JP5062467B2 - ステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、ステアリング装置に関する。

ラックアンドピニオン式のステアリング装置は、ピニオン軸とラック軸とを保持するハウジングを有している。ハウジングは、ラック軸の軸方向に平行に延びる筒状をなしている。ラック軸は、ハウジングの内部を貫通している（例えば、特許文献１参照。）。
ラック軸の軸方向に関するハウジングの中間部において、ラック軸は、ラック軸支持装置により支持されている。このラック軸支持装置は、ラック軸をその軸方向に摺動自在に支持するサポートヨークを有している。このサポートヨークは、ハウジング内の保持孔に、ラック軸の軸方向に直交する方向に移動自在に保持されていて、この方向にばねにより付勢されることにより、ラック軸をピニオン軸へ向けて付勢している。

また、ラック軸の軸方向に関するハウジングの端部では、ラック軸は環状のラックブッシュにより受けられている。ラックブッシュは、支持孔を有している。この支持孔は、通例、断面円形をなす。
従来の第１のステアリング装置では、ラックブッシュはピニオン軸から遠い側にあるハウジングの端部のみに配置されている。

また、特許文献１では、上述の従来の第１のステアリング装置において、ラックブッシュが、弾力的に付勢された複数のボールを介してラック軸を受けている。すなわち、ラック軸の周方向に等間隔に配置された３個のボールが、ラック軸の対応する軸方向溝に転がり接触する状態で、ラック軸を軸方向に移動可能に支持している。ラックブッシュの支持孔は、断面円形の内周面と、各ボールに対応して周方向に均等に配置された３つの膨出部とを有していて、断面丸形をなしている。

また、従来の第２のステアリング装置では、一対のラックブッシュがハウジングの両端部に配置されている。
特開２００４−１６１１１７号公報

従来の第１のステアリング装置では、サポートヨークとハウジングの保持孔との間に隙間が介在する。これとともに、ラックブッシュは、ピニオン軸から遠い側にあるハウジングの端部のみに配置される。その結果、ラック軸の軸方向に直交する方向であってラック軸支持装置によるラック軸の付勢方向とは直交する方向に関して、サポートヨークが、噛み合い位置での操舵時のラック軸のがたつきを規制できない。

また、従来の第２のステアリング装置では、ラック軸が、一対のラックブッシュと、ラック軸支持装置およびピニオン軸との３箇所で支持されるので、ラック軸のラック歯の寸法誤差に応じてラック軸と支持孔との間の移動抵抗が変化し易い傾向にある。その結果、良好な操舵感が得られなくなる。
また、移動抵抗の変動を小さく抑制するために、ラック軸の加工精度を高めることが考えられる。しかし、加工コストが高くなり、ひいては製造コストが高くなる。また、特許文献１では、ラックブッシュとラック軸との間に、複数のボールが介在しているので、部品点数が多くなる結果、構造が複雑化し高価になる。

そこで、本発明の目的は、ラック軸のがたつきの発生を抑制しつつ、移動抵抗の変化を小さく抑制できる安価なステアリング装置を提供することである。

本発明は、ラックアンドピニオン式のステアリング装置（１）において、ラック軸（１４）が挿通され、軸方向（Ｓ）に関して第１および第２の端部（１５ａ，１５ｂ）を有する筒状のハウジング（１５）と、このハウジングの第１および第２の端部のうち第１の端部に相対的に近い位置に配置され、ラック軸を軸方向に摺動自在に支持しつつラック軸をピニオン軸（１３）側である所定の付勢方向（Ｆ）に付勢するラック軸支持装置（２３）と、ハウジングの第１の端部に保持され、ラック軸の端部（１４ｂ）を軸方向に摺動自在に支持する支持孔（３５）を有する樹脂製で筒状のラックブッシュ（２０）とを備え、このラックブッシュの支持孔は、上記所定の付勢方向とは平行な方向（Ｘ１）に相対的に径（ＤＡ）が大きく、上記平行な方向とは直交する方向（Ｘ２）に相対的に径（ＤＢ）が短い孔からなり、上記ラックブッシュの支持孔の内周面（３６）は、上記平行な方向とは直交する方向に関してのラック軸の移動を規制し、上記平行な方向へのラック軸の移動を許容するように、ラック軸を案内する一対の案内面（３８、３８Ａ）を含み、上記一対の案内面のそれぞれは、上記平行な方向に沿って延びる平坦面（３８）を含み、上記ラックブッシュは、その径方向内方および径方向外方と軸方向の一方または他方とに向けて開放されたスリット（４０，４１）と、外周面（２９）に形成されて周方向に延びる環状溝（４６）とを有し、上記環状溝に嵌められて上記ラックブッシュに締め付け力を作用させるＯリング（３０）を備えることを特徴とする。

