JP2018197004A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所望の衝撃吸収機能を実現するのに設計上の自由度を上げることが可能な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１は、軸方向Ａへの移動により転舵輪１８の向きを変えるラックシャフト１３と、ラックシャフト１３の軸方向端部に装着された大径部材６０と、大径部材６０が移動に伴って接離するストッパ部２７，２８を有し、ラックシャフト１３及び大径部材６０を軸方向Ａに移動可能に保持する筒状のラックハウジング２０と、大径部材６０とストッパ部２７，２８との間に配置され、大径部材６０とストッパ部２７，２８とに軸方向Ａで挟持されることにより衝撃を吸収するエンドダンパ７０と、を備える。エンドダンパ７０は、軸方向Ａに弾性変形して弾性力を発生する弾性部材７２と、大径部材６０とストッパ部２７，２８との互いに接近する軸方向Ａへの相対速度が大きいほど大きな減衰力を発生する粘性部材７４と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ステアリング装置に関する。

従来、車両の転舵輪を転舵するステアリング装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このステアリング装置は、転舵シャフトと、ハウジングと、エンドダンパと、を備えている。転舵シャフトは、転舵輪を転舵するための車幅方向に延在するシャフトであって、軸方向への移動により転舵輪の向きを変える軸部材である。ハウジングは、転舵シャフトが挿通される挿通孔を有する円筒状に形成された部材であって、転舵シャフトを軸方向に移動可能に保持している。

転舵シャフトの両端部にはそれぞれ、転舵輪側と連結するジョイントとしてのシャフトエンド部材が装着されている。シャフトエンド部材は、その外径が転舵シャフトの本体の外径に比して大きくなるように形成されている。ハウジングは、シャフトエンド部材が移動に伴って接離するストッパ部を有している。ストッパ部は、ハウジングの内面から径方向内側に向けて突出する壁部材である。ストッパ部は、転舵シャフトが軸方向に所定ストロークを超えて移動するのを規制する機能を有している。

エンドダンパは、シャフトエンド部材とハウジングのストッパ部との間に配置されている。エンドダンパは、シャフトエンド部材とハウジングのストッパ部との間で挟持されることにより両部材間の衝撃を吸収する機能を有している。エンドダンパは、弾性を有する弾性部材と、その弾性部材を保持するプレート部材と、を有している。弾性部材は、ゴムや合成樹脂等の弾性材料により形成されている。プレート部材は、例えば金属材料により形成されている。

プレート部材は、断面Ｌ字状に形成されており、円筒部と、その円筒部の軸方向の第１端部から径方向外側に向けて延在するフランジ部と、を有している。プレート部材のフランジ部は、シャフトエンド部材が当接する当接面を形成する。このプレート部材のフランジ部の当接面には、複数の溝が周方向に等間隔に設けられている。この溝は、シャフトエンド部材がプレート部材のフランジ部に当接したときの圧縮空気の逃げ道となり、空間内部の圧力増加を抑える機能や、フランジ部の曲げ強度を高める機能などを有している。また、弾性部材は、シャフトエンド部材とストッパ部とに挟持されることにより軸方向に圧縮変形する。弾性部材が軸方向に圧縮変形すると、シャフトエンド部材とストッパ部との間の衝撃が緩和される。

特開２０１６−９７８４０号公報

しかしながら、上記したエンドダンパは、弾性部材の圧縮変形のみで衝撃吸収を実現するものであるため、十分な衝撃吸収機能を持たせようとすると、設計上の制約が多くなる。

本発明は、所望の衝撃吸収機能を実現するのに設計上の自由度を上げることが可能なステアリング装置を提供することを目的とする。

本発明に係るステアリング装置は、転舵輪に連結され、軸方向への移動により前記転舵輪の向きを変える転舵シャフトと、前記転舵シャフトの軸方向端部に装着され、前記転舵シャフトの移動に伴って軸方向に移動するシャフトエンド部材と、前記転舵シャフトが挿通される挿通孔と、前記シャフトエンド部材が移動に伴って接離するストッパ部と、を有し、前記転舵シャフト及び前記シャフトエンド部材を軸方向に移動可能に保持する筒状のハウジングと、前記シャフトエンド部材と前記ストッパ部との間に配置され、前記シャフトエンド部材と前記ストッパ部とに軸方向で挟持されることにより衝撃を吸収するエンドダンパと、を備えるステアリング装置であって、前記エンドダンパは、軸方向に弾性変形して弾性力を発生する弾性部材と、前記シャフトエンド部材と前記ストッパ部との互いに接近する軸方向への相対速度が大きいほど大きな減衰力を発生する粘性部材と、を有する。

この構成によれば、転舵シャフトがシャフトエンド部材とハウジングのストッパ部とが互いに接近する軸方向へストロークされると、シャフトエンド部材とストッパ部との間に配置された弾性部材が軸方向で挟持されることにより弾性変形して弾性力を発生すると共に、その間に配置された粘性部材が荷重を受けて減衰力を発生する。このため、弾性部材の弾性変形と粘性部材の粘性変形とで衝撃吸収を実現することができる。従って、ステアリング装置によれば、エンドダンパにて所望の衝撃吸収機能を実現するのに設計上の自由度を上げることができる。

本発明の一実施形態に係るステアリング装置の全体構成図である。 実施形態のステアリング装置の要部の断面図である。 実施形態のステアリング装置が備えるエンドダンパの分解斜視図（尚、弾性部については一部を切り欠いた状態での斜視図を示す。）である。 実施形態のステアリング装置におけるシャフトエンド部材とストッパ部とが当接する前でのエンドダンパの拡大断面図である。 実施形態のステアリング装置におけるシャフトエンド部材とストッパ部とが当接した後でのエンドダンパの拡大断面図である。 実施形態のエンドダンパと対比構成のエンドダンパとで、シャフトエンド部材がストッパ部に当接した後の軸方向へのストロークと吸収エネルギの大きさとの関係を比較した図である。 実施形態のエンドダンパが有する粘性部材におけるせん断速度と吸収エネルギの大きさとの関係を表した図である。 本発明の第１変形形態に係るステアリング装置におけるシャフトエンド部材とストッパ部とが当接する前でのエンドダンパの拡大断面図である。 第１変形形態のステアリング装置におけるシャフトエンド部材とストッパ部とが当接した後でのエンドダンパの拡大断面図である。 本発明の第２変形形態に係るステアリング装置におけるシャフトエンド部材とストッパ部とが当接する前でのエンドダンパの拡大断面図である。 第２変形形態のステアリング装置におけるシャフトエンド部材とストッパ部とが当接した後でのエンドダンパの拡大断面図である。

