JP4048298B2

JP4048298B2 - 車両のタイロッドアセンブリ

Info

Publication number: JP4048298B2
Application number: JP36278497A
Authority: JP
Inventors: 田茂黒
Original assignee: NHK Spring Co Ltd
Current assignee: NHK Spring Co Ltd
Priority date: 1997-12-12
Filing date: 1997-12-12
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2017-12-12
Also published as: JPH11171037A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のステアリング系に配設されるタイロッドアセンブリに係り、特にセンターテイクオフ方式のパワーステアリング適用して好適な車両のタイロッドアセンブリに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、タイロッドアセンブリは、車両のステアリング系の一部として組み込まれているものであり、ステアリングの動作をホイールに伝達するとともに、ホイールからの過大衝撃入力に対して変形吸収し、パワーステアリングのような高価な部品の破損を防ぐバッファとしての役割を有する。また、車両に取り付けられた際には、アジャスタによってナックルアームとパワーステアリングとの距離を調節することにより、トーコントロールとしての役割も兼ねる。
【０００３】
図３には通常のパワーステアリングに適用されるタイロッドアセンブリ、図４及び図５には特にセンターテイクオフ方式のパワーステアリングに適用されるタイロッドアセンブリを示し、これらは、いずれもラック・ピニオン方式を採用したものである。図３に示すタイロッドアセンブリ１は、タイロッド２がナックルアーム３を介して左右のホイール４に連結される。一方、図４及び図５に示すタイロッドアセンブリ１０は、ラック１１の略中心に取付構造１２が設けられ、この取付構造１２から左右にタイロッド１３が延出するようになっている。
【０００４】
また、図６及び図７は、上述したアジャスタの構成例を示す図である。これらの図のうち、図６に示すものは、タイロッド１５の左右端を螺子締結構造１６とすることにより、タイロッド１５の直線状部位をアジャスタとして機能させるものであり、図７に示すものは、タイロッドエンド部１７側にアジャスタボルト１８を組み込むものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図３と図４との比較からも容易に判断されるように、センターテイクオフ方式のパワーステアリングに適用されるタイロッド１３は、通常のパワーステアリングに適用されるタイロッド２と比較して、長手方向の長さが大きい。すなわち、これらを同一車両に適用したとすると、センターテイクオフ方式のパワーステアリングに適用されるタイロッド１３は、通常のパワーステアリングに適用されるタイロッド２に対して、約二倍以上の長さになる場合が殆どである。
【０００６】
具体的には、図４及び図５に示すようなタイロッドは、ステンレス等の鋼材を熱処理したものが用いられるが、例えば直径２１ｍｍの中実材から形成した場合、タイロッド本体だけで１．１６ｋｇになり、タイロッドアセンブリとしては、１．６４ｋｇの重量を有することになる。タイロッドアセンブリは、前輪側及び後輪側のホイールに対して二つ配設されるから、この場合の車両一台当りのタイロッドアセンブリの総重量は３．２８ｋｇとなる。
【０００７】
これに対し、通常のパワーステアリングに適用されるタイロッドの重量は、同様に直径２１ｍｍの中実材から形成した場合、車両一台当り２．１１ｋｇ以下である。そして、パワーステアリング本体は、センターテイクオフ方式と通常タイプとで大差はないから、タイロッドアセンブリの重量増加が、そのままセンターテイクオフ方式にした場合の重量増加に繋がる（この数値例では１．１７ｋｇの重量増加になっている）。このように、センターテイクオフ方式のパワーステアリングにおいては、タイロッドが長尺になることから重量増加が生じるといった課題があった。
【０００８】
また、図６及び図７に示すアジャスタの方式にあっては、以下に述べるような不都合があった。すなわち、図６に示す方式は、タイロッド１５の両端側に緩み止めナットを用いる必要があるが、これら両緩み止めナットの締付作業が離反することにより、作業性が悪化していた。一方、図７に示すような方式では、上述したホイールからの外力に対する変形に際し、各部品に何らかの曲げモーメントが発生し、特にアジャスタボルト１８が変形することになる。このとき、メンテナンスとしては、アジャスタボルト１８が変形しているために回転させることができず、したがってタイロッドアセンブリ一式を脱着しなければならないという不都合があった。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決し得るものであって、その目的は、タイロッドの重量を著しく低減させることにより、ステアリング系の重量を低減させることができる車両のタイロッドアセンブリを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の車両のタイロッドアセンブリのうち、請求項１に記載の発明は、車両のステアリング系に配設されるタイロッドアセンブリのタイロッドを中空状とすると共に、高周波焼入れによる不完全焼入れを施したことを特徴としている。