(57)【要約】      （修正有）【課題】十分な操舵反力を高精度に制御できて安価なパワーステアリング装置を提供する。【解決手段】本パワーステアリング装置は、操舵部材２の操作に応じて回転する操舵軸としてのピニオンシャフト７と、ピニオンシャフト７に同心に嵌合されており操舵部材２の操作に応じてピニオンシャフト７の軸方向Ａ１に移動可能な筒部材としてのボールナット８０と、軸方向Ａ１へのボールナット８０の移動に油圧による抵抗を与える抵抗付与機構としての油圧シリンダ５８と、油圧ポンプ２７から油圧シリンダ５８への圧油の供給を制御する第１および第２の電磁弁６１，６２とを有している。【選択図】図２
2010137603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材の操作に応じて回転する操舵軸に同心に嵌合されており、上記操舵部材の操作に応じて上記操舵軸の軸方向に移動可能な筒部材と、
上記軸方向への上記筒部材の移動に油圧による抵抗を与える抵抗付与機構と、
油圧源から上記抵抗付与機構への圧油の供給を制御する電磁弁と、を備えたことを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項２】
請求項１において、上記油圧源は、操舵補助用のポンプを含むことを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
上記操舵軸を回転可能に支持し上記筒部材の周囲を取り囲む筒状のハウジングを備え、  上記抵抗付与機構は、油圧シリンダを含み、上記油圧シリンダは、上記ハウジングに設けられたシリンダ本体と、上記筒部材の外周に設けられ上記シリンダ本体に収容されたピストンと、を含むことを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項４】
請求項３において、
上記油圧シリンダは、上記ピストンにより互いに仕切られた一対の油室を有し、
上記電磁弁は、上記油圧シリンダの一方の上記油室と上記ポンプとの間に介装された第１の電磁弁と、上記油圧シリンダの他方の上記油室と上記ポンプとの間に介装された第２の電磁弁とを含むことを特徴とする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、パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワーステアリング装置には、操舵補助力を油圧により得るようにした油圧式のパワーステアリング装置がある。この油圧式のパワーステアリング装置では、油圧ポンプの吐出流量のうちで、油圧シリンダに供給される流量の割合を、車速等に応じて流量制御弁により電子制御することが考えられている。この場合、車速等に応じて操舵補助力を制御できるようになっている。
【０００３】
また、パワーステアリング装置において、操舵部材が操作されたときに操舵部材に反力を付与することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。例えば、特許文献１の第８実施例では、ボールナット式の舵取り機構のボールナットの外周が電磁プランジャにより押圧されている。これにより、ボールナットの軸方向移動を抑制し、その結果、操舵反力を付与するようにしている。
【特許文献１】特開平７−１９６０４９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、近年、ブレーキ、エンジン、ステアリング装置等を互いに協調させつつ制御することにより、車両の全体の運動を制御する、いわゆる車両運動協調制御が提案されている。この場合、例えば、運転者の意志にかかわらず、車輪の転舵角が変化し、これに伴い路面からの反力が変化することがある。その結果、操舵フィーリングが悪くなる。
そこで、操舵フィーリングを向上するために、操舵部材に付与する操舵反力を十分に且つ高精度に制御できる反力制御が要請されている。また、このような要請は、上述の車両運動協調制御付きでないパワーステアリング装置付きの車両にもある。
【０００５】
例えば、パワーステアリング装置に、操舵反力を付与するための構造を設け、この構造に、特許文献１を適用することが考えられる。しかし、特許文献１に示された電磁プランジャは、十分な移動抵抗を、ひいては、十分な操舵反力を付与することができない。
また、パワーステアリング装置の操舵軸に、十分な操舵反力を付与するための大型の電動モータを取り付けることが考えられる。しかし、大型の電動モータは高価なので、パワーステアリング装置が高価になる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、十分な操舵反力を高精度に制御できて安価なパワーステアリング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のパワーステアリング装置（１）は、操舵部材（２）の操作に応じて回転する操舵軸（３，５，７）に同心に嵌合されており、上記操舵部材の操作に応じて上記操舵軸の軸方向（Ａ１）に移動可能な筒部材（８０）と、上記軸方向への上記筒部材の移動に油圧による抵抗を与える抵抗付与機構（５８）と、油圧源（２７）から上記抵抗付与機構への圧油の供給を制御する電磁弁（６１，６２）と、を備えたことを特徴とする（請求項１）。
【０００８】
本発明によれば、操舵部材を操作すると、これに応じて筒部材が操舵軸の軸方向に移動する。このとき、油圧源から圧油を供給された抵抗付与機構が、筒部材に移動抵抗を付与することにより、操舵軸の回転に回転抵抗を付与することができる。その結果、操舵部材に操舵反力を付与できる。また、電磁弁の制御により、抵抗付与機構に適量の圧油を供給することができるので、移動抵抗を高精度に付与することができる。また、移動抵抗の付与を、油圧によりなすので、移動抵抗の付与を電気機器によりなす場合と比較して、移動抵抗の大きさを容易に増幅させることができる。その結果、十分な移動抵抗を簡素な構造で安価に得ることができる。従って、十分な操舵反力を高い精度で安価に制御できる。
