JPS6268177A - パワ−アシスト式ラツク・ピニオン型ステアリング装置 - Google Patents

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】 本発明は特許請求の範囲第１項の前文部分に記載したよ
うな、乗り物用パワーアシスト　５式ラック・ピニオン
型ステアリング装置（ａｐｏｗｅｒ−ａｓｓｉｓｔｅｄ
　ｒａｃｋ　ａｎｄ　　ｐｉｎｉｏｎ　ｓｔｅｅｒｉｎ
ｇｇｅａｒ　ｆｏｒ　ａ　ｖｅｈｉｃｌｅ）に関する。

このようなステアリング装置自体は公知である（例えば
米国特許第４，４１５，０５４号）。

本発明以前、種々のラック・ピニオン型ステアリング装
置が操向力を減らし、運転者へ与える感覚を改良すべく
パワーアシスト用電動機を組込んでいる。このような従
来の提案の１つの例が前記米国特許第４，４１５，０５
４号の主題をなす。従来の設計では、良好なパワーアシ
スト作用を与えているが、一般に複雑でかさばった構造
となり、組立て、修理が困難である。さらに、従来の設
計は、多くの乗り物、特にステアリング装置を前部区画
カウリングその他の支持構造体に「ハイマウント」する
ことを要求するコンパクトな前輪駆動車において利用さ
れるような中央動力取出装置を備えていない。

本発明は前記欠陥を持たないパワーアシスト式ラック・
ピニオン型ステアリング装置を提供することに係る。

この目的のために、本発明によるパワーアシスト式ラッ
ク・ピニオン型ステアリング装置は特許請求の範囲第１
項の特徴記載部分に記載されている特徴によって特徴付
けられる。

本発明によれば、ステアリング装置ハウジングの一端に
同心に配置され、別個のボールナットを駆動し、これか
らアクチュエータ・スクリュー・ラック組立体を駆動し
て電気パワーアシスト式に乗り物の操向を行なうことの
できる電動機を有する新規で改良された薄型のラック・
ピニオン型ステアリング装置を得ることができる。

従来の設計と異なり１本発明では、パワーアシストのた
めにアクチュエータ′・スクリュー・ラック組立体の一
端に駆動連結できる別体のほぼ普通のボールナットを利
用することができる。これらの構成要素には手が届きや
すく、ステアリング装置そのものを分解したり、ステア
リング装置をほとんど取り壊して再組立てしたりする必
要なしに容易に修理、部品交換を行なうことができる。

アクチュエータ・スクリュー・ラック組立体のヌクリュ
ーは、電動機の内部に移動して構造を短くし、また、広
い範囲にわたってのすえ付けを可能とすべくコンパクト
で適応性の大きなものとすることが好ましい。

本発明によるパワーアシスト式ラック・ピニオン型ステ
アリング装置の好ましい実施例では、電動機はステアリ
ング装置のアクチュエータ・スクリュー・ラック組立体
の一端に同心に装着され、この電動機の選択的に逆転す
る出力が平歯車装置を介して別体のボールナットを回転
駆動する。スクリュー・ラック組立体の一部をなす普通
のボールナット・スクリューはボールナットを貫いて延
びており、ボールナットの動力による回転に応答して直
線駆動される。このボールナット・スクリューは、電動
機の内部からラック・ハウジング内に入れ子になってお
り、スクリュー・ラック組立体の他の部分をなす細長い
ラックの一端に駆動連結される。ラックの歯付き部分が
ピニオン歯車とかみ合っており、このピニオン歯車は乗
り物操縦者の制御の下に普通の舵取ハンドルによってス
テアリング軸およびピニオン軸を介して回転駆動される
。制御システムは乗り物操縦者の制御の下に機械的な操
向入力の方向、トルク負荷に応答して電動機の回転方向
および出力を制御し、パワーアシスト式の操向作用を行
なう、この設計の場合。

