JP4126945B2

JP4126945B2 - Steering device support structure

Info

Publication number: JP4126945B2
Application number: JP2002115385A
Authority: JP
Inventors: 寛味村; 正斉藤; 将広東
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-04-17
Filing date: 2002-04-17
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2022-04-17
Also published as: JP2003312490A

Description

【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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a support structure for a steering device that supports a steering rack via an elastic body.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as such a technique, for example, one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-336841 is known. In this conventional example, there are formed attachment portions that can attach the steering device to the vehicle body via an elastic body at two locations of the housing portion of the steering device and the rack shaft insertion portion, and vibrations received from the road surface via wheels. And a technique for improving the sound vibration performance by relaxing the impact.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional technology, since the attachment portion that can attach the steering device to the vehicle body is formed via the elastic body, when the wheel receives an external force due to the unevenness of the road surface when traveling straight, the steering rack is moved in the vehicle longitudinal direction. In other cases, the toe angle of the vehicle fluctuates and the straightness of the vehicle fluctuates.
[0004]
Therefore, it is preferable to increase the rigidity of the elastic body in order to suppress fluctuations in the straightness of the vehicle. However, increasing the rigidity decreases sound vibration performance. There was a limitation, and it was difficult to suppress the fluctuation.
Accordingly, the present invention has been made paying attention to the above-mentioned unsolved problems of the prior art, and is a steering device that can suppress and prevent fluctuations in the straightness of the vehicle without affecting the sound vibration performance of the vehicle. It is an object to provide a support structure.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the support structure for a steering device according to claim 1 of the present invention has two support portions for supporting the steering rack via elastic bodies at two locations on the steering rack, and the wheels move straight when traveling straight. The elastic center of the rack support portion is set so that the relative position between the steering rack and the vehicle body does not change due to the force received from the vehicle.
[0006]
【The invention's effect】
Therefore, in the support structure for a steering device according to claim 1 of the present invention, the wheel coupled to the tie rod receives from the road surface based on the angle formed by the steering rack and the tie rod and the length of the steering rack. The elastic center of one of the rack support portions that support the steering rack is set so that the relative position between the steering rack and the vehicle body does not change due to force, so that the rigidity of the rack support portion is not increased, that is, the vehicle It is possible to suppress and prevent fluctuations in the straightness of the vehicle without affecting the sound vibration performance of the vehicle.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a support structure for a steering rack according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of the present invention. Reference numerals 1FL and 1FR denote front wheels, and a general rack and pinion type steering mechanism is disposed on the front wheels 1FL and 1FR. . This steering mechanism includes a steering rack 4 connected to tie rods 2l and 2r of front wheels 1FL and 1FR via ball joints, a pinion 3 meshing with the steering rack 4, and a rack housing 5 surrounding these.
[0008]
The rack housing 5 has a first support portion 6 and a second support portion 7 that support the steering mechanism on the outer periphery thereof. Here, the first support portion 6 is provided on the upper left side of the outer periphery of the rack housing 5 so as to face the vehicle. A cylindrical insulator 8 wound around the outer periphery of the rack housing 5 and the insulator 8 are interposed therebetween. The rack housing 5 includes a pair of rack mounting brackets 9a and 9b. The elastic center of the first support portion 6 is set on an axis connecting the ball joints at both ends of the rack housing 5. . The rack mounting brackets 9a and 9b can attach the steering mechanism to the vehicle body, and the steering mechanism can be swung in the vehicle width direction.
[0009]
On the other hand, the second support portion 7 is provided on the outer right side of the outer periphery of the rack housing 5 so as to face the vehicle and protrudes from the rack housing 5 in the rearward direction of the vehicle, as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). Thus, it has the through-hole 11 by which the bush 10 was fitted by the inner surface. The bush 10 can be inserted with a bolt 12 in the vehicle vertical direction, and the steering mechanism can be attached to the vehicle body by the bolt 12.
[0010]
