(57)【要約】      （修正有）【課題】操舵時におけるラックアンドピニオン機構の微振動を抑制することができるステアリング装置を提供する。【解決手段】ステアリング装置は、車両の転舵輪を転舵させるラック軸３と、ラック軸３を収容するラックハウジング３０と、ラックハウジング３０の内部にあってラック軸３を軸方向移動可能に支持するラックブッシュ５と、ラック軸３とは同軸上にあってラック軸３の軸方向移動を制限するラックストッパ６と、ラック軸３の軸方向に圧縮した状態でラックブッシュ５とラックストッパ６との間に介在され、ラックブッシュ５とラック軸３との間の振動を吸収する振動減衰部材７とを備える。【選択図】図４
2015013562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の転舵輪を転舵させるラック軸と、
前記ラック軸を収容するラックハウジングと、
前記ラックハウジングの内部に配置され、前記ラック軸を軸方向に移動可能に支持するラックブッシュと、
前記ラック軸と同軸上で前記ラックハウジングに固定され、前記ラック軸の軸方向移動を制限するラックストッパと、
前記ラック軸の軸方向に圧縮された状態で前記ラックブッシュと前記ラックストッパとの間に介在し、前記ラックブッシュと前記ラック軸との間の振動を吸収する振動減衰部材とを備えた、
ステアリング装置。
【請求項２】
前記振動減衰部材は、環状のゴム材からなる、
請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項３】
前記振動減衰部材は、前記ラックブッシュ又は前記ラックストッパのいずれか一方の対向面に固定された、
請求項１又は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する。
【背景技術】
【０００２】
ラックアンドピニオン機構を備えたステアリング装置は、ラック軸をハウジングの内部に直動自在に支持するラック軸用軸受機構を備え、ラック軸の軸方向移動によって転舵輪（前輪）を転舵させるように構成されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
特許文献１に記載のラック軸用軸受機構は、ハウジングの内周面とラック軸の外周面との間に介在された縮径自在な円筒状の樹脂からなる滑り軸受と、滑り軸受の外周面に設けられた二つの装着溝にそれぞれ嵌装された一対の弾性リングと、滑り軸受の開口端面に設けられた円弧状溝に嵌装された弾性リングとを用いている。滑り軸受は、軸線方向の一方の端面から他方の端面に向かって伸びた一方のスリットと、他方の端面から一方の端面に向かって伸びた他方のスリットとにより縮径自在となっている。
【０００４】
弾性リングの弾性圧縮力により縮径された状態でハウジング内に配置された滑り軸受の内部にラック軸を挿入することで、滑り軸受は弾性リングの弾性圧縮力に抗してスリットにより拡径すると共に、ラック軸が弾性リングの弾性圧縮力をもって締め付けられる。弾性的な締め代をもった弾性リングの圧縮変形により弾性リングの外周面がハウジングの内周面に接触する。一方、滑り軸受の開口端面に嵌装された弾性リングは、ハウジングに対する軸受の軸線方向移動を弾性的に規制する。
【０００５】
そして、特許文献１に記載のラック軸用軸受機構によれば、滑り軸受とラック軸との間のクリアランスがゼロとなり、滑り軸受とラック軸との間の衝突をなくすことが可能になるので、ラック軸の直動開始時と直動中との直動摩擦抵抗の差を小さくできると共に、ラック軸の外径寸法誤差を吸収できて安定した直動摩擦抵抗を得ることができるとされている。
【０００６】
一方、特許文献２に記載のラック軸用軸受機構は、ハウジングの内周面と転舵軸の外周面との間に軸線方向移動可能に介在するブッシュと、ブッシュの外周面に設けられた第１及び第２環状保持溝に嵌入保持された第１及び第２可撓環と、ブッシュの端面に設けられた第３環状保持溝に嵌入保持された第３可撓環と、ハウジング内に第３可撓環に対向して圧入されたブッシュ移動量制限用の制限環とを用いている。