本発明によれば、付勢方向とは平行な方向に直交する方向に関して、支持孔の径が相対的に小さくなるので、支持孔において上記直交する方向に関してのラック軸のがたつきの発生を抑制することが可能となる。しかも、上記平行な方向に関して、支持孔の径が相対的に大きくなるので、例えば仮に、ラック軸のラック歯の寸法誤差があったとしても、ラック軸の移動抵抗の軸方向移動に伴う変化を抑制することが可能となる。その結果、操舵感を向上することができる。さらに、これらの効果を、ラック軸の加工精度を高めることなく、ラックブッシュの支持孔の形状変更により得ることができるので、製造コストを安価にできる。また、上記平行な方向に関しての支持孔の寸法精度を高くせずに済むので、製造コストを安価にできる。また、ラックブッシュが、ピニオン軸に近い側の第１の端部に配置されているので、ピニオン軸とラック軸との噛み合い位置における上記直交する方向についてのラック軸のがたつきを抑制するのに好ましい。

また、上述の直交する方向に関してのラック軸のがたつきを確実に規制しつつ、ラック軸の移動抵抗の変化の発生を抑制することができる。

また、上述の平行な方向に関してラック軸をスムーズに平坦面により案内することができるので、ラック軸の移動抵抗の変化をより一層小さくすることができる。
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を示すものであるが、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。

以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態では、ステアリング装置がパワーステアリング装置である場合に則して説明するが、これに限らず、例えば、マニュアル操舵のステアリング装置であってもよい。
図１Ａは、本発明の第１の実施形態のステアリング装置の概略構成を示す模式図である。図１Ａを参照して、ステアリング装置１は、操舵輪２を操舵するためのラックアンドピニオン式のステアリング装置として構成されている。ステアリング装置１は、操舵部材としてのステアリングホイール３に加えられる操舵トルクを伝達するステアリングシャフト４と、ステアリングシャフト４からの操舵トルクにより操向輪２を操舵するためのラックアンドピニオン機構からなる操舵機構５と、ステアリングシャフト４および操舵機構５の間に設けられてこの間において回転を伝達する軸継手としての中間軸６とを有している。

ステアリングシャフト４は、ステアリングコラム７の内部を挿通し、ステアリングコラム７により回転自在に支持されている。ステアリングコラム７はブラケット８を介して車体９に支持されている。ステアリングシャフト４の一方の端部にステアリングホイール３が連結され、ステアリングシャフト４の他方の端部に中間軸６が連結されている。
中間軸６は、動力伝達軸１０と、中間軸６の一方の端部に設けられた自在継手１１と、中間軸６の他方の端部に設けられた自在継手１２とを有している。

操舵機構５は、入力軸としてのピニオン軸１３と、自動車の横方向（直進方向と直交する方向である。）に延びる転舵軸としてのラック軸１４と、ピニオン軸１３およびラック軸１４を支持するラックハウジング１５とを有している。ラックハウジング１５は、車体９に固定されている。ピニオン軸１３のピニオン歯１３ａと、ラック軸１４のラック歯１４ａとが互いに噛み合っている。

ピニオン軸１３は、ラックハウジング１５に回動自在に支持されている。また、ラック軸１４は、その軸方向Ｓに関して直線往復移動自在にラックハウジング１５に支持されている。ラックハウジング１５の両端部１５ａ，１５ｂから、ラック軸１４の軸方向Ｓに関してのラック軸１４の両端部１４ｂが突出している。これら両端部１４ｂには、継手部材としての一対のボールジョイントユニット１４ｃが設けられている。各ボールジョイントユニット１４ｃに、タイロッドおよびナックルアーム（図示せず）を介して、対応する操向輪２が連動するように連結されている。

ステアリングホイール３が操舵されると、その操舵トルクがステアリングシャフト４および中間軸６を介して操舵機構５に伝達される。ステアリングホイール３の回動に連動して中間軸６およびピニオン軸１３が回動し、これに伴ってラック軸１４がその軸方向Ｓに沿って移動する。これにより、操向輪２を操舵することができる。
ステアリング装置１は、操舵トルクに応じて操舵補助力を得られるようになっている。すなわち、ステアリング装置１は、操舵トルクを検出するトルクセンサ１６と、制御部としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit ：電子制御ユニット）１７と、操舵補助用の電動モータ１８と、伝動装置としての減速機１９とを有している。本実施形態では、電動モータ１８および減速機１９は、ステアリングコラム７に関連して設けられている。

トルクセンサ１６は、ステアリングホイール３からステアリングシャフト４に作用する操舵トルクを検出する。トルク検出結果は、ＥＣＵ１７に与えられる。ＥＣＵ１７は、上述のトルク検出結果や図示しない車速センサから与えられる車速検出結果等に基づいて、電動モータ１８を制御する。
ステアリングホイール３が操作されると、操舵トルクがトルクセンサ１６により検出され、トルク検出結果および車速検出結果等に応じて電動モータ１８が操舵補助力を発生させる。操舵補助力は、減速機１９を介してピニオン軸１３に伝達される。これとともに、ステアリングホイール３の動きも、操舵機構５に伝わる。その結果、操向輪２が操舵されるとともに、操舵が補助される。

本実施形態の操舵機構５は、上述のピニオン軸１３と、上述のラック軸１４と、ラック軸１４の軸方向中央部を収容し車体９に支持されたハウジングとしての上述のラックハウジング１５とを有している。
ラック軸１４は、長尺の棒状部材である。軸方向Ｓに関してのラック軸１４の両端部１４ｂには、ラック歯１４ａが形成されておらず、両端部１４ｂは、例えば、断面円形等の断面丸形に形成されている。軸方向Ｓに関してのラック軸１４の中間部の外周面は、断面円弧形状をなす湾曲部と、軸方向Ｓに平行な平坦部とを有している。この平坦部にラック歯１４ａが形成されている。

