ラックアンドピニオン式ステアリング装置

【課題】ステアリングギヤユニットを収めたギヤケースの全長を短縮できて、製造コストの低廉化を図れる構造のラックアンドピニオン式ステアリング装置を提供する。
【解決手段】ギヤケース１０ａは、車体の幅方向中央部から左右何れかの側に外れた位置に支持固定される。ギヤケース１０ａが前記車体に支持固定される位置の、前記幅方向中央位置からのずれ量に応じて、左右１対のタイロッド７、７ａの長さ寸法を異ならせる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ラックアンドピニオン式のギヤユニットにより、ステアリングホイールの回転運動を直線運動に変換して左右１対のタイロッドを押し引きし、自動車の操舵輪（フォークリフト等の特殊車両を除き、一般的には前輪）に舵角を付与する、ラックアンドピニオン式ステアリング装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用の操舵装置としてラックアンドピニオン式のステアリング装置が、例えば特許文献１〜６等に記載されている様に広く知られており、且つ、広く実施されている。図１０は、従来から広く知られているラックアンドピニオン式のステアリング装置の１例を示している。このステアリング装置では、ステアリングホイール１の回転を、ステアリングシャフト２、自在継手３ａ、中間シャフト４、自在継手３ｂを介して、ステアリングギヤユニット５の入力軸６に伝達し、この入力軸３の回転に伴って左右１対のタイロッド７、７を押し引きして、前車輪に舵角を付与する様にしている。尚、図示の例は、電動モータ８を補助動力源として前記ステアリングホイール１を操作する為に要する力の低減を図る、電動式パワーステアリング装置も組み込んでいる。又、前記ステアリングホイール１の上下位置を調節する為のチルト機構、及び、前後位置を調節する為のテレスコピック機構も組み込んでいる。但し、これらに就いては、本発明の要旨とは関係しないし、従来から広く知られている為、詳しい図示並びに説明は省略する
【０００３】
前記ステアリングギヤユニット５は、図１１〜１３に示す様に構成して、入力軸６の回転運動をラック軸９の直線運動に変換し、１対のタイロッド７、７を押し引きする様にしている。即ち、前記ステアリングギヤユニット５は、ギヤケース１０と、前記ラック軸９と、入力軸６と、ピニオン歯１２とを備える。このうちのギヤケース１０は、アルミニウム系合金等の軽合金をダイキャスト成形して成るもので、主収容部１３と副収容部１４とを備える。このうちの主収容部１３は、長さ方向両端が開口した、円筒状である。又、前記副収容部１４は、主収容部１３の長さ方向一端（図１１〜１３の左端）寄り部分の外周面に設けられたもので、これら両収容部１４、１３の中心軸は互いに捩れの位置関係にある。又、これら両収容部１４、１３の内部空間は互いに連通している。即ち、このうちの副収容部１４の先半部片側が、前記主収容部１３の長さ方向一端部内周面に開口している。更に、この副収容部１４の基端部は、外部空間側に開口している。この様な、前記ギヤケース１０は、前記主収容部１３の外周面のうちで軸方向に離隔した２箇所位置に固設した１対の取付フランジ２６、２６を挿通したボルト若しくはスタッドにより、車体（フレーム）に対し支持固定する。
【０００４】
又、前記ラック軸９は、軸方向の一部側面にラック歯１５を形成したもので、このラック歯１５を形成した部分を除いて、外周面を円筒面とした、丸棒状である。この様なラック軸９の中間部他端（図１３の右端）寄り部分は、前記主収容部１３の他端部内周面との間に設置した滑り軸受１６により、この主収容部１３の内側に、軸方向の変位を可能に支持している。この状態で、前記ラック軸９の両端部を、前記主収容部１３の両端開口から突出させている。
【０００５】
