(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性体を介してステアリングラックを支持する支持部をステアリングラックの２カ所に形成し、前記ステアリングラックの長さをＬとし、前記ステアリングラックとタイロッドとが車両前面視でなす角度をδとし、前記ステアリングラックとタイロッドとが車両平面視でなす角度をθとしたとき、前記ステアリングラック軸から前記ラック支持部のうち一方の支持部の弾性中心までの鉛直距離ａと前記ステアリングラック軸から前記一方の支持部の弾性中心までの水平距離ｂとを、
ａ＝Ｌ／２×tanδ
ｂ＝Ｌ／２×tanθ
に設定したことを特徴とするステアリング装置の支持構造。
【請求項２】
前記一方のラック支持部を複数の弾性体で形成し、それら複数の弾性体の弾性中心を前記一方のラック支持部の弾性中心として設定したことを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置の支持構造。
【請求項３】
前記ラック支持部のうち、他方のラック支持部の弾性中心を前記ステアリングラックの中心軸線上に設定したことを特徴とする請求項１又は２に記載のステアリング装置の支持構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、弾性体を介してステアリングラックを支持するステアリング装置の支持構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような技術としては、例えば特開平１１−３３６８４１号公報に記載されているものが知られている。この従来例には、操舵装置のハウジング部とラック軸挿通部との２カ所に、弾性体を介して当該操舵装置を車体に取り付け可能な取付部を形成し、車輪を介して路面から受ける振動や衝撃を緩和して音振性能を向上する技術が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術にあっては、弾性体を介して操舵装置を車体に取り付け可能な取付部を形成したため、直進走行時に路面の凹凸による外力を車輪が受けると、ステアリングラックが車両前後方向や上下方向に移動して、車両のトー角が変動し、当該車両の直進性が変動することがあった。
【０００４】
それゆえ、車両の直進性の変動を抑制するためには、前記弾性体の剛性を大きくすることが好ましいが、当該剛性を大きくすると音振性能が低下してしまうので、当該剛性の調整には制限があり、前記変動を抑制することは困難であった。
そこで本発明は上記従来の技術の未解決の問題点に着目してなされたものであって、車両の音振性能に影響を与えることなく、車両の直進性の変動を抑制防止できるステアリング装置の支持構造を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係るステアリング装置の支持構造は、弾性体を介してステアリングラックを支持する支持部をステアリングラックの２カ所に形成し、直進時に車輪が路面から受ける力により前記ステアリングラックと車体との相対位置が変わらないように、前記ラック支持部の弾性中心を設定したことを特徴とする。
【０００６】
【発明の効果】
したがって、本発明の請求項１に係るステアリング装置の支持構造にあっては、ステアリングラックとタイロッドとがなす角度と前記ステアリングラックの長さとに基づいて、前記タイロッドに結合された車輪が路面から受ける力により前記ステアリングラックと車体との相対位置が変わらないように、前記ステアリングラックを支持するラック支持部のうち一方の弾性中心を設定したため、当該ラック支持部の剛性を大きくすることなく、つまり車両の音振性能に影響を与えることなく、車両の直進性の変動を抑制防止できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のステアリングラックの支持構造を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態を示す概略構成図であり、１ＦＬ，１ＦＲは前輪を示し、この前輪１ＦＬ，１ＦＲには一般的なラックアンドピニオン式の操舵機構が配設されている。この操舵機構は、ボールジョイントを介して前輪１ＦＬ，１ＦＲのタイロッド２l，２rに接続されたステアリングラック４と、これに噛合するピニオン３と、これらを囲むラックハウジング５とを備えている。
【０００８】
