特許 5880155 ステアリング装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5880155

(24)【登録日】2016年2月12日

(45)【発行日】2016年3月8日

(54)【発明の名称】ステアリング装置

(51)【国際特許分類】

   B62D 3/12 20060101AFI20160223BHJP

   F16H 19/04 20060101ALI20160223BHJP

   F16H 55/28 20060101ALI20160223BHJP

【ＦＩ】

   B62D3/12 501Z

   F16H19/04 N

   F16H19/04 G

   F16H55/28

【請求項の数】6

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2012-51890(P2012-51890)

(22)【出願日】2012年3月8日

(65)【公開番号】特開2013-184597(P2013-184597A)

(43)【公開日】2013年9月19日

【審査請求日】2015年2月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(72)【発明者】

【氏名】隅原 秀年

【審査官】 永冨 宏之

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−１３９３２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５５−０５１６６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５７−１１６５７４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０１−１１７９７７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０３−０２５３７７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５８−２２１７６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０１６６４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２９１７４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−１４７９５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−１８０３７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１９９７７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２０４５８８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／００８０８６１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００３−０４０１１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６２Ｄ ３／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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。

【請求項2】

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。

【請求項3】

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。

【請求項4】

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。

【請求項5】

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。

【請求項6】

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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ピニオンシャフト、ラックシャフト、およびサポートヨークを有するステアリング装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ステアリング装置は、ピニオンシャフト、ラックシャフト、およびラックガイド機構を有する。ピニオンシャフトは、複数のピニオン歯を有する。ラックシャフトは、複数のラック歯を有する。なお、特許文献１は、ピニオンシャフトおよびラックシャフトを有するステアリング装置の一例を開示している。

【0003】

ラックガイド機構は、サポートヨーク、付勢部材、および規制部材を有する。サポートヨークは、ラックシャフトの移動をガイドする。付勢部材は、サポートヨークを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サポートヨークに付与する。規制部材は、サポートヨークおよび付勢部材に対して付勢方向とは反対方向である反付勢方向側に位置し、サポートヨークのうちの反付勢方向側の端部と隙間を介して対向する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５−１９９７７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ステアリング装置においては、一般に良好な操舵感を持つことが望まれる。操舵感は、ピニオンシャフトに対する回転抵抗の大きさの影響を受ける。ピニオンシャフトに対する回転抵抗の大きさは、ピニオン歯およびラック歯の噛み合いによりピニオンシャフトがラックシャフトから受ける反力の大きさに応じて変化する。

【0006】

この反力の大きさは、サポートヨークを介してラックシャフトに付与される付勢部材の力に応じて変化する。サポートヨークに付与される付勢部材の力の大きさは、サポートヨークの反付勢方向側の端部と規制部材との隙間の大きさに応じて変化する。このため、サポートヨークの反付勢方向側の端部と規制部材との隙間の大きさを管理することにより、ピニオンシャフトに対する回転抵抗の大きさおよび操舵感を調節することができる。

【0007】

一方、上記ステアリング装置においてピニオンシャフトが回転するとき、ラックシャフトは、ラック歯およびピニオン歯の噛み合いにより反付勢方向の力を受ける。このため、ラック歯がピニオン歯から離間する。ピニオン歯から離間したラック歯は、サポートヨークを介してラックシャフトに付与される付勢部材の力の作用により、再びピニオン歯に接触する。このため、ピニオン歯に対するラック歯の接触にともない歯打ち音が発生する。

【0008】

そこで、このような歯打ち音の発生を抑制するための対策をとることが好ましい。ただし、ステアリング装置に対しては上記のとおり良好な操舵感を持つことが望まれるため、上記対策をとる場合には、操舵感に対する影響についても考慮することが好ましい。

【0009】

本発明は、上記課題を解決するため、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なステアリング装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

（１）第１の手段は、請求項１に記載の発明すなわち、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ことを要旨とする。

