(57)【要約】      （修正有）【課題】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。【解決手段】ピニオン９を外周面に有するピニオンシャフト２と、ピニオンに歯合するラック１０を有するラックシャフト１１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１２と、ラック１０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１４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５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弾性部材１６とを備える。弾性部材は、第１の弾性部と、第１の弾性部より小さい弾性率を有する第２の弾性部とを有し、第２の弾性部は、第１の弾性部よりピニオンシャフト及びラックシャフト側に配置される。【選択図】図２
2015168326.tif 000002
【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、
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弾性部材と、を備え、
弾性部材は、第１の弾性部と、第１の弾性部より小さい弾性率を有する第２の弾性部とを有し、
第２の弾性部は、第１の弾性部よりピニオンシャフト及び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】
弾性部材は、ピニオン側に厚みの小さい薄肉部を有し、ピニオンとは反対側に厚みの大きい厚肉部を有し、
厚肉部が第１の弾性部であり、
薄肉部が第２の弾性部である、
請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項３】
弾性部材は、少なくとも２種類の材料を含有し、ピニオン側に軟質材料を含有する軟質部を有し、ピニオンとは反対側に硬質材料を含有する硬質部を有し、
硬質部が第１の弾性部であり、
軟質部が第２の弾性部である、
請求項１又は２に記載のステアリング装置。
【請求項４】
弾性部材は、ラックガイドの外周面を囲む１本の環状体である、
請求項１〜３のいずれか１項に記載のステアリング装置。
【請求項５】
弾性部材は、ラックガイドの外周面を囲む複数本の環状体であり、
ピニオンとは反対側に配置される環状体が第１の弾性部であり、
ピニオン側に配置される環状体が第２の弾性部である、
請求項１〜３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弾性部材と、を備え、弾性部材は、第１の弾性部と、第１の弾性部より小さい弾性率を有する第２の弾性部とを有し、第２の弾性部は、第１の弾性部よりピニオンシャフト及び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、ピニオン側に厚みの小さい薄肉部を有し、ピニオンとは反対側に厚みの大きい厚肉部を有し、厚肉部が第１の弾性部であり、薄肉部が第２の弾性部であることが好ましい。
【０００８】
ステアリング装置において、弾性部材は、少なくとも２種類の材料を含有し、ピニオン側に軟質材料を含有する軟質部を有し、ピニオンとは反対側に硬質材料を含有する硬質部を有し、硬質部が第１の弾性部であり、軟質部が第２の弾性部であることが好ましい。
【０００９】
ステアリング装置において、弾性部材は、ラックガイドの外周面を囲む１本の環状体であることが好ましい。
【００１０】
ステアリング装置において、弾性部材は、ラックガイドの外周面を囲む複数本の環状体であり、ピニオンとは反対側に配置される環状体が第１の弾性部であり、ピニオン側に配置される環状体が第２の弾性部であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、ピニオン側に配置される第２の弾性部によって、ラックガイドはガイドハウジング内でピニオン側が傾斜し易い。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、傾斜したラックガイドは弾性部材の弾性によって、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】
【００１２】
【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）〜図５（Ｄ）は、本発明における弾性部材の変形例を示す一部拡大断面図である。
【図６】図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、本発明における弾性部材の変形例を示す一部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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ので、ラックハウジング４を図示していない。
【００２１】
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、その軸線と一致する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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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し、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。図２に示すように、ラックガイド１２の外周面には、ラックガイド１２の周方向に沿って溝部１５が形成されている。溝部１５内には、ラックガイド１２を囲む弾性部材１６が配設されている。ここで、弾性部材１６について、図３を参照しつつ詳述する。
【００２９】
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、図に対して手前側と奥側との間に延在するように、ラックシャフト１１の上方に配置されることになる。
【００３０】
