知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ クノールブレムゼ商用車システムジャパン株式会社の特許一覧
(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】
(24)【登録日】2024-09-27
(45)【発行日】2024-10-07
(54)【発明の名称】ステアリング装置
(51)【国際特許分類】
B62D 5/24 20060101AFI20240930BHJP
【ＦＩ】
B62D5/24
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2023529809
(86)(22)【出願日】2022-06-08
(86)【国際出願番号】 JP2022023067
(87)【国際公開番号】W WO2022264890
(87)【国際公開日】2022-12-22
【審査請求日】2023-10-10
(31)【優先権主張番号】P 2021098408
(32)【優先日】2021-06-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】596148478
【氏名又は名称】クノールブレムゼ商用車システムジャパン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100086232
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 博通
(74)【代理人】
【識別番号】100092613
【弁理士】
【氏名又は名称】富岡 潔
(74)【代理人】
【識別番号】100205682
【弁理士】
【氏名又は名称】高嶋 一彰
(72)【発明者】
【氏名】石川 正吾
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 敬
【審査官】飯島 尚郎
(56)【参考文献】
【文献】特開昭５４－０３１１３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開平０５－０８６７５４（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開平０６－０４７０７９（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２０１９－１５６０８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０４２１７８１１（ＵＳ，Ａ）
【文献】米国特許第０６０７０４８３（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６２Ｄ ５／００－５／３２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ステアリングホイールに連係する操舵軸に螺合するボールナットの外側に形成されたラック歯と、転舵輪に連係するセクタシャフトに設けられ、直進操舵状態に相当する前記セクタシャフトの中立位置において前記ラック歯と最も深く噛み合う中央歯を含み、前記セクタシャフトの周方向に設けられた複数のセクタ歯をもって前記ラック歯と噛み合うセクタ歯車と、
前記セクタシャフトの中立位置付近における前記ラック歯と前記セクタ歯車との噛み合いを調整する予圧付与機構と、
を備え、
前記予圧付与機構は、前記セクタシャフトの中立位置付近において前記中央歯の歯先と対向する前記ラック歯の特定歯底の歯幅方向の一端部に設けられ、前記中央歯の歯先に弾接することによって発生する反力に基づき、前記ボールナットの回転方向の一方側へ前記ボールナットを付勢するものであって、
前記予圧付与機構は、
前記特定歯底に形成されたプランジャ受容穴と、
前記プランジャ受容穴に進退可能に収容され、前記プランジャ受容穴の前記セクタ歯車に臨む開口部から先端側が突出可能に設けられたプランジャと、
前記プランジャ受容穴の底部と前記プランジャとの間に介在し、前記中央歯に向けて前記プランジャを付勢する付勢部材と、
を備えており、
前記セクタシャフトは、ピットマンアームに接続される、前記セクタ歯車を挟んで軸方向一端側が比較的大径に形成され、前記セクタ歯車を挟んで軸方向他端側が前記軸方向一端側よりも比較的小径に形成されていて、
前記プランジャ受容穴は、前記特定歯底の歯幅方向の端部のうち、前記セクタシャフトの軸方向他端側に対応する端部に設けられている、
ことを特徴とするステアリング装置。
【請求項2】
前記プランジャは、前記プランジャ受容穴の内部を摺動する大径部と、前記大径部に対して段差状に縮径形成され、前記開口部から突出可能に設けられた小径部と、を有し、前記プランジャ受容穴は、前記開口部を前記大径部の外径よりも小さい内径となるように縮径してなり、前記大径部と当接することによって前記小径部の突出量を規制するストッパを有し、
前記セクタシャフトの回動位相が前記中立位置付近の状態では、前記大径部は前記ストッパに当接することなく、前記プランジャと前記中央歯との当接が許容される一方、
前記セクタシャフトの回動位相が前記中立位置付近を超えた状態では、前記大径部が前記ストッパに当接して、前記プランジャと前記中央歯との当接を規制する、
ことを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項3】
前記セクタ歯車の歯底が、前記セクタシャフトの軸線に平行な平坦面となっている、ことを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項4】
前記セクタ歯車の歯底は、前記セクタシャフトの軸方向の一端側に向かって前記セクタ歯車の歯たけが徐々に大きくなるテーパ面を有し、前記セクタシャフトは、前記セクタシャフトを収容するハウジングの端壁に形成された雌ねじ孔を介して前記セクタシャフトの軸方向他端部からねじ込まれたアジャストスクリュによって、前記セクタシャフトの軸方向一端側へ移動可能に構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項5】
ステアリングホイールに連係する操舵軸に螺合するボールナットの外側に形成されたラック歯と、転舵輪に連係するセクタシャフトに設けられ、直進操舵状態に相当する前記セクタシャフトの中立位置において前記ラック歯と最も深く噛み合う中央歯を含み、前記セクタシャフトの周方向に設けられた複数のセクタ歯をもって前記ラック歯と噛み合うセクタ歯車と、
前記セクタシャフトの中立位置付近における前記ラック歯と前記セクタ歯車との噛み合いを調整する予圧付与機構と、
を備え、
前記予圧付与機構は、前記中央歯の歯幅方向の一端部に設けられ、前記セクタシャフトの中立位置付近において前記中央歯の歯先と対向する前記ラック歯の特定歯底に弾接することにより発生する付勢力に基づき、前記ボールナットの回転方向の一方側へ前記ボールナットを付勢する、
ことを特徴とするステアリング装置。
【請求項6】
前記予圧付与機構は、前記中央歯に形成されたプランジャ受容穴と、
前記プランジャ受容穴に進退可能に収容され、前記プランジャ受容穴の前記セクタ歯車に臨む開口部から先端側が突出可能に設けられたプランジャと、
前記プランジャ受容穴の底部と前記プランジャとの間に介在し、前記特定歯底に向けて前記プランジャを付勢する付勢部材と、
を備えている、
ことを特徴とする請求項５に記載のステアリング装置。
【請求項7】
前記プランジャは、前記プランジャ受容穴の内部を摺動する大径部と、前記大径部に対して段差状に縮径形成され、前記開口部から突出可能に設けられた小径部と、を有し、前記プランジャ受容穴は、前記開口部を前記大径部の外径よりも小さい内径となるように縮径してなり、前記大径部と当接することによって前記小径部の突出量を規制するストッパを有し、
前記セクタシャフトの回動位相が前記中立位置付近の状態では、前記大径部は前記ストッパに当接することなく、前記プランジャと前記特定歯底との当接が許容される一方、
前記セクタシャフトの回動位相が前記中立位置付近を超えた状態では、前記大径部が前記ストッパに当接して、前記プランジャと前記特定歯底との当接を規制する、
ことを特徴とする請求項６に記載のステアリング装置。
【請求項8】
前記セクタ歯車の歯底が、前記セクタシャフトの軸線に平行な平坦面となっている、ことを特徴とする請求項５に記載のステアリング装置。
【請求項9】
前記セクタ歯車の歯底は、前記セクタシャフトの軸方向の一端側に向かって前記セクタ歯車の歯たけが徐々に大きくなるテーパ面を有し、前記セクタシャフトは、前記セクタシャフトを収容するハウジングの端壁に形成された雌ねじ孔を介して前記セクタシャフトの軸方向他端部からねじ込まれたアジャストスクリュによって、前記セクタシャフトの軸方向一端側へ移動可能に構成されている、
