(57)【要約】【課題】長期にラトル音の発生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。【解決手段】ステアリング装置１のラックシャフト８は、操舵部材の操舵角が操舵中立位置を含む所定の操舵角範囲にある状態でピニオンシャフトのピニオン歯と噛み合う複数の第１ラック歯８１が形成された第１領域Ａ１と、第１領域Ａ１を除く領域であってピニオン歯と噛み合う複数の第２ラック歯８２が形成された第２領域Ａ２とを含む。第１ラック歯８１の歯丈Ｈ１は、第２ラック歯８２の歯丈Ｈ２よりも長くされている。第１ラック歯８１の歯面８１ａが所定量摩耗した状態で第１ラック歯８１の歯先部８１ｂがピニオン歯間の歯底部に接触するように、第１ラック歯８１の歯丈Ｈ１がピニオン歯の歯丈よりも長くされている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材の回転に応じて回転し、外周面にピニオン歯が形成されたピニオンシャフトと、
前記操舵部材の操舵角が操舵中立位置を含む所定の操舵角範囲にある状態で前記ピニオン歯と噛み合う複数の第１ラック歯が形成された第１領域と、前記第１領域を除く領域であって前記ピニオン歯と噛み合う複数の第２ラック歯が形成された第２領域とを含むラックシャフトと、を備え、
前記第１ラック歯の歯丈は、前記第２ラック歯の歯丈よりも長くされており、
前記第１ラック歯の歯面が所定量摩耗した状態で前記第１ラック歯の歯先部が前記ピニオン歯間の歯底部に接触するように、前記第１ラック歯の歯丈が前記ピニオン歯の歯丈よりも長くされている、ステアリング装置。
【請求項２】
請求項１において、前記第１ラック歯の歯面の歯形形状は、前記第２ラック歯の歯面の歯形形状と等しい基本歯形形状と、前記基本歯形形状から延設された延設歯形形状とを含む、ステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１のラックバーは、スプリングによってピニオンに押し付けられている。ピニオン歯と噛み合うラック歯の噛合点の高さ（噛合点とラックバーの中心軸線との距離に相当）は、ラックバーの中央で最も高くなっており、ラックバーの中央から両端へ向かって段階的に低くなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３４４９２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のラックバーを用いたステアリング装置では、車両の直進状態でピニオン歯と噛み合うラックバーの中央付近のラック歯は、使用頻度が高いため摩耗しやすい。そのため、長期に使用した後において、車両の直進走行時に、前記中央付近のラック歯とピニオン歯との間でラトル音が発生する虞がある。
この発明は、長期にラトル音の発生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】
【０００５】
請求項１記載の発明は、操舵部材（２）の回転に応じて回転し、外周面にピニオン歯（７ａ）が形成されたピニオンシャフト（７）と、前記操舵部材の操舵角（θ）が操舵中立位置（Ｃ）を含む所定の操舵角範囲（−θ１≦θ≦＋θ１）にある状態で前記ピニオン歯と噛み合う複数の第１ラック歯（８１）が形成された第１領域（Ａ１）と、前記第１領域を除く領域であって前記ピニオン歯と噛み合う複数の第２ラック歯（８２）が形成された第２領域（Ａ２）とを含むラックシャフト（８）と、を備え、前記第１ラック歯の歯丈（Ｈ１）は、前記第２ラック歯の歯丈（Ｈ２）よりも長くされており、前記第１ラック歯の歯面が所定量摩耗した状態で前記第１ラック歯の歯先部（８１ａ）が前記ピニオン歯間の歯底部（７ｂ）に接触するように、前記第１ラック歯の歯丈が前記ピニオン歯の歯丈（ＨＰ）よりも長くされている、ステアリング装置（１）である。
【０００６】
請求項２記載の発明は、請求項１において、前記第１ラック歯の歯面の歯形形状（９１）は、前記第２ラック歯の歯面（８２ａ）の歯形形状（９２）と等しい基本歯形形状（９１ａ）と、前記基本歯形形状から延設された延設歯形形状（９１ｂ）とを含む、ステアリング装置である。
なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１記載の発明では、第１ラック歯がピニオン歯と噛み合って使用される頻度は、第２ラック歯がピニオン歯と噛み合って使用される頻度よりも高い。このため、ステアリング装置を長期に使用した場合、第１ラック歯の歯面の摩耗が、第２ラック歯の歯面の摩耗よりも大きくなる。その第１ラック歯の歯面の摩耗が所定量に達すると、第１ラック歯の歯先部が、ピニオン歯間の歯底部に当接する。これにより、第１ラック歯は、歯面と歯先部とで、ピニオンシャフトと接触することになるため、第１ラック歯の歯面の摩耗の進行が抑制される。したがって、長期にわたってラックシャフトとピニオンシャフトとの間でのラトル音の発生を抑制することができる。
【０００８】
請求項２記載の発明では、長期に使用する前の段階において、ピニオンシャフトに対するラックシャフトの摺動抵抗は、第１領域と第２領域とで差異がない。このため、長期に使用する前の段階で、良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係るステアリング装置の概略正面図である。
【図２】転舵機構の要部を示した図である。
【図３】操舵部材の概略平面図である。
【図４】ラックシャフトの概略側面図である。
【図５】ピニオン歯と噛み合った第１ラック歯の周辺を示した概略図である。
【図６】歯面が摩耗した後の第１ラック歯の周辺を示した概略図である。
【図７】操舵角とヨーククリアランスとの関係を示したグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下では、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るステアリング装置１の概略正面図である。
ステアリング装置１は、一端にステアリングホイール等の操舵部材２が連結されたステアリングシャフト３と、自在継手４を介してステアリングシャフト３に連結されたインターミディエイトシャフト５とを備える。また、ステアリング装置１は、自在継手６を介してインターミディエイトシャフト５に一端が連結され、他端近傍の外周面にピニオン歯７ａが形成されたピニオンシャフト７と、ピニオン歯７ａに噛み合うラック歯８ａが形成されたラックシャフト８とを備える。ピニオンシャフト７およびラックシャフト８により、ラックアンドピニオン機構からなる転舵機構Ａが構成されている。
【００１１】
ラックシャフト８は、車両の幅方向（左右方向）に延びる棒状である。ラックシャフト８は、図示しないブッシュ等を介して、筒状のラックハウジング９内でその軸方向Ｚ１に移動可能に支持されている。
軸方向Ｚ１に関するラックシャフト８の両端は、ラックハウジング９の両側へ突出し、各端部にはそれぞれ継手を介してタイロッド１０が連結されている。各タイロッド１０は、対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する転舵輪１１に連結されている。
【００１２】
ピニオンシャフト７は、操舵部材２の回転に応じて回転する。具体的には、ピニオンシャフト７は、ステアリングシャフト３およびインターミディエイトシャフト５を介して操舵部材２の回転が伝達されることによって回転する。ピニオンシャフト７に伝達された回転は、ピニオン歯７ａとラック歯８ａとの噛み合いによってラックシャフト８の軸方向Ｚ１の移動に変換される。ラックシャフト８が軸方向Ｚ１に移動することによって、転舵輪１１が転舵される。
【００１３】
転舵機構Ａの要部を示した図２を参照して、ピニオンシャフト７は、例えば玉軸受である第１軸受１２と、例えば円筒ころ軸受である第２軸受１３とによって、ピニオンハウジング１４内に回転可能に支持されている。ピニオンハウジング１４は、ラックハウジング９と単一の材料で一体に形成されている。
ステアリング装置１は、ラックハウジング９に形成された円孔からなる収容部１６内にラックシャフト８側に向かって進退可能に収容され且つラックシャフト８のラック歯８ａの背面８ｂを摺動可能に支持するラックガイド１８を備えている。また、ステアリング装置１は、収容部１６においてラックシャフト８側とは反対側に設けられた外部開口端１９に固定されたヨークプラグ２０と、ラックガイド１８とヨークプラグ２０との間に介在するコイルばね等の付勢部材２１とを備えている。
【００１４】
