(57)【要約】【課題】操舵部材の操作に応じて回転駆動されるモータから操舵のために軸長方向に移動する操舵軸への伝動を、簡素な構成により実現し得る新規な伝動手段を提供する。【解決手段】外周面に螺旋溝４２が形成された溝付き軸４１をモータ３の出力軸３０に連動連結する一方、ラック軸１の外周面に設けた平坦部４３に凹溝４４，４４…を並設し、溝付き軸４１及び平坦部４３と対向する第１，第２の対向部４８，４９を備える循環路４５の内部を循環する複数の伝動ボール４６，４６…を螺旋溝４２及び凹溝４４，４４…に係合させて、溝付き軸４１の回転に伴う螺旋溝４２の螺進により伝動ボール４６，４６…に移動力を加え、凹溝４４，４４…に係合する伝動ボール４６，４６…の作用によりラック軸１を軸長方向に移動させる。【選択図】        図２
2004168145.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、
前記モータに連動連結され、外周面に螺旋溝が形成された溝付き軸と、
前記操舵軸の外周面に軸長方向に並設された複数の凹溝と、
前記溝付き軸及び操舵軸の外面に軸長方向に沿って対向する各別の対向部、並びにこれらの対向部の両端を相互に連絡する連絡部を有する循環路と、
該循環路の内部を相互に連なって循環し、前記対向部において前記螺旋溝及び凹溝に係合された複数の伝動ボールと
を備えることを特徴とする車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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、該モータの回転を舵取機構中の操舵軸に伝えて操舵を行わせる構成とした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操舵補助用のモータを備え、該モータの回転力を舵取機構に伝えて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いる。また、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操舵用のモータを備え、該モータの回転力を操舵部材から機械的に分離された舵取機構に伝え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運動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となっている。モータの回転から操舵軸の移動への運動変換は、操舵軸の外周面に形成されたねじ溝と、該ねじ溝に螺合するボールナットとを備えるボールねじ機構を用い、前記モータからの伝動によるボールナット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）。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】
【特許文献１】
特開平１０−２７８８１３号公報
【特許文献２】
特公平４−２８５８３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
さて、特許文献１、２に開示された操舵装置は、操舵軸を支持するハウジングの外側に取り付けたモータの回転をボールナットに伝える伝動手段の構成が相違しており、特許文献１においては、前記モータの出力軸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周設された従動歯車に伝え、該ボールナットを回転せしめる歯車伝動が採用されている。
【０００７】
また特許文献２においては、前記モータの出力軸に取り付けた駆動プーリとボールナットの外周に周設された従動プーリとの間に伝動ベルトを張架し、前記出力軸の回転を伝動ベルトを介してボールナットに伝え、該ボールナットを回転せしめるベルト伝動が採用されている。
【０００８】
しかしながらこれらにおいては、モータから操舵軸までの間に夫々２種の伝動機構（歯車機構又はベルト機構とボールねじ機構）が存在し、伝動系の構成が複雑であるという問題があった。
【０００９】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、操舵部材の操作に応じて回転駆動されるモータから操舵のために軸長方向に移動する操舵軸への伝動を、簡素な構成により確実に行わせ得る新規な伝動手段を備える車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【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、前記モータに連動連結され、外周面に螺旋溝が形成された溝付き軸と、前記操舵軸の外周面に軸長方向に並設された複数の凹溝と、前記溝付き軸及び操舵軸の外面に軸長方向に沿って対向する各別の対向部、並びにこれらの対向部の両端を相互に連絡する連絡部を有する循環路と、該循環路の内部を相互に連なって循環し、前記対向部において前記螺旋溝及び凹溝に係合された複数の伝動ボールとを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明においては、モータからの伝動により溝付き軸が回転し、該溝付き軸の外周面に形成された螺旋溝の螺進により、該螺旋溝に係合する伝動ボールを循環路内に送り出し、該循環路内にて相互に連なる伝動ボールを循環せしめ、これらの伝動ボールが係合する操舵軸外面の凹溝の夫々に軸長方向の押圧力を加えて、該操舵軸を操舵のために軸長方向に移動させる。