JP2007302110A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 操舵車輪からの振動等がステアリングホイールに伝達するのを効果的に抑制することができる車両用操舵装置を提供する。
【解決手段】 本発明の車両用操舵装置１０は、ステアリングホイールの操舵に応じて軸方向に移動するラック軸２０と、一端部がラック軸２０に連結されるとともに他端部が操舵車輪を支持するナックルに連結されるタイロッド３０と、を有している。ラック軸２０の端面には、タイロッド３０の一端部が挿入された有底の円筒孔２１が形成されている。タイロッド３０の一端部に固定された挿入部３３の外周面３３ａと、円筒孔２１の内周面を構成するカラー３６の内周面３６ａとの間には、ラック軸２０とタイロッド３０とを弾性的に連結する第１の弾性部材３５が接触介在している。また、挿入部３３の端面３３ｂと、円筒孔２１の底面２１ｂとの間には、第２の弾性部材３７が接触介在している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両の操舵を行うための車両用操舵装置に関する。

自動車等の車両の操舵を行うための車両用操舵装置には、様々な種類があるが、例えば、車両用の操舵装置として広く用いられているラックアンドピニオン式の操舵装置では、車体の左右方向に延設されて軸方向に移動するラック軸（操舵軸）と、このラック軸の端部と操舵車輪を支持するナックルとを連結するタイロッドと、前記ラック軸に設けられたラックに噛合するとともにステアリングホイールの操作に応じて回転するピニオン軸とを備えたものがある。このような操舵装置では、ステアリングホイールの回転操作を前記ラックに噛合する前記ピニオン軸によってラック軸に伝え、このラック軸及びラック軸に連結されたタイロッドを軸方向に移動させることで、ナックルを回動させ、操舵を行うように構成されている。
前記タイロッドは、前記ナックルと連結するためのアウタボールジョイントが設けられたタイロッドエンドと、このタイロッドエンド及び前記ラック軸の端部を連結するタイロッド本体とを備えている。また、前記タイロッドエンドには、前記タイロッド本体の一端部が挿入される円筒孔が設けられており、この円筒孔に前記タイロッド本体の一端部を挿入し固定することで、前記タイロッドエンドと前記タイロッド本体とは、連結されている。

上記のラックアンドピニオン式の操舵装置は、操舵車輪を支持するナックルとステアリングホイールとの間に機械的な遊びが少ないため、良好な操舵感が得られるが、その反面、車輪が凹凸路面を通過することによる反力や車輪に生じる振動等が、ステアリングホイールを介してキックバックといった現象等となって直接的に運転者に伝わり、運転者に不快感を与えることがあった。
このため、前記タイロッドエンドの円筒孔の内周面と、前記円筒孔に挿入されたタイロッド一端部の外周面との間に、両者を弾性的に連結する弾性部材を接触介在させることで、緩衝効果を付与しつつ両者を連結し、操舵車輪からの振動や反力等がステアリングホイールまで伝達するのを抑制する試みがなされていた（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−２５９１５９号公報（図２）

上記従来例では、前記タイロッドは、径方向のみに弾性部材が介在した状態でタイロッドエンドに対して連結されているので、タイロッドエンドから径方向に作用する振動や反力に対しては効果的である。その一方、実際に走行中の車両のタイロッドには、タイロッドエンドに対して屈曲するように作用する反力や、こじられるように作用する反力等、多様な方向から反力や振動が伝達するため、十分に操舵車輪からの振動や反力を緩衝することができない場合がある。加えて、近年の自動車においては、タイヤのグリップ性能の向上や、自動車自体の走行性能の向上に伴って、操舵車輪から操舵装置に伝達する振動や反力が大きくなる傾向にある。このため、操舵車輪から伝達する多様な方向の反力や振動をより効果的に緩衝しうる方策が嘱望されていた。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、操舵車輪から伝達する多様な方向の反力や振動をより効果的に緩衝し、車輪からの振動や反力がステアリングホイールに伝達するのを効果的に抑制することができる車両用操舵装置を提供することを目的とする。

