(57)【要約】【課題】簡易な構造で、滑らかな操舵感を達成することができるステアリング装置を提供すること。【解決手段】外周面にピニオン１１ａを有するピニオンシャフト１１と、前記ピニオンに噛合うラック１２ａを有するラックシャフト１２と、該ラックシャフトの背面を支持するラックガイド１４と、該ラックガイドの前記ラックシャフトと反対側に配置され、前記ラックガイドを前記ラックシャフト側へ付勢する付勢部材１７とを備えたステアリング装置１０において、前記ラックガイドと前記付勢部材との間であって、前記ラックガイドに隣接配置されたガイド受け部材１５を備え、前記ラックガイドと前記ガイド受け部材との対向面４０，５０は、前記ラックガイドの揺動方向を前記ラックシャフトの軸方向に規制する面形状を有する。【選択図】図２
2018034755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面にピニオンを有するピニオンシャフトと、
前記ピニオンに噛合うラックを有するラックシャフトと、
該ラックシャフトの背面を支持するラックガイドと、
該ラックガイドの前記ラックシャフトと反対側に配置され、前記ラックガイドを前記ラックシャフト側へ付勢する付勢部材とを備えたステアリング装置において、
前記ラックガイドと前記付勢部材との間であって、前記ラックガイドに隣接配置されたガイド受け部材を備え、
前記ラックガイドと前記ガイド受け部材との対向面は、前記ラックガイドの揺動方向を前記ラックシャフトの軸方向に規制する面形状を有することを特徴とするステアリング装置。
【請求項２】
前記ラックシャフトの軸方向断面において、前記ガイド受け部材と対向する前記ラックガイドの第１対向面は、前記付勢部材側に突出した円弧状であって、前記第１対向面と対向する前記ガイド受け部材の第２対向面は、前記付勢部材側に窪んだ円弧状であり、
前記ラックシャフトの軸方向に垂直な断面において、前記第１対向面及び前記第２対向面は直線状の接触面であることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項３】
前記ラックシャフトの軸方向断面において、前記第２対向面の円弧の曲率半径が、前記第１対向面の円弧の曲率半径よりも大きいことを特徴とする請求項２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し、特にラック及びピニオンを備えたステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ラック及びピニオンを備えたステアリング装置が知られている。このステアリング装置は、ピニオンを有するピニオンシャフトの回転をピニオンに噛合するラックを有するラックシャフトに伝達する。ラックシャフトはピニオンシャフトの回転により軸方向へ移動し、ラックシャフトの端部に取付けられたタイロッドを介してステアリング操作を車輪に伝達する（例えば、特許文献１）。
【０００３】
図８は、従来のステアリング装置１１０の要部を示す断面図である。ステアリング装置１１０は、ピニオンシャフト１１１と、これに交差するラックシャフト１１２とを備えるとともに、ラックシャフト１１２の背面を支持するラックガイド１１４を備える。ラックガイド１１４は、断面円形状の案内孔１２６ａを有するガイドハウジング１２６の内部に挿入されており、付勢部材１１７によってラックシャフト１１２側へ付勢されている。付勢部材１１８のラックガイド１１４の反対側には、付勢部材１１７を受けるプラグ１１８が配置されている。
【０００４】
ラックガイド１１４の外周面には、環状の収容溝が形成されており、各収容溝には、環状弾性部材（Ｏリング）１１６が収容される。環状弾性部材１１６は、ガイドハウジング１２６の案内孔１２６ａの内周面と弾性接触しており、ラックガイド１１４を径方向に弾性支持している。
【０００５】
上述したステアリング装置１１０では、ラックとピニオンとの噛合い反力により、ラックシャフト１１２を図８の上下方向（ピニオンシャフト１１１の軸方向）に動かす力Ｆ１及び図８の右方向へ動かす力Ｆ２が作用する。力Ｆ２に対し、ラックシャフト１１２はラックガイド１１４を介して付勢部材１１７によって弾性支持される。
【０００６】
一方、力Ｆ１に対しては、環状弾性部材１１６によって弾性支持される。しかしながら、ラックガイド１１４がラックシャフト１１２の移動（つまり、図８の紙面垂直方向となるラックシャフト１１２の軸方向への移動）にスムーズに追従できるように弾性支持力を設定すると、その支持力は、力Ｆ１に対してラックガイド１１４を十分に支持できず、ラックシャフト１１４が揺動してラックとピニオンの噛合いにずれが生じてしまう。その結果、伝達効率が低下し、滑らかな操舵感を得られないという問題があった。
【０００７】
このようなラックとピニオンの噛合いのずれを防止するために、プラグ１１８の締め込み量を多くすると、付勢部材１１７のセット荷重が増加して滑り摩擦が増加してしまう。そのため、ラックガイド１１４がラックシャフト１１２の移動に追従し難くなり、滑らかな操舵感が得られなくなる。
