(57)【要約】【課題】安定的かつ確実に転舵バー側からのこじり力を吸収し、そのこじり力を直接ラックバーに伝えないセンターテイクオフ型ステアリング装置を提供する。【解決手段】センターテイクオフ型ステアリング装置１０は、ラックバー１４と転舵バー１８とを係合させる連結部材１６が、ラックハウジング２２の開口部２４においてラックバー１４の軸方向に当該ラックバー１４と共に摺動自在になっている。連結部材１６のバーケース３２はラックバー１４に対して回動自在で、転舵バー１８をラックバー１４の軸回りに相対的に回転することを許容する。その結果、転舵バー１８にこじり力が発生しても、転舵バー１８とラックバー１４の相対的な回転動作によりこじり力がキャンセルできる。そして、ラックバー１４にこじり力が伝達されることが防止され、ラックアンドピニオン機構における異音の発生や噛合不良を抑制できる。【選択図】図２
2008001158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右一対のナックルアームにそれぞれ接続される転舵バーの各内方端部を、ラックハウジングの略中央に形成した開口部を通して当該ラックハウジングに対して軸方向に摺動可能に内包したラックバーと連結しているセンターテイクオフ型ステアリング装置において、
前記ラックバーと前記転舵バーとを係合させるとともに、前記開口部において前記ラックバーの軸方向に当該ラックバーと共に摺動自在な連結部材を備え、当該連結部材は、前記転舵バーを前記ラックバーの軸回りに相対的に回転可能なように構成されていることを特徴とするセンターテイクオフ型ステアリング装置。
【請求項２】
前記連結部材は、前記ラックバーの軸回りに回動自在に周設されるバーケースと、前記転舵バーを支持するとともに、前記バーケースに固定されるブラケットと、で構成されていることを特徴とする請求項１記載のセンターテイクオフ型ステアリング装置。
【請求項３】
前記バーケースは、前記ラックバーとの接続面に低摩擦部材を介装していること特徴とする請求項２記載のセンターテイクオフ型ステアリング装置。
【請求項４】
前記連結部材は、前記ラックバーに固着される固定部材により当該ラックバーの軸方向の移動を規制されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の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ステアリング装置、特に、タイヤ側のバウンド／リバウンドなどが原因で転舵バーにこじり力が発生する場合でも、そのこじり力をキャンセルしラックアンドピニオン機構の動作に影響しないようにすることのできるセンターテイクオフ型ステアリング装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ドライバーによるステアリングホイールの操作は、ステアリングシャフトおよびラックアンドピニオン機構を介してラックバーに伝達される。このラックバーを車両の左右方向に移動させることで、ラックバーの両端に連結された転舵バー（たとえば、タイロッド）を介して車輪を転舵することができる。また、他の構成のステアリング装置として、センターテイクオフ型ステアリング装置がある。このセンターテイクオフ型ステアリング装置は、転舵バー（タイロッドやラックエンドと呼ぶ場合もある）がラックバーに対して平行に所定距離オフセットされている。転舵バーをラックバーからオフセットした位置に配置することにより転舵バーの長さをラックバーの両端に接続された場合に比べ長くすることが可能になる。転舵バーが長い場合、転舵バーが短い場合に比べて、たとえば、タイヤがバウンド／リバウンドしたときに発生するトー角変化を小さくすることが可能となり、サスペンションの特性上有利になる。
【０００３】
ただし、転舵バーがラックバーに対してオフセットされているので、タイヤのバウンド／リバウンド時に転舵バーが車両上下方向に変位することになり、ラックバーに対して回転モーメントを発生してしまう。つまり、転舵バーがラックバーに対してこじり力を付与する状態になる。ラックバーにこじり力が伝わると、ラックギアとピニオンギアの噛合状態が変化し、異音発生の原因になったり、ラックアンドピニオン機構の耐久性の低下を招くおそれがある。そこで、たとえば、特許文献１のセンターテイクオフ型パワーステアリング装置では、タイロッドとラックバーを連結する部材を含むガイドシューを耐摩耗性の樹脂材料で形成している。このガイドシューを圧接変形させることにより回転モーメントを吸収している。
