(57)【要約】【課題】  ピニオン・ラック機構を備えたラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置において、ラック軸のストロークエンドで発生するラック歯の歯元の曲げ応力を緩和できるラック歯の歯形形状を提供する。【解決手段】  ラック軸１２に形成されたラック歯１２ａの歯形形状は、ラック軸上に形成されたラック歯列の最端部に位置するラック歯１２ａ１の歯元Ａに発生する曲げ応力が、ラック軸の最端部以外のラック歯１２ａに発生する曲げ応力よりも小さい歯形形状であって、ラック歯列の最端部に位置するラック歯１２ａ１が、最端部以外のラック歯１２ａの歯形よりも歯形溝の底が浅い歯形とする。このほか、ラック歯列の最端部に位置する歯形が、最端部以外の歯形よりも歯形溝の底部が曲率半径の大きい曲面に形成された歯形形状としてもよい。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピニオン歯が形成されたピニオン軸と、前記ピニオン歯に噛み合うラック歯を備えたラック軸とから構成されるピニオン・ラック機構を備えたラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置において、
前記ラック軸に形成されたラック歯の歯形形状は、ラック軸上に形成されたラック歯列の最端部に位置する歯形に発生する曲げ応力が、ラック軸の最端部以外の歯形に発生する曲げ応力よりも小さい歯形形状であること
を特徴とするピニオン・ラック機構を備えたラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置。
【請求項２】
前記ラック軸に形成されたラック歯の歯形形状は、ラック軸上に形成されたラック歯列の最端部に位置する歯形が、最端部以外の歯形よりも歯形溝の底が浅い歯形形状であること
を特徴とする請求項１記載のピニオン・ラック機構を備えたラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置。
【請求項３】
前記ラック軸に形成されたラック歯の歯形形状は、ラック軸上に形成されたラック歯列の最端部に位置する歯形が、最端部以外の歯形よりも歯形溝の底部が曲率半径の大きい曲面に形成された歯形形状であること
を特徴とする請求項１記載のピニオン・ラック機構を備えたラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のピニオン・ラック機構を備えたラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置は、電動パワーステアリング装置に組み合わせて使用されること
を特徴とするラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置は、ピニオンの回転をピニオンに噛合するラックに伝達してラックの端部に取付られているタイロッドを移動させ、操向車輪の向きを操作する舵取り機構に伝達するように構成されており、ラックがストロークエンド、即ち移動端に達すると、ラックの端部のタイロッドエンドがラックハウジングに突き当たり、ラックの移動が強制的に停止されるような構成になっている。
【０００３】
上記したラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置を組み合わせた電動パワーステアリング装置では、モータの回転力が減速機構を介してピニオンに伝達され、ピニオンに噛合するラックを移動させるから、減速機構で増幅されたモータの慣性力がピニオン歯からラック歯に伝達される。
【０００４】
図４は、このような従来のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置におけるピニオン１０１とラック１０２との噛合状態を説明する図で、ピニオン１０１のピニオン歯１０１ａとラック１０２のラック歯１０２ａが噛合している状態でラック軸が矢印ａ方向に移動し、ストロークエンドでラックハウジングに突き当って強制的に停止させられると、ラック歯列の最端部に位置するラック歯１０２ａ１の歯元Ａには、強制的な停止により発生する衝撃荷重により大きな曲げ応力が発生する。
【０００５】
上記したラック歯の歯元に発生する大きな曲げ応力を緩和する方策として、従来はラック軸の端部に緩衝部材である弾性体を取り付け、ラック軸がストロークエンドに達すると緩衝部材がラックハウジングに当たり、衝撃を緩和する衝撃緩和機構が知られている（特許文献１参照）。
【０００６】
図５は、上記したラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置の衝撃緩和機構を説明する断面図で、ラック１０２が形成されたラック軸１１２の端部に、タイロッド１１６がボールジョイント１１５で結合されており、そのボールジョイント１１５の端面（図５で右の端面）にリング状の緩衝部材１２１が当接配置されている。
【０００７】
ラック軸１１２がストロークエンドに達すると、リング状の緩衝部材１２１がラックハウジング１１０の内面１１０ａに衝突するが、緩衝部材１２１が間に介在するので、緩衝部材１２１の弾性変形により衝撃が緩和される。緩衝部材１２１には、例えばヤング率が１００〜９００（ＭＰａ）程度のポリウレタンゴムなどが使用される。
【特許文献１】特開２００３−３１２４９１号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記した衝撃緩和機構は、緩衝部材として弾性体を使用するから、荷重に対するひずみ量の違いがあるほか、繰り返し使用によるヘタリが発生するときは緩衝部材の衝撃緩和性能が低下する。この対策として緩衝部材の厚みを大きくすると、衝撃緩和機構のストローク量の変化が大きくなり、車両の最小旋回半径が変ってしまうから、緩衝部材の厚みは許容範囲内に抑える必要があり、衝撃緩和効果が制限されるという不都合がある。この発明は上記課題を解決し、ラック軸のストロークエンドで発生するラック歯の歯元の曲げ応力を緩和することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は上記課題を解決するもので、請求項１の発明は、ピニオン歯が形成されたピニオン軸と、前記ピニオン歯に噛み合うラック歯を備えたラック軸とから構成されるピニオン・ラック機構を備えたラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置において、前記ラック軸に形成されたラック歯の歯形形状は、ラック軸上に形成されたラック歯列の最端部に位置する歯形に発生する曲げ応力が、ラック軸の最端部以外の歯形に発生する曲げ応力よりも小さい歯形形状であることを特徴とするピニオン・ラック機構を備えたラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置である。
