(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、操作フィーリングを向上させることのできるステアリングギアボックスを提供すること。【解決手段】  本発明のステアリングギアボックスは、筒状のハウジング１と、ハウジング１内に収納されたシャフト（ラック）２と、シャフト２に取り付けられたタイロッド５と、ハウジング１の端部に取り付けられ、タイロッド５が挿通されるブーツ７とを備えており、ブーツ７は、螺旋蛇腹状の形態を有しており、ブーツ７とタイロッド５との結合部（又は、ブーツ７とハウジング１との結合部）が摺動可能とされていることを特徴としている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のハウジングと、前記ハウジング内に収納されたシャフトと、前記シャフトに取り付けられたタイロッドと、前記ハウジングの端部に取り付けられ、前記タイロッドが挿通されるブーツとを備えたステアリングギアボックスにおいて、
前記ブーツは、螺旋蛇腹状の形態を有しており、前記ブーツと前記ハウジングとの結合部、又は、前記ブーツと前記タイロッドとの結合部の少なくとも一方が摺動可能とされていることを特徴とするステアリングギアボックス。
【請求項２】
前記ブーツと前記ハウジングとの結合部、及び、前記ブーツと前記タイロッドとの結合部の何れか一方の結合力が、他方の結合力よりも強固とされていることを特徴とする請求項１に記載のステアリングギアボックス。
【請求項３】
筒状のハウジングと、前記ハウジング内に収納されたシャフトと、前記シャフトに取り付けられたタイロッドと、前記ハウジングの端部に取り付けられ、前記タイロッドが挿通されるブーツとを備えたステアリングギアボックスにおいて、
前記ブーツは、螺旋蛇腹状の形態を有しており、その一端が前記ハウジングに固定的に取り付けられていると共に、他端が前記タイロッドに摺動可能に取り付けられていることを特徴とするステアリングギアボックス。
【請求項４】
筒状のハウジングと、前記ハウジング内に収納されたシャフトと、前記シャフトに取り付けられたタイロッドと、前記ハウジングの端部に取り付けられ、前記タイロッドが挿通されるブーツとを備えたステアリングギアボックスにおいて、
前記ブーツは、螺旋蛇腹状の形態を有しており、その一端が前記タイロッドに固定的に取り付けられていると共に、他端が前記ハウジングに摺動可能に取り付けられていることを特徴とするステアリングギアボックス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリングギアボックスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
操舵フィーリングのさらなる最適化が要望されている。本発明は、操舵フィーリングの向上はステアリング機構の各部における様々な工夫によって実現し得るが、本発明は、ステアリングギアボックスでの工夫、特に、ブーツの取付構造に関する工夫によって操舵フィーリングの向上を図るものである。従来のステアリングギアボックスとしては、［特許文献１］に記載のものなどがある。
【特許文献１】特開２０００−１７９６９０号公報
【０００３】
［特許文献１］に記載されているように、従来のステアリングギアボックスのブーツは、蛇腹状のゴム材で構成されている。ステアリングギアボックスのブーツが操舵フィーリングに与える影響としては、ブーツの伸縮に伴う弾性復元力が挙げられる。従来のブーツの力学モデルを簡略化して示したものが図４である。図４に示されるように、ブーツ１０７は、その一端がステアリングギアボックスのハウジング１０１に固定され、ラックの端部にボールジョイントを介して接続されたタイロッド１０５に他端が固定されている。このため、タイロッド１０５の移動に伴って蛇腹状のブーツが伸縮し、このときの弾性復元力が操舵フィーリングに影響を与える。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、従来のステアリングギアボックスにおいては、ブーツ１０７の弾性復元力のバネ係数Ｋだけが操舵フィーリングのチューニングのパラメータとなり得るが、これだけではチューニングの幅が狭い。