車両用ステアリング装置
【課題】車両用ラックアンドピニオン式ステアリング装置の小型化を図ること。
【解決手段】操舵トルクをステアリングホイールからラックアンドピニオン機構１５を介して操舵車輪２１，２１に伝える車両用ステアリング装置１０は、ラック３２が形成されているラック軸１６と、ピニオン３１の位置に対してラック軸の軸長手方向の両側に位置する２個のラック支持部５０，５０と、２個のラック支持部の間に位置する付勢部６０とを備える。２個のラック支持部は、操舵の中立位置に位置している状態のラック軸の、ラックが形成されている部位の背面１６ａのみを、軸長手方向にスライド可能に支持するように、互いに接近して位置している。付勢部の付勢方向は、ラック軸を少なくともラック以外の方向へ付勢することが可能に設定されている。
【解決手段】操舵トルクをステアリングホイールからラックアンドピニオン機構１５を介して操舵車輪２１，２１に伝える車両用ステアリング装置１０は、ラック３２が形成されているラック軸１６と、ピニオン３１の位置に対してラック軸の軸長手方向の両側に位置する２個のラック支持部５０，５０と、２個のラック支持部の間に位置する付勢部６０とを備える。２個のラック支持部は、操舵の中立位置に位置している状態のラック軸の、ラックが形成されている部位の背面１６ａのみを、軸長手方向にスライド可能に支持するように、互いに接近して位置している。付勢部の付勢方向は、ラック軸を少なくともラック以外の方向へ付勢することが可能に設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されているラックアンドピニオン式ステアリング装置の改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラックアンドピニオン式ステアリング装置は、ステアリングホイールを操舵することによって発生した操舵トルクを、ステアリングホイールからラックアンドピニオン機構を介して操舵車輪に伝えるものである。ラックアンドピニオン機構は、ステアリングホイールの回転運動を直線方向への運動に変換する。このようなラックアンドピニオン式ステアリング装置としては、各種の技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１で知られているラックアンドピニオン式ステアリング装置は、ラックアンドピニオン機構のラックが形成されているラック軸をスライド可能に支持するための、３個のラック支持部を備えている。３個のラック支持部は、ラック軸を軸長手方向にスライド可能に支持している。このラック軸は、ラックが形成されている部位の背面を、ラックガイドによって軸長手方向にスライド可能に支えられている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１で知られているラック軸の長さは、ラックが直線方向へ運動する範囲の２倍以上必要である。このため、ラックアンドピニオン機構はラックの長手方向に大型にならざるを得ない。ラックアンドピニオン機構を収納するためのハウジングも大型化になってしまうので、ステアリング装置の小型化及び軽量化を図る上で不利である。特に、このようなステアリング装置を、車幅が小さい小型車に搭載する場合には、配置上の制約が大きく、ラック軸の両端に連結されるタイロッドの長さの制約もある。車両の設計の自由度を高めるには、一層の改良の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−０８８９７８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ラックアンドピニオン式ステアリング装置の小型化を図ることができる技術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】
【０００７】
請求項１に係る発明では、ステアリングホイールを操舵することによって発生した操舵トルクを、前記ステアリングホイールからラックアンドピニオン機構を介して操舵車輪に伝える車両用ステアリング装置において、
前記ラックアンドピニオン機構のラックが形成されているラック軸と、前記ラックアンドピニオン機構のピニオンの位置に対して前記ラック軸の軸長手方向の両側に位置する２個のラック支持部と、この２個のラック支持部の間に位置する付勢部とを備え、
前記２個のラック支持部は、操舵の中立位置に位置している状態の前記ラック軸の、前記ラックが形成されている部位の背面のみを、軸長手方向にスライド可能に支持するように、互いに接近して位置し、
前記付勢部の付勢方向は、前記ラック軸を少なくとも前記ラック以外の方向へ付勢することが可能に設定されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明では、前記付勢部は、前記ラック軸の、前記ラックが形成されている部位の前記背面を、軸長手方向にスライド可能に支えるラックガイドと、このラックガイドを前記背面に向かって付勢する圧縮コイルばねと、からなり、前記ラックガイドは、前記背面を押し付けるための押し付け面を有し、この押し付け面は、前記背面のうち、前記ラック軸の中心線に直交し且つ前記ピニオンの中心線に直交するピニオン直交基準線に対して、いずれか一方の面のみに接触可能に形成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明では、前記ラック軸の少なくとも前記背面は、略円弧状断面に形成され、前記押し付け面は、前記背面に沿う略円弧状断面に形成され、前記押し付け面の円弧状の半径は、前記背面の円弧状の半径よりも大きく設定され、前記押し付け面の中心は、前記ラック軸の中心線に対して、前記ラックの歯幅方向にオフセットしていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明では、前記付勢部は、前記ラック軸の、前記ラックが形成されている部位の前記背面を、軸長手方向にスライド可能に支えるラックガイドと、このラックガイドを前記背面に向かって付勢する圧縮コイルばねと、からなり、前記ラックガイドの中心線及び前記圧縮コイルばねの中心線は、前記ラック軸の中心線に直交し且つ前記ピニオンの中心線に直交するピニオン直交基準線に対して、前記ピニオンの軸方向に傾いていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に係る発明では、前記２個のラック支持部は、円筒状の軸受によって構成され、前記ラック軸の中心線は、前記軸受の中心線に対して、前記ピニオンから離れる方向にオフセットし且つ前記ピニオンの中心線に沿ってオフセットしていることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に係る発明では、前記ラック軸の中心線に直交し且つ前記ピニオンの中心線に平行な直線をピニオン平行基準線とし、前記２個のラック支持部は、円筒状の軸受によって構成され、前記ラック軸の外周面の同一周上には、前記２個の軸受によって支持することが可能な２個のラック反対側凸部が形成され、前記２個のラック反対側凸部は、前記ピニオン平行基準線に対して前記ラックとは反対側に位置し、且つ前記ピニオン直交基準線の両側に位置していることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に係る発明では、前記ラック軸の外周面の同一周上には、前記２個の軸受によって支持することが可能な２個のラック接近側凸部が形成され、この２個のラック接近側凸部は、前記ピニオン平行基準線と前記ラックとの間に位置し、且つ前記ピニオン直交基準線の両側に位置していることを特徴とする。
【００１４】
請求項８に係る発明では、前記ラック軸は、中空材によって構成され、前記２個のラック反対側凸部と前記２個のラック接近側凸部とは、前記中空材の内部から径外方へ向かって押し出し成形されることによって形成された部分であることを特徴とする。
【００１５】
請求項９に係る発明では、前記ラックガイドが前記ピニオン直交基準線周りに揺動することを規制するための揺動規制部を、更に備えていることを特徴とする。
【００１６】
請求項１０に係る発明では、前記ラックガイドは、前記ピニオン直交基準線を中心とする円形状の部材であって、ラックガイドハウジングに収納され、このラックガイドハウジングは、前記ラックガイドを前記ピニオン直交基準線に沿ってスライド可能に支持することが可能な円形状の支持用孔を有し、前記揺動規制部は、前記ラックガイドの外周面の周方向に形成されて前記支持用孔の内周面に接触可能な、少なくとも２個の凸部によって構成されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項１１に係る発明では、前記ラックガイドは、前記ピニオン直交基準線を中心とする円形状の部材であって、ラックガイドハウジングに収納され、このラックガイドハウジングは、前記ラックガイドを前記ピニオン直交基準線に沿ってスライド可能に支持することが可能な円形状の支持用孔を有し、前記揺動規制部は、前記ラックガイドの外周面と前記支持用孔の内周面との間の隙間に充填された、液状パッキン等の粘弾性を有する充填層によって構成されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項１２に係る発明では、前記ラックガイドは、前記ピニオン直交基準線を中心とする円形状の部材であって、外周面にＯリングを装着するための環状溝が形成されるとともに、ラックガイドハウジングに収納され、このラックガイドハウジングは、前記ラックガイドを前記ピニオン直交基準線に沿ってスライド可能に支持することが可能な円形状の支持用孔を有し、前記揺動規制部は、前記環状溝に装着されたＯリングによって構成され、このＯリングの外周面は、全周にわたって前記支持用孔の内周面に接していることを特徴とする。
【００１９】
請求項１３に係る発明では、前記環状溝の中心は、前記ラックガイドの中心線に対してオフセットしていることを特徴とする。
【００２０】
請求項１４に係る発明では、前記付勢部は、前記ピニオンを前記ラックに対して噛み合う方向へ付勢していることを特徴とする。
【００２１】
請求項１５に係る発明では、前記ラックは、前記ラック軸に対して歯すじが直交する、すぐ歯であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に係る発明では、２個のラック支持部は、ラック軸において、ラックが形成されている部位の背面のみを支持することが可能であって、互いに接近して位置している。背面にはラックを有していない。２個のラック支持部の間に位置する付勢部は、ラック軸を少なくともラック以外の方向へ付勢することが可能である。つまり、付勢部は、ラック軸をピニオンに向かって押し付けるとともに、さらに、ラック軸の背面を各ラック支持部に押し付ける（予圧を付加する）ことが可能である。各ラック支持部には、予圧に応じた反力が発生する。各ラック支持部はラック軸の背面を支持することになる。このラック軸支持構成は、いわゆる「２個の支点の両側から梁が張り出し、この梁の長手中央に集中荷重（ピニオンの反力）が作用している」つり合い条件の支持構成に相当する。このようにして、ラック軸の背面は、ピニオンと２個のラック支持部との３点によって、軸長手方向へのスライドが可能に確実に支持される。しかも、ラック自体が各ラック支持部によって支持されることはない（接触することはない）。ラック軸を支持するための別個の支持部材を設ける必要はなく、ラック軸を支持するための支持構成を、簡略化することができる。
【００２３】
さらには、２個のラック支持部は、ラック軸において、ラックが形成されている部位の背面のみを支持することが可能なので、互いに接近して位置することができる。各ラック支持部がラックの長さの範囲内に位置することができるので、範囲外に位置している従来に比べて、ラック軸の全長を短くすることができる。このため、ラックアンドピニオン機構をラックの長手方向に小型にすることができる。ラック軸が短くなった分、このラック軸の両端に連結されるタイロッドを長くすることになる。しかし、タイロッドの径はラック軸の径に比べて細い。このため、ラック軸の重量にタイロッドの重量を加えた、総重量は減少する。また、ラックアンドピニオン機構を収納するためのハウジングは、ラック軸を短くできた分、小型化できる。このように、ステアリング装置の小型化及び軽量化を図るとともに、低コスト化を図ることができる。
【００２４】
さらには、ラック軸が従来に比べて短くなった分、ラック軸に連結されているタイロッドを長くすることができる。このため、ステアリング装置及びこのステアリング装置を搭載する車両の、設計の自由度を高めることができる。例えば、ステアリング装置のタイロッドとサスペンション装置とによって形成される、サスペンションジオメトリの設計自由度を高めることができる。特に、このようなステアリング装置を、車幅が小さい小型車に搭載する場合に、配置上の制約が小さい。しかも、タイロッドを長くすれば、左右の操舵車輪がバンプやリバウンドをしたときにおいて、トーの変化の影響を抑制することができる。この結果、車両の操縦性を高めることができる。
【００２５】
一般に、長いタイロッドを用いた場合には、特に停車中の車両を操舵するとき（いわゆる据え切り操舵時）のように操舵角が大きい操舵領域において、ラック軸に作用する軸長手方向の力（スラスト、軸力）を低減できる、ステアリングジオメトリに設定することは容易である。つまり、操舵角が大きい操舵領域で、ラック軸に作用するスラストを低減することが可能な、ステアリングジオメトリとすることができる。スラストを小さくすることによって、ステアリングホイールを操舵する操舵トルクが小さくなる。操舵トルクが小さくてすむので、ラックアンドピニオン機構の負担は軽減される。従って、ラックアンドピニオン機構の強度や耐久性に余裕ができるので、ラックアンドピニオン機構の信頼性が高まる。
【００２６】
しかも、請求項１のステアリング装置に、操舵トルクに応じて電動モータが発生した補助トルクを、ラックアンドピニオン機構に付加するようにした、いわゆる電動パワーステアリング装置を採用した場合には、操舵トルクが小さくなった分、電動モータが発生する補助トルクを低減することができる。従って、電動モータの小型化が可能になる。このため、ステアリング装置全体の軽量化が可能になるとともに、ステアリング装置の消費電力の低減にもつながる。その分、エンジンの負担が軽減されるので、ステアリング装置を搭載した車両の燃費が高まる。
【００２７】
請求項２に係る発明では、付勢部は、ラックガイドと圧縮コイルばねとによって構成される。ラックガイドの押し付け面は、ラック軸の背面の全体に接触するのではなく、ピニオン直交基準線を基準にして片側のみに接触可能に形成されている。このような極めて簡単な構成の押し付け面によって、ラック軸をピニオンへ向かって押し付けるとともに、ラック軸の背面を各ラック支持部に押し付けることができる。ラック軸の背面を各ラック支持部に押し付けるのに、別個の部品を設ける必要はない。
【００２８】
しかも、ラック軸の背面に対して、ラックガイドの押し付け面の一方の略半分だけが接触し、従来のラックガイドに相当する他方の略半分はラック支持部での接触になる。つまり、従来のラックガイド１個分の摩擦抵抗しか作用しない。従来のステアリング装置には、ラックガイドの摩擦抵抗と、ラック軸を軸長手方向に支持するラック支持部の摩擦抵抗と、を合計した摩擦抵抗が作用する。これに対し、請求項２のステアリング装置には、ラックガイド１個分に相当する摩擦抵抗だけしか作用しないので、ラック軸がスライドするときの摩擦抵抗を抑制することができる。
【００２９】
請求項３に係る発明では、ラックガイドの押し付け面の円弧状の半径が、ラック軸の背面の円弧状の半径よりも大きく設定されている。押し付け面の中心は、ラック軸の中心線に対してラックの歯幅方向にオフセットされている。このような極めて簡単な構成の押し付け面によって、ラック軸をピニオンへ向かって押し付けるとともに、ラック軸の背面を各ラック支持部に押し付けることができる。しかも、ラック軸を支持するための別個の支持部材を設ける必要はない。
【００３０】
請求項４に係る発明では、ラックガイドの中心線は、ピニオン直交基準線に対してピニオンの軸方向に傾いている。このような極めて簡単な構成のラックガイドによって、ラック軸をピニオンへ向かって押し付けるとともに、ラック軸の背面を各ラック支持部に押し付けることができる。しかも、ラック軸を支持するための別個の支持部材を設ける必要はない。
【００３１】
請求項５に係る発明では、２個のラック支持部は、円筒状の軸受によって構成されている。ラック軸の中心線は、軸受の中心線に対して、ピニオンから離れる方向にオフセットし且つピニオンの中心線に沿ってオフセットしている。このため、ラック自体が２個の軸受によって支持される（接触する）ことを、より一層確実に防ぐことができる。
【００３２】
請求項６に係る発明では、ラック軸は、ラックを有している部分を除き外周面の同一周上に、円筒状の各軸受によって支持することが可能な、２個のラック反対側凸部が形成されている。この２個のラック反対側凸部は、ピニオン平行基準線に対してラックとは反対側に位置し、且つピニオン直交基準線の両側に位置している。さらに、ラックガイドの中心線は、ピニオン直交基準線に対してピニオンの軸方向に傾いている。このため、各軸受はラック軸の背面の全体を支持するのではなく、２個のラック反対側凸部の、少なくともいずれか一方を支持することができる。
【００３３】
一般に、走行中に操舵するときには、路面と操舵車輪との間の摩擦力が小さいので、比較的小さい操舵力ですむ。ピニオンからラックに伝わる操舵力が小さいと、ラック軸の背面を各軸受側に押し付ける押し付け力は小さい。この場合には、ピニオン直交基準線に対してラックガイドとは反対側に位置しているラック反対側凸部が、各軸受に支持される。ラック軸のうち、各軸受によって支持される支持点が確実に決まる。
【００３４】
ピニオンからラックに伝わる操舵力が大きくなってくると、ラック軸の背面を各軸受側に押し付ける押し付け力も大きくなる。この場合には、ピニオン直交基準線に対して両側に位置している２個のラック反対側凸部の両方が、各軸受に支持される。このため、各軸受の１点に過大な操舵力が作用しないので、ラック軸及び軸受の耐久性が高まる。
【００３５】
請求項７に係る発明では、ラック軸の外周面の同一周上に２個のラック接近側凸部が形成されている。この２個のラック接近側凸部は、ピニオン直交基準線とラックとの間に位置し、且つピニオン直交基準線の両側に位置している。
【００３６】
停車中の車両を操舵するとき、いわゆる据え切り操舵時には、路面と操舵車輪との間の摩擦力が大きい。つまり、路面反力が大きくなるので、より大きい操舵力が必要となる。より大きい操舵力はピニオンからラックに伝わる。ラック軸支持構成は、２個の軸受の両側からラック軸が張り出し、このラック軸の長手中央に集中荷重（ピニオンの押し付け力）が作用する構成である。より大きな押し付け力が、ピニオンからラック軸の長手中央に作用することによって、ラック軸の両側はラック側へ撓もうとする。このため、ラック軸に形成されているラックは、各軸受に接触しようとする。しかし、この場合には、２個のラック接近側凸部の少なくとも一方が、各軸受に先に接触するので、ラックが各軸受に接触することはない。従って、ラック軸は、より円滑にスライドすることが可能である。
【００３７】
請求項８に係る発明では、２個のラック反対側凸部と２個のラック接近側凸部とは、中空材から成るラック軸の内部から径外方へ向かって押し出し成形されることによって形成されている。このため、ラック反対側凸部及びラック接近側凸部の各表面が、より滑らかになる（面粗度が良好になる）。従って、ラック軸がスライドするときの、各軸受に対する各凸部の摩擦抵抗を抑制することができる。
【００３８】
また、ラック反対側凸部及びラック接近側凸部は、冷間鍛造による加工硬化によって、硬度が増す。これにより、各軸受に接触するラック反対側凸部及びラック接近側凸部のみ、つまり摺動部分のみの硬度を効果的に増すことができる。この結果、ラック反対側凸部及びラック接近側凸部は、摺動することによる摩耗を低減することができる。
【００３９】
請求項９に係る発明では、ラックガイドがピニオン直交基準線周りに揺動することを、揺動規制部によって規制することができる。このため、ラック軸の背面に対するラックガイドの押し付け面の接触状態を、良好に維持することができる。また、このことから、ピニオンとラックとの良好な噛み合い状態を確保できるので、ピニオンとラックの強度や耐久性が向上する。さらに、ピニオンとラックの噛み合い状態が良好なので、噛み合いによる摩擦抵抗を低減することができる。この結果、ステアリング装置の操舵感覚を高めることができる。
【００４０】
請求項１０に係る発明では、揺動規制部は、ラックガイドの外周面の周方向に形成された少なくとも２個の凸部によって構成されている。このため、揺動規制部を極めて簡単な構成とすることができる。
【００４１】
請求項１１に係る発明では、揺動規制部は、ラックガイドの外周面と支持用孔の内周面との間の隙間に充填された、液状パッキン等の粘弾性を有する充填層によって構成されている。このため、揺動規制部を極めて簡単な構成とすることができる。
【００４２】
請求項１２に係る発明では、揺動規制部は、ラックガイドの外周面に形成されている環状溝にＯリングが装着された構成である。ラックガイドの外周面に形成された環状溝にＯリングを装着するだけの、極めて簡単な構成によって、揺動規制部を構成することができる。
【００４３】
請求項１３に係る発明では、環状溝の中心がラックガイドの中心線に対してオフセットしている。支持用孔にラックガイドを嵌め込んだ場合に、支持用孔の内面に対するＯリングの接触圧は、このＯリングの外周面の部位によって異なる。つまり、Ｏリングの周方向に、接触圧が異なる。接触圧がＯリングの外周面の部位によって異なるので、ラックガイドがピニオン直交基準線を略中心にして揺動することを、より一層規制することができる。
【００４４】
請求項１４に係る発明では、付勢部はピニオンをラックに噛み合う方向へ付勢している。このため、ラックはピニオンに押し付けられる。ラック軸の背面は、ピニオンと２個のラック支持部との３点によって、軸長手方向へのスライドが可能に確実に支持される。しかも、ラック自体が各ラック支持部によって支持されることはない。このため、ラック軸を支持するための別個の支持部材を設ける必要はなく、支持構成を簡略化することができる。
【００４５】
請求項１５に係る発明では、ラックは「すぐ歯」である。このラックに噛み合うピニオンについては「すぐ歯」にする。または、ピニオンを「はす歯」にするとともに、ピニオン軸を「はす歯」の捩れ角に相当する角度だけ、ラック軸の軸長手方向に傾けることによって、実質的に「すぐ歯」となり得る構成と、することが可能である。このように、ピニオンとラックとの噛み合い構成は、ピニオンとラックの両方が「すぐ歯」である場合と、実質的に同等の構成である。このため、ピニオンの歯すじの方向は、ラックの歯すじの方向と合致する。
【００４６】
従って、ラックに対して、ラックの歯すじの方向の外力（振動を含む）が作用したときに、ラックは「歯すじ」の方向に変位し易い。例えば、外部からラックに、このラックの歯すじの方向の振動が伝わったときに、ラックは歯すじの方向に振動し得る。このため、ラックの歯すじ方向の振動が、ピニオンの回転方向の振動に変換されてステアリングホイールに伝わり難い。この結果、運転者に与える操舵感覚が高まる。また、ピニオンの回転方向の振動に対し、「すぐ歯」のラックは規制する方向に働く。このため、ピニオンの回転方向の振動がステアリングホイールに伝わり難い。この結果、運転者に与える操舵感覚が高まる。
【００４７】
また、ラックが「はす歯」の場合には、ラック軸の中心線に対して歯が斜めに形成されている。このため、ラック軸の中心線に直交するどの断面をとっても、一部にラックの歯がある。これに対し、請求項１５では、ラックが「すぐ歯」であるから、ラック軸の中心線に沿ってラックを次々に断面した場合に、歯先の部位と歯底の部位とが繰り返される。つまり、断面によっては、歯底しか無い部位がある。歯底しか無い部位の断面二次モーメントは、他の部位の断面二次モーメントよりも小さい。従って、ラック軸全体をとらえると、ラックが「はす歯」の場合に比べて、比較的撓み易い。しかも、上述のように、ラックに対して、ラックの歯すじの方向の外力（振動を含む）が作用したときに、ラックは「歯すじ」の方向に変位し易い。従って、ラック軸の背面は、ピニオンと２個のラック支持部との３点によって、軸長手方向へのスライドが可能に確実に支持される。
【００４８】
さらには、ラックが「すぐ歯」なので、据え切り操舵時のように大きい路面反力がラック軸が加わったときに、このラック軸はラックの「歯すじ」の方向（歯幅方向）に変位し易い。このため、ラック軸は路面反力に応じて、各ラック支持部の支持孔の面に沿って、せり上がることが可能である。つまり、ラック支持部によってラック軸を支持する支持位置が、このラック軸に加わる反力の大きさに応じて変化するという、不静定の支持構造が構成される。従って、ピニオンとラックとの噛み合い点と、各ラック支持部による支持点と、の３点でラック軸を十分に支持することができるとともに、反力を十分に且つ確実に受け止めることができる。しかも、各ラック支持部は、反力の大きさに応じた最も適切な部位で、ラック軸を支持するので、耐久性が高い。
【００４９】
また、上述のようにラック軸の全長が短いので、ピニオンは車幅中央に位置することもできる。これに対し、ステアリングホイールは左又は右に偏って位置する。つまり、ピニオン軸は、ラック軸の軸長手方向に傾けることになる。ピニオン軸の傾き方向は、右ハンドル車と左ハンドル車とで逆向きになる。しかし、ラックが「すぐ歯」なので、右ハンドル車と左ハンドル車とで共用できる。ステアリング装置の部品の管理が容易となり、生産性が高まる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る実施例１の車両用ステアリング装置の模式図である。
【図２】図１に示されたピニオン軸とラックアンドピニオン機構とラック軸と２個のラック支持部との組立構成を示す断面図である。
【図３】図２の３−３線断面図である。
【図４】図２に示されたラックアンドピニオン機構とラック軸と２個のラック支持部との組立構成を示す斜視図である。
【図５】図２の５−５線断面図である。
【図６】図３に示されたラックアンドピニオン機構とラック軸と付勢部との関係を模式的に表した図である。
【図７】図１に示された車両用ステアリング装置の作用を説明する図である。
【図８】本発明に係る実施例２の車両用ステアリング装置のラックアンドピニオン機構とラック軸と付勢部との組立構成を示す断面図である。