【０００９】
また、本発明において、上記油圧源は、操舵補助用のポンプ（２７）を含む場合がある（請求項２）。この場合、油圧式のパワーステアリング装置において、高精度に制御された十分な操舵反力を付与することができる。さらに、上述の反力制御を実現するための油圧源に、操舵補助用のポンプを兼用するので、パワーステアリング装置の構造を簡素化できる。その結果、上述の反力制御付きのパワーステアリング装置をより一層安価にでき、また、小型化できる。また、操舵補助用および反力制御用のそれぞれに専用のポンプを用いる場合と比較して、ポンプを少なくできるので、省エネルギーに寄与する。また、反力制御用の電磁弁を動作させるための電力はわずかな量なので、この点でも省エネルギーに寄与する。
【００１０】
また、本発明において、上記操舵軸を回転可能に支持し上記筒部材の周囲を取り囲む筒状のハウジング（７８）を備え、上記抵抗付与機構は、油圧シリンダ（５８）を含み、上記油圧シリンダは、上記ハウジングに設けられたシリンダ本体（６４）と、上記筒部材の外周（８３）に設けられ上記シリンダ本体に収容されたピストン（６５）と、を含む場合がある（請求項３）。この場合、油圧シリンダが筒部材を取り囲んでハウジングに内蔵されるので、パワーステアリング装置が小型化される。圧油が、ピストンを介して筒部材に、上記軸方向に作用するので、油圧により移動抵抗をより一層高精度に制御することができる。
【００１１】
また、本発明において、上記油圧シリンダは、上記ピストンにより互いに仕切られた一対の油室（６６，６７）を有し、上記電磁弁は、上記油圧シリンダの一方の上記油室（６６）と上記ポンプとの間に介装された第１の電磁弁（６１）と、上記油圧シリンダの他方の上記油室（６７）と上記ポンプとの間に介装された第２の電磁弁（６２）とを含む場合がある（請求項４）。この場合、第１の電磁弁および第２の電磁弁を用いて、一対の油室への圧油の供給を容易に制御できる。ひいては、移動抵抗をより一層高精度に制御できる。
【００１２】
なお、上記括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を示すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態のパワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結している操舵軸としてのコラムシャフト３と、コラムシャフト３に第１の自在継手４を介して連結された操舵軸としての中間シャフト５と、中間シャフト５に第２の自在継手６を介して連結された操舵軸としてのピニオンシャフト７と、自動車の左右方向に延びる転舵軸としてのラック軸８とを有している。
【００１４】
ピニオンシャフト７およびラック軸８によりラックアンドピニオン機構からなる舵取り機構９が構成されている。具体的には、ピニオンシャフト７の端部近傍には、ピニオン歯１０が設けられている。また、ラック軸８にはラック歯１１が設けられている。ピニオン歯１０とラック歯１１とが互いに噛み合っている。舵取り機構９により、ピニオンシャフト７の回転が、自動車の左右方向に沿ってのラック軸８の直線運動に変換される。
【００１５】
ラック軸８は、ラックハウジング１２により、図示しない複数の軸受を介して直線往復可能に支持されている。ラック軸８の一部が、ラックハウジング１２内に収容されている。ラックハウジング１２は、車体（図示せず）に固定されている。ラック軸８の各端部には、対応するタイロッド１４および対応するナックルアーム（図示せず）を介して、対応する転舵輪１６が連結されている。
【００１６】
コラムシャフト３は、第１の軸１８と、第１の軸１８とは同軸上に配置された第２の軸１９とを有している。パワーステアリング装置１は、第１の軸１８の回転角θ１に対する第２の軸１９の回転角θ２の比Ｒ（Ｒ＝θ２／θ１）を変更することのできる可変ギヤレシオ機能（ＶＧＲ機能）を有している。
第１の軸１８は、操舵部材２に連結された入力軸２０と、入力軸２０とトーションバー２１を介して相対回転可能に連結された出力軸２２とを有している。第１の軸１８の出力軸２２と第２の軸１９との間には、伝達比可変機構２３が設けられている。伝達比可変機構２３は、第１の軸１８と第２の軸１９との間における伝達比Ｒを変更可能である。
【００１７】
パワーステアリング装置１は、操舵部材２に付与された操舵トルクに見合う操舵補助力を、ラック軸８等を介して左右の転舵輪１６のそれぞれに与える。パワーステアリング装置１は、油圧を用いて操舵トルクに応じた操舵補助力を発生させる油圧式の操舵補助機構２６を有している。
具体的には、操舵補助機構２６は、作動油を圧送する油圧源としての油圧ポンプ２７と、油圧ポンプ２７からの油圧により操舵補助力を発生させる油圧アクチュエータとしてのパワーシリンダ２８と、操舵部材２の操舵に基づいて油圧ポンプ２７およびパワーシリンダ２８の間の作動油の流通を制御する制御弁としてのロータリーバルブ２９と、ロータリーバルブ２９から排出された作動油を溜めるリザーバタンク３０とを有している。油圧ポンプ２７は、電動モータ３１により駆動される。また、油圧ポンプ２７には、リザーバタンク３０から作動油が供給される。
【００１８】
パワーシリンダ２８は、ラック軸８に設けられている。パワーシリンダ２８は、ラック軸８と同行移動するように連結されたピストン３３と、このピストン３３を駆動するためにピストン３３の両側に区画された一対の油室３４、３５とを有している。一対の油室３４、３５の差圧によりピストン３３が移動するようになっている。
また、操舵補助機構２６は、パワーシリンダ２８を動作させるための第１〜第５の油路３６，３７，３８，３９，４０を有している。
【００１９】
