合するラック部のラック歯列の幅に対応する長さの平面部を有し、前記平面部にラック歯が形成されている中空ラック杆と、
前記直線運動による動力の伝達を受けるためのネジ部を無空ねじ杆とを有し、
前記中空ラック杆と前記無空ネジ杆が別部材からなり、前記中空ラック杆の一端と前記無空ネジ杆の他端をかしめまたは溶接により接合してなることを特徴とするネジ軸を備えたステアリング用ラックバー。In the rack bar to convert the rotation of the handle shaft into linear motion via the gear transmission system and steer the wheels,
A hollow rack cage having a plane portion having a length corresponding to the width of the rack tooth row of the rack portion meshing with the gear transmission system, and rack teeth are formed on the plane portion;
A screw part for receiving power transmission by the linear motion has a non-empty screw rod,
The hollow rack cage and the non-empty screw rod are made of different members, and provided with a screw shaft characterized in that one end of the hollow rack cage and the other end of the non-empty screw rod are joined by caulking or welding . Rack bar for steering.
前記ギヤ伝達系と噛合するラック部のラック歯列の幅に対応する長さの平面部を有し、前記平面部にラック歯が形成されている無空ラック杆と、
前記直線運動による動力の伝達を受けるためのネジ部を中空ねじ杆とを有し、
前記無空ラック杆と前記中空ネジ杆が別部材からなり、前記無空ラック杆の一端と前記中空ネジ杆の他端をかしめまたは溶接により接合してなることを特徴とするネジ軸を備えたステアリング用ラックバー。In the rack bar to convert the rotation of the handle shaft into linear motion via the gear transmission system and steer the wheels,
A non-empty rack cage having a plane portion having a length corresponding to the width of a rack tooth row of a rack portion meshing with the gear transmission system, and rack teeth are formed on the plane portion;
A screw portion for receiving power transmission by the linear motion has a hollow screw rod,
The empty rack rod and the hollow screw rod are made of different members, and one end of the empty rack rod and the other end of the hollow screw rod are joined by caulking or welding . Rack bar for steering.
第1のパイプ素材にラック歯列の幅に対応する長さの平面部を有する一次形成体を加工する工程と、
内部にラック歯列に対応する凹凸部が形成された割型からなる成形用型内に納め、前記一次成形体にポンチを圧入して一次成形体の外周の肉を成形用型の凹凸部に圧入させて第1パイプ素材の外周にラック歯を成形する工程と、
ねじ型を有する成形型内に、両端を予め拡径加工された第2のパイプ素材を納め、外形が漸増するマンドレルを前記第2パイプ素材に圧入することにより前記第2パイプ素材に外周にネジ部を形成する工程と、
前記ラック歯の形成された第1パイプ素材と、ネジ部の形成された第2パイプ素材の両端部のうち、一方を凸、他方を凹として嵌合させてからかしめまたは溶接により接合する工程と、
からなることを特徴とするステアリング用ラックバーの製造方法。 In a manufacturing method of a steering rack bar having a screw shaft including a hollow rack rod having a rack portion meshing with a gear transmission system and a hollow screw rod having a screw portion for receiving power transmission by linear motion,
Processing a primary formed body having a flat portion having a length corresponding to the width of the rack tooth row on the first pipe material;
It is placed in a molding die composed of a split mold in which concave and convex portions corresponding to rack tooth rows are formed, and a punch is press-fitted into the primary molded body so that the outer periphery of the primary molded body becomes the concave and convex portions of the molding die. Press-fitting and forming rack teeth on the outer periphery of the first pipe material;
A second pipe material whose diameter has been expanded in advance at both ends is placed in a mold having a screw mold, and a mandrel whose outer shape gradually increases is press-fitted into the second pipe material, so that a screw is formed on the outer periphery of the second pipe material. Forming a part;
A step of fitting the first pipe material with the rack teeth and the second pipe material with the threaded portion formed as one convex and the other as the concave, and then joining by caulking or welding; and ,
A method of manufacturing a steering rack bar, comprising:
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