(57)【要約】【課題】ラックシャフトおよびピニオンシャフトにラトル音が発生しにくく、ラックシャフトが円滑に移動しやすいステアリング装置を提供する。【解決手段】ステアリング装置１は、ハウジング３０に収容されたラックシャフト１６と、ラックシャフト１６をピニオンシャフト１４に押し付けるためのサポートヨーク６０と、ラックシャフト１６と接触する低摩擦シート５３と、サポートヨーク６０をラックシャフト１６に押し付ける第１コイルばね５１と、ピニオンシャフト１４に対してラックシャフト１６とは反対側に配置され、ピニオンシャフト１４をラックシャフト１６に押し付ける第２コイルばね５２とを備えている。【選択図】図２
2015128930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジングに収容されたラックシャフトと、
前記ラックシャフトと噛み合わせられたピニオンシャフトと、
前記ラックシャフトに対して前記ピニオンシャフトとは反対側に配置され、前記ラックシャフトを支持するサポートヨークと、
前記サポートヨークに取り付けられ、前記ラックシャフトと接触する低摩擦シートと、
前記サポートヨークに対して前記ラックシャフトとは反対側に配置され、前記サポートヨークを前記ラックシャフトに押し付ける第１弾性体と、
前記ピニオンシャフトに対して前記ラックシャフトとは反対側に配置され、前記ピニオンシャフトを前記ラックシャフトに押し付ける第２弾性体と
を有する
ステアリング装置。
【請求項２】
前記第１弾性体である１つのばねは、第１ばね定数を有する第１ばね部と、前記第１ばね定数よりも大きい第２ばね定数を有する第２ばね部とを有する
請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項３】
前記第２弾性体のばね定数は、前記第１ばね部の第１ばね定数よりも小さい
請求項２に記載のステアリング装置。
【請求項４】
前記ステアリング装置は、前記ピニオンシャフトを支持し、前記ハウジングに対して移動し得るラジアル軸受をさらに有し、
前記第２弾性体は、前記ラジアル軸受を押すことにより前記ピニオンシャフトを前記ラックシャフトに押し付ける
請求項１〜３のいずれか一項に記載のステアリング装置。
【請求項５】
前記ラジアル軸受の一部が前記ハウジングと接触していることにより、前記ラックシャフトの長手方向における前記ハウジングに対する前記ラジアル軸受の移動が規制されている
請求項４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、ラックシャフトを支持するサポートヨークを弾性体によりラックシャフトに押し付けるステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステアリング装置は、ラックシャフトおよびピニオンシャフトを含む。ラックシャフトおよびピニオンシャフトのそれぞれに形成されている歯が、互いに噛み合わせられる。このため、ラックシャフトの歯およびピニオンシャフトの歯の間にバックラッシが形成される。このため、ピニオンシャフトが回転してラックシャフトが長手方向に移動するとき、ラックシャフトの歯およびピニオンシャフトの歯が互いに接触することにより歯打ち音が発生する。なお、このような歯打ち音は、ラトル音とも称される。
【０００３】
特許文献１のステアリング装置は、ラックシャフトを支持するサポートヨーク、サポートヨークをラックシャフトに押し付けるコイルばね、および、サポートヨークに取り付けられてラックシャフトに接触する低摩擦シートを有する。このステアリング装置によれば、サポートヨークがラックシャフトに押し付けられることにより、ラックシャフトがピニオンシャフトに押し付けられる。このため、ラックシャフトの歯およびピニオンシャフトの歯は、実質的にバックラッシを形成することなく噛み合わせられる。
【０００４】
また、サポートヨークに取り付けられた低摩擦シートがラックシャフトと接触しているため、ラックシャフトがサポートヨークに対して移動するとき、ラックシャフトと低摩擦シートとの間に摩擦力が発生する。このため、サポートヨークがラックシャフトに押し付けられているものの、ラックシャフトが円滑に移動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２１４１９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記ステアリング装置によれば、ラックシャフトの累積の移動量が多くなるにつれて低摩擦シートの摩耗が進行し、低摩擦シートの厚みが減少する。このため、コイルばねの圧縮変形量が減少し、コイルばねがサポートヨークに加える荷重が減少する。このため、低摩擦シートの摩耗が進行していない場合と比較して、ラックシャフトの歯およびピニオンシャフトの歯の間にバックラッシが形成されやすくなる。