ことを特徴とする請求項５に記載のステアリング装置。
【請求項10】
前記セクタシャフトは、ピットマンアームに接続される、前記セクタ歯車を挟んで軸方向一端側が比較的大径に形成され、前記セクタ歯車を挟んで軸方向他端側が前記軸方向一端側よりも比較的小径に形成されていて、前記プランジャ受容穴は、前記中央歯の歯幅方向の端部のうち、前記セクタシャフトの軸方向他端側に対応する端部に設けられている、
ことを特徴とする請求項６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、ステアリング装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来のステアリング装置としては、例えば以下の特許文献１に記載されたものが知られている。
【0003】
すなわち、下記の特許文献１に係るステアリング装置は、ステアリングホイールと連係する操舵軸と、転舵輪と連係するセクタシャフトとが交差状に配置されていて、操舵軸に螺合するボールナットに形成されたラック歯と、セクタシャフトに設けられたセクタ歯車とが噛み合うことによって構成される。
【0004】
そして、ボールナットとセクタシャフトとの間には、セクタシャフトの中立位置におけるラック歯とセクタ歯車とのバックラッシュを調整するプリロード機構が設けられている。このプリロード機構は、セクタギヤの軸方向端部と対向する位置においてボールナットの内部に付勢部材と共に埋設され、付勢部材を介してセクタ歯車側へ付勢されるプランジャと、セクタシャフトに設けられ、セクタシャフトの中立位置を中心として所定の回動範囲においてプランジャと弾接可能なカムプロファイルをもって構成されたプランジャ摺接部と、を含む。すなわち、プリロード機構は、セクタシャフトの中立位置を中心として所定の範囲おいて、プランジャがプランジャ摺接部に弾接することによって発生するプランジャ摺接部からの反力に基づき、ボールナットを回動方向一方側に付勢する。これにより、プリロード機構は、前記セクタシャフトの中立位置付近におけるラック歯とセクタ歯車のバックラッシュを低減することが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開平５－３１９２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、前記従来のステアリング装置では、セクタ歯車とは別にプランジャ摺接部を設ける必要がある。このため、当該プランジャ摺接部の分だけセクタシャフトの軸方向の大型化を招来してしまう、という点で、なおも改善の余地を残していた。
【0007】
本発明は、かかる技術的課題に着目して案出されたもので、セクタシャフトの大型化を抑制できるステアリング装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、その一態様として、ステアリングホイールに連係する操舵軸に螺合するボールナットの外側に形成されたラック歯と、転舵輪に連係するセクタシャフトに設けられ、直進操舵状態に相当する前記セクタシャフトの中立位置において前記ラック歯と最も深く噛み合う中央歯を含み、前記セクタシャフトの周方向に設けられた複数のセクタ歯をもって前記ラック歯と噛み合うセクタ歯車と、前記セクタシャフトの中立位置付近における前記ラック歯と前記セクタ歯車との噛み合いを調整する予圧付与機構と、を備え、前記予圧付与機構は、前記セクタシャフトの中立位置付近において前記中央歯の歯先と対向する前記ラック歯の特定歯底の歯幅方向の一端部に設けられ、前記中央歯の歯先に弾接することによって発生する反力に基づき、前記ボールナットの回転方向の一方側へ前記ボールナットを付勢する。
【0009】
このように、本発明では、予圧付与機構が、セクタ歯車の中央歯の歯先に弾接することをもって、ボールナットに回転トルクを付与する構成となっている。このため、本発明では、前記従来のステアリング装置のように、セクタ歯車とは別に、予圧付与機構の押圧に供する被押圧部を設ける必要がなくなる。これにより、当該被押圧部の形成に伴うセクタシャフトの大型化を抑制することができる。
【0010】
また、前記ステアリング装置の別の態様として、前記予圧付与機構は、前記特定歯底に形成されたプランジャ受容穴と、前記プランジャ受容穴に進退可能に収容され、前記プランジャ受容穴の前記セクタ歯車に臨む開口部から先端側が突出可能に設けられたプランジャと、前記プランジャ受容穴の底部と前記プランジャとの間に介在し、前記中央歯に向けて前記プランジャを付勢する付勢部材と、を備えている、ことが望ましい。
【0011】
すなわち、本発明では、予圧付与機構が、ボールナットに形成されたプランジャ受容穴と、プランジャ受容穴に収容される付勢部材及びプランジャのみで構成されていて、プランジャによりセクタ歯車の中央歯の歯先を押圧することにより、ボールナットに対する回転トルクを発生させている。
【0012】
このように、本発明は、プランジャと付勢部材、及びこれらを収容するプランジャ受容穴のみからなる簡素な構成を有するため、前記従来のステアリング装置のように、プランジャの被押圧部を加工又は形成する必要がない。これにより、予圧付与機構を比較的安価に構成することが可能となり、ステアリング装置の製造コストの低減化を図ることができる。
【0013】
また、前記ステアリング装置のさらに別の態様として、前記プランジャは、前記プランジャ受容穴の内部を摺動する大径部と、前記大径部に対して段差状に縮径形成され、前記開口部から突出可能に設けられた小径部と、を有し、前記プランジャ受容穴は、前記開口部を前記大径部の外径よりも小さい内径となるように縮径してなり、前記大径部と当接することによって前記小径部の突出量を規制するストッパを有し、前記セクタシャフトの回動位相が前記中立位置付近の状態では、前記大径部は前記ストッパに当接することなく、前記プランジャと前記中央歯との当接が許容される一方、前記セクタシャフトの回動位相が前記中立位置付近を超えた状態では、前記大径部が前記ストッパに当接して、前記プランジャと前記中央歯との当接を規制する、ことが望ましい。
【0014】
すなわち、本発明では、セクタシャフトの回動位相が中立位置付近にあるときはプランジャと中央歯との当接を許容し、セクタシャフトの回動位相が中立位置付近を超えたときはストッパによってプランジャと中央歯との当接を規制する構成となっている。
【0015】
このように、ストッパによってプランジャの突出量を規制することにより、剛性感が必要となるセクタシャフトの中立位置付近についてのみ、ラック歯とセクタ歯車の噛み合いを調整することができる。換言すれば、剛性感を特に必要としないセクタシャフトの中立位置付近以外では、プランジャと中央歯との当接を規制することにより、プランジャが中央歯に摺接することよって生じる、いわゆるゴリゴリ感など、操舵フィーリングの悪化を抑制することができる。
【0016】
また、本発明では、プランジャ受容穴の開口部を狭めるのみでストッパが構成されている。このため、例えば前記従来のステアリング装置のように、複雑なカムプロファイルを形成することなく、比較的簡素な構成でもって、プランジャの突出量を規制することができる。これにより、ステアリング装置の製造コストの低減化に寄与することができる。
【0017】
また、前記ステアリング装置のさらに別の態様として、前記セクタ歯車の歯底が、前記セクタシャフトの軸線に平行な平坦面となっている、ことが望ましい。
【0018】
このように、本発明では、セクタ歯の歯底がセクタシャフトの軸線に平行なストレート形状を有しており、前記従来のステアリング装置のように、セクタ歯の歯底をテーパ形状とせず、予圧付与機構のほかにラック歯とセクタ歯車の噛み合いを調整する機構を設けることなく、予圧付与機構のみによってラック歯とセクタ歯車の噛み合いを調整する構成となっている。これにより、ステアリング装置の構造が簡素化され、当該ステアリング装置の生産性の向上、及び製造コストの低減化に寄与することができる。
【0019】
また、前記ステアリング装置のさらに別の態様として、前記セクタ歯車の歯底は、前記セクタシャフトの軸方向の一端側に向かって前記セクタ歯車の歯たけが徐々に大きくなるテーパ面を有し、前記セクタシャフトは、前記セクタシャフトを収容するハウジングの端壁に形成された雌ねじ孔を介して前記セクタシャフトの軸方向他端部からねじ込まれたアジャストスクリュによって、前記セクタシャフトの軸方向一端側へ移動可能に構成されている、ことが望ましい。
【0020】
このように、本発明では、セクタ歯の歯底がテーパ面となるテーパギヤ形状を有しており、アジャストスクリュによってセクタシャフトを軸方向一端側に移動させることで、ラック歯とセクタ歯車の噛み合いを調整することが可能となっている。これにより、セクタシャフトの中立位置付近のみならず、セクタシャフトの回動範囲の全域において、ラック歯とセクタ歯車の適切な噛み合いを確保することができる。
