JPH0748439Y2 - ラックピニオン式ステアリング装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案はラックピニオン式ステアリング装置に関し、特
に、操向反力の大きな車両のステアリング装置として適
したものである。

（従来の技術） 第６図、第７図は従来例を示すラックピニオン式の油圧
パワーステアリング装置であって、操向操作用ハンドル
に連動連結されるヘリカルピニオン101と、このピニオ
ン101に噛合するヘリカルラック102が形成されたラック
バー103と、そのピニオン101とラック102とを覆うラッ
クハウジング104と、このラックハウジング104に一体化
されると共にラックバー103に外嵌されるシリンダチュ
ーブ105とを備えている。

そのラックバー103の両端には球継手106、タイロッド10
7、ナックルアーム等を介して図外操向輪が連動連結さ
れ、ピニオン101の回転によるラックバー103のラック軸
線方向への移動により操向輪が操向される。

また、ラックバー103とシリンダチューブ105との内外周
間に、一対のシール部材108,109により油密状とされた
油室110が形成されている。

そして、ラックバー103の外周にはピストン111が設けら
れ、このピストン111によって仕切られた油室110の長手
方向一方側と他方側のそれぞれに、配管112,112を介し
て圧油が操向方向に応じて供給されることにより、ラッ
クバー103に操向操作の補助力が作用される。

そして、ラックバー103は前記軸方向一方側のブッシュ1
13を介してシリンダチューブ105の内周面に支持される
と共に、ラックハウジング104に内蔵されたサポートヨ
ーク114を介してラックハウジング104に支持されてい
る。すなわち、ラックバー103はブッシュ113とサポート
ヨーク114とを介して２点支持されている（なお、ラッ
クバー103はシール部材108,109やピストン111外周のシ
ール部材116を介してシリンダチューブ105の内周面に接
するが、シール部材は容易に変形するため支持点となる
ものではない）。

そのサポートヨーク114は、ラックハウジング104に螺合
されるプラグ115の螺み込み方向への進退により、ラッ
ク102とピニオン101との噛合調節方向（第６図中左右方
向）に位置変更自在とされている。これにより、サポー
トヨーク114を介してラックバー103をラック102とピニ
オン101との噛合調節方向に位置変更させることで、円
滑な噛合状態が得られるものとされている。

また、サポートヨーク114は圧縮バネ117により付勢され
てラックバー103に接することで、歯切の製作誤差等に
よるラックバー103の前記噛合調節方向への移動を許容
し、円滑な噛合状態を得るものとされている。

（考案が解決しようとする課題） 上記構成のステアリング装置を大型車両に用いるような
場合や、車両レイアウトの関係からラックバー103とタ
イロッド107との傾斜が大きくなるような場合には、操
向輪からラックバー103に作用する操向反力が大きくな
ることから、ラックバー103の変形の低減や強度向上の
ために対策が必要となる。

これに対処するため、ラックバー103の径を大きくした
り、あるいは、ラックバー103を前記ブッシュ113だけで
なく、複数のブッシュを介してシリンダチューブ105の
内周面に支持させて支持点を増加させること等が考えら
れる。

しかし、ラックバー103の径を大きくすると、ラック102
とピニオン101との軸間距離の増加やピニオン101の歯部
の有効長の増大等により、装置全体が不必要に大型化し
てしまうという問題がある。

また、ラックバー103をシリンダチューブ105の内周面に
複数位置で支持させると、ラックバー103が噛合調節方
向に移動不能となり、サポートヨーク114を介するラッ
ク102とピニオン101との噛合調節ができなくなるという
問題がある。

（課題を解決するための手段） 本考案は、上記従来技術の問題を解決することができる
と共に、構造の簡単を図ることのできるラックピニオン
式ステアリング装置を提供することを目的とする。

本考案の特徴とするところは、操向操作入力の伝達用ピ
ニオンと、このピニオンと噛合するラックが形成された
ラックバーと、操向輪に連動連結されるステアリングロ
ッドとを備え、前記ステアリングロッドが筒状とされ、
このステアリングロッドに、前記ラックバーが挿入状と
されると共に前記ラックを露出させる切欠が形成され、
ステアリングロッドの両端内周に形成された雌ねじ部
に、ステアリングロッドに対しラックバーがラックの軸
線方向に相対移動するのを規制するストッパーが螺合さ
れる点にある。

