(57)【要約】【課題】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に伴う伝動音の低減を、モータを含めた配設スペースの増大を伴わずに実現する。【解決手段】ラックハウジングＨ１　の外側に、これと平行をなしてモータ３を取り付け、このモータ３の出力軸３１に回転円板４０を嵌着する。ラック軸１の中途部外周に設けたねじ溝５０に螺合するボールナット５の外面に周設された従動歯車６に駆動歯車７を噛合させ、この駆動歯車７の歯車軸７０に回転円板４１を嵌着する。回転円板４０，４１の一面に突設された偏心ピン４２，４３をクランクロッド４４により連結してクランク機構４を構成し、このクランク機構４の動作によりモータ３の回転を駆動歯車７に伝え、該駆動歯７に直接噛合する従動歯車６を介してボールナット５に伝え、ラック軸１を軸長方向に摺動させる。【選択図】　　　　図２
2004136827.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、
前記操舵軸に外嵌され、該操舵軸の周面に設けたねじ溝に螺合する筒形のナット部材と、
該ナット部材の外面に周設された従動歯車と、
該従動歯車に噛合され、前記操舵軸と略平行をなす軸回りに回転する駆動歯車と、
該駆動歯車に前記モータの回転を伝達するクランク機構とを備えることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
前記クランク機構は、モータの出力軸と一体回転する回転円板の一側面に突設された偏心ピンと、前記駆動歯車又は該駆動歯車と一体回転する回転円板の一側面に突設された偏心ピンと、これらの偏心ピンに両端を連結されたクランクロッドとを備える請求項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、該モータの回転力により前述した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）が広く用いられれており、また前記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より実現されており、特に、運動変換の手段として、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、３参照）。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】
実用新案登録第２５９０７９１号公報
【特許文献２】
特公平３−１５５９１号公報
【特許文献３】
特開平８−２０７７９６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
さて、前記特許文献１、２、３に開示された操舵装置は、前記モータの回転をナット部材に伝える伝動系の構成が相違しており、特許文献１においては、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配し、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一体形成された従動歯車に伝達する構成となっている。
【０００７】
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間に伝動に伴う歯打ち音が発生し、伝動音が大きいという難点があり、この難点を解消すべく各歯車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。
【０００８】
また特許文献２においては、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配し、該モータの出力端に取り付けた駆動歯車をボールナットの外周に設けた大径の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。更に特許文献３においては、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配し、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。
【０００９】
これらの構成によれば、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。しかしながら特許文献２の構成においては、大径の従動歯車の収納位置においてハウジングが大径となり、また特許文献３の構成においては、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内への配設が難しいという問題がある。
【００１０】
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に伴う伝動音を低減することができ、しかも、舵取機構の周辺の限られたスペースにモータを含めて配設が容易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。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１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、前記操舵軸に外嵌され、該操舵軸の周面に設けたねじ溝に螺合する筒形のナット部材と、該ナット部材の外面に周設された従動歯車と、該従動歯車に噛合され、前記操舵軸と略平行をなす軸回りに回転する駆動歯車と、該駆動歯車に前記モータの回転を伝達するクランク機構とを備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明においては、操舵軸の周面のねじ溝に螺合するナット部材（ボールナット）の外面に周設された従動歯車に、これと平行をなす軸回りに回転する駆動歯車を噛合させ、この駆動歯車と操舵に応じて駆動されるモータの出力軸とをクランク機構により連結し、前記モータの回転を、クランク機構を介して駆動歯車に伝え、該駆動歯車の回転を従動歯車を備えるナット部材に伝えて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て操舵を行わせる。クランク機構を介して駆動歯車に連結されたモータは、前記駆動歯車、ナット部材及び操舵軸と略平行に配設することができ、操舵軸のハウジングの外側に大なる配設スペースを必要としない。またナット部材の従動歯車に対して駆動歯車のみが噛合しており、両歯車間でのバックラッシの適正化により伝動音の低減が可能となる。
【００１３】
また第２発明に係る車両用操舵装置は、第１発明におけるクランク機構が、モータの出力軸と一体回転する回転円板の一側面に突設された偏心ピンと、前記駆動歯車又は該駆動歯車と一体回転する回転円板の一側面に突設された偏心ピンと、これらの偏心ピンに両端を連結されたクランクロッドとを備えることを特徴とする。
【００１４】
この発明においては、モータの出力軸及び駆動歯車と夫々一体回転する回転円板の一面に偏心ピンを夫々突設し、これらをクランクロッドにより連結して、駆動歯車にモータの回転を伝達するクランク機構を簡素に構成する。駆動歯車側の回転円板は、駆動歯車自体を兼用してもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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　内に支持されたラック軸１には、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ラック歯が形成されており、このラック歯が、ピニオン軸２下部の前記ピニオンに噛合させてある。
【００１９】