又、前記入力軸６は、先端部に設けた前記ピニオン歯１２と前記ラック歯１５とを噛合させると共に、基端部を前記副収納部１４の開口部から前記ギヤケース１０外に突出させた状態で、この副収容部１４に回転可能に支持している。又、前記主収納部１３の直径方向に関して、この副収納部１４と反対側部分にシリンダ部１７を設け、このシリンダ部１７内に、押圧ブロック１８を嵌装している。そして、このシリンダ部１７の開口部に螺着した蓋体１９とこの押圧ブロック１８との間にばね１１を設けて、この押圧ブロック１８を前記ラック軸９に向け押圧している。これにより、このラック軸９を前記ピニオン歯１５に向け弾性的に押圧して、このピニオン歯１２と前記ラック歯１５との噛合部のバックラッシを解消している。又、前記ラック軸９の長さ方向他端寄り部分を、軸方向の変位を可能に支持している。更には、これら両歯１２、１５同士の噛合部での動力伝達に伴って前記ラック軸９に加わる、前記ピニオン軸９から離れる方向の力に拘らず、前記噛合部の噛合状態を適正に維持できる様にしている。
【０００６】
更に、前記両タイロッド７、７はそれぞれ、ラックエンド部２０とタイロッドエンド部２１とを軸方向に関して直列に接続して成る。即ち、これら両エンド部２０、２１のうちの一方のエンド部に形成した雄ねじ部と、他方のエンド部の端面に開口したねじ孔との螺合に基づいて、前記両タイロッド７、７の長さ寸法を適正にした状態でロックナット２２を締め付ける事により、前記両エンド部２０、２１同士の接続部を固定している。そして、これら両エンド部２０、２１のうちのラックエンド部２０、２０の基端部を、前記ラック軸９の両端部に、それぞれ球面継手２３、２３を介して接続している。これら両球面継手２３、２３の周囲は、それぞれの両端部を前記ギヤケース１０の両端部と前記両ラックエンド部２０、２０の中間部とに外嵌した、左右１対のベローズ２４、２４により覆っている。又、前記両タイロッド７、７の先端部は、それぞれの先端部に支持したスタッド２５、２５を、特許請求の範囲に記載したアーム部材である、図示しないナックルアームの先端部に形成した円孔に挿通し、これら各スタッド２５、２５の先端部にナットを螺合させる事により、揺動変位を可能に結合している。尚、前記ラック軸９は、前記ピニオン歯１２と前記ラック歯１５との噛合により、自身の中心軸周りで回転する事はない。
【０００７】
上述の様なステアリングギヤユニット５を組み込んだステアリング装置により、左右の前輪に舵角を付与すべく、前記ステアリングホイール１の操作により前記入力軸６を回転させると、前記ピニオン歯１２と前記ラック歯１５との噛合に基づいて、前記ラック軸９が軸方向に変位する。そして、このラック軸９の両端部に結合した、前記両タイロッド７、７を押し引きして前記両ナックルアームを揺動変位させ、これら両ナックルアームを固設した左右１対のナックルを、それぞれキングピンを中心として揺動変位させる。そして、これら両ナックルに、それぞれ転がり軸受ユニットにより回転自在に支持された前記両前輪に、所望の舵角を付与する。
【０００８】
従来構造のラックアンドピニオン式ステアリング装置は、前記両タイロッド７、７の全長を互いに同じとしていた。そして、前記ステアリングギヤユニット５を構成するラック軸９の長さ方向一端寄り部分（例えば、右ハンドル車の場合には、進行方向右端寄り部分、左ハンドル車の場合には進行方向左端寄り部分）にのみラック歯１５を設け、前記入力軸６を保持する為の副収納部１４を、前記主収納部１３の長さ方向一端寄り部分に設けていた。この為、この主収納部１３の長さ寸法が必要以上に長くなり、この主収納部１３を備えた、前記ギヤケース１０の製造コストが嵩む事が避けられなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−５６８２７号公報
【特許文献２】特開２０１０−２８５０８８号公報
【特許文献３】特開２０１１−３１６３８号公報
【特許文献４】特開２０１１−１８３８３２号公報
【特許文献５】特開２０１１−２０７３１０号公報
【特許文献６】特開２０１１−２０７３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、ステアリングギヤユニットを収めたギヤケースの全長を短縮できて、製造コストの低廉化を図れるラックアンドピニオン式ステアリング装置を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のラックアンドピニオン式ステアリング装置は、前述した従来から知られているラックアンドピニオン式ステアリング装置と同様に、ステアリングホイールと、ステアリングシャフトと、ステアリングギヤユニットと、左右１対のタイロッドとを備える。
