(57)【要約】【課題】  電動パワーステアリング装置において、路面からの衝撃力によるボールねじ溝部の打痕を防止する。【解決手段】ハウジング２に支持されたボールねじを有するラック軸３と、ボールねじに螺合し、ナット５に操舵アシスト力を付与する電動モータ４を有する電動パワーステアリング装置１において、ボールねじ部３０とラック軸３を別体にし、ボールねじ部３０をラック軸３に対してラック軸方向に弾性部材５１，５２により弾性支持した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに支持されたボールねじを有するラック軸と、ボールねじに螺合し、かつハウジングに固定された軸受を介して回転可能に支持されるボールねじナットとナットに操舵アシスト力を付与する電動モータとを有する電動パワーステアリング装置において、ボールねじ部とラック軸を、別体にし、ボールねじ部をラック軸に対してラック軸方向に弾性支持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】
ボールねじ部とラック軸とをラック軸方向に移動可能に係合する係合部と、ボールねじ部のラック軸方向の移動を制限するラック軸に設けた規制部と、ボールねじ部と規制部との間に設けた弾性部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
係合部に潤滑剤を封入したことを特徴とする請求項１に記載の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、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】
従来、ラック軸が挿通されるとともにモータ駆動により回転する中空軸を備え、その中空軸の回転を変換手段としてのボールねじ装置を用いてラック軸の往復動に変換することにより、操舵系にアシスト力を付与する所謂ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置(ＥＰＳ）がある。（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
具体的には、このようなＥＰＳにおいて、ボールねじ装置は、ラック軸の外周に螺刻されたねじ溝とボールねじナットの内周に螺刻されたねじ溝とを対抗させてなる螺旋状の転動路内に転動体となる複数のボールを配することにより形成される。
【０００４】
即ち、転動路に配設されることによりラック軸とボールねじナットとの間に介在された各ボールは、ラック軸に対してボールねじナットが相対回転することにより、その負荷を受けつつ転動路内を転動する。このように、ボールねじ装置は、その転動路を転動する各ボールが還流路を介して無限循環することにより、ボールねじナットの回転をラック軸の軸方向移動に変換する。そして、特許文献１に記載のＥＰＳは、そのモータシャフトの内周に固定されたボールねじナットが同モータシャフトとともに一体回転することにより、モータトルクを軸方向のアシスト力に変換してラック軸に伝達する構成となっている。
【０００５】
また、特許文献２に記載の如く、衝撃を吸収するためのボールねじを支持している軸受とボールねじの間に弾性体を設けているものもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２５６４１４号公報
【特許文献２】特開２００３−１０４２１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、自動車の快適性向上のニーズがますます高くなっていることから、騒音についても一層の低減化が求められている。特に、自動車が石畳路の凹凸路面を走行する際には、車輪が振動し、その振動により電動パワーステアリング装置や車輪懸架装置等から生じる騒音（打音）に関しても、低減することが求められている。
【０００８】
しかしながら、上記の従来技術では、モータ駆動の衝撃には効果があるが、ラック軸側からの衝撃に対しては、ボールねじとラック軸の間はボールが直接荷重を受ける構造であり、この構造ではタイヤからの強い衝撃によるボールねじの軌道面の打痕は防止できない。特に、ボールねじ機構を備えた電動パワーステアリング装置においては、運転時に縁石乗り上げなどタイヤからの強い衝撃によりラック軸を経由してボールねじに直接負荷がかかり、ボールねじの軌道面に打痕が発生し、騒音や振動が発生する。この騒音は、車内に伝達して搭乗者に不快に感知されるものであり、課題の１つである。これらの背景で、ボールねじを含めたパワ−ステアリングの性能改善に関する課題解決が必要となっている。
【０００９】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、動力変換機構の円滑な動作を確保しつつ、騒音の低減化を一層実現することができる電動パワーステアリング装置を提供することを解決すべき課題としている。 
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ハウジングに支持されたボールねじを有するラック軸と、ボールねじに螺合し、かつハウジングに固定された軸受を介して回転可能に支持されるボールねじナットとナットに操舵アシスト力を付与する電動モータとを有する電動パワーステアリング装置において 、ボールねじ部とラック軸を、別体にし、ボールねじ部をラック軸に対してラック軸方向に弾性支持したことを、要旨とする。
