(57)【要約】【課題】操舵部材の操作に応じて駆動されるモータから舵取機構中の操舵軸への伝動を、高い伝動効率下にて静粛に行わせ、またモータ及び伝動手段の小型化により舵取機構の周辺の限られたスペース内への配設を容易とする。【解決手段】ラックハウジングＨ１　内部のラック軸１に近接してボールねじ軸４を架設し、ラックハウジングＨ１　の外側に取り付けたモータ３に、小歯車３３及び大歯車４３を介して連結して、ボールねじ軸４をモータ３からの減速伝動により回転させる。ボールねじ軸４とラック軸１とを、ボールねじ軸４に螺合するねじ孔５０及びラック軸１の中途に係合孔５１を一体に備える連絡部材５により連絡して、ボールねじ軸４の回転を連絡部材５の軸長方向移動に変換し、この移動をラック軸１に直接的に伝えてラック軸１を軸長方向に移動させる。【選択図】　　　　図２
2004142684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材の操作に応じて駆動されるモータの回転力を舵取機構中の操舵軸に伝え、該操舵軸を軸長方向に移動させて操舵を行わせる車両用操舵装置において、
前記操舵軸と略平行をなして架設されたねじ軸と、
該ねじ軸と一体回転する大歯車を前記モータの出力軸と一体回転する小歯車に噛合させてなり、前記モータの回転を前記ねじ軸に減速伝動する減速手段と、
前記ねじ軸に螺合されるねじ部及び前記操舵軸の中途部に係合される係合部を一体に備え、前記ねじ軸及び操舵軸を連絡する連絡部材と
を備えることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
前記ねじ軸及びねじ部は、夫々のねじ溝間のボールを介して螺合するボールねじを構成してある請求項１記載の車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、舵取機構中の操舵軸に操舵のための軸長方向の移動力を加えるべく、ステアリングホイール等の操舵部材の操作に応じて駆動されるモータを備える車両用操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の操舵は、車室の内部において運転者によりなされる操舵部材の操作（一般的にはステアリングホイールの回転操作）を、操向車輪（一般的には左右の前輪）の舵取りのために車室の外部に配された舵取機構に伝えて行われる。
【０００３】
このような操舵を行わせるための操舵装置として、近年、操舵部材に加えられる操舵トルクの検出結果に基づいて回転駆動されるモータの回転力を舵取機構に伝え、この回転力により操舵を補助する構成とした操舵装置（電動パワーステアリング装置）が広く実用化されており、また、操舵部材と舵取機構とを機械的に分離して配し、操舵部材の操作の方向、操作量の検出結果に基づいて回転駆動されるモータの回転力のみによって操舵を行わせる構成とした操舵装置、所謂、ステアバイワイヤ式の操舵装置も一部において実用化されている。
【０００４】
この種の操舵装置は、例えば、前記モータの回転運動を直線運動に変換して舵取機構中の操舵軸に伝え、該操舵軸の軸長方向の移動を左右の操向車輪に伝えて操舵を行わせる構成にて実現される。なお前記操舵軸は、例えば、ラックピニオン式舵取装置におけるラック軸である。
【０００５】
前記運動変換の手段としては、操舵軸の周面に形成されたねじ溝と該ねじ溝に螺合するナット部材とを備えるねじ機構（ボールねじ機構）を用い、前記モータの回転をナット部材（ボールナット）に伝え、該ナット部材の回転に応じたねじ溝の螺進を利用して操舵軸を移動させる構成が広く採用されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００６】
また、モータの出力軸を操舵軸と平行をなして延長し、この延長部の周面に形成されたねじ溝にボールナットを螺合させてボールねじ機構を構成する一方、前記ボールナットと操舵軸とを連絡部材により連絡し、モータの回転に応じて出力軸の軸長方向に生じるボールナットの移動を連絡部材を介して操舵軸に伝え、該操舵軸を軸長方向に移動させる構成とした車両用操舵装置も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
【特許文献１】
実用新案登録第２５９０７９１号公報
【特許文献２】
