JPS5893667A

JPS5893667A - ラツクアンドピニオン式ステアリング装置

Info

Publication number: JPS5893667A
Application number: JP56192392A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Sanada; 眞田　裕一
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1981-11-30
Filing date: 1981-11-30
Publication date: 1983-06-03
Also published as: EP0080622A2; EP0080622B1; US4473240A; DE3276231D1; EP0080622A3

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、左右の車輪にそれぞれ連結する２本のタイ
ロッドのラックｌ側の端部を、互いに近接させてラック
軸のハウジングよシ突出するー゛端部連結した、いわゆ
るセンタティクオフ形のラックアントビニオ７式ステア
リング装置に関する。

従来のこの種ラックアンドピニオン式ステアリング装置
としては、例えば第１図および第２図に示すようなもの
がち不。すなわち、第１図に示す１がラック軸であシ、
このラック軸１０車体に固定されたハウジング２内に挿
入された側には５図示しないラックが設けてあシ、′か
かるラックに、ハウジング２に回動自在に支持され、か
つ、ステアリングシャフト３を介して図示しないステア
リングホイールと連動するピニオン４が噛合する。

また、第１図中５が、車両前側の図示しない右側車輪に
連絡するタイロッドであシ、また、同じく６は、車両前
側の図示しない左側車輪に連絡するタイロッドであシ、
それぞれゾールジヨイント７．８を介して各車輪に連結
される。両タイロソｒ５，６のラック軸１側の端部は、
第２図に拡大して断面に図示するように、それぞれ略９
０度折如曲げ、かつ、先端には球形部５ａ　、６ａが一
体に設けてあり、かかる球形部５ａ　、　６ａが、前記
ラック軸１のハウジング２外に突出した一端部に設けた
２つの開口１ａ、ｉｂ内に挿入しである。

ラック軸１の前記開口１ａ、１ｂには、該ラック軸１に
設けた軸方向に延びる孔１ｃが連通し、この孔１Ｃ内に
内蔵した抑圧片９，１０，１１によシ、両タイロッド５
，６の各球形部５ａ　、　６ａを両側から挾み込むよう
にして、両タイロッド５゜６のラック軸１側の端部をそ
れぞれ該ラック軸１に連結する。すなわち、抑圧片９，
１０．１１の球形部５ａ、に側の各端面には、該球形部
５ａ。

６ａの球面と曲率牛径を同じくする球面座９ａ。

１０ａ、１０ｂ、１１ａが設けてあシ、抑圧片９の外側
に縮設したスプリング１２のばね力によシ。

抑圧片９、球形部５ａ、押圧片１ｏおよび球形部５ｂを
一連に押圧片１１側に付勢し、もって、両タイロツｌ’
５　、６の端部を、ラック軸１に剛体的に連結し、かつ
１球面運動可能に支持している。

１６は、スプリング１２の一端が着座する端蓋であり、
また、第１図に示す１４は、ラック軸１のロッド５の長
さを変化させるための調整機構、であり、これによって
、４組付時の寸法誤差を吸収する。

而して、ステアリングホイールを右に回転すると、ステ
アリングシャフト６を介してピニオン４が同方向に回転
し、これに噛合するラック軸１が第１図において左側に
移動する。したがって、２つのタイロッド５，６がラッ
ク軸１の移動に伴って左動するため、図示しないステア
リングナックルが車輪中心より後方にある場合左右の車
輪が共に右側に転舵され、これによシ、車両が右旋回し
、また、ステアリングホイールを左に回転すると、ピニ
オン４．ラック軸１、タイロッド５，６および左右の車
輪が前述の場合とは逆作動して、車両が左旋回するよう
になっている。

しかしながら、このような従来のラックア／ｌ″ピニオ
ン式ステアリ／グ装置にあっては、２本のタイロツ）’
５．６０ラツク軸１＠の端部を、それぞれ略９０度に折
り曲げると共に、この折シ曲げた側の先端を、ラック軸
１にそれぞれ連結する郷造となっていた。このため、タ
イロッド５，６の曲げ加工が必要であるばかシでなく、
操舵時雨タイロッドには曲”げモーメントが作用するた
め、操舵力がスムーズに伝達されず操舵時の応答性、操
縦安定性が悪く、シたがって、前記応答性等を高めるた
めにタイロツＰの径を太くする等してその剛性を大きく
しなければならず、不経済であるという問題があった。

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たものであシ、第１のタイロッドのラック軸側の先端を
凸状の球面に、また、第２のタイロッドのラック軸側の
先端を、前記球面に対応する凹状の球面座に各形成して
５両タイロッドを球面嵌合によシ連結し、さらに、両タ
イロッドの連結部分を軸受によシ球面運動可能に支持す
ると共に、該軸受を前記ラック軸に固定することによ曳
両タイロッドを直接剛体的かつ球面運動可能に連結する
と共に、皐の折′シ曲げ加工も廃止し、もって、上記問
題を解決することを目的としている。

