JP5664344B2

JP5664344B2 - Rack and pinion type steering device

Info

Publication number: JP5664344B2
Application number: JP2011046277A
Authority: JP
Inventors: 清登武井
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2011-03-03
Filing date: 2011-03-03
Publication date: 2015-02-04
Anticipated expiration: 2031-03-03
Also published as: JP2012183845A

Description

本発明は、ラックガイドによりラック軸を摺動可能に支持するラックピニオン式舵取装置に関する。 The present invention relates to a rack and pinion type steering apparatus that slidably supports a rack shaft by a rack guide.

従来のラックピニオン式舵取装置として、特許文献１に開示されたものがある。 As a conventional rack and pinion type steering device, there is one disclosed in Patent Document 1.

図５に示すラックピニオン式舵取装置１００は、ハンドル操舵により回転するピニオンシャフト１０１と、このピニオンシャフト１０１に噛み合うラック軸１０２と、ピニオンシャフト１０１を回転可能に軸承するギヤハウジング１０３と、ラック軸１０２を挟んでピニオンシャフト１０１と反対側に設けられラック軸１０２をピニオンシャフト１０１に噛合う方向に押圧するラックガイド１０４とを備えている。 A rack and pinion type steering apparatus 100 shown in FIG. 5 includes a pinion shaft 101 that rotates by steering a steering wheel, a rack shaft 102 that meshes with the pinion shaft 101, a gear housing 103 that rotatably supports the pinion shaft 101, and a rack shaft. A rack guide 104 is provided on the opposite side of the pinion shaft 101 across the 102 and presses the rack shaft 102 in a direction to engage with the pinion shaft 101.

ギヤハウジング１０３にはラックガイド１０４を摺動可能に案内するガイド穴１０３ｂが形成され、このガイド穴１０３ｂの一端に蓋１０６が螺着されている。蓋１０６とラックガイド１０４間に、ラックガイド１０４をラック軸１０２に押付けるコイルバネ１０７が介挿され、ラックガイド１０４のラック軸１０２側には、ラック軸用シート１０８が取り付けられている。このラック軸用シート１０８によって、ラック軸１０２との摺動抵抗を小さくしている。 A guide hole 103b for slidably guiding the rack guide 104 is formed in the gear housing 103, and a lid 106 is screwed to one end of the guide hole 103b. A coil spring 107 that presses the rack guide 104 against the rack shaft 102 is interposed between the lid 106 and the rack guide 104, and a rack shaft sheet 108 is attached to the rack shaft 102 side of the rack guide 104. The rack shaft sheet 108 reduces sliding resistance with the rack shaft 102.

特開２００９−１８４５９１号公報JP 2009-184591 A

このものは、長時間の使用により、ラック軸用シート１０８が摩耗する。また、ピニオンシャフト１０１とラック軸１０２の両方の歯が摩耗する。これらの摩耗によって、ラックガイド１０４がラック軸１０２側へ変位し、コイルバネ１０７が伸張してコイルバネ１０７の付勢力が低下し、ハンドルの支持剛性が低下し、ピニオンシャフト１０１とラック軸１０２の両方の歯同士の噛合い音が発生し易くなる問題があった。 In this case, the rack shaft sheet 108 is worn by long-term use. Further, the teeth of both the pinion shaft 101 and the rack shaft 102 are worn. Due to these wears, the rack guide 104 is displaced toward the rack shaft 102, the coil spring 107 is extended, the urging force of the coil spring 107 is reduced, the support rigidity of the handle is reduced, and both the pinion shaft 101 and the rack shaft 102 are reduced. There was a problem that the engagement sound between the teeth was likely to occur.

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ラックガイド１０４がラック軸１０２側へ変位しても、ハンドルがふらつき易くならないようにするとともに、ピニオンシャフト１０１とラック軸１０２の両方の歯同士の噛合い音が発生し易くならないようにするラックピニオン式舵取装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems. The object of the present invention is to prevent the handle from easily wobbling even if the rack guide 104 is displaced to the rack shaft 102 side, and the pinion. It is an object of the present invention to provide a rack and pinion type steering apparatus that prevents the engagement noise between the teeth of the shaft 101 and the rack shaft 102 from being easily generated.

請求項１に記載の発明は、ギヤハウジングにピニオンシャフトを回転可能に軸承し、前記ピニオンシャフトに噛合するラック軸を前記ギヤハウジングの挿通穴に挿通し、前記ピニオンシャフトと反対側の背後から前記ラック軸を前記ピニオンシャフトに押し付けるラックガイドをギヤハウジングのガイド穴に軸方向に移動可能に嵌挿し、前記ガイド穴を閉塞する蓋を設け、前記蓋と前記ラックガイド間に前記ラックガイドを前記ラック軸側へ付勢する弾性部材を介挿したラックピニオン式舵取装置において、前記弾性部材は、前記ラックガイドが前記ラック軸側へ移動するにつれて、付勢する力が低下するとともに、付勢する方向と前記ラックガイドの軸方向とのなす角度が小さくなるようなものを用いたものである。 According to the first aspect of the present invention, a pinion shaft is rotatably supported on the gear housing, a rack shaft that meshes with the pinion shaft is inserted into the insertion hole of the gear housing, and the rear side opposite to the pinion shaft A rack guide that presses the rack shaft against the pinion shaft is fitted into the guide hole of the gear housing so as to be movable in the axial direction, and a lid that closes the guide hole is provided, and the rack guide is placed between the lid and the rack guide. In the rack and pinion type steering apparatus having an elastic member biased toward the shaft side, the elastic member biases the force to be biased as the rack guide moves toward the rack shaft side. The angle between the direction of the rack guide and the axial direction of the rack guide is small.

