JP2007501149A - 自動車のためのステアリング伝動装置 - Google Patents

Abstract

本発明はステアリング伝動装置であって、このステアリング伝動装置にステアリングハウジングと、軸線方向を規定するラックとが設けられており、このラックがステアリングピニオンとかみ合うようになっており、ピストン、軸線方向に延びるピストンロッド及びシリンダを有するピストン／シリンダユニットを有するハイドロリック式のサーボ駆動装置が設けられており、前記ピストン／シリンダユニットが、ラックとピストンロッドとが軸線方向に互いに平行に、軸線方向に対して横方向に互いに離隔して配置されていることにより特にコンパクトに構成可能である。

Description

本発明は、請求項１の上位概念部記載の特徴を有する、自動車のためのステアリング伝動装置に関する。

この形式のラック・パワーステアリング（Ｚａｈｎｓｔａｎｇｅ−Ｓｅｒｖｏｌｅｎｋｕｎｇ）は、ステアリングハウジングが組付け位置で自動車内に横方向に配置されており、このステアリングハウジング内にラックが同様に自動車の横方向に摺動可能に支承されているように構成されている。一方では、ラックはステアリングホイール及びステアリングコラムを介して、ラックとかみ合うステアリングピニオンにより駆動される。他方では、ラックとピニオンとのかみ合い部の側方にはピストン／シリンダユニットを備えたサーボ駆動装置（Ｓｅｒｖｏａｎｔｒｉｅｂ）が配置されており、このサーボ駆動装置は同様に直接にラックに作用する。ラックは通常は一体的に形成されている。

操舵されるホイールへの動力伝達は上記形式のパワーステアリングではタイロッドを介して行われ、これらのタイロッドはラックの端面でボールジョイントを介して枢着されている。いくつかの場合には「中央動力取出部（Ｍｉｔｔｅｎａｂｇｒｉｆｆ）」も設けられており、この「中央動力取出部」ではタイロッドはステアリング伝動装置の中央の領域で枢着されている。

自動車の数多くの開発においては、規定された外側寸法で提供可能な内側スペースをできるだけ大きく構成することが設計者に重要な条件となっており、この課題を解決するためには自動車の主要なコンポーネントをできるだけコンパクトに構成することが必要である。しかしながら、従来のラック・パワーステアリングをよりコンパクトに構成するという努力は次のことにより制限されている、すなわち、同軸的に互いに隣接して配置されたラック部分とハイドロリック部分とを有する一体的なラックでは、ラック及びこのラックに続いて配置されたハイドロリック駆動装置の長さが一方向にステアリングの少なくとも６倍の行程に対応している必要があるということにより制限されている。さらに自動車の構成時に自由スペースとして考慮されるべきラックの走行距離がある。

そこで本発明の課題は、ハイドロリック式のラック・パワーステアリングの利点を備えた、特にコンパクトな寸法を可能にする新しいステアリング伝動装置を提供することである。

この課題は、請求項１記載の特徴を有するステアリング伝動装置により解決される。

ラックとピストンロッドとは軸線方向に互いに平行に、かつ軸線方向に対して横方向に互いに離隔して配置されているので、軸線方向に必要な構成スペースが減じられる。これにより、ステアリングを配置する場合によりわずかなスペース的な制限を考慮すればよい自動車設計者にとっては、目標とした利点がもたらされる。

有利にはラックはピストンロッドに軸線方向に堅固に結合されており、これにより、両方のエレメントの間の強制的な連結が確保されている。有利にはシリンダはステアリングハウジングに結合されている。

この場合にシリンダは回転スプール弁を有しており、これにより、従来のラックステアリングと基本的に構成の等しい必要なコンポーネントがシリンダの近傍に配置されている。

１構成では、ラックの自由な端部はポット状のスリーブによりカプセル化されており、これらのスリーブはラックの必要な運動スペースを取り囲んでおり、外側方向にシールしている。前記ラックの自由な端部はスライドスリーブ又はベローズによりカプセル化されていてもよく、これらのスライドスリーブ又はベローズは、ラックに隣接して軸線方向に提供された自由スペースを例えばホイール旋回のために自由にしておくために適している。

回転スプール弁はモジュールの形でフレームの左側又は右側に固定するようになっていてよく、これにより、右ハンドル及左ハンドルの車両のためにはほとんど全ての構成部分は等しい構成になっていてよい。

別の構成では、ラックがシリンダに軸線方向に堅固に結合されていてもよい。この場合にはシリンダはラックと共に運動し、かつピストンロッドは車両に対して基本的には不動に支承されている。この場合に回転スプール弁はフレーム及びピストンロッドにフレーム堅固に組み付けられてよく、さらにシリンダとラックとは相対的に摺動可能に支承されている。