The elastic center P of the bush 10 is set so that the relative position between the steering mechanism and the vehicle body is not changed by the force that the wheels 1FL and 1FR receive from the road surface during straight traveling. Specifically, first, wheels 1FL and 1FR receive external forces due to road surface irregularities during straight traveling, and a tensile force W acts on the left tie rod 2l from the left front wheel 1FL, and a pressing force W is applied from the right front wheel 1FR to the right tie rod 2r. Suppose that it acted. Then, as shown in FIG. 3 (a), in a plan view of the vehicle, an external force W · cosδ · cosθ acts on the steering rack 4 via the left tie rod 21 in the left direction of the vehicle, and the vehicle via the right tie rod 2r. An external force W, cos δ, cos θ acts in the right direction, a reaction force Fpx is generated in the vehicle width direction at the elastic center P of the second support portion 7 against these external forces, and the balance of forces in the vehicle width direction is as follows ( 1) It is expressed as shown below.
[0011]
Fpx + 2 ・ W ・ cosδ ・ cosθ = 0 (1)
Where θ is an angle formed by the steering rack 4 and the tie rods 2l and 2r in the vehicle plan view, δ is an angle formed by the steering rack 4 and the tie rods 2l and 2r in the vehicle front view, and at the same time, the steering rack 4 in the vehicle plan view. Is applied with an external force W · cosδ · sinθ in the forward direction of the vehicle via the left tie rod 2l, and an external force W · cosδ · sinθ is applied in the rearward direction of the vehicle with the right tie rod 2r. 2 Reaction forces Fpy and Fqy are generated in the longitudinal direction of the vehicle at the elastic center P of the support portion 7 and the elastic center Q of the first support portion 6, and the balance of the forces in the longitudinal direction of the vehicle is expressed by the following equation (2). Is done.
[0012]
Fpy + Fqy + W ・ cosδ ・ sinθ−W ・ cosδ ・ sinθ = 0
∴Fpy = -Fqy (2)
Similarly, an external force W · cosδ · sinθ acts on the steering rack 4 in the forward direction of the vehicle via the left tie rod 2l, and an external force W · cosδ · sinθ acts on the rearward direction of the vehicle via the right tie rod 2r. Reaction forces Fpx, Fpy, and Fqy are generated at the elastic center P of the second support portion 7 and the elastic center Q of the first support portion 6 with respect to the external force, and the balance of moments about the vehicle vertical axis is (3 )
[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)
Where c is the distance in the vehicle width direction between the elastic center P of the second support portion 7 and the ball joint provided at the right end of the steering rack 4, and d is the elastic center P of the second support portion 7 and the first support. The distance in the vehicle width direction between the elastic center Q of the portion 6, e is the distance in the vehicle width direction between the elastic center Q of the first support portion 6 and the ball joint provided at the left end of the steering rack 4, L Distance between the ball joints provided at both ends of the steering rack 4 (hereinafter referred to as rack length)
Here, in order to prevent the relative position between the steering mechanism and the vehicle body from being changed by the force received by the wheels 1FL and 1FR from the road surface when traveling straight ahead, the second support portion 7 and the first support portion 6 are acted on. The second support portion 7 is set so that the vehicle longitudinal component of the external force is “0”, that is, the vehicle longitudinal components Fpy and Fqy of the reaction force generated by the second support portion 7 and the first support portion 6 are “0”. The elastic center P may be set.
[0014]
Therefore, when the above equation (3) is arranged according to these conditions, the second from the steering rack 4 is determined based on the angle θ formed by the steering rack 4 and the tie rods 2l and 2r in the plan view of the vehicle and the rack length L. The following equation (4) for calculating the horizontal distance b to the elastic center P of the support portion 7 is derived. By setting the elastic center P to the horizontal distance b calculated by the following equation (4), the steering rack 4 is prevented from moving in the vehicle longitudinal direction.
[0015]
L ・ cosδ ・ sinθ-2 ・ b ・ cosδ ・ cosθ = 0
∴b = L / 2 × tanθ (4)
Similarly, as shown in FIG. 3 (b), when viewed from the front of the vehicle, W · sinδ · cosθ acts on the steering rack 4 via the left tie rod 2l in the upward direction of the vehicle, and via the right tie rod 2r. W · sinδ · cosθ acts in the downward direction of the vehicle, and reaction forces Fpz and Fqz in the vertical direction of the vehicle at the elastic center P of the second support portion 7 and the elastic center Q of the first support portion 6 against these external forces. The balance of forces generated in the vertical direction of the vehicle is expressed by the following equation (5).
[0016]
Fpy + Fqy + W ・ sinδ ・ cosθ−W ・ sinδ ・ cosθ
∴Fpz = -Fqz (5)
Similarly, an external force W · sinδ · cosθ acts on the steering rack 4 via the left tie rod 2l, and an external force W · sinδ · cosθ acts on the vehicle downward via the right tie rod 2r. Reaction forces Fpx, Fpz, Fqz are generated by the elastic center P of the second support portion 7 and the elastic center Q of the first support portion 6 with respect to the external force, and the balance of moments about the vehicle longitudinal axis is as follows (6 )
[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)