【０００７】
このような問題を生じにくくするため、例えば、低摩擦シートの厚みが減少する分を予め見込んでコイルばねのイニシャル荷重を設定する構成が考えられる。この構成を取り入れたステアリング装置（以下、「仮想ステアリング装置」）によれば、低摩擦シートの厚みが減少するにつれてコイルばねの荷重が減少するものの、減少した荷重が、依然としてバックラッシを実質的に発生させない大きさを持つ。このため、仮想ステアリング装置は、従来のステアリング装置と比較して、ラックシャフトの歯およびピニオンシャフトの歯の間にバックラッシが形成されにくくなる。
【０００８】
一方、仮想ステアリング装置は、コイルばねのイニシャル荷重が従来のステアリング装置よりも大きい。このため、コイルばねの荷重の差に応じて、従来のステアリング装置よりもラックシャフトと低摩擦シートとの間に発生する摩擦力が大きくなる。このため、ラックシャフトが円滑に移動しにくくなるおそれがある。
【０００９】
本発明の目的は、ラックシャフトおよびピニオンシャフトにラトル音が発生しにくく、ラックシャフトが円滑に移動しやす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】
【００１０】
〔１〕本ステアリング装置の独立した一形態は、次の事項を有する。すなわち、ハウジングと、前記ハウジングに収容されたラックシャフトと、前記ラックシャフトと噛み合わせられたピニオンシャフトと、前記ラックシャフトに対して前記ピニオンシャフトとは反対側に配置され、前記ラックシャフトを支持するサポートヨークと、前記サポートヨークに取り付けられ、前記ラックシャフトと接触する低摩擦シートと、前記サポートヨークに対して前記ラックシャフトとは反対側に配置され、前記サポートヨークを前記ラックシャフトに押し付ける第１弾性体と、前記ピニオンシャフトに対して前記ラックシャフトとは反対側に配置され、前記ピニオンシャフトを前記ラックシャフトに押し付ける第２弾性体とを有する。
【００１１】
本ステアリング装置によれば、第１弾性体がサポートヨークをラックシャフトに押し付け、第２弾性体がピニオンシャフトをラックシャフトに押し付ける。第１弾性体の圧縮変形量および第２弾性体の圧縮変形量は、それぞれ、低摩擦シートの摩耗が進行するにつれて小さくなる。ラックシャフトに対するピニオンシャフトの位置は、第２弾性体の圧縮変形量が小さくなることにより、ラックシャフトに近づく。このため、低摩擦シートの摩耗が進行することにともなう第１弾性体の圧縮変形量が減少する量は、第２弾性体が存在していない場合と比較して小さくなる。このため、低摩擦シートの摩耗が進行しても第１弾性体の荷重が小さくなりにくい。このため、ラックシャフトおよびピニオンシャフトにラトル音が発生しにくくなる。
【００１２】
また、本ステアリング装置は、上記のとおり第２弾性体を含むことによりラトル音を発生しにくくしている。このため、［発明が解決しようとする課題］の欄に示される仮想ステアリング装置のコイルばねと比較して、第１弾性体のイニシャル荷重を小さくしても、ラトル音に関する上記効果が得られる。このため、ラックシャフトが円滑に移動しやすい範囲において、第１弾性体のイニシャル荷重を設定することができる。このため、ラックシャフトが円滑に移動しやすくなる。
【００１３】
〔２〕前記ステアリング装置に従属した一形態は、次の事項を有する。すなわち、前記第１弾性体である１つのばねは、第１ばね定数を有する第１ばね部と、前記第１ばね定数よりも大きい第２ばね定数を有する第２ばね部とを有する。
【００１４】
ラックシャフトからサポートヨークに大きな荷重が加えられた場合、第１弾性体にもこの荷重が加えられる。この場合に第１弾性体の圧縮変形量が大きく増加したとき、ラックシャフトの歯とピニオンシャフトの歯との間に大きなバックラッシが形成される。このため、サポートヨークに加えられた荷重が減少したとき、ラックシャフトの歯がピニオンシャフトの歯に衝突して大きなラトル音が発生するおそれがある。
【００１５】
一方、本ステアリング装置によれば、第１弾性体に大きな荷重が加えられたとき、第１弾性体が第２ばね定数により規定されるばね特性に基づいて荷重を発生する。このため、第１弾性体が第１ばね定数により規定されるばね特性に基づいて荷重を発生する場合と比較して、第１弾性体の圧縮変形量が小さくなる。このため、サポートヨークが第１弾性体側に移動する量が小さくなり、ラックシャフトがピニオンシャフトから離れる量も小さくなる。このため、ラックシャフトからサポートヨークに大きな荷重が加えられた場合に、大きなラトル音が発生しにくくなる。