（１．ステアリング装置の構成）
本発明の一実施形態に係るステアリング装置１の構成について、図１〜図７を参照して説明する。ステアリング装置１は、転舵シャフトであるラックシャフトをそのラックシャフトの延びる軸方向に沿って移動させることにより、そのラックシャフトの両端それぞれに連結されている転舵輪を転舵させる装置である。

ステアリング装置１は、図１に示す如く、ステアリングシャフト１０を有している。ステアリングシャフト１０の一端部には、車両運転者による回転操作可能なステアリングホイール１１が連結されている。ステアリングシャフト１０は、車体に支持されたラックハウジング２０に回転可能に保持されており、ステアリングホイール１１の回転に伴って回転する。ステアリングシャフト１０の他端部には、ラックアンドピニオン機構を構成するピニオン１２が形成されている。

ステアリング装置１は、車幅方向すなわち軸方向Ａに延在する転舵シャフトであるラックシャフト１３を備えている。ラックシャフト１３の何れか一端に偏った箇所には、上記ピニオン１２と共にラックアンドピニオン機構を構成するラック１４が形成されている。ステアリングシャフト１０のピニオン１２とラックシャフト１３のラック１４とは、互いに噛合している。ステアリングシャフト１０は、車両運転者による回転操作（すなわち、ステアリング操作）によってステアリングホイール１１に加わったトルクをラックシャフト１３に伝達する。ステアリングシャフト１０の回転は、上記のラックアンドピニオン機構によりラックシャフト１３の軸方向Ａへの直線移動に変換される。ラックシャフト１３は、ステアリングシャフト１０の回転に伴って軸方向Ａに移動する。

ラックシャフト１３の軸方向両端部には、ボールジョイント１５を介してタイロッド１６が揺動可能に連結されている。タイロッド１６には、ナックルアーム１７を介して転舵輪１８が連結されている。転舵輪１８は、ラックシャフト１３の軸方向Ａへの移動により転舵される。この転舵輪１８の転舵により車両は左右に操舵される。

ステアリング装置１は、ボールネジ機構３０と、電動モータ４０と、駆動力伝達装置５０と、を備えている。ステアリング装置１は、電動モータ４０を駆動源として、車両運転者がステアリングホイール１１を回転操作するときの操舵トルクを補助することが可能である。ステアリング装置１は、電動モータ４０の発生したアシスト回転トルクを、駆動力伝達装置５０を介してギヤ装置としてのボールネジ機構３０に伝達すると共に、そのボールネジ機構３０によってラックシャフト１３を軸方向Ａに直線移動させる力に変換する。この変換により、ラックシャフト１３に転舵輪１８の転舵を補助する補助力が付与される。ステアリング装置１は、いわゆるラックパラレル型の電動パワーステアリング装置である。

ボールネジ機構３０は、ボールネジ部３１と、ボールネジナット（図示せず）と、を有している。ボールネジ部３１は、ラックシャフト１３の外周面に螺旋状に複数回巻かれて形成されたネジ溝としての外周溝である。ボールネジナットは、円筒状に形成された軸方向Ａに延在する円筒部材であって、ラックシャフト１３と同軸に配置されている。ボールネジナットは、その内周面に螺旋状に複数回巻かれて形成されたネジ溝としての内周溝を有している。ボールネジ部３１の外周溝とボールネジナットの内周溝とは、径方向に対向配置されており、そのボールネジナットに設けられるデフレクタ（図示せず）により無限循環される複数の転動ボールを介して螺合している。

ラックシャフト１３は、軸方向Ａへ移動可能にラックハウジング２０に挿通されてそのラックハウジング２０に保持されている。ラックハウジング２０は、略筒状に形成された軸方向Ａに延在するハウジングであって、ラックシャフト１３を軸方向Ａに移動可能に覆って保持している。ラックハウジング２０は、ラックシャフト１３が挿通される挿通孔２０ａを有している。ラックハウジング２０は、アルミニウムなどにより形成されている。ラックハウジング２０は、ラックシャフト１３の外径に比して僅かに大きな内径を有する小径部２１と、小径部２１の内径に比して大きな内径を有する大径部２２と、を有している。

小径部２１には、ステアリングシャフト１０が挿通されるステアリングシャフト挿通部２３が一体的に形成されている。大径部２２には、ボールネジ機構３０が収容されると共に、駆動力伝達装置５０が収容される。大径部２２には、主にボールネジナット及び転動ボールを内包するボールネジ室２４が形成されている。大径部２２は、ラックハウジング２０の略軸方向中央部に配置されている。尚、ラックハウジング２０は、大径部２２にボールネジ機構３０のボールネジナットと駆動力伝達装置５０とを容易に収容できるように軸方向Ａに分離可能であってよい。

電動モータ４０は、ラックハウジング２０の大径部２２近傍に固定されるケース４１に収容されている。電動モータ４０は、その出力軸がラックシャフト１３の軸方向Ａに対して平行となるように配置されている。電動モータ４０は、電子制御装置（ＥＣＵ）からの指令に従ってアシスト回転トルクを発生する。電動モータ４０により発生されたアシスト回転トルクは、駆動力伝達装置５０に伝達される。

尚、駆動力伝達装置５０は、電動モータ４０の出力軸に取り付け固定され、外歯を有する駆動プーリと、ボールネジ機構３０のボールネジナットに取り付け固定され、外歯を有する従動プーリと、帯状かつ環状に形成され、駆動プーリ及び従動プーリの外歯に噛合する内歯を有する歯付きベルトと、を有すればよい。電動モータ４０から駆動力伝達装置５０にアシスト回転トルクが伝達されると、ボールネジ機構３０のボールネジナットがラックハウジング２０の大径部２２に対して軸受を介して支持されながら回転駆動されることで、複数の転動ボールを介してラックシャフト１３が軸方向Ａに移動される。

