(57)【要約】【課題】  電動式の車両用操舵装置にて、操舵軸に過大な摩擦力を発生させることなく、ねじ機構における噛合部でのガタを的確に詰めること。【解決手段】  電動式の車両用操舵装置は、電動機１０の中空回転軸１１と、車両の左右方向に延びる操舵軸２０と、中空回転軸１１の回転を操舵軸２０の軸方向移動に変換して伝達するねじ機構３０と、操舵軸２０の左右各端部に連結される左右一対のタイロッド２１Ｌ，２１Ｒを備えている。各タイロッド２１Ｌ，２１Ｒは、車両が標準車高付近で直進状態付近にあるとき、操舵軸２０に対して所定量傾斜して配置されている。操舵軸２０とハウジング５０間には、各タイロッド２１Ｌ，２１Ｒから操舵軸２０の径方向に作用する荷重Ｆ１の作用方向と同方向に操舵軸２０を押圧する押圧機構６０が設けられている。押圧機構６０は操舵軸２０に摺動可能に係合する係合部材（軸ガイド６１）を有している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに対して回転可能かつ軸方向に移動不能に組付けられた電動機の中空回転軸と、この中空回転軸を貫通し前記ハウジングに対して回転不能かつ軸方向に移動可能に組付けられて車両の左右方向に延びる操舵軸と、前記中空回転軸と前記操舵軸間に同軸的に介装されて前記中空回転軸の回転を前記操舵軸の軸方向移動に変換して伝達するねじ機構と、前記操舵軸の左右各端部に連結される左右一対のタイロッドを備えている電動式の車両用操舵装置であって、
車両が標準車高付近で直進状態付近にあるとき、前記各タイロッドが前記操舵軸に対して所定量傾斜して配置されていて、これら各タイロッドから前記操舵軸の径方向に作用する荷重の作用方向と同方向に前記操舵軸を押圧する押圧機構が、前記操舵軸に摺動可能に係合する係合部材を有していることを特徴とする電動式の車両用操舵装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動式の車両用操舵装置において、前記押圧機構は、前記ハウジングに対して進退可能に組付けられて一端部にて前記操舵軸に摺動可能に係合する軸ガイドと、前記ハウジングに対して進退可能で位置調整可能に組付けられた調整ボルトと、この調整ボルトと前記軸ガイド間に介装されていて前記調整ボルトによってバネ力を調整可能であり前記軸ガイドを前記操舵軸に向けて付勢するバネ部材を備えていることを特徴とする電動式の車両用操舵装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電動式の車両用操舵装置において、前記押圧機構は、前記ハウジングと前記操舵軸間に介装されていて、外周にて前記ハウジングの取付孔に嵌合され、前記外周に対して所定量偏芯して形成された内周にて前記操舵軸に摺動可能に係合する偏芯ブッシュにて構成されていることを特徴とする電動式の車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用操舵装置に係り、特に、電動機を駆動源とする電動式の車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の車両用操舵装置の一つとして、ハウジングに対して回転可能かつ軸方向に移動不能に組付けられた電動機の中空回転軸と、この中空回転軸を貫通し前記ハウジングに対して回転不能かつ軸方向に移動可能に組付けられて車両の左右方向に延びる操舵軸と、前記中空回転軸と前記操舵軸間に同軸的に介装されて前記中空回転軸の回転を前記操舵軸の軸方向移動に変換して伝達するねじ機構と、前記操舵軸の左右各端部に連結される左右一対のタイロッドを備えているものがあり、例えば、下記特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２９７６５０号公報
【０００４】
上記した特許文献１に記載されている車両用操舵装置においては、ねじ機構（電動機の中空回転軸と一体的に回転するスクリューナットまたはラックシャフトすなわち操舵軸）が支持部材（ベアリング）を介してハウジングに保持されていて、支持部材（ベアリング）とハウジング間に弾性体が設けられている。また、弾性体に対して支持部材を押圧する押圧機構（弾性体を圧縮変形させる手段）が設けられている。