【0011】

ラックシャフトに作用する付勢部材の力の大きさは、サポートヨークの反付勢方向側端部と規制部材との間の隙間の大きさに応じて変化する。この隙間の大きさは、規制部材に対するサポートヨークの位置に応じて変化する。規制部材に対するサポートヨークの位置は、ラックシャフトとピニオンシャフト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、ラック歯およびピニオン歯の噛み合い深さに応じて変化する。ラック歯およびピニオン歯の噛み合い深さは、ラック歯の圧力角に応じて変化する。このため、ラック歯の圧力角を変化させることにより、サポートヨークの反付勢方向側端部と規制部材との間の隙間の大きさを変化させること、すなわちラックシャフトに作用する付勢部材の力の大きさを変化させることができる。上記ステアリング装置においては、以上の事項を踏まえて、中間領域に含まれるラック歯の圧力角を中央領域および端部領域に含まれるラック歯の圧力角よりも小さくしている。このため、中間領域に含まれるラック歯がピニオン歯に噛み合うとき、ラック歯およびピニオン歯の噛み合い深さが相対的に小さくなる。このため、サポートヨークの反付勢方向側端部と規制部材との間の隙間が小さくなることにより、ラックシャフトに作用する付勢部材の力が大きくなる。このため、ピニオンシャフトが回転するとき、ラック歯がピニオン歯から離間しにくくなり、その結果としてラック歯およびピニオン歯の歯打ち音が発生しにくくなる。また、中央領域および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、ラック歯およびピニオン歯の噛み合い深さが相対的に大きくなる。このため、サポートヨークの反付勢方向側端部と規制部材との間の隙間が大きくなることにより、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。以上のとおり、本発明のステアリング装置は、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。

【0012】

（２）第２の手段は、請求項２に記載の発明すなわち、請求項１において、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ことを要旨とする。

【0013】

上記ステアリング装置は、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ため、ストローク領域においてラック歯の圧力角が変化する構造を有する。また、この構造を利用してステアリングギアレシオを変化させている。このため、歯打ち音の発生を抑制すること、操舵感を向上すること、および車両の運転状況に応じて操舵性を変化させることが可能になる。

【0014】

（３）第３の手段は、請求項３に記載の発明すなわち、請求項１または２において、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ことを要旨とする。

【0015】

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、中央領域に含まれ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、ピニオンシャフトの回転角度が大きい操舵状態において、操舵感が向上する効果がより高くなる。

【0016】

（４）第４の手段は、請求項４に記載の発明すなわち、請求項１〜３のいずれか一項において、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ことを要旨とする。

【0017】

上記ステアリング装置においては、中間領域に含まれる最小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、ラック歯およびピニオン歯の噛み合い深さが最も小さくなる。このため、ラック歯およびピニオン歯の噛み合い深さの影響により変化する範囲内において、ラックシャフトに作用する付勢部材の力が最も大きくなる。このため、ピニオンシャフトの回転角度が８０°以上かつ１００°以下の範囲内にあるとき、歯打ち音の発生を抑制する効果が最も高くなる。

【0018】

（５）第５の手段は、請求項５に記載の発明すなわち、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ことを要旨とする。
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。

【0019】

（６）第６の手段は、請求項６に記載の発明すなわち、請求項１〜５のいずれか一項において、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ことを要旨とする。

【0020】

上記ステアリング装置においては、ストローク領域に含まれる全部のラック歯が２０°以上の圧力角を有する、すなわち最小の圧力角を有するラック歯が２０°以上の圧力角を有する。このため、ストローク領域の全体において、一般的なラック歯と同等の機械的強度を確保することができる。

【発明の効果】

【0021】

本発明は、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なステアリング装置を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の実施形態におけるステアリング装置の全体構成を示す構成図。

【図2】実施形態のステアリング装置に関する断面図であり、図１のラックシャフトの軸方向に垂直な断面構造を示す断面図。

【図3】実施形態のステアリング装置におけるラック歯の断面構造を示す断面図。

【図4】実施形態のステアリング装置におけるピニオンシャフトの回転角度とラック歯の圧力角との関係を示すグラフ。

【図5】実施形態のステアリング装置におけるピニオン歯と中央領域のラック歯との噛み合いを示す模式図。

【図6】実施形態のステアリング装置におけるピニオン歯と中間領域のラック歯との噛み合いを示す模式図。

【図7】実施形態のステアリング装置におけるピニオン歯と端部領域のラック歯との噛み合いを示す模式図。

【発明を実施するための形態】

【0023】

図１を参照して、ステアリング装置１の構成について説明する。
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。

