JP4338487B2 - Vehicle steering apparatus having a rack and pinion mechanism - Google Patents
Vehicle steering apparatus having a rack and pinion mechanism Download PDFInfo
- Publication number
- JP4338487B2 JP4338487B2 JP2003323504A JP2003323504A JP4338487B2 JP 4338487 B2 JP4338487 B2 JP 4338487B2 JP 2003323504 A JP2003323504 A JP 2003323504A JP 2003323504 A JP2003323504 A JP 2003323504A JP 4338487 B2 JP4338487 B2 JP 4338487B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rack
- gear ratio
- pinion
- meshing
- tooth
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Transmission Devices (AREA)
- Power Steering Mechanism (AREA)
Description
本発明は、ラック・ピニオン機構を備える車両用ステアリング装置に関し、詳細にはラック・ピニオン機構のギヤ比が舵角に応じて異なる可変ギヤ比型ステアリング装置に関する。 The present invention relates to a vehicle steering apparatus including a rack and pinion mechanism, and more particularly to a variable gear ratio type steering apparatus in which the gear ratio of the rack and pinion mechanism varies depending on the steering angle.
車両用ステアリング装置では、高速走行時の小舵角領域では、ハンドル操作の適度な重さと応答性の良さが要求され、低速走行時の大舵角領域では、据え切りの軽さとロックツーロック回転数の低減が要求される。この要求を満たすために、ピニオンの回転角に対するラックの並進移動量を舵角に応じて変化させるラック・ピニオン機構を備える可変ギヤ比型ステアリング装置が、例えば特許文献1に開示されている。このステアリング装置のピニオンは、回転角につれて基準ピッチ円半径が変化するように異なる歯形のピニオン歯を有し、ラック・ピニオン機構のギヤ比が小さい領域では、最大の基準ピッチ円半径を有するピニオン歯が、ラック歯と噛合する。これにより、小ギヤ比領域での操舵感覚の渋りが解消されて、円滑な操舵が可能になる。
前記従来技術では、回転角につれて基準ピッチ円半径が変化するように異なる歯形のピニオン歯を有するピニオンを形成する必要があるため、円滑な操舵を実現する上で、ピニオンの設計の自由度が制約される難点がある。 In the prior art, since it is necessary to form pinions having pinion teeth of different tooth shapes so that the reference pitch circle radius changes with the rotation angle, the freedom of design of the pinion is limited in order to realize smooth steering. There are difficulties to be done.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、請求項1,2記載の発明は、可変ギヤ比型ステアリング装置において、ピニオンの設計の自由度の増加を図ると共に、操舵フィーリングの向上、およびラック・ピニオン機構での振動および騒音の低減を図ることを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and the invention according to
請求項1記載の発明は、舵角に応じて異なるギヤ比を有するラック・ピニオン機構を備え、ハンドルの操作が前記ラック・ピニオン機構を介して転舵輪に伝達される車両用ステアリング装置において、前記ラック・ピニオン機構の全噛合い率は、常に2以上であり、前記ラック・ピニオン機構のラックにおいてラック歯の歯元の歯厚が小さい部分では、前記ラック・ピニオン機構の同時噛合い歯数が2よりも大きな値になる舵角範囲が、前記同時噛合い歯数が2になる舵角範囲よりも広い車両用ステアリング装置である。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a vehicle steering apparatus including a rack and pinion mechanism having different gear ratios according to a steering angle, wherein a steering operation is transmitted to the steered wheels via the rack and pinion mechanism. All meshing ratio of the rack and pinion mechanism is always more der is, the tooth root of the tooth thickness is small portions of the rack teeth in the rack of the rack and pinion mechanism, the number of teeth have simultaneous meshing of the rack and pinion mechanism This is a vehicle steering device in which the steering angle range in which is greater than 2 is wider than the steering angle range in which the number of simultaneously meshing teeth is 2 .
