(57)【要約】【課題】  比較的小さな強度のハウジングによって、ハウジングが破断することのないセンターテイクオフ型転舵装置を提供する。【解決手段】  ハウジング４０を支持する左支持ブッシュ４２Ｌのばね定数を、ハウジングの左方よりも右方への変位に対して大きくし、右支持ブッシュ４２Ｒのばね定数を、ハウジングの右方よりも左方への変位に対して大きくする。あるいは、ハウジングの変位に対して、右支持ブッシュ４２Ｒよりも左支持ブッシュ４２Ｌのばね定数を大きくする。または、ハウジングに圧縮応力が残留する状態で、ハウジングを車体に支持する。これらの手段により、左右に支持ブッシュの荷重分担の割合を変更し、ハウジングの特定の部位における最大応力を小さくすることで、比較的小さな強度のハウジングであっても、ハウジングの破断することのないセンターテイクオフ型転舵装置を実現することができる。【選択図】  図１
2010285088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
概して円筒状をなし、車幅方向に延びる状態で車体に支持され、車幅方向の中央部に開口が設けられたハウジングと、
そのハウジング内において車幅方向に移動可能に保持され、車幅方向の中央部に設けられて前記ハウジングの開口より突出する突出部を有し、その突出部が前記ハウジングの開口の車幅方向の端に当接することで自身の車幅方向の移動が規制され、かつ、一方の端部にラックが形成されたラックバーと、
前記ハウジングに保持され、前記ラックバーのラックと噛合し、ステアリングホイールの回転操作に伴って回転させられて前記ラックバーを車幅方向に移動させるピニオンと、  それぞれの一端部が、前記ラックバーの突出部に連結され、それぞれの他端部が、左右の車輪のうちの対応するものを保持するステアリングナックルに連結される１対のタイロッドと、
一方が前記ハウジングの一端部に付設され、他方が前記ハウジングの他端部に付設され、それぞれが、弾性体を有して前記ハウジングをそれの変位を許容しつつ車体に支持させるための１対の支持ブッシュと
を備えた車両用ステアリング装置であって、
前記１対の支持ブッシュのうちの車両の左方側に付設されたものの、前記ハウジングの左方への変位に対するばね定数が、前記ハウジングの右方への変位に対するばね定数よりも大きくされ、かつ、前記１対の支持ブッシュのうちの車両の右方側に付設されたものの、前記ハウジングの右方への変位に対するばね定数が、前記ハウジングの左方への変位に対するばね定数よりも大きくされたことを特徴とする車両用センターテイクオフ型ステアリング装置。
【請求項２】
概して円筒状をなし、車幅方向に延びる状態で車体に支持され、車幅方向の中央部に開口が設けられたハウジングと、
そのハウジング内において車幅方向に移動可能に保持され、車幅方向の中央部に設けられて前記ハウジングの開口より突出する突出部を有し、その突出部が前記ハウジングの開口の車幅方向の端に当接することで自身の車幅方向の移動が規制され、かつ、一方の端部にラックが形成されたラックバーと、
前記ハウジングに保持され、前記ラックバーのラックと噛合し、ステアリングホイールの回転操作に伴って回転させられて前記ラックバーを車幅方向に移動させるピニオンと、  それぞれの一端部が、前記ラックバーの突出部に連結され、それぞれの他端部が、左右の車輪のうちの対応するものを保持するステアリングナックルに連結される１対のタイロッドと、
一方が前記ハウジングの一端部に付設され、他方が前記ハウジングの他端部に付設され、それぞれが、弾性体を有して前記ハウジングをそれの変位を許容しつつ車体に支持させるための１対の支持ブッシュと
を備えた車両用ステアリング装置であって、
前記１対の支持ブッシュのうちの前記ピニオンに近い側に付設されたものの、前記ハウジングが車幅方向への変位に対するばね定数が、前記１対の支持ブッシュのうちの前記ピニオンから遠い側に付設されたものの、前記ハウジングが車幅方向への変位に対するばね定数よりも、大きくされたことを特徴とする車両用センターテイクオフ型ステアリング装置。
【請求項３】
概して円筒状をなし、車幅方向に延びる状態で車体に支持され、車幅方向の中央部に開口が設けられたハウジングと、
そのハウジング内において車幅方向に移動可能に保持され、車幅方向の中央部に設けられて前記ハウジングの開口より突出する突出部を有し、その突出部が前記ハウジングの開口の車幅方向の端に当接することで自身の車幅方向の移動が規制され、かつ、一方の端部にラックが形成されたラックバーと、
前記ハウジングに保持され、前記ラックバーのラックと噛合し、ステアリングホイールの回転操作に伴って回転させられて前記ラックバーを車幅方向に移動させるピニオンと、  それぞれの一端部が、前記ラックバーの突出部に連結され、それぞれの他端部が、左右の車輪のうちの対応するものを保持するステアリングナックルに連結される１対のタイロッドと、
一方が前記ハウジングの一端部に付設され、他方が前記ハウジングの他端部に付設され、それぞれが、弾性体を有して前記ハウジングをそれの変位を許容しつつ車体に支持させるための１対の支持ブッシュと
を備えた車両用ステアリング装置であって、
前記ハウジングが、前記１対の支持ブッシュの各々が有する弾性体の弾性反力に依拠した圧縮応力が前記ハウジングの前記１対の支持ブッシュの間の部分に残留する状態で、車体に支持されたことを特徴とする車両用センターテイクオフ型ステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センターテイクオフ型の転舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両の転舵装置として、ラックアンドピニオン式の装置が知られている。ラックアンドピニオン式転舵装置においては、操作部材の操作に応じて回転するピニオンと、そのピニオンと噛み合うラックが形成されて車幅方向に往復動するラックバーとを含んで構成されている。したがって、運転席が車両右側にある場合、多くは、ラックはラックバーの右寄りの部分に形成されている。ラックバーは、それを収容するハウジング内において、移動可能に保持されている。ラックバーには、１対のタイロッドの各々の一端部が接続されている。各タイロッドの他端部は、車輪を保持するステアリングナックルに連結されており、タイロッドが車幅方向に移動させられると、車輪を転舵させることが可能となっている。したがって、操作部材が操作されると、ピニオンが回転し、ラックバーおよびタイロッドは車幅方向に移動させられて、車輪が転舵されるのである。