【0024】

ステアリングシャフト１０は、コラムシャフト１１、インターミディエイトシャフト１２、およびピニオンシャフト１３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。

【0025】

ラックシャフト２０は、複数のラック歯２１を有する。ラック歯２１は、ラックアンドピニオン機構１Ａを構成する。ラックシャフト２０は、ラック歯２１がピニオン歯１４と噛み合うことにより、ピニオンシャフト１３の回転に応じて移動する。ラックシャフト２０には、転舵輪３が接続される。

【0026】

アシスト装置３０は、電動モーター３１、ウォームシャフト３２、およびウォームホイール３３を有する。
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。

【0027】

ステアリング装置１の動作について説明する。
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。

【0028】

図２を参照して、ハウジング４０およびラックガイド機構５０について説明する。図２は、ラックシャフト２０の軸方向Ｘ（図１）に垂直であって、かつ、ピニオンシャフト１３の軸方向Ｙに沿った、ハウジング４０等の断面を示す。

【0029】

ハウジング４０は、第１収容部分４１、第２収容部分４２、シール部材４３、玉軸受４４、および針軸受４５を有する。
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。

【0030】

第２収容部分４２は、サポートヨーク５１と、弾性部材５３，５４と、付勢部材５５と、規制部材５６の一部分とを収容する。第２収容部分４２は、サポートヨーク５１の挿入口となる開口部４２Ａを有する。

【0031】

シール部材４３は、第１収容部分４１の開口部４１Ａにおいて、ピニオンシャフト１３とハウジング４０との間に位置する。シール部材４３は、開口部４１Ａからハウジング４０内への異物の侵入を抑制する。

【0032】

玉軸受４４は、ピニオンシャフト１３におけるピニオン歯１４よりも上方の部分を支持する。針軸受４５は、ピニオンシャフト１３におけるピニオン歯１４よりも下方の部分を支持する。玉軸受４４および針軸受４５は、ピニオンシャフト１３の軸方向Ｙにおいて、互いに間隔を空けた箇所に位置する。

【0033】

ラックガイド機構５０は、サポートヨーク５１と、シート部材５２と、弾性部材５３としてのＯリングと、弾性部材５４としてのＯリングと、付勢部材５５としてのコイルばねと、規制部材５６としてのプラグとを有する。

【0034】

サポートヨーク５１は、ラックシャフト２０と付勢部材５５との間に位置する。サポートヨーク５１は、ハウジング４０内において移動方向Ｚにおいて移動可能に構成されている。サポートヨーク５１は、軸方向Ｘ（図１）のラックシャフト２０の移動を案内するとともに、シート部材５２を介してラックシャフト２０をピニオンシャフト１３に押さえ付ける。すなわち、サポートヨーク５１は、ラックシャフト２０を支持し、かつ、ラックシャフト２０の移動を案内する。

【0035】

シート部材５２は、耐摩耗性に優れ、かつ、ラックシャフト２０に対して摩擦係数の低い樹脂により形成される。シート部材５２は、ラックシャフト２０の軸方向Ｘ（図１）の移動により摩耗する。

【0036】

弾性部材５３，５４は、移動方向Ｚに垂直な方向において、サポートヨーク５１とハウジング４０との間に位置する。弾性部材５３，５４は、移動方向Ｚにおいて互いに間隔を空けた箇所に位置する。弾性部材５３，５４は、弾性を有する樹脂により形成されたＯリングである。

【0037】

付勢部材５５は、移動方向Ｚにおいてサポートヨーク５１と規制部材５６との間に位置する。付勢部材５５は、コイルばねである。付勢部材５５は、ラックシャフト２０をピニオンシャフト１３に押し付ける付勢方向に、サポートヨーク５１を付勢する。すなわち、付勢部材５５は、移動方向Ｚにおける付勢方向に作用する力をサポートヨーク５１に付与する。