これによれば、全噛合い率が常に2以上であるので、ギヤ比が最小となる領域はもちろん、該領域とは異なるギヤ比のすべての領域で、ラックとピニオンとの噛合いが円滑に進行して、ラックが円滑に並進移動し、またラックおよびピニオンに作用する噛合時の荷重が分散されて、各ラック歯および各ピニオン歯に作用する荷重が低減する。そして、ピニオンは、全噛合い率が2以上となるように形成されればよいため、すべてのピニオン歯を同一歯形で構成することも可能になる。
また、ラックにおいて、ラック歯の歯元の歯厚が小さい部分では、2よりも大きな値でラック歯とピニオン歯とが噛合する割合が多くなるので、噛合時の荷重がより多いラック歯に分散される頻度が高くなる。
According to this, since the total mesh rate is always 2 or more, the rack and pinion mesh smoothly in all regions having a gear ratio different from that region as well as the region where the gear ratio is minimized. As a result, the rack moves smoothly and translates, and the meshing load acting on the rack and pinion is dispersed, reducing the load acting on each rack tooth and each pinion tooth. And since the pinion should just be formed so that the total meshing rate may be 2 or more, it becomes possible to comprise all the pinion teeth with the same tooth profile.
Also, in the rack, in the portion where the tooth thickness at the base of the rack tooth is small, the ratio of the rack tooth and the pinion tooth meshing with a value larger than 2 is increased, so that the load at the time of meshing is distributed to the rack tooth having a larger meshing load. Will be more frequent .
請求項2記載の発明は、請求項1記載の車両用ステアリング装置において、前記ラックには、前記ギヤ比が低ギヤ比となる低ギヤ比領域と、前記ギヤ比が前記低ギヤ比よりも大きい高ギヤ比となる高ギヤ比領域とが形成され、前記ラック歯の歯元の歯厚が前記小さい部分は、前記低ギヤ比領域であり、前記ラック・ピニオン機構の噛合い点は、前記低ギヤ比領域では、前記ラック歯の歯元よりも歯先に近い位置にあるものである。 According to a second aspect of the present invention, in the vehicle steering apparatus according to the first aspect, the rack includes a low gear ratio region in which the gear ratio is a low gear ratio, and the gear ratio is greater than the low gear ratio. A high gear ratio region having a high gear ratio is formed, the portion where the tooth thickness of the base of the rack tooth is small is the low gear ratio region, and the meshing point of the rack and pinion mechanism is the low gear ratio region. In the gear ratio region, the position is closer to the tooth tip than the tooth base of the rack tooth .
これによれば、噛合い点がラック歯の歯元よりも歯先に近い位置にある低ギヤ比領域で、同時噛合い歯数が2よりも大きな値である頻度が高くなる。 According to this, in the low gear ratio region where the meshing point is closer to the tooth tip than the tooth base of the rack tooth, the frequency that the number of simultaneously meshing teeth is larger than 2 is increased.
請求項1記載の発明によれば、次の効果が奏される。すなわち、ギヤ比が最小となる領域はもちろん、該領域とは異なるギヤ比のすべての領域で、ラックとピニオンとの噛合いが円滑に進行して、ラックが円滑に並進移動するので、操舵フィーリングが向上し、振動および騒音の発生が低減され、しかも各ラック歯および各ピニオン歯に作用する荷重が低減するので、ラック・ピニオン機構の耐久性が向上する。また、すべてのピニオン歯を同一歯形で構成することも可能になるので、ピニオンの設計の自由度が増加する。
また、ラックにおいて、ラック歯の歯元の歯厚が小さい部分では、2よりも大きな値でラック歯とピニオン歯とが噛合する割合が多くなるために、噛合時の荷重がより多いラック歯に分散される頻度が高くなって、噛合する各ラック歯に作用する荷重が低減するので、ラックの耐久性が向上する。
According to invention of
Further, in the rack, in the portion where the tooth thickness at the base of the rack tooth is small, the ratio of the rack tooth and the pinion tooth meshing at a value larger than 2 is increased, so the rack tooth having a larger load at the time of meshing is used. Since the frequency of dispersion is increased and the load acting on each rack tooth to be engaged is reduced, the durability of the rack is improved.
