JP2016175535A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】片持ち支持で車体に取り付けられるステアリング装置において、ステアリング操作の入力に伴うギヤハウジングの変位を抑制し、良好な操舵感が得られるステアリング装置を提供する。【解決手段】ラックギヤ７を収容する筒状収容部６ａ、および、筒状収容部６ａから突き出るように一体的に設けられ、取付孔６１が形成された取付部６ｂ、を有するギヤハウジング６と、取付孔６１に嵌め込まれ、締結具１１ａを挿通するための締結孔１２を有するブッシュ１０と、を備えたステアリング装置において、ブッシュ１０は、締結孔１２を有する筒状金具１００と、筒状金具１００と取付部６ｂとの間に介在する弾性部材１１０と、を有し、弾性部材１１０は、筒状金具１００に対してラックギヤ７側の部分のばね定数が、筒状金具１００に対してラックギヤ７側とは反対側の部分のばね定数よりも高い、ことを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、自動車に組み込まれるステアリング装置に関する。

自動車のステアリング装置は、ピニオンギヤとラックギヤとを有するラックアンドピニオン機構により、ステアリングホイールに加えられた操舵角をラックギヤの車幅方向への移動に変換して、車輪の向きを変化させるように構成されている。

ラックギヤは、軸心が車体の幅方向に延びる筒状のギヤハウジングに嵌入されており、このギヤハウジングの両端部には、車体の一部（例えば、サスペンションメンバ）に取り付けるための取付部が、一体的に設けられている。例えば、特許文献１には、この取付部をギヤハウジングの軸長方向に交差する一側（車体前方方向）に突出するように設けたステアリング装置が開示されている。この取付部には、貫通孔が設けられており、貫通孔には、円筒状のブッシュが嵌合されている。また、ブッシュには、ボルトが挿通されており、これにより、ギヤハウジングがサスペンションメンバに取り付けられている。

特開２００４−２９１８７２号公報

上記のようなステアリング装置において、運転者のステアリング操作に伴い、ラックギヤを介して取付部に嵌合されたブッシュに、負荷が入力される。上記特許文献１のように、取付部がギヤハウジングの軸長方向に交差する一側に設けられた片持ち支持の場合、入力される負荷によるブッシュの弾性中心が、ブッシュの取付中心軸上に位置し、上記負荷の入力に対して、離れた位置となる。そのため、ブッシュに大きなモーメント力が入力されてしまい、ブッシュによるステアリング装置の支持効率（ブッシュの支持効率）が悪くなり、ギヤハウジングが車体に対して変位してしまう。これにより、良好な操舵感が得られないという問題がある。

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、片持ち支持で車体に取り付けられるステアリング装置において、ステアリング操作の入力に伴うギヤハウジングの変位を抑制し、良好な操舵感が得られるステアリング装置を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じた。

本発明の第１の側面によって提供されるステアリング装置は、両端部が操舵輪に連結されており、ステアリングホイールの操舵に応じて車幅方向に移動可能なラックギヤと、当該ラックギヤを収容する筒状収容部、および、当該筒状収容部から突き出るように一体的に設けられ、取付孔が形成された取付部、を有するギヤハウジングと、前記取付孔に嵌め込まれ、締結具を挿通するための締結孔を有するブッシュと、を備えたステアリング装置において、前記ブッシュは、前記締結孔を有する筒状金具と、当該筒状金具と前記取付部との間に介在する弾性部材と、を有し、前記弾性部材は、前記筒状金具に対して前記ラックギヤ側の部分のばね定数が、前記筒状金具に対して前記ラックギヤ側とは反対側の部分のばね定数よりも高い、ことを特徴とする。

また、前記筒状金具は、前記締結孔の孔軸方向の端部から中央側に向け、円錐状の傾斜面を有するテーパー部と、前記テーパー部よりも前記孔軸方向の中央側に設けられた円筒状の中央部と、を有し、前記孔軸方向は、前記車幅方向と交差しており、前記弾性部材は、前記テーパー部の傾斜面にのみ設けられる、ことを特徴とする。

本発明によると、取付部の取付孔に嵌め込まれたブッシュにおいて、ラックギヤ側の弾性部材のばね定数がラックギヤ側と反対側の弾性部材のばね定数に比べ、高くなるようにした。これにより、ステアリング操作に伴うブッシュの弾性中心がラックギヤ側、すなわち負荷の入力側に近づくため、負荷の入力位置からブッシュの弾性中心までのモーメントアームが短くなる。したがって、ステアリング操作の際のブッシュに負荷されるモーメント力が小さくなる。ひいては、ブッシュの支持効率が向上するため、ステアリング操作に伴うギヤハウジングの変位が抑制され、良好な操舵感が得られる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明に係るステアリング装置の一例を示した斜視図である。 車幅方向から見た取付部の縦断面図およびその分解斜視図である。 上下ブッシュの構造を示す図である。 他の実施形態に係る車幅方向から見た取付部の縦断面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態につき、図面を参照し、具体的に説明する。