図３（Ａ）に示すように、弾性部材１６は、薄肉部１６１と、厚肉部１６２とを有している。弾性部材１６は、ラックガイド１２を囲む断面略三角形の１本の環状部材である。環状部材である弾性部材１６の中心軸線方向に沿って外径は一定でかつ内径に差異を設けて形成されている。薄肉部１６１は、弾性部材１６のピニオン（図３には図示せず。）側及びラックシャフト１１側に配置され、内径が大きく形成される部位である。厚肉部１６２は、弾性部材１６のピニオン側及びラックシャフト１１側とは反対側に配置され、内径が小さく形成される部位である。
弾性部材１６は、本発明に係るステアリング装置の弾性部材の一例であり、例えばエラストマー等を用いて形成可能である。
【００３１】
弾性部材１６における厚肉部１６２は、本発明に係るステアリング装置における弾性部材の第１の弾性部の一例である。また、弾性部材１６における薄肉部１６１は、本発明に係るステアリング装置における弾性部材の第２の弾性部の一例である。本発明において第２の弾性部は、ラックガイドの外周面に配置される弾性部材の一部位であり、第１の弾性部より小さい弾性率を有し、第１の弾性部よりピニオンシャフト及びラックシャフト側に配置されて成る。
【００３２】
弾性部材の実施形態として１本の環状部材を採用する場合は、１本の環状部材における特定の部位の弾性率を小さくする、つまり特定の部位の変形を容易にする必要がある。
このような形態としては、例えば弾性部材１６の様に径方向の厚みを、環状体の中心軸線方向に沿った各部位で変える形態、エラストマー等で成形する際に一端部側のみを発泡させて中心軸線方向に沿った各部位で弾性を変える形態、相対的に軟質及び硬質の材料を用いて二色成形し、中心軸線方向に沿って軟質材料含有の軟質部、硬質材料含有の硬質部を形成する形態等を挙げることができる。
【００３３】
図２及び図３に示すように、厚肉部１６２の内径がラックガイド１２における溝部１５の外径よりも若干小さく形成されるのが好ましい。このような内径の厚肉部１６２を有する弾性部材１６が一旦溝部１５内に嵌り込むと、ステアリング操作等がなされて弾性部材１６が径方向及び軸線方向への応力を受けても、弾性部材１６が溝部１５から脱落することがない又は脱落し難い。更に、このような内径の厚肉部１６２を有する弾性部材１６は、厚肉部１６２における弾性力がラックガイド１２を初期位置にまで戻し易いので好ましい。ラックガイド１２の初期位置への戻り等については、図３（Ｂ）を参照しつつ後述する。
【００３４】
薄肉部１６１及び厚肉部１６２は、弾性部材１６の径方向の厚みに相対的に差異を設けているが、本発明においては、相対的に厚みの大小が生じる限り断面略三角形である必要はない。弾性部材１６の変形例については、図５及び図６を参照しつつ後述する。
【００３５】
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各部材の挙動としては次のようになる。
【００３６】
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９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。
【００３７】
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。
【００３８】
仮に、弾性部材１６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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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、車両は直進状態となって共通した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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
なお、実際には、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変化する場合、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程度で済む。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。
【００４８】
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、弾性部材１６を備えているので、該問題点は生じない又は生じ難い。
【００４９】
具体的には、弾性部材１６は、ピニオンシャフト２及びラックシャフト１１側に径方向の厚みが小さい薄肉部１６１を有していることにより、薄肉部１６１の有する弾性率が小さいので、ラックガイド１２が薄肉部１６１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き易い。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。
【００５０】
更に、弾性部材１６はピニオンシャフト２及びラックシャフト１１とは反対側に径方向の厚みが大きい厚肉部１６２を有していることにより、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、厚肉部１６２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１６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。
【００５１】
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、弾性部材１６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。
【００５２】
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、薄肉部１６１の厚み、厚肉部１６２の厚み、及び弾性部材１６の材料等を適宜に決定するのが良い。薄肉部１６１の厚みは、ラックガイド１２を傾斜させ易く、圧縮されてもラックガイド１２がガイドハウジング５の内周面に接触しない程度の弾性力を実現可能であれば良い。また、厚肉部１６２の厚みは、ラックガイド１２が傾斜しても初期位置に戻り易い弾性力を実現可能であれば良い。