【0038】

規制部材５６は、第２収容部分４２の開口部４２Ａに位置する。規制部材５６は、おねじ５６Ａを有する。おねじ５６Ａは、第２収容部分４２に形成されているめねじ４２Ｂにねじ込まれている。すなわち、規制部材５６は、ねじ込み式のものであって、ハウジング４０の第２収容部分４２に固定されている。規制部材５６は、第２収容部分４２の開口部４２Ａを閉鎖し、付勢方向の反対方向である反付勢方向へのサポートヨーク５１の移動を規制する。付勢部材５５がサポートヨーク５１に付与する力は、サポートヨーク５１と規制部材５６との隙間Ｄ１に応じて変化する。

【0039】

図３（ａ）〜（ｄ）を参照して、ラックシャフト２０の構成を詳しく説明する。図３（ａ）は、ピニオンシャフト１３の軸方向Ｙ（図２）に垂直なラックシャフト２０の断面を示している。

【0040】

図３（ａ）に示されるように、ラックシャフト２０は、ラック歯２１を所定のストローク領域２２に有している。ストローク領域２２は、ストローク領域２２の中央位置を含む中央領域２２Ａと、ストローク領域２２の端部位置を含む端部領域２２Ｃと、中央領域２２Ａと端部領域２２Ｃとの間に位置する中間領域２２Ｂとを有する。中央領域２２Ａは、ラックシャフト２０の軸方向Ｘに垂直な対称線Ｍを含む。ストローク領域２２におけるラック歯２１は、対称線Ｍを軸として線対称に形成されている。ピニオン歯１４（図２）がストローク領域２２の中央領域２２Ａにおけるラック歯２１と噛み合うときのピニオンシャフト１３の回転角度を０°とする。

【0041】

ラック歯２１は、ピニオンシャフト１３の回転角度の所定の変化量に対するラックシャフト２０の移動量の比が変化するバリアブルギアである。すなわち、２つの隣り合うラック歯２１の間隔Ｄ２は、ラック歯２１の位置に応じて変化する。

【0042】

図３（ｂ）に示されるように、中央領域２２Ａにおけるラック歯２１は、例えば２９°の圧力角を有する。なお、図３（ｂ）は、図３（ａ）の中央部分Ｓ１を拡大した図である。図中の角αは、圧力角を示している。すなわち圧力角は、ラックシャフト２０の軸方向Ｘに垂直な方向と、ラック歯２１が有する傾斜面２１Ａとのなす鋭角に等しい。傾斜面２１Ａは、ラックシャフト２０の軸方向Ｘに垂直な方向に対して傾斜している。

【0043】

図３（ｃ）に示されるように、中間領域２２Ｂにおけるラック歯２１は、中央領域２２Ａにおけるラック歯２１に比べて、小さい圧力角、例えば２０°の圧力角を有する。なお、図３（ｃ）は、図３（ａ）の中間部分Ｓ２を拡大した図である。

【0044】

図３（ｄ）に示されるように、端部領域２２Ｃにおけるラック歯２１は、中間領域２２Ｂにおけるラック歯２１に比べて、大きい圧力角を有し、かつ、中央領域２２Ａにおけるラック歯２１に比べて、大きい圧力角を有する。例えば、端部領域２２Ｃにおけるラック歯２１は、３５°の圧力角を有する。なお、図３（ｄ）は、図３（ａ）の両端部分Ｓ３を拡大した図である。

【0045】

図４を参照して、ラック歯２１の圧力角の変化の一例を説明する。
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。

【0046】

ピニオンシャフト１３の回転角度が８０°以上１００°以下であるとき、ストローク領域２２の中間領域２２Ｂにおけるラック歯２１が、ピニオン歯１４と噛み合う。また、ピニオンシャフト１３の回転角度が３００°以上であるとき、ストローク領域２２の端部領域２２Ｃにおけるラック歯２１が、ピニオン歯１４と噛み合う。したがって、ピニオンシャフト１３の回転角度が８０°以上１００°以下においてピニオン歯１４に噛み合うラック歯２１の圧力角が、ストローク領域２２の全域におけるラック歯２１の圧力角のうち最小の圧力角である。また、ストローク領域２２の端部領域２２Ｃにおけるラック歯２１は、３０°よりも大きい圧力角を有する。また、ストローク領域２２の全域において、ラック歯２１の圧力角が２０°以上である。