第１の油路３６は、油圧ポンプ２７の吐出口とロータリーバルブ２９の第１のポートとを互いに接続している。第２の油路３７は、ロータリーバルブ２９の第２のポートとパワーシリンダ２８の一方の油室３４とを接続している。第３の油路３８は、ロータリーバルブ２９の第３のポートとパワーシリンダ２８の他方の油室３５とを接続している。第４の油路３９は、ロータリーバルブ２９の第４のポートとリザーバタンク３０とを接続している。第５の油路４０は、リザーバタンク３０と油圧ポンプ２７の吸込口とを接続している。
【００２０】
油圧ポンプ２７は、ベーンポンプ、およびギヤポンプを例示できる。油圧ポンプ２７と電動モータ３１とは、電動ポンプを構成している。
ピニオンシャフト７は、第２の自在継手６に連なる入力軸４４と、ピニオン歯１０を有する出力軸４５とに分割されている。入力軸４４および出力軸４５はトーションバー４６を介して同一の軸線上で互いに連結されている。入力軸４４に操舵トルクが入力されたときに、トーションバー４６が弾性ねじり変形し、これにより、入力軸４４および出力軸４５が相対回転するようになっている。ピニオンシャフト７には、ロータリーバルブ２９が設けられている。
【００２１】
ロータリーバルブ２９は、上述の油路３６，３７，３８，３９において、油圧ポンプ２７およびパワーシリンダ２８の間に介在している。ロータリーバルブ２９は、パワーシリンダ２８への作動油の供給およびパワーシリンダ２８からの作動油の排出のために、操舵部材２の操舵に応じて油圧ポンプ２７とパワーシリンダ２８との間の作動油の流路を切り替えるようになっている。
【００２２】
具体的には、操舵時に入力軸４４および出力軸４５が相対回転することによって、ロータリーバルブ２９の内部の流路が制御される。その結果、パワーシリンダ２８の油室３４，３５の何れか一方へ、油圧ポンプ２７からの圧油が供給される。これとともに、油室３４，３５の他方からの作動油が、例えばリザーバタンク３０へ還流する。その結果、操舵補助力を発生することができる。操舵補助力がラック軸８に伝達されることにより、操舵が補助されるようになっている。操舵トルクと操舵補助力とにより転舵を行う。
【００２３】
伝達比可変機構２３は、遊星伝達機構としての遊星ギヤ機構４９と、伝達比を変更するために遊星ギヤ機構４９を駆動する伝達比変更用の電動モータ５０とを含んでいる。
遊星ギヤ機構４９は、第１の軸１８の出力軸２２および第２の軸１９を差動回転可能に連結する差動機構として機能する。遊星ギヤ機構４９は、第１の軸１８の出力軸２２と同行回転可能な第１の要素としての第１のサンギヤ５１と、第２の軸１９と同行回転可能な第２の要素としての第２のサンギヤ５２と、第１および第２のサンギヤ５１，５２の双方に噛み合う第３の要素としての複数の遊星ギヤ５３と、遊星ギヤ５３を当該遊星ギヤ５３の中心軸線回りに自転可能且つ第１および第２のサンギヤ５１，５２の回りに公転可能に保持するキャリア５４と、を有している。
【００２４】
第１のサンギヤ５１と第２のサンギヤ５２とは、互いに同心に配置されており、第１のサンギヤ５１の軸方向に互いに対向している。
第１および第２のサンギヤ５１，５２ならびに各遊星ギヤ５３は、それぞれ回転伝達要素として設けられており、平行軸歯車である。平行軸歯車としては、はすば歯車、および平歯車を例示できる。
【００２５】
複数の遊星ギヤ５３は、互いに同じに構成されている。複数の遊星ギヤ５３は、第１および第２の要素としての第１および第２のサンギヤ５１，５２を互いに関連付けるためのものであり、例えば、コラムシャフト３の周方向に均等に配置されている。本実施の形態では、２つの遊星ギヤ５３が用いられている。各遊星ギヤ５３の中心軸線は、コラムシャフト３の軸線Ｌ１と平行に延びている。キャリア５４は、コラムシャフト３の軸線Ｌ１の回りに回転可能である。遊星ギヤ５３は、第１のサンギヤ５１に噛み合う部分の歯数と、第２のサンギヤ５２に噛み合う部分の歯数とが、相等しくされている。
【００２６】
第１のサンギヤ５１の歯数と第２のサンギヤ５２の歯数とは、相異なっている。第１のサンギヤ５１が、転位歯車を用いて形成されている。転位歯車は、ピッチ円の直径が小さくなる方向または大きくなる方向に転位されている。
伝達比変更用の電動モータ５０は、キャリア５４を軸線Ｌ１の周りに回転駆動する。キャリア５４の回転速度を変更することで、伝達比Ｒを変更することができる。電動モータ５０は、例えばブラシレスモータからなり、コラムシャフト３と同軸に配置されている。また、電動モータ５０のモータ回転角を検出するための回転角検出手段としての回転角センサ５５が設けられている。回転角センサ５５は、例えばレゾルバからなる。
【００２７】
パワーステアリング装置１は、伝達比可変機構２３の動作に関連して操舵部材２に操舵反力を付加するための反力補償用アクチュエータとして機能する抵抗付与機構としての油圧シリンダ５８を有している。油圧シリンダ５８により、後述するようにして、操舵反力をピニオンシャフト７に付与できるようになっている。また、このために、ピニオンシャフト７には、運動変換機構としてのボールねじ機構５９が設けられている。
【００２８】
また、パワーステアリング装置１は、油圧シリンダ５８への圧油の供給を制御する第１の電磁弁６１および第２の電磁弁６２を有している。第１および第２の電磁弁６１，６２は、油圧源としての油圧ポンプ２７から油圧シリンダ５８への圧油の供給を制御している。また、本実施形態では、油圧源としての油圧ポンプ２７は、操舵補助用のポンプであり、反力補償用と操舵補助用とに兼用されている。
【００２９】
油圧シリンダ５８は、シリンダ本体６４と、シリンダ本体６４に収容されたピストン６５と、シリンダ本体６４内に区画されておりピストン６５により互いに仕切られた一対の油室６６，６７とを有している。一対の油室６６，６７の作動油の差圧によりピストン６５が付勢されるようになっている。
パワーステアリング装置１は、油圧シリンダ５８を動作させるための第６〜第１１の油路６８，６９，７０，７１，７２，７３を有している。
【００３０】