また、ラックハウジング５は、その外周に前記操舵機構を支持する第１支持部６と第２支持部７とを有している。ここで第１支持部６は、車両に正対してラックハウジング５外周上左側に設けられており、当該ラックハウジング５の外周に巻回された円筒状のインシュレータ８と、そのインシュレータ８を介してラックハウジング５を挟み込む一対のラックマウンティングブラケット９ａ，９ｂとを有しており、ラックハウジング５の両端にある前記ボールジョイント間を結ぶ軸上に当該第１支持部６の弾性中心が設定されている。またこのラックマウンティングブラケット９ａ，９ｂにより前記操舵機構を車体に取り付け可能となっており、当該操舵機構を車幅方向に揺動可能となっている。
【０００９】
一方、前記第２支持部７は、車両に正対してラックハウジング５外周上右側に、当該ラックハウジング５から車両後方向に突きだして設けられており、図２（ａ），（ｂ）に示すように、内面にブッシュ１０が嵌着された貫通孔１１を有している。またこのブッシュ１０は車両上下方向にボルト１２を挿通可能となっており、当該ボルト１２により前記操舵機構を車体に取り付け可能となっている。
【００１０】
また前記ブッシュ１０の弾性中心Ｐは、直進走行時に車輪１ＦＬ，１ＦＲが路面から受ける力により前記操舵機構と車体との相対位置が変わらないように設定されている。具体的には、まず直進走行時に路面の凹凸による外力を車輪１ＦＬ，１ＦＲが受け、左前輪１ＦＬから左タイロッド２lに引張力Ｗが作用すると共に、右前輪１ＦＲから右タイロッド２rに押圧力Ｗが作用したとする。すると、図３（ａ）に示すように、車両平面視で、ステアリングラック４には左タイロッド２lを介して車両左方向に外力Ｗ・cosδ・cosθが作用し、また右タイロッド２rを介して車両右方向に外力Ｗ・cosδ・cosθが作用し、それらの外力に対して第２支持部７の弾性中心Ｐで車幅方向に反力Ｆpxが発生し、車幅方向の力の釣り合いは下記（１）式のように表される。
【００１１】
Ｆpx＋２・Ｗ・cosδ・cosθ＝０  ………（１）
但し、θはステアリングラック４とタイロッド２l，２rとが車両平面視でなす角度，δはステアリングラック４とタイロッド２l，２rとが車両前面視でなす角度
また同時に、車両平面視で、ステアリングラック４には左タイロッド２lを介して車両前方向に外力Ｗ・cosδ・sinθが作用し、また右タイロッド２rを介して車両後方向に外力Ｗ・cosδ・sinθが作用し、それらの外力に対して第２支持部７の弾性中心Ｐと第１支持部６の弾性中心Ｑとで車両前後方向に反力Ｆpy，Ｆqyが発生し、車両前後方向の力の釣り合いは下記（２）式のように表される。
【００１２】
Ｆpy＋Ｆqy＋Ｗ・cosδ・sinθ−Ｗ・cosδ・sinθ＝０
∴Ｆpy＝−Ｆqy  ………（２）
同様に、ステアリングラック４には左タイロッド２lを介して車両前方向に外力Ｗ・cosδ・sinθが作用し、また右タイロッド２rを介して車両後方向に外力Ｗ・cosδ・sinθが作用し、それらの外力に対して第２支持部７の弾性中心Ｐと第１支持部６の弾性中心Ｑとで反力Ｆpx，Ｆpy，Ｆqyが発生し、車両上下方向軸回りのモーメントの釣り合いは下記（３）式のように表される。
【００１３】
ｃ・Ｗ・cosδ・sinθ+ｂ・Ｆpx-ｄ・Ｆqy+(ｄ+ｅ)Ｗ・cosδ・sinθ=０
∴Ｆqy=-Ｗ/ｄ（Ｌ・cosδ・sinθ-２・ｂ・cosδ・cosθ）  ……（３）
但し、ｃは第２支持部７の弾性中心Ｐとステアリングラック４の右端に設けられた前記ボールジョイントとの間の車幅方向距離，ｄは第２支持部７の弾性中心Ｐと第１支持部６の弾性中心Ｑとの間の車幅方向距離，ｅは第１支持部６の弾性中心Ｑとステアリングラック４の左端に設けられた前記ボールジョイントとの間の車幅方向距離，Ｌはステアリングラック４の両端に設けられた前記ボールジョイント間の距離（以下、ラック長という）
ここで、直進走行時に車輪１ＦＬ，１ＦＲが路面から受ける力により前記操舵機構と車体との相対位置が変わらないようにするためには、第２支持部７と第１支持部６とに作用する外力の車両前後方向成分が“０”、つまり第２支持部７と第１支持部６とで発生する反力の車両前後方向成分Ｆpy，Ｆqyが“０”となるように第２支持部７の弾性中心Ｐを設定すればよい。
【００１４】
したがって、これらの条件に従って上記（３）式を整理すると、前記ステアリングラック４とタイロッド２l，２rとが車両平面視でなす角度θと前記ラック長Ｌとに基づいて、前記ステアリングラック４から第２支持部７の弾性中心Ｐまでの水平距離ｂを算出する下記（４）式が導出される。この下記（４）式で算出される水平距離ｂに前記弾性中心Ｐを設定することで、ステアリングラック４の車両前後方向への移動が防止される。
【００１５】
Ｌ・cosδ・sinθ-２・ｂ・cosδ・cosθ＝０
∴ｂ＝Ｌ／２×tanθ  ………（４）
また同様に、図３（ｂ）に示すように、車両前面視で、ステアリングラック４には左タイロッド２lを介して車両上方向にＷ・sinδ・cosθが作用し、また右タイロッド２rを介して車両下方向にＷ・sinδ・cosθが作用し、それらの外力に対して第２支持部７の弾性中心Ｐと第１支持部６の弾性中心Ｑとで車両上下方向に反力Ｆpz，Ｆqzが発生し、車両上下方向の力の釣り合いは下記（５）式のように表される。
