(57)【要約】  【課題】  コンパクト化を図りつつも、円滑な作動を確保できる電動式パワーステアリング装置を提供する。  【解決手段】  ナット４５が、転走路（２３ｂ、４５ｆ）と循環路４５ｃとを連結する通路すなわち戻り路４５ｄを本体４５ａの両端に取り付けたエンドキャップ４５ｂ、４５ｂに設けているので、電動モータ３５から伝達される動力を受ける受け部すなわち従動ギヤ部４５ｅを転走路の半径方向外方の外周面中央に設けることができ、従って電動モータ３５より動力が従動ギヤ部４５ｅに伝達されたときに、ナット４５のこじれを抑制して円滑な作動を可能とすることができる。又、電動モータ３５から伝達される動力を受ける従動ギヤ部４５ｅを転走路の半径方向外方の外周面に設けることで、ナット４５の軸線方向長を抑えることもできる。【選択図】    図２ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータと、
操舵機構に連結され、前記電動モータの軸線と平行に配置されたラック軸と
前記電動モータからの動力を前記ラック軸に伝達する動力伝達機構と、を有し、
前記動力伝達機構は、前記ラック軸に対して連結され又は一体化され且つ雄ねじ溝を備えたねじ軸と、前記ねじ軸の周囲に配置され且つ雌ねじ溝を備えたナットと、前記雄ねじ溝と前記雌ねじ溝との間に形成された転走路内を転動可能な複数の転動体と、を有し、
前記ナットは、前記電動モータから伝達される動力を受ける受け部を前記転走路の半径方向外方に設け、且つ軸線方向に延在する前記転動体の循環路を設けた本体と、前記本体の両端に設けられ前記転走路と前記循環路とを連結する通路を設けたエンドキャップとからなることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記受け部は、前記ナットの外周面に形成されたギヤ部であることを特徴とする請求項１に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記受け部は、前記ナットの外周面に嵌合した従動部材に形成されたギヤ部であることを特徴とする請求項１に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記ナットと前記従動部材とはセレーションを介して結合していることを特徴とする請求項３に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記ナットの本体は、その円筒状の外周面より、前記循環路を囲う部位が半径方向に突出して形成されており、前記従動部材の内周面は、前記循環路を囲う部位に対向してくぼんでいることを特徴とする請求項３に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記ナットと前記従動部材とは、弾性体を介して軸線方向変位可能に結合していることを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の電動式パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールねじ機構を備えた電動式パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
操舵トルクに応じて電動モータを駆動し、かかる電動モータの回転力をラック軸に伝達することにより伝えて操舵を補助する電動式パワーステアリング装置が知られている。ここで、電動モータの回転力をラック軸の推力に変換するため、ボールねじ機構を用いる場合がある（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特公平６−５０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載の電動式パワーステアリング装置においては、ボールねじ機構のナットの外周に歯車が一体的に形成されており、かかる歯車を介して電動モータの動力がナットに伝達されるようになっている。しかるに、ナットとねじ軸が相対回転した場合、転走路の一端から他端へとボールを戻す循環路が必要であるが、特許文献１には、循環路について何らの開示もない。従って、かかるナットには、一般的な循環路であるチューブないしはコマを用いていると考えられる。ところが、ナット外周に歯車が形成されていると、チューブないしはコマを、歯車をまたいで配置することは困難である。従って、特許文献１の図面に関わらず、特許文献１に開示された電動式パワーステアリング装置は、ナットの歯車は、転走路より軸線方向外側に変位して配置されていると考えるべきである。
【０００５】
