JP5416369B2 - Steering device - Google Patents
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Description
本発明は、ラック・ピニオン式の操舵装置(ステアリング装置)において、ラックがピニオンと噛み合うようにラックをピニオン側へ付勢するラック押圧部材を備えた操舵装置に関する。 The present invention relates to a steering device provided with a rack pressing member that urges a rack to a pinion side so that the rack meshes with the pinion in a rack and pinion type steering device (steering device).
ラック・ピニオン式の操舵装置では、操舵者の操舵力をそのまま、あるいは、操舵補助してピニオンを回転させてラックを直線移動させ、これにより車輪の向きを変えて操舵できるようになっている。 In the rack and pinion type steering device, the steering force of the steering person is used as it is, or the pinion is rotated by assisting the steering to move the rack linearly, thereby changing the direction of the wheels to enable steering.
このようなラック・ピニオン式の操舵装置では、ラックに対してピニオンが適正なバックラッシュを確保しながら押圧されるようにラック押圧部材が用いられているが、バックラッシュという隙間があるため車輪側からの高速微振動により、ギヤ噛み合い部分の異音が発生して問題となっていた。 In such a rack and pinion type steering device, a rack pressing member is used so that the pinion is pressed against the rack while ensuring an appropriate backlash. Due to the high-speed fine vibration generated from the noise, an abnormal noise is generated at the gear meshing portion.
この異音の問題を解決するものとして、特許文献1、2に記載された技術があり、図3(a)、(b)はこれらの本発明の背景技術を示すものである。
As a technique for solving this problem of abnormal noise, there are techniques described in
図3(a)は、特許文献1に従来技術として記載された操舵装置50であり、操舵者の操舵回転力が入力される入力軸41、操舵のためのピニオンを備えた出力軸42、このピニオン42に噛み合って直線駆動されるラック43とを備え、このラック43をスプリング32の付勢力により付勢するラック押圧機構40を備えている。
FIG. 3A shows a
しかしながら、このラック押圧機構40でラック押圧部材として用いられているスプリング32は、高速微振動にも追随するものであり、異音の問題を完全に解決することができるものではなかった。
However, the
また、振動の影響を小さくするために、スプリング荷重を増加させたり、バックラッシュ量を小さくしたりすると、噛み合い摩擦が大きくなり、操舵感の悪化を招くという弊害があった。 Further, if the spring load is increased or the backlash amount is decreased in order to reduce the influence of vibration, the meshing friction increases, resulting in a deterioration of the steering feeling.
図3(b)は、特許文献2に記載されたものであり、この操舵装置70は、操舵のためのラック63と、ラック収容室67との間に、鉄製の錘体66の外側(内周側、側面側及び外周側)を弾性体65で覆った設けたエンドブッシュ64を設置して、ラトル音(上記、「異音」に相当する。)の低減を一層実現することができる(段落[0069])、とされている。
FIG. 3 (b) is described in
しかしながら、特許文献1のラック押圧機構40と同様な構成を用い、特許文献2とは異なる方法で、前記異音の問題の解決を図ることができると、操舵装置としては、よりシンプルな構成になると思われた。
本発明は、上記問題を改善しようとするもので、背景技術であるラック押圧機構と同様な構成を用いながら異音の問題の解決することができる、シンプルな構成の操舵装置を提供することを目的としている。 The present invention is intended to improve the above-described problem, and provides a steering device having a simple configuration that can solve the problem of abnormal noise while using the same configuration as the rack pressing mechanism that is the background art. It is aimed.
本発明の操舵装置は、ラック・ピニオン式の操舵装置であって、ラックがピニオンと噛み合うようにラックをピニオン側へ付勢するラック押圧部材において、ラックからの力を受ける部材として、ダイラタント流体をその一部又は全部の素材としたダイラタント部材を用い、前記ダイラタント部材は筒状であることを特徴とする。 The steering device of the present invention is a rack and pinion type steering device, and a dilatant fluid is used as a member that receives a force from the rack in a rack pressing member that urges the rack to the pinion side so that the rack meshes with the pinion. A dilatant member made of a part or all of the material is used, and the dilatant member is cylindrical .
