JPH101060A - 舵取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 直進状態への復元補助を、ラック軸の外周に
おける疵の形成範囲を限定された範囲に止め、操舵補助
用の油圧シリンダのシール作用を損なわず、またラック
歯の損傷を招来することなく実現する。 【解決手段】 ラック軸１の端部に他部よりも小径の保
持部11を設け、この保持部11にコイルばね３を外嵌し、
保持部11と他部との間の段部とラック軸１の軸端に装着
した玉継手５との間にて予圧を付与した状態に保持さ
せ、ラック軸１が摺動したとき、ハウジング２への進入
側において、コイルばね３の端部がハウジングの一部に
当たって縮短し、摺動の向きと逆向きの力がラック軸１
に付与されて、直進状態への復元を補助する構成とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ラックピニオン式
の舵取り装置に関し、更に詳述すれば、舵取りのために
軸長方向に摺動するラック軸に、転舵状態から直進状態
への復元のための復元力を付与する構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用の舵取り装置の一形式として、
車体の左右方向に延設され、その両端を左右の操向車輪
（一般的には前輪）に連結されたラック軸と、該ラック
軸の中途部に噛合され、舵輪（ステアリングホィール）
に連動連結されたピニオンとを備えたラックピニオン式
の舵取り装置がある。

【０００３】前記ラック軸は、車体の左右方向に延設さ
れた筒形のハウジング内に軸長方向への摺動自在に支持
され、該ハウジングの両側への突出端を左右の操向車輪
に各別のリンク部材（タイロッド）を介して連繋させ
て、舵輪の操作に伴う前記ピニオンの回動に応じて摺動
せしめ、この摺動を左右の操向車輪に伝え、これらの向
きを変える構成となっている。前記タイロッドは、玉継
手（ボールジョイント）等の継手部材を用いて前記ラッ
ク軸の端部に連結されており、ラック軸の摺動に伴って
軸心に沿って直線運動をなす前記端部と、一軸回りの揺
動により向きを変える操向車輪との間での力伝達が行え
るようにしている。

【０００４】さて、自動車の舵取り機構は、一般的に、
舵取りのための舵輪操作によってその向きを変えた操向
車輪を、路面からの反力の作用により直進状態へ復元さ
せる手段を備えており、走行中に舵輪から手を放すこと
により前記操向車輪が直進状態に戻るようになしてあ
る。このような復元は、操向車輪を含む舵取り機構の各
部材が平面視において適正な位置関係を保って配置する
ことにより良好に実現されるが、舵取り機構が配設され
る車両の前部には、一般的に、エンジン、変速機等、駆
動系の構成部材も配設されることから、前述した適正な
配置を実現することは難しい。

【０００５】また一方、近年の自動車には、舵取りのた
めの舵輪の操作に要する労力負担を軽減して快適な操舵
感覚を得るべく、動力舵取装置（パワーステアリング装
置）が広く装備されている。これは、舵取り機構中に配
した操舵補助用のアクチュエータが舵輪操作に応じて発
生する力により舵取りを補助する構成としたものであ
り、前記アクチュエータとして、油圧シリンダ等の油圧
アクチュエータを用いる油圧式、同じく電動モータを用
いる電動式とに大別される。

【０００６】前述したラックピニオン式の舵取り装置に
おいて油圧式の動力舵取装置を構成する場合、ラック軸
のハウジングの中途部を液密に封止してなるシリンダ室
内にラック軸に固設されたピストンを配し、これらによ
り操舵補助用の油圧シリンダを形成している。ところ
が、このようにした場合、シリンダ室の両側にて液密を
保つためのシール部材がラック軸の周面に弾接し、これ
らがラック軸の摺動に対する抵抗として作用し、この摺
動を伴って前述した如くに生じる直進状態への復元動作
が阻害されるという不都合がある。

【０００７】このような事情により従来から、ばね等の
弾性体を利用して直進状態への復元を補助する種々の構
成が提案されている。復元補助のための弾性力は、復元
を阻害する部材に直接的に付与するのが合理的であり、
ラックピニオン式の舵取り装置においては、実開昭57−
159577号公報等に開示されている如く、前記弾性力をラ
ック軸に付与する構成が採用されている。

