JP2970266B2 - ラックアンドピニオン式ステアリング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の車輌のステ
アリング装置に係り、更に詳細にはラックアンドピニオ
ン式のステアリング装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】ラックアンドピニオン式のステアリング
装置は自動車等の車輌のステアリング装置として従来よ
り広く使用されており、ラックアンドピニオン式ステア
リング装置の一つとして、例えば特開昭６１−１９３９
６６号公報に記載されている如く、ピニオンと、ピニオ
ンと噛合しピニオンによって軸線方向に駆動されるラッ
クバーと、ピニオンを回転可能に支持しラックバーを往
復動可能に支持するハウジングと、ラックバーの軸線に
対しピニオンと噛合する部分とは反対の側にてラックバ
ーに対し相対的に転動可能に当接するラックガイドと、
ラックガイドをラックバーに対し付勢する付勢手段とを
有する所謂転動型のラックアンドピニオン式ステアリン
グ装置が従来より知られている。

【０００３】かかるラックアンドピニオン式ステアリン
グ装置によれば、ラックガイドはラックバーに対し相対
的に転動することができ、従ってラックガイドがラック
バーに摺接する従来の一般的な所謂摺接型のラックアン
ドピニオン式ステアリング装置の場合に比してラックバ
ーとラックガイドとの間の摩擦抵抗を低減してラックバ
ーを円滑に往復動させることができるので、操舵初期の
操舵操作を円滑化することができ、また旋回終期のハン
ドル戻り性を大きく損ねることなく付勢手段による付勢
力を比較的高くすることができるので、従来の摺接型の
ラックアンドピニオン式ステアリング装置の場合に比し
てハンドルの剛性感を向上させることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし上述の如き従来
の転動型のラックアンドピニオン式ステアリング装置に
於ては、ラックバーとラックガイドとの間の摩擦抵抗が
非常に小さいため、路面より車輪等を介してラックバー
へ入力される外乱等によってもラックバーが容易に駆動
されてしまい、そのため摺接型のラックアンドピニオン
式ステアリング装置の場合に比してキックバックやフラ
ッタが生じ易いという問題がある。

【０００５】また摺接型のラックアンドピニオン式ステ
アリング装置の場合と同様、従来の転動型のラックアン
ドピニオン式ステアリング装置に於てもキックバックや
フラッタを抑制すべくラックバーの軸線に垂直な基準線
に対するラック歯の延在方向の傾斜角（ラック捩れ角と
いう）及びラック歯の延在方向に対するピニオンの軸線
の傾斜角（ピニオン捩れ角という）の少くとも一方は基
準線に対するピニオンの軸線の傾斜角（ハウジング交差
角という）よりも大きく設定されているため、付勢手段
による付勢力をキックバックやフラッタを確実に低減す
るに足る高い値に設定すると、ピニオンとラックバーと
の間に於ける運動変換が良好に行われなくなり、その結
果ハンドル戻り性や操舵フィーリングが悪化するという
問題がある。

【０００６】本発明は、上述の如き従来の転動型のラッ
クアンドピニオン式ステアリング装置に於ける叔上の如
き問題に鑑み、良好なハンドル戻り性や操舵フィーリン
グを犠牲にすることなくキックバックやフラッタを確実
に低減することができるよう改良されたラックアンドピ
ニオン式ステアリング装置を提供することを目的として
いる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の如き目的は、本発
明によれば、ピニオンと、前記ピニオンと噛合し前記ピ
ニオンによって軸線方向に駆動されるラックバーと、前
記ピニオンを回転可能に支持し前記ラックバーを往復動
可能に支持するハウジングと、前記ラックバーの前記軸
線に対し前記ピニオンと噛合する部分とは反対の側にて
前記ラックバーに対し相対的に転動可能に当接するラッ
クガイド部材と、前記ラックガイド部材を前記ラックバ
ーに対し付勢する付勢手段とを有し、前記ラックバーの
各ラック歯は前記ラックバーに対する前記ピニオンの軸
線の傾斜方向と同一の方向に傾斜しており、前記ラック
バーの軸線に垂直な基準線に対する前記ラック歯の延在
方向の傾斜角は前記基準線に対する前記ピニオンの軸線
の傾斜角よりも小さく、前記ピニオンの歯は前記ラック
歯と平行に噛合するよう前記ピニオンの軸線に対し傾斜
していることを特徴とするラックアンドピニオン式ステ
アリング装置によって達成される。

