(57)【要約】【課題】  電動機とねじ機構と操舵軸を備えた電動式動力舵取装置において、周囲温度の変化に伴う、電動機から操舵軸に伝達される軸方向出力の変化を抑制すること。【解決手段】  電動式動力舵取装置では、電動機の回転軸１１からの回転出力がねじ機構３０を介して操舵軸２０に軸方向出力として伝達される。ねじ機構３０にて、ナット３１は、ねじ軸３２の雄ねじに螺合する雌ねじを有し、ねじ軸３２の外周に同軸的に配置されハウジング５０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筒状ケース３４内に、弾性リング３３を介して所要量拡径可能で同軸的に収容されている。筒状ケース３４には、ナット３１を軸方向にて締付け固定してナット３１を筒状ケース３４に対して一体回転可能に結合する環状固定具３５が組付けられている。ねじ軸３２と筒状ケース３４は鉄鋼で形成され、ナット３１は鉄鋼に比して線膨張係数が大きな素材によって形成されている。【選択図】  図２
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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回転軸に対してねじ機構のナットが同軸的かつトルク伝達可能に配置され、前記ねじ機構のねじ軸が操舵軸と一体に構成され、前記回転軸からの回転出力が前記ねじ機構を介して前記操舵軸に軸方向出力として伝達される電動式動力舵取装置であって、
前記ナットは、前記ねじ軸に形成されている雄ねじに螺合する雌ねじを有していて、前記ねじ軸の外周に同軸的に配置されて前記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筒状ケース内に、弾性リングを介して所要量拡径可能で同軸的に収容されており、
前記筒状ケースには、前記ナットを収納し一端部にて開口する内孔が形成されるとともに、この内孔の他端部に形成されて前記ナットと当接可能な段部が形成されていて、
前記内孔の開口側端部には、前記ナットを前記段部に向けて調整可能に締付け固定して前記ナットを前記筒状ケースに対して一体回転可能に結合する環状固定具が組付けられており、
前記ねじ軸と前記筒状ケースは鉄鋼で形成され、前記ナットは鉄鋼に比して線膨張係数が大きな素材によって形成されていることを特徴とする電動式動力舵取装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動式動力舵取装置において、前記ナットの素材は、前記ねじ軸に対して耐フレッチング摩耗性に優れた素材であることを特徴とする電動式動力舵取装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電動式動力舵取装置において、前記ねじ軸に形成されている前記雄ねじと前記ナットに形成されている前記雌ねじは台形ねじであり、前記雄ねじの谷および前記雌ねじの谷にはそれぞれ深溝加工が施されていることを特徴とする電動式動力舵取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に装備される電動式動力舵取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動式動力舵取装置の一つとして、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回転軸に対してねじ機構のナットが同軸的かつトルク伝達可能に配置され、前記ねじ機構のねじ軸が操舵軸と一体に構成され、前記回転軸からの回転出力が前記ねじ機構を介して前記操舵軸に軸方向出力として伝達されるものがあり、例えば、下記特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２０００−１６８５８９号公報
【０００３】
上記した特許文献１に記載されている電動式動力舵取装置においては、前記回転軸の一端部外周にサークリップを用いて軸方向に移動不能に固定され内部に前記ナットを軸方向にて脱着可能に収容する筒状のホルダと、このホルダの一端部内周に脱着可能に組付けられて前記ホルダ内に収容された前記ナットを前記回転軸の一端部に向けて締め付け固定する環状固定具とを用いて、前記ナットを前記回転軸の一端部に対してトルク伝達可能に結合する構成が記載されている。このため、この電動式動力舵取装置においては、回転軸およびホルダに対してナットを軸方向にて脱着することができて、ナットの回転軸およびホルダに対する脱着交換性（電動式動力舵取装置の整備性）を良好とすることができる。
【発明の開示】
【０００４】
