(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールの操作で回転するピニオンに噛み合って往復移動し、ステアリングギヤに操舵力を付与するラックを有するステアリング装置において、
上記ラックは、そのストローク端で、ハウジングに固定されたストッパに当接して、ラック歯が上記ピニオンから外れないように規制するためのラックエンドを備えており、
上記ラックのストローク端で上記ピニオンに噛み合うラック歯の歯底を、ストローク中央側のラック歯の歯底よりも低くして、ラック歯の歯元の歯厚を、ストローク中央側のラック歯の歯元の歯厚よりも大きくすることにより、ストローク端において上記ラックエンドが上記ストッパに当接して、上記ラックが停止させられたとき、ラック歯の歯元に作用する応力の集中を緩和するようにしたこと
を特徴とするステアリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたステアリング装置において、
上記ラックのストローク端で上記ピニオンに噛み合う複数のラック歯は、ストローク端に向かって歯底が順次低くなるように形成されていること
を特徴とするステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はステアリング装置に係わり、特に、ラックのストローク端でのラック歯の強度を向上させたステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ステアリングホイールを操作してピニオンを回転し、ピニオンに噛み合うラックを往復直線移動させて、タイロッドを介して舵輪を操舵するステアリング装置がある。このようなラックピニオン式のステアリング装置では、ラックがストローク端に達すると、ラック端部に固定されたラックエンドが、ラックハウジングの端部に固定されたストッパに当接して、ラックが停止する。
【０００３】
従って、ラックがストローク端で停止した時に、ピニオンと噛み合っているストローク端のラック歯に、大きな推力が作用し、ラック歯の歯元に応力が集中し、ストローク端のラック歯の強度が不足することがあった。
【０００４】
特許文献１及び特許文献２は、ラック歯の強度を向上させるようにしたものであるが、ラックのラック歯全ての強度を均等に向上させるものであって、大きな推力が作用するストローク端のラック歯の強度を特に向上させるようにしたものではない。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２７７２０７号公報
【特許文献２】特開平１１−２７０６５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ラックのストローク端でピニオンと噛み合うラック歯の歯元に作用する応力集中が緩和され、部品点数の増加や製造コストの上昇が小さいステアリング装置用ラック及びステアリング装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１番目の発明は、ステアリングホイールの操作で回転するピニオンに噛み合って往復移動し、ステアリングギヤに操舵力を付与するラックを有するステアリング装置において、上記ラックは、そのストローク端で、ハウジングに固定されたストッパに当接して、ラック歯が上記ピニオンから外れないように規制するためのラックエンドを備えており、上記ラックのストローク端で上記ピニオンに噛み合うラック歯の歯底を、ストローク中央側のラック歯の歯底よりも低くして、ラック歯の歯元の歯厚を、ストローク中央側のラック歯の歯元の歯厚よりも大きくすることにより、ストローク端において上記ラックエンドが上記ストッパに当接して、上記ラックが停止させられたとき、ラック歯の歯元に作用する応力の集中を緩和するようにしたことを特徴とするステアリング装置である。
【００１０】
第２番目の発明は、第１番目の発明のステアリング装置において、上記ラックのストローク端で上記ピニオンに噛み合う複数のラック歯は、ストローク端に向かって歯底が順次低くなるように形成されていることを特徴とするステアリング装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のステアリング装置用ラック及びステアリング装置では、ラックのストローク端でピニオンに噛み合うラック歯の歯底を、ストローク中央側のラック歯の歯底よりも低くしている。従って、ストローク端側のラック歯の歯元の歯厚がストローク中央側のラック歯の歯元の歯厚よりも大きい。そのため、ラックのストローク端でピニオンと噛み合うラック歯の歯元に作用する応力集中が緩和されるため、ラックの耐久性が向上し、部品点数が増加せず、製造コストの上昇も小さい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明の実施例のステアリング装置を示し、（１）はコラムアシスト型ラックピニオン式ステアリング装置の全体斜視図、（２）はピニオンアシスト型ラックピニオン式ステアリング装置の全体斜視図である。
【００１３】