請求項１によれば、長時間使用による摩耗によってラックガイドがラック軸側へ変位して弾性部材の付勢力が低下しても、弾性部材の付勢する方向と、ラックガイドの軸方向とのなす角度が小さくなるので、弾性部材のラックガイドの軸方向に付勢する力の低下が無くなり、ハンドルがふらつき易くならない、ピニオンシャフトとラック軸の両方の歯同士の噛合い音が発生し易くならない。 According to the first aspect, even when the rack guide is displaced toward the rack shaft due to wear due to long-term use and the urging force of the elastic member is reduced, the direction in which the elastic member is urged and the axial direction of the rack guide Since the angle formed is small, the force of the elastic member biasing in the axial direction of the rack guide is eliminated, the handle does not easily wobble, and the engagement sound between the teeth of both the pinion shaft and the rack shaft does not easily occur. .

請求項２に記載の発明は、前記ラックガイドの前記弾性部材が接触する面に、Ｒ形状のＲ面取り部を形成し、前記弾性部材が前記Ｒ面取り部に接触する点における法線と、ラックガイドの軸方向とのなす角度が、ラックガイドがラック軸側へ変位するに従って小さくなるように前記弾性部材とＲ面取り部を接触させたものである。 According to a second aspect of the present invention, an R-shaped R chamfered portion is formed on a surface of the rack guide that contacts the elastic member, and a normal line at a point where the elastic member contacts the R chamfered portion and a rack The elastic member and the R chamfered portion are brought into contact with each other so that an angle formed with the axial direction of the guide becomes smaller as the rack guide is displaced toward the rack shaft.

請求項２によれば、長時間使用による摩耗によってラックガイドがラック軸側へ変位して弾性部材の付勢力が低下しても、弾性部材が前記Ｒ面取り部に接触する点における法線と、ラックガイドの軸方向とのなす角度が、ラックガイドがラック軸側へ変位するに従って小さくなるので、弾性部材のラックガイドの軸方向に付勢する力の低下がより一層無くなる。この結果、弾性部材の付勢力が低下しても、ハンドルがふらつき易くならない、ピニオンシャフトとラック軸の両方の歯同士の噛合い音が発生し易くならない。 According to claim 2, even if the rack guide is displaced to the rack shaft side due to wear due to long-term use and the urging force of the elastic member is reduced, the normal line at the point where the elastic member contacts the R chamfered portion; Since the angle between the rack guide and the axial direction of the rack guide becomes smaller as the rack guide is displaced toward the rack shaft, the force of the elastic member biased in the axial direction of the rack guide is further reduced. As a result, even if the urging force of the elastic member decreases, the handle does not easily wobble, and the engagement sound between the teeth of both the pinion shaft and the rack shaft does not easily occur.

本発明によれば、長時間使用による摩耗によってラックガイドがラック軸側へ変位して弾性部材の付勢力が低下しても、弾性部材の付勢する方向と、ラックガイドの軸方向とのなす角度が小さくなるので、弾性部材のラックガイドの軸方向に付勢する力の低下が無くなり、ピニオンシャフトとラック軸の両方の歯同士の噛合い音が発生しにくい。 According to the present invention, even when the rack guide is displaced to the rack shaft side due to wear due to long-term use and the urging force of the elastic member is reduced, the direction in which the elastic member is urged and the axial direction of the rack guide are formed. Since the angle is small, the force of the elastic member urging in the axial direction of the rack guide is not reduced, and the engagement sound between the teeth of both the pinion shaft and the rack shaft is hardly generated.

本発明の実施形態におけるラックピニオン式舵取装置の全体構成図である。It is a whole lineblock diagram of a rack and pinion type steering device in an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における図１のＡ−Ａ線断面図である。It is the sectional view on the AA line of FIG. 1 in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における図２の弾性部材周辺の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of the elastic member periphery of FIG. 2 in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における図３の摩耗後の状態図である。FIG. 4 is a state diagram after wear of FIG. 3 in the embodiment of the present invention. 従来におけるラックピニオン式舵取装置の断面図である。It is sectional drawing of the conventional rack and pinion type steering device.

本発明の一実施形態について、図１乃至図３を参酌しつつ説明する。図１はラックピニオン式舵取装置の全体構成図であり、図２は図１のＡ−Ａ線断面図であり、図３は図２の弾性部材周辺の要部拡大図であり、図４は図３の摩耗後の状態図である。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. 1 is an overall configuration diagram of a rack and pinion type steering apparatus, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged view of a main part around an elastic member in FIG. FIG. 4 is a state diagram after wear in FIG. 3.