ところで、上記した特許文献１に記載されている電動式動力舵取装置においては、ナットの外周とホルダの内周間にクリアランスが殆ど設けられていない。このため、ねじ機構の係合部でのフレッチング摩耗対策として、ナットの素材をねじ軸、ボール、ホルダ等の素材（一般的には、鉄鋼）に比して線膨張係数が大きな素材（例えば、銅、銅合金等の非鉄金属）とした場合には、周囲温度の上昇時に、ナットが径外方への膨張をホルダにより拘束され軸方向での膨張をホルダと環状固定具により拘束される。これにより、環状固定具のホルダへの組付時に調整したねじ機構の係合部でのクリアランスが減少して、ねじ機構の係合部での回転摩擦トルクが増加し、電動機から操舵軸に伝達される軸方向出力が低下（変化）するおそれがある。
【０００５】
なお、上記した構成（サークリップ、ホルダ、環状固定具等を用いて、電動機の回転軸に対して同軸的かつトルク伝達可能に配置したナットを、ボールを介してねじ軸に係合させた構成）では、周囲温度の上昇時に、環状固定具のホルダへの組付時に調整したねじ機構の係合部でのクリアランスが減少する。しかし、上記した構成に代えて、操舵軸と一体のねじ軸に形成した台形雄ねじに螺合する台形雌ねじを有するナットを単独で電動機の回転軸に対して同軸的かつトルク伝達可能に配置する構成を採用して、コスト低減を図った場合には、周囲温度の低下時に、ナットが径方向および軸方向にて縮小することにより、ねじ機構の螺合部でのクリアランス（ナットとねじ軸を組み付けたときには適正値である）が減少する。このため、この場合には、周囲温度の低下時に、ねじ機構の螺合部での回転摩擦トルクが増加し、電動機から操舵軸に伝達される軸方向出力が低下（変化）するおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記した問題（周囲温度の変化に伴う、電動機から操舵軸に伝達される軸方向出力の変化）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回転軸に対してねじ機構のナットが同軸的かつトルク伝達可能に配置され、前記ねじ機構のねじ軸が操舵軸と一体に構成され、前記回転軸からの回転出力が前記ねじ機構を介して前記操舵軸に軸方向出力として伝達される電動式動力舵取装置であって、前記ナットは、前記ねじ軸に形成されている雄ねじに螺合する雌ねじを有していて、前記ねじ軸の外周に同軸的に配置されて前記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筒状ケース内に、弾性リングを介して所要量拡径可能で同軸的に収容されており、前記筒状ケースには、前記ナットを収納し一端部にて開口する内孔が形成されるとともに、この内孔の他端部に形成されて前記ナットと当接可能な段部が形成されていて、前記内孔の開口側端部には、前記ナットを前記段部に向けて調整可能に締付け固定して前記ナットを前記筒状ケースに対して一体回転可能に結合する環状固定具が組付けられており、前記ねじ軸と前記筒状ケースは鉄鋼で形成され、前記ナットは鉄鋼に比して線膨張係数が大きな素材によって形成されていることに特徴がある。
【０００７】
この場合において、前記ナットの素材は、前記ねじ軸に対して耐フレッチング摩耗性に優れた素材であることが望ましい。また、前記ねじ軸に形成されている前記雄ねじと前記ナットに形成されている前記雌ねじは台形ねじであり、前記雄ねじの谷および前記雌ねじの谷にはそれぞれ深溝加工が施されていることも可能である。
【０００８】
本発明による電動式動力舵取装置においては、周囲温度の上昇時、ナットの線膨張係数とねじ軸および筒状ケースの線膨張係数との差により、ナットが筒状ケース内で拡径してねじ軸との螺合部でのクリアランスを増大させようとする。しかし、このときには、ナットが筒状ケース内で筒状ケースと環状固定具により軸方向での膨張を規制されるため、ナットに作用する軸力が増大して上記したクリアランスを減少させようとする。このため、これらが相殺されて、環状固定具の組付時に調整したねじ機構の螺合部での上記したクリアランスが維持される。したがって、周囲温度の上昇時には、ねじ機構の螺合部での回転摩擦トルクの変化は殆ど生じず、電動機から操舵軸に伝達される軸方向出力の変化を抑制することが可能である。
【０００９】
一方、周囲温度の低下時には、ナットの線膨張係数とねじ軸および筒状ケースの線膨張係数との差により、ナットが筒状ケース内で縮径してねじ軸との螺合部でのクリアランスを減少させようとする。しかし、このときには、ナットが筒状ケース内で軸方向に縮小するため、ナットに作用する軸力が減少して上記したクリアランスを増大させようとする。このため、これらが相殺されて、環状固定具の組付時に調整したねじ機構の螺合部での上記したクリアランスが維持される。したがって、周囲温度の低下時にも、ねじ機構の螺合部での回転摩擦トルクの変化は殆ど生じず、電動機から操舵軸に伝達される軸方向出力の変化を抑制することが可能である。
