(57)【要約】    【課題】  複雑な歯車機構なくモータ一回転に対するラックの直動量を小さくとれ、簡単な歯車のバックラッシュ吸収機構を有し、駆動騒音を低減でき、イナーシャ感が小さくフィーリングの良い操舵アクチュエータを提供する。    【解決手段】  回転と直動の両方が自在となるようにケーシングに軸受け支持されたねじと前記ねじに係合し、モータにより駆動され、回転自在となるようにケーシングに軸受け支持されたねじナットと、前記ねじの回転と前記ナットの回転を調速する機構を有し、前記ねじのケーシングに対する軸方向の推力を操舵力とする。【選択図】  図２
2005319899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、表面部にねじが形成されたラックと、前記ねじに係合し、前記ケーシングに軸受されたねじナットと、前記ねじと前記ねじナットとが係合された組み合わせに結合され、前記ねじと前記ねじナットに相対的回転を付与する前記ケーシング内に配設されたモータと、前記ねじと前記ねじナットの相対的回転速度を調速する調速装置とを備え、前記ラックの軸方向の直動運動を操舵力伝達部を介して被駆動体に伝達すること
を特徴とする操舵アクチュエータ。
【請求項２】
ケーシングと、該ケーシング内に配設されたモータと、表面部にねじが形成され、回転と直動の両方が自在とされて前記ケーシングに軸受支持されたラックと、前記ねじに係合し、前記モータにより回転駆動され、回転自在とされて前記ケーシングに軸受されたねじナットと、前記ラックが前記ねじナットと前記ねじとが係合状態で回転するとき、前記ねじの回転速度と前記ねじナットの回転速度との相対速度を調速する調速装置とを備え、
前記ラックは調速された相対速度で回転して軸方向に直動し、直動運動を操舵力伝達部を介して被駆動体に伝達すること
を特徴とする操舵アクチュエータ。
【請求項３】
ケーシングと、該ケーシング内に配設されたモータと、表面部にねじが形成され、回転と直動の両方が自在とされて前記ケーシングに軸受支持されたラックと、前記ねじに係合し、前記モータにより回転駆動され、回転自在とされて前記ケーシングに軸受されたねじナットと、前記ラックが前記ねじナットと前記ねじとの係合状態で回転するとき、前記ねじの回転速度と前記ねじナットの回転速度との相対速度を可変調速する調速装置とを備え、
前記ラックは、調速された相対速度で、回転して軸方向に直動し、直動運動を操舵力伝達部を介して被駆動体に伝達すること
を特徴とする操舵アクチュエータ。
【請求項４】
表面部に、ねじを構成するねじ溝および軸方向にスプライン溝を有するラックと、前記ねじ溝およびスプライン溝にそれぞれ配設されるねじボールおよびスプラインボールと、前記ラックの回転方向周囲に配設され、前記ねじボールおよびスプラインボールにそれぞれ係合するように形成され、前記ねじ溝およびスプライン溝と一体となって前記ねじボールおよびスプラインボールをそれぞれ収納する他方のねじ溝および他方のスプライン溝がそれぞれ形成されたねじナットと、回転駆動力を前記ねじナットに伝達するモータと、前記ねじの回転速度とねじナットの回転速度の比を１：ｒ（ｒ＜１）に調速する調速装置とを備え、
前記ラックは、調速された回転速度の比で回転して軸方向に直動し、直動運動を操舵力伝達部を介して被駆動体に伝達すること
を特徴とする操舵アクチュエータ。
【請求項５】
請求項４において、前記調速装置は、前記ねじナットに対してブレーキトルクを付与するブレーキ装置を備えて構成されることを特徴とする操舵アクチュエータ。
【請求項６】
表面部に、ねじを構成するねじ溝および軸方向にスプライン溝を有するラックと、前記ねじ溝およびスプライン溝にそれぞれ配設されるねじボールおよびスプラインボールと、前記ラックの回転方向周囲に配設され、前記ねじボールおよびスプラインボールにそれぞれ係合するように形成され、前記ねじ溝およびスプライン溝と一体となって前記ねじボールおよびスプラインボールをそれぞれ収納する他方のねじ溝および他方のスプライン溝がそれぞれ形成されたねじナットと、回転駆動力を前記ねじナットに伝達するモータと、前記ねじナットと前記スプラインナットとを接続し、前記ねじの回転速度とねじナットの回転速度の比を１：ｒ（ｒ＜１）に調速する調速装置とを備え、
前記ラックは、調速された回転速度の比で回転して軸方向に直動し、直動運動を操舵力伝達部を介して被駆動体に伝達すること
を特徴とする操舵アクチュエータ。
【請求項７】
請求項６において、前記調速装置は、前記ねじナットに形成されたねじナット外歯に噛合するねじナット内歯および前記スプラインナットの形成されたスプラインナット外歯に噛合するスプライン内歯を有する係合部材を備え、該係合部材のねじナット外歯とねじナット内歯および前記スプライン外歯とスプライン内歯の歯数の関係を前記回転の速度の比１：ｒになるように設定することを特徴とする操舵アクチュエータ。
【請求項８】
請求項６または７において、前記駆動装置の前記駆動装置の回転ロータは中空状形状をなし、前記回転ラックの周囲に配設され、中空状形状とされ、前記回転ラックの周囲に配設され、前記ねじナットに結合されたジョイントに結合されることを特徴とする操舵アクチュエータ。
【請求項９】
請求項６において、前記調速装置は、前記ねじナットに形成された複合ねじナット歯に噛合するねじナット歯を有する係合部材および前記スプラインナットに形成されたスプラインナット歯に噛合するスプライン歯を有する他方の係合部材を備え、前記駆動装置の回転ロータは前記ロータの周囲に平行に配設され、一方の係合部材と他方の係合部材共通の回転軸として形成されることを特徴とする操舵アクチュエータ。
【請求項１０】
表面部に、ねじを構成するねじ溝および軸方向にスプライン溝を有するラックと、前記ねじ溝およびスプライン溝にそれぞれ配設されるねじボールおよびスプラインボールと、前記回転ラックの回転方向周囲に配設され、前記ねじボールおよびスプラインボールにそれぞれ係合するように形成され、前記ねじ溝およびスプライン溝と一体となって前記ねじボールおよびスプラインボールをそれぞれ収納する他方のねじ溝および他方のスプライン溝がそれぞれ形成されたねじナットおよびスプラインナットと、回転駆動力を前記ねじナットに伝達するモータと、前記スプラインナットにヒスカップを設けて該ヒスカップに磁気ヒステリシス材を取り付け、コア、ヨークおよびコイルから構成される回転体の該コアとヨークとの間の空隙に前記磁気ヒステリシス材を配設することによってブレーキ装置を構成して前記スプラインナットの回転に対してブレーキトルクを付与するようになし、かつ前記ねじナットの回転速度と前記ラックのねじの回転速度の比を１：ｒに可変調速する調速装置とを備えたことを特徴とする操舵アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用電動操舵アクチュエータに関するものであり、モータの回転運動を直線運動に変換する機構は、主として車両用として適用されるのに適しているが、一般的なリニアアクチュエータにも適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