請求項2記載の発明によれば、ラック・ピニオン機構において、低ギヤ比領域では、噛合時の荷重がラック歯の歯先寄りに作用するために、ラック歯の歯元に作用する応力が大きくなるにも拘わらず、同時噛合い歯数が2よりも大きな値である頻度が高いので、ラックの耐久性の向上に寄与できる。 According to the second aspect of the present invention, in the rack and pinion mechanism, in the low gear ratio region, since the load at the time of meshing acts near the tooth tip of the rack tooth, the stress acting on the tooth base of the rack tooth is large. Nevertheless, since the frequency with which the number of simultaneously meshing teeth is larger than 2 is high, it is possible to contribute to the improvement of the durability of the rack.
以下、本発明の実施形態を図1ないし図9を参照して説明する。
図1を参照すると、本発明が適用された車両用ステアリング装置は、ギヤボックス内に配置されたラック1と該ラック1に噛合するピニオン2とにより構成されるラック・ピニオン機構Gを備える。ピニオン2は、ハンドル3にトーションバーを含む連結機構を介して連結されるピニオン軸4に形成され、ラック1は、両端部に連結されるタイロッドを含む転舵機構を介して転舵輪6に連結されるラック軸5に形成される。そして、ハンドル3が操作されると、操舵力が、前記連結機構、ピニオン軸4、ピニオン2およびラック1を介してラック軸5に伝達され、さらにその長手方向A1に並進移動するラック軸5および前記転舵機構を介して転舵輪6に伝達されて、転舵輪6の転舵が行われる。また、前記ステアリング装置には、前記トーションバーにより検出される操舵トルクに基づいて操舵補助力をラック軸5に付加するパワーステアリング装置が備えられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
Referring to FIG. 1, a vehicle steering apparatus to which the present invention is applied includes a rack and pinion mechanism G that includes a
捩れ角を有するヘリカルピニオンから構成されるピニオン2は、ラック1の平面視で、その回転中心線L1と、ラック軸5(またはラック1)の、長手方向A1に平行な中心軸線に直交する直線L3とが交差角ψを形成するよう、ラック1に対して配置されている。また、ピニオン2の各ピニオン歯2aの歯形は同一に形成されている。ここで、交差角ψは、ピニオン軸4の回転中心線L1とラック軸5の中心軸線L2との間の軸間距離と共に、ラック・ピニオン機構Gの車体への搭載レイアウトにより決められる。
The
また、ラック1は、ピニオン2の回転角θに対するラック1の長手方向A1での移動量であるギヤ比Rが、舵角に対応する回転角θに応じて長手方向A1で異なる可変ギヤ比型ラックである。ラック1には、回転角θが0のときのピニオン2が噛合する位置である中立位置P1を中心にして、長手方向A1に低ギヤ比領域EL、可変ギヤ比領域EV、および高ギヤ比領域EHが形成されている。ここで、ラック1の中立位置P1は、ハンドル3の中立位置、すなわち舵角が0である状態に対応する。
The
図2を併せて参照すると、低ギヤ比領域ELは、ラック1の長手方向A1での中央点であもある中立位置P1を中心にして長手方向A1での所定範囲に形成され、そのギヤ比Rは最小の一定の低ギヤ比RLとされる。可変ギヤ比領域EVは、低ギヤ比領域ELに連なって、低ギヤ比領域ELの両側の所定範囲に形成され、そのギヤ比Rは中立位置P1から離れるにつれて低ギヤ比RLよりも次第に大きくなる可変ギヤ比RVとされる。高ギヤ比領域EHは、低ギヤ比領域ELよりも中立位置P1から離れた位置で各可変ギヤ比領域EVに連なって、低ギヤ比領域ELの両側の所定範囲に形成され、そのギヤ比Rは可変ギヤ比領域EVでの最大ギヤ比と等しい大きさで最大の一定の高ギヤ比RHとされる。
Referring also to FIG. 2, the low gear ratio area E L is formed in a predetermined range in the longitudinal direction A1 and the neutral position P1, which is also the center point der in the longitudinal direction A1 of