ラックハウジング９は、ラックシャフト８を隔ててピニオンシャフト７とは反対側に配置されている。
ラックガイド１８は、ラックシャフト８に対向する第１面１８１と、第１面１８１の反対側に設けられた第２面１８２と、円筒面からなる外周１８３とを有している。ラックガイド１８の第１面１８１には、ラックシャフト８の背面８ｂの形状に概ね一致する形状の凹面２５が形成されている。凹面２５に沿うように湾曲状の摺接板２６が取り付けられており、摺接板２６が、ラックシャフト８の背面８ｂに摺接する。
【００１５】
ラックガイド１８の外周１８３に設けられた複数の環状の収容溝２７のそれぞれに、例えばＯリング等の環状の弾性部材２８が収容され、保持されている。ラックガイド１８の外径は、収容部１６の内径よりも僅かに小さくされている。ラックガイド１８は、弾性部材２８が収容部１６の内周１６ａを摺動することで、ラックシャフト８の中心軸線Ｊに対する直交方向Ｖに収容部１６内を移動するようになっている。
【００１６】
ラックガイド１８の第２面１８２には、付勢部材２１の一部を収容する例えば円孔からなる収容凹部２９が設けられている。第２面１８２は、直交方向Ｖにおけるラックシャフト８側のヨークプラグ２０の対向面２０１と直交方向Ｖに対向している。
ヨークプラグ２０の外周２０３に設けられた１ないし複数の環状の収容溝３３に、例えばＯリング等の環状の弾性部材からなるシール部材３４が収容され、保持されている。
【００１７】
付勢部材２１は、ヨークプラグ２０の対向面２０１と、ラックガイド１８の収容凹部２９の底２９１との間に圧縮された状態で介在し、ラックガイド１８を直交方向Ｖにおけるラックシャフト８側へ弾性的に付勢している。ラックガイド１８とヨークプラグ２０との間の隙間のことをヨーククリアランスＣＬという。
図３は、操舵部材２の概略平面図である。図４は、ラックシャフト８の概略側面図である。
【００１８】
図４を参照して、ラック歯８ａは、第１ラック歯８１と第２ラック歯８２とによって構成されている。ラックシャフト８は、ラック歯形成領域として、第１領域Ａ１と一対の第２領域Ａ２とを含む。第１領域Ａ１は、軸方向Ｚ１に関して一対の第２領域Ａ２の間に配置されている。
第１領域Ａ１には、図３に示すように、操舵部材２の操舵角θが、操舵中立位置Ｃ（θ＝０の位置）を含む所定の操舵角範囲（−θ１≦θ≦＋θ１）にある状態でピニオン歯７ａ（図２参照）と噛み合う複数の第１ラック歯８１が形成されている。
【００１９】
図４に示すように、第２領域Ａ２は、ラック歯形成領域において、第１領域Ａ１を除く領域である。第２領域Ａ２には、ピニオン歯７ａ（図２参照）と噛み合う複数の第２ラック歯８２が形成されている。
第１ラック歯８１の歯丈Ｈ１は、第２ラック歯８２の歯丈Ｈ２よりも長い（Ｈ１＞Ｈ２）。第１ラック歯８１の歯面８１ａの歯形形状９１は、第２ラック歯８２の歯面８２ａの歯形形状９２と等しい基本歯形形状９１ａと、基本歯形形状９１ａから歯先部８１ｂ側へ延設された延設歯形形状９１ｂとを含む。
【００２０】
図５は、ピニオン歯７ａと噛み合った第１ラック歯８１の周辺を示した概略図である。図５を参照して、第１ラック歯８１の歯丈Ｈ１は、ピニオン歯７ａの歯丈ＨＰよりも長い（Ｈ１＞ＨＰ）。第１ラック歯８１の歯先部８１ｂとピニオン歯７ａ間の歯底部７ｂとは、直交方向Ｖに互いに間隔を隔てている。
以下では、長期の使用によるラック歯８ａの摩耗について説明する。
【００２１】
車両の走行中において、ラックシャフト８は、付勢部材２１から与えられる直交方向Ｖの付勢力Ｆ（図２参照）でピニオンシャフト７に押し付けられた状態で、軸方向Ｚ１に摺動する。これにより、ラック歯８ａが徐々に摩耗する。
第１ラック歯８１がピニオン歯７ａと噛み合って使用される頻度は、第２ラック歯８２がピニオン歯７ａと噛み合って使用される頻度よりも高い。このため、ステアリング装置１を長期に使用した場合、第１ラック歯８１の歯面８１ａの摩耗が、第２ラック歯８２の歯面８２ａの摩耗よりも大きくなる。
【００２２】
しかし、第１領域Ａ１の第１ラック歯８１の歯丈Ｈ１が、第２領域Ａ２に形成された第２ラック歯８２の歯丈Ｈ２よりも長くされており、第１ラック歯８１の歯丈Ｈ１が、ピニオン歯７ａの歯丈ＨＰよりも長くされている。
