JP2014100935A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンド当て時に生じる衝撃荷重を吸収可能であるとともに、ドライバビリティの低下を抑制することができるステアリング装置を提供する。
【解決手段】ステアリング装置は、軸方向Ｘに往復移動可能なラックシャフト１６と、ラックシャフトを収容可能なラックハウジング１５と、ラックシャフトの軸端部に当該ラックシャフトを転舵輪と駆動連結するように装着されたラックエンド２２と、ラックハウジング内に設けられた規制面１５ｃとラックエンドの端面３３との間に設けられ、規制面と端面とが当接しようとする際の衝撃を吸収する衝撃吸収部材４０と、を備え、衝撃吸収部材は、弾性を有する弾性部４１と、弾性部よりも弾性率が高く且つ弾性部よりも軸方向における長さ寸法が短い規制部４２とを有し、軸方向における弾性部と規制部の長さの差である圧縮代Ｌ１は、操舵入力によって規制面と端面とが衝撃吸収部材を介して当接する際に、零となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ステアリング装置に関する。

従来、車両用のステアリング装置では、ステアリングホイールの操舵に伴うステアリングシャフトの回転を、ラックアンドピニオン機構などの転舵機構へと伝達することにより、転舵輪の角度を変更している。すなわち、このようなラックアンドピニオン機構を構成するラックシャフトの軸端部には、該ラックシャフトに対してタイロッドを回動可能に連結するラックエンドが設けられている。そして、ステアリングホイールの操舵によってラックシャフトに作用する操舵入力が、ラックエンド及びタイロッドを介して転舵輪に伝達される。

また、上述した転舵機構を備えたステアリング装置では、ラックシャフトを収容するラックハウジングにラックエンドが当接することで、ラックシャフトの移動を機械的に規制している。すなわち、ラックハウジングにラックエンドが当接する、いわゆるエンド当てが起こることで、ラックシャフトの可動範囲及び転舵輪の可動範囲が定められている。

その一方、例えば転舵輪が縁石を乗り上げるなどして、転舵輪が回転すると、その転舵輪の回転にともなう入力（逆入力）がラックエンドに作用する。さらに、この逆入力が、運転者の操舵時に生じる操舵入力よりも大きな場合には、当該逆入力によって、移動するラックエンドがラックハウジングに衝突して、操舵系に強い衝撃が加わる虞がある。

そこで、近年、ラックハウジングとラックエンドとの間に、衝突時における衝撃荷重を吸収するための弾性体からなる衝撃吸収部材が配置されたステアリング装置が開発されている（例えば特許文献１）。

特許第４６９６４８３号公報

ところで、上述した転舵機構を採用するステアリング装置では、運転者がステアリングホイールを許容される最大舵角まで操舵することによってもエンド当てが起こる。
すなわち、上記ステアリング装置では、運転者の操舵入力によってエンド当てが起こる際にも、ラックエンドとラックハウジングの間に設けられた衝撃吸収部材が弾性変形する。すると、運転者はステアリングホイールを許容舵角付近まで操舵した際に、衝撃吸収部材の変形にともなう弾性感（違和感）を感じることとなる。

そして、こうした状況下で操舵入力が変化すると、衝撃吸収部材の変形量が変化するため、ラックエンドとラックハウジングとの間の距離が変化する。すなわち、僅かに操舵入力が変化しただけでも、転舵輪の角度変化を招くことになる。このため、運転者は、例えばステアリングホイールを許容舵角一杯まで操舵した状態を維持して車両を旋回させる際に、その操舵入力を一定に維持しなければならず、ドライバビリティが低下するという課題がある。

本発明は、こうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、エンド当て時に生じる衝撃荷重を吸収可能であるとともに、ドライバビリティの低下を抑制することができるステアリング装置を提供することにある。

上記課題を解決するステアリング装置は、軸方向に往復移動可能な転舵シャフトと、前記転舵シャフトを収容可能なハウジングと、前記転舵シャフトの軸端部に当該転舵シャフトを転舵輪と駆動連結するように装着されたジョイントと、前記ハウジング内に設けられた規制面と前記ジョイントの端面との間に設けられ、前記規制面と前記端面とが当接しようとする際の衝撃を吸収する衝撃吸収部材と、を備え、前記衝撃吸収部材は、弾性を有する弾性部と、前記弾性部よりも弾性率が高く且つ前記弾性部よりも前記軸方向における長さ寸法が短い規制部とを有し、前記軸方向における前記弾性部と前記規制部の長さの差である圧縮代は、操舵入力によって前記規制面と前記端面とが前記衝撃吸収部材を介して当接する際に、零となる。

