(57)【要約】【課題】車両取付レイアウトの自由度を増大して、ギヤ比等の設計自由度を大きくし、ひいては、ラック推力を増加すること。【解決手段】電動モータ５０の回転駆動力をボールナット３５に伝達する動力伝達機構は、電動モータ５０側の一対のモータ側ギヤ５２及び中間ギヤ５４（一対のモータ側駆動要素）と、ボールナット３５側の一対のナット側ギヤ５８及び中間ギヤ５７（一対のナット側駆動要素）と、モータ側中間ギヤ５４からナット側中間ギヤ５７に回転駆動力を伝達する中間軸５５（中間伝達部材）と、を有している。【選択図】  図３
2004196034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に雌ねじ溝が形成されたボールナットと、このボールナットの軸心に配置されると共に外周面に前記雌ねじ溝に対峙する雄ねじ溝が形成されたラックシャフトと、前記雌ねじ溝と前記雄ねじ溝との間に介装された複数個の循環ボールとからなるボールねじ機構と、
当該ボールねじ機構を収納するステアリングギヤケースと、
前記ラックシャフトと別軸に配置され、前記ボールナット機構の駆動に供される電動モータと、
当該電動モータの回転駆動力を前記ボールナットに伝達する動力伝達機構と
を有するラックアシスト型の電動パワーステアリング装置において、
前記動力伝達機構は、
前記電動モータ側の一対のモータ側駆動要素と、
前記ボールナット側の一対のナット側駆動要素と、
これら一対のモータ側駆動要素から、一対のナット側駆動要素に回転駆動力を伝達する中間伝達部材と、を有する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】
前記一対のモータ側駆動要素は、一対のギヤからなり、
前記一対のナット側駆動要素も、一対のギヤからな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】
前記一対のモータ側駆動要素は、ベルトを巻回した一対のプーリからなり、
前記一対のナット側駆動要素も、ベルトを巻回した一対のプーリからな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４】
前記一対のモータ側駆動要素は、チェーンを巻回した一対のスプロケットからなり、
前記一対のナット側駆動要素も、チェーンを巻回した一対のスプロケットからな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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボールねじ式ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の操舵系では、外部動力源を用いて操舵アシストを行わせる、いわゆるパワーステアリング装置が広く採用されている。従来、パワーステアリング装置用の動力源としては、ベーン方式の油圧ポンプが用いられており、この油圧ポンプをエンジンにより駆動するものが多かった。ところが、この種のパワーステアリング装置は、油圧ポンプを常時駆動することによるエンジンの駆動損失が大きい（最大負荷時において、数馬力〜十馬力程度）ため、小排気量の軽自動車等への採用が難しく、比較的大排気量の自動車でも走行燃費が無視できないほど低下することが避けられなかった。
【０００３】
そこで、これらの問題を解決するものとして、電動モータを動力源とする電動パワーステアリング装置（Electric Power Steering、以下ＥＰＳと記す）が近年注目されている。ＥＰＳには、電動モータの電源に車載バッテリを用いるために直接的なエンジンの駆動損失が無く、電動モータが操舵アシスト時にのみに起動されるために走行燃費の低下も抑えられる他、電子制御が極めて容易に行える等の特長がある。
【０００４】
一方、乗用車用のステアリングギヤとしては、高剛性かつ軽量であること等から、現在ではラックピニオン式が主流となっている。そして、ラック＆ピニオン式ステアリングギヤ用のＥＰＳとしては、ステアリングシャフトやピニオン自体を駆動するべくコラム側部に電動モータを配置したコラムアシスト型等の他、電動式のボールねじ機構によりラックシャフトを駆動するボールねじ式ラックアシスト型も用いられている。ボールねじ式ラックアシスト型のＥＰＳでは、アシスト力がピニオンとラックとの噛合面に作用しないため、摩耗や変形の要因となる両部材間の接触面圧が比較的小さくなる。
【０００５】
ラックアシスト型ＥＰＳでは、ラックシャフトに形成されたボールねじ軸の雄ねじ溝とボールナットに形成された雌ねじ溝とが多数個の循環ボール（鋼球）を介して係合しており、ラックシャフトと同軸あるいは別軸に配置された電動モータによってボールナットが回転駆動され、これによりラックシャフトが軸方向に移動する。別軸式ラックアシスト型ＥＰＳにおける電動モータとボールナットとの間の動力伝達方法としては、特許文献１に記載されたタイミングベルト式の他、特許文献２に記載されたギヤ式等が一般的である。
【０００６】