【００１０】
また、本発明による電動式動力舵取装置においては、ナットが筒状ケース内に弾性リングを介して同軸的に収容されているため、ナットの筒状ケース内への組付、並びに、筒状ケース内での環状固定具によるナットの締付け固定に際して、ナットと筒状ケースを自動的に調芯することが可能であり、偏芯に起因するトルク変動を抑制することが可能である。また、ナットがねじ軸に形成されている雄ねじに螺合する雌ねじを有していて、ねじ機構においてボールが採用されていないため、当該電動式動力舵取装置を安価に製造することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明による電動式動力舵取装置の一実施形態を示していて、この電動式動力舵取装置では、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。また、この電動式動力舵取装置では、電動機１０の回転軸１１とねじ機構３０との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に軸方向出力として伝達されるようになっている。
【００１２】
電動機１０の回転軸１１は、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。また、操舵軸２０は車両の左右方向に延在するように設けられていて、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。
【００１３】
ねじ機構３０は、図２にて拡大して示したように、ナット３１と鉄鋼製のねじ軸３２を備えるとともに、一対の弾性リング（Ｏリング）３３，３３と鉄鋼製の筒状ケース３４と鉄鋼製の環状固定具（締付ナット）３５を備えている。ナット３１は、ねじ軸３２や筒状ケース３４等の素材である鉄鋼に比して線膨張係数が大きくかつねじ軸３２に対して耐フレッチング摩耗性に優れた素材（例えば、銅、銅合金等の非鉄金属）によって形成されている。
【００１４】
また、ナット３１は、図２にて概略的に示し、図３にて拡大して模式的に示したように、ねじ軸３２に形成されている台形雄ねじ３２ａに所定のクリアランスで螺合する台形雌ねじ３１ａを有している。ナット３１における台形雌ねじ３１ａの谷およびねじ軸３２における台形雄ねじ３２ａの谷には、それぞれ深溝加工が施されていて、ＪＩＳ規格等にて規定されている台形ねじのねじ溝（図３にねじ溝の底部が仮想線で示されている）に比して径方向に所定量（Ｓ）深いねじ溝が形成されている（図３参照）。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、筒状ケース３４内に、弾性リング３３，３３を介して所要量拡径可能（図２に示したように、径方向にて所定のクリアランスＬを確保した状態）で同軸的に収容されている。
【００１５】
右方の弾性リング３３は、筒状ケース３４の右端部外周に形成した環状溝に一部（内周部）が収容されるようにして組付けられていて、外周部にて筒状ケース３４の内孔３４ａ内壁に弾撥的に係合している。左方の弾性リング３３は、筒状ケース３４の左端部外周に形成した環状溝に一部（内周部）が収容されるようにして組付けられていて、外周部にて筒状ケース３４の内孔３４ａ内壁に弾撥的に係合している。
【００１６】
筒状ケース３４は、ハウジング５０に対して軸受Ｂｒ３およびサークリップ５１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。この筒状ケース３４には、ナット３１を弾性リング３３，３３とともに収納し左端部にて開口する内孔３４ａが形成されるとともに、この内孔３４ａの右端部に形成されてナット３１の右端と当接可能な段部３４ｂが形成されている。内孔３４ａの開口側端部（雌ねじ形成部）には、ナット３１を段部３４ｂに向けて調整可能に締付け固定してナット３１を筒状ケース３４に対して一体回転可能に結合する環状固定具３５が軸方向にて進退可能に組付けられている。
【００１７】
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、図２にて示したように、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の筒状ケース３４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。
【００１８】
上記のように構成したこの実施形態の電動式動力舵取装置においては、周囲温度の上昇時（すなわち、当該装置を組み立てたときの周囲温度より周囲温度が上昇したとき）、ナット３１の線膨張係数とねじ軸３２および筒状ケース３４等の線膨張係数との差により、ナット３１が筒状ケース３４内で弾性リング３３，３３を弾性変形させながら拡径して、ねじ軸３２との螺合部でのクリアランスを増大させようとする。