【００１６】
〔３〕前記ステアリング装置に従属した一形態は、次の事項を有する。すなわち、前記第２弾性体のばね定数は、前記第１ばね部の第１ばね定数よりも小さい。
本ステアリング装置によれば、第１弾性体に加えられる荷重が減少し、第１弾性体が第１ばね定数により規定されるばね特性に基づいて伸長変形する場合、第２弾性体に加えられる荷重が同じ大きさだけ減少して、第２弾性体が伸長変形する量よりも小さい。このため、低摩擦シートの摩耗が進行することにともない第１弾性体および第２弾性体のそれぞれに加えられる荷重が減少するとき、第２弾性体が第１弾性体よりも大きく伸長して、ピニオンシャフトをラックシャフト側に押す。このため、第１弾性体の圧縮変形量が減少しにくくなるため、第１弾性体がサポートヨークに加える荷重も減少しにくくなる。このため、ラックシャフトからサポートヨークに荷重が加えられた場合に、ラックシャフトの歯とピニオンシャフトの歯との間にバックラッシが形成されにくい。このため、ラトル音が発生しにくくなる。
【００１７】
〔４〕前記ステアリング装置に従属した一形態は、次の事項を有する。すなわち、前記ステアリング装置は、前記ピニオンシャフトを支持し、前記ハウジングに対して移動し得るラジアル軸受をさらに有し、前記第２弾性体は、前記ラジアル軸受を押すことにより前記ピニオンシャフトを前記ラックシャフトに押し付ける。
【００１８】
本ステアリング装置によれば、ラジアル軸受が第２弾性体から受けた荷重により、ピニオンシャフトを押しながらハウジングに対して移動する。このため、ラジアル軸受がハウジングに固定される場合と比較して、ラジアル軸受にかじりが生じにくくなる。
【００１９】
〔５〕前記ステアリング装置に従属した一形態は、次の事項を有する。すなわち、前記ラジアル軸受の一部が前記ハウジングと接触していることにより、前記ラックシャフトの長手方向における前記ハウジングに対する前記ラジアル軸受の移動が規制されている。
【００２０】
本ステアリング装置によれば、ハウジングに対するラジアル軸受の移動が、ラジアル軸受の一部とハウジングとの接触によりガイドされる。このため、ラジアル軸受が安定して移動する。
【発明の効果】
【００２１】
本ステアリング装置によれば、ラックシャフトおよびピニオンシャフトにラトル音が発生しにくく、ラックシャフトが円滑に移動しやすい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態のステアリング装置の構成図。
【図２】図１のＺ２−Ｚ２線の断面図。
【図３】図２のＺ３−Ｚ３線の断面図。
【図４】（ａ）は第１コイルばねおよび第２コイルばねのばね特性を示すグラフ、（ｂ）は（ａ）の釣り合い位置およびその周辺の拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１を参照して、コラムアシスト型の電動パワーステアリング装置として構成されたステアリング装置１の構成について説明する。
ステアリング装置１は、操舵部材であるステアリングホイール２の操作に基づいて転舵輪（図示略）を転舵させる操舵機構１０と、ステアリングホイール２の操作を補助するアシスト機構２０とを備えている。
【００２４】
操舵機構１０は、ステアリングホイール２の回転軸となるステアリングシャフト１１を有している。ステアリングシャフト１１は、ステアリングホイール２が連結されたコラムシャフト１２、コラムシャフト１２の下端部に連結されたインターミディエイトシャフト１３、および、インターミディエイトシャフト１３の下端部に連結されたピニオンシャフト１４を有している。ピニオンシャフト１４の下部は、ラックアンドピニオン機構１５を介してラックシャフト１６に連結されている。ラックシャフト１６の両端部には、転舵輪を転舵するためのタイロッド１７が連結されている。ラックアンドピニオン機構１５は、ピニオンシャフト１４に形成された歯１４Ａおよびラックシャフト１６に形成された歯１６Ａ（ともに図２参照）から構成されている。
【００２５】
この操舵機構１０によれば、ステアリングホイール２が操作されるとき、コラムシャフト１２、インターミディエイトシャフト１３、および、ピニオンシャフト１４が一体的に回転する。ピニオンシャフト１４の回転運動がラックアンドピニオン機構１５を介してラックシャフト１６の長手方向の移動に変換される。このラックシャフト１６の移動によりタイロッド１７を介して転舵輪が転舵する。
【００２６】
