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JP2012081945A - Steering device - Google Patents

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JP2012081945A
JP2012081945A JP2011060784A JP2011060784A JP2012081945A JP 2012081945 A JP2012081945 A JP 2012081945A JP 2011060784 A JP2011060784 A JP 2011060784A JP 2011060784 A JP2011060784 A JP 2011060784A JP 2012081945 A JP2012081945 A JP 2012081945A
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JP
Japan
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rack
roller bearing
pinion
outer ring
steering
Prior art date
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Pending
Application number
JP2011060784A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiro Watanabe
和宏 渡邉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JTEKT Corp
Original Assignee
JTEKT Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】ステアリング装置のころ軸受に過大入力が入力され圧痕が発生した場合に、ころ軸受が交換時期にあることを運転者へ感知させるステアリング装置を提供する。
【解決手段】ステアリングシャフトの操舵力をピニオン軸のピニオン15aを介してラックに伝達して車輪を転舵するラック・ピニオン式ステアリング装置において、前記ピニオン軸を回転自在に支持するころ軸受17の外輪17aの破壊強度をラックとピニオン軸及びこれらを収容するハウジング11よりも低くした。
【選択図】図3
Provided is a steering device that allows a driver to detect that a roller bearing is in a replacement period when an excessive input is input to a roller bearing of the steering device to generate an indentation.
An outer ring of a roller bearing 17 that rotatably supports the pinion shaft in a rack and pinion type steering device that steers a wheel by transmitting a steering force of a steering shaft to a rack via a pinion shaft pinion 15a. The breaking strength of 17a was made lower than that of the rack, the pinion shaft, and the housing 11 that accommodates them.
[Selection] Figure 3

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.

ラック・ピニオン式のステアリング装置のギヤにおいて、ピニオンのロアー側はニードルベアリング (以下ころ軸受)で支持している。タイヤからの逆入力により、想定外の過大入力がステアリングギヤに入ると、ころ軸受に圧痕が形成されることがある。ころ軸受に圧痕が形成されると、操舵時に違和感を感じたり、異音発生の原因となる。このような違和感や異音が発生した場合には、ころ軸受を交換することが望ましいが、実際には運転者の感覚に任されているのが現状であり、有効な技術は存在しない。
特許文献1に転がり軸受において、軸受が焼き付く前に着色剤が漏れ出し、軸受の不具合を知らせるものが開示されている。
In the gear of a rack and pinion type steering device, the lower side of the pinion is supported by a needle bearing (hereinafter referred to as a roller bearing). If an unexpected excessive input enters the steering gear due to reverse input from the tire, an indentation may be formed in the roller bearing. If indentations are formed on the roller bearing, it may cause a strange feeling during steering or cause abnormal noise. When such a sense of incongruity or noise occurs, it is desirable to replace the roller bearing, but in reality, it is left to the driver's sense, and there is no effective technology.
Patent Document 1 discloses a rolling bearing in which a coloring agent leaks out before the bearing is seized, thereby notifying the malfunction of the bearing.

特開2007−290447号公報JP 2007-290447 A

そこで、ステアリング装置のころ軸受に過大入力が入力され圧痕が発生した場合に、ころ軸受が交換時期にあることを運転者へ感知させるステアリング装置を提供することを課題としている。   Therefore, it is an object to provide a steering device that allows the driver to detect that the roller bearing is in the replacement period when an excessive input is input to the roller bearing of the steering device and an indentation is generated.

上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、ステアリングシャフトの操舵力をピニオン軸のピニオンを介してラックに伝達して車輪を転舵するラック・ピニオン式ステアリング装置において、前記ピニオン軸を回転自在に支持するころ軸受の外輪の破壊強度を、前記ラックと前記ピニオン軸及びこれらを収容するハウジングよりも低くしたこと、を要旨としている。   In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is directed to a rack and pinion type steering device that steers a wheel by transmitting a steering force of a steering shaft to a rack via a pinion of a pinion shaft. The gist is that the fracture strength of the outer ring of the roller bearing that rotatably supports the shaft is lower than that of the rack, the pinion shaft, and the housing that houses them.