【特許文献１】特願２０００−６２６２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、樹脂部材の変形に頼る従来の構成の場合、回転モーメントの吸収能力には限界があり、十分な効果が得られない場合がある。また、タイロッドからこじれ力が入力される度に樹脂部材が繰り返し変形するので、樹脂部材の耐久性が低下するという問題も発生する。さらに、樹脂部材は、ガイドシューとして機能するので、摺動の度に圧接状態が変化し、こじれ力の吸収の安定性にばらつきが生じやすいという問題もある。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、安定的かつ確実に転舵バー側からのこじり力を吸収し、こじり力を直接ラックバーに伝えないセンターテイクオフ型ステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、左右一対のナックルアームにそれぞれ接続される転舵バーの各内方端部を、ラックハウジングの略中央に形成した開口部を通して当該ラックハウジングに対して軸方向に摺動可能に内包したラックバーと連結しているセンターテイクオフ型ステアリング装置において、前記ラックバーと前記転舵バーとを係合させるとともに、前記開口部において前記ラックバーの軸方向に当該ラックバーと共に摺動自在な連結部材を備え、当該連結部材は、前記転舵バーを前記ラックバーの軸回りに相対的に回転可能なように構成されていることを特徴とする。
【０００７】
この態様によれば、転舵バーがラックバーに対して相対的に回転するので、たとえば、タイヤがバウンド／リバウンド動作して転舵バーにこじり力（回転モーメント）が発生した場合でも、転舵バーとラックバーの相対的な回転動作によりこじり力がキャンセルできる。その結果、ラックバーにこじり力が伝達されることが防止され、異音の発生を抑制できる。また、ラックバーへの回転方向の荷重負担がなくなり、ラックバーやピニオンのギヤ部の負荷が軽減できる。また、ギア部の摩耗が軽減できる。さらに、余分な荷重負担がラックバーやそのギア部にかからないので、ギア部の強度や支持剛性を下げることができる。その結果、ラックアンドピニオン機構のギア部の小型化、それに伴うセンターテイクオフ型ステアリング装置全体の小型化が可能になる。
【０００８】
また上記態様において、前記連結部材は、前記ラックバーの軸回りに回動自在に周設されるバーケースと、前記転舵バーを支持するとともに、前記バーケースに固定されるブラケットと、で構成されていてもよい。ラックバーに対してバーケースが回動自在に周設されているので、シンプルな構成によりラックバーに対する転舵バーの相対的な回転をスムーズかつ安定的に実施できる。また、バーケースはラックバーに回動自在に周設されているのみなので、回動範囲を大きく確保することができる。その結果、ラックバーへの回転方向の荷重負担を確実にキャンセルできる。
【０００９】
また、上記態様において、前記バーケースは、前記ラックバーとの接続面に低摩擦部材を介装してもよい。低摩擦部材は、たとえば、耐摩耗性の高い金属薄板を用いることができる。また、金属薄板の表面にフッ化樹脂などコーティングして滑動性を向上させることが好ましい。この態様によれば、ラックバーに対する転舵バーの相対的な回転がさらにスムーズになり、こじり力の吸収性能が向上する。
【００１０】
また、上記構成において、前記連結部材は、前記ラックバーに固着される固定部材により当該ラックバーの軸方向の移動を規制されてもよい。固定部材は、連結部材が転舵バーとラックバーとの相対的な回転を阻害しない構成であれば、任意の形状とすることができる。たとえば、ラックバーの軸部に後付けするリング状の部材であってもよいし、ラックバーの表面に突設される突起でもよい。この態様によれば、転舵バーとラックバーとの相対的な回転運動のみを許容し、転舵バー側から入力されるこじり力を吸収する。一方、ラックバーの往復運動を転舵バーにスムーズに伝達できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のセンターテイクオフ型ステアリング装置によれば、転舵バーがラックバーに対して相対的に回転するので、転舵バー側で発生したこじり力がラックバーに伝達されることが防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に基づいて説明する。