第６の油路６８は、油圧ポンプ２７の吐出口と第１の電磁弁６１とを互いに接続している。第７の油路６９は、油圧ポンプ２７の吐出口と第２の電磁弁６２とを互いに接続している。第１の油路３６と第６の油路６８と第７の油路６９との一部同士は、互いに一体化されている。
第８の油路７０は、第１の電磁弁６１と油圧シリンダ５８の一方の油室６６とを互いに接続している。第９の油路７１は、第２の電磁弁６２と油圧シリンダ５８の他方の油室６７とを互いに接続している。第１０の油路７２は、第１の電磁弁６１とリザーバタンク３０とを互いに接続している。第１１の油路７３は、第２の電磁弁６２とリザーバタンク３０とを互いに接続している。第４の油路３９と第１０の油路７２と第１１の油路７３との一部同士は、互いに一体化されている。
【００３１】
第１の電磁弁６１は、第６，第８および第１０の油路６８，７０，７２において、油圧シリンダ５８の一方の油室６６と油圧ポンプ２７との間に介装されている。第１の電磁弁６１は、第６の油路６８と第８の油路７０とが互いに連通する第１の状態と、第８の油路７０と第１０の油路７２とが互いに連通する第２の状態とを切り替えることができる。
図示しないが、第１の電磁弁６１は、内部流路を形成し弁座を有する本体と、この本体に移動可能に保持され内部流路を開閉する弁体と、弁体を電磁的に駆動して移動させるソレノイドと、弁体を付勢する付勢部材としての圧縮コイルばねとを有している。弁体は、第１の位置および第２の位置の一方から他方に移動することができる。
【００３２】
ソレノイドが通電されている状態およびソレノイドが通電されていない状態のいずれか一方の状態にあるときに、弁体は第１の位置および第２の位置のいずれか一方に位置する。これにより、内部の流路が、第１の状態および第２の状態のいずれか一方の状態に切り換わるようになっている。
例えば、第１の電磁弁６１では、ソレノイドが通電されているときに、内部流路が、第１の状態にある。このときに、油圧ポンプ２７から油圧シリンダ５８の一方の油室６６への作動油の流通が許容される。これにより、作動油が油圧ポンプ２７から一方の油室６６に供給される。
【００３３】
逆に、第１の電磁弁６１のソレノイドが通電されていないときには、内部流路が、第２の状態にある。このときに、油圧シリンダ５８の一方の油室６６からリザーバタンク３０への作動油の流通が許容される。これにより、作動油が一方の油室６６からリザーバタンク３０に流出できるようになっている。
第２の電磁弁６２は、第７，第９および第１１の油路６９，７１，７３において、油圧シリンダ５８の他方の油室６７と油圧ポンプ２７との間に介装されている。第２の電磁弁６２は、第７の油路６９と第９の油路７１とが互いに連通する第１の状態と、第９の油路７１と第１１の油路７３とが互いに連通する第２の状態とを切り替えることができる。第２の電磁弁６２は、第１の電磁弁６１と同じ構造を有している。
【００３４】
例えば、第２の電磁弁６２のソレノイドが通電されているときに、第２の電磁弁６２が第１の状態にある。このときに、油圧ポンプ２７から油圧シリンダ５８の他方の油室６７への作動油の流通が許容される。これにより、作動油が油圧ポンプ２７から他方の油室６７に供給される。
また、第２の電磁弁６２のソレノイドが通電されていないときに、第２の電磁弁６２が第２の状態にある。このときに、油圧シリンダ５８の他方の油室６７からリザーバタンク３０への作動油の流通が許容される。これにより、作動油が他方の油室６７からリザーバタンク３０に流出できるようになっている。
【００３５】
また、第１の電磁弁６１は、内部の流路において、油圧シリンダ５８の一方の油室６６と油圧ポンプ２７との間を流れる作動油の流量を、後述するように制御部１００の制御のもとで調節できるようにしてもよい。また、第２の電磁弁６２は、内部の流路において、油圧シリンダ５８の他方の油室６７と油圧ポンプ２７との間を流れる作動油の流量を、後述するように制御部１００の制御のもとで調節できるようにしてもよい。また、第１および第２の電磁弁６１，６２のそれぞれは、複数の電磁弁により構成されてもよい。
【００３６】
図２は、図１の要部としての舵取り機構９の断面図である。図２を参照して、パワーステアリング装置１は、ピニオンシャフト７の出力軸４５を回転可能に支持する一対の軸受７５と、出力軸４５の一部および一対の軸受７５を収容するピニオンハウジング７６とを有している。
ピニオンハウジング７６は、一対の軸受７５を介して出力軸４５を支持している。ピニオンハウジング７６は、筒形状をなしている。ピニオンハウジング７６は、ラックハウジング１２が延びる方向（図２の紙面垂直方向に相当する。）とは交差する方向に平行に延びている。
【００３７】
ラックハウジング１２の一部とピニオンハウジング７６とが、単一部材により一体に形成されている。互いに一体に形成されたラックハウジング１２の一部とピニオンハウジング７６とにより、ピニオンシャフト７およびラック軸８が互いに噛み合う部分と、この噛み合う部分の周辺部分とが収容されている。
また、パワーステアリング装置１は、ピニオンシャフト７の入力軸４４を回転可能に支持する一対の軸受７７と、入力軸４４の一部および軸受７７を収容しつつ支持するハウジング７８とを有している。
【００３８】
ハウジング７８は筒状をなしている。ハウジング７８とピニオンハウジング７６とは、互いに別部材により形成され、互いに同心に配置されており、互いに隣接して配置され、固定部材としてのボルトにより互いに固定されている。
ハウジング７８は、ピニオンシャフト７の軸方向Ａ１（以下単に軸方向Ａ１ともいう。）に関するピニオンシャフト７の入力軸４４の相対移動を規制している。
【００３９】
また、ハウジング７８は、ロータリーバルブ２９およびボールねじ機構５９を収容している。ロータリーバルブ２９およびボールねじ機構５９は、軸方向Ａ１に互いに隣接して配置されている。
