(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラック及びピニオンを備えるステアリング装置であって、
前記ピニオンを外周面に有するピニオンシャフトと、
前記ピニオンに歯合する前記ラックを有するラックシャフトと、
前記ラックシャフトの前記ピニオンシャフトとは反対側において、前記ラックシャフトをその軸線に沿って案内するラックガイドと、
前記ラックを前記ピニオン側に押圧するために、前記ラックガイドを前記ラックシャフトに対して付勢する付勢部材と、
前記ラックガイド及び前記付勢部材を収容するガイドハウジングと、
前記ラックガイドの外周面と前記ガイドハウジングの内周面との間に設けられる緩衝部材と、を備え、
前記緩衝部材は、筒状部材と弾性部材とを有し、
前記弾性部材は、前記筒状部材の内周面及び外周面の少なくとも一方に配置され、第１弾性部材と、前記第１弾性部材より小さい弾性率を有する第２弾性部材とを有し、
前記第２弾性部材は、前記第１弾性部材より前記ピニオンシャフト及び前記ラックシャフト側に配置される、
ステアリング装置。
【請求項２】
前記弾性部材は、前記筒状部材の内周面および前記ラックガイドの外周面のそれぞれに当接して配置される、
請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項３】
前記弾性部材は、前記筒状部材の外周面に当接して配置され、
前記筒状部材の内周面が、前記ラックガイドの外周面に当接して配置される、
請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項４】
前記筒状部材は、小径の第１筒状部材と、大径の第２筒状部材とを有し、
前記第１筒状部材が前記第２筒状部材内に配置され、
前記弾性部材が前記第１筒状部材の外周面と前記第２筒状部材の内周面との間に配置される、
請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項５】
前記弾性部材は、前記ラックガイドの前記ラックシャフト側の端部に配置される、
請求項１〜４のいずれか１項に記載のステアリング装置。
【請求項６】
前記弾性部材は、前記ラックガイドの軸線に沿って配置される、
請求項１〜５のいずれか１項に記載のステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来においては、例えば特許文献１に記載された発明のように、ラックリテーナーの外周面にＯリングを配置することによって、ステアリング操作によってラックバーが移動した後に初期位置に戻る場合、ラックバーに係合して成るラックリテーナーの軸線とハウジングの軸線とを出来る限り一致した状態に維持していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２１８５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来においては、連続したステアリング操作時に、Ｏリングの形状が直前のステアリング操作の影響を受けたままの状態であることがあった。これにより、ステアリング操作で切り増す場合と、切り戻す場合との操舵感を比較すると、差異が生じることがあった。
【０００５】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、円滑なステアリング操作を妨げず、切り増しと切り戻しとの間に操舵感の差異が生じない又は生じ難いステアリング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するための手段として、ステアリング装置は、ラック及びピニオンを備えるステアリング装置であって、ピニオンを外周面に有するピニオンシャフトと、ピニオンに歯合するラックを有するラックシャフトと、ラックシャフトのピニオンシャフトとは反対側において、ラックシャフトをその軸線に沿って案内するラックガイドと、ラックをピニオン側に押圧するために、ラックガイドをラックシャフトに対して付勢する付勢部材と、ラックガイド及び付勢部材を収容するガイドハウジングと、ラックガイドの外周面とガイドハウジングの内周面との間に設けられる緩衝部材と、を備え、緩衝部材は、筒状部材と弾性部材とを有し、弾性部材は、筒状部材の内周面及び外周面の少なくとも一方に配置され、第１弾性部材と、前記第１弾性部材より小さい弾性率を有する第２弾性部材とを有し、前記第２弾性部材は、前記第１弾性部材より前記ピニオンシャフト及び前記ラックシャフト側に配置される。
【０００７】
ステアリング装置において、弾性部材は、筒状部材の内周面およびラックガイドの外周面のそれぞれに当接して配置されることが好ましい。
【０００８】
ステアリング装置において、弾性部材は、筒状部材の外周面に当接して配置され、筒状部材の内周面が、ラックガイドの外周面に当接して配置されることが好ましい。
【０００９】
ステアリング装置において、筒状部材は、小径の第１筒状部材と、大径の第２筒状部材とを有し、第１筒状部材が前記第２筒状部材内に配置され、弾性部材が第１筒状部材の外周面と第２筒状部材の内周面との間に配置されることが好ましい。
【００１０】
ステアリング装置において、弾性部材は、ラックガイドのラックシャフト側の端部に配置されることが好ましい。
【００１１】
ステアリング装置において、弾性部材は、ラックガイドの軸線に沿って配置されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、緩衝部材は弾性部材を有するので、ラックガイドはガイドハウジング内でピニオンシャフト及びラックシャフト側が傾斜することができる。よって、ステアリング操作時において、ラックシャフトがその軸方向に沿って動いた場合に、ラックシャフトに付勢されるラックガイドがラックシャフトの動きに追従することができる。これにより、円滑なステアリング操作を妨げないステアリング装置を提供することができる。