図１及び図２に示すようにラックピニオン式舵取装置１０は、ギヤハウジング１１と、このギヤハウジング１１に回転可能に軸承されたピニオンシャフト３０と、このピニオンシャフト３０に噛合するラック軸４０と、ピニオンシャフト３０と反対側の背後からラック軸４０をピニオンシャフト３０に押し付けるラックガイド５０とを有する。 As shown in FIGS. 1 and 2, the rack and pinion type steering apparatus 10 includes a gear housing 11, a pinion shaft 30 rotatably supported by the gear housing 11, and a rack shaft 40 that meshes with the pinion shaft 30. The rack guide 50 presses the rack shaft 40 against the pinion shaft 30 from behind the opposite side of the pinion shaft 30.

図１に示すように，前記ギヤハウジング１１には挿通穴１２が貫通しており、この挿通穴１２にラック軸４０が挿通されている。ラック軸４０の両端にボールジョイント９０の一端が連結され、ボールジョイント９０の他端には図略の車輪がそれぞれ連結され、ラック軸４０の軸方向の移動によって車輪の向きが変えられるようになっている。 As shown in FIG. 1, an insertion hole 12 passes through the gear housing 11, and a rack shaft 40 is inserted through the insertion hole 12. One end of a ball joint 90 is connected to both ends of the rack shaft 40, and a wheel (not shown) is connected to the other end of the ball joint 90, and the direction of the wheel can be changed by movement of the rack shaft 40 in the axial direction. ing.

図２に示すように、ギヤハウジング１１には、ラック軸４０と立体的に交差する方向にシャフト挿入穴２１が形成されている。シャフト挿入穴２１に一対の軸受２２、２３が設置され、これらの軸受２２、２３にピニオンシャフト３０が回転可能に軸支されている。ピニオンシャフト３０にはピニオン３０ａが形成され、このピニオン３０ａに前記ラック軸４０のラック４０ａが噛合している。ピニオンシャフト３０の一端には、図略のステアリングコラム等を介してハンドルが回転連結され、ハンドルの回転動作は、ピニオン３０ａとラック４０ａによってラック軸４０の軸方向移動に変換されるようになっている。 As shown in FIG. 2, a shaft insertion hole 21 is formed in the gear housing 11 in a direction that three-dimensionally intersects with the rack shaft 40. A pair of bearings 22 and 23 are installed in the shaft insertion hole 21, and a pinion shaft 30 is rotatably supported by these bearings 22 and 23. A pinion 30a is formed on the pinion shaft 30, and the rack 40a of the rack shaft 40 is engaged with the pinion 30a. A handle is rotationally connected to one end of the pinion shaft 30 via a steering column (not shown), and the rotational operation of the handle is converted into an axial movement of the rack shaft 40 by the pinion 30a and the rack 40a. Yes.

ピニオンシャフト３０には、軸受２３の両側にフランジ部３１とリング溝３２が形成され、リング溝３２にリング３３が嵌め込まれている。リング３３とフランジ部３１によって、ピニオンシャフト３０は軸受２２に対し、ピニオンシャフト３０の軸方向に移動不能に係止される。シャフト挿入穴２１の開口側にはめねじ部２４が形成され、このめねじ部２４に留め金２５が螺着されている。シャフト挿入穴２１のピニオンシャフト３０のフランジ部３１に対応する位置に段部２６が形成され、この段部２６と留め金２５で軸受２３を挟み込むことによって、軸受２３はシャフト挿入穴２１に軸方向に移動不能に係止される。シャフト挿入穴２１の開口側の一端には、オイルシール２７が圧入され、オイルシール２７の内周のリップ部２７ａがピニオンシャフト３０に摺動可能に当接している。 A flange 31 and a ring groove 32 are formed on both sides of the bearing 23 in the pinion shaft 30, and a ring 33 is fitted in the ring groove 32. By the ring 33 and the flange portion 31, the pinion shaft 30 is locked to the bearing 22 so as not to move in the axial direction of the pinion shaft 30. A female screw portion 24 is formed on the opening side of the shaft insertion hole 21, and a clasp 25 is screwed to the female screw portion 24. A step portion 26 is formed at a position corresponding to the flange portion 31 of the pinion shaft 30 of the shaft insertion hole 21, and the bearing 23 is sandwiched between the step portion 26 and the clasp 25 so that the bearing 23 is axially inserted into the shaft insertion hole 21. It is locked so that it cannot move. An oil seal 27 is press-fitted into one end of the shaft insertion hole 21 on the opening side, and an inner peripheral lip portion 27 a of the oil seal 27 is slidably in contact with the pinion shaft 30.

