(57)【要約】【課題】操舵トルクの左右差を低減し、操舵フィーリングを向上できる車両用ステアリング装置を提供する。【解決手段】シート部材１９は、軸方向に垂直な上下に摩擦係数の異なるシート部材１９ａ，１９ｂに分割され、サポートヨーク２５の摺接面内側に配置されている。各シート部材１９ａ，１９ｂは、噛み合い反力の方向Ａ，Ｂに応じて、反力方向側に摩擦係数の低い弾性材料が使用される。また、サポートヨーク２５の反ラック軸１６側端面の識別面３５は、組み付けられるシート部材１９ａ，１９ｂの摩擦係数の高低を判別するためのマーキング、あるいは窪みにより形成された識別マーク３８が設けられている。さらに、シート部材１９ａ，１９ｂを識別するために、各シート部材１９ａ，１９ｂを異なる色で形成することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に支持されたピニオンと、
前記ピニオンと噛み合うラックを有し軸方向に変位可能なラック軸と、
前記ピニオンと前記ラック軸とを収納するラックハウジングと、
前記ラックハウジング内にて、前記ラック軸を摺動自在に保持するサポートヨークと、
前記ラック軸の背面に対向する前記サポートヨークの摺接面を覆い滑りをよくするシート部材と、
前記ラックハウジング内に組付けられて、前記サポートヨークを介して前記ラック軸を前記ピニオンの方向に付勢する弾性部材と、を備え、
前記シート部材は、前記サポートヨークの軸方向に垂直な上下に分割され、摩擦係数の異なる第１のシート部材、および第２のシート部材により形成されていることを特徴とする車両用ステアリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用ステアリング装置において、
前記第１のシート部材、または前記第２のシート部材を識別するマークを設けたことを特徴とする車両用ステアリング装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車両用ステアリング装置において、
前記マークを前記サポートヨークの前記ラック軸と反対側の端面に設けたことを特徴とする車両用ステアリング装置。
【請求項４】
請求項２に記載の車両用ステアリング装置において、
前記第１のシート部材、および前記第２のシート部材を異なる色で形成したことを特徴とする車両用ステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用ステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用のステアリング装置のギヤとしては、高剛性かつ軽量であることなどから、現在ではラックアンドピニオン式が主流となっている。ラックアンドピニオン式のステアリング装置のラック軸は、ラックハウジング（ステアリングギヤケース）に内嵌したラックブッシュと、ピニオンとラック軸のラックとの噛合い部分に設けられたサポートヨーク（ラックガイド）との２点で支持されている。サポートヨークは、ピニオンとラック軸のラックとのバックラッシを無くすべくラック軸をピニオンに圧接させる部材であり、ラックハウジングに螺着されたプラグに保持されたコイルばねなどの弾性部材により付勢されている。
【０００３】
このラックアンドピニオン式のステアリング装置では、ラック軸にピニオン軸から退避する方向の力が加わった場合には、サポートヨークを介して弾性部材がこの力を支える。そして、ラック軸がピニオン軸から過度に退避しないようにして、ピニオンとラック軸のラックとの噛合状態を適正に維持する。そして、操舵時にラック軸がサポートヨークに対して摺動するため、サポートヨーク側の摺接面に低摩擦部材を一体形成して摩擦抵抗の低減を図るようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２９９５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来から、特許文献１に記載されているようにラックアンドピニオン式のステアリング装置は、ピニオンとラック軸のラックとの噛合部と反対側であるラックの背面側をサポートヨークにより支え、このラックがピニオンから退避する方向に変位するのを抑えるようにしている。しかしながら、上記のようなラックアンドピニオン式のステアリング装置では、左操舵のときと右操舵のときとで、ラック軸がピニオンの軸線に平行な方向に関して互いに逆方向に移動することがある。この場合、左右の操舵で操舵トルクに差が生じ、また左右の操舵でハンドル戻りにも差が生じる。その結果、操舵フィーリングが悪化する場合がある。