【０００３】
このようなラックアンドピニオン式転舵装置において、その装置がセンターテイクオフ型の場合には、ラックバーの車幅方向中央部に突出部が設けられており、１対のタイロッドの各々の一端部は、その突出部に接続されている。また、ハウジングの車幅方向中央部に、突出部がハウジング内部から突出できるように開口が設けられている。
【０００４】
また、このようなセンターテイクオフ型の転舵装置の多くでは、ハウジングは、車幅方向の両端部の各々において、支持ブッシュにより車体に取り付けられている。支持ブッシュには、ゴム等の弾性体が介装されているため、ハウジングに力が作用した場合に、その弾性体が変形することで、ハウジングは、車体に対して若干変位することが許容される。その際、二つの支持ブッシュにおいて、各々の弾性体は、ハウジングに作用した力に応じた弾性反力を発生させる。つまり、この弾性反力は、支持ブッシュにおけるハウジングを支持する荷重と等しいのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２０８４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
センターテイクオフ型の転舵装置には、それの転舵範囲の限界において右旋回中または左旋回中の場合に、ラックバーの突出部が、ハウジングの開口の端部に当接した状態となるものがある。そのような転舵装置では、車輪にさらに右旋回方向または左旋回方向への力が作用すると、開口の端部において、その力が突出部からハウジングへと直接作用し、ハウジングに大きな力が作用する。ハウジングには、この力によって大きな応力が発生する。センターテイクオフ型の転舵装置のハウジングには、この応力によって自身が変形や破損することのない強度が求められる。本発明は、開口の端部に最も大きな応力が発生するシチュエーションにおいて、その応力を小さくすることで、ハウジングが比較的小さな強度であっても、ハウジングが破断することのないセンターテイクオフ型転舵装置を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のセンターテイクオフ型転舵装置は、(A)概して円筒状をなし、車幅方向に延びる状態で車体に支持され、車幅方向の中央部に開口が設けられたハウジングと、(B)そのハウジング内において車幅方向に移動可能に保持され、車幅方向の中央部に設けられてハウジングの開口より突出する突出部を有し、その突出部がハウジングの開口の車幅方向の端に当接することで自身の車幅方向の移動が規制され、かつ、一方の端部にラックが形成されたラックバーと、(C)ハウジングに保持され、ラックバーのラックと噛合し、ステアリングホイールの回転操作に伴って回転させられてラックバーを車幅方向に移動させるピニオンと、(D)それぞれの一端部が、ラックバーの突出部に連結され、それぞれの他端部が、左右の車輪のうちの対応するものを保持するステアリングナックルに連結される１対のタイロッドと、(E)一方がハウジングの一端部に付設され、他方がハウジングの他端部に付設され、それぞれが、弾性体を有してハウジングをそれの変位を許容しつつ車体に支持させるための１対の支持ブッシュとを備えた車両用転舵装置を前提とし、上記課題を解決するために、第１の態様は、(a)１対の支持ブッシュのうちの車両の左方側に付設されたものの、ハウジングの左方への変位に対するばね定数が、ハウジングの右方への変位に対するばね定数よりも大きくされ、かつ、１対の支持ブッシュのうちの車両の右方側に付設されたものの、ハウジングの右方への変位に対するばね定数が、ハウジングの左方への変位に対するばね定数よりも大きくされたことを特徴とし、第２の態様は、(b)１対の支持ブッシュのうちのピニオンに近い側に付設されたものの、ハウジングが車幅方向への変位に対するばね定数が、１対の支持ブッシュのうちのピニオンから遠い側に付設されたものの、ハウジングが車幅方向への変位に対するばね定数よりも、大きくされたことを特徴とし、第３の態様は、(c)ハウジングが、１対の支持ブッシュの各々が有する弾性体の弾性反力に依拠した圧縮応力がハウジングの１対の支持ブッシュの間の部分に残留する状態で、車体に支持されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のセンターテイクオフ型転舵装置によれば、車輪からハウジングに力が作用した場合に、支持ブッシュの弾性反力を左右の支持ブッシュで異ならせる、つまり、支持荷重の分担を左右の支持ブッシュで異ならせることができる。その結果、左右の支持ブッシュが同じ弾性反力を発生させる場合に比べて、特定の部位に最も大きな応力が発生するシチュエーションにおいて、その応力を小さくすることができる。したがって、ハウジングが比較的小さな強度であっても、ハウジングが破断することのないセンターテイクオフ型転舵装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施例のセンターテイクオフ型転舵装置を備えたステアリングシステムの全体構成を示す模式図である。
【図２】第１実施例のセンターテイクオフ型転舵装置の概略図である。
【図３】第１実施例のセンターテイクオフ型転舵装置に設けられて、それのハウジングを支持する１対の支持ブッシュの断面図である。
【図４】第１実施例のセンターテイクオフ型転舵装置の諸元を示す寸法図である。
【図５】車輪からハウジングに作用する力を示す模式図である。
【図６】センターテイクオフ型転舵装置が有するハウジングにおいて発生する曲げモーメント、軸力、応力を示すグラフである。