上記のステアリング装置１において、ステアリングホイール１１が回転操作されると、その操舵トルクがステアリングシャフト１０に伝達され、ピニオン１２とラック１４とからなるラックアンドピニオン機構を介してラックシャフト１３が軸方向Ａに移動される。また、ステアリングシャフト１０に入力された操舵トルクは、トルクセンサなどを用いて検出される。電動モータ４０の出力は、操舵トルク及び電動モータ４０の回転位置などに基づいて制御される。電動モータ４０は、電子制御装置からの指令に従ってアシスト回転トルクを発生する。電動モータ４０にてアシスト回転トルクが発生されると、その回転トルクが駆動力伝達装置５０を介してボールネジ機構３０に伝達されて、ラックシャフト１３を軸方向Ａに移動させる駆動力に変換される。

ラックシャフト１３が軸方向Ａに移動されると、ボールジョイント１５、タイロッド１６、及びナックルアーム１７を介して転舵輪１８の向きが変更される。従って、ステアリング装置１によれば、運転者によるステアリングシャフト１０への操舵トルクと共に、その操舵トルクに応じた電動モータ４０によるアシスト回転トルクをラックシャフト１３に付与して、そのラックシャフト１３を軸方向Ａに移動させることができるので、運転者がステアリングホイール１１を操作する際に必要な操舵力を軽減することができる。

（２．エンドダンパの構成）
図２に示す如く、ステアリング装置１において、ラックシャフト１３の軸方向両端部それぞれには、シャフトエンド部材である大径部材６０が装着されている。大径部材６０は、ラックシャフト１３と同軸に連結されており、ラックシャフト１３の外径に比して大きな外径を有している。大径部材６０には、軸方向Ａの第１端部方向（すなわち、図２における軸外方向Ａ＋）に向けて開口する略球状の開口穴６１が形成されている。開口穴６１には、ボールジョイント１５を構成するボールスタッドのボール先端が緩衝材６２を介して回動自在に収容されている。

ラックハウジング２０の軸方向両端部（具体的には、軸方向両端それぞれの小径部２１の軸外方向Ａ＋の端部）にはそれぞれ、大径部材６０を収容可能な大径収容室２６が形成されている。ラックハウジング２０は、大径収容室２６において大径部材６０の外径に比して大きな内径を有するように形成されている。この大径収容室２６での内径は、ラックハウジング２０本体（すなわち、挿通孔２０ａ）の内径に比して大きい。

ラックハウジング２０は、内面から径方向内側に向けて突出する第１ストッパ部２７を有している。第１ストッパ部２７は、ラックハウジング２０（具体的には、小径部２１）本体の円筒内面から径方向内側に延びており、円環状に形成された壁部材である。第１ストッパ部２７は、ラックハウジング２０の軸方向両側それぞれに設けられている。第１ストッパ部２７は、ラックシャフト１３が軸方向Ａの第２端部方向（すなわち、図２における軸内方向Ａ−）に所定ストロークを超えて移動するのを規制する機能を有している。ラックシャフト１３の大径部材６０は、第１ストッパ部２７に対して軸外方向Ａ＋側に配置されており、軸方向Ａへの移動に伴ってその第１ストッパ部２７に対して接近又は離間する。

第１ストッパ部２７の軸中心には、ラックシャフト１３が挿通される挿通孔２７ａが形成されている。挿通孔２７ａは、ラックシャフト１３の外形に対応して円形に形成されている。挿通孔２７ａは、ラックシャフト１３の外径に比して大きくかつ大径部材６０の外径に比して小さな径を有している。第１ストッパ部２７は、軸外方向Ａ＋に向いた軸方向端面２７ｂを有している。軸方向端面２７ｂは、後述のエンドダンパ７０を介して、大径部材６０の軸内方向Ａ−に向いた軸方向端面６０ａと当接する当接面である。第１ストッパ部２７は、軸方向端面２７ｂでの大径部材６０の軸方向端面６０ａとのエンドダンパ７０を介した当接により、その大径部材６０が連結されているラックシャフト１３が軸内方向Ａ−にそれ以上移動するのを規制する。第１ストッパ部２７は、大径部材６０側からの所定押圧力に耐えてラックシャフト１３の所定ストロークを超える移動を規制するのに必要な軸方向厚さを有している。

ラックハウジング２０は、小径部２１に形成された第２ストッパ部２８を有している。第２ストッパ部２８は、第１ストッパ部２７に対して軸外方向Ａ＋側に配置されている。第２ストッパ部２８は、内径の異なる小径部２８ａと大径部２８ｂとからなる段差部であり、軸外方向Ａ＋に向いた軸方向端面２８ｃを有している。軸方向端面２８ｃは、後述のエンドダンパ７０の一部を支持する支持面である。第２ストッパ部２８は、軸方向端面２８ｃでの大径部材６０の軸方向端面６０ａとのエンドダンパ７０を介した当接により、その大径部材６０が連結されているラックシャフト１３が軸内方向Ａ−にそれ以上移動するのを規制する。

上記の如く、ステアリング装置１は、ラックパラレル型の電動パワーステアリング装置である。このラックパラレル型では、ラックシャフト１３の移動が急激に停止すると、駆動力伝達装置５０のボールネジ機構３０のボールネジナット及び従動プーリの回転が停止される一方、駆動プーリ及び電動モータ４０が慣性により回転継続される。このとき、駆動プーリと従動プーリとに掛け渡された歯付きベルトの二本の掛け渡し部分のうち一方の掛け渡し部分の張力が過大に上昇し、他方の掛け渡し部分の張力が減少するので、駆動プーリの外歯と歯付きベルトの張力が減少した他方の掛け渡し部分の内歯との噛み合いの歯数が減少して、歯付きベルトの内歯が各プーリの外歯から離脱するベルト歯飛びが発生するおそれがある。

