(57)【要約】【課題】転舵輪側からの入力によってボールねじ機構が作動しなくてもラック軸を軸方向に移動できるようにし、ハンドル中立時の操舵の手応え感を向上できる電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】ハウジング１１に軸方向に移動可能に収容されたラック軸１２と、ラック軸と平行な軸線の回りに回転可能に支持されたボールねじ軸１５と、ボールねじ軸に螺合しボールねじ軸の軸方向に移動可能なボールナット２２と、ラック軸と平行に配設され、ボールねじ軸を回転駆動する電動モータ１３と、ボールナットの軸方向移動をラック軸に駆動伝達する駆動伝達部材２４、１２４と、ラック軸とボールナットとの間に配設されラック軸をボールナットに対し軸方向の中立位置に弾性付勢する弾性付勢部２４ａ、５１、５２とを備える。【選択図】図１
2010126115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、該ハウジングに軸方向に移動可能に収容されたラック軸と、前記ハウジングに前記ラック軸と平行に収容され、前記ラック軸と平行な軸線の回りに回転可能に支持されたボールねじ軸と、該ボールねじ軸に螺合しボールねじ軸の軸方向に移動可能なボールナットと、前記ハウジングに前記ラック軸と平行に配設され、前記ボールねじ軸を回転駆動する電動モータと、前記ボールナットの軸方向移動を前記ラック軸に駆動伝達する駆動伝達部材と、前記ラック軸と前記ボールナットとの間に配設され前記ラック軸を前記ボールナットに対し軸方向の中立位置に弾性付勢する弾性付勢部とを備え、前記ラック軸に路面から入力があった場合に、前記弾性付勢部に抗して前記ラック軸を前記ボールナットに対して軸方向に相対移動できるように構成したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
請求項１において、前記弾性付勢部を、前記駆動伝達部材に形成した一対の弾性変形部によって構成したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
請求項２において、前記一対の弾性変形部を、前記駆動伝達部材に前記ラック軸の軸方向の中央部にスリットを形成することにより弾性変形可能とし、前記一対の弾性変形部をラック軸に切欠かれた２面取り部に係合したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
請求項１において、前記ボールナットに前記駆動伝達部材を軸方向にのみ相対移動可能に嵌合し、前記弾性付勢部を、前記駆動伝達部材の両端部と前記ボールナットの間に介挿された一対の弾性付勢部材によって構成したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハンドル中立時の操舵の手応え感を向上できる電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動パワーステアリング装置には、例えば、特許文献１に記載されているように、ラック軸に形成したボールねじ軸にボールを介してボールナットを螺合させ、このボールナットと平行に電動モータを配置したモータ平行タイプの電動パワーステアリング装置がある。そして、電動モータのモータシャフトに駆動歯車を連結するとともに、ボールナットに駆動歯車に直接あるいは中間歯車を介して噛合う被動歯車を取付け、電動モータの回転をボールナットに減速して伝達するようになっている。
【０００３】
この種の電動パワーステアリング装置においては、ラック軸の両端部がタイロッドおよびナックルアームを介して転舵輪に連結され、電動モータによるボールナットの回転によってボールねじ軸（ラック軸）が軸方向に移動され、転舵輪（タイヤ）が転舵されるようになっている。
【特許文献１】特開２００８−１０５６４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載された電動パワーステアリング装置においては、ハンドル中立時に、路面状態に応じて転舵輪側からラック軸に入力が加わっても、その上流側の慣性マスやフリクション等の影響によりボールナットが回転できず、ラック軸を軸方向に移動することができない。その結果、車両がどのような路面を走行しているのか手応え感を感じとれないといった不満がある。すなわち、ハンドル中立時にあって、例えば、転舵輪側から２００〜３００Ｎ程度の比較的小さな入力（路面反力）が加わっても、ラック軸が移動することができないので、ハンドルを操舵するドライバにその路面状況を伝達することができず、操舵フィーリング上好ましくないといった指摘がある。