【0047】

ラック歯２１の作用を説明する。
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。

【0048】

図６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９０°であるとき、ピニオン歯１４は中間領域２２Ｂのラック歯２１と噛み合う。このとき、ピニオン歯１４が中間領域２２Ｂのラック歯２１と噛み合う深さは、ピニオン歯１４が中央領域２２Ａのラック歯２１と噛み合うときに比べて小さくなる。このため、ピニオンシャフト１３の回転角度が０°であるときに比べて、図２のサポートヨーク５１が反付勢方向側に位置し、サポートヨーク５１と規制部材５６との隙間Ｄ１は、例えば５０μｍになる。

【0049】

図７に示されるように、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は端部領域２２Ｃのラック歯２１と噛み合う。このとき、ピニオン歯１４が端部領域２２Ｃのラック歯２１と噛み合う深さは、ピニオン歯１４が中間領域２２Ｂおよび中央領域２２Ａのラック歯２１と噛み合うときに比べて大きくなる。このため、ピニオンシャフト１３の回転角度が９０°および０°であるときに比べて、図２のサポートヨーク５１が付勢方向側に位置し、サポートヨーク５１と規制部材５６との隙間Ｄ１は、例えば１００μｍになる。

【0050】

本実施形態のステアリング装置１は以下の効果を奏する。
（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。

【0051】

（２）ステアリング装置１は、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ため、ストローク領域２２においてラック歯２１の圧力角が変化する構造を有する。また、この構造を利用してステアリングギアレシオを変化させている。このため、歯打ち音の発生を抑制すること、操舵感を向上すること、および車両の運転状況に応じて操舵性を変化させることが可能になる。

【0052】

（３）端部領域２２Ｃに含まれるラック歯２１の圧力角は、中央領域２２Ａに含まれるラック歯２１の圧力角よりも大きい。したがって、ステアリング装置１においては、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、中央領域２２Ａに含まれるラック歯２１がピニオン歯１４に噛み合うときと比較して、ラック歯２１およびピニオン歯１４の噛み合い深さが大きくなる。このため、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の回転角度が大きい操舵状態において、操舵感が向上する効果がより高くなる。

【0053】

（４）中間領域２２Ｂは、ストローク領域２２に含まれる全部のラック歯２１のうちの最小の圧力角を有するラック歯２１を含み、中央領域２２Ａおよび端部領域２２Ｃは、最小の圧力角を有するラック歯２１を含まない。したがって、ステアリング装置１においては、中間領域２２Ｂに含まれる最小の圧力角を有するラック歯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の噛み合い深さが最も小さくなる。このため、ラック歯２１およびピニオン歯１４の噛み合い深さの影響により変化する範囲内において、ラックシャフト２０に作用する付勢部材５５の力が最も大きくなる。このため、ピニオンシャフト１３の回転角度が８０°以上かつ１００°以下の範囲内にあるとき、歯打ち音の発生を抑制する効果が最も高くなる。

【0054】

（５）一般的なラック歯の形成方法であるブローチ加工では３０°よりも大きい圧力角を形成することが困難であるため、一般的なラック歯は３０°以下の圧力角を有する。端部領域２２Ｃに含まれるラック歯２１は、３０°よりも大きい圧力角を有する。したがって、ステアリング装置１においては、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、３０°以下の圧力角を有するラック歯２１がピニオン歯１４に噛み合うときと比較して、ラック歯２１およびピニオン歯１４の噛み合い深さが大きくなる。このため、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。

【0055】

（６）ステアリング装置１においては、ストローク領域２２に含まれる全部のラック歯２１が２０°以上の圧力角を有する、すなわち最小の圧力角を有するラック歯２１が２０°以上の圧力角を有する。このため、ストローク領域２２の全体において、一般的なラック歯２１と同等の機械的強度を確保することができる。

【0056】

本発明は、上記実施形態以外の実施形態を含む。以下、本発明のその他の実施形態としての上記実施形態の変形例を示す。なお、以下の各変形例は、互いに組み合わせることもできる。