以下、この発明を図面に基づいて説明する。

第３図および第４図は、この発明の一実施例を示す図で
ある。

まず、構成を説明すると、図中１がラック軸であシ、こ
のラック軸１の図示しない−＠（第３図において左側）
にはラックが設けてあシ、第１図に示す従来例と同様に
、ラック軸１のラック側を、車体に固定されるノ・ウジ
ング（図中時）内に挿入する。図示はしないが、ノ・ウ
ジングには、ステアリングシャフトを介してステアリン
グホイールと連動するビニオ／が回動自在に設けてあシ
、このピニオ／が、前記ラック軸のラックと噛合する。

ラック軸１のハウジ／グ外に突出した先端部には、軸方
向に延びるネジ軸部１ｄが設けてあシ、このネジ軸部１
ｄの外側には、２つの平面が互いに反対側に位置するよ
うに形成しである。そして、前記ネジ軸部１ｄに嵌合す
る、該ネジ軸部１ｄの断面形状と同形状の穴を基部１７
ａに設けたホルダー１７が、ナツト１８によ）ラック軸
１に締付固定しである。ホルダー１７は、前記基１部１
７ａと、この基部１７ａに連続する保持部１７ｂとから
なシ、保持部１７ｂには、ラック軸１の軸一方向に貫通
する穴１７ａが設けてあシ、この穴１７ｃの両側の開口
部には、内７ランジ１７ｄ、１７ｅを各設ける。なお、
内７ランジ１７ｄは、両タイロッド１５　、１　ｉｎ組
付けるときの最終工程として、ロール機械等によってカ
シメによ多形成する。

すなわち、内７ランジ１７ｄは複数に分岐している。

第３図に示す１５は、車両前側の図示しない右側車輪に
連結する第１のタイロッドであシ、また、同様に１６は
、車両前側の図示しない左側車輪に連結する第２のタイ
ロッドであシ、各タイロッド１５．１６の図示しない側
に各設けたゼールジョイント（図中路）等を介して、左
右の車輪にそれぞれ連結される。第１のタイロッド１５
のラック軸１側の先端には、曲率半径がｒｌをなす球形
部１５ａと、この球形部１５ａと中心点０を同一とし、
かつ、右車輪側に展開する曲率半径がｒ２をなす球形部
１５ｂとを各設ける。

また、第２のタイロッド１６のラック軸１側の端部には
、前記第１のタイロッド１５の球形部１５ａ、１５ｂと
中心点０を同じくし、かつ、左車輪側に展開する曲率半
径がｒ３をなす球形部１６ａを設け、また、先端部には
、前記第１のタイロッド１５の球形部１５ａと等しい曲
率半径ｒ１を有する凹状の球面座１６ｂが設けである。

そして、前記ホルダ１７の保持部１７ｂの穴１７ｃ内に
おいて、第１のタイロツ１′１５の先端に形成された凸
状の球面をなす球形部１５ａと、第２のタイロッド１６
の先端に形成された前記球形部１５ａの球面に対応する
凹状の球面座１６ｂとを当接し、両タイロッド１５．１
６を球面嵌合によ多連結している。

第１のタイロッド１５の右車輪側の球形部１５ｂとホル
ダー１７との間には、ナイロン等の樹脂によ多形成され
る軸受２０が介在してあり、この軸受２０の前記球形部
１５ｂに接触する部分には、該球形部１５ｂと同一の曲
率半径を有し、かつ。

その中心点０′ｆｔ同じくする球面座２０ａが形成しで
ある。また、第２のタイロッド１６の球形部１６ａとホ
ルダー１７との間にも、軸受２１が介在してあシ、この
軸受２１の前記球形部１６ａに接触する部分にも、該球
形部１６ａと同一の曲率半径を有し、かつ、その中心点
０を同じくする球面座２１ａが形成しである。かくして
、軸受２０゜２１によシ１両タイロツ）’１５　、１６
の連結部分を球面運動可能に支持する。２２は、軸受２
０と軸受２１との間隔を一定に保つためのスリーブであ
る。また、軸受２０．２１は焼結金属等でもよい。

なお、第１のタイロッド゛１５の球形部１５ａと第２の
タイロッド１６の球面座１６ｂとの間、または、第１の
タイロッド１５の球形部１５ｂと軸受２０の球面座２０
ａとの間および第２のタイロッド１６の球形部１６ａと
軸受２１の球面座２１ａとの間に、摺ｉ摩擦を低減する
ためのシート’Ｉｋ介在させることによ〕、球面運動を
一層容易にすることができる。