アシスト機構２０は、コラムシャフト１２に取り付けられている。アシスト機構２０は、モータ２１および減速機２２を有している。減速機２２の一例は、ウォームギヤである。モータ２１の出力軸は、減速機２２に接続されている。減速機２２は、コラムシャフト１２に接続されている。このアシスト機構２０によれば、モータ２１の回転力が減速機２２を介してアシスト力としてコラムシャフト１２に付与される。このアシスト力により、ステアリングホイール２の操作が補助される。
【００２７】
ピニオンシャフト１４およびラックシャフト１６は、ハウジング３０により収容されている。ハウジング３０には、ラックシャフト１６をピニオンシャフト１４に押し付けるラックシャフト支持機構５０が設けられている。
【００２８】
ハウジング３０は、ラックシャフト１６を収容するラック収容部３１と、ピニオンシャフト１４を収容するピニオン収容部３２と、ラックシャフト支持機構５０を収容する支持収容部３３とを有している。ラック収容部３１は、中空円筒状に形成され、ラックシャフト１６の長手方向に延びている。ピニオン収容部３２は、一方が閉塞した中空円筒状に形成され、ラック収容部３１からピニオンシャフト１４の長手方向に突出している。支持収容部３３は、一方が閉塞した中空円筒状に形成され、ラックシャフト１６に対してピニオンシャフト１４とは反対側に位置している。
【００２９】
図２に示されるように、ピニオン収容部３２の開口部３２Ａには、第１軸受４１が取り付けられている。ピニオン収容部３２の底部３２Ｂには、第２軸受４２が取り付けられている。第１軸受４１および第２軸受４２は、ピニオンシャフト１４を支持している。第１軸受４１は、一例として玉軸受である。第２軸受４２は、一例としてニードル軸受である。第２軸受４２は、中空円筒形状に形成された外輪４２Ａ、および、外輪４２Ａ内に収容された複数のニードル４２Ｂを有している。
【００３０】
ラックシャフト支持機構５０は、ラックシャフト１６を支持するサポートヨーク６０、ラックシャフト１６との摩擦を低減するための低摩擦シート５３、および、支持収容部３３の開口部３４を塞ぐプラグ５４を備えている。また、ラックシャフト支持機構５０は、サポートヨーク６０をラックシャフト１６に押し付ける第１弾性体である第１コイルばね５１、および、ピニオンシャフト１４をラックシャフト１６に押し付ける第２弾性体である第２コイルばね５２を備えている。
【００３１】
サポートヨーク６０は、円筒状に形成されている。サポートヨーク６０は、ラックシャフト１６に対してピニオンシャフト１４とは反対側に配置されている。サポートヨーク６０は、支持収容部３３の内周面３３Ａと隙間を介して支持収容部３３に挿入されている。サポートヨーク６０のうちのプラグ５４側の部分には、サポートヨーク６０のうちのプラグ５４側の端面（以下、「ヨーク端面６１」）からラックシャフト１６に向けて凹む穴６２が形成されている。
【００３２】
低摩擦シート５３は、耐摩耗性に優れ、摩擦係数が低い樹脂材料により形成されている。低摩擦シート５３の材料の一例は、炭素繊維強化ポリアセタールである。低摩擦シート５３は、湾曲状に形成されている。低摩擦シート５３は、サポートヨーク６０のラックシャフト１６側の部分に固定され、ラックシャフト１６の背面部１６Ｂと接触している。
【００３３】
プラグ５４は、サポートヨーク６０に対してラックシャフト１６とは反対側に配置されている。プラグ５４は、支持収容部３３の開口部３４の内周部分に形成された雌ねじ３４Ａにねじ込まれている。プラグ５４は、ヨーク端面６１と隙間を介して対向している。
【００３４】
第１コイルばね５１の一例は、不等ピッチコイルばねである。第１コイルばね５１は、圧縮された状態でサポートヨーク６０とプラグ５４とにより挟み込まれている。第１コイルばね５１は、第１ばね定数を有する第１ばね部５１Ａ、および、第１ばね定数よりも大きい第２ばね定数を有する第２ばね部５１Ｂを有している。第１ばね部５１Ａは、サポートヨーク６０の穴６２に収容されている。第２ばね部５１Ｂは、プラグ５４に接触している。
【００３５】
第２コイルばね５２の一例は、等ピッチのコイルばねである。第２コイルばね５２は、圧縮された状態でピニオン収容部３２の底部３２Ｂと第２軸受４２とにより挟み込まれている。第２コイルばね５２の中心軸は、第１コイルばね５１の中心軸と平行している。
【００３６】
第２コイルばね５２は、第１コイルばね５１とは異なり、１つのばね定数を有する。第２コイルばね５２のばね定数は、第１ばね部５１Ａの第１ばね定数よりも小さい。このため、第２コイルばね５２は、第１コイルばね５１よりも荷重の変化に対する圧縮変形量の変化量が大きい。
【００３７】