Here, in order to prevent the relative position between the steering mechanism and the vehicle body from being changed by the force received by the wheels 1FL and 1FR from the road surface when traveling straight ahead, the second support portion 7 and the first support portion 6 are acted on. The vehicle vertical direction component “0” of the external force, that is, the vehicle vertical direction components Fpz and Fqz of the reaction force generated by the second support portion 7 and the first support portion 6 is set to “0”. The elastic center P may be set.
[0018]
Therefore, when the above equation (6) is arranged according to these conditions, the second from the steering rack 4 is determined based on the angle δ formed by the steering rack 4 and the tie rods 2l and 2r in the vehicle front view and the rack length L. The following formula (7) for calculating the vertical distance a to the elastic center P of the support portion 7 is derived. By setting the elastic center P to the vertical distance a calculated by the following equation (7), the movement of the steering rack 4 in the vehicle vertical direction is suppressed and prevented.
[0019]
L ・ sinδ ・ cosθ + 2 ・ a ・ cosδ ・ cosθ = 0
∴a = -L / 2 × tanθ (7)
Next, the operation of the present embodiment will be described in detail based on a specific situation.
First, it is assumed that the wheels 1FL and 1FR receive an external force due to road surface unevenness when traveling straight, a tensile force W acts on the left tie rod 2l from the left front wheel 1FL, and a pressing force W acts on the right tie rod 2r from the right front wheel 1FR. . Then, as shown in FIG. 3 (a), in a plan view of the vehicle, an external force W · cosδ · cosθ acts on the steering rack 4 via the left tie rod 21 in the left direction of the vehicle, and the vehicle via the right tie rod 2r. An external force W · cosδ · cosθ acts in the left direction, and a reaction force Fpx (= W · cosδ · cosθ) occurs in the vehicle width direction at the elastic center P of the second support portion 7 with respect to these external forces. At the same time, an external force W · cosδ · sinθ acts on the steering rack 4 in the forward direction of the vehicle through the left tie rod 2l, and an external force W · cosδ · sinθ acts in the backward direction of the vehicle through the right tie rod 2r. The external forces of each other will cancel each other.
[0020]
Similarly, an external force W · cosδ · sinθ acts on the steering rack 4 in the forward direction of the vehicle via the left tie rod 2l, and an external force W · cosδ · sinθ acts on the rearward direction of the vehicle via the right tie rod 2r. The reaction force Fpx is generated at the elastic center P of the second support portion 7 with respect to the external force, and the moments about the vehicle vertical axis cancel each other.
[0021]
Thus, in the present embodiment, the vehicle longitudinal component of the external force acting on the first support portion 6 and the second support portion 7 is “0”, and the force received from the road surface causes the steering rack 4 and the vehicle body to The relative position of the vehicle is not changed, the toe angle of the vehicle is prevented from changing, and the straightness of the vehicle is prevented from changing.
Similarly, as shown in FIG. 3 (b), when viewed from the front of the vehicle, W · sinδ · cosθ acts on the steering rack 4 via the left tie rod 2l in the upward direction of the vehicle, and via the right tie rod 2r. W · sin δ · cos θ acts in the downward direction of the vehicle, and their external forces cancel each other.
[0022]
At the same time, an external force W · sinδ · cosθ acts on the steering rack 4 via the left tie rod 2l and an external force W · sinδ · cosθ acts on the vehicle downward via the right tie rod 2r. Reaction force Fpx is generated at the elastic center P of the second support portion 7 with respect to the external force, thereby canceling the moments around the vehicle longitudinal axis.
[0023]
Thus, in the present embodiment, the vehicle vertical component of the external force acting on the first support portion 6 and the second support portion 7 is “0”, and the force received from the road surface causes the steering rack 4 and the vehicle body to The relative position of the vehicle is not changed, the toe angle of the vehicle is prevented from changing, and the straightness of the vehicle is prevented from changing.
In the present embodiment, the second support portion 7 corresponds to “one rack support portion” according to claims 1 to 4, and the first support portion is “the other rack” according to claim 6. The bush 10 and the insulator 8 correspond to the “elastic body” according to claim 1.
[0024]
Therefore, in this embodiment, as described in claim 1, based on the angle formed by the steering rack and the tie rod and the length of the steering rack, the steering rack receives the force that the wheel receives from the road surface when traveling straight. Since the elastic center of one of the rack support portions that support the steering rack is set so that the relative position between the vehicle and the vehicle body does not change, the rigidity of the rack support portion is not increased, that is, the sound vibration performance of the vehicle is improved. It is possible to suppress and prevent fluctuations in the straightness of the vehicle without affecting it.
[0025]