また、ボールねじ式ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置としては、特許文献３に示されているものがある。この特許文献３では、電動モータの駆動軸に、モータ側ギヤが設けてあると共に、ボールナットには、ナット側ギヤが一体的に設けてある。これにより、電動モータの駆動力は、モータ側ギヤ及びナット側ギヤを介して、ボールナットに減速して伝達される。
【０００７】
このように、特許文献３では、減速機構（動力伝達機構）は、一対のモータ側ギヤとナット側ギヤとからなり、一段減速ギヤタイプとなっている。
【０００８】
【特許文献１】
実公平６−４９４８９号公報
【特許文献２】
特許第３０６２８５２号公報
【特許文献３】
特公平６−５０４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一段減速ギヤタイプの減速機構では、電動モータの軸上に配置したモータ側ギヤの中心と、ボールナットに一体的に設けたナット側ギヤの中心とは、ラック軸方向に直交する、同一平面上になければならない。
【００１０】
このため、電動モータと、ボールナットとは、ラック軸方向において、略同じ位置に配置せざれるを得ないことから、車両取り付けレイアウト上の制限を受けるといったことがある。
【００１１】
また、ギヤ設計を行う際に、このようなレイアウト的な制限から、ナット側ギヤの径を大きくできず、上記一対のギヤのギヤ比を大きく取れない。その結果、ラック推力を増加することは、比較的困難になっているといったこともある。
【００１２】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、車両取付レイアウトの自由度を増大して、ギヤ比等の設計自由度を大きくし、ひいては、ラック推力を増加することができる、ボールねじ式ラックアシスト型の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。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の請求項１に係る電動パワーステアリング装置は、内周面に雌ねじ溝が形成されたボールナットと、このボールナットの軸心に配置されると共に外周面に前記雌ねじ溝に対峙する雄ねじ溝が形成されたラックシャフトと、前記雌ねじ溝と前記雄ねじ溝との間に介装された複数個の循環ボールとからなるボールねじ機構と、
当該ボールねじ機構を収納するステアリングギヤケースと、
前記ラックシャフトと別軸に配置され、前記ボールナット機構の駆動に供される電動モータと、
当該電動モータの回転駆動力を前記ボールナットに伝達する動力伝達機構と
を有するラックアシスト型の電動パワーステアリング装置において、
前記動力伝達機構は、
前記電動モータ側の一対のモータ側駆動要素と、
前記ボールナット側の一対のナット側駆動要素と、
これら一対のモータ側駆動要素から、一対のナット側駆動要素に回転駆動力を伝達する中間伝達部材と、を有することを特徴とする。
【００１４】
このように、請求項１によれば、動力伝達機構は、電動モータ側の一対のモータ側駆動要素と、ボールナット側の一対のナット側駆動要素と、これら一対のモータ側駆動要素から一対のナット側駆動要素に回転駆動力を伝達する中間伝達部材と、を有している。
【００１５】
従って、電動モータ側の一対のモータ側駆動要素は、第１次減速部を構成し、ボールナット側の一対のナット側駆動要素は、第２次減速部を構成し、これら両減速部の間に、中間伝達部材を設けていることから、動力伝達機構（減速機構）は、二段減速タイプとすることができる。
【００１６】
また、一対のモータ側駆動要素の第１次減速部と、一対のナット側駆動要素の第２次減速部とは、ラック軸方向において、異なる位置に配置することができる。従って、電動モータと、ボールナットとは、ラック軸方向において、別々の位置に配置することができ、車両取付レイアウトの自由度を増大することができる。
【００１７】
さらに、このように、取付レイアウトの自由度を増大できることから、ギヤ比等の設計自由度を大きくすることができ、ひいては、容易に、ラック推力を増加することができる。更に、ラックサポートであるボールナット位置を、理想的な位置に配置することができる。
【００１８】
また、本発明の請求項２に係る電動パワーステアリング装置は、前記一対のモータ側駆動要素は、一対のギヤからなり、
前記一対のナット側駆動要素も、一対のギヤからなることを特徴とする。
【００１９】
このように、動力伝達機構（減速機構）は、ギヤ減速機構であってもよい。
【００２０】
さらに、本発明の請求項３に係る電動パワーステアリング装置は、前記一対のモータ側駆動要素は、ベルトを巻回した一対のプーリからなり、
前記一対のナット側駆動要素も、ベルトを巻回した一対のプーリからなることを特徴とする。
【００２１】
このように、動力伝達機構（減速機構）は、ベルトドライブ機構であってもよい。
【００２２】