サーボ駆動装置を操作するためにハイドロリック液は有利にはピストンロッドの端面（自由な端部）を介して供給することができる。操作しようとするタイロッドのための中央動力取出部はシリンダに直接に固定されていてよく、このことはコンパクトな構成形式をさらに助長する。

第３実施例では、平行な、軸線方向に離隔された全部で３つのロッド、すなわち、ラック、ピストンロッド及び案内ロッドが設けられている。

フレーム堅固なシリンダを有する構成では、タイロッドはピストンロッドの端面に枢着されていてよい。

次に本発明の実施の形態を図面につきさらに詳しく説明する。

図１には、本発明によるステアリング伝動装置が第１実施例に基づき示されている。このステアリング伝動装置はステアリングハウジング１を有しており、このステアリングハウジング１は、ステアリングハウジングの横方向に延びるシリンダ孔２と、このシリンダ孔２に対して平行に延びるラック孔３とを有している。前記シリンダ孔２内にはピストンロッド４が孔軸線５の方向に摺動可能に配置されている。ピストンロッド４は中央にハイドロリック式ピストン６を有しており、このハイドロリック式ピストン６は孔２と、端面の２つの案内及びシールエレメント７と一緒に、左側の作業室８及び右側の作業室９を制限している。

ラック孔３内には、ラック１１がラック軸線１２に沿って長手方向に摺動可能に配置されている。このラック軸線１２は孔軸線５に対して平行に延びている。さらにステアリングハウジング１はピニオン１３を有しており、このピニオン１３はラック１１の歯列区分１４とかみ合っており、図平面に対して垂直方向に向けられた回転軸１５を中心として回動可能にステアリングハウジング１内に支承されている。

前記ステアリングハウジング１は、ラック孔３に向かい合った側に全部で３つのねじ山付き孔１６を有しており、これらのねじ山付き孔１６は、ステアリングハウジング１を自動車のフレームに固定するために働く。

ピストンロッド４とラック１１とは自由な端部の領域でそれぞれ１つの端面プレート２０を介して互いに結合されている。これらの端面プレート２０は前記両方の構成エレメントを、これらの構成エレメントが軸線方向に、すなわち、軸線５及び１２の方向に互いに移動することができないように連結している。さらに前記ピストンロッド４は両方の自由な端部にそれぞれ１つのボールソケット２１を有しており、これらのボールソケット２１はこれらのボールソケット２１内に支承されたそれぞれ１つのタイロッド２２を有している。最後にこれらのタイロッド２２は自動車にステアリングを組み付ける場合及び運転時に自動車の操舵されるホイールの軸脚部に、ステアリングの操作が操舵されたホイールの旋回をもたらすように結合される。

最後にラック１１にはベローズ２３が対応配置されており、これらのベローズ２３は孔３の外部でラック１１の自由な端部を取り囲み、外側方向に密に閉鎖している。これにより、公知のように摩耗や腐食、及びピニオンと歯列１４との間のかみ合い部のブロッキングにつながる恐れのある、歯列１４の汚染が阻止される。有利にはここでは歯列１４内へのピニオン１３のかみ合い部が孔３を気密に閉鎖する必要はないので、これにより、孔３を貫通したラック１１の軸線方向運動時にはベローズ２３の間の容積補償を行うことができ、ベローズ２３の独立した通気、エア抜き部が設けられている必要はない。

図２には、図１によるステアリングが斜視図で示されている。等しい構成成分は等しい符号を有している。

ピニオン１３の上方のステアリングハウジングの上側には公知の回転スプール弁３０が配置されており、この回転スプール弁３０からはハイドロリック導管３１、３２が作業室８，９に通じている。前記回転スプール弁３０は歯列を設けられた回転スプール３３を有しており、この回転スプール３３は同様に通常の形式で自動車のステアリングコラム（図示していない）に結合されている。

これまでに述べたパワーステアリングの組付けは次のように行われる、すなわち、ステアリングハウジング１がねじ山付き孔１３の領域で、自動車の操舵される軸の領域のほぼ中央に取り付けられるように行われ、この場合に軸５及び１２は自動車の横方向に、すなわち、水平かつ走行方向に対して横方向に配置されている。タイロッド２２は操舵されるホイールの軸脚部に結合される。回転スプール弁３０は、接続孔３４の領域でハイドロリックポンプ及び環流部に接続される。最後に回転スプール３３はステアリングコラムの複数歯状クランプ部に回動不能に結合される。

