JP2005125975A - ラックアンドピニオン式舵取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ラックアンドピニオン式舵取装置において、キックバック力によるピニオンとラックの打音を抑えるとともに、ラック軸受のフリクションを低減すること
【解決手段】 ステアリングホイール１１に連動するピニオン１２をラック１４に噛み合いさせ、このラック１４の左右に左右のタイロッド１６Ａ、１６Ｂを連結し、左右のタイロッド１６Ａ、１６Ｂに左右の操舵輪１９Ａ、１９Ｂのナックルアーム１８Ａ、１８Ｂを連結したラックアンドピニオン式舵取装置１０であって、ナックルアーム１８Ａ、１８Ｂがタイロッド１６Ａ、１６Ｂの軸方向に及ぼす外力Ｆが、ラック１４をピニオン１２に圧接させるように、ピニオン１２とラック１４とタイロッド１６Ａ、１６Ｂとナックルアーム１８Ａ、１８Ｂを配置したもの。
【選択図】 図１

Description

本発明はラックアンドピニオン式舵取装置に関する。

特許文献１等に記載されるラックアンドピニオン式舵取装置として、図４、図５に示す如く、ステアリングホイールに連動するピニオン１をステアリングギヤボックス内でラック２に噛み合いさせ、このラック２の左右に左右のタイロッド３Ａ、３Ｂを連結し、左右のタイロッド３Ａ、３Ｂに左右の前輪５Ａ、５Ｂのナックルアーム４Ａ、４Ｂを連結したものがある。図４は前輪５Ａ、５Ｂの車軸より後方にステアリングギヤボックスを配置した例、図５は前輪５Ａ、５Ｂの車軸より前方にステアリングギヤボックスを配置した例である。
特開昭58-97561

図４、図５のいずれのラックアンドピニオン式舵取装置においても、前輪５Ａ、５Ｂに作用する操舵反力としてのキックバック力が、ナックルアーム４Ａ、４Ｂからタイロッド３Ａ、３Ｂの軸方向に外力Ｆとして及ぶとき、この外力Ｆはラック２をピニオン１から離す方向に作用する。このため、ピニオン１とラック２とが衝突するラック打音を生ずるし、ラック２に作用する曲げ荷重が大きくなってラック２を支持しているラック軸受６のフリクションが過大になる。

本発明の課題は、ラックアンドピニオン式舵取装置において、キックバック力によるピニオンとラックの打音を抑えるとともに、ラック軸受のフリクションを低減することにある。

請求項１の発明は、ステアリングホイールに連動するピニオンをラックに噛み合いさせ、このラックの左右に左右のタイロッドを連結し、左右のタイロッドに左右の操舵輪のナックルアームを連結したラックアンドピニオン式舵取装置であって、ナックルアームがタイロッドの軸方向に及ぼす外力が、ラックをピニオンに圧接させるように、ピニオンとラックとタイロッドとナックルアームを配置したものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記ラックに対するピニオンの位置を、各タイロッドのナックルアームとの連結点からラックとの連結点に向かう軸力の、左右のタイロッドのナックルアームとの連結点同士を結んだ直線に直交する成分の向きの側に配置したものである。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において更に、前記ラックの端部に該ラックの長手方向に交差するオフセットアームを設け、該オフセットアームとタイロッドをボールジョイントにより連結したものである。

（請求項１、２）
(1)ナックルアームがタイロッドの軸方向に及ぼす外力（軸力）が、ラックをピニオンに圧接させるように作用する。

(2)ピニオンとラックが容易に離隔することがなく、ピニオンとラックの打音を生じない。

(3)ラックに作用する曲げ荷重が小さくなり、ラック軸受のフリクションを低減できる。

（請求項３）
(4)ラックの端部を被包するダストブーツの一端がステアリングギヤボックスに嵌着され、該ダストブーツの他端がオフセットアームに嵌着される。従って、ダストブーツとボールジョイントが互いに偏心配置され、ダストブーツの蛇腹部がボールジョイントの周囲に乗り上げることがなく、干渉音を生じない。

図１は実施例１のラックアンドピニオン式舵取装置を示す模式図、図２は実施例２のラックアンドピニオン式舵取装置を示す模式図、図３は図２の要部詳細図、図４は従来例のラックアンドピニオン式舵取装置を示す模式図、図５は従来例のラックアンドピニオン式舵取装置を示す模式図である。

