JPH069971B2 - ラツク・ピニオン式パワ−・ステアリング装置 - Google Patents

ラツク・ピニオン式パワ−・ステアリング装置

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JPH069971B2
JPH069971B2 JP24564886A JP24564886A JPH069971B2 JP H069971 B2 JPH069971 B2 JP H069971B2 JP 24564886 A JP24564886 A JP 24564886A JP 24564886 A JP24564886 A JP 24564886A JP H069971 B2 JPH069971 B2 JP H069971B2
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power steering
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、特許請求の範囲第１項の前文部分に記載され
ているような、たとえば、米国特許第4、415、054 号に開
示されているようなラック・ピニオン式パワー・ステア
リング装置に関する。
本発明は、一層詳しく言えば、ラック・ハウジングに取
り付けてあり、出力部としてのラック組立体を直線状に
駆動して電気式動力補助の舵取りを行うように配置した
駆動用電動機を有するラック・ピニオン式パワー・ステ
アリング装置に関する。
本発明以前にも、動力補助の舵取りを行うための電動機
を組込み、必要とする舵取り力を効果的に低減し、運転
者の負担を軽くするラック・ピニオン式パワー・ステア
リング装置は、種々知られている。これら従来のパワー
・ステアリング装置は、ほぼ良好な舵取り補助の効果を
奏するが、構造が複雑でありかつ嵩張るものであり、製
造、修理が難しい。
前記米国特許第4,415、054 号に例示されるような従来の
設計では、多くの車輛、特に、前記隔室カウリングその
他の支持構造に、ステアリング装置を「ハイマウント」
すなわち高い位置に配置しなければならに、コンパクト
な前輪駆動車輛で利用されるような中央動力取り出しを
行うことはできない。
本発明の目的は、ラックの端部駆動を行って構成を簡略
化した、コンパクトな動力補助形のラック・ピニオン式
ステアリング装置を得ることにある。
また本発明の別の目的は、ラッシュ無し、低騒音駆動の
観点からハイマウント（高い位置に配置された）中央動
力取り出しを可能にした、動力補助形のラック・ピニオ
ン式ステアリング装置を得ることにある。
この目的を達成すべく、本発明によるラック・ピニオン
式パワー・ステアリング装置は、特許請求の範囲第１項
の特徴部分に記載されている事項によって特徴付けられ
る。
すなわち本願発明によれば、コネクタ手段が、ラックと
タイロッドとを連結しているが、該ラックはラックハウ
ジングに直線運動自在に支持され、かつその一端は該ナ
ット、該スクリュウおよび該電動機を介して該ラックハ
ウジングに支持されている。したがって、ラックとスク
リュウとコネクタ手段とからなる構成は、その両端がラ
ックハウジングに支持されているわけであり、この構成
の該コネクタ手段に該タイロッドが取り付けられている
ので、その取付部は比較的剛性が高く操舵輪から力を受
けた場合に有利である。
本発明によるラック・ピニオン式パワー・ステアリング
装置によれば、ナットがラックと一緒に直線運動できる
ように配置してあり、それによって、ナットがキャリヤ
状の出力部材として作用し、その直線運動がタイロッド
に必要な舵取り運動を与えるということである。
先に述べた従来の設計では、スクリュウを回転駆動し
て、車輛の一対のタイロッドおよびそれに組込んだ操向
車輛を動かすキャリヤまたは出力部として作用するナッ
トを直線駆動する構成が設けられていない。
本発明によるラック・ピニオン式パワー・ステアリング
装置の好ましい一態様では、従来の設計と異なり、ステ
アリング装置は、ラック・ピニオン歯車のハウジング組
立体に端部取り付けした電動機によって回転駆動され
る、ほぼ普通のボールナット・スクリュウを利用する。
このスクリュウは、ステアリング装置の出力部を構成す
る直線運動可能なボールを有するナット（以下、ボール
ナットという）を貫いて延び、それを支持する。ボール
ナットは、対応したピニオンを介して車輛運転者によっ
て機械的に並進運動させられるように配置したラックに
も、駆動可能状態で取り付けてある。本発明によるこの
ラック・ピニオン式パワー・ステアリング装置の構成要
素は、容易にアクセスすることができ、かつ、容易に修
理、交換することができる。しかも、通常は、パワー・
ステアリング装置そのものの分解あるいは実質的な取り
壊しや再組立てが不要である。このステアリング装置の