上記構成によれば、ジョイントがハウジングに当接（衝突）する、いわゆるエンド当ては、ジョイントとハウジングの間に設けられた衝撃吸収部材を介して起こる。まず、転舵輪を介してジョイントに入力される逆入力が作用してエンド当てが起こる際には、ジョイントとハウジングとの間に設けられた衝撃吸収部材が衝撃を吸収する。このため、衝撃吸収部材を設けない場合に比べ、操舵系に作用する衝撃を小さくすることができる。その一方、操舵入力によってエンド当てが起こる際には、圧縮代が完全に圧縮されて零になるため、ジョイントの規制面とハウジングの端面とは、弾性部よりも弾性率の高い規制部を介して当接する。このため、規制部を設けない場合に比べ、車両の運転者は、操舵入力時にエンド当てが起きた際に弾性部の圧縮変形にともなう弾性感（違和感）を感じ難くなり、ドライバビリティの低下が抑制される。従って、エンド当て時に生じる衝撃荷重を吸収可能であるとともに、ドライバビリティの低下を抑制することができる。

上記ステアリング装置において、前記圧縮代は、転舵輪を介して前記ジョイントに入力される逆入力によって、前記規制面と前記端面が前記規制部を介して当接する際に、前記転舵シャフトに作用する衝突加速度を設定加速度以下に低減するように設定されていることが望ましい。

通常、操舵入力よりも大きな逆入力によって、エンド当てが起こる場合には、転舵シャフトの速度が急に０（零）となることで、転舵シャフトには大きな衝突加速度が作用する。上記構成によれば、その衝突加速度を、予め設定した設定加速度以下になるように圧縮代の長さ寸法が設定されているため、転舵シャフトの衝突加速度を低く抑えることができる。

上記ステアリング装置において、前記圧縮代を零とするために必要となる圧縮荷重は、前記操舵入力によって前記ジョイントに作用し得る最大軸力の半分以下であることが望ましい。

上記構成によれば、例えば、圧縮荷重を最大軸力の半分より大きくした場合に比べ、運転者がステアリングホイールを許容舵角まで操舵する際の、規制部を介したジョイントとハウジングの当接が早く起こる。換言すれば、より小さな操舵入力によって、ジョイントはハウジングに規制部を介して当接する。従って、運転者がステアリングホイールを許容舵角まで操舵する際における、弾性感を感じる時間を短くすることができる。

上記ステアリング装置において、前記衝撃吸収部材は、前記弾性部に形成された第１係止部を前記ハウジング内に前記第１係止部と凹凸嵌合可能に形成された第２係止部に嵌合させることで、前記ハウジングに固定されることが望ましい。

上記構成によれば、弾性部の第１係止部を弾性変形させてハウジングの第２係止部に嵌合させることで、衝撃吸収部材をジョイントの規制面とハウジングの端面との間に固定することが可能となる。すなわち、衝撃吸収部材をハウジングに固定するための固定部材を新たに設ける必要がない。

上記ステアリング装置において、前記衝撃吸収部材は、前記ハウジングに前記軸方向へ挿嵌されることで固定され、前記第１係止部には、前記ハウジングに対する前記衝撃吸収部材の挿嵌方向に向かって先細となる挿嵌ガイド部が設けられていることが望ましい。

上記構成によれば、挿嵌方向に向かって先細となる挿嵌ガイド部を設けたことで、衝撃吸収部材をハウジングに対して挿入する際に生じる抵抗を小さくすることができる。このため、ハウジングに対して衝撃吸収部材を容易に取り付けることができる。

本ステアリング装置によれば、エンド当て時に生じる衝撃荷重を吸収可能であるとともに、ドライバビリティの低下を抑制することができる。

ステアリング装置の概略図。 ステアリング装置におけるラックエンド付近の概略構成を示す断面図。 衝撃吸収部材の斜視断面図。 （ａ）〜（ｃ）は、エンド当て時のステアリング装置の作用を示す模式図。 エンド当て時の時間とラックシャフトの移動速度の関係を示すグラフ。 エンド当て時の操舵入力と転舵輪の転舵角の関係を示すグラフ。 変形例の衝撃吸収部材を示す斜視図。

以下、ステアリング装置を電動パワーステアリング装置に具体化した一実施形態について、図を参照して説明する。
図１に示すように、電動パワーステアリング装置１０（以下、「ステアリング装置１０」ともいう）は、ステアリングホイール１１の回転を転舵輪１２に伝達する転舵機構１３と、ステアリングホイール１１の操舵を補助するアシスト装置１４とを備えている。また、ステアリング装置１０は、車両の幅方向に延びるハウジングの一例としてのラックハウジング１５と、該ラックハウジング１５内で車両の幅方向に延びる転舵シャフトの一例としてのラックシャフト１６とを備えている。なお、以下では、車両の幅方向を軸方向とするラックシャフト１６に倣って、車両の幅方向を軸方向Ｘともいう。