更に、本発明によると、緩衝部材は筒状部材を有するので、ラックガイドは、傾斜し過ぎることがなく、更に弾性部材の弾性力によって、初期位置に復元し易い。これにより、ステアリング操作における切り増し及び切り戻しの間に操舵感の差異が生じない又は生じ難いステアリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明に係るステアリング装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示したステアリング装置の一部拡大断面図である。
【図３】図３（Ａ）は、ステアリング操作前の図１に示したステアリング装置を示す断面概略図である。図３（Ｂ）は、ステアリング操作時の図１に示したステアリング装置を示す断面概略図である。
【図４】図４は、ステアリング操作時のピニオン回転角とピニオン回転トルクとの関係性を示すグラフである。
【図５】図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、本発明における緩衝部材の変形例を示す一部拡大断面図である。
【図６】図６は本発明における緩衝部材の変形例を示す説明図である。図６（Ａ）は、ラックガイド及び緩衝部材の端面を示す概略図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＸ−Ｘ線における断面図であり、図６（Ｃ）は、図６（Ａ）のＹ−Ｙ線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係るステアリング装置は、ステアリング操作を要し、ピニオン及びラックを有するステアリング機構を備えて成る適宜の車両に適用することができる。本発明に係るステアリング装置の一実施形態について、図面を参照しつつ以下に説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係るステアリング装置の一実施形態であるステアリング装置１の一部を示す斜視図である。
【００１８】
図１に示すように、ステアリング装置１は、ピニオンシャフト２と、ピニオンハウジング３と、ラックハウジング４と、ガイドハウジング５と、固定部６と、タイロッド７と、ブーツ８とを備える。
【００１９】
ピニオンシャフト２は、略円柱形状を有する軸体であり、一端部にステアリングホイール、ステアリングシャフト及び適宜の連結部材（いずれも図示せず）が接続され、他端部の外周面にピニオン（図１には図示せず）が形成されている。ピニオンシャフト２は、ステアリングホイールの回転によるステアリング操作がなされると、ピニオンシャフト２の軸線を中心として回転可能な部材である。
【００２０】
ピニオンハウジング３は、ピニオンシャフト２における他端部のピニオンが形成される部位を収容する筒状の筐体である。また、ラックハウジング４は、ステアリング装置１が配置される車体の幅方向に延在し、ラックシャフト（図１には図示せず）が挿通される筒状の筐体である。更に、ガイドハウジング５は、ラックガイド（図１には図示せず）を収容する筒状の筐体である。ピニオンハウジング３、ラックハウジング４及びガイドハウジング５は、一箇所において交差し、一体的に形成されている。なお、該交差部位の内部構造については図２を参照しつつ後述する。
【００２１】
固定部６は、ステアリング装置１を車体の構成部材の一部、例えばクロスメンバ等に対して適宜の固定手段によって固定的に取付けるための部材であり、ラックハウジング４に複数個付設される。
【００２２】
タイロッド７は、ラックハウジング４内を挿通するラックシャフトの両端にそれぞれ連結される軸体である。タイロッド７の軸線と、ラックシャフトの軸線とは略一致している。タイロッド７は、ラックハウジング４の延在方向と同様に、車体の幅方向に延在し、左右の前輪に対して適宜の連結部材を介して接続されている。ステアリング操作がなされると、タイロッド７がラックシャフトと共に、それぞれの軸線に沿って車体の幅方向に動くことによって、左右の前輪の向きを変えることができ、結果として車両の進行方向を変えることができる。ブーツ８は、タイロッド７とラックシャフトとの連結部位を覆う部材である。
【００２３】
図２は、図１における破線で囲った部位、つまりピニオンハウジング３とラックハウジング４とガイドハウジング５とが交差する部位の断面概略図である。なお、図２に示す断面図は、ステアリング装置１におけるピニオンハウジング３及びガイドハウジング５の各軸線に沿って切断している。
【００２４】
図２に示すように、ピニオンハウジング３とガイドハウジング５とは相互に略直交し、一体的に形成されている。ピニオンハウジング３内には、ピニオンハウジング３の軸線と一致する中心軸線を有するピニオンシャフト２が配置されている。また、ガイドハウジング５との交差部位においてピニオンシャフト２の外周面にピニオン９が形成されている。
【００２５】
ピニオン９に歯合するラック１０を有するラックシャフト１１は、ピニオンシャフト２の軸線に直交して延在するように配置されている。ラックシャフト１１は、断面略円形を成す棒状部材であり、外周面の一部にラック１０が列設される。ステアリング操作によってピニオンシャフト２が回転すると、ピニオン９及びラック１０の噛み合いにより、ラックシャフト１１はその軸線に沿って動くことができる。つまり、ラックシャフト１１は図２の手前側又は奥側に可動である。
【００２６】
なお、ピニオン９及びラック１０の歯数、ピッチ、歯の形成方向等のギヤの特性については、例えばステアリング装置１を適用する車種、適用車両の使用環境、ステアリングホイール及び前輪の可動範囲等を考慮して、適宜に設定することができる。
【００２７】
ラックシャフト１１の外周面において、ピニオン９と歯合するラック１０が形成される側とは反対側にラックガイド１２が当接している。ラックガイド１２は、動くラックシャフト１１を案内する部材であり、ガイドハウジング５内に配置される。
【００２８】