特開平８−２０７７９６号公報
【特許文献３】
特公平６−５０３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
さて、前記特許文献１に開示された操舵装置は、操舵軸としてのラック軸を支持するハウジングの外側に、前記ラック軸と略平行をなすようにモータを取り付け、該モータの出力端に取り付けた駆動歯車の回転を中間歯車を介してボールナットの外周に設けた従動歯車に伝達し、前記ボールナットを回転させるようにしてある。
【０００９】
しかしながらこの構成においては、駆動歯車及び従動歯車と中間歯車との噛合部に、夫々の間のバックラッシの影響による歯打ち音が発生し、伝動音が大きいといういう難点がある。また、この難点を解消すべく各歯車間のバックラッシ調整手段を付設した場合、伝動系の構成が複雑化するという問題がある。
【００１０】
また特許文献２に開示された操舵装置は、操舵軸としてのラック軸を支持するハウジングの外側に、該ラック軸に対して傾斜するようにモータを取り付け、ハウジングの内部に突出する前記モータの出力端に取り付けた傘歯車（駆動歯車）をボールナットの外周に設けられた傘歯車（従動歯車）に噛合させ、モータの回転をボールナットに直接伝達する構成となっている。
【００１１】
この構成によれば、中間歯車を備えていないことから、駆動歯車と従動歯車との間のバックラッシを、例えば、モータの取り付け位置の調整により容易に適正化することができ、伝動音の低減を図ることができる。しかしながら、傾斜を有して取り付けたモータの尾部がハウジングの外側に大きく突出するため、舵取機構周辺の限られたスペースへの配設が難しいという問題がある。
【００１２】
更に特許文献３に開示された操舵装置は、モータからラック軸への前述した伝動系を備え、この伝動系に歯車が介在していないことから、歯打ち音のない静粛な動作が可能であるが、ハウジングの内部に支持されたラック軸とハウジングの外側に取り付けたモータの出力軸（ボールねじ軸）との間の離隔距離が大きく、ボールナットとラック軸とを連絡する連絡部材が長大となり、ラック軸に加わる外力が大なるモーメント力としてボールナットに作用するため、ボールねじ軸との螺合部における負荷が大きくなって、前記ボールナット及びボールねじ軸を備えるボールねじ機構が大型化するという不具合がある。
【００１３】
また、モータからラック軸への伝動が、ボールねじ機構での減速のみを経てなされることから、ラック軸に所望の移動力を加えるために大型のモータが必要となり、該モータ、及び前述の如く大型化するボールねじ機構を舵取機構周辺の限られたスペース内に配設することが難しいという問題がある。
【００１４】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、操舵に応じて駆動されるモータから舵取機構中の操舵軸への伝動を、高い伝動効率下にて静粛に行わせることができる上、モータ及び伝動手段の小型化により舵取機構の周辺の限られたスペース内への配設が容易な車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る車両用操舵装置は、操舵部材の操作に応じて駆動されるモータの回転力を舵取機構中の操舵軸に伝え、該操舵軸を軸長方向に移動させて操舵を行わせる車両用操舵装置において、前記操舵軸と略平行をなして架設されたねじ軸と、該ねじ軸と一体回転する大歯車を前記モータの出力軸と一体回転する小歯車に噛合させてなり、前記モータの回転を前記ねじ軸に減速伝動する減速手段と、前記ねじ軸に螺合されるねじ部及び前記操舵軸の中途部に係合される係合部を一体に備え、前記ねじ軸及び操舵軸を連絡する連絡部材とを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明においては、モータの出力軸の回転を、ハウジングの内部に架設されたねじ軸に、両軸の夫々に設けた小歯車及び大歯車により減速伝動し、この伝動によるねじ軸の回転を、これに螺合するねじ部を備える連絡部材の軸長方向の移動に変換し、該連絡部材の他側に一体に設けた係合部を介して操舵軸に伝え、該操舵軸を軸長方向に移動させて操舵を行わせる。小歯車と大歯車との間のバックラッシは、例えば、モータの取り付け位置の調整により適正化することができ、伝動音の低減を図り得る。一方、小歯車と大歯車との間での減速伝動によりモータの小型化を図り、更に、操舵軸に近接した位置にねじ軸を架設し、両軸の連結を、後者に螺合するねじ部、及び前者に係合する係合部を一体に備える連絡部材により実現し、モーメント力によるねじ軸の負荷を軽減してねじ機構の小型化を図る。