軸方向Ａ１に関するハウジング７８の両端部には、一対のシール部材７９が配置されている。各シール部材７９は、ハウジング７８の内周とピニオンシャフト７の外周との間に介在しており、この間を封止している。一対のシール部材７９の間に封止されたハウジング７８の内部領域に、ロータリーバルブ２９およびボールねじ機構５９が配置されている。
【００４０】
ボールねじ機構５９は、内周面に螺旋状のボール転動溝を有するボールナット８０と、外周面に螺旋状のボール転動溝を有するねじ軸８１と、このねじ軸８１のボール転動溝およびボールナット８０のボール転動溝が対向して形成される軌道内を転動する複数のボール８２とを有している。
各ボール８２は、ボールナット８０のボール転動溝の一端部と他端部とをつなぐ循環路（図示せず）により、無限循環するようになっていてもよいし、無限循環しないように保持されていてもよい。
【００４１】
ねじ軸８１は、ピニオンシャフト７の入力軸４４の一部を構成している。ねじ軸８１のボール転動溝は、例えば、左ねじをなしている。本実施形態では、ねじ軸８１のボール転動溝が左ねじの場合に則して説明するが、右ねじをなしていてもよい。右ねじの場合におけるねじ軸８１の回転方向とボールナット８０の直線移動の方向との関係、および左ねじの場合におけるねじ軸８１の回転方向とボールナット８０の直線移動の方向との関係は、互いに逆になる。
【００４２】
ボールナット８０と、ピニオンシャフト７の入力軸４４とは、互いに同心に配置されている。ボールナット８０は、筒状をなしている。ボールナット８０は、外周８３を有している。
ピストン６５は、環状部材である。ピストン６５が、軸方向Ａ１にボールナット８０と同行移動できるように、ボールナット８０の外周８３に連結されている。具体的には、ピストン６５は、ボールナット８０と単一材料により一体に形成されており、ボールナット８０の外周８３から、ボールナット８０の径方向外方に突出している。なお、ピストン６５は、ボールナット８０とは別部材に形成され、ボールナット８０の外周８３に固定されてもよい。
【００４３】
油圧シリンダ５８のシリンダ本体６４は、具体的には、ハウジング７８の一部により構成されている。ハウジング７８は、シリンダ本体６４を構成する部分と、この部分以外の残りの部分とを有している。これらの両部分は、単一の部材により一体に形成されている。なお、上述の両部分が互いに別部材により形成され且つ互いに固定されることにより、ハウジング７８が構成されていてもよい。
【００４４】
シリンダ本体６４は、ピストン６５を収納している。シリンダ本体６４は、ピストン６５が軸方向Ａ１に摺動可能な円筒面からなる内周面を有している。シリンダ本体６４の内周面には、一対の端部材８４，８５が止め輪により固定されている。
一対の端部材８４，８５は、ピニオンシャフト７の軸方向Ａ１に互いに対向しており、互いに離隔して配置されている。各端部材８４，８５は、環状をなしている。各端部材８４，８５を、ピニオンシャフト７およびボールナット８０が貫通している。また、一対の端部材８４，８５の間にピストン６５が配置されている。
【００４５】
図３は、図２の要部の拡大図である。図４は、図３のIV−IV断面の断面図である。図３および図４を参照して、ピストン６５およびボールナット８０は、ハウジング７８に対して相対回転を規制されている。具体的には、シリンダ本体６４の内周には、回転規制部材８６が固定されている。
回転規制部材８６は、当該回転規制部材８６とピストン６５との相対回転を規制する規制面８７を有している。この規制面８７は、平面をなし、入力軸４４の周方向に交差している。これに対応して、ピストン６５の外周は、軸方向Ａ１に見たときにＤ字形形状の輪郭を有している。ピストン６５の外周は、回転規制部材８６の規制面８７と係合する平面状の係合部分８８を有している。規制面８７と係合部分８８とが互いに当接することにより、回転規制部材８６とピストン６５との相対回転が規制される。
【００４６】
図３を参照して、一対の油室６６，６７はそれぞれ、シリンダ本体６４と、ボールナット８０と、対応する端部材８４，８５と、ピストン６５と、回転規制部材８６とにより環状に区画されている。
また、パワーステアリング装置１は、一対の油室６６，６７を封止するための複数のシール部材９５，９６，９７を有している。各シール部材９５，９６，９７は、弾性部材により形成されている。
【００４７】
シール部材９５は、端部材８４，８５の外周とシリンダ本体６４の内周との間に介在し、例えば、端部材８４，８５の外周に形成された周溝内に嵌め入れられている。シール部材９５は、端部材８４，８５の外周とシリンダ本体６４の内周との間を封止する。
シール部材９６は、端部材８４，８５の内周とボールナット８０の外周８３との間に介在し、例えば、端部材８４，８５の内周に形成された周溝内に嵌め入れられている。シール部材９６は、端部材８４，８５の内周とボールナット８０の外周８３との間を相対摺動可能に封止する。
【００４８】
シール部材９７は、ピストン６５の外周とシリンダ本体６４の内周との間に介在し、例えば、ピストン６５の外周に形成された周溝内に嵌め入れられている。シール部材９７は、ピストン６５の外周とシリンダ本体６４の内周との間を相対摺動可能に封止する。
ボールねじ機構５９は、軸方向Ａ１へのボールナット８０の直線移動とピニオンシャフト７の回転運動とを互いに変換する運動変換機構として機能する。上述の直線移動を上述の回転運動に変換できる。また、上述の回転運動を上述の直線移動に変換できる。
【００４９】
ボールナット８０は、回転規制部材８６により、ピストン６５を介して、ハウジング７８の中心軸線（ピニオンシャフト７の中心軸線でもよい。）の回りに、ハウジング７８に対する相対回転を規制されている。また、ボールナット８０は、ハウジング７８に対して、軸方向Ａ１に相対移動可能である。
その結果、入力軸４４が回転すると、ボールナット８０がボールねじ機構５９により軸方向Ａ１に直線移動するようになっている。逆に、ボールナット８０が軸方向Ａ１に移動すると、入力軸４４がボールねじ機構５９により回転する。
【００５０】