【図７】第１実施例のセンターテイクオフ型転舵装置が有する１対の支持ブッシュの各々において発生する弾性反力を示すグラフである。
【図８】第１実施例のセンターテイクオフ型転舵装置の有するハウジングの各部位において発生する応力を示すグラフである。
【図９】ハウジングが１対の従来の支持ブッシュによって車体に保持されている場合に、支持ブッシュの各々において発生する弾性反力を示すグラフである。
【図１０】１対の支持ブッシュの各々のばね定数が互いに同じである場合に、ハウジングの各部位に発生する応力を示すグラフである。
【図１１】第２実施例のセンターテイクオフ型転舵装置のハウジングに作用する力に対して、ハウジングの開口の左側端部に発生する応力の変化を示すグラフである。
【図１２】第２実施例のセンターテイクオフ型転舵装置の１対の支持ブッシュの各々において発生する弾性反力を示すグラフである。
【図１３】第２実施例のセンターテイクオフ型転舵装置のハウジングの各部位において発生する応力を示すグラフである。
【図１４】第３実施例のセンターテイクオフ型転舵装置において支持ブッシュを車体に取り付ける方法を説明するための模式図である。
【図１５】第３実施例のセンターテイクオフ型転舵装置の１対の支持ブッシュの各々において発生する弾性反力を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態として、本発明のいくつかの実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、下記の実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良が施された種々の形態で、本発明を実施することができる。
【実施例１】
【００１１】
（i）ステアリングシステムの構成
図１は、第１実施例のセンターテイクオフ型の転舵装置１０を備えたステアリングシステムの全体構成を示す。ステアリングシステムは、大まかには、運転者によって操作部材が操作される操作装置２０と、操作装置２０に連結されて、操作部材の操作に応じて車両を転舵させる転舵装置１０とによって構成されている。
【００１２】
操作装置２０は、操作部材としてのステアリングホイール２２と、ステアリングホイール２２を保持するステアリングコラム２４とを有している。ステアリングコラム２４は、一端部にステアリングホイール２２が接続されたステアリングシャフト（図示省略）と、ステアリングシャフトを回転可能に保持するステアリングチューブ２６とを含んで構成されている。ステアリングチューブ２６の車両前方側には、ステアリングホイール２２の操作に応じて、転舵力を助勢するための助勢転舵装置２８が取り付けられている。なお、運転席は車両右方側に位置しているため、ステアリングホイール２２、ステアリングコラム２４等を備えた操作装置２０は、車両右側に位置している。
【００１３】
図２は、転舵装置１０を簡略化して示した模式図である。転舵装置１０は、概して円筒形をなすハウジング４０を備えている。ハウジング４０には、１対の支持ブッシュ４２が付設されており、それらの支持ブッシュ４２によって、ハウジング４０は、それの軸線が車幅方向に延びるようにして車体（詳しくは、シャーシ）に支持されている。１対の支持ブッシュ４２は、それぞれハウジング４０の車両右前方側と車両左前方側とに位置しており、車両右前方側の支持ブッシュを右支持ブッシュ４２Ｒ、車両左前方側の支持ブッシュを左支持ブッシュ４２Ｌとそれぞれ呼ぶことにする。図３（ａ）は左支持ブッシュ４２Ｌの断面を、図３（ｂ）は右支持ブッシュ４２Ｒの断面をそれぞれ示している。各支持ブッシュ４２は、各々、円筒形状をなす外筒５０と、外筒５０の内部に位置する円筒形状の内筒５２と、それらの間に介装されるゴム製の弾性体５４とを含んで構成されている。このように構成される支持ブッシュ４２は、内筒５２の軸線が車両上下方向に延びる状態で外筒５０がハウジング４０に固定されることで、ハウジング４０に付設されている。内筒５２には、支持軸５６が挿入され、支持軸５６の先端が車体の取付穴５８に固定されることで、各支持ブッシュ４２は車体に取り付けられるのである。
【００１４】
ハウジング４０は、それの車両右後方側の部分で、右支持ブッシュ４２Ｒよりも車両中央寄りの位置において、ピニオン６０を回転可能に保持している。また、ハウジング４０内部には、車幅方向に延びて概して円筒形をなすラックバー６２が、車幅方向に移動可能に保持されている。ラックバー６２の車両右後方側の部分、つまり、ピニオン６０の位置する部位にはラックが形成されており、そのラックとピニオン６０とは、ギヤ機構により噛み合わされている。ハウジング４０の内周面において、車幅方向にピニオン６０の位置する部位には、ラックバー６２を支持する半円環形状の右支持部材６４が固定されている。また、ハウジング４０の内周面において、ハウジング４０の車幅方向中央部と左支持ブッシュ４２Ｌとの間には、円環形状の左支持部材６６が固定されている。ラックバー６２は、これらの右支持部材６４、左支持部材６６、ピニオン６０によって、ハウジング４０の内部において車幅方向に移動可能に支持されている。
【００１５】
ラックバー６２は、それの車幅方向中央部において、車両前方側に向かって突出するスライダ７０を備えている。つまり、スライダ７０は、ラックバー６２における突出部をとして機能している。また、ハウジング４０には、車両前方側に開口７２が設けられており、スライダ７０は、その開口７２を貫通してハウジング４０の内部から突出している。開口７２は、スライダ７０が車幅方向に移動できるように、車幅方向に長くなっている。スライダ７０の先端部には、車輪を転舵させるための１対のタイロッド７４の各々の一端部が連結されている。そのため、スライダ７０の先端部の左右は、ボールジョイントのソケット部として機能するように構成されており、また、タイロッド７４の各々の一端部は、ボールジョイントのボール部として機能するように構成されている。つまり、各タイロッド７４は、スライダ７０に回動可能に保持されているのである。各タイロッド７４は、スライダ７０から概ね車幅方向に延びており、各々の他端部は、ボールジョイント７６を介して前輪を回転可能に保持するステアリングナックルに連結されている。