【０００８】この舵取り装置は、図６に示す如く、ラッ
ク軸１を収納する筒形のハウジング２の両側（片側のみ
図示）の開口部20にコイルばねＢを組み付けた構成とな
っている。この構成によれば、図中に白抜矢符にて示す
向きにラック軸１が摺動するとき、ハウジング２内への
進入側において、該ラック軸１の一部、具体的には、タ
イロッド４の連結のための玉継手５の端面が、座金Ｂ′
を介して前記コイルばねＢの他端に弾接し、これが縮短
せしめられた状態となり、この状態にて舵取りのための
舵輪操作が解除されたとき、前記コイルばねＢのばね力
により前記ラック軸１が逆向きに押圧され、直進状態へ
の復元が補助されることとなる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、以上の如き
従来の構成においては、ハウジング２の開口部20に組み
付けられたコイルばねＢがラック軸１の外側を囲う態様
に配設されており、ラック軸１は、舵取りのために左右
両方向に生じる摺動長さの略全範囲に亘ってコイルばね
Ｂの内側を移動することになり、この移動に伴ってコイ
ルばねＢとの接触することが避けられず、この接触に伴
う疵が、前記ラック軸１の外周に広範囲に亘って形成さ
れる虞れがある。

【００１０】このような疵が形成された場合、図６に示
す如く、油圧式の動力舵取装置となすべくハウジング２
の内部に操舵補助用の油圧シリンダＳを備える構成にお
いては、該油圧シリンダＳの一側を封止するシール部材
６に疵を生じたラック軸１が摺接し、シール部材６が損
傷して、シール作用が損なわれるという不都合を招来す
る。

【００１１】また一方、図６の逆側においては、舵輪の
操作に伴って回動するピニオンに噛合させるべくラック
軸１に形成されたラック歯が損傷し、前記ピニオンとの
噛合状態が悪化して、ラック軸１の摺動、及びこれに応
じた舵取り動作が滑らかに行われなくなるという不都合
がある。

【００１２】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、直進状態への復元を補助するための改良された
補助手段を、ラック軸の外周における疵の形成範囲を限
定された範囲に止め、操舵補助用の油圧シリンダのシー
ル作用を損なわず、またラック歯の損傷を招来すること
なく構成することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る舵取り装置
は、筒形のハウジング内に軸長方向への摺動自在に支持
され、該ハウジングの両側への突出端の夫々に、各別の
継手部材を介して左右の操向車輪に連なるタイロッドを
連結してあるラック軸を備え、該ラック軸を舵輪の操作
に応じて摺動せしめて前記操向車輪の向きを変える構成
としたラックピニオン式の舵取り装置において、前記ラ
ック軸の前記継手部材の取り付け側に、該継手部材の端
面にその一端を当接させて外嵌保持され、前記ラック軸
が摺動するとき、前記ハウジング内に進入する側にて、
該ハウジングの一部にその他端を弾接させて縮短し、前
記ラック軸に、前記進入の向きと逆向きの弾性力を付与
する弾性体を具備することを特徴とする。

【００１４】本発明においては、タイロッドとの連結の
ための継手部材の取り付け側において、ラック軸に弾性
部材を外嵌保持させ、舵取り操作に応じてラック軸が摺
動するとき、前記弾性部材が、ハウジング内への進入側
においてハウジングの端面と継手部材の端面との間にて
押圧されて縮短し、摺動の向きと逆向きの弾性力が付与
された状態となり、この状態にて舵取り操作が解除され
たときには、前記弾性力の作用によりラック軸が押圧さ
れて、該ラック軸の逆向きの摺動、即ち、直進状態への
復元が補助される。以上の動作の間、前記弾性部材の内
側には、該弾性部材の保持域近傍の限定された範囲が位
置するのみであり、弾性部材との接触による疵もこの範
囲内に生じ、ハウジング内に構成された操舵補助用の油
圧シリンダのシール域、及びラック歯の形成域に及ばな
い。