例えば、図３において、ねじ軸８１が軸方向Ａ１の上方から見て時計回り（方向ＴＲ１）に回転するときには、ボールナット８０は、軸方向Ａ１の下方に直線移動する。また、ねじ軸８１が方向ＴＲ１とは逆向きに回転するときには、ボールナット８０は軸方向Ａ１の上方に直線移動する。
また、ボールナット８０が、軸方向Ａ１の下方に直線移動するときには、ねじ軸８１が上述の方向ＴＲ１に回転する。また、ボールナット８０が軸方向Ａ１の上方に直線移動するときには、ねじ軸８１は方向ＴＲ１とは逆向きに回転する。
【００５１】
油圧シリンダ５８は、ボールナット８０の軸方向Ａ１への直線移動（以下、軸方向移動ともいう。）に抵抗を付与する抵抗付与機構として機能する。例えば、ボールナット８０が軸方向Ａ１の一方の向き（例えば、図３において軸方向Ａ１の下側）に向けて移動するときを想定する。このときに、ボールナット８０の移動方向側（軸方向Ａ１の下側）の油室６７に圧油を供給し、ボールナット８０の移動方向とは反対側（軸方向Ａ１の上側）の油室６６から作動油を流出させる。これにより、ピストン６５は、ボールナット８０の移動方向とは反対側に向けて付勢される。これにより、ボールナット８０の軸方向移動に抵抗が付与される。
【００５２】
図２を参照して、操舵トルクに対して操舵反力を油圧シリンダ５８により付与しようとするときには、以下のように油圧シリンダ５８への作動油の供給が制御される。すなわち、操舵トルクの向きとは逆向きにねじ軸８１を回転付勢するように、油圧シリンダ５８の一対の油室６６，６７のうちのいずれか一方に作動油を供給する。操舵トルクの向きの回転運動が、運動変換機構により直線移動に変換されるときに、この直線移動の移動方向側にある油室に、作動油が供給される。
【００５３】
例えば、一方の向き（例えば、図２の方向ＴＲ１）の操舵トルクが作用しているときに、操舵反力を付与する場合には、第１の電磁弁６１が非通電状態とされ、且つ第２の電磁弁６２が通電状態とされる。これにより、油圧シリンダ５８の第２の油室６７に圧油が供給されるので、ピストン６５およびボールナット８０は、軸方向Ａ１の一方の向き（例えば、図２の軸方向Ａ１の上方）に付勢される。このときの付勢力は、ボールねじ機構５９によりトルクに変換される。このトルク（補償トルクともいう。）は、ねじ軸８１に、方向ＴＲ１とは逆向きに作用し、付加された操舵反力となる。
【００５４】
他方の向きの操舵トルクが作用しているときに、操舵反力を付与する場合には、第１の電磁弁６１が通電状態とされ、且つ第２の電磁弁６２が非通電状態とされる。その結果、補償トルクが、上述の他方の向きの操舵トルクとは逆向きにねじ軸８１に作用する。
また、操舵反力を付与しないときには、油圧シリンダ５８の一対の油室６６，６７への作動油の供給は停止される。例えば、第１の電磁弁６１が非通電状態とされ、且つ第２の電磁弁６２が非通電状態とされる。これにより、油圧シリンダ５８の一対の油室６６，６７からの作動油の排出が許容されるので、ピストン６５およびボールナット８０は、軸方向Ａ１にスムーズに移動できる。また、ねじ軸８１はスムーズに回転できる。
【００５５】
図１を参照して、伝達比変更用の電動モータ５０、第１の電磁弁６１および第２の電磁弁６２は、制御部１００によってそれぞれ制御される。制御部１００は、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを有している。制御部１００は、駆動回路（図示せず）を介して伝達比変更用の電動モータ５０と接続され、また、駆動回路（図示せず）を介して第１の電磁弁６１と接続され、また、駆動回路（図示せず）を介して第２の電磁弁６２と接続されている。また、制御部１００は、駆動回路（図示せず）を介して油圧ポンプ２７用の電動モータ３１と接続されている。
【００５６】
また、制御部１００には、操舵角センサ１０１（操舵角検出手段）、トルクセンサ１０２（操舵トルク検出手段）、転舵角センサ１０３（転舵角検出手段）、車速センサ１０４（車速検出手段）、ヨーレートセンサ１０５（ヨーレート検出手段）および回転角センサ５５（回転角検出手段）がそれぞれ接続されている。
操舵角センサ１０１からは、操舵部材２の直進位置からの操作量である操舵角θ１に対応する値として、第１の軸１８の回転角についての信号が入力される。トルクセンサ１０２からは、操舵部材２の操舵トルクに対応する値として、第１の軸１８における伝達トルクについての信号が入力される。転舵角センサ１０３からは、転舵角θ２に対応する値として、第２の軸１９の回転角についての信号が入力される。車速センサ１０４からは、車速についての信号が入力される。ヨーレートセンサ１０５からは、車両のヨーレートについての信号が入力される。回転角センサ５５からは、伝達比変更用の電動モータ５０のモータ回転角についての信号が入力される。
【００５７】
制御部１００は、例えば、以下のようにして、伝達比変更用の電動モータ５０、第１の電磁弁６１、および第２の電磁弁６２の駆動を制御する。
先ず、制御部１００は、操舵角センサ１０１により検出された操舵角θ１と、転舵角センサ１０３により検出された転舵角θ２と、ヨーレートセンサ１０５により検出されたヨーレートＹとに基づいて、当該車両がニュートラルステア状態、オーバーステア状態およびアンダーステア状態のいずれの状態にあるかを判断する。
【００５８】
車両がニュートラルステア状態にあると判断される場合には、制御部１００は、例えば、キャリア５４の回転速度が第１の軸１８の出力軸２２の回転速度と一致するように、伝達比変更用の電動モータ５０を駆動する。これにより、伝達比Ｒは基準値としての値１とされる。このとき、油圧シリンダ５８による操舵反力は付加されない。例えば、第１および第２の電磁弁６１，６２は、非通電状態とされ、油圧シリンダ５８の一対の油室６６，６７への作動油の供給は実施されない。
【００５９】