転舵機構１３は、ステアリングホイール１１とともに回転するステアリングシャフト１７と、該ステアリングシャフト１７の回転をラックシャフト１６の直線運動に変換するラックアンドピニオン機構１８とを備えている。すなわち、運転者によってステアリングホイール１１が操舵されると、ラックシャフト１６を軸方向Ｘに移動させる操舵伝達力が転舵機構１３を介してラックシャフト１６に入力される。

アシスト装置１４は、ラックハウジング１５の外側に配置されたモータ１９と、該モータ１９からベルト２０を通じて駆動力が伝達されるボール螺子機構２１とを備えている。アシスト装置１４は、運転者によるステアリングホイール１１の操舵に連動して、ラックシャフト１６を軸方向Ｘに移動させるアシスト力を出力することを可能としている。

また、ラックシャフト１６の両端には、その軸端部に設けられたジョイントの一例としてのラックエンド２２を介してタイロッド２３が回動自在に連結されている。このタイロッド２３の先端は、転舵輪１２が組付けられた図示しないナックルに連結されている。

こうして、運転者がステアリングホイール１１を操舵することでラックシャフト１６に入力される操舵伝達力と、当該操舵に連動してアシスト装置１４が出力するアシスト力によって、ラックシャフト１６は車両の幅方向（軸方向Ｘ）に直線移動する。そして、ラックシャフト１６の直線移動が、同ラックシャフト１６の両端に連結されたタイロッド２３を介してナックルに伝達されることにより、転舵輪１２の舵角、すなわち車両の進行方向が変更される。従って、本実施形態のステアリング装置１０では、ラックシャフト１６を軸方向Ｘに移動させる操舵入力は、操舵伝達力とアシスト力の和で表される。

次に、ラックシャフト１６の軸端部に係る構成について詳述する。
図２に示すように、ラックエンド２２は、先端にボール部３１ａが設けられたボールスタッド３１と、そのボール部３１ａを回動自在に収容する略有底筒状のソケット３２とを備えたボールジョイントとして構成されている。このソケット３２の内部には、ボールスタッド３１のボール部３１ａの凸球面形状に対応した凹球面形状の樹脂材料からなる球面座３２ａが装着されている。こうして、ボールスタッド３１は、そのボール部３１ａが球面座３２ａに嵌合されることにより、ソケット３２に対して回動自在に連結されている。なお、このボールスタッド３１にタイロッド２３の一端が固定されることにより、同タイロッド２３がラックシャフト１６に対して回動自在に連結されている。

また、ラックエンド２２は、ソケット３２が、ラックシャフト１６の軸端部に螺着されることにより、同ラックシャフト１６に固定されている。具体的には、ソケット３２の端面３３にはラックシャフト１６側に突出する円柱部３４が形成され、その円柱部３４の外周面には雄ねじ部３５が形成されている。一方、ラックシャフト１６の軸端部の端面にはラックシャフト１６と同心の円形穴３６が軸方向Ｘに穿孔され、その円形穴３６の内周面には、雄ねじ部３５に対応する雌ねじ部３７が形成されている。そして、ラックエンド２２は、この雌ねじ部３７に上記雄ねじ部３５が螺合することにより、ラックシャフト１６の軸端部に固定されている。

一方、ラックハウジング１５の軸方向Ｘにおける両端内部には、ラックシャフト１６が挿通される挿通部１５ａと、挿通部１５ａよりも内径が拡径されてソケット３２が挿通される拡径部１５ｂと、挿通部１５ａと拡径部１５ｂとの境界で軸方向Ｘと直交する面となる規制面１５ｃとが形成されている。そして、拡径部１５ｂにおける規制面１５ｃ側の端部には、フランジ状の空隙を形成する第２係止部１５ｄが径方向に向かって切り欠き形成されている。

また、図２に示すように、ソケット３２の外径は、ラックハウジング１５の挿通部１５ａの内径より大きく、拡径部１５ｂの内径より小さくなっている。このため、ソケット３２のラックシャフト１６側の端面３３とラックハウジング１５の規制面１５ｃとを、軸方向Ｘに投影すると、その一部が重なるようになっている。また、ソケット３２の端面３３は、ラックエンド２２の端面３３でもある。そして、ラックハウジング１５の規制面１５ｃとラックエンド２２の端面３３との間には、ラックハウジング１５にラックエンド２２が衝突（当接）する、いわゆるエンド当て時の衝撃を吸収する衝撃吸収部材４０が設けられている。

図２及び図３に示すように、本実施形態の衝撃吸収部材４０は、略筒状をなす弾性部４１と、弾性部４１の内周側に配置される円管状の規制部４２と、弾性部４１及び規制部４２におけるラックエンド２２側の端面に当接する円環板状の押圧部４３とを有している。なお、衝撃吸収部材４０は、ラックシャフト１６を挿通可能に構成され、ラックハウジング１５内において規制面１５ｃに当接した状態で配置されている。