【発明の概要】
【０００５】
上記した特許文献１の車両用操舵装置では、弾性体によって支持部材（ベアリング）を操舵軸の径方向に移動させることができて、ねじ機構に存在する隙間（スクリューナットとラックシャフト間に存在する隙間）を減少させることが可能であり、ねじ機構における噛合部でのガタ（操舵軸の車両左右方向への移動を許容する隙間）を詰める（減少させる）ことが可能である。
【０００６】
しかし、車両が標準車高付近で直進状態付近にあるとき、各タイロッドが操舵軸に対して所定量傾斜して配置されていて、これら各タイロッドから操舵軸の径方向に作用する荷重（径方向分力）が弾性体を圧縮する方向に作用する場合には、操舵軸を車両左右方向（軸方向）へ移動させる際に、操舵軸に過大な摩擦力（操舵軸の軸方向移動を阻害する力）が生じて、電動機による操舵軸の駆動効率が大きく低下することとなる。なお、各タイロッドから操舵軸の径方向に作用する荷重（径方向分力）が弾性体を弾性復帰させる方向に作用する場合には、上記した駆動効率の低下を抑えることが可能であるが、弾性体の機能が消失して、ねじ機構における噛合部でのガタを的確に詰めることができなくなる。
【０００７】
本発明は、上述した課題に対処すべくなされたものであり、ハウジングに対して回転可能かつ軸方向に移動不能に組付けられた電動機の中空回転軸と、この中空回転軸を貫通し前記ハウジングに対して回転不能かつ軸方向に移動可能に組付けられて車両の左右方向に延びる操舵軸と、前記中空回転軸と前記操舵軸間に同軸的に介装されて前記中空回転軸の回転を前記操舵軸の軸方向移動に変換して伝達するねじ機構と、前記操舵軸の左右各端部に連結される左右一対のタイロッドを備えている電動式の車両用操舵装置であって、車両が標準車高付近で直進状態付近にあるとき、前記各タイロッドが前記操舵軸に対して所定量傾斜して配置されていて、これら各タイロッドから前記操舵軸の径方向に作用する荷重（径方向分力）の作用方向と同方向に前記操舵軸を押圧する押圧機構が、前記操舵軸に摺動可能に係合する係合部材を有していることに特徴がある。
【０００８】
本発明による電動式の車両用操舵装置においては、車両が標準車高付近で直進状態付近にあるとき、各タイロッドが操舵軸に対して所定量傾斜して配置されているため、各タイロッドから操舵軸の径方向に荷重（径方向分力）が作用する。これにより、各タイロッドから操舵軸の径方向に作用する荷重（径方向分力）と、この荷重（径方向分力）と同方向で押圧機構にて得られる押圧力によって、ねじ機構における噛合部でのガタ（操舵軸の車両左右方向への移動を許容する隙間）を的確に詰めることが可能であり、同ガタに起因する不具合（例えば、直進走行時のフラツキ）を効果的に抑制することが可能である。
【０００９】
ところで、本発明による電動式の車両用操舵装置においては、当該車両が標準車高付近で直進状態付近にあるときに、押圧機構が、各タイロッドから操舵軸の径方向に作用する荷重（径方向分力）の作用方向と同方向に操舵軸を押圧するように構成されているため、操舵軸を車両左右方向へ移動させる際に、操舵軸に過大な摩擦力を発生させることなく、ねじ機構における上記ガタを的確に詰めることが可能であり、上記ガタに起因する不具合を効果的に抑制しつつ、電動機による操舵軸の駆動効率低下を抑制することが可能である。
【００１０】
また、各タイロッドから操舵軸の径方向に作用する荷重（径方向分力）を有効に利用することが可能であるため、押圧機構にて操舵軸に付加する押圧力を小さなものとすることが可能である。これにより、押圧機構の小型化が可能であって、当該車両用操舵装置の軽量化およびコスト低減を図ることが可能である。
【００１１】