舵角に正比例する回転角θとの関係では、低ギヤ比領域ELは、中立位置P1からのピニオン2の所定の第1回転角θ1までの範囲に設定され、高ギヤ比領域EHは、第1回転角θ1よりも大きい第2回転角θ2からハンドル3がロックする第3回転角θ3までの間の範囲に設定され、可変ギヤ比領域EVは、第1回転角θ1と第2回転角θ2との間の範囲に設定される
そして、高速走行時の小舵角領域では、低ギヤ比領域ELでの低ギヤ比RLにより、ハンドル3の操作の適度な重さと応答性の良さが得られ、低速走行時の大舵角領域では、高ギヤ比領域EHでの高ギヤ比RHにより、据え切りの軽さとロックツーロック回転数の低減が得られる。
In relation to the rotation angle θ that is directly proportional to the steering angle, the low gear ratio region E L is set to a range from the neutral position P1 to the predetermined first rotation angle θ 1 of the
図3,図4を参照すると、低ギヤ比領域ELでは、ピニオン2の噛合いピッチ円Cは、その半径が最小の最小噛合いピッチ円C1に設定され、高ギヤ比領域EHでは、噛合いピッチ円Cは、その半径が最大の最大噛合いピッチ円C2に設定される。また、可変ギヤ比領域EVでは、噛合いピッチ円Cは、長手方向A1で最小および最大噛合いピッチ円C2の間で変化する。
3 and 4, in the low gear ratio region E L , the meshing pitch circle C of the
そして、噛合いピッチ円Cは、回転角θが0から第3回転角θ3(反対方向側での第3回転角θ3(−θ3が相当)も含む。)までの範囲で、最小噛合いピッチ円C1および最大噛合いピッチ円C2が回転中心線L1に直交する断面である軸直角断面において、ラック1の歯丈hの範囲内に収まるように、ピニオン歯2aおよびラック歯1a(図1も参照)のそれぞれの歯形が決定される。これにより、正面噛合い率ε1および同時噛合い歯数Nが減少すること、そして円滑な噛合いが困難になるなどの難点が解消される。
The meshing pitch circle C is in the range from the rotation angle theta is 0 to the third rotation angle theta 3 (third rotation angle theta 3 (- [theta] 3 in the opposite direction corresponds) including.), The minimum in a cross section perpendicular to the shaft meshing pitch circle C 1 and the maximum meshing pitch circle C 2 is a cross-section perpendicular to the rotation center line L1, as fall within the scope of the tooth depth h of the
また、図3,図4に示されるように、低ギヤ比領域ELでのラック歯1aの歯元の歯厚1bおよびピッチは、高ギヤ比領域EHでのラック歯1aの歯元の歯厚1cおよびピッチよりも、それぞれ小さい。
Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the
ここで、ピニオン歯2aは、回転中心線L1からの半径が異なる円上で、モジュール、圧力角および捩れ角が異なるので、噛合い相手であるラック歯1aは、そのモジュール、圧力角および捩れ角が、ピニオン歯2aのそれらにそれぞれ合うように設計される。
Here, since the
具体的には、噛合いピッチ円Cは、次のようにして得られる。図5,図6を参照すると、ラック1とピニオン2とが噛合い点で正確に噛み合うためには、ピニオン歯2aの捩れ角とラック歯1aの捩れ角βrが等しくなることが必要である。そこで、先ず、ラック歯1aの捩れ角βrは、式(1)で求められる。
Specifically, the meshing pitch circle C is obtained as follows. 5, 6, to the
βr =tan−1((R−Lo・sinψ)/Lo・cosψ) (1)
そして、噛合いピッチ円Cの円径drは式(2)で求められる。
β r = tan −1 ((R−L o · sin ψ) / L o · cos ψ) (1)
The circle diameter d r of the meshing pitch circle C is given by equation (2).