図３に示されるように、ピニオン収容部３２の底部３２Ｂを構成する周壁３２Ｃは、第２軸受４２の外輪４２Ａを収容している。周壁３２Ｃのラックシャフト１６側の部分および外輪４２Ａの間、ならびに、周壁３２Ｃの反ラックシャフト１６側の部分および外輪４２Ａの間には、隙間Ｇが形成されている。このため、第２軸受４２は、隙間Ｇ分だけハウジング３０に対して移動することができる。また、周壁３２Ｃのうちのラックシャフト１６の長手方向側の部分および外輪４２Ａは、互いに接触している。このため、第２軸受４２は、ハウジング３０に対するラックシャフト１６の長手方向への移動が規制されている。周壁３２Ｃの反ラックシャフト１６側の部分には、収容穴３２Ｄが形成されている。収容穴３２Ｄには、第２コイルばね５２が収容されている。第２コイルばね５２は、外輪４２Ａを押している。
【００３８】
図４を参照して、第１コイルばね５１および第２コイルばね５２のばね特性について説明する。ばね特性は、各コイルばね５１，５２に加えられた荷重と、各コイルばね５１，５２の圧縮変形量との関係を示す。なお、図４を参照する以下の説明において、符号が付されたステアリング装置１の構成要素は、図２のステアリング装置１の構成要素を示す。
【００３９】
図４の縦軸は、第１コイルばね５１によりラックシャフト１６がピニオンシャフト１４を押す荷重（以下、「第１荷重」）、および、第２コイルばね５２によりピニオンシャフト１４がラックシャフト１６を押す荷重（以下、「第２荷重」）を示す。
【００４０】
図４の横軸は、支持収容部３３に対するヨーク端面６１の位置を示す。ヨーク端面６１がプラグ５４側に移動したとき、第１コイルばね５１の圧縮変形量が増加し、第２コイルばね５２の圧縮変形量が減少する。ヨーク端面６１がラックシャフト１６側に移動したとき、第１コイルばね５１の圧縮変形量が減少し、第２コイルばね５２の圧縮変形量が増加する。このようにヨーク端面６１の位置が変化することにより各コイルばね５１，５２の圧縮変形量が変化する。なお、図４の横軸において二点鎖線により示した位置Ｘは、プラグ５４のサポートヨーク６０側の端面５４Ａの位置を示す。
【００４１】
図４のグラフＧ１は、第１コイルばね５１のばね特性を示し、グラフＧ２は、第２コイルばね５２のばね特性を示している。
図４（ａ）に示されるとおり、グラフＧ１は、非線形のばね特性を示す。グラフＧ１は、位置Ｘに向かうにつれて第１コイルばね５１に加えられる荷重が大きくなる。グラフＧ１は、位置ＶＰよりもラックシャフト１６側の範囲において、主に第１ばね定数に起因したばね特性となり、位置ＶＰよりもプラグ５４側の範囲において、主に第２ばね定数に起因したばね特性となる。第２ばね部５１Ｂの第２ばね定数が第１ばね部５１Ａの第１ばね定数よりも大きいため、グラフＧ１において位置ＶＰよりもプラグ５４側の範囲の傾きがグラフＧ１において位置ＶＰよりもラックシャフト１６側の範囲の傾きよりも大きい。
【００４２】
このようなばね特性により、ヨーク端面６１が位置ＶＰに向けて移動するとき、第１ばね部５１Ａが主に圧縮されて、第２ばね部５１Ｂが殆ど圧縮されない。そして、ヨーク端面６１が位置ＶＰに位置したとき、第１ばね部５１Ａの圧縮変形量が最大となる。そして、ヨーク端面６１が位置ＶＰよりもプラグ５４側に移動するとき、第２ばね部５１Ｂが主に圧縮される。
【００４３】
グラフＧ２は、線形のばね特性を示す。グラフＧ２は、位置Ｘに向かうにつれて第２コイルばね５２に加えられる荷重が小さくなる。第２コイルばね５２のばね定数が第１ばね部５１Ａの第１ばね定数よりも小さいため、グラフＧ２の傾きは、グラフＧ１の傾きよりも小さい。
【００４４】
ラックシャフト１６およびピニオンシャフト１４に外力が加えられていない状態において、第１コイルばね５１がラックシャフト１６を押す荷重および第２コイルばね５２がピニオンシャフト１４を押す荷重が釣り合うヨーク端面６１の位置（以下、「釣り合い位置ＢＰ」）は、位置ＶＰよりもラックシャフト１６側に位置している。このため、第１ばね部５１Ａは、釣り合い位置ＢＰにおいて、第１コイルばね５１に荷重が加えられたとき、圧縮される。また、第２コイルばね５２についても同様に、釣り合い位置ＢＰにおいて第２コイルばね５２に荷重が加えられたとき、圧縮される。なお、釣り合い位置ＢＰにおいて第１コイルばね５１がサポートヨーク６０を押す荷重が第１コイルばね５１のイニシャル荷重となる。
【００４５】
図２および図４を参照して、ラックシャフト支持機構５０の動作について作用とともに説明する。なお、以降の説明において、ヨーク端面６１が釣り合い位置ＢＰに位置する場合にラックシャフト１６およびピニオンシャフト１４に発生する荷重を「荷重ＬＫ」とし、ヨーク端面６１が位置ＶＰに位置する場合にラックシャフト１６およびピニオンシャフト１４に発生する荷重を「荷重ＬＶ」とする。