上記した本発明の実施に際して、前記押圧機構は、前記ハウジングに対して進退可能に組付けられて一端部にて前記操舵軸に摺動可能に係合する軸ガイド（係合部材）と、前記ハウジングに対して進退可能で位置調整可能に組付けられた調整ボルトと、この調整ボルトと前記軸ガイド間に介装されていて前記調整ボルトによってバネ力を調整可能であり前記軸ガイドを前記操舵軸に向けて付勢するバネ部材を備えていることも可能である。この場合には、調整ボルトの位置を調整することで、バネ部材のバネ力を調整できて、押圧機構にて得られる押圧力を増減することが可能であり、ねじ機構における噛合部での上記ガタを最適に詰めることが可能である。
【００１２】
また、上記した本発明の実施に際して、前記押圧機構は、前記ハウジングと前記操舵軸間に介装されていて、外周にて前記ハウジングの取付孔に嵌合され、前記外周に対して所定量偏芯して形成された内周にて前記操舵軸に摺動可能に係合する偏芯ブッシュ（係合部材）にて構成されていることも可能である。この場合には、押圧機構を極めてシンプルに構成できて、当該車両用操舵装置の軽量化およびコスト低減を図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明を車両用後輪操舵装置に実施した第１実施形態の全体図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図である。
【図３】本発明を車両用後輪操舵装置に実施した第２実施形態の全体図である。
【図４】図３に示したハウジングと左方の偏芯ブッシュと操舵軸の関係を概略的に示した部分拡大断面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。図１および図２は本発明を車両用後輪操舵装置に実施した第１実施形態を示していて、この第１実施形態では、電動機１０の作動が電気制御装置ＥＣＵによって制御されるように構成されている。また、この第１実施形態では、電動機１０における回転軸１１（出力軸）の回転を操舵軸２０の軸方向移動に変換して伝達するねじ機構３０のナット３１が回転軸１１に対して同軸的かつトルク伝達可能に配置されている。なお、電気制御装置ＥＣＵは、電動機１０と舵角センサＳ１（検出部Ｓ１ａがハウジング５０と操舵軸２０間に設けられている）と車速センサＳ２に接続されていて、両センサＳ１，Ｓ２から得られる操舵状況に応じて電動機１０の作動を制御するように構成されている。
【００１５】
また、この第１実施形態では、電動機１０の回転軸１１とねじ機構３０のナット３１間に遊星歯車式減速機４０が介装されるとともに、ねじ機構３０のねじ軸３２が操舵軸２０と一体化されている。これにより、回転軸１１からの回転出力が遊星歯車式減速機４０とねじ機構３０を介して操舵軸２０にその軸方向出力として伝達されるようになっている。また、操舵軸２０の軸方向出力は、操舵軸２０の左右両端から左右一対の各タイロッド２１Ｌ，２１Ｒを介して各ナックルアーム（図示省略）に伝達されるようになっていて、左右の各操舵輪（図示省略）が転舵されるようになっている。
【００１６】
電動機１０の回転軸１１は、中空状に形成されていて、その右端部にて軸受Ｂｒ１を介してハウジング５０に回転可能かつ軸方向へ移動不能に組付けられ、その左端部にて軸受Ｂｒ２を介してハウジング５０に回転可能かつ軸方向へ移動不能に組付けられている。操舵軸２０は、回転軸１１を貫通し車両の左右方向に延在するように設けられていて、左端部外周に設けた外スプライン２０ａにてハウジング５０に設けた内スプライン５０ａに嵌合しており、回転軸１１より右方の部位（円筒軸部）外周にてハウジング５０に組付けたメタルブッシュ５１に摺動可能に嵌合されている。これにより、操舵軸２０は、径方向にて僅かに移動可能であって、ハウジング５０に対して回転不能かつ軸方向（車両の左右方向）へ移動可能に組付けられており、軸方向へ移動することにより操舵輪（図示省略）を転舵させるようになっている。
【００１７】
ねじ機構３０は、回転軸１１と操舵軸２０間に同軸的に介装されていて、ナット３１とねじ軸３２を備えている。ナット３１は、ねじ軸３２の外周に形成されている台形雄ねじ３２ａに螺合する台形雌ねじ３１ａを内周に有している。また、ナット３１は、ねじ軸３２の外周に同軸的に配置されていて、ハウジング５０に対して軸受Ｂｒ３およびサークリップ５２等を用いて回転可能かつ軸方向に移動不能に組付けられている。