【００１７】
また本発明の第２発明に係る車両用操舵装置は、第１発明におけるねじ軸及びねじ部が、夫々のねじ溝間のボールを介して螺合するボールねじを構成してあることを特徴とする。
【００１８】
この発明においては、モータからの減速伝動により回転するねじ軸と、連絡部材に設けたねじ部との間に、夫々のねじ溝が多数のボールを介して螺合し、伝動効率が良好なボールねじを構成し、ねじ機構及びモータの更なる小型化を図る。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る車両用操舵装置の全体構成を示す模式図である。本図に示す車両用操舵装置は、操舵補助用のモータ３の回転力を操舵軸としてのラック軸１に伝え、該ラック軸１を軸長方向に移動させて操舵を補助するラックピニオン式の電動パワーステアリング装置として構成されている。
【００２０】
ラック軸１は、円筒形をなすラックハウジングＨ１　の内部に軸長方向への移動自在に支持され、図示しない車体の左右方向に延設されている。ラックハウジングＨ１　の両側に突出するラック軸１の両端は、操向車輪としての左右の前輪１０，１０のナックルアーム１１，１１に各別のタイロッド１２，１２を介して連結されており、ラック軸１の左右両方向の移動によりタイロッド１２，１２を介してナックルアーム１１，１１を押し引きし、左右の前輪１０，１０を転舵せしめる構成となっている。
【００２１】
ラックハウジングＨ１　の一側端部近傍には、これと軸心を交叉させてピニオンハウジングＨ２　が連設されており、該ピニオンハウジングＨ２　の内部には、軸回りでの回転自在にピニオン軸２が支持されている。ピニオン軸２は、ピニオンハウジングＨ２　の上方への突出端のみが図示してあり、この突出端は、コラム軸２０を介して操舵部材としてのステアリングホイール２１に連結されている。
【００２２】
ピニオンハウジングＨ２　の内部に延設されたピニオン軸２の下半部には、図示しないピニオンが一体に設けてある。また、ラックハウジングＨ１　の内部に支持されたラック軸１には、図示しないラック歯が、ピニオンハウジングＨ２　との交叉位置を含めた適長に亘って形成されており、このラック歯が、ピニオン軸２の下半部に設けられた前記ピニオンに噛合させてある。
【００２３】
以上の構成により、操舵のためにステアリングホイール２１が回転操作された場合、該ステアリングホイール２１にコラム軸２０を介して連結されたピニオン軸２が回転し、この回転が、前記ピニオン及びラック歯の噛合部においてラック軸１の軸長方向の移動に変換され、この移動により前述の如く左右の前輪１０，１０が転舵され、ステアリングホイール２１の操作に応じた操舵がなされる。
【００２４】
このような操舵を補助する操舵補助用のモータ３は、ラックハウジングＨ１　の中途部外側に突設されたギヤハウジング３０の一側端面に、内部のラック軸１と略平行をなすように取り付けてある。ギヤハウジング３０の他側には、ラックハウジングＨ１　の外面に沿うように伝動ハウジング３１が連設されており、前記モータ３は、ギヤハウジング３０及び伝動ハウジング３１の内部に以下の如く構成された伝動手段によりラック軸１に伝動構成されている。
【００２５】
図２は、モータ３からラック軸１への伝動手段の構成を示す縦断面図である。ギヤハウジング３０及び伝動ハウジング３１は、図示の如く、ラックハウジングＨ１　の内部に連通しており、伝動ハウジング３１の内部には、ラックハウジングＨ１　内部のラック軸１と略平行をなす軸回りに回転自在にボールねじ軸４が両持ち支持されている。
【００２６】
ボールねじ軸４の外周面には、両端部の支持ブッシュ４１，４２による支持位置間の略全長に亘って半円形断面を有するねじ溝４０が形成されており、このねじ溝４０の形成域とラック軸１との間に連絡部材５が架設されている。
【００２７】