dr =Lo/(π・tan(ψ+βr)) (2)
ここで、
Lo:ピニオン2のリード
R :ギヤ比
さらに、ラック・ピニオン機構Gの作動範囲全体で、ラック歯1aとピニオン歯2aとの噛合いが円滑に進行するように、噛合い点Pmが、後述する噛合い開始点PSおよび噛合い終了点PFにあるときを除いて、ラック・ピニオン機構Gの遠のき噛合い長さte1および近寄り噛合い長さte2が、任意の軸直角断面において常に0よりも大きくなるように、そして式(3)で求められる全噛合い率εが2以上となるように、ラック1およびピニオン2の諸元が設定される。
d r = L o / (π · tan (ψ + β r )) (2)
here,
L o : Lead of the pinion 2 R: Gear ratio Further, the meshing point P m is set so that the meshing of the
ε =ε1+ε2 (3)
ここで、ε1は正面噛合い率、ε2は重なり噛合い率であり、それぞれ式(4)、式(5)で求められる。
ε = ε 1 + ε 2 (3)
Here, ε 1 is the front meshing rate, and ε 2 is the overlapping meshing rate, which are obtained by Expression (4) and Expression (5), respectively.
ε1 =te/Pb (4)
ε2 =teb/Pbt (5)
ここで、teは全噛合い長さ、tebは重なり噛合い長さ、Pbは法線ピッチ、Pbtはラック1の長手方向A1でのピッチであり、それぞれ式(6)〜(11)から求められる。
ε 1 = t e / P b (4)
ε 2 = t eb / P bt (5)
Here, t e is the total meshing length, t eb overlaps meshing length, the pitch at P b is normal pitch, P bt the longitudinal direction A1 of the
te =te1+te2 (6)
te1=(ra 2−rg 2)1/2−rg・tanαrs (7)
te2=(rg/cosαrs−(H−Hra))/sinαrs (8)
Pb =π・mrs・cosαrs (9)
teb=b・tanψ+b・tanβr (10)
Pbt=π・mrn/cosβr (11)
ここで、
rg :ピニオン2の基礎半径
ra :ピニオン2の歯先半径
αrs :ラック1の噛合い圧力角(ピニオン軸直角断面)
H :軸間距離
Hra :ラック1の歯先高さ(中心軸線L2からの)
mrs :ラック1の軸直角モジュール
mrn :ラック1の歯直角モジュール
b :ラック1の歯幅
なお、図5において、PSは、噛合い線Lmとラック1の歯先線Laとの交点であり、この明細書および特許請求の範囲において噛合い開始点に相当し、PFは、噛合い線Lmとピニオン2の歯先円との交点であり、この明細書および特許請求の範囲において噛合い終了点に相当する。また、図6において、ラック1とピニオン2との噛合いは、開始点K1から始まり、終了点K2で終了する。
t e = t e1 + t e2 (6)
t e1 = (r a 2 −r g 2 ) 1/2 −r g · tan α rs (7)
t e2 = (r g / cos α rs − (H−H ra )) / sin α rs (8)
P b = π · m rs · cosα rs (9)
t eb = b · tan ψ + b · tan β r (10)
P bt = π · m rn / cos β r (11)
here,
r g : basic radius of the pinion 2 r a : tooth tip radius of the
H: Distance between axes H ra : Height of tooth tip of rack 1 (from center axis L2)
m rs: the axis of the
このように、全操舵範囲に相当するラック・ピニオン機構Gの作動範囲全体、すなわち回転角θが0から第3回転角θ3(反対方向側での第3回転角θ3(−θ3が相当)も含む。)の範囲において、全噛合い率εが2以上の値に設定されるので、ラック1とピニオン2との同時噛合い歯数Nは、この実施形態では、図7に示されるように、2を最小自然数として、2よりも大きい最大自然数である3以下の値であり、回転角θ(舵角)の変化に応じて、ラック1とピニオン2とが同時に2枚のラック歯1aおよびピニオン歯2aで噛み合う状態と、3枚で噛み合う状態とが交互に繰り返されて、ラック1が長手方向A1に移動する。
