JP2009149166A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ハンドル操作初期段階での第１の「あそび」および平坦な路面の走行時よりも大きい外力が荷重として前輪に負荷されたときの第２の「あそび」の発生を防止して、車両の操縦性および走行安定性を向上させるステアリング装置を提供する。
【解決手段】 ギアボックス５とラックハウジング６とを、一対のマウント７，７で支持し、各マウント７，７は床面のサブフレーム１０で支持するとともに、投影正面形状Ｘ字形の筋違いからなる第１補強メンバー１９を介して、フロントストラットタワー１４，１４を互いに連結しているストラットタワーバー１５に取付け、かつ、投影平面形状ハ字形の左右一対の棒材２０Ａ，２０Ｂからなる第２補強メンバー２０を介して、サブフレーム１０を取付けているメインフレーム１１の左右のサイドメンバー１１ａ，１１ｂに振り分けて取付けることで、各マウント７，７の取付剛性を高める。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ステアリング装置に係り、詳しくは、車両の操縦性および走行安定性を向上させるステアリング装置に関するものである。

図４，図５は、ラック＆ピニオン式のステアリング装置１の一例を示し、このステアリング装置１は、たとえば特許文献１に記載されている。

ステアリング装置１は、ステアリングラック２のラック部２ａおよびステアリングシャフト３の先端に結合されてラック部２ａに噛合するピニオン４を収納したギアボックス５と、該ギアボックス５に一端部が嵌合接続されて車幅方向に延び、かつ、ステアリングラック２を摺動自在に被覆したラックハウジング６とを備え、ギアボックス５とラックハウジング６がゴムブッシュからなる弾性体７ａと、この弾性体７ａを抱持する止め金具７ｂとで構成される一対のマウント７，７に弾性支持され、各マウント７，７は、止め金具７ｂの両端部を複数のボルト９によって車両床面のサブフレーム１０に締結することでサブフレーム１０に支持されており、サブフレーム１０は車両のメインフレーム１１における左右のサイドメンバー１１ａ，１１ｂに取付けられている。なお、図４，図５において、１２は左右一対のタイロッドで、図示されていないボールジョイントを介してステアリングラック２の両端部に連結され、各連結部およびそれらの近傍はベローズ状のゴム製ブーツ１３によって覆われている。また、各タイロッド１２のタイロッドエンドは、図示されていないナックルアームを介して前輪（図示省略）に結合される。

一方、特許文献２に、車両のフロントボディに設けた左右のストラットタワーを、車幅方向に延びるストラットタワーバーによって互いに連結して補強することで、フロントボディの剛性を高め、各ストラットタワーの倒れを防止して車両の走行安定性を向上させる技術が記載されている。

特開２００３−３１２４９０号公報 実開平１−９８００４号公報

ところで、前記特許文献１に記載のステアリング装置１では、図示していないステアリングホイール（以下の説明ではハンドルという）を操舵した場合、操舵の初期段階では大きい慣性力が荷重としてステアリングラック２とギヤボックス５を介してラックハウジング６の径方向に作用する。この荷重は、各マウント７，７のゴムブッシュ７ａに作用してゴムブッシュ７ａを径方向に押圧し、ゴムブッシュ７ａの一部を径方向に圧縮して弾性変形させるとともに、止め金具７ｂを介してサブフレーム１０に負荷される。ところが、ゴムブッシュ７ａのバネ定数が比較的高いことと、サブフレーム１０は強度が弱いことによって、前記荷重によりサブフレーム１０が歪むことになり、このサブフレーム１０の歪みによって初期段階でのハンドル操舵が吸収される。その結果、ハンドルの操舵が前輪に伝わらない「あそび」と称される現象を生じる。この「あそび」は、ハンドル操舵の初期段階においてサブフレーム１０の歪みにより吸収される限界点を超えるとそれ以上は発生せず、それ以降はハンドルの操舵が前輪に伝わって前輪の向きが変わる。このハンドル操舵の初期段階におけるサブフレーム１０の歪みは、ハンドルを戻すことによって回復する。

