(57)【要約】【課題】ステアリング装置において、ラック軸のストロークの終端位置での騒音を確実に低減する。【解決手段】ラック軸２の円筒部１７にスペーサ３４が装着されている。スペーサ３４は、金属製の第１の環状部材３５と、円筒部１７に嵌合される弾性体製の第２の環状部材３６とを組み合わせてなる。第１の環状部材３５は、第２の環状部材３６よりも径方向Ｒの外方に配置される外周環状部３７を含む。第２の環状部材３６は、外周環状部３７の内周４２に沿って配置され、外周環状部３７の第１の当接部３９からストッパ部材２５側へ突出する第１の突出部４７を含む。ラック軸２がストロークの終端位置Ｐ（図の右側）に移動する際、第１の突出部４７が、第１の当接部３９よりも先にストッパ部材２５に当接して衝撃を緩和するが、このとき、外周環状部３７によって、第１の突出部４７の径方向外方への変形が拘束される。【選択図】            図４
2005047341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングにより軸方向に摺動自在に支持されるラック軸と、
このラック軸の端部とタイロッドの端部とを連結する継手と、
ハウジングに設けられストロークの終端位置にあるラック軸の軸方向移動を規制するストッパ部材と、
ラック軸がストロークの終端位置にあるときにストッパ部材および継手の対向端面間に挟持されるスペーサとを備えるステアリング装置において、
上記スペーサは、金属製の第１の環状部材および弾性体製の第２の環状部材を組み合わせてなり、
第１の環状部材は、第２の環状部材よりも径方向外方に配置される外周環状部を含み、この外周環状部は上記ストッパ部材の対向端面に当接可能な第１の当接部を含み、
上記第２の環状部材は、ラック軸の端部に嵌合される内周環状部と、上記第１の環状部材の外周環状部の内周に沿って配置され、上記第１の当接部よりもストッパ部材側へ突出する第１の突出部とを含むことを特徴とするステアリング装置。
【請求項２】
請求項１において、上記第１の環状部材は、上記外周環状部の継手側端部から径方向内方に延設される環状の受け板を含み、
この受け板は、上記継手の対向端面に当接可能な第２の当接部と、この第２の当接部と反対側に設けられる受け部とを含み、
第２の環状部材は、上記内周環状部から延設され上記受け部によって受けられる環状の主体部を含むことを特徴とするステアリング装置。
【請求項３】
請求項２において、上記第２の環状部材の内周環状部は、上記第１の環状部材の受け板の第２の当接部よりも継手側へ突出する第２の突出部を含むことを特徴とするステアリング装置。
【請求項４】
請求項１，２または３において、上記ラック軸は断面Ｙ字形形状の部分を含み、ラック軸の端部に円筒部が設けられ、この円筒部の外周に上記スペーサの第２の環状部材の内周環状部が嵌合されることを特徴とするステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用のラックアンドピニオン式ステアリング装置は、ピニオンの回転に伴いラック軸（転舵軸）が軸方向に移動することで、転舵輪を操向するようになっている。より具体的には、ハウジングに支持されたラック軸の両端部に、ボールジョイントを介してタイロッドがそれぞれ連結されている。これにより、ラック軸の軸方向の移動に伴い各タイロッドが移動し、各タイロッドに連結されたナックルアームの回動を引き起こす。
【０００３】
通常、ラック軸の両端部分には、スペーサが装着されている。各スペーサは、ラック軸のストロークの終端位置で、ハウジングに固定された金属製のストッパ部材に当接することで、ラック軸の移動を規制するようになっている。このようなスペーサとして、ボールジョイントのハウジングに弾性部を介して支持される金属環を備え、この金属環が金属製のストッパ部材に当接することで、ラック軸の軸方向移動を規制するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、スペーサの金属環がストッパ部材に当接する際、金属同士の打撃音による騒音が発生してしまう。そこで、この打撃音を低減するために、金属環の外周に、この金属環に先んじてストッパ部材に当接するゴム状弾性材製の緩衝部を設けたものや（例えば、特許文献２参照）、金属環の少なくとも一方の側面に、径方向外方に開放する複数の凹陥部を周方向に並べ、この凹陥部に金属環の端面よりも軸方向に突出するゴム様弾性体からなる緩衝部を設けたもの（例えば、特許文献３参照）が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