そのため、歯面８１ａが摩耗した後の第１ラック歯８１の周辺を示した概略図である図６に示すように、その第１ラック歯８１の歯面８１ａの摩耗が所定量に達すると、第１ラック歯８１の歯先部８１ｂが、ピニオン歯７ａ間の歯底部７ｂに当接する。これにより、第１ラック歯８１は、歯面８１ａと歯先部８１ｂとで、ピニオンシャフト７と接触することになるため、第１ラック歯８１の歯面８１ａの摩耗の進行が抑制される。そのため、ヨーククリアランスＣＬ（図２参照）の増大を抑制できる。したがって、長期にわたってラックシャフト８に対する付勢部材２１の付勢力Ｆを維持でき、ラックシャフト８とピニオンシャフト７との間でのラトル音の発生を抑制することができる。
【００２３】
また、最も摩耗し易い部分（第１ラック歯８１の歯面８１ａ）の摩耗が抑制されるので、第２ラック歯８２と第１ラック歯８１との摩耗量の差が小さくなる。したがって、操舵部材２の操舵角変位に対してヨーククリアランスＣＬ（図２参照）の変動を低減することができる。よって、操舵部材２の操舵角変位に対して、操舵部材２の操舵に必要なトルクの変動が小さくなるので、操舵フィーリングが向上する。
【００２４】
また、第１ラック歯８１の歯面８１ａの歯形形状９１は、第２ラック歯８２の歯面８２ａの歯形形状９２と等しい基本歯形形状９１ａと、基本歯形形状９１ａから延設された延設歯形形状９１ｂとを含むので、長期に使用する前の段階において、ピニオンシャフト７に対するラックシャフト８の摺動抵抗は、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とで差異がない。このため、長期に使用する前の段階で、良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【００２５】
また、ヨーククリアランスＣＬの変動が低減されるので、付勢部材２１として、図２のようなコイルばねに代えて、コイルばねと比較して変位量の小さい皿ばねを用いることも可能となる。
この発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内において種々の変更が可能である。
【実施例】
【００２６】
（実施例１）
図４の実施形態のラックシャフト８を有するステアリング装置１である。ラックシャフト８において、第１ラック歯８１の歯丈Ｈ１が第２ラック歯８２の歯丈Ｈ２よりも０．２ｍｍ長くされている（Ｈ１−Ｈ２＝０．２ｍｍ）。
（比較例１）
実施例１に対してラックシャフトのみが異なる。比較例１では、ラックシャフトにおいて、すべてのラック歯が均一な形状に形成されている。
（摺動耐久試験）
実施例１および比較例１を用いて、操舵部材からの入力によりラックシャフトを軸方向にフルストロークで３万回往復摺動させる耐久試験を行い、耐久後に、操舵角θを変化させたときのヨーククリアランスＣＬの量を測定した。その結果、図７に示す結果を得た。
【００２７】
図７に示すように、実施例１では、比較例１と比較して、使用頻度が高い所定の操舵角範囲（−θ１≦θ≦＋θ１）におけるヨーククリアランスＣＬが、大幅に抑制されている。これにより、実施例１では、ラックシャフト８の第１ラック歯８１の摩耗が抑制されることが推察される。
また、実施例１では、比較例１と比較して、操舵角θの変化に対するヨーククリアランスＣＬの変動幅が、格段に小さくなっている。これにより、実施例１では、操舵角θの変化に対するラックシャフト８の摺動抵抗の変動幅が小さくなることが推察される。
【符号の説明】
【００２８】
１…ステアリング装置、２…操舵部材、７…ピニオンシャフト、７ａ…ピニオン歯、７ｂ…歯底部、８…ラックシャフト、８１…第１ラック歯、８１ａ…歯面、８１ｂ…歯先部、８２…第２ラック歯、８２ａ…歯面、９１…歯形形状、９１ａ…基本歯形形状、９１ｂ…延設歯形形状、９２…歯形形状、Ａ１…第１領域、Ａ２…第２領域、Ｃ…操舵中立位置、Ｈ１…歯丈、Ｈ２…歯丈、ＨＰ…歯丈、θ…操舵角、−θ１≦θ≦＋θ１…所定の操舵角範囲
【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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【図７】
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