JPH0512358U - ラツクアンドピニオン式ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ピニオンギアベアリングの摩耗を減少させ、
またサスペンション系との干渉を排除し、さらにステア
リングギアボックスの取付けに関し十分な防振対策を可
能にさせる。 【構成】 ステアリングギアボックス４は、ピニオンギ
ア３４の両側に相対して配設され、夫々がピニオンギア
３４に噛合されると共に、夫々が各操向車輪１３のナッ
クル８にキングピン１２の両側で回動自在に連結される
一対のラック４５，４６を備えている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、自動車等のラックアンドピニオン式ステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

自動車等のステアリング装置のステアリングギア機構としては、従来、ウォー ムセクター式，ボールナット式，ラックアンドピニオン式等が知られている。こ れらの内ラックアンドピニオン式のステアリング装置は、比較的構造が簡単な上 に切れ味が鋭いという特徴を有しているために、ステアリングギア機構の中で主 流的存在となっている。

【０００３】 このラックアンドピニオン式ステアリング装置では、図３に示されるように、 ステアリングホイール５１に加えられた回転操舵力が、ステアリングシャフト５ ２，コネクチングシャフト５３等を介してステアリングギアボックス（ステアリ ングギア機構）５４内のピニオンギア５５に伝達される。そして、ピニオンギア ５５に伝達された回転操舵力が、ピニオンギア５５に噛合する一本のラック５６ により往復運動に変換され、ラック５６の両端に連結されたタイロッド５７，５ ７に伝達される。

【０００４】 このタイロッド５７，５７は、操向車輪６３，６３を軸支するナックル５８， ５８に固着され後方に突出したナックルアーム５９，５９に、回動自在に連結さ れている。一方、上述したステアリングギアボックス５４は、車体フレーム６０ に防振ラバーを介して固着されている。また車体フレーム６０には、サスペンシ ョンアーム６１，６１が略上下方向に揺動自在に取り付けられている。そして、 このサスペンションアーム６１，６１の先端には、上述したナックル５８，５８ がキングピン６２，６２を介して軸支されている。つまり、このようにステアリ ング装置の所謂リンク機構が構成されている。

【０００５】 このため、タイロッド５７，５７に伝達された往復運動はナックルアーム５９ ，５９に伝達され、これをキングピン６２，６２を中心に揺動させる。これによ り、操向車輪６３，６３を軸支するナックル５８，５８の方向が変更される。 従来のラックアンドピニオン式ステアリング装置では、このようにして操向車 輪６３，６３の操舵が行われている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、従来のラックアンドピニオン式ステアリング装置では、上述し たラック５６とピニオンギア５５との噛合を確実なものとするために、ラック５ ６の背面をばねで押し、ラック５６とピニオンギア５５との間に常時予圧を与え ている。このため、ピニオンギア５５を軸支する図示しないピニオンギアベアリ ングが、何時も一方向から荷重を受けるようになり、摩耗するという問題が生じ ている。

【０００７】 また、上述したステアリング装置のリンク機構は、操向車輪６３，６３の操舵 性を高めるために、夫々の構成要素に高い剛性を備えていることが必要である。 すなわち、上述したステアリングギアボックス５４，車体フレーム６０，サスペ ンションアーム６１，６１との間は、特にキングピン６２，６２を中心とするナ ックル５８，５８の回動方向に、高い剛性を備えていなければならない。このた め、所謂ステアリング系とサスペンション系とが輻輳する構造となり、これらが 相互に干渉して夫々の特性設定、特にサスペンション系の特性設定を複雑にさせ 、高性能な足回りの達成を困難にさせるという問題がある。

【０００８】 さらに、ステアリングギアボックス５４は、上述したように車体フレーム６０ に防振ラバーを介して取り付けられているが、一方、上述したように操舵性を高 めるために高い取付け剛性が要求されており、このため、取付け剛性を弱めて十 分な防振対策を施すことができないという問題がある。 本考案はこのような問題を解決するためになされたもので、ピニオンギア５５ を軸支するピニオンギアベアリングの摩耗を減少させ耐久性を向上させると共に 、サスペンション系とステアリング系とを分離させて夫々の特定設定を容易にさ せ、また、ステアリングギアボックス５４の車体への取付け剛性を低下させても 操舵性が損なわれず、その取付けに関して十分な防振対策を施すことができるラ 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する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上述の目的を達成するために、本考案によれば、ステアリングギア機構がラッ クアンドピニオンより成るラックアンドピニオン式ステアリング装置において、 前記ステアリングギア機構は、ピニオンギアの両側に相対して配設され、夫々が ピニオンギアに噛合されると共に、夫々が操向車輪のナックルにキングピンの両 側で回動自在に連結される一対のラックを備えていることを特徴とする。