【０００８】

【作用】上述の如き構成によれば、ラックガイド部材は
ラックバーの軸線に対しピニオンと噛合する部分とは反
対の側にてラックバーに対し相対的に転動可能に当接し
ており、ラックバーの各ラック歯はラックバーに対する
ピニオンの軸線の傾斜方向と同一の方向に傾斜してお
り、ラックバーの軸線に垂直な基準線に対するラック歯
の延在方向の傾斜角は基準線に対するピニオンの軸線の
傾斜角よりも小さく設定され、ピニオンの歯はラック歯
と平行に噛合するようピニオンの軸線に対し傾斜してい
る。

【０００９】従ってラックバーとラックガイド部材との
間の摩擦抵抗が非常に小さいだけでなく、従来の転動型
のラックアンドピニオン式ステアリング装置の場合に比
してピニオンとラックバーとの間の運動変換が良好に且
効率よく行われるので、ラックバーとラックガイド部材
との間の摩擦抵抗が過大になったりピニオンとラックバ
ーとの間の運動変換が良好に行われなくなることを回避
しつつ付勢手段によりラックガイド部材に与えられる付
勢力を従来よりも更に高い値に設定することが可能であ
り、これにより互いに噛合するラック歯及びピニオンの
歯面に於ける摩擦によってピニオン及びラックバーの微
小な相対変位を効果的に吸収することができ、従ってハ
ンドル戻り性や操舵フィーリングの悪化を回避しつつキ
ックバックやフラッタを確実に低減することが可能にな
る。

【００１０】

【実施例】以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施
例について詳細に説明する。

【００１１】図１はパワーステアリング装置として構成
された本発明によるラックアンドピニオン式ステアリン
グ装置の一つの実施例を示す断面図、図２は図１に示さ
れたラックバーを示す拡大部分平面図である。

【００１２】図１に於て、１０及び１２はそれぞれギヤ
ハウジング及びバルブハウジングを示している。バルブ
ハウジング１２内にはそれ自身周知の構造を有するコン
トロールバルブ１４が収容されている。コントロールバ
ルブ１４は軸線１６に沿って延在しバルブハウジングに
より軸線１６の周りに回転可能に支持されたバルブシャ
フト１８と、該バルブシャフトに対し相対回転可能に実
質的に密に嵌合するバルブロータ２０とを含んでいる。
バルブシャフト１８は中空状をなし、その中空孔には軸
線１６に沿って延在するトーションバー２２が遊嵌状態
にて配置されている。

【００１３】トーションバー２２の一端（図にて上端）
はバルブシャフト１８の一端に連結されており、トーシ
ョンバーの他端は軸線１６に沿って延在するピニオン２
４に連結されている。ピニオン２４はギヤハウジング１
０及びバルブハウジング１２により軸線１６の周りに回
転可能に支持されている。バルブロータ２０はバルブシ
ャフト１８の他端に隣接した位置にてピニオン２４の一
端に連結されており、バルブシャフトによってトーショ
ンバー２２及びピニオン２４を介して軸線１６の周りに
回転されることによりバルブシャフトに対し相対的に回
転されるようになっている。

【００１４】ピニオン２４の歯２４Ａはラックバー２６
のラック歯２６Ａと噛合している。ラックバー２６は軸
線１６を横切る方向に延在する軸線２８に沿って延在
し、ギヤハウジング１０により軸線２８に沿って往復動
可能に支持されており、これによりピニオン２４の回転
運動が軸線２８に沿うラックバー２６の往復運動に変換
されるようになっている。ラックバー２６の軸線２８に
対しラック歯２６Ａとは反対の側にはラックガイド部材
３０が配置されている。ラックガイド部材３０はギヤハ
ウジング１０により軸線２８に垂直な軸線３２に沿って
往復動可能に支持されている。

【００１５】図１に示された実施例に於ては、ラックガ
イド部材３０はラックバーの背面２６Ｂに実質的に密に
当接する外面を有する鼓形のローラ３４と、軸線２８及
び３２に垂直に延在しローラ３４を回転可能に支持する
シャフト３６と、ギヤハウジング１０により軸線３２に
沿って往復動可能に支持されシャフト３６の両端を支持
する実質的に有底円筒形のブラケット３８とよりなり、
これによりローラ３４はラックバーの背面２６Ｂに当接
した状態にてラックバーに対し相対的に転動するように
なっている。

【００１６】ギヤハウジング１０のブラケット３８を軸
線３２に沿って往復動可能に支持する部分１０Ａの先端
には実質的に有底円筒形をなすねじキャップ４０がねじ
込まれており、ねじキャップ４０はそれに螺合するロッ
クナット４２により部分１０Ａに位置調整可能に固定さ
れている。ねじキャップ４０の底壁とブラケット３８の
底壁との間には圧縮コイルばね４４が弾装されており、
圧縮コイルばね４４はブラケット３８を介してローラ３
４を軸線３２に沿ってラックバーの背面２６Ｂに対し付
勢している。

