(57)【要約】【課題】簡素な構成で車両の回転半径を小さくできるステアリングシステムを提供する。【解決手段】ステアリングホイール９の回転に連動して車幅方向に往復するラック２と、ラック２の両端部に連結されるタイロッド３とを備えるステアリングシステム１であって、ラック２の軸方向へのタイロッド３の移動量を規制する移動規制機構４と、ラック２とタイロッド３との間に介在される弾性体５と、を備える。ラック２の軸方向への移動方向を前方、その反対方向を後方とするとき、後方側の弾性体５Ｂが弾性変形することで、移動規制機構４によって後方側のタイロッド３Ｂの移動量が規制される位置よりも前方へのラック２の移動が許容され、前方側のタイロッド３Ｆが移動方向に移動する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールの回転に連動して車幅方向に往復するラックと、前記ラックの両端部に連結されるタイロッドとを備えるステアリングシステムであって、
前記ラックの軸方向への前記タイロッドの移動量を規制する移動規制機構と、
前記ラックと前記タイロッドとの間に介在される弾性体と、を備え、
前記ラックの軸方向への移動方向を前方、その反対方向を後方とするとき、前記後方側の前記弾性体が弾性変形することで、前記移動規制機構によって前記後方側の前記タイロッドの移動量が規制される位置よりも前記前方への前記ラックの移動が許容され、前記前方側の前記タイロッドが前記移動方向に移動するステアリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラックとピニオンを用いたステアリングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ステアリングホイールを操作することで車両のタイヤの向きを変化させるステアリングシステムとして、ラックアンドピニオン式のステアリングシステムが知られている。このステアリングシステムは、運転者によるステアリングホイールの操作に応じて回転するピニオンギアと、ピニオンギアに対応する歯溝を有するラックとを備える。ラックの車幅方向の端部にはタイロッドを介してナックルアームが連結されており、ナックルアームは、キングピンに旋回可能に支持されステアリングナックルに連結されている。そのため、ラックが軸方向に移動すると、ステアリングナックルが旋回し、タイヤの向きが変化する。
【０００３】
上記ステアリングシステムでは、ラックの移動量が規制されている。ラックが移動し過ぎると、ナックルアームが反対方向に折れ曲がるターンオーバーが生じたり、タイヤがフェンダライナなどの部材に干渉したりするからである。特許文献１では、ラックに固定されるストッププレートと、ストッププレートに当接する回転体とでラックの移動量を規制している。この特許文献１では、運転者の入力に応じてアクチュエータによって回転体を回転させ、ラックの軸方向への移動が規制される位置を変化させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−６７９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
車両の回転半径を小さくし、小回りの効く車両とすることが望まれている。しかし、特許文献１の構成では、その要請に応えることができない。特許文献１の構成は、タイヤにチェーンを嵌めたときに、チェーンがフェンダライナなどに干渉しないように、ラックの移動量を通常時よりも小さくするためのものであるからである。
【０００６】
上記要請に応えるにあたり、特許文献１のようにアクチュエータを備える構成で対応するには、コストや設置の手間を含む車両の生産性を低下させるという問題がある。また、複雑な構成は故障の原因ともなる。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、簡素な構成で車両の回転半径を小さくできるステアリングシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係るステアリングシステムは、
ステアリングホイールの回転に連動して車幅方向に往復するラックと、前記ラックの両端部に連結されるタイロッドとを備えるステアリングシステムであって、
前記ラックの軸方向への前記タイロッドの移動量を規制する移動規制機構と、
前記ラックと前記タイロッドとの間に介在される弾性体と、を備え、
