(57)【要約】【課題】ピニオン軸の軸方向変位に伴う異音の発生を十分に抑制することのできるステアリング装置を提供する。【解決手段】マウントブッシュ５３は、締結ボルト５４の軸部５７が挿通される円筒状の内筒体５８と、内筒体５８の外周に固定される円筒状の弾性筒体５９とを備えた。そして、弾性筒体５９における、内筒体５８に対するピニオン軸の軸方向両側に、剛性材料からなる芯部材７１をそれぞれ設けた。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング操作により回転するピニオン軸と、前記ピニオン軸に形成されたピニオン歯に噛合するラック歯が形成されたラック軸と、前記ピニオン軸を収容するハウジングとを備え、前記ハウジングには、前記ピニオン軸の軸方向と交差する方向に開口したボルト孔を有する固定部が形成され、前記ボルト孔にマウントブッシュを介して挿通される締結ボルトにより、車両メンバに対して弾性支持されるステアリング装置において、
前記ピニオン歯及び前記ラック歯は、それぞれ斜歯に形成されたものであって、
前記マウントブッシュは、前記締結ボルトが挿通される筒状の内筒体、及び前記内筒体の外周に固定される筒状の弾性筒体を有し、
前記弾性筒体には、前記ピニオン軸の軸方向における剛性を高くする補強手段が設けられ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に記載のステアリング装置において、
前記補強手段は、前記弾性筒体よりも弾性係数の高い芯部材であり、
前記芯部材は、前記内筒体に対する前記ピニオン軸の軸方向両側に配置された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、ラックアンドピニオン式のステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用のステアリング装置には、ピニオン軸とラック軸とを噛合させることにより、そのステアリング操作に伴うピニオン軸の回転をラック軸の往復動に変換するラックアンドピニオン式のものがある。こうしたステアリング装置として、ゴム等からなる弾性筒体を有するマウントブッシュを用いることにより、ピニオン軸及びラック軸を収容するハウジングを車両メンバ（車両本体）に弾性的に支持するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。そして、特許文献１のステアリング装置では、マウントブッシュの剛性を方向によって異ならせることで、車両の操縦安定性を向上させたり、異音が車両メンバに伝達されることを抑制したりしている。
【０００３】
また、こうしたマウントブッシュとして、筒状の内筒体及び外筒体と、これら各筒体の間に介在される筒状のゴム体とを備え、外筒体に径方向内側に突出する凹陥部を形成し、ゴム体の肉厚（ボリューム）を方向によって変化させることで、マウントブッシュの剛性に異方性を持たせたものが知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−６４５７７号公報
【特許文献２】特開平６−２８０９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ピニオン軸に形成されたピニオン歯及びラック軸に形成されたラック歯は、それらの滑らかな噛み合いを確保すべく、一般に斜歯（ヘリカルギア）とされている。そのため、ピニオン軸には、ラック軸の往復動に伴って同ピニオン軸の軸方向に沿った噛み合い反力がラック軸から作用する。そして、その噛み合い反力は、ピニオン軸から軸受を介してハウジングに伝達される。その結果、ハウジングがマウントブッシュを変形させてピニオン軸と一体でその軸方向に変位することで、例えばピニオン軸と中間軸とを連結する自在継手近傍において異音が発生する虞がある。
【０００６】
しかし、上記特許文献１の構成では、ハウジングにピニオン軸の軸方向に沿った噛み合い反力が作用することについては何ら考慮されていないため、同反力を受けてピニオン軸とハウジングとが一体でその軸方向に変位することにより発生する異音を十分に抑制できるとは言い難く、この点においてなお改善の余地があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ピニオン軸の軸方向変位に伴う異音の発生を十分に抑制することのできるステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、ステアリング操作により回転するピニオン軸と、前記ピニオン軸に形成されたピニオン歯に噛合するラック歯が形成されたラック軸と、前記ピニオン軸を収容するハウジングとを備え、前記ハウジングには、前記ピニオン軸の軸方向と交差する方向に開口したボルト孔を有する固定部が形成され、前記ボルト孔にマウントブッシュを介して挿通される締結ボルトにより、車両メンバに対して弾性支持されるステアリング装置において、前記ピニオン歯及び前記ラック歯は、それぞれ斜歯に形成されたものであって、前記マウントブッシュは、前記締結ボルトが挿通される筒状の内筒体、及び前記内筒体の外周に固定される筒状の弾性筒体を有し、前記弾性筒体には、前記ピニオン軸の軸方向における剛性を高くする補強手段が設けられたことを要旨とする。