【００１８】
遊星歯車式減速機４０は、サンギヤ入力・キャリア出力形式の減速機であり、回転軸１１の左端部外周に一体的に設けたサンギヤ４１と、ハウジング５０の内周に一体的に設けたリングギヤ４２と、ねじ機構３０のナット３１に一体的に組付けたキャリア４３と、このキャリア４３に対して支持ピン４４を介して回転可能に組付けられてサンギヤ４１およびリングギヤ４２に噛合するプラネタリギヤ４５を備えている。
【００１９】
ところで、この第１実施形態においては、当該車両が標準車高付近で直進状態付近にあるとき、図１（操舵軸２０に沿った切断面が水平面に対して所定量傾斜している断面図）に示したように、各タイロッド２１Ｌ，２１Ｒが操舵軸２０に対して所定量傾斜して配置されていて、車両重量による荷重Ｆｏが各タイロッド２１Ｌ，２１Ｒから操舵軸２０に作用しており、各タイロッド２１Ｌ，２１Ｒから操舵軸２０の径方向に作用する荷重（上記した荷重Ｆｏの径方向分力）Ｆ１の作用方向は図１下方となっている。図１は、荷重Ｆ１の作用方向が図１下方となる切断面でハウジング５０等を切断した断面図である。
【００２０】
また、この第１実施形態においては、ハウジング５０と操舵軸２０間に押圧機構６０が介装されている。押圧機構６０は、図２に拡大して示したように、軸ガイド（係合部材）６１と調整ボルト６２と圧縮コイルスプリング（バネ部材）６３を備えている。軸ガイド６１は、調整ボルト６２の内孔６２ａ内にボルト軸方向に摺動可能に嵌合されていて、ハウジング５０に対して進退可能に組付けられており、円弧状の一端部（内端部）にて操舵軸２０の外周に摺動可能に係合している。
【００２１】
調整ボルト６２は、ハウジング５０外に突出する六角形の頭部６２ｂを有していて、ハウジング５０に対して進退可能で位置調整可能に組付けられており、ロックナット６４にて調整後の位置が保持されている。圧縮コイルスプリング６３は、調整ボルト６２と軸ガイド６１間に介装されていて、調整ボルト６２によってバネ力を調整可能であり、軸ガイド６１を操舵軸２０の軸心に向けて付勢している。
【００２２】
上記のように構成したこの第１実施形態においては、電気制御装置ＥＣＵ等が正常に作動し、電動機１０の作動が操舵操作に応じて電気制御装置ＥＣＵによって正常に制御されるとき（当該後輪操舵装置の電気系が正常であるとき）、操舵操作に応じて、操舵軸２０が軸方向に移動されて、操舵軸２０に各タイロッド２１Ｌ，２１Ｒを介して接続されている各操舵輪（図示省略）が転舵される。
【００２３】
また、当該車両が標準車高付近で直進状態付近にあるとき、各タイロッド２１Ｌ，２１Ｒが図１に示したように操舵軸２０に対して所定量傾斜して配置されているため、各タイロッド２１Ｌ，２１Ｒから操舵軸２０の径方向に荷重（径方向分力）Ｆ１が作用する。これにより、各タイロッド２１Ｌ，２１Ｒから操舵軸２０の径方向に作用する荷重（径方向分力）Ｆ１と、この荷重（径方向分力）Ｆ１と同方向で押圧機構６０にて得られる押圧力Ｆ２によって、ねじ機構３０における噛合部（台形雄ねじ３２ａと台形雌ねじ３１ａの噛合部）でのガタ（操舵軸２０の車両左右方向への移動を許容する隙間）を的確に詰めることが可能であり、同ガタに起因する不具合（例えば、直進走行時のフラツキ）を効果的に抑制することが可能である。
【００２４】
ところで、この第１実施形態においては、当該車両が標準車高付近で直進状態付近にあるときに、押圧機構６０が、各タイロッド２１Ｌ，２１Ｒから操舵軸２０の径方向に作用する荷重（径方向分力）Ｆ１の作用方向と同方向に操舵軸２０を押圧するように構成されているため、操舵軸２０を車両左右方向へ移動させる際に、操舵軸２０に過大な摩擦力を発生させることなく、ねじ機構３０における上記ガタを的確に詰めることが可能であり、上記ガタに起因する不具合を効果的に抑制しつつ、電動機１０による操舵軸２０の駆動効率低下を抑制することが可能である。
【００２５】