前記ラックの軸方向への移動方向を前方、その反対方向を後方とするとき、前記後方側の前記弾性体が弾性変形することで、前記移動規制機構によって前記後方側の前記タイロッドの移動量が規制される位置よりも前記前方への前記ラックの移動が許容され、前記前方側の前記タイロッドが前記移動方向に移動する。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成によれば、ラックとタイロッドとの間に弾性体を介在させるという簡素な構成で、ステアリングホイールを所定角度以上に切ったときに、外輪または内輪のいずれか一方の旋回が停止した後も、他方の旋回が継続するようにできるため、車両の回転半径を小さくできる。その詳しいメカニズムについては、後述する実施形態で詳しく述べる。
【００１０】
また、上記構成によれば、ステアリングホイールの操舵角が移動規制機構により規制される所定角度未満のときには、車両の旋回安定性に係るアッカーマン率を適切な値に維持できる。ここで、ステアリングホイールの操舵角が所定角度以上になると、アッカーマン率が適切な値から変化するが、そのような操舵角での車両の操作は、車庫入れ時やＵターン時などの極低速状態での操作であるので、アッカーマン率の変化は問題とならない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１に示すステアリングシステムの動作を説明する説明図である。
【図２】（Ａ），（Ｂ）は、実施形態１に示すステアリングシステムにおけるラックの移動状態を説明する説明図である。
【図３】実施形態２に示すステアリングシステムにおけるラックの移動状態を説明する説明図である。
【図４】実施形態３に示すステアリングシステムの動作を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、実施形態に係るステアリングシステムを具体的に説明する。実施形態の説明に使用する図面では、車両前方側をＦＲで、車両後方側をＲＲで、車両右方側をＲＨで、車両左方側をＬＨで示す。なお、本発明は、これらの例示に限定されず、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００１３】
＜実施形態１＞
図１に示すステアリングシステム１は、ラックアンドピニオン式のステアリングシステム１であって、ステアリングホイール９を左に切れば、ラック２が車両右方側ＲＨに移動し、タイヤ１０が左側に切れ、ステアリングホイール９を右に切れば、ラック２が車両左方側ＬＨに移動し、タイヤ１０が右側に切れる。このステアリングシステム１の特徴の一つとして、ラック２とタイロッド３との間に介在される弾性体５（図２参照）を備えることを挙げることができる。以下、本実施形態のステアリングシステム１の各構成を詳細に説明する。
【００１４】
図１に示すように、ステアリングホイール９にはステアリングシャフト９０が連結されており、ステアリングシャフト９０にはカルダンジョイントを介してインターミディエイトシャフト９１が連結されている。インターミディエイトシャフト９１にはカルダンジョイントを介してステアリングギアボックス８０が連結されており、ステアリングホイール９の操作によって、ステアリングギアボックス８０のピニオンギア８が回転する。
【００１５】
ステアリングギアボックス８０のピニオンギア８は、ラックハウジング２０に挿通されるラック２の歯溝に噛合しており、ピニオンギア８の回転に伴いラック２は車幅方向に移動する。ラック２の両端部には、ボールジョイント２Ｊを介してタイロッド３が連結されており、タイロッド３の車幅方向の外方にはボールジョイント３Ｊを介してナックルアーム３０が連結されている。ナックルアーム３０は、タイロッド３に対して車両前方側ＦＲに延びるように連結されている。ナックルアーム３０の車両前方側ＦＲの端部は、キングピン３１に旋回可能に支持されるステアリングナックル３２に連結されている。
【００１６】
上述したナックルアーム３０が車両前方側ＦＲに延びるステアリングシステム１では、図１の下図に示すように、ステアリングホイール９を左側に切る（反時計回りに回転させる）と、ラック２は車両右方側ＲＨに移動するように構成されている。車両右方側ＲＨへのラック２の移動に伴い、車両右方側ＲＨのタイロッド３は同側のナックルアーム３０を車両右方側ＲＨに押し、車両左方側ＬＨのタイロッド３は同側のナックルアーム３０を車両右方側ＲＨに引っ張る。車両に固定されるキングピン３１は、ラック２よりも車両前方側ＦＲにあるので、キングピン３１を回転軸として両ステアリングナックル３２が車両左方側ＬＨに回転し、タイヤ１０は車両左方側ＬＨに切れる。つまり、本例のステアリングシステム１では、ラック２の移動方向側（車両右方側ＲＨ）にあるタイヤ１０が外輪、ラック２の移動方向と反対側にあるタイヤ１０が内輪となる。