【0021】
また、前記ステアリング装置のさらに別の態様として、前記セクタシャフトは、ピットマンアームに接続される、前記セクタ歯車を挟んで軸方向一端側が比較的大径に形成され、前記セクタ歯車を挟んで軸方向他端側が前記軸方向一端側よりも比較的小径に形成されていて、前記プランジャ受容穴は、前記特定歯底の歯幅方向の端部のうち、前記セクタシャフトの軸方向他端側に対応する端部に設けられている、ことが望ましい。
【0022】
このように、本発明では、予圧付与機構を構成するプランジャ受容穴が、セクタシャフトが比較的小径となる側に配置されている。このため、かかる小径の分だけ、ボールナットの回転中心からさらに遠い位置に予圧付与機構を配置することができる。これにより、ボールナットに対してより大きな回転トルクを付与することが可能となり、ラック歯とセクタ歯車の噛み合いをより効果的に調整することができる。
【0023】
また、別の観点から、本発明は、その一態様として、ステアリングホイールに連係する操舵軸に螺合するボールナットの外側に形成されたラック歯と、転舵輪に連係するセクタシャフトに設けられ、直進操舵状態に相当する前記セクタシャフトの中立位置において前記ラック歯と最も深く噛み合う中央歯を含み、前記セクタシャフトの周方向に設けられた複数のセクタ歯をもって前記ラック歯と噛み合うセクタ歯車と、前記セクタシャフトの中立位置付近における前記ラック歯と前記セクタ歯車との噛み合いを調整する予圧付与機構と、を備え、前記予圧付与機構は、前記中央歯の歯幅方向の一端部に設けられ、前記セクタシャフトの中立位置付近において前記中央歯の歯先と対向する前記ラック歯の特定歯底に弾接することにより発生する付勢力に基づき、前記ボールナットの回転方向の一方側へ前記ボールナットを付勢する。
【0024】
すなわち、本発明では、予圧付与機構がラック歯の特定歯底に弾接することをもって、ボールナットに回転トルクを付与する構成となっている。このように、予圧付与機構をセクタ歯車側に配置した場合でも、セクタ歯車とは別に、予圧付与機構の押圧に供する被押圧部を設ける必要がなくなる。これにより、当該被押圧部の形成に伴うセクタシャフトの大型化を抑制することができる。
【0025】
また、前記ステアリング装置の別の態様として、前記予圧付与機構は、前記中央歯に形成されたプランジャ受容穴と、前記プランジャ受容穴に進退可能に収容され、前記プランジャ受容穴の前記セクタ歯車に臨む開口部から先端側が突出可能に設けられたプランジャと、前記プランジャ受容穴の底部と前記プランジャとの間に介在し、前記特定歯底に向けて前記プランジャを付勢する付勢部材と、を備えている、ことが望ましい。
【0026】
このように、予圧付与機構をセクタ歯車側に設けた場合であっても、当該予圧付与機構を、プランジャと付勢部材、及びこれらを収容するプランジャ受容穴のみからなる簡素な構成とすることで、前記従来のステアリング装置のように、プランジャの被押圧部を加工又は形成する必要がなくなる。これにより、予圧付与機構を比較的安価に構成することが可能となり、ステアリング装置の製造コストの低減化を図ることができる。
【0027】
また、前記ステアリング装置のさらに別の態様として、前記プランジャは、前記プランジャ受容穴の内部を摺動する大径部と、前記大径部に対して段差状に縮径形成され、前記開口部から突出可能に設けられた小径部と、を有し、前記プランジャ受容穴は、前記開口部を前記大径部の外径よりも小さい内径となるように縮径してなり、前記大径部と当接することによって前記小径部の突出量を規制するストッパを有し、前記セクタシャフトの回動位相が前記中立位置付近の状態では、前記大径部は前記ストッパに当接することなく、前記プランジャと前記特定歯底との当接が許容される一方、前記セクタシャフトの回動位相が前記中立位置付近を超えた状態では、前記大径部が前記ストッパに当接して、前記プランジャと前記特定歯底との当接を規制する、ことが望ましい。
【0028】
このように、予圧付与機構をセクタ歯車側に設けた場合であっても、ストッパによりプランジャの突出量を規制することで、剛性感が必要となるセクタシャフトの中立位置付近についてのみ、ラック歯とセクタ歯車の噛み合いを調整することができる。換言すれば、剛性感を特に必要としないセクタシャフトの中立位置付近以外では、プランジャと特定歯底との当接を規制することで、プランジャが特定歯底に摺接することよって生じる、いわゆるゴリゴリ感など、操舵フィーリングの悪化を抑制することができる。
【0029】
また、本発明では、プランジャ受容穴の開口部を狭めるのみでストッパが構成されているため、例えば前記従来のステアリング装置のように、複雑なカムプロファイルを形成することなく、比較的簡素な構成でもって、プランジャの突出量を規制することができる。これにより、ステアリング装置の製造コストの低減化に寄与することができる。
【0030】
また、前記ステアリング装置のさらに別の態様として、前記セクタシャフトは、ピットマンアームに接続される、前記セクタ歯車を挟んで軸方向一端側が比較的大径に形成され、前記セクタ歯車を挟んで軸方向他端側が前記軸方向一端側よりも比較的小径に形成されていて、前記プランジャ受容穴は、前記中央歯の歯幅方向の端部のうち、前記セクタシャフトの軸方向他端側に対応する端部に設けられている、ことが望ましい。
【0031】
このように、予圧付与機構をセクタ歯車側に設けた場合であっても、予圧付与機構を構成するプランジャ受容穴が、セクタシャフトが比較的小径となる側に配置されていることで、かかる小径の分だけ、ボールナットの回転中心からさらに遠い位置に予圧付与機構を配置することができる。これにより、ボールナットに対してより大きな回転トルクを付与することが可能となり、ラック歯とセクタ歯車の噛み合いをより効果的に調整することができる。
【発明の効果】
【0032】
本発明によれば、予圧付与機構が、セクタ歯車の中央歯の歯先、又はラック歯の特定歯底に弾接することをもって、ボールナットに回転トルクを付与する構成となっている。このため、セクタ歯車とは別に予圧付与機構に押圧される被押圧部を設ける必要がなく、かかる被押圧部の形成に伴うセクタシャフトの大型化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】本発明の第１実施形態に係るステアリング装置の縦断面図である。
【図4】操舵状態に応じたプランジャの突出量の変遷を示す図であって、（ａ）は操舵角が０度の中立状態、（ｂ）は操舵角が１２度の操舵状態、（ｃ）は操舵角が２５度の操舵状態を示している。
【図6】本発明の第２実施形態に係るステアリング装置の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0034】
以下、本発明に係るステアリング装置の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、下記の実施形態では、このステアリング装置を、トラックなど大型自動車等に用いられるインテグラル型のパワーステアリング装置として適用した例を示している。
【0035】
［第１実施形態］
（ステアリング装置の構成）
図１は、本発明に係るステアリング装置の第１実施形態を示し、操舵軸２の回転中心に沿って切断したステアリング装置ＰＳ１の縦断面図を示している。図２は、図１のＡ－Ａ線に沿って切断したステアリング装置ＰＳ１の横断面図を示している。なお、以下では、図１における操舵軸２の回転軸Ｘ方向のうち、ステアリングホイール（図示外）に連係する側を「一端側」、ボールナット４に連係する側を「他端側」として説明する。また、図２におけるセクタシャフト３の回転軸Ｙ方向のうち、転舵輪（図示外）に連係する側を「一端側」、ボールナット４に連係する側を「他端側」として説明する。
（ステアリング装置の構成）
図１は、本発明に係るステアリング装置の第１実施形態を示し、操舵軸２の回転中心に沿って切断したステアリング装置ＰＳ１の縦断面図を示している。図２は、図１のＡ－Ａ線に沿って切断したステアリング装置ＰＳ１の横断面図を示している。なお、以下では、図１における操舵軸２の回転軸Ｘ方向のうち、ステアリングホイール（図示外）に連係する側を「一端側」、ボールナット４に連係する側を「他端側」として説明する。また、図２におけるセクタシャフト３の回転軸Ｙ方向のうち、転舵輪（図示外）に連係する側を「一端側」、ボールナット４に連係する側を「他端側」として説明する。
【0036】