本発明は、端部に有底の円筒孔を有し、ステアリングホイールの操舵に応じて軸方向に移動する操舵軸と、一端部が前記操舵軸の円筒孔に挿入されて連結されるとともに他端部が操舵車輪を支持するナックルに連結されるタイロッドと、を備えている車両用操舵装置において、前記タイロッドの一端部の外周面と前記円筒孔の内周面との間に接触介在し、前記操舵軸と前記タイロッドとを弾性的に連結する第１の弾性部材と、前記タイロッドの一端部の端面と前記円筒孔の底面との間に接触介在する第２の弾性部材と、を備えていることを特徴としている。

上記のように構成された車両用操舵装置において、第１の弾性部材は、タイロッドの径方向に配置されて、当該タイロッドと操舵軸との間で介在し、第２の弾性部材は、タイロッドの軸方向に配置されて、当該タイロッドと操舵軸との間で介在している。すなわち、操舵軸とタイロッドとの間には、径方向及び軸方向に両弾性部材が介在しているので、ナックル（操舵車輪）からタイロッドに伝達する多様な方向の振動や反力を緩衝することができ、操舵軸に伝達するのを抑制できる。この結果、上記従来例のように、タイロッドエンドに対して、タイロッドの径方向のみに弾性部材を介在させた場合と比較して、多様な方向からの反力や振動を効果的に緩和することができ、ステアリングホイールに操舵車輪からの振動や反力が伝達するのを効果的に抑制することができる。

また、前記第２の弾性部材は、前記タイロッドの一端部の端面もしくは前記円筒孔の底面のいずれか一方に加硫接着されていることが好ましい。
この場合、継手部材の円筒孔にタイロッド本体を挿入するだけで、第２の弾性部材を、タイロッドの一端部の端面と円筒孔底面との間に接触介在させることができるので、その組み立てが容易となる。

また、上記タイロッドにおいて、前記タイロッドの一端部の端面もしくは前記円筒孔の底面のいずれか一方の、前記第２の弾性部材が加硫接着されている接着面には、前記第２の弾性部材の内部側に突出する突起部が設けられていてもよく、接着面に突起部を設けることで、第２の弾性部材が接着される接着面の実質的な面積を増やすことができ、その接着力を高めることができる。さらに、突起部が第２の弾性部材の内部側に突出することで、第２の弾性部材は、突起部に嵌め合わされるように接着面に接着される。このため、第２の弾性部材に、軸方向以外の他の方向からの荷重が作用したとしても、第２の弾性部材が接着面から脱落するのを防止できる。以上のように、上記突起部を設けることで、第２の弾性部材を接着面に対してより強固に接着固定することができる。

本発明の車両用操舵装置によれば、車輪からの振動や反力がステアリングホイールに伝達するのをより効果的に抑制することができる。

次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態である車両用操舵装置の要部構成を示す部分断面図である。
図１中、車両用操舵装置１０は、自動車などの車両の操舵車輪を操舵するための装置であり、いわゆるラックアンドピニオン式の操舵装置を構成しており、車両のステアリングホイール（図示せず）の操舵に応じて軸方向に移動する操舵軸としてのラック軸２０と、一端部がラック軸２０の端部に連結されるとともに他端部が操舵車輪を支持するナックル（図示せず）に連結されたタイロッド３０と、を備えている。

ラック軸２０は、鋳鉄やアルミニウム合金等により形成された棒状の部材であり、その外周面には、前記ステアリングホイールの操作に応じて回転するピニオン軸（図示せず）が噛合するラックＲが形成されている。このラック軸２０は、軸方向に移動可能に車両に支持されており、ラックＲに噛合する前記ピニオン軸を介して前記ステアリングホイールの回転操作が伝達され、前記ステアリングホイールの回転操作に応じて軸方向に移動するように構成されている。
ラック軸２０の端部には、タイロッド３０の一端部が挿入された有底の円筒孔２１が形成されている。この円筒孔２１は、端面２０ａに開口するとともに、当該ラック軸２０の軸心と一致して形成されている。円筒孔２１の開口縁には、内径方向にかしめられて後述するタイロッド３０の継手部材３２を固定するかしめ部２１ａが形成されている。