図１（１）に示すコラムアシスト型ラックピニオン式パワーステアリング装置は、ステアリングホイール１０１の操作力を軽減するために、コラム１０５の中間部に取付けたモータ１０２の操舵補助力をステアリングシャフトに付与している。そして、ステアリングシャフトの回転を中間シャフト１０６に伝達し、ラックピニオン式のステアリングギヤ１０３のラックを往復移動させ、タイロッド１０４を介して舵輪を操舵している。
【００１４】
図１（２）に示すピニオンアシスト型ラックピニオン式パワーステアリング装置は、ステアリングホイール１０１の操作力を軽減するために、モータ１０７の操舵補助力をステアリングギヤ１０３のラックに噛合うピニオン軸に付与している。そして、ピニオン軸のピニオンに噛み合うステアリングギヤ１０３のラックを往復移動させ、タイロッド１０４を介して舵輪を操舵している。
【００１５】
このような、コラムアシスト型やピニオンアシスト型のラックピニオン式パワーステアリング装置は、操舵補助力がラックとピニオンとの噛み合い面に作用する。従って、ラックのストローク端でラックエンドがラックハウジングの端面に当接すると、ラックに大きな推力が作用し、ラックのストローク端でピニオンに噛み合うストローク端のラック歯の歯面の歯元に大きな応力が作用する。
【００１６】
図２は、図１（１）のコラムアシスト型ラックピニオン式ステアリング装置のラックとピニオンとの噛み合い部を示す縦断面図である。図３はラックがラックストロークの中央位置にある状態を示す図２のＡ−Ａ断面図である。図４はラックがラックストロークの端部にある状態を示す図２のＡ−Ａ断面図である。
【００１７】
図２に示すように、ステアリングギヤ１０３のハウジング２１に、ピニオン軸２２の下端部が、ボール軸受２３とニードル軸受２４により軸支されている。ピニオン軸２２の上端は、図示しないカルダン継手を介して図１（１）の中間シャフト１０６に連結されている。
【００１８】
ピニオン軸２２の回転は、ピニオン２２１を介してラック３１に伝達され、ラック３１に連結された図１（１）及び、図３、図４のタイロッド（転舵装置）１０４、１０４を介して、舵輪の向きを変更する。
【００１９】
転がり式ラックガイドは、ラック３１のラック歯３２の背面側の外周３３に、ローラ４１をアジャストカバー４２によって押し付けている。ローラ４１は、円柱状の軸体４３に、複数のニードルころ４４によって回転可能に軸支されている。軸体４３は円筒状のホルダ４５の溝４５１内に収容されている。ラックガイドは、本発明の実施例の転がり式ラックガイドに限定されるものではなく、滑り式ラックガイドでもよい。
【００２０】
ハウジング２１には、断面円形のガイド孔２５が形成され、このガイド孔２５にホルダ４５が図２の左右方向に摺動可能に内嵌している。アジャストカバー４２を回転して螺合距離を適度に調整し、ロックナット４６でアジャストカバー４２を緩み止めすることにより、皿バネ４７を介してホルダ４５をラック３１側に押しつけ、ラック３１の外周３３にローラ４１を押し付けている。これにより、ピニオン２２１とラック３１との噛み合い部のバックラッシュを無くし、ラック３１が円滑に移動するようにしている。
【００２１】
図３、図４に示すように、ラック３１の左端にはラックエンド３４が固定され、このラックエンド３４は、図示しないボールジョイントを介してタイロッド１０４に結合され、ステアリングホイール１０１の操舵力を車輪に伝達している。図示しないが、ラック３１の右端にも、図３、図４に示すラックエンド３４が固定され、ボールジョイントを介して右側のタイロッド１０４に結合されている。
【００２２】
図４に示すように、ラック３１が右側に移動し、ラック３１の右側のストローク端で、ラックエンド３４が、ハウジング２１の左端に固定されたストッパ２６に当接して、ラック３１のラック歯３２がピニオン２２１から外れないように規制している。
【００２３】
図５は本発明の実施例のラック３１単体を示し、（１）はラック３１単体の平面図、（２）は（１）の正面図、図６は図５（２）のＰ部拡大断面図である。
【００２４】
図５、図６に示すように、ラック３１の右端側（ストローク端側）の隣接する二個のラック歯（歯）３２１、３２２は、その右歯面３５１、３５２側の歯底３６１、３６２が、ストローク中央側のラック歯（歯）３２３、３２４の右歯面３５３、３５４側の歯底３６３、３６４よりも低く形成されている。
【００２５】
すなわち、ストローク中央側のラック歯３２３、３２４の右歯面３５３、３５４側の歯底３６３、３６４は同一の歯底位置に形成されている。ラック歯３２３よりもストローク端側のラック歯３２２の右歯面３５２側の歯底３６２は、ストローク中央側のラック歯３２３の右歯面３５３側の歯底３６３よりも低く形成されている。また、ラック歯３２２よりもストローク端側のラック歯３２１の右歯面３５１側の歯底３６１は、左隣のラック歯３２２の右歯面３５２側の歯底３６２よりも低く形成されている。
【００２６】
従って、ストローク端側（右端側）の二個のラック歯３２１、３２２の歯元の歯厚Ｓ１、Ｓ２は、ストローク中央側のラック歯３２３、３２４の歯元の歯厚Ｓ３、Ｓ４よりも大きく形成され、ストローク端で歯元に作用する歯元応力を緩和することが可能となる。