図１、図２に示すように、ステアリング装置ＰＳ１は、周知のボールナット式ステアリング装置であって、図示外のステアリングホイールに連係する操舵軸２と、図示外の転舵輪に連係するセクタシャフト３と、を有する。この操舵軸２とセクタシャフト３は、ハウジング１の内部に収容される。また、操舵軸２とセクタシャフト３との間にはボールナット４が介在しており、当該ボールナット４を介して操舵軸２の回転がセクタシャフト３の回動に変換される。
【0037】
ハウジング１は、第１ハウジング１１、第２ハウジング１２及び第３ハウジング１３を有する。第１ハウジング１１は、操舵軸２、セクタシャフト３及びボールナット４を内部に収容するハウジング本体として機能する。すなわち、第１ハウジング１１は、回転軸Ｘの方向に延びて、操舵軸２及びボールナット４を収容する概ね円筒状の操舵軸収容部１１１と、回転軸Ｘに直交する回転軸Ｙの方向に延びて、セクタシャフト３を収容する概ね円筒状のセクタシャフト収容部１１２と、を有する。
【0038】
操舵軸収容部１１１は、図１に示すように、回転軸Ｘの方向の一端側が第１開口部１１１ａを介して外部に開口すると共に、他端側が端壁１１１ｂにより閉塞された、有底円筒状を呈している。第１開口部１１１ａは、当該第１開口部１１１ａに嵌合する第２ハウジング１２によって閉塞される。
【0039】
第２ハウジング１２は、他端側に向かって外径を段差状に縮小してなる円筒状を呈しており、第１開口部１１１ａの端面に当接する第２ハウジング本体部１２１と、第２ハウジング本体部１２１に対して段差状に縮径し、第１開口部１１１ａに嵌合する第２ハウジング嵌合部１２２と、を有する。そして、第２ハウジング嵌合部１２２の外周側には、第１開口部１１１ａの内周面と弾性的に当接可能な第１シール部材Ｓ１が取り付けられており、この第１シール部材Ｓ１が第１開口部１１１ａの内周面に弾性的に当接することによって、操舵軸収容部１１１内が液密に保持されている。
【0040】
また、第２ハウジング１２は、中央部を貫通する操舵軸挿入孔１２３を有し、この操舵軸挿入孔１２３を介して、外部から操舵軸収容部１１１内に操舵軸２が挿入されている。操舵軸挿入孔１２３は、一端側から他端側に向かって内径が段差状に縮小するように構成されていて、一端側に比較的大径状の大径孔部１２３ａを有すると共に、他端側に比較的小径状の小径孔部１２３ｂを有する。また、操舵軸挿入孔１２３の大径孔部１２３ａには、例えばボールベアリングからなる操舵軸受１１３が収容されていて、この操舵軸受１１３によって操舵軸２が回転可能に支持されている。
【0041】
なお、操舵軸受１１３は、第２操舵軸２２に一体に形成されたインナレース１１３ａと、大径孔部１２３ａに挿入されるアウタレース１１３ｂと、インナレース１１３ａとアウタレース１１３ｂの間に介在する複数のボール部材１１３ｃと、を有する。また、アウタレース１１３ｂは、大径孔部１２３ａにねじ込まれるロックナット１１４によって、軸方向の移動が規制された状態で保持されている。
【0042】
セクタシャフト収容部１１２は、図２に示すように、操舵軸収容部１１１に対して概ね接線状に配置されていて、周方向の一部を操舵軸収容部１１１と共有することにより、操舵軸収容部１１１と連通可能に構成されている。また、セクタシャフト収容部１１２は、回転軸Ｙの方向の一端側が第２開口部１１２ａを介して外部に開口すると共に、他端側が第３開口部１１２ｂを介して外部に開口している。
【0043】
すなわち、セクタシャフト収容部１１２では、第３開口部１１２ｂを介してセクタシャフト収容部１１２に挿入されたセクタシャフト３の一端部が、第２開口部１１２ａを介して外部に臨んでいて、ハウジング１の外部において前記図示外のピットマンアームに接続される。一方、第３開口部１１２ｂは、当該第３開口部１１２ｂを介してセクタシャフト３をセクタシャフト収容部１１２内に挿入後、第３開口部１１２ｂに嵌合する第３ハウジング１３によって閉塞される。
【0044】
第３ハウジング１３は、一端側に向かって外径を段差状に縮小してなる円筒状を呈しており、第３開口部１１２ｂの端面に当接する第３ハウジング本体部１３１と、第３ハウジング本体部１３１に対して段差状に縮径し、第３開口部１１２ｂに嵌合する第３ハウジング嵌合部１３２と、を有する。そして、第３ハウジング嵌合部１３２の外周側には、第３開口部１１２ｂの内周面と弾性的に当接可能な第２シール部材Ｓ２が取り付けられており、この第２シール部材Ｓ２が第３開口部１１２ｂの内周面に弾性的に当接することによって、セクタシャフト収容部１１２内が液密に保持されている。
【0045】
また、第３ハウジング嵌合部１３２の内周側には、セクタシャフト３の他端部の回転支持に供する有底円筒状のシャフト支持部１３３を有する。シャフト支持部１３３は、一端側に開口する第３ハウジング筒状部１３４と、この第３ハウジング筒状部１３４の他端側を閉塞する第３ハウジング端壁１３５と、を有する。
【0046】
操舵軸２は、図１に示すように、一端側が図示外のステアリングホイールに接続される第１操舵軸２１と、一部が第１操舵軸２１と径方向に重なるように、トーションバー２３を介して第１操舵軸２１の他端側に相対回転可能に接続される第２操舵軸２２と、を有する。第１操舵軸２１は、当該第１操舵軸２１の他端部において径方向に貫通された第１ピン部材２４１を介して、トーションバー２３と接続されている。同様に、第２操舵軸２２は、当該第２操舵軸２２の他端部において径方向に貫通された第２ピン部材２４２を介して、トーションバー２３と接続されている。
【0047】
なお、本実施形態では図示を省略するが、操舵軸２は、前記図示外のステアリングホイールに対して機械的に接続されていてもよく、また、周知のステア・バイ・ワイヤのように前記図示外のステアリングホイールに電気的に接続されていてもよい。さらに、操舵軸２は、前記図示外のステアリングホイールに接続され、手動運転により当該ステアリングホイールを介して操舵トルクが入力される態様のほか、図示外のモータに接続され、自動運転により当該モータを介して操舵トルクが入力される態様にも適用可能である。また、前記手動運転の態様には、前記図示外のステアリングホイールから操舵トルクが入力され、前記図示外のモータから操舵アシストトルクが入力される態様が含まれる。
【0048】
セクタシャフト３は、図２に示すように、操舵軸２の回転軸Ｘに概ね直角に交差する回転軸Ｙの方向に沿って延びるセクタ軸部３１と、セクタ軸部３１の他端部にボールナット４と対向して配置されるセクタ歯車３２と、を有する。セクタ軸部３１とセクタ歯車３２とは一体に形成されていて、セクタ歯車３２が回動することによって、当該セクタ歯車３２と一体となってセクタ軸部３１が回動する。
【0049】
セクタ軸部３１は、セクタ歯車３２よりも一端側が、比較的大径な大径軸部３１１として構成されていて、セクタ歯車３２よりも他端側が、比較的小径な小径軸部３１２として構成されている。大径軸部３１１は、一端側が前記図示外のピットマンアームに接続され、他端側が第２開口部１１２ａの内周側に収容された大径軸受３３１によって回転可能に支持される。すなわち、大径軸部３１１は、当該大径軸部３１１の一端部に接続される前記図示外のピットマンアームを介して前記図示外の転舵輪に大きなトルクを付与する関係上、かかる大きなトルクに対抗可能な剛性を確保するため、比較的大径に形成されている。
【0050】
また、大径軸受３３１の一端側には、大径軸部３１１の外周面と第２開口部１１２ａの内周面との間を液密にシール可能な大径シール部材３４１が設けられている。これにより、ハウジング１（シャフト収容部１１２）の内部に充填された作動液が第２開口部１１２ａを通じて外部へ流出することが抑制されている。
【0051】
一方、小径軸部３１２は、第３ハウジング筒状部１３４の内周側に収容された小径軸受３３２によって回転可能に支持される。すなわち、小径軸部３１２は、セクタシャフト３の他端側の回転支持に供するものであり、前記大径軸部３１１のような大きなトルクが作用しない関係上、かかる大きなトルクに対抗可能な高い剛性は必要ないため、比較的小径に形成されている。
【0052】
また、小径軸受３３２の他端側には、小径軸部３１２の外周面と第３ハウジング筒状部１３４の内周面との間を液密にシール可能な小径シール部材３４２が設けられている。これにより、ハウジング１（シャフト収容部１１２）の内部に充填された作動液が後述する雌ねじ孔１３６を通じて外部へ流出することが抑制されている。
【0053】
セクタ歯車３２は、図１、図２に示すように、大径軸部３１１と小径軸部３１２の間に設けられ、大径軸部３１１と小径軸部３１２に接続される接続基部３２０と、接続基部３２０の側部においてボールナット４のラック歯４２と対向するように設けられた、第１セクタ歯３２１、第２セクタ歯３２２及び第３セクタ歯３２３と、を有する。第１セクタ歯３２１は、セクタ歯車３２の中立状態において、回転軸Ｘ及び回転軸Ｙに直交するＺ軸の方向に沿って突出する。第２セクタ歯３２２は、回転軸Ｘの一端側に向かって、第１セクタ歯３２１の右斜め方向に突出する。第３セクタ歯３２３は、回転軸Ｘの他端側に向かって、第１セクタ歯３２１の左斜め方向に突出する。