【００１６】
なお、ハウジング４０は、埃や水などが開口７２からハウジング４０内部へと侵入するのを防止するために、ダストブーツ７８によって隙間のないように覆われている。ダストブーツ７８は、それの中央部に、スライダ７０が突出するための孔が設けられている。スライダ７０は、その孔を挿通して突出しており、また、その孔でダストブーツ７８と密着させられている。ダストブーツ７８の孔の左右両側には、それぞれ蛇腹が形成されている。したがって、スライダ７０が車幅方向へ移動すると、その動きに伴って、各々の蛇腹が伸縮させられるのである。
【００１７】
このように、センターテイクオフ型の転舵装置１０では、タイロッド７４の各々が、ラックバー６２の車幅方向中央部から各々のステアリングナックルへと延びている。そのため、タイロッド７４の各々の長さを比較的長くすることができ、車輪の上下方向の動きに伴うホイールアライメントの変化を小さくさせることができる。したがって、センターテイクオフ型転舵装置１０は、車両の操縦安定性や高速安定性を高めることが可能とされている。
【００１８】
ステアリングシャフトのステアリングホイール２２が接続されている端部とは反対側の端部は、ユニバーサルジョイント９０を介してインターミディエイトシャフト９２に連結されている。そのインターミディエイトシャフト９２は、さらにユニバーサルジョイント９４を介して、ピニオン６０へと連結されている。したがって、ステアリングホイール２２を操作してステアリングシャフトが回転させられると、ピニオン６０が回転させられて、ラックバー６２は車幅方向に移動させられる。その移動に伴い、ラックバー６２に連結されるタイロッド７４も車幅方向に移動されて、車輪が転舵されるのである。
【００１９】
ラックバー６２の移動範囲は、スライダ７０が開口７２の左右の端部に当接することで、制限されている。つまり、開口７２の車幅方向の大きさに応じてラックバー６２の移動範囲が規定されているため、その移動範囲に応じて、前輪の転舵量も規制されているのである。したがって、スライダ７０が開口７２の右側端部に当接している場合には、車輪は右旋回方向へ最も転舵された状態となり、スライダ７０が開口７２の左側端部に当接している場合には、車輪は左旋回方向へ最も転舵された状態となるのである。
【００２０】
図４は、転舵装置１０の諸元を示した寸法図である。各寸法について詳しく説明すると、右支持ブッシュ４２Ｒの中心軸線と左支持ブッシュ４２Ｌの中心軸線との距離は約６００ｍｍ、支持ブッシュ４２の中心軸線とハウジング４０の中心軸線との距離は約４０ｍｍ、ハウジング４０の外径は約４５ｍｍ、ラックバー６２の外径は約２５ｍｍ、開口７２の車幅方向の長さは約２６０ｍｍ、ハウジング４０の中心軸線からスライダ７０のソケット部中心までの距離は約６０ｍｍ、タイロッド７４の各々のボール部の中心間距離は約１００ｍｍ、車幅方向における右支持ブッシュ４２Ｒの中心軸線からピニオン６０の中心軸線までの距離は約３０ｍｍ、左支持ブッシュ４２Ｌの中心軸線から左支持部材６６までの距離は約１５０ｍｍ、各々のタイロッド７４の中心軸線がハウジング４０の中心軸線となす角度は約１０°となっている。
【００２１】
（ii）ハウジングに発生する曲げモーメント、軸力、応力
スライダ７０が開口７２の端部に当接している状態で車両が走行している場合に、例えば、前輪が縁石に乗り上げたり、段差を通過したりすると、その際に発生する力が、前輪からタイロッド７４を介してラックバー６２へと伝達される。その力は、さらに、ラックバー６２から、ピニオン６０と各支持部材とを介して、ハウジング４０へと作用する。また、スライダ７０が開口７２の端部に当接しているため、その当接部において、スライダ７０からハウジング４０へと直接作用し、ハウジングに大きな力が作用する。
【００２２】
図５は、スライダ７０が開口７２の端部に当接した状態で、左右の前輪からハウジング４０に伝達される力を示す模式図である。図５（ａ）は、スライダ７０が開口７２の右側端部に当接し、かつ、右前輪側のステアリングナックルに連結される右タイロッド７４Ｒの軸線上に引張方向（白い矢印の方向）の力が作用する場合に、ハウジング４０に作用する力の方向（黒い矢印の方向）を示している。これは、前輪が右旋回方向へ最も転舵された状態で、さらに右旋回方向へ転舵させる力が右前輪に作用する状態（以下、「右タイロッド引張状態」という場合がある）を示している。図５（ｂ）は、スライダ７０が開口７２の左側端部に当接し、かつ、右タイロッド７４Ｒの軸線上に圧縮方向（白い矢印の方向）の力が作用する場合に、ハウジング４０に作用する力の方向（黒い矢印の方向）を示している。これは、前輪が左旋回方向へ最も転舵された状態で、さらに左旋回方向へ転舵させる力が右前輪に作用する状態（以下、「右タイロッド圧縮状態」という場合がある）を示している。図５（ｃ）は、スライダ７０が開口７２の左側端部に当接し、かつ、左前輪側のステアリングナックルに連結される左タイロッド７４Ｌの軸線上に引張方向（白い矢印の方向）の力が作用する場合に、ハウジング４０に作用する力の方向（黒い矢印の方向）を示している。これは、前輪が左旋回方向へ最も転舵された状態で、さらに左旋回方向へ転舵させる力が左前輪に作用する状態（以下、「左タイロッド引張状態」という場合がある）を示している。図５（ｄ）は、スライダ７０が開口７２の右側端部に当接し、かつ、左タイロッド７４Ｌの軸線上に圧縮方向（白い矢印の方向）の力が作用する場合に、ハウジング４０に作用する力の方向（黒い矢印の方向）を示している。これは、前輪が右方向へ最も転舵された状態で、さらに右旋回方向へ転舵させる力が左前輪に車幅方向右方への力が作用する状態（以下、「左タイロッド圧縮状態」という場合がある）を示している。
【００２３】