上記構成によれば、過大入力に対してラック・ピニオン及びハウジングの破損強度よりも低い入力でころ軸受の外輪に圧痕を発生させるようにしているため、ステアリングギヤの主要部分が破損する前にころ軸受に発生した圧痕でゴリ感による違和感を発生させるので使用者にステアリングギヤの交換時期を感知させることができる   According to the above configuration, indentation is generated in the outer ring of the roller bearing at an input lower than the damage strength of the rack and pinion and the housing with respect to an excessive input, so that the roller before the main part of the steering gear is damaged. Since the impression generated on the bearing generates a sense of incongruity due to a sense of inconvenience, the user can sense when to change the steering gear.

請求項2に記載の発明は、前記ころ軸受の外輪の面圧を4000〜6000MPaで外輪の圧痕の深さが1〜60μmに設定したことを要旨としている。
即ち、ころ軸受の外輪はころと比べると圧痕が発生しやすくなるので、過大入力に対してころ軸受の外輪に確実に圧痕を発生させるようにできるため、運転者にごり感や違和感を感知させることができる。
The gist of the invention described in claim 2 is that the surface pressure of the outer ring of the roller bearing is set to 4000 to 6000 MPa and the depth of the impression of the outer ring is set to 1 to 60 μm.
In other words, the outer ring of the roller bearing is more likely to generate indentations than the roller, so that it is possible to reliably generate indentations in the outer ring of the roller bearing in response to excessive input, so that the driver can feel a sense of discomfort and discomfort. Can do.

請求項3に記載の発明は、前記ころ軸受のころの材質が高炭素鋼で外輪の材質がSPBでそれぞれの硬さがビッカース硬さ(Hv)700〜800であることを要旨としている。
即ち、外輪ところの材質と内部硬さに差を設けることにより、確実に圧痕を発生させることができるので、運転者にゴリ感を感知させることができる。
The gist of the invention described in claim 3 is that the material of the roller of the roller bearing is high carbon steel, the material of the outer ring is SPB, and the hardness is Vickers hardness (Hv) 700-800.
That is, by providing a difference between the material of the outer ring and the internal hardness, it is possible to reliably generate an indentation, so that the driver can feel a sense of crunch.

以上のように本発明によれば、ステアリング装置のころ軸受に過大入力が入力され圧痕が発生した場合に、ころ軸受が交換時期にあることを運転者へ感知させることができる。   As described above, according to the present invention, when an excessive input is input to the roller bearing of the steering device and an indentation is generated, the driver can be notified that the roller bearing is in the replacement period.

車両用ラック・ピニオン式ステアリング装置の正面図Front view of vehicle rack and pinion type steering device ラックバー支持装置の断面図Cross section of rack bar support device ころ軸受付近の拡大図Enlarged view of the area near the roller bearing 接触面圧と圧痕の深さの関係を示す図Figure showing the relationship between contact pressure and indentation depth 圧痕の深さとトルク変動の関係を示す図Diagram showing the relationship between indentation depth and torque fluctuation

以下、本発明のステアリング装置の一実施形態について図面を参照して説明する。
図1に示すように、車両用ラック・ピニオン式ステアリング装置は、ハウジング11、ラックバー12(ラック)、タイロッド13、ラックガイドハウジング部14、ピニオン軸15(ピニオン)、ラックバー支持装置20を備えている。
Hereinafter, an embodiment of a steering device of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the vehicle rack and pinion type steering device includes a housing 11, a rack bar 12 (rack), a tie rod 13, a rack guide housing part 14, a pinion shaft 15 (pinion), and a rack bar support device 20. ing.

ハウジング11は、車両(図示しない)の左右方向(図1の左右方向)に延在して車両に組み付けられている。ラックバー12は、ハウジング11にラック軸方向(図1の左右方向)に摺動可能に組み付けられている。   The housing 11 extends in the left-right direction (left-right direction in FIG. 1) of the vehicle (not shown) and is assembled to the vehicle. The rack bar 12 is assembled to the housing 11 so as to be slidable in the rack axial direction (left-right direction in FIG. 1).

タイロッド13は、その基端がラックバー12の両端にそれぞれ組み付けられている。
タイロッド13の各他端は、操向輪(例えば左右前輪)の各ナックルアーム(図示しない)に接続されている。これにより、ラックバー12の動きがタイロッド13を介してナックルアームに伝わるので、ステアリングの操作に応じて車両を操向することができる。
The base ends of the tie rods 13 are assembled to both ends of the rack bar 12, respectively.
Each other end of the tie rod 13 is connected to each knuckle arm (not shown) of a steering wheel (for example, left and right front wheels). Thereby, since the movement of the rack bar 12 is transmitted to the knuckle arm via the tie rod 13, the vehicle can be steered according to the steering operation.