【００５３】
図５及び図６には、本発明における弾性部材の種々の変形例を示した。図５及び図６は、弾性部材及びその周辺部材を拡大して示している。
なお、図５及び図６に示す弾性部材以外のラックガイド及びガイドハウジングは、図２及び図３に示したラックガイド１２及びガイドハウジング５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において図示はしていないが、各図面の上方がピニオンシャフト及びラックシャフト側である。
【００５４】
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の内周面との間に弾性部材１７が配置されている。弾性部材１７は、上記弾性部材１６を２本組合せた形状を有している。具体的には、弾性部材１７は、ピニオンシャフト及びラックシャフト側とその反対側との両方に厚みの小さい薄肉部１７１を有し、軸方向略中央部において２箇所の薄肉部１７１及び１７１に挟まれた位置に厚みの大きい厚肉部１７２を有する。
【００５５】
弾性部材１７は、薄肉部１７１を有しているので、ラックガイド１２がラックシャフト１１の動きに追従して、ガイドハウジング５内で傾斜し易い。なお、ラックガイド１２を保持する厚肉部１７２を境界として、ラックガイド１２はピニオンシャフト及びラックシャフト側とその反対側が可動であり、特にピニオンシャフト及びラックシャフトとは反対側に設けられる薄肉部１７１はラックガイド１２の傾斜等の動きを妨げない。これにより、弾性部材１７は、円滑なステアリング操作を妨げることはない。
【００５６】
更に、弾性部材１７は、厚肉部１７２を有しているので、ラックシャフト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が動いた後の位置で停止したとしても、厚肉部１７２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り易いので、操舵感は一定である。よって、弾性部材１７を設けた場合であっても、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、操舵感の差異は生じない又は生じ難い。
【００５７】
また、ラックガイド１２がラックシャフト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、弾性部材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。
【００５８】
続いて図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の内周面との間に弾性部材１８が配置されている。弾性部材１８は、断面矩形状の１本の環状部材と、該環状部材よりも内径は大きくかつ外径が小さい断面矩形状の１本の環状部材とを、軸方向に重ねて組合せた形状を有する。弾性部材１８は、断面略凸形状を有する１本の環状部材である。
弾性部材１８は、ピニオンシャフト及びラックシャフト側に厚みの小さい薄肉部１８１を有し、ピニオンシャフト及びラックシャフトとは反対側に厚みの大きい厚肉部１８２を有する。
【００５９】
また、図５（Ｃ）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の内周面との間に弾性部材１９が配置されている。弾性部材１９は、断面円形状の１本の環状部材と、該環状部材の外側に内径及び外径が大きい断面円形状の１本の環状部材とを重ねて組合せた形状を有する。弾性部材１９は、断面が２つの円が径方向に並列して一部重複して成る形状を有する１本の環状部材である。
弾性部材１９は、ピニオンシャフト及びラックシャフト側とその反対側との両方に厚みの小さい薄肉部１９１を有し、軸方向略中央部において２箇所の薄肉部１９１及び１９１に挟まれた位置に厚みの大きい厚肉部１９２を有する。
【００６０】
更に、図５（Ｄ）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の内周面との間に弾性部材２０が配置されている。弾性部材２０は、断面略矩形状の１本の環状部材において、内部に連続又は独立する空隙Ｇが周方向に亘って形成されている。
弾性部材２０は、ピニオンシャフト及びラックシャフト側に空隙Ｇが形成されて成る薄肉部２０１が配置され、空隙Ｇが形成されていない厚肉部２０２がピニオンシャフト及びラックシャフトとは反対側に配置されている。なお、薄肉部２０１において、空隙Ｇ以外の弾性部位の径方向の厚みを合計した総厚みは、空隙Ｇが設けられていない厚肉部２０２の厚みよりも小さい。よって、薄肉部２０１は厚肉部２０２よりも変形が容易に形成されている。
【００６１】
図６（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の内周面との間に弾性部材２１が配置されている。弾性部材２１は、断面略矩形状の１本の環状部材において、軸方向の一端面に周方向に形成される複数の溝を有している。
弾性部材２１は、ピニオンシャフト及びラックシャフト側に複数の溝が形成されて成る薄肉部２１１が配置され、溝が形成されていない厚肉部２１２がピニオンシャフト及びラックシャフトとは反対側に配置されている。なお、薄肉部２１１において、溝以外の弾性部位の径方向の厚みを合計した総厚みは、溝が設けられていない厚肉部２１２の厚みよりも小さい。よって、薄肉部２１１は厚肉部２１２よりも変形が容易に形成されている。
【００６２】
続いて図６（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の内周面との間に弾性部材２２が配置されている。弾性部材２２は、断面略矩形状の１本の環状部材において、軸方向の一端面に周方向に形成される１本の溝を有している。よって、弾性部材２２の断面形状は略凹形状である。
弾性部材２２は、ピニオンシャフト及びラックシャフト側に溝が形成されて成る薄肉部２２１が配置され、溝が形成されていない厚肉部２２２がピニオンシャフト及びラックシャフトとは反対側に配置されている。なお、薄肉部２２１において、溝以外の弾性部位の径方向の厚みを合計した総厚みは、溝が設けられていない厚肉部２２２の厚みよりも小さい。よって、薄肉部２２１は厚肉部２２２よりも変形が容易に形成されている。