すなわち、従来のステアリング装置１では、ハンドル操作の初期段階においてハンドル操作と前輪の向き、つまりハンドル操作と車両の挙動との間にタイムラグが生じて、ドライバーの意思通りに車両の進行方向をコントロールすることが困難な第１の「あそび」が発生し、車両の操縦性が低下する問題点を有している。

一方で、車両が一般市道を走行する場合でも、路面の凹凸やうねりあるいは段差などによって、路面の凹凸などがない平坦な路面の走行時よりも大きい外力が荷重として前輪に負荷されるため、メインフレーム１１よりも構造的に強度の弱いサブフレーム１０自体に歪みが生じたり、メインフレーム１１とサブフレーム１０との取付け部分に歪みを生じてサブフレーム１０がしなるなどの現象が生じる。このような現象が生じると、車両の直進走行あるいは旋回走行に対応してハンドルの向きを一定に保持していても、ハンドルの向きとは無関係に前輪の向きが変動する第２の「あそび」が発生じ、仮に、車両の直進走行時でもハンドルを細かく左右に切る方向修正操作が必要になり、車両の走行安定性が低下する問題点を有している。

本発明は、このような問題を解決するものであって、その目的とするところは、ハンドル操作初期段階での第１の「あそび」および平坦な路面の走行時よりも大きい外力が荷重として前輪に負荷されたときの第２の「あそび」の発生を防止して、車両の操縦性および走行安定性を向上させるステアリング装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明に係るステアリング装置は、床面のサブフレームがメインフレームに取付けられているとともに、フロントストラットタワーが車幅方向に延びるストラットタワーバーによって連結された車両のフロントボディに装備されるステアリング装置において、
該ステアリング装置のギアボックスとラックハウジングが少なくとも一対のマウントに支持され、各マウントは前記サブフレームに支持されているとともに、第１補強メンバーを介して前記ストラットタワーバーに取付けられ、かつ、第２補強メンバーを介して前記メインフレームに取付けられていることを特徴としている。

これによれば、各マウントは、第１補強メンバーとストラットタワーバーを介してサブフレームよりも強度の強いフロントボディに取付けられるとともに、第２補強メンバーを介してサブフレームよりも強度の強いメインフレームに取付けられることによって取付剛性が高められる。そのため、ハンドル操舵の初期段階で大きい慣性力が荷重としてステアリングラックとギヤボックスを介してラックハウジングの径方向に作用しても、その荷重によるサブフレームの歪みが抑制されて第１の「あそび」の発生を防止できる。したがって、ハンドル操作初期段階の応答性が向上して、ハンドル操作と車両の挙動との間のタイムラグが無くなるので、車両の進行方向をドライバーの意思通りにコントロールできることになり、車両の操縦性が向上する。

一方、平坦な路面の走行時よりも大きい外力が荷重として前輪に負荷されても、各マウントの取付剛性が高められていることによって、前輪に負荷される前記荷重によるサブフレーム自体の歪みおよびメインフレームとサブフレームとの取付け部分の歪みによるサブフレームのしなり現象が抑制されて第２の「あそび」の発生を防止できる。したがって、不本意なハンドルの方向修正操作が不要になり、車両の走行安定性が向上する。

また、本発明に係るステアリング装置は、第１補強メンバーが投影正面形状Ｘ字形の筋違いからなり、上端部の二箇所が前記ストラットタワーバーに締結され、下端部の二箇所が一対の前記マウントに締結されているとともに、第２補強メンバーが投影平面形状ハ字形の左右一対の棒材からなり、各棒材の一端部が一対の前記マウントに締結され、各棒材の他端部が前記メインフレームの左右のサイドメンバーに振り分けて締結されていることを特徴としている。