自動車には「走る」、「曲がる」、「止まる」の３つの基本性能がある。これらのうち、「曲がる」機能をつかさどるのが、操舵装置（以下、ステアリングと称す）である。ステアリングは自動車とドライバとの接点であるため、ドライバの負荷を緩和するためのステアリング操舵力の軽減は重要な課題である。このため、ステアリングのパワーアシストの研究は１９００年代の初頭から脈々と続けられ、現在では、パワーステアリングは車にとって必要不可欠な装置になっている。
【０００３】
パワーステアリングの方式としては、エンジンによってオイルポンプを回し、発生したオイルの圧力を利用する油圧式が最も早く実用化された。欧米では１９２０年代には重量トラックやバスに取り付けられ、１９５０年代には乗用車へ普及し始めた。また、日本においては１９６０年代に乗用車へ普及し始め、現在に至っている。
【０００４】
一方、モータによって操舵する電動パワーステアリング（以下、ＥＰＳと称す）が１９８０年代後半に商品化され、近年急速に普及しつつある。ＥＰＳには、ＥＰＳには、（１）電動モータを用いてオンデマンドでパワーアシストを行うので燃費が向上する、（２）油圧配管系を必要とせず、電源カプラーオンで搭載可能なためカーメーカでの組み立てコストを大幅に低減できる、（３）環境に有意な作動油を使わないドライシステム、（４）ＳＢＷへの発展性、などのメリットがある。
【０００５】
ＥＰＳには電動モータのパワーアシスト力をハンドルコラムに伝えるコラムアシスト型、ステアリングギヤのピニオンに伝えるピニオンアシスト型、高強度のアシスト専用のピニオン、あるいはボールねじを介して直接ラックに伝えるラックアシスト型がある。大型車への搭載を考えるとコラムアシスト、ピニオンアシスト型では軸強度、ピニオンギヤの歯面強度を確保することが困難である。このため、大型車両についてはラックアシスト型が好適である。
【０００６】
また、非特許文献１にて述べられているように今後電子技術が進展し、ステアリングコラム、ピニオンなどの機械的結合を無くして、ドライバの操舵操作をセンサで検出し、その情報に基づいて操舵アクチュエータにてステアリングラックを駆動するような、いわゆるステアバイワイヤ（Ｓteer Ｂy Ｗire）も導入されてくる。
【０００７】
ラックアシスト型のＥＰＳは、ステアバイワイヤ用の操舵アクチュエータとしても対応可能である。
ラックアシスト型のＥＰＳとしては、舵入力を受け入れるピニオン軸と、これのピニオン部と係合するラック部を有し操向車輪と連動するラック軸と、このラック軸のラック部とは別の部分に形成されたボールスクリューのウォームと、このウォームとボールを介して係合する回転自在に軸受け支持されたボールナットと、前記ラック軸と同軸に配置されこのボールナットに出力を伝達する電動機と、制御信号によりこの電動機を制御する制御手段とを有する電機式動力操舵装置が特許文献１に開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開昭６０-２５８５４号公報
【非特許文献１】ステアバイワイヤにおける操舵制御に関する研究                自動車技術会論文集VOL．３１、ＮO.２ Ｐａｇｅ.５３-５８  ２０００
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一方、回転−直動変換機構にボールねじ機構を使う場合、ボールネジのピッチによりモータ一回転あたりの直動量が決定される。ピッチを小さくするとモータ一回転あたりの直動量が小さくなり、同一容量のモータでも大きな推力(アシスト力)を得ることができる。ところが、ボールねじをステアリングラックとして使う場合を考えると、１００００(Ｎ)以上の推力を発生する必要があり、この荷重を受けるためにはボール径がある程度以上必要となる。もちろんピッチはボール径以上必要となり、結果としてピッチの縮小には限界がある。大型車両への対応を考えた場合、モータとボールねじナットの間に減速機構を入れる必要がある。
【００１０】
一方、パワーアシスト力を発生する車載用の低コストモータは直流電動モータである場合が多い。一般に直流電動モータの速度特性としては、ロック時に最高トルクを発生し、最高回転数でトルクゼロとなる。したがって高効率の回転数が最高回転数のほぼ半分近辺にあるのに対して、高トルクの回転数がロック近辺にあるという状況になる。このため直流電動モータを使用したパワーステアリングにおいては、たとえばモータの回転を歯車減速機構で大きく減速したのちにボールネジなどを介してラック軸に伝達することを行う。特許文献１のようにモータをラックと同軸におく場合、大減速比を得るためには、減速機構が複雑となるとともに、モータの回転が減速機構にて消費される伝達ロスが大きく、大容量のモータが必要となる。さらに多数の歯車減速機を使うと騒音が発生するとともに、バックラッシュが発生し、リニアな操舵アシストができなくなる。さらに減速比が大きくなると、モータによるアシストをオフにしてステアリングを戻すときに、回転慣性による応答遅れが違和感となり、フィーリングの悪化につながる。
【００１１】
以上をまとめると、本発明が解決しようとする課題は、複雑な歯車機構なくモータ一回転に対するラックの直動量を小さくとれる操舵アクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、ケーシングと、表面部にねじが形成されたラックと、前記ねじに係合し、前記ケーシングに軸受されたねじナットと、前記ねじと前記ねじナットとが係合された組み合わせに結合され、前記ねじと前記ねじナットに相対的回転を付与する前記ケーシング内に配設されたモータと、前記ねじと前記ねじナットの相対的回転速度を調速する調速装置とを備え、前記ラックの軸方向の直動運動を操舵力伝達部を介して被駆動体に伝達すること操舵アクチュエータを提供する。
【００１３】
また、本発明は、ケーシングと、該ケーシング内に配設されたモータと、表面部にねじが形成され、回転と直動の両方が自在とされて前記ケーシングに軸受支持されたラックと、前記ねじに係合し、前記モータにより回転駆動され、回転自在とされて前記ケーシングに軸受されたねじナットと、前記ラックが前記ねじナットと前記ねじとの係合状態で回転するとき、前記ねじの回転速度と前記ねじナットの回転速度との相対速度を調速する調速装置とを備え、前記ラックは調速された相対速度で回転して軸方向に直動し、直動運動を操舵力伝達部を介して被駆動体に伝達する操舵アクチュエータを提供する。