連絡部材５には、ねじ孔５０と係合孔５１とが互いに略平行をなして貫通形成されている。ボールねじ軸４を挿通すべく設けられたねじ孔５０の内周面には、図示の如く、ボールねじ軸４外周のねじ溝４０に対応する半円形断面を有するねじ溝が形成されており、ねじ溝４０とねじ孔５０とは、多数のボールを介して螺合され公知のボールねじ機構が構成されている。また係合孔５１は、ラック軸１の中途部を他部よりも大径として設けられた大径部１３に外嵌されており、連絡部材５は、大径部１３の一側の鍔縁１４と他側に係合された止め輪１５とにより係合孔５１の両側を挾持して、軸長方向への移動不可に固定されている。
【００２８】
またボールねじ軸４の一端部は、同側の支持ブッシュ４２を経てギヤハウジング３０の一側内部に突出させてある。ギヤハウジング３０の他側内部には、前述の如く取り付けられたモータ３の出力軸３２が、ボールねじ軸４の突出端と半径方向に離れた位置に突出せしめられており、これらは、ボールねじ軸４の端部に嵌着固定された大歯車４３と、出力軸３２の端部に嵌着固定された小歯車３３とを噛合させ、動力伝達可能に連結されている。
【００２９】
以上の構成によりモータ３が回転駆動された場合、この回転は、小歯車３３及び大歯車４３を介してボールねじ軸４に減速伝動され、該ボールねじ軸４が軸回りに回転する。この回転により、ボールねじ軸４の外周のねじ溝４０が螺進し、該ねじ溝４０に多数のボールを介して螺合する連絡部材５のねじ孔５０に軸長方向の移動力が付与され、この移動力は、連絡部材５の係合孔５１が嵌着されたラック軸１に伝えられ、該ラック軸１が軸長方向に移動し、この移動に応じて前述の如く行われる操舵が補助される。
【００３０】
このときラック軸１に加えられる移動力（操舵補助力）は、操舵補助用のモータ３の駆動制御により変更される。モータ３の駆動制御は、例えば、ステアリングホイール２１の操作に応じてコラム軸２０に加わる操舵トルクの検出結果に基づいて決定された制御値を、車速、ヨーレート、横加速度等の走行状態の検出結果に基づいて補正する公知の制御手順に従って行われる。これにより、操舵の状況に応じた操舵補助力がラック軸１に加えられることとなり、ステアリングホイール２１を操作する運転者の操舵負担を軽減し、良好な操舵感を体感させることができる。
【００３１】
本発明に係る車両用操舵装置においては、以上の如く駆動制御される操舵補助用のモータ３の回転は、小歯車３３及び大歯車４３により、半径方向に異なる位置にあるボールねじ軸４に伝達される。従ってボールねじ軸４は、ラックハウジングＨ１　の外側に取り付けられたモータ３の出力軸３２の位置よりもラック軸１に近付けて配設することができ、ラック軸１とボールねじ軸４とを、図２に示す如く、ラック軸１に係合される係合孔（係合部）５１及びボールねじ軸４に螺合されるねじ孔（ねじ部）５０を一体に備える単一のブロックとして形成された連絡部材５により連絡することができる。
【００３２】
これにより、ラック軸１から加わるモーメント力が軽減され、連絡部材５とボールねじ軸４との螺合部における負荷が小さく抑えられるため、ボールねじ軸４の回転から連絡部材５及びラック軸１の軸長方向移動への運動変換が滑らかに高効率にてなされ、ボールネジ軸４及び連絡部材５を含めた運動変換手段をコンパクトに構成することが可能となる。
【００３３】
また、モータ３からボールねじ軸４への伝動が小歯車３３及び大歯車４３による減速を経てなされるから、小型のモータ３によりラック軸１に所望の移動力（操舵補助力）を加えることが可能となり、ラックハウジングＨ１　の外側に張り出すように取り付けられるモータ３自体をも小型化することができ、舵取機構の周辺の限られた配設スペース内に支障なく配設できるようになる。
【００３４】なお、モータ３からボールねじ軸４への伝動系には、平歯車として構成された小歯車３３及び大歯車４３が存在するが、これらのバックラッシは、例えば、ギヤハウジング３０の開口部におけるモータ３の取り付け位置の調整により容易に適正化することができ、大なる伝動音を伴わない静粛な動作が可能となる。
【００３５】
図３は、モータ３からラック軸１への伝動手段の他の実施の形態を示す縦断面図である。本図に示す伝動手段と図２に示す伝動手段とは、連絡部材５をラック軸１に係合せしめる係合部の構成が異なるのみであり、以下には係合部の構成のみついて説明し、他の構成部分には、図２と同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００３６】