ガイドハウジング５は、ピニオンシャフト２とラックシャフト１１との交差部位近傍においてピニオンハウジング３及び図１に示すラックハウジング４から突出して形成され、ラックシャフト１１からピニオンシャフト２に向かう方向に沿って延在している。ガイドハウジング５の外側開口部は、押さえ部材１３が固定的に取付けられ、封止されている。
ラックガイド１２と押さえ部材１３とは、ガイドハウジング５内において、ガイドハウジング５の外側開口部から並んで配置され、ラックガイド１２と押さえ部材１３との間にコイルばね１４が配置されている。
なお、コイルばね１４は、本発明に係るステアリング装置の付勢部材の一例である。本発明においては、コイルばね１４以外にも、例えば板バネ、空気バネ、又はたけのこバネ等を用いることができる。
【００２９】
押さえ部材１３はガイドハウジング５に対して固定されているので、コイルばね１４の付勢力は、ラックガイド１２をラックシャフト１１の外周面に押し付けるように作用する。これにより、ラックガイド１２は、ラック１０をピニオン９側に押圧している。ラック１０がピニオン９に対して押し付けられることによって、ステアリング操作前、操作時及び操作後のいかなる場合においても、ラック１０とピニオン９との歯合状態が維持されることになる。
【００３０】
ラックガイド１２はラックシャフト１１の外周面に対して直接当接しても良いが、接触部位の摩擦を低減する部材を介設することによって、円滑なステアリング操作を確保することができる。
【００３１】
ラックガイド１２は、円柱体の一端部をラックシャフト１１の外周面に沿って曲面となるように切削され、他端部をコイルばね１４が安定的に当接するように凹部が形成されて成る。ラックガイド１２の外周面には、ラックガイド１２を囲む緩衝部材１５が配設されている。
【００３２】
緩衝部材１５は、筒状部材１５１と、弾性部材１５２とを有している。筒状部材１５１は、ラックガイド１２の外周面を囲む金属製又は樹脂製の筒体である。また、弾性部材１５２は、適宜の弾性材料で形成される筒体であり、筒状部材１５１の内周面に固定的に取付けられている。緩衝部材１５は、緩衝部材１５に対して外的な応力が作用した時に、弾性部材１５２のように衝撃を吸収可能な部位を有する部材である。例えば図２に示す実施形態においては、緩衝部材１５が当接するラックガイド１２から緩衝部材１５に対して任意の応力が作用すると、弾性部材１５２が変形する等して応力を吸収することができる。
なお、弾性部材１５２がエラストマー等の弾性材料を用いて形成される場合は、未加硫状態の弾性部材１５２の材料に対して加硫しつつ、筒状部材１５１に対して圧接し、適宜に加熱することによって、弾性部材１５２を形成すると共に筒状部材１５１に対して接着固定が可能である。加硫以外の固定方法を採用することもでき、例えば圧着、溶着、又は筒状部材に溝又は被係合部等を設け、弾性部材の一部に凸部又は係合部等を設けて機械的に固定する方法等を採用しても良い。
【００３３】
図２に示すように、緩衝部材１５は、ラックガイド１２の一端部においてラックシャフト１１に対する接触部位近傍に、ラックガイド１２の外周面に沿って配置されている。緩衝部材１５は、その径方向内側に配置される弾性部材１５２の内周面がラックガイド１２の外周面に当接し、径方向外側に配置される筒状部材１５１の外周面がガイドハウジング５の内周面に当接している。緩衝部材１５を設けることによって、ラックガイド１２の一端部の外周面とガイドハウジング５の内周面との間隙を埋めることができるので、ラックガイド１２は、ガイドハウジング５内において、ガタつき無くラックシャフト１１に対して付勢されることになる。
次に、ラックシャフト１１、ラックガイド１２及び緩衝部材１５の挙動について、図３を参照しつつ説明する。
【００３４】
図３は、図２に示した各部材において、ラックシャフト１１及びラックガイド１２の動きが判別し易いように、ガイドハウジング５内においてラックシャフト１１及びラックガイド１２の各軸線に対して直交する視点で見た場合の、一部断面概略図として示している。図３（Ａ）は、ステアリング操作前の初期状態のステアリング装置１を示す一部断面概略図である。また、図３（Ｂ）は、ステアリング操作時のステアリング装置１を示す一部断面概略図である。
なお、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）において図示はしていないが、上記ピニオンシャフト２は、図に対して手前と奥との間に延在し、ラックシャフト１１の上方に配置されることになる。
【００３５】
図３（Ａ）に示すように、緩衝部材１５は、ラックガイド１２の一端部における外周面の形状に沿って形成されている。つまり、ラックガイド１２の一端部はラックシャフト１１の外周面に沿って曲面に形成され、更に緩衝部材１５におけるラックシャフト１１側の端部はラックガイド１２の外形に沿って形成されるので、緩衝部材１５における一端部はラックシャフト１１の外周面に沿った形状を有する。
緩衝部材１５、筒状部材１５１、及び弾性部材１５２は、本発明に係るステアリング装置の緩衝部材、筒状部材及び弾性部材の一例である。
【００３６】
弾性部材１５２の内径は、ラックガイド１２の外径よりも若干小さく、又は同一に形成されるのが好ましい。このような内径の弾性部材１５２を有する緩衝部材１５が一旦ラックガイド１２の外周面に当接して配置されると、ステアリング操作の入力、走行中の振動及び衝撃等が生じた時に、弾性部材１５２が滑り止めとなって緩衝部材１５のずれを防止することができる。
【００３７】
続いて、図３（Ｂ）に示すステアリング装置１は、ステアリング操作された状態を示す。ステアリング操作時における図２及び図３（Ａ）に示した各部材の挙動としては次のようになる。
【００３８】
