JP2948889B2 - ラックピニオン式ステアリング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はラックピニオン式ステアリング装置に関し、
特に、操向反力の大きな車両のステアリング装置として
適したものである。

（従来の技術） 第６図、第７図は従来例を示すラックピニオン式の油
圧パワーステアリング装置であって、操向操作用ハンド
ルに連動連結されるヘリカルピニオン101と、このピニ
オン101に噛合するヘリカルラック102が形成されたラッ
クバー103と、そのピニオン101とラック102とを覆うラ
ックハウジング104と、このラックハウジング104に一体
化されると共にラックバー103に外嵌されるシリンダチ
ューブ105とを備えている。

そのラックバー103の両端には球継手106、ライロッド
107、ナックルアーム等を介して図外操向輪が連動連結
され、ピニオン101の回転によるラックバー103のラック
軸線方向への移動により操向輪が操向される。

また、ラックバー103とシリンダチューブ105との内外
周間に、一対のシール部材108,109により油密状とされ
た油室110が形成されている。

そして、ラックバー103の外周にはピストン111が設け
られ、このピストン111によって仕切られた油室110の長
手方向一方側と他方側のそれぞれに、配管112,112を介
して圧油が操向方向に応じて供給されることにより、ラ
ックバー103に操向操作の補助力が作用される。

そして、ラックバー103は前記軸方向一方側のブッシ
ュ113を介してシリンダチューブ105の内周面に支持され
ると共に、ラックハウジング104に内蔵されたサポート
ヨーク114を介してラックハウジング104に支持されてい
る。すなわち、ラックバー103はブッシュ113とサポート
ヨーク114とを介して２点支持されている（なお、ラッ
クバー103はシール部材108,109やピストン111外周のシ
ール部材116を介してシリンダチューブ105の内周面に接
するが、シール部材は容易に変形するため支持点となる
ものではない）。

そのサポートヨーク114は、ラックハウジング104に螺
合されるプラグ115の螺じ込み方向への進退により、ラ
ック102とピニオン101との噛合調節方向（第６図中左右
方向）に位置変更自在とされている。これにより、サポ
ートヨーク114を介してラックバー103をラック102とピ
ニオン101との噛合調節方向に位置変更させることで、
円滑な噛合状態が得られるものとされている。

また、サポートヨーク114は圧縮バネ117により付勢さ
れてラックバー103に接することで、歯切の製作誤差等
によるラックバー103の前記噛合調節方向への移動を許
容し、円滑な噛合状態を得るものとされている。

（発明が解決しようとする課題） 上記構成のステアリング装置を大型車両に用いるよう
な場合や、車両レイアウトの関係からラックバー103と
タイロッド107との傾斜が大きくなるような場合には、
操向輪からラックバー103に作用する操向反力が大きく
なることから、ラックバー103の変形の低減や強度向上
のために対策が必要となる。

これに対処するため、ラックバー103の径を大きくし
たり、あるいは、ラックバー103を前記ブッシュ113だけ
でなく、複数のブッシュを介してシリンダチューブ105
の内周面に支持させて支持点を増加させること等が考え
られる。

しかし、ラックバー103の径を大きくすると、ラック1
02とピニオン101との軸間距離の増加やピニオン101の歯
部の有効長の増大等により、装置全体が不必要に大型化
してしまうという問題がある。

また、ラックバー103をシリンダチューブ105の内周面
に複数位置で支持させると、ラックバー103が噛合調節
方向に移動不能となり、サポートヨーク114を介するラ
ック102とピニオン101との噛合調節ができなくなるとい
う問題がある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記従来技術の問題を解決することのでき
るラックピニオン式ステアリング装置を提供することを
目的とし、その特徴とするところは、操向操作入力の伝
達用ピニオンと、このピニオンと噛合するラックが形成
されたラックバーと、操向輪に連動連結されるステアリ
ングロッドとを備え、前記ステアリングロッドが筒状と
され、このステアリングロッドに、前記ラックバーが挿
入されると共に前記ラックを露出させる切欠が形成さ
れ、ラックバーはステアリングロッドに、ラックの軸線
方向に同行移動するよう連結されている点にある。