弾性部４１は、ゴムや樹脂といった弾性を有するエラストマーなどからなり、その軸方向Ｘにおける一端（図２では右端、図３では上端）にはフランジ状の第１係止部４１ａが形成されている。第１係止部４１ａは、上述したラックハウジング１５に形成された第２係止部１５ｄに凹凸嵌合可能とされ、両係止部４１ａ，１５ｄが凹凸嵌合することで、衝撃吸収部材４０はラックハウジング１５に固定可能とされている。また、第１係止部４１ａには、ラックハウジング１５に対する衝撃吸収部材４０の挿嵌方向（図２では右方向）に向かって先細となる挿嵌ガイド部４１ｂが形成されている。

具体的には、挿嵌ガイド部４１ｂは、弾性部４１をその中心軸線を含む平面で切断した場合の断面形状において、軸方向Ｘに対して角度（例えば、４５度）を有する斜面を形成するように、第１係止部４１ａに面取り形成されている。この挿嵌ガイド部４１ｂは、衝撃吸収部材４０をラックハウジング１５に挿嵌する際に、拡径部１５ｂと弾性部４１との摺動抵抗を低減するために設けられている。こうして、衝撃吸収部材４０がラックハウジング１５に装着された状態において、弾性部４１はエンド当て時の衝撃を吸収・緩和することを可能としている。

規制部４２は、上述した弾性部４１に比べ弾性率の高い金属などからなり、その外径は弾性部４１の内径と略同径とされている。一方、規制部４２の内径はラックハウジング１５の挿通部１５ａにおける内径よりも大きくなっている。このため、規制部４２は、エンド当て時において、軸方向Ｘにおけるラックエンド２２側とは反対側の端面がラックハウジング１５の規制面１５ｃと当接することを可能としている。

押圧部４３は、規制部４２と同様に弾性部４１に比べ弾性率の高い金属からなり、その外径はラックハウジング１５における拡径部１５ｂの内径よりも僅かに小さくなっている。また、押圧部４３の内径はラックシャフト１６の軸端部の外径よりも僅かに大きく、ラックシャフト１６を挿通可能としている。また、押圧部４３は、その軸方向Ｘにおける一端側（図２では左端側）に、エンド当て時において、ラックエンド２２の端面３３と当接する押圧面４３ａを有している。

そして、図３に示すように、弾性部４１、規制部４２、及び押圧部４３の中心軸線を一致させ、押圧部４３に弾性部４１及び規制部４２を接着固定することで衝撃吸収部材４０が構成されている。なお、弾性部４１については、その軸方向Ｘにおいて第１係止部４１ａが形成される側とは反対側の端面が押圧部４３と接着固定される。また、本実施形態では、ゴムからなる弾性部４１を加硫する際に、弾性部４１と押圧部４３とが加硫接着される。

また、本実施形態の衝撃吸収部材４０は、軸方向Ｘに弾性部４１が圧縮変形することによって、エンド当て時の衝撃を吸収することを可能としている。そして、この際の弾性部４１が圧縮可能な変形量、すなわち圧縮代Ｌ１は、軸方向Ｘにおける規制部４２の長さＬ２によって制限されている。すなわち、弾性部４１の圧縮代Ｌ１は、軸方向Ｘにおける規制部４２の長さＬ２と弾性部４１の長さＬ３の差とによって規定され、弾性部４１は、規制部４２の長さＬ２より圧縮することが制限されている。

また、本実施形態の衝撃吸収部材４０は、ラックハウジング１５の拡径部１５ｂに対し、軸方向Ｘに挿嵌可能とされている。具体的には、衝撃吸収部材４０をラックハウジング１５に挿嵌する際には、衝撃吸収部材４０をラックハウジング１５の拡径部１５ｂの開口から挿入する。そして、弾性部４１の第１係止部４１ａ（挿嵌ガイド部４１ｂ）を弾性変形させつつ、ラックハウジング１５の拡径部１５ｂの内周面に摺動させる。そして、挿嵌ガイド部４１ｂの先端がラックハウジング１５の規制面１５ｃに当接すると、弾性変形していた第１係止部４１ａが、ラックハウジング１５の第２係止部１５ｄにより形成された空隙内で復元されて第２係止部１５ｄに凹凸嵌合する。こうして、衝撃吸収部材４０は、ラックハウジング１５に固定配置される。

次に、ステアリング装置１０の作用について説明する。
さて、図４（ａ）に示すように、運転者がステアリングホイール１１を許容される限界まで操舵していない場合などの非エンド当て時には、ラックエンド２２の端面３３と衝撃吸収部材４０の押圧面４３ａとは離れた状態にある。