これによると、各マウントに主として上下方向と車幅方向の２方向に作用する第１外力には、投影正面形状Ｘ字形の筋違い本来のすぐれた補強効果を発揮する第１補強メンバーによって対応して取付剛性を高め、また、各マウントに主として前後方向に作用する第２外力には、簡素な構造でありながらすぐれた補強効果を発揮する投影平面形状ハ字形の左右一対の棒材からなる第２補強メンバーによって対応して取付剛性が高められるので、第１，第２補強メンバーによる複合的な補強効果によって、第１，第２の「あそび」の発生を防止することができる。

さらに、本発明に係るステアリング装置は、第１および第２補強メンバーを、軽量かつ高剛性の中空鋼材によって構成することが望ましい。これによると、軽量化した第１および第２補強メンバーによって高い補強効果を発揮することができる。

本発明によれば、ハンドル操作初期段階での第１の「あそび」および平坦な路面の走行時よりも大きい外力が荷重として前輪に負荷されたときの第２の「あそび」の発生を防止して、車両の走行安定性を向上させることができる。

以下、本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るステアリング装置の一実施形態が装備された車両の前部側からみた斜視図、図２は、本発明に係るステアリング装置が装備される車両のフロントボディの一実施形態を示す斜視図、図３は、左右一対のマウントとサブフレーム，第１補強メンバーおよび第２補強メンバーとの一実施形態の関係ならびに第２補強メンバーとメインフレームとの一実施形態の関係を一部破断して示す説明図である。なお、図４および図５で説明した従来例と同一もしくは相当部分には同一符号を付して、重複する構造の説明は省略する。

図１〜図３において、ステアリング装置１は、メインフレーム１１に取付けられている車両床面のサブフレーム１０の上面に左右一対のマウント７，７を介して支持することで車両１６のフロントボディ１７に装備される。

車両１６のフロントボディ１７内には、左右一対のフロントストラットタワー１４，１４が設けられており、各フロントストラットタワー１４，１４を車幅方向に延びるストラットタワーバー１５の車幅方向両端部で互いに連結して補強することで、フロントボディ１７の剛性を高め、各フロントストラットタワー１４，１４の倒れを防止して車両１６の走行安定性を向上させている。

左右一対のマウント７，７は、ギアボックス５およびラックハウジング６が一体となった、所謂、モノブロック型と称されるもので、前後方向にのびる一対の着座部７ｃを備え、これら着座部７ｃには締結用のボルト９を挿通する鉛直方向のボルト挿通孔１８が貫通形成されており、各ボルト挿通孔１８の内周にゴムブッシュからなる弾性体１８ａが嵌合されている。また、サブフレーム１０には、左右一対のマウント７，７それぞれの各着座部７ｃに貫通形成された前記四つのボルト挿通孔１８に対応して、鉛直方向の四つのボルト挿通孔１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが貫通形成されている。

左右一対のマウント７，７は、第１補強メンバー１９を介してストラットタワーバー１５に取付けられるとともに、第２補強メンバー２０を介してメインフレーム１１に取付けられる。

第１補強メンバー１９は、ステンレス製パイプなどの中空鋼材によって形成された投影正面形状Ｘ字形の筋違い（すじかい）からなり、その上端部の二箇所は、ストラットタワーバー１５の車幅方向両端部近傍において下向きに延設した取付け片１５ａに対してボルト２１により締結されており、下端部の二箇所には鉛直軸線を有するソケット状の連結部１９ａを設けてある。

第２補強メンバー２０は、ステンレス製パイプなどの中空鋼材によって形成された投影平面形状ハ字形の左右一対の棒材２０Ａ，２０Ｂからなり、各棒材２０Ａ，２０Ｂの一端部には鉛直軸線を有するソケット状の連結部２０ａが設けられ、他端部には鉛直軸線を有するソケット状の連結部２０ｂを設けてある。