【００１７】
本例のステアリングシステム１は、上記構成に加えて、ラック２の移動量を規制する移動規制機構４と、ラック２とタイロッド３との間に介在される弾性体５とを備える。これらの構成とその役割について図２を参照して説明を行なう。
【００１８】
図２（Ａ）に示すように、本例の移動規制機構４は、ラックハウジング２０の両端部の内部に形成される当止め部４０と、ラック２とタイロッド３とを連結するジョイント部材４１とで構成されている。本例では、ラックハウジング２０は、内径が狭い中間部と内径が広い両端部とを備え、中間部におけるラックハウジング２０の軸方向の内端面によって当止め部４０が形成されている。
【００１９】
ジョイント部材４１は、タイロッド３のボール状端部３１０を収納する収納部４１０と、収納部４１０におけるタイロッド３側とは反対側に延びる軸部４１１と、軸部４１１の端部に設けられるフランジ部４１２とを備える。軸部４１１とフランジ部４１２は、ラック２の端面に設けられる収納穴２１０に収納されている。その収納穴２１０の開口端には、ラック２の径方向内方側に張り出す張出部２１２が設けられており、ジョイント部材４１がラック２から外れないようになっている。
【００２０】
ジョイント部材４１のフランジ部４１２と、ラック２の収納穴２１０の張出部２１２と、の間には弾性体５が設けられている。弾性体５は、ジョイント部材４１をラック２の端面側に付勢する部材である。本例の弾性体５は、圧縮されたゴム材で構成されており、常時はラック２の軸方向端面に収納部４１０が押し付けられている。
【００２１】
図２（Ａ）の状態から図１の下図に示すように、ラック２を車両右方側ＲＨに移動した場合を図２（Ｂ）に基づいて説明する。図２（Ｂ）の説明にあたっては、ラック２の移動方向を前方、その反対方向を後方とし、前方側にあるタイロッド３、移動規制機構４、弾性体５の符号の末尾には『Ｆ』を、後方側にある部材３，４，５の符号の末尾には『Ｂ』を付して説明を行なう。
【００２２】
図２（Ｂ）に示すように、ラック２を車両右方側ＲＨに移動させれば、後方側の移動規制機構４Ｂの収納部４１０が当止め部４０に当接し、後方側のタイロッド３Ｂの移動が規制される。この状態から更にステアリングホイール９（図１）を左回りに切ってラック２を移動させようとすると、後方側の弾性体５Ｂが圧縮され、移動規制機構４Ｂによって後方側のタイロッド３Ｂの移動量が規制される位置よりも前方へのラック２の移動が許容される。その結果、前方側のタイロッド３Ｆは収納部４１０を介してラック２の端面に押されてラック２の移動方向に移動する。つまり、本例の構成によれば、図１の内輪（左側のタイヤ１０）の旋回が停止した後も外輪が左方向に切れるため、車両の回転半径が小さくなる。図２（Ｂ）とは反対に、ラック２を車両左方側ＬＨに移動させた場合、図２（Ｂ）を左右反転させた状態となり、その場合も車両の内輪の旋回が停止した後も外輪が右方向に切れるため、車両の回転半径が小さくなる。
【００２３】
以上説明したように、本例の構成によれば、ラック２とタイロッド３との間に弾性体５を設けるという簡単な構成で、アクチュエータなどを用いることなく、車両の回転半径を小さくすることができる。なお、図１に示すように、外輪側ではナックルアーム３０が反対側に折れ曲がるターンオーバーは生じないので、外輪を大きく切れるようにしても問題はない。
【００２４】
また、本例の構成によれば、ステアリングホイール９（図１）の操舵角が移動規制機構により規制される所定角度未満のときには、アッカーマン率を適切な値に維持できる。ステアリングホイール９の操舵角が所定角度以上になると、アッカーマン率が適切な値から変化するが、そのような操舵角での車両の操作は、車庫入れ時やＵターン時などの極低速状態での操作であるので、アッカーマン率の変化は車両の旋回安定性を低下させない。
【００２５】
＜実施形態２＞
実施形態２では、ゴム材の代わりに圧縮バネを弾性体５として採用したステアリングシステム１を図３に基づいて説明する。実施形態１の図２と同一の機能を有する部材には、図２と同じ符号を付している。
【００２６】