【図９】本発明に係る実施例２の車両用ステアリング装置のラック軸とラック支持部との組立構成を示す断面図である。
【図１０】本発明に係る実施例３の車両用ステアリング装置のラックアンドピニオン機構とラック軸と付勢部との組立構成を示す断面図である。
【図１１】本発明に係る実施例４の車両用ステアリング装置のラックアンドピニオン機構とラック軸と付勢部との組立構成を示す断面図である。
【図１２】本発明に係る実施例５の車両用ステアリング装置のラック軸とラック支持部との組立構成を示す断面図である。
【図１３】本発明に係る実施例６の車両用ステアリング装置のラックアンドピニオン機構とラック軸と付勢部との組立構成を示す断面図である。
【図１４】図１３に示されたラック軸の断面図である。
【図１５】本発明に係る実施例６の車両用ステアリング装置のラック軸とラック支持部との組立構成を示す断面図である。
【図１６】本発明に係る実施例７の車両用ステアリング装置のラック軸の斜視図である。
【図１７】図１６に示されたラック軸の製造方法を示す図である。
【図１８】図１７に示された半完成ラック軸を追加加工するための一対の二次成形用の割型の断面図である。
【図１９】本発明に係る実施例８の車両用ステアリング装置のラックガイドの断面図である。
【図２０】図１９に示されたラックガイドをラックガイドハウジングに嵌合した構成を示す断面図である。
【図２１】本発明に係る実施例９の車両用ステアリング装置のラック軸とラックガイドとの組立構成を示す断面図である。
【図２２】図２１の２２−２２線断面図である。
【図２３】本発明に係る実施例１０の車両用ステアリング装置のラックガイドにＯリングを有している構成を示す断面図である。
【図２４】本発明に係る実施例１１の車両用ステアリング装置のラックガイドにオフセットされたＯリングを有している構成を示す断面図である。
【図２５】本発明に係る実施例１１の車両用ステアリング装置のラック軸とラックガイドとの組立構成を示す断面図である。
【図２６】本発明に係る実施例１２の車両用ステアリング装置のラックアンドピニオン機構とラック軸と付勢部との組立構成を示す断面図である。
【図２７】図２６に示されたラックアンドピニオン機構とラック軸と２個のラック支持部との組立構成を示す斜視図である。
【図２８】本発明に係る実施例１２の車両用ステアリング装置のラック軸とラック支持部との組立構成を示す断面図である。
【図２９】図２６に示された車両用ステアリング装置の作用を説明する図である。
【図３０】図２９の３０−３０線断面図である。
【図３１】本発明に係る実施例１３の車両用ステアリング装置のピニオンをラックに対して噛み合う方向へ付勢部によって付勢している組立構成を示す断面図である。
【図３２】図３１の３２−３２線断面図である。
【図３３】図３１に示されたラックアンドピニオン機構とラック軸と２個のラック支持部との組立構成を示す斜視図である。
【図３４】本発明に係る実施例１３の車両用ステアリング装置のラック軸とラック支持部との組立構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
本発明を実施するための形態を添付図に基づいて以下に説明する。
【実施例１】
【００５２】
実施例１に係る車両用ステアリング装置を図１〜図７に基づき説明する。
【００５３】
図１に示されるように、実施例１の車両用ステアリング装置１０は、ステアリングホイール１１にステアリングシャフト１２及び自在軸継手１３，１３を介してピニオン軸１４（回転軸１４）を連結し、このピニオン軸１４にラックアンドピニオン機構１５を介してラック軸１６を連結し、このラック軸１６の両端にボールジョイント１７，１７、タイロッド１８，１８及びナックル１９，１９を介して左右の操舵車輪２１，２１を連結したものである。
【００５４】
車両用ステアリング装置１０（以下、単に「ステアリング装置１０」という。）によれば、運転者がステアリングホイール１１を操舵することによって発生した操舵トルクを、ステアリングホイール１１からラックアンドピニオン機構１５及び左右のタイロッド１８，１８を介して、左右の操舵車輪２１，２１に伝えることができる。
【００５５】
ラックアンドピニオン機構１５は、ピニオン軸１４に形成されたピニオン３１と、ラック軸１６に形成されたラック３２とからなる。ピニオン３１及びラック３２は「はす歯」に構成されている。ピニオン軸１４は、車両の上下方向に延びている。ラック軸１６は、車幅方向に延びた真円状断面の丸棒からなる。
【００５６】
図２及び図３に示されるように、ラック軸１６は少なくとも、ラック３２を形成されている部位の背面１６ａが略円弧状断面に形成されている。ピニオン軸１４とラックアンドピニオン機構１５とラック軸１６は、少なくとも要部がハウジング４１に収納されている。このハウジング４１は、車幅方向に貫通した細長い筒状の部材であって、長手中央の上端から上方に開口している。ラック軸１６の両端は、ハウジング４１の両端よりも車幅方向の外方へ延びている。ハウジング４１の両端と左右のタイロッド１８，１８との間は、ブーツ４２，４２によって覆われている。
【００５７】
ピニオン軸１４は、ピニオン３１を挟んで上部及び下端部を、ハウジング４１内に取り付けられている２個の軸受（上の第１軸受４３と下の第２軸受４４）によって、回転可能に且つ軸方向移動を規制するように支持されている。２個の軸受４３，４４はボールベアリングによって構成されているが、第２軸受４４はニードルベアリングのようなラジアル軸受であってもよい。
【００５８】
ステアリング装置１０は、ピニオン３１の位置（ピニオン３１とラック３２との噛み合い位置）に対してラック軸１６の軸長手方向の両側に位置する２個のラック支持部５０，５０と、この２個のラック支持部５０，５０の間に位置する付勢部６０とを備えている。
【００５９】
図２、図４及び図５に示されるように、２個のラック支持部５０，５０は、ラック軸１６を支持する部材であって、円筒状の軸受（例えばブッシュ）によって構成されている。各ラック支持部５０，５０は、ハウジング４１内に圧入（締まり嵌め）等によって取り付けられており、それぞれ真円状の支持孔５１，５１を有する。各支持孔５１，５１の径は、ラック軸１６の径よりも若干大きく設定されている。このため、ラック軸１６と各支持孔５１，５１との間の隙間は、僅かである。
【００６０】
各ラック支持部５０，５０は、耐摩耗性を有するとともにラック軸１６がスライドする際の摩擦抵抗が小さい材料によって構成されることが好ましい。例えば、各ラック支持部５０，５０には、表面にポリテトラフルエチレン樹脂（略記；ＰＴＦＥ、テフロン（登録商標））等のフッ素樹脂のコーティングが施された銅系メタル製ブッシュが用いられる。
【００６１】
また、各ラック支持部５０，５０は、前記銅系メタルに比べて、ラック軸１６を支持する支持剛性の低下を許容できる場合には、例えば、ポリアセタール樹脂又はポリアセタールを含んだ樹脂や、ポリテトラフルエチレン樹脂（略記；ＰＴＦＥ、テフロン（登録商標））等のフッ素樹脂などの、樹脂製品によって構成することが可能である。また、例えば、各ラック支持部５０，５０は、弾性変形が可能な樹脂製ブッシュによって構成することが可能である。このような樹脂製ブッシュを採用した場合には、ラック軸１６と各支持孔５１，５１との間の隙間は、零又はほとんど零の値に設定することができる。
【００６２】
図２に示されるように、ラック３２の長さＬｅｒは、ステアリングホイール１１（図１参照）の回転範囲、例えば約３．５回転を考慮した一定の長さに、予め設定されている。ラック３２が操舵の中立位置に位置している状態において、ラック３２の長さＬｅｒは、ピニオン３１との噛み合い位置を基準に、軸方向両側へ概ね均等に配分される。ラック３２の両端は、操舵の中立位置に位置している状態において、ハウジング４１の両端よりも車幅方向の外方へ延びている。
【００６３】
２個のラック支持部５０，５０同士は、図２及び図４に示されるように操舵の中立位置（車両が直進走行をする位置）に位置している状態のラック軸１６の、ラック３２が形成されている部位の背面１６ａのみを、軸長手方向（車幅方向）にスライド可能に支持するように、互いに接近して位置している。
【００６４】
図３に示されるように、付勢部６０の付勢方向は、ラック軸１６を少なくともラック３２以外の方向へ付勢することが可能に設定されている。詳しく述べると、付勢部６０は、ラック軸１６をピニオン３１へ押し付ける作用をなすためのラックガイド機構によって構成されている。この付勢部６０（ラックガイド機構６０）は、ラック３２とは反対側からラック軸１６に当てるラックガイド６１と、このラックガイド６１をラック軸１６の背面１６ａに向かって付勢する圧縮コイルばね６２と、前記ラックガイド６１を圧縮コイルばね６２を介して押して付勢力を調整するための調整ボルト６３とからなる。
【００６５】
ラックガイド６１は、ラック軸１６の、ラック３２が形成されている部位の背面１６ａを押し付けるための押し付け面６１ａ（背面１６ａを支えるための支持面６１ａ）を有する。つまり、ラックガイド６１は、背面１６ａを軸長手方向にスライド可能に支える。このラックガイド６１は、耐摩耗性を有するとともに摩擦抵抗が小さい材料からなり、例えば、ポリアセタール樹脂又はポリアセタールを含んだ樹脂や、ポリテトラフルエチレン樹脂（略記；ＰＴＦＥ、テフロン（登録商標））等のフッ素樹脂などの、樹脂製品が好適である。なお、ラックガイド６１の押し付け面６１ａの部分だけを、上述の樹脂製品とすることが可能である。また、ラックガイド６１を燒結金属によって構成することも可能である。
【００６６】
ここで、ラック軸１６について、図６に基づき次のように定義する。なお、車両用ステアリング装置１０の構成を簡単に示すために、ピニオン軸１４とラック軸１６とが直交した図６によって説明する。但し、ピニオン軸１４を、ラック軸１６の軸長手方向に傾けた構成、つまりピニオン軸１４とラック軸１６とが直交しない交差角を有している場合についても、同様の構成が可能である。
【００６７】
図６（ａ）は、図２に示されるラックアンドピニオン機構１５を模式的に表した斜視図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示されたラックアンドピニオン機構１５の平面図である。図６（ｃ）は、図２に示されるラックアンドピニオン機構１５とラックガイド６１との関係を模式的に表した断面図である。
【００６８】
図６（ａ）〜（ｃ）に示されるように、ラック軸１６の中心線Ｐｒに直交し且つピニオン３１の中心線Ｐｐに直交する直線Ｌｃのことを「ピニオン直交基準線Ｌｃ」とする。また、ラック軸１６の中心線Ｐｒに直交し且つピニオン３１の中心線Ｐｐに平行な直線Ｌｐのことを「ピニオン平行基準線Ｌｐ」とする。このピニオン平行基準線Ｌｐは、ピニオン直交基準線Ｌｃに対して直交している。
【００６９】
図３及び図６に示されるように、ラックガイド６１の中心線Ｌｇ及び圧縮コイルばね６２の中心線Ｌｇは、ピニオン直交基準線Ｌｃに対して合致している。ラックガイド６１は、ピニオン直交基準線Ｌｃを中心とする真円の円柱状の部材である。ラックガイド６１及び圧縮コイルばね６２はラックガイドハウジング６４に収納されている。このラックガイドハウジング６４は、ハウジング４１に一体に形成されており、ラックガイド６１をピニオン直交基準線Ｌｃに沿ってスライド可能に支持することが可能な円形状（真円状）の支持用孔６４ａを有している。ラックガイド６１の外周面と支持用孔６４ａの内面との間の隙間は、ラックガイド６１がスライド可能な程度の極めて小さいものである。
【００７０】
ラックガイド６１の押し付け面６１ａは、ラック軸１６の背面１６ａに沿う略円弧状断面に形成されている。この押し付け面６１ａは、ラック軸１６の背面１６ａのうち、ピニオン直交基準線Ｌｃに対して、いずれか一方の面のみに接触可能に形成されている。例えば、押し付け面６１ａは、水平なピニオン直交基準線Ｌｃに対して、上又は下の面のみに接触可能である。
【００７１】
より具体的には、押し付け面６１ａの円弧状の半径ｒ１は、背面１６ａの円弧状の半径ｒ２よりも大きく設定されている（ｒ１＞ｒ２）。ラック軸１６の背面１６ａの半径ｒ２の中心は、ピニオン直交基準線Ｌｃ上に位置している。一方、押し付け面６１ａの円弧状の半径ｒ１の中心は、ピニオン直交基準線Ｌｃに対して上又は下に、つまり、ラック３２の歯幅方向にオフセットしている。この結果、押し付け面６１ａは、水平なピニオン直交基準線Ｌｃに対して、ラック軸１６の背面１６ａの上又は下の面のみに接触する。図３及び図６では、押し付け面６１ａは、ピニオン直交基準線Ｌｃに対して背面１６ａの上の面のみに接触している。
【００７２】
図５に示されるように、ラック軸１６の断面中心Ｐｒ（中心線Ｐｒ）は、２個の軸受５０，５０の断面中心Ｐｊ（中心線Ｐｊ）に対し、ピニオン３１の中心線Ｐｐに沿って、ラック３２の歯幅方向にオフセット量Δ２だけオフセットしている。このため、ラック軸１６は、各軸受５０，５０の断面中心Ｐｊとラック軸１６の断面中心Ｐｒとを結んだ作用線上、つまりピニオン平行基準線Ｌｐ上に、接触点Ｑｕを有する。この接触点Ｑｕは、各軸受の支持孔５１，５１に対して、ラック軸１６の背面１６ａが接する点である。このように、各軸受５０，５０の支持孔５１，５１に対する、ラック軸１６の接触点Ｑｕは、ピニオン平行基準線Ｌｐと支持孔５１，５１との交点にある。この接触点Ｑｕは、図５及び図６（ｃ）に示されるように、ピニオン直交基準線Ｌｃに対してラックガイド６１の押し付け面６１ａとは反対側に位置する。図５では、接触点Ｑｕはピニオン直交基準線Ｌｃに対して下側にある。反力Ｆ２は、接触点Ｑｕからピニオン平行基準線Ｌｐの方向に発生する。このように、接触点Ｑｕがラック３２から遠ざけられている（遠い部位に位置する）ので、ラック３２自体が２個の軸受５０，５０によって支持される（接触する）ことを、より一層確実に防ぐことができる。
【００７３】
次に、上記実施例１のステアリング装置１０の作用を図３、図５及び図７（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明する。図７（ａ）は、ラック３２が操舵の中立位置（車両が直進走行をする位置）に位置している状態の、ステアリング装置１０を平面視で模式的に表している。図７（ｂ）は、ステアリング装置１０を右へ操舵することによって、ラック３２が右にスライド変位している状態のステアリング装置１０を平面視で模式的に表している。図７（ｃ）は、ステアリング装置１０を左へ操舵することによって、ラック３２が左にスライド変位している状態のステアリング装置１０を平面視で模式的に表している。
【００７４】
図３に示されるように、ラックガイド６１に形成されている略円弧状断面の押し付け面６１ａは、ラック軸１６の背面１６ａのうち、ピニオン直交基準線Ｌｃに対していずれか一方の面のみに接触している。このため、ラックガイド６１は、圧縮コイルばね６２の付勢力Ｆ１によって、ラック軸１６をピニオン３１へ向かって押し付けるとともに、図５に示されるように、ラック軸１６の背面１６ａを各軸受５０，５０、つまり各ラック支持部５０，５０に押し付けている（予圧を付加している。）。この結果、図５及び図７（ａ）に示されるように、各ラック支持部５０，５０には反力Ｆ２が発生する。各ラック支持部５０，５０はラック軸１６の背面１６ａを支持することになる。このラック軸支持構成は、いわゆる「２個の支点の両側から梁が張り出し、この梁の長手中央に集中荷重（ピニオン３１の反力）が作用している」つり合い条件の支持構成に相当する。
【００７５】
このようにして、ラック軸１６の背面１６ａは、ピニオン３１と２個のラック支持部５０，５０との３点によって、軸長手方向へのスライドが可能に且つガタの無い状態で確実に支持される。しかも、ラック軸１６に過大な曲げ力が作用することによって、このラック軸１６の撓み量が大きくならない限り、ラック３２自体が各ラック支持部５０，５０によって支持されることはない（接触することはない）。ラック軸１６を支持するための別個の支持部材を設ける必要はなく、ラック軸１６を支持するための支持構成を簡略化することができる。
【００７６】
さらには、略水平なピニオン直交基準線Ｌｃ（図３参照）に対して、上下いずれか一方の面のみに接触可能に形成されただけの、極めて簡単な構成の押し付け面６１ａによって、ラック軸１６をピニオン３１へ向かって押し付けるとともに、ラック軸１６の背面１６ａを各ラック支持部５０，５０に押し付けることができる。このため、ラック軸１６の背面１６ａを各ラック支持部５０，５０に押し付けるのに、別個の部品を設ける必要はない。
【００７７】
しかも、ラック軸１６の背面１６ａに対して、押し付け面６１ａの一方の略半分（略上半分）だけが接触し、従来のラックガイドに相当する他方の略半分（略下半分）はラック支持部５０，５０での接触になる。つまり、従来のラックガイド分の摩擦抵抗しか作用しない。従来のステアリング装置には、ラックガイドの摩擦抵抗と、ラック軸を軸長手方向に支持するラック支持部の摩擦抵抗と、を合計した摩擦抵抗が作用する。これに対し、実施例１のステアリング装置１０には、ラックガイド６１分に相当する摩擦抵抗だけしか作用しないので、ラック軸１６がスライドするときの摩擦抵抗を抑制することができる。
【００７８】
また、ラックガイド６１は上半分だけの構成になり、略下半分は必要なくなるので、軽量化できる。ラック支持部５０，５０は円筒状の簡単な構成なので、軽量であり、ステアリング装置１０全体の重量増加はほとんど発生しない。
【００７９】
また、ラック軸１６を短くできるので、このラック軸１６の曲げ剛性が高まる。このため、ラック支持部５０，５０におけるラック軸１６の撓み角が小さくなり、ラック軸１６と各ラック支持部５０，５０の支持孔５１，５１との接触状態は極めて良好になる。ラック軸１６が短くなり、各ラック支持部５０，５０間の距離が短くなった分、ラック軸１６に作用する曲げ力による各ラック支持部５０，５０の反力は大きくなるものの、各支持孔５１，５１の接触面を有効に使える。このため、各ラック支持部５０，５０の接触面積をほとんど増やす必要がないので、各ラック支持部５０，５０が大型化することはない。
【００８０】
さらには、２個のラック支持部５０，５０は、ラック軸１６において、ラック３２が形成されている部位の背面１６ａのみを支持することが可能であって、互いに接近して位置している。各ラック支持部５０，５０がラック３２の長さの範囲内に位置するので、範囲外に位置している従来に比べて、ラック軸１６の全長を短くすることができる。このため、ラックアンドピニオン機構１５をラック３２の長手方向に小型にすることができる。ラックアンドピニオン機構１５を収納するためのハウジング４１（図３参照）も小型化できるので、ステアリング装置１０の小型化及び軽量化を図ることができる。
【００８１】
さらには、ラック軸１６が従来に比べて短くなった分、ラック軸１６に連結されているタイロッド１８，１８を長く設定することができる。このため、ステアリング装置１０及びこのステアリング装置１０を搭載する車両の、設計の自由度を高めることができる。例えば、ステアリング装置１０のタイロッド１８，１８と図示せぬサスペンション装置とによって形成される、サスペンションジオメトリの設計自由度を高めることができる。
【００８２】
特に、このようなステアリング装置１０を、車幅が小さい小型車に搭載する場合に、配置上の制約が小さい。しかも、タイロッド１８，１８を長く設定すれば、左右の操舵車輪２１，２１がバンプやリバウンドをしたときにおいて、トーの変化の影響を抑制することができる。この結果、車両の操縦性を高めることができる。
【００８３】
さらには、ラック軸１６が短くなることにより、タイロッド１８，１８を長く設定することができる。従って、ラック軸１６に対するタイロッド１８，１８の傾き角φ（張り角φともいう）を、小さく設定することができる。このため、図７（ｂ）及び図７（ｃ）に示されるように、ラック軸１６が車幅方向にスライド変位したときに、ラック軸１６に垂直な方向に作用する力ｆｂ（曲げ力ｆｂ）は小さくてすむ。曲げ力ｆｂが小さいので、ラック軸１６に生じる曲げモーメントは小さい。従って、ラック軸１６の曲げ強度を十分に高めることができるとともに、ラック軸１６の撓みを抑制することができる。ラック軸１６の撓みが小さいので、操舵時における左右の操舵車輪２１，２１の転舵角の精度を高めることができる。しかも、ピニオン３１に対するラック３２の噛み合い状態を良好に保つことができ、この結果、ラックアンドピニオン機構１５の耐久性を十分に確保することができる。
【００８４】
一般に、長いタイロッド１８，１８を用いた場合には、特に操舵角が大きい操舵領域において、ラック軸１６に作用する軸長手方向の力（スラスト、軸力）を低減できる、ステアリングジオメトリに設定することは容易である。つまり、操舵角が大きい操舵領域における、ラック軸１６とタイロッド１８，１８とナックル１９，１９との配置関係（ステアリングジオメトリ）が良好になるように設定することが可能である。操舵角が大きい操舵領域で使用する例としては、例えば停車中の車両を操舵するとき、いわゆる据え切り操舵時がある。
【００８５】
ラック軸１６に作用するスラストを小さくすることによって、ステアリングホイール１１を操舵する操舵トルクが小さくなる。操舵トルクが小さくてすむので、ラックアンドピニオン機構１５の負担は軽減される。従って、ラックアンドピニオン機構１５の強度や耐久性に余裕ができるので、ラックアンドピニオン機構１５の信頼性が高まる。
【００８６】
さらには、ステアリング装置１０に、操舵トルクに応じて電動モータが発生した補助トルクを、ラックアンドピニオン機構１５に付加するようにした、いわゆる電動パワーステアリング装置を採用した場合には、操舵トルクが小さくなった分、電動モータの小型化が可能になる。このため、ステアリング装置１０全体の軽量化が可能になるとともに、ステアリング装置１０の消費電力の低減にもつながる。その分、エンジンの負担が軽減されるので、ステアリング装置１０を搭載した車両の燃費が高まる。
【００８７】
図７（ａ）に示されるように、走行中に左右の操舵車輪２１，２１に加わる外乱、例えば路面の凹凸などに起因して発生した各操舵車輪２１，２１の振動は、左右の操舵車輪２１，２１からタイロッド１８，１８を介してラック軸１６に伝わる。
【００８８】
これに対して実施例１では、ラック３２が操舵の中立位置の付近に位置している場合には、ラック軸１６の背面１６ａから左右のラック支持部５０，５０に予圧が付加されている。このため、ラック軸１６の背面１６ａと各ラック支持部５０，５０との間には、隙間を有していない。予圧が付加されているとともに隙間が無いので、前記振動に起因して、ラック軸１６の背面１６ａが各ラック支持部５０，５０に当たる音、つまり打音の発生を十分に防止することができる。
【００８９】
例えば、図７（ｂ）に示される右操舵のときや、図７（ｃ）に示される左操舵のときに、ラック支持部５０，５０が受ける反力の方向は、ラック軸１６の背面１６ａから左右のラック支持部５０，５０に予圧が付加されている方向である。このため、右操舵と左操舵とを反転させるときに、ラック軸１６の背面１６ａが各ラック支持部５０，５０に当たる音（打音）の発生を、十分に防止することができる。
【００９０】
しかも、ラック軸１６は従来に比べて短いので軽量である。仮に、予圧を上回る大きい外乱がラック軸１６に伝わった場合であっても、打音を抑制することができる。従って、ステアリング装置１０から車室に伝わる騒音を十分に防止することができ、この結果、車室内の環境をより高めることができる。
【実施例２】
【００９１】
実施例２に係る車両用ステアリング装置を図８及び図９に基づき説明する。図８は上記図３に対応して表している。図９は上記図５に対応して表している。実施例２の車両用ステアリング装置１０Ａは、上記図３及び図５に示されているラック軸１６とラック支持部５０と付勢部６０（ラックガイド機構６０）とを、図８及び図９に示されたラック軸１６Ａとラック支持部５０Ａと付勢部６０Ａ（ラックガイド機構６０Ａ）とに変更したことを特徴とし、他の構成については上記図１〜図７に示す構成と同じなので、説明を省略する。
【００９２】
具体的には、実施例２のラック軸１６Ａは、軸長手方向から見たときに、ラック３２を形成されている面の背面１６Ａａが、略テーパ状断面に形成されている。この背面１６Ａａのテーパは、ピニオン直交基準線Ｌｃに対して上下対称形に形成されている。このため、ラック軸１６Ａの全体の断面もピニオン直交基準線Ｌｃに対して上下対称形である。
【００９３】
ラックガイド機構６０Ａ（付勢部６０Ａ）は、ラック３２とは反対側からラック軸１６Ａに当てるラックガイド６１Ａと、圧縮コイルばね６２と、調整ボルト６３とからなる。ラックガイド６１Ａの押し付け面６１Ａａは、ラック軸１６Ａの背面１６Ａａに沿った傾斜面に形成されている。この押し付け面６１Ａａは、ラック軸１６の背面１６Ａａのうち、ピニオン直交基準線Ｌｃに対して、いずれか一方の面のみに接触可能に形成されている。例えば、押し付け面６１Ａａは、水平なピニオン直交基準線Ｌｃに対して、上又は下の面のみに接触可能である。図８では、押し付け面６１Ａａは、ピニオン直交基準線Ｌｃに対して上の面のみに接触している。
【００９４】
図９に示されるように、２個のラック支持部５０Ａ，５０Ａは、ラック軸１６Ａの背面１６Ａａを支持する部材であって、ハウジング４１内に突出した突出部分によって構成されている。ラック支持部５０Ａの支持面５０Ａａは、略テーパ状の背面１６Ａａに対応した傾斜面である。押し付け面６１Ａａ（図８参照）がピニオン直交基準線Ｌｃに対して上の面のみに接触しているので、支持面５０Ａａはこれとは反対側、つまりピニオン直交基準線Ｌｃに対して下の面のみに接触している。各ラック支持部５０Ａ，５０Ａは、ピニオン軸１４がスライドする際の摩擦抵抗が小さい材料によって構成されることが好ましい。
【００９５】
実施例２によれば、上記実施例１の作用、効果と同様の作用、効果を発揮する。また、このような断面形状のラック軸１６Ａを用いることにより、ラック軸１６Ａの曲げ剛性が向上するとともに、ラック軸１６Ａの撓み角が減少する。この結果、ラック軸１６Ａと各ラック支持部５０Ａ，５０Ａとの接触部分１６Ａａ，５０Ａａ（背面１６Ａａと支持面５０Ａａ）の接触状態が、更に良好となる。この結果、各ラック支持部５０Ａ，５０Ａの軸受容量（荷重許容量）に余裕ができる。従って、実施例１と同等の軸受容量にするならば、各ラック支持部５０Ａ，５０Ａの小型化が可能になる。さらに、ラック軸１６Ａの撓み量が減少するので、ラック３２の撓みによって発生する操舵車輪２１，２１（図１参照）の切れ角の精度が向上し、操縦性向上の寄与にもつながる。
【実施例３】
【００９６】