（実施例１）（図１）
実施例１のラックアンドピニオン式舵取装置１０は、図１に示す如く、ステアリングホイール１１に連動するピニオン１２をステアリングギヤボックス１３内でラック１４の歯面１４Ａに噛み合いさせ、このラック１４の左右の端部にボールジョイント１５Ａ、１５Ｂを介して左右のタイロッド１６Ａ、１６Ｂを連結し、左右のタイロッド１６Ａ、１６Ｂにボールジョイント１７Ａ、１７Ｂを介して左右の前輪１９Ａ、１９Ｂ（操舵輪）のナックルアーム１８Ａ、１８Ｂを連結している。図１のラックアンドピニオン式舵取装置１０は、前輪１９Ａ、１９Ｂの車軸より後方にステアリングギヤボックス１３を配置した例であり、ステアリングギヤボックス１３は車体フレームに支持される。ステアリングギヤボックス１３にはラック１４を支持するラック軸受２０が設けられる。

ラックアンドピニオン式舵取装置１０は、ステアリングホイール１１のステアリング軸１１Ａとピニオン１２の間にトーションバーを介装し、ステアリングホイール１１に加えた操舵トルクを、トーションバーの弾性ねじり変形量を介して検出するトルク検出装置２１を有するとともに、ラック１４に操舵アシスト力を及ぼす電動モータ、油圧シリンダ等のパワーアクチュエータ２２をラック１４に付帯させてある。

従って、ラックアンドピニオン式舵取装置１０にあっては、ステアリングホイール１１の操舵によりピニオン１２を回転させると、ラック１４が左右いずれか一方に移動し、同時に、パワーアクチェータ２２がトルク検出装置２１により検出した操舵トルクに応ずる操舵アシスト力をラック１４に及ぼす。これにより、ラック１４はパワーアクチュエータ２２により操舵アシストされて左右いずれか一方に移動し、タイロッド１６Ａ、１６Ｂ、ナックルアーム１８Ａ、１８Ｂを介して、前輪１９Ａ、１９Ｂを左右いずれか一方に転舵する。

しかるに、ラックアンドピニオン式舵取装置１０は、前輪１９Ａ、１９Ｂに作用する操舵反力としてのキックバック力が、ナックルアーム１８Ａ、１８Ｂからタイロッド１６Ａ、１６Ｂの軸方向に及ぼす外力（軸力）Ｆが、ラック１４（の歯面１４Ａ）をピニオン１２に圧接させるように、ピニオン１２とラック１４とタイロッド１６Ａ、１６Ｂとナックルアーム１８Ａ、１８Ｂを図１に示す如くに配置してある。

即ち、ラックアンドピニオン式舵取装置１０にあっては、ラック１４に対するピニオン１２の位置を、各タイロッド１６Ａ、１６Ｂのナックルアーム１８Ａ、１８Ｂとの連結点Ａ（ボールジョイント１７Ａ、１７Ｂ）からラック１４との連結点Ｂ（ボールジョイント１５Ａ、１５Ｂ）に向かう軸力Ｆ（軸力ベクトル）の、左右のタイロッド１６Ａ、１６Ｂのそれぞれの対応するナックルアーム１８Ａ、１８Ｂとの連結点Ａ、Ａ同士を結んだ直線Ｌに直交する成分Ｆｙの向きの側（図１の上側）に配置した。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(1)ナックルアーム１８Ａ、１８Ｂがタイロッド１６Ａ、１６Ｂの軸方向に及ぼす外力（軸力Ｆ）が、ラック１４をピニオン１２に圧接させるように作用する。

(2)ピニオン１２とラック１４が容易に離隔することがなく、ピニオン１２とラック１４の打音を生じない。

(3)ラック１４に作用する曲げ荷重が小さくなり、ラック軸受２０のフリクションを低減できる。

（実施例２）（図２、図３）
実施例２のラックアンドピニオン式舵取装置１０が実施例１と異なる点は、図２に示す如く、ラック１４の左右の端部に、該ラック１４の長手方向（軸方向）に直交するオフセットアーム３１Ａ、３１Ｂの一端を設け、オフセットアーム３１Ａ、３１Ｂの他端にボールジョイント１５Ａ、１５Ｂを介して左右のタイロッド１６Ａ、１６Ｂを連結したことにある。

オフセットアーム３１Ａ（３１Ｂも同じ）は、図３に示す如く、一端に設けた取付ボス３２の連結孔３２Ａをラック１４の端部に設けた連結軸部１４Ｂに嵌合し、これをナット３３にて固定化する。このとき、連結軸部１４Ｂの連結孔３２Ａに嵌合される部分に設けた環状溝にはＯリング３４が設けられ、連結孔３２Ａを連結軸部１４Ｂに液密に嵌合する。連結軸部１４Ｂのナット３３から突出する部分には割ピン３５が設けられる。ラック１４のステアリングギヤボックス１３から突出する部分はダストブーツ３６により被包され、ダストブーツ３６の両端部はステアリングギヤボックス１３とオフセットアーム３１Ａの取付ボス３２のそれぞれに嵌着される。