図３は、ラック２を車両右方側ＲＨに移動させた状態を示しており、太線矢印の方向が前方側、その反対側が後方側である。本例の移動規制機構４Ｆ，４Ｂの当止め部４０は、図２と同様であり、ジョイント部材４１はボール状端部３１０を収納する収納部のみで構成されている。また、本例の弾性体５Ｆ，５Ｂは、ラック２の収納孔２１０の内部に配置される引張バネで構成されており、常時はジョイント部材４１をラック２の端面に押し付けている。
【００２７】
本例の構成によっても、ラック２を車両右方側ＲＨに移動させれば、後方側の移動規制機構４Ｂのジョイント部材４１が当止め部４０に当接し、後方側のタイロッド３Ｂの移動が規制される。この状態から更にラック２を移動させようとすると、後方側の圧縮バネ（弾性体５Ｂ）が伸び、移動規制機構４によって後方側のタイロッド３Ｂの移動量が規制される位置よりも前方へのラック２の移動が許容される。その結果、前方側のタイロッド３Ｆはラック２の端面に押され、ラック２の移動方向に移動する。つまり、本例の構成によっても、図１の内輪（左側のタイヤ１０）の旋回が停止した後も外輪が左方向に切れるため、車両の回転半径が小さくなる。図３とは反対に、ラック２を車両左方側ＬＨに移動させた場合、図３を左右反転させた状態となり、その場合も車両の内輪の旋回が停止した後も外輪の旋回が継続するため、車両の回転半径が小さくなる。
【００２８】
＜実施形態３＞
実施形態１では、ナックルアーム３０（図１）が車両前方側ＦＲに延びるステアリングシステム１を説明した。これに対して、実施形態３では、図４を参照し、ナックルアーム３０が車両後方側ＲＲに延びるステアリングシステム１を説明する。なお、図４においては、実施形態１と同様の機能を有する部材には、図１と同じ符号を付している。
【００２９】
図４に示すように、ナックルアーム３０が車両後方側ＲＲに延びるステアリングシステム１では、ステアリングホイール９を右側に切る（時計回りに回転させる）と、ラック２は車両右方側ＲＨに移動するように構成されている。車両右方側ＲＨへのラック２の移動に伴い、車両右方側ＲＨのタイロッド３は同側のナックルアーム３０を車両右方側ＲＨに押し、車両左方側ＬＨのタイロッド３は同側のナックルアーム３０を車両右方側ＲＨに引っ張る。車両に固定されるキングピン３１は、ラック２よりも車両後方側ＲＲにあるため、キングピン３１を回転軸として両ステアリングナックル３２が車両右方側ＲＨに回転し、タイヤ１０は車両右方側ＲＨに切れる。つまり、図４の構成では、ラック２の移動方向側にあるタイヤ１０が内輪、ラック２の移動方向と反対側にあるタイヤ１０が外輪となる。
【００３０】
図４のステアリングシステム１に、図２や図３の移動規制機構４と弾性体５の構成を適用することができる。既に説明したように、図２，３の構成は、ラック２の移動方向側の反対側にあるタイヤの旋回が停止した後も、ラック２の移動方向側にあるタイヤの旋回が継続する構成である。従って、図４のステアリングシステム１に図２，３の構成を適用すれば、車両の外輪の旋回が停止した後も内輪の旋回が継続する。その場合も、車両の回転半径を小さくすることができる。なお、図４に示すように、内輪側ではナックルアーム３０が反対側に折れ曲がるターンオーバーは生じないので、内輪を大きく切れるようにしても問題はない。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明のステアリングシステムは、車両の小回り特性を向上させることに好適に利用できる。
【符号の説明】
【００３２】
１  ステアリングシステム
２  ラック    ２１０  収納穴  ２１２  張出部
２０  ラックハウジング  ２Ｊ  ボールジョイント
３，３Ｆ，３Ｂ  タイロッド    ３１０  ボール状端部
３０  ナックルアーム  ３１  キングピン  ３２  ステアリングナックル
３Ｊ  ボールジョイント
４，４Ｆ，４Ｂ  移動規制機構
４０  当止め部
４１  ジョイント部材  ４１０  収納部  ４１１  軸部  ４１２  フランジ部
５，５Ｆ，５Ｂ  弾性体
８  ピニオンギア
８０  ステアリングギアボックス
９  ステアリングホイール
９０  ステアリングシャフト  ９１  インターミディエイトシャフト
１０  タイヤ
【図１】
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【図２】
2018052349.tif 000004
【図３】
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【図４】
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