【0054】
また、セクタ歯車３２は、いわゆるテーパギヤとして構成されている。すなわち、このセクタ歯車３２は、図２に示すように、第１セクタ歯３２１と第２セクタ歯３２２の間に位置する第１セクタ歯底３２５と、第１セクタ歯３２１と第３セクタ歯３２３の間に位置する第２セクタ歯底３２６とが、セクタシャフト３の一端側に向かって第１～第３セクタ歯３２１～３２３の歯たけＴが徐々に大きくなるテーパ面によって構成されている。
【0055】
また、上記テーパギヤの構成に伴い、第３ハウジング端壁１３５には、回転軸Ｙに沿って貫通する雌ねじ孔１３６が形成されていて、この雌ねじ孔１３６を介して、第３ハウジング１３の他端側（外部）からアジャストスクリュ５がねじ込まれている。このアジャストスクリュ５は、セクタシャフト３の他端部（小径軸部３１２）に当接した状態でねじ込まれることにより、一端側へ進出してセクタシャフト３を一端側へと付勢する。すなわち、アジャストスクリュ５がねじ込まれてセクタシャフト３が一端側へと移動することによって、第１セクタ歯底３２５及び第２セクタ歯底３２６と、第２ラック歯４２２及び第３ラック歯４２３との間の隙間が減少し、ラック歯４２に対するセクタ歯車３２のバックラッシュを低減することが可能となっている。
【0056】
このように、本実施形態では、前記テーパギヤにより構成されたセクタ歯車３２と、セクタシャフト３を付勢するアジャストスクリュ５と、によって構成され、アジャストスクリュ５を回転させる（ねじ込む）という手動作業によりセクタ歯車３２とラック歯４２のバックラッシュを調整可能なバックラッシュ調整機構が設けられている。これにより、車両を整備する際、セクタ歯車３２及びラック歯４２の摩耗等によって増大するセクタ歯車３２とラック歯４２のバックラッシュを調整することが可能となっている。
【0057】
ボールナット４は、図１、図２に示すように、円筒状を呈し、回転軸Ｘの方向に沿って軸孔４１が形成されている。すなわち、ボールナット４は、操舵軸収容部１１１に収容される第２操舵軸２２の外周側に設けられた軸側ボール溝４０１と、ボールナット４の内周側（軸孔４１）に設けられたナット側ボール溝４０２との間に介在する複数のボール４３を介して、回転軸Ｘの方向に進退移動可能に設けられている。また、ボールナット４における回転軸Ｘの方向の外側部には、セクタ歯車３２と対向する所定の範囲に、セクタ歯車３２と噛み合うラック歯４２（後述する第１～第４ラック歯４２１～４２４）が形成されている。また、ボールナット４における回転軸Ｘの方向の外側部には、ラック歯４２の背面側、すなわち回転軸Ｘを挟んでラック歯４２の反対側に、ナット側ボール溝４０２の一端部と他端部とを繋いで前記複数のボール４３の循環に供する円筒状のチューブ部材４４が配置されている。
【0058】
ラック歯４２は、図１に示すように、ボールナット４のセクタ歯車３２と対向する側部に回転軸Ｘの方向に沿って並列に設けられた第１ラック歯４２１、第２ラック歯４２２、第３ラック歯４２３及び第４ラック歯４２４を有する。第２ラック歯４２２と第３ラック歯４２３との間には、中央歯である前記第１セクタ歯３２１と対向する特定歯底である第１ラック歯底４２５が形成されている。第１ラック歯４２１と第２ラック歯４２２との間には、第２セクタ歯３２２と対向する第２ラック歯底４２６が形成されている。第３ラック歯４２３と第４ラック歯４２４との間には、第３セクタ歯３２３と対向する第３ラック歯底４２７が形成されている。
【0059】
また、ボールナット４は、操舵軸収容部１１１に充填された作動液の液圧によって作動するパワーシリンダのピストンとして機能するものであり、操舵軸収容部１１１内において摺動可能に設けられている。すなわち、ボールナット４により、操舵軸収容部１１１の内部に、ボールナット４を挟んで回転軸Ｘの方向に対向する２つの液圧室である、第１液圧室Ｐ１と第２液圧室Ｐ２が画定されている。なお、第２液圧室Ｐ２は、第１ハウジング１１に設けられた連通孔１１５を介して、セクタシャフト収容部１１２と連通可能に構成されていて、第２液圧室Ｐ２の作動液がセクタシャフト収容部１１２内へと導かれることによって、セクタ歯車３２とラック歯４２との間の潤滑が可能となっている。
【0060】
また、第２ハウジング１２の内部には、第１操舵軸２１と第２操舵軸２２の相対回転に応じて図示外の液圧源（例えばポンプ）により供給される作動液を前記パワーシリンダの第１液圧室Ｐ１又は第２液圧室Ｐ２へ選択的に供給可能なコントロールバルブとしての、周知のロータリバルブＲＶが構成されている。ロータリバルブＲＶは、第１操舵軸２１の他端部に一体に形成されたロータ２１０と、ロータ２１０の外周側に設けられ、第２操舵軸２２の一端部に一体に設けられたスリーブ２２０と、を有する。
【0061】
第２ハウジング１２の内周側には、回転軸Ｘの周方向に沿って延びる周方向溝である、導入ポート１２４ａと、供給ポート１２４ｂと、排出ポート１２４ｃとが、回転軸Ｘの方向に並列に設けられている。また、第２ハウジング１２の内部には、図示外の導入用配管と導入ポート１２４ａとを接続する導入通路１２４ｄと、排出ポート１２４ｃと図示外の排出用配管とを接続する排出通路１２４ｅと、が設けられている。また、第１ハウジング１１と第２ハウジング１２の内部には、供給ポート１２４ｂと第１液圧室Ｐ１とを接続する供給通路Ｌが、第１ハウジング１１と第２ハウジング１２とに跨って設けられている。具体的には、供給通路Ｌは、第１ハウジング１１の内部に設けられる第１ハウジング供給通路１１６と、第２ハウジング１２の内部に設けられ、供給ポート１２４ｂと第１ハウジング供給通路１１６とを接続する第２ハウジング供給通路１２６と、で構成される。導入ポート１２４ａは、導入通路１２４ｄと前記図示外の導入用配管を介して、前記図示外の油圧源と接続される。供給ポート１２４ｂは、供給通路Ｌを介して、第１液圧室Ｐ１と接続される。排出ポート１２４ｃは、排出通路１２４ｅと前記図示外の排出用配管を介して、図示外のリザーバタンクと接続される。
【0062】
ロータ２１０の外周側には、回転軸Ｘの方向に沿って縦溝状に延びる、供給用凹部２１０ａと排出用凹部（図示外）とが、周方向に交互に並列に設けられている。同様に、スリーブ２２０の内周側には、回転軸Ｘの方向に沿って縦溝状に延びる、右操舵用凹部２２０ａと左操舵用凹部（図示外）とが、周方向に交互に並列に設けられている。また、スリーブ２２０には、当該スリーブ２２０の内周と外周とを連通するように、第１連通路２２１と、第２連通路２２２と、供給連通路２２３と、排出連通路２２４と、が設けられている。第１連通路２２１は、右操舵用凹部２２０ａに開口し、第２連通路２２２は、図示外の左操舵用凹部に開口する。また、周方向において右操舵用凹部２２０ａと前記図示外の左操舵用凹部との間に挟まれた図示外の凸部には、供給連通路２２３又は排出連通路２２４が開口していて、供給連通路２２３と排出連通路２２４とが周方向に交互に配置される。
【0063】
また、図１、図２に示すように、セクタ歯車３２とラック歯４２との間には、直進操舵状態に相当するセクタシャフト３の中立位置（図１に示す位置）の付近におけるセクタ歯車３２とラック歯４２の噛み合いを調整する予圧付与機構６が設けられている。なお、本実施形態では、図１、図２に示すように、予圧付与機構６をボールナット４側に配置した態様を例示して説明する。また、本実施形態に係る予圧付与機構６は、特に図２に示すように、中央歯である第１セクタ歯３２１と噛み合う特定歯底である第１ラック歯底４２５の歯幅方向の一端側の位置であって、大径軸部３１１寄りの第１セクタ歯３２１の一端側と対向する側の位置に設けられている。
【0064】
【0065】
図３に示すように、予圧付与機構６は、第１ラック歯底４２５に形成されたプランジャ受容穴６０と、プランジャ受容穴６０に進退移動可能に収容されたプランジャ６１と、プランジャ受容穴６０の底部とプランジャ６１の底部との間に介在し、第１セクタ歯３２１に向けてプランジャ６１を付勢する付勢部材６２と、を備える。
【0066】
プランジャ受容穴６０は、横断面がほぼ円形を呈し、一端が第１ラック歯底４２５に開口すると共に、他端が底壁６００によって閉塞されている。さらに、プランジャ受容穴６０は、軸方向において一定の内径を有する丸穴であって、開口部側から円環状の環状部材６３が圧入されることによって、先細りの段差径状に形成されている。すなわち、プランジャ受容穴６０は、底壁６００側に設けられ、比較的大径状の大径穴部６０１と、開口部側に設けられ、環状部材６３の内周側に形成された比較的小径状の小径穴部６０２と、を有する。また、大径穴部６０１と小径穴部６０２との間には、環状部材６３によって、プランジャ６１の大径部６１１と当接してプランジャ６１の進出量、すなわち小径穴部６０２から突出するプランジャ６１の突出量を規制するストッパ６３０が形成されている。