実開平５−５４１５０号公報。
【特許文献２】
特開平１１−７８９１４号公報。
【特許文献３】
特開平１０−２９７５０４号公報。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献２および３記載の構成において、緩衝部は、ストッパ部材への衝突時に径方向外方へ拡がる傾向にある。しかしながら、緩衝部は径方向外方への変形を拘束されていない。このため、緩衝時に緩衝部の肉が軸方向に十分に圧縮されずに径方向外方に逃げてしまい、騒音を低減するために必要な緩衝効果を確実に発揮できない虞がある。
【０００７】
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、騒音を確実に低減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。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記目的を達成するため、本発明は、ハウジングにより軸方向に摺動自在に支持されるラック軸と、このラック軸の端部とタイロッドの端部とを連結する継手と、ハウジングに設けられストロークの終端位置にあるラック軸の軸方向移動を規制するストッパ部材と、ラック軸がストロークの終端位置にあるときにストッパ部材および継手の対向端面間に挟持されるスペーサとを備えるステアリング装置において、上記スペーサは、金属製の第１の環状部材および弾性体製の第２の環状部材を組み合わせてなり、第１の環状部材は、第２の環状部材よりも径方向外方に配置される外周環状部を含み、この外周環状部は上記ストッパ部材の対向端面に当接可能な第１の当接部を含み、上記第２の環状部材は、ラック軸の端部に嵌合される内周環状部と、上記第１の環状部材の外周環状部の内周に沿って配置され、上記第１の当接部よりもストッパ部材側へ突出する第１の突出部とを含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、ラック軸がストロークの終端位置に移動する際、弾性体製の第２の環状部材の上記突出する第１の突出部が、金属製の第１の環状部材の第１の当接部よりも先にストッパ部材に当接して衝撃を緩和するが、このとき、第１の環状部材の外周環状部によって、上記第１の突出部の径方向外方への変形が拘束されるので、上記第１の突出部を軸方向に十分に圧縮して高い緩衝効果を得ることができる。このように高い緩衝効果を得た後、第１の当接部がストッパ部材に当接するので、金属同士の衝突音の発生を確実に抑制することができる。また、第２の環状部材の硬度を変更するのみで、上記の衝撃の緩和の程度を容易に調節することができる。
【００１０】
さらに、第２の環状部材が弾性変形できるので、スペーサをラック軸に予め精度良く組み付けていなくても、スペーサがストッパ部材に対して傾いて当接（片当たり）することを防止できる。したがって、ラック軸に対するスペーサの組付け精度を高める手間を省くことができ、組立にかかる労力を格段に低減することができる。
好ましくは、本発明は、上記第１の環状部材は、上記外周環状部の継手側端部から径方向内方に延設される環状の受け板を含み、この受け板は、上記継手の対向端面に当接可能な第２の当接部と、この第２の当接部と反対側に設けられる受け部とを含み、第２の環状部材は、上記内周環状部から延設され上記受け部によって受けられる環状の主体部を含む場合がある。この場合、外周環状部の径方向内方に延設された受け板に継手への第２の当接部を設けるので、ストッパ部材への第１の当接部の径サイズの影響を受けずに、継手への第２の当接部の径サイズを設定できる。その結果、継手をコンパクトにすることができる。