【０００８】
この問題に対処するために、特許文献２には、ラックシャフトを支持するローラをラックガイドの内部に組み込んだステアリング装置が開示されている。
【０００９】
特許文献２のステアリング装置では、ラックガイドによってラックとピニオンの噛合いを維持するとともに、ローラの回転により、ラックガイドをラックシャフトの移動に追従させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−０４１２５１号公報
【特許文献２】特開２００９−１８４４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献２のステアリング装置では、ローラをラックガイドに回転可能に組み込む必要があるため、ローラの回転軸部材やローラ受け部材等がさらに必要となり、部品点数の大幅な増加や構造の複雑化を招いていた。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、簡易な構造で、滑らかな操舵感を達成することができるステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項１に記載のステアリング装置は、外周面にピニオンを有するピニオンシャフトと、前記ピニオンに噛合うラックを有するラックシャフトと、該ラックシャフトの背面を支持するラックガイドと、該ラックガイドの前記ラックシャフトと反対側に配置され、前記ラックガイドを前記ラックシャフト側へ付勢する付勢部材とを備えたステアリング装置において、前記ラックガイドと前記付勢部材との間であって、前記ラックガイドに隣接配置されたガイド受け部材を備え、前記ラックガイドと前記ガイド受け部材との対向面は、前記ラックガイドの揺動方向を前記ラックシャフトの軸方向に規制する面形状を有することを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、ラックガイドとガイド受け部材との対向面によってラックガイドの揺動方向がラックシャフトの軸方向に規制されるので、ラックガイドをラックシャフトの移動、すなわち、ラックシャフトの軸方向への移動に追従させることができる。また、ラックガイドがラックシャフトの軸方向と交差する方向へ揺動して、ラックとピニオンの噛合いにずれが生じるのを防止できる。その結果、ラックとピニオンの伝達効率を向上して滑らかな操舵感を得ることができる。また、ラックガイドの揺動の規制は、これと隣接配置されるガイド受け部材の面形状によって達成することができるので、構造が簡易である。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のステアリング装置において、前記ラックシャフトの軸方向断面において、前記ガイド受け部材と対向する前記ラックガイドの第１対向面は、前記付勢部材側に突出した円弧状であって、前記第１対向面と対向する前記ガイド受け部材の第２対向面は、前記付勢部材側に窪んだ円弧状であり、前記ラックシャフトの軸方向に垂直な断面において、前記第１対向面及び前記第２対向面は直線状の接触面であることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、ラックシャフトの軸方向断面において、ラックガイドの第１対向面とガイド受け部材の第２対向面が円弧状であるので、ラックシャフトの軸方向への移動にラックガイドが追従するようにラックガイドを揺動させることができる。また、ラックシャフトの軸方向に垂直な断面において、ラックガイドの第１対向面とガイド受け部材の第２対向面が直線状の接触面であるので、ピニオンシャフトの軸方向に作用する反力によってラックガイドが揺動するのを抑制し、ラックとピニオンの噛合いを維持することができる。
【００１７】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のステアリング装置において、前記ラックシャフトの軸方向断面において、前記第２対向面の円弧の曲率半径が、前記第１対向面の円弧の曲率半径よりも大きいことを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、ラックガイドがラックシャフトの軸方向に揺動しやすくなり、ラックガイドの追従性が向上する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るステアリング装置によれば、ラックガイドと付勢部材との間にガイド受け部材を付加した簡易な構造でありながら、滑らかな操舵感を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態であるステアリング装置を示す斜視図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図。
【図４】ラックガイドの正面、側面及び底面を示す三面図。