さらに、ステアリングロッドの両端内周に形成された雌
ねじ部に、ステアリングロッドに操向輪を連結するため
の継手が螺合されるのが好ましい。

（作用） 本考案の構成によれば、ステアリングロッドとラックバ
ーの操向反力による変形の低減や強度向上は、ステアリ
ングロッドの径を増大させたり、ステアリングロッドの
支持箇所の増加等により行うことができるので、ラック
バーの径を増大させる必要はない。

また、ステアリングロッドが支持箇所の増加等によりピ
ニオンに対するラックの噛合調節方向に位置変更不能で
あっても、ラックバーがステアリングロッドに対し噛合
調節方向に位置変更されることで、ラックとピニオンと
の噛合調節が可能となる。

そして、ステアリングの両端内周に形成された雌ねじ部
に、ステアリングロッドに対しラックバーがラック軸線
方向へ相対移動するのを規制するストッパーが螺合され
ることにより、ピニオンからの操向操作入力の伝達によ
ってラックバーとステアリングロッドとは操向輪を操向
するよう同行移動する。

そのストッパーは、ステアリングロッドの両端内周の雌
ねじ部に螺合されるものであるため、ストッパーの取付
けのためにステアリングロッドが筒状とされたことを利
用でき、ストッパーの取付け構造が簡単化される。

さらに、そのステアリングロッドの両端内周の雌ねじ部
に、ステアリングロッドに操向輪を連結するための継手
が螺合されることにより、継手の取付け構造も簡単化さ
れる。

（実施例） 以下、図面を参照して本考案の実施例を説明する。

第１図乃至第４図は、自動車のラックピニオン式油圧パ
ワーステアリング装置を示し、図外ハンドルに入力軸１
を介して連結されるヘリカルピニオン２と、このピニオ
ン２に噛合するヘリカルラック３が形成されたラックバ
ー４とを備えている。

上記入力軸１とピニオン２とは、ラックハウジング６内
で回転自在に支持され、トーションバー７を介して連結
されている（なお、第１図ではラックハウジング６の左
方と右方とは左右対称な構造であるため、右方の一部は
図示省略する）。

そのラックハウジング６の車両幅方向両側にはそれぞれ
フランジ８が形成され、このフランジ８を介して円筒形
のシリンダチューブ９がボルト10により連結されて一体
化されている。そのシリンダチューブ９は図外車体に固
定されている。

そのラックハウジング６と各シリンダチューブ９に、円
筒形のステアリングロッド11が挿入状とされ、このステ
アリングロッド11に前記ラックバー４が挿入状とされて
いる。

そのステアリングロッド11の車両幅方向略中央には、前
記ラック３がステアリングロッド11の外部に露出するよ
うに切欠５が設けられ、これにより露出したラック３が
ピニオン２と噛合するものとされている。

そして、ラックバー４とステアリングロッド11とはラッ
ク軸線方向に同行移動するように連結されると共に、ス
テアリングロッド11の各端には球継手12を介して図外操
向輪が連動連結される。これにより、ピニオン２の回転
によってラックバー４とステアリングロッド11とがラッ
ク軸線方向に同行移動し、操向輪の操向がなされる。

また、前記シリンダチューブ９の車両幅方向外端側には
それぞれブッシュ13が取付けられると共に、そのブッシ
ュ13にステアリングロッド11がシール部材14,15を介し
ラック軸線方向に摺動自在に挿入されている。

さらに、ステアリングロッド11の外周には、ラックハウ
ジング６の両側方でそれぞれピストン16が設けられ、各
ピストン16はシリンダチューブ９に対しシール部材17を
介してラック軸線方向に摺動自在とされている。

これにより、ステアリングロッド11とシリンダチューブ
９との内外周間に、ブッシュ13とピストン16とにより閉
塞された一対の油室18が形成されている。

この一対の油室18の操向方向に応じた一方に圧油が供給
されることで、ピストン16を介してステアリングロッド
11に操向操作の補助力が作用される。

また、ピニオン２とラック３との噛合調節のため、ラッ
クバー４はピニオン２に対し、第２図中左右方向に位置
変更調節可能とされている。

すなわち、ラックバー４の軸方向両端の外周にはそれぞ
れ周溝19が形成され、この周溝19に弾性体であるＯリン
グ20が嵌め込まれ、このＯリング20を介してリング体21
が外嵌されている。また、そのリング体21の外周に形成
された周溝22に弾性体であるＯリング23が嵌め込まれ、
このＯリング23を介してリング体21がステアリングロッ
ド11に挿入されている。