ステアリング装置１は、エンドダンパ７０を備えている。エンドダンパ７０は、ラックシャフト１３の軸内方向Ａ−への移動量が所定ストロークに達する前に大径部材６０とラックハウジング２０とに挟持されることによりその大径部材６０とラックハウジング２０との間の衝撃を吸収するための装置である。エンドダンパ７０は、その衝撃吸収により駆動力伝達装置５０の上記したベルト歯飛びを防止することができる。エンドダンパ７０は、ラックハウジング２０の軸方向両端部それぞれに設けられている。

各エンドダンパ７０は、対応の第１ストッパ部２７及び第２ストッパ部２８（段差部）に対して軸外方向Ａ＋側に配置されている。すなわち、エンドダンパ７０は、ラックシャフト１３の大径部材６０とラックハウジング２０のストッパ部２７，２８との間に配置されている。エンドダンパ７０は、弾性部材及び粘性部材の双方を用いてラックシャフト１３がラックハウジング２０に当接する際の衝撃力を減衰させる。エンドダンパ７０は、図３に示す如く、支持プレート７１と、弾性部材７２と、保持プレート７３と、粘性部材７４と、カラー部材７５と、を有している。

支持プレート７１は、第２ストッパ部２８の軸方向端面２８ｃに接するように配置されるプレート部材である。支持プレート７１は、鉄などの金属材料により板状かつ円環状に形成されている。支持プレート７１は、第２ストッパ部２８の大径部２８ｂに対応した大きさに形成されている。支持プレート７１は、第２ストッパ部２８の大径部２８ｂの内径に合致した或いはその内径に比して僅かに小さく、かつ、第２ストッパ部２８の小径部２８ａの内径に比して大きな外径を有している。

支持プレート７１の軸中心には、軸方向Ａに貫通する貫通孔７１ａが形成されている。貫通孔７１ａは、ラックシャフト１３の外形に対応して円形に形成されている。貫通孔７１ａは、ラックシャフト１３の外径に比して大きくかつ大径部材６０の外径に比して小さな径を有している。支持プレート７１は、第２ストッパ部２８の軸方向端面２８ｃに接した状態で、後に詳述する弾性部材７２の軸内方向Ａ−側の端面を軸方向Ａへの圧縮変形時に支持する。

弾性部材７２は、主として弾性を有するゴムや樹脂などの材料により形成されている。弾性部材７２の材料は、例えば、架橋ゴム、熱硬化性又は熱可塑性を有する合成樹脂系エラストマー等である。弾性部材７２は、略円筒状かつ略円環状に形成された部材である。弾性部材７２は、軸方向Ａに所望の弾性率を得るのに必要な厚さを有している。

弾性部材７２は、ラックシャフト１３の大径部材６０の軸方向端面６０ａとラックハウジング２０の第２ストッパ部２８の軸方向端面２８ｃに接する支持プレート７１との間に配置されている。弾性部材７２は、支持プレート７１を介して大径部材６０とラックハウジング２０とに軸方向Ａで挟持されることにより外部から圧縮力を受けて、その軸方向Ａに弾性変形（すなわち圧縮変形）することが可能である。弾性部材７２は、この圧縮変形によりラックシャフト１３の大径部材６０とラックハウジング２０との間の衝撃を緩和する。

弾性部材７２は、保持プレート７３に保持されている。弾性部材７２は、例えば加硫接着などにより保持プレート７３に一体化されている。尚、弾性部材７２は、上記の支持プレート７１にも保持されていてよく、例えば加硫接着などにより支持プレート７１に一体化されていてもよい。また、弾性部材７２は、円筒状本体の外周面から径方向外側に向けて突出し、ラックハウジング２０の小径部２１に形成された溝部に嵌る突部を有するものとし、ラックハウジング２０に対して軸方向Ａにおいて位置決めされていてよい。この位置決めされた構造によれば、弾性部材７２の軸方向Ａへの弾性変形後にその弾性部材７２がラックハウジング２０に対して軸方向Ａへ相対移動して抜けるのは防止される。

保持プレート７３は、鉄などの金属により形成されている。保持プレート７３は、弾性部材７２を保持するプレート部材であって、略円筒状かつ断面Ｌ字状に形成された部材である。保持プレート７３は、ラックシャフト１３の大径部材６０の軸方向端面６０ａに当接されることで軸内方向Ａ−に押圧される部材であって、その保持プレート７３に一体化された弾性部材７２に大径部材６０と支持プレート７１との挟持による軸内方向Ａ−への圧縮力を付与してその際の衝撃力を伝達する。

保持プレート７３は、円筒部７３ａと、フランジ部７３ｂと、を有している。円筒部７３ａとフランジ部７３ｂとは、互いに一体に形成されている。円筒部７３ａは、軸方向Ａに延びる円筒状に形成された部位である。円筒部７３ａは、その外周面側において弾性部材７２に接している。円筒部７３ａは、弾性部材７２の径方向内側への弾性変形を規制して、その弾性部材７２がラックシャフト１３に干渉するのを防止する機能を有している。

円筒部７３ａには、ラックシャフト１３が挿通される貫通孔が形成されている。円筒部７３ａの内周面は、ラックシャフト１３の外周面に径方向で対向している。円筒部７３ａは、ラックシャフト１３の外径に比して大きな内径を有している。円筒部７３ａの軸内方向Ａ−側の端部は、後に詳述するカラー部材７５を介して、ラックハウジング２０の第１ストッパ部２７に軸方向Ａで対向している。

フランジ部７３ｂは、円環状に形成された部位であって、円筒部７３ａの軸外方向Ａ＋側の端部（すなわち、大径部材６０に当接し得る軸方向端部）の外面から径方向外側に向けて突出している。フランジ部７３ｂの外径は、ラックハウジング２０の小径部２１（すなわち、大径収容室２６）での内径に比して小さい。フランジ部７３ｂは、弾性部材７２と大径部材６０との間に介在している。フランジ部７３ｂは、その軸内方向Ａ−の端面側において弾性部材７２に接しており、ラックシャフト１３の大径部材６０に軸方向Ａで対向している。フランジ部７３ｂは、その大径部材６０に当接される当接部である。フランジ部７３ｂと大径部材６０とは、ラックシャフト１３の軸内方向Ａ−への移動量が所定ストロークに達する前において、図４に示す如く互いに接触せずに離間している状態からその移動量が増していくと互いに当接し、その当接後に図５に示す如く弾性部材７２に変形させる力を付与する。