タイロッド３０は、ラック軸２０と、前記ナックルに設けられたナックルアーム（図示せず）とを連結している部材であり、棒状のタイロッド本体３１と、このタイロッド本体３１の一端部に固定されて当該タイロッド３０をラック軸２０に連結している継手部材３２と、タイロッド本体３１の他端部に固定されるとともに前記ナックルアームが固定されるアウタボールジョイントＢを備えたタイロッドエンドＥとを有している。また、タイロッド本体３１には、ラック軸２０と、タイロッドエンドＥとを傾動自在に連結するインナボールジョイント（図示せず）が設けられている。

継手部材３２は、鋳鉄やアルミニウム合金等によって形成されており、外形がほぼ円筒状に形成されラック軸２０の円筒孔２１に挿入された挿入部３３と、挿入部３３のアウタボールジョイントＢ側の端面に形成されるとともに円筒孔２１の開口を覆うように径外方向に延びる鍔部３４とを有している。また、継手部材３２には、鍔部３４の端面に開口するねじ孔３４ａが、その軸中心を挿入部３３の軸中心にほぼ一致した状態で形成されており、このねじ孔３４ａにタイロッド本体３１の一端部に形成された雄ねじ部３１ａを螺合するとともに、雄ねじ部３１ａに螺合するロックナット３１ｂを鍔部３４の端面に当接させて締め付けることで、継手部材３２は、タイロッド本体３１に対して、軸中心が一致した状態で強固に固定されている。

タイロッド３０の一端部に位置する挿入部３３の外周面３３ａには、ゴム等の弾性体によって形成された円筒状の第１の弾性部材３５が固定されている。また、この弾性部材３５の外周面には、鋼板等で形成された円筒状のカラー３６が固定されている。第１の弾性部材３５は、挿入部３３の外周面３３ａ及びカラー３６の内周面３６ａに加硫接着されて形成、固定されており、カラー３６は、第１の弾性部材３６を介して挿入部３３に一体に固定されている。また、カラー３６は、その軸中心が挿入部３３の軸中心に一致するように固定されている。

カラー３６の円筒孔２１開口側の端部には、径外方向に僅かに折り曲げられた折曲部３６ｂが形成されている。カラー３６は、この折曲部３６ｂをラック軸２０の内側端部に形成された壁部２０ｂに当接させた状態で、ラック軸２０の円筒孔２１に圧入されている。さらに、折曲部３６ｂは、円筒孔２１の開口縁に形成された上述のかしめ部２１ａによって壁部２０ｂに固定されており、これによって、カラー３６が軸方向へ移動するのを阻止している。以上のようにして、カラー３６は、円筒孔２１に圧入されるとともに折曲部３６ｂが挟持されることで、ラック軸２０に対して一体に固定されている。すなわち、挿入部３３（タイロッド３０）は、当該挿入部３３に第１の弾性部材３６を介して固定されたカラー３６がラック軸２０に一体に固定されることで、ラック軸２０に連結されている。

以上のようにして、第１の弾性部材３６は、タイロッド３０の一端部の外周面である挿入部３３の外周面３３ａと、ラック軸２０の円筒孔２１に固定され円筒孔２１の内周面を構成するカラー３６の内周面３６ａとの間に接触介在しており、挿入部３３（タイロッド３０）と、ラック軸２０との間を弾性的に連結している。なお、ここで言う、「両面３３ａ，３６ａの間に接触介在する」とは、両面３３ａ，３６ａの間に配置され両者に接触（接着固定された状態を含む）した状態で介在している状態を示している。
また、カラー３６は、弾性体からなる第１の弾性部材３５をラック軸２０の円筒孔２１内に挿入する作業を容易なものにし、この第１の弾性部材３５をタイロッド３０と、ラック軸２０との間に介在させるのを容易にしている。

挿入部３３の端面３３ａには、当該端面３３ａから軸方向に突出して形成された第２の弾性部材３７が固定されている。図２は、挿入部３３の端面３３ｂを正面視した図である。図１及び図２を参照して、第２の弾性部材３７は、紙面上下方向に２箇所設けられている。この第２の弾性部材３７は、ゴム等の弾性体を端面３３ｂに加硫接着することによって形成、固定されており、挿入部３３が円筒孔２１に挿入固定された状態で、当該弾性部材３７の端面３７ａが円筒孔２１の底面２１ｂに当接するように形成されている。また、第２の弾性部材３７は、端面３３ｂを正面視したときに（図２）、挿入部３３の軸中心Ａを中心とする円弧に沿って周方向に延ばされるとともに軸中心Ａを挟んで対称となるように２箇所形成されている。