これにより、ラックバー４はステアリングロッド11にＯ
リング20,23を介して支持され、そのＯリング20,23の弾
性変形により、ピニオン２とラック３との前記噛合調節
方向に位置変更可能とされている。

また、ラックバー４とステアリングロッド11とは、ラッ
ク軸線中心に相対回転可能とされている。すなわち、ラ
ックバー４は前記Ｏリング20,23とリング体21とを介
し、ステアリングロッド11に対しラック軸線中心に相対
摺動自在とされている。

これにより、操向反力に基づきステアリングロッド11を
ラック軸線中心に回転させようとする力が、ラックバー
４に伝達されるのが防止される。よって、ピニオン２と
ラック３とがヘリカルであって、その噛合部分において
ラックバー４をラック軸線中心に回転させようとする力
を生じつつ噛合するものである場合に、大きな操向反力
が作用しても、ピニオン２とラック３との円滑な噛合状
態を維持することができる。

そして、前記ラックハウジング６にはラックバー４の支
持部材としてサポートヨーク24が取付けられている。こ
のサポートヨーク24は外周が円柱面であって、一端側が
ラックバー４の外周面に接し、他端側がプラグ25に挿入
されている。そのプラグ25は、外周の雄ねじを介してラ
ックハウジング６に螺合されると共に、ロックナット26
により固定されている。また、サポートヨーク24とプラ
グ25とに係合する圧縮バネ27がサポートヨーク24に内蔵
され、サポートヨーク24をラックバー４との当接方向に
付勢している。

そして、プラグ25のラックハウジング６への螺じ込み方
向への進退により、サポートヨーク24はピニオン２とラ
ック３との前記噛合調節方向に位置変更調節可能とされ
ている。

このサポートヨーク24の位置変更調節によりラックバー
４が噛合調節方向に位置変更し、ピニオン２とラック３
との噛合調節がなされて円滑な噛合状態が得られる。

また、圧縮バネ27を介してサポートヨーク24はラックバ
ー４との当接方向に付勢されているので、歯切の製作誤
差等によるラックバー４の噛合調節方向への移動を許容
し、円滑な噛合状態を得るものとされている。

上記サポートヨーク24はステアリングロッド11を貫通す
ることになるため、ステアリングロッド11にはそのため
の貫通孔28が形成されている。この貫通孔28は、ステア
リングロッド11がラック軸線方向に移動する際にサポー
トヨーク24と干渉しないように、ラック軸線方向に長寸
の長孔とされている。

そして、貫通孔28の短径は、サポートヨーク24の外周径
と略等しくされている。これにより、ステアリングロッ
ド11がピニオン２に対しラック軸線中心に回転するの
が、サポートヨーク24の外周が貫通孔28の内周に係合す
ることで規制されている。

このように、ステアリングロッド11がピニオン２に対し
ラック軸線中心に回転するのが規制されることにより、
ステアリングロッド11がピニオン２と干渉するのが防止
される。

なお、貫通孔28の内周に支持部材としてプラグ25の外周
を係合させる構造として、ステアリングロッド11がピニ
オン２に対しラック軸線中心に回転するのを規制するよ
うにしてもよい。

ラックバー４とステアリングロッド11とは、前述のよう
にラック軸線方向に同行移動するよう連結されている。
そのため、ステアリングロッド11に対しラックバー４が
ラック軸線方向に相対移動するのを規制するストッパー
が設けられている。本実施例では、ステアリングロッド
11の両端の前記球継手12がそのストッパーを兼用してい
る。

すなわち、球継手12は、ボール保持筒29と、このボール
保持筒29内に回転自在に保持されるボール30と、このボ
ール30をシート33を介し支持するブロック31と、これら
ボール30やブロック31のボール保持筒29からの外れ止め
のためにボール保持筒29に螺合されるキャップ32と、こ
のキャップ32に内蔵されてブロック31をボール30に押付
付勢する圧縮バネ34を備えている。また、ボール30には
連結軸35が連結固定されている。