In this way, the entire operation range of the rack and pinion mechanism G corresponding to the entire steering range, that is, the rotation angle θ ranges from 0 to the third rotation angle θ 3 (the third rotation angle θ 3 (−θ 3 on the opposite direction side) In this embodiment, the total meshing ratio ε is set to a value of 2 or more. Therefore, the number N of simultaneous meshing teeth of the
そして、ラックにおけるピニオンとの噛合い面10の概略が網掛で示される図8を参照すると、回転角θが0では、図8(A)に示されるように、3枚のラック歯が同時に噛み合っており、第1回転角θ1近傍では、図8(B)に示されるように、2枚のラック歯1aが同時に噛み合っており、可変ギヤ比領域EV内の回転角θ4近傍では、図8(C)に示されるように、2枚のラック歯が同時に噛み合っている。
Then, referring to FIG. 8 in which the outline of the meshing
また、ピニオンの回転に伴う遠のき噛合い長さte1および近寄り噛合い長さte2の変化の例について、図9を参照して説明する。図9(A)に示されるように、ラック歯10とピニオン歯21との噛合い点Pmに対して、遠のき噛合い長さte1および近寄り噛合い長さte2が0よりも大きい値を有する状態から、ピニオン20が回転方向A2に回転した図9(B)に示される状態では、遠のき噛合い長さte1が減少し、近寄り噛合い長さte2が増加する。ピニオン20がさらに回転した図9(C)に示される状態では、ラック歯11とピニオン歯20との噛合い点Pmが噛合い終了点PFにあり、遠のき噛合い長さte1は0になる一方、遠のき噛合い長さte1と近寄り噛合い長さte2との和である全噛合い長さteが、近寄り噛合い長さte2と等しくなる。ピニオン2がさらに回転した図9(D)に示される状態では、ラック歯11とピニオン歯21との噛合い点Pmに対して、遠のき噛合い長さte1および近寄り噛合い長さte2が0よりも大きい値を有する。
An example of changes in the distant engagement length t e1 and the close engagement length t e2 accompanying the rotation of the pinion will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 9A, the distant engagement length t e1 and the close engagement length t e2 are larger than 0 with respect to the engagement point P m between the
なお、この実施形態で得られるラック1およびピニオン2の噛合い評価および強度評価は、ラック1およびピニオン2の3Dモデルを利用して行うことが、精度向上およびコスト削減の観点から好ましい。
In addition, it is preferable from a viewpoint of a precision improvement and a cost reduction to perform the meshing evaluation and intensity | strength evaluation of the
次に、前述のように構成された実施形態の作用および効果について説明する。
車両用ステアリング装置のラック・ピニオン機構Gの全噛合い率εが、常に2以上であることにより、ギヤ比Rが最小となる低ギヤ比領域ELはもちろん、低ギヤ比領域ELとは異なるギヤ比Rのすべての領域EV,EHで、ラック1とピニオン2との噛合いが円滑に進行して、ラック1が円滑に並進移動するので、操舵フィーリングが向上し、振動および騒音の発生が低減される。また、ラック1およびピニオン2に作用する噛合時の荷重が分散されて、各ラック歯1aおよび各ピニオン歯2aに作用する荷重が低減するので、ラック・ピニオン機構Gの耐久性が向上する。そして、ピニオン2は、全噛合い率が2以上となるように形成されればよいため、すべてのピニオン歯2aを同一歯形で構成することも可能になるので、ピニオン2の設計の自由度が増加すると共に、すべてのピニオン歯2aを同一歯形に形成することで、加工が容易になってピニオン2のコストを削減できる。
Next, operations and effects of the embodiment configured as described above will be described.