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記タイロッドの車体側への取付端部を、アプセット加工により中実目玉状に形成したことを特徴としている。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記タイロッドのホイール側への取付端部に、冷間縮管及び螺子転造により雄螺子を形成するとともに、この雄螺子にアジャスタを接続したことを特徴としている。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記中空状のタイロッドが、パワーステアリング取付部にゴムブッシュを使用したものであることを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記中空状のタイロッドは、パワーステアリング取付部にピロボールブッシュを使用したものであることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１及び図２は、本発明の一実施の形態を示す図である。図１におけるタイロッドアセンブリのタイロッド２０は、センターテイクオフ方式のパワーステアリングに適用されるものであって、内部が中空に形成されたタイロッド本体２１の一端側（図において右側）が車両センター側のパワーステアリングへの取付部２２となっており、他端側（図において左側）が車両ホイールへの取付部（タイロッドエンド部２３）との連結部となっており、タイロッド本体２１とタイロッドエンド部２３との間にはアジャスタ２４が介在している。
【００１７】
本実施の形態におけるタイロッド２０は、中空化及び熱処理が施行されることによって、タイロッド本体２１が０．６１ｋｇ、総重量が１．０４ｋｇ（２．０８ｋｇ）／台となり、従来のタイロッドと比較して１．２ｋｇ／台の軽量化が達成されている。これは、中空状としない同一のタイロッドと比較して、−３７％の軽量化が達成されているものである。
【００１８】
以下、タイロッド２０の構成について説明する。
タイロッド本体２１一端側の取付部２２は、筒状体の内側にゴムブッシュ２５が圧入されてなる。さらに詳しくは、取付部２２は、その中空部を熱間アプセット加工によって中実加工されており、さらにアプセット加工を施すことにより中実鼓形状に形成され、熱間鍛造によって外形形状及び内径部の荒取りが施されている。また、タイロッドエンド部２３は、２０〜２５度の全方位回転が自在となっている。
【００１９】
また、タイロッド本体２１他端のアジャスタ２４との接続箇所には、外周に雄螺子２１ａが形成され、この雄螺子２１ａは、左螺子であって、冷間縮管加工による螺子下径加工及び螺子転造により形成されている。なお、この雄螺子２１ａは、取付部２２と同様に熱間アプセット加工により中実化し、切削によって螺子下径加工をする方法でもよいが、コスト的見地から前者が好適である。一方、タイロッドエンド部２３のアジャスタ２４との接続箇所には、右螺子の雄螺子２３ａが形成されている。
【００２０】
アジャスタ２４は、タイロッド本体２１との接続側は左螺子の雌螺子２４ａが形成されるとともに、タイロッドエンド部２３との接続側は右螺子の雌螺子２４ｂが形成されている。そして、左螺子の雌螺子２４ａには左螺子の緩み止めナット２６が螺合されるとともに、右螺子の雌螺子２４ｂには右螺子の緩み止めナット２７が螺合され、これら緩み止めナット２７、２７によって、タイロッド本体２１とタイロッドエンド部２３とがアジャスタ２４を介して連結されている。このようなアジャスタ２４を回転させることにより、タイロッドエンド部２３のエンドボール２８中心とタイロッド本体２１の取付部２２中心との間のスパンは、±１０ｍｍ程度調整できるようになっている。
【００２１】
一方、タイロッド本体２１の取付部２２近傍には、パワーステアリングのダストブーツを回避するために、屈曲状の屈曲部２１ｂが形成されている。この屈曲部２１ｂにより、タイロッドエンド部２３のエンドボール２８中心に働く外部入力は、タイロッド本体２１の取付部２２に設けたブッシュ２５中心との間で結ばれた力線Ｘ上で作用し、この力線Ｘからタイロッド本体２１の軸中心が離反している部位は、その離反距離に応じて曲げモーメントが発生することになる。
【００２２】
このモーメントに呼応する応力をクリアするため、本実施の形態では、タイロッド本体２１、特に屈曲部２１ｂに熱処理を施し、材料の拡張力を向上させている。例えば、直径２１ｍｍのタイロッド本体２１を熱処理することにより、１５０ｋｇｆ／ｍｍ^２の拡張力を得、タイロッド本体２１を直径２１×３．２ｔの中空状に形成している。
【００２３】
熱処理は、タイロッド本体２１全長にわたって施す必要はなく、取付部２２を除き、タイロッド本体２１を成形する素材の抗張力で充分耐え得るところまででよい。例えば、本実施の形態では、長手方向の長さが４２１．６ｍｍのタイロッド本体２１に対し、取付部２２中心から雄螺子２１ａ側に２７０ｍｍ程度のとろこまで施せばよい。
【００２４】