さらに、ラックバーがステアリングロッドに、ピニオ
ンに対するラックの噛合調節方向に位置変更可能に連結
されている。

（作 用） 本発明の構成によれば、ピニオンからの操向操作入力
の伝達により、ラックバーとステアリングロッドとは操
向輪を操向するように同行移動する。

また、ステアリングロッドとラックバーの操向反力に
よる変形の低減や強度向上は、ステアリングロッドの径
を増大させたり、ステアリングロッドの支持箇所の増加
等により行うことができるので、ラックバーの径を増大
させる必要はない。

また、ステアリングロッドが支持箇所の増加等により
ピニオンに対するラックの噛合調節方向に位置変更不能
であっても、ラックバーがステアリングロッドに、ピニ
オンに対するラックの噛合調節方向に位置変更可能に連
結されることにより、ラックとピニオンとの噛合調節を
行うことができる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第１図乃至第４図は、自動車のラックピニオン式油圧
パワーステアリング装置を示し、図外ハンドルに入力軸
１を介して連結されるヘリカルピニオン２と、このピニ
オン２に噛合するヘリカルラック３が形成されたラック
バー４とを備えている。

上記入力軸１とピニオン２とは、ラックハウジング６
内で回転自在に支持され、トーションバー７を介して連
結されている（なお、第１図ではラックハウジング６の
左方と右方とは左右対称な構造であるため、右方の一部
は図示省略する）。

そのラックハウジング６の車両幅方向両側にはそれぞ
れフランジ８が形成され、このフランジ８を介して円筒
形のシリンダチューブ９がボルト10により連結されて一
体化されている。そのシリンダチューブ９は図外車体に
固定されている。

そのラックハウジング６と各シリンダチューブ９に、
円筒形のステアリングロッド11が挿入され、このステア
リングロッド11に前記ラックバー４が挿入されている。

そのステアリングロッド11の車両幅方向略中央には、
前記ラック３がステアリングロッド11の外部に露出する
ように切欠５が設けられ、これにより露出したラック３
がピニオン２と噛合するものとされている。

そして、ラックバー４とステアリングロッド11とはラ
ック軸線方向に同行移動するように連結されると共に、
ステアリングロッド11の各端には球継手12を介して図外
操向輪が連動連結される。これにより、ピニオン２の回
転によってラックバー４とステアリングラッド11とがラ
ック軸線方向に同行移動し、操向輪の操向がなされる。

また、前記シリンダチューブ９の車両幅方向外端側に
はそれぞれブッシュ13が取付けられると共に、そのブッ
シュ13にステアリングロッド11がシール部材14,15を介
しラック軸線方向に摺動自在に挿入されている。

さらに、ステアリングロッド11の外周には、ラックハ
ウジング６の両側方でそれぞれピストン16が設けられ、
各ピストン16はシリンダチューブ９に対しシール部材17
を介してラック軸線方向に摺動自在とされている。

これにより、ステアリングロッド11とシリンダチュー
ブ９との内外周間に、ブッシュ13とピストン16とにより
閉塞された一対の油室18が形成されている。

この一対の油室18の操向方向に応じた一方に圧油が供
給されることで、ピストン16を介してステアリングロッ
ド11に操向操作の補助力が作用される。

また、ピニオン２とラック３との噛合調節のため、ラ
ックバー４はピニオン２に対し、第２図中左右方向に位
置変更調節可能とされている。

すなわち、ラックバー４の軸方向両端の外周にはそれ
ぞれ周溝19が形成され、この周溝19に弾性体であるＯリ
ング20が嵌め込まれ、このＯリング20を介してリング体
21が外嵌されている。また、そのリング体21の外周に形
成された周溝22に弾性体であるＯリング23が嵌め込ま
れ、このＯリング23を介してリング体21がステアリング
ロッド11に挿入されている。

これにより、ラックバー４はステアリングロッド11に
Ｏリング20,23を介して支持され、そのＯリング20,23の
弾性変形により、ピニオン２とラック３との前記噛合調
節方向に位置変更可能とされている。