短縮された低いプロフィールが与えられ、好ましくは中
央取出部を備え、適応範囲が広くなり１乗り物の操向車
輪に連結した普通のタイロッドを介しての電気駆動によ
るパワーアシスト入力を改善することができる。

本発咀によるパワーアシスト式ラック・ピニオン型ステ
アリング装置を従来の電気動力ステアリング装置から区
別する格別の特徴が２つある。その１つは、中空軸の電
動機がラック・ピニオン・ハウジング内に同心に装着し
であるということである。第２の特徴は、ぼぼ半分の長
さにアクチュエータ・ボールネジが設けてあり、残りの
半分にラック歯が設けである複合アクチュエータ・スク
リュー・ラック組立体となるように標準のラックが設計
しであるということである。アクチュエータ・スクリュ
ーは電動機の中空出力軸を貫いて移動し、可逆駆動モー
タとして設計された電動機そのものがハウジング内に軸
線方向に固定されたボールナットとかみ合っている。

中空出力軸が回転すると、ボールナットは急回転運動を
行ないながら駆動され、連動するボール列によって、半
径方向に固定されたアクチュエータ・ラックを電動機の
回転方向に依存して左か右に押す。

従来の電気動力ステアリング装置を越えたこの設計の重
要な利点は装置の占める体積の再分配にある。多くの場
合、同心端・モータ設計により、従来設計の軸線方向直
交モータその他のモータを乗り物に組込むことのないす
え付は場所における電気動力ステアリング装置のすえ付
けを可能とする。

以下、添付図面を参照しながら本発明を説明する。

図面を参照して、第１図に示すラック・ピニオン型ステ
アリング装置１０はタイロッド組立体１４とステアリン
グ・アーム１６によって一対の操向車輪１２に連結しで
ある。ステアリング装！１１１０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。ステアリング軸
組立体１８は、普通の舵取ハンドル（図示せず）を介し
て乗り物操縦者によって回転させられるようになってい
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、ピニ
オン歯車の歯は、スクリュー・ラック組立体２７の一部
をなす細長いラック２６の歯２４とかみ合っている。ス
クリュー・ラック組立体２７は管状のステアリング装置
ハウジング２８内で直線摺動できるように装着してあり
、このハウジング２８はアルミニウムのような軽量金属
で作っであると好ましい。

この配置では、ステアリング軸組立体１８を介して乗り
物操縦者によってピニオン歯車２２が回転すると、ステ
アリング入力の方向に従ってラック２６を左または右に
側方摺動させ、パワーアシストの有無にかかわらず操向
車輪１２を機械的に舵取りすることになる。

ステアリング装置ハウジング２８にはほぼ直線状の内側
開口が形成してあり、その側壁面がラック・ガイド組立
体３０のための軌道２９を形成している。ラック・ガイ
ド組立体３０は軌道内で低摩擦作動する摺動自在の中央
動力取出キャリッジとなる。ラック・ガイド組立体３０
は、ボルト部材３１と共に、ラック２６からの中央動力
取出連結部を形成し、タイロッド１４の内端に連結しで
ある。第２図に示すように、ボルト部材３１はボルト支
持プレート３２を貫いて突出し、また、ラック・ガイド
組立体３０のボデー３３に設けた円筒形の開口内に装着
した円筒形の鋼製ブシュを貫いて突出し、ラック２６と
ねじ結合する。エラストマー材料の細長いベローズ状の
ブーツ３４が、ステアリング装置ハウジング２８上をピ
ニオン歯車２２に隣接した端クランプ３６からハウジン
グの拡大端のところの端クランプ３８まで延びている。

このブーツ３４と、ハウジング２８の左端に装着した端
カバー３９とによって、内部構成要素が密封され、外部
環境から保護されている。

操縦者入力トルクが充分高い場合、入力の量に従ってト
ーション・バー２０が撓むことになる。トルクセンサが
撓み量をピックアップし、後述するように電気パワーア
シスト式　・ステアリング動作を開始させる。