【００１０】

【作用】

上述のラックアンドピニオン式ステアリング装置において、ステアリングギア 機構は、ステアリングホイールの回転駆動力を伝達するピニオンギアの両側に相 対して配設され、夫々がピニオンギアに噛合される一対、すなわち、２本のラッ クを備えており、この一対のラックが操向車輪のナックルにキングピンの両側で 、つまり、一般的にはキングピンの前後位置で、必要に応じてタイロッド等を介 装して回動自在に連結されている。

【００１１】 これは、すなわち、ピニオンギアが一対のラックにより両側から略均等に押圧 されてピニオンギアベアリングの中心に軸支されるようになり、ピニオンギアベ アリングの片寄りが防止されてその負荷を大巾に軽減させる。 また、ステアリングホイールに回転操舵力が加えられた時、ピニオンギアによ り夫々のラックが反対方向に移動し、操向車輪のナックルに対してキングピン回 りの操舵モーメントを、車体フレーム，サスペンションアーム等を介さずに直接 発生させる。

【００１２】

【実施例】 以下、本考案の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 図１は、本考案のラックアンドピニオン式ステアリング装置の具体的構成を示 す。 符号１はステアリングホイールを示し、車室内に配設されている。ステアリン グホイール１は、図示しないステアリングコラムに軸支されたステアリングシャ フト２に固着されて、これと一体に回動する。またステアリングシャフト２は、 ステアリングジョイント１５を介してコネクチングシャフト１６に連結されてい る。このステアリングジョイント１５は、２個のユニバーサルジョイントの組み 合せにより構成され、取付け角度の異なるステアリングシャフト２とコネクチン グシャフト１６とを回動自在に連結させている。

【００１３】 次に、符号１０は車体フレームを示し、ここには後に詳述するステアリングギ アボックス（ステアリングギア機構）４が、図示しないマウントラバーとブラケ ット１４，１４とを介して取り付けられている。このマウントラバーとブラケッ ト１４，１４とにより構成されるステアリングギアボックス４の取付け構造は、 上述した従来のラックアンドピニオン式ステアリング装置の取付け構造と比べて 、極めてフレキシブルに低剛性なものに形成されており、車体振動が車体フレー ム１０からステアリングギアボックス４，ステアリングシャフト５２等を介して 車室内に伝達されないように、十分かつ効果的な防振対策が施されている。

【００１４】 ステアリングギアボックス４は、図２に示されるようにギアボックスハウジン グ２１を備えており、このギアボックスハウジング２１は上部ハウジング２２と 下部ハウジング２３とから構成されている。上部ハウジング２２は略円筒形状を なし、また下部ハウジング２３は、大略２個の円筒が十字状に、すなわち図示左 右方向と紙面直交方向とに交差した形状をなして、その交差部において上部ハウ ジング２２と夫々の円筒が直交するように、液密に取り付けられている。

【００１５】 上部ハウジング２２には、円筒状のインプットシャフト２０がインプットシャ フトベアリング２４，２５を介して軸支されている。このインプットシャフト２ ０の上端部は上部ハウジング２２から突出し、上述したコネクチングシャフト１ ６と一体に接続されている。インプットシャフト２０と上部ハウジング２２の上 端部との間は、シール２６により液封されている。

【００１６】 また、上部ハウジング２２の中のインプットシャフト２０の回りには、図示し ないパワーステアリングシステムの制御弁機構が配設されている。そして符号２ ８，２９は、この制御弁機構を図示しないパワーステアリングシステムの油圧ラ インに接続するための接続口を示す。 そして、インプットシャフト２０の内部にはトーションバー２７が嵌挿され、 インプットシャフト２０と一体に回動する。トーションバー２７は、その一部が インプットシャフト２０の下端より突出している。