次に作用を説明する。

第１のタイロッド１５および第２のタイロッド１６のラ
ック軸１への組付けは、まず、両タイロッド１５．１６
をホルダー１７に取付けることから始める。すなわち、
第１のタイロッド１５に軸受２０を遊嵌し、この軸受２
０の球面座２０ａを球形部１５ｂの球面に臨ませ、また
、第２のタイロッド１６には軸受２１を遊嵌し、この軸
受２１の球面座２１ａを球形部１６ａの球面に臨ませも
しかる後、ホルダー１７の保持部１７ｂに設けた穴１７
ｃ内に、両タイロッド１５．１６の先端を臨ませ、該穴
１７ｃ内において、第１のタイロッド１５の球形部１５
ａと第２のタイロッド１６の球面座１６ｂとを当接する
。この際スリーブ２２は１両軸受２０．２１の間に介在
させておく。

つぎに、ホルダー１７の穴１７７Ｃの第１のタイロッド
１５側の開口端を、第３図に示す一点鎖線の状態から実
線で示す状態のように、ロール機械等によってカシメる
ことによシ、内フラ／、ｊ１７ｄを形成する。これによ
シ、両タイロツｌ’１５，１．６が、軸受２０，２１を
介してホルダー１７に球面運動可能に支持される。

ついで、ラック軸１のネジ軸部１ｄに、ホルダー１７の
基部１７ａに設けた穴を嵌め合せる。これによシ、ラッ
ク軸１とホルダー１７とが回転方向に一体となり、しか
る後、ナツト１８にょシ締付けて、両タイロッド１５．
１６とラック軸１とを連結する。

而して、ステアリングホイールを回転してラック軸１を
、第３図において右側に移動すると、該ラック軸１に固
定されたホルダー１７が一体に右動して、このホルダー
１７に各端部が支持された第１のタイロツＰ１５および
第２のタイロッド１志を同様に右動させる。この際、左
右の車輪の切れ具合によシ、ラック軸１の軸心線に対す
る両タイロッド１５．１６の各軸心線のなす角度が変化
するが、両タイロツ）′１５　、１６は球面嵌合によ多
連結されているため、これによ１１両タイロッド１５．
１６の変化が許容される。そして、両タイロッド１５．
１６は、直接剛体的に連結され、しかも、両タイロツｌ
’ｌ　５　、１６の連結部分は、各タイロッド１５に作
用する伝達力の作用線上に位伝達することができ、操舵
時の応答性およびこれに伴う操縦安定性を向させること
ができる。

なお、第１のタイロツＰ１５と第２のタイロッド１６と
を、それぞれ前記実施例の形態とは逆の形態に形成して
もよいことは、もちろんである。

第５図ないし第７図には、他の実施例を示す。

この実施例は、第１のタイロツＦ′２５のラック軸１側
の端部を、１つの白基半径ｒ４からなる球形部２５ａの
みによって形成すると共に、この球形部２５ａの球面に
摺接する球面座２８ａと、第２のタイロッド２６の球形
部２６ａの球面に摺接する球面座２８ｂとを、１つの軸
受２８に形成したものである。軸受２８は１弾性の大な
る樹脂材゛からなシ、筒状の両側の開口部には、それぞ
れ内フランジが形成してあって、この内フランジ２８ｄ
。

２８ｅの内側に、前記球面座２８ａ　、２８ｂが各段け
である。また、内７ランジ２７ｅは複数に分岐している
。２９はリングプレートであシ、このリングプレート２
９は、ホルダ２７の保持部２７ｂに設けた穴２７ｃの端
部をカシメる際に剛性の、低い軸受２８が変形しないよ
うに、カシメ加工時のロール圧力を受けて、これをホル
ダー２７＠に分散させる。

前記軸受２８の一側には、互いに９０度の４角度をおい
てスリット２８Ｃが設けてあり、このスリット２８ｃに
よって、該軸受２８の剛、性を低下させて、その弾性変
形が可能な範囲を一層増大させている。また、ラック軸
１の先部の外側には、互いに反対側に位置する２つの平
面１ｅ、１ｆが形成してあり、この平面１ｅに前記ホル
ダー２７の基部２７ａを載置して、ボルト・ナツト１９
によシ該ホルダー２７をラック軸１に締付固定する。

他の構成は、前記実施例と同様である。

この第１のタイロッド２５および第２のタイロッド２６
の組付けは、両タイロッｌ’２５．２６の先端相互を当
接した状態で、第２のタイロッド２６側から軸受２８を
取〃ける。すなわち、軸受２８を、その剛性の低い内７
ランジ２８ｄ側から第２のタイロッド２６に挿入し、該
内７ランジ２８ｄが球形部２６ａに達したところで、こ
の内７ランジ２８ｄを弾性変形させて該球形部２６ａを
登シ越えさせる。球形部２６ａを登シ越えた内７ランジ
２８ｄは、第１のタイロッド２５の球形部２５ａに当接
し、これによシ２両タイロッド２５　、２６が、軸受２
８に球面運動可能に支持される＝この際、第１のタイロ
ッド２５は、予めホルダー２７の穴２７ｃを貫通させて
おく。