ハウジング２８は１図示実施例では、左側ブラケット４
１と右側にあるねじ式ファスナ４２とによって乗り物の
カウル４０その他の支持構造にハイマウント位置におい
て取り付けられる。ラック２６の右端は細長いスクリュ
ー４３の端に螺合あるいは他の方法で連結され、このス
クリュー４３はスクリュー・ラック組立体２７の他の部
分となる。スクリュー４３はハウジングを貫いて軸線方
向に延び、また、ボールナット４４を貫いて延びている
。

ボールナット４４は内側玉軸受組立体４６によってハウ
ジングの大径端部４５内に回転自在に装着しである。ボ
ールナット４４およびスクリュー４３は普通のボール列
４７によって駆動連結してあり、回転入力運動を直線出
力運動に交換する組立体を構成している。

ねじ式ファスナ５０によってステアリング装置ハウジン
グ２８の大径端部４５に取り付けたコネクタ・ハウジン
グ４８が玉軸受組立体５２を支持しており、この玉軸受
組立体５２はその外端のところでボールナット４４を支
持している。ボールナット４４の外周には外部平歯車５
４が取り付けてあり、この平歯車は軸５７に装着した小
径平歯車５６とかみ合っている。軸５７はステアリング
装置ハウジング２８の大径端部４５とコネクタ・ハウジ
ング４８にある軸受によって支持されている。

平歯車５６は、コネクタ・ハウジング４８内に装着した
かみ合い平歯車６２．６４を包含する平歯車セット６０
を介して軸５７によって駆動される。　　　− 電動機６６が図示のファスナ５０のようなねじ式ファス
ナによってコネクタ・ハウジング４８の反対端に取り付
けである。この電動機６６は可逆モータであり、その出
力および方向は第１図に概略的に示した制御装置７０に
よって制御される。電動機６６は回転自在の中空出力軸
７２を有し、この出力軸はコネクタ・ハウジング４８内
に延びており、スクリュー・ラック組立体２７のスクリ
ュー４３の端がボールナツト４４の適切な回転に応答し
て右に直線状に動かされたときにこの端を入れ子式に受
は入れる。

この配置はパワーアシスト式ラック・ピニオン型ステア
リング装置の全長を短縮し、より広い範囲の用途に適応
できるようにする６出力軸７２は平歯車６４で終ってお
り、電動機６６は、平歯車の直径および歯数を適切に選
択することによって任意選定したトルクで平歯車機構を
介してボールナツト４４、スクリュー４３およびそこに
取り付けたラック２６を駆動することができる。制御装
置７０はトルクセンサ７４を包含し、このトルクセンサ
はトーション・バーがステアリング入力で撓んだときに
トーション・バー２０からの舵取方向および力に応答す
る。これは電子制御装置７６に入力を与え、方向および
出力の両方に関して電動機を適当に付勢する。

舵取ハンドルへ手動操向入力を与えるのを止めて機械的
な舵取力を乗り物操縦者が加えなくなると、ｌ−−ジョ
ン・バーばもはや撓まず、ステアリング・リンク機構の
幾何学形状が操向車輪を直進状態に戻すことになる。