特に、本発明のラックアンドピニオン式ステアリング装置に於いては、前記ステアリングギヤユニットを構成するギヤケースは、前記車体の幅方向中央部から左右何れかの側に外れた位置に支持固定されるものである。
そして、これに合わせて、前記ギヤケースが前記車体に支持固定される位置の、前記幅方向中央位置からのずれ量に応じて、前記両タイロッドの長さ寸法を異ならせている。
【００１２】
上述の様な本発明のラックアンドピニオン式ステアリング装置を実施する場合に好ましくは、請求項２〜３に記載した発明の様に、前記両タイロッドをそれぞれ、前記ステアリングギヤユニットを構成するラック軸の両端部にそれぞれの基端部を結合されたラックエンド部の先端部と、左右の操舵輪に舵角を付与する為の左右１対のアーム部材の先端部にそれぞれの先端部を結合されるタイロッドエンド部の基端部とを結合固定したものとする。
そして、例えば請求項２に記載した発明の様に、前記両タイロッドのラックエンド部の長さ寸法を互いに異ならせ、同じくタイロッドエンド部の長さ寸法を互いに同じとする。
或いは、請求項３に記載した発明の様に、前記両タイロッドのラックエンド部の長さ寸法を互いに同じとし、同じくタイロッドエンド部の長さ寸法を互いに異ならせる。
【発明の効果】
【００１３】
上述の様に構成する本発明のラックアンドピニオン式ステアリング装置によれば、ステアリングギヤユニットを収めたギヤケースの全長を短縮できて、製造コストの低廉化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す、部分切断正面図。
【図２】同じく、一部を切断して図１の上方から見た平面図。
【図３】図１のａ−ａ断面図。
【図４】本発明の実施の形態の第２例を示す、部分切断正面図。
【図５】同じく、一部を切断して図４の上方から見た平面図。
【図６】本発明の実施の形態の第３例を示す、部分切断正面図。
【図７】同じく、一部を切断して図６の上方から見た平面図。
【図８】本発明の実施の形態の第４例を示す、部分切断正面図。
【図９】同じく、一部を切断して図８の上方から見た平面図。
【図１０】ラックアンドピニオン式のステアリングギヤユニットを組み込んだステアリング装置の１例を示す、部分切断側面図。
【図１１】従来構造の１例を示す、部分切断正面図。
【図１２】同じく、一部を切断して図１１の上方から見た平面図。
【図１３】図１１のｂ−ｂ断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［実施の形態の第１例］
図１〜３は、請求項１〜２に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。尚、本例を含めて本発明のラックアンドピニオン式ステアリング装置の特徴は、左右１対のタイロッド７、７ａの全長を互いに異ならせる事により、ステアリングギヤユニット５ａの全長を短くする点にある。その他の点に関しては、前述の図１０〜１３に示した、従来から知られている構造と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
【００１６】
前記ステアリングギヤユニット５ａを構成するギヤケース１０ａの全長は、左右１対の操舵輪に舵角を付与すべく、ラック軸９ａを軸方向に変位させる為に必要且つ十分な長さを有する。このラック軸９ａの外周面のラック歯１５の形成位置は、図３に示す様に、軸方向片側（図３の左側）に偏ってはいるが、図１３に示した従来構造の場合程極端には偏っていない。又、前記ラック歯１５の全長は、本例の構造と従来構造とで互いに同じである。言い換えれば、本例の構造の場合には、前記ラック軸９ａのうちで、前記ラック歯９ａを形成していない、単なる丸棒状の部分の軸方向長さを、前記従来構造の場合に比べて短くしている。これに合わせて、前記ラック軸９ａを収納する前記ギヤケース１０ａの全長を、前記従来構造の場合に比べて短くしている。
【００１７】