【００１１】
好ましくは、本発明は、上記第２の環状部材の内周環状部は、上記第１の環状部材の受け板の第２の当接部よりも継手側へ突出する第２の突出部を含む場合がある。この場合、弾性体製の第２の環状部材が第１の環状部材に先んじてストッパ部材および継手にぴったりと当接するので、第１の環状部材の各当接部が対応する対向端面に対して傾いて当接（片当たり）することを防止できる。したがって、スペーサを、これら対向端面に対して厳密に位置決めしてラック軸に組付ける必要がなく、組立にかかる労力を格段に低減することができる。また、スペーサは、継手に対して弾性体製の部分が金属製の当接部よりも先に当接するので、継手との当接に起因する衝撃をより緩和することができる。
【００１２】
好ましくは、本発明は、上記ラック軸は断面Ｙ字形形状の部分を含み、ラック軸の端部に円筒部が設けられ、この円筒部の外周に上記スペーサの第２の環状部材の内周環状部が嵌合される場合がある。この場合、ラック軸に断面Ｙ字形形状の部分を設けることで、例えば、このラック軸に形成される歯部の歯幅を十分に長くでき、極めて大きな動力を伝達することができる。しかも、円筒部に内周環状部を嵌め込むのみで、スペーサをラック軸に容易に組付けることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施の形態のステアリング装置１の概略構成を示す模式的な一部破断正面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿うラック軸２およびピニオン３の断面図である。図１を参照して、本ステアリング装置１は、ステアリングホイール（図示せず）に同伴回転可能に連結されるピニオン軸４と、ピニオン軸４の先端部のピニオン３に噛み合うラック軸２と、このラック軸２を第１および第２軸方向Ｓ１，Ｓ２（以下では単に「第１軸方向Ｓ１」、「第２軸方向Ｓ２」ともいう）に摺動自在に支持するハウジング１２とを備えている。
【００１４】
ラック軸２の両端部５（図１において、一方の端部５のみを図示）には、各両端部５と対応するタイロッド６の一端部７とを連結する継手としてのボールジョイント８がそれぞれ連結され、各タイロッド６の他端部９には、ナックルアーム１０を介して車輪１１が連結されている。
上記の構成により、ステアリングホイールが操作されてピニオン３が回転されると、ラック軸２が第１および第２軸方向Ｓ１，Ｓ２の何れかに移動されてナックルアーム１０の回動を引き起こし、車輪１１を操向することができる。
【００１５】
図１および図２を参照して、ラック軸２は、ピニオン３の歯部１８に動力伝達可能に噛み合うラック歯部１３を頂面１４に有する、断面Ｙ字形形状の部分としての主体部１５と、ラック軸２の第１軸方向Ｓ１側の端部１６に設けられる円筒部１７とを備えている。
このように、主体部１５の平面状の頂面１４にラック歯部１３を形成することで、従来の断面円形のラック軸にラック歯部を形成する場合に比べて、各ラック歯部１３がピニオン３の歯部１８に噛み合う部分をより多くとることができ、極めて大きなトルクをピニオン３からラック軸２に伝達することができる。再び図１を参照して、円筒部１７は、主体部１５の第１軸方向Ｓ１側の端面１９から第１軸方向Ｓ１に突出し、その直径Ｄ１は、主体部１５の縦幅Ｄ２より小さく（Ｄ１＜Ｄ２）設定されている。
【００１６】
ハウジング１２は、ピニオン軸４の先端部とピニオン３とラック軸２の一部とを収容する収容室２０と、収容室２０の第１軸方向Ｓ１側の端部の内側と外側とを連通しラック軸２が挿通される挿通孔２１とを備えている。
挿通孔２１は、大径部２２と、この大径部２２の第２軸方向Ｓ２側に形成され、大径部２２よりも小径な小径部２３とを含む。大径部２２はテーパ状に形成されており、第１軸方向Ｓ１から第２軸方向Ｓ２側に向けて内径が減少している。
【００１７】