【００１７】 次に、符号３０はピニオンギアシャフトを示し、その上端部はピニオンギアリ ング３１を介して上部ハウジング２２に軸支され、また下端部は、ピニオンギア ベアリング３２を介して下部ハウジング２３に軸支されている。そして、上述し たトーションバー２７の突出端とピニオンギアシャフト３０とはスプライン結合 され、一体に回動する。つまり、インプットシャフト２０に入力された回転駆動 力は、トーションバー２７を介してピニオンギアシャフト３０に伝達される。ま た、上部ハウジング２２の下端部は、ピニオンギアベアリング３１の直下に配設 されたシール３３がピニオンギアシャフト３０と下部ハウジング２３との間をシ ールすることにより、液封されている。そしてピニオンギアシャフト３０の下部 外周面には、ピニオンギア３４が形成されている。

【００１８】 次に、ピニオンギア３４の両側には一対のラック３５，３６が相対して配設さ れ、夫々がピニオンギア３４に噛合されると共に、紙面と直交方向に延びた下部 ハウジング２３の円筒部を夫々嵌挿している。 一方、下部ハウジング２３の図示左右方向に延びた円筒部には、ラック３５， ３６を夫々左右両側から把持するように、ガイド３７，３８、押圧ばね３９，４ ０、プラグ４１，４２がこの順で夫々配設されている。つまり、ラック３５，３ ６はガイド３７，３８により、その軸方向に摺動自在に案内されており、またガ イド３７，３８はプラグ４１，４２により、押圧ばね３９，４０を介してラック ３５，３６側に常時付勢されている。すなわち、本ラックアンドピニオン式ステ アリング装置では、このようにピニオンギア３４、つまり、ピニオンギアシャフ ト３０がラック３５，３６により左右両側から常時略均等のばね力で押圧され、 ピニオンギアベアリング３１，３２の中心に軸支される構造となっているために 、ピニオンギアベアリング３１，３２の片寄りが防止され、その負荷が大巾に軽 減されることになる。これにより、ピニオンギアベアリング３１，３２の摩耗が 効果的に減少され、耐久性が向上されている。

【００１９】 さらに、上述したラック３５，３６の夫々の両端は、下部ハウジング２３から 突出し、夫々タイロッド４５，４５と４６，４６とが夫々ボールジョイント結合 され、連結されている。また、ラック３５，３６を嵌挿する下部ハウジング２３ の中には、図示しないパワーステアリングシステムの油圧シリンダ等が配設され ている。

【００２０】 次に図１に戻り、上述した車体フレーム６０の左右両側には、サスペンション アーム１１，１１が略上下方向に揺動自在に取り付けられている。そして、この サスペンションアーム１１，１１の先端には、操向車輪１３，１３を図示しない ハブを介して軸支するナックル８，８が、キングピン１２，１２によって夫々軸 支されている。また各ナックル１１からは、短かいナックルアーム４３，４４が キングピン１２の両側に、つまり、前後方向に夫々延出し固着されている。

【００２１】 そして、このナックルアーム４３，４３と上述したタイロッド４５，４５とが 夫々ボールジョイント結合され、またナックルアーム４４，４４と上述したタイ ロッド４６，４６とが夫々ボールジョイント結合されて連結されている。ここで 、ナックルアーム４３，４４とタイロッド４５，４６とのボールジョイト結合部 間の巾は、ラック３５，３６の間の巾と極力同一巾に設定されていることが望ま しい。

【００２２】 本ラックアンドピニオン式ステアリング装置の構成は、以上の通りである。 次に、本ラックアンドピニオン式ステアリング装置の作動について説明する。 先ず、運転者がステアリングホイール１を回転させると、この回転駆動力がス テアリングシャフト２，ステアリングジョイント１５，コネクチングシャフト１ ６，ステアリングギアボックス４内のインプットシャフト２３，トーションバー ２７を介してピニオンギアシャフト３０に伝達される。

【００２３】 そしてピニオンギアシャフト３０が回転駆動されると、ラック３５，３６が相 互に反対方向に移動し、直線運動する。 このラック３５，３６の相対する直線運動は、タイロッド４５，４５と４６， ４６とを介して夫々左右のナックルアーム４３，４３と４４，４４とに伝達され る。ここでナックルアーム４３と４４とは、上述したようにキングピン１２の両 側に、前後方向に夫々延出して固着されている。このためタイロッド４５と４６ とは協働して、キングピン１２の回りにナックル８を回転させる回転モーメント を発生させる。