そして、各球継手12は、ステアリングロッド11の両端内
周に形成された雌ねじ部37に、前記ボール保持筒29の外
周に形成された雄ねじ部36を介して螺合されている。こ
の球継手12が、ラックバー４の各端面にそれぞれ当接す
るものとされている。

これにより、ラックバー４のステアリングロッド11に対
するラック軸線方向への相対移動が、ストッパー兼用の
球継手12により規制され、ラックバー４とステアリング
ロッド11とはラック軸線方向、すなわち操向輪を操向さ
せる方向に同行移動するものとされている。

また、ラックバー４のステアリングロッド11に対するラ
ック軸線方向への相対移動が規制されることにより、ハ
ンドルが操向操作の際にがたつくのを防止できる。

このように、上記ストッパー兼用の球継手12の取付け
が、ステアリングロッド11が筒状とされたことを利用し
て、ステアリングロッド11の両端内周に形成された雌ね
じ部37への螺合により行われることで、構造の簡単化が
図られている。

なお、前記リング体21は、球継手12とステアリングロッ
ド11の内周段部39に挟まれることにより、ラックバー４
に対するラック軸線方向への相対移動が規制されてい
る。

また、前記各ボール保持筒29の雄ねじ部36には、ステア
リングロッド11の端面に接するロックナット38が螺合さ
れ、ボール保持筒29の緩み止めがなされている。そのロ
ックナット38には、径外方に突出するオーバーストロー
ク防止用の規制部40が一体形成されている。この規制部
40が、前記ブッシュ13に当接することで、ステアリング
ロッド11が必要以上にラック軸線方向に移動するのが規
制される。

また、前記連結軸35には、ロックナット41を介して連結
ブロック42が螺合され、この連結ブロック42にナックル
アーム等を介して操向輪が連結される。これにより、連
結軸35に対する連結ブロック42の螺じ込み量を調節する
ことで、車両のトーイン調節が可能とされている。

前記油室18への圧油の供給は、前記入力軸１に外嵌され
ると共にピニオン２に連結されたロータリーバルブ43を
介して行われる。

すなわち、図外タンクからポンプを介し供給される圧油
は、ラックハウジング６に形成された供給孔44からロー
タリーバルブ43と入力軸１との内外周間の油路に至る。
この油路から右操向用油室18に連通する接続孔45と、左
操向用油室18に接続する接続孔46とが、ラックハウジン
グ６に形成されている。そして、ロータリーバルブ43は
ピニオン２と同行回転するものとされ、トーションバー
７のねじれによる入力軸１とロータリーバルブ43との回
転角度差に応じ、ロータリーバルブ43と入力軸１との内
外周間の油路が接続孔45あるいは接続孔46に連通され、
操向方向に応じた一方の油室18に圧油が供給され、他方
の油室18から油がラックハウジング６に形成された排出
孔47からタンクに戻される。

上記接続孔45,46を油室18と連通するため、上記実施例
ではパイプを用いず、ラックハウジング６の車両幅方向
両側においてそれぞれシリンダチューブ９とラックハウ
ジング６とに一体化されるブロック48を設け、各ブロッ
ク48に、接続孔45,46と油室18とを連通する油路孔49を
形成している。

なお、シリンダチューブ９の両端から突出するステアリ
ングロッド11と球継手12とを覆うように、弾性材製の蛇
腹カバー50が設けられ、連結軸35、ボール保持筒29及び
シリンダチューブ９の外周に止め輪等により固定されて
いる。

上記ステアリング装置によれば、ステアリングロッド11
はサポートヨーク24と２つのブッシュ13を介して３箇所
で支持されることになり、従来のようにサポートヨーク
とひとつのブッシュを介して２か所で支持されていたも
のに比べ、支持箇所が増加し、操向反力によるステアリ
ングロッド11とラックバー４との撓み変形が低減され、
操向反力の大きな大型車両等に用いるのに適したもので
ある。

また、操向反力に対する強度向上や変形低減のために
は、ステアリングロッド11の径を大きくすれば足り、ラ
ックバー４を大きくする必要がなく、ピニオン２とラッ
ク３との軸間距離やピニオン２の有効長を不変とでき、
装置全体が不必要に大型化することもない。