図５の（ａ）〜（ｄ）の各々のシチュエーションにおいて、開口７２の端部において、スライダ７０から車幅方向左方または右方への力がハウジング４０へ作用し、左右の支持ブッシュ４２は、それらの力と等しい荷重でハウジング４０を支持している。各支持ブッシュ４２は、ハウジング４０の中心軸線より車両前方側に位置しているため、スライダ７０から開口７２の端部に作用する力によって、ハウジング４０には、それを車両前後方向に曲げるようにモーメントが作用する。具体的に説明すると、スライダ７０の当接する開口７２の端部とその端部から近い方の支持ブッシュ４２との間では、ハウジング４０の両端側が車両前方側に向かって曲げられる方向（図２の黒い矢印で示す方向）に曲げモーメントが発生し、その端部とその端部に遠い方の支持ブッシュ４２との間では、ハウジング４０の両端側が車両後方側に向かって曲げられる方向に曲げモーメントが発生する。また、スライダ７０から開口７２の端部に作用する力によって、ハウジング４０には、それを車幅方向に引張または圧縮させる軸力も作用する。したがって、ハウジング４０には、これらの曲げモーメントと軸力とによって、応力が発生することとなる。
【００２４】
図６は、（ａ）右タイロッド引張状態のシチュエーションにおいて、右タイロッド７４Ｒの軸線方向に１００００Ｎの引張力が作用した場合におけるハウジング４０の曲げモーメント、軸力、応力を示すグラフである。各グラフの横軸は、ハウジング４０の車両前方側の部分における車幅方向の位置を示しており、車幅方向中央部が０とされている。これらのグラフの黒丸は、図２にＡ〜Ｇの星印で示された、ハウジング４０の車両前方側の部分の７つの位置における曲げモーメント、軸力、応力をそれぞれ示している。Ａ〜Ｇの位置について詳しく説明すると、Ａは左支持ブッシュ４２Ｌの付設された位置、Ｂは左支持部材６６の取付位置、Ｃは開口７２の左側端部の位置、Ｄは開口７２の右側端部の位置、Ｅは右支持部材６４の取付位置、Ｆは右支持ブッシュ４２Ｒの付設された位置となっている。
【００２５】
図６（１）は、左右の支持ブッシュ４２においてハウジング４０を支持する荷重が、左支持ブッシュ４２Ｌと右支持ブッシュ４２Ｒとにおいて同一、つまり、それぞれの荷重分担が５０対５０となっている場合の、曲げモーメント、軸力、応力を示すグラフである。一方、図６（２）は、ハウジング４０の支持荷重が、左支持ブッシュ４２Ｌと右支持ブッシュ４２Ｒとにおいて異なり、それらの荷重分担の割合が３０対７０となっている場合の、曲げモーメント、軸力、応力を示すグラフである。これらのグラフにおいて、曲げモーメントの正の値を示す方向は、ハウジング４０の両端側が車両前方側に向かって曲げられる方向（図２の黒い矢印で示す方向）となっている。軸力の正の値の方向は、ハウジング４０を車幅方向に引っ張る方向（図２の白い矢印で示す方向）であり、負の値の方向は圧縮する方向となっている。応力の正の値は引張応力であり、負の値は圧縮応力となっている。
【００２６】
軸力と曲げモーメントについてさらに詳しく説明する。左支持ブッシュ４２Ｌと右支持ブッシュ４２Ｒとの荷重分担が５０対５０となっている場合、開口７２を挟んだハウジング４０の各部位において、圧縮方向の軸力と引張方向の軸力とは、それらの大きさが等しくなる。一方、開口７２を挟んだハウジング４０の各部位において、曲げモーメントの大きさは同一とならない。図４に示すように、右支持部材６４と左支持部材６６、および、ピニオン６０と左支持部材６６とは、ハウジング４０の車幅方向中央部に対して左右対称に位置していない。そのため、ハウジング４０に作用する曲げ方向の力の作用点の位置が、ハウジング４０の車幅方向中央部に対して対称でないため、曲げモーメントの大きさが、開口７２を挟んだハウジング４０の各部位において同一とならないのである。
【００２７】
また、図６（１）、（２）から解るように、スライダ７０から力の作用するＤの開口７２の右側端部よりも車幅方向左側の位置、つまり、Ａ〜Ｄの位置では、曲げモーメントおよび軸力の大きさは、左右の支持ブッシュ４２のハウジング４０を支持する荷重のうち、左支持ブッシュ４２Ｌにおける荷重分担に依拠している。したがって、左支持ブッシュ４２Ｌと右支持ブッシュ４２Ｒとの荷重分担の割合が３０対７０の場合では、割合が５０対５０の場合よりも、Ａ〜Ｄの位置では、負の方向の曲げモーメントの大きさ、および、引張方向の軸力の大きさが小さくなり、引張応力も小さくなる。
【００２８】
Ｃの開口７２の左側端部における引張応力の大きさについて、以下により具体的に説明する。Ｃの開口７２の左側端部における曲げモーメントをハウジング４０の断面係数で除算し、曲げモーメントによる応力を算出すると、その応力の大きさは、左右の支持ブッシュ４２における荷重分担が５０対５０の場合では３７．０Ｎ／ｍｍ2、荷重分担が３０対７０の場合では２７．３Ｎ／ｍｍ2となる。また、Ｃの開口７２の左側端部における軸力を断面積で除算し、軸力による応力を算出すると、その応力の大きさは、左右の支持ブッシュ４２における荷重分担の比率が５０対５０の場合では４．５Ｎ／ｍｍ2、比率が３０対７０の場合では２．７Ｎ／ｍｍ2となる。引張応力は、曲げモーメントによる応力と軸力による応力との合計である。したがって、Ｃの開口７２の左側端部における引張応力は、荷重分担が５０対５０の場合には４１．５Ｎ／ｍｍ2となり、３０対７０の場合には３０．０Ｎ／ｍｍ2となる。このように、荷重分担の割合が３０対７０の場合、５０対５０の場合よりも引張応力を小さくすることができるのである。
【００２９】
上記のように、本実施例のハウジング４０では、１対の支持ブッシュ４２の各々における荷重分担を変えることによって、ハウジング４０に発生する曲げモーメントの大きさと軸力の大きさとが変わり、ハウジング４０に発生する応力が変わることになる。本実施例の支持ブッシュ４２における弾性体５４は、このことに基づいて、以下に詳説するように構成されている。
【００３０】
（iii）支持ブッシュの弾性体の構造