運転時に、上に述べたステアリングを装備された自動車の運転手が、ステアリングホイールでステアリングコラムを介して、走行方向の変更の希望に対応した回転角度を生ぜしめた場合には、回転スプール３３ひいてはピニオン１３も公知の形式で回動せしめられる。ハイドロリック流が回転方向に応じて導管３１又は３２内へ案内され、これにより、作業室８又は９内の圧力が高められる。ピニオン１３は横方向にラック１１の移動をもたらし、この場合にこの運動は端面プレート２０を介したピストンロッド４及びタイロッド２２の対応した運動と同期的に得られる。両方の作業室のうちのいずれか一方の作業室内のハイドロリック圧が、従来のラック・パワーステアリングの形式で前記運動を支援する。

従来のステアリングに対して、この構成形式では歯列区部１４若しくはラック１１全体がピストンロッド４に対して同軸的には配置されていないという利点を有している。これにより、横方向、すなわち軸線５の方向の構成スペースは減じられ、これにより、自動車内に配置した場合に前記ステアリングはわずかな制限しか要求しない。別の利点は、両方のベローズ２３内では外部の圧力補償が不要なことである。さらに、前記ステアリングの組付けはより簡単かつよりプロセスが確実になる。なぜならば、歯列領域１４内では比較的鋭いエッジのラック１１が終端部材７のハイドロリック機構のシールの領域内へ挿入される必要がないからである。これにより、組付けの間にこれらのシールが損傷されることが確実に排除される。

図３には本発明によるステアリングが別の構成で示されている。図面は図１に対応している。等しい構成成分はここでも等しい符号を有している。

この実施例では、ステアリングハウジング４０に２つの固定領域４１が設けられている。ステアリングハウジング４０は、ピストンロッド４が固定領域４１の近傍でステアリングハウジング４０にねじ止めされていることにより、ピストンロッド４を堅固に、摺動不能に支承している。ピストンロッド４はここでもハイドロリック式ピストン６を有しており、このハイドロリック式ピストン４はシリンダ４２と共に２つの作業室８及び９を制限している。前記シリンダ４２はラック１１に向いた側にブリッジ４３を有しており、このブリッジ４３はねじ山付き孔４４内でラック１１に堅固にねじ止めされている。ラック１１はここでもステアリングハウジング４０内の２つの滑り軸受３４内に軸線方向に摺動可能に支承されている。

この実施例ではラック１１は２つの自由な端部４６を有しており、これらの端部４６は環境影響に対して保護するために堅固なポット状のスリーブ４７によりカプセル化されている。

図４には、図３による実施例がさらに斜視図で示されている。この図面から判るように、ピニオン１３は第１実施例の場合と同様に回転スプール装置３０，３３の一部である。さらにこの構成ではシリンダ４２がねじ山付き孔４８を備えたフランジを有しており、これらのねじ山付き孔４８には組付け時にタイロッド（図示していない）をねじ止めすることができることが判る。

実際にはこの実施例によるステアリングは接続フランジ４１の領域で自動車のフレームにねじ止めされる。操舵されるホイールに通じるタイロッドは、対応したジョイント部分によりシリンダ４２の孔４８の領域にねじ止めされる。ピニオン１３の回動時にはピニオンと歯列領域１４とのかみ合いを介してラック１１が横方向、すなわち、軸線１２の方向に移動せしめられる。ラック１１がブリッジ４３を介してシリンダ４２に不動に固定されていることにより、このシリンダ４２も同様に横方向に共に運動せしめられ、かつピストンロッド４はステアリングハウジング４０に対して相対的に、ひいては自動車のフレームに対して相対的に不動である。回転スプール弁３０の回動によりもたらされたハイドロリック機構による制御信号が、ハイドロリック導管３１及び３２を介して作業室８若しくは９へさらに伝達され、これにより、それぞれの作業室内の圧力上昇によりパワーアシストが保証される。この場合に、有利にはハイドロリック液の供給は導管３１及び３２からピストンロッド４の内部を介して行うことができる。

構造的にはこの実施例は、ラック１１とピストンロッド４とが半径方向に互いに離隔されており、自動車の横方向に互いに隣接して同軸的に配置されていないという利点をも提供している。横方向に必要な構成スペースはこのような配置により著しく減じられる。この実施例ではねじ山付き孔４８の領域の中央動力取出部を極めて簡単に構成することができる。

ステアリングハウジング及び構成エレメント、特に回転スプールとラックとは広範にモジュール式の構造を可能にし、右ハンドル車／左ハンドル車の両方のバリエーションのために必要な変更もわずかで済む。