ここで、サブフレーム１０に貫通形成されている四つのボルト挿通孔１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄにおいて、右側（図１では左側）の二つのボルト挿通孔１０ａ，１０ｂの上側に、左右一対のマウント７，７における右側（図１では左側）のマウント７の各着座部７ｃに貫通形成されている二つのボルト挿通孔１８を同心状に対向させて前記右側（図１では左側）のマウント７をサブフレーム１０上に載置し、四つのボルト挿通孔１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄにおいて、左側（図１では右側）の残る二つのボルト挿通孔１０ｃ，１０ｄの上側に、左右一対のマウント７，７における左側（図１では右側）のマウント７の各着座部７ｃに貫通形成されている二つのボルト挿通孔１８を同心状に対向させて前記右側のマウント７をサブフレーム１０上に載置する。

つぎに、第１補強メンバー１９における下端部の二箇所に設けたソケット状の連結部１９ａを、左右一対のマウント７，７における各着座部７ｃの後部に貫通形成されている二つのボルト挿通孔１８に上側から同心状に対向させて、各ソケット状の連結部１９ａを各着座部７ｃの後部側に載置することで、ソケット状の連結部１９ａと、各着座部７ｃの後部側に貫通形成されている二つのボルト挿通孔１８およびサブフレーム１０の二つのボルト挿通孔１０ａ，１０ｃを鉛直方向で互いに連通させたのち、各ソケット状の連結部１９ａ側からボルト９を下向きに挿通して、その先端部をサブフレーム１０の下側に突出させ、この突出部にナット２２を螺着することで、第１補強メンバー１９の下端部の二箇所が左右一対のマウント７，７に締結される。

一方、第２補強メンバー２０を構成する各棒材２０Ａ，２０Ｂにおける一端部に設けたソケット状の連結部２０ａを、左右一対のマウント７，７における各着座部７ｃの前部側に貫通形成されている二つのボルト挿通孔１８に上側から同心状に対向させて、各ソケット状の連結部２０ａを各着座部７ｃの前部側に載置することで、ソケット状の連結部２０ａと、各着座部７ｃの前部側に貫通形成されている二つのボルト挿通孔１８およびサブフレーム１０の二つのボルト挿通孔１０ｂ，１０ｄを鉛直方向で互いに連通させたのち、各ソケット状の連結部２０ａ側からボルト９を下向きに挿通して、その先端部をサブフレーム１０の下側に突出させ、この突出部にナット２２を螺着することで、第２補強メンバー２０を構成する各棒材２０Ａ，２０Ｂにおける一端部が左右一対のマウント７，７に締結される。

他方、第２補強メンバー２０を構成する各棒材２０Ａ，２０Ｂにおける他端部に設けたソケット状の連結部２０ｂを、メインフレーム１１における左右のサイドメンバー１１ａ，１１ｂに貫通形成されているボルト挿通孔２３に下側から同心状に対向させて、各ソケット状の連結部２０ｂをサイドメンバー１１ａ，１１ｂの下面に当接させることで、各ソケット状の連結部２０ｂとサイドメンバー１１ａ，１１ｂのボルト挿通孔２３とを鉛直方向で互いに連通させたのち、各ソケット状の連結部２０ｂ側からボルト９Ａを上向きに挿通して、その先端部を各サイドメンバー１１ａ，１１ｂの上側に突出させ、この突出部にナット２２Ａを螺着することで、第２補強メンバー２０を構成する各棒材２０Ａ，２０Ｂにおける他端部が各サイドメンバー１１ａ，１１ｂに振り分けて締結される。

前記構成によれば、各マウント７，７は、第１補強メンバー１９とストラットタワーバー１９を介してサブフレーム１０よりも強度の強い車両のフロントボディ１７に取付けられるとともに、第２補強メンバー２０を介してサブフレーム１０よりも強度の強いメインフレーム１１に取付けられることによって取付剛性が高められる。そのため、ハンドル操舵の初期段階で大きい慣性力が荷重としてステアリングラック２とギヤボックス５を介してラックハウジング６の径方向に作用しても、その荷重によるサブフレーム１０の歪みが抑制されて第１の「あそび」の発生を防止できる。したがって、ハンドル操作初期段階の応答性が向上して、ハンドル操作と車両１６の挙動との間のタイムラグが無くなるので、車両１６の進行方向をドライバーの意思通りにコントロールできることになり、車両１６の操縦性が向上する。