そして、この状態から、エンド当てが起こる方向に、ラックシャフト１６に対して操舵に伴う操舵入力や操舵輪側からの逆入力が入力されると、ラックエンド２２の端面３３がラックハウジング１５の規制面１５ｃに接近する方向にラックシャフト１６が移動する。

図４（ｂ）に示すように、操舵入力や逆入力によって、ラックシャフト１６が可動範囲の限界間近まで移動すると、ラックエンド２２の端面３３が、衝撃吸収部材４０の押圧部４３の押圧面４３ａと当接する。すなわち、ラックエンド２２の端面３３は、衝撃吸収部材４０の弾性部４１及び押圧部４３を介してラックハウジング１５の規制面１５ｃと当接する。なお、この状態では、衝撃吸収部材４０に圧縮荷重が作用していない。このため、軸方向Ｘにおいて、衝撃吸収部材４０の弾性部４１の長さは長さＬ３であり、規制部４２とラックハウジング１５の規制面１５ｃとの間には隙間Ｓが存在している。そして、図４（ｂ）に示した位置よりもさらにラックエンド２２の端面３３がラックハウジング１５の規制面１５ｃに接近する方向にラックシャフト１６が移動すると、衝撃吸収部材４０の弾性部４１が圧縮され始める。

図４（ｃ）に示すように、ラックシャフト１６が可動範囲の限界まで移動すると、ラックエンド２２の端面３３が、衝撃吸収部材４０の弾性部４１、規制部４２、及び押圧部４３を介してラックハウジング１５の規制面１５ｃに衝突（当接）して、ラックシャフト１６の移動が停止する。一方、衝撃吸収部材４０の弾性部４１は、ラックエンド２２の端面３３とラックハウジング１５の規制面１５ｃとに挟圧されることによって限界まで圧縮変形される。このため、軸方向Ｘにおける弾性部４１は規制部４２と等しい長さＬ２となり、圧縮代Ｌ１は０（零）となる。また、図４（ｃ）に示す状態において、弾性部４１は、軸方向Ｘに圧縮変形した分、第２係止部１５ｄが形成する空隙内において膨張する。つまり、非圧縮性を有するゴムからなる弾性部４１は、軸方向Ｘに圧縮された体積を径方向に膨張させる。

そして、運転者によってステアリングホイール１１が逆方向に操舵されると、ラックエンド２２の端面３３がラックハウジング１５の規制面１５ｃから離間する。このため、弾性部４１は軸方向Ｘに膨張し、図４（ｂ）に示す形状になり、更に図４（ａ）に示す非エンド当ての状態に戻る。

次に、上記ステアリング装置１０の作用に基づいた逆入力によるエンド当て時のラックシャフト１６の速度変化について図５を参照して説明する。なお、図５では、本実施形態のステアリング装置１０の比較例として衝撃吸収部材４０を備えないステアリング装置におけるラックシャフト１６の移動速度を併記する。また、図５では、すでに逆入力が入力され、時刻０において、ラックシャフト１６が速度ｖ１で移動しているものとする。

図５に示すように、本実施形態及び比較例のステアリング装置におけるラックシャフト１６の移動速度は、時刻ｔ１までは、ともに速度ｖ１で推移する。
そして、比較例のステアリング装置におけるラックシャフト１６は、時刻ｔ２において、ラックハウジング１５の規制面１５ｃに衝突（当接）して停止する。すると、時刻ｔ２における極めて短い時間の中でラックシャフト１６の移動速度が速度ｖ１から０（零）に変化する。

一方、本実施形態のステアリング装置１０におけるラックシャフト１６は、時刻ｔ１において、衝撃吸収部材４０の押圧部４３に当接する（図４（ｂ）参照）。そして、時刻ｔ１から時刻ｔ３にかけて、衝撃吸収部材４０の弾性部４１を圧縮しながら、その速度ｖ１を減速させていく。これは、弾性部４１を圧縮することによる弾性力が、反力としてラックシャフト１６に作用するためである。そして、時刻ｔ３において、衝撃吸収部材４０の規制部４２がラックハウジング１５の規制面１５ｃに衝突して、ラックシャフト１６は停止する。すなわち、本実施形態のステアリング装置１０では、ラックシャフト１６は、時刻ｔ３における極めて短い時間の中で移動速度が速度ｖ１よりも減速された速度ｖ２から０（零）に変化する。