【００１１】
上記構成のように、ボールねじとラック軸を別体としたため、ボールねじ部をラック軸に対して弾性支持したので、タイヤからの衝撃が直接ボールねじ部に伝わらなくなるため、ボールねじ溝の打痕を防止できる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、ボールねじ部とラック軸とをラック軸方向に移動可能に係合する係合部と、ボールねじ部のラック軸方向の移動を規制するラック軸に設けた規制部と、ボールねじ部と規制部との間に設けた弾性部材を備えたことを要旨とする。
【００１３】
上記構成によると、弾性部材をボールねじ部と規制部との間に設けているため、ラック軸からボールねじ部への衝撃を吸収できる。
【００１４】
請求項３の記載の発明は、ボールねじ部とラック軸をラック軸方向に移動可能に係合する係合部に潤滑剤を封入したことを要旨とする。
上記構成によると、潤滑剤がボールねじ部と係合部に存在することにより、ボールねじ部のラック軸方向の動きをスムーズにでき、タイヤからの衝撃に対して機敏に反応でき、ボールねじ部の軌道面の打痕発生を防止できる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように本発明によれば、ボールねじ部へのタイヤからの衝撃を吸収でき、ボールねじ部の軌道面の打痕発生を防止できる。これにより、動力変換機構の円滑な動作を確保しつつ、騒音の発生の少ない電動パワーステアリングを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の概略構成を示す断面図
【図２】ボールねじ装置近傍の拡大断面図
【図３】ボールねじおよびラック軸の半径方向Ａ−Ａ断面図
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図
【図５】弾性部材の形状を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を具体化した第1に実施形態を図面にそって説明する。
図１に示すように、本実施形態のＥＰＳ１において、略円筒状をなすハウジング２に挿通されたラック軸３は、ラックガイドおよび滑り軸受（ともに図示略）に支承されることにより、その軸方向に沿って移動可能に収容支持されている。そして、同ラック軸３は、周知のラック＆ピニオン機構を介してステアリングシャフトと連結されることにより、ステアリング操作に伴い軸方向に往復動するようになっている。
【００１８】
また、ＥＰＳ１は、駆動源としてのモータ４と、同モータ４の回転をラック軸３の軸方向移動に変換するボールねじ装置５とを備えている。そして、本実施形態のＥＰＳ１はこれらラック軸３、モータ４およびボールねじ装置５がハウジング２内に一体に収容された所謂ラックアシスト型のＥＰＳとして構成されている。
【００１９】
詳述すると、本実施形態のモータ４は、中空軸状に形成されたモータシャフト６を有しており、同モータシャフト６は、ハウジングの内周に設けられた軸受７に支承されることにより、同ハウジング２の軸方向に沿って配置されている。また、本実施形態のモータ４では、このモータシャフト６の周囲にマグネット８を固着することによりモータロータ９が形成されている。そして、本実施形態のモータ４は、そのモータロータ９の径方向外側を包囲するモータステータ１０がハウジング２の内周に固定されるとともに、そのモータシャフト６内にラック軸３が挿通されることにより、ハウジング２内においてラック軸３と同軸に配置されている。
【００２０】
モータシャフト６の軸方向端部６ａには円環板状のフランジ３５が螺着され、このフランジ３５と対応するように、ボールねじナット１３の軸方向端部１３ａには径方向に突出する円環板状のフランジ部材３４が設けられている。これらのフランジ部材３４，３５をボルト３７により締結することにより、ボールねじ装置５の回転入力部を構成するボールねじナット１３とモータ出力軸としてのモータシャフト６とが連結されている。なお、本実施形態では、このモータシャフト６側に設けたフランジ３５部材は、モータシャフト６の軸方向端部６ａに螺着されているが、フランジ部材３５を軸方向端部１３ａに圧入させても良い。
【００２１】
ラック軸３に設けられたボールねじ部３０は、図２に示すように、外周面にボールねじ軌道面３０ｃが形成された環状の部材で構成され、ラック軸３とは別体かつ同軸上に設けられている。
【００２２】
更に、ボールねじ部３０は、図３に示すように、内径部３０ｄに等配にスプライン部４５を備え、ラック軸３の外径部３ａに備えたスプライン部４５と軸方向移動可能にかつ相対回転不能に係合している。なお、ボールねじ部３０とラック軸３との係合部は、軸方向移動可能であれば、係合部の断面形状が多角形のものであっても良いし、両者間をキー結合させても良い。
【００２３】
ボールねじ部３０とラック軸３の間には、図４に示すように弾性部材５１，５２を設けている。弾性部材５１は、ラック軸３にボールねじ部３０の一端３０ａとラック軸３に設けた規制部５３との間に設けられ、ラック軸３に対して軸方向に予圧縮された状態で介装される。弾性体５２はラック軸３に螺着したロックナット５４の端面５４ａとボールねじ部の他端３０ｂとの間に予圧縮された状態で介装される。これにより、弾性部材５１，５２より、ボールねじ部３０のラック軸３の軸方向の所定量の移動を許容し、所定量を超えて移動しない様に規制されている。この所定量の設定は、ロックナット５４の組み込み位置の調整により、弾性部材５１，５２の予圧縮荷重と変形量を調整できる。