ギヤハウジング１１には、前記ラック軸４０および前記シャフト挿入穴２１に対して立体的に交差する方向にガイド穴１３が形成され、このガイド穴１３にラックガイド５０が摺動可能に案内されている。ガイド穴１３の開口側の一端にはめねじ部１４が形成され、このめねじ部１４に蓋５１が螺着されている。ガイド穴１３とめねじ部１４間には、ガイド穴１３より大径の嵌合部１５が形成され、蓋５１とラックガイド５０間で嵌合部１５に弾性部材５３が遊嵌されている。嵌合部１５には、蓋５１の一端が嵌合されている。 A guide hole 13 is formed in the gear housing 11 in a direction that three-dimensionally intersects the rack shaft 40 and the shaft insertion hole 21, and a rack guide 50 is slidably guided in the guide hole 13. . A female screw portion 14 is formed at one end of the guide hole 13 on the opening side, and a lid 51 is screwed to the female screw portion 14. A fitting portion 15 having a larger diameter than the guide hole 13 is formed between the guide hole 13 and the female screw portion 14, and an elastic member 53 is loosely fitted to the fitting portion 15 between the lid 51 and the rack guide 50. One end of a lid 51 is fitted to the fitting portion 15.

弾性部材５３は、ラックガイド５０の軸方向から見ると、リング状の形状を有し、ラックガイド５０の半径方向に断面すると、図３および図４に示すようにコの字形状を有する。弾性部材５３は、板状のものをプレス成形することによって作られ、熱処理によって弾性力が増す。弾性部材５３は、円盤状の底部５３ａと、底部５３ａの外周よりラックガイド５０の軸方向に延びる略円筒状の立設部５３ｂと、立設部５３ｂの一端から半径内方へ延びる円盤状の頭部５３ｃとからなっている。底部５３ａと立設部５３ｂは、略直角に接続され、立設部５３ｂと頭部５３ｃは、略直角に接続されている。底部５３ａは蓋５１のラックガイド５０側の端面に面接触し、頭部５３ｃの内径側がラックガイド５０の蓋５１側の端面に接触している。 The elastic member 53 has a ring shape when viewed from the axial direction of the rack guide 50, and has a U shape as shown in FIGS. 3 and 4 when sectioned in the radial direction of the rack guide 50. The elastic member 53 is made by press-molding a plate-shaped member, and the elastic force is increased by heat treatment. The elastic member 53 includes a disk-shaped bottom portion 53a, a substantially cylindrical standing portion 53b extending in the axial direction of the rack guide 50 from the outer periphery of the bottom portion 53a, and a disk-shaped portion extending radially inward from one end of the standing portion 53b. It consists of a head 53c. The bottom portion 53a and the standing portion 53b are connected at a substantially right angle, and the standing portion 53b and the head portion 53c are connected at a substantially right angle. The bottom 53a is in surface contact with the end surface of the lid 51 on the rack guide 50 side, and the inner diameter side of the head 53c is in contact with the end surface of the rack guide 50 on the lid 51 side.

ラックガイド５０の蓋５１側の端面には、外縁をＲ形状に丸めたＲ面取り部５０ａが形成されている。ラックガイド５０が蓋５１側へ変位した図３に示す状態では、頭部５３ｃは立設部５３ｂ側の一端を支点に蓋５１側へ折れ曲がるとともに、立設部５３ｂは底部５３ａ側の一端を支点に嵌合部１５に接近する方向へ倒れる。ラックガイド５０がラック軸４０側へ変位した図４に示す状態では、頭部５３ｃは立設部５３ｂ側の一端を支点に蓋５１側への折れ曲がりが解消されてラックガイド５０側へ戻され、立設部５３ｂは底部５３ａ側の一端を支点に嵌合部１５に接近する方向に倒れていたのが解消されて嵌合部１５の中心側へ戻される。頭部５３ｃがＲ面取り部５０ａに接触する位置が、図４では図３よりもラックガイド５０の内径側となる。 An R chamfered portion 50 a whose outer edge is rounded into an R shape is formed on the end surface of the rack guide 50 on the lid 51 side. In the state shown in FIG. 3 in which the rack guide 50 is displaced to the lid 51 side, the head 53c is bent toward the lid 51 with one end on the standing portion 53b side as a fulcrum, and the standing portion 53b has one end on the bottom 53a side as a fulcrum. Falls in a direction approaching the fitting portion 15. In the state shown in FIG. 4 in which the rack guide 50 is displaced to the rack shaft 40 side, the head 53c is returned to the rack guide 50 side with the folding toward the lid 51 side eliminated from one end on the standing portion 53b side as a fulcrum. The standing portion 53b is returned to the center side of the fitting portion 15 after the end of the bottom portion 53a side is eliminated from being tilted in the direction approaching the fitting portion 15 as a fulcrum. The position where the head 53c contacts the R chamfered portion 50a is closer to the inner diameter side of the rack guide 50 than FIG. 3 in FIG.