先ず、ステアリングホイールを回転させる。ステアリングホイールが回転すると、ステアリングシャフト及び適宜の連結部材が、図２に示したピニオンシャフト２に回転を伝達する。回転が伝達されたピニオンシャフト２は、その軸線を中心として回転する。ピニオンシャフト２が回転すると、上記ピニオン９が回転する。ピニオン９が回転すると、ピニオン９に歯合するラック１０に動力が伝達される。ラック１０に動力が伝達されると、ラック１０が形成されるラックシャフト１１がその軸線に沿って、車体の右方向又は左方向に送出される。ラックシャフト１１がその軸線に沿って動くと、ラック１０をピニオン９側に押圧しているラックガイド１２が、ラックシャフト１１の外周面から摩擦を受ける。これにより、ラックガイド１２のピニオン９側の端部が、ラックシャフト１１の動きに追従する。つまり、ラックガイド１２は、摩擦力によりラックシャフト１１に引っ張られるようにして、ピニオンシャフト２及びラックシャフト１１側の端部がラックシャフト１１の移動方向と同方向に、図３（Ａ）に示した初期状態から傾く。図３（Ｂ）において一点鎖線及び二点鎖線で示すように、ラックガイド１２は、ラックシャフト１１の動きに追従してガイドハウジング５内で傾くことができる。
【００３９】
図３（Ｂ）に示すように、ラックシャフト１１は、ステアリング操作によって、白抜きの矢印の方向に沿って動く。ラックシャフト１１が動くことによって、ラックガイド１２は、図３（Ａ）に示した初期状態からガイドハウジング５内で傾くことになる。なお、ラックガイド１２は、図２に示したラックガイド１２とコイルばね１４との接触面と、ラックガイド１２の軸線との交点を支点にして、様々な方向に揺動可能である。
【００４０】
ここで、従来のラックガイド及びその周辺部材の挙動について説明する。
仮に、上述した緩衝部材１５を設けずに、単にガイドハウジング５内にラックガイド１２を配置してコイルばね１４で付勢するだけの場合、ラックガイド１２のガイドハウジング５内における挙動の自由度が高まる。つまり、ラックガイド１２が、ラックシャフト１１の動きに追従して傾き易くなる。ラックガイド１２がラックシャフト１１の動きに追従し易いと、ラックシャフト１１が大きく又は急激に動いたとき等に、ラックガイド１２の一部がガイドハウジング５の内周面に強く接触する可能性が生じる。この接触によって、異音が発生してしまうことがある。
この異音の発生を防止するために、ガイドハウジング５内で傾斜し過ぎないように従来Ｏリングが設けられていた。
【００４１】
なお、ステアリング操作を開始するときには、Ｏリングの弾性力に抗して、Ｏリングを径方向に圧縮しつつラックガイド１２を傾斜させる必要がある。つまり、Ｏリングの線径を小さくすると、弾性率が小さくなるので、弾性力に抗してＯリングを径方向に圧縮するための必要な応力が小さくなる。よって、Ｏリングの線径を小さくすると、ステアリング操作の初動に要する応力が小さくなるので好ましい。逆に、Ｏリングの線径を大きくすると、弾性率も大きくなるので、弾性力に抗してＯリングを径方向に圧縮するための必要な応力が大きくなる。よって、Ｏリングの線径を大きくすると、ステアリング操作の初動に要する応力が大きくなる。
【００４２】
従来においては、ステアリング操作の形態に応じて、ガイドハウジング５内のラックガイド１２の挙動が異なることがある。ラックガイド１２の挙動に差異が生じるステアリング操作の例としては、例えば切り戻しと切り増しとを挙げることができる。
具体的には、切り戻しの一形態として、ステアリングホイールを左に切った状態から、右に切ることによって車両が直進可能な初期位置まで戻し、更に間を空けずに再度左に切ることによってステアリングホイールを左に切った状態にする形態を挙げることができる。
更に、切り増しの一形態として、ステアリングホイールを右に切った状態から、左に切ることによって車両が直進可能な初期位置まで戻し、更に間を空けずに追加で左に切ることによってステアリングホイールを左に切った状態にする形態を挙げることができる。
【００４３】
上述した切り戻しを行う場合、先ずステアリングホイールを左に切った状態において、ガイドハウジング５内では従来はＯリングの弾性力が作用することによって、ラックシャフト１１の動きに追従して傾いていたラックガイド１２が初期位置に戻っている。
この状態からステアリングホイールを初期位置に戻すと、ラックシャフト１１の動きに追従してラックガイド１２は例えば右側に傾く。更に、ラックガイド１２が初期位置に戻る前に、間を空けずにステアリングホイールを左に切ると、右側に傾いたラックガイド１２が左側に傾くことになる。これにより、ラックガイド１２は、初期位置に戻る場合、又は初期位置より若干左側に傾く場合を採り得る。このとき、ラックガイド１２は特に問題ある挙動をしないので、操舵感は途中で変化しない。
【００４４】
上述した切り増しを行う場合、先ずステアリングホイールを右に切った状態において、ガイドハウジング５内では従来はＯリングの弾性力が作用することによって、ラックシャフト１１の動きに追従して傾いていたラックガイド１２が初期位置に戻っている。
この状態からステアリングホイールを初期位置に戻すと、ラックシャフト１１の動きに追従してラックガイド１２は左側に傾く。更に、ラックガイド１２が初期位置に戻る前に、間を空けずにステアリングホイールを左に切ると、左側に傾いたラックガイド１２が更に左側に傾くことになる。一方向に傾き過ぎたラックガイド１２は、ガイドハウジング５の内周面に接触する可能性が生じる。このとき、上述したように異音が発生する。更に、ステアリング操作の途中でガイドハウジング５とラックガイド１２との接触が生じることにより、ラックガイド１２が傾斜を途中で停止することになるので、ラックシャフト１１とラックガイド１２との接触部位に作用する摩擦力に変化が生じる。これにより、操舵感が途中で変化する。
特に、従来技術のように断面円形のＯリングを用いる場合、該Ｏリングの線径が小さいと、ラックガイド１２が傾斜し易いので、ステアリング操作で切り増しを行うと、ラックガイド１２がガイドハウジング５の内周面に接触し易い。これにより、上述したようにステアリング操作の初動に要する応力は小さく抑えることはできるが、切り増した時の異音の発生、及び操舵途中で操舵感の変化が生じ易い。
【００４５】