大径部２２と小径部２３とは、環状の段部２４を介して接続され、大径部２２の内周に、ラック軸２が挿通される環状の金属製のストッパ部材２５が例えば圧入により固定されている。このストッパ部材２５は、ラック軸２が円筒部１７の第２軸方向Ｓ２へのストロークの終端位置Ｐに変位した状態で、ラック軸２の第２軸方向Ｓ２への移動を規制するためのものである。ストッパ部材２５は、第２軸方向Ｓ２側の端面が環状の段部２４に当接することで、ハウジング１２の軸方向に位置決めされている。
【００１８】
ボールジョイント８は、ラック軸２の円筒部１７に固定されるハウジング部２６と、ハウジング部２６内に回動自在に収容されると共に、ハウジング部２６の開口部２７を介してタイロッド６の一端部７に連結される球状部２８とを備えている。球状部２８は、ハウジング部２６の球面支持部２６ａによって受けられる。ハウジング部２６は、第２軸方向Ｓ２側の平面状の対向端面２９から突設されたねじ部を、ラック軸２の円筒部１７のねじ孔にねじ込むことにより固定されている。
【００１９】
ハウジング１２の第１軸方向Ｓ１側の端部３０とタイロッド６の軸方向中間部との間には、伸縮自在な蛇腹状のブーツ３１が被せられている。
ラック軸２の円筒部１７の外周３２には、ラック軸２がストロークの終端位置Ｐにあるときに、ストッパ部材２５およびボールジョイント８のハウジング部２６の各対向端面２９，３３間に挟持されるスペーサ３４が装着されている。図３は、スペーサ３４の断面正面図であり、図４は、図１のスペーサ３４付近の拡大図である。
【００２０】
図３および図４を参照して、スペーサ３４は、金属製の第１の環状部材３５および弾性体製の第２の環状部材３６を組み合わせてなる。第１の環状部材３５は、第２の環状部材３６よりも径方向Ｒの外方に配置される外周環状部３７と、外周環状部３７の継手側端部である第１軸方向Ｓ１側端部から径方向Ｒの内方に延設される環状の受け板３８とを含む。
径方向Ｒに関して、外周環状部３７は、ラック軸２の主体部１５の外方に配置されている。この外周環状部３７の第２軸方向Ｓ２側の端面には、第１の当接部３９が形成されている。この第１の当接部３９は、ストッパ部材２５の第１軸方向Ｓ１側の端面に形成される前述の対向端面３３に当接可能となっている。これら第１の当接部３９および対向端面３３は、ラック軸２がストロークの終端位置Ｐにあるときに互いに面接触するようになっている。
【００２１】
径方向Ｒに関して、受け板３８は、ラック軸２の主体部１５の内側に延びている。この受け板３８は、ボールジョイント８のハウジング部２６の対向端面２９に当接可能な第２の当接部４０と、この第２の当接部４０と反対側である第２軸方向Ｓ２側の端部に設けられる受け部４１とを含む。第２の当接部４０は、受け板３８の第１軸方向Ｓ１側の端面に設けられ、ボールジョイント８のハウジング部２６の対向端面２９と面接触するようになっている。これら第２の当接部４０と対向端面２９との当接により、第１の環状部材３５の第１軸方向Ｓ１側への移動が規制される。
【００２２】
受け部４１は、受け板３８の第２軸方向Ｓ２側の端面に設けられ、また、受け板３８の内周面４３のうち、第２軸方向Ｓ２側半部には、径方向Ｒの内方に突出する環状凸部４４が設けられている。
第２の環状部材３６は、例えばポリウレタン等の樹脂材料により形成されており、その硬度は、例えばＤ硬度で約５０〜６０（本実施の形態では、Ｄ硬度５５）に設定されている。この第２の環状部材３６は、ラック軸２の円筒部１７の外周３２に嵌合される内周環状部４５と、内周環状部４５から延設され第１の環状部材３５の受け板３８の受け部４１によって受けられる環状の主体部４６と、第１の環状部材３５の外周環状部３７の内周４２に沿って配置され、この第１の環状部材３５の外周環状部３７の第１の当接部３９よりもストッパ部材側、すなわち第２軸方向Ｓ２側へ突出する部分としての第１の突出部４７とを含む。
【００２３】
図３のスペーサ３４を第２軸方向Ｓ２に沿って見た側面図である図５を参照して、内周環状部４５の内周４８には、ラック軸２の円筒部１７の外周３２に接触する凸部４９が、周方向等配に例えば４箇所設けられている。これにより、内周環状部４５の内周４８が、上記円筒部１７の外周３２の全周にベタ当たりすることを防止している。したがって、内周環状部４５をラック軸２の円筒部１７に嵌め込む際に生じる摩擦抵抗を極めて少なくでき、スペーサ３４をラック軸２に極めて容易に装着することができる。