【図５】ガイド受け部材の正面、側面及び底面を示す三面図。
【図６】ステアリング装置の操舵角と操舵力の関係を示す図。
【図７】従来のステアリング装置の操舵角と操舵力の関係を示す図。
【図８】従来のステアリング装置の要部を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態であるステアリング装置１０を示す斜視図である。図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図であって、それぞれ、ステアリング装置の要部を示す断面図である。ステアリング装置１０は、図示しない車両のエンジンルーム内に配設され、車幅方向に延在しており、その両端が、図示しない操舵機構を介して左右の前輪に連設される。
【００２２】
ステアリング装置１０は、ピニオンシャフト１１と、ピニオンシャフト１１を収容するピニオンハウジング２２と、ラックシャフト１２と、ラックシャフト１２を収容するラックハウジング２４と、タイロッド１３と、ラックガイド１４と、ガイド受け部材１５と、環状弾性部材１６ａ，１６ｂと、付勢部材１７と、ラックガイド１４及びガイド受け部材１５を収容するガイドハウジング２６と、付勢部材１７を受けるプラグ１８と、ロックナット１９とを備える。
【００２３】
ピニオンシャフト１１は、外周面にピニオン１１ａを有し、ピニオンハウジング２２に回動可能に支持される。ピニオンシャフト１１の一端は、運転者が操作するステアリングホイールにステアリングシャフト等を介して連設される。ピニオンハウジング２２、ラックハウジング２４及びガイドハウジング２６は一体的に形成され、一箇所で交差している。
【００２４】
ラックシャフト１２は、ラックハウジング２４にラックシャフト１２の軸方向へ往復移動自在に挿入支持される。ラックシャフト１２の外周面の一側部には、ラック１２ａが形成されている。このラック１２ａは、ピニオンシャフト１１のピニオン１１ａと噛合しており、ピニオンシャフト１１が回転すると、ラックシャフト１２が軸方向へ移動する。ラックシャフト１２の両端部は、ラックハウジング２４から突出しており、この両端部にはタイロッド１３が連設される。ラックシャフト１２とタイロッド１３との接続部分は、ラックハウジング２４に装着されたダストブーツ２８で覆われる。
【００２５】
ラックガイド１４、ガイド受け部材１５及び付勢部材１７は、断面円形状の案内孔２６ａを有するガイドハウジング２６の内部に収容される。ガイド受け部材１５及び付勢部材１７は、設置状態においてラックガイド１４のラックシャフト１２と反対側に配置され、ガイド受け部材１５は、ラックガイド１４と付勢部材１７との間にラックガイド１４と隣接して配置される。
【００２６】
ラックガイド１４は略円柱状であって、ガイドハウジング２６の内部に軸方向へ往復摺動移動可能に挿入される。ラックガイド１４は、先端部に、ラックシャフト１２の周面（ラックが形成された面の背面）をラックシャフト１２の軸方向へ摺動自在に支持する溝部４４を有する。ラックガイド１４の外周面には環状の溝４２が形成されており、この溝４２には環状弾性部材１６ａが挿入される。
【００２７】
ラックガイド１４の基端部において、ガイド受け部材１５と対向する基端面（第１対向面）４０は、図２に示すように、ラックシャフト１２の軸方向断面（すなわち、ラックガイド１４の直径を通り、ラックシャフト１２の軸方向に沿う断面）及びこれと同方向から見た側面（図４に示す正面）において付勢部材１７側に突出した円弧状であり、図３に示すように、ラックシャフト１２の軸方向に垂直な断面（すなわち、ラックガイド１４の直径を通り、ラックシャフト１２の軸方向断面と直交する断面）及びこれと同方向から見た側面（図４に示す側面）において直線状の接触面となっている。
【００２８】
ガイド受け部材１５は略円柱状の外形を有し、ガイドハウジング２６の内部に軸方向へ往復摺動移動可能に挿入される。ガイド受け部材１５の基端部には、付勢部材１７の先端部が収容される凹部５４が形成されている。
【００２９】
ガイド受け部材１５は、ラックガイド１４の基端面４０の全面と対向する先端面（第２対向面）５０を有する。先端面５０は、図２に示すように、ラックシャフト１２の軸方向断面及びこれと同方向から見た側面（図５に示す正面）において付勢部材１７側に窪んだ円弧状であり、ラックガイド１４の基端面４０を受けることが可能な曲状となっている。また、先端面５０は、図３に示すように、ラックシャフト１２の軸方向に垂直な断面及びこれと同方向から見た側面（図５に示す側面）において直線状の接触面となっている。これにより、基端面４０と先端面５０とが対向配置された設置状態において、ラックガイド１４は、案内孔２６ａ内を円弧状の先端面５０に沿ってラックシャフト１２の軸方向へ揺動可能となる一方、これと直交する方向（図３の紙面上下方向）への揺動が防止される。
【００３０】
図４及び図５に示すように、先端面５０に形成された円弧面の曲率半径Ｒ２は、設置状態においてこれと対向するラックガイド１４の基端面４０の円弧面の曲率半径Ｒ１よりも大きくなっている。