また、ラックバー４とステアリングロッド11とは、ラ
ック軸線中心に相対回転可能とされている。すなわち、
ラックバー４は前記Ｏリング20,23とリング体21とを介
し、ステアリングロッド11に対しラック軸線中心に相対
摺動自在とされている。

これにより、操向反力に基づきステアリングロッド11
をラック軸線中心に回転させようとする力が、ラックバ
ー４に伝達されるのが防止される。よって、ピニオン２
とラック３とがヘリカルであって、その噛合部分におい
てラックバー４をラック軸線中心に回転させようとする
力を生じつつ噛合するものである場合に、大きな操向反
力が作用しても、ピニオン２とラック３との円滑な噛合
状態を維持することができる。

そして、前記ラックハウジング６にはラックバー４の
支持部材としてサポートヨーク24が取付けられている。
このサポートヨーク24は外周が円柱面であって、一端側
がラックバー４の外周面に接し、他端側がブラグ25に挿
入されている。そのプラグ25は、外周の雄ねじを介して
ラックハウジング６に螺合されると共に、ロックナット
26により固定されている。また、サポートヨーク24とプ
ラグ25とに係合する圧縮バネ27がサポートヨーク24に内
蔵され、サポートヨーク24をラックバー４との当接方向
に付勢している。

そして、プラグ25のラックハウジング６への螺じ込み
方向への進退により、サポートヨーク24はピニオン２と
ラック３との前記噛合調節方向に位置変更調節可能とさ
れている。

このサポートヨーク24の位置変更調節によりラックバ
ー４が噛合調節方向に位置変更し、ピニオン２とラック
３との噛合調節がなされて円滑な噛合状態が得られる。

また、圧縮バネ27を介してサポートヨーク24はラック
バー４との当接方向に付勢されているので、歯切の製作
誤差等によるラックバー４の噛合調節方向への移動を許
容し、円滑な噛合状態を得るものとされている。

上記サポートヨーク24はステアリングロッド11を貫通
することになるため、ステアリングロッド11にはそのた
めの貫通孔28が形成されている。この貫通孔28は、ステ
アリングロッド11がラック軸線方向に移動する際にサポ
ートヨーク24と干渉しないように、ラック軸線方向に長
寸の長孔とされている。

そして、貫通孔28の短径は、サポートヨーク24の外周
径と略等しくされている。これにより、ステアリングロ
ッド11がピニオン２に対しラック軸線中心に回転するの
が、サポートヨーク24の外周が貫通孔28の内周に係合す
ることで規制されている。

このように、ステアリングロッド11がピニオン２に対
しラック軸線中心に回転するのが規制されることによ
り、ステアリングロッド11がピニオン２と干渉するのが
防止される。

なお、貫通孔28の内周に支持部材としてプラグ25の外
周を係合させる構造として、ステアリングロッド11がピ
ニオン２に対しラック軸線中心に回転するのを規制する
ようにしてもよい。

ラックバー４とステアリングロッド11とは、前述のよ
うにラック軸線方向に同行移動するよう連結されてい
る。そのため、ステアリングロッド11に対しラックバー
４がラック軸線方向に相対移動するのを規制するストッ
パーが設けられている。本実施例では、ステアリングロ
ッド11の両端の前記球継手12がそのストッパーを兼用し
ている。

すなわち、球継手12は、ボール保持筒29と、このボー
ル保持筒29内に回転自在に保持されるボール30と、この
ボール30をシート33に介し支持するブロック31と、これ
らボール30やブロック31のボール保持筒29からの外れ止
めのためにボール保持筒29に螺合されるキャップ32と、
このキャップ32に内蔵されてブロック31をボール30に押
付付勢する圧縮バネ34を備えている。また、ボール30に
は連結軸35が連結固定されている。

そして、各球継手12は、ステアリングロッド11の両端
内周に形成された雌ねじ部37に、前記ボール保持筒29の
外周に形成された雄ねじ部36を介して螺合されている。
この球継手12が、ラックバー４の各端面にそれぞれ当接
するものとされている。