一方、車体の幅方向に関して、前記ステアリングギヤユニット５ａのうちの入力軸６の設置位置は、前記従来構造の場合と実質的に（車種毎の設計の相違に伴う多少のずれを除き）同じである。従って、前記ステアリングギヤユニット５ａは、前記車体の幅方向中央部から、左右何れかの側に外れた位置に支持固定される。この為、前記ラック軸９ａの両端部と、左右１対の操舵輪を支持したナックルに設けたナックルアームの先端部までの距離が、左右で異なる状態となる。そこで、本発明のラックアンドピニオン式ステアリング装置の場合には、前記ステアリングギヤユニット５ａの設置位置の、前記車体の幅方向中央位置からのずれ量に応じて、前記両タイロッド７、７ａの長さ寸法を、互いに異ならせている。
【００１８】
本例の場合には、前記両タイロッド７、７ａをそれぞれ形成する、ラックエンド部２０、２０ａとタイロッドエンド部２１、２１とのうち、前記ステアリングギヤユニット５ａの設置位置が遠ざけられた一方の側（図１〜２の右側）のラックエンド部２０ａのみを、前述の図１１〜１２に示した従来構造の場合に比べて長くしている。前記両タイロッド７、７ａを構成する残りの部材、即ち、前記ステアリングギヤユニット５ａの設置位置に近い他方の側（図１〜２の左側）のラックエンド部２０と、左右２本のタイロッドエンド部２１、２１とは、前記従来構造と同じ長さのものを使用している。
【００１９】
上述の様に構成する本例のラックアンドピニオン式ステアリング装置によれば、前記ステアリングギヤユニット５ａを収めた前記ギヤケース１０ａの全長を短縮できて、製造コストの低廉化を図れる。このギヤケース１０ａを短縮する事により製造コストの低廉化を図れる理由は、次の(a)〜(e)の通りである。
(a) 前記ギヤケース１０ａの容積を少なくして、材料の低減によりコスト低減を図れる。尚、前記一方の側のラックエンド部２０ａを長くする代わりに、前記ラック軸９ａを短くできる為、長いラックエンド部２０ａを使用する事に伴う材料費の増大は無視できる。又、前記ギヤケース１０ａの小容量化による軽量化も図れる。
(b) 前記ギヤケース１０ａをダイキャスト成形する為の金型の小型化（キャビティの小容量化）を図れて、この金型の製作費を抑えられる。
(c) 前記キャビティ内に軽合金の溶湯を送り込んで前記ギヤケース１０ａを成形するのに要する時間を短縮でき、このギヤケース１０ａの製造作業の能率化を図れる。
(d) このギヤケース１０ａの中間素材をダイキャスト形成した後、切削加工により各部を仕上げる為に使用する切削装置が小型のもので済み、設備コストを抑えられる。
(e) 前記切削加工時に、被加工物である、前記ダイキャスト成形により得られた中間素材を前記切削装置のチャックに把持する（チャッキングする）作業を１度だけで済ませられる。即ち、全長が大きい、大型の中間素材の場合、１度のチャッキングだけでは、総ての切削加工を行う事は難しいが、本例の構造では、前記ギヤケース１０ａの全長が短いので、１度のチャッキングで総ての切削加工を行う事が可能になる。この為、製造作業の能率化によるコスト低減だけでなく、切削加工により仕上げた、各部の精度向上も図れる。
【００２０】
［実施の形態の第２例］
図４〜５は、請求項１、３に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、左右１対のタイロッド７、７ｂの長さ寸法を、互いに異ならせる為に、これら両タイロッド７、７ｂをそれぞれ形成する、ラックエンド部２０、２０とタイロッドエンド部２１、２１ａとのうち、ステアリングギヤユニット５ａの設置位置が遠ざけられた一方の側（図４〜５の右側）のタイロッドエンド部２１ａのみを、前述の図１１〜１２に示した従来構造の場合に比べて長くしている。前記両タイロッド７、７ｂを構成する残りの部材、即ち、前記ステアリングギヤユニット５ａの設置位置に近い他方の側（図４〜５の左側）のタイロッドエンド部２１と、左右２本のラックエンド部２０、２０とは、前記従来構造と同じ長さのものを使用している。
その他の部分の構成及び作用は、上述した実施の形態の第１例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略する。
【００２１】
［実施の形態の第３例］
