JPH1134887A - ラックピニオン式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ラック軸の傾動を抑制して、悪路走行時にお
けるラック歯とピニオン部の噛合部での異音発生を抑制
し、操舵時におけるラック歯とピニオン部の噛合部での
トルク伝達ロスの増大あるいは係合摩擦の過大を抑制す
ること。 【解決手段】 転舵輪１１，１２の軸線Ｌに対して車両
の後方に変位して配置されているハウジング２１の一部
をシリンダ２１ａとしハウジング２１を貫通するラック
軸２３の一部をピストンロッド２３ｂとするパワーシリ
ンダＣのピストン２７及びシリンダ２１ａの軸心をラッ
ク軸２３の軸心に対して車両の前方にオフセットさせ
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等車両にお
いて採用されているラックピニオン式パワーステアリン
グ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ラックピニオン式パワーステアリング装
置の一つとして、例えば図６にて概略的に示したよう
に、転舵輪１１，１２の軸線Ｌに対して車両の後方に変
位して配置されて車両の左右方向に延在するハウジング
２１と、このハウジング２１に一端にてすべり軸受２２
を介して車両の左右方向へ移動可能に組付けられてハウ
ジング２１を貫通し両端にて斜め前方に延びるタイロッ
ド１３，１４とナックルアーム１５，１６を介して転舵
輪１１，１２に連結されるラック軸２３と、ハウジング
２１に回転可能に組付けられてピニオン部２４ａにてラ
ック軸２３の他端部に設けたラック歯２３ａと噛合し回
転によってラック軸２３を左右方向（ラック軸方向）へ
移動させるピニオン軸２４と、ラック軸２３のラック歯
２３ａをピニオン軸２４のピニオン部２４ａに噛合させ
るべくラック軸２３をピニオン軸２４に向けて付勢する
付勢手段としてのスプリング２５とラックガイド２６
（詳細には、ハウジング２１に組付けられていて、ラッ
ク軸２３に略直交する方向にて移動可能となっている）
を備えるとともに、ハウジング２１の一部をシリンダ２
１ａとするとともにラック軸２３の一部をピストンロッ
ド２３ｂとしまたピストンロッド２３ｂに一体的に固着
したピストン２７と左右一対のオイルシール２８，２９
（シリンダ２１ａ内に移動不能に組付けられている）に
よって左右一対の油室Ｒ１，Ｒ２を形成するパワーシリ
ンダＣを備えたものがある。なお、パワーシリンダＣは
ピニオン軸２４とこれに連結された入力軸（図示省略）
間に介装した公知の制御弁（図示省略）の作動に伴って
作動するようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来のパワー
ステアリング装置においては、悪路走行時、路面から転
舵輪１１，１２に入る外力に起因してラック歯２３ａと
ピニオン部２４ａの噛合部において異音が発生すること
がある。この異音は、例えば図６の右方の転舵輪１２と
ナックルアーム１６とタイロッド１４を介してラック軸
２３の右端に入る外力Ｆｏによってラック軸２３が軸受
２２を支点とするモーメントを受けてスプリング２５に
抗して傾動し、この傾動によってラック歯２３ａとピニ
オン部２４ａの噛合が解除され、その後に外力Ｆｏが無
くなることによってラック軸２３がスプリング２５によ
って押し戻されてラック歯２３ａにてピニオン部２４ａ
に当接することによって発生する打音である。なお、右
方のタイロッド１４を介して外力Ｆｏがラック軸２３の
右端に作用するときには、ラック軸２３が左方に向けて
ラック軸方向へも移動することになるため、ピニオン軸
２４が回転してこれと入力軸（図示省略）間に介装した
制御弁（図示省略）が作動してパワーシリンダＣがラッ
ク軸２３を右方へ押動するが、パワーシリンダＣのピス
トン２７及びシリンダ２１ｃの軸心がラック軸２３の軸
心と略一致していて、パワーシリンダＣの押動力はラッ
ク軸２３の軸心に対してバランスよく作用しているた
め、上述したラック軸２３の傾動を抑制することはな
い。