【０００７】
制限環には、第３可撓環を軸線方向に挟圧する環状の凸部が突出されている。舵取操作に応じて転舵軸が車両の左右方向へ移動するとき、転舵軸と一体にブッシュが移動しつつ、第３可撓環が環状保持溝及び制限環の凸部に挟圧されて軸線方向に撓むことから、ブッシュを介して転舵軸に移動抵抗が加わり、転舵軸の移動速度が安定する。
【０００８】
そして、特許文献２に記載のラック軸用軸受機構によれば、ブッシュの端面に設けられた第３可撓環が制限環の凸部が嵌入される環状保持溝に嵌入保持されることから、第３可撓環を脱落させることなくハウジング内に正確に組込むことができると共に、組込作業性が向上できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２３４１５２号公報
【特許文献２】特開２００７−７６５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載のラック軸用軸受機構は、樹脂からなる滑り軸受と鉄等の金属からなるラック軸とが摺動するので、滑り軸受にスティックスリップによる微振動が発生するおそれがある。ここで、スティックスリップとは、摺動する部材同士が断続的に相対移動する現象である。このスティックスリップによる微振動は、特許文献２に記載のラック軸用軸受機構のブッシュにおいても発生するおそれがある。このような微振動が発生すると、車両の運転者等に不快感や不安感を与えることとなり得る。
【００１１】
そこで、本発明は、操舵時におけるラックアンドピニオン機構の微振動を抑制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】
【００１２】
本発明は、上記目的を達成するために、車両の転舵輪を転舵させるラック軸と、前記ラック軸を収容するラックハウジングと、前記ラックハウジングの内部に配置され、前記ラック軸を軸方向に移動可能に支持するラックブッシュと、前記ラック軸と同軸上で前記ラックハウジングに固定され、前記ラック軸の軸方向移動を制限するラックストッパと、前記ラック軸の軸方向に圧縮された状態で前記ラックブッシュと前記ラックストッパとの間に介在し、前記ラックブッシュと前記ラック軸との間の振動を吸収する振動減衰部材とを備えた、ステアリング装置を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、操舵時におけるラックアンドピニオン機構の微振動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る振動減衰部材を備えたステアリング装置を模式的に示す全体構成図である。
【図２】ラックハウジングの一部を破断してその周辺部と共に示す構成図である。
【図３】ラックブッシュ、ラックストッパ、及び振動減衰部材を示す分解斜視図である。
【図４】（ａ）は、ラックブッシュがラックハウジング内に収容された状態を示し、ラック軸の軸方向に対して直交する断面でラックハウジングを切断した断面図、（ｂ）は、ラックブッシュ、ラックストッパ、及び振動減衰部材がラックハウジング内に収容された状態を示し、（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る振動減衰部材の配置位置を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図１〜図５を参照して説明する。
【００１６】
［第１の実施の形態］
（ステアリング装置の全体構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るラック軸用支持部材を備えたステアリング装置１を模式的に示す全体構成図である。
【００１７】
このステアリング装置１は、運転者が回転操作するステアリングホイール１０１が一端に固定されたステアリングシャフト１０２と、ステアリングシャフト１０２に第１の自在継手１１１を介して連結された中間軸１０３と、中間軸１０３に第２の自在継手１１２を介して連結された第１のピニオン軸２と、第１のピニオン軸２に噛み合うラック軸３とを備えている。第１及び第２の自在継手１１１，１１２は、例えばカルダンジョイントからなる。