右支持ブッシュ４２Ｒは、ゴム製の右弾性体５４Ｒを有しており、右弾性体５４Ｒはそれの軸線方向に延びる二つの空洞（「すぐり」とも呼ばれる）を有している。それらの空洞のうち、右弾性体５４Ｒの中心軸線に対して、車両右方側には右空洞１００Ｒがあり、車両左方側には左空洞１００Ｌがある。また、左空洞１００Ｌの車幅方向の寸法は、右空洞１００Ｒの車幅方向の寸法よりも小さくされている。
【００３１】
右支持ブッシュ４２Ｒの外筒５０が内筒５２に対して、つまり、ハウジング４０が車体に対して車幅方向に変位すると、右弾性体５４Ｒでは、その変位量に応じた大きさの弾性反力が発生する。車体に対して、ハウジング４０が車幅方向右方に変位する場合、ある変位量までは、弾性反力の増加の割合は比較的小さい。しかし、その変位量を超えると、左空洞１００Ｌが潰れてしまうため、右弾性体５４Ｒは変形し難くなり、弾性反力の増加の割合が大きくなる。一方、ハウジング４０が車体に対して車幅方向左方に同じ量だけ変位しても、右空洞１００Ｒは潰れないため、弾性反力の増加の割合が大きくなることはない。
【００３２】
このように、右支持ブッシュ４２Ｒは、それの備える右弾性体５４Ｒによって、ハウジング４０の車体に対する変位に対して弾性反力を発生するばねとして機能していると考えることができる。したがって、ピニオン６０から近い側に付設された右支持ブッシュ４２Ｒにおいて、ハウジング４０の車幅方向右方への変位におけるばね定数は、ある変位量を境にして、車幅方向左方への変位におけるばね定数よりも大きくされているのである。
【００３３】
また、左支持ブッシュ４２Ｌも、ゴム製の左弾性体５４Ｌを有しており、左弾性体５４Ｌはそれの軸線方向に延びる二つの空洞（「すぐり」とも呼ばれる）を有している。それらの空洞のうち、左弾性体５４Ｌの中心軸線に対して、車両左方側には、左空洞１０２Ｌがあり、車両右方側には右空洞１０２Ｒがある。また、右空洞１０２Ｒの車幅方向の寸法は、左空洞１０２Ｌの車幅方向の寸法よりも小さくされている。車体に対して、ハウジング４０が車幅方向左方に変位する場合、ある変位量を超えると、右空洞１０２Ｒが潰れてしまうため、左弾性体５４Ｌは変形し難くなり、弾性反力の増加の割合が大きくなる。一方、ハウジング４０が車体に対して車幅方向右方に同じ量だけ変位しても、左空洞１０２Ｌは潰れないため、弾性反力の増加の割合が大きくなることはない。したがって、前記ピニオン６０から遠い側に付設された左支持ブッシュ４２Ｌにおいて、ハウジング４０の車幅方向左方への変位におけるばね定数は、ある変位量を境にして、車幅方向右方への変位におけるばね定数よりも大きくされているのである。
【００３４】
なお、右弾性体５４Ｒと左弾性体５４Ｌとは、同一の空洞を有する弾性体が左右対称となって配設されている。つまり、右弾性体５４Ｒの右空洞１００Ｒと、左弾性体５４Ｌの左空洞１０２Ｌとは同じ寸法であり、右弾性体５４Ｒの左空洞１００Ｌと、左弾性体５４Ｌの右空洞１０２Ｒとは同じ寸法となっている。図７は、ハウジング４０が車幅方向右方に変位する場合に、右弾性体５４Ｒと左弾性体５４Ｌとがそれぞれ発生する弾性反力を示したグラフである。ある変位量までは、右弾性体５４Ｒと左弾性体５４Ｌとにおいて、変位量に対して同じ割合で弾性反力が増加する。つまり、ある変位量までは、右支持ブッシュ４２Ｒと左支持ブッシュ４２Ｌとは同じばね定数を有しているのである。しかし、ある変位量を超えると、右弾性体５４Ｒの左空洞１００Ｌが潰れてしまうため、右弾性体５４Ｒの変位量に対する弾性反力の増加の割合は、左弾性体５４Ｌの増加の割合よりも大きくなる。つまり、ある変位量を超えると、右支持ブッシュ４２Ｒのばね定数が左支持ブッシュ４２Ｌのばね定数よりも大きくなるのである。本実施例の右支持ブッシュ４２Ｒのばね定数と左支持ブッシュ４２Ｌのばね定数とは、ある変位量を超える場合に、それらの大きさの比率が７０対３０となるように、右弾性体５４Ｒと左弾性体５４Ｌとが作製されている。
【００３５】
また、右支持ブッシュ４２Ｒと左支持ブッシュ４２Ｌとの各々は、各々の弾性体５４において発生する弾性反力によって、ハウジング４０を支持している。つまり、ハウジング４０を支持する各々の支持ブッシュ４２には、各々の弾性体５４で発生する弾性反力と等しい大きさの荷重が作用するのである。したがって、ハウジング４０が車幅方向右方に変位する場合に、ある変位量までは、右支持ブッシュ４２Ｒと左支持ブッシュ４２Ｌとにおいける荷重分担は同一であり、ある変位量を超えると、右支持ブッシュ４２Ｒの変位量に対する荷重分担の増加の割合は、左支持ブッシュ４２Ｌの増加の割合よりも大きくなる。      
【００３６】
（iv）ハウジングに発生する応力
図５の（ａ）〜（ｄ）に示す各々のシチュエーションにおいて、スライダ７０は、その力の作用する方向へと移動することはできないため、ハウジング４０には大きな力が作用している。そのため、４種類のシチュエーションのうち、（ａ）右タイロッド引張状態と（ｄ）左タイロッド圧縮状態では、右弾性体５４Ｒの左空洞１００Ｌは潰されており、また、（ｂ）右タイロッド圧縮状態と（ｃ）左タイロッド引張状態では、左弾性体５４Ｌの右空洞１０２Ｒは潰されている。したがって、各々のシチュエーションにおいて、右支持ブッシュ４２Ｒと左支持ブッシュ４２Ｌとにおける荷重分担の割合は、７０対３０となっているのである。
【００３７】
ハウジング４０に発生する応力は、スライダ７０から開口７２の端部に力が作用する前記４種類のシチュエーションによって異なり、また、ハウジング４０の各部位においても異なる。図８は、これら前記４種類の各シチュエーションにおいて、ハウジング４０の車両前方側の部分に発生する応力を示すグラフである。図８の（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ図５の（ａ）〜（ｄ）のシチュエーションにおいて、図２のＡ〜Ｇの星印で示されている７つの位置における応力を示すグラフである。各々のグラフは、右タイロッド７４Ｒまたは左タイロッド７４Ｌの軸線方向に、１００００Ｎの引張力または圧縮力が作用した場合の応力を示している。ちなみに、この場合の右支持ブッシュ４２Ｒと左支持ブッシュ４２Ｌとにおける荷重分担の割合は、７０対３０となっている
【００３８】