ラックハウジング１５は、筒状をなし、ラック軸１４の軸方向Ｓに沿って延びている。ラックハウジング１５には、ラック軸１４が挿通されている。ラックハウジング１５は、その長手方向（軸方向Ｓに相当する。）に関する第１および第２の端部１５ａ，１５ｂと、これら両端部１５ａ，１５ｂの間に配置された中間部１５ｃとを有している。
ラックハウジング１５の中間部１５ｃは、軸受（図示せず）を介してピニオン軸１３を回動自在に支持している。ピニオン軸１３は、第１の端部１５ａに相対的に近くなるように配置され、第２の端部１５ｂに相対的に遠くなるように配置されている。

また、操舵機構５は、ラック軸１４をその軸方向Ｓに摺動自在に支持する筒状の第１および第２のラックブッシュ２０，２１と、一対のラックストッパ２２と、ラック軸支持装置２３とを有している。
ラック軸支持装置２３は、ラック軸１４をピニオン軸１３側となる所定の付勢方向Ｆに付勢しながらラック軸１４を軸方向Ｓに移動自在に支持している。ラック軸支持装置２３は、ラックハウジング１５の長手方向に関して、ラックハウジング１５の中間部１５ｃであってピニオン軸１３と同じ位置に配置されている。ラック軸１４の軸方向Ｓに直交する方向であって所定の付勢方向Ｆに関して、ラック軸支持装置２３とピニオン軸１３とは、ラック軸１４を挟んで互いに反対側に配置されている。

ラック軸支持装置２３は、ラックハウジング１５に設けられて保持孔２４ａを区画する筒部材２４と、保持孔２４ａ内に移動自在に保持されてラック軸１４を受ける支持部材としてのサポートヨーク２５と、サポートヨーク２５をピニオン軸１３に向けて付勢する付勢部材としてのばね部材２６と、ばね部材２６を受ける受け部材２７とを有している。
筒部材２４はラックハウジング１５の中間部１５ｃに一体に形成されている。保持孔２４ａは、上述の付勢方向Ｆ、すなわち、ラック軸１４の軸方向Ｓに直交する方向であり且つピニオン軸１３の軸方向に直交する方向に平行に延びている。保持孔２４ａの一端がラックハウジング１５の中間部１５ｃの内部に開口している。保持孔２４ａの他端に受け部材２７が固定されている。保持孔２４ａの内部にばね部材２６とサポートヨーク２５とが収容されている。

サポートヨーク２５は、円柱形状をなしている。サポートヨーク２５の軸線が保持孔２４ａの延びる方向に平行に配置されている。この方向に平行に、サポートヨーク２５は自在に移動できるようになっている。サポートヨーク２５の軸線が延びる方向に関して、サポートヨーク２５の一端がラック軸１４に摺動自在に接していて、他端がばね部材２６に接している。ばね部材２６は、サポートヨーク２５の他端と受け部材２７との間に弾性圧縮変形を受けた状態で介在している。ばね部材２６は、サポートヨーク２５を押圧付勢し、ひいては、サポートヨーク２５を介してラック軸１４をピニオン軸１３に向けて付勢している。

第１のラックブッシュ２０と、一方のラックストッパ２２とは、ピニオン軸１３に相対的に近い第１の端部１５ａに保持されている。第２のラックブッシュ２１と、他方のラックストッパ２２とは、ラックハウジング１５の第２の端部１５ｂに保持されている。
本実施形態のステアリング装置１では、ラック軸１４の両端部１４ｂの周囲に配置された部材は、第１および第２のラックブッシュ２０，２１を除いて、互いに同様に構成されている。以下では、一方の端部１４ｂを中心に説明する。他方の端部１４ｂにおいて一方の端部１４ｂと同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

図２は、図１に示すステアリング装置１の操舵機構５の要部Ｄ２を付勢方向Ｆに沿って見たときの一部断面図であり、断面部分は、図３に示すＳ２−Ｓ２断面を示す。図３は、図２のＳ３−Ｓ３断面の断面図である。
ラックハウジング１５の第１の端部１５ａは、保持孔２８を有している。保持孔２８は、第１のラックブッシュ２０を保持している。保持孔２８は、円筒面からなる内周面２８ａと、この内周面２８ａの一端から径方向内方へ延びる側壁２８ｂとを有している。

保持孔２８の開口端に、ラックストッパ２２が固定されている。ラックストッパ２２は、環状をなし、ボールジョイントユニット１４ｃ（図１参照）の一部と当接することにより、ラック軸１４の軸方向Ｓに関してのラックハウジング１５に対するラック軸１４の移動範囲を規制する。
第１のラックブッシュ２０は、ラック軸１４の軸方向Ｓに関して、ラックストッパ２２と側壁２８ｂとの間に配置されている。