【０００４】また、上記した従来のパワーステアリング
装置においては、運転者の操作力による左切り操舵時
（ラック軸２３の右動時）にラック歯２３ａとピニオン
部２４ａの噛合が解除される方向にラック軸２３が傾動
するため、ラック歯２３ａとピニオン部２４ａ間のトル
ク伝達ロスが大きくなって操舵フィーリングが悪化し、
また運転者の操作力による右切り操舵時（ラック軸２３
の左動時）にラック歯２３ａとピニオン部２４ａの噛合
が過剰な噛合となる方向にラック軸２３が傾動するた
め、ラック歯２３ａとピニオン部２４ａ間の係合摩擦が
大きくなって操舵フィーリングが悪化する。なお、左切
り操舵時及び右切り操舵時には、制御弁（図示省略）が
作動してパワーシリンダＣがラック軸２３の左右方向移
動を助勢するように押動するが、この押動力はラック軸
２３の軸心に対してバランスよく作用し上述したラック
軸２３の傾動を抑制することはない。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した問題
に対処すべくなされたものであり、転舵輪の軸線に対し
て車両の後方（または前方）に変位して配置されて車両
の左右方向に延在するハウジングと、このハウジングに
一端にて軸受を介して車両の左右方向へ移動可能に組付
けられて前記ハウジングを貫通し両端にて斜め前方（ま
たは斜め後方）に延びるタイロッドを介して前記転舵輪
に連結されるラック軸と、前記ハウジングに回転可能に
組付けられてピニオン部にて前記ラック軸の他端部に設
けたラック歯と噛合し回転によって前記ラック軸を左右
方向へ移動させるピニオン軸と、前記ラック軸のラック
歯を前記ピニオン軸のピニオン部に噛合させるべく前記
ラック軸を前記ピニオン軸に向けて付勢する付勢手段を
備えるとともに、前記ハウジングの一部をシリンダとし
前記ラック軸の一部をピストンロッドとするパワーシリ
ンダを備えたラックピニオン式パワーステアリング装置
において、前記パワーシリンダのピストン及びシリンダ
の軸心を前記ラック軸の軸心に対して車両の前方（また
は後方）にオフセットさせたことに特徴がある。

【０００６】

【発明の作用・効果】本発明によるパワーステアリング
装置においては、転舵輪の軸線に対して車両の後方（ま
たは前方）に変位して配置されているハウジングの一部
をシリンダとしハウジングを貫通するラック軸の一部を
ピストンロッドとするパワーシリンダのピストン及びシ
リンダの軸心をラック軸の軸心に対して車両の前方（ま
たは後方）にオフセットさせたため、パワーシリンダの
押動力がラック軸の軸心に対して車両の前後方向にてア
ンバランスに作用することとなり、路面からの外力また
は運転者の操作力によってラック軸が傾動する作動時に
はパワーシリンダの押動力における車両前後方向のアン
バランスによってラック軸の傾動が抑制される。したが
って、悪路走行時におけるラック歯とピニオン部の噛合
部での異音発生を抑制することができるとともに、操舵
時におけるラック歯とピニオン部の噛合部でのトルク伝
達ロスの増大あるいは係合摩擦の過大を抑制することが
できて、操舵フィーリングを向上させることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施形態を図
面に基づいて説明する。図１〜図３は本発明によるパワ
ーステアリング装置を概略的に示したものであり、この
パワーステアリング装置においては、転舵輪１１，１２
の軸線Ｌに対して車両の後方に変位してハウジング２１
が配置されている。ハウジング２１は、車両の左右方向
に延在していて、すべり軸受２２、ラック軸２３、ピニ
オン軸２４、スプリング２５、ラックガイド２６等が組
付けられている。

【０００８】ラック軸２３は、ハウジング２１に一端に
てすべり軸受２２を介して車両の左右方向へ移動可能に
組付けられていて、ハウジング２１を貫通しており、両
端にて斜め前方に延びるタイロッド１３，１４とナック
ルアーム１５，１６を介して転舵輪１１，１２に連結さ
れている。ピニオン軸２４は、ハウジング２１に回転可
能に組付けられていて、ピニオン部２４ａにてラック軸
２３の他端部に設けたラック歯２３ａと噛合しており、
回転によってラック軸２３を左右方向（ラック軸方向）
へ移動させるようになっている。

【０００９】スプリング２５及びラックガイド２６は、
ラック軸２３のラック歯２３ａをピニオン軸２４のピニ
オン部２４ａに噛合させるべくラック軸２３をピニオン
軸２４に向けて付勢する付勢手段であり、周知のように
ハウジング２１に組付けられていて、ラック軸２３に略
直交する方向にてスプリング２５が伸縮可能でラックガ
イド２６が移動可能となっている。