【００１５】更に加えて前記ラック軸は、前記継手部材
の取り付け側に他部よりも小径の保持部を備え、前記弾
性体は、前記保持部に外嵌され、前記他部との間の段部
と継手部材の端面との間にて所定の予圧を与えて保持さ
れたコイルばねとしてあること、また、前記保持部の前
記継手部材の取り付け端近傍に、該保持部よりも小径の
係合部を形成し、前記コイルばねは、前記一端側に他部
よりも巻き径を小とした座部を備え、該座部を前記係合
部に嵌め合わせて固定してあることを夫々特徴とする。

【００１６】弾性部材をコイルばねとし、継手部材の取
り付け側に形成された他部よりも小径の保持部に、この
保持部と他部との間の段部と継手部材との間にて所定の
予圧を与えて保持させ、前記コイルばねがハウジングの
端面への弾接により縮短しない状態にあるとき、保持部
上にてガタ付くことを防止する。また、コイルばねの一
端側に他部よりも巻き径を小とした座部を設け、またラ
ック軸側の保持部の継手部材の取り付け側に更に小径と
した係合部を設け、該係合部に前記コイルばねの座部を
嵌め合わせて固定する構成により、前記コイルばねの取
り付けを継手部材の取り付けに先立って独立して行わせ
得るようにし、組み立てが容易に行えるようにする。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下本発明をその実施の形態を示
す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係るラッ
クピニオン式の舵取り装置の要部を示す一部破断正面
図、図２は、他の要部を示す正面断面図である。

【００１８】本発明に係る舵取り装置は、筒形をなすハ
ウジング２の内部に軸長方向への摺動自在に支承された
ラック軸１を備えている。ハウジング２の両側（図１及
び図２に片側づつ図示）の開口部20，20から突出するラ
ック軸１の両端部は、各別のタイロッド４，４を介して
図示しない左右の操向車輪に夫々連繋させてある。

【００１９】ラック軸１は、図１中に破線により示す如
く、その一側端部の近傍に適長に亘って形成されたラッ
ク歯10を備えており、該ラック歯10は、ハウジング２の
中途部に交叉するピニオンハウジング21の内部に支承さ
れたピニオン軸22に一体形成されたピニオン（図示せ
ず）に噛合させてある。ピニオン軸22は、ピニオンハウ
ジング21の上部への突出端を図示しない舵輪に連結さ
れ、舵取りのための前記舵輪の操作に応じて回転するよ
うになしてあり、この回転を前記ピニオンとラック歯10
との噛合によりラック軸１の摺動に変換し、この摺動を
前記タイロッド４，４を介して左右の操向車輪に伝えて
舵取りが行われる。

【００２０】ピニオンハウジング21の内部には、舵輪の
操作に応じてピニオン軸22に加わる操舵トルクに応じて
油圧の給排制御を行う油圧制御弁が構成されており、該
油圧制御弁からの送出油を、ピニオンハウジング21の外
側に連結された一対の送油管23，24を経てハウジング２
の他側に形成された操舵補助用の油圧シリンダＳに送
り、ラック軸１の摺動に応じて前述の如く行われる舵取
りを補助する動力舵取装置が構成されている。

【００２１】図２は、図１と反対側のハウジング２の端
部近傍が示されている。前記油圧シリンダＳは、図２中
にその一部を示す如く、ラック軸１の外周に弾接するシ
ール部材（オイルシール）６をその内周に保持する一対
のシール環60，60（片側のみ図示）をハウジング２に内
嵌し、該ハウジング２の内部を適長に亘って区切って液
密に封止されたシリンダ室を形成し、該シリンダ室の内
部に、ラック軸１の中途に嵌着固定されたピストンＰを
摺動自在に嵌挿して構成されている。前記送油管23，24
（図２には一方の送油管23のみ図示）は、前記油圧制御
弁からの送出油を導入すべく、ピストンＰの両側に分離
されたシリンダ室の両端部に夫々連結されている。