また、第１のラックブッシュ２０の外周面２９と保持孔２８の内周面２８ａとの間には所定量の隙間が開けられている。また、外周面２９と内周面２８ａとの間に、環状の弾性部材としてのＯリング３０が、圧縮弾性変形した状態で介在している。これにより、第１のラックブッシュ２０は、弾性支持されている。Ｏリング３０の弾性反発力に抗して第１のラックブッシュ２０を移動させることにより、第１のラックブッシュ２０をラック軸１４の任意の径方向に保持孔２８内で移動させることができるようになっている。

また、第１のラックブッシュ２０の筒形状の中心軸線２０ｃが、ラック軸１４に同心に配置されている。第１のラックブッシュ２０の回動角度位置、すなわち、ラックハウジング１５に対する第１のラックブッシュ２０の中心軸線２０ｃの周りの回動角度位置が、後述する係合部３１，３２により位置決めされている。第１のラックブッシュ２０の軸方向位置、すなわち、ラックハウジング１５に対するラック軸１４の軸方向Ｓに関しての位置が、後述する係合部３３，３４により位置決めされている。

第１のラックブッシュ２０は、摺動性に優れ弾性を有する合成樹脂部材、例えば熱可塑性ポリエステル系エラストマー（ＴＰＥＥ）により形成されている。第１のラックブッシュ２０は、支持孔３５を有している。この支持孔３５をラック軸１４が貫通している。支持孔３５は、内周面３６を有している。この内周面３６が、ラック軸１４の端部１４ｂを軸方向Ｓに摺動自在に支持している。

支持孔３５の内周面３６の断面形状は、第１のラックブッシュ２０の中心軸線２０ｃに垂直な断面において、長孔をなしている。すなわち、第１の方向Ｘ１に関しての支持孔３５の直径ＤＡは、相対的に大きい。第２の方向Ｘ２に関しての支持孔３５の直径ＤＢは、相対的に小さい（ＤＡ＞ＤＢ）。ここで、第１の方向Ｘ１は、中心軸線２０ｃに直交する方向である。また、第２の方向Ｘ２は、第１の方向Ｘ１に直交する方向であり、且つ中心軸線２０ｃに直交する方向である。

第１の方向Ｘ１が、ラック軸支持装置２３による付勢方向Ｆ（図２では、紙面垂直方向に相当する。）に平行になるように、中心軸線２０ｃの周りの第１のラックブッシュ２０の回動角度位置が位置決めされている。これにより、支持孔３５の径ＤＡが、所定の付勢方向Ｆとは平行な方向としての第１の方向Ｘ１（以下、平行な方向Ｘ１ともいう。）に相対的に大きく、支持孔３５の径ＤＢが、上記平行な方向Ｘ１とは直交する方向としての第２の方向Ｘ２（以下、直交する方向Ｘ２ともいう。）に相対的に小さく形成されている。なお、必要に応じて各図に、第１の方向Ｘ１と第２の方向Ｘ２とが図示されている。

図４は、第１のラックブッシュ２０の斜視図である。図５は、第１のラックブッシュ２０の正面図である。図６は、第１のラックブッシュ２０の後面図である。図７は、図５のＳ７−Ｓ７断面の断面図である。図８は、図５のＳ８−Ｓ８断面の断面図である。図９は、図８のＳ９−Ｓ９断面の断面図である。図１０は図５の要部Ｄ１０の拡大図である。
図４，図５および図６を参照して、支持孔３５の内周面３６は、第１の方向Ｘ１に互いに対向する逃げ部としての一対の第１の部分３７と、第２の方向Ｘ２に互いに対向する案内面としての一対の第２の部分３８とを有している。周方向Ｔに関して、第１の部分３７は相対的に広い領域に形成され、残りの領域に第２の部分３８が形成されている。

図２および図３を参照して、第１の部分３７は、凹湾曲面としての円筒面をなしている。この円筒面は、樋状に軸方向Ｓに平行に延びている。一対の第１の部分３７の円筒面の中心軸線は、互いに一致するとともに、第１のラックブッシュ２０の中心軸線２０ｃとも一致している。第１の方向Ｘ１に関して、円筒面の直径ＤＡは、ラック軸１４の外径よりも所定量長くされている。これにより、一対の第１の部分３７は、第１の方向Ｘ１、すなわち、付勢方向Ｆに平行な方向に関してのラック軸１４の移動を、相対的に大きな第１の所定量まで許容している。第１の所定量は、例えば、以下のように設定されている。すなわち、ステアリング装置１が車両に取り付けられた所定の状態、例えば車両の停止状態において、軸方向Ｓに関してラック軸１４がその移動範囲の全域を移動するときに、ラック軸１４の端部１４ａと第１のラックブッシュ２０の支持孔３５の内周面３６の一対の第１の部分３７とが、互いに接触しないようになっている。

図２，図３および図１０を参照して、第２の部分３８は、平坦面からなる。この平坦面は、第１の部分３７の円筒面から径方向内方に膨出されている。平坦面は、第１の方向Ｘ１に平行に、すなわち、所定の付勢方向Ｆと平行であり且つ軸方向Ｓ（図３では、紙面垂直方向に相当する。）に平行に形成されていて、ラック軸１４の外周面に線接触している。一対の第２の部分３８は、常にラック軸１４の端部１４ａにそれぞれ摺動自在に当接しており、ラック軸１４の軸方向Ｓに関するラック軸１４の移動を案内している。一対の第２の部分３８は、直交する方向Ｘ２に関してのラック軸１４の移動を規制し、上記平行な方向Ｘ１へのラック軸１４の移動を許容するように、ラック軸１４を案内する一対の案内面として機能する。なお、このように案内面として機能する部分の一部のみが、付勢方向Ｆに平行な平坦面とされていてもよい。本実施形態では、案内面の全体が平坦面の場合に則して説明する。