【０００５】
本発明は、上記した実情に鑑みてなされたもので、転舵輪側からの入力によってボールねじ機構が作動しなくても、ラック軸を軸方向に移動できるように構成することにより、ハンドル中立時の操舵の手応え感を向上できる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、ハウジングと、該ハウジングに軸方向に移動可能に収容されたラック軸と、前記ハウジングに前記ラック軸と平行に収容され、前記ラック軸と平行な軸線の回りに回転可能に支持されたボールねじ軸と、該ボールねじ軸に螺合しボールねじ軸の軸方向に移動可能なボールナットと、前記ハウジングに前記ラック軸と平行に配設され、前記ボールねじ軸を回転駆動する電動モータと、前記ボールナットの軸方向移動を前記ラック軸に駆動伝達する駆動伝達部材と、前記ラック軸と前記ボールナットとの間に配設され前記ラック軸を前記ボールナットに対し軸方向の中立位置に弾性付勢する弾性付勢部とを備え、前記ラック軸に路面から入力があった場合に、前記弾性付勢部に抗して前記ラック軸を前記ボールナットに対して軸方向に相対移動できるように構成したことである。
【０００７】
請求項２に係る発明の特徴は、請求項１において、前記弾性付勢部を、前記駆動伝達部材に形成した一対の弾性変形部によって構成したことである。
【０００８】
請求項３に係る発明の特徴は、請求項２において、前記一対の弾性変形部を、前記駆動伝達部材に前記ラック軸の軸方向の中央部にスリットを形成することにより弾性変形可能とし、前記一対の弾性変形部をラック軸に切欠かれた２面取り部に係合したことである。
【０００９】
請求項４に係る発明の特徴は、請求項１において、前記ボールナットに前記駆動伝達部材を軸方向にのみ相対移動可能に嵌合し、前記弾性付勢部を、前記駆動伝達部材の両端部と前記ボールナットの間に介挿された一対の弾性付勢部材によって構成したことである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明によれば、ラック軸と平行な軸線の回りに回転可能に支持されたボールねじ軸に螺合するボールナットの軸方向移動をラック軸に駆動伝達する駆動伝達部材と、ラック軸とボールナットとの間に配設されラック軸をボールナットに対し軸方向の中立位置に弾性付勢する弾性付勢部とを備え、ラック軸に路面から入力があった場合に、弾性付勢部に抗してラック軸をボールナットに対して軸方向に相対移動できるように構成したので、ハンドル中立時に路面から比較的小さな入力がラック軸に伝えられると、ラック軸が弾性付勢部の弾性付勢力に抗して軸方向移動できる。これにより、ボールねじ機構が作動しなくても、ラック軸を路面入力によって移動させることができ、ラック軸の軸方向移動によって、ハンドルを操作するドライバに路面状態に応じた手応え感を与えることができる。
【００１１】
しかも、請求項１に係る発明によれば、ボールねじ軸およびこれと同軸の電動モータがラック軸と径方向にオフセットして配設され、ラック軸の軸線上におけるハウジングには、ラック軸が収容されているだけであるので、ラック軸の軸線上におけるハウジングの径をその全長に亘って小さくすることができる。これにより、ラック軸の軸線上に接近して、例えばエンジンのオイルパン等が配置される車両においても、ハウジングとオイルパン等との干渉を容易に回避することができる。
【００１２】
請求項２に係る発明によれば、弾性付勢部を、駆動伝達部材に形成した一対の弾性変形部によって構成したので、駆動伝達部材に一対の弾性変形部を形成するのみで、路面入力によってラック軸をボールナットに対して軸方向に容易に移動させることができる。
【００１３】
請求項３に係る発明によれば、一対の弾性変形部を、駆動伝達部材にラック軸の軸方向の中央部にスリットを形成することにより弾性変形可能とし、一対の弾性変形部をラック軸に切欠かれた２面取り部に係合したので、駆動伝達部材に形成した弾性付勢部に打ち勝つ路面入力によってラック軸をボールナットに対してスリット分だけ軸方向に確実に移動させることができる。
【００１４】