発明者は、ブーツの取付構造をさらに改良することで、操舵フィーリングのチューニングの幅をさらに広げることができないか鋭意検討を行い、本発明を完成させるに至った。なお、操舵フィーリングは、このブーツ部分だけでなく、ステアリング機構各部におけるチューニングの積み重ねで実現されるが、本発明は特にブーツ部分での改良に関するものである。従って、本発明の目的は、操作フィーリングを向上させることのできるステアリングギアボックスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載のステアリングギアボックスは、筒状のハウジングと、ハウジング内に収納されたシャフトと、シャフトに取り付けられたタイロッドと、ハウジングの端部に取り付けられ、タイロッドが挿通されるブーツとを備えており、ブーツは、螺旋蛇腹状の形態を有しており、このブーツとハウジングとの結合部、又は、このブーツとタイロッドとの結合部の少なくとも一方が摺動可能とされていることを特徴としている。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のステアリングギアボックスにおいて、ブーツとハウジングとの結合部、及び、ブーツとタイロッドとの結合部の何れか一方の結合力が、他方の結合力よりも強固とされていることを特徴としている。
【０００７】
また、請求項３に記載のステアリングギアボックスは、筒状のハウジングと、ハウジング内に収納されたシャフトと、シャフトに取り付けられたタイロッドと、ハウジングの端部に取り付けられ、タイロッドが挿通されるブーツとを備えており、ブーツは、螺旋蛇腹状の形態を有しており、その一端がハウジングに固定的に取り付けられていると共に、他端がタイロッドに摺動可能に取り付けられていることを特徴としている。
【０００８】
また、請求項４に記載のステアリングギアボックスは、筒状のハウジングと、ハウジング内に収納されたシャフトと、シャフトに取り付けられたタイロッドと、ハウジングの端部に取り付けられ、タイロッドが挿通されるブーツとを備えており、ブーツは、螺旋蛇腹状の形態を有しており、その一端がタイロッドに固定的に取り付けられていると共に、他端がハウジングに摺動可能に取り付けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載のステアリングギアボックスによれば、ブーツがハウジング（及び／又はタイロッド）に対して摺動可能に取り付けられているため、ブーツの弾性復元力に加えて、摺動部で摩擦力（クーロン摩擦及び粘性摩擦）を作用させることができ、操舵フィーリングのチューニングの幅を広げることができる。特に、このとき、ブーツを螺旋蛇腹状として形成させてあるため、ブーツの摺動部はハウジング（及び／又はタイロッド）の軸を中心として回転する。このため、タイロッドの軸方向の移動に伴って、この軸方向の摩擦に加えて、この軸方向を中心として回転する方向にも摩擦を生じさせることができる。この結果、摩擦力を有効に利用して操舵フィーリングをチューニングすることができる。
【００１０】
請求項２に記載のステアリングギアボックスによれば、ブーツ−ハウジング、又は、ブーツ−タイロッドの摺動部の一方の結合力を他方より強固とすることで、結合力の弱い結合部での摺動（特に、回転方向の摺動）を確実に発生させることができ、より大きな摩擦力によって操舵フィーリングのチューニングをより好適に行うことができる。
【００１１】
請求項３に記載のステアリングギアボックスによれば、ブーツの他端がタイロッドに対して摺動可能に取り付けられているため、ブーツの弾性復元力に加えて、摺動部で摩擦力（クーロン摩擦及び粘性摩擦）を作用させることができ、操舵フィーリングのチューニングの幅を広げることができる。特に、このとき、ブーツを螺旋蛇腹状として形成させてあるため、ブーツの摺動部はタイロッドの軸を中心として回転する。このため、タイロッドの軸方向の移動に伴って、この軸方向の摩擦に加えて、この軸方向を中心として回転する方向にも摩擦を生じさせることができる。この結果、摩擦力を有効に利用して操舵フィーリングをチューニングすることができる。
【００１２】