電動機駆動回転スクリュウは、ラックの中空部に入れ子
式に延在し、装置がコンパクトになり、広範囲の種類の
車輛に適用できる。
本発明によるラック・ピニオン式ステアリング装置の好
ましい一態様の格別の特徴は、従来の電力ステアリング
装置と異なり、減速・トルク増大用遊星歯車機構の組込
みにある。これは、ボールナット・スクリュウ（スクリ
ュウ）を駆動できるようになっている一組のインボリュ
ート歯車あるいは牽引駆動装置のいずれであってもよ
い。中央動力取り出しは、スクリュウに配置してありか
つラックの一端に作動可能状態で連結したボールナット
によって行われる。電動機は、ラック・ピニオン・ハウ
ジング組立体の一端に取り付けてあり、電動機およびボ
ールナット・スクリュウ（スクリュウ）と同軸に向いた
遊星歯車減速機構（遊星伝動ユニット）を介して動力補
助を行う。遊星伝動ユニットの出力は、ラック・ボール
ナット組立体を介してボールナット・スクリュウ（スク
リュウ）の回転運動から出力部材の直線並進運動に変換
される。さらに、電動機は、ハウジングの端に螺合させ
てあり、機械的な保持を行うと共に軸受予荷重を定める
のに便利となっている。電動機とスクリュウ・アクチュ
エータの間のバックラッシュは、平歯車による減速の場
合と異なり、遊星歯車による駆動または歯車セットによ
る減速では減少あるいは除去され得る。
さらに、このステアリング装置は、ハウジングの延長部
分を管状の鋼素材で作ることができ、該管状の鋼素材は
アルミ鋳造主ハウジングに容易に取り付けられるので、
コストがかなり低くなる。この複合ハウジングでは、鋼
素材をアルミ製ハウジングの端に容易にピン止めあるい
は他の方法で取り付け、そこで軌道を付けて成形あるい
は切断加工することができる。したがって、ボールナッ
ト・スクリュウ組立体のナットをキャリヤとして用い、
スクリュウの回転の際に軌道内を並進運動させることが
できる。
本発明によるラック・ピニオン式パワー・ステアリング
装置の一態様の、従来の電動ステアリング装置よりもか
なり優れた利点は、電気式動力補助形のステアリング装
置の必要部分を再設定配置、低減することができるとい
うことにある。ラックと同心の出力軸を有する電動機の
設計により、ラックの軸線方向に直角な出力軸を有する
従来の電動機、あるいはハウジングの中央部まわりに配
置したラックと同心の電動機であれば、嵩張るため車輛
において使用することができないというような場合で
も、動力補助形のステアリング装置に電動機をすえ付け
ることができる。
本発明の好ましい一態様では、電動機は、ステアリング
装置のハウジングの一端に同心に螺合され、遊星伝動ユ
ニットを介して出力を選択的に逆転させ、遊星伝動ユニ
ットのキャリヤを介してボールナット・スクリュウを回
転駆動することができる。ボールナット・スクリュウ・
ユニットは、ボールナットを貫いて延び、普通のボール
列を介してそこに駆動連結され、スクリュウの動力補助
回転に応答して直線運動させられる。さらに、スクリュ
ウは、ラックの内部に入れ子式になっていてこのユニッ
トを短縮することができる。一端をボールナットに取り
付けたラックの歯付き部分は、ピニオン歯車とかみ合っ
ている。車輛運転者が普通のステアリング・ホイールお
よび軸を回転させて、ステアリング軸を回転させること
により、このピニオン歯車を回転駆動させることとな
る。ボールナットは、車輛の操向車輪を回転させるため
のタイロッドに連結した直線摺動キャリヤとなる。制御
システムが、車輛運転者からの方向およびトルクを検知
して電動機の方向、出力を制御し、動力補助舵取りを行
う。この設計では、全長が短くて高さの低い形状を得る
ことができ、広い範囲の車輛用途に適した中央動力取り
出しを行えるという利点もある。
本発明の一態様は、ナット・ラック組立体の一部をなす
被回転駆動スクリュウを包含し、ナットを直線経路に沿
って駆動し、スクリュウが可逆駆動電動機に連結してあ
り、ナットがピニオン歯車により駆動されるラックを介
して機械的な入力部に連結してあり、このラックを車輛
運転者が手動で並進移動させる新規で改良されたラック
・ピニオン式電気駆動パワーステアリングである。
また、本発明の一態様は、ボールナット・スクリュウを
駆動する同心の端部取り付けした電動機を有し、ボール
ナットが、このスクリュウ上に配置してあって直線経路
に沿って移動することができ、また、スクリュウが手動
ラックに連結してあり、該スクリュウと該ラックとが、
タイロッドによって車輛の操向車輛に連結された中央動
力取り出しのためのキャリヤとなる、新規で改良された
電気式動力補助形のラック・ピニオン式パワー・ステア
リング装置である。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施例を一層詳
しく説明する。
図面を参照して、第１図に示すラック・ピニオン式パワ