【０００９】
上記構成によれば、弾性筒体に補強手段が設けられることにより、マウントブッシュのピニオン軸の軸方向における剛性が高くなるため、ラック軸の往復動に伴いピニオン軸からハウジングに同ピニオン軸の軸方向の噛み合い反力が作用しても、ハウジングがピニオン軸と一体で同ピニオン軸の軸方向に変位し難くなる。これにより、ピニオン軸の軸方向変位に伴って、例えばピニオン軸と中間軸とを連結する自在継手近傍において異音が発生することを十分に抑制できる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のステアリング装置において、前記補強手段は、前記弾性筒体よりも弾性係数の高い芯部材であり、前記芯部材は、前記内筒体に対する前記ピニオン軸の軸方向両側に配置されたことを要旨とする。
【００１１】
上記構成によれば、弾性筒体には、内筒体から見てピニオン軸の軸方向両側に弾性係数の高い芯部材がそれぞれ設けられるため、内筒体と固定部との間で弾性筒体がピニオン軸の軸方向に変形し難くなる。すなわち、マウントブッシュのピニオン軸の軸方向における剛性が高くなる。これにより、簡易な構成で異音が発生することを十分に抑制できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ピニオン軸の軸方向変位に伴う異音の発生を十分に抑制することのできる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】
【００１３】
【図１】（ａ）ステアリング装置の概略構成図、（ｂ）自在継手近傍の概略構成図。
【図２】ラックアンドピニオン機構及び周辺構成を示す断面図。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１（ａ）に示すように、ステアリング装置１において、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５と連結されている。これにより、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック軸５の往復直線運動に変換される。なお、ステアリングシャフト３は、自在継手７を介してコラム軸８、中間軸９、及びピニオン軸１０を連結することにより構成されている。そして、このステアリングシャフト３の回転に伴うラック軸５の往復直線運動が、同ラック軸５の両端に連結されたタイロッド１１を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪（図示略）の舵角、すなわち車両の進行方向が変更される。
【００１５】
また、ステアリング装置１は、モータ１４を駆動源として操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与するＥＰＳアクチュエータ１５を備えている。本実施形態のＥＰＳアクチュエータ１５は、所謂コラムアシスト型のＥＰＳアクチュエータとして構成されており、モータ１４は、減速機構１６を介してコラム軸８と駆動連結されている。そして、モータ１４の回転を減速機構１６により減速してコラム軸８に伝達することによって、そのモータトルクをアシスト力として操舵系に付与する構成になっている。
【００１６】
次に、自在継手の構成について説明する。なお、自在継手７と上記各軸８〜１０とは同様に連結されているため、説明の便宜上、自在継手７とピニオン軸１０との連結部分について説明し、コラム軸８及び中間軸９との連結部分の説明を省略する。
【００１７】
図１（ｂ）に示すように、自在継手７は、十字軸２１を介して回転可能に連結される一対のジョイントヨーク２２を備えている。ジョイントヨーク２２には、その内周面にセレーション２３を有する筒状部２４が形成されるとともに、筒状部２４には、その軸方向と直交する方向に延びる挿通孔２５が軸心からずれた位置に形成されている。一方、ピニオン軸１０の上端２６にはセレーション２７が形成されるとともに、同セレーション２７が形成された部位における軸方向中央付近には、環状の係合溝２８が形成されている。そして、ピニオン軸１０は、ジョイントヨーク２２の筒状部２４にセレーション嵌合することにより、同ジョイントヨーク２２と一体回転可能に連結されている。また、ピニオン軸１０は、挿通孔２５に挿通された抜け止めボルト２９が係合溝２８と係合することにより、ジョイントヨーク２２から抜け落ちることが防止されている。