【0067】
ストッパ６３０は、セクタシャフト３の回動位相が中立位置付近の状態では、プランジャ大径部６１１と当接することなく、プランジャ６１と第１セクタ歯３２１の当接を許容する（図４（ａ）参照）。一方、ストッパ６３０は、セクタシャフト３の回動位相が前記中立位置付近を超えた状態では、プランジャ大径部６１１と当接し、プランジャ６１と第１セクタ歯３２１との当接を規制する（図４（ｃ）参照）。
【0068】
プランジャ６１は、樹脂材料によって一体に形成されたものであって、先端に向かって外径が段差状に縮小する先細り状に形成されている。具体的には、プランジャ６１は、プランジャ受容穴６０の大径穴部６０１に受容されるプランジャ大径部６１１と、プランジャ受容穴６０の小径穴部６０２を摺動可能に設けられたプランジャ小径部６１２と、を有する。プランジャ大径部６１１は、プランジャ受容穴６０の底壁６００と対向し、付勢部材６２の着座面として機能する。一方、プランジャ小径部６１２は、プランジャ受容穴６０の小径穴部６０２から突出して外部へ臨み、第１セクタ歯３２１と対峙する。また、プランジャ小径部６１２は、先端部が緩やかな曲面状をなし、セクタシャフト３の回動時において、第１セクタ歯３２１の歯面と滑らかに摺接することが可能となっている。
【0069】
付勢部材６２は、一端部がプランジャ受容穴６０の底壁６００に着座すると共に、他端部がプランジャ大径部６１１に着座し、プランジャ受容穴６０の底壁６００とプランジャ大径部６１１との間に所定の与圧をもって収容される。すなわち、付勢部材６２は、プランジャ大径部６１１がストッパ６３０に当接した状態でもプランジャ６１に対して付勢部材６２の付勢力が作用するように前記所定の与圧が付与されていて、プランジャ６１に対して付勢力を常時作用させている。また、本実施形態では、付勢部材６２は、周知の皿ばねを直列に複数重ねることによって構成されている。なお、付勢部材６２は、本実施形態のように複数の皿ばねを重ね合わせたものに限定されず、例えばコイルスプリングなど、プランジャ６１を継続的に付勢可能なものであれば、材質や形態は任意に変更可能である。
【0070】
（予圧付与機構の作動説明）
図４は、操舵状態に応じたプランジャ６１の突出量の変遷を示す図であって、（ａ）は操舵角が０度の中立状態、（ｂ）は操舵角が１２度の操舵状態、（ｃ）は操舵角が２５度の操舵状態を示している。
図４は、操舵状態に応じたプランジャ６１の突出量の変遷を示す図であって、（ａ）は操舵角が０度の中立状態、（ｂ）は操舵角が１２度の操舵状態、（ｃ）は操舵角が２５度の操舵状態を示している。
【0071】
図４（ａ）に示すように、操舵角が０度の中立状態では、プランジャ６１は後退した状態にあり、プランジャ大径部６１１がストッパ６３０から離間した状態であって、付勢部材６２の付勢力に基づきプランジャ小径部６１２の先端面が第１セクタ歯３２１の歯先に弾性的に当接した状態となる。この状態では、プランジャ６１が第１セクタ歯３２１の歯先と弾性的に当接することによって発生する反力により、ボールナット４が回転方向の一方側へ付勢される。その結果、セクタ歯車３２の他端側において、第１セクタ歯３２１と第１ラック歯底４２５との隙間Ｃが小さくなる。これにより、第１セクタ歯３２１と第２、第３ラック歯４２２，４２３との噛み合いが深くなり、第１セクタ歯３２１と第２、第３ラック歯４２２，４２３とのバックラッシュが減少する。
【0072】
図４（ｂ）に示すように、操舵角が１２度の操舵状態では、プランジャ６１は前進した状態にあり、プランジャ大径部６１１がストッパ６３０に当接する直前の状態であって、付勢部材６２の付勢力に基づきプランジャ小径部６１２の先端が第１セクタ歯３２１の歯先に弾性的に当接した状態となる。この状態では、プランジャ６１の進出に伴い付勢部材６２が伸長した分、前記中立状態と比べて比較的小さい付勢力が、プランジャ６１に作用する。すなわち、前記中立状態よりも小さい付勢力に基づきプランジャ６１が第１セクタ歯３２１の歯先と弾性的に当接することによって発生する反力により、ボールナット４が回転方向の一方側へ付勢される。その結果、セクタ歯車３２の他端側において、第１セクタ歯３２１と第１ラック歯底４２５との隙間Ｃが減少し、第１セクタ歯３２１と第２、第３ラック歯４２２，４２３とのバックラッシュが減少する。
【0073】
図４（ｃ）に示すように、操舵角が２５度の操舵状態では、プランジャ６１が最も前進した状態にあり、プランジャ大径部６１１がストッパ６３０に当接してプランジャ６１の進出移動が規制された状態であって、プランジャ小径部６１２の先端が第１セクタ歯３２１の歯先から離間した状態となる。この状態では、ボールナット４に対して付勢力が作用しないため、第１セクタ歯３２１と第１ラック歯底４２５との隙間Ｃは変化せず、第１セクタ歯３２１と第２、第３ラック歯４２２，４２３とのバックラッシュは調整されない。
【0074】
（本実施形態の作用効果）
従来のステアリング装置では、予圧付与機構が、ボールナット内部にセクタ歯車側へ付勢可能に設けられたプランジャが、セクタ歯車に隣接された、所定のカムプロファイルを有するプランジャ摺接部に弾性的に当接することにより発生するプランジャ摺接部からの反力に基づき、ボールナットを回動方向の一方側に付勢することによって、セクタシャフトの中立位置付近におけるラック歯とセクタ歯車のバックラッシュを低減していた。しかしながら、前記従来のステアリング装置では、セクタ歯車とは別にプランジャ摺接部を設ける必要があった。このため、前記プランジャ摺接部の分だけセクタシャフトの軸方向の大型化を招来しまう、という点で、改善の余地を残していた。
従来のステアリング装置では、予圧付与機構が、ボールナット内部にセクタ歯車側へ付勢可能に設けられたプランジャが、セクタ歯車に隣接された、所定のカムプロファイルを有するプランジャ摺接部に弾性的に当接することにより発生するプランジャ摺接部からの反力に基づき、ボールナットを回動方向の一方側に付勢することによって、セクタシャフトの中立位置付近におけるラック歯とセクタ歯車のバックラッシュを低減していた。しかしながら、前記従来のステアリング装置では、セクタ歯車とは別にプランジャ摺接部を設ける必要があった。このため、前記プランジャ摺接部の分だけセクタシャフトの軸方向の大型化を招来しまう、という点で、改善の余地を残していた。
【0075】
これに対して、本実施形態に係るステアリング装置ＰＳ１は、ステアリングホイール（図示外）に連係する操舵軸２（第２操舵軸２２）に螺合するボールナット４の外側に形成されたラック歯４２と、転舵輪（図示外）に連係するセクタシャフト３に設けられ、直進操舵状態に相当するセクタシャフト３の中立位置においてラック歯４２と最も深く噛み合う中央歯（第１セクタ歯３２１）を含み、セクタシャフト３の周方向に設けられた複数のセクタ歯（第１セクタ歯３２１、第２セクタ歯３２２及び第３セクタ歯３２３）をもってラック歯４２と噛み合うセクタ歯車３２と、セクタシャフト３の中立位置付近におけるラック歯４２とセクタ歯車３２との噛み合いを調整する予圧付与機構６と、を備え、予圧付与機構６は、セクタシャフト３の中立位置付近において中央歯（第１セクタ歯３２１）の歯先と対向するラック歯４２の特定歯底（第１ラック歯底４２５）の歯幅方向の一端部に設けられ、中央歯（第１セクタ歯３２１）の歯先に弾接することによって発生する反力に基づき、ボールナット４の回転方向の一方側へボールナット４を付勢する。
【0076】
このように、本実施形態では、プランジャ６１がセクタ歯車３２の第１セクタ歯３２１の歯先に弾接することにより発生する反力に基づき、ボールナット４の回転方向の一方側へ回転トルクを付与する構成となっている。このため、本実施形態では、前記従来のステアリング装置のように、セクタ歯車３２とは別にプランジャ６１に押圧される被押圧部を設ける必要がない。これにより、当該被押圧部の形成に伴うセクタシャフト３の大型化を抑制することができる。
【0077】
また、本実施形態では、予圧付与機構６が、特定歯底（第１ラック歯底４２５）に形成されたプランジャ受容穴６０と、プランジャ受容穴６０に進退可能に収容され、プランジャ受容穴６０のセクタ歯車３２に臨む開口部から先端側が突出可能に設けられたプランジャ６１と、プランジャ受容穴６０の底部（底壁６００）とプランジャ６１との間に介在し、中央歯（第１セクタ歯３２１）に向けてプランジャ６１を付勢する付勢部材６２と、を備えている。
【0078】
すなわち、本実施形態では、予圧付与機構６が、ボールナット４に形成されたプランジャ受容穴６０と、プランジャ受容穴６０に収容される付勢部材６２及びプランジャ６１のみで構成されていて、プランジャ６１によりセクタ歯車３２の第１セクタ歯３２１の歯先を押圧することによって、ボールナット４に対する回転トルクを発生させている。