一方、平坦な路面の走行時よりも大きい外力が荷重として前輪に負荷されても、各マウント７，７の取付剛性が高められていることによって、前輪に負荷される前記荷重によるサブフレーム１０自体の歪みおよびメインフレーム１１とサブフレーム１０との取付け部分の歪みによるサブフレーム１０のしなり現象が抑制されて第２の「あそび」の発生を防止できる。したがって、不本意なハンドルの方向修正操作が不要になり、車両の走行安定性が向上する。

また、各マウント７．７に主として上下方向と車幅方向の２方向に作用する第１外力には、投影正面形状Ｘ字形の筋違い本来のすぐれた補強効果を発揮する第１補強メンバー１９によって対応して取付剛性を高め、各マウント７，７に主として前後方向に作用する第２外力には、簡素な構造でありながらすぐれた補強効果を発揮する投影平面形状ハ字形の左右一対の棒材２０Ａ．２０Ｂからなる第２補強メンバー２０によって対応して取付剛性が高められるので、第１，第２補強メンバー１９、２０による複合的な補強効果によって、第１，第２の「あそび」の発生を防止することができる。しかも、ステンレス製パイプなどの軽量かつ高剛性の中空鋼材によって形成されて軽量化した第１，第２補強メンバー１９、２０によって高い補強効果を発揮することができる。

本発明に係るステアリング装置の一実施形態が装備された車両の前部側からみた斜視図である。 本発明に係るステアリング装置が装備される車両のフロントボディの一実施形態を示す斜視図である。 左右一対のマウントとサブフレーム，第１補強メンバーおよび第２補強メンバーとの一実施形態の関係ならびに第２補強メンバーとメインフレームとの一実施形態の関係を一部破断して示す説明図である。 従来例の斜視図である。 ステアリングラックのラック部とピニオンとの噛合構造を示す斜視図である。

符号の説明

１ ステアリング装置
５ ギアボックス
６ ラックハウジング
７ マウント
１０ サブフレーム
１１ メインフレーム
１１ａ，１１ｂ サイドメンバー
１４ フロントストラットタワー
１５ ストラットタワーバー
１６ 車両
１７ フロントボディ
１９ 第１補強メンバー
２０ 第２補強メンバー
２０Ａ，２０Ｂ 左右一対の棒材

Claims (3)

1. 床面のサブフレームがメインフレームに取付けられているとともに、フロントストラットタワーが車幅方向に延びるストラットタワーバーによって連結された車両のフロントボディに装備されるステアリング装置において、
   該ステアリング装置のギアボックスとラックハウジングが少なくとも一対のマウントに支持され、各マウントは前記サブフレームに支持されているとともに、第１補強メンバーを介して前記ストラットタワーバーに取付けられ、かつ、第２補強メンバーを介して前記メインフレームに取付けられていることを特徴とするステアリング装置。
2. 請求項１に記載のステアリング装置において、
   前記第１補強メンバーは、投影正面形状Ｘ字形の筋違いからなり、上端部の二箇所が前記ストラットタワーバーに締結され、下端部の二箇所が一対の前記マウントに締結されているとともに、前記第２補強メンバーは、投影平面形状ハ字形の左右一対の棒材からなり、各棒材の一端部が一対の前記マウントに締結され、各棒材の他端部が前記メインフレームの左右のサイドメンバーに振り分けて締結されていることを特徴とするステアリン装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のステアリング装置において、
   前記第１および第２補強メンバーは、軽量かつ高剛性の中空鋼材からなることを特徴とするステアリング装置。

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