ハウジング４０には、それに発生する応力に対して変形や破損が発生しない強度が求められる。ハウジング４０には開口７２が設けられているため、ハウジング４０の開口７２の端部において応力が集中し、その部位において、ハウジング４０の変形や破損が発生し易いと考えられる。したがって、ハウジング４０の強度は、Ｃの開口７２の左側端部、Ｄの開口７２の右側端部において発生する引張応力のうち、最も大きな引張応力に応じた強度以上でなければいけない。図８の（ａ）から（ｄ）におけるＣの開口７２の左側端部、および、Ｄの開口７２の右側端部における引張応力を比較すると、（ａ）右タイロッド引張状態のシチュエーションにおいて、Ｃの開口７２の左側端部における引張応力が最も大きくなり、その大きさは３０Ｎ／ｍｍ2となっている。
【００３９】
本実施例の転舵装置１０では、ステアリングホイール２２が車両右側に位置しており、ハウジング４０において、ピニオン６０は車幅方向中央部の右側に保持されている。また、前述のように、右支持部材６４と左支持部材６６、および、ピニオン６０と左支持部材６６とは、ハウジング４０の車幅方向中央部に対して左右対称に位置していない。したがって、このように構成される転舵装置１０においては、（ａ）右タイロッド引張状態のシチュエーションにおけるＣの開口７２の左側端部における引張応力が最も大きくなり、ハウジング４０の強度は、その引張応力に応じた強度以上でなければいけないのである。
【００４０】
図９は、本実施例の転舵装置の左右の支持ブッシュにおいて、従来の空洞のない弾性体を使用した場合、それぞれの弾性体が発生する弾性反力を示したグラフである。各々の弾性体は、ハウジング４０の車幅方向左方への変位に対するばね定数と、右方への変位に対するばね定数とが同じとなっている。また、それらの弾性体は互いに同一であるため、ハウジング４０が車幅方向のどちらの変位する場合でも、各々の弾性体のばね定数は互いに同じであり、各々の弾性体で発生する弾性反力は互いに同じとなる。つまり、右支持ブッシュと左支持ブッシュとにおける荷重分担の割合は、常に５０対５０となっているのである。
【００４１】
図１０は、このように左右の支持ブッシュにおいて、空洞のない弾性体を使用した場合に、ハウジングの車両前方側の部分に発生する応力を示すグラフである。Ｃの開口の左側端部、および、Ｄの開口の右側端部における応力を比較すると、（ａ）右タイロッド引張状態のシチュエーションにおいて、Ｃの開口の左側端部における引張応力が最大となり、その大きさは４１．５Ｎ／ｍｍ2となる。
【００４２】
支持ブッシュ４２の各々のばね定数と開口７２の端部における応力とのこれらの関係から、右支持ブッシュ４２Ｒにおいて、ハウジング４０の車幅方向右方への変位に対するばね定数を、車幅方向左方への変位に対するばね定数よりも大きくし、かつ、左支持ブッシュ４２Ｌにおいて、ハウジング４０の車幅方向左方への変位に対するばね定数を、車幅方向右方の変位に対するばね定数よりも大きくすれば、従来の右支持ブッシュ４２Ｒおよび左支持ブッシュ４２Ｌのそれぞれが、車幅方向右方への変位に対するばね定数と、左方への変位に対するばね定数とが同じとなっている場合よりも、ハウジング４０の開口７２の端部に最も大きな引張応力が発生するシチュエーションにおいて、その引張応力を小さくすることが可能となる。したがって、ハウジングが比較的小さな強度であっても、ハウジングが破断することのないセンターテイクオフ型転舵装置を実現することができるのである。
【実施例２】
【００４３】
本実施例の転舵装置１０を備えたステアリングシステムは、第１実施例の転舵装置１０を備えたステアリングシステムと、支持ブッシュ４２を除いて同一の構成となっている。したがって、本実施例のステアリングシステムの構成の説明において、それに使用される弾性体に関する説明以外については省略する。
【００４４】
図１１は、本実施例の１対の支持ブッシュ１１０において、ハウジング４０の車幅方向への変位に対する右支持ブッシュ１１０Ｒのばね定数と、左支持ブッシュ１１０Ｌのばね定数とを異ならせて、各々の支持ブッシュ１１０の荷重分担を異ならせた場合に、開口７２の端部に発生する最大引張応力の変化を示したグラフである。横軸は、１対の支持ブッシュ１１０の弾性体が発生する弾性反力のうち、右支持ブッシュ１１０Ｒの弾性体が発生する弾性反力の比率を示しており、縦軸は、ハウジング４０の開口７２の右側端部または左側端部における引張応力のうち、大きい方の引張応力の値を示している。グラフにおける各々の線図は、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、スライダ７０が開口７２の端部に当接している状態で、スライダ７０に、その当接している方向へとさらに力が作用する４種類のシチュエーションにおける線図となっている。このように弾性体の弾性反力が変更された場合、開口７２の端部に発生する最大応力を最も小さくできるのは、右支持ブッシュ１１０Ｒの弾性反力が６３％となっている場合である。
【００４５】
したがって、本実施例の転舵装置１０においては、左右の弾性体の各々の弾性反力を合した全弾性反力のうち、右弾性体の弾性反力が６３％となるようにばね定数が設定された右支持ブッシュ１１０Ｒと左支持ブッシュ１１０Ｌとが使用されている。つまり、１対の支持ブッシュ１１０に使用されるゴム製の弾性体を弾性体１１２、右支持ブッシュ１１０Ｒに使用される弾性体を右弾性体１１２Ｒ、左支持ブッシュ１１０Ｌに使用される弾性体を左弾性体１１２Ｌと呼べば、左弾性体１１２Ｌと右弾性体１１２Ｒとは、全弾性反力のうち、右弾性体１１２Ｒの発生する弾性反力は６３％、左弾性体１１２Ｌの発生する弾性反力は３７％となっているのである。したがって、支持ブッシュ１１０におけるハウジング４０の支持荷重は、右支持ブッシュ１１０Ｒと左支持ブッシュ１１０Ｌとで異なり、右支持ブッシュ１１０Ｒと支持ブッシュ１１０Ｌとの荷重分担の割合は、６３対３７となっているのである。
【００４６】