これにより、ラックバー４のステアリングロッド11に
対するラック軸線方向への相対移動が、ストッパー兼用
の球継手12により規制され、ラックバー４とステアリン
グロッド11とはラック軸線方向、すなわち操向輪を操向
させる方向に同行移動するものとされている。

また、ラックバー４のステアリングロッド11に対する
ラック軸線方向への相対移動が規制されることにより、
ハンドルが操向操作の際にがたつくのを防止できる。

このように、上記ストッパー兼用の球継手12の取付け
が、ステアリングロッド11が筒状とされたことを利用し
て、ステアリングロッド11の両端内周に形成された雌ね
じ部37への螺合により行われることで、構造の簡単化が
図られている。

なお、前記リング体21は、球継手12とステアリングロ
ッド11の内周段部39に挟まれることにより、ラックバー
４に対するラック軸線方向への相対移動が規制されてい
る。

また、前記各ボール保持筒29の雄ねじ部36には、ステ
アリングロッド11の端面に接するロックナット38が螺合
され、ボール保持筒29の緩み止めがなされている。その
ロックナット38には、径外方に突出するオーバーストロ
ーク防止用の規制部40が一体形成されている。この規制
部40が、前記ブッシュ13に当接することで、ステアリン
グロッド11が必要以上にラック軸線方向に移動するのが
規制される。

また、前記連結軸35には、ロックナット41を介して連
結ブロック42が螺合され、この連結ブロック42にナック
ルアーム等を介して操向輪が連結される。これにより、
連結軸35に対する連結ブロック42の螺じ込み量を調節す
ることで、車両のトーイン調節が可能とされている。

前記油室18への圧油の供給は、前記入力軸１に外嵌さ
れると共にピニオン２に連結されたロータリーバルブ43
を介して行われる。

すなわち、図外タンクからポンプを介し供給される圧
油は、ラックハウジング６に形成された供給孔44からロ
ータリーバルブ43と入力軸１との内外周間の油路に至
る。この油路から右操向用油室18に連通する接続孔45
と、左操向用油室18に接続する接続孔46とが、ラックハ
ウジング６に形成されている。そして、ロータリーバル
ブ43はピニオン２と同行回転するものとされ、トーショ
ンバー７のねじれによる入力軸１とロータリーバルブ43
との回転角度差に応じ、ロータリーバルブ43と入力軸１
との内外周間の油路が接続孔45あるいは接続孔46に連通
され、操向方向に応じた一方の油室18に圧油が供給さ
れ、他方の油室18から油がラックハウジング６に形成さ
れた排出孔47からタンクに戻される。

上記接続孔45,46を油室18と連通するため、上記実施
例ではパイプを用いず、ラックハウジング６の車両幅方
向両側においてそれぞれシリンダチューブ９とラックハ
ウジング６とに一体化されるブロック48を設け、各ブロ
ック48に、接続孔45,46と油室18とを連通する油路孔49
を形成している。

なお、シリンダチューブ９の両端から突出するステア
リングロッド11と球継手12とを覆うように、弾性材製の
蛇腹カバー50が設けられ、連結軸35、ボール保持筒29及
びシリンダチューブ９の外周に止め輪等により固定され
ている。

上記ステアリング装置によれば、ステアリングロッド
11はサポートヨーク24と２つのブッシュ13を介して３箇
所で支持されることになり、従来のようにサポートヨー
クとひとつのブッシュを介して２か所で支持されていた
ものに比べ、支持箇所が増加し、操向反力によるステア
リングロッド11とラックバー４との撓み変形が低減さ
れ、操向反力の大きな大型車両等に用いるのに適したも
のである。

また、操向反力に対する強度向上や変形低減のために
は、ステアリングロッド11の径を大きくすれば足り、ラ
ックバー４を大きくする必要がなく、ピニオン２とラッ
ク３との軸間距離やピニオン２の有効長を不変とでき、
装置全体が不必要に大型化することもない。