上述したステアリング操作の形態では、切り戻し及び切り増しにおいて、ステアリングホイールを例えば左側に切るという操作は共通している。しかしながら、直前のステアリング操作である、ステアリングホイールを初期位置に一旦戻して車両を直進状態とする操作において、ステアリングホイールの操舵方向が、切り戻しと切り増しとにおいて相違している。
切り戻し及び切り増しの様に、同一方向へのステアリング操作を行っても、直前のステアリング操作の相違によって、車両は両操作共通して直進状態となっているにもかかわらず、ラックガイド１２の状態が相違していることに起因して、操舵感に差異が生じてしまうことがあった。
【００４６】
ここで、図４において、ピニオン回転角と、ピニオン回転トルクとの関係性を示すグラフを示す。該関係性は、例えばステアリングホイールの回転角と、ステアリング操作に要するトルクとの関係性と同様である。つまり、ステアリングホイールを回転させ始めることによって、ピニオンが回転し始めたときに、ピニオンとラックとの噛み合いによってラックシャフトが動き始める。ラックシャフトが動き始めたとしても、ラックガイドが追従して傾きつつある状態では、ラックシャフトとラックガイドとは同一部位が接触しているので静止摩擦力が作用している。ステアリング操作が継続して行われることによってピニオン回転トルクが更に追加で入力されると、ラックシャフトに対して静止摩擦力を超える応力が入力されることになる。これにより、ラックシャフトがラックガイドの表面を摺動し始める。つまり、ピニオン回転トルクが静止摩擦力から動摩擦力と同等の大きさに変化する。ピニオン回転トルク、又はステアリング操作に要するトルクが一旦動摩擦力と同等の大きさになると、その後のトルクは動摩擦力と同等の大きさのまま略一定となる。
【００４７】
従来のＯリングを用いた場合は、ラックシャフトがラックガイドの表面を摺動し始めるときに、図４のグラフ中に実線で示す理想の場合に比べて、破線で示すように、ピニオン回転トルクが一旦オーバーシュートしてしまうことがある。具体的には、ピニオン回転角を一定角度まで増大させると、つまりステアリングホイールをある一定角度まで回転させると、回転に必要なトルクが動摩擦力と同等の大きさに減るので、ステアリングホイールが一気に回転してしまう状態である。
【００４８】
特に、従来のＯリングの線径を大きくした場合は、Ｏリングの大きい弾性率によりラックガイドが傾斜し難いので、ピニオン回転角が小さい段階から静止摩擦力と同等の大きさのピニオン回転トルクが必要となる。
ラックガイドが傾斜し易い場合は、ピニオン回転トルクを高めていくと、ステアリング操作で入力するトルクがラックガイドの傾斜にある程度吸収され、限界までラックガイドの傾斜した後にラックシャフトがラックガイドの表面を摺動し始めることにより、静止摩擦力から動摩擦力と同等の大きさの必要トルクに変化する。しかしながら、Ｏリングの線径を大きくしてラックガイドを傾斜し難くすると、ステアリング操作で入力するトルクがラックガイドの傾斜にある程度吸収されず、必要トルクの大きさが静止摩擦力から動摩擦力の大きさに突然変化するので、図４のグラフ中に破線で示すようなトルクのオーバーシュートを生じることが多い。
【００４９】
なお、実際には、必要トルクの大きさが上述したように静止摩擦力から動摩擦力の大きさに変化するとき、理想のステアリング操作に要するピニオン回転トルクよりも若干大きなトルクが必要である場合が多い。よって、ステアリングホイールが一気に回転してしまう程度も小さいので、ハンドル操作を誤ってしまう等の安全性が低下する程ではないが、ステアリング操作に微小な違和感を生じる可能性はある。これは、ステアリング操作の円滑性の低下につながる。
【００５０】
以上に説明したように、従来においてＯリングを設け、更にその線径調整のみでは様々な問題点が生じ得る状態であったのに対して、本発明の一実施形態であるステアリング装置１は、緩衝部材１５を備えているので、該問題点は生じない又は生じ難い。
【００５１】
ラックガイド１２が傾いた場合、緩衝部材１５における筒状部材１５１は、一部に弾性部材１５２が押し付けられているので、筒状部材１５１の外周面がガイドハウジング５の内周面に当接した状態を維持し、筒状部材１５１の変形及び移動は生じない又は生じ難い。また、緩衝部材１５における弾性部材１５２は、その内周面がラックガイド１２の外周面に当接した状態を維持し、ラックガイド１２の傾きに合わせて変形する。
【００５２】
緩衝部材１５が弾性部材１５２を有していることにより、ラックガイド１２は、弾性部材１５２を径方向に圧縮しつつラックシャフト１１の動きに追従して傾くことができる。つまり、緩衝部材１５の弾性部材１５２によって、ラックガイド１２は、ラックシャフト１１の動きに追従してある程度の傾斜は許容されている。これにより、ピニオン回転トルクを静止摩擦力から動摩擦力の大きさに円滑に移行させることができ、図４に破線で示したピニオン回転トルクのオーバーシュートが生じない又は生じ難い。
これにより、ステアリング装置１は円滑なステアリング操作を妨げられることはない。
【００５３】
更に、ラックシャフト１１の動きに追従してラックガイド１２が傾いたときに、ステアリング操作を一旦停止してラックシャフト１１が動いた後の位置で停止したとしても、弾性部材１５２の弾性力によってラックガイド１２が初期位置に戻り易い。
これにより、ステアリング操作において切り増し又は切り戻しをする場合、いずれの場合であっても、ラックガイド１２が傾斜しても迅速にかつ正確に初期位置に戻るので、操舵感は一定である。よって、弾性部材１５２を有する緩衝部材１５を設けたステアリング装置１は、ステアリング操作における切り増しと切り戻しとの間に操舵感の差異が生じない又は生じ難い。
【００５４】