図１２は、ハウジング４０の車幅方向右方への変位に対する、右弾性体１１２Ｒと左弾性体１１２Ｌとにおいてそれぞれ発生する弾性反力を示したグラフである。このように、右弾性体１１２Ｒと左弾性体１１２Ｌとが発生する弾性反力の比は、いずれの変位量においても６３対３７となるようにされている。つまり、支持ブッシュ４２Ｒと左支持ブッシュ４２Ｌとが発生する荷重分担の割合は、いずれの変位量においても６３対３７となるのである。
【００４７】
また、図１３は、ハウジング４０の車両前方側の部分における引張応力を示すグラフである。グラフの示すように、引張応力は、（ａ）右タイロッド引張状態のシチュエーションにおけるＣの開口７２の左側端部と、（ｃ）左タイロッド引張圧縮状態のシチュエーションにおけるＤの開口７２の右側端部とにおいて共に最大となり、その大きさは３４Ｎ／ｍｍ2となる。
【００４８】
支持ブッシュのばね定数と開口７２の端部における応力とのこれらの関係から、ハウジング４０の車幅方向への変位に対して、ピニオンに近い側にある右支持ブッシュ４２Ｒのばね定数を、ピニオンから遠い側にある左支持ブッシュ４２Ｌのばね定数よりも大きくすることで、右支持ブッシュ４２Ｒと左支持ブッシュ４２Ｌとを従来の同じばね定数とするよりも、ハウジング４０の開口７２の端部における引張応力が最も大きくなるシチュエーションにおいて、その引張応力を小さくすることが可能となる。したがって、ハウジングが比較的小さな強度であっても、ハウジングが破断することのないセンターテイクオフ型転舵装置を実現することができるのである。
【実施例３】
【００４９】
本実施例の転舵装置１０を備えたステアリングシステムは、第１実施例の転舵装置１０を備えたステアリングシステムと、支持ブッシュ４２を除いて同一の構成となっている。したがって、本実施例のステアリングシステムの構成の説明において、それに使用される弾性体に関する説明以外については省略する。
【００５０】
本実施例の１対の支持ブッシュ１２０は、ゴム製の弾性体１２２を有している。本実施例の転舵装置１０において、右支持ブッシュ１２０Ｒに使用される右弾性体１２２Ｒと、左支持ブッシュ１２０Ｌに使用される左弾性体１２２Ｌとは同一のものとなっている。図１４は、右支持ブッシュ１２０Ｒにおける断面図であり、図１４（ａ）は、右支持ブッシュ１２０Ｒが車体に取り付けられていない状態、図１４（ｂ）は、右支持ブッシュ１２０Ｒが車体に取り付けられた状態をそれぞれ示す。
【００５１】
左右の支持ブッシュ１２０の各々の中心軸線間のピッチは、左右の取付穴５８の各々の中心軸線間のピッチよりも、車幅方向に広くされている。したがって、各支持軸５６が各取付穴５８に固定されて、支持ブッシュ１２０が車体に取り付けられると、左右の弾性体１２２は変形させられた状態となる。したがって、左右の弾性体１２２では弾性反力が発生し、右弾性体１２２Ｒにおける弾性反力の方向は、車幅方向左向きとなり、左弾性体１２２Ｌにおける弾性反力の方向は、車幅方向右向きとなる。つまり、ハウジング４０が車体に取り付けられた状態で、ハウジング４０の１対の支持ブッシュ１２０の間の部分は圧縮されており、その部分に圧縮応力が残留する状態で車体に支持されている。
【００５２】
図１５は、ハウジング４０が車幅方向右方に変位する場合に、右弾性体１２２Ｒと左弾性体１２２Ｌとがそれぞれ発生する弾性反力を示したグラフである。ハウジング４０が変位していない状態において、右弾性体１２２Ｒには、正の値の弾性反力、つまり、車幅方向左向きの弾性反力が発生し、左弾性体１２２Ｌには、負の値の弾性反力、つまり、車幅方向右向きの弾性反力が発生している。つまり、右弾性体１２２Ｒの弾性反力の大きさと、左弾性体１２２Ｌの弾性反力の大きさとには差がある。この差は、ハウジング４０の変位量に拘わらず保たれるため、右弾性体１２２Ｒでは、左弾性体１２２Ｌよりも常に大きな車幅方向左向きの弾性反力が発生する。つまり、右支持ブッシュ１２０Ｒの支持荷重が、左支持ブッシュ１２０Ｌの支持荷重よりも常に大きいのである。第１実施例の支持ブッシュ４２における荷重分担と開口７２の端部に発生する引張応力との関係、および、第２実施例の支持ブッシュ１１０における荷重分担と開口７２の端部に発生する引張応力との関係を鑑みれば、本実施例の右支持ブッシュ１２０Ｒの荷重分担の割合は、左支持ブッシュ１２０Ｌの割合よりも大きくされているので、開口７２の端部に発生する引張応力が最も大きくなる（ａ）右タイロッド引張状態のシチュエーションにおいて、その引張応力を小さくすることができると言える。
【００５３】
したがって、右弾性体１２２Ｒと左弾性体１２２Ｌとが同一のものであっても、ハウジング４０の１対の支持ブッシュ４２に挟まれる部分が、弾性体１２２の弾性反力に依拠した圧縮応力が残留する状態とされていれば、従来の圧縮応力が残留していない状態よりも、ハウジング４０の開口７２の端部における引張応力が最も大きくなるシチュエーションにおいて、その引張応力を小さくすることが可能となる。したがって、ハウジングが比較的小さな強度であっても、ハウジングが破断することのないセンターテイクオフ型転舵装置を実現することができるのである。
【符号の説明】
【００５４】
１０：転舵装置    ２０：操作装置    ４０：ハウジング    ４２：支持ブッシュ    ５４：弾性体    ６０：ピニオン    ６２：ラックバー    ６４：右支持部材    ６６：左支持部材    ７０：スライダ    ７２：開口    ７４：タイロッド
【図１】
2010285088.tif 000003
【図２】
2010285088.tif 000004
【図３】
2010285088.tif 000005
【図４】
2010285088.tif 000006
【図５】
2010285088.tif 000007
【図６】
2010285088.tif 000008
【図７】
2010285088.tif 000009
【図８】
2010285088.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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