【００１８】
次に、ラックアンドピニオン機構及びその周辺構成について説明する。
図２に示すように、ラックアンドピニオン機構４は、ラック軸５に形成されたラック歯３１とピニオン軸１０に形成されたピニオン歯３２とを噛合させることにより構成されている。本実施形態のラック歯３１は、その歯すじがラック軸５の軸線に対して傾斜した斜歯（ヘリカルギア）に形成されるとともに、ピニオン歯３２は、その歯すじがピニオン軸１０の軸線に対して傾斜した斜歯に形成されている。そして、ラック軸５は、略円筒状のラックハウジング３３内においてピニオン軸１０と所定の交叉角をもって配置されている。また、ステアリング装置１には、ラック軸５をピニオン軸１０に押し付けつつ、同ラック軸５の軸方向に往復動可能に支持するラックガイド機構３４が設けられている。
【００１９】
詳述すると、ハウジングとしてのラックハウジング３３には、ピニオン軸１０が収容されるピニオン収容部３５と、ピニオン収容部３５との間にラック軸５を挟んでラックガイド機構３４が収容されるラックガイド収容部３６とが形成されている。ピニオン収容部３５は、ピニオン軸１０の軸方向に延び、一端側（図２における上側）が開口した円筒状に形成されている。一方、ラックガイド収容部３６は、ラック軸５及びピニオン軸１０と略直交する方向に延び、一端側（図２における右側）がラックハウジング３３の内部に開口するとともに他端側（図２における左側）がラックハウジング３３の外部に開口した略円筒形状に形成されている。そして、ラックガイド収容部３６の他端側の開口端は、略円板状のキャップ３７が螺着されることにより閉塞されている。
【００２０】
ピニオン軸１０は、上記ジョイントヨーク２２（図１（ｂ）参照）に連結される上端２６がピニオン収容部３５から突出する態様で同ピニオン収容部３５内に収容されている。そして、ピニオン軸１０は、ピニオン収容部３５内に設けられた軸受３８，３９により回転可能に支持されている。なお、ピニオン歯３２は、ピニオン軸１０における上記軸受３８により支持された部分と軸受３９により支持された部分との間に形成されている。
【００２１】
ラックガイド機構３４は、ラックガイド収容部３６内においてラック軸５に対して接離する方向に移動可能に収容されるとともに同ラック軸５に摺接するサポートヨーク４１と、サポートヨーク４１とキャップ３７との間に圧縮された状態で配置されるコイルバネ４２とを備えている。そして、サポートヨーク４１は、コイルバネ４２によってラック軸５側に押圧されることで、ラック軸５をピニオン軸１０側に押し付けつつ、往復動可能に支持している。
【００２２】
次に、ステアリング装置の車両メンバ（車両本体）への支持構造について説明する。
図１（ａ）に示すように、ラックハウジング３３の両端部には、ボルト孔５１を有する略円筒状の固定部５２がそれぞれ形成されている。なお、本実施形態では、各固定部５２は、ラックハウジング３３に対して、ラック軸５の軸線方向と直交する方向の片側にのみ形成されている。そして、図３に示すように、ラックハウジング３３は、ボルト孔５１にマウントブッシュ５３を介して挿通される締結ボルト５４により車両メンバ（車両本体）５５に対して弾性的に支持されている。
【００２３】
詳述すると、ボルト孔５１は、ラック軸５及びピニオン軸１０の軸方向と略直交する方向に開口している。また、車両メンバ５５には、ボルト孔５１と対応するボルト孔５６が形成されている。
【００２４】
マウントブッシュ５３は、締結ボルト５４の軸部５７が挿通される円筒状の内筒体５８と、内筒体５８の外周に固定される円筒状の弾性筒体５９とを備えている。内筒体５８は、金属等の剛性材料により構成されており、弾性筒体５９は、ゴム等の弾性材料により構成されている。なお、弾性筒体５９は内筒体５８に対して加硫接着により固定されている。また、内筒体５８の内径は、締結ボルト５４の軸部５７の外径と略等しく形成されており、弾性筒体５９の外径は、ボルト孔５１の内径と略等しく形成されている。
【００２５】
弾性筒体５９の軸方向両端には、径方向外側に延出される環状のフランジ部６１がそれぞれ形成されている。これらフランジ部６１は、固定部５２と締結ボルト５４の頭部６２との間、及び固定部５２と車両メンバ５５との間でそれぞれ挟持されるようになっている。なお、本実施形態では、頭部６２とフランジ部６１との間には円環状のワッシャー６３が介在されている。