【００１４】
また、本発明は、ケーシングと、該ケーシング内に配設されたモータと、表面部にねじが形成され、回転と直動の両方が自在とされて前記ケーシングに軸受支持されたラックと、前記ねじに係合し、前記モータにより回転駆動され、回転自在とされて前記ケーシングに軸受されたねじナットと、前記ラックが前記ねじナットと前記ねじとの係合状態で回転するとき、前記ねじの回転速度と前記ねじナットの回転速度との相対速度を可変調速する調速装置とを備え、前記ラックは、調速された相対速度で、回転して軸方向に直動し、直動運動を操舵力伝達部を介して被駆動体に伝達する操舵アクチュエータを提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本操舵アクチュエータは、ラックアシスト型ＥＰＳ用のアクチュエータとして対応可能であると同時に、インターフェースとステアリングアクチュエータを信号線・電力線（ワイヤ）で結んだ、いわゆるステア・バイ・ワイヤシステムにも対応可能である。
【００１６】
本発明によれば、複雑な機構無く、ボールねじ自体の物理的ピッチに関わらずモータ一回転に対するラックの直動量を小さくとれるため、モータの小型化、高効率化を図れるとともに、安価な操舵アクチュエータが提供できる。
【００１７】
また、簡単な歯車のバックラッシュ吸収機構を有するため、パワーステアリングとして本操舵アクチュエータを採用する場合、ロストモーションが発生せず、リニアなステアフィールが得られる。
【００１８】
駆動騒音を低減できるため、車両に搭載した場合、質感の高い車が実現できる。
【００１９】
モータをオフにしてラックがもとの位置にもどる場合、ラックが回転することによりモータが回転しないため、パワーステアリングとして本操舵アクチュエータを採用する場合、回転慣性による応答遅れに起因する違和感が小さくフィーリングの良いステアフィールが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本実施例が解決しようとする課題は、
１．複雑な歯車機構なくモータ一回転に対するラックの直動量を小さくとれる操舵アクチュエータを提供する。
２．駆動騒音を低減できる操舵アクチュエータを提供する。
３．簡単な歯車のバックラッシュ吸収機構を有する操舵アクチュエータを提供する。
４．回転慣性による違和感が小さくフィーリングの良い操舵アクチュエータを提供する。
【００２１】
また上記に加え、ラックアシスト型ＥＰＳ用のアクチュエータのみならずステアバイワイヤ用としても対応可能な操舵アクチュエータを提供することである。
【００２２】
上記１の課題を解決するために、上述した操舵アクチュエータの原理が採用される。例えば、回転と直動の両方が自在となるようにケーシングに軸受け支持されたねじと、前記ねじに係合し、モータにより駆動され、回転自在となるようにケーシングに軸受け支持されたねじナットと、前記ねじの回転と前記ナットの回転を調速する機構を有し、前記ねじのケーシングに対する軸方向の推力を操舵力とする。
【００２３】
また前記ねじが軸方向にスプライン溝を有し、前記ねじに通され、ねじに対して回転せず、ねじの軸方向に、移動可能なスプラインナットを有し、前記スプラインナットの回転と前記ナット回転を調速する。
【００２４】
さらに、前記ねじとねじナットとのあいだにボールを介在させたボールねじ機構が構成され、前記ねじとスプラインナットとのあいだにボールを介在させたボールスプラインが構成されている。前記スプラインナットは、前記ねじナットよりも低い回転に調速される。そして前記調速機構が、前記スプラインナットと、ねじナットのそれぞれに取り付けられた歯車と、これらに係合する歯車で形成される歯車列で構成される。
【００２５】
上記２の更に課題を解決するために、歯車列の一部あるいは全部を樹脂製の歯車とすることができる。
【００２６】
上記３の課題を解決するために、歯車列の一部あるいは全部に、前記ねじと直角の方向に力を与える、バックラッシュ低減機構を有する。
【００２７】
上記４の課題を解決するために、前記調速機構がケーシングと相対速度を持たない静止部材から前記スプラインナットに減速方向のトルクを与える。あるいは前記調速機構がねじナットの回転と調速された回転部材から、前記スプラインナットに減速方向のトルクを与える。さらに前記調速機構が電気信号により減速方向のトルクを調整可能とする。そして前記調速機構が電磁ヒステリシスブレーキとする。
【００２８】
本実施例は、通常のパワーステアリングへの操舵アクチュエータの適用である第１群の実施形態と、ステアバイワイヤへの操舵アクチュエータの適用である第２群の実施形態で構成されている。
【００２９】
本実施例によれば、表面部に、ねじを構成するねじ溝および軸方向にスプライン溝を有するラックと、前記ねじ溝およびスプライン溝にそれぞれ配設されるねじボールおよびスプラインボールと、前記ラックの回転方向周囲に配設され、前記ねじボールおよびスプラインボールにそれぞれ係合するように形成され、前記ねじ溝およびスプライン溝と一体となって前記ねじボールおよびスプラインボールをそれぞれ収納する他方のねじ溝および他方のスプライン溝がそれぞれ形成されたねじナットと、回転駆動力を前記ねじナットに伝達するモータと、前記ねじの回転速度とねじナットの回転速度の比を１：ｒ（ｒ＜１）に調速する調速装置とを備え、前記ラックは、調速された回転速度の比で回転して軸方向に直動し、直動運動を操舵力伝達部を介して被駆動体に伝達する操舵アクチュエータが構成される。
【００３０】
前記調速装置は、前記ねじナットに対してブレーキトルクを付与するブレーキ装置を備えて構成され得る。
【００３１】
また、本実施例によれば、表面部に、ねじを構成するねじ溝および軸方向にスプライン溝を有するラックと、前記ねじ溝およびスプライン溝にそれぞれ配設されるねじボールおよびスプラインボールと、前記ラックの回転方向周囲に配設され、前記ねじボールおよびスプラインボールにそれぞれ係合するように形成され、前記ねじ溝およびスプライン溝と一体となって前記ねじボールおよびスプラインボールをそれぞれ収納する他方のねじ溝および他方のスプライン溝がそれぞれ形成されたねじナットと、回転駆動力を前記ねじナットに伝達するモータと、前記ねじナットと前記スプラインナットとを接続し、前記ねじの回転速度とねじナットの回転速度の比を１：ｒ（ｒ＜１）に調速する調速装置とを備え、前記ラックは、調速された回転速度の比で回転して軸方向に直動し、直動運動を操舵力伝達部を介して被駆動体に伝達する操舵アクチュエータが構成される。
【００３２】
前記調速装置は、前記ねじナットに形成されたねじナット外歯に噛合するねじナット内歯および前記スプラインナットの形成されたスプラインナット外歯に噛合するスプライン内歯を有する係合部材を備え、該係合部材のねじナット外歯とねじナット内歯および前記スプライン外歯とスプライン内歯の歯数の関係を前記回転の速度の比１：ｒになるように設定するように構成される。