モータから操舵軸への伝動は、両者間にて循環する伝動ボールの作用により、回転運動から直線運動への運動変換を含めてなされる。溝付き軸は、モータの出力軸の外周面に螺旋溝を形成し、該出力軸と一体に構成してもよく、またモータの出力軸と別体に構成し、該出力軸と適宜の連結手段により連結してもよい。
【００１２】
【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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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  の中途部外面に突設された伝動ハウジング４０に、ラックハウジングＨ１  の内部のラック軸１と略平行をなすようにフランジ固定されており、伝動ハウジング４０及びラックハウジングＨ１  の内部に以下の如く配された伝動手段４（図２及び図３参照）によりラック軸１に伝動構成されている。
【００１８】
図２は、操舵補助用のモータ３からラック軸１への伝動手段４の概略構成を示す縦断面図、図３は、図２の  ＩＩＩ−ＩＩＩ  線による拡大断面図である。図２に示す如くモータ３が取り付けられる伝動ハウジング４０は、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４０の内部に突出するモータ３の出力軸３０の先端部には、半円形断面を有する螺旋溝４２が外周面に形成された溝付き軸４１が、同軸的に連設されている。
【００１９】
一方、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、伝動ハウジング４０内部の溝付き軸４１と対向する部位を軸長方向の適長に亘って平坦化してなる平坦部４３が設けてあり、この平坦部４３には、半円形断面を有し軸長方向と略直交する向きに延びる複数の凹溝４４，４４…が、軸長方向の所定間隔毎に並設されている。
【００２０】
伝動手段４は、以上の如く形成された螺旋溝４２及び凹溝４４，４４…と、これらの間に構成された循環路４５と、該循環路４５の内部を循環する複数の伝動ボール４６，４６…とを備えて構成されている。
【００２１】
循環路４５は、円形断面を有するパイプであり、螺旋溝４２が形成された溝付き軸４１の外周面に軸長方向に沿って近接対向する第１の対向部４８と、凹溝４４，４４…が並設されたラック軸１の平坦部４３に軸長方向に沿って近接対向する第２の対向部４９とを備え、これらの同側端部を各別の連絡部５０により連絡して構成されており、図３に示す如く、連絡部５０の中途を同側の伝動ハウジング４０の内壁面に沿わせて固定ブラケット４７により固定し、第１，第２の対向部４８，４９の前述した対向状態を保って支持されている。
【００２２】
このような循環路４５の内部の伝動ボール４６，４６…は、夫々が相互に接触して縦列に並んだ状態で収納されている。循環路４５の第１，第２の対向部４８，４９は、図２に示す如く、螺旋溝４２及び凹溝４４，４４…との対向側を適長に亘って切欠いてあり、これらの切欠き部から露出する前記伝動ボール４６，４６…の半部は、半円形断面を有する螺旋溝４２及び凹溝４４，４４…に夫々係合させてある。
【００２３】
以上の構成によりモータ３が回転駆動された場合、出力軸３０の先端部に連設された溝付き軸４１が軸回りに連動回転し、該溝付き軸４１の外周面に形成された螺旋溝４２が螺進する。このとき、循環路４５による拘束下にて螺旋溝４２に係合する伝動ボール４６，４６…の夫々には、螺旋溝４２と対向する第１の対向部４８の延設方向、即ち、溝付き軸４１の軸長方向に生じる螺旋溝４２の見かけ上の移動に応じて軸長方向の移動力が加えられる。
【００２４】
図４は、本発明に係る車両用操舵装置の動作説明図であり、螺旋溝４２が形成された溝付き軸４１、凹溝４４，４４…が形成されたラック軸１の平坦部４３、及びこれらの間を循環する伝動ボール４６，４６…のボール列が略示されている。前述の如く、モータ３の回転に応じて螺旋溝４２と係合する伝動ボール４６，４６…に加えられる移動力は、移動方向下流側にて相互に接触して並ぶ伝動ボール４６，４６…に順次伝達され、これらの伝動ボール４６，４６…は、図４中に矢符により示す如く循環する。