本発明の操舵装置によれば、ラック・ピニオン式の操舵装置であって、ラックがピニオンと噛み合うようにラックをピニオン側へ付勢するラック押圧部材において、ラックからの力を受ける部材として、ダイラタント流体をその一部又は全部の素材としたダイラタント部材を用い、前記ダイラタント部材は筒状であるので、背景技術であるラック押圧機構と同様な構成を用いながら、ラック押圧部材の背面からスプリングで押圧しているだけでは十分に抑えきれないために発生する異音の問題の解決し、かつシンプルな構成とすることができる。 According to the steering device of the present invention, the dilatant is a rack and pinion type steering device, and a member that receives a force from the rack in a rack pressing member that urges the rack to the pinion side so that the rack meshes with the pinion. A dilatant member made of a part or all of the fluid is used, and the dilatant member has a cylindrical shape , so that it is pressed by a spring from the back of the rack pressing member while using the same configuration as the rack pressing mechanism as the background art. It is possible to solve the problem of abnormal noise that occurs because it cannot be sufficiently suppressed by simply doing, and to have a simple configuration.
以下に、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1(a)は、本発明のラック押圧部材の一例を備えた操舵装置を示す要部縦断面図、(b)は、(a)のラック押圧部材の拡大図である。 Fig.1 (a) is a principal part longitudinal cross-sectional view which shows the steering apparatus provided with an example of the rack press member of this invention, (b) is an enlarged view of the rack press member of (a).
図1(a)、(b)の操舵装置20は、ラック・ピニオン式の電動パワーステアリング装置20であって、自動車などの車両の操舵に用いられ、操舵者の操舵力を電動モータ(不図示)で補助する操舵補助機能を備えたものであり、ラック押圧機構10、入力軸11、出力軸(ピニオン)12、ラック13、トルク検出機構14、ウォーム15、ウォームホイール16、及び、装置収容体17を備えている。
A
ラック押圧機構10は、円柱状であって、ダイラタント流体を素材としたダイラタント部材1とラック13を押し戻す付勢力を発生する付勢部材2とを備えたラック押圧部材3、ラック押圧部材3を収容するラック側のラック受け4、及び、このラック受け4とラック13との間に挟まれ、直接ラック13に接触する軸受部材5を備えている。
The
ラック押圧機構10は、更に、ラック受け4をラック13に近接・離間移動可能に収容するように装置収容体17に設けられたラック押圧収容孔6、このラック押圧収容孔6の開口側を閉止し、バックラッシュ量を調整するための押圧蓋7、及び、この押圧蓋7の回転をロックするロックリング8を備えている。
The
本発明の特徴は、ラック13がピニオン12と噛み合うようにラック13をピニオン12側へ付勢するラック押圧部材3であって、ラックからの力を受けるラック押圧部材3として、ダイラタント流体を素材としたダイラタント部材1を用いた点にあるが、この点については、追って、詳しく説明する。
A feature of the present invention is a
ラック押圧部材3には、従来と同様の付勢部材2が含まれている。この付勢部材2としては、この例示のようにコイルスプリングが好適であるが、これに限定されず、弾性を有し、その弾性を長期間持続できるものであれば、どのようなものでも採用可能である。
The
また、この装置20では、付勢部材2は、ラック押圧部材3として、ダイラタント部材1と併行して、背景技術と同様にラックを押圧する働きをするものであるが、主として、ラック13からの力を受けてラック押圧部材3が収縮した後に、その付勢力によりラック13を元の位置に戻す役割を果たすものである。
Further, in this
ラック受け4は、円柱形状でラック押圧収容孔6内でラック13の振動に応じて移動可能で、ラック13側にはラック外周面に応じた形状を備え、反ラック13側には、ラック押圧部材3を収容する収容凹部4aを備えている。
The
軸受部材5は、ラック受け4とラック13との間に介在し、直接ラック13に接触するもので、ラック13の外周をほぼ半周に渡って受け止めるものである。その素材は、ラック13の直線移動を円滑にガイドするものであるため、耐久性、潤滑性のある軸受材が好適である。
The bearing member 5 is interposed between the
より具体的には、軸受部材5の材料は、例えば、PTFE(ポリテトラフルオロエチレンポリ四フッ化エチレン/Poly Tetra Fluoro Ethylene)、ETFE(エチレンテトラフルオロエチレン共重合体/Ethylene Tetrafluoro Ethylene)が好適であるが、これらに限定されるものではない。 More specifically, the material of the bearing member 5 is preferably, for example, PTFE (Polytetrafluoroethylene Polytetrafluoroethylene / Poly Tetra Fluoro Ethylene) or ETFE (Ethylene Tetrafluoro Ethylene Copolymer / Ethylene Tetrafluoro Ethylene). However, it is not limited to these.