【００２２】ラック軸１の端部と前記タイロッド４，４
との連結には、玉継手５，５が用いられている。該玉継
手５は、図１中にその一部を破断して示す如く、タイロ
ッド４の基端に一体的に連設された球体5aを、ラック軸
１の軸端部に同軸的に螺合固定されたハウジング5bに抱
持させてなり、該ハウジング5b内での前記球体5aの滑動
により、ラック軸１に対するタイロッド４のあらゆる方
向への傾倒を許容する公知の継手部材であり、タイロッ
ド４によるラック軸１と操向車輪との連結を、両者の運
動軌跡の相違を吸収して行えるようにしている。この連
結部位は、ハウジング２の開口部20の外周縁とタイロッ
ド４の基端部側外周とに両端を嵌着させたベローズ40に
より覆い、外部からの塵埃、水滴等の異物の侵入を防ぐ
ようにしてある。

【００２３】ラック軸１は、継手部材としての玉継手５
の取り付け側に、他部よりも小径に加工された保持部11
を備えており、該保持部11には、本発明の特徴たるコイ
ルばね３が外嵌保持させてある。また前記保持部11の玉
継手５の取り付け側の端部近傍には、前記保持部11より
も更に小径に加工された係合部12が形成されており、前
記コイルばね３は、該係合部12にその一端を係合させ、
玉継手５のハウジング5bの端面に前記一端側を、また他
端側を、保持部11と他部との境界となるラック軸１外周
の段部の端面に夫々弾接せしめ、両者間にて所定の予圧
を付与された状態に取り付けてある。

【００２４】図３は、コイルばね３の前記段部との当接
側の拡大断面図であり、同側のコイルばね３の端部に
は、薄肉のキャップ環30が嵌め合わせてあり、前記段部
との当接が該キャップ環30を介して生じるようになして
ある。図示の如くキャップ環30は、コイルばね３との対
向側に開口を有する「コ」の字形の断面形状を有し、そ
の底辺の内側半部を前記段部に当接させてあり、該段部
とコイルばね３との衝突を緩衝する緩衝体としての作用
をなすと共に、一方の側辺により保持部11の周面とコイ
ルばね３との間に隙間を確保し、両者の直接的な接触を
防ぐ作用をなすべく設けてある。前記衝突に伴う緩衝を
有効に行わせると共に、コイルばね３の縮短に伴う保持
部11の外周に対する摺動を滑らかに行わせるため、前記
キャップ環30は、合成樹脂製とするのが望ましい。

【００２５】図４は、コイルばね３の取り付け手順の説
明図である。ラック軸１の端部には、前述した如く、他
部よりも小径とされた保持部11が形成され、該保持部11
の先端側に更に小径とされた係合部12が形成されてい
る。本図に示す如くコイルばね３は、前記キャップ環30
の装着側と逆側に、他部よりも巻き径を小とした略一巻
き分の座部3aを備えている。該コイルばね３の自然長Ｘ
は、ラック軸１側の保持部11及び係合部12の長さＹより
も長く、コイルばね３の座部3aの内径は、前記係合部12
の外径よりもやや小さく設定されている。また前記保持
部11の外径は、コイルばね３の他端に装着されたキャッ
プ環30の内径よりもやや小さく設定されている。

【００２６】コイルばね３は、図４（ａ）に示す如く、
ラック軸１の端部に対して同軸的に位置決めされ、前記
キャップ環30の装着側を先として、該キャップ環30を保
持部11に隙間嵌めさせつつラック軸１の端部に挿入し、
キャップ環30を保持部11の基端側の段部に押し当てた
後、座部3a側の押し込みを続け、該座部3aを係合部12に
圧入せしめて、図４（ｂ）に示す如く取り付けられる。
この状態においてコイルばね３は、前記段部に押し付け
られたキャップ環30と、係合部12に圧入された座部3aと
の間にて、前記自然長Ｘよりも短いＹなる長さを有して
拘束された状態となり、この後にラック軸１の端部に螺
合固定される玉継手５の端面との間において予圧を付与
された状態に保持される。