さらに、本発明の請求項４に係る電動パワーステアリング装置は、前記一対のモータ側駆動要素は、チェーンを巻回した一対のスプロケットからなり、
前記一対のナット側駆動要素も、チェーンを巻回した一対のスプロケットからなることを特徴とする。
【００２３】
このように、動力伝達機構（減速機構）は、チェーンドライブ機構であってもよい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置を図面を参照しつつ説明する。
【００２５】
（全体構成）
図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の車室側部分を示した斜視図である。同図中に符号１で示した部材は、ステアリングコラムであり、アッパステアリングシャフト３を回動自在に支持している。アッパステアリングシャフト３には、その上端にステアリングホイール５が装着される一方、下端にユニバーサルジョイント７を介してロアステアリングシャフト９が連結されている。
【００２６】
ロアステアリングシャフト９には、その下端に更にラック＆ピニオン機構やパワーアシスト機構等からなるステアリングギヤ１１が連結されている。図１中、符号１３はステアリングコラム１を覆うコラムカバーを示し、符号１５はステアリングギヤ１１の左右端に連結されたタイロッドを示している。
【００２７】
（実施の形態）
図２は、本発明の実施の形態に係るステアリングギヤの縦断面図である。図３は、図２中の要部拡大図である。
【００２８】
図２中で符号２１で示した部材はステアリングギヤケースを構成するラック＆ピニオンハウジングであり、ラック＆ピニオン機構を構成するラックシャフト２３やピニオン（図示せず）を保持している。ラックシャフト２３は、ピニオンに噛み合うラック２５を図中左側に有すると共に、その端部には、タイロッド１５を揺動自在に支持する球面継手２７が固着されている。
【００２９】
パワーアシスト機構は、ラック＆ピニオンハウジング２１の図中右端にボルト締めされたギヤハウジング３１と、ギヤハウジング３１にボルト締めされてラック＆ピニオンハウジング２１やギヤハウジング３１と伴にステアリングギヤケースを構成するボールねじハウジング３３と、を外郭としている。
【００３０】
また、図３に示すように、ボールねじハウジング３３には、ボールナット３５が複列アンギュラ玉軸受（以下、単に軸受と記す）３７を介して回動自在に保持されている。
【００３１】
ラックシャフト２３には、雄ねじ溝４１が形成される一方、ボールナット３５には雌ねじ溝４３が形成され、雄ねじ溝４１と雌ねじ溝４３との間には、循環ボールたる多数個の鋼球４５が介装されている。また、ボールナット３５には、鋼球４５を循環させるための循環こま（図示せず）が装着されている。
【００３２】
本実施の形態では、図３に示すように、ハウジング３１には、電動モータ５０が装着してあり、その駆動軸５１には、第１次減速部を構成するモータ側ギヤ５２が取付けてある。このモータ側ギヤ５２は、一対の軸受５３により回転自在に支持してある。
【００３３】
このモータ側ギヤ５２には、第１次減速部を構成するモータ側中間ギヤ５４が噛合してある。このモータ側ギヤ５４には、中間軸５５が設けてあり、この中間軸５５は、一対の軸受５６により回転自在に支持してある。
【００３４】
中間軸５５の他端には、第２次減速部を構成するナット側中間ギヤ５７が設けてある。このナット側中間ギヤ５７には、第２次減速部を構成するナット側ギヤ５８が噛合してある。このナット側ギヤ５８は、一対の軸受５９により回転自在に支持してある。
【００３５】
このナット側ギヤ５８の軸芯内径側と、ボールナット３５の外径側との間には、スプライン嵌合部６０が設けてある。これにより、ナット側ギヤ５８とボールナット３５とは、一体的に回転できると共に、相互に軸方向に移動することができる。
【００３６】
また、ステアリングギヤ１１は、図２に示すように、一対のラバーマウント６１により弾性的に車体に支持してある。
【００３７】
なお、一対のモータ側ギヤ５２及び中間ギヤ５４は、ラック軸方向に直交した同一平面に配置してあり、中間軸５５は、ラック軸方向に平行に配置してあり、一対のナット側ギヤ５８及び中間ギヤ５７は、ラック軸方向に直交した同一平面に配置してある。
【００３８】
以上のように構成してあるため、図３に示すように、運転者がステアリングホイール５を回転させると、アッパステアリングシャフト３およびロアステアリングシャフト９を介して、その回転力がステアリングギヤ１１に伝達される。ステアリングギヤ１１内には回転入力を直線運動に変換するラックアンドピニオン機構が内蔵されているため、ラックシャフト２３が左右いずれかの方向に移動し、タイロッド１５を介して車輪の舵角が変動して操舵が行われる。
【００３９】
同時に、パワーアシスト機構内では、図示しない操舵トルクセンサの出力に基づき、電動モータ５０は、正逆いずれかの方向に所定の回転トルクをもって回転する。
【００４０】
この電動モータ５０の回転駆動力は、モータ側ギヤ５２、モータ側中間ギヤ５４、中間軸５５、ナット側中間ギヤ５７、及びナット側ギヤ５８を介して、スプライン係合したボールナット３５に減速・伝達される。