図１は、本発明に係るステアリング装置の一例を示している。本実施形態のステアリング装置１は、車体に組み込まれており、図中の矢印Ｆｒは車体前方方向を、矢印Ｕｐは車体上部方向を示している。ステアリング装置１のステアリングシャフト２は、ダッシュボード等にステアリングコラム２ａを介して支持されている。ステアリングシャフト２の車室内側端部にはステアリングホイール３が取り付けられており、他端部にはユニバーサルジョイント４ａを両端に介在させたインターミディエイトシャフト４によりピニオン軸５に連結されている。ピニオン軸５は、ピニオンハウジング５ａの内部に回動自在に支持されており、ピニオンハウジング５ａの内部で、図示しないピニオンギヤが一体的に形成されている。ピニオンギヤは、ギヤハウジング６に嵌入されているラックギヤ７に噛合しており、これによりラックアンドピニオン機構が構成されている。ラックギヤ７の左右端部にはタイロッド８が接続されており、タイロッド８の先端部は、図示しない前輪に連結されている。これにより、ステアリングホイール３の操舵が前輪に伝わり、前輪が操作される。

ギヤハウジング６は、ラックギヤ７を嵌入するための筒状収容部６ａと、車体の一部（例えば、サスペンションメンバ９）に取り付けるための取付部６ｂと、を備えて構成される。筒状収容部６ａは、ラックギヤ７を嵌入できるように、車幅方向に延びた筒状に形成されている。取付部６ｂは、筒状収容部６ａより車体前方方向に突き出るように、筒状収容部６ａに一体的に設けられている。そして、取付部６ｂは、車幅方向において離れた２箇所に設けられている。取付部６ｂは、例えば、アルミなどの金属部材で形成されており、この取付部６ｂにより、ギヤハウジング６がサスペンションメンバ９に支持される。

図２は、上記ギヤハウジング６をサスペンションメンバ９に取り付けたときの、取付部６ｂの構造を説明するための図である。図２（ａ）は、車幅方向に沿った視線で見た取付部６ｂの縦断面図である。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示した取付部６ｂの分解斜視図である。

取付部６ｂは、上記のように、筒状収容部６ａより車体前方方向に突き出るように設けられている。取付部６ｂには、筒状収容部６ａに嵌入されたラックギヤ７の軸長方向（車幅方向）に対して略直交する方向に貫通する取付孔６１が、形成されており、この取付孔６１には、ブッシュ１０が嵌合されている。なお、以下の説明では、取付部６ｂは、筒状収容部６ａより車体前方方向に突出しているものとして説明するが、車体後方方向に突出していてもよい。

ブッシュ１０には、ボルト１１ａなどの締結具を挿通するための締結孔１２が設けられており、サスペンションメンバ９にも、ギヤハウジング６を取り付けるための貫通孔１３が設けられている。よって、ボルト１１ａを、締結孔１２および貫通孔１３に挿通し、サスペンションメンバ９の下方からナット１１ｂで締結することで、ギヤハウジング６がサスペンションメンバ９に取り付けられ、支持される。ブッシュ１０は、上下反転させた、同一形状の２つの部材（上ブッシュ１０ａおよび下ブッシュ１０ｂ）で構成されている。

図３は、上下ブッシュ１０ａ，１０ｂの構造を説明するための図である。上ブッシュ１０ａと下ブッシュ１０ｂとは、同一形状のものであるため、以下では、上ブッシュ１０ａについてのみ説明し、下ブッシュ１０ｂの説明は省略する。図３（ａ）は、車体上部から上ブッシュ１０ａを見た上面図である、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すＡ−Ａ線で切断したときの断面図（Ａ−Ａ線断面図）である。図３（ｃ）は、図３（ａ）に示すＢ−Ｂ線で切断したときの断面図（Ｂ−Ｂ線断面図）である。そして、図３（ｄ）は、車体下部から上ブッシュ１０ａを見た底面図である。

上ブッシュ１０ａは、アルミなどの金属部材で形成された筒状金具１００と、この筒状金具１００の外周面に固着された弾性部材１１０と、備えて構成される。弾性部材１１０は、例えば、ゴムによって構成される。筒状金具１００は、図３に示すように、上面から見た中心にボルト１１ａを挿通するための、貫通状の締結孔１２を有する。また、筒状金具１００は、上方から下方に向け、所定のテーパー角を設けた円錐状のテーパー部１０１と、そのテーパー部１０１の下方から底面に向け、円筒状の円筒部１０２と、を含んで構成される。