【００１６】
Ｆpy＋Ｆqy＋Ｗ・sinδ・cosθ−Ｗ・sinδ・cosθ
∴Ｆpz＝−Ｆqz  ………（５）
同様に、ステアリングラック４には左タイロッド２lを介して車両上方向に外力Ｗ・sinδ・cosθが作用し、また右タイロッド２rを介して車両下方向に外力Ｗ・sinδ・cosθが作用し、それらの外力に対して第２支持部７の弾性中心Ｐと第１支持部６の弾性中心Ｑとで反力Ｆpx，Ｆpz，Ｆqzが発生し、車両前後方向軸回りのモーメントの釣り合いは下記（６）式のように表される。
【００１７】
-ｃ・Ｗ・sinδ・cosθ+ａ・Ｆpx-ｄ・Ｆqz-(ｄ+ｅ)Ｗ・sinδ・cosθ=０
∴Ｆqz=-Ｗ/ｄ（Ｌ・sinδ・cosθ+２・ａ・cosδ・cosθ）  ……（６）
ここで、直進走行時に車輪１ＦＬ，１ＦＲが路面から受ける力により前記操舵機構と車体との相対位置が変わらないようにするためには、第２支持部７と第１支持部６とに作用する外力の車両上下方向成分“０”、つまり第２支持部７と第１支持部６とで発生する反力の車両上下方向成分Ｆpz，Ｆqzが“０”となるように第２支持部７の弾性中心Ｐを設定すればよい。
【００１８】
したがって、これらの条件に従って上記（６）式を整理すると、前記ステアリングラック４とタイロッド２l，２rとが車両前面視でなす角度δと前記ラック長Ｌとに基づいて、前記ステアリングラック４から第２支持部７の弾性中心Ｐまでの鉛直距離ａを算出する下記（７）式が導出される。この下記（７）式で算出される鉛直距離ａに前記弾性中心Ｐを設定することで、ステアリングラック４の車両上下方向への移動が抑制防止される。
【００１９】
Ｌ・sinδ・cosθ+２・ａ・cosδ・cosθ＝０
∴ａ＝-Ｌ／２×tanθ  ………（７）
次に、本実施の形態の動作を具体的な状況に基づいて詳細に説明する。
まず、直進走行時に路面の凹凸による外力を車輪１ＦＬ，１ＦＲが受け、左前輪１ＦＬから左タイロッド２lに引張力Ｗが作用すると共に、右前輪１ＦＲから右タイロッド２rに押圧力Ｗが作用したとする。すると、図３（ａ）に示すように、車両平面視で、ステアリングラック４には左タイロッド２lを介して車両左方向に外力Ｗ・cosδ・cosθが作用し、また右タイロッド２rを介して車両左方向に外力Ｗ・cosδ・cosθが作用し、それらの外力に対して第２支持部７の弾性中心Ｐで車幅方向に反力Ｆpx（＝Ｗ・cosδ・cosθ）が発生する。また同時に、ステアリングラック４には左タイロッド２lを介して車両前方向に外力Ｗ・cosδ・sinθが作用し、また右タイロッド２rを介して車両後方向に外力Ｗ・cosδ・sinθが作用し、それらの外力が互いに打ち消し合うことになる。
【００２０】
同様に、ステアリングラック４には左タイロッド２lを介して車両前方向に外力Ｗ・cosδ・sinθが作用し、また右タイロッド２rを介して車両後方向に外力Ｗ・cosδ・sinθが作用し、それらの外力に対して第２支持部７の弾性中心Ｐで反力Ｆpxが発生し、それにより車両上下方向軸回りのモーメントが互いに打ち消し合うことになる。
【００２１】
このように、本実施形態にあっては、第１支持部６と第２支持部７とに作用する外力の車両前後方向成分が“０”となり、路面から受ける力ではステアリングラック４と車体との相対位置が変わることがなく、車両のトー角の変動が防止され、車両の直進性の変動が防止される。
また同様に、図３（ｂ）に示すように、車両前面視で、ステアリングラック４には左タイロッド２lを介して車両上方向にＷ・sinδ・cosθが作用し、また右タイロッド２rを介して車両下方向にＷ・sinδ・cosθが作用し、それらの外力が互いに打ち消し合うことになる。
【００２２】
また同時に、ステアリングラック４には左タイロッド２lを介して車両上方向に外力Ｗ・sinδ・cosθが作用し、また右タイロッド２rを介して車両下方向に外力Ｗ・sinδ・cosθが作用し、それらの外力に対して第２支持部７の弾性中心Ｐで反力Ｆpxが発生し、それにより車両前後方向軸回りのモーメントが互いに打ち消し合うことになる。
【００２３】
このように、本実施形態にあっては、第１支持部６と第２支持部７とに作用する外力の車両上下方向成分が“０”となり、路面から受ける力ではステアリングラック４と車体との相対位置が変わることがなく、車両のトー角の変動が防止され、車両の直進性の変動が防止される。
なお、本実施形態においては、第２支持部７は請求項１〜請求項４に記載の「一方のラック支持部」に対応し、第１支持部は請求項６に記載の「他方のラック支持部」に対応し、ブッシュ１０とインシュレータ８とは請求項１に記載の「弾性体」に対応する。
【００２４】