【００３３】
前記駆動装置の前記駆動装置の回転ロータは中空状形状をなし、前記回転ラックの周囲に配設され、中空状形状とされ、前記回転ラックの周囲に配設され、前記ねじナットに結合されたジョイントに結合され得る。
【００３４】
前記調速装置は、前記ねじナットに形成された複合ねじナット歯に噛合するねじナット歯を有する係合部材および前記スプラインナットに形成されたスプラインナット歯に噛合するスプライン歯を有する他方の係合部材を備え、前記駆動装置の回転ロータは前記ロータの周囲に平行に配設され、一方の係合部材と他方の係合部材共通の回転軸として形成され得る。
【００３５】
また、本実施例によれば、表面部に、ねじを構成するねじ溝および軸方向にスプライン溝を有するラックと、前記ねじ溝およびスプライン溝にそれぞれ配設されるねじボールおよびスプラインボールと、前記回転ラックの回転方向周囲に配設され、前記ねじボールおよびスプラインボールにそれぞれ係合するように形成され、前記ねじ溝およびスプライン溝と一体となって前記ねじボールおよびスプラインボールをそれぞれ収納する他方のねじ溝および他方のスプライン溝がそれぞれ形成されたねじナットおよびスプラインナットと、回転駆動力を前記ねじナットに伝達するモータと、前記スプラインナットにヒスカップを設けて該ヒスカップに磁気ヒステリシス材を取り付け、コア、ヨークおよびコイルから構成される回転体の該コアとヨークとの間の空隙に前記磁気ヒステリシス材を配設することによってブレーキ装置を構成して前記スプラインナットの回転に対してブレーキトルクを付与するようになし、かつ前記ねじナットの回転速度と前記ラックのねじの回転速度の比を１：ｒに可変調速する調速装置とを備えた操舵アクチュエータが構成される。
【００３６】
操舵アクチュエータの制御装置であって、車両のステアリングの操作操舵舵角および操作トルク信号を入力して、記憶部に予め記憶された前記操作舵角および操作トルクと被駆動体に対する操舵力との関係から前記駆動装置の回転駆動力信号を演算処理する演算処理部を備える。
【００３７】
操舵アクチュエータの制御装置であって、前記ブレーキ装置のブレーキトルクをオフする信号を生成する演算処理部を有する。
【００３８】
以下、各実施形態の複数の実施例について、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００３９】
第１図は本発明の第１郡の第１実施例の全体構成を示す図である。車両０にはパワーステアリング装置１００が搭載されており、車両０中のステアリング１からコラム２を通じジョイント３を経由し、ラック１１と噛み合うピニオン５により、ラックアンドピニオン機構で機械的に結合されている。運転者のステアリング１の回転動作は、ラック１１の直動運動に変換され、アーム７を経由し、ジョイント８を通じて車輪側のアップライト(図示せず)に伝えられ、タイヤ（被駆動体）３０が操舵される。ラック１１にはねじ溝とスプライン溝が切られており(図１では省略)、図２以降に示す操舵アクチュエータ１０により、並進方向の推力（アシスト力）が加えられる。コントローラ２０は、操舵センサ４で検出される操舵トルク、舵角などの舵角信号に基づいて操舵アクチュエータ１０に操舵力制御指令（信号および電力）を出力する。図１では省略しているが、操舵アクチュエータには、電動モータ（モータ）１２０（図２参照）が組み込まれている。コントローラ２０（制御装置、制御手段）からの指令に基づいて図示しない電源入力によりモータ（中空モータ）１２０が回転し、操舵アクチュエータ１０内の回転−直動変換機構によりラック（回転ラック）１１０の直動に変換される。
【００４０】
以下、図２、５、６、１０を用いて、操舵アクチュエータ１０についての４つの実施例を示すが、第１群の実施形態における操舵アクチュエータ自体の働きは上述のとおりである。
【００４１】
図２は、操舵アクチュエータ機構の第１実施例である操舵アクチュエータ１０の回転−直動変換機構を示す図である（この機構が図１の１０部分の構造である）。
【００４２】
図２には、ケーシング１５と、表面部にねじが形成されたラック１１０と、ねじに係合し、ケーシング１５に軸受されたねじナット１３０と、ねじとねじナット１３０とが係合された組み合わせに結合され、ねじとねじナット１３０に相対的回転を付与するケーシング１５の内部に配設されたモータ１２０と、ねじとねじナット１３０の相対的回転速度を調速する調速装置とを備えた構成が図示される。更に具体的には、ケーシング１５と、ケーシング１５の内部に配設されたモータ１２０と、表面部にねじが形成され、回転と直動の両方が自在とされてケーシング１５に軸受支持されたラック１１０と、ねじに係合し、モータ１２０により回転駆動され、回転自在とされてケーシング１５に軸受されたねじナット１３０と、ラック１１０がねじナット１３０とねじとの係合状態で回転するとき、ねじの回転速度とねじナット１３０の回転速度との相対速度を調速する調速装置とを備えた構成が図示される。
【００４３】
更に、表面部に、ねじを構成するねじ溝１１２および軸方向にスプライン溝１１３を有するラック１１０と、ねじ溝１１２およびスプライン溝１１３にそれぞれ配設されるねじボール１３１およびスプラインボール１４１と、ラック１１０の回転方向周囲に配設され、ねじボール１３１およびスプラインボール１４１にそれぞれ係合するように形成され、ねじ溝１１２およびスプライン溝１１３と一体となってねじボール１３１およびスプラインボール１４１をそれぞれ収納する他方のねじ溝および他方のスプライン溝がそれぞれ形成されたねじナット１３０と、回転駆動力を前記ねじナットに伝達するモータと、前記ねじの回転速度とねじナットの回転速度の比を１：ｒ（ｒ＜１）に調速する調速装置からなる構成が図示されている。
【００４４】
操舵アクチュエータ１０は主として、ねじ溝１１２、スプライン溝１１３が加工された回転ラック１１０、回転ラック１１０が中央を貫通する中空モータ１２０、回転ラック１１０と係合するねじナット１３０とスプラインナット１４０、そしてそれらを支持するベアリング群で構成されている。ねじナット１３０およびスプラインナット１４０には、ねじを構成することになるねじ溝１１２、スプライン溝１１３に対応して他方のねじ溝、スプライン溝が形成してあり、双方のねじ溝、スプライン溝が合体して形成されたねじ溝、スプライン溝が形成されるが、以下、ねじ溝１１２、スプライン溝１１３を使用して説明していく。
【００４５】
以下では、まず本構成中の要素を抽出し、それぞれの機能を示す。つぎに各要素を組み合わせることによって可能となる操舵アクチュエータとしての原理(仕組み)を示す。その後、詳細な構成について述べる。
【００４６】