【００１８】
ステアリング装置１はさらに、ステアリングシャフト１０２における操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ１２１と、操舵トルクセンサ１２１によって検出した操舵トルクに応じてモータ電流を出力する制御装置１２２と、制御装置１２２から出力されるモータ電流によってトルクを発生する電動機１２３と、電動機１２３の回転軸１２３ａの回転を減速する減速機構１３と、減速機構１３の出力トルクを操舵トルクに応じた補助トルクとしてラック軸３に伝達する第２のピニオン軸４とを備えている。
【００１９】
減速機構１３は、電動機１２３の回転軸１２３ａに固定されたウォーム１３１と、ウォーム１３１に噛み合うウォームホイール１３２とからなる。第２のピニオン軸４は、ウォームホイール１３２と一体回転するように固定されている。
【００２０】
ラック軸３の両端部には、ボールジョイント１１３を介して左右のタイロッド１４１が連結されている。左右のタイロッド１４１は、左右の転舵輪１５１に連結されている。ラック軸３が車幅方向に進退移動すると、左右のタイロッド１４１がラック軸３に対して揺動し、左右の転舵輪１５１が転舵される。
【００２１】
第１のピニオン軸２の一端部における外周面には、ピニオン歯２ａが形成されている。ピニオン歯２ａは、ステアリングシャフト１０２に連結されて操舵トルクをラック軸３に伝達する。第２のピニオン軸４の一端部における外周面には、ピニオン歯４ａが形成されている。ピニオン歯４ａは、操舵トルクに応じた補助トルクをラック軸３に伝達する。
【００２２】
第１のピニオン軸２のピニオン歯２ａは、第１噛合部３１でラック軸３のラック歯３ａに噛み合っている。第２のピニオン軸４のピニオン歯４ａは、第２噛合部３２でラック軸３のラック歯３ａに噛み合っている。ラック歯３ａは、歯筋がラック軸３の軸方向及び径方向に対して斜めに傾斜した斜歯（はすば）として形成されている。
【００２３】
図２は、ラック軸３を軸方向移動可能に収容する筒状のラックハウジング３０の一部を破断してその周辺部と共に示す構成図である。
【００２４】
ラックハウジング３０の両端部には、伸縮可能な蛇腹構造を有するベローズ３３が設けられている。このベローズ３３は、ボールジョイント１１３及びタイロッド１４１の一部を収容している。
【００２５】
ラックハウジング３０には、第１のピニオン軸２に沿って外方に延びる第１の筒状突起部３０１が形成されている。筒状突起部３０１の外周には、第１のピニオン軸２の一部を覆うカバー部材３４が装着され、カバー部材３４から露出した第１のピニオン軸２の一端には、第２の自在継手１１２との連結のためのセレーション２ｂが形成されている。ラックハウジング３０にはさらに、減速機構１３を構成するウォーム１３１及びウォームホイール１３２を収容する減速機構収容部３０２が形成されている。
【００２６】
（ラックブッシュの構成）
図３は、ラックブッシュ５、ラックストッパ６、及び振動減衰部材７を示す分解斜視図である。
【００２７】
ラックハウジング３０の内部には、ラック軸３を支持するラックブッシュ５が収容されている。ラックブッシュ５は、例えば樹脂からなり、円筒状に形成されている。ラックブッシュ５は、ラックハウジング３０の内周面とラック軸３の外周面３ｂとの間に介在している。
【００２８】
ラックブッシュ５は、ラックハウジング３０との相対移動が規制され、ラックブッシュ５の内周面がラック軸３と摺動する。ラックブッシュ５は、ラックハウジング３０の内部において軸方向移動及び回転が規制されている。
【００２９】
ラックブッシュ５は、互いに外径が異なる３つの筒部からなり、小径部５１、大径部５２、及び中間部５０を一体に有している。小径部５１の外径は中間部５０の外径よりも小さく、大径部５２の外径は中間部５０の外径よりも大きく形成されている。小径部５１はラックブッシュ５の軸方向の一方の端部に形成されている。大径部５２は、小径部５１との間に中間部５０を挟んで軸方向の他方の端部に形成されている。中間部５０の外周面には、２つのＯリング５００が嵌着されている。