【００２７】玉継手５の取り付けは、これのハウジング
5bに同軸的に突設された雄ねじ部50をラック軸１の端面
の軸心部に形成された雌ねじ孔13に螺合することにより
実現されるが、この取り付けは、図４（ｂ）に示す如
く、前記コイルばね３を拘束した後に容易に行える。ま
た取り付け完了後のコイルばね３は、ラック軸１中途の
段部と玉継手５の端面との間に予圧を付与された状態に
あり、また前記段部との当接部に介装されたキャップ環
30により、保持部11の外周との間に隙間が確保された状
態にあるから、走行中の振動によるコイルばね３のガタ
付きを抑えることができ、各部との衝突による異音の発
生を抑制することができる。

【００２８】図５は、本発明に係る舵取り装置の動作説
明図である。なお本図においては、開口部20を覆うベロ
ーズ40の図示を省略してある。

【００２９】本図及び図１に示す如く、ラック軸１が突
設されたハウジング２の開口部20には、玉継手５の進入
が可能な大径の凹所2aと、該凹所2aの内奥側にコイルば
ね３の進入が可能な小径の凹所2bとが形成されている。
直進状態を示す図５（ａ）において、ラック軸１の玉継
手５の装着端は、ハウジング２の端部から離れた位置に
あり、前記コイルばね３は、前述した取り付け状態を保
っている。

【００３０】舵取り操作がなされた場合、ラック軸１
は、前述の如く軸長方向に摺動する。この摺動は、ハウ
ジング２の一側においては、図５（ａ）中に矢符により
示す如く、ハウジング２内に進入する向きに生じ、他側
においては、ハウジング２から更に突出する向きに生じ
る。ハウジング２内へのラック軸１の進入は、前記凹所
2aの内部に玉継手５が入り込む範囲にて許容され、この
摺動により前記コイルばね３は、凹所2aの内奥側の凹所
2bに入り込み、先端側に装着されたキャップ環30が前記
凹所2bの底面に弾接した後、更なる摺動に伴って、図５
（ｂ）に示す如く縮短せしめられ、ラック軸１を、図中
に白抜矢符にて示す如く、前記進入の向きと逆向きに押
圧する。

【００３１】この状態で前記舵取り操作が解除された場
合、ラック軸１は、コイルばね３のばね力により、前記
摺動の向きと逆向き、即ち、直進状態へ復元する向きに
押圧され、この復元が補助される。なおコイルばね３先
端のキャップ環30は、凹所2bの底面への弾接時において
も緩衝体としての作用をなす。

【００３２】図５は、図１に示す側での動作を示してい
るが、これと逆側、即ち、図２に示す側においても同様
の動作がなされ、コイルばね３の縮短により直進状態へ
の復元が補助される。なお、図２に示す側のハウジング
２は、前記油圧シリンダＳのシリンダ室を形成するため
円形断面のパイプ材が用いられており、同側の開口部20
の内面を玉継手５の受け入れのための凹所2aとして利用
し、前記シール環60よりも開口部20側にストッパ環７を
内嵌固定して、該ストッパ環７の軸心部にコイルばね３
の受け入れのための凹所2bを形成している。

【００３３】以上の如く本発明に係る舵取り装置におい
ては、ラック軸１の端部に前述の如く装着されたコイル
ばね３が、大転舵時におけるラック軸１の摺動に伴って
縮短せしめられ、この縮短に応じたばね力（弾性力）を
発生してラック軸１の復元を補助する動作が行われる
が、この動作の間、コイルばね３の内側には、ラック軸
１の端部の限定された長さ範囲、具体的には、前記保持
部11が位置するのみであり、コイルばね11との接触によ
る疵もこの範囲内に限って生じるのみである。

【００３４】この保持部11は、図５（ｂ）に示す如くコ
イルばね３が最も縮短した状態となった時においても、
ハウジング２の内側にわずかに入り込むに過ぎず、図２
に示す如く、ハウジング２の一側開口部20の近傍に設け
られた操舵補助用の油圧シリンダＳの一側を封止するシ
ール部材６が、前記疵の形成部位との摺接により損傷
し、シール作用が損なわれる虞れはない。一方、図１に
示す側においても、コイルばね３との接触による疵の形
成範囲が保持部11に限られ、ラック歯10の形成域に及ば
ないことから、該ラック歯10とピニオンとの噛合が良好
に保たれる。