図３に示すように回転ラック１１０にはスプライン溝１１３が設けられており、スプラインナットボール１４１を介してスプラインナット１４０が係合されている。したがって、スプラインナット１４０と回転ラック１１０には以下の関係がある。
【００４７】
（ａ）スプラインナット１４０は回転ラック１１０の直動（ｘ）方向には、スプラインナットボール１４１により支持されており非常になめらかに相対変位をもつことができる（図３（ａ））。
【００４８】
（ｂ）スプラインナット１４０は回転ラック１１０の回転（ω）方向には固定されている。したがって、回転ラック１１０の回転速度ωｒａｃｋとスプラインナット１４０の回転速度ωｓｐｌｉｎｅは同じとなる（図３（ｂ）)。
以上の（ａ）、（ｂ）によりスプラインナット１４０のω方向の回転速度ωｓｐｌｉｎｅを制御することにより、回転ラック１１０の直動に影響を与えることなく回転速度ωｒａｃｋを制御することができる。
【００４９】
一方、回転ラック１１０には図４に示すようにピッチＬ（ｍｍ）の１条のねじ溝１１２が設けられており、ねじナットボール１３１を介してねじナット１３０が係合されている。ここで、ねじナット１３０の回転速度をωｎｕｔ、回転ラック１１０の回転速度をωｒａｃｋとすると、ねじナット１３０の１回転に対する回転ラック１１０の直動量Δｘ（ｍｍ/ｒｅｖ）との間には以下の関係がある。
・ωｒａｃｋ＝０（回転ラック１１０が回転を固定されている場合）
Δｘ＝Ｌ（ねじ溝１１２の物理的ピッチと同じ）。
・ωｒａｃｋ＝ωｎｕｔ(回転ラック１１０とねじナット１３０が一体となって回転している場合)
Δｘ＝０（回転ラック１１０は進まない）。
・ωｒａｃｋ  =  ０.５ωｎｕｔ（回転ラック１１０がねじナット１３０の半分の速度で回転している場合）
Δｘ＝０.５Ｌ  （ねじ溝１１２の物理的ピッチの半分となる）。
結局、Δｘ＝Ｌ（１−ωｒａｃｋ／ωｎｕｔ）
となり、ねじナット１３０の１回転に対する回転ラック１１０の直動量Δｘ（ｍｍ／ｒｅｖ）は、回転ラック１１０の回転速度ωｒａｃｋと、ねじナット１３０の回転速度ωｎｕｔの比率により操作することができる。
【００５０】
上述した機構を用い、ケーシング１５の内部空間を利用して、複雑な機構無く、ボールねじ自体の物理的ピッチに関わらずモータ一回転に対するラックの直動量を小さくとり、モータの小型化、高効率化を図るとともに、安価な操舵アクチュエータを提供するために、本実施例以降では以下に示す構成となっている。
１．モータはねじナットを直接、回転駆動する（ωｍｏｔ＝ωｎｕｔ）。
２．回転ラック速度(ωｒａｃｋ)は、スプラインナットの回転速度(ωｓｐｌｉｎｅ)と常に同一なので、ねじナットとスプラインナットの回転数の間を調整する調速機構を設ける。
以上により、ねじナット（モータ）に対する、スプラインナットの回転速度を近い値（例えば速度比１：０．９）にすれば実質上のモータ１回転に対するラックの直動量Δｘ（ｍｍ／ｒｅｖ）を小さく(物理形状の１１０)調整することができる。以上が本発明の操舵アクチュエータとしての原理である。
【００５１】
以下、本実施例の詳細な構成について、再び図２に立ち返り説明する。
【００５２】
ねじナット１３０は、マグネット１２１、コイル１２２などで構成された中空モータ１２０にジョイント２３０で係合されている。ロータ軸１２３は回転ラック１１０に周囲に配設される中形状とされる。また、ジョイント２３０も回転ラック１１０の周囲と配設される中空状形状とされる。中空モータ１２０は、ＤＣブラシ付モータでもＤＣブラシレスでもよく、また車載のバッテリ電圧を直接、あるいは昇圧された電圧で駆動されてもよい。また、ジョイント２３０にはモータに過負荷が加わった場合のトルクリミッタの機能を持たせても良い。これらの機構によりねじナット１３０と、中空モータ１２０は一体となって回転する。すなわち、ねじナット１３０は中空モータ１２０によって回転駆動される。ねじナット１３０と、中空モータ１２０は、アンギュラ玉軸受け２３１により支持されている。これによりねじナットボール１３１を通じて、ねじナット１３０に加わる回転ラック１１０の両方向のスラスト力を支持することができる。
【００５３】
ねじナット１３０の隣には、スラストベアリング３４５を介して、スプラインナット１４０が配置されている。スラストベアリング３４５はねじナット１３０とスプラインナット１４０の回転差を吸収し、両者の相対運動時の摩擦をころがり支持に変えることで損失を低減している。
【００５４】
ねじナット１３０とスプラインナット１４０の外周には、ねじナット外歯１３２と、スプラインナット外歯１４２が設けられている。また、これらを取り囲むように２段内歯ホルダ３４０がホルダベアリング３４３に支持されて配置されている。２段内歯ホルダ３４０のねじナット外歯１３２と、スプラインナット外歯１４２に対向する面にはねじナット内歯３４１とスプラインナット内歯３４２が取り付けられている。それぞれの内歯径は、外歯径よりも大きく、それぞれをかみ合わせる場合には図２に示すように片側が浮いた状態で駆動することになる。
【００５５】
以下回転および直線運動の発生の様子を述べる。駆動装置としての中空モータ１２０はねじナット１３０を駆動する。回転ラック１１０にねじナットボール１３０を介して、ねじの斜面の作用により、回転運動を直動推進力（直動運動）へと変換しようとすると同時に、ねじナットボールの回転方向の摩擦力により、回転ラック１１０を回転させようとする。
【００５６】
この回転力は、スプラインナット１４０に伝えられ、スプラインナット外歯１４２からスプラインナット内歯３４２を経由して再び２段内歯ホルダ３４０に伝えられる。
【００５７】
ここで、中空モータ１２０、ねじナット１３０の回転速度とスプラインナット１４０、回転ラック１１０の回転速度の比が、 １：ｒ（ｒ＜１）となるように、ねじナット外歯１３２、ねじナット内歯３４１、スプラインナット内歯３４２、スプラインナット外歯１４２の歯数を設定することにより、中空モータ１２０が一回転したときの回転ラックの直動量を物理的ピッチＬの（１−ｒ）倍とすることができる。ねじナット外歯１３２の歯数をＮ１、ねじナット内歯３４１の歯数をＮ２、スプラインナット外歯１４２の歯数をＮ３、スプラインナット内歯の歯数をＮ４とすれば、Ｎ２／Ｎ１＜Ｎ４／Ｎ３の関係とする歯車伝達機構を構成する。例えばｒ＝０．９とすれば、物理的ピッチを１１０とすることができる。本実施例では、上述した操舵アクチュエータ原理の調速機構が、各ナットの外歯と２段内歯の歯車列で構成されていることになる。
【００５８】
また、このような構成にするとねじナット１３０から回転ラック１１０に与えた駆動トルクの一部が、調速機構を介してねじナット１３０に戻ってくるので同じ回転ラックの直動の軸力に対してねじナットを駆動する正味のトルクが少なくて済む。
【００５９】