実施例３に係る車両用ステアリング装置を図１０に基づき説明する。図１０は上記図３に対応して表されている。実施例３の車両用ステアリング装置１０Ｂは、上記図３に示されている付勢部６０（ラックガイド機構６０）を、図１０に示された付勢部６０Ｂ（ラックガイド機構６０Ｂ）に変更したことを特徴とし、他の構成については上記図１〜図７に示す構成と同じなので、説明を省略する。
【００９７】
具体的には、実施例３のラックガイド機構６０Ｂ（付勢部６０Ｂ）は、ラック３２とは反対側からラック軸１６に当てるラックガイド６１Ｂと、圧縮コイルばね６２と調整ボルト６３とからなる。ラックガイド６１Ｂの押し付け面６１Ｂａは、ラック軸１６の背面１６ａに沿う略円弧状断面に形成されている。この押し付け面６１Ｂａは、ラック軸１６の背面１６ａのうち、ピニオン直交基準線Ｌｃに対して、いずれか一方の面のみに接触可能に形成されている。例えば、押し付け面６１Ｂａは、水平なピニオン直交基準線Ｌｃに対して、上又は下の面のみに接触可能である。
【００９８】
ラックガイド機構６０Ｂは、ラックガイド６１Ｂの中心線Ｌｇ及び圧縮コイルばね６２の中心線Ｌｇが、ピニオン直交基準線Ｌｃに対して上又は下に、オフセット量δ１だけオフセットしている。つまり、押し付け面６１Ｂａの中心は、ラック軸１６の中心に対して、ラック３２の歯幅方向にオフセットしている。押し付け面６１Ｂａの円弧状の半径ｒ３は、背面１６ａの円弧状の半径ｒ２よりも大きく設定されている（ｒ３＞ｒ２）。
【００９９】
より具体的には、ラック軸１６の背面１６ａの半径ｒ２の中心は、ピニオン直交基準線Ｌｃ上に位置している。一方、押し付け面６１Ｂａの円弧状の半径ｒ３の中心は、ピニオン直交基準線Ｌｃに対して上又は下に、つまり、ラック３２の歯幅方向にオフセットしている。この結果、押し付け面６１Ｂａは、水平なピニオン直交基準線Ｌｃに対して、上又は下の面のみに接触する。図１０では、押し付け面６１Ｂａは、ピニオン直交基準線Ｌｃに対して上の面のみに接触している。
【０１００】
実施例３によれば、上記実施例１の作用、効果と同様の作用、効果を発揮する。さらに、実施例３によれば、ラックガイド６１Ｂの押し付け面６１Ｂａの円弧状の半径ｒ３を、ラック軸１６の背面１６ａの円弧状の半径ｒ２よりも大きく設定するとともに、押し付け面６１Ｂａの中心を、ラック軸１６の中心に対してラック３２の歯幅方向にオフセットするだけの、極めて簡単な構成の押し付け面６１Ｂａによって、ラック軸１６をピニオン３１へ向かって押し付けるとともに、ラック軸１６の背面１６ａを各ラック支持部５０，５０に押し付けることができる。しかも、ラック軸１６を支持するための別個の支持部材を設ける必要はない。
【０１０１】
ところで、上記図３に示される実施例１の構成では、ラックガイドハウジング６４に対してラックガイド６１を天地逆に組み込んでも、ステアリング装置１０（図１参照）の摩擦抵抗が変わらないので、天地逆に組み込んだことを検出することはできない。
【０１０２】
また、上記図８及び図９に示される実施例２の構成では、ラックガイドハウジング６４に対してラックガイド６１Ａを天地逆に組むと、各ラック支持部５０Ａ，５０Ａの無い方向にラック軸１６Ａが押されてしまう。
【０１０３】
これに対し、実施例３の構成では、ラックガイドハウジング６４に対してラックガイド６１Ｂを天地逆に組み込んでも、力の作用方向が同じであり、誤って組み付けられる心配がなく、生産性が高まる。
【実施例４】
【０１０４】
実施例４に係る車両用ステアリング装置を図１１に基づき説明する。図１１は上記図３に対応して表している。実施例４の車両用ステアリング装置１０Ｃは、上記図３に示されている付勢部６０（ラックガイド機構６０）を、図１１に示された付勢部６０Ｃ（ラックガイド機構６０Ｃ）に変更したことを特徴とし、他の構成については上記図１〜図７に示す構成と同じなので、説明を省略する。
【０１０５】
具体的には、実施例４のラックガイド機構６０Ｃ（付勢部６０Ｃ）は、ラック３２とは反対側からラック軸１６に当てるラックガイド６１Ｃと、圧縮コイルばね６２と調整ボルト６３とからなる。ラックガイド６１Ｃの押し付け面６１Ｃａは、ラック軸１６の背面１６ａに沿う略円弧状断面に形成されている。ラックガイド６１Ｃの中心線Ｌｇ及び圧縮コイルばね６２の中心線Ｌｇは、ラック軸１６の断面中心（中心線Ｐｒ）を通るとともに、ピニオン直交基準線Ｌｃに対してピニオン３１の軸方向に傾き角θだけ傾いている。押し付け面６１Ｃａの形状は、ゴシックアーチ形状ではなく、単一の円弧状である。押し付け面６１Ｃａの円弧状の半径ｒ４は、背面１６ａの円弧状の半径ｒ２と同一又は若干大きく（略同一に）設定されている（ｒ４≧ｒ２）。
【０１０６】
実施例４によれば、上記実施例１の作用、効果と同様の作用、効果を発揮する。また、上記実施例３と同様に、ラックガイドハウジング６４に対してラックガイド６１Ｃを天地逆に組み込んでも、力の作用方向が同じであり、誤って組み付けられる心配がなく、生産性が高まる。さらに、実施例４によれば、ラックガイド６１Ｃの中心線Ｌｇは、ラック軸１６の断面中心を通るとともに、ピニオン直交基準線Ｌｃに対してピニオン３１の軸方向に傾き角θだけ傾いている。このような極めて簡単な構成のラックガイド６１Ｃによって、ラック軸１６をピニオン３１へ向かって押し付けるとともに、ラック軸１６の背面１６ａを各ラック支持部５０，５０に押し付けることができる。しかも、ラック軸１６を支持するための別個の支持部材を設ける必要はない。
【実施例５】
【０１０７】
実施例５に係る車両用ステアリング装置を図１２に基づき説明する。図１２は上記図５に対応して表している。実施例５の車両用ステアリング装置１０Ｄは、上記図５に示されている軸受５０，５０に対するラック軸１６のオフセット構成を変更したことを特徴とし、基本的な構成は上記図１１に示される実施例４と同じである。このように、実施例５の他の構成については上記図１〜図７及び図１１に示す構成と同じなので、説明を省略する。
【０１０８】
具体的には、実施例５のラック軸１６の断面中心Ｐｒ（中心線Ｐｒ）は、各ラック支持部５０，５０の断面中心Ｐｊ（中心線Ｐｊ）に対して、ピニオン３１（図６参照）から離れる方向にオフセット量Δ１だけオフセットし、且つ、ラック３２の歯幅方向にオフセット量Δ２だけオフセットしている。この結果、図１２に示されるように、ラック軸１６は、各ラック支持部５０，５０の断面中心Ｐｊとラック軸１６の断面中心Ｐｒとを結んだ作用線ＷＬ上に接触点Ｑｗを有し、この作用線ＷＬの方向に反力Ｆ２が発生する。各ラック支持部５０，５０はラック軸１６の背面１６ａを支持することになる。このラック軸支持構成は、いわゆる「２個の支点の両側から梁が張り出し、この梁の長手中央に集中荷重（ピニオン３１の反力）が作用している」つり合い条件の支持構成に相当する。なお、オフセット量Δ１のオフセットは無くてもよい。その場合には、反力Ｆ２がラック下点Ｑｕから発生する。
【０１０９】
このようにして、ラック軸１６の背面１６ａは、ピニオン３１と２個のラック支持部５０，５０との３点によって、軸長手方向へのスライドが可能に確実に支持される。しかも、ラック３２自体が２個の軸受５０，５０によって支持される（接触する）ことを、より一層確実に防ぐことができる。
【実施例６】
【０１１０】
実施例６に係る車両用ステアリング装置を図１３〜図１５に基づき説明する。図１３は上記図１１に対応して表している。図１４は、実施例６のラック軸１６Ｅを輪切りにした断面形状を示している。図１５は、上記図１２に対応して表しており、ラック軸１６Ｅを２個の軸受５０，５０によって支持している構成を示す。
【０１１１】
実施例６の車両用ステアリング装置１０Ｅは、上記図１１及び図１２に示されているラック軸１６を図１３〜図１５に示されたラック軸１６Ｅに変更したことを特徴とする。付勢部６０Ｃ（ラックガイド機構６０Ｃ）は、上記図１１に示されている実施例４の構成と実質的に同じであるが、実施例１又は実施例３の構成を用いてもよい。車両用ステアリング装置１０Ｅの他の構成については、上記図１〜図７及び図１１に示す構成と同じなので、説明を省略する。
【０１１２】
図１４に示されるように、ラック軸１６Ｅは鍛造品であり、ラック３２を有している部分を除き外周面の同一周上（図１４に想像線によって示された真円状の円周面１６Ｅｓ）には、２個の軸受５０，５０（図１５参照）によって支持することが可能な、２個のラック反対側凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂ及び２個のラック接近側凸部１６Ｅｃ，１６Ｅｄが形成されている。これらの各凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂ，１６Ｅｃ，１６Ｅｄは、円周面１６Ｅｓから径外方へ突出した断面円弧状の突出部であり、ラック軸１６Ｅの全長にわたって軸長手方向に延びている。
【０１１３】
２個のラック反対側凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂは、ピニオン平行基準線Ｌｐに対してラック３２とは反対側に位置し、且つピニオン直交基準線Ｌｃの両側に位置している。つまり、ラック反対側凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂは、ラック軸１６Ｅのラック３２が形成されている部位の背面１６Ｅｅに位置している。一方、２個のラック接近側凸部１６Ｅｃ，１６Ｅｄは、ピニオン平行基準線Ｌｐとラック３２との間に位置し、且つピニオン直交基準線Ｌｃの両側に位置している。
【０１１４】
例えば、断面円弧状のラック反対側凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂの半径ｒ１１は、真円状の円周面１６Ｅｓの半径ｒ１２よりも小さく設定されている。ラック反対側凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂの半径ｒ１１の中心Ｐｄは、ピニオン平行基準線Ｌｐに対してラック３２とは反対側にオフセット量Δ１１だけオフセットするとともに、ピニオン直交基準線Ｌｃの両側オフセット量Δ１２だけオフセットしている。
【０１１５】
ここで、図１４において、図右上のラック反対側凸部１６Ｅａのことを「第１ラック反対側凸部１６Ｅａ」という。図右下のラック反対側凸部１６Ｅｂのことを「第２ラック反対側凸部１６Ｅｂ」という。図左下のラック接近側凸部１６Ｅｃのことを「第１ラック接近側凸部１６Ｅｃ」という。図左上のラック接近側凸部１６Ｅｄのことを「第２ラック接近側凸部１６Ｅｄ」という。
【０１１６】
図１５に示されるように、軸受５０，５０は、第２ラック反対側凸部１６Ｅｂをラック軸１６Ｅの軸長手方向にスライド可能に支持している。
【０１１７】
実施例６によれば、上記実施例１の作用、効果と同様の作用、効果を発揮する。さらに、実施例６では、ラック軸１６Ｅは、ラック３２を有している部分を除き外周面の同一周上に、円筒状の各軸受５０，５０によって支持することが可能な、第１ラック反対側凸部１６Ｅａ及び第２ラック反対側凸部１６Ｅｂが形成されている。この２個のラック反対側凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂは、ピニオン平行基準線Ｌｐに対してラック３２とは反対側に位置し、且つピニオン直交基準線Ｌｃの両側に位置している。さらに、ラックガイド６１Ｃの中心線Ｌｇは、ラック軸１６の断面中心Ｐｒ（中心線Ｐｒ）を通るとともに、ピニオン直交基準線Ｌｃに対してピニオン３１の軸方向に傾き角θだけ傾いている。
【０１１８】
このため、各軸受５０，５０はラック軸１６Ｅの背面の全体を支持するのではなく、２個のラック反対側凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂの少なくともいずれか一方を支持することができる。例えば、図１３に示されている実施例６では、ピニオン直交基準線Ｌｃに対してラックガイド６１Ｃが上に傾いている。このため、通常では、ピニオン直交基準線Ｌｃに対して下に位置している第２ラック反対側凸部１６Ｅｂが、各軸受５０，５０に支持される。
【０１１９】
一般に、走行中に操舵するときには、路面と操舵車輪２１，２１（図１参照）との間の摩擦力が小さいので、比較的小さい操舵力ですむ。このとき、操舵車輪２１，２１からナックル１９，１９を介してタイロッド１８，１８から作用する反力のうち、ラック軸１６Ｅにかかる曲げ力ｆｂ（図７参照）が小さいので、ラック軸１６Ｅの背面１６Ｅｅを各軸受５０，５０側に押し付ける押し付け力は小さい。この場合には、ピニオン直交基準線Ｌｃに対してラックガイド６１Ｃとは反対側に位置しているラック反対側凸部が、各軸受に支持される。ラック軸１６Ｅのうち、各軸受５０，５０によって支持される支持点が確実に決まる。
【０１２０】
操舵車輪２１，２１からナックル１９，１９を介してタイロッド１８，１８から入力される反力のうち、ラック軸１６Ｅに作用する曲げ力ｆｂ（図７参照）が大きくなると、ラック軸１６Ｅの背面１６Ｅｅを各軸受５０，５０側に押し付ける押し付け力も大きくなる。この場合には、ピニオン直交基準線Ｌｃに対して両側に位置している２個のラック反対側凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂの両方が、各軸受５０，５０に支持され、横荷重ｆｂによる各軸受５０，５０にかかる反力が２箇所に分散される。このため、各軸受５０，５０の１点に過大な操舵力が作用しないので、ラック軸１６Ｅ及び軸受５０，５０の耐久性が高まる。
【０１２１】
さらに、実施例６では、ラック軸１６Ｅの外周面の同一周上に、２個の軸受５０，５０によって支持することが可能な第１ラック接近側凸部１６Ｅｃ及び第２ラック接近側凸部１６Ｅｄが形成されている。この２個のラック接近側凸部１６Ｅｃ，１６Ｅｄは、ピニオン平行基準線Ｌｐとラック３２との間に位置し、且つピニオン直交基準線Ｌｃの両側に位置している。
【０１２２】
停車中の車両を操舵するとき、いわゆる据え切り操舵時には、路面と操舵車輪２１，２１（図１参照）との間の摩擦力が大きい。つまり、路面反力が大きくなるので、より大きい操舵力が必要となる。より大きい操舵力はピニオン３１からラック３２に伝わる。ラック軸支持構成は、２個の軸受５０，５０の両側からラック軸１６Ｅが張り出し、このラック軸１６Ｅの長手中央に集中荷重（ピニオン３１の押し付け力）が作用する構成である。より大きな押し付け力が、ピニオン３１からラック軸１６Ｅの長手中央に作用することによって、ラック軸１６Ｅの両側はラック３２側へ撓もうとする。このため、ラック軸１６Ｅに形成されているラック３２は、各軸受５０，５０に接触しようとする。しかし、この場合には、２個のラック接近側凸部１６Ｅｃ，１６Ｅｄの少なくとも一方が、各軸受５０，５０に先に接触するので、ラック３２が各軸受５０，５０に接触することはない。従って、ラック軸１６Ｅは、より円滑にスライドすることが可能である。
【０１２３】
このような構成なので、ハウジング４０や各軸受５０，５０の中心Ｐｊをオフセットさせる必要がない。また、ラックガイド６１Ｃの押し付け面６１Ｃａの円弧の中心は単一ですむ。このため、車両用ステアリング装置１０Ｅの生産性が高まる。
【実施例７】
【０１２４】
実施例７に係る車両用ステアリング装置を図１６〜図１８に基づき説明する。実施例７の車両用ステアリング装置１０Ｆは、上記図１４に示されているラック軸１６Ｅを図１６に示されたラック軸１６Ｆに変更したことを特徴とし、他の構成については、上記図１〜図７及び図１３〜図１５に示す構成と同じなので、説明を省略する。
【０１２５】
図１６に示されるように、実施例７のラック軸１６Ｆは、中空材を塑性加工することによって構成されている。この中空材は鋼管等の金属製パイプから成る。２個のラック反対側凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂ及び２個のラック接近側凸部１６Ｅｃ，１６Ｅｄは、中空材１６Ｆ（ラック軸１６Ｆ）の内部から径外方へ向かって押し出し成形されることによって形成された部分である。
【０１２６】
ラック軸１６Ｆの製造方法の一例を説明すると、次の通りである。先ず、鋼管から成る所定長さのパイプ材を準備する（第１ステップ）。次に、このパイプ材の長手途中をプレスによって平坦状に潰して、平坦部を形成する（第２ステップ）。次に、この平坦部を塑性加工、例えば転造加工することによってラックを形成する（第３ステップ）。このようにパイプ材にラックが形成された半完成品のラック軸１６Ｆｈ（半完成ラック軸１６Ｆｈ）を図１７及び図１８に示す。
【０１２７】
なお、前記第１ステップから第３ステップまでの手順、つまりパイプ材から半完成ラック軸１６Ｆｈを製造する製造方法については、例えば特公平３−５８９２号公報や特開２００１−１６３２２８号公報に示されるように周知であり、しかも各種あり、任意の方法を採用することができるので、詳細な説明を省略する。
【０１２８】
次に、図１７及び図１８に示されるように、半完成ラック軸１６Ｆｈを追加加工するための一対の二次成形用の割型７１Ａ，７１Ｂとポンチ７２とを準備する。一対の割型７１Ａ，７１Ｂは、組み合わされることによって全体が円筒状に構成され、内周面には、図１６に示される各凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂ，１６Ｅｃ，１６Ｅｄを形成するための凹部７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄを有している。一方、ポンチ７２の外周面には、各凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂ，１６Ｅｃ，１６Ｅｄを形成するための凸部７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄが形成されている。
【０１２９】
一対の割型７１Ａ，７１Ｂ内に半完成ラック軸１６Ｆｈをセットして型締めした後に、この半完成ラック軸１６Ｆｈ内にポンチ７２を強制的に圧入することによって、半完成ラック軸１６Ｆｈの外周面に各凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂ，１６Ｅｃ，１６Ｅｄを形成する。この結果、図１６に示されるように、各凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂ，１６Ｅｃ，１６Ｅｄを有したラック軸１６Ｆが完成する。
【０１３０】
以上、説明のために分割加工した例を示したが、実際には成形後のラック歯形や各凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂ，１６Ｅｃ，１６Ｅｄの精度を向上するために、第３ステップの工程と各凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂ，１６Ｅｃ，１６Ｅｄの成形工程とは、ポンチ７２にラック歯形成型用の凸部を設けて同時成形を行うことが可能である。
【０１３１】
実施例７によれば、上記実施例６の作用、効果と同様の作用、効果を発揮する。さらに、実施例７では、２個のラック反対側凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂ及び２個のラック接近側凸部１６Ｅｃ，１６Ｅｄは、中空材から成るラック軸１６Ｆの内部から径外方へ向かって押し出し成形されることによって形成されている。このため、ラック反対側凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂ及びラック接近側凸部１６Ｅｃ，１６Ｅｄの各表面がより滑らかになる（面粗度が良好になる）。従って、ラック軸１６Ｆがスライドするときの、各軸受５０，５０に対する凸部１６Ｅａ〜１６Ｅｄの摩擦抵抗を抑制することができる。
【０１３２】
また、各ラック反対側凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂ及び各ラック接近側凸部１６Ｅｃ，１６Ｅｄは、冷間鍛造による加工硬化により硬度が増す。これにより、各軸受５０，５０に接触する各ラック反対側凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂ及び各ラック接近側凸部１６Ｅｃ，１６Ｅｄのみ、つまり摺動部分のみの硬度を効果的に増すことができる。この結果、各ラック反対側凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂ及び各ラック接近側凸部１６Ｅｃ，１６Ｅｄは、摺動することによる摩耗を低減することができる。
【０１３３】
さらに、ラック軸１６Ｆの重量が低減するので、操舵車輪２１，２１（図１参照）からの外乱に対して発生する打音が低減する。また、ラック軸１６Ｆの重量が低減することにより、ラックガイド機構６０Ｃ（図１３参照）の圧縮コイルばね６２の予圧荷重を低減できる。これによって、ステアリング装置１０Ｆの摩擦抵抗が低減し、良好なステアリング特性が得られる。
【実施例８】
【０１３４】
実施例８に係る車両用ステアリング装置を図１９及び図２０に基づき説明する。実施例８の車両用ステアリング装置１０Ｇは、図３及び図６に示された付勢部６０（ラックガイド機構６０）のラックガイド６１を、図１９及び図２０に示された付勢部６０Ｇ（ラックガイド機構６０Ｇ）のラックガイド６１Ｇに変更したことを特徴とし、他の構成については、上記図１〜図７に示す構成と同じなので、説明を省略する。
【０１３５】
一般に、ラックガイド６１Ｇの外面と支持用孔６４ａの内面（孔を形成している壁面）との間には、静摩擦力が発生している。一方、ラック軸１６（図３参照）がスライドすることによって、このラック軸１６とラックガイド６１Ｇとの間には、前記静摩擦力よりも大きい動摩擦力が発生する。このため、ラック軸１６がスライドするときの、静摩擦力と動摩擦力との大きさの違いによって、ラックガイド６１Ｇには、ピニオン直交基準線Ｌｃ周りに揺動（首振り）させようとする力、いわゆる揺動力が作用し得る。この結果、ラックガイド６１Ｇは断続的に振動しようとする（自励振動）。このような現象は、ラック軸１６の円滑なスライド作動を維持して、ピニオン３１に対するラック３２の良好な噛み合い状態を維持する上で、不利である。
【０１３６】
これに対して実施例８では、ラックガイド６１Ｇは、ピニオン直交基準線Ｌｃに対するラックガイド６１Ｇの揺動を規制するための揺動規制部８１Ｇを備えている。このため、支持用孔６４ａに嵌め込まれているラックガイド６１Ｇに、ピニオン直交基準線Ｌｃ周りに揺動させようとする揺動力が作用した場合に、揺動規制部８１Ｇによってラックガイド６１Ｇの揺動を規制することができる。従って、ラック軸１６の円滑なスライド作動を維持して、ピニオン３１に対するラック３２の良好な噛み合い状態を十分に維持できるとともに、ラックアンドピニオン機構１５の耐久性を高めることができる。さらに、ラックガイド６１Ｇ自体の耐久性も高めることができる。
【０１３７】
さらに、この揺動規制部８１Ｇは、ラックガイド６１Ｇの外周面の周方向に形成された少なくとも２個の凸部８１Ｇａ，８１Ｇａによって構成されている。各凸部８１Ｇａ，８１Ｇａは、ラックガイド６１Ｇをピニオン直交基準線Ｌｃに沿って見たときに、半径ｒ２１の円弧状に形成されている。各凸部８１Ｇａ，８１Ｇａの半径ｒ２１は、ラックガイド６１Ｇの半径ｒ２２よりも小さい。このように、ラックガイド６１Ｇの外周面に少なくとも２個の凸部８１Ｇａ，８１Ｇａを設けるだけで、揺動規制部８１Ｇを極めて簡単な構成とすることができる。しかも、ラックガイド６１Ｇを燒結金属や樹脂等によって構成することにより、ラックガイド６１Ｇに凸部８１Ｇａ，８１Ｇａを形成することは、極めて容易である。
【０１３８】
実施例８によれば、上記実施例１の作用、効果と同様の作用、効果を発揮する。
【実施例９】
【０１３９】
実施例９に係る車両用ステアリング装置を図２１及び図２２に基づき説明する。実施例９の車両用ステアリング装置１０Ｈは、図１９及び図２０に示された付勢部６０Ｇ（ラックガイド機構６０Ｇ）のラックガイド６１Ｇと揺動規制部８１Ｇとを、図２１及び図２２に示された付勢部６０Ｈ（ラックガイド機構６０Ｈ）のラックガイド６１Ｈと揺動規制部８１Ｈに変更したことを特徴とし、他の構成については、上記図１〜図７、図１９及び図２０に示す構成と同じなので、説明を省略する。
【０１４０】
具体的には、実施例９のラックガイド６１Ｈは、ピニオン直交基準線Ｌｃに対するラックガイド６１Ｈの揺動を規制するための揺動規制部８１Ｈを備えている。この揺動規制部８１Ｈは、ラックガイド６１Ｈの外周面とラックガイドハウジング６４の支持用孔６４ａの内周面との間の隙間に充填された、液状パッキン等の粘弾性を有する充填層８１Ｈａによって構成されている。隙間に充填層８１Ｈａを設けるだけで、揺動規制部８１Ｈを極めて簡単な構成とすることができる。
【実施例１０】
【０１４１】
実施例１０に係る車両用ステアリング装置を図２３に基づき説明する。実施例１０の車両用ステアリング装置１０Ｉは、図２１及び図２２に示された付勢部６０Ｈ（ラックガイド機構６０Ｈ）のラックガイド６１Ｈと揺動規制部８１Ｈとを、図２３に示された付勢部６０Ｉ（ラックガイド機構６０Ｉ）のラックガイド６１Ｉと揺動規制部８１Ｉに変更したことを特徴とし、他の構成については、上記図２１及び図２２に示す構成と同じなので、説明を省略する。
【０１４２】
具体的には、実施例１０のラックガイド６１Ｉは、ピニオン直交基準線Ｌｃ周りのラックガイド６１Ｉの揺動を規制するための揺動規制部８１Ｉを備えている。ラックガイド６１Ｉは、外周面にＯリング８２を装着するための環状溝６１Ｉａが形成されるとともに、ラックガイドハウジング６４に収納される。環状溝６１Ｉａは、例えばラックガイド６１Ｉに切削加工を施すことによって設けることができる。ラックガイドハウジング６４には、Ｏリング８２が装着されたラックガイド６１Ｉをスライド可能に支持する支持用孔６４ａが形成されている。
【０１４３】
揺動規制部８１Ｉは、環状溝６１Ｉａに装着されたＯリング８２によって構成されている。このＯリング８２の外周面は、全体にわたって前記支持用孔６４ａの内面に接している。このように、ラックガイド６１Ｉの外周面に形成された環状溝６１Ｉａに、Ｏリング８２を装着するだけの、極めて簡単な構成によって、揺動規制部８１Ｉを構成することができる。
【０１４４】
しかも、ラックガイド６１Ｉの外周面と支持用孔６４ａの内周面との間の狭い隙間に揺動規制部８１Ｉを設けるのに、ラックガイド６１Ｉの外周面に環状溝６１Ｉａを形成する工程と、この環状溝６１ＩａにＯリング８２を装着する工程と、Ｏリング８２を装着した状態のラックガイド６１Ｉを支持用孔６４ａに嵌め込む工程だけの、簡単な工程によって、達成できる。
【実施例１１】
【０１４５】