車両がオーバーステア状態にあると判断される場合、および車両がアンダーステア状態にあると判断される場合には、制御部１００は、キャリア５４の回転速度が第１の軸１８の回転速度と異なるように、伝達比変更用の電動モータ５０を駆動する。これにより、伝達比Ｒが上述の基準値から予め定められた値に変化する。これとともに、運転者が受ける操舵反力が、予め定められた値（目標値）になるように、油圧シリンダ５８が制御される。
【００６０】
例えば、車両がアンダーステア状態（オーバーステア状態でもよい）にあると判断される場合（例えば、路面抵抗の小さな雪道走行の場合）には、転舵輪１６の転舵は、操舵部材２の操舵方向とは逆向きに所定の転舵量で自動的になされる。制御部１００は、キャリア５４の回転速度が第１の軸１８の出力軸２２の回転速度とは逆向きの所定速度になるようにし、所定の回転角度量で、伝達比変更用の電動モータ５０を駆動する。
【００６１】
次いで、車両がオーバーステア状態にあると判断される場合、および車両がアンダーステア状態にあると判断される場合には、油圧シリンダ５８により操舵反力が以下のように付加される。
例えば、上述の各センサの各検出値が読み込まれる。すなわち、操舵角センサ１０１により検出された操舵角、車速センサ１０４により検出された車速、およびトルクセンサ１０２により検出された操舵トルクが読み込まれる。読み込んだ操舵角および車速に基づいて、予め記憶されているマップを用いて、運転者が受ける操舵反力の目標値が求められる。
【００６２】
次いで、求められた操舵反力の目標値と、読み込んだ操舵トルクとの偏差が求められる。求められた偏差がゼロに近づくように、第１および第２の電磁弁６１，６２が制御され、油圧シリンダ５９が駆動される。
例えば、制御部１００により、第１および第２の電磁弁６１，６２のうちの一方が、非通電状態とされ、他方が、通電状態とされる。これにより、油圧シリンダ５８が、駆動され、ピニオンシャフト７の入力軸４４に操舵反力が付加される。
【００６３】
このように、アクティブ操舵機能により、運転者の意志にかかわらず、伝達比可変機構２３の伝達比変更用の電動モータ５０の駆動による伝達比の変化に伴って転舵輪１６の転舵角が変化するときに、路面からの操舵反力が変化するとしても、その路面からの操舵反力の変化分を、油圧シリンダ５８により付加された操舵反力で補うことができる。その結果、運転者が受ける操舵反力の変化を小さく抑制でき、または運転者が受ける操舵反力が変化しないようにできる。従って、操舵フィーリングが悪くなることを抑制できる。
【００６４】
また、アクティブ操舵機能が装備される大型車や高級車等の車両においては、油圧式のパワーステアリング装置が装備されることが多い。このような車両において、操舵反力を安価に制御して付加することができる。
図２を参照して、以上説明したように、本実施形態のパワーステアリング装置１は、操舵部材２の操作に応じて回転する操舵軸としてのピニオンシャフト７と、ピニオンシャフト７に同心に嵌合されており操舵部材２の操作に応じてピニオンシャフト７の軸方向Ａ１に移動可能な筒部材としてのボールナット８０と、軸方向Ａ１へのボールナット８０の移動に油圧による抵抗を与える抵抗付与機構としての油圧シリンダ５８と、油圧源としての油圧ポンプ２７から油圧シリンダ５８への圧油の供給を制御する電磁弁としての第１および第２の電磁弁６１，６２と、を備えている。
【００６５】
本実施形態によれば、操舵部材２を操作すると、これに応じてボールナット８０がピニオンシャフト７の軸方向Ａ１に移動する。このとき、油圧源から圧油を供給された油圧シリンダ５８が、ボールナット８０に移動抵抗を付与することにより、ピニオンシャフト７の回転に回転抵抗を付与することができる。その結果、操舵部材２に操舵反力を付与できる。
【００６６】
また、第１および第２の電磁弁６１，６２の制御により、油圧シリンダ５８に適量の圧油を供給することができるので、移動抵抗を高精度に付与することができる。また、移動抵抗の付与を、油圧によりなすので、移動抵抗の付与を電気機器、例えば、電動モータによりなす場合と比較して、移動抵抗の大きさを容易に増幅させることができる。その結果、十分な移動抵抗を簡素な構造で安価に得ることができる。従って、十分な操舵反力を高い精度で安価に制御することができる。
【００６７】
また、本実施形態では、油圧源は、操舵補助用の油圧ポンプ２７を含んでいる。この場合、油圧式のパワーステアリング装置１において、高精度に制御された十分な操舵反力を付与することができる。さらに、上述の反力制御を実現するための油圧源に、操舵補助用の油圧ポンプ２７を兼用するので、パワーステアリング装置１の構造を簡素化できる。その結果、上述の反力制御付きのパワーステアリング装置１をより一層安価にでき、また、小型化できる。
【００６８】
また、操舵補助用と反力補償用とでポンプを兼用するので、操舵補助用および反力制御用のそれぞれに専用のポンプを用いる場合と比較して、車両に設けられる油圧ポンプを少なくでき、その結果、構造を簡素化できると共に、省エネルギーに寄与することができる。また、反力制御用の第１および第２の電磁弁６１，６２を動作させるための電力はわずかな量なので、この点でも省エネルギーに寄与する。ここで、操舵補助用の油圧ポンプ２７の駆動源は、上述のように電動モータ３１であってもよいし、車両のエンジンであってもよい。
【００６９】
また、本実施形態では、ピニオンシャフト７を回転可能に支持しボールナット８０の周囲を取り囲む筒状のハウジング７８を備えている。また、抵抗付与機構は、油圧シリンダ５８を含んでいる。油圧シリンダ５８は、ハウジング７８に設けられたシリンダ本体６４と、ボールナット８０の外周８３に設けられシリンダ本体６４に収容されたピストン６５と、を含んでいる。この場合、油圧シリンダ５８がボールナット８０を取り囲んでハウジング７８に内蔵されるので、パワーステアリング装置１が小型化される。圧油が、ピストン６５を介してボールナット８０に、軸方向Ａ１に作用するので、油圧により移動抵抗をより一層高精度に制御することができる。
【００７０】