【００４１】
ボールナット３５が回転すると、その雌ねじ溝４３に係合した鋼球４５を介してラックシャフト２３の雄ねじ溝４１にスラスト力が作用し、これにより操舵アシストが実現される。
【００４２】
このように、本実施の形態によれば、動力伝達機構は、電動モータ５０側の一対のモータ側ギヤ５２及び中間ギヤ５４（一対のモータ側駆動要素）と、ボールナット３５側の一対のナット側ギヤ５８及び中間ギヤ５７（一対のナット側駆動要素）と、モータ側中間ギヤ５４からナット側中間ギヤ５７に回転駆動力を伝達する中間軸５５（中間伝達部材）と、を有している。
【００４３】
従って、図３に示すように、電動モータ５０側の一対のモータ側ギヤ５２及び中間ギヤ５４（一対のモータ側駆動要素）は、第１次減速部を構成し、ボールナット３５側の一対のナット側ギヤ５８及び中間ギヤ５７（一対のナット側駆動要素）は、第２次減速部を構成し、これら両減速部の間に、中間軸３５（中間伝達部材）を設けていることから、動力伝達機構（減速機構）は、二段減速タイプとすることができる。
【００４４】
また、モータ側ギヤ５２及び中間ギヤ５４の第１次減速部と、ナット側ギヤ５８及び中間ギヤ５７の第２次減速部とは、ラック軸方向において、異なる位置に配置することができる。従って、電動モータ５０と、ボールナット３５とは、ラック軸方向において、別々の位置に配置することができ、車両取付レイアウトの自由度を増大することができる。
【００４５】
さらに、このように、取付レイアウトの自由度を増大できることから、ギヤ比等の設計自由度を大きくすることができ、ひいては、容易に、ラック推力を増加することができる。更に、ラックサポートであるボールナット３５の位置を、理想的な位置に配置することができる。
【００４６】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。
【００４７】
一対のモータ側駆動要素は、ベルトを巻回した一対のプーリからなり、一対のナット側駆動要素も、ベルトを巻回した一対のプーリからなり、動力伝達機構（減速機構）は、ベルトドライブ機構であってもよい。
【００４８】
また、一対のモータ側駆動要素は、チェーンを巻回した一対のスプロケットからなり、一対のナット側駆動要素も、チェーンを巻回した一対のスプロケットからなり、動力伝達機構（減速機構）は、チェーンドライブ機構であってもよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、動力伝達機構は、電動モータ側の一対のモータ側駆動要素と、ボールナット側の一対のナット側駆動要素と、これら一対のモータ側駆動要素から一対のナット側駆動要素に回転駆動力を伝達する中間伝達部材と、を有している。
【００５０】
従って、電動モータ側の一対のモータ側駆動要素は、第１次減速部を構成し、ボールナット側の一対のナット側駆動要素は、第２次減速部を構成し、これら両減速部の間に、中間伝達部材を設けていることから、動力伝達機構（減速機構）は、二段減速タイプとすることができる。
【００５１】
また、一対のモータ側駆動要素の第１次減速部と、一対のナット側駆動要素の第２次減速部とは、ラック軸方向において、異なる位置に配置することができる。従って、電動モータと、ボールナットとは、ラック軸方向において、別々の位置に配置することができ、車両取付レイアウトの自由度を増大することができる。
【００５２】
さらに、このように、取付レイアウトの自由度を増大できることから、ギヤ比等の設計自由度を大きくすることができ、ひいては、容易に、ラック推力を増加することができる。更に、ラックサポートであるボールナット位置を、理想的な位置に配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の車室側部分を示した斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るステアリングギヤの縦断面図である。
【図３】図２中の要部拡大図である。
【符号の説明】
１  ステアリングコラム
３  アッパステアリングシャフト
５  ステアリングホイール
７  ユニバーサルジョイント
９  ロアステアリングシャフト
１１  ステアリングギヤ
１３  コラムカバー
１５  タイロッド
２１  ラック＆ピニオンハウジング
２３  ラックシャフト
２５  ラック
２７  球面継手
３１  ギヤハウジング
３３  ボールねじハウジング
３５  ボールナット
３７  複列アンギュラ玉軸受
４１  雄ねじ溝
４３  雌ねじ溝
４５  鋼球
５０  電動モータ
５１  駆動軸
５２  モータ側ギヤ
５３  軸受
５４  モータ側中間ギヤ
５５  中間軸
５６  軸受
５７  ナット側中間ギヤ
５８  ナット側ギヤ
５９  軸受
６０  スプライン嵌合部
６１  ラバーマウント
【図１】
2004196034.tif 000003
【図２】
2004196034.tif 000004
【図３】
2004196034.tif 000005