オフセットアーム３１Ａ（３１Ｂも同じ）は、図３に示す如く、他端に設けた連結ボス３７にボールジョイント１５Ａを設け、このボールジョイント１５Ａにタイロッド１６Ａを連結する。ボールジョイント１５Ａはブーツ３８により被包される。

そして、このラックアンドピニオン式舵取装置１０にあっても、前輪１９Ａ、１９Ｂに作用する操舵反力としてのキックバック力が、ナックルアーム１８Ａ、１８Ｂからタイロッド１６Ａ、１６Ｂの軸方向に及ぼす外力（軸力）Ｆが、オフセットアーム３１Ａ、３１Ｂを介して、ラック１４（の歯面１４Ａ）をピニオン１２に圧接させるように、ピニオン１２とラック１４とタイロッド１６Ａ、１６Ｂとナックルアーム１８Ａ、１８Ｂを図２に示す如くに配置してある。

即ち、ラックアンドピニオン式舵取装置１０にあっては、ラック１４に対するピニオン１２の位置を、各タイロッド１６Ａ、１６Ｂのナックルアーム１８Ａ、１８Ｂとの連結点Ａ（ボールジョイント１７Ａ、１７Ｂ）からラック１４との連結点Ｂ（ボールジョイント１５Ａ、１５Ｂ）に向かう軸力Ｆ（軸力ベクトル）の、左右のタイロッド１６Ａ、１６Ｂのそれぞれの対応するナックルアーム１８Ａ、１８Ｂとの連結点Ａ、Ａ同士を結んだ直線Ｌに直交する成分Ｆｙの向きの側（図２の上側）に配置した。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(1)ナックルアーム１８Ａ、１８Ｂがタイロッド１６Ａ、１６Ｂの軸方向に及ぼす外力（軸力Ｆ）が、ラック１４をピニオン１２に圧接させるように作用する。

(2)ピニオン１２とラック１４が容易に離隔することがなく、ピニオン１２とラック１４の打音を生じない。

(3)ラック１４に作用する曲げ荷重が小さくなり、ラック軸受２０のフリクションを低減できる。

(4)ラック１４の端部を被包するダストブーツ３６の一端がステアリングギヤボックス１３に嵌着され、該ダストブーツ３６の他端がオフセットアーム３１Ａ、３１Ｂに嵌着される。従って、ダストブーツ３６とボールジョイントが互いに偏心配置され、ダストブーツ３６の蛇腹部３６Ａがボールジョイント１５Ａ、１５Ｂの周囲に乗り上げることがなく、干渉音を生じない。

尚、実施例１、２は、前輪１９Ａ、１９Ｂの車軸より後方にステアリングギヤボックス１３を配置する例を示したが、前輪１９Ａ、１９Ｂの車軸より前方にステアリングギヤボックス１３を配置するものでも良い。また、操舵輪を後輪とするものでも良い。

以上、本発明の実施例を図面により記述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

図１は実施例１のラックアンドピニオン式舵取装置を示す模式図である。 図２は実施例２のラックアンドピニオン式舵取装置を示す模式図である。 図３は図２の要部詳細図である。 図４は従来例のラックアンドピニオン式舵取装置を示す模式図である。 図５は従来例のラックアンドピニオン式舵取装置を示す模式図である。

符号の説明

１０ ラックアンドピニオン式舵取装置
１１ ステアリングホイール
１２ ピニオン
１４ ラック
１６Ａ、１６Ｂ タイロッド
１８Ａ、１８Ｂ ナックルアーム
１９Ａ、１９Ｂ 前輪（操舵輪）
Ａ、Ｂ 連結点
Ｌ 直線
Ｆ 軸力
Ｆｙ 軸力の成分

Claims (3)

1. ステアリングホイールに連動するピニオンをラックに噛み合いさせ、このラックの左右に左右のタイロッドを連結し、左右のタイロッドに左右の操舵輪のナックルアームを連結したラックアンドピニオン式舵取装置であって、
   ナックルアームがタイロッドの軸方向に及ぼす外力が、ラックをピニオンに圧接させるように、ピニオンとラックとタイロッドとナックルアームを配置したことを特徴とするラックアンドピニオン式舵取装置。
2. 前記ラックに対するピニオンの位置を、各タイロッドのナックルアームとの連結点からラックとの連結点に向かう軸力の、左右のタイロッドのナックルアームとの連結点同士を結んだ直線に直交する成分の向きの側に配置した請求項１に記載のラックアンドピニオン式舵取装置。
3. 前記ラックの端部に該ラックの長手方向に交差するオフセットアームを設け、該オフセットアームとタイロッドをボールジョイントにより連結した請求項１又は２に記載のラックアンドピニオン式舵取装置。

Images