なお、この例では、軸受け部材5は、部分的に突部5aを持ち、その突部5aが、ラック受け4の孔4bに嵌まり込むようになっているが、これは、ラック13が出力軸(ピニオン)12の回転により、あるいは、車輪側からの外力により、その軸方向に移動した際、軸受け部材5が共移動しないように規制するものである。
In this example, the bearing member 5 partially has a
ラック押圧収容孔6は、図1(a)において、上下に分割された装置収容体17の下部収容体17bのラック13を収容する部分の内、ラック13が出力軸12と噛み合う部分に設けられ、その開口側には、収容孔の内周に突出しない調節雌ネジ6aが設けられている。
The rack pressing accommodating hole 6 is provided in a portion where the
押圧蓋7は、この調節雌ネジ6aに螺合し、そのラック13側には、ラック受け4の収容凹部4aに対応した収容凹部7aが設けられ、双方の収容凹部4a、7aで、押圧部材3を収容する。
The pressing lid 7 is screwed into the adjusting
ラック受け4の収容凹部4aを除いた端部と、押圧蓋7の収容凹部7aを除いた端部とは、押圧蓋7を調節回転させることにより相対間隙間が調節可能となっており、これにより、ラック13とピニオンである出力軸12との間のバックラッシュが調節される。
The relative clearance between the end of the
ロックリング8は、押圧蓋7の外周雄ネジに螺合しつつ、ラック押圧収容孔6の開口端面に接触して、押圧蓋7が一定のバックラッシュを維持した状態で回転しないようにロックするものである。 The lock ring 8 is locked to prevent the rotation of the pressure lid 7 while maintaining a certain backlash while contacting the opening end surface of the rack pressure receiving hole 6 while being screwed to the outer peripheral male screw of the pressure lid 7. Is.
入力軸11は、操舵者の操舵が入力されるものである。この入力軸11と出力軸(ピニオン)12とは、トルク検出機構14により共回転するように連結されている。トルク検出機構14は入力軸11のトルクを検知して、このトルクに応じた回転駆動を電動モータからウォーム15に与える。
The
このウォーム15の回動によって、ウォームホイール16が一定の減速比で回転駆動されて、出力軸12が回転駆動の補助力を受けて、そのピニオンによりラック13が軸方向に直線移動して、車輪を操舵する。
As the
装置収容体17は、入力軸11と、トルク検出機構14と、ウォーム15と、ウォームホイール16とを主に収容する上部収容体17aと、出力軸12と、ラック13と、ラック押圧機構10とを主に収容する、既述の下部収容体17bとを備え、相互に流体密に結合されている。
The
このような構成で、この操舵装置20は、電動式パワーステアリング装置としての基本的機能を発揮しながら、既述したように、ダイラタント部材1をラック押圧部材3として用いている点を特徴とする。
With such a configuration, the
本発明者の知見によれば、ダイラタント流体は、高速振動に対しては高い圧縮応力を、低速振動に対しては低い圧縮応力を示す流体である。つまり、高速振動には、剛性体となってこの高速振動に対して変形せず、低速振動に対しては、その低速振動に応じて変形するものである。 According to the knowledge of the present inventors, the dilatant fluid is a fluid that exhibits high compressive stress for high-speed vibration and low compressive stress for low-speed vibration. That is, the high-speed vibration becomes a rigid body and does not deform with respect to the high-speed vibration, and the low-speed vibration deforms according to the low-speed vibration.