【００４６】
上述のとおり、ラックシャフト１６およびピニオンシャフト１４に外力が加えられない状態では、第１荷重と第２荷重とが釣り合っている。そして、ステアリングホイール２（図１参照）が操作されることにより、ピニオンシャフト１４が回転してラックシャフト１６が長手方向に移動するとき、例えば操舵トルクのトルク変動がピニオンシャフト１４の歯１４Ａおよびラックシャフト１６の歯１６Ａの噛合部分に伝達する。
【００４７】
このトルク変動によりピニオンシャフト１４がラックシャフト１６を押すため、第１ばね部５１Ａが圧縮されてラックシャフト１６がプラグ５４側に移動する。これにともない、第２ばね部５１Ｂの圧縮変形量が減少してピニオンシャフト１４がプラグ５４側に移動する。このため、第１荷重が増加し、第２荷重が減少する。これら荷重の増減は、第１荷重が第２荷重およびトルク変動による荷重の合計と等しくなるまで継続する。このように、ラックシャフト１６およびピニオンシャフト１４が一体にプラグ５４側に移動するため、ピニオンシャフト１４の歯１４Ａおよびラックシャフト１６の歯１６Ａがバックラッシを実質的に形成することなく噛み合わせられた状態が維持される。このため、ピニオンシャフト１４の歯１４Ａおよびラックシャフト１６の歯１６Ａのラトル音が発生しにくい。
【００４８】
悪路走行時等により転舵輪を介してラックシャフト１６がサポートヨーク６０を押す荷重ＬＡ（ＬＡ＞ＬＶ、図４（ａ）参照）がラックシャフト１６に加えられたとき、サポートヨーク６０が第１コイルばね５１を押すため、第１コイルばね５１が圧縮される。このとき、まず第１コイルばね５１の第１ばね部５１Ａが主に圧縮される。そして、ヨーク端面６１が位置ＶＰ（図４（ａ）参照）に位置したとき、第１ばね部５１Ａの圧縮変形量が最大となる。そして、ヨーク端面６１が位置ＶＰよりもプラグ５４側に移動したとき、第２ばね部５１Ｂが圧縮される。このように第１コイルばね５１が圧縮されることにより第１コイルばね５１がサポートヨーク６０を押す荷重が増加する。そして、荷重ＬＶと第１コイルばね５１がサポートヨーク６０を押す荷重とが釣り合う位置ＶＸまで第２ばね部５１Ｂの圧縮変形量が増加する。
【００４９】
このように荷重ＬＡがラックシャフト１６に加えられたとき、ヨーク端面６１が位置Ｘよりもラックシャフト１６側の位置ＶＰに位置するため、ヨーク端面６１がプラグ５４に接触しない。このため、ヨーク端面６１がプラグ５４に接触した場合よりもピニオンシャフト１４の歯１４Ａおよびラックシャフト１６の歯１６Ａの噛合部分のバックラッシの増加が抑制される。したがって、ピニオンシャフト１４の歯１４Ａおよびラックシャフト１６の歯１６Ａのラトル音が小さくなる。
【００５０】
ラックシャフト１６の累計の移動量が多くなるにつれて低摩擦シート５３の摩耗が進行して低摩擦シート５３の厚みが減少することによりサポートヨーク６０がラックシャフト１６側に移動する場合、各コイルばね５１，５２が次のように動作する。すなわち、図４（ｂ）に示されるように、第１コイルばね５１および第２コイルばね５２が伸長変形することにより、低摩擦シート５３の摩耗分の距離ＤＸ分にわたりサポートヨーク６０とラックシャフト１６との間の距離が小さくなる。これにより、第１荷重および第２荷重の両方が減少する。そして、第１荷重および第２荷重が荷重ＬＤ（ＬＤ＜ＬＫ）のとき、第１荷重と第２荷重とが釣り合う。
【００５１】
図４（ｂ）に示されるとおり、第２コイルばね５２のばね定数が第１ばね部５１Ａの第１ばね定数よりも小さいため、第１荷重が荷重ＬＫから荷重ＬＤに減少して第１ばね部５１Ａが伸長変形する場合、第２荷重が荷重ＬＫから荷重ＬＤに減少して第２コイルばね５２が伸長変形する量よりも小さい。このため、低摩擦シート５３の摩耗が進行することにともない第１荷重および第２荷重が減少するとき、第２コイルばね５２の圧縮変形量が低減する量Ｄ２が第１ばね部５１Ａの圧縮変形量が減少する量Ｄ１よりも大きい。このため、ピニオンシャフト１４がラックシャフト１６側に移動する量が、ラックシャフト１６がピニオンシャフト１４側に移動する量よりも大きい。これにより、第１コイルばね５１の圧縮変形量が減少しにくくなるため、第１コイルばね５１がサポートヨーク６０に加える荷重も減少しにくくなる。このため、ラックシャフト１６がピニオンシャフト１４を押す荷重が小さくなりにくい。したがって、ピニオンシャフト１４の歯１４Ａおよびラックシャフト１６の歯１６Ａのラトル音が発生しにくい。
【００５２】
本実施形態のステアリング装置１の効果について、第１比較装置〜第３比較装置との比較に基づいて説明する。