ー・ステアリング装置１０は、タイロッド組立体１４お
よびそこに連結したステアリング・アーム１６によっ
て、車輛の一対の操向車輛１２に連結してある。ステア
リング装置１０は、ステアリング軸組立体１８によって
機械的な入力を受けることができ、このステアリング軸
組立体は、普通のステアリング・ホイール（図示せず）
を操作することによって車輛運転者が回転させるように
なっているトーション・バー２０を包含する。ステアリ
ング軸組立体１８は、ピニオン歯車２２に駆動連結して
あり、このピニオン歯車は、これから説明する装置ハウ
ジング内に配置してある。ピニオン歯車の歯は、ボール
ナット・ラック組立体２８の一部をなす細長いラック２
６の歯２４とかみ合っている。このラック２６は、複合
ハウジング組立体３０内に直線摺動できるように配置し
てある。この複合ハウジング組立体は、アルミ鋳造製の
主ハウジング３２を包含し、これを貫いて円筒形の通路
３３が形成してあり、この主ハウジング３２には、ねじ
付きファスナ３６によって管状の鋼製延長部材３４が取
り付けてある。
このラック・ピニオン装置には、車輛運転者によるステ
アリング・ホイールの操作からピニオン歯車２２の回転
が、引続いてステアリング軸組立体を回転させることに
より、ボールナット・ラック組立体２８が、ハウジング
組立体内で舵取り入力の方向に従って左あるいは右に側
方摺動し、動力補助の有無にかかわらず操向車輛１２の
選択的な舵取りを行う。
ステアリング装置ハウジング組立体の管状延長部材３４
は、細長い直線の開口３８を有し、この開口の側縁４０
が、ボールナット・ラック組立体２８のボールナット４
２のための側方に隔たった軌道を形成する。ボールナッ
トは、半径方向に突出する突起４４を有し、これらの突
起が軌道の間に嵌合してボールナット４２を回転しない
ように保持すると共に、直線運動するように案内する。
ボールナット・ラック組立体には、支持スライド４３が
固定してあって、これらの要素を管状延長部材内に支持
する。
この組立体のボールナット４２は、軌道４０内を低摩擦
状態で作動する摺動・非回転中央動力取り出しキャリッ
ジとなる。タイロッド１４の内端は、ボルト４６によっ
てボールナット４２に連結してある。第２図に示すよう
に、ボルトは前部プレート５０およびタイロッド１４の
端にある円筒形のブッシュ５２を貫いて突出し、ボール
ナット４２の螺合連結する。エラストマー材料の細長い
蛇腹ブール５４が、ピニオン歯車２２に隣接した端クラ
ンプ５６から管状延長部材３４の拡大端に隣接した端ク
ランプ５８まで、ハウジングを覆って延びている。この
ブーツ５４および主ハウジング３２の開口端内に配置し
た端カバー６２によって、ステアリング装置の内部構成
要素は囲まれ、外部からの塵埃、湿気その他の異物の侵
入が阻止されている。
ハウジング組立体は、普通のクランプ６３、６４によっ
て車輛の前部隔壁に取り付けてある。
運転者駆動ラックからの手動摺動入力を受けるのに加え
て、ボールナット４２は、細長いボールナット・スクリ
ュウ６５によっても駆動される。このスクリュウ６５
は、ボールナットと駆動連結する普通のボール列６６を
有する。ボールナット・スクリュウは、電動機６７によ
って駆動される。電動機６７は、管状延長部材３４の円
筒形の拡大端６０内に調節自在に螺合している。電動機
６７からの出力速度を低減し、出力トルクを増大させる
べく、遊星伝動ユニットである遊星歯車セット７０が、
電動機６７とボールナット・スクリュウ６５の間に駆動
連結してある。
第３図に示すように、電動機６７は出力軸７２を有し、
この出力軸上に太陽歯車７４が配置してある。この太陽
歯車は、遊星歯車７６とかみ合っており、これらの遊星
歯車はピン８０、軸受８２によってキャリヤ７８上に作
動可能に配置してある。遊星歯車７６はリング歯車８４
とかみ合っており、このリング歯車は、ハウジング延長
部材３４の拡大端６０内にプレスばめ、あるいは、反作
用を受けるように固定してある。
スラスト軸受８６が、キャリア７８の内側と内側肩部９
０畳に設置した厚いワッシャ状のスペーサ８８との間に
作動可能に配置してある。スラスト軸受８７が、キャリ
ヤ７８と電動機６７の端面との間に配置してある。この
配置によれば、電動機６７をハウジング延長部材３４の
拡大端の内外にねじ移動させて調節することによって、
或る選定した予荷重を加えることができる。
この遊星伝動ユニットでは、電動機から、スクリュウ６
５の端にあるソケット９２内に嵌合させた多角形駆動延
長部材９１を含むキャリヤ出力部を経て、回転駆動ボー
ルナット・スクリュウ６５に伝えられる速度の減速およ
びトルク増大が行われる。この連結は、さらにピン９４
によっても確保される。
第４図は、ネック１０２を有する拡大ハウジング１００
を包含するユニット９８を示しており、このネック１０