【００２６】
そして、ラックハウジング３３のボルト孔５１が車両メンバ５５のボルト孔５６と同軸となるように配置した状態で、各ボルト孔５１，５６にマウントブッシュ５３を介して締結ボルト５４を挿通し、その先端にナット６４を螺合することにより、ラックハウジング３３が車両メンバ５５に対して弾性支持されている。
【００２７】
（異音抑制構造）
次に、本実施形態のマウントブッシュにおける異音抑制構造について説明する。
上述のようにラック歯３１及びピニオン歯３２が斜歯とされていることから、ピニオン軸１０には、ラック軸５の往復動に伴って同ピニオン軸１０の軸方向に沿った噛み合い反力がラック軸５から作用し、その噛み合い反力がピニオン軸１０から軸受３８，３９（図２参照）を介してラックハウジング３３に伝達される。そして、この反力を受けてラックハウジング３３がピニオン軸１０と一体で同ピニオン軸１０の軸方向に変位すると、例えば中間軸９とジョイントヨーク２２との間のセレーション嵌合部でスティックスリップ音等の異音が発生する虞がある。特に、本実施形態では、ＥＰＳアクチュエータ１５がコラム軸８を回転駆動することから、ピニオン軸１０に大きな操舵トルクが入力されるため、ピニオン軸１０に作用する噛み合い反力が大きくなり易く、異音が発生し易い。
【００２８】
この点を踏まえ、図４に示すように、弾性筒体５９には、剛性材料からなり、ピニオン軸１０の軸方向における剛性を高くする補強手段としての芯部材７１が、内筒体５８に対するピニオン軸１０の軸方向両側に埋設されている。具体的には、芯部材７１は、円柱状に形成されるとともに、弾性筒体５９の中心Ｏを通りピニオン軸１０の軸方向に平行な直線Ｌ１上に配置されている。なお、本実施形態では、芯部材７１は鉄等の金属材料により構成されている。
【００２９】
また、弾性筒体５９には、内筒体５８に対するラック軸５の軸方向両側の位置に、同弾性筒体５９の一部が除肉された空洞状の肉抜き部（所謂「すぐり」）７２がそれぞれ形成されている。具体的には、肉抜き部７２は、弾性筒体５９の軸方向に貫通した断面楕円形の孔状に形成されており、弾性筒体５９の中心Ｏを通りラック軸５の軸方向と平行な直線Ｌ２上に配置されている。なお、芯部材７１と固定部５２のボルト孔５１との間におけるラック軸５の軸方向に沿った肉厚は、肉抜き部７２がラック軸５の軸方向に十分に潰れることが可能な厚みに設定されている。
【００３０】
以上記述したように、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）マウントブッシュ５３の弾性筒体５９における、内筒体５８に対するピニオン軸１０の軸方向両側に、剛性材料からなる芯部材７１をそれぞれ設けた。
【００３１】
上記構成によれば、内筒体５８から見てピニオン軸１０の軸方向両側に弾性係数の高い芯部材７１がそれぞれ設けられるため、内筒体５８と固定部５２との間で弾性筒体５９がピニオン軸１０の軸方向に変形し難くなる。すなわち、マウントブッシュ５３のピニオン軸１０の軸方向における剛性が高くなる。そのため、ラック軸５の往復動に伴いピニオン軸１０からラックハウジング３３に同ピニオン軸１０の軸方向の噛み合い反力が作用しても、ラックハウジング３３がピニオン軸１０と一体で同ピニオン軸１０の軸方向に変位し難くなる。これにより、ピニオン軸１０の変位に伴って、例えば中間軸９とのジョイントヨーク２２との間でスティックスリップ音等の異音が発生することを十分に抑制することができる。
【００３２】
特に、本実施形態のステアリング装置１は、コラム軸８を回転駆動することによりアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置として構成されるため、ラック軸５とピニオン軸１０との噛み合い反力が大きくなり易いので、マウントブッシュ５３のピニオン軸１０の軸方向における剛性を高くして異音の発生を抑制する効果は大である。
【００３３】
（２）芯部材７１を柱状に形成するとともに、弾性筒体５９の中心Ｏを通りピニオン軸１０の軸方向に平行な直線Ｌ１上に同芯部材７１を配置したため、この芯部材７１によってピニオン軸１０の軸方向における剛性を高くしつつ、それ以外の方向における剛性が変化することを抑制できる。
【００３４】
（３）弾性筒体５９における、内筒体５８に対するラック軸５の軸方向両側に肉抜き部７２を形成したため、内筒体５８と固定部５２との間で弾性筒体５９がラック軸５の軸方向に変形し易くなる。すなわち、マウントブッシュ５３のラック軸５の軸方向における剛性が低くなる。これにより、ラックハウジング３３がラック軸５の軸方向に変位し易くすることができる。
【００３５】