【００１０】
そして、前記ラック軸に形成されたラック歯の歯形形状は、ラック軸上に形成されたラック歯列の最端部に位置する歯形が、最端部以外の歯形よりも歯形溝の底が浅い歯形形状とする。
【００１１】
また、前記ラック軸に形成されたラック歯の歯形形状は、ラック軸上に形成されたラック歯列の最端部に位置する歯形が、最端部以外の歯形よりも歯形溝の底部が曲率半径の大きい曲面に形成された歯形形状としてもよい。
【００１２】
そして、上記したピニオン・ラック機構を備えたラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置は、電動パワーステアリング装置に組み合わせて使用するとよい。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したとおり、この発明によればラック軸に形成されたラック歯の歯形形状は、ラック軸上に形成されたラック歯列の最端部に位置する歯形に発生する曲げ応力が、ラック軸の最端部以外の歯形に発生する曲げ応力よりも小さい歯形形状に形成されている。
【００１４】
これにより、従来の弾性体を緩衝部材とする衝撃緩和機構によらずに、ラック軸のストロークエンドで発生するラック歯の歯元の曲げ応力を緩和することが可能となり、従来の弾性体を緩衝部材とする衝撃緩和機構を使用する場合の上記した種々の不都合を解決できると共に、ピニオン・ラック機構を備えたラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置の耐久性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の実施の形態について説明する。図１は、この発明の実施の形態のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置１０の全体構成を示す図で、一部断面で示した正面図である。図１において、１１はピニオン軸、１２はラック軸、１２ａはラック軸１２に形成されたラック歯を示す。図示されていないが、ピニオン軸１１の先端にはピニオン歯１１ａが形成され、ラック軸１２のラック歯１２ａと噛合している。１３はその噛合部分を覆うピニオンハウジング、１４はラック軸ハウジングを示す。
【００１６】
ラック軸１２の端部にはボールジョイント１５を介してタイロッド１６が結合され、ラック軸１２の端部に設けられたボールジョイント１５の端面には、緩衝部材２０が当接配置されている。
【００１７】
図２は、この発明の第１の実施の形態の、ピニオン軸１１に形成されたピニオン歯１１ａとラック軸１２に形成されたラック歯１２ａとの噛合状態を説明する図で、ラック軸１２は、そのストロークエンドに位置している状態を示している。
【００１８】
図２に示すように、ラック軸１２に形成されたラック歯１２ａの歯形形状は、ラック軸上に形成されたラック歯列の最端部に位置するラック歯１２ａ１の歯元Ａに発生する曲げ応力が、ラック軸の最端部以外のラック歯１２ａに発生する曲げ応力よりも小さい歯形形状に形成されている。具体的には、ラック軸１２に形成されたラック歯１２ａの歯形形状は、ラック歯列の最端部に位置するラック歯１２ａ１が、最端部以外のラック歯１２ａの歯形よりも歯形溝の底が浅い歯形に形成されている。
【００１９】
これにより、ラック軸１２がストロークエンドでラックハウジングに突き当って強制的に停止させられたとき、衝撃荷重によって最端部のラック歯１２ａ１の歯元Ａに発生する曲げ応力は、ラック歯１２ａ１が歯溝の底が浅い歯形に形成されているので比較的小さくなり、曲げ応力を緩和することができる。
【００２０】
図３は、この発明の第２の実施の形態の、ピニオン軸１１に形成されたピニオン歯１１ａとラック軸１２に形成されたラック歯１２ａの歯形と噛合状態を説明する図で、ラック軸は、そのストロークエンドに位置している状態を示している。
【００２１】
図３に示すように、ラック軸１２に形成されたラック歯の歯形形状は、ラック軸１２上に形成されたラック歯列の最端部に位置する歯形１２ａ２が、最端部以外のラック歯１２ａの歯形よりも歯形溝の底部が曲率半径Ｒの大きい曲面で下に向かう程広くなる形状に形成されている。
【００２２】
これにより、ラック軸１２がストロークエンドでラックハウジングに突き当って強制的に停止させられたとき、衝撃荷重によってラック軸１２端部のラック歯１２ａ２の歯元Ａに発生する曲げ応力は、歯形溝の底部が曲率半径Ｒの大きい曲面に形成されているので比較的小さくなり、曲げ応力を緩和することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
車両用のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置であって、ラック軸上に形成されたラック歯列の最端部に位置する歯形に発生する曲げ応力が、最端部以外の歯形に発生する曲げ応力よりも小さい歯形形状に形成されており、ラック軸のストロークエンドで発生するラック歯の歯元の曲げ応力を緩和し、ピニオン・ラック機構を備えたラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の実施の形態のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置の全体構成を説明する図。
【図２】第１の実施の形態のピニオン軸に形成されたピニオン歯とラック軸に形成されたラック歯の歯形と噛合状態を説明する図。
【図３】第２の実施の形態のピニオン軸に形成されたピニオン歯とラック軸に形成されたラック歯の歯形と噛合状態を説明する図。
【図４】従来のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置におけるピニオンとラックとの噛合状態を説明する図。
【図５】従来のラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置の衝撃緩和機構を説明する断面図。
【符号の説明】
【００２５】
１０  ラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置
１１  ピニオン軸
１１ａ  ピニオン歯
１２  ラック軸
１２ａ  ラック歯
１２ａ１  端部に位置する歯形
１２ａ２  端部に位置する歯形
１３  ピニオンハウジング
１４  ラック軸ハウジング
１５  ボールジョイント
１６  タイロッド
２０  緩衝部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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