２は雌ねじを切っており、第２、３図に示す延長部材３
４相当する管状延長部材１０６のねじ付き外端１０４に
螺合している。電動機１１０は、拡大ハウジング１００
内に螺合させてあり、太陽歯車要素１１４を駆動する出
力軸１１２を有する。この太陽歯車要素１１４は、拡大
ハウジング１００の内壁面１１８上を走行する遊星歯車
要素１１６を駆動する。この拡大ハウジング１００は、
この遊星伝動ユニットのための反作用要素となる。
遊星歯車要素は、キャリヤ組立体１２０上に作動可能に
配置してあり、このキャリヤ組立体１２０はスクリュウ
１２４によってキャリヤ組立体１２０の出力軸に連結し
た円筒形のスペーサ１２２を包含する。出力軸１２６
は、第２図に関連して説明したようにボールナット・ス
クリュウの端に駆動連結してある。スラスト軸受１２
８、１３０が、第３図に関連して先に説明したように設
けてあり、電動機１１０は、必要な予荷重を与えるべく
ハウジング１００に調節自在に螺合させてある。
舵取り補助用制御器１３４が、トルク・センサ１３６を
含み、このトルク・センサ１３６は、トーション・バー
２０からの舵取り方向、力を検知し、それを電子制御器
１３８に入力し、この電子制御器は、適切な方向、出力
で電動機６７または１１０を付勢する。ボールナットお
よびスクリュウは左ねじであり、したがって、電動機が
反時計方向に回転すると、ラックの細長いくぼみ１４２
内にスクリュウが入り込み、装置の全長を短縮する。機
械的な舵取り操作が終了すると、入力トルクも同時に終
了し、動力補助の舵取り動作も終了する。
ステアリング・ホイールが解放されたならば、ステアリ
ング・リンク・システムの幾何学形状により操向車輪は
まっすぐ前を向いた状態に戻ることになる。
所望に応じて、ボールナットおよびボールナット・スク
リュウおよびこれらの部材を相互連結しているボール列
の代りに、相互にかみ合っているねじを有する平ナット
とスクリュウを用いることができる。
すなわち本願発明によれば、コネクタ手段が、該ラック
と該タイロッドとを連結しているが、該ラックは該ラッ
クハウジングに直線運動自在に支持され、かつその一端
は該ナット、該スクリュウおよび該電動機を介して該ラ
ックハウジングに支持されている。したがって、両端を
支持された該ラックに該コネクタ手段を介して該タイロ
ッドが取り付けられているわけであり、その構成を比較
的剛性が高いものにするという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明によるラック・ピニオン型電気式動力
補助のパワー・ステアリング装置を示す概略正面図であ
る。 第２図は、第１図の２−２線矢視方向に見た部分破断、
断面拡大図である。 第３図は、本発明によるラック・ピニオン式パワー・ス
テアリング装置の第１実施例の駆動用電動機および遊星
伝動ユニットシステムの部分断面拡大図である。 第４図は、本発明によるラック・ピニオン式パワー・ス
テアリング装置の第２実施例を示す、第３図と同様の図
である。 図面において、１０…ラック・ピニオン式パワー・ステ
アリング装置、１２…操向車輪、１４…タイロッド組立
体、１６…ステアリング・アーム、１８…ステアリング
軸組立体、２０…トーション・バー、２２…ピニオン歯
車、２６…ラック、２８…ボールナット・ラック組立
体、３０…複合ハウジング組立体、３２…主ハウジン
グ、３４…管状延長部、３８…細長い直線開口、４０…
側縁、４２…ボールナット、４４…突起、５４…蛇腹ブ
ーツ、５６、５８…端クランプ、６３、６４…クラン
プ、６５…ボールナット・スクリュウ、６７…電動機、
７０…遊星歯車セット７２…出力軸、７６…遊星歯車、
７８…キャリヤ８０…ピン、８４…リング歯車、８７…
スラスト軸受、８８…スペーサ、８７…スラスト軸受、
９１…多角形駆動延長部、９２…ソケット、９４…ピン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭47−15824（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−227560（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−176162（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−176161（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−122275（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−174275（ＪＰ，Ｕ) 米国特許第3716110（ＵＳ，Ａ)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ラックハウジング（３０）と、該ラックハ