最後に、図５が第３実施例を図１及び図３に対応した概略図で示している。

この実施例では、ステアリングハウジング４０がフランジ４１の領域でフレーム５０にねじ止めされている。ステアリングハウジング４０はピストンロッド４を有しており、このピストンロッド４にはシリンダ４２が摺動可能に配置されている。シリンダ４２の構造は基本的には図３のシリンダの構造に対応している。ラック１１に対するブリッジ４３は、しかしながら、シリンダ４２に偏心して取り付けられている。これまでの構成に対する相違は、付加的な案内ロッド５１がピストンロッド４及びラック１１に対して平行に設けられており、この案内ロッド５１が滑り案内部５２内で、ブリッジ４３で生じる傾動モーメントを吸収するために設けられていることである。ラック１１はこの構成により傾動モーメントから自由である。それ故、ラック１１の長さは基本的にステアリング伝動装置の行程に制限することができるが、これに対して図１〜図４による実施例ではパワーステアリングの長さはより大きくなっている。

運転時にはこのステアリング伝動装置はこれまでに述べた構造に対応して作動する。ピニオン１３に導入されたトルクはラック１１の横方向の移動をもたらす。この場合にこのラック１１はブリッジ４３を介してシリンダ４２を連行する。中央動力取出部の構成形式ではシリンダ４２に配置されたタイロッド２２は前記運動を、自動車の操舵されるホイール（図示していない）へさらに伝達する。ピニオン１３に結合された回転スプール弁は両方の作業室８又は９のいずれか一方の作業室内にハイドロリック流を形成し、このハイドロリック流は、ステアリングホイールで導入されたトルクに対して基本的には比例してサーボ支援を提供する。傾動モーメントは滑り軸受５２内で吸収され、案内ロッド５１及びステアリングハウジング４０を介して自動車５０のフレームにさらに伝達される。ピストンロッド４及び案内ロッド５１はステアリングハウジング４０に堅固に結合されており、かつラック１１は横方向に走行可能になっている。これらの３つの構成エレメントは軸線平行に、半径方向に互いに離隔して配置されている。

第３実施例は、図５には単に概略的にのみ示されている。正確な構成は、図１から図４までの実施例と類似に構成されている。

第１実施例によるステアリングの、ラックとピストンロッドとの連結部を示す上方から見た横断面図である。 図１によるステアリングの斜視図である。 第２実施例によるステアリングの、ラックとシリンダとの連結部を示す、上方から見た横断面図である。 図３によるステアリングの斜視図である。 独立した案内ロッドを有する第３実施例の概略的な平面図である。

Claims (13)

1. ステアリング伝動装置であって、該ステアリング伝動装置に、ステアリングハウジングと、軸線方向を規定するラックとが設けられており、該ラックがステアリングピニオンとかみ合っており、ピストンと、軸線方向に延びるピストンロッドと、シリンダとを有するピストン／シリンダユニットを備えたハイドロリック式のサーボ駆動装置が設けられている形式のものにおいて、ラックとピストンロッドとが、軸線方向に互いに平行に、かつ軸線方向に対して横方向に互いに離隔して配置されていることを特徴とする、ステアリング伝動装置。
2. 前記ラックが、ピストンロッドに軸線方向に堅固に結合されている、請求項１記載のステアリング伝動装置。
3. シリンダが、ステアリングハウジングに結合されている、請求項１又は２記載のステアリング伝動装置。
4. シリンダが、回転スプール弁を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載のステアリング伝動装置。
5. ラックの自由な端部が、有利にはポット状のスリーブによりカプセル化されており、該スリーブが、ラックの運動スペースを取り囲み、外側方向にシールしている、請求項１から４までのいずれか１項記載のステアリング伝動装置。
6. ラックの自由な端部が、スライドスリーブ又はベローズによりカプセル化されており、該スライドスリーブ又はベローズが、軸線方向にラックに隣接して提供された自由スペースを、例えばホイール旋回のために自由にしている、請求項１から５までのいずれか１項記載のステアリング伝動装置。
7. 回転スプール弁が、モジュールの形で、フレームに偏心して位置する領域内に固定されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のステアリング伝動装置。
8. ラックが、シリンダに軸線方向に堅固に結合されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のステアリング伝動装置。
9. ピストンロッドが、車両に対して基本的に不動に支承されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のステアリング伝動装置。
10. 操作しようとするタイロッドのための中央動力取出部が、シリンダに直接に固定されている、請求項１から９までのいずれか１項記載のステアリング伝動装置。
11. サーボ駆動装置を操作するためのハイドロリック液が、ピストンロッドの端面（自由な端部）を介して供給される、請求項１から１０までのいずれか１項記載のステアリング伝動装置。
12. 平行に、軸線方向に離隔された全部で３つのロッド、すなわちラック、ピストンロッド及び案内ロッドが設けられている、請求項１から１１までのいずれか１項記載のステアリング伝動装置。
13. タイロッドが、ピストンロッドの端面で枢着されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載のステアリング伝動装置。

Images