第１比較装置は、ラックシャフト支持機構５０から第２コイルばね５２が省略されたステアリング装置である。第２比較装置は、低摩擦シート５３の摩耗の進行により低摩擦シート５３の厚みが減少する分を予め見込んで第１ばね部５１Ａのイニシャル荷重を第１比較装置の第１ばね部５１Ａよりも大きくしたステアリング装置である。第３比較装置は、ラックシャフト支持機構５０から第２コイルばね５２が省略され、かつ、第１コイルばね５１を不等ピッチコイルばねに代えて皿ばね（図示略）により構成したステアリング装置である。なお、以下の各比較装置の説明において、便宜上、ステアリング装置１と共通する部材には、同一符号を付して、その説明を省略する。
【００５３】
（１）第１比較装置は、低摩擦シート５３の摩耗が進行してサポートヨーク６０がラックシャフト１６に移動したとき、第１ばね部５１Ａの圧縮変形量が減少するため、第１荷重が小さくなる。このため、ピニオンシャフト１４の歯１４Ａおよびラックシャフト１６の歯１６Ａの間にバックラッシが形成されやすくなるため、ラトル音が発生しやすい。
【００５４】
第２比較装置は、低摩擦シート５３の摩耗が進行してサポートヨーク６０がラックシャフト１６側に移動したとき、第１コイルばね５１の荷重が減少するものの、減少した荷重が依然としてバックラッシを実質的に発生させない大きさを持つ。このため、第２比較装置は、第１比較装置と比較して、ピニオンシャフト１４の歯１４Ａおよびラックシャフト１６の歯１６Ａのラトル音が発生しにくくなる。しかし、第２比較装置は、第１比較装置よりも第１コイルばね５１のイニシャル荷重が大きい。このため、第１コイルばね５１の荷重の差に応じて第１比較装置よりもラックシャフト１６と低摩擦シート５３との間に発生する摩擦力が大きくなる。このため、ラックシャフト１６が円滑に移動しにくくなる。
【００５５】
第３比較装置において、皿ばねは、ヒステリシスを持つばね特性を有する。詳しくは、皿ばねのばね特性は、皿ばねに加えられる荷重の変化に対して皿ばねの圧縮変形量の変化量が小さい第１ばね特性と、皿ばねに加えられる荷重の変化に対して皿ばねの圧縮変形量の変化量が大きい第２ばね特性とを有している。皿ばねは、皿ばねに加えられる荷重が大きいとき、第１ばね特性に基づいて圧縮変形量が増加し、皿ばねに加えられる荷重が小さいとき、および、皿ばねの圧縮変形量が減少するとき、第２ばね特性に基づいて圧縮変形量が変化する。このため、低摩擦シート５３の摩耗が進行したとき、皿ばねが第２ばね特性に基づいて圧縮変形量が減少するため、ピニオンシャフト１４の歯１４Ａおよびラックシャフト１６の歯１６Ａが実質的にバックラッシを形成することなく噛み合わせられた状態が維持される。また、ラックシャフト１６がサポートヨーク６０側に移動するような荷重が路面からラックシャフト１６に加えられたとき、皿ばねの圧縮変形量が第１ばね特性により増加するため、ラックシャフト１６がピニオンシャフト１４から離れにくくなる。このため、ピニオンシャフト１４の歯１４Ａおよびラックシャフト１６の歯１６Ａのラトル音が発生しにくい。
【００５６】
しかし、例えば、ピニオンシャフト１４の歯１４Ａおよびラックシャフト１６の歯１６Ａの噛合部分の一部分においてピニオンシャフト１４およびラックシャフト１６の心間距離が小さくなる場合、次の問題が生じる。この噛合部分の一部分から他の部分に噛合部分が移動するときにピニオンシャフト１４の歯１４Ａおよびラックシャフト１６の歯１６Ａの噛み合いが悪くなるとき、各歯１４Ａ，歯１６Ａを適正な噛み合いにするため、ラックシャフト１６がサポートヨーク６０側に移動する。これにより、ラックシャフト１６がサポートヨーク６０を押す荷重が大きくなるため、サポートヨーク６０から皿ばねに加えられる荷重が大きくなる。このため、皿ばねが第１ばね特性に基づいて圧縮されるため、皿ばねがサポートヨーク６０をラックシャフト１６に押し付ける荷重が大きくなる。したがって、ラックシャフト１６と低摩擦シート５３との間に発生する摩擦力が大きくなるため、ラックシャフト１６が円滑に移動しにくい。
【００５７】
本実施形態のステアリング装置１によれば、低摩擦シート５３の摩耗が進行したとき、第２コイルばね５２の圧縮変形量が減少することによりピニオンシャフト１４がラックシャフト１６を押してラックシャフト１６がサポートヨーク６０側に移動する。このため、第１ばね部５１Ａの圧縮変形量が減少する量が小さくなるため、低摩擦シート５３の摩耗が進行したときにピニオンシャフト１４の歯１４Ａおよびラックシャフト１６の歯１６Ａが実質的にバックラッシを形成することなく噛み合わせられた状態を維持することができる。したがって、第１比較装置よりもピニオンシャフト１４の歯１４Ａおよびラックシャフト１６の歯１６Ａのラトル音が発生しにくい。