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。
【００２０】
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モータブラケット３０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り、モータブラケット３０及びラックハウジングＨ１　の連通部に後述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。
【００２１】
図２は、操舵補助用のモータ３からラック軸１への伝動手段の構成を示す縦断面図である。モータ３が取り付けられたモータブラケット３０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、モータブラケット３０の内部に突出するモータ３の出力軸３１の先端には、回転円板４０が同軸的に嵌着固定されている。
【００２２】
またラックハウジングＨ１　の内部には、円筒形をなすボールナット５が、モータブラケット３０の連通部の両側に嵌着された一対の玉軸受５１，５１によりラック軸１と同軸上での回転自在に支持されている。ラック軸１の外周面には、前記ボールナット５の内側を含む適長に亘って半円形断面を有するねじ溝５０が形成されており、このねじ溝５０とボールナット５の内面に形成された同様のねじ溝とを多数のボールを介して螺合させてボールねじ機構が構成されている。
【００２３】
またボールナット５の外周面には、玉軸受５１，５１による支持部間に従動歯車６が一体形成されており、この従動歯車６は、モータブラケット３０との連通部にラック軸１と略平行をなして支持された駆動歯車７に噛合させてある。駆動歯車７の回転軸７０の先端部には、モータ３の出力軸３１に嵌着された回転円板４０と対応するように回転円板４１が一体形成されている。
【００２４】
図３は、回転円板４０，４１の連結態様を示す横断面図である。本図に示す如く回転円板４０，４１の一面には、夫々の軸心から略等長外れた位置に偏心ピン４２，４３が突設されており、これらの偏心ピン４２，４３をクランクロッド４４により連結し、モータ３からの伝動による一方の回転円板４０の回転を、他方の回転円板４１、及び駆動歯車７に伝達するクランク機構４が構成されている。
【００２５】
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、出力軸３１を介して回転円板４０に伝えられる。回転円板４０が回転した場合、これの一面に突設された偏心ピン４２が偏心周上にて変位し、この変位が、クランクロッド４４を介して他方の回転円板４１の一面に突設された偏心ピン４３に伝えられ、該偏心ピン４３が偏心周上にて変位し、この変位に伴って回転円板４１が回転し、この回転が駆動歯車７に伝達される。
【００２６】
駆動歯車７は、ボールナット５外周の従動歯車６に噛合させてあり、駆動歯車７の回転は、従動歯車６を介してボールナット５に伝えられ、該ボールナット５が軸回りに回転する。この回転により、ボールナット５内周のねじ溝に多数のボールを介して螺合するねじ溝５０が螺進し、該ねじ溝５０が形成されたラック軸１に軸長方向の移動力が付与され、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。
【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、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、公知の如く、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手順により実現される。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を操作する運転者に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からのボールナット５への伝動系に相互に噛合する２つの歯車（駆動歯車７及び従動歯車６）が存在するのみであり、これらの噛合部におけるバックラッシは、組立て段階での両歯車の位置調整により容易に適正化することができ、歯打ち音の発生を抑え、伝動音の低減を図ることができる。
【００２９】
またモータ３から駆動歯車７への伝動は、離れた位置間での回転力の伝達を確実に行わせ得るクランク機構４を介してなされており、これにより、図示の如くモータ３をラックハウジングＨ１　の外側に平行に配置することができる。また、駆動歯車７をボールナット５に近接配置することができ、駆動歯車７に噛合し．ボールナット５に周設される従動歯車６を小径とし、ラックハウジングＨ１　の対応部位を大径化する必要がなくなる。従って、舵取機構の周囲の配設スペースが限られる場合であっても、モータ３を含めたラックハウジングＨ１　を支障なく配設することが可能となる。
【００３０】
なお以上の実施の形態においては、モータ３の出力軸３１に嵌着された回転円板４０と駆動歯車７の回転軸７０に嵌着された回転円板４１とをクランクロッド４４により連結してクランク機構４を構成してあるが、出力軸３１及び駆動軸７０の夫々にクランクアームを取り付け、これらをクランクロッドにより連結してクランク機構を構成してもよい。また駆動歯車７側の回転円板４１は、駆動歯車７自体を兼用することができ、該駆動歯車７の一面に偏心ピン４３を突設し、この偏心ピン４３とモータ３側の回転円板４０に突設された偏心ピン４２とをクランクロッド４４により連結してクランク機構４を構成することも可能である。
【００３１】
また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。
【００３２】
また以上の実施の形態においては、モータ３の回転を操舵軸としてのラック軸１の軸長方向の移動に変換するために、ボールナット５を備える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。
【００３３】
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。
【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、操舵に応じて駆動されるモータの回転を操舵軸に伝達する伝動系にクランク機構を備えたから、前記モータを操舵軸と平行をなして配設しながら、駆動歯車から従動歯車への直接的な伝動が可能となり、バックラッシの適正化による伝動音の低減と、限られたスペースへのモータを含めての配設とを併せて実現することができる。
【００３５】
また、モータの出力軸及び駆動歯車と夫々一体回転する回転円板の一面に夫々突設された偏心ピンをクランクロッドにより連結してクランク機構を構成したから、簡素な構成により確実な伝動を行わせ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舵取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構成を示す縦断面図である。
【図３】回転円板の連結態様を示す横断面図である。
【符号の説明】
１　　ラック軸（操舵軸）
２　　ピニオン軸
３　　モータ
４　　クランク機構
５　　ボールナット（ナット部材）
６　　従動歯車
７　　駆動歯車
３１　　出力軸
４０，４１　　回転円板
４２，４３　　偏心ピン
４４　　クランクロッド
５０　　ねじ溝
Ｈ１　　ラックハウジング
Ｈ２　　ピニオンハウジング
【図１】
2004136827.tif 000003
【図２】
2004136827.tif 000004
【図３】
2004136827.tif 000005