また、緩衝部材１５の筒状部材１５１は、ラックガイド１２の可動範囲を狭めて、実質的に該可動範囲を規制することになる。ラックガイド１２が傾くときに最も大きく動く部位は、ラックガイド１２の傾斜の中心、すなわち上述したラックガイド１２の揺動中心から最も離れた部位であり、ラックガイド１２におけるラックシャフト１１との接触部位近傍である。該接触部位近傍において、筒状部材１５１を設けているので、弾性部材１５２は最大でも筒状部材１５１の内周面までしか径方向に圧縮され得ない。これにより、ラックガイド１２の過度の傾斜を防止することができる。つまり、筒状部材１５１を設けることによって、ガイドハウジング５とラックガイド１２との間隙を狭め、ラックガイド１２の可動範囲を実質的に規制することができる。ラックガイド１２の可動範囲が適切であれば、図４のグラフに破線で示すオーバーシュートが生じ難いので、円滑なステアリング操作が可能となる。
更に、ラックガイド１２、コイルばね１４、ガイドハウジング５、ピニオンシャフト２、及びラックシャフト１１等の部材が設計変更されて各大きさ及び各形状が変更された場合であっても、筒状部材の厚みによってラックガイドの可動範囲を設定することができるので、操舵感の制御が容易である。
なお、筒状部材１５１を設けることによって、ラックガイド１２がガイドハウジング５の内周面に接触して異音を生じることはない。
【００５５】
また、ラックガイド１２がラックシャフト１１の動きに追従し易いことと、ラックガイド１２が初期位置に戻り易いこととによって、ラックシャフト１１が動く際のラックガイド１２の挙動を理想に近付けることができる。したがって、緩衝部材１５を設けることによって、図４に示したグラフにおいて、ピニオン回転角とピニオン回転トルクとの関係性を、破線で示す状態から実線で示す状態に近付けることができる。
【００５６】
なお、ラックガイド１２に許容される傾斜の範囲については、例えば、ラックシャフト１１とラックガイド１２との間に作用する摩擦力、ラックガイド１２の外周面とガイドハウジング５の内周面との間の空隙の大きさ、ラックシャフト１１の動く速度、走行中にステアリング装置１に対して作用する振動及び衝撃等を考慮して設定することができる。
また、ラックガイド１２の傾斜の範囲に基づいて、緩衝部材１５の径方向における筒状部材１５１の厚み、及び弾性部材１５２の厚み、及び弾性部材１５２の材料等を適宜に決定するのが良い。筒状部材１５１の厚みは、ラックガイド１２の傾斜範囲をピニオン回転トルクが静止摩擦力から動摩擦力に円滑に移行可能な範囲とすることができれば良い。また、弾性部材１５２の厚みは、ラックガイド１２が適切に傾斜可能であり、ラックガイド１２を傾斜しても初期位置に戻し易い弾性力を実現可能であれば良い。
【００５７】
図５及び図６には、本発明における緩衝部材の種々の変形例を示した。図５は、緩衝部材及びその周辺部材を拡大して示している。また、図６は、緩衝部材、ラックガイド及びラックシャフトの一部のみを示している。
なお、図５及び図６に示す緩衝部材以外のラックガイド、ガイドハウジング及びラックシャフト等は図２及び図３に示したラックガイド１２、ガイドハウジング５及びラックシャフト１１と同一部材を用いているので、同一の参照符号を付し、該同一部材についての詳細な説明は省略する。なお、図５及び図６には図示していないが、図５の左側がピニオンシャフト及びラックシャフト側であり、図６（Ａ）の手前側、図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）の上側がピニオンシャフト側である。
【００５８】
図５（Ａ）に示す実施形態においては、ラックガイド１２の外周面とガイドハウジング５の内周面との間に緩衝部材１６が配置されている。緩衝部材１６は、上記緩衝部材１５の筒状部材１５１と弾性部材１５２との位置を入れ替えて成る形態である。つまり、緩衝部材１６は、弾性部材１６１及び筒状部材１６２を有し、筒状部材１６２の外周面に弾性部材１６１が加硫接着等の固定方法によって取付けられている。緩衝部材１６は、筒状部材１６２の内周面がラックガイド１２の外周面に当接し、弾性部材１６１の外周面がガイドハウジング５の内周面に当接している。
【００５９】
図５（Ｂ）に示す実施形態においては、ラックガイド１２の外周面とガイドハウジング５の内周面との間に緩衝部材１７が配置されている。緩衝部材１７は、小径の第１筒状部材１７１と大径の第２筒状部材１７２とを有し、第１筒状部材１７１が第２筒状部材１７２内に挿入配置され、弾性部材１７３が第１筒状部材１７１の外周面と第２筒状部材１７２の内周面との間に加硫接着等の固定方法によって取付けられている。緩衝部材１７は、第１筒状部材１７１の内周面がラックガイド１２の外周面に当接し、第２筒状部材１７２の外周面がガイドハウジング５の内周面に当接している。
【００６０】
緩衝部材１６が弾性部材１６１を有し、緩衝部材１７が弾性部材１７３を有していることにより、ラックガイド１２は、筒状部材１６２又は第１筒状部材１７１を介して弾性部材１６１又は１７３を径方向に圧縮しつつラックシャフト１１の動きに追従して傾くことができる。つまり、弾性部材１６１又は１７３によって、ラックガイド１２は、ラックシャフト１１の動きに追従してある程度の傾斜は許容されている。これにより、ピニオン回転トルクを静止摩擦力から動摩擦力の大きさに円滑に移行させることができ、図４に破線で示したピニオン回転トルクのオーバーシュートが生じない又は生じ難い。
これにより、ステアリング装置１は円滑なステアリング操作を妨げられることはない。
【００６１】
更に、ラックシャフト１１の動きに追従してラックガイド１２が傾いたときに、ステアリング操作を一旦停止してラックシャフト１１が動いた後の位置で停止したとしても、弾性部材１６１又は１７３の弾性力によってラックガイド１２が初期位置に戻り易い。
これにより、ステアリング操作において切り増し又は切り戻しをする場合、いずれの場合であっても、ラックガイド１２が傾斜しても迅速にかつ正確に初期位置に戻るので、操舵感は一定である。よって、弾性部材１６１を有する緩衝部材１６又は弾性部材１７３を有する緩衝部材１７を設けたステアリング装置１は、ステアリング操作における切り増しと切り戻しとの間に操舵感の差異が生じない又は生じ難い。
【００６２】