請求項４に記載のステアリングギアボックスによれば、ブーツの他端がタイロッドに対して摺動可能に取り付けられているため、ブーツの弾性復元力に加えて、摺動部で摩擦力（クーロン摩擦及び粘性摩擦）を作用させることができ、操舵フィーリングのチューニングの幅を広げることができる。このとき、ブーツを螺旋蛇腹状として形成させてあるため、タイロッドの軸方向の移動に伴ってブーツの摺動部がハウジングの周方向に回転することで摩擦力が作用する。この結果、摩擦力を有効に利用して操舵フィーリングをチューニングすることができる。なお、タイロッドの軸方向の移動に伴って、ブーツの摺動部がハウジングの中心軸方向にも摺動するようにしても良い。このようにすれば、ハウジングの周方向の摩擦に加えて、この軸方向の摩擦も生じさせることができ、より有効に摩擦力を利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明のステアリングギアボックスの実施形態について以下に説明する。図１に、本実施形態のステアリングギアボックスの側面（一部断面）図を示す。本実施形態のステアリングギアボックスは、ラックピニオン式のものであり、ハウジング１内にラック（シャフト）２が配設されている。
【００１４】
ラック２は、ハウジング１内で軸方向に移動可能となるように、その両端部近傍がハウジング１内部に支持されている。ラック２に噛み合うピニオン３もハウジング１に取り付けられている。ピニオンの端部には、図示されないステアリングコラムのステアリングシャフトの下端が結合される。ステアリングシャフトの上端には、図示されないステアリングホイールが取り付けられる。
【００１５】
ステアリング中立位置近傍では、ラック２の両端はハウジング１からそれぞれ突出されており、各端部にはボールジョイント４を介してタイロッド５が接続されている。また、各タイロッド５の先端には、タイロッドエンド６がそれぞれ取り付けられており、このタイロッドエンド６が車輪のハブキャリアなどに取り付けられる。このような構造は、従来のステアリングギアボックスと同様である。
【００１６】
ハウジング１の各端部には、ハウジング１とタイロッド５（ラック２）との隙間を塞ぐブーツ７がそれぞれ取り付けられている。ブーツ７は、ボールジョイント４を含むステアリングギアボックス内部への粉塵や液体の進入を防止する役割がある。また、ブーツ７は、タイロッド５（ラック２）の軸方向の移動や、サスペンションストロークに伴うタイロッド５の揺動に追従する必要があり、蛇腹状（本実施形態では特に螺旋蛇腹状）のゴム部材によって形成されている。
【００１７】
本実施形態の一対のブーツ７は、何れも内側端がハウジング１に固定されており、かつ、外側端が各タイロッド５にそれぞれ摺動可能に取り付けられている。ブーツ７内側端のハウジング１への固定は、バネ性を有する金属リング８によって行われている。ハウジング１端部にブーツ７の内側端の一部を重ね、この部分にリング８を外側からはめ込んでいる。リング８の締め付け力が強くされているため、ブーツ７の内側端はハウジング１に固定される。
【００１８】
一方、ブーツ７外側端とタイロッド５との摺動可能な結合部も、バネ性を有する金属リング９によって行われている。ただし、このリング９の締め付け力は両者が摺動可能な程度とされている。また、ブーツ７は、単なる蛇腹状ではなく、螺旋蛇腹状に形成されている。このため、ブーツ７が伸縮する際には、その両端の間には相対的に回転する力が作用する。
【００１９】
上述したようにブーツ７が構成・取り付けられているため、操舵時にタイロッド５がその軸方向の移動すると、これに伴ってタイロッド５とブーツ７外側端との間には、この軸方向の摩擦に加えて、この軸方向を中心として回転する方向の摩擦も生じる（図２参照）。摩擦としては、クーロン摩擦（いわゆる動摩擦：与えられた速度で滑り運動が持続する間の摩擦）に加えて粘性摩擦（物体と物体との間の相対速度に比例して生じる摩擦）が生じる（図２中のＦはこれらの摩擦を含んだ摩擦係数である）。
【００２０】