【００１９】
しかし、このときには、ナット３１が筒状ケース３４内で筒状ケース３４と環状固定具３５により軸方向での膨張を規制されるため、ナット３１に作用する軸力が増大して上記したクリアランスを減少させようとする。このため、これらが相殺されて、環状固定具３５の組付時に調整したねじ機構３０の螺合部での上記したクリアランスが維持される。したがって、周囲温度の上昇時には、ねじ機構３０の螺合部での回転摩擦トルクの変化は殆ど生じず、電動機１０から操舵軸２０に伝達される軸方向出力の変化を抑制することが可能である。
【００２０】
一方、周囲温度の低下時（すなわち、当該装置を組み立てたときの周囲温度より周囲温度が低下したとき）には、ナット３１の線膨張係数とねじ軸３２および筒状ケース３４等の線膨張係数との差により、ナット３１が筒状ケース３４内で縮径してねじ軸３２との螺合部でのクリアランスを減少させようとする。しかし、このときには、ナット３１が筒状ケース３４内で軸方向に縮小するため、ナット３１に作用する軸力が減少して上記したクリアランスを増大させようとする。
【００２１】
このため、これらが相殺されて、環状固定具３５の組付時に調整したねじ機構３０の螺合部での上記したクリアランスが維持される。また、このときには、ナット３１の縮径により、ナット３１における台形雌ねじ３１ａの谷がねじ軸３２における台形雄ねじ３２ａの山に近づき、ナット３１における台形雌ねじ３１ａの山がねじ軸３２における台形雄ねじ３２ａの谷に近づくものの、台形雌ねじ３１ａの谷および台形雄ねじ３２ａの谷には、それぞれ深溝加工が施されているため、これらが接触することはない。したがって、周囲温度の低下時にも、ねじ機構３０の螺合部での回転摩擦トルクの変化は殆ど生じず、電動機１０から操舵軸２０に伝達される軸方向出力の変化を抑制することが可能である。
【００２２】
また、この実施形態の電動式動力舵取装置においては、ナット３１が筒状ケース３４内に弾性リング３３，３３を介して同軸的に収容されているため、ナット３１の筒状ケース３４内への組付、並びに、筒状ケース３４内での環状固定具３５によるナット３１の締付け固定に際して、ナット３１と筒状ケース３４を自動的に調芯することが可能であり、偏芯に起因するトルク変動を抑制することが可能である。また、ナット３１がねじ軸３２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を有していて、ねじ機構３０においてボールが採用されていないため、当該電動式動力舵取装置を安価に製造することが可能である。
【００２３】
なお、この実施形態においては、筒状ケース３４における内孔３４ａの開口側端部（雌ねじ形成部）から環状固定具３５を外すことにより、筒状ケース３４に対してナット３１が軸方向にて脱着可能となるため、筒状ケース３４をハウジング５０に組付けた状態にて筒状ケース３４に対してナット３１を軸方向にて脱着することができて、ナット３１の筒状ケース３４に対する脱着交換性（電動式動力舵取装置の整備性）を良好とすることができる。
【００２４】
上記した実施形態においては、電動機１０の回転軸１１とねじ機構３０との間に遊星歯車式減速機４０が介装されている電動式動力舵取装置に本発明を実施したが、本発明は電動機の回転軸とねじ機構との間に遊星歯車式減速機が介装されていない電動式動力舵取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。また、上記実施形態においては、ナット３１の外周に一対の弾性リング３３を設けて実施したが、この弾性リングの個数は適宜増減して実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による電動式動力舵取装置の一実施形態を示す要部断面図である。
【図２】図１に示した電動式動力舵取装置の要部拡大断面図である。
【図３】図１および図２に示したねじ機構におけるナットとねじ軸の螺合部位の概略的な拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０…電動機、１１…回転軸、２０…操舵軸、３０…ねじ機構、３１…ナット、３１ａ…台形雌ねじ、３２…ねじ軸、３２ａ…台形雄ねじ、３３…弾性リング、３４…筒状ケース、３４ａ…内孔、３４ｂ…段部、３５…環状固定具、４０…遊星歯車式減速機、５０…ハウジング
【図１】
2010036837.tif 000003
【図２】
2010036837.tif 000004
【図３】
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