【００１０】また、ハウジング２１の一部をシリンダ２
１ａとするとともに、ラック軸２３の一部をピストンロ
ッド２３ｂとし、またピストンロッド２３ｂに一体的に
固着したピストン２７と左右一対のオイルシール２８，
２９（シリンダ２１ａ内に移動不能に組付けられてい
る）によって左右一対の油室Ｒ１，Ｒ２を形成すること
によってパワーシリンダＣが構成されている。このパワ
ーシリンダＣは、ピニオン軸２４と入力軸３１（図示省
略のステアリングホイールに連結される）間に介装した
公知の制御弁Ｖ（図２及び図３参照）の作動に伴って作
動するようになっている。

【００１１】ところで、本実施形態においては、図１及
び図３に示したように、パワーシリンダＣのピストン２
７及びシリンダ２１ａの軸心Ｏ１がラック軸２３の軸心
Ｏ２に対して車両の前方に所定量Ｓオフセットされてい
て、各油室Ｒ１，Ｒ２からピストン２７に作用する押圧
力がラック軸２３の上下においてバランスするようにま
たラック軸２３の前後においてアンバランスとなるよう
に（具体的には、後方の押圧力が前方の押圧力より大き
くなるように）構成されており、制御弁Ｖの作動によっ
て左方の油室Ｒ１に作動油が供給されるときには、パワ
ーシリンダＣの押動力がラック軸２３の軸心Ｏ２に対し
て車両の前後方向にてアンバランスに作用することによ
って、ラック軸２３がすべり軸受２２を支点として図１
の反時計方向のモーメントを受けるように、また制御弁
Ｖの作動によって右方の油室Ｒ２に作動油が供給される
ときには、パワーシリンダＣの押動力がラック軸２３の
軸心Ｏ２に対して車両の前後方向にてアンバランスに作
用することによって、ラック軸２３がすべり軸受２２を
支点として図１の時計方向のモーメントを受けるように
なっている。

【００１２】上記のように構成した本実施形態のパワー
ステアリング装置においては、悪路走行時、例えば図４
に示したように、右方の転舵輪１２とナックルアーム１
６とタイロッド１４を介してラック軸２３の右端に外力
Ｆｏが入ると、ラック軸２３がすべり軸受２２を支点と
する図示実線矢印の時計方向モーメントを受けてスプリ
ング２５に抗して傾動しようとする。しかし、このとき
には、ラック軸２３が左方に向けて軸方向へも移動し、
これに伴ってピニオン軸２４が回転してこれと入力軸３
１間に介装した制御弁Ｖが作動してパワーシリンダＣの
左方の油室Ｒ１に作動油が供給されるため、油室Ｒ１内
の作動油によってラック軸２３がすべり軸受２２を支点
として図示破線矢印の反時計方向モーメントを受ける。
したがって、上述した外力Ｆｏによるラック軸２３の傾
動は抑制され、外力Ｆｏに起因するラック歯２３ａとピ
ニオン部２４ａの噛合部における異音発生を抑制するこ
とができる。

【００１３】また、運転者の操作力による左切り操舵時
（ラック軸２３の右動時）にラック歯２３ａとピニオン
部２４ａの噛合が解除される方向にラック軸２３が傾動
しようとし、運転者の操作力による右切り操舵時（ラッ
ク軸２３の左動時）にラック歯２３ａとピニオン部２４
ａの噛合が過剰な噛合となる方向にラック軸２３が傾動
しようとする。しかし、各操舵時には、ピニオン軸２４
の回転に伴ってパワーシリンダＣが作動し、パワーシリ
ンダＣの押動力における車両前後方向のアンバランスに
よってラック軸２３の傾動が抑制されるため、操舵時に
おけるラック歯２３ａとピニオン部２４ａの噛合部での
トルク伝達ロスの増大（左切り操舵時）あるいは係合摩
擦の過大（右切り操舵時）を抑制することができて、操
舵フィーリングを向上させることができる。