【００３５】なお、以上の実施の形態において、コイル
ばね３と保持部11との間には、コイルばね３の先端側に
装着した合成樹脂製のキャップ環30により隙間が確保さ
れ、両者の直接的な接触を防ぐ構成としてあるから、保
持部11における疵の発生も抑えることができる。

【００３６】また以上の実施の形態においては、直進状
態への復元のための弾性部材としてコイルばね３を用い
たが、該コイルばね３に代えて、他のばね、又はゴム等
の弾性体を用いてもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明に係る舵取り装
置においては、ラック軸が摺動したとき、該ラック軸の
継手部材の取り付け側端部に外嵌保持させた弾性部材
が、ハウジングと継手部材の端面との間にて押圧されて
縮短し、前記摺動の向きと逆向きの弾性力を付与し、直
進状態への復元を補助する構成であるから、前記弾性部
材の内側には、該弾性部材の保持域近傍の限定された範
囲が位置するのみであり、弾性部材との接触によるラッ
ク軸外周の疵もこの範囲内に生じ、ハウジング内に構成
された操舵補助用の油圧シリンダのシール域、及びラッ
ク歯の形成域に及ばず、油圧シリンダのシール作用が損
なわれず、またラック歯の損傷を招来する虞れもない。

【００３８】また、復元補助のための弾性部材としてコ
イルばねを用い、ラック軸の端部近傍に設けた小径の保
持部に外嵌し、該保持部の一側の段部と継手部材の端面
との間にて所定の予圧を与えて保持させてあるから、非
動作状態においてもガタ付くことがない。更に、保持部
の継手部材の取り付け側を更に小径として係合部を設
け、コイルばねを、その一端側の巻き径を小とした座部
を前記係合部に嵌め合わせて固定する構成としたから、
コイルばねの取り付けが独立して行え、組み立てが容易
となる等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るラックピニオン式の舵取り装置の
要部を示す一部破断正面図である。

【図２】本発明に係るラックピニオン式の舵取り装置の
他の要部を示す正面断面図である。

【図３】コイルばねのラック軸の段部との当接側の拡大
断面図である。

【図４】コイルばねの取り付け手順の説明図である。

【図５】本発明に係る舵取り装置の動作説明図である。

【図６】直進状態への復元手段を備えた従来のラックピ
ニオン式舵取り装置の要部を示す正面断面図である。

【符号の説明】 １ ラック軸 ２ ハウジング ３ コイルばね 3a 座部 ４ タイロッド ５ 玉継手 ６ シール部材 11 保持部 12 係合部 30 キャップ環 Ｓ 油圧シリンダ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒形のハウジング内に軸長方向への摺動
   自在に支持され、該ハウジングの両側への突出端の夫々
   に、各別の継手部材を介して左右の操向車輪に連なるタ
   イロッドを連結してあるラック軸を備え、該ラック軸を
   舵輪の操作に応じて摺動せしめて前記操向車輪の向きを
   変える構成としたラックピニオン式の舵取り装置におい
   て、前記ラック軸の前記継手部材の取り付け側に、該継
   手部材の端面にその一端を当接させて外嵌保持され、前
   記ラック軸が摺動するとき、前記ハウジング内に進入す
   る側にて、該ハウジングの一部にその他端を弾接させて
   縮短し、前記ラック軸に、前記進入の向きと逆向きの弾
   性力を付与する弾性体を具備することを特徴とする舵取
   り装置。
2. 【請求項２】 前記ラック軸は、前記継手部材の取り付
   け側に他部よりも小径の保持部を備え、前記弾性体は、
   前記保持部に外嵌され、前記他部との間の段部と継手部
   材の端面との間にて所定の予圧を与えて保持されたコイ
   ルばねとしてある請求項１記載の舵取り装置。
3. 【請求項３】 前記保持部の前記継手部材の取り付け端
   近傍に、該保持部よりも小径の係合部を形成し、前記コ
   イルばねは、前記一端側に他部よりも巻き径を小とした
   座部を備え、該座部を前記係合部に嵌め合わせて固定し
   てある請求項２記載の舵取り装置。