【0079】
このように、本実施形態では、予圧付与機構６が、プランジャ６１と付勢部材６２、及びこれらを収容するプランジャ受容穴６０のみからなる簡素な構成を有する。このため、本実施形態では、前記従来のステアリング装置のように、プランジャ６１の被押圧部を加工又は形成する必要がない。これにより、予圧付与機構６を比較的安価に構成することが可能となり、ステアリング装置ＰＳ１の製造コストの低減化を図ることができる。
【0080】
また、本実施形態では、プランジャ６１は、プランジャ受容穴６０の内部を摺動する大径部（プランジャ大径部６１１）と、大径部（プランジャ大径部６１１）に対して段差状に縮径形成され、前記開口部から突出可能に設けられた小径部（プランジャ小径部６１２）と、を有し、プランジャ受容穴６０は、前記開口部を大径部（プランジャ大径部６１１）の外径よりも小さい内径となるように縮径してなり、大径部（プランジャ大径部６１１）と当接することによって小径部（プランジャ小径部６１２）の突出量を規制するストッパ６３０を有し、セクタシャフト３の回動位相が前記中立位置付近の状態では、大径部（プランジャ大径部６１１）はストッパ６３０に当接することなく、プランジャ６１と中央歯（第１セクタ歯３２１）との当接が許容される一方、セクタシャフト３の回動位相が前記中立位置付近を超えた状態では、大径部（プランジャ大径部６１１）がストッパ６３０に当接して、プランジャ６１と中央歯（第１セクタ歯３２１）との当接を規制する。
【0081】
すなわち、本実施形態では、セクタシャフト３の回動位相がステアリングの中立位置付近にあるときは、プランジャ６１と第１セクタ歯３２１との当接を許容する一方、セクタシャフト３の回動位相が前記中立位置付近を超えたときは、ストッパ６３０によってプランジャ６１と第１セクタ歯３２１との当接を規制する構成となっている。
【0082】
このように、本実施形態では、ストッパ６３０によりプランジャ６１の突出量を規制することによって、剛性感が必要となるセクタシャフト３の中立位置付近についてのみ、ラック歯４２とセクタ歯車３２の噛み合いを調整することができる。換言すれば、剛性感を特に必要としない前記中立位置付近以外では、プランジャ６１と第１セクタ歯３２１の当接を規制することによって、プランジャ６１が第１セクタ歯３２１に摺接することより生じる、いわゆるゴリゴリ感など、操舵フィーリングの悪化を抑制することができる。
【0083】
また、本実施形態では、環状部材６３によってプランジャ受容穴６０の開口部を狭めるのみで、ストッパ６３０が構成されている。このため、本実施形態では、例えば前記従来のステアリング装置のように、複雑なカムプロファイルを形成することなく、比較的簡素な構成でもって、プランジャ６１の突出量を規制することができる。これにより、ステアリング装置ＰＳ１の製造コストの低減化に寄与することができる。
【0084】
また、本実施形態では、セクタ歯車３２の歯底（第１セクタ歯底３２５及び第２セクタ歯底３２６）は、セクタシャフト３の軸方向の一端側に向かってセクタ歯車３２の歯たけＴが徐々に大きくなるテーパ面を有し、セクタシャフト３は、セクタシャフト３を収容するハウジング１（第１ハウジング１１）の端壁（第３ハウジング１３）に形成された雌ねじ孔１３６を介してセクタシャフト３の軸方向他端部からねじ込まれたアジャストスクリュ５によって、セクタシャフト３の軸方向一端側へ移動可能に構成されている。
【0085】
このように、本実施形態では、セクタ歯車３２の第１セクタ歯底３２５及び第２セクタ歯底３２６がテーパ面となるテーパギヤ形状を有しており、アジャストスクリュ５によってセクタシャフト３を軸方向一端側に移動させることで、ラック歯４２とセクタ歯車３２の噛み合いを調整することが可能となっている。これにより、セクタシャフト３の中立位置付近のみならず、セクタシャフト３の回動範囲の全域において、ラック歯４２とセクタ歯車３２の適切な噛み合いを確保することができる。
【0086】
（変形例）
図５は、本発明の第１実施形態の変形例を示す。なお、本変形例は、前記第１実施形態における予圧付与機構６の配置を変更したものであって、他の構成については、前記第１実施形態と同様である。このため、前記第１実施形態と同じ構成については、同一の符号を付すことにより、具体的な説明を省略する。
図５は、本発明の第１実施形態の変形例を示す。なお、本変形例は、前記第１実施形態における予圧付与機構６の配置を変更したものであって、他の構成については、前記第１実施形態と同様である。このため、前記第１実施形態と同じ構成については、同一の符号を付すことにより、具体的な説明を省略する。
【0087】
【0088】
図５に示すように、本変形例に係るステアリング装置ＰＳ１´では、プランジャ受容穴６０が、第１ラック歯底４２５の歯幅方向の他端側の位置に設けられていて、プランジャ６１が、小径軸部３１２寄りの第１セクタ歯３２１の他端側と対向する側の位置に設けられている。
【0089】
このような構成により、本変形例に係るステアリング装置ＰＳ１´の予圧付与機構６では、セクタシャフト３の中立位置付近において、第１ラック歯底４２５における歯幅方向の他端側に配置されたプランジャ６１が、付勢部材６２の付勢力に基づき、セクタ歯車３２の第１セクタ歯３２１の歯先に弾性的に当接した状態となる。この状態では、付勢部材６２の付勢力に基づきプランジャ６１が第１セクタ歯３２１に弾性的に当接して発生する反力によって、ボールナット４が回転方向の他方側へ付勢される。その結果、セクタ歯車３２の一端側において、第１セクタ歯３２１と第１ラック歯底４２５との隙間Ｃが減少し、第１セクタ歯３２１と第２、第３ラック歯４２２，４２３とのバックラッシュが減少する。
【0090】
以上のように、本変形例に係るステアリング装置ＰＳ１´では、セクタシャフト３は、ピットマンアーム（図示外）に接続される、セクタ歯車３２を挟んで軸方向一端側が比較的大径に形成され、セクタ歯車３２を挟んで軸方向他端側が前記軸方向一端側よりも比較的小径に形成されていて、プランジャ受容穴６０は、特定歯底（第１ラック歯底４２５）の歯幅方向の端部のうち、セクタシャフト３の軸方向他端側に対応する端部に設けられている。
【0091】
すなわち、本変形例では、予圧付与機構６を構成するプランジャ受容穴６０が、セクタシャフト３が比較的小径となる小径軸部３１２側に配置されている。このため、当該小径軸部３１２のようにセクタ軸部３１が小径化されている分だけ、予圧付与機構６を配置可能なスペースが拡大されて、ボールナット４の回転中心からさらに遠い位置に予圧付与機構６を配置することができる。これにより、ボールナット４に対してより大きな回転トルクを付与することが可能となり、第１セクタ歯３２１と第２、第３ラック歯４２２，４２３の噛み合いを、より効果的に調整することができる。
【0092】
［第２実施形態］
図６～図８は、本発明に係るステアリング装置の第２実施形態を示している。なお、本実施形態は、前記第１実施形態における予圧付与機構６の配置を変更したものであり、他の構成については、前記第１実施形態と同様である。このため、前記第１実施形態と同じ構成については、同一の符号を付すことにより、その説明を省略する。
図６～図８は、本発明に係るステアリング装置の第２実施形態を示している。なお、本実施形態は、前記第１実施形態における予圧付与機構６の配置を変更したものであり、他の構成については、前記第１実施形態と同様である。このため、前記第１実施形態と同じ構成については、同一の符号を付すことにより、その説明を省略する。
【0093】
図６は、本発明に係るステアリング装置の第２実施形態を示し、操舵軸２の回転中心に沿って切断したステアリング装置ＰＳ２の縦断面図を示している。図７は、図６のＢ－Ｂ線に沿って切断したステアリング装置ＰＳ２の横断面図を示している。図８は、図６の要部である予圧付与機構６の近傍を拡大して表示した、図６の要部拡大図を示している。
【0094】
図６～図８に示すように、本実施形態に係るステアリング装置ＰＳ２では、予圧付与機構６が、前記第１実施形態のようなラック歯４２側はなく、セクタ歯車３２側に設けられている。具体的には、本実施形態に係る予圧付与機構６は、プランジャ受容穴６０が、中央歯である第１セクタ歯３２１の歯幅方向の一端部（大径軸部３１１寄りの端部）における当該第１セクタ歯３２１の歯先に設けられている。そして、セクタシャフト３の中立位置付近において、付勢部材６２の付勢力により付勢されたプランジャ６１が、第１ラック歯底４２５の歯幅方向の他端側と弾性的に当接可能に構成されている。
【0095】