一対の第２の部分３８は、相対的に短い距離を隔てて対向している。この距離は、直交する方向Ｘ２に関して、支持孔３５の直径ＤＢに相当し、ラック軸１４の外径に等しく設定されている。また、本実施形態では、第１のラックブッシュ２０の一対の第２の部分３８は、ラック軸１４に締付状態で接触していて、ラック軸１４に対するしめしろを付与されている。すなわち、第１のラックブッシュ２０が、部品単品の状態では、第２の方向Ｘ２に関する支持孔３５の直径、すなわち、一対の第２の部分３８の間隔は、ラック軸１４の対応する部分の外径に等しい値か、またはこの値よりも微小量大きな値とされている。これとともに、第１のラックブッシュ２０がＯリング３０を介してラックハウジング１５に組み込まれた状態であってラック軸１４が挿通していない状態では、一対の第２の部分３８の間の距離は、直交する方向Ｘ２に関してのラック軸１４の外径の寸法よりも所定量短くされている。これにより、一対の第２の部分３８は、直交する方向Ｘ２に関してのラック軸１４の移動を、第１の所定量よりも相対的に小さな第２の所定量、例えば零に規制している。

なお、一対の第２の部分３８とラック軸１４との間にしめしろが付与されない場合や、所定の微小な隙間が開けられる場合も考えられる。本実施形態では、しめしろが付与される場合に則して説明する。
また、第２の部分３８は、具体的には、上述のＯリング３０の弾性反発力と、第１のラックブッシュ２０に設けられた後述する弾性支持部３９の弾性反発力とを利用して、ラック軸１４の径方向であって直交する方向Ｘ２に変位可能に弾性支持されている。

図４，図７および図８を参照して、弾性支持部３９は、第１のラックブッシュ２０に一体に形成されていて、複数のスリット４０，４１の間をクランク状に屈曲して延びていて、Ｍ字形形状をなしている。第１のラックブッシュ２０には、２つの弾性支持部３９が設けられている。弾性支持部３９の一端は、固定端とされ、他端が自由端とされていて、この自由端に第２の部分３８が一体に形成されている。弾性支持部３９は、片持ち状に支持され、弾性的に曲げ変形することにより、自由端が径方向に変位することができる。

図２および図８を参照して、第１のラックブッシュ２０は、軸方向Ｓに関して第１の端部２０ａと、第２の端部２０ｂとを有している。第１の端部２０ａの一部が、当該第１のラックブッシュ２０を保持孔２８に固定するための固定部として機能する。第１の端部２０ａが、第２の端部２０ｂよりもラックハウジング１５の軸方向外方に位置している。
図４，図６および図９を参照して、第１のラックブッシュ２０は、軸方向Ｓの第１の端部２０ａから軸方向Ｓに平行に所定距離で延びる複数の例えば４つの第１のスリット４０と、軸方向Ｓの第２の端部２０ｂから軸方向Ｓに平行に所定距離で延びる複数の例えば２つの第２のスリット４１とを有している。また、第１のラックブッシュ２０は、第１および第２のスリット４０，４１間に区画された第１の部分４２、第２の部分４３、第３の部分４４、および第４の部分４５を有している。これらの第１〜第４の部分４２，４３，４４，４５は、単一の部材により一体に形成され、互いに順につながることにより上述の弾性支持部３９を構成している。

図４，図６および図７を参照して、第１のスリット４０は、第１のラックブッシュ２０の第２の端部２０ｂに切り込み端を有している。第１のスリット４０は、第１のラックブッシュ２０の径方向内方および径方向外方、一方の軸方向Ｓに向けて開放されている。２つの第１のスリット４０が、互いに対をなしている。４つの第１のスリット４０は、２対をなしている。対をなす第１のスリット４０は、周方向Ｔに隣接して配置されている。各対は、周方向Ｔに均等に配置されていて、一方の対の第１のスリット４０と、他方の対の第１のスリット４０とは、互いに反対側に配置されている。対をなす第１のスリット４０の間に、内周面３６の案内面としての第２の部分３８が形成されている。また、異なる対の２つの第１のスリット４０の間に、内周面３６の逃げ部としての第１の部分３７が形成されている。

図４，図５および図８を参照して、第２のスリット４１は、第１のラックブッシュ２０の第１の端部２０ａに切り込み端を有している。第２のスリット４１は、第１のラックブッシュ２０の径方向内方および径方向外方、他方の軸方向Ｓに向けて開放されている。２つの第１のスリット４０は、周方向Ｔに均等に配置されていて、径方向に関して互いに反対側に配置されている。また、第２のスリット４１は、周方向Ｔに関して、異なる対の２つの第１のスリット４０の間に配置されている。これらの２つのスリット４０，４１において、第２のスリット４１は、各第１のスリット４０から周方向Ｔに均等に離隔して配置されている。