しかる後、ホルダー２７を軸受２８に外嵌し、リングプ
レート２９をホルダー２７の穴２７ｃに装着しつつ、皐
の端面を内７ランジ２８ｅに臨ませ、ホルダー２７の複
数に分岐した内７ランジ２７ｅをカシメる。そして、ホ
ルダー２７を、ボルト・ナツト１９によシラツク軸１に
締付固定すると、両タイーロッド２５．２６とラック軸
１とが連結される。他の作用は、前記実施例と同様であ
る。

第８図には、軸受６０の他の例を示す゛。

この軸受３０は、２つの軸受片３１．５２によって形成
したものである。すなわち、第１のタイロッド２５の球
形部２５ａに摺接する球面座６１ａ１−一方の軸受片６
１に形成し、他方の軸受片６２には、第２のタイロツ）
′２６の球形部２６ａに摺接する球面座５２ａを形成す
る。このように、軸受６０を２分割して形成することに
よシ、両タイｏツド２５．２６の組付けを容易にするこ
とができる。゛なお、図中６３は、す／グ状をなす補強
材である。　− 以上説明してきたように、この発明では、第１のタイロ
ッドのランク軸側の先端を凸状の球面に、また、第２の
タイロッドのラック軸側の先端を、前記球面に対応する
凹状の球面座に各形成して、両タイロツｌ′ヲ球面嵌合
によシ連結し、さらに、両タイロッドの連結部分を軸受
によシ球面運動可能に支持すると共に、該軸受を前記ラ
ック軸に固定するようにした。このため、互いに反対側
に延びる第１のタイロッドと第２のタイロッドとを直接
剛体的に連結することができる。したがって、従来例に
示したようなタイロッドのラック軸側の端部の曲げ加工
を無くすることができるばかシでなく−、両タイロッド
の連結部分が、操舵時各タイロッドに作用する伝達力の
作用線上に位置するため、その操作力をスムーズに左右
の車＠側に伝達することができ、操舵時の応答性および
これに伴う操縦安定性を向上させることができるという
効果が得られる。しかも、タイロッドに作用する力は、
大部外が軸方向に作用するため、これに対応してタイロ
ッドの径を小さくすることができ、経済的であるという
効果も得られる。さらに１両タイロッドを長くできるた
め、ノ々ウンド、リノ々つ／ド時のトー変化を小さくす
ることが゛できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のラックアンドピニオン式ステアリング装
置の分解斜視図、第２図は第１図の要部拡大断面図、第
３図はこの発明の一実施例を示す要部断面図、第４図は
第３図の■−■線断面図。第５図は他の実施例を示す要部断面内、第６図は第５図
のＭ　−Ｍ、線断面図、第７図は軸受の一実施例を示す
斜視図、第８図は軸受の他の実施例を示す断面図である
。１・・・ラック軸、１５．２５・・・第１のタイロッド
、１５ａ　、１５ｂ　、２５ａ・・・球形部、１６．２
６・・・第２のタイロッドｓ　　１６ａ　＋　２６ａ・
・・球形部、１６　ｂ−・・球面座、１７　＋　２７−
＊ルダ、１７ａ。２７　ａ−・・基部、１７ｂ、２７１ｂ・・・保持部、
１７ｃ。２７ｃｍ７Ｃ，，１７ｄ、１７＠、２７ｄ、２７ｅ・・
・内７う７ジ、２０，２１．２８．６０・・・軸受、２
０ａ　、２１　ａ　、２８ａ　、２８ｂ−・・球面座％
　２８０・・スリット、２９・・・りンクフレー）、６
１．５２・・・軸受片、、６１ａ、５２ａ・・・球面座
特許出願人　　日産自動車株式会社代理人　弁理士　　森　　　　　哲　　也弁理士　　内
　　藤　　嘉　　昭弁理士　　清　　水　　　　　正

Claims

【特許請求の範囲】

ステアリングホイールと連動するビニオンに噛合したラ
ックを有するラック軸の車体に固定されるハウジングよ
シ突出する一端部に、左右の車輪にそれぞれ連結する２
本のタイロッドの各端部を互いに近接させて連結したラ
ックアンドビニオン式ステアリング装置におい、て、第
１のタイロッドのラック軸側の先端を凸状の球菌に、第
２のタイロッドのラック軸側の先端を、前記球面に対応
する凹状の球面座に各形成して、両タイロッドを球面嵌
合によ）連結し、さらに１両タイロッドの連結部分を軸
受によシ球面運動可能に支持すると共に、該軸受を前記
ラック軸に固定したことを特徴、とするラックアントビ
ニオ７式ステアリング装置。