【００１７】圧縮コイルばね４４によりブラケット３８
に及ぼされるばね力は、互いに噛合するラック歯２６Ａ
及びピニオン２４の歯２４Ａの歯面に於ける摩擦によっ
てピニオン及びラックバーの微小な相対変位を効果的に
吸収することができるよう、従来の転動型のラックアン
ドピニオン式ステアリング装置の場合よりも遥かに高く
設定されている。

【００１８】図２に示されている如く、ラックバー２６
の各ラック歯２６Ａはラックバーに対するピニオン２４
の軸線１６の傾斜方向と同一の方向に傾斜しており、ラ
ック捩れ角θｒ、即ちラックバーの軸線２８に垂直な基
準線４６に対するラック歯の延在方向の傾斜角はハウジ
ング交差角θｈ、即ち基準線４６に対するピニオンの軸
線１６の傾斜角よりも小さく設定されている。またピニ
オン２４の歯２４Ａはラック歯２６Ａと平行に噛合する
ようピニオン２４の軸線１６に対し傾斜している。特に
図示の実施例に於ては、ピニオン捩れ角θｐ、即ちピニ
オン２４の歯２４Ａとラック歯２６Ａとの噛合部に於け
るピニオンの軸線１６に対する歯２４Ａの傾斜角（ピニ
オンの軸線１６に対するラック歯２６Ａの傾斜角に等し
い）はラック捩れ角θｒよりも小さく設定されている。

【００１９】図３は本発明によるラックアンドピニオン
式ステアリング装置の他の一つの実施例の要部を示す部
分断面図である。尚図３に於て、図１に示された部分に
対応する部分には図１に於て付された符号と同一の符号
が付されている。

【００２０】この実施例に於ては、ラックガイド部材３
０は軸線３２に沿って往復動可能にギヤハウジング１０
の部分１０Ａにより支持されたブラケット３８と、該ブ
ラケットのラックバー２６の背面２６Ｂに対向する部分
に設けられた窪みに配置されブラケットにより回転可能
に支持された複数個の転動要素４８とよりなり、転動要
素にてラックバーの背面２６Ｂに相対回転可能に当接し
ている。尚この実施例は他の点については図１及び図２
に示された実施例と同様に構成されている。

【００２１】かくして図示の各実施例によれば、互いに
噛合するラック歯２６Ａ及びピニオン２４の歯２４Ａの
歯面に於ける摩擦によってピニオン及びラックバーの微
小な相対変位が効果的に吸収されるよう、ブラケット３
８を介してローラ３４又は転動要素４８を軸線３２に沿
ってラックバーの背面２６Ｂに対し付勢する圧縮コイル
ばね４４のばね力は従来の転動型のラックアンドピニオ
ン式ステアリング装置の場合よりも遥かに高く設定され
ているので、キックバックやフラッタを確実に低減する
ことができる。

【００２２】また図示の各実施例によれば、ローラ３４
や転動要素４８はラックバーの背面２６Ｂに当接した状
態にてラックバーに対し相対的に転動することができる
ので、ラックバーとラックガイド部材との間の摩擦抵抗
は非常に小さい。またラック捩れ角θｒはハウジング交
差角θｈよりも小さく設定され、ピニオン２４の歯２４
Ａはラック歯２６Ａと平行に噛合するようピニオン２４
の軸線１６に対し傾斜しているので、ラック捩れ角θｒ
がハウジング交差角θｈよりも大きい従来のラックアン
ドピニオン式ステアリング装置の場合に比してピニオン
２４の回転運動とラックバー２６の軸線２８に沿う往復
運動との間の変換効率が高い。従って圧縮コイルばね４
４のばね力が上述の如く非常に高く設定されても、ラッ
クバーとラックガイド部材３０との間の摩擦抵抗が過大
になったりピニオンとラックバーとの間の運動変換が良
好に行われなくなることがなく、これによりハンドル戻
り性や操舵フィーリングが悪化することを確実に回避す
ることができる。