図２に示すように、ラックガイド５０のラック軸４０側の取付け面５０ｂは、ラック軸４０の軸線回りに断面円弧状に形成され、この取付け面５０ｂ全体に渡ってラック軸用シート５２が固着されている。ラック軸用シート５２にラック軸４０の背面４０ｂが摺動可能に当接しており、背面４０ｂは、ラック軸４０の軸線回りに断面円弧状に形成されている。前記ラックガイド５０には取付け面５０ｂと連通する断面円形の取付け穴５０ｃがラックガイド５０の軸線方向に形成され、この取付け穴５０ｃにラック軸用シート５２の断面円形の突起５２ａが圧入されている。ラック軸用シート５２は断面円弧状の一枚のシートであり、取付け穴５０ｃに対応する位置のみ突起５２ａを形成した。よって、突起５２ａの前後は断面円弧状で、ラック軸４０の背面４０ｂに摺動可能に当接する。 As shown in FIG. 2, the mounting surface 50b on the rack shaft 40 side of the rack guide 50 is formed in a circular arc shape around the axis of the rack shaft 40, and the rack shaft sheet 52 is fixed over the entire mounting surface 50b. Has been. The back surface 40b of the rack shaft 40 is slidably in contact with the rack shaft sheet 52, and the back surface 40b is formed in an arc shape around the axis of the rack shaft 40. The rack guide 50 is formed with a mounting hole 50c having a circular cross section communicating with the mounting surface 50b in the axial direction of the rack guide 50, and a protrusion 52a having a circular cross section of the rack shaft sheet 52 is press-fitted into the mounting hole 50c. . The rack shaft sheet 52 is a single sheet having an arc cross section, and the protrusions 52a are formed only at positions corresponding to the mounting holes 50c. Therefore, the front and rear of the protrusion 52a have an arc shape in cross section, and slidably contact the back surface 40b of the rack shaft 40.

ピニオンシャフト３０の先には、図略のハンドルにかけて、図略のステアリングコラムが設置され、このステアリングコラムの部分にパワーアシストする電動モータと、電動モータの回転を減速してステアリングシャフトに伝達する減速機が設置されている。すなわち、コラム電動モータ式動力舵取装置に本実施形態を適用した。 A steering column (not shown) is installed at the tip of the pinion shaft 30 over a handle (not shown). An electric motor for power assisting the steering column portion, and a deceleration for reducing the rotation of the electric motor and transmitting it to the steering shaft A machine is installed. That is, this embodiment is applied to a column electric motor type power steering apparatus.

図１に示すように、ギヤハウジング１１の挿通穴１２は、ラック軸４０を挿通できる程度の小さな穴径を持つ小径部１２ａと、小径部１２ａの両端側に設けられボールジョイント９０が挿通できる程度の大きな穴径を持つ第１の大径部１２ｂ、第２の大径部１２ｃと、第１の大径部１２ｂと小径部１２ａ間に設けられた第１の中径部１２ｄ、第１の嵌合部１２ｅと、第２の大径部１２ｂと小径部１２ａ間に設けられた第２の中径部１２ｆ、第２の嵌合部１２ｇとからなっている。 As shown in FIG. 1, the insertion hole 12 of the gear housing 11 has a small diameter portion 12 a having a small diameter enough to allow the rack shaft 40 to be inserted, and a ball joint 90 provided at both ends of the small diameter portion 12 a. The first large-diameter portion 12b, the second large-diameter portion 12c, the first medium-diameter portion 12d provided between the first large-diameter portion 12b and the small-diameter portion 12a, It comprises a fitting portion 12e, a second medium diameter portion 12f provided between the second large diameter portion 12b and the small diameter portion 12a, and a second fitting portion 12g.

第１の嵌合部１２ｅには、ラック軸用ブッシュ４１が嵌合され、ラック軸用ブッシュ４１のフランジ部４１ａが第１の中径部１２ｄに遊嵌されている。ラック軸用ブッシュ４１は、両端を除いた位置に軸方向にスリット４１ｂを有し、このスリット４１ｂは円周方向に複数設けられている。 The rack shaft bush 41 is fitted to the first fitting portion 12e, and the flange portion 41a of the rack shaft bush 41 is loosely fitted to the first medium diameter portion 12d. The rack shaft bush 41 has slits 41b in the axial direction at positions excluding both ends, and a plurality of slits 41b are provided in the circumferential direction.

第１の大径部１２ｂには、第１のストッパ部材４２が嵌合固定されている。第１の中径部１２ｄと第１の嵌合部１２ｅ間には第１の段部が形成され、第１の段部と第１のストッパ部材４２とで、第１のフランジ部４１ａが挟み込まれることによって、ラック軸用ブッシュ４１が所定の位置に固定される。 A first stopper member 42 is fitted and fixed to the first large diameter portion 12b. A first step portion is formed between the first intermediate diameter portion 12d and the first fitting portion 12e, and the first flange portion 41a is sandwiched between the first step portion and the first stopper member 42. As a result, the rack shaft bush 41 is fixed at a predetermined position.

第２の大径部１２ｂには、めねじ部１２ｈが形成され、このめねじ部１２ｈに第２のストッパ部材４３が螺着されている。 A female screw portion 12h is formed in the second large diameter portion 12b, and a second stopper member 43 is screwed to the female screw portion 12h.

第２の嵌合部１２ｇにはラックブッシュ６０が嵌合され、このラックブッシュ６０は、軸方向に延びる摺動部６１と、半径方向外方へ突出するフランジ部６２とからなっている。フランジ部６２が第２の中径部１２ｆに遊嵌されている。 A rack bush 60 is fitted to the second fitting portion 12g, and the rack bush 60 includes a sliding portion 61 extending in the axial direction and a flange portion 62 protruding outward in the radial direction. The flange portion 62 is loosely fitted to the second medium diameter portion 12f.