【００１３】
本実施形態のセンターテイクオフ型ステアリング装置は、ラックバーと転舵バーとを係合させる連結部材が、ラックハウジングの開口部においてラックバーの軸方向に当該ラックバーと共に摺動自在になっている。そして、連結部材は、転舵バーをラックバーの軸回りに相対的に回転することを許容している。その結果、たとえば、タイヤがバウンド／リバウンド動作して転舵バーにこじり力が発生した場合でも、転舵バーとラックバーの相対的な回転動作によりこじり力がキャンセルできる。そして、ラックバーにこじり力が伝達されることが防止され、ラックアンドピニオン機構における異音の発生や噛合不良を抑制できる。
【００１４】
図１は、本実施形態のセンターテイクオフ型ステアリング装置１０の構成を説明する外観概念図である。センターテイクオフ型ステアリング装置１０は、入力軸１２と、ラックバー１４と、連結部材１６と、転舵バー１８とを含んでいる。入力軸１２は図示しないステアリングホイールを介して入力された運転者の転舵操作に基づく回転運動力を伝達する。入力軸１２の先端は、出力軸に接続されている。出力軸の先端には、ピニオンギアが形成され、ギアボックス２０内でラックバー１４の一方端に形成されたラックギアと噛合している。したがって、入力軸１２の回転運動量に応じて、ラックバー１４が車両幅方向に直線運動する。なお、出力軸には、図示しないモータからの操舵補助力が入力され、パワーステアリング装置を実現している。
【００１５】
ラックバー１４は、ギアボックス２０の側方、たとえば右ハンドル車両の場合、ギアボックス２０の左方に形成された円筒状のラックハウジング２２内部に軸方向に摺動自在に緩挿されている。このラックハウジング２２の略中央部の円周上の一部分に所定長で軸方向長さを有する開口部２４が形成されている。一方、ラックバー１４のほぼ中央部には、連結部材１６が連結され、開口部２４を介して、ラックハウジング２２の側面に露出している。連結部材１６は、ブラケット２６を含み、当該ブラケット２６に形成された接続孔部２８に左右一対のナックルアームにそれぞれ接続される転舵バー１８の各内方端部が接続される。つまり、転舵バー１８はラックバー１４から所定量オフセットされた形で接続される。なお、図１の場合、ブラケット２６の接続孔部２８には、片方の転舵バー１８のみが接続された状態が示され、逆方向に延びる転舵バーは図示を省略している。
【００１６】
ラックハウジング２２の開口部２４は、少なくともステアリングホイールの最大転舵量に対応する連結部材１６の摺動を許容できるだけの開口長さを有している。したがって、入力軸１２の回転量に応じてラックバー１４が、ラックハウジング２２内を摺動する。それに伴い連結部材１６がラックバー１４とともに移動し、連結部材１６に係合する転舵バー１８をラックバー１４の摺動方向に移動させる。その結果、ステアリングホイールの回転量に応じた転舵を行うことができる。なお、連結部材１６は、上述のようにラックハウジング２２に対してスライダーとして機能するので、開口部２４との摺動部分に板状のガイドシュー３０が介装されている。ガイドシュー３０は、ブラケット２６とラックバー１４に接続されるバーケース３２とによって挟持され、ボルト孔部３４に挿入されるボルトによって固定される。なお、図１では図示を省略しているが、ラックハウジング２２の外周には、開口部２４からラックハウジング２２内部へ異物などが侵入することを防止するために、少なくとも開口部２４を覆うダストブーツが軸方向に被せられる（図２参照）。ダストブーツは、たとえば、蛇腹状であり、ラックバー１４の軸方向に連結部材１６が摺動することを許容する。
【００１７】
このように構成されるセンターテイクオフ型ステアリング装置１０は、たとえば、ギアボックス２０に形成された固定ステイ３６の固定孔部３８に挿入されたボルトなどの締結部材により車両ボディに固定される。
【００１８】