弾性部材１１０は、テーパー部１０１の外周に、周方向に分離した複数の部分（テーパー側固着部１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄ）と、円筒部１０２の外周に巻かれた部分（円筒側固着部１１０ｅ）と、を有している。そして、テーパー側固着部１１０ａ〜１１０ｄは、締結孔１２の孔軸を挟んで両側に固着され、大きさが同じ一対のテーパー側固着部１１０ａ，１１０ｂと、その一対のテーパー側固着部１１０ａ，１１０ｂに対してそれぞれ９０°ずれて固着され、大きさが異なる一対のテーパー側固着部１１０ｃ，１１０ｄと、からなる。

これらテーパー側固着部１１０ａ〜１１０ｄは、筒状金具１００を底面から見て、筒状金具１００の中心軸から所定の中心角の範囲のテーパー部１０１に固着されている。例えば、テーパー側固着部１１０ａ，１１０ｂは、ともに中心角２５°の範囲のテーパー部１０１に固着され、テーパー側固着部１１０ｃ，１１０ｄは、それぞれ、中心角４５°と６５°の範囲のテーパー部１０１に固着される。これにより、一対のテーパー側固着部１１０ｃ，１１０ｄは、その大きさが異なっている。なお、上記中心角の具体的な値は、一例であり、テーパー側固着部１１０ｄがテーパー側固着部１１０ｃより大きくなるように中心角を設ければ、これに限定されるものではない。また、テーパー側固着部１１０ａ〜１１０ｄの厚みは全て同じとする。

図２に戻り、図３に示す上ブッシュ１０ａが取付孔６１の上面から嵌め込まれており、下ブッシュ１０ｂが取付孔６１の下面から、上ブッシュ１０ａに対して上下反転させて、嵌め込まれている。よって、ブッシュ１０は、上下ブッシュ１０ａ，１０ｂのテーパー部１０１により、車体上部から見て、上面および下面の各々から、その中央に向けて所定のテーパー角が設けられた円錐状の部分と、上下ブッシュ１０ａ，１０ｂの円筒部１０２により、上下の円錐状の部分に挟まれた円筒状の部分とを、有している。また、取付孔６１は、ブッシュ１０が嵌合されるように、円錐状の部分と、円筒状の部分と、を有している。

上ブッシュ１０ａを取付孔６１の上面から嵌め込むとき、テーパー側固着部１１０ｄが固着された側を、筒状金具１００に対してラックギヤ７に近い側（ラックギヤ７側）、すなわち車体後方側にする。一方、テーパー側固着部１１０ｄと対のテーパー側固着部１１０ｃが固着された側を、筒状金具１００に対してラックギヤ７側と反対側、すなわち車体前方側にする。よって、上ブッシュ１０ａは、テーパー側固着部１１０ｃ，１１０ｄが車体前後方向となり、テーパー側固着部１１０ａ，１１０ｂが車幅方向となるように嵌め込まれている。

また、下ブッシュ１０ｂを取付孔６１の下面から嵌め込むとき、テーパー側固着部１１０ｄが固着された側を、筒状金具１００に対してラックギヤ７側、すなわち車体後方側にする。一方、テーパー側固着部１１０ｄと対のテーパー側固着部１１０ｃが固着された側を、筒状金具１００に対してラックギヤ７側と反対側、すなわち車体前方側にする。よって、下ブッシュ１０ｂは、テーパー側固着部１１０ｃ，１１０ｄが車体前後方向となり、テーパー側固着部１１０ａ，１１０ｂが車幅方向となるように嵌め込まれている。

このように取付孔６１に嵌め込まれた上下ブッシュ１０ａ，１０ｂに、ボルト１１ａを挿通し、サスペンションメンバ９の下方からナット１１ｂで締結している。このように締結した状態では、テーパー部１０１に固着されたテーパー側固着部１１０ａ〜１１０ｄは、取付部６ｂに当接し、同心状に圧縮される。テーパー側固着部１１０ａ〜１１０ｄは、その大きさが異なるため、上記圧縮の度合いが異なり、大きさが大きいほど、圧縮するための力が必要となり、ばね定数が高くなる。テーパー側固着部１１０ｄはテーパー側固着部１１０ｃに比べ大きいため、ブッシュ１０は、車体前後方向でばね定数が異なり、車体後方側（すなわちラックギヤ７側）のばね定数が、車体前方側（すなわちラックギヤ７側と反対側）のばね定数に比べて、高くなっている。