さて、以上のような構成で回転ラック１１０はモータ回転数のｒ倍で回転しながらも、モータ回転数に応じて物理的ピッチの（１−ｒ）倍で直動することになる。回転ラック１１０の両端（図では片側）はアンギュラ玉軸受け１１５により、回転止めのスプライン溝１１４を有し、回転を阻止された非回転直動ラック１１１に係合されている。これにより、回転ラック１１０がω方向に回転しながらｘ方向に直動したときにも、回転ラック１１０の回転のみが遮断され、非回転直動ラック１１１には回転ラック１１０の直動ｘ方向の変位、速度、力が加えられる。非回転直動ラック１１１は図１のアーム７に取り付けられ、ジョイント８を通じて車輪側のアップライト(図示せず)に伝えられ、タイヤ３０が操舵される。また逆にタイヤ３０から入力される反力は、非回転直動ラック１１１を通じて、回転ラック１１０の回転運動を妨げることなく回転ラック１１０に伝えられる。これにより本機構では、ラックは回転しているが、その途中で回転は遮断されて直線運動のみとなり、アーム７を経由し、ジョイント８を通じて車輪側のアップライト(図示せず)に伝えられ、タイヤ３０が操舵される、通常のパワーステアリングと同等な機能を実現できる。
【００６０】
以上に本実施例のおおまかな原理・機構・構成を述べた。以下では、本実施例のその他の構成に関し説明する。
【００６１】
上述の調速機構について補足すると、それぞれの歯車にはスラスト方向の力は加わらないので一般の平歯車あるいははす歯車でよい。また、これらの歯車列で実現する速度比は、ほとんど１に近いので、大減速をする場合に比べて機械効率の低下を小さくすることが可能である。
【００６２】
また、強度向上のためには歯幅を伸ばすことが必要となるが、本構成では比較的自由度が高い軸方向のスペースを利用することにより対応可能である。このため、それぞれの歯車を樹脂（エンジニアリングプラスチック）化することも可能となる。これにより軽量、低コスト、低騒音の機構とすることができる。
【００６３】
図２に示すように、２段内歯ホルダ３４０がホルダベアリング３４３に支持されているが、ホルダベアリング３４３の歯車噛み合い部側(紙面では上方)にはバックラッシュアジャスタ３４６が、反対側(紙面では下方)にはブッシュ３４７を介してケーシング１５に取り付けられている。バックラッシュアジャスタ３４６は簡単な弾性体であり、噛み合い部の径方向に力を与え、各内歯、外歯間のバックラッシュを縮小する働きがある。これによりパワーステアリングとして本操舵アクチュエータを採用する場合、ロストモーションが発生せず、リニアなステアフィールが得られる。
【００６４】
尚、左右への操舵力を発生させるためにはモータを左右反転操作を行う。
【実施例２】
【００６５】
つぎに図５を用いて本発明の第２実施例について示す。本実施例は、基本的には図２の第１実施例と同じであり、同一の構成について同一の参照番号を付して第１実施例の説明を援用する。実施例１と異なる部分について重点的に説明する。第２実施例にあっては、モータ１２０８を同軸ではなく、回転ラック１１０の外側に配置している。ねじナットとスプラインナットはスラストベアリングを介して、軸方向に並べられており、スラスト方向の力は２つのナットを挟み込むように配置されたアンギュラ玉軸受け２３１０で受ける構成となっている。第１実施例が内歯車を用いていたのに対し、本実施例では通常の歯車を使うことが可能となる。モータ１２００のトルクはロータ軸１２３０を通じてねじナットギヤ３４１０に伝えられる。ねじナットギヤ３４１０はねじナット１３０に取り付けられたねじナット外歯１３２０と噛み合い、ねじナット１３０を駆動する。回転ラック１１０にねじナットボール１３１を介して、ねじの斜面の作用により、回転運動を直動推進力へと変換しようとすると同時に、ねじナットボールの回転方向の摩擦力により、回転ラック１１０を回転させようとする。
【００６６】
この回転力は、スプラインナット１４０に伝えられ、スプラインナット外歯１４２０からスプラインナットギヤ３４２０を経由して再びロータ軸１２３０に伝えられる。ロータ軸１２３０は、ねじナットギヤ３４１０、スプラインギヤ３４２０の共通のロータ軸として構成される。
【００６７】
ここで、モータ１２００、ねじナット１３０の回転速度とスプラインナット１４０、回転ラック１１０の回転速度の比が、たとえば１：ｒ（ｒ＜１かつ、例えばｒ≒１）となるように、ねじナット外歯１３２０、ねじナットギヤ３４１０、スプラインナット外歯１４２０、スプラインナットギヤ３４２０の径、歯数を設定することにより、モータ１２００が一回転したときの回転ラックの直動量を物理的ピッチLの(１-ｒ)倍とすることができる。例えばｒ=０.９とすれば、物理的ピッチの１/１０とすることができる。本実施例では上述した本発明の操舵アクチュエータ原理のうち調速機構を各ナットの外歯とモータのロータ軸に取り付けられた２つの歯車列で構成していることになる。また、このような構成にするとねじナット１３０から回転ラック１１０に与えた駆動トルクの一部が、調速機構を介してねじナット１３０に戻ってくるので同じ回転ラックの直動の軸力に対してねじナットを駆動する正味のトルクが少なくて済む。
【００６８】
その他の構成は図２に示した第１実施例と同等であり、ここでは省略する。
【００６９】
それぞれの歯車にはスラスト方向の力は加わらないので一般の平歯車あるいははす歯車でよい。また、これらの歯車列で実現する速度比は、ほとんど１に近いので、大減速をする場合に比べて機械効率の低下を小さくすることが可能である。
【００７０】
また、強度向上のためには歯幅を伸ばすことが必要となるが、本構成では比較的自由度が高い軸方向のスペースを利用することにより対応可能である。このため、それぞれの歯車を樹脂（エンジニアリングプラスチック）化することも可能となる。これにより軽量、低コスト、低騒音の機構とすることができる。
【００７１】
尚、歯車列の機械的結合を可変速とすることによって可変調速する調速装置を構成することができる。歯車列の機械的結合を電子化によってコンピュータコントロールするようにしてもよい。
【００７２】
バックラッシュアジャスタ３４３０は、ロータ軸１２３０を支えるベアリング１２４１に対して各々の噛み合いを向上させる方向(紙面では下向き）の力を加える。これによりパワーステアリングとして本操舵アクチュエータを採用する場合、ロストモーションが発生せず、リニアなステアフィールが得られる。
【実施例３】
【００７３】
次に本発明の第３実施例について述べる。この例は、これまでの第１、第２実施例は、ねじナットとスプラインナットが歯車列によって機械的に結合されていた。しかしながら、ねじナットとスプラインナットは、本来は回転方向には全く独立して運動することが可能である。したがって例えばねじナットをモータで駆動している状態で、スプラインナットに機構直結以外の手段でブレーキトルクを加え、ねじナットの速度より若干減速した値に調速することにより、第１、第２実施例と同等に、実質上のモータ１回転に対するラックの直動量Δｘ(mm/rev)を小さく調整することができる。