弾性部材７２は、その弾性部材７２の本体の内周側には内径が変化するテーパ部７２ａを有している。テーパ部７２ａは、弾性部材７２の軸内方向Ａ−の端部に設けられており、弾性部材７２のその軸内方向Ａ−の端面で最も内径が大きくなるように形成されている。テーパ部７２ａは、弾性部材７２が軸内方向Ａ−に圧縮変形した際に保持プレート７３の円筒部７３ａの軸内方向Ａ−の先端と支持プレート７１の内端面との間から径方向内側へはみ出すのを防止するために設けられている。

弾性部材７２は、外周面側において径方向内側すなわち軸心側に凹んだ凹部７２ｂを有している。凹部７２ｂは、径方向外側に向けて開口する円環溝である。尚、凹部７２ｂは、弾性部材７２の軸方向何れの位置に設けられていてもよいが、弾性部材７２の軸方向Ａへの圧縮変形に伴う径方向への膨張変形が最も顕著に生じ易い部位（例えば軸方向中央部）に設けられていてよい。凹部７２ｂは、その外周側でラックハウジング２０の小径部２１により覆われることで閉塞した隙間空間となる。凹部７２ｂは、弾性部材７２の軸方向Ａへの圧縮変形時にその圧縮変形に伴う体積変化で膨張したその弾性部材７２の一部が充填される領域である。

粘性部材７４は、主として粘性を有する粘弾性材料により形成されている。粘性部材７４は、上記の弾性部材７２とは別体に構成された部材である。粘性部材７４は、弾性部材７２に比して粘性率Ｃが大きな部材であって、かつ、その弾性部材７２に比して弾性率Ｋが小さな部材である。弾性部材７２の弾性率Ｋ１は、粘性部材７４の弾性率Ｋ２に比して大きい。粘性部材７４の粘性率Ｃ２は、弾性部材７２の粘性率Ｃ１に比して大きい。

粘性部材７４の材料は、例えば、シリコーンオイルなどである。粘性部材７４は、略円環状に形成された円環体である。粘性部材７４は、粘弾性材料である液体７４ａを例えば樹脂などの袋７４ｂに封入して密閉した部材である。粘性部材７４は、ラックハウジング２０の小径部２１（具体的には、第２ストッパ部２８の小径部２８ａ）の内径に対応した外径を有すると共に、ラックシャフト１３の外径に比して大きな内径を有している。上記の液体７４ａは、所望の粘性率を有する流体である。

粘性部材７４は、ラックハウジング２０の第１ストッパ部２７の軸外方向Ａ＋側に隣接して配置されており、その第１ストッパ部２７の軸方向端面２７ｂと支持プレート７１との間の空間に配置されている。粘性部材７４は、その外周面がラックハウジング２０の小径部２１（具体的には、第２ストッパ部２８の小径部２８ａ）に接するように配置されている。

粘性部材７４は、後に詳述するカラー部材７５を介して大径部材６０側とラックハウジング２０とに挟持されることにより外部から圧縮力を受けて、袋内の液体が撹拌されて粘性変形することが可能である。粘性変形は、せん断速度に応じてせん断抵抗が変化するものである。粘性部材７４は、この粘性変形によりラックシャフト１３の大径部材６０とラックハウジング２０との間の衝撃を吸収するための減衰力を発生する。粘性部材７４は、ラックシャフト１３の大径部材６０とラックハウジング２０の第１ストッパ部２７との互いに接近する軸方向Ａへの相対速度が大きいほど、大きな減衰力を発生する。

カラー部材７５は、保持プレート７３に隣接しかつ粘性部材７４に隣接して配置されている。カラー部材７５は、鉄などの金属材料により略円筒状に形成されている。カラー部材７５と保持プレート７３の円筒部７３ａとは、全周に亘って軸方向Ａで互いに対向している。具体的には、カラー部材７５の軸外方向Ａ＋に向いた端面と円筒部７３ａの軸内方向Ａ−に向いた端面とは、軸方向Ａで互いに対面している。カラー部材７５と保持プレート７３の円筒部７３ａとは、保持プレート７３がラックシャフト１３の大径部材６０に押圧される前において、その両者の間に軸方向隙間なく互いに接するように配置されている。尚、カラー部材７５と保持プレート７３の円筒部７３ａとは、その両者の間に軸方向隙間が形成されるように配置されていてもよい。

保持プレート７３は、大径部材６０から軸内方向Ａ−へ押圧された際に、円筒部７３ａの軸内方向Ａ−に向いた端面がカラー部材７５の軸外方向Ａ＋に向いた端面に当接することでそのカラー部材７５を軸内方向Ａ−へ押圧して移動させることが可能である。カラー部材７５は、保持プレート７３の円筒部７３ａからの押圧により軸内方向Ａ−へ移動して粘性部材７４を押圧することが可能である。尚、ラックシャフト１３の移動により保持プレート７３の円筒部７３ａとカラー部材７５とが当接してからそのカラー部材７５が粘性部材７４を押圧するまでの間に時間的なずれがあってもよい。

カラー部材７５は、軸内方向Ａ−から軸外方向Ａ＋にかけて徐々に外径が大きくなるようにテーパ状に形成されている。カラー部材７５は、内径がラックシャフト１３の外径に比して大きくなるように、かつ、外径が粘性部材７４の内径を含む小さい側から大きい側までの範囲内で変化するように形成されている。カラー部材７５は、そのテーパ状の外周面が粘性部材７４の軸外方向Ａ＋の端面と内径方向の端面とが交わる角部に接するように配置されている。カラー部材７５は、ラックハウジング２０の第１ストッパ部２７に対して軸内方向Ａ−へ相対移動することにより、軸方向Ａに対して傾斜したテーパ状の外周面で粘性部材７４を押圧して圧縮させ、その粘性部材７４を第１ストッパ部２７や第２ストッパ部２８の小径部２８ａとに囲まれる空間内に閉じ込めて粘性変形させることが可能である。