【００３０】
ラックブッシュ５には、大径部５２側の軸方向端面５２ａから軸方向に延びて中間部５０における小径部５１側の端部に至る複数の第１スリット５ａ、及び小径部５１側の軸方向端面５１ａから軸方向に延びて中間部５０における大径部５２側の端部に至る複数の第２スリット５ｂが形成されている。
【００３１】
第１スリット５ａ及び第２スリット５ｂのそれぞれは、６つずつ形成されており、ラックブッシュ５の周方向にわたって交互に等間隔に配列されている。第１スリット５ａ及び第２スリット５ｂが形成されることによって、ラックブッシュ５は径方向に伸縮可能となっている。
【００３２】
ラックブッシュ５の大径部５２は、６つの第１スリット５ａによって第１乃至第６の円弧片５２１〜５２６に分割されている。それぞれの円弧片５２１〜５２６の内周面には、第２スリット５ｂに連続して形成された凹溝５２ｂが形成されている。
【００３３】
第１乃至第６の円弧片５２１〜５２６のうち、ラックブッシュ５の中心軸線を介して向かい合う第１の円弧片５２１及び第４の円弧片５２４の内径は、他の円弧片５２２，５２３，５２５，５２６の内径よりも小さく形成されている。第１の円弧片５２１の外周面には、ラックブッシュ５の径方向外側に突出したボス部５２１ａが設けられている。
【００３４】
図４（ａ）は、ラックブッシュ５がラックハウジング３０内に収容された状態を示し、ラック軸３の軸方向に対して直交する断面でラックハウジング３０を切断した断面図である。図４（ｂ）は、ラックブッシュ５、ラックストッパ６、及び振動減衰部材７がラックハウジング３０内に収容された状態を示し、（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。なお、図４（ａ）及び（ｂ）ではラックハウジング３０の両端部における一対のラックブッシュ５のうち、一方（図２における右側）のラックブッシュ５を示しているが、他方のラックブッシュ５も同様に構成されている。
【００３５】
ラックハウジング３０には、その内周面３０ａから径方向の外側に向かって窪む環状の第１の凹部３０５と、第１の凹部３０５の底面における周方向の１箇所において径方向の外側に向かってさらに窪んだ第２の凹部３０６とが形成されている。また、ラックハウジング３０には、ラック軸３の軸方向に対して直交する端面３０ｂが、第１の凹部３０５の軸方向の一端面として形成されている。
【００３６】
第１の凹部３０５には、ラックブッシュ５の大径部５２が嵌合している。これにより、ラックハウジング３０に対するラックブッシュ５の軸方向移動が規制されている。ラックハウジング３０の端面３０ｂは、ラックブッシュ５の大径部５２における軸方向端面５２ｃ（前述の軸方向端面５２ａとは反対側の端面）に対向する。
【００３７】
また、第２の凹部３０６には、ラックブッシュ５の第１の円弧片５２１におけるボス部５２１ａが嵌合されている。これにより、ボス部５２１ａは、ラックハウジング３０に対するラックブッシュ５の回転を規制している。
【００３８】
ラック軸３の外周面３ｂがラックブッシュ５の第１の円弧片５２１の内周面５２１ｂ及び第４の円弧片５２４の内周面５２４ｂに接触することにより、ラック軸３がラックブッシュ５に支持されている。ラック軸３のラック歯３ａは、第２の円弧片５２２及び第３の円弧片５２３に対向している。第１の円弧片５２１及び第４の円弧片５２４は、ラック軸３の外周面３ｂにおけるラック歯３ａの歯筋方向である図４（ａ）の上下方向の両端部を支持する。
【００３９】
ラックブッシュ５は、中間部５０の周溝５０ａに嵌着された２つのＯリング５００の弾性によって、第１の円弧片５２１の内周面５２１ｂ及び第４の円弧片５２４の内周面５２４ｂがラック軸３の外周面３ｂに弾性的に押し付けられている。これにより、ラックブッシュ５は、ラック軸３を弾性的に支持することで径方向の振動を規制している。