ラックガイドハウジング部14は、ハウジング11にラックバー12に直交して形成さ
れている。
図2に示すように、ラックガイドハウジング部14は、断面円形の収容穴14aを有している。この収容穴14a内には、ラックガイド21が摺動可能に組み付けられている。
The rack guide housing part 14 is formed in the housing 11 so as to be orthogonal to the rack bar 12.
As shown in FIG. 2, the rack guide housing part 14 has a receiving hole 14a having a circular cross section. A rack guide 21 is slidably assembled in the accommodation hole 14a.

ピニオン軸15は、ハウジング11に玉軸受16,ころ軸受17を介して回転自在に組み付けられている。ピニオン軸15は、ステアリングシャフト(図示省略)に連結されている。ピニオン軸15にはピニオン15aが形成されている。ピニオン15aははす歯が形成されており、ラックバー12のラック12aと噛合するようになっている。   The pinion shaft 15 is rotatably assembled to the housing 11 via a ball bearing 16 and a roller bearing 17. The pinion shaft 15 is connected to a steering shaft (not shown). A pinion 15 a is formed on the pinion shaft 15. The pinion 15a is formed with helical teeth and meshes with the rack 12a of the rack bar 12.

また、ピニオン軸15のピニオン15aの一方(端部)の外周面とラックガイドハウジング部14の内周面との間に、ころ軸受17を介在させており、このころ軸受17によってピニオン軸15を径方向にのみ支持している。さらに、ピニオン軸15のピニオン15aの他方を、玉軸受16を介してラックガイドハウジング部14によって径方向に支持している。
図3に示すように、ころ軸受17のころ17bはピニオン軸15に対する軸方向移動及び周方向移動を規制されている。また、ころ軸受17の外輪17aは、ラックガイドハウジング部14に形成される軸受保持空間に収容されている。
A roller bearing 17 is interposed between the outer peripheral surface of one (end portion) of the pinion 15 a of the pinion shaft 15 and the inner peripheral surface of the rack guide housing portion 14, and the pinion shaft 15 is inserted by this roller bearing 17. It is supported only in the radial direction. Further, the other of the pinions 15 a of the pinion shaft 15 is supported in the radial direction by the rack guide housing portion 14 via the ball bearings 16.
As shown in FIG. 3, the roller 17 b of the roller bearing 17 is restricted from axial movement and circumferential movement with respect to the pinion shaft 15. The outer ring 17 a of the roller bearing 17 is accommodated in a bearing holding space formed in the rack guide housing portion 14.

ラックバー支持装置20は、ラックガイド21、アジャストスクリュー24、スプリング25から構成されている。   The rack bar support device 20 includes a rack guide 21, an adjustment screw 24, and a spring 25.

アジャストスクリュー24は、ラックガイド21の背面側に配置され、ラックガイドハウジング部14の収容穴14aを塞ぐものである。アジャストスクリュー24は、収容穴14aの開口端部に螺着されている。スプリング25は、ラックガイド21とアジャストスクリュー24との間に圧縮された状態で配設されるものであり、ラックガイド21の背部凹部21aに収容されている。これにより、スプリング25の付勢力によってラックガイド21は、ラックバー12をピニオン軸15に押圧している。すなわち、ラックバー12はラックバー支持装置20によってピニオン15aに向けて押圧されながらラック軸方向へ摺動可能に支持されている。   The adjusting screw 24 is disposed on the back side of the rack guide 21 and closes the accommodation hole 14 a of the rack guide housing portion 14. The adjusting screw 24 is screwed into the opening end of the accommodation hole 14a. The spring 25 is disposed between the rack guide 21 and the adjusting screw 24 in a compressed state, and is accommodated in the back recess 21 a of the rack guide 21. Thereby, the rack guide 21 presses the rack bar 12 against the pinion shaft 15 by the urging force of the spring 25. That is, the rack bar 12 is supported by the rack bar support device 20 so as to be slidable in the rack axis direction while being pressed toward the pinion 15a.