また、ラックハウジングの保持孔内に収容されるサポートヨークの一対の端部は、保持孔の深さ方向に関して、ラック軸の中心まで達していない。したがって、サポートヨークは、ピニオンの軸線に平行な方向にラック軸が移動することを抑制できないので、操舵フィーリングが悪化する場合がある。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、操舵トルクの左右差を低減し、操舵フィーリングを向上できる車両用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】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の車両用ステアリング装置は、回転可能に支持されたピニオンと、前記ピニオンと噛み合うラックを有し軸方向に変位可能なラック軸と、前記ピニオンと前記ラック軸とを収納するラックハウジングと、前記ラックハウジング内にて、前記ラック軸を摺動自在に保持するサポートヨークと、前記ラック軸の背面に対向する前記サポートヨークの摺接面を覆い滑りをよくするシート部材と、前記ラックハウジング内に組付けられて、前記サポートヨークを介して前記ラック軸を前記ピニオンの方向に付勢する弾性部材と、を備え、前記シート部材は、前記サポートヨークの軸方向に垂直な上下に分割され、摩擦係数の異なる第１のシート部材、および第２のシート部材により形成されていることを要旨とする。
【０００８】
上記構成によれば、ラック軸を摺動自在に保持するサポートヨークは、ラック軸の背面に対向するサポートヨークの摺接面の滑りをよくするために設けたシート部材で覆われており、このシート部材は、サポートヨークの軸方向に垂直な上下に分割され、摩擦係数の異なる第１および第２のシート部材により形成されている。これにより、ラック軸とシート部材との間に生じる摺動力の左右差を調整、低減できる。その結果、左操舵のときと右操舵のときとで発生する操舵トルクの左右差を調整、低減し、操舵フィーリングが悪化することを抑制することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両用ステアリング装置において、前記第１のシート部材、または前記第２のシート部材を識別するマークを設けたことを要旨とする。上記構成によれば、上下に分割された摩擦係数の異なる第１のシート部材、または第２のシート部材を識別するマークを設けたので、製造時の組み付け工程におけるシート部材の誤組み付けを防止することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の車両用ステアリング装置において、前記マークを前記サポートヨークの前記ラック軸と反対側の端面に設けたことを要旨とする。上記構成によれば、サポートヨークの反ラック軸側の端面に、摩擦係数の異なる第１のシート部材、第２のシート部材を識別するマークを設けたので、製造時の組み付け工程におけるシート部材の誤組み付けを防止することができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の車両用ステアリング装置において、前記第１のシート部材、および前記第２のシート部材を異なる色で形成したことを要旨とする。上記構成によれば、摩擦係数の異なる第１のシート部材、第２のシート部材を異なる色で形成し、容易に識別できるようにしたので、製造時の組み付け工程におけるシート部材の誤組み付けを防止することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ラック軸の背面を支えるサポートヨークの上下の摺接面を摩擦係数の異なるシート部材でそれぞれ覆うことにより、左操舵と右操舵のときとで発生する操舵トルクの左右差を低減し、操舵フィーリングを向上できる車両用ステアリング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図。
【図２】本発明の一実施形態に係る舵取装置の構成を示す部分断面図。
【図３】図２のラックガイド装置のサポートヨーク要部の構成を説明する断面図。