また、各タイロッド２１Ｌ，２１Ｒから操舵軸２０の径方向に作用する荷重（径方向分力）Ｆ１を有効に利用することが可能であるため、押圧機構６０にて操舵軸２０に付加する押圧力Ｆ２を小さなものとすることが可能である。これにより、押圧機構６０の小型化が可能であって、当該車両用操舵装置の軽量化およびコスト低減を図ることが可能である。
【００２６】
また、押圧機構６０が、軸ガイド６１と調整ボルト６２と圧縮コイルスプリング６３を備えている。このため、調整ボルト６２の位置を調整することで、圧縮コイルスプリング６３のバネ力を調整できて、押圧機構６０にて得られる押圧力Ｆ２を増減することが可能であり、ねじ機構３０における噛合部での上記ガタを最適に詰めることが可能である。
【００２７】
上記した第１実施形態においては、操舵軸に摺動可能に係合する係合部材を有していて、各タイロッド２１Ｌ，２１Ｒから操舵軸の径方向に作用する荷重の作用方向と同方向に操舵軸を押圧する押圧機構として、押圧機構６０を採用して実施したが、図３〜図５に示した第２実施形態のように、第１実施形態の押圧機構６０とメタルブッシュ５１に代えて、左右一対の押圧機構１６０を採用して実施することも可能である。なお、第２実施形態では、操舵軸１２０と押圧機構１６０以外の構成が、上記第１実施形態と実質的に同じであるため、同一符号を付して、その説明は省略する。
【００２８】
操舵軸１２０は、左端部外周に設けた外スプライン１２０ａにてハウジング５０に設けた内スプライン５０ａに嵌合しており、外スプライン１２０ａより右方の軸部１２０ｂ外周にて偏芯ブッシュ１６１に摺動可能に嵌合され、右端軸部１２０ｃ外周にて偏芯ブッシュ１６１に摺動可能に嵌合されている。
【００２９】
各押圧機構１６０は、ハウジング５０と操舵軸１２０間に介装されている偏芯ブッシュ（係合部材）１６１にて構成されている。偏芯ブッシュ１６１は、外周にてハウジング５０の取付孔５０ｂに嵌合され、外周に対して所定量偏芯して形成された内周にて操舵軸１２０の外周に摺動可能に係合している。このため、この第２実施形態では、押圧機構１６０を極めてシンプルに構成できて、当該車両用操舵装置の軽量化およびコスト低減を図ることが可能である。
【００３０】
各偏芯ブッシュ１６１は、各タイロッド２１Ｌ，２１Ｒから操舵軸１２０の径方向に作用する荷重Ｆ１の作用方向と同方向（図３〜図５の下方）に操舵軸１２０を所定の押圧力Ｆ２／２で押圧するものであり、ハウジング５０に対して特定位置で嵌合固定される円筒状固定部１６１ａと、この円筒状固定部１６１ａに一体的に形成されている環状偏芯部１６１ｂからなる。環状偏芯部１６１ｂは、ハウジング５０の取付孔５０ｂに嵌合固定される円筒状固定部１６１ａ対して径方向に弾性変形可能であり、自由状態では図５に仮想線で誇張して示した位置にあって、自由状態での中心Ｏｂは円筒状固定部１６１ａの中心Ｏａに対して図５の下方に所定量オフセットしている。なお、各偏芯ブッシュ１６１の素材は、例えば、樹脂であり、メタルであってもよい。
【００３１】
上記した各実施形態においては、本発明を車両用後輪操舵装置に実施したが、本発明はステアバイワイヤ式の車両用前輪操舵装置にも同様にまたは適宜変更して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１０…電動機、１１…回転軸（中空回転軸）、２０…操舵軸、２１Ｌ，２１Ｒ…タイロッド、３０…ねじ機構、３１…ねじ機構のナット、３１ａ…ナットに形成した台形雌ねじ、３２…ねじ機構のねじ軸、３２ａ…ねじ軸に形成した台形雄ねじ、４０…遊星歯車式減速機、５０…ハウジング、５１…メタルブッシュ、６０…押圧機構、６１…係合部材、６２…調整ボルト、６３…圧縮コイルスプリング（バネ部材）、６４…ロックナット、１２０…操舵軸、１６０…押圧機構、１６１…偏芯ブッシュ（係合部材）、ＥＣＵ…電気制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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