What is the low gear ratio region E L as well as the low gear ratio region E L in which the gear ratio R is minimized because the total meshing ratio ε of the rack and pinion mechanism G of the vehicle steering device is always 2 or more? In all regions E V and E H having different gear ratios R, the meshing of the
ピニオン2の軸直角断面において、噛合い点Pmが噛合い開始点PSおよび噛合い終了点PFにあるときを除いて、ラック・ピニオン機構Gの遠のき噛合い長さte1および近寄り噛合い長さte2が、常に0よりも大きいことにより、遠のき噛合い長さte1および近寄り噛合い長さte1が常に存在するために、ラック歯1aとピニオン歯2aとの噛合い面10が、ピニオン2の回転中心線L1が延びる方向で途切れることがなく、噛合いの進行が一層円滑になるので、操舵フィーリングの向上および振動・騒音の低減の効果がさらに高まる。
In a cross section perpendicular to the shaft of the
ラック・ピニオン機構Gの同時噛合い歯数Nは、回転角θに応じて2および3のいずれかであり、ラック歯1aの歯元の歯厚(歯厚1bが相当)が小さい部分である低ギヤ比領域ELでは、図7に示されるように、同時噛合い歯数Nが3になる回転角θの範囲(すなわち舵角範囲)が、同時噛合い歯数Nが2になる回転角θの範囲よりも広いことにより、低ギヤ比領域ELでは、2よりも大きな値である3でラック歯1aとピニオン歯2aとが噛合する割合が多くなるので、噛合時の荷重がより多いラック歯1aに分散される頻度が高くなって、噛合する各ラック歯1aに作用する荷重が低減するので、ラック1の耐久性が向上する。しかも、低ギヤ比領域ELでは、噛合い点Pmは、ラック歯1aの歯元よりも歯先に近い位置にある(図3,図4(A)参照)ので、噛合時の荷重が歯先寄りに作用するために、歯元に作用する応力が大きくなるにも拘わらず、同時噛合い歯数Nが3である頻度が高いので、ラック1の耐久性の向上に一層寄与できる。
The number N of simultaneous meshing teeth of the rack and pinion mechanism G is either 2 or 3 depending on the rotation angle θ, and the tooth thickness of the base of the
1…ラック、1a…ラック歯、2…ピニオン、2a…ピニオン歯、3…ハンドル、4…ピニオン軸、5…ラック軸、6…転舵輪、10…噛合い面、
G…ラック・ピニオン機構、A1…長手方向、A2…回転方向、L1…回転中心線、L2…中心軸線、L3…直線、P1…中立位置、R…ギヤ比、EL…低ギヤ比領域、EV…可変ギヤ比領域、EH…高ギヤ比領域、C…噛合いピッチ円、h…歯丈、ε…全噛合い率、PS…噛合い開始点、PF…噛合い終了点、N…同時噛合い歯数。
DESCRIPTION OF
G: rack and pinion mechanism, A1: longitudinal direction, A2: rotational direction, L1: rotational center line, L2: central axis, L3: straight line, P1: neutral position, R: gear ratio, E L : low gear ratio region, E V ... variable gear ratio area, E H ... high gear ratio region, C ... meshing pitch circle, h ... tooth height, epsilon ... total meshing rate, P S ... meshing start point, P F ... meshing end point , N: the number of simultaneously meshing teeth.
Claims (2)
前記ラック・ピニオン機構のラックにおいてラック歯の歯元の歯厚が小さい部分では、前記ラック・ピニオン機構の同時噛合い歯数が2よりも大きな値になる舵角範囲が、前記同時噛合い歯数が2になる舵角範囲よりも広いことを特徴とする車両用ステアリング装置。 In a vehicle steering apparatus that includes a rack and pinion mechanism having different gear ratios according to a steering angle, and an operation of a steering wheel is transmitted to a steered wheel via the rack and pinion mechanism, the entire engagement of the rack and pinion mechanism rate is, Ri always two or more der,
In the rack of the rack and pinion mechanism, the rudder angle range in which the number of simultaneously meshing teeth of the rack and pinion mechanism is greater than 2 at the portion where the tooth thickness at the base of the rack teeth is small is the simultaneous meshing tooth. A steering apparatus for a vehicle characterized by being wider than a steering angle range in which the number is two .