図１に戻って、端面３３ｂにおける、第２の弾性部材３７が接着されている接着面３３ｃには、端面３３ｂから軸方向に突出することで、第２の弾性部材３７の内部側に突出する突起部３８が形成されている。このように接着面３３ｃに突起部３８を設けることで、当該接着面３３ｃの実質的な面積を増やすことができ、その接着力を高めることができる。さらに、突起部３８が、第２の弾性部材３７の内部側に突出することで、第２の弾性部材３７は、突起部３８に嵌め合わされるように接着面３３ｃに接着される。このため、第２の弾性部材３７に、軸方向以外の他の方向からの荷重が作用したとしても、接着面３３ｃから第２の弾性部材３７が脱落するのを防止できる。以上のように、突起部３８を設けることで、第２の弾性部材３７を接着面３３ｃに対してより強固に接着固定することができる。

このように端面３３ｂに固定された第２の弾性部材３７は、上述のように端面３７ａに当接することで、タイロッド３０の一端部側の端面である挿入部３３の端面３３ｂと、円筒孔２１の底面２１ｂとの間に接触介在している。
また、第２の弾性部材３７を上述のように端面３３ｂに加硫接着により形成、固定することで、当該車両用操舵装置１０を組み立てる際には、円筒孔２１に挿入部３３を挿入するだけで、第２の弾性部材３７を、挿入部３３の端面３３ｂと、円筒孔２１の底面２１ｂとの間に接触介在させることができるので、その組み立てが容易となる。

上記のようにタイロッド３０が端部に連結されたラック軸２０を有する車両用操舵装置１０は、前記ステアリングホイールの回転操作に応じたラック軸２０及びタイロッド３０の軸方向への移動によって前記ナックルアームを回動させ、前記ナックルに支持される操舵車輪の操舵を行うように構成されている。

上記のように構成された本実施形態の車両用操舵装置１０において、第１の弾性部材３６は、タイロッド３０の径方向に配置されて、当該タイロッド３０とラック軸２０との間で介在し、第２の弾性部材３７は、タイロッド３０の軸方向に配置されて、当該タイロッド３０とラック軸２０との間で介在している。すなわち、ラック軸２０とタイロッド３０との間には、径方向及び軸方向に両弾性部材３５，３７が介在しているので、前記ナックル（操舵車輪）からタイロッド３０に伝達する多様な方向の振動や反力を緩衝することができ、ラック軸２０に伝達するのを抑制できる。この結果、上記従来例のように、タイロッドエンドに対して、タイロッドの径方向のみに弾性部材を介在させた場合と比較して、多様な方向からの反力や振動を効果的に緩和することができ、ステアリングホイールに操舵車輪からの振動や反力が伝達するのを効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では、両弾性部材３５，３７をラック軸２０と、タイロッド３０との間に設けたので、上記従来例のようにタイロッドエンドＥとタイロッド本体３１との接続部分に振動を緩衝するための弾性部材を設ける必要がない。
通常、タイロッドは、ラック軸とタイロッドエンドとを傾動自在に連結するインナボールジョイントを有しており、タイロッドエンドとタイロッド（タイロッド本体）との接続部分は、車両のサスペンションアーム等と一体に上下動する、いわゆるバネ下重量に影響を及ぼす部分である。一方、ラック軸は、車両側に固定されるためバネ下重量に影響を及ぼさない。すなわち、本実施形態では、バネ下重量に影響を及ぼさないラック軸２０側に両弾性部材３５，３７を設けたので、タイロッドエンド側には前記のような弾性部材を設ける必要がなく、上記従来例と比較して、バネ下重量が低減することができる。その結果、車両の運動性能を向上させることができる。
他方、操舵車輪からの振動等の緩衝効果をさらに高める必要がある場合には、本実施形態の弾性部材３５，３７に加えて、タイロッドエンド側にも振動を緩衝するための弾性部材を設けてもよく、この場合、上述の理由から、車両の運動性能は多少低下するおそれあるが、操舵車輪からの振動等の緩衝効果をさらに高めることができる。