【００７４】
図６は第３実施例の構成を示す図である。操舵アクチュエータ１０００は、図２の本発明の第１実施例と同様に、中空モータはねじナットを駆動する。回転ラックにねじナットボールを介して、ねじの斜面の作用により、回転運動を直動推進力へと変換しようとすると同時に、ねじナットボールの回転方向の摩擦力により、回転ラックを回転させようとする。
【００７５】
この回転力は、スプラインナット１５０に伝えられる。スプラインナット１５７は、第１、第２実施例のように、ねじナットとの歯車列等による機械的な結合はない。しかしながら固定部から減速トルクを与えることができるように、磁気ヒステリシス材を用いた、いわゆるヒステリシスブレーキ１５０が構成されている。スプラインナット１５７の外周にはカップ状の一体部材（ヒスカップ１５１と磁気ヒステリシス材１５２）が取り付けられている。スプラインナット１５７とヒスカップ１５１、磁気ヒステリシス材１５２は一体となり、回転ラックの周りを回転することができる。
【００７６】
一方、コア１５４、ヨークＡ１５５、ヨークＢ１５６とコイル１５３で構成された磁気回路はケーシング１００１に固定されている。コア１５４とヨークＢ１５６との空隙（ギャップ）に磁気ヒステリシス材１５２を挟み込むような構成となっている。コア１５４とヨークＢ１５６には、図で示すような歯型部分を有し、コイルに通電した場合にヨークＢ１５６がＳ極、コア１５４がＮ極となる。これにより発生する磁界は、ヒステリシス材１５２をよぎることになる。ここで、ヒステリシス材およびヒステリシスブレーキについて簡単に述べる。ヒステリシス材はＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏなどの合金であり、磁界の変動を加えた場合には、磁界Hに対する磁束Ｂの応答（ＢH曲線）のヒステリシスループで囲まれる面積分がエネルギロスとなり、熱に変換される（通常の金属よりヒステリシスループで囲まれる面積が大きい）。図６に示すような歯形極形状を持っていると、コア１５４とヨークＢ１５６との空隙には矢印でしめすような方向に磁界が生じる。この磁界は径方向に分布を持つため、この中でヒステリシス材が径方向に回転運動した場合には、ヒステリシス材内に磁束変化が生じ、エネルギロスが発生する。このような状態で回転運動が発生すると、あたかも摩擦力のようにロスが発生するので、回転に対するブレーキトルクが発生する。
【００７７】
コントローラ２０は操舵信号を入力し、記憶装置に予め記憶された操舵信号と操舵力制御指令との関係から操舵力制御指令を演算処理する。コントローラ２０によって可変調速が制御され、ブレーキトルク信号の生成、ブレーキトルクオフ信号の生成がなされることになる。
【００７８】
図７にヒステリシスブレーキの回転数-トルク特性を示し、その特徴を述べる。
・相対回転数の影響を受けない定トルク特性
・励磁電流制御による高いトルク反復性
・機械的に非接触構造による高い信頼性
・少ない構成部品点数による高い生産性
・滑らかな回転（原理上トルク リップル無し）
本実施例においては、上述のような特徴をもつヒステリシスブレーキをスプラインナットに取り付けることにより、ねじナットの回転速度とスプラインナット、回転ラックの回転速度の比が、たとえば１：ｒ（ｒ＜１）となるように、外部からブレーキトルクを与えるような構成となっている。
【００７９】
これにより中空モータ１２０が一回転したときの回転ラック１１０の直動量を物理的ピッチLの(１-ｒ)倍とすることができる。例えばｒ＝０．９とすれば、物理的ピッチの１/１０とすることができる。本実施例では上述した操舵アクチュエータ原理が調速機構がヒステリシスブレーキで構成されていることになる。
【００８０】
このときには、第１、第２実施例とは異なり厳密にはねじナット(モータ側）に駆動トルクが戻ってこないので直動方向の力の若干の低下もありうる。しかしながら、本構成には以下に示すメリットが考えられる。
１．コイル１５３の電流を制御することによりねじナットの回転速度とスプラインナット、回転ラックの回転速度の比を可変制御できる。これによりアシスト力の制御の自由度が格段に向上する。
２．ヒステリシスブレーキもオフにすると、ねじナットと回転ラック、スプラインナットは完全に独立した運動が可能となる。たとえばモータをオフにしてステアを戻すときに、同時にヒステリシスブレーキもオフにすると、回転慣性が大きなモータ、ねじナットが回転しなくても、回転ラックとスプラインナットのみが回転するだけでステアリングを戻すことができる。図８にこの状態を示す。実線部分がステアリングを戻すときに回転が必要な部材である。機械結合が無い第３実施例（Ａ）では、機械結合のある第１、第２実施例（Ｂ）に比べはるかに少ない部材を回転させるだけでステアリングを戻すことができ、操舵フィーリングを格段に向上することができる。
【００８１】
以上、１、２の効果を図９に示す。トルクセンサ指令に基づいて、モータ電流は制御される。モータ電流に呼応しモータ回転も上昇または低下するが、回転慣性があるため電流に対して回転の応答は遅れを生じる。ヒステリシスブレーキのコイルへの励磁電流を調整することにより、モータの回転に対するアシスト力のゲインを変更することができる。たとえば立ち上がり時に励磁電流の立ち上がりをなまらせれば、なめらかなアシスト力の立ち上がりを実現することができる。また、立下り時に急激に励磁電流を低下させれば、モータの回転が止まっていなくても、アシスト力をなくすことができ、応答性、フィーリングを大幅に向上することができる。
【００８２】
さらに、ねじナットとスプラインナットに機械的結合をもたない本実施例においては、
歯車などの機械的手段を使っていないため、バックラッシュによるロストモーションが発生しない。またギヤノイズも発生しない。
【００８３】
以上により、複雑な機構無く、ボールねじ自体の物理的ピッチに関わらずモータ一回転に対するラックの直動量を小さくとれるため、モータの小型化、高効率化を図れるとともに、安価な操舵アクチュエータが提供できる。
【００８４】
また、パワーステアリングとして本操舵アクチュエータを採用する場合、ロストモーションが発生せず、リニアなステアフィールが得られる。さらに駆動騒音を低減できるため、車両に搭載した場合、質感の高い車が実現できる。さらに、モータをオフにしてラックがもとの位置にもどる場合、ラックが回転することによりモータが回転しないため、パワーステアリングとして本操舵アクチュエータを採用する場合、イナーシャ感が小さくフィーリングの良いステアフィールが得られる。
【００８５】