以上に説明したパワーアシスト式ラック・ピニオン型ス
テアリング装置は実際に中央動力取出能力を有すると共
に小型モータおよび入れ子式スクリューによる材料、ス
ペースおよび重量の低減が可能な効果的で新規な電気動
力ステアリングを実際に提供する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好ましい実施例を表すパワーアシスト
式ラック・ピニオン型ステアリング装置の前部を示す概
略正面図である。 第２図は第１図に示すパワーアシスト式ラック・ピニオ
ン型ステアリング装置の部分断面拡大図である。 主要図第２図 ［主要部分の符号の説明コ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、乗り物の操向車輪を操るためのパ ワーアシスト式ラック・ピニオン型ステアリング装置で
   あって、ステアリング装置ラック（２６）がハウジング
   （２８）内で直線運動できるように配置してあり、ピニ
   オン歯車（２２）がこのラック（２６）とかみ合ってお
   り、乗り物操縦者の加える操向力入力に応答して回転し
   てラック（２６）の直線運動を生じさせることができ、
   コネクタ手段（３０、３１）がラック（２６）を乗り物
   の操向車輪（１２）に作動連結していてラック（２６）
   の直線運動に応答してこれら操向車輪を動かすようにな
   っており、ボールナット（４４）が電動機（６６）によ
   って回転駆動されてパワーアシスト操向動作を行なうべ
   く乗り物操縦者がピニオン歯車（２２）に加える所定の
   機械的な操向力入力に応答してスクリュー（４３）およ
   びラック（２６）の直線運動を生じさせ、直線運動可能
   なスクリュー（４３）がラック（２６）の一端に作動状
   態で取り付けてあり、かつボールナット（４４）を貫い
   て延びており、ボールナット（４４）の回転がスクリュ
   ー（４３）の直線運動を生じさせるパワーアシスト式ラ
   ック・ピニオン型ステアリング装置において、電動機（
   ６６）がハウジング（２８）の一端に装着してあり、こ
   の電動機に中空の出力軸（７２）が形成してあり、この
   出力軸内にスクリュー（４３）が入れ子式に収容可能で
   あり、ボールナット（４４）がハウジング（２８）の前
   記一端に隣接して回転自在に装着してあり、歯車手段（
   ５６、６２）が電動機（６６）の中空出力軸（７２）に
   よって駆動されるように作動連結してありかつボールナ
   ット（４４）に作動連結してあってこのボールナットの
   回転駆動をなすことを特徴とするパワーアシスト式ラッ
   ク・ピニオン型ステアリング装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載のパワー アシスト式ラック・ピニオン型ステアリング装置におい
   て、前記ボールナット（４４）が前記ハウジング（２８
   ）の前記一端および前記電動機（６６）に隣接して回転
   自在に装着してあり、前記コネクタ手段（３０、３１）
   が前記ラック（２６）の中央部に取り付けてあることを
   特徴とするパワーアシスト式ラック・ピニオン型ステア
   リング装置。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項 記載のパワーアシスト式ラック・ピニオン型ステアリン
   グ装置において、前記舵取りラック（２６）が細長い操
   向ラックであり、前記ピニオン歯車（２２）が操向力入
   力によって回転駆動されて前記ラック（２６）の直線運
   動を機械的に生じさせるようになっており、前記ボール
   ナット（４４）が前記ハウジング（２８）の前記一端に
   軸受手段（４６）によって回転自在に装着してあり、前
   記直線運動可能なスクリュー（４３）が前記ラック（２
   ６）の一端に作動可能に取り付けてあり、前記歯車手段
   （５６、６２）が前記中空出力軸（７２）を前記ボール
   ナット（４４）に作動連結して乗り物操縦者の加える所
   定の機械的な力の入力に応答して前記ボールナット（４
   ４）を回転させる歯車列手段を包含していることを特徴
   とするパワーアシスト式ラック・ピニオン型ステアリン
   グ装置。 ４、特許請求の範囲第１項から第３項ま でのいずれか１つの項に記載のパワーアシスト式ラック
   ・ピニオン型ステアリング装置において、前記電動機（
   ６６）が前記ハウジング（２８）の一端に取り付けてあ
   り、前記電動機（６６）の前記中空出力軸（７２）が細
   長い管状の出力軸であり、前記スクリュー（４３）の端
   部を入れ子式に収容しており、前記歯車手段（５６、６
   ２）が前記ボールナット（４４）に駆動連結してあって
   該ボールナット（４４）を回転させ、前記スクリュー（
   ４３）および前記ラック（２６）の直線運動を行なわせ
   ることを特徴とするパワーアシスト式ラック・ピニオン
   型ステアリング装置。