ラック軸４０は鉄の材質で主に作られており、ラック４０ａは鍛造によって形成され、切削と研磨によって背面４０ｂが所定の寸法に加工される。摩耗を防ぐために、背面４０ｂに焼入れ処理がなされる。ラック軸用シート５２は、樹脂と金属の複層からなり、この樹脂層がラック軸４０の背面４０ｂに接触する。樹脂層の摩擦係数は非常に小さい。ラック軸用ブッシュ４１とラックブッシュ６０は、樹脂からなり、これらの摩擦係数は非常に小さい。 The rack shaft 40 is mainly made of an iron material, the rack 40a is formed by forging, and the back surface 40b is processed into a predetermined dimension by cutting and polishing. In order to prevent wear, the back surface 40b is quenched. The rack shaft sheet 52 is formed of a multilayer of resin and metal, and this resin layer contacts the back surface 40 b of the rack shaft 40. The friction coefficient of the resin layer is very small. The rack shaft bush 41 and the rack bush 60 are made of resin, and their friction coefficients are very small.

次に、以上説明した構成に基づいて全体の動作を説明する。 Next, the overall operation will be described based on the configuration described above.

図２に示すように、図略のハンドルを操作すると、ピニオンシャフト３０が回転し、ラック軸４０の軸方向移動に変換され、図略の車輪の向きが変わる。ラック軸４０は、図１において、ギヤハウジング１１の両端でラック軸用ブッシュ１４、ラックブッシュ６０に軸方向移動可能に支持され、ギヤハウジング１１のラックブッシュ６０側で、図２に示すように、ラック軸用シート５２とピニオンシャフト３０とで挟み込まれた状態で軸方向移動可能に支持される。ラックガイド５０は、ガイド穴１３に摺動可能に支持され、弾性部材５３によってラック軸用シート５２が背面４０ｂに当接する方向に押付けられる。 As shown in FIG. 2, when the handle (not shown) is operated, the pinion shaft 30 is rotated and converted into the axial movement of the rack shaft 40, and the direction of the wheel (not shown) is changed. 1, the rack shaft 40 is supported by the rack shaft bush 14 and the rack bush 60 at both ends of the gear housing 11 so as to be movable in the axial direction, and on the rack bush 60 side of the gear housing 11, as shown in FIG. The rack shaft sheet 52 and the pinion shaft 30 are supported so as to be movable in the axial direction while being sandwiched between the rack shaft sheet 52 and the pinion shaft 30. The rack guide 50 is slidably supported in the guide hole 13 and is pressed by the elastic member 53 in a direction in which the rack shaft sheet 52 comes into contact with the back surface 40b.

図３は、ラック軸用シート５２の摩耗が少なく、ピニオン３０ａとラック４０ａの摩耗が少ない状態で、ラックガイド５０は蓋５１側へ変位した状態にある。頭部５３ｃは立設部５３ｂ側の一端を支点に蓋５１側へ折れ曲がるとともに、立設部５３ｂは底部５３ａ側の一端を支点に嵌合部１５に接近する方向へ倒れている。 FIG. 3 shows a state in which the rack guide 50 is displaced toward the lid 51 while the wear of the rack shaft sheet 52 is small and the wear of the pinion 30a and the rack 40a is small. The head 53c bends toward the lid 51 with one end on the standing portion 53b side as a fulcrum, and the standing portion 53b falls in a direction approaching the fitting portion 15 with one end on the bottom 53a side as a fulcrum.

図３の状態で弾性部材５３がラックガイド５０に作用する力Ｆａ１は、弾性部材５３がラックガイド５０に接触する点における法線ベクトルＦｂ１に分解される。力Ｆａ１と法線ベクトルＦｂ１間のなす角度Ｐ１とすると、法線ベクトルＦｂ１＝Ｆａ１×ｃｏｓＰ１で表される。法泉ベクトルＦｂ１のラックガイド５０の軸方向の分力Ｆｃ１が、ラックガイド５０の軸方向に作用する。分力Ｆｃ１と法線ベクトルＦｂ１間のなす角度Ｑ１とすると、分力Ｆｃ１＝Ｆｂ１×ｃｏｓＱ１で表される。 The force Fa1 that the elastic member 53 acts on the rack guide 50 in the state of FIG. 3 is decomposed into a normal vector Fb1 at the point where the elastic member 53 contacts the rack guide 50. When an angle P1 between the force Fa1 and the normal vector Fb1 is assumed, the normal vector Fb1 = Fa1 × cosP1. A component force Fc1 in the axial direction of the rack guide 50 of the normal spring vector Fb1 acts in the axial direction of the rack guide 50. Assuming that the angle Q1 between the component force Fc1 and the normal vector Fb1 is given, the component force Fc1 = Fb1 × cosQ1.