【００１４】上記実施形態においては、ハウジング２
１，ラック軸２３等が転舵輪１１，１２の軸線Ｌに対し
て車両の後方に変位して配置されるパワーステアリング
装置（ＦＦ車両に多くみられる）に本発明を実施した例
について説明したが、本発明は、図４に対応して図５に
示したように、ハウジング２１，ラック軸２３等が転舵
輪１１，１２の軸線Ｌに対して車両の前方に変位して配
置されるパワーステアリング装置（ＦＲ車両に多くみら
れる）にも同様に実施できるものである。

【００１５】この場合には、パワーシリンダＣのピスト
ン２７及びシリンダ２１ａの軸心がラック軸２３の軸心
に対して車両の後方に所定量オフセットされていて、各
油室Ｒ１，Ｒ２からピストン２７に作用する押圧力がラ
ック軸２３の上下においてバランスするようにまたラッ
ク軸２３の前後においてアンバランスとなるように（具
体的には、前方の押圧力が後方の押圧力より大きくなる
ように）構成されており、制御弁の作動によって左方の
油室Ｒ１に作動油が供給されるときには、パワーシリン
ダＣの押動力がラック軸２３の軸心に対して車両の前後
方向にてアンバランスに作用することによって、ラック
軸２３がすべり軸受２２を支点として図５の時計方向の
モーメントを受けるように、また制御弁の作動によって
右方の油室Ｒ２に作動油が供給されるときには、パワー
シリンダＣの押動力がラック軸２３の軸心に対して車両
の前後方向にてアンバランスに作用することによって、
ラック軸２３がすべり軸受２２を支点として図５の反時
計方向のモーメントを受けるようになっている。

【００１６】このため、図５に示した実施形態において
も、路面からの外力Ｆｏまたは運転者の操作力によって
ラック軸２３が傾動する作動時にはパワーシリンダＣの
押動力における車両前後方向のアンバランスによってラ
ック軸２３の傾動が抑制される。したがって、悪路走行
時におけるラック歯２３ａとピニオン部２４ａの噛合部
での異音発生を抑制することができるとともに、操舵時
におけるラック歯２３ａとピニオン部２４ａの噛合部で
のトルク伝達ロスの増大あるいは係合摩擦の過大を抑制
することができて、操舵フィーリングを向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるパワーステアリング装置の一実
施形態を概略的に示す平面図である。

【図２】 図１に示したパワーステアリング装置の背面
図である。

【図３】 図１及び図２に示したパワーステアリング装
置をパワーシリンダのピストンより僅か左側にて切断し
た左側面図である。

【図４】 図１〜図３に示したパワーステアリング装置
の作動説明用平面図である。

【図５】 本発明によるパワーステアリング装置の他の
実施形態を概略的に示す平面図である。

【図６】 従来のパワーステアリング装置の一実施形態
を概略的に示す平面図である。

【符号の説明】

１１，１２…転舵輪、１３，１４…タイロッド、１５，
１６…ナックルアーム、２１…ハウジング、２２…すべ
り軸受、２３…ラック軸、２３ａ…ラック歯、２４…ピ
ニオン軸、２４ａ…ピニオン部、２５…スプリング、２
６…ラックガイド、２７…ピストン、２８，２９…オイ
ルシール、３１…入力軸、Ｌ…転舵輪の軸線、Ｃ…パワ
ーシリンダ、Ｖ…制御弁、Ｓ…オフセット量。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 転舵輪の軸線に対して車両の後方または
   前方に変位して配置されて車両の左右方向に延在するハ
   ウジングと、このハウジングに一端にて軸受を介して車
   両の左右方向へ移動可能に組付けられて前記ハウジング
   を貫通し両端にて斜め前方または斜め後方に延びるタイ
   ロッドを介して前記転舵輪に連結されるラック軸と、前
   記ハウジングに回転可能に組付けられてピニオン部にて
   前記ラック軸の他端部に設けたラック歯と噛合し回転に
   よって前記ラック軸を左右方向へ移動させるピニオン軸
   と、前記ラック軸のラック歯を前記ピニオン軸のピニオ
   ン部に噛合させるべく前記ラック軸を前記ピニオン軸に
   向けて付勢する付勢手段を備えるとともに、前記ハウジ
   ングの一部をシリンダとし前記ラック軸の一部をピスト
   ンロッドとするパワーシリンダを備えたラックピニオン
   式パワーステアリング装置において、前記パワーシリン
   ダのピストン及びシリンダの軸心を前記ラック軸の軸心
   に対して車両の前方または後方にオフセットさせたこと
   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。