ラックガイド１２が傾いた場合、筒状部材１６２及び第１筒状部材１７１は、その内周面がラックガイド１２の外周面に当接した状態を維持し、筒状部材１６２及び第１筒状部材１７１の変形及び移動は生じない又は生じ難い。更に、緩衝部材１７における第２筒状部材１７２は、一部に弾性部材１７３が押し付けられているので、第２筒状部材１７２の外周面がガイドハウジング５の内周面に当接した状態を維持し、第２筒状部材１７２の変形及び移動は生じない又は生じ難い。また、弾性部材１６１及び１７３は、その内周面が筒状部材１６２及び第１筒状部材１７１の外周面に当接した状態を維持し、ラックガイド１２の傾きに合わせて変形する。
【００６３】
また、緩衝部材１６の筒状部材１６２、緩衝部材１７の第１筒状部材１７１及び第２筒状部材１７２は、ラックガイド１２の可動範囲を狭めて、実質的に該可動範囲を規制することになる。ラックガイド１２が傾くときに最も大きく動く部位は、ラックガイド１２の傾斜の中心、すなわち上述したラックガイド１２の揺動中心から最も離れた部位であり、ラックガイド１２におけるラックシャフト１１との接触部位近傍である。該接触部位近傍において、筒状部材１６２、第１筒状部材１７１及び第２筒状部材１７２を設けているので、弾性部材１６１及び１７３は最大でも筒状部材１６２及び第２筒状部材１７２の内周面までしか径方向に圧縮され得ない。これにより、ラックガイド１２の過度の傾斜を防止することができる。
つまり、筒状部材１６２、第１筒状部材１７１及び第２筒状部材１７２を設けることによって、ガイドハウジング５とラックガイド１２との間隙を狭め、ラックガイド１２の可動範囲を実質的に規制することができる。ラックガイド１２の可動範囲が適切であれば、ラックガイド１２が傾斜し過ぎなくなり、図４のグラフに破線で示すオーバーシュートが生じ難いので、円滑なステアリング操作が可能となる。
【００６４】
更に、ラックガイド１２及びその周辺部材が設計変更されて各大きさ及び各形状が変更された場合であっても、筒状部材１６２、第１筒状部材１７１及び第２筒状部材１７２の厚みによってラックガイド１２の可動範囲を設定することができるので、操舵感の制御が容易である。
なお、筒状部材１６２、第１筒状部材１７１及び第２筒状部材１７２を設けることによって、ラックガイド１２がガイドハウジング５の内周面に接触して異音を生じることはない。
【００６５】
また、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示した実施形態は、ラックガイド１２がラックシャフト１１の動きに追従し易いことと、ラックガイド１２が初期位置に戻り易いこととによって、ラックシャフト１１が動く際のラックガイド１２の挙動を理想に近付けることができる。したがって、緩衝部材１６又は１７を設けることによって、図４に示したグラフにおいて、ピニオン回転角とピニオン回転トルクとの関係性を、破線で示す状態から実線で示す状態に近付けることができる。
【００６６】
続いて図６に示す実施形態は、ラックシャフト１１の軸線に沿った動きに対してラックガイド１２が追従して動くことに特化している。
【００６７】
図６に示す実施形態と、図５（Ｂ）に示した実施形態との相違点は、弾性部材の形状である。なお、図６は、ラックガイド１２及び緩衝部材１８の形状を視認し易くするために、ラックガイド１２が押圧するラックシャフト１１を破線で示している。
図６（Ａ）は、ラックガイド１２及び緩衝部材１８を、ラックガイド１２におけるラックシャフト１１側の一端面から見た場合の概略図である。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示したラックガイド１２及び緩衝部材１８をＸ−Ｘ面で切断した場合の一部拡大断面図である。図６（Ｃ）は、図６（Ａ）に示したラックガイド１２及び緩衝部材１８をＹ−Ｙ面で切断した場合の一部拡大断面図である。
【００６８】
図６（Ａ）に示すように、緩衝部材１８は、小径の第１筒状部材１８１と大径の第２筒状部材１８２とを有し、第１筒状部材１８１が第２筒状部材１８２内に挿入配置され、弾性部材１８３が第１筒状部材１８１の外周面と第２筒状部材１８２の内周面との間の一部に加硫接着等の固定方法によって取付けられている。弾性部材１８３は、筒形状ではなく、ラックガイド１２の外周面の一部に沿った板形状を有している。緩衝部材１８は、第１筒状部材１８１の内周面がラックガイド１２の外周面に当接し、第２筒状部材１８２の外周面がガイドハウジングの内周面に当接している。
特に図６（Ａ）及び図６（Ｃ）に示すように、弾性部材１８３は、ラックガイド１２の外周面において、ラックシャフト１１の軸線方向に対して直交する部位を含むように配置されている。
【００６９】
緩衝部材１８が弾性部材１８３を有していることにより、ラックガイド１２は、第１筒状部材１８１を介して弾性部材１８３を径方向に圧縮しつつラックシャフト１１の動きに追従して傾くことができる。特に、ラックガイド１２の外周面において、ラックガイド１２最も動く可能性のあるラックシャフト１１の軸線方向に沿った方向に対して直交する部位を含むように弾性部材１８３が配置されているので、ラックガイド１２がラックシャフト１１に追従して傾斜すると弾性部材１８３が確実に圧縮される。
弾性部材１８３によって、ラックガイド１２は、ラックシャフト１１の動きに追従してある程度の傾斜は許容されている。これにより、ピニオン回転トルクを静止摩擦力から動摩擦力の大きさに円滑に移行させることができ、図４に破線で示したピニオン回転トルクのオーバーシュートが生じない又は生じ難い。
これにより、ステアリング装置１は円滑なステアリング操作を妨げられることはない。
【００７０】
更に、ラックシャフト１１の動きに追従してラックガイド１２が傾いたときに、ステアリング操作を一旦停止してラックシャフト１１が動いた後の位置で停止したとしても、弾性部材１８３の弾性力によってラックガイド１２が初期位置に戻り易い。
これにより、ステアリング操作において切り増し又は切り戻しをする場合、いずれの場合であっても、ラックガイド１２が傾斜しても迅速にかつ正確に初期位置に戻るので、操舵感は一定である。よって、弾性部材１８３を有する緩衝部材１８を設けたステアリング装置１は、ステアリング操作における切り増しと切り戻しとの間に操舵感の差異が生じない又は生じ難い。