実施例１１に係る車両用ステアリング装置を図２４及び図２５に基づき説明する。実施例１１の車両用ステアリング装置１０Ｊは、図２３に示された付勢部６０Ｉ（ラックガイド機構６０Ｉ）のラックガイド６１Ｉと揺動規制部８１Ｉとを、図２４及び図２５に示された付勢部６０Ｊ（ラックガイド機構６０Ｊ）のラックガイド６１Ｊと揺動規制部８１Ｊとに変更したことを特徴とし、他の構成については、上記図２３に示す構成と同じなので、説明を省略する。
【０１４６】
具体的には、実施例１１の揺動規制部８１Ｊは、図２３に示された揺動規制部８１Ｉと同様に、環状溝６１Ｉａに装着されたＯリング８２によって構成されている。さらに、実施例１１のラックガイド６１Ｊの環状溝６１Ｉａの中心６１Ｉｂは、ラックガイド６１Ｊの中心線Ｌｇに対してオフセット量Δ２１だけオフセットしている。このため、環状溝６１Ｉａの深さは、ラックガイド６１Ｊの円周方向の位置によって異なる。従って、環状溝６１Ｉａに嵌め込まれているＯリング８２が、ラックガイド６１Ｊの外周面から突出する突出量は、ラックガイド６１Ｊの円周方向の位置によって異なる。オフセットの方向は、ラックガイド６１Ｊの中心線Ｌｇに対して、押し付け面６１ａがラック軸１６の背面１６ａに接触する部位とは反対側である。
【０１４７】
このようにすることで、支持用孔６４ａにラックガイド６１Ｊを嵌め込んだ場合に、支持用孔６４ａの内周面に対する、Ｏリング８２の接触圧は、このＯリング８２の外周面の部位によって異なる。つまり、Ｏリング８２の周方向に、接触圧が異なる。接触圧がＯリング８２の外周面の部位によって異なるので、ラックガイド６１Ｊがピニオン直交基準線Ｌｃ周りに揺動することを、より一層規制することができる。このため、ラックガイドハウジング６４によってラックガイド６１Ｊを適切な位置に保持する保持性能が高まる。この結果、ラック軸１６の円滑なスライド作動を維持して、ピニオン３１に対するラック３２の良好な噛み合い状態を十分に維持できる。車両用ステアリング装置１０Ｊは、ラックアンドピニオン機構１５の動作の応答遅れがない、良好な操舵間隔を確保することができる。
【０１４８】
さらには、環状溝６１Ｉａのオフセットの方向は、ラックガイド６１Ｊの中心線Ｌｇに対して、押し付け面６１ａがラック軸１６の背面１６ａに接触する部位とは反対側である。中心線Ｌｇに対して、押し付け面６１ａが背面１６ａに接触する部位側の溝深さは、最も大きい。このため、支持用孔６４ａにラックガイド６１Ｊを嵌め込んだ場合に、溝深さが大きい部位でのＯリング８２の弾性変形量は大きい。Ｏリング８２は、弾性変形量が大きい部位でのバネ特性が大きい。
【０１４９】
しかも、Ｏリング８２がラックガイド６１Ｊにオフセットして装着されているので、支持用孔６４ａにラックガイド６１Ｊを嵌め込むときに、嵌め込み方向を目視によって確認し易い。このため、ラックガイド６１Ｊの組み付け信頼性が高まる。
【実施例１２】
【０１５０】
実施例１２に係る車両用ステアリング装置を図２６〜図３０に基づき説明する。図２６は上記図３に対応して表している。図２７は上記図４に対応して表している。図２８は上記図５に対応して表している。実施例１２の車両用ステアリング装置１０Ｋは、上記図３〜図５に示されているラックアンドピニオン機構１５及び付勢部６０（ラックガイド機構６０）を、図２６〜図２８に示されたラックアンドピニオン機構１５Ｋ及び付勢部６０Ｋ（ラックガイド機構６０Ｋ）に変更したことを特徴とし、他の構成については上記図１〜図７に示す構成と同じなので、説明を省略する。
【０１５１】
具体的には、図２６及び図２７に示されるように、実施例１２のラックアンドピニオン機構１５Ｋは、ピニオン３１Ｋとラック３２Ｋとから成る。ピニオン３１Ｋ及びラック３２Ｋは、上記図３に示されるピニオン３１及びラック３２に相当する。但し、実施例１２のピニオン３１Ｋ及びラック３２Ｋは、共に「すぐ歯」の構成である。つまり、ピニオン３１Ｋは、このピニオン３１Ｋの中心線Ｐｐに対して歯すじが直交する「すぐ歯」の構成である。ラック３２Ｋは、ラック軸１６に対して（ラック軸１６の中心線Ｐｒに対して）歯すじが直交する「すぐ歯」の構成である。この場合に、ピニオン軸１４とラック軸１６とは互いに直交している。つまり、ピニオン軸１４はラック軸１６の軸長手方向に傾いていない。
【０１５２】
なお、ラック３２Ｋだけを「すぐ歯」とし、このラック３２Ｋに噛み合うピニオン３１Ｋは、歯すじが所定の捩れ角を有している「はす歯」の構成とすることも可能である。この場合には、ピニオン軸１４は、ピニオン３１Ｋの「はす歯」の捩れ角に相当する角度だけ、ラック軸１６の軸長手方向に傾いている、いわゆる斜交している。このため、ピニオン３１Ｋとラック３２Ｋとの噛み合い構成は、ピニオン３１Ｋとラック３２Ｋの両方が「すぐ歯」である場合と、実質的に同等の構成である。
【０１５３】
図２６に示されるように、実施例１２のラックガイド機構６０Ｋ（付勢部６０Ｋ）は、ラック３２Ｋとは反対側からラック軸１６に当てるラックガイド６１Ｋと、圧縮コイルばね６２と調整ボルト６３とからなる。
【０１５４】
ラックガイド６１Ｋは、スライド方向の中心線Ｌｇを中心とする真円の円柱状の部材である。スライド方向の中心線Ｌｇは、ピニオン直交基準線Ｌｃに平行である。つまり、ラックガイド６１Ｋは、中心線Ｌｇを基準とした円形状断面に形成されている。ラックガイド６１Ｋ及び圧縮コイルばね６２はラックガイドハウジング６４に収納されている。このラックガイドハウジング６４は、ハウジング４１に一体に形成されており、ラックガイド６１Ｋを中心線Ｌｇに沿ってスライド可能に支持することが可能な円形状（真円状）の支持用孔６４ａを有している。
【０１５５】
ラックガイド６１Ｋの押し付け面６１Ｋａは、ラック軸１６の背面１６ａに沿う略円弧状断面に形成されている。この押し付け面６１Ｋａは、ラック軸１６の背面１６ａのうち、ピニオン直交基準線Ｌｃに対して、いずれか一方の面のみに接触可能に形成されている。例えば、押し付け面６１Ｋａは、水平なピニオン直交基準線Ｌｃに対して、上又は下の面のみに接触可能である。
【０１５６】
より具体的には、押し付け面６１Ｋａの円弧状の半径ｒ５は、背面１６ａの円弧状の半径ｒ２よりも大きく設定されている（ｒ５＞ｒ２）。ラック軸１６の背面１６ａの半径ｒ２の中心は、ピニオン直交基準線Ｌｃ上に位置している。一方、押し付け面６１Ｋａの円弧状の半径ｒ５の中心は、ピニオン直交基準線Ｌｃに対して上又は下に、つまり、ラック３２Ｋの歯幅方向（歯すじ方向）にオフセットしている。この結果、押し付け面６１Ｋａは、水平なピニオン直交基準線Ｌｃに対して、ラック軸１６の背面１６ａの上又は下の面のみに接触する。図２６では、押し付け面６１Ｋａは、ピニオン直交基準線Ｌｃに対して背面１６ａの上の面のみに接触している。
【０１５７】
上述のように、「ｒ５＞ｒ２」の関係があるので、ラック軸１６の背面１６ａに対して、押し付け面６１Ｋａは１つの接触部位Ｑｓでのみ接触する。背面１６ａに対する押し付け面６１Ｋａの接触部位Ｑｓは、ラック軸１６の軸長手方向に直線状に延びるとともに、ラックガイド６１Ｋの大きさがラック軸１６の軸長手方向に最大となるように位置している。より具体的には、ラックガイド６１Ｋのスライド方向の中心線Ｌｇ及び圧縮コイルばね６２の中心線Ｌｇは、ピニオン直交基準線Ｌｃに対し、押し付け面６１Ｋａが背面１６ａに接触する方にオフセット量δ２だけオフセットしている。つまり、押し付け面６１Ｋａの中心は、ラック軸１６の中心に対して、ラック３２Ｋの歯幅方向にオフセットしている。
【０１５８】
次に、実施例１２の作用を説明する。図２６及び図２７に示されるように、ラック３２Ｋは「すぐ歯」である。このラック３２Ｋに噛み合うピニオン３１Ｋについては「すぐ歯」にする。または、ピニオン３１Ｋを「はす歯」にするとともに、ピニオン軸１４を「はす歯」の捩れ角に相当する角度だけ、ラック軸１６の軸長手方向に傾けることによって、実質的に「すぐ歯」となり得る構成と、することが可能である。このように、ピニオン３１Ｋとラック３２Ｋとの噛み合い構成は、ピニオン３１Ｋとラック３２Ｋの両方が「すぐ歯」である場合と、実質的に同等の構成である。このため、ピニオン３１Ｋの歯すじの方向は、ラック３２Ｋの歯すじの方向と合致する。
【０１５９】
従って、ラック３２Ｋに対して、ラック３２Ｋの歯すじの方向の外力（振動を含む）が作用したときに、ラック３２Ｋは「歯すじ」の方向（歯幅方向）に変位し易い。例えば、外部からラック３２Ｋに、このラック３２Ｋの歯すじの方向の振動が伝わったときに、ラック３２Ｋは歯すじの方向に振動し得る。このため、ラック３２Ｋの歯すじ方向の振動が、ピニオン３１Ｋの回転方向の振動に変換されてステアリングホイール１１（図１参照）に伝わり難い。この結果、運転者に与える操舵感覚が高まる。また、ピニオン３１Ｋの回転方向の振動に対し、「すぐ歯」のラック３２Ｋは規制する方向に働く。このため、ピニオン３１Ｋの回転方向の振動がステアリングホイール１１に伝わり難い。この結果、運転者に与える操舵感覚が高まる。
【０１６０】
図７（ａ）に示されるように、ステアリング装置が操舵されていないときには、操舵に伴って操舵車輪２１，２１からタイロッド１８，１８を介してラック軸１６に伝わる反力はない。このため、図２６に示されるように、ラックガイド６１Ｋは、ラック軸１６の背面１６ａに１つの接触部位Ｑｓでのみ接触し、圧縮コイルばね６２の付勢力Ｆ１によって、ラック軸１６をピニオン３１Ｋへ向かって押し付けるとともに、図２７及び図２８に示されるように、ラック軸１６の背面１６ａを各ラック支持部５０，５０に押し付けている（予圧を付加している。）。
【０１６１】
ラック軸１６の断面中心Ｐｒ（中心線Ｐｒ）は、２個の軸受５０，５０の断面中心Ｐｊ（中心線Ｐｊ）に対し、ピニオン３１Ｋの中心線Ｐｐに沿って、ラック３２Ｋの歯幅方向にオフセット量Δ２だけオフセットしている。このため、ラック軸１６は、各軸受５０，５０の断面中心Ｐｊとラック軸１６の断面中心Ｐｒとを結んだ作用線上、つまりピニオン平行基準線Ｌｐ上に、接触点Ｑｕを有する。この接触点Ｑｕは、各軸受５０，５０の支持孔５１，５１に対して、ラック軸１６の背面１６ａが接する点である。この結果、各軸受５０，５０には反力Ｆ２が発生する。各軸受５０，５０はラック軸１６の背面１６ａを支持することになる。このようにして、ラック軸１６の背面１６ａは、ピニオン３１と２個の軸受との３点によって、軸長手方向へのスライドが可能に支持されている。
【０１６２】
その後、ステアリング装置を操舵した場合には、次のようになる。図２９は、ステアリング装置１０Ｋを右へ操舵することによって、ラック３２Ｋが右にスライド変位している状態のステアリング装置１０Ｋを平面視で模式的に表している。タイロッド１８，１８はラック軸１６に対して車両前後方向に傾き角φ（図７（ａ）参照）だけ傾いている。このため、ラック軸１６が車幅方向にスライド変位したときに、ラック軸１６には、このラック軸１６に垂直な方向に力ｆｂ，ｆｂ（曲げ力ｆｂ，ｆｂ）が作用する。
【０１６３】
例えば、ステアリング装置１０Ｋを右へ操舵した場合には、路面と操舵車輪２１，２１との間の摩擦力に従って路面反力が発生する。この路面反力は、操舵車輪２１，２１からタイロッド１８，１８を介してラック軸１６に作用する。このため、ラック軸１６の左端には車両後方への曲げ力ｆｂが作用し、ラック軸１６の右端には車両前方への曲げ力ｆｂが作用する。
【０１６４】
この曲げ力ｆｂが小さいときには、ラック軸１６の背面１６ａは、ピニオン３１と２個の軸受５０，５０との３点によって、軸長手方向へのスライドが可能に支持されている。ラック軸１６がスライドするときの摩擦力は、図２６に示されるラックガイド６１Ｋがラック軸１６を押し付ける付勢力Ｆ１に対応した、比較的小さい摩擦力のみである。従って、摩擦力が小さい良好な摩擦特性のステアリング装置１０Ｋとなる。
【０１６５】
一方、曲げ力ｆｂが付勢力Ｆ１に応じた摩擦力を上回って大きくなったときであっても、各軸受５０，５０によってラック軸１６の背面１６ａを軸長手方向へのスライドが可能に、確実に支持できることが好ましい。つまり、ラック軸１６の背面１６ａを支持するとともに、ラック３２Ｋが反力の影響を極力受けないようにする。そのために、実施例１２では、曲げ力ｆｂが大きくなったときに、ピニオン３１Ｋとラック３２Ｋとの噛み合い点と、各軸受５０，５０による支持点と、の３点での不静定の支持形態が形成されるようにした。
【０１６６】
詳しく述べると、大きい曲げ力ｆｂを受けたラック軸１６は、ピニオン３１Ｋとラック３２Ｋとの噛み合い点を支点として、左端が後退するとともに右端が前進する方向（図２９で反時計回り方向）に、前後スイング運動をしようとする。つまり、ラック軸１６は、車幅方向右側にスライドしつつ左側が後退しようとする。このときに、図２８に示されている状態のラック軸１６の左側の部位は、左の軸受５０の支持孔５１の面に沿って後上方（矢印Ｕｐ方向）へ、せり上がりながら後退しようとする。ラック軸１６がせり上がる、いわゆる「せり上がり量」は、曲げ力ｆｂが大きくなるにつれて、大きくなる。
【０１６７】
上述のように、ピニオン３１Ｋとラック３２Ｋとの噛み合い構成は、ピニオン３１Ｋとラック３２Ｋの両方が「すぐ歯」である場合と、実質的に同等の構成である。このため、ピニオン３１Ｋの歯すじの方向は、ラック３２Ｋの歯すじの方向と合致する。従って、ラック３２Ｋに対して、せり上がり方向の外力、つまりラック３２Ｋの歯すじの方向の外力が作用したときに、ラック３２Ｋは「歯すじ」の方向（歯幅方向）に変位し易い。このように、ラック３２Ｋが「すぐ歯」なので、ラック軸１６のせり上がり運動は容易である。
【０１６８】
ラック軸１６がせり上がりながら後退した結果を図３０に示す。図３０は、ラック軸１６がせり上がることにより、各軸受５０，５０の支持孔５１，５１に対して、ラック軸１６の背面１６ａが接する接触点Ｑｒは、ピニオン直交基準線Ｌｃ上に位置している状態を示している。ラック軸１６の背面１６ａの後端が左の軸受５０の支持孔５１の後面に接しているので、軸受５０はラック軸１６を十分に支持することができるとともに、反力を十分に且つ確実に受け止めることができる。
【０１６９】
以上のように、ラック軸１６に大きい反力が加わったときには、この反力の大きさに応じて曲げ力ｆｂが大きくなる。この曲げ力ｆｂに応じて、ラック軸１６は軸受５０の支持孔５１の面に沿って滑りながら、後上方に、せり上がる。つまり、軸受５０（ラック支持部５０）によってラック軸１６を支持する支持位置が、このラック軸１６に加わる反力の大きさに応じて変化するという、不静定の支持構造が構成される。軸受５０は、ラック軸１６の背面１６ａのうち、反力の大きさに応じた最も適切な部位、例えば接触点Ｑｒを堅固に支持することができる。この結果、ラック軸１６は、ピニオン３１Ｋとラック３２Ｋとの噛み合い点と、各軸受５０，５０による支持点と、の３点で支持される。しかも、軸受５０は、反力の大きさに応じた最も適切な部位で、ラック軸１６の背面１６ａを支持するので、耐久性が高い。
【０１７０】
ところで、ラック３２Ｋが「はす歯」の場合には、ラック軸１６の中心線Ｐｒに対して歯が斜めに形成されている。このため、ラック軸１６の中心線Ｐｒに直交するどの断面をとっても、一部にラック３２Ｋの歯がある。これに対し、実施例１２では、ラック３２Ｋが「すぐ歯」であるから、ラック軸１６の中心線Ｐｒに沿ってラック３２Ｋを次々に断面した場合に、歯先の部位と歯底の部位とが繰り返される。つまり、断面によっては、歯底しか無い部位がある。歯底しか無い部位の断面二次モーメントは、他の部位の断面二次モーメントよりも小さい。従って、ラック軸１６の全体をとらえると、ラック３２Ｋが「はす歯」の場合に比べて、比較的撓み易い。しかも、上述のように、ラック３２Ｋに対して、ラック３２Ｋの歯すじの方向の外力（振動を含む）が作用したときに、ラック３２Ｋは「歯すじ」の方向に変位し易い。従って、ラック軸１６の背面は、ピニオン３１Ｋと２個のラック支持部５０，５０との３点によって、軸長手方向へのスライドが可能に確実に支持される。
【０１７１】
このように、ラック軸１６は、大きい反力が加わったときであっても、左右の軸受５０，５０とピニオン３１Ｋとの３点によって十分に支持される。
【０１７２】
ラック軸１６の右端の変位は、左端の変位に対して前後逆向きであり、説明を省略する。なお、ラック軸１６については、図１４及び図１５に示されている実施例６のラック軸１６Ｅの構成とすることが好ましい。なぜなら、ラック軸１６Ｅがピニオン３１Ｋ側へ接近した場合に、２個のラック接近側凸部１６Ｅｃ，１６Ｅｄの少なくとも一方が、各軸受５０，５０に先に接触するので、ラック３２Ｋが各軸受５０，５０に接触することはないからである。
【０１７３】
さらには、上述のようにラック軸１６の全長が短いので、ピニオン３１Ｋは車幅中央に位置することもできる。これに対し、ステアリングホイール１１は左又は右に偏って位置する。つまり、ピニオン軸１４は、ラック軸１６の軸長手方向に傾けることになる。ピニオン軸１４の傾き方向は、右ハンドル車と左ハンドル車とで逆向きになる。しかし、ラック３２Ｋが「すぐ歯」なので、右ハンドル車と左ハンドル車とで共用できる。ステアリング装置１０Ｋの部品の管理が容易となり、生産性が高まる。
【０１７４】
実施例１２によれば、さらに上記実施例１の作用、効果と同様の作用、効果を発揮する。
【実施例１３】
【０１７５】
実施例１３に係る車両用ステアリング装置を図３１〜図３４に基づき説明する。実施例１３の車両用ステアリング装置１０Ｌは、上記図３に示されている付勢部６０（ラックガイド機構６０）を、図３１〜図３４に示された付勢部９１，９１に変更したことを特徴とし、他の構成については上記図１〜図７に示す構成と同じなので、説明を省略する。
【０１７６】
具体的には、実施例１３の付勢部９１，９１は、ピニオン３１をラック３２に対して噛み合う方向へ付勢している。この２個の付勢部９１，９１は、ハウジング４１と２個の軸受４３，４４の外周面と、の間に設けられている帯板状の「板ばね」によって構成されている。
【０１７７】
板ばね９１，９１を、板厚方向へ弓なりに撓ませつつ、両端をハウジング４１に嵌め込むことにより、板ばね９１，９１はハウジング４１に掛け止められる。ハウジング４１に取り付けられた状態の板ばね９１，９１は、各２個の軸受４３，４４の外周面を個別に包み込むように円弧状に撓んでいる。このため、板ばね９１，９１は軸受４３，４４及びピニオン軸１４を介してピニオン３１をラック３２に対して噛み合う方向へ付勢する。このため、ピニオン３１とラック３２との良好な噛み合い状態を維持することができる。
【０１７８】
図３１に示されるように、各板ばね９１，９１の付勢力Ｆ１，Ｆ２の合力Ｆ３は、ピニオン３１からラック３２を介してラック軸１６に伝わる。このときに、図３３に示されるように、ラック軸１６の背面１６ａを支持している２個の軸受５０，５０には、それぞれ反力Ｆ１１，Ｆ１２が発生する。このようにして、ラック軸１６の背面１６ａは、ピニオン３１と２個の軸受５０，５０との３点によって、軸長手方向へのスライドが可能に確実に支持される。このラック軸支持構成は、いわゆる「２個の支点の両側から梁が張り出し、この梁の長手中央に集中荷重（合力Ｆ３）が作用している」つり合い条件の支持構成に相当する。しかも、ラック３２自体が各軸受５０，５０によって支持されることはない。このため、ラック軸１６を支持するための別個の支持部材を設ける必要はなく、支持構成を簡略化することができる。
【０１７９】
なお、実施例１３において、ピニオン３１とラック３２は「はす歯」の構成であるが、ラック３２をラック軸１６に対して直交する「すぐ歯」にし、ピニオン３１を「はす歯」にし、ピニオン軸１４をラック軸１６の軸長手方向に傾けた構成にすることが可能である。また、ピニオン３１とラック３２の両方共に「すぐ歯」にすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１８０】
本発明の車両用ラックアンドピニオン式ステアリング装置１０〜１０Ｌは、車幅が小さい小型車に搭載するのに好適である。
【符号の説明】
【０１８１】
１０，１０Ａ〜１０Ｌ…車両用ステアリング装置、１１…ステアリングホイール、１４…ピニオン軸、１５…ラックアンドピニオン機構、１６…ラック軸、１６ａ…背面、１６Ｅａ，１６Ｅｂ…ラック反対側凸部、１６Ｅｃ，１６Ｅｄ…ラック接近側凸部、１６Ｅ…中空材のラック軸、２１…操舵車輪、３１…ピニオン、３２…ラック、５０…ラック支持部（円筒状の軸受）、５１…支持孔、６０，６０Ａ〜６０Ｊ…付勢部、６１，６１Ａ〜６１Ｃ，６１Ｇ〜６１Ｋ…ラックガイド、６１ａ…押し付け面、６１Ｉａ…環状溝、６２…圧縮コイルばね、６４…ラックガイドハウジング、６４ａ…支持用孔、８１Ｇ…揺動規制部、８１Ｇａ８１Ｇｂ…凸部、８１Ｈ…揺動規制部、８１Ｈａ…充填層、８２…Ｏリング、９１…付勢部（板ばね）、Ｐｊ…軸受の中心線、Ｐｒ…ラック軸の断面中心（ラック軸の中心）、Ｐｐ…ピニオンの中心線、Ｌｃ…ピニオン直交基準線、Ｌｐ…ピニオン平行基準線、ｒ１，ｒ３，ｒ４，ｒ５…押し付け面の円弧状の半径、ｒ２…背面の円弧状の半径、θ…傾き角。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されているラックアンドピニオン式ステアリング装置の改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラックアンドピニオン式ステアリング装置は、ステアリングホイールを操舵することによって発生した操舵トルクを、ステアリングホイールからラックアンドピニオン機構を介して操舵車輪に伝えるものである。ラックアンドピニオン機構は、ステアリングホイールの回転運動を直線方向への運動に変換する。このようなラックアンドピニオン式ステアリング装置としては、各種の技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１で知られているラックアンドピニオン式ステアリング装置は、ラックアンドピニオン機構のラックが形成されているラック軸をスライド可能に支持するための、３個のラック支持部を備えている。３個のラック支持部は、ラック軸を軸長手方向にスライド可能に支持している。このラック軸は、ラックが形成されている部位の背面を、ラックガイドによって軸長手方向にスライド可能に支えられている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１で知られているラック軸の長さは、ラックが直線方向へ運動する範囲の２倍以上必要である。このため、ラックアンドピニオン機構はラックの長手方向に大型にならざるを得ない。ラックアンドピニオン機構を収納するためのハウジングも大型化になってしまうので、ステアリング装置の小型化及び軽量化を図る上で不利である。特に、このようなステアリング装置を、車幅が小さい小型車に搭載する場合には、配置上の制約が大きく、ラック軸の両端に連結されるタイロッドの長さの制約もある。車両の設計の自由度を高めるには、一層の改良の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−０８８９７８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ラックアンドピニオン式ステアリング装置の小型化を図ることができる技術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】
【０００７】
請求項１に係る発明では、ステアリングホイールを操舵することによって発生した操舵トルクを、前記ステアリングホイールからラックアンドピニオン機構を介して操舵車輪に伝える車両用ステアリング装置において、
前記ラックアンドピニオン機構のラックが形成されているラック軸と、前記ラックアンドピニオン機構のピニオンの位置に対して前記ラック軸の軸長手方向の両側に位置する２個のラック支持部と、この２個のラック支持部の間に位置する付勢部とを備え、
前記２個のラック支持部は、操舵の中立位置に位置している状態の前記ラック軸の、前記ラックが形成されている部位の背面のみを、軸長手方向にスライド可能に支持するように、互いに接近して位置し、
前記付勢部の付勢方向は、前記ラック軸を少なくとも前記ラック以外の方向へ付勢することが可能に設定されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明では、前記付勢部は、前記ラック軸の、前記ラックが形成されている部位の前記背面を、軸長手方向にスライド可能に支えるラックガイドと、このラックガイドを前記背面に向かって付勢する圧縮コイルばねと、からなり、前記ラックガイドは、前記背面を押し付けるための押し付け面を有し、この押し付け面は、前記背面のうち、前記ラック軸の中心線に直交し且つ前記ピニオンの中心線に直交するピニオン直交基準線に対して、いずれか一方の面のみに接触可能に形成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明では、前記ラック軸の少なくとも前記背面は、略円弧状断面に形成され、前記押し付け面は、前記背面に沿う略円弧状断面に形成され、前記押し付け面の円弧状の半径は、前記背面の円弧状の半径よりも大きく設定され、前記押し付け面の中心は、前記ラック軸の中心線に対して、前記ラックの歯幅方向にオフセットしていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明では、前記付勢部は、前記ラック軸の、前記ラックが形成されている部位の前記背面を、軸長手方向にスライド可能に支えるラックガイドと、このラックガイドを前記背面に向かって付勢する圧縮コイルばねと、からなり、前記ラックガイドの中心線及び前記圧縮コイルばねの中心線は、前記ラック軸の中心線に直交し且つ前記ピニオンの中心線に直交するピニオン直交基準線に対して、前記ピニオンの軸方向に傾いていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に係る発明では、前記２個のラック支持部は、円筒状の軸受によって構成され、前記ラック軸の中心線は、前記軸受の中心線に対して、前記ピニオンから離れる方向にオフセットし且つ前記ピニオンの中心線に沿ってオフセットしていることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に係る発明では、前記ラック軸の中心線に直交し且つ前記ピニオンの中心線に平行な直線をピニオン平行基準線とし、前記２個のラック支持部は、円筒状の軸受によって構成され、前記ラック軸の外周面の同一周上には、前記２個の軸受によって支持することが可能な２個のラック反対側凸部が形成され、前記２個のラック反対側凸部は、前記ピニオン平行基準線に対して前記ラックとは反対側に位置し、且つ前記ピニオン直交基準線の両側に位置していることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に係る発明では、前記ラック軸の外周面の同一周上には、前記２個の軸受によって支持することが可能な２個のラック接近側凸部が形成され、この２個のラック接近側凸部は、前記ピニオン平行基準線と前記ラックとの間に位置し、且つ前記ピニオン直交基準線の両側に位置していることを特徴とする。