【００２４】
再び図４を参照して、第１および第２軸方向Ｓ１，Ｓ２に関し、ラック軸２の円筒部１７の長さＬ１は、スペーサ３４の長さ、すなわち、第２の環状部材３６の長さＬ２よりも長く（Ｌ１＞Ｌ２）設定されており、スペーサ３４は、この円筒部１７上を第１および第２軸方向Ｓ１，Ｓ２に摺動可能となっている。
内周環状部４５の外周に形成された環状溝部５０には、第１の環状部材３５の受け板３８の環状凸部４４が嵌め込まれている。内周環状部４５の第１軸方向Ｓ１側の端部には、第１の環状部材３５の受け板３８の第２の当接部４０よりもボールジョイント８のハウジング部２６側、すなわち第１軸方向Ｓ１側へ突出する部分としての第２の突出部５１が設けられている。この第２の突出部５１の第１軸方向Ｓ１側の端面５４が、ボールジョイント８のハウジング部２６の対向端面２９に押圧されて、第２の環状部材３６が圧縮されることで、受け板３８の第２の当接部４０が対向端面２９に当接する。
【００２５】
内周環状部４５の第１軸方向Ｓ１側の端部の外周はテーパ状に形成されて径方向内方に逃げている。これにより、内周環状部４５がボールジョイント８のハウジング部２６と受け板３８との間に噛み込まれて損傷することを防止している。環状の主体部４６は、内周環状部４５のストッパ部材２５側の端部、すなわち第２軸方向Ｓ２側の端部に設けられ、ラック軸２の主体部１５の縦幅Ｄ２よりも大径となるように、径方向Ｒの外方に延びている。環状の主体部４６の第１軸方向Ｓ１側の端面５２は、受け板３８の受け部４１に密接し、また、第２軸方向Ｓ２側の端面５３は、ラック軸２の主体部１５の第１軸方向Ｓ１側の端面１９と相対向してこの端面１９と当接可能となっている。
【００２６】
第１の突出部４７は、環状の主体部４６の外周縁部から第２軸方向Ｓ２に延び、その内径Ｄ３は、ラック軸２の主体部１５の縦幅Ｄ２よりも大きく（Ｄ２＜Ｄ３）設定されている。この第１の突出部４７は、その一部が、内周環状部３７の第１の当接部３９よりも第２軸方向Ｓ２側に突出している。第１の突出部４７の第２軸方向Ｓ２側の端面５５は、ストッパ部材２５の対向端面３３と相対向しており、これら端面５５および対向端面３３が互いに当接可能となっている。
【００２７】
第１の突出部４７の外周はテーパ状に形成されており、第１軸方向Ｓ１側から第２軸方向Ｓ２側へ向かうに伴い径方向内方に逃げている。これにより、第１の突出部４７が、ストッパ部材２５と外周環状部３７との間に噛み込まれて損傷することを防止している。
図６を参照して、ピニオン３の回転に伴いラック軸２が第２軸方向Ｓ２のストロークの終端位置Ｐに移動すると、スペーサ３４のうち、第２の環状部材３６の第１および第２の突出部４７，５１の端面５４，５５がそれぞれ、ボールハジョイント８のハウジング部２６およびストッパ部材２５の対応する対向端面２９，３３に当接する。
【００２８】
図７を参照して、さらに、ラック軸２が第２軸方向Ｓ２へ移動されると、第２の環状部材３６が軸方向に圧縮され、第１の環状部材３５の第１および第２の当接部３９，４０が、ボールジョイント８のハウジング部２６およびストッパ部材２５の対応する対向端面２９，３３に当接して、ラック軸２の第２軸方向Ｓ２への移動が規制される。
このように、本実施の形態によれば、ラック軸２がストロークの終端位置Ｐに移動する際、弾性体製の第２の環状部材３６の第１の突出部４７が、第１の環状部材３５の第１の当接部３９よりも先にストッパ部材２５の対向端面３３に当接して衝撃を緩和するが、このとき、第１の環状部材３５の外周環状部３７によって、上記第１の突出部４７の径方向外方への変形が拘束されるので、この第１の突出部４７を第１軸方向Ｓ１に十分に圧縮して高い緩衝効果を得ることができる。このように高い緩衝効果を得た後、第１の当接部３９がストッパ部材２５の対向端面３３に当接するので、金属同士の衝突音の発生を確実に抑制することができる。また、第２の環状部材３６の材質を変更する等してその硬度を変更するのみで、上記の衝撃の緩和の程度を容易に調節することができる。