【００２４】
弾性部材５１（５２）の詳細を図５に示す。弾性部材５１（５２）はボールねじ部３０の端３０ａ（３０ｂ）と接触する突起部５１a（５２a）とボールねじ部３０の内径部３０ｄとラック軸３の外周部３aとの間で狭持される突起部５１ｂ（５２ｂ）を備えている。ロックナット５４の組み込み位置の調整時、この突起部５１a（５２a）がボールねじ部端面３０a（３０ｂ）との間で図４に示すようにフラットになる状態まで変形する。これにより、ボールねじ部端面３０ａ（３０ｂ）と弾性部材５１a（５２a）とが円周上で均一な応力状態となり、均等な応力がかかり、荷重の偏りがなくなるため適正な組み込みの調整ができる。突起部５１b（５２b）はボールねじ内径部３０ｄとラック軸３の外形部部３aに狭持されることにより、シールとしての役目もしている。この弾性部材５１(５２）の材質としては一般的に耐油性を有するアクリルニトリル、ブタジエンゴム（NBR）や各種合成ゴム、ポリアミド樹脂のほか弾性を有する各種樹脂材および、皿ばねや板ばね等でもよい。
【００２５】
また、ボールねじ内径部３０ｄとラック軸外形部３aに設けたスプライン部４５と弾性部材５１，５２とで構成された空間５０に潤滑剤５５を封入している。スプライン部４５が金属接触を発生しない十分な量の潤滑剤を空間部５０に封入し、封入量としては例えば空間部５０の容積の５０〜８０％が望ましい。潤滑剤としては、高粘性係数の合成油ポリαオレフィンを使用し、また合成油ポリαオレフィンをベースオイルとしＬｉ石鹸を増ちょう剤としたグリースも利用可能であり、そのほか、弾性体を配合したパウダー入りグリースも使用できる。
【００２６】
以上の構成において、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることが出来る。
【００２７】
電動パワーステアリングのラック軸３に衝撃力が作用したとき、ボールねじ部３０とラック軸３の間の弾性部材５１，５２が先に弾性的に圧縮変形して、ラック軸３はボールねじ部３０に対して軸方向に可動し、慣性力を含む衝撃力を吸収するため、直接ボールねじ部３０には衝撃力はかからない。
【００２８】
弾性部材５１、５２が円周上で均一な応力状態で取り付けられているため、応力過大による永久変形が発生しにくく、長期間の使用で安定してラック軸が軸方向に可動して、衝撃吸収ができる。
【００２９】
また、潤滑剤５５を封入することで、潤滑剤５５がボールねじ部とラック軸係合部に存在することにより、ボールねじ部３０のラック軸方向の動きをスムーズにでき、タイヤからの衝撃に対して機敏に反応でき、より効果的にボールねじ部の軌道面の打痕発生をより確実に防止できる。
【００３０】
そのとき、ボールねじ部３０とラック軸３の係合部および、弾性部材５１，５２と構成された空間に封入された潤滑剤５５は、ラック軸３とボールねじ３０の係合部は軸方向に相対運動するとき潤滑剤が外部へ排出されようとするが、弾性部材５１，５２がボールねじ部３０とラック軸３係合部のシールの役目をするため、潤滑剤の係合部外への漏れや移動がなく、そのためいつまでも係合部が金属接触をせず軸方向にスムーズに可動できる。
【００３１】
この電動パワーステアリング装置では、弾性部材５１、５２が振動吸収材として作用するとともに、ボールねじ部３０とラック軸３の係合部の潤滑剤５５の粘性により、振動吸収部材として働くためラック軸３からボールねじ部３０およびボールねじナット１５に伝播する振動も吸収することができる。また、これにより、ラック軸３とボールねじ部３０の係合部、ボールねじ部３０、ボール１２およびボールねじナット１５の隙間の相対的変位を抑制し、ラック軸３とボールねじ部３０や、ボールねじ部３０とボール１２、およびボールねじナット１５相互間の衝突による騒音を低減できる。
【００３２】
また、この電動パワーステアリング装置では、ボールねじ部３０とラック軸が分離されているため、ボールねじとしてはボールねじナット１５とボール１２およびボールねじ部３０が一体として取り扱うことができ、ボールねじ５のパワーステアリングへの組み立てが簡素化しやすくなり、また、ボールねじ部への異物侵入による騒音問題が発生しにくくなる効果がある。
【００３３】
従って、この電動パワーステアリング装置は、組み立て時や使用時にボールねじおよびボールねじ部と、ラック軸係合部の振動による騒音が生じにくいことから、自動車運転時の操舵性を確保しつつ、騒音の低減化を実現できる。
【００３４】
以上のように、本発明によれば、ボールねじ部へのタイヤからの衝撃を吸収でき、ボールねじ部の軌道面の打痕発生を防止できる。これにより、動力変換機構の円滑な動作を確保しつつ、騒音の発生の少ない電動パワーステアリングを提供できる。
【符号の説明】
【００３５】
１  電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、２  ハウジング、３  ラック軸、４  モータ、５  ボールねじ装置、６  モータシャフト、１３  ボールねじナット、３０  ボールねじ部、４５  スプライン、５１，５２  弾性部材、５５  潤滑剤
【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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