このような構成により、本実施形態に係るステアリング装置ＰＳ２の予圧付与機構６では、セクタシャフト３の中立位置付近において、第１セクタ歯３２１の歯幅方向の他端側に配置されたプランジャ６１が、付勢部材６２の付勢力により、第１ラック歯底４２５に弾性的に当接した状態となる。この状態では、付勢部材６２の付勢力に基づきプランジャ６１が第１ラック歯底４２５に弾接することで発生する反力により、ボールナット４が回転方向の一方側へと付勢される。その結果、セクタ歯車３２の他端側において、第１セクタ歯３２１と第１ラック歯底４２５との隙間Ｃが減少し、第１セクタ歯３２１と第２、第３ラック歯４２２，４２３とのバックラッシュが減少することとなる。
【0096】
以上のように、本実施形態に係るステアリング装置ＰＳ２では、とりわけ、予圧付与機構６が、中央歯（第１セクタ歯３２１）の歯幅方向の一端部に設けられ、セクタシャフト３の中立位置付近において中央歯（第１セクタ歯３２１）の歯先と対向するラック歯４２の特定歯底（第１ラック歯底４２５）に弾接することにより発生する付勢力に基づき、ボールナット４の回転方向の一方側へボールナット４を付勢する。
【0097】
したがって、本実施形態でも、前記第１実施形態と同様に、プランジャ６１が第１ラック歯底４２５の歯先に弾接することにより発生する付勢力に基づき、ボールナット４の回転方向の一方側へ回転トルクを付与することができ、前記従来のステアリング装置のように、セクタ歯車３２とは別にプランジャ６１に押圧される被押圧部を設ける必要がなくなる。その結果、当該被押圧部の形成に伴うセクタシャフト３の大型化を抑制することができる。
【0098】
（変形例）
図９は、本発明の第２実施形態の変形例を示す。なお、本変形例は、前記第２実施形態における予圧付与機構６の配置を変更したものであって、他の構成については、前記第２実施形態と同様である。このため、前記第２実施形態と同じ構成については、同一の符号を付すことにより、具体的な説明を省略する。
図９は、本発明の第２実施形態の変形例を示す。なお、本変形例は、前記第２実施形態における予圧付与機構６の配置を変更したものであって、他の構成については、前記第２実施形態と同様である。このため、前記第２実施形態と同じ構成については、同一の符号を付すことにより、具体的な説明を省略する。
【0099】
【0100】
図９に示すように、本変形例に係るステアリング装置ＰＳ２´では、プランジャ受容穴６０が、第１セクタ歯３２１の歯幅方向の他端側の位置に設けられていて、予圧付与機構６が、小径軸部３１２寄りの第１ラック歯底４２５の他端側と対向する側の位置に設けられている。
【0101】
このような構成により、本変形例に係るステアリング装置ＰＳ２´の予圧付与機構６では、セクタシャフト３の中立位置付近において、第１セクタ歯３２１の歯幅方向の他端側に配置されたプランジャ６１が、付勢部材６２の付勢力に基づいて、第１ラック歯底４２５に弾性的に当接した状態となる。この状態では、付勢部材６２の付勢力に基づきプランジャ６１が第１ラック歯底４２５に弾性的に当接して発生する付勢力によって、ボールナット４が回転方向の他方側へ付勢される。その結果、セクタ歯車３２の一端側において、第１セクタ歯３２１と第１ラック歯底４２５との隙間Ｃが減少し、第１セクタ歯３２１と第２、第３ラック歯４２２，４２３とのバックラッシュが減少することとなる。
【0102】
以上のように、本変形例に係るステアリング装置ＰＳ２´では、セクタシャフト３は、ピットマンアーム（図示外）に接続される、セクタ歯車３２を挟んで軸方向一端側が比較的大径に形成され、セクタ歯車３２を挟んで軸方向他端側が前記軸方向一端側よりも比較的小径に形成されていて、プランジャ受容穴６０は、中央歯（第１セクタ歯３２１）の歯幅方向の端部のうち、セクタシャフト３の軸方向他端側に対応する端部に設けられている。
【0103】
すなわち、本変形例では、予圧付与機構６を構成するプランジャ受容穴６０が、セクタシャフト３が比較的小径となる小径軸部３１２側に配置されている。このため、当該小径軸部３１２のようにセクタ軸部３１が小径化されている分だけ、予圧付与機構６を配置可能なスペースが拡大されて、ボールナット４の回転中心からさらに遠い位置に予圧付与機構６を配置することができる。これにより、ボールナット４に対してより大きな回転トルクを付与することが可能となり、第１セクタ歯３２１と第２、第３ラック歯４２２，４２３の噛み合いを、より効果的に調整することができる。
【0104】
［第３実施形態］
図１０は、本発明に係るステアリング装置の第３実施形態を示している。なお、本実施形態は、前記第１実施形態の変形例におけるセクタ歯車３２の形態を変更したものであり、他の構成については、前記第１実施形態と同様である。このため、前記第１実施形態と同じ構成については、同一の符号を付すことにより、その説明を省略する。
図１０は、本発明に係るステアリング装置の第３実施形態を示している。なお、本実施形態は、前記第１実施形態の変形例におけるセクタ歯車３２の形態を変更したものであり、他の構成については、前記第１実施形態と同様である。このため、前記第１実施形態と同じ構成については、同一の符号を付すことにより、その説明を省略する。
【0105】
【0106】
図１０に示すように、本実施形態に係るステアリング装置ＰＳ３では、前記バックラッシュ調整機構が廃止されていて、セクタ歯車３２の歯たけＴが概ね一定となるように、セクタ歯車３２の歯底がセクタシャフト３の回転軸Ｙに平行な平坦面となっている。
【0107】
このように、本実施形態では、セクタ歯車３２の歯底が、セクタシャフト３の回転軸Ｙに平行なストレート形状を有している。すなわち、本実施形態では、前記第１実施形態のように、セクタ歯車３２の歯底をテーパ形状とせず、予圧付与機構６のほかにラック歯４２とセクタ歯車３２の噛み合いを調整する機構（バックラッシュ調整機構）を設けることなく、予圧付与機構６のみによってラック歯４２とセクタ歯車３２の噛み合いを調整する構成となっている。このため、ステアリング装置ＰＳ３の構造が簡素化され、ステアリング装置ＰＳ３の生産性の向上や、製造コストの低減化に寄与することができる。
【0108】
また、本実施形態では、前記バックラッシュ調整機構が廃止されたことで、第３ハウジング１３の雌ねじ孔１３６を省略することが可能となる。その結果、セクタシャフト収容部１１２内の作動液が雌ねじ孔１３６を通じて外部へ漏出してしまう不具合を抑制することができる。
【0109】
［第４実施形態］
図１１は、本発明に係るステアリング装置の第４実施形態を示している。なお、本実施形態は、前記第２実施形態の変形例におけるセクタ歯車３２の形態を変更したものであり、他の構成については、前記第１実施形態と同様である。このため、前記第２実施形態と同じ構成については、同一の符号を付すことにより、その説明を省略する。
図１１は、本発明に係るステアリング装置の第４実施形態を示している。なお、本実施形態は、前記第２実施形態の変形例におけるセクタ歯車３２の形態を変更したものであり、他の構成については、前記第１実施形態と同様である。このため、前記第２実施形態と同じ構成については、同一の符号を付すことにより、その説明を省略する。
【0110】
【0111】
図１１に示すように、本実施形態に係るステアリング装置ＰＳ４では、前記バックラッシュ調整機構が廃止されていて、セクタ歯車３２の歯たけＴが概ね一定となるように、セクタ歯車３２の歯底がセクタシャフト３の回転軸Ｙに平行な平坦面となっている。
【0112】
このように、本実施形態でも、前記第３実施形態と同様に、セクタ歯車３２の歯底がセクタシャフト３の回転軸Ｙに平行なストレート形状を有し、予圧付与機構６のほかにラック歯４２とセクタ歯車３２の噛み合いを調整する機構（バックラッシュ調整機構）を設けることなく、予圧付与機構６のみによってラック歯４２とセクタ歯車３２の噛み合いを調整する構成となっている。このため、ステアリング装置ＰＳ４の構造が簡素化され、ステアリング装置ＰＳ４の生産性の向上や、製造コストの低減化に寄与することができる。
【0113】
また、前記第３実施形態と同様、前記バックラッシュ調整機構が廃止されたことにより、第３ハウジング１３における雌ねじ孔１３６を省略可能となり、セクタシャフト収容部１１２内の作動液が雌ねじ孔１３６を通じて外部へ漏出してしまう不具合を抑制することができる。
【0114】
本発明は、前記各実施形態や前記各変形例に例示の構成に限定されるものではなく、ステアリング装置の細部の構成、例えば操舵軸２の構成や操舵軸２に対する入力態様、セクタ歯車３２及びラック歯４２の形状など、本発明の構成と直接関係しない細部の構成は勿論、予圧付与機構６など本発明の構成と直接関係する部分であっても、例えばプランジャ６１や付勢部材６２の形態など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、適用対象であるステアリング装置や車両の仕様等に応じて自由に変更することができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】