図４，図６および図８を参照して、第１の部分４２は、根本部であり且つ固定部として第１のラックブッシュ２０に２つが設けられ、各第１の部分４２は、第１の端部２０ａにおいて２つの第１のスリット４０の間に周方向Ｔに円弧状に延びて形成されている。
図４，図８および図９を参照して、第２の部分４３は、第１のラックブッシュ２０に４つの弾性舌片として設けられ、第１の部分４２から軸方向Ｓに延びて第２の端部２０ｂに至り、周方向Ｔに関して第１および第２のスリット４０，４１の間に形成されている。

図４，図５および図７を参照して、第３の部分４４は、第１のラックブッシュ２０に２つが設けられ、周方向Ｔに関して、２つの第２の部分４３の延設端同士を互いに接続し、第２の端部２０ｂにおいて第２のスリット４１の間に円弧状に延びている。
図４，図８および図９を参照して、第４の部分４５は、第１のラックブッシュ２０に２つの弾性舌片として設けられ、各第３の部分４４の周方向Ｔの中央部から軸方向Ｓに延びて第１の端部２０ａに至り、２つの第１のスリット４０の間に形成されている。

図２および図４を参照して、第１のラックブッシュ２０の外周面２９は、Ｏリング３０用に周方向Ｔに延びる環状溝４６を有している。この環状溝４６は、軸方向Ｓの中間部であって、相対的に第２の端部２０ｂに近い側の位置に形成されていて、４つの第１のスリット４０と、２つの第２のスリット４１と、４つの第２の部分４３と、２つの第４の部分４５とを横切って形成されている。環状溝４６の底面と内周面３６との間に、薄肉部が形成されている。Ｏリング３０は、環状溝４６に嵌められて且つラックハウジング１５の保持孔２８に嵌め入れられた状態で、素線径が一方の径方向に縮径するように弾性圧縮変形を受けて、第１のラックブッシュ２０の第２の部分４３および第４の部分４５に締め付け力を作用させる。

これにより、第１の部分４２に対して、第２の部分４３が、弾性曲げ変形して、径方向内方に撓むことができ、これにともない、第３の部分４４が径方向内方に変位できるようになっている。また、第３の部分４４に対して、第４の部分４５が弾性曲げ変形して、径方向内方へ撓むことができるようになっている。その結果、第３の部分４４および第４の部分４５の内周面３６の第２の部分３８が、ラック軸１４の外周面に軸方向Ｓの全長にわたって接することができるようになっている。

図２および図３を参照して、第１のラックブッシュ２０は、その中心軸線２０ｃの周りの回動角度位置を所定位置に規制する係合部３１を有している。この係合部３１は、凸部からなり、第１のラックブッシュ２０の第１の端部２０ａの第１の部分４２から軸方向Ｓに突出するとともに、径方向外方に向けて所定量突出している。また、保持孔２８は、係合部３１に係合する相手方の係合部３２としての凹部を有している。係合部３１，３２同士が、互いに嵌まりあって凹凸係合することにより、第１のラックブッシュ２０が保持孔２８に回り止めされるとともに、その回動角度位置が所定位置に規制されている。

なお、本実施形態では、第１のラックブッシュ２０は、その第１の方向Ｘ１が付勢方向Ｆと平行になるように、回転角度位置を位置決めされていたが、第１の方向Ｘ１と付勢方向Ｆとが、所定の微小な角度、例えば０度〜５度以下の範囲内の角度をなしていてもよく、平行な場合と同様に上述の効果を得ることができる。
第１のラックブッシュ２０は、その軸方向位置を位置決めするとともに保持孔２８からの抜け止めとして機能する係合部３３を有している。この係合部３３は、凸部からなり、第１のラックブッシュ２０の第１の端部２０ａの第４の部分４５から径方向外方に向けて所定量突出している。また、保持孔２８は、係合部３３に係合する相手方の係合部３４を有している。係合部３４は、凹部としての周溝の周縁部からなる。係合部３３，３４同士が、互いに嵌まりあって凹凸係合することにより、第１のラックブッシュ２０が軸方向Ｓに抜け止めされるとともに位置決めされている。

また、係合部３３は、径方向に移動可能に弾性支持されている。係合部３３，３４同士を互いに係合させるときには、係合部３３を径方向内方に変位させ、保持孔２８の係合部３４としての周溝の縁部を乗り越えさせる。乗り越えた状態で、係合部３３が弾力的に径方向外方に変位して、係合部３３，３４同士が自律的に互いに嵌まりあう。
図１に戻って、ラックハウジング１５の第２の端部１５ｂの保持孔２８に、第２のラックブッシュ２１が嵌合状態で保持されている。第２のラックブッシュ２１は、ラック軸１４の全ての径方向Ｒに関するラック軸１４の端部１４ｂの移動を所定量（零を含む）に規制しつつ、摺動自在に支持している。