前記ラック歯の歯元の歯厚が前記小さい部分は、前記低ギヤ比領域であり、
前記ラック・ピニオン機構の噛合い点は、前記低ギヤ比領域では、前記ラック歯の歯元よりも歯先に近い位置にあることを特徴とする請求項1記載の車両用ステアリング装置。 The rack is formed with a low gear ratio region where the gear ratio is a low gear ratio and a high gear ratio region where the gear ratio is a higher gear ratio than the low gear ratio,
The portion where the tooth thickness of the base of the rack tooth is small is the low gear ratio region,
2. The vehicle steering apparatus according to claim 1 , wherein an engagement point of the rack and pinion mechanism is located closer to a tooth tip than a tooth root of the rack tooth in the low gear ratio region .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003323504A JP4338487B2 (en) | 2003-09-16 | 2003-09-16 | Vehicle steering apparatus having a rack and pinion mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003323504A JP4338487B2 (en) | 2003-09-16 | 2003-09-16 | Vehicle steering apparatus having a rack and pinion mechanism |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005088702A JP2005088702A (en) | 2005-04-07 |
| JP4338487B2 true JP4338487B2 (en) | 2009-10-07 |
Family
ID=34454564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003323504A Expired - Fee Related JP4338487B2 (en) | 2003-09-16 | 2003-09-16 | Vehicle steering apparatus having a rack and pinion mechanism |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4338487B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111409694A (en) * | 2020-03-16 | 2020-07-14 | 南京工程学院 | A low-noise automobile steering gear that takes into account both driver experience and handling performance |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5014038B2 (en) * | 2007-09-19 | 2012-08-29 | オリエンタルモーター株式会社 | Linear drive actuator |
| JP5215717B2 (en) * | 2008-04-23 | 2013-06-19 | 高周波熱錬株式会社 | Rack bar and steering device |
| US10150498B2 (en) | 2016-08-10 | 2018-12-11 | Jtekt Corporation | Steering system |
| WO2026023291A1 (en) * | 2024-07-22 | 2026-01-29 | Nskステアリング&コントロール株式会社 | Rack shaft and steering gear unit |
-
2003
- 2003-09-16 JP JP2003323504A patent/JP4338487B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111409694A (en) * | 2020-03-16 | 2020-07-14 | 南京工程学院 | A low-noise automobile steering gear that takes into account both driver experience and handling performance |
| CN111409694B (en) * | 2020-03-16 | 2021-10-26 | 南京工程学院 | Low-noise automobile steering device with driver experience and manipulation performance |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2005088702A (en) | 2005-04-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4482696B2 (en) | Electric steering device | |
| JP2009121499A (en) | Worm gear and electric power steering device | |
| US9512898B2 (en) | Worm gear mechanism | |
| CN102161347A (en) | Variable gear ratio type rack bar and steering apparatus for vehicle having the same | |
| JP4338487B2 (en) | Vehicle steering apparatus having a rack and pinion mechanism | |
| JPH10278835A (en) | Steering mechanism of racing cart | |
| JP4432596B2 (en) | Rack and pinion steering system | |
| JP4515834B2 (en) | Electric power steering device | |
| JP4361350B2 (en) | Vehicle gear mechanism | |
| KR100814760B1 (en) | Vehicle steering with gear ratio combination rack bar and pinion gear | |
| JP4909874B2 (en) | Electric power steering device with worm gear mechanism | |
| JP2007313958A (en) | Steering device | |
| JP4699201B2 (en) | Worm gear | |
| JP2013087796A (en) | Worm reducer | |
| JP2005016646A (en) | Gear mechanism | |
| JP2008168679A (en) | Steering device | |
| JP2011089555A (en) | Ball screw device and vehicular steering device | |
| JP2003184995A (en) | Decelerating gear mechanism and motor-driven power steering device | |
| US20230406400A1 (en) | Steering column assembly for a vehicle | |
| JP6714694B2 (en) | Steering gears for vehicles | |
| JP2025108053A (en) | Steering device | |
| KR100678633B1 (en) | Rack and Pinion Steering Gear | |
| JP2010025307A (en) | Reduction gear and electric power steering device having the same | |
| JP2006062382A (en) | Rack and pinion steering system | |
| RU2109187C1 (en) | Gear train |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060914 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090210 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090410 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20090422 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090630 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090630 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4338487 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120710 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120710 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130710 Year of fee payment: 4 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |