JPH115554A

JPH115554A - 長さ調整用ロッドの補強構造

Info

Publication number: JPH115554A
Application number: JP16027297A
Authority: JP
Inventors: Kenji Nishibe; 建志西部; Toshihiro Nakaho; 俊弘仲保
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-06-17
Filing date: 1997-06-17
Publication date: 1999-01-12

Abstract

(57)【要約】【目的】２つのロッドが長さを調整できるようにスプ
ライン嵌合ないしはねじ嵌合してしているロッド構造に
おいて、任意の位置に曲げ荷重が掛けられた時の弾性撓
み限界の荷重を格段に向上させるべく、前記スプライン
ないしはねじの雌側の先端に内部断面が円形なロッド補
強部を設けることを目的とする。【構成】第１ロッド１０の先端部１１の雄ねじ１３と
第２ロッドの先端の雌ねじ２３とは嵌合し軸方向に長さ
を調整可能であり、前記第２ロッドの雌ねじ２３の先端
に前記雄ねじ１３を遮蔽して延設する内部断面が円形な
ロッド補強部２１を有し、嵌合された前記第１ロッドと
第２ロッドの任意の位置に曲げ荷重が掛けられ曲げ撓み
が発生し前記ロッド補強部２１の先端とが接触する時
は、前記第１ロッド及び第２ロッドの弾性撓み領域内で
あるように、前記ロッド補強部２１の内周と第１ロッド
１０の外周との隙間８０を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車のステアリ
ング系、リヤサスペンション系や一般の機械に搭載され
る長さ調整可能な嵌合される２つのロッドの一方の端
部、あるいは２つのロッドを締結するナットの端部に補
強部を設ける構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】２つのロッドを嵌合させて長さを調整
する機構を採用したものとして、例えば自動車のステア
リングギヤボックスに取り付けられるステアリングラッ
クエンドロッドとタイロッドがある。従来その構造は図
１２及び図１３に示す如くである。ステアリングラック
ハウジング１０１内にて軸方向に摺動するステアリング
ラックバー１０２の両先端部にねじ部１０４にてボール
カバー１０３が締結されている。一端にボール１３２を
有したステアリングラックエンドロッド１３０は該ボー
ル１３２と前記ボールカバー１０３とでボールジョイン
トを構成し、或る範囲内で自由な角度を取れるべく前記
ステアリングラックバー１０２に枢着している。該ステ
アリングラックエンドロッド１３０の他端は雄ねじ１３
３が形成されている。該雄ねじ１３３に一端で嵌合する
べく雌ねじ１４３が形成されたステアリングタイロッド
１４０の他端はタイロッドエンド１４１となっている。
前記ステアリングラックエンドロッド１３０の雄ねじ１
３３には雌ねじが内周に形成されたナット１５０が嵌合
し、前記雄ねじ１３３と前記ステアリングタイロッド１
４０の雌ねじ１４３との嵌合に対して締結の役割りを果
たしている。

【０００３】前述のように各部品を組み付けたアッセン
ブリーであるステアリングギヤボックスアッシー１００
に於いてステアリングラックハウジング１０１の端部と
ステアリングラックエンドロッド１３０の中間部とを結
んで両端部で固着し、伸縮屈曲可能なラックブーツ１０
５が覆っており内部にグリースを封じ込めている。前記
タイロッドエンド１４１は図示しないナックルアームに
連結されていて、前記ステアリングラックエンドロッド
１３０とステアリングタイロッド１４０の長さを調整す
ることによって、トー角調整即ち車両の前後中心線と車
輪の水平直径とのなす角度の調整が可能であるから、前
記ナット１５０を弛めた状態にて仮りの長さにしておい
て車両に組み付けた後予めの狙いのトー角調整値になる
ところで前記ナット１５０を締め込んでやることで狙い
通りに組み付けることができ、設定されたトー角調整値
を一定に維持できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の構
成になる長さ調整用ロッドに於いては図１２の詳細図で
ある図１３に示す如く、ステアリングラックエンドロッ
ド１３０の先端部の雄ねじ１３３の一部ではナット１５
０が嵌合して覆っているが、残りの部分では外部に露呈
することとなる。通常の範囲に於ける走行状態であれ
ば、例えどんなに厳しい状態であろうとも何ら問題ない
ものの、前記ステアリングギヤボックスアッシーは車両
のボデーのアンダーフロアの下部にて外部に晒されてい
るので誤って大きな石等に打ちつけた場合を考えると、
ナット１５０付近に荷重を受けた時が変形に対して最も
厳しい条件となり、前記のステアリングラックエンドロ
ッド１３０の雄ねじ１３３とナット１５０の嵌合端で該
雄ねじ１３３のねじの谷部の図１３に示すＯ点が最も大
きな曲げ応力を受けることになる。この谷部のＯ点を通
る断面に於いてはステアリングラックエンドロッド１３
０の雄ねじが形成されていない平滑部よりも断面積が小
さい為断面係数が小さく、更に鋭い谷形状の為応力集中
が高くなるので、曲げ荷重が掛かった時の抵抗力は、前
述のステアリングラックエンドロッド１３０の雄ねじが
形成されていない平滑部よりも小さくなる。

【０００５】上述のような課題に鑑み本発明は、長手方
向に長さ調整できるようにねじ嵌合した２つのロッドを
ナットで締結する時に、該ナットの先端に雄ねじを有す
るロッドの雄ねじを遮蔽して延設するナット補強部を設
けたり、あるいは長手方向に長さ調整できる凸状嵌合手
段を持ったロッドと凹状嵌合手段を持ったロッドが嵌合
されている時、前記凹状嵌合手段の先端に前記凸状嵌合
手段を遮蔽して延設するロッド補強部を設けることで、
曲げ荷重に対する抵抗力を高めることを第１の目的とす
る。

【０００６】また前記ナット補強部や前記ロッド補強部
の内周の先端のところが雄ねじないしは凸状嵌合手段を
有するロッドの外周に対して点接触とならず線接触当た
りすることによって該ロッドの外周に大きな圧縮応力を
与えることがないようにすることを第２の目的とする。

【０００７】また前記ナット補強部やロッド補強部にシ
ール用部材を設けることによって、内部に外部から異物
や水が入らないようにすることを第３の目的とする。

【０００８】更に前記ナット補強部やロッド補強部に内
部と外部とを連通する流通孔を設けることによって、内
部に外部から異物や水が入っても内部に留まらず抜けて
出て行くような流通孔を設けることを第４の目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、長手方
向に差し出され、一方の先端部に凸状嵌合手段を持つ第
１ロッドと、軸方向に長さを調整できるように前記凸状
嵌合手段と嵌合する凹状嵌合手段を有する第２ロッド
と、該第２ロッドの前記凹状嵌合手段の先端に、前記第
１ロッドの凸状嵌合手段を遮蔽して延設する内周断面が
円形なロッド補強部を有し、嵌合された前記第１ロッド
と第２ロッドの任意の位置に曲げ荷重が掛けられ曲げ撓
みが発生し前記第１ロッドと前記第２ロッドの前記ロッ
ド補強部の先端とが接触する時は、前記第１ロッド及び
第２ロッドが弾性撓み領域範囲内であるように前記ロッ
ド補強部内周と第１ロッド外周との間に隙間を設けた長
さ調整用ロッドの補強構造である。

【００１０】第２の発明は、長手方向に差し出され、一
方の先端部が雄ねじである第３ロッドと、軸方向に長さ
を調整できるように前記雄ねじと嵌合する雌ねじを有す
る第４ロッドと、前記第３ロッドにねじ嵌合し前記第３
ロッドと前記第４ロッドとを締結するナットの先端に、
前記第３ロッドの雄ねじを遮蔽して延設する内周断面が
円形なナット補強部を有し、嵌合された前記第３ロッド
と第４ロッドとナットの任意の場所に曲げ荷重が掛けら
れ曲げ撓みが発生し前記第３ロッドと前記ナットの前記
ナット補強部の先端とが接触する時は、前記第３ロッ
ド、第４ロッド及びナットが弾性撓み領域範囲内である
ように前記ナット補強部内周と第３ロッド外周との間に
隙間を設けた長さ調整用ロッドの補強構造である。

【００１１】第３の発明は長さ調整用ロッドを構成する
前記第３ロッドと前記第４ロッドとナット補強部を有す
る前記ナットとが、自動車のステアリング装置またはサ
スペンション装置の一部として前記自動車のボデーアン
ダーフロアーの下部に組み込まれる長さ調整用ロッドの
補強構造である。

【００１２】第４の発明は、前記第１ロッドと第２ロッ
ドによる長さ調整用ロッドの補強構造あるいは第３ロッ
ドと第４ロッドによる長さ調整用ロッドの補強構造にお
いて、前記第２ロッドのロッド補強部あるいは前記ナッ
トのナット補強部の内周部の軸方向断面形状が前記第１
ロッドあるいは第３ロッドの曲げ撓み形状に沿った曲線
であることを特徴とする長さ調整用ロッドの補強構造で
ある。

【００１３】第５の発明は、前記第１ロッドと第２ロッ
ドによる長さ調整用ロッドの補強構造あるいは第３ロッ
ドと第４ロッドによる長さ調整用ロッドの補強構造にお
いて、前記ロッド補強部あるいはナット補強部の先端内
周部の軸方向断面形状が曲線であることを特徴とする長
さ調整用ロッドの補強構造である。

【００１４】第６の発明は、第１の発明あるいは第２の
発明あるいは第３の発明あるいは第４の発明あるいは第
５の発明の長さ調整用ロッドの補強構造において、前記
第２ロッドのロッド補強部あるいは前記ナットのナット
補強部に、シール用部材を設けることを特徴とする長さ
調整用ロッドの補強構造である。

【００１５】第７の発明は、第１の発明あるいは第２の
発明あるいは第３の発明あるいは第４の発明あるいは第
５の発明の長さ調整用ロッドの補強構造において、前記
ロッド補強部あるいはナット補強部の内部と外部とを連
通する流通孔を設けることを特徴とする長さ調整用ロッ
ドの補強構造である。

【００１６】

【発明の作用と効果】上記のように構成された第１あ
るいは第２あるいは第３の発明によれば、長手方向に長
さ調整できる凸状嵌合手段を持った第１ロッドと凹状嵌
合手段を持った第２ロッドとが嵌合している時に、前記
第２ロッドの凹状嵌合手段の先端に前記第１ロッドの凸
状嵌合手段を遮蔽して延設するロッド補強部を設けた
り、あるいは長手方向に長さ調整できるようにねじ嵌合
した第３ロッドと第４ロッドをナットで締結する時に、
該ナットの先端に雄ねじを有する第３ロッドの雄ねじを
遮蔽して延設するナット補強部を設けることによって、
前記嵌合された第１ロッドと第２ロッドあるいは第３ロ
ッドと第４ロッドに曲げ荷重が掛けられた時に前記凸状
嵌合手段あるいは雄ねじの嵌合端に於ける断面係数が低
く且つ応力集中を起こし易いところでの大きな応力を受
けることがなくなり、前記ロッド補強部ないしは前記ナ
ット補強部の先端に対応する前記第１ロッドあるいは前
記第３ロッドに於いて断面係数の大きな且つ応力集中を
起こさない位置にて負荷を受け持つようにできることに
よって、曲げ荷重に対する抵抗力を高めることができる
ので第１の目的が達成される。

【００１７】上記のように構成された第４の発明あるい
は第５の発明によれば、曲げ荷重が加えられた時に、前
記第２ロッドのロッド補強部あるいは前記ナットのナッ
ト補強部の内周の先端の位置に於いて、第１ロッドある
いは第３ロッドの外周に対して点接触当たりせず線接触
することになるので、局部的に大きな圧縮応力を発生さ
せることがなく圧痕を発生させることがないので第２の
目的を達成することができる。また第４の発明によれば
前記ロッド補強部あるいはナット補強部の内周の先端部
でＲ面取りを施すだけで済むので第３の発明に比べて前
記ロッド補強部あるいは前記ナット補強部の内周の加工
が容易であると言う利点がある。

【００１８】上記のように構成された第６の発明によれ
ば、前記ロッド補強部と第１ロッドとの間にあるいは前
記ナット補強部と第３ロッドとの間にシール用部材が設
けられているので、外部から異物や水が入らず前記ロッ
ド補強部と第１ロッドとの間あるいは前記ナット補強部
と第３ロッドとの間に形成される空洞部に異物や水が溜
まらなくなるので腐食することがなく高い耐久性を有す
る効果があり第３の目的が達成される。

【００１９】上記のように構成された第７の発明によれ
ば、前記第２ロッドのロッド補強部あるいは前記ナット
のナット補強部に内部と外部とを連通する流通孔が設け
られているので、前記空洞部に外部から異物や水が入っ
たとしても、内部に留まらず前記流通孔から抜けて出て
行くことにより、前記空洞部に異物や水が溜まらなくな
るので腐食することがなく高い耐久性を有する効果があ
り第４の目的が達成される。

【００２０】

【発明の実施の形態】第１の発明の実施の形態につい
て図１（Ａ）及び図１（Ａ）のＡ−Ａ’断面図である図
１（Ｂ）及び図１（Ａ）の詳細断面図である図２にて説
明する。第１ロッド１０の一方の先端部１１には凸状嵌
合手段１２を有すが、図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図２
にて適用される例としてはこの凸状嵌合手段は雄ねじ１
３である。また第２ロッド２０の先端には凹状嵌合手段
２２を有すが、図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図２に適用
される例としてはこの凹状嵌合手段は雌ねじ２３であ
る。前記雄ねじ１３と前記雌ねじ２３とは嵌合している
ので、前記第１ロッド１０と前記第２ロッド２０とは互
いに回転させてやることにより、軸方向に摺動可能であ
り前記第１ロッド１０と前記第２ロッド２０とで形成さ
れる全体のロッドの長さを調整することができる。前記
第２ロッド２０の前記雌ねじ２３の先端には前記第１ロ
ッドの雄ねじ１３を全て遮蔽する筒状のロッド補強部２
１が設けられている。該ロッド補強部２１の空洞を形成
する内部の断面形状は円形をなしているので、該ロッド
補強部２１の内周と前記第１ロッド１０の外周との間に
はわずかではあるが、隙間８０が形成されていて前記第
１ロッド１０と第２ロッド２０との長さ調整に当たって
スムーズな軸方向の移動が可能となっている。

【００２１】前記第１ロッド１０の先端部１１に形成さ
れる雄ねじ１３と前記第２ロッド２０の雌ねじ２３とは
互いにねじ嵌合しているが、図２の詳細断面図に示すよ
うに前記雌ねじ２３と雄ねじ１３との嵌合端となる位置
に於ける前記雄ねじ１３の谷部の谷底をＰ点とし、前記
第２ロッド２０の先端のロッド補強部２１の最先端の内
周のＲ点に対応する軸に垂直な線上の前記第１ロッド１
０の外周の点をＱ点とすると、前述のように前記第ロッ
ド１０のＰ点を通る軸直角面の断面係数は、Ｑ点を通る
軸直角面の断面係数より小さく、またＰ点に於ける応力
集中係数はＱ点のような平滑部に比べ大きくなる。

【００２２】図３（Ａ）及び図３（Ｂ）には第１の実施
形態に於いて、凸状嵌合手段及び凹状嵌合手段の別の例
としてスプラインを適用した場合を示す。前記凸状嵌合
手段１２には雄スプライン１３Ａを、また前記凹状嵌合
手段２２には雌スプライン２３Ａを形成しており、互い
に嵌合していて回転は阻止されるが軸方向には摺動可能
である。これ以外については、前述の図１（Ａ）、図１
（Ｂ）及び図２で述べたものと同様である。

【００２３】次に第２の発明の実施形態について図４に
断面図を示す。第３ロッド３０の一方の先端部３１には
雄ねじ３３が形成されている。また第４ロッド４０の先
端には雌ねじ４３が形成されている。前記雄ねじ３３と
前記雌ねじ４３とは嵌合し、互いに回転することによっ
て軸方向に伸縮可能であるから、前記第３ロッド３０と
前記第４ロッド４０とで形成される全体のロッドの長さ
を調整することができる。前記第４ロッドの先端には前
記第３ロッド３０の雄ねじ３３とねじ嵌合するナット５
０があって、第３ロッド３０と第４ロッド４０とを適当
な長さにて締結している。前記ナット５０の一方の端部
は前記第４ロッド４０に接しているが、他端では前記第
３ロッド３０の雄ねじ３３を全て遮蔽する筒状のナット
補強部５１が設けられている。該ナット補強部５１の空
洞を形成する内部の断面形状は円形をなしているので、
該ナット補強部５１の内周と前記第３ロッド３０の外周
との間にはわずかではあるが、隙間８５が形成されてい
て前記ナット５０の締めつけに当たって、スムーズな回
転が可能となっており、このナット５０を締め込むこと
により前記第３ロッドと第４ロッドの回転は阻止され一
定の長さに維持される。

【００２４】第３の発明の実施形態については図示して
いないが、例えば自動車用のステアリング装置について
であれば、図４に示す第３ロッド３０を図１２及び１３
におけるステアリングラックエンドロッド１３０に適用
し、第４ロッド４０をステアリングタイロッド１４０に
適用し、ナット補強部５１を有するナット５０をナット
１５０に適用したものである。

【００２５】また自動車用のサスペンション装置に対し
て図４に示す長さ調整用ロッドの補強構造を適用したも
のについても図示していないが、前述と同様に適用され
る。

【００２６】図５には前述の第１の発明の実施形態に適
用される前記第２ロッドの別の例である第２ロッド２０
Ａのロッド補強部２１Ａの断面図を示す。このロッド補
強部２１Ａにおいては図５に示すように前記第１ロッド
１０が曲げ撓みを受けた時の曲げ撓み形状に沿った曲線
ｍが内周の曲線を形成している。

【００２７】図には示していないが、第２の発明あるい
は第３の発明の実施形態に適用される前記ナット５０の
ナット補強部５１の断面についても、別の例として図５
の形状がそのまま適用されることは明らかである。

【００２８】図６には同じく前記第１の発明の実施形態
に適用される前記第２ロッドの別の例である第２ロッド
２０Ｂのロッド補強部２１Ｂの断面に於いて、先端の内
周がＲ面取り等の言い方で呼ばれる曲線をなしていると
ころを示す。

【００２９】やはり図には示していないが、第２の発明
あるいは第３の発明の実施形態に適用される前記ナット
５０のナット補強部５１の断面についても、別の例とし
て図６の形状がそのまま適用されることは明らかであ
る。

【００３０】第１の発明の実施形態に適用される前記第
２ロッドの更に別の例としてロッド補強部の先端にシー
ル用部材としてのオイルシール６１が装着された第２ロ
ッド２０Ｃのロッド補強部２１Ｃを図７に示す。第１ロ
ッド１０の外周と第２ロッド２０Ｃの先端のロッド補強
部２１Ｃの内周とで形成される空洞部２５Ｃは前記オイ
ルシール６１によって外部と遮断されているので、外部
から異物や水が空洞部２５Ｃに入り込むことがない。な
おこのようなオイルシール６１を装着した例において
は、前述の図２に示す第２ロッド２０の先端のロッド補
強部２１の最先端の内周のＲ点とこの点に対応する第１
ロッド１０の外周のＱ点とはそれぞれ図７に於けるオイ
ルシール６１に接する軸直角線上の内周の点であるＴ点
とこの点に対応する第１ロッド１０の外周のＳ点に相当
することとなる。

【００３１】図には示していないが、第２の発明あるい
は第３の発明の実施形態に適用される前記ナット５０の
ナット補強部５１の先端をオイルシールが挿入可能な形
状にして、オイルシールを装着する別の例についても図
７の構造がそのまま適用されることは明らかである。

【００３２】更に別の例のシール用部材としてオイルシ
ールの代わりにＯリングを用いる例を図８に示す。この
場合も第１ロッドの外周と第２ロッドの先端のロッド補
強部２１Ｄの内周とで形成される空洞部２５Ｄは前記Ｏ
リング６１Ａによって外部と遮断されているので、外部
から異物や水が空洞部２５Ｄに入り込まない。

【００３３】図には示していないが、第２の発明あるい
は第３の発明の実施形態に適用される前記ナット５０の
ナット補強部５１の先端をＯリングが挿入可能な形状に
して、Ｏリングを装着する別の例についても図８の構造
がそのまま適用されることは明らかである。

【００３４】前記第２ロッドのロッド補強部の更に別の
例を示したものが、図９（Ａ）及びＣ−Ｃ’断面を示す
図９（Ｂ）である。これはロッド補強部２１Ｅの内周と
第１ロッド１０の外周とで形成される空洞部２５Ｅと前
記ロッド補強部２１Ｅの外部とを連通する流通孔７０を
前記ロッド補強部２１Ｅに設けたものである。この例で
は流通孔を円周均等に４つ設けているが、この数は４つ
に限定されたものではなく適宜決められる。また流通孔
７０の軸方向位置はできる限り前記ロッド補強部２１Ｅ
の先端から離れた奥まったところが望ましい。前記流通
孔７０が設けられることによって外部から入った異物や
水が排出可能となるので、異物や水が空洞部２５Ｅに留
まって前記第１ロッドの雄ねじ１３あるいは雄スプライ
ン１３Ａの谷部に付着し腐食の原因となることを防止す
ることができる。

【００３５】第２の発明あるいは第３発明の実施形態に
適用される前記ナット５０のナット補強部５１に前述と
同様の流通孔を設ける別の例としてのナットについて
も、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）の構造がそのまま適用さ
れることはやはり明らかなことである。

【００３６】次に本発明の構造にすれば何故従来の構造
に対してより大きな曲げ荷重に耐え得るかを実施形態に
実際の寸法を当てはめて計算し説明する。従来の構造が
図１２、図１３に示したように嵌合手段としてねじを用
いたものなので、比較の為に本発明としてやはり嵌合手
段にねじを採用した場合を取り上げ図２で説明する。ま
ずねじの場合に谷部に於ける断面積は雄ねじ１３が形成
されていない場合に比べて小さくなるので、この分の比
較をする。図２に於いて雄ねじ１３の谷部の直径をｄと
し、また雄ねじが形成されていないフラットな円柱の部
分の直径をＤとすれば、断面は共に円形であるから断面
係数Ｚはそれぞれ、Ｚ_d＝πｄ³/32及びＺ _D＝πＤ³/32
となる。曲げ荷重Ｗが加えられ曲げモーメントＭが働く
時の曲げ応力σはσ＝Ｍ／Ｚで表される。従ってねじの
諸元をＭ14の場合に当てはめると、Ｄ＝14.0mm、d ＝1
2.064mmであるからＺ_d＝172.4 mm³、Ｚ_D＝269.4 mm
³となり、Ｚ_D／Ｚ_d＝1.56となる。即ちねじが形成さ
れていない円柱の外周のＱ点ではねじの谷部のＰ点に比
べ断面積が大きく応力が1/1.56倍となる。曲げモーメン
トＭは曲げ荷重Ｗに比例するから、Ｐ点で曲げ荷重を受
けた時に比べてＱ点では1.56倍の曲げ荷重を受けた時と
同等の応力となる。

【００３７】次に応力集中の影響を計算する。雄ねじ１
３の谷部は図２に示すように断面で見ると60°の角度を
なしており谷底の先端の小さな円弧は曲率半径ρであり
山と谷の高さの差をt とすると、応力集中係数Ｋは機械
の研究、第４８巻、第７号(1996)「切欠きを有する丸棒
および帯試験片の応力集中の計算式」野田他２名のＰ75
7 に示されている式を用いて計算できる。前述と同じく
Ｍ14の場合に当てはめると、Ｄ＝14.0mm、d ＝12.064m
m、ｔ＝0.968mm 、ρ＝0.15mm、ポアソン比＝0.28とし
てＫ＝4.63となる。即ち平滑な場合に比べねじが形成さ
れていることで応力が4.63倍になることが分かる。

【００３８】長さ調整用ロッドに於いて前述の諸元のね
じを嵌合手段に用いた時に任意の位置に曲げ荷重が掛か
ったとして塑性変形が発生する荷重について、従来構造
の場合と本発明の補強構造の場合とで実際にどのような
値となるかを計算する。任意の位置の中で嵌合の端部に
曲げ荷重Ｗが掛けられた時、図１２及び図１３に示す従
来構造で言うとナット１５０の端部に掛けられた時が同
じ荷重に対して最も大きな応力が掛かるので、その時を
図１０に示し説明する。２つのロッドであるステアリン
グラックエンドロッド１３０とステアリングタイロッド
１４０の嵌合していない側の端部は前述のようにボール
ジョイントとなっているので、両端ピン支持のはりモデ
ルと考えることができる。そこで図１３のＯ点からステ
アリングラックエンドロッド１３０の端部のボールジョ
イント中心迄の長さをl₁、Ｏ点からステアリングタイロ
ッド１４０の端部のボールジョイント中心迄の長さを
l₂、l＝l₁+l₂とすると、図１０に示す両端単純支持モ
デルで表されるので、Ｗ＝( lＭ_max)/( l₁l₂) であり
また、Ｍ_max＝Ｚσ、Ｚ_d＝πｄ³/32である。この時Ｗ
は図１０（Ａ）に示す梁に掛かる曲げ荷重であり、Ｍ
_maxは図１０（Ｂ）に示すモーメント分布に於ける最大
のモーメントの値であり、Ｚは断面係数であり直径ｄの
円形断面の断面係数がＺ_dでありσは応力である。そこ
で、 l＝400mm 、l₁＝300mm 、l₂＝100mm 、ｄ＝12.064
mmとすると、Ｚ_d＝172.3mm³となりＷはＷ＝2.30σで表
される。ここで構造用炭素鋼Ｓ48C を使用するとすれ
ば、降伏点の応力は 705.6MP_aであるが、この場合はス
テアリングエンドロッドの表面で降伏点となるだけでロ
ッドとして塑性変形を起こすことにはならないので、直
径ｄの半分までが降伏点に達した時を限界と考えると、
前述の応力集中係数4.63が効いていることとを考慮して
σ＝705.6 ×2/4.63MP_aを代入してやることにより塑性
変形を起こす限界の曲げ荷重ＷとしてはＷ＝2.30×705.
6 ×2/4.63＝700.2Nが得られる。

【００３９】次に本発明の長さ調整ロッドの補強構造の
もので、同じく塑性変形が発生する時の力を計算する。
図１、図２に示す第１の実施形態あるいは図４に示す第
２の実施形態に於いて、ロッド補強部２１あるいはナッ
ト補強部５１に曲げ荷重が掛かると、第１ロッド１０あ
るいは第３ロッド３０が弾性撓みを起こして端部２４あ
るいはナット端部５４に接触するようになる。接触する
迄は少なくとも弾性範囲内にあるように隙間８０あるい
は隙間８５を予め計算して設定しておく必要があるが、
これについては詳しく後述する。図２ではＱ点とＲ点あ
るいは図４のＱ’点とＲ’点になるが、ここで接触する
と荷重を分担するようになるので、Ｐ点あるいはＰ’点
に於ける応力のは増大しなくなる。この時Ｑ点あるいは
Ｑ’点に於ける軸直角断面に於いて、塑性変形を起こす
曲げ荷重については、前述と同じ材料のロッドで且つ同
じ諸元のねじを嵌合手段に用いれば断面係数で1.56倍で
あり、また応力集中がないことから4.63倍が有利になる
訳であり、Ｗ＝700.2 ×1.56×4.63＝5057.4N となり従
来構造に対して7.2 倍となる。

【００４０】従来構造のままで本発明の長さ調整用ロッ
ドの補強構造で得られるこの7.2 倍の効果を得ようとす
ると、前述のように断面係数Ｚは直径の３乗に比例する
ので約２倍の直径にせねばならない訳である。

【００４１】前述の隙間８０あるいは隙間８５について
どのくらいの寸法にしたら良いかについて次に計算す
る。前記第１ロッド１０あるいは第３ロッド３０のモー
メント分布は図１０（Ｂ）に示すような直線分布であ
り、前述のように前記第１ロッドと第２ロッドあるいは
前記第３ロッドと第４ロッドとで形成されるロッド全体
の両端を支持する両端単純支持モデルと考えられ、Ｐ点
あるいはＰ’点に力を掛けた場合のモーメント分布とな
る。この場合の撓み量については図１０（Ｃ）に示され
る如くとなる。これは図１１に示すような固定端片持ち
梁モデルのモーメント分布の図１１（Ｂ）に置き換え得
るから、図１０（Ｃ）に示すＰ点の撓み量δ₁とＱ点の
撓み量δ₂との差δは図１１（Ｃ）に示す撓み曲線のＱ
₀点に於ける撓み量δ₀に等しい。従って計算を簡略化
する為に図１１に示す片持ち梁モデルで撓み量を算出す
る。

【００４２】図１０（Ｂ）のモーメント分布に於ける最
大値Ｍ_maxと等しい値になる図１１（Ｂ）の最大値Ｍ’
_maxを与える曲げ荷重Ｗ’を求めると、Ｗl₁l₂/l＝Ｗ’
l₁よりＷ’＝Ｗl₂/lとなり、Ｗ’としてＷl₂/lの荷重を
掛けたとして扱える。片持ち梁モデルの撓み分布σは、
撓みの式 σ＝Ｗ’l₁ ³/(3EI)×(1−3x/2l₁+x³/2l₁ ³) ＝Ｗl₁ ³l₂/(3EIl) ×(1−3x/2l₁+x³/2l₁ ³) で表される。ここでE はヤング率であり前述の構造用炭
素鋼Ｓ48C の場合205800N/mm²であり、Ｉは断面２次モ
ーメントであってＩ＝πｄ⁴/64で表される。またx は図
１１（Ａ）に示す曲げ荷重Ｗ’の負荷点からの距離であ
り、Ｐ₀点ではx＝l₁である。

【００４３】ロッド補強部２１あるいはナット補強部５
１の延設された部分の軸方向長さ即ちＰＱあるいはＰ’
Ｑ’の軸に投影した距離を例えば80mmとし、l₁＝300mm
、l₂＝100mm 、l ＝400mm とすれば、x ＝300 −80＝2
20mm であるから、これらの値を撓みの式に代入するこ
とによってＱ点あるいはＱ’点に於ける撓みはσ＝1.02
19×10^-3Ｗとなる。ここで前述の如くＰ点あるいはＰ’
点で塑性変形を起こす限界の曲げ荷重は700.2Nであるか
ら、この値を代入してσ＝0.72mmが求まる。即ち隙間８
０あるいは隙間８５はこの値以下にすれば良いことが求
まる訳である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に於いて嵌合手段がねじであ
る場合の例を示すロッドの断面図が（Ａ）であり、Ａ−
Ａ’面による軸直角断面図が（Ｂ）である。

【図２】図１に於いて嵌合部の詳細を示す断面図であ
る。

【図３】第１の実施形態に於いて嵌合手段がスプライ
ンである別の例を示すロッドの断面図が（Ａ）であり、
Ｂ−Ｂ’面による軸直角断面図が（Ｂ）である。

【図４】第２の実施形態を示す断面図である。

【図５】第１の実施形態に於いてロッド補強部の内周
部の軸方向断面形状が第１ロッドの曲げ撓み形状に沿っ
た曲線である場合を示す断面図である。

【図６】第１の実施形態に於いてロッド補強部の先端
内周部の軸方向断面形状が曲線である場合を示す断面図
である。

【図７】第１の実施形態に於いてロッド補強部にオイ
ルシールを装着した場合を示す断面図である。

【図８】第１の実施形態に於いてロッド補強部にＯリ
ングを装着した場合を示す断面図である。

【図９】第１の実施形態に於いてロッド補強部の内部
と外部とを連通する流通孔を設けた場合を示すロッドの
断面図が（Ａ）であり、Ｃ−Ｃ’面による軸直角断面図
が（Ｂ）である。

【図１０】（Ａ）は両端単純支持モデルの負荷モードを
示す図であり、（Ｂ）は両端単純支持モデルのモーメン
ト分布を示す図であり、また（Ｃ）は両端単純支持モデ
ルの撓み量を示す図である。

【図１１】（Ａ）は固定端片持ち梁モデルの負荷モー
ドを示す図であり、（Ｂ）は固定端片持ち梁モデルのモ
ーメント分布を示す図であり、また（Ｃ）は固定端片持
ち梁モデルの撓み量を示す図である。

【図１２】従来の長さ調整用ロッドがステアリングギ
ヤボックスアッシーに搭載されているところを示す断面
図である。

【図１３】図１２のロッドの嵌合状態の詳細を示す断
面図である。

【符号の説明】

１０・・・第１ロッド１１、３１・・・先端部１２・・・凸状嵌合手段１３、３３・・・雄ねじ１３Ａ・・・雄スプライン２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ・・・
第２ロッド２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｅ・・・
ロッド補強部２２・・・凹状嵌合手段２３、４３・・・雌ねじ２３Ａ・・・雌スプライン３０・・・第３ロッド３１・・・第３ロッド先端部４０・・・第４ロッド５０・・・ナット５１・・・ナット補強部６０・・・シール用部材６１・・・オイルシール６１Ａ・・・Ｏリング７０・・・流通孔１００・・・ステアリングギヤボックスアッシー１０１・・・ステアリングラックハウジング１０２・・・ステアリングラックバー１３０・・・ステアリングラックエンドロッド１４０・・・ステアリングタイロッド１４１・・・ステアリングタイロッドエンド１５０・・・ナット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】長手方向に差し出され、一方の先端部に
凸状嵌合手段を持つ第１ロッドと、軸方向に長さを調整
できるように前記凸状嵌合手段と嵌合する凹状嵌合手段
を有する第２ロッドと、該第２ロッドの前記凹状嵌合手
段の先端に、前記第１ロッドの凸状嵌合手段を遮蔽して
延設する内周断面が円形のロッド補強部を有し、嵌合さ
れた前記第１ロッドと第２ロッドの任意の位置に曲げ荷
重が掛けられ曲げ撓みが発生し前記第１ロッドと前記第
２ロッドの前記ロッド補強部の先端とが接触する時は、
前記第１ロッド及び第２ロッドが弾性撓み領域範囲内で
あるように前記ロッド補強部内周と第１ロッド外周との
間に隙間を設けた長さ調整用ロッドの補強構造。
【請求項２】長手方向に差し出され、一方の先端部が
雄ねじである第３ロッドと、軸方向に長さを調整できる
ように前記雄ねじと嵌合する雌ねじを有する第４ロッド
と、前記第３ロッドにねじ嵌合し前記第３ロッドと前記
第４ロッドとを締結するナットの先端に、前記第３ロッ
ドの雄ねじを遮蔽して延設する内周断面が円形なナット
補強部を有し、嵌合された前記第３ロッドと第４ロッド
とナットの任意の場所に曲げ荷重が掛けられ曲げ撓みが
発生し前記第３ロッドと前記ナットの前記ナット補強部
の先端とが接触する時は、前記第３ロッド、第４ロッド
及びナットが弾性撓み領域範囲内であるように前記ナッ
ト補強部内周と第３ロッド外周との間に隙間を設けた長
さ調整用ロッドの補強構造。
【請求項３】請求項２において長さ調整用ロッドを構
成する前記第３ロッドと前記第４ロッドとナット補強部
を有する前記ナットとが、自動車のステアリング装置ま
たはサスペンション装置の一部として前記自動車のボデ
ーアンダーフロアの下部に組み込まれる長さ調整用ロッ
ドの補強構造。
【請求項４】請求項１あるいは請求項２あるいは請求
項３において、前記第２ロッドのロッド補強部あるいは
前記ナットのナット補強部の内周部の軸方向断面形状が
前記第１ロッドあるいは第３ロッドの曲げ撓み形状に沿
った曲線であることを特徴とする長さ調整用ロッドの補
強構造。
【請求項５】請求項１あるいは請求項２あるいは請求
項３において、前記ロッド補強部あるいはナット補強部
の先端内周部の軸方向断面形状が曲線であることを特徴
とする長さ調整用ロッドの補強構造。
【請求項６】請求項１あるいは２あるいは３あるいは
４あるいは５において、前記ロッド補強部あるいはナッ
ト補強部に、シール用部材を設けることを特徴とする長
さ調整用ロッドの補強構造。
【請求項７】請求項１あるいは２あるいは３あるいは
４あるいは５において、前記ロッド補強部あるいはナッ
ト補強部の内部と外部とを連通する流通孔を設けること
を特徴とする長さ調整用ロッドの補強構造。