請求項４に係る発明によれば、ボールナットに駆動伝達部材を軸方向にのみ相対移動可能に嵌合し、弾性付勢部を、駆動伝達部材の両端部とボールナットの間に介挿された一対の弾性付勢部材によって構成したので、駆動伝達部材とボールナットとの間に介挿した弾性付勢部に打ち勝つ路面入力によってラック軸をボールナットに対してスリット分だけ軸方向に確実に移動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、第１の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１０の全体を示すもので、当該電動パワーステアリング装置１０は、車両の左右方向に延在して配設されたハウジング１１を備えている。ハウジング１１は、ラック軸１２の軸方向の略半分（図１における略右半分）を収容するラック収容部１１ａ１を形成した第１ハウジング１１ａと、ラック軸１２の軸方向の残りの略半分（図１における略左半分）を収容するラック収容部１１ｂ１、およびボールねじ軸１５をラック軸１２と平行に収容するボールねじ収容部１１ｂ２を形成した第２ハウジング１１ｂとによって構成されている。
【００１６】
第１ハウジング１１ａには、図略のステアリングホイールによって回転されるピニオン軸１７がラック軸１２と交差する軸線の回りに回転可能に支持され、ピニオン軸１７はラック軸１２に噛合されている。また、第１ハウジング１１ａには、ラック軸１２をピニオン軸１７に向けて押圧するサポートヨーク１８が設けられ、このサポートヨーク１８によってラック軸１２とピニオン軸１７との噛合いを適正に維持するようにしている。
【００１７】
第２ハウジング１１ｂは、図２に示すように、ラック収容部１１ｂ１と、円筒状のボールねじ収容部１１ｂ２を一体形成した断面略ダルマ形状をなしている。第１ハウジング１１ａおよび第２ハウジング１１ｂの互いに対向する周縁部には、図１に示すように、フランジ部１１ａ３、１１ｂ３がそれぞれ形成され、これらフランジ部１１ａ３、１１ｂ３が図略のボルトによって一体に結合されるようになっている。フランジ部１１ａ３にはモータ取付部１１ａ４が形成され、このモータ取付部１１ａ４に電動モータ１３がラック軸１２と平行で、かつボールねじ軸１５と同軸に取付けられている。電動モータ１３は、後述するボールねじ機構２７を介してラック軸１２に軸方向のアシスト力を付与するもので、電動モータ１３のモータシャフト１３ａがボールねじ軸１５の一端に連結されている。
【００１８】
ラック軸１２は、これら第１および第２ハウジング１１ａ、１１ｂのラック収容部１１ａ１、１１ｂ１を貫挿され、その両端には、図略のタイロッドおよびナックルアームを介して転舵輪が連結されるようになっている。
【００１９】
第２ハウジング１１ａのボールねじ収容部１１ｂ２には、ラック軸１２の軸線と径方向に所定量オフセットした位置に、ボールねじ軸１５が軸受２１によってラック軸１２と平行な軸線の回りに回転可能に支持されている。ボールねじ軸１５にはボールナット２２が図略のボールを介して螺合されている。ボールナット２２には、駆動伝達部材２４が一体的に取付けられている。
【００２０】
駆動伝達部材２４の一端は、図２に示すように、二股形状をなしている。二股形状部には、ラック軸１２の軸方向の中央部にスリット２４ａ1が形成され、スリット２４ａ１の両側には、弾性付勢部としての弾性変形可能な一対の弾性変形部２４ａ、２４ａが設けられている。一対の弾性変形部２４ａ、２４ａ、はラック軸１２に切欠かれた２面取り部１２ａに弾性係合されている。これにより、ボールナット２２に取付けられた駆動伝達部材２４が回り止めされるとともに、ボールナット２２の軸方向移動が駆動伝達部材２４に設けた弾性変形部２４ａ、２４ａを介してラック軸１２に伝達されるようになっている。
【００２１】
なお、駆動伝達部材２４に設けた一対の弾性変形部２４ａ、２４ａは、ラック軸１２が路面からの入力によって、右方向あるいは左方向に移動されると、一対の弾性変形部２４ａ、２４ａの一方がスリット２４ａ１分だけ弾性変形されるが、それ以上の弾性変形は生じない強度に設定され、その後は駆動伝達部材２４は剛体として機能する。
【００２２】
上記した構成により、電動モータ１３によってボールねじ軸１５が回転されると、ボールナット２２がボールねじ軸１５に沿って軸方向に移動され、駆動伝達部材２４を介してラック軸１２がボールねじ軸１５と一体的に軸方向に移動される。上記したボールねじ軸１５、ボールおよびボールナット２２により、ボールねじ軸１５の回転運動をラック軸１２の軸方向運動に変換するボールねじ機構２７を構成している。
【００２３】