以上より、本実施形態及び比較例におけるエンド当て時のラックシャフト１６の瞬間的な速度変化（衝突加速度）をみると、本実施形態のステアリング装置１０では速度ｖ２であるのに対し、比較例では速度ｖ２よりも大きい速度ｖ１となっている。つまり、エンド当て時のラックシャフト１６の衝突加速度は、比較例よりも本実施形態のほうが小さくなる。こうして、逆入力時にあっては、衝撃吸収部材４０の弾性部４１の圧縮変形によって、ラックシャフト１６が減速するため、衝撃吸収部材４０を設けない場合に比べ、ラックシャフト１６やラックハウジング１５に作用する衝突加速度が緩和される。

なお、上述したように、本実施形態の衝撃吸収部材４０の弾性部４１は、図５において時刻ｔ１から時刻ｔ３にかけて圧縮変形する。このため、圧縮代Ｌ１を小さくすればエンド当て時のラックシャフト１６の速度は速度ｖ２よりも速くなり、逆に圧縮代Ｌ１を大きくすればエンド当て時のラックシャフト１６の速度は速度ｖ２よりも遅くなる。従って、圧縮代Ｌ１を小さくすればエンド当て時のラックシャフト１６の衝突加速度は大きくなり、圧縮代Ｌ１を大きくすればエンド当て時のラックシャフト１６の衝突加速度は小さくなる。この圧縮代Ｌ１と衝突加速度の関係から、本実施形態では、ラックシャフト１６の衝突加速度を設定加速度以下に低減できるように、圧縮代Ｌ１の寸法が選択されている。なお、設定加速度とは、その設定加速度がラックシャフト１６、ラックハウジング１５、転舵機構１３、及びアシスト装置１４などの各構成に作用しても、当該各構成が問題なく動作する加速度である。

さらに、本実施形態のように電動パワーステアリング装置１０にあっては、エンド当て時の衝突加速度が大きい場合に、次のような問題が生じることがある。すなわち、エンド当てによって急停止したラックシャフト１６と、慣性によって回転を継続しようとするモータ１９によって、ラックシャフト１６とモータ１９を連結するベルト２０に負荷が発生することがある。これに対し、本実施形態のステアリング装置１０によれば、衝撃吸収部材４０を設けることで衝突加速度を小さくできるため、上述した負荷を低減することができる。

ところで、図５に示す時刻ｔ１から時刻ｔ３にかけてのラックシャフト１６の速度変化は、その速度に比例するゴムからなる弾性部４１の粘性力の影響を受け、実際には直線的な変化をすることはないが、ここでは説明の都合上、直線的に変化するものとした。

次に、上記ステアリング装置１０の作用に基づいた操舵入力によるエンド当て時の転舵輪１２の転舵角変動について図６を参照して説明する。なお、図６では、本実施形態のステアリング装置１０の比較例として、ゴムなどの弾性体のみからなる衝撃吸収部材をラックハウジング１５の規制面１５ｃに配置したステアリング装置における転舵角変動を併記する。

図６に示すように、本実施形態及び比較例のステアリング装置では、操舵入力が入力荷重Ｆ１を超えるまでは、操舵入力の増加とともに一定の割合で転舵輪１２の転舵角が大きくなる。なお、入力荷重Ｆ１とは、本実施形態のステアリング装置１０でいえば、図４（ｃ）に示すように、ラックシャフト１６を可動範囲の限界まで移動させる荷重である。

そして、比較例のステアリング装置では、衝撃吸収部材が弾性体のみからなるため、操舵入力と衝撃吸収部材の圧縮変形量は比例関係にある。また、ラックシャフト１６は、当該衝撃吸収部材と既に当接関係にあるため、衝撃吸収部材の圧縮変形量とラックシャフト１６の移動量にも比例関係がある。このため、図６において破線で示されるように、操舵入力と転舵輪１２の転舵角が比例関係で表される。すると、例えば、入力荷重Ｆ２に対する転舵角Ａ１は、操舵入力が入力荷重Ｆ２から多少でも前後すると破線矢印に示されるように変動する。このため、転舵輪１２の転舵角を一定に保つためには、運転者は転舵入力を一定に保つ必要があるため、ドライバビリティの低下を招くおそれがある。

また、仮に運転者が転舵入力を一定に保つことができたとしても、転舵輪１２と接地する路面状況の変化などによって、転舵輪１２を介してラックシャフト１６に作用する逆入力が変動すると、転舵輪１２の転舵角が変化するため、転舵角を一定に保つことができない。このため、比較例のステアリング装置では、依然として運転者のドライバビリティが低下するおそれがある。さらに、運手者は、エンド当て時に弾性体のみからなる衝撃吸収部材の変形によって、弾性感（違和感）を感じ易くなる。