図２は、本実施形態の主要部である連結部材１６を中心とする詳細断面図である。通常のセンターテイクオフ型ステアリング装置１０の場合、ラックバー１４と転舵バー１８とを連結する連結部材１６は、ラックバー１４に固着されている。つまり、ラックバー１４と転舵バー１８とは、実質的に一体化されている。その結果、サスペンションがバウンド／リバウンドした場合など、転舵バー１８が車両上下方向に変位した場合、回転モーメントが生じ、こじり力がラックバー１４に直接伝達されてしまう。こじり力がラックバー１４に伝達されてしまうと、ラックバー１４のラックギアと出力軸側のピニオンギアとの噛合状態が変化し、噛合時の異音の原因になったり、スムーズな噛合動作を阻害したり、ラックギアやピニオンギアの耐久性の低下原因となるおそれがある。そこで、本実施形態においては、転舵バー１８側で発生したこじり力がラックバー１４側に伝達されないようにするため、ラックバー１４に対する連結部材１６の連結を回動自在な構造にしている。
【００１９】
図２に示すように、連結部材１６は、転舵バー１８が接続されたブラケット２６と、ラックバー１４と係合するバーケース３２とで構成されている。バーケース３２は、たとえば硬質の金属材料で円筒形状とすることができて、円柱状のラックバー１４の周囲に回動自在に周設される。バーケース３２とラックバー１４とは直接接触させてもよいが、ラックバー１４に対するバーケース３２の回動をさらにスムーズに行うために、バーケース３２とラックバー１４との接続面に低摩擦部材として、ブッシュ４０を介装させてもよい。ブッシュ４０は、たとえば、金属薄板で形成した環状の部材とすることができる。ブッシュ４０は、バーケース３２とラックバー１４との接続面に介装するのみでもラックバー１４に対するバーケース３２の回動をスムーズに行うことができるが、図２の場合、ブッシュ４０の端部をバーケース３２とスナップリング４２の間に挟み込んでいる。このようにブッシュ４０を挟み込むことにより、スナップリング４２に対するバーケース３２の回動をスムーズに行うことが可能になり、ラックバー１４に対するバーケース３２の回動をさらにスムーズに行うことが可能になる。また、ブッシュ４０を構成する金属薄板の表面にフッ化樹脂などをコーティングすることにより、滑動性を容易に向上することができる。なお、低摩擦部材として、ベアリングを用いることもできる。
【００２０】
このように構成されるバーケース３２は、ラックバー１４に対して回動自在とされる一方で、ラックバー１４の軸方向には、出力軸の回転に基づく直線運動を転舵バー１８に伝達するために、軸方向の移動を規制される必要がある。そこで、本実施形態では、ブッシュ４０の両端にラックバー１４に固着される固定部材を使用している。固着部材としては、たとえば、スナップリング４２を利用することができる。スナップリング４２を利用する場合、バーケース３２の両端に装着してもよいし、片方を固定の突起部として、他方にスナップリング４２を装着するようにしてもよい。
【００２１】
図１で説明したように、連結部材１６はラックハウジング２２に形成された開口部２４に沿って軸方向に移動するように構成されている。本実施形態の場合、連結部材１６を略長孔形状で形成された開口部２４に沿ってスムーズに摺動させるように、摺動性のよい樹脂などの材料で形成されたガイドシュー３０を開口部２４に接触するように、バーケース３２に装着している。ガイドシュー３０はダストブーツ４４とともに、ボルト４６によりバーケース３２とブラケット２６との間で挟持固定されている。したがって、バーケース３２は、ラックバー１４に対して回動自在であるが、ラックハウジング２２の開口部２４により回転方向の動きをある程度規制されることになる。
【００２２】
左右一対のナックルアームにそれぞれ接続される転舵バー１８の各内方端部には、ボールジョイント４８が設けられ、このボールジョイント４８を介して転舵バー１８はブラケット２６に接続されている。このボールジョイント４８は、図２の紙面と平行な方向の転舵バー１８の動作を許容し、ラックバー１４の軸方向への移動に伴う連結部材１６の移動、および転舵バー１８の軸方向への移動をスムーズに行えるように構成している。ボールジョイント４８の周囲にはジョイントブーツ５０が装着され、異物によるボールジョイント４８の動作不良の発生を防止している。
【００２３】
このように構成されるセンターテイクオフ型ステアリング装置１０の動作を説明する。
【００２４】
まず、センターテイクオフ型ステアリング装置１０の基本動作を説明する。運転者がステアリングホイールを操舵することにより、入力軸１２が回転し出力軸先端のピニオンギアを回転させる。ピニオンギアの回転により、それと噛合するラックギアが動作しラックバー１４を軸方向、つまり、車幅方向に移動する。ラックバー１４には軸方向の移動を規制された連結部材１６が連結されているので、ラックバー１４の軸方向の移動は、そのまま連結部材１６に係合した一対の転舵バー１８に伝達される。転舵バー１８が車両の右方向または左方向に移動することによりナックルアームが動作し車輪がステアリングホイールの操舵方向に転舵することになる。