図１１Ａ，図１１Ｂおよび図１１Ｃは、図３のステアリング装置の動作を示す模式図であり、ラック軸が軸方向に移動する過程を順に図示している。図１２Ａ，図１２Ｂおよび図１２Ｃは、図１１Ａ，図１１Ｂおよび図１１Ｃにそれぞれ対応する第１のラックブッシュおよびラック軸の模式的な断面図である。これら各図は、ラック歯１４ａの寸法誤差により、噛み合い位置でのピニオン軸１３とラック軸１４との中心軸線間の距離Ｌが、図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１１Ｃの順に、ラック軸１４の軸方向移動に伴って徐々に大きくなる場合を示している。

このように、仮に、ラック軸１４のラック歯１４ａに寸法誤差がある場合には、上述の平行な方向Ｘ１に関して、ピニオン軸１３とラック軸１４との中心軸線間の距離Ｌが変化し、ラック軸１４は第２のラックブッシュ２１を支点として傾く。本実施形態では、通常時には、第１のラックブッシュ２０の内周面３６の第１の部分３７と、ラック軸１４の外周面とは接触しないので、ラック軸１４の移動抵抗は変化量が小さく抑制される。

また、直交する方向Ｘ２に関して、ラック軸１４の移動は、常に、第１および第２のラックブッシュ２０，２１により規制されているので、噛み合い位置においても、ラック軸１４のがたつきが確実に防止される。
なお、図示しないが、操向輪２からラック軸１４に過大な外力が作用するときには、第１のラックブッシュ２０の第１の部分３７が、ラック軸１４に接触し、外力を受け止める。その結果、外力がピニオン軸１３やラック軸支持装置２３に負荷されることが防止される。また、第２の部分３８も同様に外力を受け止める。

図１，図２および図３を参照して、本実施形態では、ラックアンドピニオン式のステアリング装置１において、ラック軸１４が挿通され、軸方向Ｓに関して第１および第２の端部１５ａ，１５ｂを有する筒状のハウジングとしてのラックハウジング１５と、このラックハウジング１５の第１および第２の端部１５ａ，１５ｂのうち第１の端部１５ａに相対的に近い位置に配置され、ラック軸１４を軸方向Ｓに摺動自在に支持しつつラック軸１４をピニオン軸１３側である所定の付勢方向Ｆに付勢するラック軸支持装置２３と、ラックハウジング１５の第１の端部１５ａに保持され、ラック軸１４の端部１４ｂを軸方向Ｓに摺動自在に支持する支持孔３５を有する第１のラックブッシュ２０とを備え、この第１のラックブッシュ２０の支持孔３５は、上記所定の付勢方向Ｆとは平行な方向としての第１の方向Ｘ１に相対的に直径ＤＡが大きく、上記平行な方向Ｘ１とは直交する方向としての第２の方向Ｘ２に相対的に直径ＤＢが短い孔からなっている。

このように、付勢方向Ｆとは平行な方向Ｘ１に直交する方向Ｘ２に関して、支持孔３５の直径ＤＢが相対的に小さくなるので、支持孔３５において直交する方向Ｘ２に関してのラック軸１４のがたつきの発生を抑制することが可能となる。しかも、平行な方向Ｘ１に関して、支持孔３５の径ＤＡが相対的に大きくなるので、例えば仮に、ラック軸１４のラック歯１４ａの寸法誤差があったとしても、ラック軸１４の移動抵抗の軸方向移動に伴う変化を抑制することが可能となる。その結果、操舵感を向上することができる。

さらに、これらの効果を、ラック軸１４の加工精度を高めることなく、第１のラックブッシュ２０の支持孔３５の形状変更により得ることができるので、製造コストを安価にできる。また、上記平行な方向Ｘ１に関しての支持孔３５の寸法精度を高くせずに済むので、製造コストを安価にできる。また、第１のラックブッシュ２０が、ピニオン軸１３に近い側の第１の端部１５ａに配置されているので、ピニオン軸１３とラック軸１４との噛み合い位置における上記直交する方向Ｘ２についてのラック軸１４のがたつきを効果的に抑制することができる。

また、第１および第２のラックブッシュ２０，２１は、ラック軸１４に摺動自在に接するので、ボールを介在させる従来のラックブッシュに比べて、構造を簡素化できる。
また、本実施形態において、第１のラックブッシュ２０の支持孔３５の内周面３６は、上記平行な方向Ｘ１とは直交する方向Ｘ２に関してのラック軸１４の移動を規制し、上記平行な方向Ｘ１へのラック軸１４の移動を許容するように、ラック軸１４を案内する一対の案内面としての第２の部分３８を含むようにしている。この場合、上述の直交する方向Ｘ２に関してのラック軸１４のがたつきを確実に規制しつつ、ラック軸１４の移動抵抗の変化を抑制することができる。

また、本実施形態において、上記一対の案内面としての第２の部分３８のそれぞれは、上記平行な方向Ｘ１に沿って延びる平坦面を含むようにしている。この場合、平行な方向Ｘ１に関してラック軸１４をスムーズに平坦面により案内することができるので、ラック軸１４の移動抵抗の変化をより一層小さくすることができる。
なお、これらの効果は、ラックハウジング１５の第２の端部１５ｂにおけるラックブッシュの有無や構造にかかわらずに得ることができるが、第２の端部１５ｂにもラックブッシュを配置するのが、ラック軸１４のがたつきの防止には好ましい。