また本実施例においては、ヒステリシスブレーキを採用した例を示したが、静止系、あるいはねじナットと調速された回転系からでもブレーキトルクを与える手段であれば、上述のような効果が期待できる。摩擦型ブレーキとしては摩擦板を電磁力によりスプラインナットに圧着しトルク伝達をしたり、空隙非接触型では渦電流損失を利用した渦電流ブレーキあるいは磁性粉体を用いたパウダーブレーキ、粘性を利用するのであれば油圧ポンプのポンピングロスで減速するなど複数の方法がある。
【実施例４】
【００８６】
次に図１０を用いて本発明の第４実施例を示す。本実施例では、第３実施例と同様にねじナットとスプラインナットに機械的結合をもたない。ヒステリシスブレーキを使って、スプラインナットに減速トルクを加えることも第３実施例と同じである。しかしながら、第３実施例でケーシングに固定されていたヒステリシスブレーキのヨーク、コア、コイルが、図２の第１実施例と同等な歯車列で減速されたブレーキマウント１４００に取り付けられていることが、相違点である。中空モータ１２０、ねじナット１３０の回転速度とブレーキマウント１４００の回転速度の比が、１：ｒ（ｒ＜１）となるように、ねじナット外歯、ねじナット内歯、ブレーキマウント内歯、ブレーキマウント１４００の歯数を設定し、スプラインナットとブレーキマウント１４００が一体となって回転するようにヒステリシスブレーキをかければ中空モータが一回転したときの回転ラックの直動量を物理的ピッチＬの（１−ｒ）倍とすることができる。ヒステリシスブレーキでは相対回転数ゼロでもトルクが発生するため（図７）このような制御が可能となる。もちろん、ブレーキトルクの調整により、第３実施例と同様なメリットが得られる。
【００８７】
また、このような構成に擦るとねじナット１３０から回転ラック１１０に与えた駆動トルクの一部が、調速機構を介してねじナット１３０に戻ってくるので同じ回転ラック１１０の直動の軸力に対してねじナットを駆動する正味のトルクが、第３実施例に比べれば、少なくて済む。
【実施例５】
【００８８】
最後に本発明の第二群の実施例を第５実施例として示す。図１１は本発明の第二群の実施例を示す全体図である。第一群(図１)では運転者のステアリング１の回転動作はコラム２、ジョイント３、操舵センサ４、ピニオン５を通じてラック１１に機械的に結合されていた。これに対し第二群では、ステアリング４０１は、ステアリングフィールを補正するトルクを発生するモータと、舵角、操舵トルクを検出するセンサを有するインターフェース４０２に結合されている。インターフェースとラック４１１間に機械的結合はない。これはインターフェースとステアリングアクチュエータを信号線・電力線（ワイヤ）で結んだ、いわゆるステア・バイ・ワイヤシステムである。このような機構を構築することにより、第一群で必要とされたコラムなどが不要となり、車室内の設計の自由度が大幅に向上する。また、運転者の操舵操作に干渉せずに、コントローラから任意の操舵修正を加えることが可能となり、運転者が誤った操作をした場合にも、安全性の確保が可能となる。第二群の実施例についても、先に述べた第一から第四の実施例を適用することにより、複雑な機構無く、ボールねじ自体の物理的ピッチに関わらずモータ一回転に対するラックの直動量を小さくとれるため、モータの小型化、高効率化を図れるとともに、安価な操舵アクチュエータが提供できる。
【００８９】
以上述べたように本構成にすることによって、複雑な歯車機構なくモータ一回転に対するラックの直動量を小さくとれる操舵アクチュエータを提供できる。また、簡単な歯車のバックラッシュ吸収機構を有する操舵アクチュエータを提供できる。また、駆動騒音を低減できる操舵アクチュエータを提供できる。また、回転慣性による応答遅れが小さくフィーリングの良い操舵アクチュエータを提供できる。なお、本操舵アクチュエータは、ラックアシスト型ＥＰS用のアクチュエータとしても対応可能であると同時に、インターフェースとステアリングアクチュエータを信号線・電力線（ワイヤ）で結んだ、いわゆるステア・バイ・ワイヤシステムにも対応可能である。
【００９０】
さらに、本操舵アクチュエータのモータ回転-直動変換機構は、操舵のみに限定されるものではなく、広く、汎用的な直動アクチュエータとして適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の第一群の実施形態の全体構成を示す模式図。
【図２】本発明の第１実施例の構成を示す模式図。
【図３】回転ラックとスプラインナットの相対運動を示す図。
【図４】回転ラックとねじナットの相対運動を示す図。
【図５】本発明の第２実施例の構成を示す図。
【図６】本発明の第３実施例の構成を示す図。
【図７】ヒステリシスブレーキの回転-トルク特性を示す模式図。
【図８】ステアリングを戻す場合の回転慣性の比較を示す図。
【図９】本発明の第３実施例のラックアシスト力発生状態を示す図。
【図１０】本発明の第４実施例の構成を示す図。
【図１１】本発明の第二群の実施形態の全体構成を示す模式図。
【符号の説明】
【００９２】
０…車両、１…ステアリング、２…コラム、３…ジョイント、４…操舵センサ、５…ピニオン、６…ブーツ、７…アーム、８…ジョイント、１０…操舵アクチュエータ、１１…ラック、２０…コントローラ、３０…タイヤ、１１０…回転ラック、１１２…ねじ溝、１１３…スプライン溝、１３０…ねじナット、１４０…スプラインナット、１２０…中空モータ、１２１…マグネット、１１２…コイル、２３０…ジョイント、２３１…アンギュラー玉軸受け、１３１…ねじナットボール、３４５…スラストベアリング、１３２…ねじナット外歯、１４２…スプラインナット外歯、３４０…２段内歯ホルダ、３４３…ホルダベアリング、３４１…ねじナット内歯、３４２…スプラインナット内歯、１１５…アンギュラ玉軸受け、１１１…非回転直動ラック、１１４…スプライン溝、３４６…バックラッシュアジャスタ、３４７…ブッシュ、２３１０…アンギュラ玉軸受け、１２００…モータ、１２３０…ロータ軸、３４１０…ねじナットギヤ、１３２０…ねじナット外歯、１４２０…スプラインナット外歯、３４２０…スプラインナットギヤ、３４３０…バックラッシュアジャスタ、１０００…操舵アクチュエータ、１５７…スプラインナット、１５０…ヒステリシスブレーキ、１５１…ヒスカップ、１５２、１６２…磁気ヒステリシス材、１５４…コア、１５５…ヨークＡ、１５６…ヨークB、１５３、１６３…コイル、１４００…ブレーキマウント、４０１…ステアリング、４００…操舵機構、４０２…インターフェース、４０３…コントローラ、４１１…ラック、４０４…操舵アクチュエータ。
【図１】
2005319899.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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