図３に示す連絡部材５は、ボールねじ軸４に螺合するねじ孔５０の一側に、これと平行をなす係合面を備えており、この係合面には、複数の係合歯５２，５２…が軸長方向に並設されている。一方、ラック軸１の外周面には、ボールねじ軸４との対向部を平坦化して係合面が設けてあり、この係合面には、連絡部材５の係合歯５２，５２…に対応する複数の係合歯１６，１６…が軸長方向に並設されている。
【００３７】
連絡部材５とラック歯１とは、図示の如く夫々の係合面を突き合わせ、前者の係合歯５２，５２…と後者の係合歯１６，１６…とを相互に噛み合わせて、軸長方向への移動不可に係合されている。
【００３８】
以上の構成においても、モータ３からの伝動によるボールねじ軸４の回転は、連絡部材５の軸長方向の移動に変換され、この移動が、係合歯５２，５２…と係合歯１６，１６…との係合部においてラック軸１に伝えられ、該ラック軸１が軸長方向に移動せしめられて、前述の如く行われる操舵が補助される。
【００３９】
前記係合歯５２，５２…及び係合歯１６，１６…は、図示の如く、歯元から歯先までを略同幅の矩形歯とし、各歯が、歯幅方向の両側にて隙間なく当接する係合状態とするのが望ましい。これにより、ボールねじ軸４の回転に応じた連絡部材５の移動方向の転換時にラック軸１を遅れなく追随移動させることが可能となり、更には、路面からの逆入力等の外力の作用によりラック軸１に撓みが生じた場合であっても、係合歯５２，５２…及び係合歯１６，１６…の係合状態が変わりなく維持され、確実な操舵補助動作を行わせることができる。
【００４０】
なお以上の実施の形態においては、操舵軸としてのラック軸１を備えるラックピニオン式の電動パワーステアリング装置への適用例について述べたが、本発明は、操舵のために軸長方向に移動する操舵軸を備え、この操舵軸の移動をモータの発生力により補助する構成とした如何なる形式の電動パワーステアリング装置にも適用可能であることは言うまでもない。
【００４１】
また以上の実施の形態においては、モータ３の回転運動を直線運動に変換するためにボールねじ機構を用いているが、ボールねじ機構以外のねじ機構を用いてもよい。更に本発明は、舵取機構から機械的に分離された操舵部材（ステアリングホイール等）を備え、該操舵部材の操作に応じて駆動されるモータの回転力のみによって操舵を行わせる構成とした操舵装置、所謂、ステアバイワイヤ式の操舵装置への適用も可能である。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係る車両用操舵装置においては、操舵部材の操作に応じて駆動されるモータの回転を小歯車及び大歯車を介してねじ軸に減速伝動すると共に、このねじ軸を操舵軸に近接配置し、これらを、ねじ軸と螺合するねじ部及び操舵軸との係合部を一体に備える連絡部材により連絡したから、操舵に応じて駆動されるモータから舵取機構中の操舵軸への伝動を、高い伝動効率下にて静粛に行わせることができる上、モータ及び伝動手段を小型化し、舵取機構の周辺の限られたスペースへの配設を支障なく行わせることが可能となる。
【００４３】
また本発明の第２発明に係る車両用操舵装置においては、モータに連結されるねじ軸と、このねじ軸に螺合する連絡部材のねじ部とにより伝動効率が良好なボールねじ機構を構成したから、モータ及び伝動手段の更なる小型化を図ることが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両用操舵装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】モータからラック軸への伝動手段の構成を示す縦断面図である。
【図３】モータからラック軸への伝動手段の他の実施の形態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１　　ラック軸（操舵軸）
２　　ピニオン軸
３　　モータ
４　　ボールねじ軸（ねじ軸）
５　　連絡部材
２１　　ステアリングホイール（操舵部材）
３３　　小歯車
４０　　ねじ溝
４３　　大歯車
５０　　ねじ孔（ねじ部）
５１　　係合孔（係合部）
５２　　係合歯（係合部）
Ｈ１　　ラックハウジング
Ｈ２　　ピニオンハウジング
【図１】
2004142684.tif 000003
【図２】
2004142684.tif 000004
【図３】
2004142684.tif 000005