【００６３】
図５（Ｂ）〜図５(Ｄ)及び図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示す各弾性部材は、それぞれ薄肉部を有していることにより、弾性率の小さい薄肉部が径方向に圧縮され易いので、ラックガイド１２がラックシャフトの動きに追従して、ガイドハウジング５内で傾斜し易い。これにより、弾性部材は、円滑なステアリング操作を妨げることはない。
【００６４】
更に、図５（Ｂ）〜図５(Ｄ)及び図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示す各弾性部材は、それぞれ厚肉部を有しているので、ラックシャフト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が動いた後の位置で停止したとしても、各厚肉部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り易いので、操舵感は一定である。よって、各弾性部材を設けた場合であっても、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、操舵感の差異は生じない又は生じ難い。
【００６５】
また、図５（Ｂ）〜図５(Ｄ)及び図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示す実施形態は、ラックガイド１２がラックシャフト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、図５（Ｂ）〜図５(Ｄ)及び図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示す弾性部材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（Ｃ）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の内周面との間に弾性部材２３が配置されている。弾性部材２３は、断面略矩形状の１本の環状部材において、相対的に軟質及び硬質の材料を用いて二色成形し、軸方向に沿って軟質材料含有の軟質部２３１と、硬質材料含有の硬質部２３２とを有する。
軟質材料及び硬質材料としては、それぞれの材料を成形体として形成した時に、両材料共にラックガイド１２を外周面から保持可能で、軟質材料はラックガイド１２の傾斜などの動きを許容する程度の弾性を有し、硬質材料はラックガイド１２が傾斜しても初期位置に復元させ易い程度の弾性を有するのが好ましい。軟質材料及び硬質材料は、例えば任意のエラストマーを軟質材料として用い、成形時に弾性が向上する添加剤を軟質材料に加えることによって硬質材料として用いる態様を採用することもできる。
弾性部材２２は、ピニオンシャフト及びラックシャフト側に軟質部２３１が配置され、ピニオンシャフト及びラックシャフトとは反対側に硬質部２３２が配置されている。
【００６７】
図６（Ｃ）に示す弾性部材２３は、軟質部２３１を有していることにより、弾性率の小さい軟質部２３１が径方向に圧縮され易いので、ラックガイド１２がラックシャフトの動きに追従して傾斜し易い。これにより、弾性部材２３は、円滑なステアリング操作を妨げることはない。
【００６８】
更に、弾性部材２３は、硬質部２３２を有しているので、ラックシャフト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が動いた後の位置で停止したとしても、硬質部２３２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り易いので、操舵感は一定である。よって、弾性部材２３を設けた場合であっても、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、操舵感の差異は生じない又は生じ難い。
【００６９】
また、図６（Ｃ）に示す実施形態は、ラックガイド１２がラックシャフト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、弾性部材２３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。
【００７０】
以上に示した弾性部材の実施形態は１本の環状部材である。本発明において弾性部材は、その本数に制限は無く、例えば２本又は３本以上の環状部材をラックガイドの外周面に設けることとしても良い。弾性部材として複数本の環状部材を用いる場合は、各環状部材の弾性率に差異を設け、ピニオンシャフト及びラックシャフト側に弾性率が相対的に小さい環状部材を配置し、ピニオンシャフト及びラックシャフトとは反対側に弾性率が相対的に大きい環状部材を配置することができる。弾性率の小さい環状部材が本発明における第２の弾性部として機能することになる。これにより、上述した弾性部材の薄肉部及び厚肉部と同様の機能を発揮することができる。
【００７１】
更に、弾性部材として複数本の環状部材を用いる場合において、ピニオンシャフト及びラックシャフト側に、単なる断面矩形状の環状部材に比べると変形し易い環状部材、例えば上記弾性部材１６様の部材を配置しても良い。
【００７２】
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】
【００７３】
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：溝部、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３：弾性部材、１６１、１７１、１８１、１９１、２０１、２１１、２２１：薄肉部、１６２、１７２、１８２、１９２、２０２、２１２、２２２：厚肉部、２３１：軟質部、２３２：硬質部、Ｇ：空隙
【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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【図６】
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