【００４０】
ラックブッシュ５を組み付ける際は、ラックハウジング３０にラック軸３を挿入する前に、第１スリット５ａ及び第２スリット５ｂの幅を狭くしてラックブッシュ５を縮径させた状態でラックハウジング３０の一方の端部からラックハウジング３０内に挿入し、図４（ｂ）に示す所定の位置まで押し込んで移動させる。この位置までラックブッシュ５が移動すると、ラックブッシュ５自体の弾性によってラックブッシュ５が拡径して第１の凹部３０５に大径部５２が嵌合し、第２の凹部３０６にボス部５２１ａが嵌合する。
【００４１】
（ラックストッパの構成）
ラックハウジング３０の内部には、ラック軸３の軸方向移動を制限するラックストッパ６がラック軸３と同軸上に配置されている。ラックストッパ６は、ラックブッシュ５よりも車幅方向外側にあって、ラック軸３の外周面３ｂとラックハウジング３０の内周面３０ａの一部として形成された環状の第１の凹部３０５との間に介在されている。ラックストッパ６は、例えばアルミニウム材の環状板からなる。
【００４２】
ラックストッパ６は、ラックハウジング３０の第１の凹部３０５に圧入して固定されている。これにより、ラックハウジング３０に対するラックストッパ６の軸方向移動が規制されている。ラックストッパ６は、ラック軸３のストロークエンドで、ラック軸３とタイロッド１４１とを連結するボールジョイント１１３に当接することによってラック軸３の軸方向の移動量を規制する。
【００４３】
（振動減衰機構の構成）
ラック軸３とラックブッシュ５とは互いに摺動可能に接触していることから、ラック軸３の往復直線運動において、ラック軸３及びラックブッシュ５間の静的摩擦係数と動的摩擦係数との差が大きいこと等に起因して、スティックスリップによる微振動が発生する場合がある。そこで、本実施の形態では、ラック軸３とラックブッシュ５との間の振動を吸収する振動減衰機構を設けている。
【００４４】
この振動減衰機構は、ラックブッシュ５とラックストッパ６との間に介在して配置された振動減衰部材７を備える。振動減衰部材７の材質としては、例えばゴム材であり、振動吸収性に優れた高減衰ゴムを好適に用いることができる。振動減衰部材７は、ラックストッパ６をラックハウジング３０の第１の凹部３０５に圧入する際にラック軸３の軸方向に圧縮され、この圧縮された状態を維持して固定されている。また、本実施の形態では、振動減衰部材７がラックストッパ６におけるラックブッシュ５との対向面に接着等の固定手段によって予め固定されている。
【００４５】
ラックブッシュ５とラックストッパ６とに挟まれることよって、振動減衰部材７がラック軸３の軸方向に圧縮されて弾性変形し、復元力を発生する状態で挟み込まれている。ラックブッシュ５は、大径部５２の軸方向端面５２ａが振動減衰部材７に接触し、軸方向端面５２ｃがラックハウジング３０の端面３０ｂに接触する。ラックブッシュ５は、軸方向端面５２ａから振動減衰部材７の復元力を受け、軸方向端面５２ｃがラックハウジング３０の端面３０ｂに押し付けられる。これにより、ラック軸３の軸方向移動に伴いラックブッシュ５に発生し得る弾発力が振動減衰部材７によって吸収され、ラックブッシュ５の微振動が抑制される。
【００４６】
（第１の実施の形態の効果）
以上のように説明した第１の実施の形態によれば、上記効果に加えて、次に示す効果が得られる。
【００４７】
（１）振動減衰部材７は、ラックストッパ６のラックブッシュ５に対向する端面に固定されているので、振動減衰部材７及びラックストッパ６を組み付ける際、例えば振動減衰部材７がラックストッパ６とラックハウジング３０との間に噛み込んでしまうことがなく、振動減衰部材７を適切な位置に配置することができる。これにより、安定した振動減衰効果が得られる。なお、振動減衰部材７をラックブッシュ５におけるラックストッパ６との対向面（例えば、軸方向端面５２ａ）に固定してもよい。この場合でも、同様の効果が得られる。
【００４８】