【００２７】
また、ラック３１の左端側（ストローク端側）の隣接する二個のラック歯３２６、３２７は、上記右端側のラック歯３２１、３２２とは逆に、その左歯面側の歯底が、ストローク中央側のラック歯３２５の左歯面側の歯底よりも低く形成されている。また、ラック歯３２６の左歯面側の歯底よりも、ストローク端側のラック歯３２７の左歯面側の歯底が低く形成されている。
【００２８】
従って、ストローク端側（左端側）の二個のラック歯３２６、３２７の歯元の歯厚は、
ストローク中央側のラック歯３２５の歯元の歯厚よりも大きく形成され、ストローク端で歯元に作用する歯元応力を緩和することが可能となる。
【００２９】
上記したストローク端側のラック歯３２１、３２２、３２６、３２７を除いたラック歯の歯底は、ストローク中央側のラック歯３２３、３２４の右歯面３５３、３５４側の歯底３６３、３６４と同一の歯底位置に形成されている。
【００３０】
従って、ステアリングホイール１０１を操作して、図２のピニオン２２１を回転すると、ラック３１が、図５（１）（２）で左側に移動する。ラック３１が左側のストローク端に達すると、ラック３１の右側のラックエンド３４が、ハウジング２１の右端に固定されたストッパ２６に当接して、ラック３１が停止する。
【００３１】
ラック３１の左側のストローク端で、ピニオン２２１と噛み合っているラック歯３２１、３２２の右歯面３５１、３５２の歯元には、図５（２）、図６の矢印Ｆ１方向の大きな推力が作用する。しかし、ラック歯３２１、３２２は、その歯元の歯厚Ｓ１、Ｓ２が、ストローク中央側のラック歯３２３、３２４の歯元の歯厚Ｓ３、Ｓ４よりも大きく形成されている。
【００３２】
従って、ラック歯３２１、３２２の歯元に作用する応力集中が緩和され、ラック歯３２１、３２２の耐久性が向上する。また、部品点数が増加しないため組立工数が削減され、製造コストの上昇も小さい。
【００３３】
また、ステアリングホイール１０１を逆方向に操作して、ラック３１が、図５（１）、（２）で右側に移動し、ラック３１が右側のストローク端に達すると、ラック３１の左側のラックエンド３４が、ハウジング２１の左端に固定されたストッパ２６に当接して、ラック３１が停止する。
【００３４】
従って、ラック３１の右側のストローク端で、ピニオン２２１と噛み合っているラック歯３２６、３２７の左歯面の歯元には、図５（２）の矢印Ｆ２方向の大きな推力が作用する。しかし、ラック歯３２６、３２７は、歯元の歯厚が、ストローク中央側のラック歯３２５の歯元の歯厚よりも大きく形成されているため、ラック歯３２６、３２７の歯元に作用する応力集中が緩和され、ラック歯３２６、３２７の耐久性が向上する。
【００３５】
本発明の実施例のラック３１は、形状が単純なため、冷間鍛造等の非切削加工による製造だけではなく、ホブ加工やスロッター加工等の切削加工による製造も容易であり、ラック歯面の研削加工や研磨加工も容易である。
【００３６】
上記実施例においては、電動パワーステアリング装置を有するステアリング装置に適用した例を示したが、電動パワーステアリング装置の無いステアリング装置に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施例のステアリング装置を示し、（１）はコラムアシスト型ラックピニオン式ステアリング装置の全体斜視図、（２）はピニオンアシスト型ラックピニオン式ステアリング装置の全体斜視図である。
【図２】図１（１）のコラムアシスト型ラックピニオン式ステアリング装置のラックとピニオンとの噛み合い部を示す縦断面図である。
【図３】ラックがストロークの中央位置にある状態を示す図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】ラックがラックストロークの端部にある状態を示す図２のＡ−Ａ断面図である。
【図５】本発明の実施例のラック単体を示し、（１）はラック単体の平面図、（２）は（１）の正面図である。
【図６】図５（２）のＰ部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０１  ステアリングホイール
１０２  モータ
１０３  ステアリングギヤ
１０４  タイロッド
１０５  コラム
１０６  中間シャフト
１０７  モータ
２１  ハウジング
２２  ピニオン軸
２２１  ピニオン
２３  ボール軸受
２４  ニードル軸受
２５  ガイド孔
２６  ストッパ
３１  ラック
３２  ラック歯
３２１、３２２、３２３、３２４  ラック歯
３２５、３２６、３２７  ラック歯
３３  外周
３４  ラックエンド
３５１、３５２、３５３、３５４  右歯面
３６１、３６２、３６３、３６４  歯底
４１  ローラ
４２  アジャストカバー
４３  軸体
４４  ニードルころ
４５  ホルダ
４５１  溝
４６  ロックナット
４７  皿バネ
【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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