JP5880155B2 - ステアリング装置 - Google Patents
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Description
上記ステアリング装置においては、端部領域に含まれるラック歯がピニオン歯に噛み合うとき、30°以下の圧力角を有するラック歯がピニオン歯に噛み合うときと比較して、ラック歯およびピニオン歯の噛み合い深さが大きくなる。このため、ラックシャフトに作用する付勢部材の力が小さくなる。このため、ピニオンシャフトに対する回転抵抗が小さくなり、その結果として操舵感が向上する。
ステアリング装置1は、ステアリングシャフト10、ラックシャフト20、アシスト装置30、ハウジング40、およびラックガイド機構50を有する。
コラムシャフト11には、ステアリングホイール2が固定される。コラムシャフト11は、ステアリングホイール2の回転を、インターミディエイトシャフト12を介してピニオンシャフト13に伝達する。インターミディエイトシャフト12は、コラムシャフト11とピニオンシャフト13とを互いに接続する。ピニオンシャフト13は、複数のピニオン歯14を有する。ピニオン歯14は、ラックアンドピニオン機構1Aを構成する。
ウォームシャフト32は、電動モーター31の出力により回転する。ウォームホイール33は、コラムシャフト11と一体的に回転する。ウォームホイール33は、ウォームシャフト32と噛み合うこと。ウォームシャフト32およびウォームホイール33は、減速機構1Bを構成する。
ステアリングシャフト10は、ステアリングホイール2の回転にともない回転する。ラックアンドピニオン機構1Aは、ピニオンシャフト13の回転運動をラックシャフト20の直線運動に変換する。ラックシャフト20は、図中の矢印Xで示す軸方向に移動する。ラックシャフト20が軸方向Xに移動することにより、転舵輪3の向きが変化する。アシスト装置30は、ステアリングシャフト10が回転しているとき、ステアリングシャフト10に付与されたトルクを検出するトルクセンサ(図示略)の出力に基づいて電動モーター31を駆動させ、ラックシャフト20の移動を補助するアシストトルクをステアリングシャフト10に付与する。
第1収容部分41は、ラックシャフト20のラック歯21を含む部分と、ピニオンシャフト13のピニオン歯14を含む部分と、シール部材43と、玉軸受44と、針軸受45とを収容する。第1収容部分41は、ピニオンシャフト13の挿入口となる開口部41Aを有する。
ピニオンシャフト13の回転角度が0°であるとき、ピニオン歯14と噛み合うラック歯21の圧力角は29°である。ピニオンシャフト13の回転角度が0°から90°に近づくにつれて、ピニオン歯14と噛み合うラック歯21の圧力角は小さくなる。ピニオンシャフト13の回転角度が90°であるとき、ピニオン歯14と噛み合うラック歯21の圧力角は20°である。ピニオンシャフト13の回転角度が90°から300°に近づくにつれて、ピニオン歯14と噛み合うラック歯21の圧力角は大きくなる。ピニオンシャフト13の回転角度が300°であるとき、ピニオン歯14と噛み合うラック歯21の圧力角は約33°である。また、ピニオンシャフト13の回転角度が300°から450°に近づくにつれて、ピニオン歯14と噛み合うラック歯21の圧力角は大きくなる。ピニオンシャフト13の回転角度が300°から450°までの圧力角の変化量は、ピニオンシャフト13の回転角度が90°から300°までの圧力角の変化量に比べて、小さい。ピニオンシャフト13の回転角度が450°であるとき、ピニオン歯14と噛み合うラック歯21の圧力角は約36°である。
図5に示されるように、図2のピニオンシャフト13の回転角度が0°であるとき、ピニオン歯14は中央領域22Aのラック歯21と噛み合う。このとき、サポートヨーク51と規制部材56との隙間D1(図2)は、所定の大きさの間隔、例えば60μmになる。図中の矢印Eは、ピニオン歯14がラック歯21と噛み合う深さを示している。