【００２５】
このような循環が生じた場合、ラック軸１の平坦部４３に形成された凹溝４４，４４…には、これらに係合する伝動ボール４６，４６…の夫々により循環方向の押圧力が加えられ、ラック軸１は、これらの押圧力の合力により、図中に白抜矢符にて示す如く軸長方向に移動せしめられ、この移動により前述の如く行われる操舵が補助される。
【００２６】
モータ３が逆方向に回転駆動された場合、溝付き軸４１の逆転により螺旋溝４２の螺進方向が転換される結果、伝動ボール４６，４６…の循環方向が逆向きとなり、これらの伝動ボール４６，４６…により押圧されて生じるラック軸１の移動方向も逆となり、逆向きの操舵補助がなされる。
【００２７】
このときラック軸１に加えられる移動力（操舵補助力）は、その方向を含めて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。
【００２８】
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からラック軸１への伝動が、モータ３に連動連結された溝付き軸４１外周の螺旋溝４２、ラック軸１の一部に形成された凹溝４４，４４…、及びこれらの間にて循環路４５内を循環する伝動ボール４６，４６…を備える簡素な構成の伝動手段４により、回転運動から直線運動への運動変換を含めて実現される。
【００２９】
この伝動は、螺旋溝４２及び凹溝４４，４４…に係合する各複数の伝動ボール４６，４６…に分散された力を循環路４５内に相互に連なって並ぶ他の伝動ボール４６，４６…を介して伝達してなされるから、大なる力を遅れなく伝え、前述した操舵補助を支障なく行わせることができる。
【００３０】
ラック軸１に設ける凹溝４４，４４…は、図２及び図３に示す位置、即ち、伝動ハウジング４０内部の溝付き軸４１と対向する位置に限らず、ラック軸１の周面の如何なる位置に設けてもよい。図５は、本発明に係る車両用操舵装置の他の実施の形態を示す図である。本図においては、ラック軸１の周面に伝動ハウジング４０の一側（図の手前側）の内壁面と対向するように平坦部４３を設け、この平坦部４３に複数の凹溝４４，４４…が並設されており、これらの凹溝４４，４４…の形成域と螺旋溝４２が形成された溝付き軸４１の同側の周面とに対面するように循環路４５を架設し、この循環路４５内を循環する複数の伝動ボール４６，４６…を凹溝４４，４４…及び螺旋溝４２に係合せしめて構成されている。
【００３１】
この実施の形態によれば、伝動ボール４６，４６…の循環路４５を、伝動ハウジング４０の内壁面に沿う一平面内の通路として簡易に構成することができ、また、前記内壁面への固定構造も簡素化される。
【００３２】
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。
【００３３】
更に本発明は、ステアリングホイール等の操舵部材を舵取機構から機械的に分離して備え、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り、操舵用のモータから舵取機構中の操舵軸への伝動手段の構成を簡素化し得るという全く同様の効果が得られる。
【００３４】
【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回転駆動されるモータから、操舵のために軸長方向に移動する操舵軸への伝動を、簡素な構成の伝動手段により回転運動から直線運動への運動変換を含めて実現することができ、車両用操舵装置の構造の簡素化、小型化、及び製品コストの低減に有用である等、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】操舵補助用のモータからラック軸への伝動手段の概略構成を示す縦断面図である。
【図３】図２の  ＩＩＩ−ＩＩＩ  線による拡大断面図である。
【図４】本発明に係る車両用操舵装置の動作説明図である。
【図５】本発明に係る車両用操舵装置の他の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
１    ラック軸（操舵軸）
２    ピニオン軸
３    モータ
４    伝動手段
２１    ステアリングホイール（操舵部材）
３０    出力軸
４０    伝動ハウジング
４１    溝付き軸
４２    螺旋溝
４４    凹溝
４５    循環路
４６    伝動ボール
４８    対向部
４９    対向部
５０    連絡部
Ｈ１    ラックハウジング
Ｈ２    ピニオンハウジング
【図１】
2004168145.tif 000003
【図２】
2004168145.tif 000004
【図３】
2004168145.tif 000005
【図４】
2004168145.tif 000006
【図５】
2004168145.tif 000007