According to a second aspect of the present invention, the tangent of the angle formed by the steering rack and the tie rod in a plan view of the vehicle, the tangent of the angle formed by the steering rack and the tie rod as viewed from the front of the vehicle, and the length of the steering rack. Therefore, since the vertical distance and the horizontal distance from the steering rack to the elastic center are set, the position of the elastic center can be easily set.
[0026]
Furthermore, as described in claim 3, the tangent of the angle formed by the steering rack and the tie rod in a plan view of the vehicle, the tangent of the angle formed by the steering rack and the tie rod in the front of the vehicle, and the length of the steering rack. Therefore, since the vertical distance and the horizontal distance from the steering rack to the elastic center are set, the position of the elastic center can be easily set.
[0027]
Furthermore, as described in claim 4, the tangent of the angle formed by the steering rack and the tie rod in a plan view of the vehicle and the tangent of the angle formed by the vehicle front view are respectively multiplied by the length of the steering rack. By dividing by a constant “2”, the vertical distance and the horizontal distance from the steering rack shaft to the elastic center of the one support portion are set, so that the position of the elastic center can be easily set.
[0028]
Furthermore, as described in claim 6, since the elastic center of the other rack support portion of the rack support portions is set on the center axis of the steering rack, a simple rubber-wrapped outer periphery is provided. The other rack support portion can be formed with a simple structure.
Next, a second embodiment of the elastic support structure for a steering rack according to the present invention will be described. In this embodiment, the 2nd support part 7 is changed into what is shown in FIG. 4 from what was shown in FIG. 2 of the said 1st Embodiment.
[0029]
The second support portion 7 of FIG. 4 is provided so as to protrude from two places of the rack housing 5 in the rearward direction of the vehicle. As shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), bushes 13 are fitted on the inner surfaces. It has a through-hole 14 attached. The bush 13 can be inserted with a bolt 15 in the vertical direction of the vehicle, and the bolt 15 can attach the steering mechanism to the vehicle body.
[0030]
The elastic center P of the second support portion 7 determined by these bushes 13 is a position calculated according to the equations (4) and (7) of the first embodiment, that is, from the steering rack 4 to the second support portion 7. Is set at a position determined from a vertical distance a and a horizontal distance b to the elastic center P.
In the present embodiment, the second support portion 7 corresponds to “one rack support portion” according to claim 5, and the bush 13 corresponds to “a plurality of elastic bodies” according to claim 5.
[0031]
Therefore, in this embodiment, as described in claim 5, the one rack support portion is formed of a plurality of elastic bodies, and the elastic centers of the plurality of elastic bodies are set to the one rack support portion. Since the elastic center is set, the degree of freedom in layout can be increased.
Further, the above embodiment shows an example of the elastic support structure of the steering rack of the present invention, and does not limit the configuration of the apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of a support structure for a steering rack according to the present invention.
FIGS. 2A and 2B are enlarged views of a main part showing an enlarged view of a second support part of FIG. 1, wherein FIG. 2A is a plan view, and FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a method of setting an elastic center of the second support part of FIG. 1;
FIGS. 4A and 4B are enlarged views of a main part showing a second embodiment of the second support part of FIG. 1 in an enlarged manner, wherein FIG. 4A is a plan view, and FIG. 4B is a CC line of FIG. It is sectional drawing.
[Explanation of symbols]
1FL, 1FR are wheels 2l, 2r are tie rods 3, pinions 4 are steering racks 5, rack housings 6 are first support portions 7, second support portions 8 are insulators 9a, 9b are rack mounting brackets 10, 13 are bushes 11, 14 is a through hole 12, 15 is a bolt

Claims

Forming a support portion for supporting the steering rack via the elastic body in two places of the steering rack, the length of the pre Symbol steering rack is L, and the steering rack and the tie rod is a the angle formed by the vehicle front view [delta], A vertical distance a from the steering rack shaft to the elastic center of one of the rack support portions and the one from the steering rack shaft when the angle formed by the steering rack and the tie rod in a plan view of the vehicle is θ. The horizontal distance b to the elastic center of the support part of
a = L / 2 × tan δ
b = L / 2 × tanθ
Support structure features and be away Tearing device that is set to.

2. The steering device according to claim 1, wherein the one rack support portion is formed of a plurality of elastic bodies, and an elastic center of the plurality of elastic bodies is set as an elastic center of the one rack support portion. Support structure.

3. The support structure for a steering apparatus according to claim 1, wherein an elastic center of the other rack support portion of the rack support portions is set on a central axis of the steering rack. 4.