    ウジング（３０）内において直線運動するように設けら
    れたステアリングギヤのラック（２６）と、車両操作者
    により回転させられるように配置され、該ラック（２
    ６）に噛合して手動入力を伝達し該ラックに直線運動を
    させる回転自在なピニオンギヤ（２２）と、該ラック
    （２６）を車両の操舵輪（12）に連結し、該ラック（２
    ６）の直線運動に応動して該操舵輪（１２）に操舵動作
    を行なわせるコネクタ手段と、該ラックハウジング（３
    ０）に設けられた電動機（６７）と、ナット（４２）
    と、該ラック（２６）に同軸的に配設され、一端が該ナ
    ット内に延在するスクリュウ（６５）と、からなる車両
    の操舵輪を操舵するラック・ピニオン式パワー・ステア
    リング装置において、 該ナット（４２）は、該ラック（２６）の一端に隣接し
    て該ラックに固着されており、該ラックの他端は該ラッ
    クハウジングに支持され、一方該スクリュウの他端は該
    電動機を介して該ラックハウジングに支持されており、
    それにより、該ラックと該ナットと該スクリュウとから
    なる構成は両端で支持されており、該コネクタ手段は、
    該ナット（４２）をタイロッド（１４）に連結して車両
    の操舵輪（１２）に操舵動作を行なわせるリンク手段
    （４３、４６、５０）を有し、該スクリュウは、該ラッ
    ク（２６）内の凹部（１４２）内に入れ子式に延在する
    端部を備えた回転自在なスクリュウ（６５）であり、該
    電動機（６７）は、該ハウジング（３０）の一端に配置
    されて、該ピニオンギヤ（２２）に印加された所定の機
    械的入力に応動して該スクリュウ（６５）を回転駆動
    し、それにより該ナット（４２）を直線的に移動させ補
    助操舵を行なうことを特徴とするラック・ピニオン式パ
    ワー・ステアリング装置。
  2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載のラック・ピ
    ニオン式パワー・ステアリング装置において、前記ナッ
    ト（４２）がボールを用いるナットであり、回転自在の
    前記スクリュウ（６５）がボールを用いるナット用のス
    クリュウであり、ボール列手段（６６）が該ボールを用
    いるナット用のスクリュウと該ボールを用いるナットと
    を相互に駆動連結していることを特徴とするラック・ピ
    ニオン式パワー・ステアリング装置。
  3. 【請求項３】特許請求の範囲第２項に記載のラック・ピ
    ニオン式パワー・ステアリング装置において、前記ラッ
    クハウジング（３０）が雌ねじ付きの開口端（６０）を
    有し、前記電動機（６７）が、該ラックハウジング（３
    ０）の雌ねじ付き開口端（６０）に螺合させてあること
    を特徴とするラック・ピニオン式パワー・ステアリング
    装置。
  4. 【請求項４】特許請求の範囲第１項または第２項に記載
    のラック・ピニオン式パワー・ステアリング装置におい
    て、前記電動機（６７）と回転自在な前記スクリュウ
    （６５）の間に遊星伝動ユニット（７０）が介在してお
    り、回転自在な該スクリュウ（６５）に伝えられる入力
    速度を減じ、入力トルクを増大させるようになっている
    ことを特徴とするラック・ピニオン式パワー・ステアリ
    ング装置。
  5. 【請求項５】特許請求の範囲第４項に記載のラック・ピ
    ニオン式パワー・ステアリング装置において、前記遊星
    伝動ユニット（７０）が摩擦駆動遊星伝動ユニットであ
    ることを特徴とするラック・ピニオン式パワー・ステア
    リング装置。
JP24564886A 1985-10-17 1986-10-17 ラツク・ピニオン式パワ−・ステアリング装置 Expired - Lifetime JPH069971B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/788,477 US4653602A (en) 1985-10-17 1985-10-17 Electric motor driven rack and pinion steering gear with take-off from axially slidable nut
US788477 1985-10-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6294469A JPS6294469A (ja) 1987-04-30
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