これに対して、本実施形態のステアリング装置１０では、操舵入力が入力荷重Ｆ１となった時点で、衝撃吸収部材４０の弾性部４１が限界まで圧縮され、ラックシャフト１６が可動範囲の限界まで移動した状態となる（図４（ｃ）参照）。従って、操舵入力を入力荷重Ｆ１以上としても、ラックシャフト１６は移動が規制された状態にあるため、転舵輪１２の転舵角は入力荷重Ｆ１に対応した転舵角Ａ２に保たれる。すると、例えば、入力荷重Ｆ２に対する転舵角Ａ２は、操舵入力が入力荷重Ｆ２から前後しても、実線矢印に示されるように変動しない。このため、運転者は、操舵入力が入力荷重Ｆ１よりも大きくなるようにステアリングホイール１１を操舵しておくことで、転舵輪１２の転舵角Ａ２を一定に保つことが容易となる。

同様に、転舵輪１２と接地する路面状況の変化などによって、転舵輪１２を介してラックシャフト１６に作用する逆入力が変動しても、転舵輪１２の転舵角が変動することが抑制される。また、本実施形態のステアリング装置１０によれば、エンド当て時に、ラックシャフト１６とラックハウジング１５が規制部４２を介して当接するため、運転者は弾性感（違和感）を覚え難くできる。

また、図６に示すように、圧縮代Ｌ１を零とするために必要となる圧縮荷重、すなわち入力荷重Ｆ１は、操舵入力によってラックエンド２２に作用し得る最大軸力Ｆ３の半分以下となっている。なお、最大軸力Ｆ３は、例えば、運転者による操舵とアシスト装置１４による操舵入力によって、車両のラックシャフト１６に発生し得る最大の軸力である。そして、入力荷重Ｆ１は最大軸力Ｆ３に比べ低くなっているため、運転者がステアリングホイール１１を操舵する際における、弾性感を感じる時間を短くすることができる。

上記実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）ラックエンド２２がラックハウジング１５に当接（衝突）する、いわゆるエンド当ては、ラックエンド２２とラックハウジング１５の間に設けられた衝撃吸収部材４０を介して起こる。まず、転舵輪１２を介してラックエンド２２に入力される逆入力が作用してエンド当てが起こる際には、ラックエンド２２とラックハウジング１５との間に設けられた衝撃吸収部材４０が衝撃を吸収する。このため、衝撃吸収部材４０を設けない場合に比べ、操舵系に作用する衝撃を小さくすることができる。その一方、操舵入力によってエンド当てが起こる際には、圧縮代Ｌ１が完全に圧縮されて零になるため、ラックエンド２２の規制面１５ｃとラックハウジング１５の端面３３とは、少なくとも規制部４２を介して当接する。このため、規制部４２を設けない場合に比べ、車両の運転者は、操舵入力時にエンド当てが起きた際に弾性部４１の圧縮変形にともなう弾性感（違和感）を感じ難くなり、ドライバビリティの低下が抑制される。従って、エンド当て時に生じる衝撃荷重を吸収可能であるとともに、ドライバビリティの低下を抑制することができる。

（２）通常、操舵入力よりも大きな逆入力によって、エンド当てが起こる場合には、ラックシャフト１６の速度が急に０（零）となることで、ラックシャフト１６には大きな衝突加速度が作用する。本実施形態のステアリング装置１０によれば、その衝突加速度を、予め設定した設定加速度以下になるように圧縮代Ｌ１の長さ寸法が設定されているため、ラックシャフト１６に作用する衝突加速度を低く抑えることができる。

（３）弾性部４１の圧縮代Ｌ１を０（零）とするために必要な圧縮荷重を、例えば、最大軸力Ｆ３の半分より大きくした場合に比べ、運転者がステアリングホイール１１を許容舵角まで操舵する際の、規制部４２を介したラックエンド２２とラックハウジング１５の当接が早く起こる。換言すれば、より小さな操舵入力によって、ラックエンド２２はラックハウジング１５に規制部４２を介して当接する。従って、運転者がステアリングホイール１１を許容舵角まで操舵する際における、弾性感を感じる時間を短くすることができる。

（４）弾性部４１の第１係止部４１ａを弾性変形させてラックハウジング１５の第２係止部に嵌合させることで、衝撃吸収部材４０をラックエンド２２の規制面１５ｃとラックハウジング１５の端面３３との間に固定することが可能となる。すなわち、衝撃吸収部材４０をラックハウジング１５に固定するための固定部材を新たに設ける必要がない。

（５）挿嵌方向に向かって先細となる挿嵌ガイド部４１ｂを設けたことで、衝撃吸収部材４０をラックハウジング１５に対して挿入する際に生じる抵抗を小さくすることができる。このため、ラックハウジング１５に対して衝撃吸収部材４０を容易に取り付けることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更しても良い。
・上記実施形態において、衝撃吸収部材４０の弾性部４１は、図７に示すように変更してもよい。すなわち、衝撃吸収部材４０Ａの半径方向と交差する周方向において、複数の弾性部４１Ａを所定間隔毎に設けてもよい。これによれば、弾性部４１Ａが軸方向Ｘに圧縮変形する際に、弾性部４１Ａは周方向に膨張変形することが可能となるため、圧縮代Ｌ１を大きく取ることができる。