【図４】図３を矢印Ｘ方向から見たサポートヨークの正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明の一実施形態に係る車両用ステアリング装置について、図に基づいて説明する。以下、本発明を、電動パワーステアリング装置に具体化した一実施の形態を図に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置１の概略構成を示す模式図である。図１に示すように、電動パワーステアリング装置１は、転舵輪（車輪）２を操向するためにステアリングホイール（ハンドル）３の動きを伝達するステアリングシャフト４と、ステアリングシャフト４を内部に通して回転自在に支持するステアリングコラム５と、ステアリングシャフト４の動きに応じて転舵輪２を操向するための舵取装置（ラックアンドピニオン式ギヤ）７とを有する。ステアリングシャフト４の一方の端部８にステアリングホイール３が連結され、他方の端部９に自在継手１０、中間軸１１などを介して舵取装置７が連結される。
【００１６】
舵取装置７は、ステアリングホイール３の回動に連動するピニオン１４と、このピニオン１４と噛合するラック１５が設けられる長尺のラック軸１６と、ラック軸１６を概ね収容し図示しない車体に支持されるラックハウジング１７とを有している。ラック軸１６の両端に転舵輪２が操向可能に連結される。ステアリングホイール３が回されると、その回転がステアリングシャフト４等を介して舵取装置７に伝達されて、転舵輪２を操向することができる。
【００１７】
また、舵取装置７は、ラック軸１６の軸長方向Ｓに関するラックハウジング１７の両端部１８に、ラック軸１６をその軸長方向Ｓに摺動自在に支持する一対のラックブッシュ２０を有する。また、舵取装置７は、ラックハウジング１７に支持されピニオン１４を回動自在に支持する軸受２２,２３と、ラック軸１６をピニオン１４側となる所定の付勢方向Ｆ（図２参照）に付勢しながらラック軸１６を軸長方向Ｓに移動自在に支持するラックガイド装置２４とを有する。
【００１８】
ラックハウジング１７は、金属材料（例えば、鉄系金属やアルミニウム合金など）により形成され、ラック軸１６の軸長方向Ｓに延びる略筒形状をなす。ラック軸１６の軸長方向Ｓに関してラックハウジング１７の中間部３０には、軸受２２，２３を保持する軸受保持部３１が設けられる。軸受保持部３１は、円孔からなり、この円孔の中心軸線はピニオン１４の回転中心軸線Ｕに沿って延びる。
【００１９】
次に、図２は、本発明の一実施形態に係る舵取装置７の構成を示す部分断面図である。図２に示すように、舵取装置７は、車両の左右方向に延びるラック軸１６を備えている。ラック軸１６は、両端部１８にてラックハウジング１７にラック軸方向へ移動可能に支持されている。このラック軸１６の近傍には、同じくラックハウジング１７に回転可能に支持されてラック軸１６のラック１５と噛み合うピニオン１４が配置されている。ピニオン１４（ピニオン軸１３）にはステアリングシャフト４が接続されており、このステアリングシャフト４の先端部にはステアリングホイール３が接続されている（図１参照）。これにより、ステアリングホイール３による操舵によりピニオン１４が回転するように構成されている。この構成により、ピニオン軸１３の回転運動をラック軸１６の直線運動に変換するラックアンドピニオン機構を構成している。
【００２０】
また、ラック軸１６に関してピニオン１４と反対側の位置には、ラック軸１６と略直交する方向（図中、略左右方向）の移動をガイドするサポートヨーク２５が配置されている。ラック軸１６は、このサポートヨーク２５の一方の端面に接触するように構成されている。さらに、サポートヨーク２５の他方の端面に設けた凹部状の空間には、コイルばね（弾性部材）２９が配置されている。このコイルばね２９は、ラックハウジング１７に螺着されたプラグ（アジャストスクリュー）３２とサポートヨーク２５のプラグ３２側の凹部３６底面とにより挟み込まれており、コイルばね２９によりサポートヨーク２５およびラック軸１６には、図中矢印Ｆ方向側に向かう付勢力が作用している。
【００２１】
さらに、サポートヨーク２５の外周面に形成された凹部状の空間に、シール部材としてゴムで環状に形成されたＯリング（オイルシール）３３，３４が装着されており、サポートヨーク２５の外周壁面とラックハウジング１７の内周壁面に密接して軸封し、ラックハウジング１７にサポートヨーク２５が摺動自在に支持されている。
【００２２】
サポートヨーク２５は、金属材料（例えば、焼結材や炭素鋼、アルミニウム合金など）により形成され、ラックハウジング１７内に組み付けられてラック軸１６を軸方向に移動可能に支持するためのものである。サポートヨーク２５は、略円柱形状であって、ラックハウジング１７内に収容されており、ピニオン１４側にラック軸１６の背面に摺動可能に係合する弾性材料（例えば、合成樹脂）からなるシート部材１９を有している。このサポートヨーク２５の外周とラックハウジング１７との間には、径方向に所定量の隙間が設けられている。
【００２３】
