【自動車用語辞典:ステアリング「操舵機構」】ステアリングホイールの回転をタイヤに伝える仕組み

clicccar / 2019年7月22日 17時35分

■ ■ステアリング操作はシャフト、ギアボックスなどを介してタイヤに伝わる

●現在はラックアンドピニオンが主流

ドライバーがステアリングホイールを切ると、その量に応じてタイヤは角度を変え、クルマが旋回します。

ステアリングホイールの回転をタイヤに伝えるステアリング機構の基本について、解説していきます。

●ステアリング機構の概要

ステアリングホイールの回転は、多くの機構を介してタイヤまで伝わります。ステアリング機構の全体の流れは、以下の通りです。

・ステアリングホイール
日本では、ハンドルと呼ばれることが多いですが、回転量によってタイヤの向きを決めます。

・ステアリングシャフト
ステアリングホイールの回転をギア機構伝えるまでのシャフトです。

・ステアリングギアボックス
ギアボックスには、ステアリングホイールの回転をタイロッドの左右の動きに変換するギア機構と減速機構が組み込まれています。

・リンク機構
ステアリングホイールの回転に連動したタイロッドの左右の動きは、ナックルアームに伝わり、タイヤの向きが変わります。なお左右のタイヤの向きは、軌跡が同心円状になるように内輪の切れ角を大きくする「アッカーマン機構」を採用しています。(詳細は、別頁で解説)

以下では、ステアリング機構の中で最も重要な役割を担っているギアボックスのギア機構について解説します。

●ステアリングギアボックス

ギアボックスには、ステアリングホイールの回転をタイロッドの左右の動きに変換するギア機構とともに、減速機構も設けられています。この減速比を「ステアリングギア比(ステアリングホイールの回転角/前輪の切れ角)」と呼び、操舵のフィーリングに大きく影響します。

減速比を大きくすればステアリングホイールの操作が軽くなりますが、操作の回転数が多くなり、素早いステアリング操作ができなくなります。一方で減速比を小さくすると、ステアリング操作の応答性は良くなりますが、重くなります。

運転条件によってギア比を変えるバリアブル(可変)ギアレシオ方式もあります。

例えば、低速では駐車などで大きくステアリングホイールを操作することが多いので、ギヤ比を小さくして少ない操作量でタイヤを大きく動かし、一方高速では逆に操作によるタイヤの動きを少なく、鈍感にします。

●ロック・トゥ・ロック

ステアリングホイールが左右フル回転で何回転するかを示す指標として、ロック・トゥ・ロック回転数があります。ギアボックスの減速比の目安となり、乗用車では概ね3回転前後(左右で1.5回転づつ)が一般的です。

●ステアリングギア機構

ステアリングギア機構としては、現在主流で一般的なラックピニオン方式と一部大型車などで使用されているボールナット方式があります。

ラックピニオン方式は、ステアリングシャフト先端のピニオンギアの回転を棒状のラックギアの横方向の動きに変換する機構です。簡単な構造でステアリングの切れ味がシャープなので、現在はほとんどのクルマで採用されています。

ボールナット方式は、ステアリングシャフトの回転をベアリングを介してボールナットで減速し、横方向の動きに変換した上でセクターシャフトの回転運動にもう一度変換し直す複雑な方法です。以前は、多く採用されていましたが、複雑な機構で部品点数が多いことから採用するクルマはほとんどなくなりました。

現在のステアリングギア機構の主流は、ラックアンドピニオン方式です。剛性が高いわりには軽量コンパクト、しかもコストが安く、ダイレクト感がある点が最大の特徴です。

(Mr.ソラン)

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