ここで、ラック軸５は、ラックハウジング３３内においてラックガイド機構３４のサポートヨーク４１等に対して摺動することによりその軸方向に往復動する。そのため、操舵開始時（ラック軸５の移動開始時）において、運転者がラック軸５とサポートヨーク４１等との間に作用する静止摩擦力を超える操舵力を付与するまでの間は、弾性筒体５９がラック軸５の軸方向に変形することで、ラック軸５とラックハウジング３３とが一体で同方向に移動する。このようにラックハウジング３３が弾性支持された構成では、運転者が上記静止摩擦力を超える操舵力を付与せずとも僅かに操舵が可能となる。そして、上記構成では、肉抜き部７２によりラックハウジング３３がラック軸５の軸方向に変位し易くなるため、より小さな操舵力で操舵が可能となり、操舵量の小さな微妙な操舵がし易くなる。
【００３６】
（４）芯部材７１を剛性材料により構成したため、同芯部材７１が実質的に変形しなくなり、効果的に弾性筒体５９をピニオン軸１０の軸方向に変形し難くすることができる。すなわち、効果的にマウントブッシュ５３のピニオン軸１０の軸方向における剛性を高くすることができる。
【００３７】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記実施形態では、芯部材７１を円柱状に形成したが、これに限らず、角柱状等に形成してもよい。また、芯部材７１を弾性筒体５９の周方向に延びる円弧状等、柱状以外の形状としてもよい。
【００３８】
・上記実施形態では、肉抜き部７２を弾性筒体５９の軸方向に貫通した孔状に形成したが、これに限らず、弾性筒体５９の軸方向に貫通していなくてもよい。また、弾性筒体５９に肉抜き部７２を形成しなくともよい。
【００３９】
・上記実施形態では、本発明をコラムアシスト型の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）として構成されたステアリング装置に具体化した。しかし、これに限らず、ピニオン軸１０を回転駆動する所謂ピニオンアシスト型等、ステアリングシャフト３を回転駆動する他の形式のＥＰＳに適用してもよい。このようにステアリングシャフト３を回転駆動するＥＰＳでは、上記実施形態と同様に、ピニオン軸１０に作用する噛み合い反力が大きくなり易いため、本発明を適用する効果は大である。なお、ボールネジ機構を用いてアシスト力をラック軸に付与する所謂ラックアシスト型のＥＰＳや油圧式のパワーステアリング装置、或いはノンアシスト型のステアリング装置に本発明を適用してもよい。
【００４０】
・上記実施形態では、弾性筒体５９に芯部材７１を設けることにより、マウントブッシュ５３のピニオン軸１０の軸方向における剛性を高くした。しかし、これに限らず、例えば弾性筒体５９の外周に、同弾性筒体５９のピニオン軸１０の軸方向に沿った肉厚が小さくなるような凹陥部が形成された補強部材としての外筒体を設けることにより、マウントブッシュ５３のピニオン軸１０の軸方向における剛性を高くしてもよい。
【００４１】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
（イ）請求項１又は２に記載のステアリング装置において、前記弾性筒体には、前記内筒体に対する前記ラック軸の軸方向両側に、空洞状の肉抜き部が形成されたことを特徴とするステアリング装置。上記構成によれば、弾性筒体には、内筒体から見てラック軸の軸方向両側に肉抜き部が形成されるため、内筒体と固定部との間で弾性筒体がラック軸の軸方向に変形し易くなる。すなわち、マウントブッシュのラック軸の軸方向における剛性が低くなる。これにより、ハウジングがラック軸の軸方向に変位し易くすることができる。
【符号の説明】
【００４２】
１…ステアリング装置、５…ラック軸、７…自在継手、８…コラム軸、９…中間軸、１０…ピニオン軸、１４…モータ、１５…ＥＰＳアクチュエータ、２２…ジョイントヨーク、２３，２７…セレーション、３１…ラック歯、３２…ピニオン歯、３３…ラックハウジング、３４…ラックガイド機構、３５…ピニオン収容部、３８．３９…軸受、５１，５６…ボルト孔、５２…固定部、５３…マウントブッシュ、５４…締結ボルト、５５…車両メンバ、５８…内筒体、５９…弾性筒体、７１…芯部材、７２…肉抜き部。
【図１】
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【図２】
2012187970.tif 000004
【図３】
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【図４】
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