【００２３】更に図示の各実施例によれば、ピニオン捩
れ角θｐはラック捩れ角θｒよりも小さく設定されてお
り、従ってこれらの捩れ角の大小関係が逆の場合に比し
てピニオン２４の回転運動とラックバー２６の軸線２８
に沿う往復運動との間の変換効率を高くして操舵時にピ
ニオンにその軸線に沿って作用する力を低減することが
できると共に、このことによっても圧縮コイルばね４４
のばね力を非常に高く設定することができるので、ハン
ドル戻り性や操舵フィーリングの悪化を確実に回避しつ
つキックバックやフラッタを非常に効果的に低減するこ
とができ、またピニオンに対するハウジングの支持構造
を簡略化しそれらの耐久性を向上させることができる。

【００２４】以上に於ては本発明を特定の実施例につい
て詳細に説明したが、本発明はこれらの実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施
例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

【００２５】例えば上述の実施例に於ては、ピニオン捩
れ角θｐはラック捩れ角θｒよりも小さく設定されてい
るが、ラック歯２６Ａがラックバーに対するピニオン２
４の軸線１６の傾斜方向と同一の方向に傾斜しており且
ラック捩れ角θｒがハウジング交差角θｈよりも小さく
設定され且ピニオン２４の歯２４Ａはラック歯２６Ａと
平行に噛合するようピニオン２４の軸線１６に対し傾斜
している限り、ピニオン捩れ角θｐはラック捩れ角θｒ
と同一又はそれよりも大きい角度に設定されてもよい。

【００２６】また図３に示された実施例に於ては、転動
要素４８はニードルベアリングであるが、ブラケット３
８とラックバー２６の背面２６Ｂとの間に介装される転
動要素はラックバーに対し相対的に転動し得る限り任意
の構造のものであってよく、例えばボールベアリングで
あってもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明より明らかである如く、本発
明によれば、ラックバーとラックガイド部材との間の摩
擦抵抗が非常に小さいだけでなく、従来の転動型のラッ
クアンドピニオン式ステアリング装置の場合に比してピ
ニオンとラックバーとの間の運動変換が良好に且効率よ
く行われるので、ラックバーとラックガイド部材との間
の摩擦抵抗が過大になったりピニオンとラックバーとの
間の運動変換が良好に行われなくなることを回避しつつ
付勢手段によりラックガイド部材に与えられる付勢力を
従来よりも更に高い値に設定することが可能であり、こ
れにより互いに噛合するラック歯及びピニオンの歯面に
於ける摩擦によってピニオン及びラックバーの微小な相
対変位を効果的に吸収することができ、従ってハンドル
戻り性や操舵フィーリングの悪化を回避しつつキックバ
ックやフラッタを確実に低減することができる。

【００２８】また本発明によれば、上述の如くキックバ
ックやフラッタを確実に低減することができるので、従
来よりステアリング装置に組込まれているキックバック
ダンパの如き振動減衰ダンパを省略することも可能であ
り、またピニオンよりラックバーに対しその軸線に垂直
な方向に与えられる分力やラックバーよりピニオンに対
しその軸線方向に与えられる分力が低減されるので、従
来の場合に比してステアリング装置の強度及び耐久性を
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】パワーステアリング装置として構成された本発
明によるラックアンドピニオン式ステアリング装置の一
つの実施例を示す断面図である。

【図２】図１に示されたラックバーを示す拡大部分平面
図である。

【図３】本発明によるラックアンドピニオン式ステアリ
ング装置の他の一つの実施例の要部を示す部分断面図で
ある。

【符号の説明】

１０…ギヤハウジング １２…バルブハウジング １４…コントロールバルブ ２４…ピニオン ２６…ラックバー ３０…ラックガイド部材 ３４…ローラ ４０…ねじキャップ ４４…圧縮コイルばね ４８…転動要素

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ピニオンと、前記ピニオンと噛合し前記ピ
   ニオンによって軸線方向に駆動されるラックバーと、前
   記ピニオンを回転可能に支持し前記ラックバーを往復動
   可能に支持するハウジングと、前記ラックバーの前記軸
   線に対し前記ピニオンと噛合する部分とは反対の側にて
   前記ラックバーに対し相対的に転動可能に当接するラッ
   クガイド部材と、前記ラックガイド部材を前記ラックバ
   ーに対し付勢する付勢手段とを有し、前記ラックバーの
   各ラック歯は前記ラックバーに対する前記ピニオンの軸
   線の傾斜方向と同一の方向に傾斜しており、前記ラック
   バーの軸線に垂直な基準線に対する前記ラック歯の延在
   方向の傾斜角は前記基準線に対する前記ピニオンの軸線
   の傾斜角よりも小さく、前記ピニオンの歯は前記ラック
   歯と平行に噛合するよう前記ピニオンの軸線に対し傾斜
   していることを特徴とするラックアンドピニオン式ステ
   アリング装置。