【００３１】
ガイド受け部材１５の外周面には環状の溝５２が形成されており、この溝５２には環状弾性部材１６ｂが挿入される。なお、環状弾性部材１６ａ，１６ｂとしては、例えば、弾性を有するＯリングを用いることができる。環状弾性部材１６ｂによりガイド受け部材１５と案内孔２６ａの内周面との間の隙間が埋められ、ガイド受け部材１５の揺動が周方向に亘って抑制される。
【００３２】
ガイドハウジング２６の案内孔２６ａは、これに螺合固定されたプラグ１８によって封止され、プラグ１８は、ロックナット４６により緩み止めされる。プラグ１８の先端部には、付勢部材１７の一部を収容する凹溝１８ａが形成されている。プラグ１８の先端面１８ｂと、ガイド受け部材１５の基端面５６とは平面状に対向接触している。
【００３３】
次に、上述したステアリング装置１０の各部材の挙動について説明する。
【００３４】
ステアリングホイールを回転させると、この回転に伴ってピニオンシャフト１１が自身の軸線を中心として回転する。すると、ピニオンと噛合したラックを有するラックシャフト１２に動力が伝達され、ラックシャフト１２が自身の軸方向に沿って移動する。ラックガイド１４は、ラックシャフト１２の外周面との間の摩擦により、ラックシャフト１２の移動に追従する。
【００３５】
この際、基端面４０とこれに対向する先端面５０との面形状により、ラックガイド１４は、ラックシャフト１２の軸方向へ揺動可能であるため（図２の仮想線及び矢印Ａ参照）、ラックシャフト１２の軸方向においてラックガイド１４の滑り摩擦が低減され、ラックシャフト１２にスムーズに追従することができる。なお、ガイド受け部材１５は、プラグ１８との対向面が平面状となっているので、案内孔２６内での揺動が抑制され、ラックガイド１４を安定的に支持することができる。
【００３６】
一方、ラックシャフト１２の軸方向と直交する、ピニオンシャフト１１の軸方向へのラックガイド１４の揺動は、図３に示す基端面４０と先端面５０との直線的な面形状により抑制される。これにより、ラック１２ａとピニオン１１ａの噛合いを維持することができる。
【００３７】
このように、ラックガイド１４の揺動方向がラックシャフト１２の軸方向に規制されることにより、ラック１２ａとピニオン１１ａの噛合いのずれを防止し、且つラックガイド１４をラックシャフト１２の移動に追従させることができる。その結果、伝達効率を向上して滑らかな操舵感を得ることができる。特に、上述のステアリング装置１０では、ラックガイド１４に複数の部品を組み込む必要がなく、ラックガイド１４と付勢部材１７との間にガイド受け部材１５を追加した簡易な構造で、滑らかな操舵感を得ることができる。
【００３８】
また、ガイド受け部材１５の対向面５０の曲率半径Ｒ２が、ラックガイド１４の対向面４０の曲率半径Ｒ１よりも大きくなっているため、ラックガイド１４がラックシャフト１２の軸方向へ揺動しやすく、ラックガイド１４のラックシャフト１２に対する追従性が優れている。
【００３９】
図７は、従来のステアリング装置１１０の操舵角と操舵力の関係を示す図である。従来のステアリング装置１１０では、ラックガイド１１４がピニオンシャフト１１１の軸方向へ揺動してラックとピニオンの噛合いのずれが生じることにより、操舵力が切り替わる過渡領域において矢印で示す非線形領域が発生し、滑らかな操舵感が得られない。
【００４０】
これに対し、本実施形態のステアリング装置１０では、ラックガイド１４がラックシャフト１２の軸方向の移動に追従でき、かつ、ラックとピニオンとの噛合いを維持することができる。これにより、本実施形態のステアリング装置１０では、図６において矢印で示すように、過渡領域に発生していた非線形領域が解消され、滑らかな操舵感を得ることができる。
【００４１】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、ラックガイド１４とガイド受け部材１５との対向面は、上述した面形状に限定されるものではなく、ラックガイド１４の揺動方向をラックシャフト１２の軸方向に規制する面形状であればよい。
【符号の説明】
【００４２】
１０    ステアリング装置
１１    ピニオンシャフト
１１ａ  ピニオン
１２    ラックシャフト
１２ａ  ラック
１４    ラックガイド
１５    ガイド受け部材
１６ａ，１６ｂ  環状弾性部材
１７    付勢部材
１８    プラグ
４０    ラックガイドの基端面（第１対向面）
５０    ガイド受け部材の先端面（第２対向面）
【図１】
2018034755.tif 000003
【図２】
2018034755.tif 000004
【図３】
2018034755.tif 000005
【図４】
2018034755.tif 000006
【図５】
2018034755.tif 000007
【図６】
2018034755.tif 000008
【図７】
2018034755.tif 000009
【図８】
2018034755.tif 000010