このような構成によれば、ステアリング操作に伴う負荷によるブッシュ１０の弾性中心を、ブッシュ１０を締結するボルト１１ａの取付中心軸上にあった従来の弾性中心に比べ、ラックギヤ７側、すなわち、上記負荷の入力側に近づけることができる。これにより、負荷の入力位置からブッシュ１０の弾性中心までのモーメントアームが短くなり、ステアリング操作の際のブッシュ１０に負荷されるモーメント力が小さくなる（図２（ａ）参照）。ひいては、ブッシュ１０の支持効率が向上するため、ステアリング操作に伴うギヤハウジング６の変位が抑制され、良好な操舵感が得られる。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。図４は、他の実施形態に係る取付部６ｂ’の構造を説明するための図であり、図２（ａ）に対応する縦断面図である。

図示するように、他の実施形態に係る取付部６ｂ’は、上記実施形態における上下ブッシュ１０ａ，１０ｂが上下ブッシュ１０ａ’，１０ｂ’に置き換えられている。すなわち、ブッシュ１０がブッシュ１０’に置き換えられている。上下ブッシュ１０ａ’，１０ｂ’は、上下ブッシュ１０ａ，１０ｂと同様に、テーパー部１０１に弾性部材１１０（テーパー側固着部１１０ａ〜１１０ｄ）が固着されているが、円筒部１０２には弾性部材１１０（円筒側固着部１１０ｅ）が固着されていない。この点が上記実施形態のブッシュ１０と異なっている。

このような構成によれば、円筒部１０２に弾性部材１１０（円筒側固着部１１０ｅ）が固着されていない分、取付孔６１の径を小さくすることができる。よって、ブッシュ１０’の弾性中心をラックギヤ７側にさらに近づけることができるため、負荷の入力位置からブッシュ１０の弾性中心までのモーメントアームが短くなり、ブッシュ１０に負荷されるモーメント力が小さくなる。ひいては、ブッシュ１０の支持効率がさらに向上し、より良好な操舵感が得られる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は上記した実施形態に限定されるものではない。本発明の各部の具体的な構成は、種々に変更が可能である。

上記実施形態において、テーパー部１０１の外周に分離して固着された複数のテーパー側固着部１１０ａ〜１１０ｄの大きさを変えることで、ラックギヤ７側のばね定数を、ラックギヤ７側と反対側のばね定数より、高くした場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、弾性部材１１０のうちテーパー部１０１に固着する部分に凹凸を設けておき、ばね定数を変化させるようにしてもよい。具体的には、テーパー部１０１については、その外周全てに弾性部材１１０を固着させる。そして、この弾性部材１１０のうち上記テーパー側固着部１１０ａ〜１１０ｄが固着されていた範囲と同じ部分は、その厚みを、その他の部分に比べて厚くしておく。このようにすることで、弾性部材１１０には、凹凸が設けられ、その凹凸により、上記と同様にばね定数が変化し、上記実施形態と同等の効果が得られる。

１ ステアリング装置
２ ステアリングシャフト
２ａ ステアリングコラム
３ ステアリングホイール
４ インターミディエイトシャフト
４ａ ユニバーサルジョイント
５ ピニオン軸
５ａ ピニオンハウジング
６ ギヤハウジング
６ａ 筒状収容部
６ｂ，６ｂ’ 取付部
６１ 取付孔
７ ラックギヤ
８ タイロッド
９ サスペンションメンバ
１０，１０’ ブッシュ
１０ａ，１０ａ’ 上ブッシュ
１０ｂ，１０ｂ’ 下ブッシュ
１００ 筒状金具
１０１ テーパー部
１０２ 円筒部
１１０ 弾性部材
１１０ａ〜１１０ｄ テーパー側固着部
１１０ｅ 円筒側固着部
１１ａ ボルト
１１ｂ ナット
１２ 締結孔
１３ 貫通孔

Claims (2)

1. 両端部が操舵輪に連結されており、ステアリングホイールの操舵に応じて車幅方向に移動可能なラックギヤと、
   当該ラックギヤを収容する筒状収容部、および、当該筒状収容部から突き出るように一体的に設けられ、取付孔が形成された取付部、を有するギヤハウジングと、
   前記取付孔に嵌め込まれ、締結具を挿通するための締結孔を有するブッシュと、
   を備えたステアリング装置において、
   前記ブッシュは、前記締結孔を有する筒状金具と、当該筒状金具と前記取付部との間に介在する弾性部材と、を有し、
   前記弾性部材は、前記筒状金具に対して前記ラックギヤ側の部分のばね定数が、前記筒状金具に対して前記ラックギヤ側とは反対側の部分のばね定数よりも高い、
   ことを特徴とするステアリング装置。
2. 前記筒状金具は、前記締結孔の孔軸方向の端部から中央側に向け、円錐状の傾斜面を有するテーパー部と、前記テーパー部よりも前記孔軸方向の中央側に設けられた円筒状の中央部と、を有し、
   前記孔軸方向は、前記車幅方向と交差しており、
   前記弾性部材は、前記テーパー部の傾斜面にのみ設けられる、
   ことを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。

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