クーロン摩擦の大小は、比較的容易にチューニングが行えるが、粘性摩擦のコントロールは比較的困難であるとされている。例えば、ステアリングギアボックスの他の部分や、ロワーボールジョイント、アッパーサポート、ステアリングコラムなどでの粘性摩擦のコントロールも検討されているが、構造・強度・信頼性・音などの諸性能と背反することもあり、実現が困難であるとされている。しかし、本実施形態の構造とすれば、従来の構造を大きく変更することなく、粘性摩擦のコントロールも比較的容易で、操舵フィーリングの向上を効果的に行える。操舵フィーリングの向上には、クーロン摩擦だけでなく、粘性摩擦のコントロールを含めた、最適設定が重要であることが分かってきている。
【００２１】
本実施形態のようにすることで、ブーツ７の弾性復元力に加えて、摺動部に摩擦力（クーロン摩擦及び粘性摩擦）を作用させることができ、操舵フィーリングのチューニングの幅を広げることができる。特に、このとき、ブーツ７を螺旋蛇腹状として形成させてあるため、ブーツ７の摺動部はタイロッド５の軸を中心として回転する。このため、軸方向の摩擦に加えて、この軸方向を中心として回転する方向の摩擦も利用でき、操舵フィーリングのチューニングをより効果的に行うことができる。
【００２２】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態では、ブーツ７のハウジング１側を固定させてタイロッド５側を摺動可能としたが、タイロッド５側を固定してハウジング１側を摺動可能としてもよい。この場合は、リング８の締め付け力をブーツ７の端部がハウジング１の端部周面上で摺動可能な程度とする。また、図１のステアリングギアでこのようにすると、スペースの都合上、ブーツ７のハウジング１側端部は軸方向には摺動しない。しかし、ブーツ７が螺旋蛇腹状とされているため、ブーツ７の端部はハウジング１の周面上を回転するように摺動する。このときの摩擦力で操舵フィーリングをコントロールすることができる。このときの図２相当図を図３に示す。
【００２３】
なお、ハウジング１とブーツ７との摺動部が、タイロッド５の軸方向の移動に伴って軸方向にも摺動するような構造とすれば、軸方向の摩擦も利用して操舵フィーリングをコントロールすることもできる。また、一対のブーツの双方に摺動機構が設けられることが左右の操舵フィーリングを均等にする上で好ましいが、一方についてのみ摺動する機構が設けられるようであってもよい。また、請求項１又は２に記載のステアリングギアボックスにおいては、ブーツの各端部を、ハウジングとタイロッドのそれぞれと摺動可能としてもよい。この場合も、それぞれの摺動部での摩擦を利用して操舵フィーリングをコントロールすることができる。このときも、各摺動部は、回転方向の摩擦だけ発生させるものであってもよいし、軸方向の摩擦も発生させるものであってもよい。
【００２４】
なお、図示されていないが、ブーツ部の弾性復元力と摩擦力で操舵フィーリングをチューニングするため、シャフト（ラック）はステアリングハンドル（ステアリングホイール）と機械的に繋がれている。また、図１のステアリングギアボックスは、オイル配管が図示されており、油圧式パワーステアリング形式のものである。しかし、パワーステアリング機構は特に限定されず、電動式のパワーステアリング機構が採用されてもよいし、パワーステアリング機構が組み込まれなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のステアリングギアボックスの一実施形態の一部断面側面図である。
【図２】図１の実施形態における力学モデルを示す説明図である。
【図３】他の実施形態における力学モデルを示す説明図である。
【図４】従来のステアリングギアボックスにおける力学モデルを示す説明図である。
【符号の説明】
【００２６】
１…ハウジング、２…シャフト（ラック）、３…ピニオン、４…ボールジョイント、５…タイロッド、６…タイロッドエンド、７…ブーツ、８…リング、９…リング。
【図１】
2006082660.tif 000003
【図２】
2006082660.tif 000004
【図３】
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【図４】
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