また、本実施形態について、以下のような変形例を考えることができる。以下の説明では、上述の実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
図１３は、本発明の第２の実施形態のステアリング装置の要部の断面図であり、第１の実施形態において図１０に示された部分に相当する部分を示す。図１３を参照して、第１のラックブッシュ２０の支持孔３５の内周面３６は、第２の方向Ｘ２に互いに対向する一対の第２の部分３８Ａ（一方のみ図示。）を有している。第２の部分３８Ａは、凹湾曲面としての円筒面からなる。この円筒面は、第１の部分３７の円筒面よりも小径に形成され、第１の部分３７の円筒面から径方向内方に突出した凸部の先端に形成されている。第２の部分３８Ａの円筒面の直径は、上述の第１の実施形態における一対の第２の部分３８の間隔（直径ＤＢに相当）に等しく設定されている。第２の部分３８Ａは、断面円弧形状の樋形状をなし、この樋形状は第１のラックブッシュ２０の中心軸線に平行に延びている。また、第２の部分３８Ａは、ラック軸１４の外周面を面当たり状態で受けている。この場合、第２の部分３８Ａの少なくとも一部を変形させたり移動させたりすることにより、ラック軸１４を第１の方向Ｘ１に移動させることができる。また、第２の部分３８Ａは、第１の方向Ｘ１に関してラック軸１４に作用する外力を受けることができる。

また、上述の各実施形態において、ラックハウジング１５の第２の端部１５ｂの第２のラックブッシュ２１に代えて、第１のラックブッシュ２０を設けてもよい。この場合、ラック軸１４の両端が第１のラックブッシュ２０により受けられることとなる。また、第１および第２のラックブッシュ２０，２１の少なくとも一方が、保持孔２８に剛性支持状態で固定されることも考えられる。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

図１Ａは、本発明の第１の実施形態のステアリング装置の概略構成を示す模式図であり、図１Ｂは、要部としての第１のラックブッシュの１Ｂ−１Ｂ断面を示す。 図１Ａに示すステアリング装置の操舵機構の要部Ｄ２の一部断面図であり、断面部分は、図３に示すＳ２−Ｓ２断面を示す。 図２のＳ３−Ｓ３断面の断面図である。 第１のラックブッシュの斜視図である。 第１のラックブッシュの正面図である。 第１のラックブッシュの後面図である。 図５のＳ７−Ｓ７断面の断面図である。 図５のＳ８−Ｓ８断面の断面図である。 図８のＳ９−Ｓ９断面の断面図である。 図５の要部Ｄ１０の拡大図である。 図１１Ａ，図１１Ｂおよび図１１Ｃは、図３のステアリング装置の動作を示す模式図であり、ラック軸が軸方向に移動する過程を順に図示している。 図１２Ａ，図１２Ｂおよび図１２Ｃは、図１１Ａ，図１１Ｂおよび図１１Ｃにそれぞれ対応する第１のラックブッシュおよびラック軸の模式的な断面図である。 本発明の第２の実施形態のステアリング装置の要部の断面図であり、第１の実施形態において図１０に示された部分に相当する部分を示す。

符号の説明

１…ステアリング装置、１３…ピニオン軸、１４…ラック軸１４、１４ｂ…（ラック軸の）端部、１５…ラックハウジング（ハウジング）、１５ａ…第１の端部、１５ｂ…第２の端部、２３…ラック軸支持装置、３５…支持孔、３６…（支持孔の）内周面、３８…第２の部分（案内面、平坦面）、３８Ａ…第２の部分（案内面）、ＤＡ…直径（第１の方向に関する径）、ＤＢ…径（第２の方向に関する径）、Ｆ…所定の付勢方向、Ｓ…軸方向、Ｘ１…第１の方向（平行な方向）、Ｘ２…第２の方向（直交する方向）

Claims (1)

1. ラックアンドピニオン式のステアリング装置において、
   ラック軸が挿通され、軸方向に関して第１および第２の端部を有する筒状のハウジングと、
   このハウジングの第１および第２の端部のうち第１の端部に相対的に近い位置に配置され、ラック軸を軸方向に摺動自在に支持しつつラック軸をピニオン軸側である所定の付勢方向に付勢するラック軸支持装置と、
   ハウジングの第１の端部に保持され、ラック軸の端部を軸方向に摺動自在に支持する支持孔を有する樹脂製で筒状のラックブッシュとを備え、
   このラックブッシュの支持孔は、上記所定の付勢方向とは平行な方向に相対的に径が大きく、上記平行な方向とは直交する方向に相対的に径が短い孔からなり、
   上記ラックブッシュの支持孔の内周面は、上記平行な方向とは直交する方向に関してのラック軸の移動を規制し、上記平行な方向へのラック軸の移動を許容するように、ラック軸を案内する一対の案内面を含み、
   上記一対の案内面のそれぞれは、上記平行な方向に沿って延びる平坦面を含み、
   上記ラックブッシュは、その径方向内方および径方向外方と軸方向の一方または他方とに向けて開放されたスリットと、外周面に形成されて周方向に延びる環状溝とを有し、
   上記環状溝に嵌められて上記ラックブッシュに締め付け力を作用させるＯリングを備えることを特徴とするステアリング装置。

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