カラー部材７５は、弾性部材７２及び粘性部材７４が無変形状態にあるときはそのカラー部材７５の軸内方向Ａ−の端面と第１ストッパ部２７の軸方向端面２７ｂとの間に所定の隙間が空くように形成配置されている。この所定の隙間は、弾性部材７２や粘性部材７４が想定される最大圧縮力で軸内方向Ａ−に圧縮された際の最大圧縮代よりも大きくなるように設定されている。尚、第１ストッパ部２７の内径側端部には、カラー部材７５や円筒部７３ａの軸内方向Ａ−の先端がその第１ストッパ部２７に干渉し難くなるように切り欠きが設けられていてもよい。

このようなエンドダンパ７０を備えるステアリング装置１においては、図４に示す如きラックシャフト１３の軸方向端部に装着された大径部材６０の軸方向端面６０ａがエンドダンパ７０の保持プレート７３のフランジ部７３ｂに当接していない状態から、そのラックシャフト１３の軸内方向Ａ−への移動量が増していくと、まず、その軸方向端面６０ａがそのフランジ部７３ｂに当接する。これにより、大径部材６０から保持プレート７３のフランジ部７３ｂへ大きな衝撃力が付与される。上記の衝撃力が保持プレート７３のフランジ部７３ｂに付与されると、その保持プレート７３がラックハウジング２０の第１ストッパ部２７や第２ストッパ部２８に接近する軸内方向Ａ−へ押圧されて移動する。

保持プレート７３が軸内方向Ａ−へ移動すると、図５に示す如く、弾性部材７２がその保持プレート７３に追従して軸内方向Ａ−へ押圧されることで弾性変形する。この弾性部材７２の弾性変形は、その弾性部材７２が保持プレート７３のフランジ部７３ｂと第２ストッパ部２８の軸方向端面２８ｃに接する支持プレート７１とにより軸方向Ａで挟持される圧縮変形を含むものである。尚、この弾性変形は、上記の圧縮変形に伴って弾性部材７２が逃げ場を求めて凹部７２ｂを含む隙間空間を埋めるように径方向内側や径方向外側へ向けて生じる膨張変形を含んでもよい。

また、保持プレート７３が軸内方向Ａ−へ移動すると、カラー部材７５がその保持プレート７３の円筒部７３ａから軸内方向Ａ−へ押圧される。そして、カラー部材７５のテーパ状の外周面が粘性部材７４の角部に接している状態でそのカラー部材７５の押圧が行われると、図５に示す如く、その粘性部材７４が圧縮されて粘性変形する。粘性部材７４が軸方向Ａに圧縮される量は、保持プレート７３ひいてはラックシャフト１３の大径部材６０が第１ストッパ部２７に接近する軸内方向Ａ−へ移動することに伴って増加する。

この粘性部材７４の粘性変形は、袋７４ｂ内の液体７４ａがカラー部材７５のテーパ状の外周面から軸内方向Ａ−及び径方向外側へ押圧されて、その粘性部材７４がラックハウジング２０の第１ストッパ部２７と第２ストッパ部２８の小径部２８ａとカラー部材７５とに囲まれた空間内に閉じ込めた状態で行われる。そして、この粘性変形は、液体７４ａのせん断速度に応じてせん断抵抗が変化するように、すなわち、ラックハウジング２０の第１ストッパ部２７に対するラックシャフト１３の大径部材６０の接近方向への相対速度が大きいほど抵抗が大きくなるように行われる。

弾性部材７２に上記の弾性変形が生じると、大径部材６０からエンドダンパ７０に付与された衝撃がその弾性部材７２の弾性変形により緩和される。また、粘性部材７４に上記の粘性変形が生じると、大径部材６０からエンドダンパ７０に付与された衝撃がその粘性部材７４の粘性変形により吸収される。この粘性部材７４の粘性変形により衝撃を吸収するための減衰力は、ラックハウジング２０の第１ストッパ部２７に対するラックシャフト１３の大径部材６０の接近方向への相対速度が大きいほど大きい。

このように、エンドダンパ７０全体では、弾性部材７２の弾性変形及び粘性部材７４の粘性変形の双方が行われる。この場合、大径部材６０からエンドダンパ７０に付与された衝撃力は、弾性部材７２の弾性変形と粘性部材７４の粘性変形との双方の作用により緩和・吸収される。

仮に、エンドダンパが、上記の粘性部材７４を有さず、主にバネ成分を有する上記の弾性部材７２のみを有する構成（以下、対比構成と称す。）では、その弾性部材７２の軸方向Ａへの圧縮変形のみで衝撃吸収を実現することが必要となるが、その実現は困難である。尚、この対比構成のエンドダンパにおいて、ラックシャフト１３の大径部材６０と保持プレート７３との当接後における軸内方向Ａ−への弾性部材７２の移動量がストロークｘに達した時点で衝撃を吸収するエネルギは、図６に示す如く、値Ｅ１であるとする。

これに対して、本実施形態のエンドダンパ７０は、弾性変形する弾性部材７２と、粘性変形する粘性部材７４と、を有する。弾性部材７２は、ラックシャフト１３の大径部材６０とラックハウジング２０の第２ストッパ部２８とに支持プレート７１を介して軸方向Ａで挟持されることにより弾性変形する。また、粘性部材７４は、ラックシャフト１３の大径部材６０とラックハウジング２０とにカラー部材７５を介して挟持されることにより荷重を受けて粘性変形する。

このため、弾性部材７２の弾性変形に加えて粘性部材７４の粘性変形をエンドダンパ７０による衝撃吸収に寄与させることができ、弾性部材７２の弾性変形と粘性部材７４の粘性変形とで衝撃吸収を実現することができる。このエンドダンパ７０において、ラックシャフト１３の大径部材６０と保持プレート７３との当接後、衝撃を吸収するエネルギは、弾性部材７２の弾性変形分と粘性部材７４の粘性変形分との和となる。そして、上記当接後における軸内方向Ａ−への弾性部材７２の移動量がストロークｘに達した時点で衝撃を吸収するエネルギは、図６に示す如く、上記の値Ｅ１に比して大きな値Ｅ２となる。また、粘性部材７４が衝撃を吸収するエネルギは、図７に示す如く、せん断速度が大きいほど大きくなる。

エンドダンパ７０においては、上記の対比構成のエンドダンパと比較して、同じ衝撃吸収機能を実現するうえで、弾性部材７２の軸方向Ａへのストロークを短くすることができ、逆に、弾性部材７２の同じ軸方向ストロークで衝撃を吸収する減衰力を上げることができ、衝撃吸収機能を向上させることができる。従って、ステアリング装置１によれば、エンドダンパ７０にて所望の衝撃吸収機能を実現するのに設計上の自由度を上げることができる。このため、ステアリング装置１が高出力化され、電動モータ４０の慣性がより大きなものとなっても、歯飛びの発生を防止することが可能となる。

（３．ステアリング装置の作用効果）
本実施形態のステアリング装置１は、転舵輪１８に連結され、軸方向Ａへの移動により転舵輪１８の向きを変えるラックシャフト１３と、ラックシャフト１３の軸方向端部に装着され、ラックシャフト１３の移動に伴って軸方向Ａに移動する大径部材６０と、ラックシャフト１３が挿通される挿通孔２０ａと、大径部材６０が移動に伴って接離するストッパ部２７，２８と、を有し、ラックシャフト１３及び大径部材６０を軸方向Ａに移動可能に保持する筒状のラックハウジング２０と、大径部材６０とストッパ部２７，２８との間に配置され、大径部材６０とストッパ部２７，２８とに軸方向Ａで挟持されることにより衝撃を吸収するエンドダンパ７０と、を備える。エンドダンパ７０は、軸方向Ａに弾性変形して弾性力を発生する弾性部材７２と、大径部材６０とストッパ部２７との互いに接近する軸方向Ａへの相対速度が大きいほど大きな減衰力を発生する粘性部材７４と、を有する。

この構成によれば、ラックシャフト１３が大径部材６０とストッパ部２７，２８とが互いに接近する軸内方向Ａ−へストロークされると、大径部材６０とストッパ部２７，２８との間に配置された弾性部材７２が軸方向Ａで挟持されることにより弾性変形して弾性力を発生すると共に、その間に配置された粘性部材７４が荷重を受けて減衰力を発生する。このため、弾性部材７２の弾性変形と粘性部材７４の粘性変形とで衝撃吸収を実現することができる。従って、ステアリング装置１によれば、エンドダンパ７０にて所望の衝撃吸収機能を実現するのに設計上の自由度を上げることができる。

ステアリング装置１において、弾性部材７２は粘性部材７４に比して弾性率が大きな部材であり、粘性部材７４は弾性部材７２に比して粘性率が大きな部材である。この構成によれば、弾性部材７２の弾性変形と粘性部材７４の粘性変形との双方で衝撃吸収を実現することができる。

また、ステアリング装置１において、粘性部材７４は、大径部材６０のストッパ部２７に接近する軸内方向Ａ−への移動に伴って軸方向Ａに圧縮される量が増加する部材である。この構成によれば、粘性部材７４の軸方向Ａへの圧縮によりエンドダンパ７０に粘性変形を起こして衝撃吸収を実現することができる。

また、ステアリング装置１において、粘性部材７４は、所望の粘性率を有する液体７４ａを封入した円環体である。この構成によれば、粘性部材７４の液体７４ａにより所望の粘性率を確保することができる。

更に、ステアリング装置１において、エンドダンパ７０は、大径部材６０の軸方向Ａへの移動に伴って、軸方向Ａに対して傾斜した面で粘性部材７４を押圧するテーパ状のカラー部材７５を有している。この構成によれば、大径部材６０の軸方向Ａへの移動に伴って、テーパ状のカラー部材７５の傾斜面で粘性部材７４が押圧されるので、その粘性部材７４の粘性変形で衝撃吸収を実現することができる。

（４．変形形態）
ところで、上記の実施形態においては、エンドダンパ７０のうちラックシャフト１３の大径部材６０に当接される最も軸外方向Ａ＋に位置する部材が保持プレート７３であり、その保持プレート７３の軸方向位置から軸内方向Ａ−にかけて順に弾性部材７２、カラー部材７５、及び粘性部材７４が配置されている。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図８及び図９に示す如く、エンドダンパ７０のうちラックシャフト１３の大径部材６０に当接される最も軸外方向Ａ＋に位置する部材がカラー部材７５であるものとし、そのカラー部材７５の軸方向位置から軸内方向Ａ−にかけて順に粘性部材７４、保持プレート７３、及び弾性部材７２が配置されていてよい。この場合、弾性部材７２は、ラックハウジング２０の第１ストッパ部２７の軸方向端面２７ｂに接するようにその第１ストッパ部２７に対して軸外方向Ａ＋に隣接して配置されている。カラー部材７５の軸内方向Ａ−の軸方向端面と保持プレート７３の軸外方向Ａ＋の軸方向端面とが全周に亘って軸方向Ａで互いに対向する。また、粘性部材７４は、保持プレート７３ひいては弾性部材７２に対して軸外方向Ａ＋に隣接して配置されている。

この第１変形形態においては、図８に示す如きラックシャフト１３の大径部材６０に軸方向端面６０ａがカラー部材７５の軸外方向Ａ＋の軸方向端面に当接していない状態から、そのラックシャフト１３の軸内方向Ａ−への移動量が増していくと、まず、その軸方向端面６０ａがカラー部材７５に当接する。これにより、大径部材６０からカラー部材７５へ大きな衝撃力が付与される。カラー部材７５に大径部材６０からの衝撃力が付与されると、そのカラー部材７５がラックハウジング２０の第１ストッパ部２７に接近する軸内方向Ａ−へ押圧されて移動する。