(1)ラックシャフト20に作用する付勢部材55の力の大きさは、サポートヨーク51の反付勢方向側端部と規制部材56との間の隙間D1の大きさに応じて変化する。隙間D1の大きさは、規制部材56に対するサポートヨーク51の位置に応じて変化する。規制部材56に対するサポートヨーク51の位置は、ラックシャフト20とピニオンシャフト13との相対的な位置に応じて変化する。この相対的な位置は、ラック歯21およびピニオン歯14の噛み合い深さに応じて変化する。ラック歯21およびピニオン歯14の噛み合い深さは、ラック歯21の圧力角に応じて変化する。このため、ラック歯21の圧力角を変化させることにより、隙間D1の大きさを変化させること、すなわちラックシャフト20に作用する付勢部材55の力の大きさを変化させることができる。ステアリング装置1においては、以上の事項を踏まえて、中間領域22Bに含まれるラック歯21の圧力角を中央領域22Aおよび端部領域22Cに含まれるラック歯21の圧力角よりも小さくしている。このため、中間領域22Bに含まれるラック歯21がピニオン歯14に噛み合うとき、ラック歯21およびピニオン歯14の噛み合い深さが相対的に小さくなる。このため、隙間D1が小さくなることにより、ラックシャフト20に作用する付勢部材55の力が大きくなる。このため、ピニオンシャフト13が回転するとき、ラック歯21がピニオン歯14から離間しにくくなり、その結果としてラック歯21およびピニオン歯14の歯打ち音が発生しにくくなる。また、中央領域22Aおよび端部領域22Cに含まれるラック歯21がピニオン歯14に噛み合うとき、ラック歯21およびピニオン歯14の噛み合い深さが相対的に大きくなる。このため、隙間D1が大きくなることにより、ラックシャフト20に作用する付勢部材55の力が小さくなる。このため、ピニオンシャフト13に対する回転抵抗が小さくなり、その結果として操舵感が向上する。以上のとおり、ステアリング装置1は、歯打ち音の発生を抑制する効果および操舵感を向上する効果を奏する。すなわち、歯打ち音の発生を抑制すること、および操舵感を向上することを両立することが可能になる。
Claims (6)
- 複数のピニオン歯を有するピニオンシャフトと、
前記複数のピニオン歯に噛み合う複数のラック歯が形成されるストローク領域を有し、前記ストローク領域が、前記ストローク領域における中央位置を含む中央領域、前記ストローク領域における端部位置を含む端部領域、および前記中央領域と前記端部領域との間の中間領域を含み、前記中間領域に含まれる前記ラック歯の圧力角が前記中央領域および前記端部領域に含まれる前記ラック歯の圧力角よりも小さいラックシャフトと、
前記ラックシャフトの移動をガイドするサポートヨークと、
前記サポートヨークを前記ラックシャフトに押し付ける方向である付勢方向に作用する力を前記サポートヨークに付与する付勢部材と、
前記サポートヨークおよび前記付勢部材に対して前記付勢方向とは反対方向である反付勢方向側に位置し、前記サポートヨークのうちの前記反付勢方向側の端部と隙間を介して対向する規制部材と
を有するステアリング装置。 - 前記ステアリング装置は、前記ストローク領域に含まれる前記ラック歯の圧力角の変化に基づいてステアリングギアレシオが変化する
請求項1に記載のステアリング装置。 - 前記端部領域に含まれる前記ラック歯の圧力角は、前記中央領域に含まれる前記ラック歯の圧力角よりも大きい
請求項1または2に記載のステアリング装置。 - 前記ピニオン歯は、前記ラックシャフトに対する前記ピニオンシャフトの回転角度が0°のときに前記中央領域に含まれる前記ラック歯と噛み合い、前記ラックシャフトに対する前記ピニオンシャフトの回転角度が80°以上かつ100°以下のときに前記中間領域に含まれる前記ラック歯に噛み合い、
前記中間領域は、前記ストローク領域に含まれる全部の前記ラック歯のうちの最小の圧力角を有するラック歯を含み、
前記中央領域および前記端部領域は、前記最小の圧力角を有するラック歯を含まない
請求項1〜3のいずれか一項に記載のステアリング装置。 - 前記端部領域に含まれる前記ラック歯は、30°よりも大きい圧力角を有する
請求項1〜4のいずれか一項に記載のステアリング装置。 - 前記ストローク領域に含まれる全部の前記ラック歯は、20°以上の圧力角を有する
請求項1〜5のいずれか一項に記載のステアリング装置。
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