ラックバー12は、炭素鋼材(JIS S45Cなど)、ピニオン軸15は、肌焼き鋼(JIS SCM420など)や炭素鋼材(JIS S45Cなど)の熱処理硬化材で構成し、ころ軸受17は表1に示すように、ころ軸受17のころ17bにSUJ2の高炭素軸受鋼、外輪17aにSPB材にて構成する。
次に、ころ17bと外輪17aとの圧痕深さを測定した結果を図4に示す。
The rack bar 12 is made of a carbon steel material (JIS S45C, etc.), the pinion shaft 15 is made of a heat-hardening material such as a case-hardened steel (JIS SCM420, etc.) or a carbon steel material (JIS S45C, etc.), and the roller bearing 17 is shown in Table 1. As described above, the roller 17b of the roller bearing 17 is made of SUJ2 high carbon bearing steel, and the outer ring 17a is made of SPB material.
Next, the result of measuring the indentation depth between the roller 17b and the outer ring 17a is shown in FIG.

図4に示すように、面圧4000MPa以上で比例して、圧痕が大きくなり、7000MPa以上でころ17bが破壊することが判明した。また、図5に示すように外輪17aに圧痕ができる大きさに比例してトルク変動が起こり圧痕が発生すると異常を検出できることが判明した。   As shown in FIG. 4, it was found that the indentation increased in proportion to the surface pressure of 4000 MPa or more, and the roller 17b was broken at 7000 MPa or more. Further, as shown in FIG. 5, it has been found that the abnormality can be detected when the torque fluctuation occurs in proportion to the size of the indentation on the outer ring 17a and the indentation is generated.

したがって、表1に示すころ軸受17であれば、面圧を4000〜7000MPaの範囲にすることで、ごり感を発生できるので、ころ軸受17の交換時期を運転者に違和感として感知させることができる。   Therefore, in the case of the roller bearing 17 shown in Table 1, it is possible to generate a sense of dust by setting the surface pressure in the range of 4000 to 7000 MPa. Therefore, it is possible to make the driver sense the discomfort when the roller bearing 17 is replaced. it can.

11…ハウジング、12…ラックバー、13…タイロッド、14…ラックガイドハウジング部、15…ピニオン軸、15a…ピニオン、16…玉軸受,17…ころ軸受、17a…外輪、17b…ころ、20…ラックバー支持装置、21…ラックガイド、24…アジャストスクリュー、25…スプリング。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Housing, 12 ... Rack bar, 13 ... Tie rod, 14 ... Rack guide housing part, 15 ... Pinion shaft, 15a ... Pinion, 16 ... Ball bearing, 17 ... Roller bearing, 17a ... Outer ring, 17b ... Roller, 20 ... Rack Bar support device, 21 ... rack guide, 24 ... adjust screw, 25 ... spring.

Claims (3)

ステアリングシャフトの操舵力をピニオン軸のピニオンを介してラックに伝達して車輪を転舵するラック・ピニオン式ステアリング装置において、前記ピニオン軸を回転自在に支持するころ軸受の外輪の破壊強度を、前記ラックと前記ピニオン軸及びこれらを収容するハウジングよりも低くしたことを特徴としたステアリング装置。 In a rack and pinion type steering device that steers a wheel by transmitting a steering force of a steering shaft to a rack through a pinion of a pinion shaft, the breaking strength of an outer ring of a roller bearing that rotatably supports the pinion shaft is A steering device characterized by being lower than a rack, the pinion shaft, and a housing for housing them. 前記ころ軸受の外輪の面圧を4000〜6000MPaで外輪の圧痕の深さが1〜60μmに設定したことを特徴とする請求項1に記載のステアリング装置。 2. The steering apparatus according to claim 1, wherein the surface pressure of the outer ring of the roller bearing is set to 4000 to 6000 MPa and the depth of the indentation of the outer ring is set to 1 to 60 [mu] m. 前記ころ軸受のころの材質が高炭素鋼で外輪の材質がSPBでそれぞれの硬さがビッカース硬さ(Hv)700〜800である請求項1〜2に記載のステアリング装置。 The steering device according to claim 1 or 2, wherein a material of the roller of the roller bearing is high carbon steel, a material of the outer ring is SPB, and each hardness is Vickers hardness (Hv) 700 to 800.
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