【００１４】
請求項８に係る発明では、前記ラック軸は、中空材によって構成され、前記２個のラック反対側凸部と前記２個のラック接近側凸部とは、前記中空材の内部から径外方へ向かって押し出し成形されることによって形成された部分であることを特徴とする。
【００１５】
請求項９に係る発明では、前記ラックガイドが前記ピニオン直交基準線周りに揺動することを規制するための揺動規制部を、更に備えていることを特徴とする。
【００１６】
請求項１０に係る発明では、前記ラックガイドは、前記ピニオン直交基準線を中心とする円形状の部材であって、ラックガイドハウジングに収納され、このラックガイドハウジングは、前記ラックガイドを前記ピニオン直交基準線に沿ってスライド可能に支持することが可能な円形状の支持用孔を有し、前記揺動規制部は、前記ラックガイドの外周面の周方向に形成されて前記支持用孔の内周面に接触可能な、少なくとも２個の凸部によって構成されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項１１に係る発明では、前記ラックガイドは、前記ピニオン直交基準線を中心とする円形状の部材であって、ラックガイドハウジングに収納され、このラックガイドハウジングは、前記ラックガイドを前記ピニオン直交基準線に沿ってスライド可能に支持することが可能な円形状の支持用孔を有し、前記揺動規制部は、前記ラックガイドの外周面と前記支持用孔の内周面との間の隙間に充填された、液状パッキン等の粘弾性を有する充填層によって構成されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項１２に係る発明では、前記ラックガイドは、前記ピニオン直交基準線を中心とする円形状の部材であって、外周面にＯリングを装着するための環状溝が形成されるとともに、ラックガイドハウジングに収納され、このラックガイドハウジングは、前記ラックガイドを前記ピニオン直交基準線に沿ってスライド可能に支持することが可能な円形状の支持用孔を有し、前記揺動規制部は、前記環状溝に装着されたＯリングによって構成され、このＯリングの外周面は、全周にわたって前記支持用孔の内周面に接していることを特徴とする。
【００１９】
請求項１３に係る発明では、前記環状溝の中心は、前記ラックガイドの中心線に対してオフセットしていることを特徴とする。
【００２０】
請求項１４に係る発明では、前記付勢部は、前記ピニオンを前記ラックに対して噛み合う方向へ付勢していることを特徴とする。
【００２１】
請求項１５に係る発明では、前記ラックは、前記ラック軸に対して歯すじが直交する、すぐ歯であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に係る発明では、２個のラック支持部は、ラック軸において、ラックが形成されている部位の背面のみを支持することが可能であって、互いに接近して位置している。背面にはラックを有していない。２個のラック支持部の間に位置する付勢部は、ラック軸を少なくともラック以外の方向へ付勢することが可能である。つまり、付勢部は、ラック軸をピニオンに向かって押し付けるとともに、さらに、ラック軸の背面を各ラック支持部に押し付ける（予圧を付加する）ことが可能である。各ラック支持部には、予圧に応じた反力が発生する。各ラック支持部はラック軸の背面を支持することになる。このラック軸支持構成は、いわゆる「２個の支点の両側から梁が張り出し、この梁の長手中央に集中荷重（ピニオンの反力）が作用している」つり合い条件の支持構成に相当する。このようにして、ラック軸の背面は、ピニオンと２個のラック支持部との３点によって、軸長手方向へのスライドが可能に確実に支持される。しかも、ラック自体が各ラック支持部によって支持されることはない（接触することはない）。ラック軸を支持するための別個の支持部材を設ける必要はなく、ラック軸を支持するための支持構成を、簡略化することができる。
【００２３】
さらには、２個のラック支持部は、ラック軸において、ラックが形成されている部位の背面のみを支持することが可能なので、互いに接近して位置することができる。各ラック支持部がラックの長さの範囲内に位置することができるので、範囲外に位置している従来に比べて、ラック軸の全長を短くすることができる。このため、ラックアンドピニオン機構をラックの長手方向に小型にすることができる。ラック軸が短くなった分、このラック軸の両端に連結されるタイロッドを長くすることになる。しかし、タイロッドの径はラック軸の径に比べて細い。このため、ラック軸の重量にタイロッドの重量を加えた、総重量は減少する。また、ラックアンドピニオン機構を収納するためのハウジングは、ラック軸を短くできた分、小型化できる。このように、ステアリング装置の小型化及び軽量化を図るとともに、低コスト化を図ることができる。
【００２４】
さらには、ラック軸が従来に比べて短くなった分、ラック軸に連結されているタイロッドを長くすることができる。このため、ステアリング装置及びこのステアリング装置を搭載する車両の、設計の自由度を高めることができる。例えば、ステアリング装置のタイロッドとサスペンション装置とによって形成される、サスペンションジオメトリの設計自由度を高めることができる。特に、このようなステアリング装置を、車幅が小さい小型車に搭載する場合に、配置上の制約が小さい。しかも、タイロッドを長くすれば、左右の操舵車輪がバンプやリバウンドをしたときにおいて、トーの変化の影響を抑制することができる。この結果、車両の操縦性を高めることができる。
【００２５】
一般に、長いタイロッドを用いた場合には、特に停車中の車両を操舵するとき（いわゆる据え切り操舵時）のように操舵角が大きい操舵領域において、ラック軸に作用する軸長手方向の力（スラスト、軸力）を低減できる、ステアリングジオメトリに設定することは容易である。つまり、操舵角が大きい操舵領域で、ラック軸に作用するスラストを低減することが可能な、ステアリングジオメトリとすることができる。スラストを小さくすることによって、ステアリングホイールを操舵する操舵トルクが小さくなる。操舵トルクが小さくてすむので、ラックアンドピニオン機構の負担は軽減される。従って、ラックアンドピニオン機構の強度や耐久性に余裕ができるので、ラックアンドピニオン機構の信頼性が高まる。
【００２６】
しかも、請求項１のステアリング装置に、操舵トルクに応じて電動モータが発生した補助トルクを、ラックアンドピニオン機構に付加するようにした、いわゆる電動パワーステアリング装置を採用した場合には、操舵トルクが小さくなった分、電動モータが発生する補助トルクを低減することができる。従って、電動モータの小型化が可能になる。このため、ステアリング装置全体の軽量化が可能になるとともに、ステアリング装置の消費電力の低減にもつながる。その分、エンジンの負担が軽減されるので、ステアリング装置を搭載した車両の燃費が高まる。
【００２７】
請求項２に係る発明では、付勢部は、ラックガイドと圧縮コイルばねとによって構成される。ラックガイドの押し付け面は、ラック軸の背面の全体に接触するのではなく、ピニオン直交基準線を基準にして片側のみに接触可能に形成されている。このような極めて簡単な構成の押し付け面によって、ラック軸をピニオンへ向かって押し付けるとともに、ラック軸の背面を各ラック支持部に押し付けることができる。ラック軸の背面を各ラック支持部に押し付けるのに、別個の部品を設ける必要はない。
【００２８】
しかも、ラック軸の背面に対して、ラックガイドの押し付け面の一方の略半分だけが接触し、従来のラックガイドに相当する他方の略半分はラック支持部での接触になる。つまり、従来のラックガイド１個分の摩擦抵抗しか作用しない。従来のステアリング装置には、ラックガイドの摩擦抵抗と、ラック軸を軸長手方向に支持するラック支持部の摩擦抵抗と、を合計した摩擦抵抗が作用する。これに対し、請求項２のステアリング装置には、ラックガイド１個分に相当する摩擦抵抗だけしか作用しないので、ラック軸がスライドするときの摩擦抵抗を抑制することができる。
【００２９】
請求項３に係る発明では、ラックガイドの押し付け面の円弧状の半径が、ラック軸の背面の円弧状の半径よりも大きく設定されている。押し付け面の中心は、ラック軸の中心線に対してラックの歯幅方向にオフセットされている。このような極めて簡単な構成の押し付け面によって、ラック軸をピニオンへ向かって押し付けるとともに、ラック軸の背面を各ラック支持部に押し付けることができる。しかも、ラック軸を支持するための別個の支持部材を設ける必要はない。
【００３０】
請求項４に係る発明では、ラックガイドの中心線は、ピニオン直交基準線に対してピニオンの軸方向に傾いている。このような極めて簡単な構成のラックガイドによって、ラック軸をピニオンへ向かって押し付けるとともに、ラック軸の背面を各ラック支持部に押し付けることができる。しかも、ラック軸を支持するための別個の支持部材を設ける必要はない。
【００３１】
請求項５に係る発明では、２個のラック支持部は、円筒状の軸受によって構成されている。ラック軸の中心線は、軸受の中心線に対して、ピニオンから離れる方向にオフセットし且つピニオンの中心線に沿ってオフセットしている。このため、ラック自体が２個の軸受によって支持される（接触する）ことを、より一層確実に防ぐことができる。
【００３２】
請求項６に係る発明では、ラック軸は、ラックを有している部分を除き外周面の同一周上に、円筒状の各軸受によって支持することが可能な、２個のラック反対側凸部が形成されている。この２個のラック反対側凸部は、ピニオン平行基準線に対してラックとは反対側に位置し、且つピニオン直交基準線の両側に位置している。さらに、ラックガイドの中心線は、ピニオン直交基準線に対してピニオンの軸方向に傾いている。このため、各軸受はラック軸の背面の全体を支持するのではなく、２個のラック反対側凸部の、少なくともいずれか一方を支持することができる。
【００３３】
一般に、走行中に操舵するときには、路面と操舵車輪との間の摩擦力が小さいので、比較的小さい操舵力ですむ。ピニオンからラックに伝わる操舵力が小さいと、ラック軸の背面を各軸受側に押し付ける押し付け力は小さい。この場合には、ピニオン直交基準線に対してラックガイドとは反対側に位置しているラック反対側凸部が、各軸受に支持される。ラック軸のうち、各軸受によって支持される支持点が確実に決まる。
【００３４】
ピニオンからラックに伝わる操舵力が大きくなってくると、ラック軸の背面を各軸受側に押し付ける押し付け力も大きくなる。この場合には、ピニオン直交基準線に対して両側に位置している２個のラック反対側凸部の両方が、各軸受に支持される。このため、各軸受の１点に過大な操舵力が作用しないので、ラック軸及び軸受の耐久性が高まる。
【００３５】
請求項７に係る発明では、ラック軸の外周面の同一周上に２個のラック接近側凸部が形成されている。この２個のラック接近側凸部は、ピニオン直交基準線とラックとの間に位置し、且つピニオン直交基準線の両側に位置している。
【００３６】
停車中の車両を操舵するとき、いわゆる据え切り操舵時には、路面と操舵車輪との間の摩擦力が大きい。つまり、路面反力が大きくなるので、より大きい操舵力が必要となる。より大きい操舵力はピニオンからラックに伝わる。ラック軸支持構成は、２個の軸受の両側からラック軸が張り出し、このラック軸の長手中央に集中荷重（ピニオンの押し付け力）が作用する構成である。より大きな押し付け力が、ピニオンからラック軸の長手中央に作用することによって、ラック軸の両側はラック側へ撓もうとする。このため、ラック軸に形成されているラックは、各軸受に接触しようとする。しかし、この場合には、２個のラック接近側凸部の少なくとも一方が、各軸受に先に接触するので、ラックが各軸受に接触することはない。従って、ラック軸は、より円滑にスライドすることが可能である。
【００３７】
請求項８に係る発明では、２個のラック反対側凸部と２個のラック接近側凸部とは、中空材から成るラック軸の内部から径外方へ向かって押し出し成形されることによって形成されている。このため、ラック反対側凸部及びラック接近側凸部の各表面が、より滑らかになる（面粗度が良好になる）。従って、ラック軸がスライドするときの、各軸受に対する各凸部の摩擦抵抗を抑制することができる。
【００３８】
また、ラック反対側凸部及びラック接近側凸部は、冷間鍛造による加工硬化によって、硬度が増す。これにより、各軸受に接触するラック反対側凸部及びラック接近側凸部のみ、つまり摺動部分のみの硬度を効果的に増すことができる。この結果、ラック反対側凸部及びラック接近側凸部は、摺動することによる摩耗を低減することができる。
【００３９】
請求項９に係る発明では、ラックガイドがピニオン直交基準線周りに揺動することを、揺動規制部によって規制することができる。このため、ラック軸の背面に対するラックガイドの押し付け面の接触状態を、良好に維持することができる。また、このことから、ピニオンとラックとの良好な噛み合い状態を確保できるので、ピニオンとラックの強度や耐久性が向上する。さらに、ピニオンとラックの噛み合い状態が良好なので、噛み合いによる摩擦抵抗を低減することができる。この結果、ステアリング装置の操舵感覚を高めることができる。
【００４０】
請求項１０に係る発明では、揺動規制部は、ラックガイドの外周面の周方向に形成された少なくとも２個の凸部によって構成されている。このため、揺動規制部を極めて簡単な構成とすることができる。
【００４１】
請求項１１に係る発明では、揺動規制部は、ラックガイドの外周面と支持用孔の内周面との間の隙間に充填された、液状パッキン等の粘弾性を有する充填層によって構成されている。このため、揺動規制部を極めて簡単な構成とすることができる。
【００４２】
請求項１２に係る発明では、揺動規制部は、ラックガイドの外周面に形成されている環状溝にＯリングが装着された構成である。ラックガイドの外周面に形成された環状溝にＯリングを装着するだけの、極めて簡単な構成によって、揺動規制部を構成することができる。
【００４３】
請求項１３に係る発明では、環状溝の中心がラックガイドの中心線に対してオフセットしている。支持用孔にラックガイドを嵌め込んだ場合に、支持用孔の内面に対するＯリングの接触圧は、このＯリングの外周面の部位によって異なる。つまり、Ｏリングの周方向に、接触圧が異なる。接触圧がＯリングの外周面の部位によって異なるので、ラックガイドがピニオン直交基準線を略中心にして揺動することを、より一層規制することができる。
【００４４】
請求項１４に係る発明では、付勢部はピニオンをラックに噛み合う方向へ付勢している。このため、ラックはピニオンに押し付けられる。ラック軸の背面は、ピニオンと２個のラック支持部との３点によって、軸長手方向へのスライドが可能に確実に支持される。しかも、ラック自体が各ラック支持部によって支持されることはない。このため、ラック軸を支持するための別個の支持部材を設ける必要はなく、支持構成を簡略化することができる。
【００４５】
請求項１５に係る発明では、ラックは「すぐ歯」である。このラックに噛み合うピニオンについては「すぐ歯」にする。または、ピニオンを「はす歯」にするとともに、ピニオン軸を「はす歯」の捩れ角に相当する角度だけ、ラック軸の軸長手方向に傾けることによって、実質的に「すぐ歯」となり得る構成と、することが可能である。このように、ピニオンとラックとの噛み合い構成は、ピニオンとラックの両方が「すぐ歯」である場合と、実質的に同等の構成である。このため、ピニオンの歯すじの方向は、ラックの歯すじの方向と合致する。
【００４６】
従って、ラックに対して、ラックの歯すじの方向の外力（振動を含む）が作用したときに、ラックは「歯すじ」の方向に変位し易い。例えば、外部からラックに、このラックの歯すじの方向の振動が伝わったときに、ラックは歯すじの方向に振動し得る。このため、ラックの歯すじ方向の振動が、ピニオンの回転方向の振動に変換されてステアリングホイールに伝わり難い。この結果、運転者に与える操舵感覚が高まる。また、ピニオンの回転方向の振動に対し、「すぐ歯」のラックは規制する方向に働く。このため、ピニオンの回転方向の振動がステアリングホイールに伝わり難い。この結果、運転者に与える操舵感覚が高まる。
【００４７】
また、ラックが「はす歯」の場合には、ラック軸の中心線に対して歯が斜めに形成されている。このため、ラック軸の中心線に直交するどの断面をとっても、一部にラックの歯がある。これに対し、請求項１５では、ラックが「すぐ歯」であるから、ラック軸の中心線に沿ってラックを次々に断面した場合に、歯先の部位と歯底の部位とが繰り返される。つまり、断面によっては、歯底しか無い部位がある。歯底しか無い部位の断面二次モーメントは、他の部位の断面二次モーメントよりも小さい。従って、ラック軸全体をとらえると、ラックが「はす歯」の場合に比べて、比較的撓み易い。しかも、上述のように、ラックに対して、ラックの歯すじの方向の外力（振動を含む）が作用したときに、ラックは「歯すじ」の方向に変位し易い。従って、ラック軸の背面は、ピニオンと２個のラック支持部との３点によって、軸長手方向へのスライドが可能に確実に支持される。
【００４８】
さらには、ラックが「すぐ歯」なので、据え切り操舵時のように大きい路面反力がラック軸が加わったときに、このラック軸はラックの「歯すじ」の方向（歯幅方向）に変位し易い。このため、ラック軸は路面反力に応じて、各ラック支持部の支持孔の面に沿って、せり上がることが可能である。つまり、ラック支持部によってラック軸を支持する支持位置が、このラック軸に加わる反力の大きさに応じて変化するという、不静定の支持構造が構成される。従って、ピニオンとラックとの噛み合い点と、各ラック支持部による支持点と、の３点でラック軸を十分に支持することができるとともに、反力を十分に且つ確実に受け止めることができる。しかも、各ラック支持部は、反力の大きさに応じた最も適切な部位で、ラック軸を支持するので、耐久性が高い。
【００４９】
また、上述のようにラック軸の全長が短いので、ピニオンは車幅中央に位置することもできる。これに対し、ステアリングホイールは左又は右に偏って位置する。つまり、ピニオン軸は、ラック軸の軸長手方向に傾けることになる。ピニオン軸の傾き方向は、右ハンドル車と左ハンドル車とで逆向きになる。しかし、ラックが「すぐ歯」なので、右ハンドル車と左ハンドル車とで共用できる。ステアリング装置の部品の管理が容易となり、生産性が高まる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る実施例１の車両用ステアリング装置の模式図である。
【図２】図１に示されたピニオン軸とラックアンドピニオン機構とラック軸と２個のラック支持部との組立構成を示す断面図である。
【図３】図２の３−３線断面図である。
【図４】図２に示されたラックアンドピニオン機構とラック軸と２個のラック支持部との組立構成を示す斜視図である。
【図５】図２の５−５線断面図である。
【図６】図３に示されたラックアンドピニオン機構とラック軸と付勢部との関係を模式的に表した図である。
【図７】図１に示された車両用ステアリング装置の作用を説明する図である。
【図８】本発明に係る実施例２の車両用ステアリング装置のラックアンドピニオン機構とラック軸と付勢部との組立構成を示す断面図である。
【図９】本発明に係る実施例２の車両用ステアリング装置のラック軸とラック支持部との組立構成を示す断面図である。
【図１０】本発明に係る実施例３の車両用ステアリング装置のラックアンドピニオン機構とラック軸と付勢部との組立構成を示す断面図である。
【図１１】本発明に係る実施例４の車両用ステアリング装置のラックアンドピニオン機構とラック軸と付勢部との組立構成を示す断面図である。
【図１２】本発明に係る実施例５の車両用ステアリング装置のラック軸とラック支持部との組立構成を示す断面図である。
【図１３】本発明に係る実施例６の車両用ステアリング装置のラックアンドピニオン機構とラック軸と付勢部との組立構成を示す断面図である。
【図１４】図１３に示されたラック軸の断面図である。
【図１５】本発明に係る実施例６の車両用ステアリング装置のラック軸とラック支持部との組立構成を示す断面図である。
【図１６】本発明に係る実施例７の車両用ステアリング装置のラック軸の斜視図である。
【図１７】図１６に示されたラック軸の製造方法を示す図である。
【図１８】図１７に示された半完成ラック軸を追加加工するための一対の二次成形用の割型の断面図である。
【図１９】本発明に係る実施例８の車両用ステアリング装置のラックガイドの断面図である。
【図２０】図１９に示されたラックガイドをラックガイドハウジングに嵌合した構成を示す断面図である。
【図２１】本発明に係る実施例９の車両用ステアリング装置のラック軸とラックガイドとの組立構成を示す断面図である。
【図２２】図２１の２２−２２線断面図である。
【図２３】本発明に係る実施例１０の車両用ステアリング装置のラックガイドにＯリングを有している構成を示す断面図である。
【図２４】本発明に係る実施例１１の車両用ステアリング装置のラックガイドにオフセットされたＯリングを有している構成を示す断面図である。
【図２５】本発明に係る実施例１１の車両用ステアリング装置のラック軸とラックガイドとの組立構成を示す断面図である。
【図２６】本発明に係る実施例１２の車両用ステアリング装置のラックアンドピニオン機構とラック軸と付勢部との組立構成を示す断面図である。
【図２７】図２６に示されたラックアンドピニオン機構とラック軸と２個のラック支持部との組立構成を示す斜視図である。
【図２８】本発明に係る実施例１２の車両用ステアリング装置のラック軸とラック支持部との組立構成を示す断面図である。
【図２９】図２６に示された車両用ステアリング装置の作用を説明する図である。
【図３０】図２９の３０−３０線断面図である。
【図３１】本発明に係る実施例１３の車両用ステアリング装置のピニオンをラックに対して噛み合う方向へ付勢部によって付勢している組立構成を示す断面図である。
【図３２】図３１の３２−３２線断面図である。
【図３３】図３１に示されたラックアンドピニオン機構とラック軸と２個のラック支持部との組立構成を示す斜視図である。
【図３４】本発明に係る実施例１３の車両用ステアリング装置のラック軸とラック支持部との組立構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
本発明を実施するための形態を添付図に基づいて以下に説明する。
【実施例１】
【００５２】
実施例１に係る車両用ステアリング装置を図１〜図７に基づき説明する。
【００５３】
図１に示されるように、実施例１の車両用ステアリング装置１０は、ステアリングホイール１１にステアリングシャフト１２及び自在軸継手１３，１３を介してピニオン軸１４（回転軸１４）を連結し、このピニオン軸１４にラックアンドピニオン機構１５を介してラック軸１６を連結し、このラック軸１６の両端にボールジョイント１７，１７、タイロッド１８，１８及びナックル１９，１９を介して左右の操舵車輪２１，２１を連結したものである。
【００５４】
車両用ステアリング装置１０（以下、単に「ステアリング装置１０」という。）によれば、運転者がステアリングホイール１１を操舵することによって発生した操舵トルクを、ステアリングホイール１１からラックアンドピニオン機構１５及び左右のタイロッド１８，１８を介して、左右の操舵車輪２１，２１に伝えることができる。
【００５５】
ラックアンドピニオン機構１５は、ピニオン軸１４に形成されたピニオン３１と、ラック軸１６に形成されたラック３２とからなる。ピニオン３１及びラック３２は「はす歯」に構成されている。ピニオン軸１４は、車両の上下方向に延びている。ラック軸１６は、車幅方向に延びた真円状断面の丸棒からなる。
【００５６】
図２及び図３に示されるように、ラック軸１６は少なくとも、ラック３２を形成されている部位の背面１６ａが略円弧状断面に形成されている。ピニオン軸１４とラックアンドピニオン機構１５とラック軸１６は、少なくとも要部がハウジング４１に収納されている。このハウジング４１は、車幅方向に貫通した細長い筒状の部材であって、長手中央の上端から上方に開口している。ラック軸１６の両端は、ハウジング４１の両端よりも車幅方向の外方へ延びている。ハウジング４１の両端と左右のタイロッド１８，１８との間は、ブーツ４２，４２によって覆われている。
【００５７】
ピニオン軸１４は、ピニオン３１を挟んで上部及び下端部を、ハウジング４１内に取り付けられている２個の軸受（上の第１軸受４３と下の第２軸受４４）によって、回転可能に且つ軸方向移動を規制するように支持されている。２個の軸受４３，４４はボールベアリングによって構成されているが、第２軸受４４はニードルベアリングのようなラジアル軸受であってもよい。
【００５８】
ステアリング装置１０は、ピニオン３１の位置（ピニオン３１とラック３２との噛み合い位置）に対してラック軸１６の軸長手方向の両側に位置する２個のラック支持部５０，５０と、この２個のラック支持部５０，５０の間に位置する付勢部６０とを備えている。
【００５９】
図２、図４及び図５に示されるように、２個のラック支持部５０，５０は、ラック軸１６を支持する部材であって、円筒状の軸受（例えばブッシュ）によって構成されている。各ラック支持部５０，５０は、ハウジング４１内に圧入（締まり嵌め）等によって取り付けられており、それぞれ真円状の支持孔５１，５１を有する。各支持孔５１，５１の径は、ラック軸１６の径よりも若干大きく設定されている。このため、ラック軸１６と各支持孔５１，５１との間の隙間は、僅かである。
【００６０】
各ラック支持部５０，５０は、耐摩耗性を有するとともにラック軸１６がスライドする際の摩擦抵抗が小さい材料によって構成されることが好ましい。例えば、各ラック支持部５０，５０には、表面にポリテトラフルエチレン樹脂（略記；ＰＴＦＥ、テフロン（登録商標））等のフッ素樹脂のコーティングが施された銅系メタル製ブッシュが用いられる。
【００６１】
また、各ラック支持部５０，５０は、前記銅系メタルに比べて、ラック軸１６を支持する支持剛性の低下を許容できる場合には、例えば、ポリアセタール樹脂又はポリアセタールを含んだ樹脂や、ポリテトラフルエチレン樹脂（略記；ＰＴＦＥ、テフロン（登録商標））等のフッ素樹脂などの、樹脂製品によって構成することが可能である。また、例えば、各ラック支持部５０，５０は、弾性変形が可能な樹脂製ブッシュによって構成することが可能である。このような樹脂製ブッシュを採用した場合には、ラック軸１６と各支持孔５１，５１との間の隙間は、零又はほとんど零の値に設定することができる。
【００６２】