かかるカラー部材７５の移動が発生すると、図９に示す如く、カラー部材７５のテーパ状の外周面が粘性部材７４の角部に接してその粘性部材７４を押圧することで、その粘性部材７４がカラー部材７５とラックハウジング２０と保持プレート７３とに囲まれた空間内でそのカラー部材７５に圧縮されて粘性変形する。また、カラー部材７５の移動が発生すると、カラー部材７５及び粘性部材７４が保持プレート７３に当接して、その保持プレート７３がそのカラー部材７５及び粘性部材７４から軸内方向Ａ−へ押圧される。そして、その保持プレート７３の押圧が継続すると、図９に示す如く、弾性部材７２がその保持プレート７３のフランジ部７３ｂと第１ストッパ部２７の軸方向端面２７ｂとの間に挟持されて弾性変形する。従って、この第１変形形態のエンドダンパ７０においても、大径部材６０からの衝撃力を弾性部材７２の弾性変形と粘性部材７４の粘性変形との双方の作用により緩和・吸収することができる。

尚、上記の第１変形形態において、粘性部材７４は、ラックハウジング２０に対して軸方向Ａへ相対移動して抜けるのを防止すべく、円筒状本体の外周面から径方向外側に向けて突出し、ラックハウジング２０の小径部２１に形成された溝部に嵌る突部を有するものとし、ラックハウジング２０に対して軸方向Ａにおいて位置決めされていてもよい。或いは、粘性部材７４は、上記の実施形態に示したラックハウジング２０に設けられた第２ストッパ部２８に対して軸外方向Ａ＋に隣接して配置されていてもよい。

また、上記の実施形態においては、弾性部材７２を挟持して弾性変形させるうえで、ラックハウジング２０に段差のある第２ストッパ部２８を設けることとした。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、図１０及び図１１に示す如く、ラックハウジング２０の小径部２１に設けた溝部２９に、弾性部材７２に設けた円筒状本体の外周面から径方向外側に向けて突出する突部７２ｃを嵌めて、その弾性部材７２をラックハウジング２０に対して軸方向Ａにおいて位置決めするものとし、第２ストッパ部２８を設けることなく弾性部材７２を弾性変形させるものであってもよい。

また、上記の実施形態においては、ラックハウジング２０が、弾性部材７２を弾性変形させるための第２ストッパ部２８と、粘性部材７４を粘性変形させるための第１ストッパ部２７と、を有し、弾性部材７２と粘性部材７４とがラックシャフト１３の大径部材６０とラックハウジング２０との間に並列接続されるものとした。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。弾性部材７２と粘性部材７４とが大径部材６０とラックハウジング２０との間に並列接続される構造において、弾性部材７２を弾性変形させるためのストッパ部と粘性部材７４を粘性変形させるためのストッパ部とは、共通或いは共有した同じストッパ部であってもよい。また、弾性部材７２と粘性部材７４とは、大径部材６０とラックハウジング２０との間に直列接続されるものであってもよい。

また、上記の実施形態においては、カラー部材７５が、軸内方向Ａ−から軸外方向Ａ＋にかけて徐々に外径が大きくなるようにテーパ状に形成されており、その軸方向Ａに対して傾斜した外周面で粘性部材７４を押圧することとしている。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。カラー部材７５は、粘性部材７４を押圧してその粘性部材７４に粘性変形を生じさせるものであれば、軸内方向Ａ−から軸外方向Ａ＋にかけて外径が同じとなるように形成されていてもよい。この場合、カラー部材７５は、粘性部材７４に接する軸内方向Ａ−の軸方向端面で粘性部材７４を軸内方向Ａ−に押圧して粘性変形させる。

更に、上記の実施形態においては、転舵輪の向きを変える転舵シャフトとして、ラックアンドピニオン機構を構成するラックシャフト１３を用いている。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。転舵輪の向きを変える転舵シャフトとしてラック歯を有しないシャフトを用いることとし、ステアリングシャフトを有しないステアバイワイヤ装置としてのステアリング装置に適用することとしてもよい。

尚、本発明は、上述した実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能である。

１：ステアリング装置、１３：ラックシャフト、１８：転舵輪、２０：ラックハウジング、２０ａ：挿通孔、２７：第１ストッパ部、２８：第２ストッパ部、６０：大径部材、７０：エンドダンパ、７１：支持プレート、７２：弾性部材、７３：保持プレート、７４：粘性部材、７５：カラー部材。

Claims (5)

1. 転舵輪に連結され、軸方向への移動により前記転舵輪の向きを変える転舵シャフトと、
   前記転舵シャフトの軸方向端部に装着され、前記転舵シャフトの移動に伴って軸方向に移動するシャフトエンド部材と、
   前記転舵シャフトが挿通される挿通孔と、前記シャフトエンド部材が移動に伴って接離するストッパ部と、を有し、前記転舵シャフト及び前記シャフトエンド部材を軸方向に移動可能に保持する筒状のハウジングと、
   前記シャフトエンド部材と前記ストッパ部との間に配置され、前記シャフトエンド部材と前記ストッパ部とに軸方向で挟持されることにより衝撃を吸収するエンドダンパと、
   を備えるステアリング装置であって、
   前記エンドダンパは、
   軸方向に弾性変形して弾性力を発生する弾性部材と、
   前記シャフトエンド部材と前記ストッパ部との互いに接近する軸方向への相対速度が大きいほど大きな減衰力を発生する粘性部材と、
   を有する、ステアリング装置。
2. 前記弾性部材は、前記粘性部材に比して弾性率が大きな部材であり、
   前記粘性部材は、前記弾性部材に比して粘性率が大きな部材である、請求項１に記載のステアリング装置。
3. 前記粘性部材は、前記シャフトエンド部材の前記ストッパ部に接近する軸方向への移動に伴って軸方向に圧縮される量が増加する部材である、請求項１又は２に記載のステアリング装置。
4. 前記粘性部材は、所望の粘性率を有する流体を封入した円環体である、請求項１又は２に記載のステアリング装置。
5. 前記エンドダンパは、前記シャフトエンド部材の軸方向への移動に伴って、軸方向に対して傾斜した面で前記粘性部材を押圧するテーパ状のカラー部材を有する、請求項１乃至４の何れか一項に記載のステアリング装置。
   

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