JP4506419B2 - ステアリングギヤ装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両のステアリング系を構成するステアリングギヤ装置に関し、詳しくは、ラックアンドピニオン式のステアリングギヤ装置に関するものである。

車両のステアリング系を構成するステアリングギヤ装置として、左右の車輪側のナックルアームにタイロッドを介して両端部が連結されるラックバーと、ステアリングホイール側のステアリングシャフトに上端部が連結されるピニオン軸とを備え、両者をラックアンドピニオン機構により連動構成したラックアンドピニオン式のステアリングギヤ装置が従来一般に知られている。

この種のラックアンドピニオン式のステアリングギヤ装置において、ラックバーは筒状のラックハウジングに内装されて軸方向に摺動自在に支持されており、ピニオン軸はラックハウジングに形成されたギヤボックスに回転自在に支持されている。そして、ラックハウジングには、ラックバーを摺動自在に支持するためのラックブッシュが装着されている（例えば特許文献１参照）。
特開平０６−１１５４３９号公報

ここで、特許文献１に記載されたステアリングギヤ装置のラックブッシュは、車輪側からの逆入力によってラックバーが打音を発生するのを防止できるように、径方向に弾力性を発揮する形状、構造を備えた合成樹脂製とされている。

ところで、特許文献１に記載のステアリングギヤ装置では、操舵（または切返し操舵）の開始初期において、その操舵トルクがラックバーの支持摩擦力に打ち勝つ所定の大きさに達するまで、ラックバーがその支持摩擦力によって停止状態に保持され、操舵トルクが所定の大きさに達すると、ラックバーが軸方向への移動を一気に開始する。そして、このようなラックバーのスティック・スリップ様の挙動は、ラックバーの支持摩擦力を大きくした場合に顕著となり、操舵開始初期の応答性が低下して操舵フィーリングが悪化するという問題が発生する。

そこで、本発明は、ラックバーの支持摩擦力を大きくした場合の操舵開始初期においても、良好な応答性を確保することができるステアリングギヤ装置を提供することを課題とする。

本発明に係るステアリングギヤ装置は、ラックアンドピニオン機構を介して軸方向に操作されるラックバーがラックハウジングに摺動自在に支持されるステアリングギヤ装置であって、ラックハウジングには、ラックバーの周面に摺接してその軸方向に弾性変形可能な弾性ブッシュが組み付けられており、弾性ブッシュは、ラックハウジングに組み付けられるブッシュベースと、このブッシュベースに保持されてラックバーの周面に摺接する弾性体とを有しており、ブッシュベースに、弾性体をラックバーの軸方向へ弾性変形させるような逃げ面を設けたことを特徴とする。また、本発明に係るステアリングギヤ装置は、ラックアンドピニオン機構を介して軸方向に操作されるラックバーがラックハウジングに摺動自在に支持されるステアリングギヤ装置であって、ラックハウジングには、ラックバーの周面に摺接してその軸方向に弾性変形可能な弾性ブッシュが組み付けられており、弾性ブッシュは、ラックハウジングに組み付けられるブッシュベースと、このブッシュベースに保持されてラックバーの周面に摺接する弾性体とを有しており、弾性体に、弾性変形を容易にするカット面を設けたことを特徴とする。また、本発明に係るステアリングギヤ装置は、ラックアンドピニオン機構を介して軸方向に操作されるラックバーがラックハウジングに摺動自在に支持されるステアリングギヤ装置であって、ラックハウジングには、ラックバーの周面に摺接してその軸方向に弾性変形可能な弾性ブッシュが組み付けられており、弾性ブッシュは、ラックハウジングに組み付けられるブッシュベースと、このブッシュベースに保持されてラックバーの周面に摺接する弾性体と、この弾性体に保持されてラックバーの軸方向に移動可能な摺動部材とを有することを特徴とする。また、本発明に係るステアリングギヤ装置は、ラックアンドピニオン機構を介して軸方向に操作されるラックバーがラックハウジングに摺動自在に支持されるステアリングギヤ装置であって、ラックハウジングには、ラックバーの周面に摺接してその軸方向に弾性変形可能な弾性ブッシュが組み付けられており、弾性ブッシュが弾性体のみで構成され、ラックハウジングに組みつけられており、ブッシュベースに、弾性体をラックバーの軸方向へ弾性変形させるような逃げ面を設けたことを特徴とする。

本発明に係るステアリングギヤ装置では、操舵操作に伴ないラックアンドピニオン機構を介してラックバーが軸方向に操作される際、その操舵開始初期には、ラックバーの周面に摺接する弾性ブッシュがラックバーの軸方向に弾性変形することでラックバーが円滑に軸方向に移動する。操舵開始初期に弾性体がラック
バーの軸方向に弾性変形することでラックバーが円滑に軸方向に移動する。操舵開始初期に弾性体がラックバーの軸方向に弾性変形することで摺動部材と共にラックバーが円滑に軸方向に移動する。

なお、本発明のステアリングギヤ装置においては、ラックハウジングに外周部が組み付けられ、かつ、内周部がラックバーの周面に摺接するリング状の弾性体で弾性ブッシュを構成してもよい。

本発明に係るステアリングギヤ装置では、操舵操作に伴ないラックアンドピニオン機構を介してラックバーが軸方向に操作される際、その操舵開始初期には、ラックバーの周面に摺接する弾性ブッシュがラックバーの軸方向に弾性変形することでラックバーが円滑に軸方向に移動する。従って、本発明のステアリングギヤ装置によれば、ラックバーの支持摩擦力を大きくした場合の操舵開始初期においても、良好な応答性を確保することができる。

以下、図面を参照して本発明に係るステアリングギヤ装置の実施の形態を説明する。参照する図面において、図１は本発明の一実施形態に係るステアリングギヤ装置の構造を示す縦断面図、図２は図１のＩＩ部の部分拡大断面図である。

一実施形態に係るステアリングギヤ装置は、図示しない車両のステアリングホイールと車輪との間のステアリング系の一部を構成するラックアンドピニオン式のステアリングギヤ装置である。このステアリングギヤ装置は、図１に示すように、筒状のラックハウジング１に内装されて軸方向に摺動自在に支持されるラックバー２と、ラックハウジング１の一端部付近に形成されたギヤボックス１Ａに回転自在に支持されてギヤボックス１Ａから斜めに突出するピニオン軸３とを備えており、ピニオン軸３とラックバー２とはギヤボックス１Ａ内のラックアンドピニオン機構（図示省略）を介して連動構成されている。

ラックバー２の両端部には左右のタイロッド４，４の内端部がそれぞれボールジョイント５，５を介して連結されており、このボールジョイント５，５は、ラックハウジング１の両端部とタイロッド４，４とに間に装着されたブーツ６，６に覆われている。そして、左右のタイロッド４，４の外端部には、図示しないボールジョイントを介して左右の車輪側のナックルアームがそれぞれ連結される。

一方、ピニオン軸３の上端部は、図示しないステアリングホイール側のステアリングシャフトに連動構成される。そして、ステアリングホイールの操作に伴なうピニオン軸３の正逆回転に応じ、ラックアンドピニオン機構を介してラックバー２が軸方向に往復駆動され、図示しない左右の車輪が左右に操舵されるようになっている。

ここで、ラックハウジング１のギヤボックス１Ａと反対側の他端部の内周には、ラックバー２の周面に摺接してラックバー２の軸方向に弾性変形可能な弾性ブッシュ７が組み付けられている。この弾性ブッシュ７は、図２に拡大して示すように、角型断面の幅広のリング状に形成された鉄系金属からなるブッシュベース７Ａと、角型断面のリング状に形成された合成ゴム材料などからなる左右一対の弾性体リング７Ｂ，７Ｂとで構成されている。そして、この左右一対の弾性体リング７Ｂ，７Ｂは、ブッシュベース７Ａの内周に形成された左右一対の装着溝７Ａ１，７Ａ１に嵌合して保持されており、その内周部は装着溝７Ａ１，７Ａ１から突出している。

ブッシュベース７Ａは、ラックハウジング１の他端部の内周に形成された段付き穴部１Ｂの奥側の小径段部１Ｃ側に嵌合されている。このブッシュベース７Ａは、段付き穴部１Ｂの手前側の大径段部１Ｄ側に圧入嵌合されたストッパリング８により小径段部１Ｃに押圧されてラックハウジング１の軸方向に位置決めされている。

一方、弾性体リング７Ｂ，７Ｂの内周部は、ブッシュベース７Ａの各装着溝７Ａ１，７Ａ１から突出してラックバー２の周面に摺接している。そして、この弾性体リング７Ｂ，７Ｂの内周部がラックバー２の軸方向に無理なく弾性変形できるように、ブッシュベース７Ａの各装着溝７Ａ１，７Ａ１の開口部の両側には、面取り状の逃げ面７Ａ２，７Ａ２が形成されている。

以上のように構成された一実施形態のステアリングギヤ装置では、図１に示したピニオン軸３が図示しないステアリングホイールの操作によりステアリングシャフトを介して回転操作されると、ギヤボックス１Ａ内のラックアンドピニオン機構を介してラックバー２が軸方向に操作される。その際、操舵開始初期には、図３に示した弾性ブッシュ７を構成する弾性体リング７Ｂ，７Ｂの内周部がラックバー２の周面に摺接して矢印方向に無理なく弾性変形するため、ラックバー２は矢印に示す軸方向に円滑に移動するのであり、図示しない左右の車輪が即座に操舵される。

すなわち、図示しないステアリングホイールの操舵トルクとラックバー２のラックストロークとの関係特性は、図４のグラフに破線で示す従来例とは異なって実線で示すような関係特性となり、操舵開始の初期や切返し操舵の初期においても、ラックバー２はスティック・スリップ様の挙動を示すことなく円滑に移動する。従って、一実施形態のステアリングギヤ装置によれば、良好な応答性を確保でき、その結果、良好な操舵フィーリングを確保することができる。

また、一実施形態のステアリングギヤ装置において、弾性ブッシュ７の弾性体リング７Ｂ，７Ｂは、ラックバー２の周面に摺接してラックバー２に支持摩擦力を付与しており、この弾性体リング７Ｂ，７Ｂは、ラックバー２を径方向に弾性的に支持することにより、車輪側からの逆入力によるラックバー２の振動を抑制して打音の発生を効果的に防止することができる。

本発明に係るステアリングギヤ装置は、前述した一実施形態に限定されるものではない。例えば図２に示した構造を有する弾性ブッシュ７は、図５〜図９に示すような種々の構造を有する弾性ブッシュに変更することができ、その場合にも一実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

図５に示す弾性ブッシュ９は、図２に示した弾性ブッシュ７のブッシュベース７Ａに対応するブッシュベース９Ａと、弾性体リング７Ｂ，７Ｂに対応する弾性体リング９Ｂ，９Ｂとを備えて構成されている。ここで、弾性体リング９Ｂ，９Ｂの内周部の左右の角部には、ラックバー２の軸方向への弾性変形を容易にするためのカット面９Ｂ１，９Ｂ１が形成されている。なお、ブッシュベース９Ａには、ブッシュベース７Ａの逃げ面７Ａ２，７Ａ２に対応するような逃げ面は省略されている。

図６に示す弾性ブッシュ１０は、図２に示した弾性ブッシュ７のブッシュベース７Ａに対応するブッシュベース１０Ａと、弾性体リング７Ｂ，７Ｂに対応する弾性体リング１０Ｂ，１０Ｂとを備えて構成されている。ここで、弾性体リング１０Ｂ，１０Ｂの両端面には、ラックバー２の軸方向への弾性変形を容易にするためのリング状の抜き溝１０Ｂ１，１０Ｂ１が形成されている。なお、ブッシュベース１０Ａには、ブッシュベース７Ａの逃げ面７Ａ２，７Ａ２に対応するような逃げ面は省略されている。