図２に示されるように、ラック３２の長さＬｅｒは、ステアリングホイール１１（図１参照）の回転範囲、例えば約３．５回転を考慮した一定の長さに、予め設定されている。ラック３２が操舵の中立位置に位置している状態において、ラック３２の長さＬｅｒは、ピニオン３１との噛み合い位置を基準に、軸方向両側へ概ね均等に配分される。ラック３２の両端は、操舵の中立位置に位置している状態において、ハウジング４１の両端よりも車幅方向の外方へ延びている。
【００６３】
２個のラック支持部５０，５０同士は、図２及び図４に示されるように操舵の中立位置（車両が直進走行をする位置）に位置している状態のラック軸１６の、ラック３２が形成されている部位の背面１６ａのみを、軸長手方向（車幅方向）にスライド可能に支持するように、互いに接近して位置している。
【００６４】
図３に示されるように、付勢部６０の付勢方向は、ラック軸１６を少なくともラック３２以外の方向へ付勢することが可能に設定されている。詳しく述べると、付勢部６０は、ラック軸１６をピニオン３１へ押し付ける作用をなすためのラックガイド機構によって構成されている。この付勢部６０（ラックガイド機構６０）は、ラック３２とは反対側からラック軸１６に当てるラックガイド６１と、このラックガイド６１をラック軸１６の背面１６ａに向かって付勢する圧縮コイルばね６２と、前記ラックガイド６１を圧縮コイルばね６２を介して押して付勢力を調整するための調整ボルト６３とからなる。
【００６５】
ラックガイド６１は、ラック軸１６の、ラック３２が形成されている部位の背面１６ａを押し付けるための押し付け面６１ａ（背面１６ａを支えるための支持面６１ａ）を有する。つまり、ラックガイド６１は、背面１６ａを軸長手方向にスライド可能に支える。このラックガイド６１は、耐摩耗性を有するとともに摩擦抵抗が小さい材料からなり、例えば、ポリアセタール樹脂又はポリアセタールを含んだ樹脂や、ポリテトラフルエチレン樹脂（略記；ＰＴＦＥ、テフロン（登録商標））等のフッ素樹脂などの、樹脂製品が好適である。なお、ラックガイド６１の押し付け面６１ａの部分だけを、上述の樹脂製品とすることが可能である。また、ラックガイド６１を燒結金属によって構成することも可能である。
【００６６】
ここで、ラック軸１６について、図６に基づき次のように定義する。なお、車両用ステアリング装置１０の構成を簡単に示すために、ピニオン軸１４とラック軸１６とが直交した図６によって説明する。但し、ピニオン軸１４を、ラック軸１６の軸長手方向に傾けた構成、つまりピニオン軸１４とラック軸１６とが直交しない交差角を有している場合についても、同様の構成が可能である。
【００６７】
図６（ａ）は、図２に示されるラックアンドピニオン機構１５を模式的に表した斜視図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示されたラックアンドピニオン機構１５の平面図である。図６（ｃ）は、図２に示されるラックアンドピニオン機構１５とラックガイド６１との関係を模式的に表した断面図である。
【００６８】
図６（ａ）〜（ｃ）に示されるように、ラック軸１６の中心線Ｐｒに直交し且つピニオン３１の中心線Ｐｐに直交する直線Ｌｃのことを「ピニオン直交基準線Ｌｃ」とする。また、ラック軸１６の中心線Ｐｒに直交し且つピニオン３１の中心線Ｐｐに平行な直線Ｌｐのことを「ピニオン平行基準線Ｌｐ」とする。このピニオン平行基準線Ｌｐは、ピニオン直交基準線Ｌｃに対して直交している。
【００６９】
図３及び図６に示されるように、ラックガイド６１の中心線Ｌｇ及び圧縮コイルばね６２の中心線Ｌｇは、ピニオン直交基準線Ｌｃに対して合致している。ラックガイド６１は、ピニオン直交基準線Ｌｃを中心とする真円の円柱状の部材である。ラックガイド６１及び圧縮コイルばね６２はラックガイドハウジング６４に収納されている。このラックガイドハウジング６４は、ハウジング４１に一体に形成されており、ラックガイド６１をピニオン直交基準線Ｌｃに沿ってスライド可能に支持することが可能な円形状（真円状）の支持用孔６４ａを有している。ラックガイド６１の外周面と支持用孔６４ａの内面との間の隙間は、ラックガイド６１がスライド可能な程度の極めて小さいものである。
【００７０】
ラックガイド６１の押し付け面６１ａは、ラック軸１６の背面１６ａに沿う略円弧状断面に形成されている。この押し付け面６１ａは、ラック軸１６の背面１６ａのうち、ピニオン直交基準線Ｌｃに対して、いずれか一方の面のみに接触可能に形成されている。例えば、押し付け面６１ａは、水平なピニオン直交基準線Ｌｃに対して、上又は下の面のみに接触可能である。
【００７１】
より具体的には、押し付け面６１ａの円弧状の半径ｒ１は、背面１６ａの円弧状の半径ｒ２よりも大きく設定されている（ｒ１＞ｒ２）。ラック軸１６の背面１６ａの半径ｒ２の中心は、ピニオン直交基準線Ｌｃ上に位置している。一方、押し付け面６１ａの円弧状の半径ｒ１の中心は、ピニオン直交基準線Ｌｃに対して上又は下に、つまり、ラック３２の歯幅方向にオフセットしている。この結果、押し付け面６１ａは、水平なピニオン直交基準線Ｌｃに対して、ラック軸１６の背面１６ａの上又は下の面のみに接触する。図３及び図６では、押し付け面６１ａは、ピニオン直交基準線Ｌｃに対して背面１６ａの上の面のみに接触している。
【００７２】
図５に示されるように、ラック軸１６の断面中心Ｐｒ（中心線Ｐｒ）は、２個の軸受５０，５０の断面中心Ｐｊ（中心線Ｐｊ）に対し、ピニオン３１の中心線Ｐｐに沿って、ラック３２の歯幅方向にオフセット量Δ２だけオフセットしている。このため、ラック軸１６は、各軸受５０，５０の断面中心Ｐｊとラック軸１６の断面中心Ｐｒとを結んだ作用線上、つまりピニオン平行基準線Ｌｐ上に、接触点Ｑｕを有する。この接触点Ｑｕは、各軸受の支持孔５１，５１に対して、ラック軸１６の背面１６ａが接する点である。このように、各軸受５０，５０の支持孔５１，５１に対する、ラック軸１６の接触点Ｑｕは、ピニオン平行基準線Ｌｐと支持孔５１，５１との交点にある。この接触点Ｑｕは、図５及び図６（ｃ）に示されるように、ピニオン直交基準線Ｌｃに対してラックガイド６１の押し付け面６１ａとは反対側に位置する。図５では、接触点Ｑｕはピニオン直交基準線Ｌｃに対して下側にある。反力Ｆ２は、接触点Ｑｕからピニオン平行基準線Ｌｐの方向に発生する。このように、接触点Ｑｕがラック３２から遠ざけられている（遠い部位に位置する）ので、ラック３２自体が２個の軸受５０，５０によって支持される（接触する）ことを、より一層確実に防ぐことができる。
【００７３】
次に、上記実施例１のステアリング装置１０の作用を図３、図５及び図７（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明する。図７（ａ）は、ラック３２が操舵の中立位置（車両が直進走行をする位置）に位置している状態の、ステアリング装置１０を平面視で模式的に表している。図７（ｂ）は、ステアリング装置１０を右へ操舵することによって、ラック３２が右にスライド変位している状態のステアリング装置１０を平面視で模式的に表している。図７（ｃ）は、ステアリング装置１０を左へ操舵することによって、ラック３２が左にスライド変位している状態のステアリング装置１０を平面視で模式的に表している。
【００７４】
図３に示されるように、ラックガイド６１に形成されている略円弧状断面の押し付け面６１ａは、ラック軸１６の背面１６ａのうち、ピニオン直交基準線Ｌｃに対していずれか一方の面のみに接触している。このため、ラックガイド６１は、圧縮コイルばね６２の付勢力Ｆ１によって、ラック軸１６をピニオン３１へ向かって押し付けるとともに、図５に示されるように、ラック軸１６の背面１６ａを各軸受５０，５０、つまり各ラック支持部５０，５０に押し付けている（予圧を付加している。）。この結果、図５及び図７（ａ）に示されるように、各ラック支持部５０，５０には反力Ｆ２が発生する。各ラック支持部５０，５０はラック軸１６の背面１６ａを支持することになる。このラック軸支持構成は、いわゆる「２個の支点の両側から梁が張り出し、この梁の長手中央に集中荷重（ピニオン３１の反力）が作用している」つり合い条件の支持構成に相当する。
【００７５】
このようにして、ラック軸１６の背面１６ａは、ピニオン３１と２個のラック支持部５０，５０との３点によって、軸長手方向へのスライドが可能に且つガタの無い状態で確実に支持される。しかも、ラック軸１６に過大な曲げ力が作用することによって、このラック軸１６の撓み量が大きくならない限り、ラック３２自体が各ラック支持部５０，５０によって支持されることはない（接触することはない）。ラック軸１６を支持するための別個の支持部材を設ける必要はなく、ラック軸１６を支持するための支持構成を簡略化することができる。
【００７６】
さらには、略水平なピニオン直交基準線Ｌｃ（図３参照）に対して、上下いずれか一方の面のみに接触可能に形成されただけの、極めて簡単な構成の押し付け面６１ａによって、ラック軸１６をピニオン３１へ向かって押し付けるとともに、ラック軸１６の背面１６ａを各ラック支持部５０，５０に押し付けることができる。このため、ラック軸１６の背面１６ａを各ラック支持部５０，５０に押し付けるのに、別個の部品を設ける必要はない。
【００７７】
しかも、ラック軸１６の背面１６ａに対して、押し付け面６１ａの一方の略半分（略上半分）だけが接触し、従来のラックガイドに相当する他方の略半分（略下半分）はラック支持部５０，５０での接触になる。つまり、従来のラックガイド分の摩擦抵抗しか作用しない。従来のステアリング装置には、ラックガイドの摩擦抵抗と、ラック軸を軸長手方向に支持するラック支持部の摩擦抵抗と、を合計した摩擦抵抗が作用する。これに対し、実施例１のステアリング装置１０には、ラックガイド６１分に相当する摩擦抵抗だけしか作用しないので、ラック軸１６がスライドするときの摩擦抵抗を抑制することができる。
【００７８】
また、ラックガイド６１は上半分だけの構成になり、略下半分は必要なくなるので、軽量化できる。ラック支持部５０，５０は円筒状の簡単な構成なので、軽量であり、ステアリング装置１０全体の重量増加はほとんど発生しない。
【００７９】
また、ラック軸１６を短くできるので、このラック軸１６の曲げ剛性が高まる。このため、ラック支持部５０，５０におけるラック軸１６の撓み角が小さくなり、ラック軸１６と各ラック支持部５０，５０の支持孔５１，５１との接触状態は極めて良好になる。ラック軸１６が短くなり、各ラック支持部５０，５０間の距離が短くなった分、ラック軸１６に作用する曲げ力による各ラック支持部５０，５０の反力は大きくなるものの、各支持孔５１，５１の接触面を有効に使える。このため、各ラック支持部５０，５０の接触面積をほとんど増やす必要がないので、各ラック支持部５０，５０が大型化することはない。
【００８０】
さらには、２個のラック支持部５０，５０は、ラック軸１６において、ラック３２が形成されている部位の背面１６ａのみを支持することが可能であって、互いに接近して位置している。各ラック支持部５０，５０がラック３２の長さの範囲内に位置するので、範囲外に位置している従来に比べて、ラック軸１６の全長を短くすることができる。このため、ラックアンドピニオン機構１５をラック３２の長手方向に小型にすることができる。ラックアンドピニオン機構１５を収納するためのハウジング４１（図３参照）も小型化できるので、ステアリング装置１０の小型化及び軽量化を図ることができる。
【００８１】
さらには、ラック軸１６が従来に比べて短くなった分、ラック軸１６に連結されているタイロッド１８，１８を長く設定することができる。このため、ステアリング装置１０及びこのステアリング装置１０を搭載する車両の、設計の自由度を高めることができる。例えば、ステアリング装置１０のタイロッド１８，１８と図示せぬサスペンション装置とによって形成される、サスペンションジオメトリの設計自由度を高めることができる。
【００８２】
特に、このようなステアリング装置１０を、車幅が小さい小型車に搭載する場合に、配置上の制約が小さい。しかも、タイロッド１８，１８を長く設定すれば、左右の操舵車輪２１，２１がバンプやリバウンドをしたときにおいて、トーの変化の影響を抑制することができる。この結果、車両の操縦性を高めることができる。
【００８３】
さらには、ラック軸１６が短くなることにより、タイロッド１８，１８を長く設定することができる。従って、ラック軸１６に対するタイロッド１８，１８の傾き角φ（張り角φともいう）を、小さく設定することができる。このため、図７（ｂ）及び図７（ｃ）に示されるように、ラック軸１６が車幅方向にスライド変位したときに、ラック軸１６に垂直な方向に作用する力ｆｂ（曲げ力ｆｂ）は小さくてすむ。曲げ力ｆｂが小さいので、ラック軸１６に生じる曲げモーメントは小さい。従って、ラック軸１６の曲げ強度を十分に高めることができるとともに、ラック軸１６の撓みを抑制することができる。ラック軸１６の撓みが小さいので、操舵時における左右の操舵車輪２１，２１の転舵角の精度を高めることができる。しかも、ピニオン３１に対するラック３２の噛み合い状態を良好に保つことができ、この結果、ラックアンドピニオン機構１５の耐久性を十分に確保することができる。
【００８４】
一般に、長いタイロッド１８，１８を用いた場合には、特に操舵角が大きい操舵領域において、ラック軸１６に作用する軸長手方向の力（スラスト、軸力）を低減できる、ステアリングジオメトリに設定することは容易である。つまり、操舵角が大きい操舵領域における、ラック軸１６とタイロッド１８，１８とナックル１９，１９との配置関係（ステアリングジオメトリ）が良好になるように設定することが可能である。操舵角が大きい操舵領域で使用する例としては、例えば停車中の車両を操舵するとき、いわゆる据え切り操舵時がある。
【００８５】
ラック軸１６に作用するスラストを小さくすることによって、ステアリングホイール１１を操舵する操舵トルクが小さくなる。操舵トルクが小さくてすむので、ラックアンドピニオン機構１５の負担は軽減される。従って、ラックアンドピニオン機構１５の強度や耐久性に余裕ができるので、ラックアンドピニオン機構１５の信頼性が高まる。
【００８６】
さらには、ステアリング装置１０に、操舵トルクに応じて電動モータが発生した補助トルクを、ラックアンドピニオン機構１５に付加するようにした、いわゆる電動パワーステアリング装置を採用した場合には、操舵トルクが小さくなった分、電動モータの小型化が可能になる。このため、ステアリング装置１０全体の軽量化が可能になるとともに、ステアリング装置１０の消費電力の低減にもつながる。その分、エンジンの負担が軽減されるので、ステアリング装置１０を搭載した車両の燃費が高まる。
【００８７】
図７（ａ）に示されるように、走行中に左右の操舵車輪２１，２１に加わる外乱、例えば路面の凹凸などに起因して発生した各操舵車輪２１，２１の振動は、左右の操舵車輪２１，２１からタイロッド１８，１８を介してラック軸１６に伝わる。
【００８８】
これに対して実施例１では、ラック３２が操舵の中立位置の付近に位置している場合には、ラック軸１６の背面１６ａから左右のラック支持部５０，５０に予圧が付加されている。このため、ラック軸１６の背面１６ａと各ラック支持部５０，５０との間には、隙間を有していない。予圧が付加されているとともに隙間が無いので、前記振動に起因して、ラック軸１６の背面１６ａが各ラック支持部５０，５０に当たる音、つまり打音の発生を十分に防止することができる。
【００８９】
例えば、図７（ｂ）に示される右操舵のときや、図７（ｃ）に示される左操舵のときに、ラック支持部５０，５０が受ける反力の方向は、ラック軸１６の背面１６ａから左右のラック支持部５０，５０に予圧が付加されている方向である。このため、右操舵と左操舵とを反転させるときに、ラック軸１６の背面１６ａが各ラック支持部５０，５０に当たる音（打音）の発生を、十分に防止することができる。
【００９０】
しかも、ラック軸１６は従来に比べて短いので軽量である。仮に、予圧を上回る大きい外乱がラック軸１６に伝わった場合であっても、打音を抑制することができる。従って、ステアリング装置１０から車室に伝わる騒音を十分に防止することができ、この結果、車室内の環境をより高めることができる。
【実施例２】
【００９１】
実施例２に係る車両用ステアリング装置を図８及び図９に基づき説明する。図８は上記図３に対応して表している。図９は上記図５に対応して表している。実施例２の車両用ステアリング装置１０Ａは、上記図３及び図５に示されているラック軸１６とラック支持部５０と付勢部６０（ラックガイド機構６０）とを、図８及び図９に示されたラック軸１６Ａとラック支持部５０Ａと付勢部６０Ａ（ラックガイド機構６０Ａ）とに変更したことを特徴とし、他の構成については上記図１〜図７に示す構成と同じなので、説明を省略する。
【００９２】
具体的には、実施例２のラック軸１６Ａは、軸長手方向から見たときに、ラック３２を形成されている面の背面１６Ａａが、略テーパ状断面に形成されている。この背面１６Ａａのテーパは、ピニオン直交基準線Ｌｃに対して上下対称形に形成されている。このため、ラック軸１６Ａの全体の断面もピニオン直交基準線Ｌｃに対して上下対称形である。
【００９３】
ラックガイド機構６０Ａ（付勢部６０Ａ）は、ラック３２とは反対側からラック軸１６Ａに当てるラックガイド６１Ａと、圧縮コイルばね６２と、調整ボルト６３とからなる。ラックガイド６１Ａの押し付け面６１Ａａは、ラック軸１６Ａの背面１６Ａａに沿った傾斜面に形成されている。この押し付け面６１Ａａは、ラック軸１６の背面１６Ａａのうち、ピニオン直交基準線Ｌｃに対して、いずれか一方の面のみに接触可能に形成されている。例えば、押し付け面６１Ａａは、水平なピニオン直交基準線Ｌｃに対して、上又は下の面のみに接触可能である。図８では、押し付け面６１Ａａは、ピニオン直交基準線Ｌｃに対して上の面のみに接触している。
【００９４】
図９に示されるように、２個のラック支持部５０Ａ，５０Ａは、ラック軸１６Ａの背面１６Ａａを支持する部材であって、ハウジング４１内に突出した突出部分によって構成されている。ラック支持部５０Ａの支持面５０Ａａは、略テーパ状の背面１６Ａａに対応した傾斜面である。押し付け面６１Ａａ（図８参照）がピニオン直交基準線Ｌｃに対して上の面のみに接触しているので、支持面５０Ａａはこれとは反対側、つまりピニオン直交基準線Ｌｃに対して下の面のみに接触している。各ラック支持部５０Ａ，５０Ａは、ピニオン軸１４がスライドする際の摩擦抵抗が小さい材料によって構成されることが好ましい。
【００９５】
実施例２によれば、上記実施例１の作用、効果と同様の作用、効果を発揮する。また、このような断面形状のラック軸１６Ａを用いることにより、ラック軸１６Ａの曲げ剛性が向上するとともに、ラック軸１６Ａの撓み角が減少する。この結果、ラック軸１６Ａと各ラック支持部５０Ａ，５０Ａとの接触部分１６Ａａ，５０Ａａ（背面１６Ａａと支持面５０Ａａ）の接触状態が、更に良好となる。この結果、各ラック支持部５０Ａ，５０Ａの軸受容量（荷重許容量）に余裕ができる。従って、実施例１と同等の軸受容量にするならば、各ラック支持部５０Ａ，５０Ａの小型化が可能になる。さらに、ラック軸１６Ａの撓み量が減少するので、ラック３２の撓みによって発生する操舵車輪２１，２１（図１参照）の切れ角の精度が向上し、操縦性向上の寄与にもつながる。
【実施例３】
【００９６】
実施例３に係る車両用ステアリング装置を図１０に基づき説明する。図１０は上記図３に対応して表されている。実施例３の車両用ステアリング装置１０Ｂは、上記図３に示されている付勢部６０（ラックガイド機構６０）を、図１０に示された付勢部６０Ｂ（ラックガイド機構６０Ｂ）に変更したことを特徴とし、他の構成については上記図１〜図７に示す構成と同じなので、説明を省略する。
【００９７】
具体的には、実施例３のラックガイド機構６０Ｂ（付勢部６０Ｂ）は、ラック３２とは反対側からラック軸１６に当てるラックガイド６１Ｂと、圧縮コイルばね６２と調整ボルト６３とからなる。ラックガイド６１Ｂの押し付け面６１Ｂａは、ラック軸１６の背面１６ａに沿う略円弧状断面に形成されている。この押し付け面６１Ｂａは、ラック軸１６の背面１６ａのうち、ピニオン直交基準線Ｌｃに対して、いずれか一方の面のみに接触可能に形成されている。例えば、押し付け面６１Ｂａは、水平なピニオン直交基準線Ｌｃに対して、上又は下の面のみに接触可能である。
【００９８】
ラックガイド機構６０Ｂは、ラックガイド６１Ｂの中心線Ｌｇ及び圧縮コイルばね６２の中心線Ｌｇが、ピニオン直交基準線Ｌｃに対して上又は下に、オフセット量δ１だけオフセットしている。つまり、押し付け面６１Ｂａの中心は、ラック軸１６の中心に対して、ラック３２の歯幅方向にオフセットしている。押し付け面６１Ｂａの円弧状の半径ｒ３は、背面１６ａの円弧状の半径ｒ２よりも大きく設定されている（ｒ３＞ｒ２）。
【００９９】
より具体的には、ラック軸１６の背面１６ａの半径ｒ２の中心は、ピニオン直交基準線Ｌｃ上に位置している。一方、押し付け面６１Ｂａの円弧状の半径ｒ３の中心は、ピニオン直交基準線Ｌｃに対して上又は下に、つまり、ラック３２の歯幅方向にオフセットしている。この結果、押し付け面６１Ｂａは、水平なピニオン直交基準線Ｌｃに対して、上又は下の面のみに接触する。図１０では、押し付け面６１Ｂａは、ピニオン直交基準線Ｌｃに対して上の面のみに接触している。
【０１００】
実施例３によれば、上記実施例１の作用、効果と同様の作用、効果を発揮する。さらに、実施例３によれば、ラックガイド６１Ｂの押し付け面６１Ｂａの円弧状の半径ｒ３を、ラック軸１６の背面１６ａの円弧状の半径ｒ２よりも大きく設定するとともに、押し付け面６１Ｂａの中心を、ラック軸１６の中心に対してラック３２の歯幅方向にオフセットするだけの、極めて簡単な構成の押し付け面６１Ｂａによって、ラック軸１６をピニオン３１へ向かって押し付けるとともに、ラック軸１６の背面１６ａを各ラック支持部５０，５０に押し付けることができる。しかも、ラック軸１６を支持するための別個の支持部材を設ける必要はない。
【０１０１】
ところで、上記図３に示される実施例１の構成では、ラックガイドハウジング６４に対してラックガイド６１を天地逆に組み込んでも、ステアリング装置１０（図１参照）の摩擦抵抗が変わらないので、天地逆に組み込んだことを検出することはできない。
【０１０２】
また、上記図８及び図９に示される実施例２の構成では、ラックガイドハウジング６４に対してラックガイド６１Ａを天地逆に組むと、各ラック支持部５０Ａ，５０Ａの無い方向にラック軸１６Ａが押されてしまう。
【０１０３】
これに対し、実施例３の構成では、ラックガイドハウジング６４に対してラックガイド６１Ｂを天地逆に組み込んでも、力の作用方向が同じであり、誤って組み付けられる心配がなく、生産性が高まる。
【実施例４】
【０１０４】
実施例４に係る車両用ステアリング装置を図１１に基づき説明する。図１１は上記図３に対応して表している。実施例４の車両用ステアリング装置１０Ｃは、上記図３に示されている付勢部６０（ラックガイド機構６０）を、図１１に示された付勢部６０Ｃ（ラックガイド機構６０Ｃ）に変更したことを特徴とし、他の構成については上記図１〜図７に示す構成と同じなので、説明を省略する。
【０１０５】
具体的には、実施例４のラックガイド機構６０Ｃ（付勢部６０Ｃ）は、ラック３２とは反対側からラック軸１６に当てるラックガイド６１Ｃと、圧縮コイルばね６２と調整ボルト６３とからなる。ラックガイド６１Ｃの押し付け面６１Ｃａは、ラック軸１６の背面１６ａに沿う略円弧状断面に形成されている。ラックガイド６１Ｃの中心線Ｌｇ及び圧縮コイルばね６２の中心線Ｌｇは、ラック軸１６の断面中心（中心線Ｐｒ）を通るとともに、ピニオン直交基準線Ｌｃに対してピニオン３１の軸方向に傾き角θだけ傾いている。押し付け面６１Ｃａの形状は、ゴシックアーチ形状ではなく、単一の円弧状である。押し付け面６１Ｃａの円弧状の半径ｒ４は、背面１６ａの円弧状の半径ｒ２と同一又は若干大きく（略同一に）設定されている（ｒ４≧ｒ２）。
【０１０６】
実施例４によれば、上記実施例１の作用、効果と同様の作用、効果を発揮する。また、上記実施例３と同様に、ラックガイドハウジング６４に対してラックガイド６１Ｃを天地逆に組み込んでも、力の作用方向が同じであり、誤って組み付けられる心配がなく、生産性が高まる。さらに、実施例４によれば、ラックガイド６１Ｃの中心線Ｌｇは、ラック軸１６の断面中心を通るとともに、ピニオン直交基準線Ｌｃに対してピニオン３１の軸方向に傾き角θだけ傾いている。このような極めて簡単な構成のラックガイド６１Ｃによって、ラック軸１６をピニオン３１へ向かって押し付けるとともに、ラック軸１６の背面１６ａを各ラック支持部５０，５０に押し付けることができる。しかも、ラック軸１６を支持するための別個の支持部材を設ける必要はない。
【実施例５】
【０１０７】
実施例５に係る車両用ステアリング装置を図１２に基づき説明する。図１２は上記図５に対応して表している。実施例５の車両用ステアリング装置１０Ｄは、上記図５に示されている軸受５０，５０に対するラック軸１６のオフセット構成を変更したことを特徴とし、基本的な構成は上記図１１に示される実施例４と同じである。このように、実施例５の他の構成については上記図１〜図７及び図１１に示す構成と同じなので、説明を省略する。
【０１０８】
具体的には、実施例５のラック軸１６の断面中心Ｐｒ（中心線Ｐｒ）は、各ラック支持部５０，５０の断面中心Ｐｊ（中心線Ｐｊ）に対して、ピニオン３１（図６参照）から離れる方向にオフセット量Δ１だけオフセットし、且つ、ラック３２の歯幅方向にオフセット量Δ２だけオフセットしている。この結果、図１２に示されるように、ラック軸１６は、各ラック支持部５０，５０の断面中心Ｐｊとラック軸１６の断面中心Ｐｒとを結んだ作用線ＷＬ上に接触点Ｑｗを有し、この作用線ＷＬの方向に反力Ｆ２が発生する。各ラック支持部５０，５０はラック軸１６の背面１６ａを支持することになる。このラック軸支持構成は、いわゆる「２個の支点の両側から梁が張り出し、この梁の長手中央に集中荷重（ピニオン３１の反力）が作用している」つり合い条件の支持構成に相当する。なお、オフセット量Δ１のオフセットは無くてもよい。その場合には、反力Ｆ２がラック下点Ｑｕから発生する。
【０１０９】
このようにして、ラック軸１６の背面１６ａは、ピニオン３１と２個のラック支持部５０，５０との３点によって、軸長手方向へのスライドが可能に確実に支持される。しかも、ラック３２自体が２個の軸受５０，５０によって支持される（接触する）ことを、より一層確実に防ぐことができる。
【実施例６】
【０１１０】
実施例６に係る車両用ステアリング装置を図１３〜図１５に基づき説明する。図１３は上記図１１に対応して表している。図１４は、実施例６のラック軸１６Ｅを輪切りにした断面形状を示している。図１５は、上記図１２に対応して表しており、ラック軸１６Ｅを２個の軸受５０，５０によって支持している構成を示す。
【０１１１】