コイルばね２９は、サポートヨーク２５とプラグ３２との間に弾装されていて、サポートヨーク２５の凹部３６底面とプラグ３２の内端面に係合している。このコイルばね２９は、例えば、圧縮コイルばねからなり、コイルばね２９の軸方向にて、サポートヨーク２５を介して、ラック軸１６を図中右側に向けて付勢している。
【００２４】
プラグ３２は、コイルばね２９の付勢力を調整するためのものであり、ラックハウジング１７と同様の金属材料により形成され、ラックハウジング１７内に進退可能に螺着されている。このプラグ３２とサポートヨーク２５との間には、軸方向に所定量の隙間が設けられている。ラック軸１６にピニオン軸１３から退避する方向の力が極端に大きくなった場合には、プラグ３２とサポートヨーク２５とが突き当たり、それ以上、ラック軸１６がピニオン１４から退避しないようにする。また、ロックナット３７がプラグ３２のラックハウジング１７に対する緩み防止のために用いられている。
【００２５】
次に、図３は、図２のラックガイド装置２４のサポートヨーク２５要部の構成を説明する断面図である。ラック軸１６のラック１５とピニオン１４（図２参照）とが噛み合う反力は、図３に矢印で示すＡまたはＢの方向の力になる。サポートヨーク２５の摺接面には、ラック軸１６と当接する面に滑りをよくする材料で表面処理したシート部材１９が組み付けらされている。シート部材１９は、サポートヨーク２５の摺接面の形状に合わせた形状に加工されており、シート部材１９の凸部がサポートヨーク２５の凹部に例えば圧入嵌合されることにより、サポートヨーク２５に固定されている。
【００２６】
ここで、シート部材１９は、軸方向に垂直な上下で分割された、摩擦係数の異なる第１および第２のシート部材１９ａ，１９ｂがサポートヨーク２５の摺接面（ＡおよびＢ方向側）内側に配置されている。第１，第２のシート部材１９ａ，１９ｂは、噛み合い反力のＡ，Ｂ方向に応じて、反力方向側には摩擦係数の低い樹脂材料（例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ））、他方の反力方向と直角側には耐磨耗性を有し、ＰＴＦＥに比べて摩擦係数が高い合成樹脂（例えば、ポリアセタール、ポリアミドなど）が使用される。ここで、第１および第２のシート部材１９ａ，１９ｂを異なる色（例えば、赤色と青色など）で形成することにより、第１，第２のシート部材１９ａ，１９ｂの識別が容易に可能となる。
【００２７】
次に、図４は、図３を矢印Ｘ方向から見たサポートヨーク２５の正面図である。図４に示すように、サポートヨーク２５の反ラック軸１６側の端面である識別面３５（図３中、左側）には、組み付けられるシート部材１９（第１，第２のシート部材１９ａ，１９ｂ）の摩擦係数の高低を判別するための識別マーク３８が設けられている。ここで、図２、３を参照して、ピニオン１４とラック１５との噛合で発生する反力に基づき、例えば、反力がＡ方向の力の場合、上側の第１のシート部材１９ａの摩擦係数が下側の第２のシート部材１９ｂの摩擦係数よりも低いことを示す識別マーク３８が識別面３５の上方に形成される。なお、この識別マーク３８は、刻印や印刷などによるマーキング、あるいは円形状の窪み（凹部）により形成されている。
【００２８】
次に、本実施形態でのラックガイド装置２４のサポートヨーク２５の動作を説明する。
図２、３を参照して、サポートヨーク２５はコイルばね２９の付勢力によってラック軸１６に圧接される。このとき、コイルばね２９の付勢力により、サポートヨーク２５はラック軸１６の動きに追従し、均一にラック軸１６と当接する。ここで、左操舵のときと右操舵のときとで、ラック軸１６がピニオン１４の軸線に平行な方向に関して互いに逆方向に移動することがある。
【００２９】
このとき、ピニオン１４とラック軸１６のラック１５との噛み合い反力（ラック軸１６をピニオン軸１３から遠ざける方向の力）は、サポートヨーク２５の軸方向に対し上方へ４５°、あるいは、軸方向に対し下方へ４５°の方向になり、サポートヨーク２５がコイルばね２９の付勢力に抗してピニオン軸１３から退避する方向に変位する。これにより、サポートヨーク２５の摺接面内側とラック軸１６の背面とが当接し、サポートヨーク２５が傾倒し、サポートヨーク２５の外周壁面がラックハウジング１７の内周壁面に当接する。そこで、このサポートヨーク２５の摺接面を覆うシート部材１９として摩擦係数が低い弾性材料を使用すれば、操舵フィーリングを良好にすることができる。
【００３０】
次に、ラックアンドピニオン式のステアリング装置１の作用および効果について説明する。
【００３１】