このように、ボールねじ軸１５および電動モータ１３をラック軸１２に対して径方向にオフセットして配設したことにより、ハウジング１１（第１および第２ハウジング１１ａ、１１ｂ）のラック軸１２の軸線上には、ラック軸１２を収容する略円筒状のラック収容部１１ａ１、１１ｂ１を形成するだけでよいので、ラック軸１２の軸線上におけるハウジング１１の径をその全長に亘って小さくすることができ、車両に搭載する上で、エンジンルーム内に設けられる部品、例えば、エンジンのオイルパン等との干渉を容易に回避することができる。
【００２４】
なお、図中４１、４２は、第１ハウジング１１ａおよび第２ハウジング１１ｂにそれぞれ設けられたマウント部を示し、これらマウント部４１、４２を介して第１ハウジング１１ａおよび第２ハウジング１１ｂが図略の車体ボディに支持される。また、４３は第２ハウジング１１ｂに装着されたラックガイドを示し、このラックガイド４３によってサポートヨーク１８と反対側のラック軸１２の端部を摺動可能に支持している。
【００２５】
次に、上記のように構成された第１の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１０の動作について説明する。図略のステアリングホイールを操舵すると、操舵トルクがピニオン軸１７に入力され、ラックピニオン機構によってラック軸１２が軸方向に移動される。
【００２６】
ピニオン軸１７に入力された操舵トルクは図略のトルクセンサにより検出され、かかる操舵トルクに基づいて電動モータ１３が制御され、モータシャフト３１とともにボールねじ軸１５が回転される。ボールねじ軸１５の回転により、ボールナット２２がボールねじ軸１５の軸方向に移動され、ボールナット２２の軸方向移動は駆動伝達部材２４によってラック軸１２に伝達され、ラック軸１２がボールねじ軸１５と一体的に軸方向に移動される。このようにして、ラック軸１２に電動モータ１３によるアシスト力が作用され、このアシスト力によって図略の転舵輪が転舵され、運転者によるステアリングホイールの操舵力が軽減される。
【００２７】
ところで、上記した第１の実施の形態においては、ラック軸１２とボールナット２２が弾性変形部２４ａを有する駆動伝達部材２４によって連結されているので、ハンドル中立時に、タイヤ（転舵輪）側から路面状態に応じた比較的小さな入力がラック軸１２に伝えられると、ラック軸１２が駆動伝達部材２４の弾性変形部２４ａを弾性変形させながら軸方向に移動する。これにより、ボールねじ機構２７が作動しなくても、路面状態に応じてラック軸１２を軸方向に移動させることができ、ラック軸１２の軸方向移動よりピニオン軸１７を介してハンドル軸に路面からの入力を伝達することができる。その結果、ハンドルを操作するドライバに手応え感を与えることができ、ハンドルフィーリングを向上することができる。
【００２８】
なお、ハンドル中立時におけるボールナット２２に対するラック軸１２の相対移動範囲は、スリット２４ａ１の幅分に限定される。このため、通常のハンドル操舵時においては、電動モータ１３によるボールねじ軸１５の回転によりボールナット２２がボールねじ軸１５の軸方向に移動されると、ボールナット２２の軸方向移動が駆動伝達部材２４を介してほとんど遅れなくラック軸１２に伝達され、ラック軸１２がボールねじ軸１５とほぼ一体的に軸方向に移動される。
【００２９】
上記した第１の実施の形態によれば、ボールナット２２の軸方向移動をラック軸１２に弾性変形部２４ａを有する駆動伝達部材２４を介して駆動伝達するようにしたので、路面からの入力に基づいて、ボールねじ機構２７を作動させなくても、ラック軸１２を軸方向に移動させることができる。かかるラック軸１２の軸方向移動により、ピニオン軸１７が回転され、ハンドル軸に路面状態に応じた入力を伝達することができる。その結果、ハンドルを操作するドライバに路面状態に応じた手応え感を与えることができ、ハンドルフィーリングを向上することができる。
【００３０】
また、上記した第１の実施の形態においては、ボールねじ軸１５およびこれと同軸の電動モータ１３がラック軸１２と径方向にオフセットして配設され、ラック軸１２の軸線上には、ラック軸１２を収容する略円筒状のラック収容部１１ａ１、１１ｂ１が形成されているだけであるので、ラック軸１２の軸線上におけるハウジング１１の径をその全長に亘って小さくすることができる。これにより、ラック軸１２の軸線上に接近して、例えばエンジンのオイルパン等が配置される車両においても、ハウジング１１とオイルパン等との干渉を容易に回避することができる。