【００７１】
ラックガイド１２が傾いた場合、第１筒状部材１８１は、その内周面がラックガイド１２の外周面に当接した状態を維持し、第１筒状部材１８１の変形及び移動は生じない又は生じ難い。更に、第２筒状部材１８２は、一部に弾性部材１８３が押し付けられているので、第２筒状部材１８２の外周面がガイドハウジングの内周面に当接した状態を維持し、第２筒状部材１８２の変形及び移動は生じない又は生じ難い。また、弾性部材１８３は、その内側面が第１筒状部材１８１の外周面に当接した状態を維持し、ラックガイド１２の傾きに合わせて変形する。
【００７２】
また、緩衝部材１８の第１筒状部材１８１及び第２筒状部材１８２は、ラックガイド１２の可動範囲を狭めて、実質的に該可動範囲を規制することになる。ラックガイド１２が傾くときに最も大きく動く部位は、ラックガイド１２の傾斜の中心、すなわち上述したラックガイド１２の揺動中心から最も離れた部位であり、具体的にはラックガイド１２におけるラックシャフト１１との接触部位近傍である。
該接触部位近傍において、第１筒状部材１８１及び第２筒状部材１８２を設けているので、弾性部材１８３は最大でも第２筒状部材１８２の内周面までしか径方向に圧縮され得ない。これにより、ラックガイド１２の過度の傾斜を防止することができる。
つまり、第１筒状部材１８１及び第２筒状部材１８２を設けることによって、ガイドハウジング５とラックガイド１２との間隙を狭め、ラックガイド１２の可動範囲を実質的に規制することができる。ラックガイド１２の可動範囲が適切であれば、ラックガイド１２が傾斜し過ぎなくなり、図４のグラフに破線で示すオーバーシュートが生じ難いので、円滑なステアリング操作が可能となる。
【００７３】
更に、ラックガイド１２及びその周辺部材が設計変更されて各大きさ及び各形状が変更された場合であっても、第１筒状部材１８１及び第２筒状部材１８２の厚みによってラックガイド１２の可動範囲を設定することができるので、操舵感の制御が容易である。
なお、第１筒状部材１８１及び第２筒状部材１８２を設けることによって、ラックガイド１２がガイドハウジングの内周面に接触して異音を生じることはない。
【００７４】
また、図６に示した実施形態は、ラックガイド１２がラックシャフト１１の動きに追従し易いことと、ラックガイド１２が初期位置に戻り易いこととによって、ラックシャフト１１が動く際のラックガイド１２の挙動を理想に近付けることができる。したがって、緩衝部材１８を設けることによって、図４に示したグラフにおいて、ピニオン回転角とピニオン回転トルクとの関係性を、破線で示す状態から実線で示す状態に近付けることができる。
【００７５】
以上に説明したように、緩衝部材１８は、ラックシャフト１１の軸線方向に沿ってラックガイド１２を支持することができる。つまり、緩衝部材１８は、ラックガイド１２が傾斜し易い箇所を重点的に支持することができる。
【００７６】
従来のＯリングを設ける実施形態においては、ラックガイドの外周面を囲むようにＯリングを配置する必要があった。ラックガイドにおけるラックシャフトとの接触部位近傍はラックシャフトの外周面に沿って曲面に形成されることが多いので、該接触部位近傍にはラックガイドの外周面を囲むＯリングを配置することはできなかった。
これに対して、本発明に係るステアリング装置は、緩衝部材１５、１６及び１７のように、各筒状部材及び各弾性部材の形状を、ラックガイドの外周面におけるラックシャフトとの接触部位の形状に合わせて適宜に形成することができる。更に、ラックシャフトの軸線に沿ったラックガイドの支持を実現できれば良い場合は、緩衝部材１８のように弾性部材を筒形状に形成する必要はなく、板形状又は棒形状等の弾性部材をラックガイドの支持すべき部位に配置すれば良い。
したがって、本発明に係るステアリング装置は、ラックガイドが動く範囲及び方向が決定されれば、その範囲及び方向に基づいて最適なラックガイドの支持態様を採ることができる。よって、本発明に係るステアリング装置は設計自由度が高いので好ましい。
【００７７】
なお、ラックガイドにおけるラックシャフトとの接触部位近傍は、ラックシャフトの動きに追従して傾斜し易いのが好ましい。本発明において、弾性部材として第１弾性部材と第１弾性部材より小さい弾性率を有する第２弾性部材とを設け、第２弾性部材を第１弾性部材よりピニオンシャフト及びラックシャフト側に配置することによって、ラックガイドがラックシャフトの動きに追従して傾斜し易くなる。
第１弾性部材と第２弾性部材とは、二色成形等で一体的に形成される形態であっても良く、別体的に形成される形態であっても良い。
【００７８】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により、本発明は限定されることはない。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。
【符号の説明】
【００７９】
１：ステアリング装置、２：ピニオンシャフト、３：ピニオンハウジング、４：ラックハウジング、５：ガイドハウジング、６：固定部、７：タイロッド、８：ブーツ、９：ピニオン、１０：ラック、１１：ラックシャフト、１２：ラックガイド、１３：押さえ部材、１４：コイルばね、１５、１６、１７、１８：緩衝部材、１５１、１６２：筒状部材、１７１、１８１：第１筒状部材、１７２、１８２：第２筒状部材、１５２、１６１、１７３、１８３：弾性部材
【図１】
0005934733.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005934733.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005934733.tif 000006
【図６】
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