上記構成によれば、ラックガイド装置２４のサポートヨーク２５は、ラック軸１６の背面に対向するサポートヨーク２５の摺接面が滑りをよくするために設けられたシート部材１９で覆われている。このシート部材１９は、サポートヨーク２５の軸方向に垂直な上下に分割された、摩擦係数の異なる第１および第２のシート部材１９ａ、１９ｂにより形成されている。また、サポートヨーク２５の反ラック軸１６側端面の識別面３５には、軸方向に垂直な上下に分割された、摩擦係数の異なる第１，第２のシート部材１９ａ、１９ｂを判別するための識別マーク３８がマーキング、あるいは窪みにより形成されて設けられている。さらに、第１，第２のシート部材１９ａ、１９ｂを異なる色で形成することができる。
【００３２】
これにより、ラック軸１６とシート部材１９との間に生じる摺動力（ピニオン１４の回転トルク）の左右差を調整、低減することができる。その結果、左操舵のときと右操舵のときとで発生する操舵トルクの左右差を低減し、操舵フィーリングが悪化することを抑制することができる。また、サポートヨーク２５の反ラック軸１６側の端面である識別面３５に識別マーク３８を設けることや、第１，第２のシート部材１９ａ、１９ｂの配色を変えることによりシート部材の識別が容易にでき、ラックアンドピニオン式のステアリング装置１を製造するときにラックガイド装置２４の組み付け工程において生じる第１，第２のシート部材１９ａ，１９ｂの誤組み付けを防止することができる。
【００３３】
さらに、サポートヨーク２５は、ラック軸１６の動きに追従することが可能であるため、ラック軸１６との摺接面の磨耗を抑制することができる。加えて、磨耗に起因して生じる操舵トルク（ピニオン１４の回転トルク）の変動を抑制することが可能で操舵フィーリングの低下も防止できる。また、サポートヨーク２５の摺接面がラック軸１６に追従するため、接触（面当り）が均一となり、磨耗が均一化し、磨耗量も減少することによって操舵トルクの左右差の発生が少なく、安定した操舵が可能である。
【００３４】
以上のように、本実施形態によれば、操舵トルクの左右差を低減し、操舵フィーリングを向上できるラックアンドピニオン式のステアリング装置を提供できる。
【００３５】
以上、本発明に係る一実施形態について説明したが、本発明はさらに他の形態で実施することも可能である。
【００３６】
上記実施形態では、サポートヨーク２５として金属製のサポートヨークに樹脂製のシート部材１９を組み合わせたものを用いた場合について説明したが、これに限らず、金属製のサポートヨーク２５のみ、あるいは樹脂製のサポートヨークのみで構成されていてもよい。
【００３７】
上記実施形態では、シート部材１９として、合成樹脂材料により形成した場合を示したが、これに限らず、例えば金属材料であってもよい。
また、弾性部材による付勢手段として、コイルばね２９により押圧する場合を説明したが、シート部材１９に横方向の移動力を与えることができるような周知の種々の付勢手段が考えられる。
【００３８】
上記実施形態では、識別マーク３８を識別面３５に１箇所のみ設ける場合を示したが、これに限らず、識別マークの数量、位置、形状などは、摩擦係数の高低が判別できるものであればよい。
また、異なる色で形成した第１，第２のシート部材１９ａ．１９ｂと識別面３５に設けた識別マーク３８とを併用してもよい。
【００３９】
上記実施形態では、電動パワーステアリング装置１のいわゆるコラムアシストタイプに適用したステアリングギヤ（舵取装置）７を例に挙げて説明したが、これに限らず、ピニオンアシストタイプやラックアシストタイプの電動パワーステアリング装置に適用してもよいし、油圧パワーステアリング装置に適用してもよい。また、他の一般産業機械等の装置のギヤ機構として適用してもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１：電動パワーステアリング装置（車両用ステアリング装置）、２：転舵輪、
３：ステアリングホイール、４：ステアリングシャフト、５：ステアリングコラム、
７：舵取装置（ラックアンドピニオン式ギヤユニット）、１３：ピニオン軸、
１４：ピニオン、１５：ラック、１６：ラック軸、１７：ラックハウジング、
１９：シート部材、１９ａ，１９ｂ：第１，第２のシート部材、２０：ラックブッシュ、
２２，２３：軸受、２４：ラックガイド装置、２５：サポートヨーク、
２９：コイルばね（弾性部材）、３２：プラグ、３３，３４：Ｏリング、
３５：サポートヨーク識別面、３６：サポートヨーク凹部、３７：ロックナット、
３８：シート部材識別マーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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