本発明者は、このような性質をもつダイラタント流体を、ラック押圧部材の押圧に用いると、車輪からラック13に伝わる高速微振動に対しては、高い圧縮応力で荷重を受けるために変形しないで歯面のバックラッシュを小さい状態にでき、異音の発生を防ぎ、通常の操舵のような低速振動に対しては低い圧縮応力のため変形してバックラッシュを確保できるため、その操舵の抵抗とならない、という点を見いだしたものである。
When the present inventors use a dilatant fluid having such properties for pressing the rack pressing member, the high-speed fine vibration transmitted from the wheel to the
また、図2(a)の操舵装置50に比べると、ラック押圧部材3として、従来からある付勢部材2の空きスペースに、ダイラタント部材1が追加されただけの構成である。図2(b)の操舵装置70に比べると余分なエンドブッシュ64という部品を必要としないものである。
Further, as compared with the
つまり、本発明のラック押圧部材3によれば、その一部としてダイラタント部材1を用いたことで、背景技術であるラック押圧機構と同様な構成を用いながら異音の問題の解決することができ、このラック押圧部材を用いた操舵装置は、同ダイラタント部材1の効果に加え、異音防止のための別部品を必要としないシンプルな構成となる効果を発揮する。
That is, according to the
加えて、このダイラタント部材1をラック押圧部材3として用いたラック押圧機構10は、ピニオン12とラック13との噛み合い部分という、最も異音の発生しやすい部分に異音吸収性能を発揮するダイラタント部材1を用いたので、その異音抑制効果を最も効率的に発揮するものである。
In addition, the
また、長期間使用してピニオン12とラック13との歯面が摩耗すると、スプリング荷重(付勢手段2による付勢力)が減少するが、ダイラタント部材1が高速微振動を防ぐため、異音が減少する。
Further, if the tooth surfaces of the
図2(a)は他例のラック押圧部材の拡大図、(b)、(c)、(d)は、更に他例のラック押圧部材の要部拡大図である。これより、既に説明した部分には同じ符号を付して重複説明を省略する。 FIG. 2A is an enlarged view of another example of the rack pressing member, and FIG. 2B, FIG. 2C, and FIG. Accordingly, the same reference numerals are given to the parts that have already been described, and redundant description will be omitted.
図2(a)の操舵装置20Aは、図1の操舵装置20に比べ、そのラック押圧機構10Aが備えるラック押圧部材3Aのダイラタント部材1Aが円筒状となって、その内側にコイルスプリング状の付勢手段2Aが収容されている点が異なっている。
In the
このような構成であっても、ダイラタント部材1Aは、図1の操舵機構20のダイラタント部材1と同様の効果を発揮し、操舵装置20Aも操舵装置20と同様の効果を発揮する。
Even in such a configuration, the
加えて、この場合、ダイラタント部材1Aが孔4bの外側に接触することとなるので、振動を吸収する端面の接触面積をより大きくすることができ、異音抑制効果をより大きく発揮することができる。
In addition, in this case, since the
図2(b)の操舵装置20Bは、図1の操舵装置20に比べ、そのラック押圧機構10Bが備えるラック押圧部材3Bのダイラタント部材1Bが円柱状ではあるが、ラック13側とラック押圧部材3Bの後端を押す後端押し部材(押圧蓋7)側の部分だけがダイラタント流体を素材とされたダイラタント薄部材1aとされ、他の部分は剛性材の主部材1bとされているが異なっている。
The
このようにすると、元々、バックラッシュによる隙間は微小なもので、高速微振動の振幅は、このバックラッシュに制限されるものであるので、振動吸収のための厚さもバックラッシュ量に応じて設定でき、仮に、ダイラタント流体が高価なものである場合、必要な部分だけをダイラタント薄部材1aとして、異音抑制効果は維持しながら、ダイラタント部材1Bのコストダウンを図ることができる。
In this way, the gap due to backlash is originally very small, and the amplitude of high-speed microvibration is limited to this backlash, so the thickness for absorbing vibration is also set according to the amount of backlash. If the dilatant fluid is expensive, only the necessary portion can be used as the dilatant
また、操舵装置20Bとしては、操舵装置20の効果に加え、上記、ダイラタント部材1Bの効果を装置として発揮することができる。
In addition to the effect of the
主部材1bの材料である剛性材としては、鋼鉄、黄銅、アルミニウム等の金属や、硬質プラスチック等を適宜選択することができる。
As a rigid material that is a material of the
なお、この例では、ダイラタント薄部材1aは主部材1bの両端側としたが、片側端だけに設けるようにしてもよく、その際も同様の効果を発揮することができることに加え、ダイラタント薄部材1aの設置が片側だけで済むという利点がある。
In this example, the dilatant
図2(c)の操舵装置20Cは、そのラック押圧機構10Cが備えるラック押圧部材3Cが、図1の操舵装置20に比べ、図2(a)の操舵装置20Aのラック押圧部材3Aの技術と、図2(b)の操舵装置20Bのラック押圧部材3Bの技術との双方を適用した点で異なっている。
In the
つまり、この操舵装置20Cは、ダイラタント部材1Cを円筒状とすると共に、このダイラタント部材1Cを、両端のダイラタント薄部材1cと、これらに挟まれる主筒部材1dとを備えたものとしたものである。
That is, in the
このような構成のラック押圧部材3Cと、操舵装置20Cとによれば、上述のダイラタント部材3A、3B、操舵装置20A、20Bの効果を相乗的に発揮することができる。
According to the
図2(d)の操舵装置20Dは、そのラック押圧機構10Dが備えるラック押圧部材3Dが、図1の操舵装置20に比べ、スプリングで構成された付勢手段2Bを芯部分として、この付勢手段2Bをダイラタント流体で覆って円柱状のダイラタント部材1Dとした点が異なっている。
In the
つまり、ラック押圧部材3Dは、付勢手段2Bを芯金として、全体をダイラタント流体で一体成形して円柱状としたダイラタント部材1Dともなっているのである。
In other words, the
このような構成であっても、高速微震動に対しては、ラック押圧部材3Dは高い圧縮応力を発揮して、異音の発生を抑制し、通常の操舵である低速振動に対しては、ダイラタント部材3Dは低い圧縮応力により、付勢手段2Bの作用を邪魔せず、ラック13とピニオン12との間に適正なバックラッシュを確保して、良好な噛み合い、つまり、操舵感を実現することができる。