また、ステアリングロッド11の支持箇所の増加で、ス
テアリングロッド11がピニオン２とラック３との噛合調
節方向に位置変更不能であっても、ラックバー４が噛合
調節方向に位置変更することで、円滑な噛合状態を得る
ことができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
い。

例えば、上記実施例では球継手12が、ラックバー４と
ステアリングロッド11とのラック軸線方向への相対移動
を規制するストッパーを兼用しているが、第５図に示す
ように、球継手12とは別個にストッパー60を設けてもよ
い。

すなわち、各ストッパー60は外周に雄ねじ部61が形成
され、ステアリングロッド11の両端内周に形成された雌
ねじ部37に螺合され、ラックバー４の両端に接すること
で、ラックバー４とステアリングロッド11とのラック軸
線方向への相対移動を規制するものである。なおストッ
パー60には工具係合穴62が形成されている。

また、第５図の実施例では、上記実施例におけるリン
グ体21にかえて、ストッパー60にリング部63が一体形成
され、このリング部63に周溝22が形成されてＯリング23
が嵌め込まれることで、リング体21と同様の機能を奏す
るものとされている。

また、前記実施例では、連結軸35に対する連結ブロッ
ク42のねじ込み量を調節することで、車両のトーイン調
節が可能とされていたが、この実施例では、球継手12が
ストッパー機能を奏する必要がないことから、球継手12
のステアリングロッド11に対するねじ込み量を調節する
ことによりトーイン調節を行うものとされている。その
ため、連結軸35と連結ブロック42とは別体とする必要が
ないことから、一体成形されて小型化され、スペースに
余裕がない場合に適したものとされている。

他の構成は上記実施例と同様で、同一部分は同一符号
で示す。

また、上記実施例では継手12は球継手とされている
が、例えばピン継手としてもよい。

また、ステアリングロッド11の支持箇所を、上記実施
例より多くしてもよいし少なくしてもよい。

また、油圧パワーステアリング装置でなく、マニュア
ルステアリング装置や電動パワーステアリング装置にも
本発明は適用できる。

（発明の効果） 本発明によれば、ステアリングロッドが筒状とされ、
このステアリングロッドにラックバーが挿入されている
ので、操向反力による変形の低減や強度向上はステアリ
ングロッドの径の増大や支持箇所の増加等により行うこ
とができ、ラックバーの径を大きくする必要はなく、装
置全体が不必要に大型化するのを防止できる。

また、ラックバーがステアリングロッドに、ピニオン
に対するラックの噛合調節方向に位置変更可能に連結さ
れることで、ステアリングロッドが噛合調節方向に位置
変更不能であっても、ラックとピニオンとの噛合調節に
支障をきたすことはない。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明の実施例に係り、第１図はス
テアリング装置の正断面図、第２図はステアリング装置
の側断面図、第３図はステアリング装置の要部の平断面
図、第４図はステアリング装置の要部の背面図、第５図
は異なった実施例に係るステアリング装置の要部の正断
面図、第６図は従来例のステアリング装置の側断面図、
第７図は従来例のステアリング装置の一部破断正面図で
ある。 ２……ピニオン、３……ラック、４……ラックバー、５
……切欠、11……ステアリングロッド。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−61828（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−118371（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−125968（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−104132（ＪＰ，Ａ) 特公 平２−3752（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B62D 5/00 - 5/30 B62D 3/12

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】操向操作入力の伝達用ピニオンと、このピ
   ニオンと噛合するラックが形成されたラックバーと、操
   向輪に連動連結されるステアリングロッドとを備え、前
   記ステアリングロッドが筒状とされ、このステアリング
   ロッドに、前記ラックバーが挿入されると共に前記ラッ
   クを露出させる切欠が形成され、ラックバーはステアリ
   ングロッドに、ラックの軸線方向に同行移動するよう連
   結され、ラックバーがステアリングロッドに、ピニオン
   に対するラックの噛合調節方向に位置変更可能に連結さ
   れていることを特徴とするラックピニオン式ステアリン
   グ装置。