【0057】

・実施形態のステアリング装置１において、ストローク領域２２の全域において、ラック歯２１の圧力角が２０°以上である。一方、変形例のステアリング装置１において、中間領域２２Ｂにおけるラック歯２１は、２０°未満の圧力角を有する。すなわち、ストローク領域２２の全域において、ラック歯２１の圧力角が２０°以上でないように構成することもできる。

【0058】

・実施形態のステアリング装置１において、ストローク領域２２の端部領域２２Ｃにおけるラック歯２１は、３０°よりも大きい圧力角を有する。一方、変形例のステアリング装置１において、端部領域２２Ｃにおけるラック歯２１は、３０°以下の圧力角を有する。すなわち、端部領域２２Ｃにおけるラック歯２１の圧力角を適宜変更することもできる。

【0059】

・実施形態のステアリング装置１において、ストローク領域２２の中央領域２２Ａにおけるラック歯２１の圧力角は、ストローク領域２２の端部領域２２Ｃにおけるラック歯２１の圧力角に比べて小さい。一方、変形例のステアリング装置１において、ストローク領域２２の中央領域２２Ａにおけるラック歯２１の圧力角は、ストローク領域２２の端部領域２２Ｃにおけるラック歯２１の圧力角と同じ、またはストローク領域２２の端部領域２２Ｃにおけるラック歯２１の圧力角に比べて大きい。すなわち、中央領域２２Ａにおけるラック歯２１の圧力角が、中間領域２２Ｂにおけるラック歯２１の圧力角よりも大きく、かつ、端部領域２２Ｃにおけるラック歯２１の圧力角が、中間領域２２Ｂにおけるラック歯２１の圧力角よりも大きければよい。

【0060】

・中央領域２２Ａにおけるラック歯２１の圧力角の大きさ、中間領域２２Ｂにおけるラック歯２１の圧力角の大きさ、および端部領域２２Ｃにおけるラック歯２１の圧力角の大きさは、実施形態で例示した数値に限定されない。

【0061】

・実施形態のステアリング装置１において、ピニオンシャフト１３の回転角度が８０°以上１００°以下の範囲内の所定の一角度において、ピニオン歯１４に噛み合うラック歯２１の圧力角が最小の圧力角となっている。一方、変形例のステアリング装置１において、ピニオンシャフト１３の回転角度が８０°以上１００°以下の範囲の全角度において、ピニオン歯１４に噛み合うラック歯２１の圧力角が最小の圧力角となっている。すなわち、複数のラック歯２１が最小の圧力角を有することもできる。

【0062】

・実施形態のステアリング装置１において、付勢部材５５はコイルばねである。一方、変形例のステアリング装置１において、付勢部材５５は皿ばねである。すなわち、サポートヨーク５１に力を付与することができるのであれば、付勢部材５５の形状や形成材料を変更することもできる。

【0063】

・実施形態のステアリング装置１は、電動モーター３１の出力をコラムシャフト１１に付与するコラムアシスト型のパワーステアリング装置である。一方、変形例のステアリング装置は、電動モーターの出力を、ラックシャフトを並進させる力としてラックシャフトに付与するラックアシスト型のパワーステアリング装置、または、ピニオンシャフトに付与するピニオンアシスト型のパワーステアリング装置である。

【符号の説明】

【0064】

１…ステアリング装置、１Ａ…ラックアンドピニオン機構、１Ｂ…減速機構、２…ステアリングホイール、３…転舵輪、１０…ステアリングシャフト、１１…コラムシャフト、１２…インターミディエイトシャフト、１３…ピニオンシャフト、１４…ピニオン歯、２０…ラックシャフト、２１…ラック歯、２１Ａ…傾斜面、２２…ストローク領域、２２Ａ…中央領域、２２Ｂ…中間領域、２２Ｃ…端部領域、３０…アシスト装置、３１…電動モーター、３２…ウォームシャフト、３３…ウォームホイール、４０…ハウジング、４１…第１収容部分、４１Ａ…開口部、４２…第２収容部分、４２Ａ…開口部、４２Ｂ…めねじ、４３…シール部材、４４…玉軸受、４５…針軸受、５０…ラックガイド機構、５１…サポートヨーク、５２…シート部材、５３，５４…弾性部材、５５…付勢部材、５６…規制部材、５６Ａ…おねじ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】