【００３１】
図３は、本発明の第２の実施の形態を示すもので、第１の実施の形態と異なる点は、剛体からなる駆動伝達部材１２４を用いて、ハンドル中立時に、タイヤ（転舵輪）側から路面状態に応じた入力がラック軸１２に伝えられた際に、ラック軸１２を弾性付勢部の付勢力に抗して軸方向に移動させるようにしたことである。なお、第１の実施の形態と基本的に同一の部品には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００３２】
すなわち、第２の実施の形態においては、ボールナット２２の外周に、剛体からなる駆動伝達部材１２４がボールねじ軸１５の軸線方向に摺動可能に、かつ回転方向は一体回転可能に嵌合され、この駆動伝達部材１２４の一端はボルト４７によってラック軸１２の外周に固定されている。ボールナット２２の一端に形成されたフランジ部２２ａと駆動伝達部材１２４の一端との間には弾性付勢部としての皿ばね５１が介挿され、また、ボールナット２２の他端に螺着された受け部材５０と駆動伝達部材１２４の他端との間には弾性付勢部としての皿ばね５２が介挿されている。
【００３３】
駆動伝達部材１２４は、一対の皿ばね５１、５２の弾性付勢力によって、ボールナット２２に対して通常は軸方向の中立位置に保持され、皿ばね５１、５２の付勢力に打ち勝つ路面入力がラック軸１８に加えられることにより、皿ばね５１、５２の一方を弾性変形させてラック軸１８とともに軸方向に移動できるようになっている。なお、皿ばね５１、５２が所定量弾性変形されると、駆動伝達部材１２４とボールナット２２との相対軸方向移動が規制され、駆動伝達部材１２４とボールナット２２は一体に作動する。
【００３４】
従って、上記した第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、路面からの入力に基づいて、ボールねじ機構２７を作動させなくても、ラック軸１２を軸方向に少量だけ移動させることができ、かかるラック軸１２の軸方向移動により、ピニオン軸１７が回転され、ハンドル軸に路面状態に応じた入力を伝達することができる。その結果、ハンドルを操作するドライバに路面状態に応じた手応え感を与えることができ、ハンドルフィーリングを向上することができる。
【００３５】
上記した実施の形態においては、電動モータ１３をハウジング１１にボールねじ軸１５と同軸に設置して、電動モータ１３の回転をボールねじ軸１５に直接伝達するようにした例について述べたが、電動モータ１３とボールねじ軸１５との間に減速歯車機構を配置し、電動モータ１３の回転をボールねじ軸１５に減速して伝達するようにすることもできる。あるいはまた、電動モータを、ボールねじ軸１５と同軸にハウジング１１内に組み込んだステータとロータからなるブラシレスモータによって構成することもできる。
【００３６】
また、上記した実施の形態においては、弾性付勢部を、駆動伝達部材２４に設けた弾性変形部２４ａ、あるいは、駆動伝達部材１２４とボールナット２２との間に介挿した皿ばね５１、５２によって構成した例について述べたが、弾性付勢部としては、ラック軸１２とボールナット２２との間に配設されラック軸１２をボールナット２２に対し軸方向の中立位置に弾性付勢するものであれば、どのような構成であってもよい。
【００３７】
以上、本発明を実施の形態に即して説明したが、本発明は実施の形態で述べた構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の形態を採り得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す電動パワーステアリング装置の断面図である。
【図２】図１の２−２線に沿って切断した断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す電動パワーステアリング装置の断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０…電動パワーステアリング装置、１１…ハウジング、１２…ラック軸、１３…電動モータ、１５…ボールねじ軸、１７…ピニオン軸、２２…ボールナット、２４、１２４…駆動伝達部材、２４ａ、５１、５２…弾性付勢部、２４ａ１…スリット、２７…ボールねじ機構。
【図１】
2010126115.tif 000003
【図２】
2010126115.tif 000004
【図３】
2010126115.tif 000005