図６〜７は、請求項１〜２に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合には、ステアリングギヤユニット５ｂのギヤケース１０ｂを構成する副収納部１４ａに、電動式パワーステアリング装置の補助動力源となる電動モータ８ａを装着している。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略する。
【００２２】
［実施の形態の第４例］
図８〜９は、請求項１、３に対応する、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例の場合も、上述した第３例の場合と同様に、ステアリングギヤユニット５ｂのギヤケース１０ｂを構成する副収納部１４ａに、電動式パワーステアリング装置の補助動力源となる電動モータ８ａを装着している。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第２例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略する。
【符号の説明】
【００２３】
１ステアリングホイール
２ステアリングシャフト
３ａ、３ｂ自在継手
４中間シャフト
５、５ａ、５ｂステアリングギヤユニット
６入力軸
７、７ａ、７ｂタイロッド
８、８ａ電動モータ
９、９ａラック軸
１０、１０ａ、１０ｂギヤケース
１１ばね
１２ピニオン歯
１３、１３ａ主収容部
１４、１４ａ副収容部
１５ラック歯
１６滑り軸受
１７シリンダ部
１８押圧ブロック
１９蓋体
２０、２０ａラックエンド部
２１、２１ａタイロッドエンド部
２２ロックナット
２３球面継手
２４ベローズ
２５スタッド
２６取付フランジ

【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールと、ステアリングシャフトと、ステアリングギヤユニットと、左右１対のタイロッドとを備え、
このうちのステアリングギヤユニットは、ギヤケースと、ラック軸と、入力軸と、ピニオン歯とを備えたものであり、
このうちのギヤケースは、両端が開口した筒状の主収容部と、この主収容部に対し捩れの位置に存在してその一部をこの主収容部に開口させた副収容部とを備え、車体に対し支持固定されるものであり、
前記ラック軸は、軸方向の一部側面にラック歯を形成したもので、前記主収容部に軸方向の変位を可能に、且つ、両端部をこの主収容部の両端開口から突出させた状態で収納されており、
前記入力軸は、先端部に設けた前記ピニオン歯と前記ラック歯とを噛合させると共に、基端部を前記ギヤケース外に突出させた状態で、前記副収容部に回転可能に支持されており、
前記両タイロッドは、前記ラック軸の両端部にそれぞれの基端部を、揺動変位並びに軸方向の変位を伝達可能に結合すると共に、それぞれの先端部を左右の操舵輪に舵角を付与する為の左右１対のアーム部材の先端部に揺動変位を可能に結合するラックアンドピニオン式ステアリング装置に於いて、
前記ギヤケースは、前記車体の幅方向中央部から左右何れかの側に外れた位置に支持固定されるものであり、前記ギヤケースが前記車体に支持固定される位置の、前記幅方向中央位置からのずれ量に応じて、前記両タイロッドの長さ寸法を異ならせている事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。
【請求項２】
前記両タイロッドがそれぞれ、前記ラック軸の両端部にそれぞれの基端部を結合されたラックエンド部の先端部と、前記両アーム部材の先端部にそれぞれの先端部を結合されるタイロッドエンド部の基端部とを結合固定したものであり、前記両タイロッドのラックエンド部の長さ寸法が互いに異なり、同じくタイロッドエンド部の長さ寸法が互いに同じである、請求項１に記載したラックアンドピニオン式ステアリング装置。
【請求項３】
前記両タイロッドがそれぞれ、前記ラック軸の両端部にそれぞれの基端部を結合されたラックエンド部の先端部と、前記両アーム部材の先端部にそれぞれの先端部を結合されるタイロッドエンド部の基端部とを結合固定したものであり、前記両タイロッドのラックエンド部の長さ寸法が互いに同じであり、同じくタイロッドエンド部の長さ寸法が互いに異なる、請求項１に記載したラックアンドピニオン式ステアリング装置。

【図１】