【００２９】
さらに、第２の環状部材３６が弾性変形できるので、スペーサ３４をラック軸２の円筒部１７に予め精度良く組み付けていなくても、スペーサ３４がストッパ部材２５に対して傾いて当接（片当たり）することを防止できる。したがって、ラック軸２に対するスペーサ３４の組付け精度を高める手間を省くことができ、組立にかかる労力を格段に低減することができる。
また、第１の環状部材３５の外周環状部３７の径方向内方に延設された受け板３８に、ボールジョイント８のハウジング部２６への第２の当接部４０を設けるので、ストッパ部材２５への第１の当接部３９の径サイズの影響を受けずに、ボールジョイント８への第２の当接部４０の径サイズを設定できる。その結果、ボールジョイント８のハウジング部２６をコンパクトにすることができる。
【００３０】
さらに、第２の環状部材３６の内周環状部４５に第２の突出部５１を設けることで、第２の環状部材３６が第１の環状部材３５に先んじて、ストッパ部材２５およびボールジョイント８のハウジング部２６にぴったりと当接するので、第１の環状部材３５の各当接部３９，４０が対応する対向端面２９，３３に片当たりすることを防止できる。したがって、スペーサ３４を、これら対向端面２９，３３に対して厳密に位置決めしてラック軸２に組付ける必要がなく、組立にかかる労力を格段に低減することができる。
【００３１】
また、スペーサ３４は、ボールジョイント８のハウジング部２６の対向端面２９に対して第２の突出部５１の端面５４が第２の当接部４０よりも先に当接するので、スペーサ３４とボールジョイント８のハウジング部２６との当接に起因する衝撃をより緩和することができる。
さらに、ラック軸２に断面Ｙ字形形状の主体部１５を設けることで、ラック軸２のラック歯部１３の歯幅を十分に長くでき、ピニオン３の歯部１８との噛合い部分を十分に大きくして極めて大きな動力を伝達することができる。しかも、ラック軸２の円筒部１７に第２の環状部材３６の内周環状部４５を嵌め込むのみで、スペーサ３４をラック軸２に容易に組付けることができる。
【００３２】
本発明は、以上の実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のステアリング装置の概略構成を示す模式的な一部破断正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿うラック軸およびピニオンの断面図である。
【図３】スペーサの断面正面図である。
【図４】図１のスペーサ付近の拡大図である。
【図５】図３のスペーサを第２軸方向に沿って見た側面図である。
【図６】スペーサの第２の環状部材がボールジョイントのハウジング部およびストッパ部材に当接した状態を示す図である。
【図７】スペーサの第１の環状部材がボールジョイントのハウジング部およびストッパ部材に当接した状態を示す図である。
【符号の説明】
１    ステアリング装置
２    ラック軸
５    ラック軸の端部
６    タイロッド
７    一端部（端部）
８    ボールジョイント（継手）
１２  ハウジング
１５  主体部（断面Ｙ字形形状の部分）
１６  端部
１７  円筒部
２５  ストッパ部材
２９  対向端面
３２  外周
３３  対向端面
３４  スペーサ
３５  第１の環状部材
３６  第２の環状部材
３７  外周環状部
３８  受け板
３９  第１の当接部
４０  第２の当接部
４１  受け部
４２  内周
４５  内周環状部
４６  環状の主体部
４７  第１の突出部
５１  第２の突出部
Ｐ    終端位置
Ｒ    径方向
Ｓ１  第１軸方向（軸方向）
Ｓ２  第２軸方向（軸方向）
【図１】
2005047341.tif 000003
【図２】
2005047341.tif 000004
【図３】
2005047341.tif 000005
【図４】
2005047341.tif 000006
【図５】
2005047341.tif 000007
【図６】
2005047341.tif 000008
【図７】
2005047341.tif 000009