（２）振動減衰部材７は、ゴム材からなるので、ラックストッパ６の圧入によって圧縮された状態で復元力を発揮し、この復元力によってラックブッシュ５を軸方向に押圧する。これにより、ラックブッシュ５の微振動が適切に抑制される。
【００４９】
［第２の実施の形態］
次に、図５を参照しながら、本発明の第２の実施の形態について説明する。図５は、本発明の第２の実施の形態に係る振動減衰部材の配置位置を模式的に示す断面図である。
【００５０】
この第２の実施の形態にあっては、２つの振動減衰部材を備えた点で、上記第１の実施の形態とは異なっている。従って、図５において、図４と同一又は同等の機能をもつ部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５１】
本実施の形態における振動減衰機構は、ラックハウジング３０の端面３０ｂとラックブッシュ５の大径部５２と間に配置された第１の振動減衰部材７Ａと、ラックブッシュ５の大径部５２とラックストッパ６との間に配置された第２の振動減衰部材７Ｂとを有して構成されている。第１の振動減衰部材７Ａ及び第２の振動減衰部材７Ｂは、第１の実施の形態に係る振動減衰部材７と同様に、環状のゴム材からなる。また、本実施の形態では、第１及び第２の振動減衰部材７Ａ，７Ｂがラックブッシュ５の大径部５２における軸方向端面５２ａ，５２ｃに接着等の固定手段によって固定されている。
【００５２】
第１の振動減衰部材７Ａは、ラック軸３の軸方向に圧縮された状態でラックハウジング３０の端面３０ｂとラックブッシュ５の大径部５２における軸方向端面５２ｃとの間に介在して配置されている。第２の振動減衰部材７Ｂは、ラック軸３の軸方向に圧縮された状態でラックブッシュ５の大径部５２における軸方向端面５２ａとラックストッパ６との間に介在して配置されている。第１及び第２の振動減衰部材７Ａ，７Ｂは、第１の実施の形態における振動減衰部材７と同様に、ラックストッパ６の圧入によって圧縮される。このように、本実施の形態では、第１及び第２の振動減衰部材７Ａ，７Ｂが、ラックブッシュ５の大径部５２を軸方向に挟む位置に配置されている。
【００５３】
本実施の形態によっても、ラックブッシュ５が第１及び第２の振動減衰部材７Ａ，７Ｂの復元力を受け、ラック軸３の軸方向移動に伴いラックブッシュ５に伝わる弾発力が振動減衰部材７によって吸収されることにより低減され、ラックブッシュ５の微振動が抑制される。
【００５４】
以上、本発明のステアリング装置を上記の各実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１…ステアリング装置、２…第１のピニオン軸、２ａ，４ａ…ピニオン歯、２ｂ…セレーション、３…ラック軸、３ａ…ラック歯、３ｂ…外周面、４…第２のピニオン軸、５…ラックブッシュ、５ａ…第１スリット、５ｂ…第２スリット、６…ラックストッパ、７…振動減衰部材、７Ａ…第１の振動減衰部材、７Ｂ…第２の振動減衰部材、１３…減速機構、３０…ラックハウジング、３０ａ…内周面、３０ｂ…端面、３１…第１噛合部、３２…第２噛合部、３３…ベローズ、３４…カバー部材、５０…中間部、５０ａ…周溝、５１…小径部、５１ａ…軸方向端面、５２…大径部、５２ａ，５２ｃ…軸方向端面、５２ｂ…凹溝、１０１…ステアリングホイール、１０２…ステアリングシャフト、１０３…中間軸、１１１…第１の自在継手、１１２…第２の自在継手、１１３…ボールジョイント、１２１…操舵トルクセンサ、１２２…制御装置、１２３…電動機、１２３ａ…回転軸、１３１…ウォーム、１３２…ウォームホイール、１４１…タイロッド、１５１…転舵輪、３０１…第１の筒状突起部、３０２…減速機構収容部、３０５…第１の凹部、３０６…第２の凹部、５００…Ｏリング、５２１〜５２６…第１乃至第６の円弧片、５２１ａ…ボス部、５２１ｂ，５２４ｂ…内周面
【図１】
2015013562.tif 000003
【図２】
2015013562.tif 000004
【図３】
2015013562.tif 000005
【図４】
2015013562.tif 000006
【図５】
2015013562.tif 000007