実施例６の車両用ステアリング装置１０Ｅは、上記図１１及び図１２に示されているラック軸１６を図１３〜図１５に示されたラック軸１６Ｅに変更したことを特徴とする。付勢部６０Ｃ（ラックガイド機構６０Ｃ）は、上記図１１に示されている実施例４の構成と実質的に同じであるが、実施例１又は実施例３の構成を用いてもよい。車両用ステアリング装置１０Ｅの他の構成については、上記図１〜図７及び図１１に示す構成と同じなので、説明を省略する。
【０１１２】
図１４に示されるように、ラック軸１６Ｅは鍛造品であり、ラック３２を有している部分を除き外周面の同一周上（図１４に想像線によって示された真円状の円周面１６Ｅｓ）には、２個の軸受５０，５０（図１５参照）によって支持することが可能な、２個のラック反対側凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂ及び２個のラック接近側凸部１６Ｅｃ，１６Ｅｄが形成されている。これらの各凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂ，１６Ｅｃ，１６Ｅｄは、円周面１６Ｅｓから径外方へ突出した断面円弧状の突出部であり、ラック軸１６Ｅの全長にわたって軸長手方向に延びている。
【０１１３】
２個のラック反対側凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂは、ピニオン平行基準線Ｌｐに対してラック３２とは反対側に位置し、且つピニオン直交基準線Ｌｃの両側に位置している。つまり、ラック反対側凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂは、ラック軸１６Ｅのラック３２が形成されている部位の背面１６Ｅｅに位置している。一方、２個のラック接近側凸部１６Ｅｃ，１６Ｅｄは、ピニオン平行基準線Ｌｐとラック３２との間に位置し、且つピニオン直交基準線Ｌｃの両側に位置している。
【０１１４】
例えば、断面円弧状のラック反対側凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂの半径ｒ１１は、真円状の円周面１６Ｅｓの半径ｒ１２よりも小さく設定されている。ラック反対側凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂの半径ｒ１１の中心Ｐｄは、ピニオン平行基準線Ｌｐに対してラック３２とは反対側にオフセット量Δ１１だけオフセットするとともに、ピニオン直交基準線Ｌｃの両側オフセット量Δ１２だけオフセットしている。
【０１１５】
ここで、図１４において、図右上のラック反対側凸部１６Ｅａのことを「第１ラック反対側凸部１６Ｅａ」という。図右下のラック反対側凸部１６Ｅｂのことを「第２ラック反対側凸部１６Ｅｂ」という。図左下のラック接近側凸部１６Ｅｃのことを「第１ラック接近側凸部１６Ｅｃ」という。図左上のラック接近側凸部１６Ｅｄのことを「第２ラック接近側凸部１６Ｅｄ」という。
【０１１６】
図１５に示されるように、軸受５０，５０は、第２ラック反対側凸部１６Ｅｂをラック軸１６Ｅの軸長手方向にスライド可能に支持している。
【０１１７】
実施例６によれば、上記実施例１の作用、効果と同様の作用、効果を発揮する。さらに、実施例６では、ラック軸１６Ｅは、ラック３２を有している部分を除き外周面の同一周上に、円筒状の各軸受５０，５０によって支持することが可能な、第１ラック反対側凸部１６Ｅａ及び第２ラック反対側凸部１６Ｅｂが形成されている。この２個のラック反対側凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂは、ピニオン平行基準線Ｌｐに対してラック３２とは反対側に位置し、且つピニオン直交基準線Ｌｃの両側に位置している。さらに、ラックガイド６１Ｃの中心線Ｌｇは、ラック軸１６の断面中心Ｐｒ（中心線Ｐｒ）を通るとともに、ピニオン直交基準線Ｌｃに対してピニオン３１の軸方向に傾き角θだけ傾いている。
【０１１８】
このため、各軸受５０，５０はラック軸１６Ｅの背面の全体を支持するのではなく、２個のラック反対側凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂの少なくともいずれか一方を支持することができる。例えば、図１３に示されている実施例６では、ピニオン直交基準線Ｌｃに対してラックガイド６１Ｃが上に傾いている。このため、通常では、ピニオン直交基準線Ｌｃに対して下に位置している第２ラック反対側凸部１６Ｅｂが、各軸受５０，５０に支持される。
【０１１９】
一般に、走行中に操舵するときには、路面と操舵車輪２１，２１（図１参照）との間の摩擦力が小さいので、比較的小さい操舵力ですむ。このとき、操舵車輪２１，２１からナックル１９，１９を介してタイロッド１８，１８から作用する反力のうち、ラック軸１６Ｅにかかる曲げ力ｆｂ（図７参照）が小さいので、ラック軸１６Ｅの背面１６Ｅｅを各軸受５０，５０側に押し付ける押し付け力は小さい。この場合には、ピニオン直交基準線Ｌｃに対してラックガイド６１Ｃとは反対側に位置しているラック反対側凸部が、各軸受に支持される。ラック軸１６Ｅのうち、各軸受５０，５０によって支持される支持点が確実に決まる。
【０１２０】
操舵車輪２１，２１からナックル１９，１９を介してタイロッド１８，１８から入力される反力のうち、ラック軸１６Ｅに作用する曲げ力ｆｂ（図７参照）が大きくなると、ラック軸１６Ｅの背面１６Ｅｅを各軸受５０，５０側に押し付ける押し付け力も大きくなる。この場合には、ピニオン直交基準線Ｌｃに対して両側に位置している２個のラック反対側凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂの両方が、各軸受５０，５０に支持され、横荷重ｆｂによる各軸受５０，５０にかかる反力が２箇所に分散される。このため、各軸受５０，５０の１点に過大な操舵力が作用しないので、ラック軸１６Ｅ及び軸受５０，５０の耐久性が高まる。
【０１２１】
さらに、実施例６では、ラック軸１６Ｅの外周面の同一周上に、２個の軸受５０，５０によって支持することが可能な第１ラック接近側凸部１６Ｅｃ及び第２ラック接近側凸部１６Ｅｄが形成されている。この２個のラック接近側凸部１６Ｅｃ，１６Ｅｄは、ピニオン平行基準線Ｌｐとラック３２との間に位置し、且つピニオン直交基準線Ｌｃの両側に位置している。
【０１２２】
停車中の車両を操舵するとき、いわゆる据え切り操舵時には、路面と操舵車輪２１，２１（図１参照）との間の摩擦力が大きい。つまり、路面反力が大きくなるので、より大きい操舵力が必要となる。より大きい操舵力はピニオン３１からラック３２に伝わる。ラック軸支持構成は、２個の軸受５０，５０の両側からラック軸１６Ｅが張り出し、このラック軸１６Ｅの長手中央に集中荷重（ピニオン３１の押し付け力）が作用する構成である。より大きな押し付け力が、ピニオン３１からラック軸１６Ｅの長手中央に作用することによって、ラック軸１６Ｅの両側はラック３２側へ撓もうとする。このため、ラック軸１６Ｅに形成されているラック３２は、各軸受５０，５０に接触しようとする。しかし、この場合には、２個のラック接近側凸部１６Ｅｃ，１６Ｅｄの少なくとも一方が、各軸受５０，５０に先に接触するので、ラック３２が各軸受５０，５０に接触することはない。従って、ラック軸１６Ｅは、より円滑にスライドすることが可能である。
【０１２３】
このような構成なので、ハウジング４０や各軸受５０，５０の中心Ｐｊをオフセットさせる必要がない。また、ラックガイド６１Ｃの押し付け面６１Ｃａの円弧の中心は単一ですむ。このため、車両用ステアリング装置１０Ｅの生産性が高まる。
【実施例７】
【０１２４】
実施例７に係る車両用ステアリング装置を図１６〜図１８に基づき説明する。実施例７の車両用ステアリング装置１０Ｆは、上記図１４に示されているラック軸１６Ｅを図１６に示されたラック軸１６Ｆに変更したことを特徴とし、他の構成については、上記図１〜図７及び図１３〜図１５に示す構成と同じなので、説明を省略する。
【０１２５】
図１６に示されるように、実施例７のラック軸１６Ｆは、中空材を塑性加工することによって構成されている。この中空材は鋼管等の金属製パイプから成る。２個のラック反対側凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂ及び２個のラック接近側凸部１６Ｅｃ，１６Ｅｄは、中空材１６Ｆ（ラック軸１６Ｆ）の内部から径外方へ向かって押し出し成形されることによって形成された部分である。
【０１２６】
ラック軸１６Ｆの製造方法の一例を説明すると、次の通りである。先ず、鋼管から成る所定長さのパイプ材を準備する（第１ステップ）。次に、このパイプ材の長手途中をプレスによって平坦状に潰して、平坦部を形成する（第２ステップ）。次に、この平坦部を塑性加工、例えば転造加工することによってラックを形成する（第３ステップ）。このようにパイプ材にラックが形成された半完成品のラック軸１６Ｆｈ（半完成ラック軸１６Ｆｈ）を図１７及び図１８に示す。
【０１２７】
なお、前記第１ステップから第３ステップまでの手順、つまりパイプ材から半完成ラック軸１６Ｆｈを製造する製造方法については、例えば特公平３−５８９２号公報や特開２００１−１６３２２８号公報に示されるように周知であり、しかも各種あり、任意の方法を採用することができるので、詳細な説明を省略する。
【０１２８】
次に、図１７及び図１８に示されるように、半完成ラック軸１６Ｆｈを追加加工するための一対の二次成形用の割型７１Ａ，７１Ｂとポンチ７２とを準備する。一対の割型７１Ａ，７１Ｂは、組み合わされることによって全体が円筒状に構成され、内周面には、図１６に示される各凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂ，１６Ｅｃ，１６Ｅｄを形成するための凹部７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄを有している。一方、ポンチ７２の外周面には、各凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂ，１６Ｅｃ，１６Ｅｄを形成するための凸部７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄが形成されている。
【０１２９】
一対の割型７１Ａ，７１Ｂ内に半完成ラック軸１６Ｆｈをセットして型締めした後に、この半完成ラック軸１６Ｆｈ内にポンチ７２を強制的に圧入することによって、半完成ラック軸１６Ｆｈの外周面に各凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂ，１６Ｅｃ，１６Ｅｄを形成する。この結果、図１６に示されるように、各凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂ，１６Ｅｃ，１６Ｅｄを有したラック軸１６Ｆが完成する。
【０１３０】
以上、説明のために分割加工した例を示したが、実際には成形後のラック歯形や各凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂ，１６Ｅｃ，１６Ｅｄの精度を向上するために、第３ステップの工程と各凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂ，１６Ｅｃ，１６Ｅｄの成形工程とは、ポンチ７２にラック歯形成型用の凸部を設けて同時成形を行うことが可能である。
【０１３１】
実施例７によれば、上記実施例６の作用、効果と同様の作用、効果を発揮する。さらに、実施例７では、２個のラック反対側凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂ及び２個のラック接近側凸部１６Ｅｃ，１６Ｅｄは、中空材から成るラック軸１６Ｆの内部から径外方へ向かって押し出し成形されることによって形成されている。このため、ラック反対側凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂ及びラック接近側凸部１６Ｅｃ，１６Ｅｄの各表面がより滑らかになる（面粗度が良好になる）。従って、ラック軸１６Ｆがスライドするときの、各軸受５０，５０に対する凸部１６Ｅａ〜１６Ｅｄの摩擦抵抗を抑制することができる。
【０１３２】
また、各ラック反対側凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂ及び各ラック接近側凸部１６Ｅｃ，１６Ｅｄは、冷間鍛造による加工硬化により硬度が増す。これにより、各軸受５０，５０に接触する各ラック反対側凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂ及び各ラック接近側凸部１６Ｅｃ，１６Ｅｄのみ、つまり摺動部分のみの硬度を効果的に増すことができる。この結果、各ラック反対側凸部１６Ｅａ，１６Ｅｂ及び各ラック接近側凸部１６Ｅｃ，１６Ｅｄは、摺動することによる摩耗を低減することができる。
【０１３３】
さらに、ラック軸１６Ｆの重量が低減するので、操舵車輪２１，２１（図１参照）からの外乱に対して発生する打音が低減する。また、ラック軸１６Ｆの重量が低減することにより、ラックガイド機構６０Ｃ（図１３参照）の圧縮コイルばね６２の予圧荷重を低減できる。これによって、ステアリング装置１０Ｆの摩擦抵抗が低減し、良好なステアリング特性が得られる。
【実施例８】
【０１３４】
実施例８に係る車両用ステアリング装置を図１９及び図２０に基づき説明する。実施例８の車両用ステアリング装置１０Ｇは、図３及び図６に示された付勢部６０（ラックガイド機構６０）のラックガイド６１を、図１９及び図２０に示された付勢部６０Ｇ（ラックガイド機構６０Ｇ）のラックガイド６１Ｇに変更したことを特徴とし、他の構成については、上記図１〜図７に示す構成と同じなので、説明を省略する。
【０１３５】
一般に、ラックガイド６１Ｇの外面と支持用孔６４ａの内面（孔を形成している壁面）との間には、静摩擦力が発生している。一方、ラック軸１６（図３参照）がスライドすることによって、このラック軸１６とラックガイド６１Ｇとの間には、前記静摩擦力よりも大きい動摩擦力が発生する。このため、ラック軸１６がスライドするときの、静摩擦力と動摩擦力との大きさの違いによって、ラックガイド６１Ｇには、ピニオン直交基準線Ｌｃ周りに揺動（首振り）させようとする力、いわゆる揺動力が作用し得る。この結果、ラックガイド６１Ｇは断続的に振動しようとする（自励振動）。このような現象は、ラック軸１６の円滑なスライド作動を維持して、ピニオン３１に対するラック３２の良好な噛み合い状態を維持する上で、不利である。
【０１３６】
これに対して実施例８では、ラックガイド６１Ｇは、ピニオン直交基準線Ｌｃに対するラックガイド６１Ｇの揺動を規制するための揺動規制部８１Ｇを備えている。このため、支持用孔６４ａに嵌め込まれているラックガイド６１Ｇに、ピニオン直交基準線Ｌｃ周りに揺動させようとする揺動力が作用した場合に、揺動規制部８１Ｇによってラックガイド６１Ｇの揺動を規制することができる。従って、ラック軸１６の円滑なスライド作動を維持して、ピニオン３１に対するラック３２の良好な噛み合い状態を十分に維持できるとともに、ラックアンドピニオン機構１５の耐久性を高めることができる。さらに、ラックガイド６１Ｇ自体の耐久性も高めることができる。
【０１３７】
さらに、この揺動規制部８１Ｇは、ラックガイド６１Ｇの外周面の周方向に形成された少なくとも２個の凸部８１Ｇａ，８１Ｇａによって構成されている。各凸部８１Ｇａ，８１Ｇａは、ラックガイド６１Ｇをピニオン直交基準線Ｌｃに沿って見たときに、半径ｒ２１の円弧状に形成されている。各凸部８１Ｇａ，８１Ｇａの半径ｒ２１は、ラックガイド６１Ｇの半径ｒ２２よりも小さい。このように、ラックガイド６１Ｇの外周面に少なくとも２個の凸部８１Ｇａ，８１Ｇａを設けるだけで、揺動規制部８１Ｇを極めて簡単な構成とすることができる。しかも、ラックガイド６１Ｇを燒結金属や樹脂等によって構成することにより、ラックガイド６１Ｇに凸部８１Ｇａ，８１Ｇａを形成することは、極めて容易である。
【０１３８】
実施例８によれば、上記実施例１の作用、効果と同様の作用、効果を発揮する。
【実施例９】
【０１３９】
実施例９に係る車両用ステアリング装置を図２１及び図２２に基づき説明する。実施例９の車両用ステアリング装置１０Ｈは、図１９及び図２０に示された付勢部６０Ｇ（ラックガイド機構６０Ｇ）のラックガイド６１Ｇと揺動規制部８１Ｇとを、図２１及び図２２に示された付勢部６０Ｈ（ラックガイド機構６０Ｈ）のラックガイド６１Ｈと揺動規制部８１Ｈに変更したことを特徴とし、他の構成については、上記図１〜図７、図１９及び図２０に示す構成と同じなので、説明を省略する。
【０１４０】
具体的には、実施例９のラックガイド６１Ｈは、ピニオン直交基準線Ｌｃに対するラックガイド６１Ｈの揺動を規制するための揺動規制部８１Ｈを備えている。この揺動規制部８１Ｈは、ラックガイド６１Ｈの外周面とラックガイドハウジング６４の支持用孔６４ａの内周面との間の隙間に充填された、液状パッキン等の粘弾性を有する充填層８１Ｈａによって構成されている。隙間に充填層８１Ｈａを設けるだけで、揺動規制部８１Ｈを極めて簡単な構成とすることができる。
【実施例１０】
【０１４１】
実施例１０に係る車両用ステアリング装置を図２３に基づき説明する。実施例１０の車両用ステアリング装置１０Ｉは、図２１及び図２２に示された付勢部６０Ｈ（ラックガイド機構６０Ｈ）のラックガイド６１Ｈと揺動規制部８１Ｈとを、図２３に示された付勢部６０Ｉ（ラックガイド機構６０Ｉ）のラックガイド６１Ｉと揺動規制部８１Ｉに変更したことを特徴とし、他の構成については、上記図２１及び図２２に示す構成と同じなので、説明を省略する。
【０１４２】
具体的には、実施例１０のラックガイド６１Ｉは、ピニオン直交基準線Ｌｃ周りのラックガイド６１Ｉの揺動を規制するための揺動規制部８１Ｉを備えている。ラックガイド６１Ｉは、外周面にＯリング８２を装着するための環状溝６１Ｉａが形成されるとともに、ラックガイドハウジング６４に収納される。環状溝６１Ｉａは、例えばラックガイド６１Ｉに切削加工を施すことによって設けることができる。ラックガイドハウジング６４には、Ｏリング８２が装着されたラックガイド６１Ｉをスライド可能に支持する支持用孔６４ａが形成されている。
【０１４３】
揺動規制部８１Ｉは、環状溝６１Ｉａに装着されたＯリング８２によって構成されている。このＯリング８２の外周面は、全体にわたって前記支持用孔６４ａの内面に接している。このように、ラックガイド６１Ｉの外周面に形成された環状溝６１Ｉａに、Ｏリング８２を装着するだけの、極めて簡単な構成によって、揺動規制部８１Ｉを構成することができる。
【０１４４】
しかも、ラックガイド６１Ｉの外周面と支持用孔６４ａの内周面との間の狭い隙間に揺動規制部８１Ｉを設けるのに、ラックガイド６１Ｉの外周面に環状溝６１Ｉａを形成する工程と、この環状溝６１ＩａにＯリング８２を装着する工程と、Ｏリング８２を装着した状態のラックガイド６１Ｉを支持用孔６４ａに嵌め込む工程だけの、簡単な工程によって、達成できる。
【実施例１１】
【０１４５】
実施例１１に係る車両用ステアリング装置を図２４及び図２５に基づき説明する。実施例１１の車両用ステアリング装置１０Ｊは、図２３に示された付勢部６０Ｉ（ラックガイド機構６０Ｉ）のラックガイド６１Ｉと揺動規制部８１Ｉとを、図２４及び図２５に示された付勢部６０Ｊ（ラックガイド機構６０Ｊ）のラックガイド６１Ｊと揺動規制部８１Ｊとに変更したことを特徴とし、他の構成については、上記図２３に示す構成と同じなので、説明を省略する。
【０１４６】
具体的には、実施例１１の揺動規制部８１Ｊは、図２３に示された揺動規制部８１Ｉと同様に、環状溝６１Ｉａに装着されたＯリング８２によって構成されている。さらに、実施例１１のラックガイド６１Ｊの環状溝６１Ｉａの中心６１Ｉｂは、ラックガイド６１Ｊの中心線Ｌｇに対してオフセット量Δ２１だけオフセットしている。このため、環状溝６１Ｉａの深さは、ラックガイド６１Ｊの円周方向の位置によって異なる。従って、環状溝６１Ｉａに嵌め込まれているＯリング８２が、ラックガイド６１Ｊの外周面から突出する突出量は、ラックガイド６１Ｊの円周方向の位置によって異なる。オフセットの方向は、ラックガイド６１Ｊの中心線Ｌｇに対して、押し付け面６１ａがラック軸１６の背面１６ａに接触する部位とは反対側である。
【０１４７】
このようにすることで、支持用孔６４ａにラックガイド６１Ｊを嵌め込んだ場合に、支持用孔６４ａの内周面に対する、Ｏリング８２の接触圧は、このＯリング８２の外周面の部位によって異なる。つまり、Ｏリング８２の周方向に、接触圧が異なる。接触圧がＯリング８２の外周面の部位によって異なるので、ラックガイド６１Ｊがピニオン直交基準線Ｌｃ周りに揺動することを、より一層規制することができる。このため、ラックガイドハウジング６４によってラックガイド６１Ｊを適切な位置に保持する保持性能が高まる。この結果、ラック軸１６の円滑なスライド作動を維持して、ピニオン３１に対するラック３２の良好な噛み合い状態を十分に維持できる。車両用ステアリング装置１０Ｊは、ラックアンドピニオン機構１５の動作の応答遅れがない、良好な操舵間隔を確保することができる。
【０１４８】
さらには、環状溝６１Ｉａのオフセットの方向は、ラックガイド６１Ｊの中心線Ｌｇに対して、押し付け面６１ａがラック軸１６の背面１６ａに接触する部位とは反対側である。中心線Ｌｇに対して、押し付け面６１ａが背面１６ａに接触する部位側の溝深さは、最も大きい。このため、支持用孔６４ａにラックガイド６１Ｊを嵌め込んだ場合に、溝深さが大きい部位でのＯリング８２の弾性変形量は大きい。Ｏリング８２は、弾性変形量が大きい部位でのバネ特性が大きい。
【０１４９】
しかも、Ｏリング８２がラックガイド６１Ｊにオフセットして装着されているので、支持用孔６４ａにラックガイド６１Ｊを嵌め込むときに、嵌め込み方向を目視によって確認し易い。このため、ラックガイド６１Ｊの組み付け信頼性が高まる。
【実施例１２】
【０１５０】
実施例１２に係る車両用ステアリング装置を図２６〜図３０に基づき説明する。図２６は上記図３に対応して表している。図２７は上記図４に対応して表している。図２８は上記図５に対応して表している。実施例１２の車両用ステアリング装置１０Ｋは、上記図３〜図５に示されているラックアンドピニオン機構１５及び付勢部６０（ラックガイド機構６０）を、図２６〜図２８に示されたラックアンドピニオン機構１５Ｋ及び付勢部６０Ｋ（ラックガイド機構６０Ｋ）に変更したことを特徴とし、他の構成については上記図１〜図７に示す構成と同じなので、説明を省略する。
【０１５１】
具体的には、図２６及び図２７に示されるように、実施例１２のラックアンドピニオン機構１５Ｋは、ピニオン３１Ｋとラック３２Ｋとから成る。ピニオン３１Ｋ及びラック３２Ｋは、上記図３に示されるピニオン３１及びラック３２に相当する。但し、実施例１２のピニオン３１Ｋ及びラック３２Ｋは、共に「すぐ歯」の構成である。つまり、ピニオン３１Ｋは、このピニオン３１Ｋの中心線Ｐｐに対して歯すじが直交する「すぐ歯」の構成である。ラック３２Ｋは、ラック軸１６に対して（ラック軸１６の中心線Ｐｒに対して）歯すじが直交する「すぐ歯」の構成である。この場合に、ピニオン軸１４とラック軸１６とは互いに直交している。つまり、ピニオン軸１４はラック軸１６の軸長手方向に傾いていない。
【０１５２】
なお、ラック３２Ｋだけを「すぐ歯」とし、このラック３２Ｋに噛み合うピニオン３１Ｋは、歯すじが所定の捩れ角を有している「はす歯」の構成とすることも可能である。この場合には、ピニオン軸１４は、ピニオン３１Ｋの「はす歯」の捩れ角に相当する角度だけ、ラック軸１６の軸長手方向に傾いている、いわゆる斜交している。このため、ピニオン３１Ｋとラック３２Ｋとの噛み合い構成は、ピニオン３１Ｋとラック３２Ｋの両方が「すぐ歯」である場合と、実質的に同等の構成である。
【０１５３】
図２６に示されるように、実施例１２のラックガイド機構６０Ｋ（付勢部６０Ｋ）は、ラック３２Ｋとは反対側からラック軸１６に当てるラックガイド６１Ｋと、圧縮コイルばね６２と調整ボルト６３とからなる。
【０１５４】
ラックガイド６１Ｋは、スライド方向の中心線Ｌｇを中心とする真円の円柱状の部材である。スライド方向の中心線Ｌｇは、ピニオン直交基準線Ｌｃに平行である。つまり、ラックガイド６１Ｋは、中心線Ｌｇを基準とした円形状断面に形成されている。ラックガイド６１Ｋ及び圧縮コイルばね６２はラックガイドハウジング６４に収納されている。このラックガイドハウジング６４は、ハウジング４１に一体に形成されており、ラックガイド６１Ｋを中心線Ｌｇに沿ってスライド可能に支持することが可能な円形状（真円状）の支持用孔６４ａを有している。
【０１５５】
ラックガイド６１Ｋの押し付け面６１Ｋａは、ラック軸１６の背面１６ａに沿う略円弧状断面に形成されている。この押し付け面６１Ｋａは、ラック軸１６の背面１６ａのうち、ピニオン直交基準線Ｌｃに対して、いずれか一方の面のみに接触可能に形成されている。例えば、押し付け面６１Ｋａは、水平なピニオン直交基準線Ｌｃに対して、上又は下の面のみに接触可能である。
【０１５６】
より具体的には、押し付け面６１Ｋａの円弧状の半径ｒ５は、背面１６ａの円弧状の半径ｒ２よりも大きく設定されている（ｒ５＞ｒ２）。ラック軸１６の背面１６ａの半径ｒ２の中心は、ピニオン直交基準線Ｌｃ上に位置している。一方、押し付け面６１Ｋａの円弧状の半径ｒ５の中心は、ピニオン直交基準線Ｌｃに対して上又は下に、つまり、ラック３２Ｋの歯幅方向（歯すじ方向）にオフセットしている。この結果、押し付け面６１Ｋａは、水平なピニオン直交基準線Ｌｃに対して、ラック軸１６の背面１６ａの上又は下の面のみに接触する。図２６では、押し付け面６１Ｋａは、ピニオン直交基準線Ｌｃに対して背面１６ａの上の面のみに接触している。
【０１５７】
上述のように、「ｒ５＞ｒ２」の関係があるので、ラック軸１６の背面１６ａに対して、押し付け面６１Ｋａは１つの接触部位Ｑｓでのみ接触する。背面１６ａに対する押し付け面６１Ｋａの接触部位Ｑｓは、ラック軸１６の軸長手方向に直線状に延びるとともに、ラックガイド６１Ｋの大きさがラック軸１６の軸長手方向に最大となるように位置している。より具体的には、ラックガイド６１Ｋのスライド方向の中心線Ｌｇ及び圧縮コイルばね６２の中心線Ｌｇは、ピニオン直交基準線Ｌｃに対し、押し付け面６１Ｋａが背面１６ａに接触する方にオフセット量δ２だけオフセットしている。つまり、押し付け面６１Ｋａの中心は、ラック軸１６の中心に対して、ラック３２Ｋの歯幅方向にオフセットしている。
【０１５８】