図７に示す弾性ブッシュ１１は、弾力性のある合成ゴム材料などにより角型断面の幅広のリング状に形成された弾性体のみで構成されており、その外周部にはリング状の係合溝１１Ａが形成されている。この弾性ブッシュ１１の外周部は、ラックハウジング１の他端部の内周に形成された装着溝１Ｅに嵌合して保持されている。そして、装着溝１Ｅの底部には、弾性ブッシュ１１の係合溝１１Ａに係合する係合突部１Ｆが形成され、また、装着溝１Ｅの開口部の両側には、弾性ブッシュ１１の内周部がラックバー２の軸方向に無理なく弾性変形できるようにするための面取り状の逃げ面１Ｇ，１Ｇが形成されている。

図８に示す弾性ブッシュ１２は、鋼板などのプレス加工により幅広のリング状に形成されたブッシュベース１２Ａと、弾力性のある合成ゴム材料などの成形により幅広のリング状に形成された弾性リング体１２Ｂと、耐摩耗性の高い適宜の合成樹脂材料の成形により幅広のリング状に形成された摺動部材１２Ｃとの組み合わせにより構成されている。ここで、ブッシュベース１２Ａの内周側には浅い凹溝が形成されており、この浅い凹溝内に弾性リング体１２Ｂの外周側が嵌合して保持されている。また、弾性リング体１２Ｂの内周側には浅い凹溝が形成されており、この浅い凹溝内に摺動部材１２Ｃの外周側の装着部１２Ｃ１が嵌合して保持されている。

このような弾性ブッシュ１２は、図２に示した弾性ブッシュ７と同様にラックハウジング１の段付き穴部１Ｂに嵌合される。そして、この弾性ブッシュ１２は、図２に示したストッパリング８と同様のストッパリング１３（図８参照）によってブッシュベース１２Ａがラックハウジング１の小径段部１Ｃに押圧されることにより、ラックハウジング１の軸方向に位置決めされている。

このような弾性ブッシュ１２の組み付け状態において、摺動部材１２Ｃは、弾性リング体１２Ｂの径方向の弾力性によってラックバー２の外周面に弾性接触し、かつ、弾性リング体１２Ｂの軸方向の弾力性によってラックバー２の軸方向に移動可能となっている。そして、この場合、図示しないステアリングホイールの操作に伴なう操舵開始初期には、弾性リング体１２Ｂがラックバー２の軸方向に弾性変形することにより、摺動部材１２Ｃと共にラックバー２が円滑に軸方向に移動する。

図９に示す弾性ブッシュ１４は、鋼板などのプレス加工により幅広のリング状に形成されたブッシュベース１４Ａと、耐摩耗性の高い適宜の合成樹脂材料の成形により幅広の段付きリング状に形成された摺動部材１４Ｂと、この摺動部材１４Ｂの外周の左右の角部に形成されたリング状の段部１４Ｂ１，１４Ｂ１に装着される左右一対の皿ばね１４Ｃ，１４Ｃと、摺動部材１４Ｂの外周に被着される弾性リング体１４Ｄとの組み合わせにより構成されている。ここで、ブッシュベース１４Ａの内周側には凹溝が形成されており、この凹溝内に摺動部材１４Ｂの外周側が皿ばね１４Ｃ，１４Ｃと共に嵌合して保持されている。

このような弾性ブッシュ１４は、図２に示した弾性ブッシュ７と同様にラックハウジング１の段付き穴部１Ｂに嵌合される。そして、この弾性ブッシュ１４は、ストッパリング８によってブッシュベース１４Ａがラックハウジング１の小径段部１Ｃに押圧されることにより、ラックハウジング１の軸方向に位置決めされている。

このような弾性ブッシュ１４の組み付け状態において、摺動部材１４Ｂは、弾性リング体１４Ｄの径方向の弾力性によってラックバー２の外周面に弾性接触し、かつ、皿ばね１４Ｃ，１４Ｃの弾力性によってラックバー２の軸方向に移動可能となっている。そして、この場合、図示しないステアリングホイールの操作に伴なう操舵開始初期には、皿ばね１４Ｃ，１４Ｃがラックバー２の軸方向に弾性変形することにより、摺動部材１４Ｂと共にラックバー２が円滑に軸方向に移動する。