ラックピニオン式舵取装置を長時間使用すると、ラック軸用シート５２が摩耗し、ピニオン３０ａとラック４０ａが摩耗し、ラックガイド５０が図４に示す位置までラック軸４０側へ変位する。ラックガイド５０がラック軸４０側へ変位すると、頭部５３ｃは立設部５３ｂ側の一端を支点に蓋５１側への折れ曲がりが解消されてラックガイド５０側へ戻され、立設部５３ｂは底部５３ａ側の一端を支点に嵌合部１５に接近する方向に倒れていたのが解消されて嵌合部１５の中心側へ戻される。 When the rack and pinion type steering device is used for a long time, the rack shaft sheet 52 is worn, the pinion 30a and the rack 40a are worn, and the rack guide 50 is displaced to the rack shaft 40 side to the position shown in FIG. When the rack guide 50 is displaced to the rack shaft 40 side, the head 53c is returned to the rack guide 50 side with the end of the standing portion 53b side being used as a fulcrum, and the head portion 53c is returned to the rack guide 50 side. The fact that the body 53 has fallen in the direction approaching the fitting portion 15 with the one end on the 53a side as a fulcrum is eliminated and returned to the center side of the fitting portion 15.

図４の状態で弾性部材５３がラックガイド５０に作用する力Ｆａ２は、弾性部材５３がラックガイド５０に接触する点における法線ベクトルＦｂ２に分解される。力Ｆａ２と法線ベクトルＦｂ２間のなす角度Ｐ２とすると、法線ベクトルＦｂ２＝Ｆａ２×ｃｏｓＰ２で表される。法線ベクトルＦｂ２のラックガイド５０の軸方向の分力Ｆｃ２が、ラックガイド５０の軸方向に作用する。分力Ｆｃ２と法線ベクトルＦｂ２間のなす角度Ｑ２とすると、分力Ｆｃ２＝Ｆｂ２×ｃｏｓＱ２で表される。 The force Fa2 that the elastic member 53 acts on the rack guide 50 in the state of FIG. 4 is decomposed into a normal vector Fb2 at the point where the elastic member 53 contacts the rack guide 50. When an angle P2 formed between the force Fa2 and the normal vector Fb2 is represented, the normal vector Fb2 = Fa2 × cosP2. A component force Fc2 of the normal vector Fb2 in the axial direction of the rack guide 50 acts in the axial direction of the rack guide 50. When an angle Q2 formed between the component force Fc2 and the normal vector Fb2 is represented, the component force Fc2 = Fb2 × cosQ2.

ラックガイド５０がラック軸４０側へ変位した分だけ、弾性部材５３がラックガイド５０に作用する力Ｆａ２は、力Ｆａ１よりも低下する。頭部５３ｃがＲ面取り部５０ａに接触する位置が、図４では図３よりもラックガイド５０の内径側となる関係上、分力Ｆｃ２と法線ベクトルＦｂ２間のなす角度Ｑ２が、分力Ｆｃ１と法線ベクトルＦｂ１間のなす角度Ｑ１より小さくなり、ｃｏｓＱ２がｃｏｓＱ１より大きくなる。つまり、力Ｆａ２が力Ｆａ１より小さくなっても、ｃｏｓＱ２がｃｏｓＱ１より大きくなるため、分力Ｆｃ２は力Ｆａ１から力Ｆａ２へ低下するほど低下しないか、分力Ｆｃ１と同じになる。この結果、ハンドルの支持剛性が維持されてハンドルがふらつき易くならない。また、ピニオン３０ａとラック４０ａの噛合い音が発生し易くならない。 As much as the rack guide 50 is displaced toward the rack shaft 40, the force Fa2 that the elastic member 53 acts on the rack guide 50 is lower than the force Fa1. In FIG. 4, the position at which the head 53c contacts the R chamfered portion 50a is closer to the inner diameter side of the rack guide 50 than in FIG. 3, and the angle Q2 formed between the component force Fc2 and the normal vector Fb2 is the component force Fc1. And the normal vector Fb1 is smaller than the angle Q1, and cosQ2 is larger than cosQ1. That is, even if the force Fa2 becomes smaller than the force Fa1, cosQ2 becomes larger than cosQ1, so that the component force Fc2 does not decrease as the force Fa1 decreases to the force Fa2, or is equal to the component force Fc1. As a result, the support rigidity of the handle is maintained and the handle does not easily wobble. Further, the engagement sound between the pinion 30a and the rack 40a is not easily generated.

本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。 The present invention is not limited to these embodiments, and can of course be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention.