次に、実施例１２の作用を説明する。図２６及び図２７に示されるように、ラック３２Ｋは「すぐ歯」である。このラック３２Ｋに噛み合うピニオン３１Ｋについては「すぐ歯」にする。または、ピニオン３１Ｋを「はす歯」にするとともに、ピニオン軸１４を「はす歯」の捩れ角に相当する角度だけ、ラック軸１６の軸長手方向に傾けることによって、実質的に「すぐ歯」となり得る構成と、することが可能である。このように、ピニオン３１Ｋとラック３２Ｋとの噛み合い構成は、ピニオン３１Ｋとラック３２Ｋの両方が「すぐ歯」である場合と、実質的に同等の構成である。このため、ピニオン３１Ｋの歯すじの方向は、ラック３２Ｋの歯すじの方向と合致する。
【０１５９】
従って、ラック３２Ｋに対して、ラック３２Ｋの歯すじの方向の外力（振動を含む）が作用したときに、ラック３２Ｋは「歯すじ」の方向（歯幅方向）に変位し易い。例えば、外部からラック３２Ｋに、このラック３２Ｋの歯すじの方向の振動が伝わったときに、ラック３２Ｋは歯すじの方向に振動し得る。このため、ラック３２Ｋの歯すじ方向の振動が、ピニオン３１Ｋの回転方向の振動に変換されてステアリングホイール１１（図１参照）に伝わり難い。この結果、運転者に与える操舵感覚が高まる。また、ピニオン３１Ｋの回転方向の振動に対し、「すぐ歯」のラック３２Ｋは規制する方向に働く。このため、ピニオン３１Ｋの回転方向の振動がステアリングホイール１１に伝わり難い。この結果、運転者に与える操舵感覚が高まる。
【０１６０】
図７（ａ）に示されるように、ステアリング装置が操舵されていないときには、操舵に伴って操舵車輪２１，２１からタイロッド１８，１８を介してラック軸１６に伝わる反力はない。このため、図２６に示されるように、ラックガイド６１Ｋは、ラック軸１６の背面１６ａに１つの接触部位Ｑｓでのみ接触し、圧縮コイルばね６２の付勢力Ｆ１によって、ラック軸１６をピニオン３１Ｋへ向かって押し付けるとともに、図２７及び図２８に示されるように、ラック軸１６の背面１６ａを各ラック支持部５０，５０に押し付けている（予圧を付加している。）。
【０１６１】
ラック軸１６の断面中心Ｐｒ（中心線Ｐｒ）は、２個の軸受５０，５０の断面中心Ｐｊ（中心線Ｐｊ）に対し、ピニオン３１Ｋの中心線Ｐｐに沿って、ラック３２Ｋの歯幅方向にオフセット量Δ２だけオフセットしている。このため、ラック軸１６は、各軸受５０，５０の断面中心Ｐｊとラック軸１６の断面中心Ｐｒとを結んだ作用線上、つまりピニオン平行基準線Ｌｐ上に、接触点Ｑｕを有する。この接触点Ｑｕは、各軸受５０，５０の支持孔５１，５１に対して、ラック軸１６の背面１６ａが接する点である。この結果、各軸受５０，５０には反力Ｆ２が発生する。各軸受５０，５０はラック軸１６の背面１６ａを支持することになる。このようにして、ラック軸１６の背面１６ａは、ピニオン３１と２個の軸受との３点によって、軸長手方向へのスライドが可能に支持されている。
【０１６２】
その後、ステアリング装置を操舵した場合には、次のようになる。図２９は、ステアリング装置１０Ｋを右へ操舵することによって、ラック３２Ｋが右にスライド変位している状態のステアリング装置１０Ｋを平面視で模式的に表している。タイロッド１８，１８はラック軸１６に対して車両前後方向に傾き角φ（図７（ａ）参照）だけ傾いている。このため、ラック軸１６が車幅方向にスライド変位したときに、ラック軸１６には、このラック軸１６に垂直な方向に力ｆｂ，ｆｂ（曲げ力ｆｂ，ｆｂ）が作用する。
【０１６３】
例えば、ステアリング装置１０Ｋを右へ操舵した場合には、路面と操舵車輪２１，２１との間の摩擦力に従って路面反力が発生する。この路面反力は、操舵車輪２１，２１からタイロッド１８，１８を介してラック軸１６に作用する。このため、ラック軸１６の左端には車両後方への曲げ力ｆｂが作用し、ラック軸１６の右端には車両前方への曲げ力ｆｂが作用する。
【０１６４】
この曲げ力ｆｂが小さいときには、ラック軸１６の背面１６ａは、ピニオン３１と２個の軸受５０，５０との３点によって、軸長手方向へのスライドが可能に支持されている。ラック軸１６がスライドするときの摩擦力は、図２６に示されるラックガイド６１Ｋがラック軸１６を押し付ける付勢力Ｆ１に対応した、比較的小さい摩擦力のみである。従って、摩擦力が小さい良好な摩擦特性のステアリング装置１０Ｋとなる。
【０１６５】
一方、曲げ力ｆｂが付勢力Ｆ１に応じた摩擦力を上回って大きくなったときであっても、各軸受５０，５０によってラック軸１６の背面１６ａを軸長手方向へのスライドが可能に、確実に支持できることが好ましい。つまり、ラック軸１６の背面１６ａを支持するとともに、ラック３２Ｋが反力の影響を極力受けないようにする。そのために、実施例１２では、曲げ力ｆｂが大きくなったときに、ピニオン３１Ｋとラック３２Ｋとの噛み合い点と、各軸受５０，５０による支持点と、の３点での不静定の支持形態が形成されるようにした。
【０１６６】
詳しく述べると、大きい曲げ力ｆｂを受けたラック軸１６は、ピニオン３１Ｋとラック３２Ｋとの噛み合い点を支点として、左端が後退するとともに右端が前進する方向（図２９で反時計回り方向）に、前後スイング運動をしようとする。つまり、ラック軸１６は、車幅方向右側にスライドしつつ左側が後退しようとする。このときに、図２８に示されている状態のラック軸１６の左側の部位は、左の軸受５０の支持孔５１の面に沿って後上方（矢印Ｕｐ方向）へ、せり上がりながら後退しようとする。ラック軸１６がせり上がる、いわゆる「せり上がり量」は、曲げ力ｆｂが大きくなるにつれて、大きくなる。
【０１６７】
上述のように、ピニオン３１Ｋとラック３２Ｋとの噛み合い構成は、ピニオン３１Ｋとラック３２Ｋの両方が「すぐ歯」である場合と、実質的に同等の構成である。このため、ピニオン３１Ｋの歯すじの方向は、ラック３２Ｋの歯すじの方向と合致する。従って、ラック３２Ｋに対して、せり上がり方向の外力、つまりラック３２Ｋの歯すじの方向の外力が作用したときに、ラック３２Ｋは「歯すじ」の方向（歯幅方向）に変位し易い。このように、ラック３２Ｋが「すぐ歯」なので、ラック軸１６のせり上がり運動は容易である。
【０１６８】
ラック軸１６がせり上がりながら後退した結果を図３０に示す。図３０は、ラック軸１６がせり上がることにより、各軸受５０，５０の支持孔５１，５１に対して、ラック軸１６の背面１６ａが接する接触点Ｑｒは、ピニオン直交基準線Ｌｃ上に位置している状態を示している。ラック軸１６の背面１６ａの後端が左の軸受５０の支持孔５１の後面に接しているので、軸受５０はラック軸１６を十分に支持することができるとともに、反力を十分に且つ確実に受け止めることができる。
【０１６９】
以上のように、ラック軸１６に大きい反力が加わったときには、この反力の大きさに応じて曲げ力ｆｂが大きくなる。この曲げ力ｆｂに応じて、ラック軸１６は軸受５０の支持孔５１の面に沿って滑りながら、後上方に、せり上がる。つまり、軸受５０（ラック支持部５０）によってラック軸１６を支持する支持位置が、このラック軸１６に加わる反力の大きさに応じて変化するという、不静定の支持構造が構成される。軸受５０は、ラック軸１６の背面１６ａのうち、反力の大きさに応じた最も適切な部位、例えば接触点Ｑｒを堅固に支持することができる。この結果、ラック軸１６は、ピニオン３１Ｋとラック３２Ｋとの噛み合い点と、各軸受５０，５０による支持点と、の３点で支持される。しかも、軸受５０は、反力の大きさに応じた最も適切な部位で、ラック軸１６の背面１６ａを支持するので、耐久性が高い。
【０１７０】
ところで、ラック３２Ｋが「はす歯」の場合には、ラック軸１６の中心線Ｐｒに対して歯が斜めに形成されている。このため、ラック軸１６の中心線Ｐｒに直交するどの断面をとっても、一部にラック３２Ｋの歯がある。これに対し、実施例１２では、ラック３２Ｋが「すぐ歯」であるから、ラック軸１６の中心線Ｐｒに沿ってラック３２Ｋを次々に断面した場合に、歯先の部位と歯底の部位とが繰り返される。つまり、断面によっては、歯底しか無い部位がある。歯底しか無い部位の断面二次モーメントは、他の部位の断面二次モーメントよりも小さい。従って、ラック軸１６の全体をとらえると、ラック３２Ｋが「はす歯」の場合に比べて、比較的撓み易い。しかも、上述のように、ラック３２Ｋに対して、ラック３２Ｋの歯すじの方向の外力（振動を含む）が作用したときに、ラック３２Ｋは「歯すじ」の方向に変位し易い。従って、ラック軸１６の背面は、ピニオン３１Ｋと２個のラック支持部５０，５０との３点によって、軸長手方向へのスライドが可能に確実に支持される。
【０１７１】
このように、ラック軸１６は、大きい反力が加わったときであっても、左右の軸受５０，５０とピニオン３１Ｋとの３点によって十分に支持される。
【０１７２】
ラック軸１６の右端の変位は、左端の変位に対して前後逆向きであり、説明を省略する。なお、ラック軸１６については、図１４及び図１５に示されている実施例６のラック軸１６Ｅの構成とすることが好ましい。なぜなら、ラック軸１６Ｅがピニオン３１Ｋ側へ接近した場合に、２個のラック接近側凸部１６Ｅｃ，１６Ｅｄの少なくとも一方が、各軸受５０，５０に先に接触するので、ラック３２Ｋが各軸受５０，５０に接触することはないからである。
【０１７３】
さらには、上述のようにラック軸１６の全長が短いので、ピニオン３１Ｋは車幅中央に位置することもできる。これに対し、ステアリングホイール１１は左又は右に偏って位置する。つまり、ピニオン軸１４は、ラック軸１６の軸長手方向に傾けることになる。ピニオン軸１４の傾き方向は、右ハンドル車と左ハンドル車とで逆向きになる。しかし、ラック３２Ｋが「すぐ歯」なので、右ハンドル車と左ハンドル車とで共用できる。ステアリング装置１０Ｋの部品の管理が容易となり、生産性が高まる。
【０１７４】
実施例１２によれば、さらに上記実施例１の作用、効果と同様の作用、効果を発揮する。
【実施例１３】
【０１７５】
実施例１３に係る車両用ステアリング装置を図３１〜図３４に基づき説明する。実施例１３の車両用ステアリング装置１０Ｌは、上記図３に示されている付勢部６０（ラックガイド機構６０）を、図３１〜図３４に示された付勢部９１，９１に変更したことを特徴とし、他の構成については上記図１〜図７に示す構成と同じなので、説明を省略する。
【０１７６】
具体的には、実施例１３の付勢部９１，９１は、ピニオン３１をラック３２に対して噛み合う方向へ付勢している。この２個の付勢部９１，９１は、ハウジング４１と２個の軸受４３，４４の外周面と、の間に設けられている帯板状の「板ばね」によって構成されている。
【０１７７】
板ばね９１，９１を、板厚方向へ弓なりに撓ませつつ、両端をハウジング４１に嵌め込むことにより、板ばね９１，９１はハウジング４１に掛け止められる。ハウジング４１に取り付けられた状態の板ばね９１，９１は、各２個の軸受４３，４４の外周面を個別に包み込むように円弧状に撓んでいる。このため、板ばね９１，９１は軸受４３，４４及びピニオン軸１４を介してピニオン３１をラック３２に対して噛み合う方向へ付勢する。このため、ピニオン３１とラック３２との良好な噛み合い状態を維持することができる。
【０１７８】
図３１に示されるように、各板ばね９１，９１の付勢力Ｆ１，Ｆ２の合力Ｆ３は、ピニオン３１からラック３２を介してラック軸１６に伝わる。このときに、図３３に示されるように、ラック軸１６の背面１６ａを支持している２個の軸受５０，５０には、それぞれ反力Ｆ１１，Ｆ１２が発生する。このようにして、ラック軸１６の背面１６ａは、ピニオン３１と２個の軸受５０，５０との３点によって、軸長手方向へのスライドが可能に確実に支持される。このラック軸支持構成は、いわゆる「２個の支点の両側から梁が張り出し、この梁の長手中央に集中荷重（合力Ｆ３）が作用している」つり合い条件の支持構成に相当する。しかも、ラック３２自体が各軸受５０，５０によって支持されることはない。このため、ラック軸１６を支持するための別個の支持部材を設ける必要はなく、支持構成を簡略化することができる。
【０１７９】
なお、実施例１３において、ピニオン３１とラック３２は「はす歯」の構成であるが、ラック３２をラック軸１６に対して直交する「すぐ歯」にし、ピニオン３１を「はす歯」にし、ピニオン軸１４をラック軸１６の軸長手方向に傾けた構成にすることが可能である。また、ピニオン３１とラック３２の両方共に「すぐ歯」にすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１８０】
本発明の車両用ラックアンドピニオン式ステアリング装置１０〜１０Ｌは、車幅が小さい小型車に搭載するのに好適である。
【符号の説明】
【０１８１】
１０，１０Ａ〜１０Ｌ…車両用ステアリング装置、１１…ステアリングホイール、１４…ピニオン軸、１５…ラックアンドピニオン機構、１６…ラック軸、１６ａ…背面、１６Ｅａ，１６Ｅｂ…ラック反対側凸部、１６Ｅｃ，１６Ｅｄ…ラック接近側凸部、１６Ｅ…中空材のラック軸、２１…操舵車輪、３１…ピニオン、３２…ラック、５０…ラック支持部（円筒状の軸受）、５１…支持孔、６０，６０Ａ〜６０Ｊ…付勢部、６１，６１Ａ〜６１Ｃ，６１Ｇ〜６１Ｋ…ラックガイド、６１ａ…押し付け面、６１Ｉａ…環状溝、６２…圧縮コイルばね、６４…ラックガイドハウジング、６４ａ…支持用孔、８１Ｇ…揺動規制部、８１Ｇａ８１Ｇｂ…凸部、８１Ｈ…揺動規制部、８１Ｈａ…充填層、８２…Ｏリング、９１…付勢部（板ばね）、Ｐｊ…軸受の中心線、Ｐｒ…ラック軸の断面中心（ラック軸の中心）、Ｐｐ…ピニオンの中心線、Ｌｃ…ピニオン直交基準線、Ｌｐ…ピニオン平行基準線、ｒ１，ｒ３，ｒ４，ｒ５…押し付け面の円弧状の半径、ｒ２…背面の円弧状の半径、θ…傾き角。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールを操舵することによって発生した操舵トルクを、前記ステアリングホイールからラックアンドピニオン機構を介して操舵車輪に伝える車両用ステアリング装置において、
前記ラックアンドピニオン機構のラックが形成されているラック軸と、
前記ラックアンドピニオン機構のピニオンの位置に対して前記ラック軸の軸長手方向の両側に位置する２個のラック支持部と、
この２個のラック支持部の間に位置する付勢部とを備え、
前記２個のラック支持部は、操舵の中立位置に位置している状態の前記ラック軸の、前記ラックが形成されている部位の背面のみを、軸長手方向にスライド可能に支持するように、互いに接近して位置し、
前記付勢部の付勢方向は、前記ラック軸を少なくとも前記ラック以外の方向へ付勢することが可能に設定されていることを特徴とする車両用ステアリング装置。
【請求項２】
前記付勢部は、
前記ラック軸の、前記ラックが形成されている部位の前記背面を、軸長手方向にスライド可能に支えるラックガイドと、
このラックガイドを前記背面に向かって付勢する圧縮コイルばねと、からなり、
前記ラックガイドは、前記背面を押し付けるための押し付け面を有し、
この押し付け面は、前記背面のうち、前記ラック軸の中心線に直交し且つ前記ピニオンの中心線に直交するピニオン直交基準線に対して、いずれか一方の面のみに接触可能に形成されていることを特徴とする請求項１記載の車両用ステアリング装置。
【請求項３】
前記ラック軸の少なくとも前記背面は、略円弧状断面に形成され、
前記押し付け面は、前記背面に沿う略円弧状断面に形成され、
前記押し付け面の円弧状の半径は、前記背面の円弧状の半径よりも大きく設定され、
前記押し付け面の中心は、前記ラック軸の中心線に対して、前記ラックの歯幅方向にオフセットしていることを特徴とする請求項２記載の車両用ステアリング装置。
【請求項４】
前記付勢部は、
前記ラック軸の、前記ラックが形成されている部位の前記背面を、軸長手方向にスライド可能に支えるラックガイドと、
このラックガイドを前記背面に向かって付勢する圧縮コイルばねと、からなり、
前記ラックガイドの中心線及び前記圧縮コイルばねの中心線は、前記ラック軸の中心線に直交し且つ前記ピニオンの中心線に直交するピニオン直交基準線に対して、前記ピニオンの軸方向に傾いていることを特徴とする請求項１記載の車両用ステアリング装置。
【請求項５】
前記２個のラック支持部は、円筒状の軸受によって構成され、
前記ラック軸の中心線は、前記軸受の中心線に対して、前記ピニオンから離れる方向にオフセットし且つ前記ピニオンの中心線に沿ってオフセットしていることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項記載の車両用ステアリング装置。
【請求項６】
前記ラック軸の中心線に直交し且つ前記ピニオンの中心線に平行な直線をピニオン平行基準線とし、
前記２個のラック支持部は、円筒状の軸受によって構成され、
前記ラック軸の外周面の同一周上には、前記２個の軸受によって支持することが可能な２個のラック反対側凸部が形成され、
前記２個のラック反対側凸部は、前記ピニオン平行基準線に対して前記ラックとは反対側に位置し、且つ前記ピニオン直交基準線の両側に位置していることを特徴とする請求項４記載の車両用ステアリング装置。
【請求項７】
前記ラック軸の外周面の同一周上には、前記２個の軸受によって支持することが可能な２個のラック接近側凸部が形成され、
この２個のラック接近側凸部は、前記ピニオン平行基準線と前記ラックとの間に位置し、且つ前記ピニオン直交基準線の両側に位置していることを特徴とする請求項６記載の車両用ステアリング装置。
【請求項８】
前記ラック軸は、中空材によって構成され、
前記２個のラック反対側凸部と前記２個のラック接近側凸部とは、前記中空材の内部から径外方へ向かって押し出し成形されることによって形成された部分であることを特徴とする請求項７記載の車両用ステアリング装置。
【請求項９】
前記ラックガイドが前記ピニオン直交基準線周りに揺動することを規制するための揺動規制部を、更に備えていることを特徴とする請求項２記載の車両用ステアリング装置。
【請求項１０】
前記ラックガイドは、前記ピニオン直交基準線を中心とする円形状の部材であって、ラックガイドハウジングに収納され、
このラックガイドハウジングは、前記ラックガイドを前記ピニオン直交基準線に沿ってスライド可能に支持することが可能な円形状の支持用孔を有し、
前記揺動規制部は、前記ラックガイドの外周面の周方向に形成されて前記支持用孔の内周面に接触可能な、少なくとも２個の凸部によって構成されていることを特徴とする請求項９記載の車両用ステアリング装置。
【請求項１１】
前記ラックガイドは、前記ピニオン直交基準線を中心とする円形状の部材であって、ラックガイドハウジングに収納され、
このラックガイドハウジングは、前記ラックガイドを前記ピニオン直交基準線に沿ってスライド可能に支持することが可能な円形状の支持用孔を有し、
前記揺動規制部は、前記ラックガイドの外周面と前記支持用孔の内周面との間の隙間に充填された、液状パッキン等の粘弾性を有する充填層によって構成されていることを特徴とする請求項９記載の車両用ステアリング装置。
【請求項１２】
前記ラックガイドは、前記ピニオン直交基準線を中心とする円形状の部材であって、外周面にＯリングを装着するための環状溝が形成されるとともに、ラックガイドハウジングに収納され、
このラックガイドハウジングは、前記ラックガイドを前記ピニオン直交基準線に沿ってスライド可能に支持することが可能な円形状の支持用孔を有し、
前記揺動規制部は、前記環状溝に装着されたＯリングによって構成され、
このＯリングの外周面は、全周にわたって前記支持用孔の内周面に接していることを特徴とする請求項９記載の車両用ステアリング装置。
【請求項１３】
前記環状溝の中心は、前記ラックガイドの中心線に対してオフセットしていることを特徴とする請求項１２記載の車両用ステアリング装置。
【請求項１４】
前記付勢部は、前記ピニオンを前記ラックに対して噛み合う方向へ付勢していることを特徴とする請求項１記載の車両用ステアリング装置。
【請求項１５】
前記ラックは、前記ラック軸に対して歯すじが直交する、すぐ歯であることを特徴とする請求項１から請求項１４までのいずれか１項記載の車両用ステアリング装置。
【請求項１】
ステアリングホイールを操舵することによって発生した操舵トルクを、前記ステアリングホイールからラックアンドピニオン機構を介して操舵車輪に伝える車両用ステアリング装置において、
前記ラックアンドピニオン機構のラックが形成されているラック軸と、
前記ラックアンドピニオン機構のピニオンの位置に対して前記ラック軸の軸長手方向の両側に位置する２個のラック支持部と、
この２個のラック支持部の間に位置する付勢部とを備え、
前記２個のラック支持部は、操舵の中立位置に位置している状態の前記ラック軸の、前記ラックが形成されている部位の背面のみを、軸長手方向にスライド可能に支持するように、互いに接近して位置し、
前記付勢部の付勢方向は、前記ラック軸を少なくとも前記ラック以外の方向へ付勢することが可能に設定されていることを特徴とする車両用ステアリング装置。
【請求項２】
前記付勢部は、
前記ラック軸の、前記ラックが形成されている部位の前記背面を、軸長手方向にスライド可能に支えるラックガイドと、
このラックガイドを前記背面に向かって付勢する圧縮コイルばねと、からなり、
前記ラックガイドは、前記背面を押し付けるための押し付け面を有し、
この押し付け面は、前記背面のうち、前記ラック軸の中心線に直交し且つ前記ピニオンの中心線に直交するピニオン直交基準線に対して、いずれか一方の面のみに接触可能に形成されていることを特徴とする請求項１記載の車両用ステアリング装置。
【請求項３】
前記ラック軸の少なくとも前記背面は、略円弧状断面に形成され、
前記押し付け面は、前記背面に沿う略円弧状断面に形成され、
前記押し付け面の円弧状の半径は、前記背面の円弧状の半径よりも大きく設定され、
前記押し付け面の中心は、前記ラック軸の中心線に対して、前記ラックの歯幅方向にオフセットしていることを特徴とする請求項２記載の車両用ステアリング装置。
【請求項４】
前記付勢部は、
前記ラック軸の、前記ラックが形成されている部位の前記背面を、軸長手方向にスライド可能に支えるラックガイドと、
このラックガイドを前記背面に向かって付勢する圧縮コイルばねと、からなり、
前記ラックガイドの中心線及び前記圧縮コイルばねの中心線は、前記ラック軸の中心線に直交し且つ前記ピニオンの中心線に直交するピニオン直交基準線に対して、前記ピニオンの軸方向に傾いていることを特徴とする請求項１記載の車両用ステアリング装置。
【請求項５】
前記２個のラック支持部は、円筒状の軸受によって構成され、
前記ラック軸の中心線は、前記軸受の中心線に対して、前記ピニオンから離れる方向にオフセットし且つ前記ピニオンの中心線に沿ってオフセットしていることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項記載の車両用ステアリング装置。
【請求項６】
前記ラック軸の中心線に直交し且つ前記ピニオンの中心線に平行な直線をピニオン平行基準線とし、
前記２個のラック支持部は、円筒状の軸受によって構成され、
前記ラック軸の外周面の同一周上には、前記２個の軸受によって支持することが可能な２個のラック反対側凸部が形成され、
前記２個のラック反対側凸部は、前記ピニオン平行基準線に対して前記ラックとは反対側に位置し、且つ前記ピニオン直交基準線の両側に位置していることを特徴とする請求項４記載の車両用ステアリング装置。
【請求項７】
前記ラック軸の外周面の同一周上には、前記２個の軸受によって支持することが可能な２個のラック接近側凸部が形成され、
この２個のラック接近側凸部は、前記ピニオン平行基準線と前記ラックとの間に位置し、且つ前記ピニオン直交基準線の両側に位置していることを特徴とする請求項６記載の車両用ステアリング装置。
【請求項８】
前記ラック軸は、中空材によって構成され、
前記２個のラック反対側凸部と前記２個のラック接近側凸部とは、前記中空材の内部から径外方へ向かって押し出し成形されることによって形成された部分であることを特徴とする請求項７記載の車両用ステアリング装置。
【請求項９】
前記ラックガイドが前記ピニオン直交基準線周りに揺動することを規制するための揺動規制部を、更に備えていることを特徴とする請求項２記載の車両用ステアリング装置。
【請求項１０】
前記ラックガイドは、前記ピニオン直交基準線を中心とする円形状の部材であって、ラックガイドハウジングに収納され、
このラックガイドハウジングは、前記ラックガイドを前記ピニオン直交基準線に沿ってスライド可能に支持することが可能な円形状の支持用孔を有し、
前記揺動規制部は、前記ラックガイドの外周面の周方向に形成されて前記支持用孔の内周面に接触可能な、少なくとも２個の凸部によって構成されていることを特徴とする請求項９記載の車両用ステアリング装置。
【請求項１１】
前記ラックガイドは、前記ピニオン直交基準線を中心とする円形状の部材であって、ラックガイドハウジングに収納され、
このラックガイドハウジングは、前記ラックガイドを前記ピニオン直交基準線に沿ってスライド可能に支持することが可能な円形状の支持用孔を有し、
前記揺動規制部は、前記ラックガイドの外周面と前記支持用孔の内周面との間の隙間に充填された、液状パッキン等の粘弾性を有する充填層によって構成されていることを特徴とする請求項９記載の車両用ステアリング装置。
【請求項１２】
前記ラックガイドは、前記ピニオン直交基準線を中心とする円形状の部材であって、外周面にＯリングを装着するための環状溝が形成されるとともに、ラックガイドハウジングに収納され、
このラックガイドハウジングは、前記ラックガイドを前記ピニオン直交基準線に沿ってスライド可能に支持することが可能な円形状の支持用孔を有し、
前記揺動規制部は、前記環状溝に装着されたＯリングによって構成され、
このＯリングの外周面は、全周にわたって前記支持用孔の内周面に接していることを特徴とする請求項９記載の車両用ステアリング装置。
【請求項１３】
前記環状溝の中心は、前記ラックガイドの中心線に対してオフセットしていることを特徴とする請求項１２記載の車両用ステアリング装置。
【請求項１４】
前記付勢部は、前記ピニオンを前記ラックに対して噛み合う方向へ付勢していることを特徴とする請求項１記載の車両用ステアリング装置。
【請求項１５】
前記ラックは、前記ラック軸に対して歯すじが直交する、すぐ歯であることを特徴とする請求項１から請求項１４までのいずれか１項記載の車両用ステアリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【公開番号】特開２０１２−２１４１９２（Ｐ２０１２−２１４１９２Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９９８６６（Ｐ２０１１−９９８６６）
【出願日】平成２３年４月２７日（２０１１．４．２７）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２７日（２０１１．４．２７）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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