本発明の一実施形態に係るステアリングギヤ装置の概略構造を一部縦断面として示す正面図である。 図１のＩＩ部の部分拡大断面図である。 図２に示した弾性ブッシュの作用を示す部分拡大断面図である。 一実施形態に係るステアリングギヤ装置の操舵トルクとラックストロークとの関係特性を示すグラフである。 図２に示した弾性ブッシュの第１変形例を示す部分拡大断面図である。 図２に示した弾性ブッシュの第２変形例を示す部分拡大断面図である。 図２に示した弾性ブッシュの第３変形例を示す部分拡大断面図である。 図２に示した弾性ブッシュの第４変形例を示す部分拡大断面図である。 図２に示した弾性ブッシュの第５変形例を示す部分拡大断面図である。

符号の説明

１ ラックハウジング
１Ａ ギヤボックス
１Ｂ 段付き穴部
１Ｃ 小径段部
１Ｄ 大径段部
２ ラックバー
３ ピニオン軸
４ タイロッド
５ ボールジョイント
６ ブーツ
７ 弾性ブッシュ
７Ａ ブッシュベース
７Ａ１装着溝
７Ａ２逃げ面
７Ｂ 弾性体リング
８ ストッパリング

Claims (5)

1. ラックアンドピニオン機構を介して軸方向に操作されるラックバーがラックハウジングに摺動自在に支持されるステアリングギヤ装置であって、
   前記ラックハウジングには、前記ラックバーの周面に摺接してその軸方向に弾性変形可能な弾性ブッシュが組み付けられており、
   前記弾性ブッシュは、前記ラックハウジングに組み付けられるブッシュベースと、このブッシュベースに保持されて前記ラックバーの周面に摺接する弾性体とを有しており、
   前記ブッシュベースに、前記弾性体を前記ラックバーの軸方向へ弾性変形させるような逃げ面を設けたことを特徴とするステアリングギヤ装置。
2. ラックアンドピニオン機構を介して軸方向に操作されるラックバーがラックハウジングに摺動自在に支持されるステアリングギヤ装置であって、
   前記ラックハウジングには、前記ラックバーの周面に摺接してその軸方向に弾性変形可能な弾性ブッシュが組み付けられており、
   前記弾性ブッシュは、前記ラックハウジングに組み付けられるブッシュベースと、このブッシュベースに保持されて前記ラックバーの周面に摺接する弾性体とを有しており、
   前記弾性体に、弾性変形を容易にするカット面を設けたことを特徴とするステアリングギヤ装置。
3. ラックアンドピニオン機構を介して軸方向に操作されるラックバーがラックハウジングに摺動自在に支持されるステアリングギヤ装置であって、
   前記ラックハウジングには、前記ラックバーの周面に摺接してその軸方向に弾性変形可能な弾性ブッシュが組み付けられており、
   前記弾性ブッシュは、前記ラックハウジングに組み付けられるブッシュベースと、このブッシュベースに保持されて前記ラックバーの周面に摺接する弾性体と、この弾性体に保持されて前記ラックバーの軸方向に移動可能な摺動部材とを有することを特徴とするステアリングギヤ装置。
4. ラックアンドピニオン機構を介して軸方向に操作されるラックバーがラックハウジングに摺動自在に支持されるステアリングギヤ装置であって、
   前記ラックハウジングには、前記ラックバーの周面に摺接してその軸方向に弾性変形可能な弾性ブッシュが組み付けられており、
   前記弾性ブッシュが弾性体のみで構成され、前記ラックハウジングに組みつけられており、
   前記ブッシュベースに、前記弾性体を前記ラックバーの軸方向へ弾性変形させるような逃げ面を設けたことを特徴とするステアリングギヤ装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のステアリングギヤ装置であって、前記弾性ブッシュは、前記ラックハウジングに外周部が組み付けられ、かつ、内周部が前記ラックバーの周面に摺接するリング状の弾性体で構成されていることを特徴とするステアリングギヤ装置。

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