【００２４】 これにより、左右の操向車輪１３，１３が同一方向へ変向し、その操舵が行わ れる。 このように本ラックアンドピニオン式ステアリング装置では、操向車輪１３， １３に対してキングピン１２，１２回りの操舵モーメントを、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と異なり車体フレーム１０，サスペンショ ンアーム１１，１１等を介さずに直接発生させている。このため、サスペンショ ン系とステアリング系とを分離させ、相互の干渉を排除することができるように なる。これにより、夫々の系の特性設定が単純になり、特に、サスペンション系 に関しては高性能な足回りの達成を容易にさせる。

【００２５】 また、ステアリングギアボックス４の車体への取付け剛性を低下させても操向 車輪１３，１３の操舵性が損なわれなくなるので、上述したように車体フレーム １０への取付け部分に十分な防振対策を実施することができるようになる。 なお、本考案のラックアンドピニオン式ステアリング装置は、上述した一実施 例に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

【００２６】 例えば、上述したステアリングギアボックス４において、パワーステアリング システムの制御弁機構，油圧シリンダ等は必ずしも配設される必要はなく、また ラックアンドピニオンに係る具体的な構成も適宜変更することができる。 また、ラック３５，３６とナックル８，８との連結方法にも種々の形態が考え られる。

【００２７】

【考案の効果】

以上詳細に説明したように、本考案の車両用ラックアンドピニオン式ステアリ ング装置において、ステアリングギア機構は、ピニオンギアの両側に相対して配 設され、夫々がピニオンギアに噛合されると共に、夫々が操向車輪のナックルに キングピンの両側で回動自在に連結される一対のラックを備えている。

【００２８】 これは、すなわち、ピニオンギアが一対のラックにより両側から略均等に押圧 されてピニオンギアベアリングの中心に軸支されるようになり、ピニオンギアベ アリングの片寄りが防止されてその負荷が大巾に軽減される。このため、ピニオ ンギアベアリングの摩耗が効果的に減少され、耐久性の向上を図ることができる 。

【００２９】 また、操向車輪に対してキングピン回りの操舵モーメントを、車体フレーム， サスペンションアーム等を介さずに直接発生させるので、サスペンション系とス テアリング系とを分離させ、相互の干渉を効果的に排除することができるように なる。これは、すなわち、夫々の系の特性設定を単純化させ、特に、サスペンシ ョン系に関しては高性能な足回りの達成を容易にさせる。

【００３０】 さらに、上述のように操向車輪に対してキングピン回りの操舵モーメントを直 接発生させるので、操向車輪の操舵性が損なうことなくステアリングギアボック スの車体への取付け剛性を低下させ、ステアリングギアボックスの車体フレーム への取付け部分に十分な防振対策を実施することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案に係る車両用ラックアンドピニオン式
ステアリング装置の具体的構成を示す簡略システム図で
ある。

【図２】 図１中のステアリングギアボックス４の要部
の構成を示す側面断面図である。

【図３】 従来の車両用ラックアンドピニオン式ステア
リング装置の構成を示す簡略システム図である。

【符号の説明】 １ ステアリングホイール ２ ステアリングシャフト ４ ステアリングギアボックス（ステアリンギア機構） ８ ナックル １０ 車体フレーム １１ サスペンションアーム １２ キングピン １３ 操向車輪 １６ コネクチングシャフト ２０ インプットシャフト ２１ ギアボックスハウジング ２７ トーションバー ３０ ピニオンギアシャフト ３１，３２ ピニオンギアベアリング ３４ ピニオンギア ３５，３６ ラック ４３，４４ ナックルアーム ４５，４６ タイロッド

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリングギア機構がラックアンドピ
   ニオンより成るラックアンドピニオン式ステアリング装
   置において、前記ステアリングギア機構は、ピニオンギ
   アの両側に相対して配設され、夫々がピニオンギアに噛
   合されると共に、夫々が操向車輪のナックルにキングピ
   ンの両側で回動自在に連結される一対のラックを備えて
   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。