上述した実施形態は、ラックガイド５０の蓋５１側の端面に、外縁をＲ形状に丸めたＲ面取り部５０ａを形成し、頭部５３ｃがＲ面取り部５０ａに接触する位置が、図４では図３よりもラックガイド５０の内径側となるようにした。この結果、分力Ｆｃ２と法線ベクトルＦｂ２間のなす角度Ｑ２が、分力Ｆｃ１と法線ベクトルＦｂ１間のなす角度Ｑ１より小さくなり、ｃｏｓＱ２がｃｏｓＱ１より大きくなることによって、分力Ｆｃ２の低下を小さくするか、分力Ｆｃ１と同じにした。 In the embodiment described above, an R chamfered portion 50a having an outer edge rounded into an R shape is formed on the end surface of the rack guide 50 on the lid 51 side, and the position where the head 53c contacts the R chamfered portion 50a is shown in FIG. 3 so that it is closer to the inner diameter side of the rack guide 50 than 3. As a result, the angle Q2 formed between the component force Fc2 and the normal vector Fb2 becomes smaller than the angle Q1 formed between the component force Fc1 and the normal vector Fb1, and cosQ2 becomes larger than cosQ1, thereby reducing the component force Fc2. It was made smaller or the same as the component force Fc1.

他の実施形態として、ラックガイド５０の蓋５１側の端面に、外縁を斜めに真っ直ぐカットしたＣ面取り部を形成しても良い。この場合、頭部５３ｃがＣ面取り部のどの位置で接触しても、分力Ｆｃ２と法線ベクトルＦｂ２間のなす角度Ｑ２が、分力Ｆｃ１と法線ベクトルＦｂ１間のなす角度Ｑ１と同じになるが、力Ｆａ２と法線ベクトルＦｂ２間のなす角度Ｐ２は、力Ｆａ１と法線ベクトルＦｂ１間のなす角度Ｐ１より小さくなり、ｃｏｓＰ２がｃｏｓＰ１より大きくなることによって、分力Ｆｃ２の低下を小さくするか、分力Ｆｃ１と同じに出来る。 As another embodiment, a C chamfered portion in which the outer edge is cut diagonally straight may be formed on the end surface of the rack guide 50 on the lid 51 side. In this case, the angle Q2 formed between the component force Fc2 and the normal vector Fb2 is the same as the angle Q1 formed between the component force Fc1 and the normal vector Fb1 regardless of the position of the chamfered portion of the head 53c. However, the angle P2 formed between the force Fa2 and the normal vector Fb2 is smaller than the angle P1 formed between the force Fa1 and the normal vector Fb1, and cosP2 is larger than cosP1, thereby reducing the decrease in the component force Fc2. Or it can be the same as the component force Fc1.

１１：ギヤハウジング、１２：挿通穴、１３：ガイド穴、３０：ピニオンシャフト、４０：ラック軸、５０：ラックガイド、５０ａ：Ｒ面取り部、５１：蓋、５３：弾性部材、Ｆｂ１：法線ベクトル（法線）、Ｆｂ２：法線ベクトル（法線） 11: gear housing, 12: insertion hole, 13: guide hole, 30: pinion shaft, 40: rack shaft, 50: rack guide, 50a: R chamfer, 51: lid, 53: elastic member, Fb1: normal vector (Normal), Fb2: normal vector (normal)

Claims

ギヤハウジングにピニオンシャフトを回転可能に軸承し、前記ピニオンシャフトに噛合するラック軸を前記ギヤハウジングの挿通穴に挿通し、前記ピニオンシャフトと反対側の背後から前記ラック軸を前記ピニオンシャフトに押し付けるラックガイドをギヤハウジングのガイド穴に軸方向に移動可能に嵌挿し、前記ガイド穴を閉塞する蓋を設け、前記蓋と前記ラックガイド間に前記ラックガイドを前記ラック軸側へ付勢する弾性部材を介挿したラックピニオン式舵取装置において、
前記弾性部材は、前記ラックガイドが前記ラック軸側へ移動するにつれて、付勢する力が低下するとともに、付勢する方向と前記ラックガイドの軸方向とのなす角度が小さくなるようなものを用いたことを特徴とするラックピニオン式舵取装置。 A rack that rotatably supports a pinion shaft in a gear housing, a rack shaft that meshes with the pinion shaft is inserted into an insertion hole of the gear housing, and the rack shaft is pressed against the pinion shaft from the back side opposite to the pinion shaft. A guide is inserted into the guide hole of the gear housing so as to be movable in the axial direction, a lid for closing the guide hole is provided, and an elastic member for biasing the rack guide toward the rack shaft side is provided between the lid and the rack guide. In the inserted rack and pinion type steering device,
The elastic member is such that the urging force decreases as the rack guide moves toward the rack shaft, and the angle between the urging direction and the rack guide axial direction decreases. A rack and pinion type steering device characterized by

前記ラックガイドの前記弾性部材が接触する面に、Ｒ形状のＲ面取り部を形成し、前記弾性部材が前記Ｒ面取り部に接触する点における法線と、ラックガイドの軸方向とのなす角度が、ラックガイドがラック軸側へ変位するに従って小さくなるように前記弾性部材とＲ面取り部を接触させたことを特徴とする請求項１に記載のラックピニオン式舵取装置。 An R-shaped chamfered portion is formed on a surface of the rack guide that contacts the elastic member, and an angle formed between a normal line at a point where the elastic member contacts the R-chamfered portion and an axial direction of the rack guide is formed. 2. The rack and pinion type steering apparatus according to claim 1, wherein the elastic member and the R chamfered portion are brought into contact with each other so that the rack guide becomes smaller as the rack guide is displaced toward the rack shaft side.