Even with such a configuration, the
上記のラック押圧部材3Dの効果は、ラック押圧機構10D、操舵装置20Dにおいても、同様に発揮されるものである。
The effect of the
また、本発明のラック押圧部材及び操舵装置は、上記の実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲、実施形態の範囲で、種々の変形例、組み合わせが可能であり、これらの変形例、組み合わせもその権利範囲に含むものである。 Further, the rack pressing member and the steering device of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications and combinations are possible within the scope and the scope of the embodiments described in the claims. Such modifications and combinations are also included in the scope of the right.
例えば、上記では、操舵装置が、電動式パワーステアリング装置の場合を例示したが、本発明のラック押圧部材は、ラック・ピニオン式のものであれば適用可能で、操舵補助機能のないものや、油圧式・流体圧式のパワーステアリング装置にも適用可能である。 For example, in the above, the case where the steering device is an electric power steering device is illustrated, but the rack pressing member of the present invention is applicable as long as it is of a rack and pinion type, and has no steering assist function, It can also be applied to hydraulic and fluid pressure power steering devices.
また、ダイラタント部材は、ここでは、円柱状、円筒状のものを例示したが、角柱状、角筒状のものであってもよい。 Moreover, although the dilatant member illustrated here as a columnar shape or a cylindrical shape, it may be a prismatic shape or a rectangular tube shape.
本発明の操舵装置は、背景技術であるラック押圧機構と同様な構成を用いながら異音の問題が解決されること、かつ、その構成がシンプルなものであることが要請される産業分野に用いることができる。 The steering device of the present invention is used in an industrial field in which the problem of abnormal noise is solved while using the same configuration as the rack pressing mechanism as the background art and the configuration is required to be simple. be able to.
1〜1D ダイラタント部材
1a、1c ダイラタント部材
1b、1d 剛性材
2〜2B 付勢部材
3〜3D ラック押圧部材
10〜10D ラック押圧機構
12 ピニオン(出力軸)
13 ラック
20〜20D 操舵装置
1-1D dilatant member
1a, 1c Dilatant member
1b, 1d rigid material
2-2B Biasing member
3 to 3D rack pressing member
10-10D rack pressing mechanism
12 pinion (output shaft)
13 racks
20-20D steering device
Claims (4)
ダイラタント部材は、ラック側、ラック押圧部材の後端を押す後端押し部材側の少なくともいずれか一方部分だけがダイラタント流体を素材とされ、他の部分は剛性材とされていることを特徴とする操舵装置。 A rack-and-pinion type steering device, in which a dilatant fluid is a part or all of a material as a member that receives a force from a rack in a rack pressing member that urges the rack to the pinion side so that the rack meshes with the pinion Using the dilatant member, the dilatant member is columnar,
The dilatant member is characterized in that at least one of the rack side and the rear end pushing member side pushing the rear end of the rack pressing member is made of the dilatant fluid and the other part is made of a rigid material. Steering device .
ダイラタント部材は、ラック側、ラック押圧部材の後端を押す後端押し部材側の少なくともいずれか一方部分だけがダイラタント流体を素材とされ、他の部分は剛性材とされていることを特徴とする操舵装置。 A rack-and-pinion type steering device, in which a dilatant fluid is a part or all of a material as a member that receives a force from a rack in a rack pressing member that urges the rack to the pinion side so that the rack meshes with the pinion Using the dilatant member, the dilatant member is cylindrical,
The dilatant member is characterized in that at least one of the rack side and the rear end pushing member side pushing the rear end of the rack pressing member is made of the dilatant fluid and the other part is made of a rigid material. Steering device .
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