【００５８】
また、本実施形態のステアリング装置１は、上述のとおり第２コイルばね５２により第１コイルばね５１の圧縮変形量を減少させるため、ピニオンシャフト１４の歯１４Ａおよびラックシャフト１６の歯１６Ａのラトル音が発生しにくい効果が得られる。このため、ラックシャフト１６が円滑に移動する範囲において第１コイルばね５１のイニシャル荷重を設定することができる。したがって、ステアリング装置１は、第２比較装置よりもラックシャフト１６を円滑に移動させやすい。
【００５９】
また、本実施形態のステアリング装置１は、ピニオンシャフト１４の歯１４Ａおよびラックシャフト１６の歯１６Ａの噛合部分の一部分においてピニオンシャフト１４およびラックシャフト１６の心間距離が小さくなる場合、第１ばね部５１Ａが圧縮することによりラックシャフト１６がサポートヨーク６０側に移動する。第１ばね部５１Ａの圧縮変形量が増加することによりサポートヨーク６０がラックシャフト１６を押す荷重の増加量は、皿ばねが第１ばね特性により圧縮されることによりサポートヨーク６０がラックシャフト１６を押す荷重の増加量よりも小さい。このため、ラックシャフト１６がピニオンシャフト１４に加える荷重が第３比較装置よりも小さい。このため、第３比較装置よりもラックシャフト１６が円滑に移動しやすい。
【００６０】
（２）ハウジング３０の周壁３２Ｃと第２軸受４２との間に隙間Ｇが形成されるため、第２軸受４２が第２コイルばね５２から受けた荷重により、ピニオンシャフト１４を押しながらハウジング３０に対して移動する。このため、第２軸受がハウジングに固定される場合と比較して、第２軸受４２にかじりが生じにくくなる。
【００６１】
（３）ハウジング３０の周壁３２Ｃのうちのラックシャフト１６の長手方向の部分と第２軸受４２とが接触する。この構成によれば、ハウジング３０に対する第２軸受４２の移動が第２軸受４２の一部とハウジング３０との接触によりガイドされる。このため、第２軸受４２が安定して移動する。
【００６２】
なお、本ステアリング装置が取り得る具体的形態は、上記実施形態に示された内容に限定されない。本ステアリング装置は、例えば、以下に示される上記実施形態の変形例の形態を取り得る。
【００６３】
・変形例の第１コイルばね５１および第２コイルばね５２は、皿ばね等の他のばね、または、ゴム等の他の弾性体である。
・変形例の第１コイルばね５１は、等ピッチの円錐コイルばね、または、等ピッチのテーパコイルばねである。要するに、第１コイルばね５１は、非線形のばね特性を有するばねであればよい。
【００６４】
・変形例の第１コイルばね５１は、第１ばね部５１Ａがプラグ５４に接触し、第２ばね部５１Ｂがサポートヨーク６０の穴６２に収容される。
・変形例の第１コイルばね５１は、第１ばね部５１Ａおよび第２ばね部５１Ｂが個別に形成される。
【００６５】
・変形例の第１コイルばね５１は、線形のばね特性を有する、すなわち１つのばね定数を有する。
・変形例の第２コイルばね５２のばね定数は、第１ばね部５１Ａの第１ばね定数と等しい。
【００６６】
・変形例の第２コイルばね５２のばね定数は、第１ばね部５１Ａの第１ばね定数よりも大きく、かつ、第２ばね部５１Ｂの第２ばね定数よりも小さい。
・変形例の第２コイルばね５２は、第１コイルばね５１と同様に、第１ばね定数、および、第１ばね定数よりも大きい第２ばね定数を有する非線形のばね特性を有する。
【００６７】
・変形例の第２軸受４２は、玉軸受またはすべり軸受である。
・変形例のステアリング装置１は、ピニオンアシスト型またはラックアシスト型の電動パワーステアリング装置として構成される。
【００６８】
・変形例のステアリング装置１は、電動ポンプを含む電動油圧式のアシスト装置、または、油圧式のアシスト装置を有する。
・変形例のステアリング装置１は、アシスト装置を有していない。
【００６９】
・変形例のステアリング装置１は、ステアリングホイール２と転舵輪とが機械的に連結されていないステアバイワイヤシステムとして構成される。
【符号の説明】
【００７０】
１…ステアリング装置、１４…ピニオンシャフト、１６…ラックシャフト、３０…ハウジング、４２…第２軸受（ラジアル軸受）、５０…ラックシャフト支持機構、５１…第１コイルばね、５１Ａ…第１ばね部、５１Ｂ…第２ばね部、５２…第２コイルばね、５３…低摩擦シート、６０…サポートヨーク、Ｇ…隙間。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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