また、ステアリングロッド11の支持箇所の増加で、ステ
アリングロッド11がピニオン２とラック３との噛合調節
方向に位置変更不能であっても、ラックバー４が噛合調
節方向に位置変更することで、円滑な噛合状態を得るこ
とができる。

なお、本考案は上記実施例に限定されるものではない。

例えば、上記実施例では球継手12が、ラックバー４とス
テアリングロッド11とのラック軸線方向への相対移動を
規制するストッパーを兼用しているが、第５図に示すよ
うに、球継手12とは別個にストッパー60を設けてもよ
い。

すなわち、各ストッパー60は外周に雄ねじ部61が形成さ
れ、ステアリングロッド11の両端内周に形成された雌ね
じ部37に螺合され、ラックバー４の両端に接すること
で、ラックバー４とステアリングロッド11とのラック軸
線方向への相対移動を規制するものである。なおストッ
パー60には工具係合穴62が形成されている。

また、第５図の実施例では、上記実施例におけるリング
体21にかえて、ストッパー60にリング部63が一体形成さ
れ、このリング部63に周溝22が形成されてＯリング23が
嵌め込まれることで、リング体21と同様の機能を奏する
ものとされている。

また、前記実施例では、連結軸35に対する連結ブロック
42のねじ込み量を調節することで、車両のトーイン調節
が可能とされていたが、この実施例では、球継手12がス
トッパー機能を奏する必要がないことから、球継手12の
ステアリングロッド11に対するねじ込み量を調節するこ
とによりトーイン調節を行うものとされている。そのた
め、連結軸35と連結ブロック42とは別体とする必要がな
いことから、一体成形されて小型化され、スペースに余
裕がない場合に適したものとされている。

他の構成は上記実施例と同様で、同一部分は同一符号で
示す。

また、上記実施例では継手12は球継手とされているが、
例えばピン継手としてもよい。

また、ステアリングロッド11の支持箇所を、上記実施例
より多くしてもよいし少なくしてもよい。

また、油圧パワーステアリング装置でなく、マニュアル
ステアリング装置や電動パワーステアリング装置にも本
考案は適用できる。

（考案の効果） 本考案によれば、ステアリングロッドが筒状とされ、こ
のステアリングロッドにラックバーが挿入状とされてい
るので、操向反力による変形の低減や強度向上はステア
リングロッドの径の増大や支持箇所の増加等により行う
ことができ、ラックバーの径を大きくする必要がなく、
装置全体が不必要に大型化するのを防止できる。

そして、ラックバーとステアリングロッドとがラック軸
線方向に相対移動するのを規制するストッパーは、ステ
アリングロッドが筒状とされたことを利用して、ステア
リングロッドの両端内周の雌ねじ部に螺合されるもので
あることから、構造の簡単化が図られている。

さらに、そのステアリングロッドの両端内周の雌ねじ部
に、ステアリングロッドに操向輪を連結するための継手
が螺合されることによっても、構造の簡単化を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本考案の実施例に係り、第１図はス
テアリング装置の正断面図、第２図はステアリング装置
の側断面図、第３図はステアリング装置の要部の平断面
図、第４図はステアリング装置の要部の背面図、第５図
は異なった実施例に係るステアリング装置の要部の正断
面図、第６図は従来例のステアリング装置の側断面図、
第７図は従来例のステアリング装置の一部破断正面図で
ある。 ２…ピニオン、３…ラック、４…ラックバー、５…切
欠、11…ステアリングロッド、12…球継手、37…雌ねじ
部、60…ストッパー。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】操向操作入力の伝達用ピニオンと、このピ
   ニオンと噛合するラックが形成されたラックバーと、操
   向輪に連動連結されるステアリングロッドとを備え、前
   記ステアリングロッドが筒状とされ、このステアリング
   ロッドに、前記ラックバーが挿入状とされると共に前記
   ラックを露出させる切欠が形成され、ステアリングロッ
   ドの両端内周に形成された雌ねじ部に、ステアリングロ
   ッドに対しラックバーがラックの軸線方向に相対移動す
   るのを規制するストッパーが螺合されることを特徴とす
   るラックピニオン式ステアリング装置。
2. 【請求項２】ステアリングロッドの両端内周に形成され
   た雌ねじ部に、ステアリングロッドに操向輪を連結する
   ための継手が螺合されることを特徴とする請求項（１）
   記載のラックピニオン式ステアリング装置。