ところで、本実施の形態におけるタイロッド本体２１の素材は、次表のような成分構成であって、この場合は、上述した熱処理方法は、高周波焼き入れが望ましい。
【００２５】
【表１】
【００２６】
すなわち、タイロッド本体２１の雄螺子２１ａ側で変形吸収する場合は、冷間縮管及び螺子転造のままでは加工硬化により伸びが減少して強変形時に破断することもある。タイロッド２０は、ステアリングを支持している重要な部品であることから、変形は可で破断は不可である。一方、完全焼き入れしても破断モードになるため、高周波焼き入れによる不完全焼き入れを施工する。これは、焼鈍ではなく、強度をある程度確保しつつ伸びも得るものであって、完全焼き入れ組織が生材組織と混在している状態である。
【００２７】
次に、上記の構成からなるタイロッド２０の作用について説明する。
ゴムブッシュ２５は、その軸廻りの回転と、軸直角面内での揺動に対応し、パワーステアリングの振動伝達の遮断をする。タイロッド本体２１は、引っ張り破壊荷重、座屈荷重範囲（ホイールからの過大入力吸収、タイロッドエンド部２３で吸収しても可）での変形が要求されるが、疲労は特に問われない。
【００２８】
また、ホイールから過大衝撃入力が加わった際は、タイロッドエンド部２３の雄螺子２３ａ又はタイロッド本体２１の雄螺子２１ａが変形吸収する。タイロッドエンド部２３側で変形した方がコスト的被害規模が少なくて済むが、変形荷重コントロールは、螺子寸法及び加工硬化及び焼鈍の度合いによる強度コントロールにより行われている（これはタイロッド本体２１の雄螺子２１ａにおいても同様である）。
【００２９】
一方、引っ張り破壊荷重が加わった際は、タイロッド本体２１に形成した屈曲部２１ｂが最大応力発生部位になるが、この屈曲部２１ｂには、上述した熱処理が施されているから、弾性変形内で推移していくうち、タイロッドエンド部２３側が変形していくことになる。また、座屈荷重時は、タイロッドエンド部２３もしくはタイロッド本体２１の意図した部品が、螺子寸法と熱処理が施されたことにより所定の荷重範囲で破断することなく変形する。
【００３０】
なお、本実施の形態では、また、タイロッド本体２１の取付部２２にゴムブッシュ２５を圧入した構成としたが、図２に示すように、取付部２２にピロボールブッシュ２９を用いた構成としてもよく、またこのピロボールブッシュ２９を防振ゴムでフロートすると、振動伝達が遮断される。また、本発明に係るタイロッドアセンブリは、センターテイクオフ方式のパワーステアリングに最も好適である（所見によれば、本実施の形態により従来と比較して）が、通常のパワーステアリングのタイロッドに適用することもできる。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の車両のタイロッドアセンブリによれば、タイロッドを中空化することによって、多大な軽量化が実現でき、例えばアルミニウム、チタン等の高価な材料に依存しなくても十分な軽量化を低コストで実現することができる。
【００３２】
特に、タイロッドをパイプ材から形成することができ、このパイプ材をアプセット加工することにより、中実目玉状の端部を形成することができる。高周波焼き入れを施すことにより、タイロッドの高強度化を図り、必要最小限の断面積で必要十分な剛性を得ることができる。座屈荷重に対しては、タイロッドに不完全焼き入れを施工することによって、破断を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態で説明したタイロッドを示す図であり、同図（ａ）は部分断面正面図、同図（ｂ）は平面図である。
【図２】本発明の一実施の形態で説明したタイロッドの他の形態を示す図であり、同図（ａ）は部分断面正面図、同図（ｂ）は平面図である。
【図３】従来の通常のパワーステアリングに適用されるタイロッドアセンブリを示す図である。
【図４】従来のセンターテイクオフ式のパワーステアリングに適用されるタイロッドアセンブリを示す図である。
【図５】図４の拡大断面図である。
【図６】従来のタイロッドの一形態を示す図であり、同図（ａ）は部分断面正面図、同図（ｂ）は平面図である。
【図７】従来のタイロッドの他の形態を示す図であり、同図（ａ）は部分断面正面図、同図（ｂ）は平面図である。
【符号の説明】
２０タイロッド
２１タイロッド本体
２１ａ雄螺子
２２取付部（車体側への取付端部）
２３タイロッドエンド部（ホイール側への取付端部）
２４アジャスタ

Claims

車両のステアリング系に配設されるタイロッドアセンブリのタイロッドを中空状とすると共に、高周波焼入れによる不完全焼入れを施したことを特徴とする車両のタイロッドアセンブリ。
前記タイロッドの車体側への取付端部を、アプセット加工により中実目玉状に形成したことを特徴とする請求項１に記載の車両のタイロッドアセンブリ。
前記タイロッドのホイール側への取付端部に、冷間縮管及び螺子転造により雄螺子を形成するとともに、この雄螺子にアジャスタを接続したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両のタイロッドアセンブリ。
前記中空状のタイロッドは、パワーステアリング取付部にゴムブッシュを使用したものであることを特徴とする請求項１に記載の車両のタイロッドアセンブリ。
前記中空状のタイロッドは、パワーステアリング取付部にピロボールブッシュを使用したものであることを特徴とする請求項１に記載の車両のタイロッドアセンブリ。