また、本実施形態では、油圧シリンダ５８は、ピストン６５により互いに仕切られた一対の油室６６，６７を有している。油圧シリンダ５８の一方の油室６６と油圧ポンプ２７との間に介装された第１の電磁弁６１と、油圧シリンダ５８の他方の油室６７と油圧ポンプ２７との間に介装された第２の電磁弁６２とが設けられている。この場合、第１の電磁弁６１および第２の電磁弁６２を用いて、一対の油室６６，６７への圧油の供給を制御し易い。ひいては移動抵抗をより一層高精度に制御できる。
【００７１】
また、本実施形態では、操舵反力を付与するために抵抗付与機構が抵抗を付与する相手であるボールナット８０は、軸方向Ａ１に移動可能である。これにより、抵抗を付与するために油圧を利用した機構に、油圧シリンダ５８を適用でき、構造を簡素化できる。
また、抵抗付与用の油圧シリンダ５８と、操舵補助用のパワーシリンダ２８とは、互いに別々のパワーシリンダであるので、油圧シリンダ５８により付加される操舵抵抗は、操舵補助力とは別途に付加される。従って、操舵抵抗を十分な大きさで付加できる。また、付加される操舵反力を高精度に制御し易い。
【００７２】
また、操舵補助用のパワーシリンダ２８と、抵抗付与用の油圧シリンダ５８とは、互いに独立して動作できる。従って、移動抵抗を、ひいては操舵反力を高精度に制御し易い。これに加えて、第１および第２の電磁弁６１，６２は、互いに独立して動作できる。その結果、移動抵抗ひいては操舵反力を高精度に制御し易い。また、第１および第２の電磁弁６１，６２の応答性は高いので、移動抵抗ひいては操舵反力を高精度に制御し易い。
【００７３】
なお、第１および第２の電磁弁６１，６２における通電状態と内部流路の連通状態との関係は、上述の実施形態で説明した関係には限定されず、例えば、上述の実施形態で説明した関係でもよいし、後述する変形例で説明する関係とすることも考えられる。上述の実施形態で説明した関係の場合には、以下の効果を得ることができる。
すなわち、第１の電磁弁６１および第２の電磁弁６２は、非通電時に油圧シリンダ５８からの作動油の流出を許容するようにされている。この場合、万一、第１の電磁弁６１および第２の電磁弁６２の少なくとも一方への通電ができない事態が生じたときには、油圧シリンダ５８内の作動油をリザーバタンク３０に流出させることができる。その結果、フェール時に、操舵部材２をスムーズに操作できる。
【００７４】
また、本実施形態について、以下のような変形例を考えることができる。以下の説明では、上述の実施形態と異なる点のみを説明する。なお、他の構成については、上述の実施形態と同様である。
例えば、第１および第２の電磁弁６１，６２において、ソレノイドが非通電のときに、上述の第１の状態が達成され、且つソレノイドが通電のときに、第２の状態が達成されるようにしてもよい。この場合、第１の電磁弁６１および第２の電磁弁６２では、非通電時に油圧シリンダ５８の一対の油室６６，６７からの作動油の流出が阻止される。従って、ピストン６５の移動が阻止される。ひいては、操舵部材２の回転操作が規制される。
【００７５】
このように、操舵部材２をステアリングロック状態にできるので、当該車両の盗難の発生を抑制することができる。また、従来のステアリングロック装置を、簡素化したり、廃止したりすることも可能となる。
また、上述の実施形態では、操舵反力の付与は、車両のステアリング特性に応じてなされていたが、車両のステアリング特性に関係なしになされることも考えられる。例えば、操舵反力をトルクセンサ１０２の出力に応じて付与することが、考えられる。
【００７６】
また、上述の各実施形態において、油圧シリンダ５８は、複動式の油圧シリンダであったが、これには限定されず、例えば、油圧シリンダ５８に、少なくとも一つの単動式の油圧シリンダ（図示せず）を用いることも考えられる。また、油圧シリンダ５８を、ハウジング７８の外側に配置することも考えられる。また、反力制御用の油圧源と、操舵補助用の油圧源とが、互いに別々に設けられていてもよい。
【００７７】
また、操舵補助用の油圧制御弁としてのロータリーバルブ２９は、ピニオンシャフト７の他、コラムシャフト３または中間シャフト５に設けてもよく、要は、操舵軸に設けられていればよい。同様に、抵抗付与機構、筒部材および運動変換機構は、ピニオンシャフト７の他、コラムシャフト３または中間シャフト５に設けてもよく、要は、操舵軸に設けられていればよい。ここで、操舵軸は、操舵部材２に付与された操舵トルクを転舵軸に伝達するために、操舵部材２の操作に応じて回転する軸部材であり、具体的には、コラムシャフト３、中間シャフト５、ピニオンシャフト７を含む。
【００７８】
また、上述の抵抗付与機構が、ＶＧＲ機能が廃止されたパワーステアリング装置に適用される場合も考えられる。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で種々の変更を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の一実施形態のパワーステアリング装置の概略構成の模式図である。
【図２】図１の要部としての舵取り機構の断面図である。
【図３】図２の要部の拡大図である。
【図４】図３のIV−IV断面の断面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１…パワーステアリング装置、２…操舵部材、３…コラムシャフト（操舵軸）５…中間シャフト（操舵軸）７…ピニオンシャフト（操舵軸）、２７…油圧ポンプ（油圧源）、５８…油圧シリンダ（抵抗付与機構）、６１…第１の電磁弁（電磁弁）、６２…第２の電磁弁（電磁弁）、６４…シリンダ本体、６５…ピストン、６６，６７…油室、７８…ハウジング、８０…ボールナット（筒部材）、８３…外周、Ａ１…軸方向（操舵軸の軸方向）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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