【００２５】
次に、車輪がバウンド／リバウンドなどすることにより転舵バー１８側に車両上下方向の外力が入力されたときのセンターテイクオフ型ステアリング装置１０の動作を説明する。
【００２６】
車輪が、バウンド／リバウンドした場合、ナックルアームを介して転舵バー１８が車両上下方向に移動する外力を受ける。前述したように、センターテイクオフ型ステアリング装置１０において転舵バー１８はラックバー１４の軸に略平行にオフセット配置されているので、転舵バー１８が上下方向の外力を受けると、ラックバー１４に対して回転モーメントが生じることになる。ここで、転舵バー１８と係合する連結部材１６の一部は、ガイドシュー３０を介してラックハウジング２２の開口部２４と接触している。したがって、転舵バー１８側の上下変位に起因する回転モーメントは、ラックハウジング２２が受け部材として機能することになり、回転モーメント、すなわち回転力の一部を受けることができる。ただし、ラックハウジング２２の開口部２４に対して、連結部材１６は摺動自在に配置されているので、連結部材１６と開口部２４との間には隙間が存在する。そのため、転舵バー１８側の上下変位に起因する回転モーメントの一部は残存する。つまり、ラックバー１４をこじるこじり力として残る。しかし、本実施形態においては、連結部材１６を構成するバーケース３２がラックバー１４に対して回動自在な構造を有している。すなわち、転舵バー１８をラックバー１４の軸回りに相対的に回転可能にする構造を有しているので、転舵バー１８側の上下変位に起因する回転モーメントがラックバー１４に伝達されることが防止される。
【００２７】
このように、転舵バー１８をラックバー１４の軸回りに相対的に回転可能なように構成することにより、センターテイクオフ型ステアリング装置１０のラックバー１４への回転方向の荷重負担がなくなり、ラックバーやピニオンのギヤ部の負荷が軽減できる。また、ギア部の摩耗が軽減できる。さらに、ギア部の強度や支持剛性を下げることができる。その結果、ギア部全体の小型化が可能になる。また、ラックバー１４とピニオンギヤとの間にこじり力が働かないため、異音の発生を抑制することができる。
【００２８】
なお、本実施形態で示すセンターテイクオフ型ステアリング装置１０の構成は、一例であり、連結部材１６の動作により転舵バー１８をラックバー１４の軸回りに相対的に回転可能であれば、適宜構造変更可能であり、本実施形態と同様の効果を得ることができる。たとえば、図２の説明では、ラックバー１４に対してバーケース３２が回動自在に周設されているが、連結部材１６の他の部分を可動構造として、転舵バー１８をラックバー１４の軸回りに相対的に回転できるようにして、こじり力がラックバー１４に伝達することを防止するようにしてもよい。
【００２９】
本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能であり、同様な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施形態に係るセンターテイクオフ型ステアリング装置の構成を説明する外観概念図である。
【図２】本実施形態に係るセンターテイクオフ型ステアリング装置の連結部材を中心とする詳細断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  センターテイクオフ型ステアリング装置、  １２  入力軸、  １４  ラックバー、  １６  連結部材、  １８  転舵バー、  ２０  ギアボックス、  ２２  ラックハウジング、  ２４  開口部、  ２６  ブラケット、  ２８  接続孔部、  ３０  ガイドシュー、  ３２  バーケース、  ３４  ボルト孔部、  ３６  固定ステイ、  ３８  固定孔部、  ４０  ブッシュ、  ４２  スナップリング、  ４４  ダストブーツ、  ４６  ボルト、  ４８  ボールジョイント、  ５０  ジョイントブーツ。
【図１】
2008001158.tif 000003
【図２】
2008001158.tif 000004