・上記実施形態において、弾性部４１は、コイルスプリングなどの粘性を有さない弾性部材などで構成してもよい。
・上記実施形態において、ステアリング装置１０は、油圧式のパワーステアリング装置であってもよいし、パワーステアリング機構を備えない単なるステアリング装置であってもよい。

・上記実施形態において、第１係止部４１ａ及び第２係止部１５ｄは設けなくてもよい。この場合、弾性部４１は、ラックハウジング１５の規制面１５ｃに接着されていることが望ましい。さらに、この場合には、図７に示す衝撃吸収部材４０Ａのように、弾性部４１Ａが軸方向Ｘに圧縮変形する際に、周方向に膨張変形できるようにすることが望ましい。

・上記実施形態において、衝撃吸収部材４０の押圧部４３は省略してもよい。また、押圧部４３と規制部４２を一体の部材としてもよい。
・上記実施形態において、衝撃吸収部材４０の弾性部４１と規制部４２の位置関係を、内径側に弾性部４１を設け外径側に規制部４２を設けるようにしてもよい。

・上記実施形態において、衝撃吸収部材４０は、ラックエンド２２の端面３３に固定配置してもよい。また、衝撃吸収部材４０は、ラックハウジング１５の規制面１５ｃ及びラックエンド２２の端面３３の何れにも固定配置せずに、ラックシャフト１６との摺動が許容される程度にラックシャフト１６に弱く嵌合させてもよい。

・上記実施形態において、圧縮代Ｌ１を０（零）とするために必要となる圧縮荷重は、最大軸力Ｆ３よりも小さければ、最大軸力Ｆ３の半分よりも大きくてもよい。
・上記実施形態において、第１係止部４１ａ及び第２係止部１５ｄは、ラックハウジング１５の規制面１５ｃにおいて凹凸嵌合するように設けてもよい。また、第１係止部４１ａを凹状に、第２係止部１５ｄを凸状に形成しても良い。

・上記実施形態において、挿嵌ガイド部４１ｂを設けなくてもよい。

１０…ステアリング装置、１２…転舵輪、１５…ハウジングの一例としてのラックハウジング、１５ｃ…規制面、１５ｄ…第２係止部、１６…転舵シャフトの一例としてのラックシャフト、２２…ジョイントの一例としてのラックエンド、３３…端面、４０…衝撃吸収部材、４１…弾性部、４１ａ…第１係止部、４１ｂ…挿嵌ガイド部、４２…規制部、４３…押圧部、４３ａ…押圧面、Ｌ１…圧縮代、Ｌ２，Ｌ３…長さ、Ｘ…軸方向。

Claims (5)

1. 軸方向に往復移動可能な転舵シャフトと、
   前記転舵シャフトを収容可能なハウジングと、
   前記転舵シャフトの軸端部に当該転舵シャフトを転舵輪と駆動連結するように装着されたジョイントと、
   前記ハウジング内に設けられた規制面と前記ジョイントの端面との間に設けられ、前記規制面と前記端面とが当接しようとする際の衝撃を吸収する衝撃吸収部材と、を備え、
   前記衝撃吸収部材は、弾性を有する弾性部と、前記弾性部よりも弾性率が高く且つ前記弾性部よりも前記軸方向における長さ寸法が短い規制部とを有し、
   前記軸方向における前記弾性部と前記規制部の長さの差である圧縮代は、操舵入力によって前記規制面と前記端面とが前記衝撃吸収部材を介して当接する際に、零となることを特徴とするステアリング装置。
2. 前記圧縮代は、転舵輪を介して前記ジョイントに入力される逆入力によって、前記規制面と前記端面が前記規制部を介して当接する際に、前記転舵シャフトに作用する衝突加速度を設定加速度以下に低減するように設定されていることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
3. 前記圧縮代を零とするために必要となる圧縮荷重は、前記操舵入力によって前記ジョイントに作用し得る最大軸力の半分以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のステアリング装置。
4. 前記衝撃吸収部材は、前記弾性部に形成された第１係止部を前記ハウジング内に前記第１係止部と凹凸嵌合可能に形成された第２係止部に嵌合させることで、前記ハウジングに固定されることを特徴とする請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載のステアリング装置。
5. 前記衝撃吸収部材は、前記ハウジングに前記軸方向へ挿嵌されることで固定され、
   前記第１係止部には、前記ハウジングに対する前記衝撃吸収部材の挿嵌方向に向かって先細となる挿嵌ガイド部が設けられていることを特徴とする請求項４に記載のステアリング装置。