図４は、本発明の車両用操舵装置の他の実施形態の要部構成を示す部分断面図であり、（ａ）は、継手部材３２に鍔部３４を形成せず、タイロッド本体３１の有するインナボールジョイントＩを直接装着した態様を示している。この場合、継手部材３２に鍔部３４がないことに加え、円筒孔２１の開口縁に形成されたかしめ部２１ａをかしめた後に、インナボールジョイントＩを取り付けることができるので、かしめ部２１ａをかしめるための作業が容易となる。また、図１のように、ロックナット３１ｂ等が不要となり、部品点数を減らすことができるので、コストが低減できる。
また、図４（ｂ）は、インナボールジョイントＩと、継手部材３２を一体的に形成した態様を示している。この図４（ｂ）において、継手部材３２の内部には、軽量化を目的とした中空孔Ｔが形成されている。このようにインナボールジョイントＩと、継手部材３２とを、一体に形成することでより部品点数を減らすことができ、よりコストの低減化を図ることができる。

また、上記図４（ｂ）の場合、インナボールジョイントＩがかしめ部２１ａをかしめる際の妨げとなることが考えられるが、周方向に部分的にかしめたり、転造によってかしめ部２１ａを形成することによって、インナボールジョイントＩに妨げられることなく継手部材３２をラック軸２０に固定することができる。
また、この図４（ｂ）では、円筒孔２１に継手部材３２を挿入した後に、かしめ部２１ａを形成することとなるが、この場合、円筒孔２１によって比較的薄肉になっているラック軸２０の端部付近が、継手部材３２の挿入によって補強されるので、かしめ部２１ａを形成する際にラック軸２０の端部付近が変形してしまうのを防止できる。

なお、本発明の車両用操舵装置は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、ラックアンドピニオン式の操舵装置の場合を例示して説明したが、例えば、リサーキュレーティングボール式の操舵装置等、他の形式の操舵装置にも適用することができる。
また、上記実施形態では、第２の弾性部材３７は、図２のように、挿入部３３の端面３３ｂに、所定の円弧に沿って２箇所形成したが、例えば、図３（ａ）に示すように、環状に形成してもよいし、図３（ｂ）のように、中心に円盤状に形成してもよく、作用する応力等に応じてその形状、位置、大きさは適宜設定することができる。また、この第２の弾性部材３７は、ラック軸２０の円筒孔２１の底面２１ｂに加硫接着してもよい。

本発明の一実施形態である車両用操舵装置の要部構成を示す部分断面図である。 挿入部の端面を正面視した図である。 （ａ）は、第２の弾性部材の他の形状を示した図であり、（ｂ）は、第２の弾性部材の（ａ）とは異なる他の形状を示した図である。 （ａ）は、本発明の車両用操舵装置の他の実施形態の要部構成を示す部分断面図であり、（ｂ）は、（ａ）と異なる他の実施形態を示す部分断面図である。

符号の説明

１０ 車両用操舵装置
２０ ラック軸（操舵軸）
２１ 円筒孔
２１ｂ 底面
３０ タイロッド
３３ａ 外周面
３３ｂ 端面
３５ 第１の弾性部材
３６ａ 内周面
３７ 第２の弾性部材
３８ 突起部

Claims (3)

1. 端部に有底の円筒孔を有し、ステアリングホイールの操舵に応じて軸方向に移動する操舵軸と、
   一端部が前記操舵軸の円筒孔に挿入されて連結されるとともに他端部が操舵車輪を支持するナックルに連結されるタイロッドと、を備えている車両用操舵装置において、
   前記タイロッドの一端部の外周面と前記円筒孔の内周面との間に接触介在し、前記操舵軸と前記タイロッドとを弾性的に連結する第１の弾性部材と、
   前記タイロッドの一端部の端面と前記円筒孔の底面との間に接触介在する第２の弾性部材と、を備えていることを特徴とする車両用操舵装置。
2. 前記第２の弾性部材は、前記タイロッドの一端部の端面もしくは前記円筒孔の底面のいずれか一方に加硫接着されている請求項１に記載の車両用操舵装置。
3. 前記タイロッドの一端部の端面もしくは前記円筒孔の底面のいずれか一方の、前記第２の弾性部材が加硫接着されている接着面には、前記第２の弾性部材の内部側に突出する突起部が設けられている請求項２に記載の車両用操舵装置。

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