したがって、本実施形態においては、請求項１に記載されているように、ステアリングラックとタイロッドとがなす角度と前記ステアリングラックの長さとに基づいて、直進時に車輪が路面から受ける力により前記ステアリングラックと車体との相対位置が変わらないように、前記ステアリングラックを支持するラック支持部のうち一方の弾性中心を設定したため、当該ラック支持部の剛性を大きくすることなく、つまり車両の音振性能に影響を与えることなく、車両の直進性の変動を抑制防止できる。
【００２５】
また、請求項２に記載されているように、ステアリングラックとタイロッドとが車両平面視でなす角度の正接と、ステアリングラックとタイロッドとが車両前面視でなす角度の正接と、前記ステアリングラックの長さとに基づいて、前記ステアリングラックから前記弾性中心までの鉛直距離と水平距離とを設定するため、前記弾性中心の位置を容易に設定することができる。
【００２６】
さらに、請求項３に記載されているように、ステアリングラックとタイロッドとが車両平面視でなす角度の正接と、ステアリングラックとタイロッドとが車両前面視でなす角度の正接と、当該ステアリングラックの長さとに基づいて、前記ステアリングラックから前記弾性中心までの鉛直距離と水平距離とを設定するため、前記弾性中心の位置を容易に設定することができる。
【００２７】
またさらに、請求項４に記載されているように、ステアリングラックとタイロッドとが車両平面視でなす角度の正接と車両前面視でなす角度の正接とに、それぞれ前記ステアリングラックの長さを乗じると共に定数“２”で除して、前記ステアリングラック軸から前記一方の支持部の弾性中心までの鉛直距離と水平距離とを設定するため、前記弾性中心の位置を容易に設定することができる。
【００２８】
さらに、請求項６に記載されているように、前記ラック支持部のうち、他方のラック支持部の弾性中心を前記ステアリングラックの中心軸線上に設定したため、ラックハウジングの外周にゴムを巻いた簡易な構造で前記他方のラック支持部を形成することができる。
次に、本発明のステアリングラックの弾性支持構造の第２実施形態について説明する。この実施形態では、第２支持部７が前記第１実施形態の図２に示すものから、図４に示すものに変更されている。
【００２９】
この図４の第２支持部７は、ラックハウジング５の２カ所から車両後方向に突きだして設けられており、図４（ａ），（ｂ）に示すように、それぞれ内面にブッシュ１３が嵌着された貫通孔１４を有している。またこのブッシュ１３は車両上下方向にボルト１５を挿通可能となっており、当該ボルト１５により前記操舵機構を車体に取り付け可能となっている。
【００３０】
また、これらのブッシュ１３により定まる第２支持部７の弾性中心Ｐは、前記第１実施形態の（４），（７）式に従って算出される位置、つまり前記ステアリングラック４から第２支持部７の弾性中心Ｐまでの鉛直距離ａと水平距離ｂとから定まる位置に設定されている。
なお、本実施形態においては、第２支持部７は請求項５に記載の「一方のラック支持部」に対応し、ブッシュ１３は請求項５に記載の「複数の弾性体」に対応する。
【００３１】
したがって、本実施形態においては、請求項５に記載されているように、前記一方のラック支持部を複数の弾性体で形成し、それら複数の弾性体の弾性中心を前記一方のラック支持部の弾性中心として設定したため、レイアウトの自由度を大きくすることができる。
また、上記実施の形態は本発明のステアリングラックの弾性支持構造の一例を示したものであり、装置の構成等を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のステアリングラックの支持構造の第１実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１の第２支持部を拡大して示す要部拡大図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】図１の第２支持部の弾性中心の設定方法を説明するための説明図である。
【図４】図１の第２支持部の第２実施形態を拡大して示す要部拡大図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【符号の説明】
１ＦＬ，１ＦＲは車輪
２l，２rはタイロッド
３はピニオン
４はステアリングラック
５はラックハウジング
６は第１支持部
７は第２支持部
８はインシュレータ
９ａ，９ｂはラックマウンティングブラケット
１０，１３はブッシュ
１１，１４は貫通孔
１２，１５はボルト
【図１】
0004126945.tif 000002
【図２】
0004126945.tif 000003
【図３】
0004126945.tif 000004
【図４】
0004126945.tif 000005