しかるに、ナットの歯車が、転走路より軸線方向外側に変位して配置されていると考えると、電動モータから伝達されるトルクは、ナットの一端に入力されるのでナットがこじれやすくなり、円滑な動力伝達を行えないこととなる。又、大トルクを伝達する場合には、歯面の面圧を下げるべく、歯車の歯幅を増大させなくてはならないが、それによりナットの軸線方向長が増大し、電動式パワーステアリング装置のコンパクト化が図れないという問題もある。
【０００６】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、コンパクト化を図りつつも、円滑な作動を確保できる電動式パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電動式パワーステアリング装置は、
電動モータと、
操舵機構に連結され、前記電動モータの軸線と平行に配置されたラック軸と
前記電動モータからの動力を前記ラック軸に伝達する動力伝達機構と、を有し、
前記動力伝達機構は、前記ラック軸に対して連結され又は一体化され且つ雄ねじ溝を備えたねじ軸と、前記ねじ軸の周囲に配置され且つ雌ねじ溝を備えたナットと、前記雄ねじ溝と前記雌ねじ溝との間に形成された転走路内を転動可能な複数の転動体と、を有し、
前記ナットは、前記電動モータから伝達される動力を受ける受け部を前記転走路の半径方向外方に設け、且つ軸線方向に延在する前記転動体の循環路を設けた本体と、前記本体の両端に設けられ前記転走路と前記循環路とを連結する通路を設けたエンドキャップとからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の電動式パワーステアリング装置によれば、前記ナットが、前記転走路と前記循環路とを連結する通路を本体の両端のキャップに設けているので、前記電動モータから伝達される動力を受ける受け部を前記転走路の半径方向外方の外周面などに設けることができ、従って前記電動モータより動力が前記受け部に伝達されたときに、前記ナットのこじれを抑制して円滑な作動を可能とする。又、前記電動モータから伝達される動力を受ける受け部を前記転走路の半径方向外方の外周面などに設けることで、前記ナットの軸線方向長を抑えることもできる。
【０００９】
前記受け部は、前記ナットの外周面に形成されたギヤ部であり、前記電動モータからの動力は歯車対を介して伝達されると好ましいが、歯付きベルトやチェーンを介して伝達されてもよい。
【００１０】
前記受け部は、前記ナットの外周面に嵌合した従動部材に形成されたギヤ部であると好ましい。
【００１１】
前記ナットと前記従動部材とはセレーションを介して結合していると好ましいが、圧入などの嵌合でも良い。
【００１２】
前記ナットの本体は、その円筒状の外周面より、前記循環路を囲う部位が半径方向に突出して形成されており、前記従動部材の内周面は、前記循環路を囲う部位に対向してくぼんでいると好ましい。
【００１３】
前記ナットと前記従動部材とは、弾性体を介して軸線方向変位可能に結合していると、前記ナットと前記従動部材との相対軸線方向変位を前記弾性体の変形により吸収できるので好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、第１の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の要部断面図である。図２は、図１のナットをII-II線で切断して矢印方向に見た図であるが、ねじ軸とボールは省略している。図１において、電動式パワーステアリング装置１１は、不図示の車体に固定されたハウジング２１を有する。ハウジング２１を水平に貫通するようにして、ラック軸２３が軸線方向移動自在に支持されている。図示していないが、ステアリングホイールに連結された入力軸の下方端にはピニオンが形成され、ラック軸２３のラック歯に噛合しており、入力軸の回転によりラック軸２３は図で左右に移動するようになっている。ラック軸２３の両端は、操舵機構のタイロッド（不図示）に連結されている。
【００１５】
ラック軸２３と軸線が平行になるようにして、電動モータ３５がハウジング２１に取り付けられている。電動モータ３５の出力軸３５ａは、駆動軸３７にセレーション結合で軸線方向相対変位可能且つ回転方向一体的に固定されている。駆動軸３７は、軸受２０，２２によりハウジング２１に対して回転自在に支持されており、軸受２０，２２に挟まれた部分に駆動ギヤ部３７ａを有している。
【００１６】
駆動軸３７とラック軸２３との間に、中間軸３８が配置されている。中間軸３８は、軸受２４，２５によりハウジング２１に対して回転自在に支持されており、軸受２４，２５に挟まれた部分に、駆動ギヤ部３７ａに噛合する中間ギヤ部３８ａを有している。
【００１７】
ラック軸２３の周囲に、ナット４５が配置され、軸受２６，２７によりハウジング２１に対して回転自在に支持されている。ナット４５は、中央の中空円筒状の本体４５ａと、両端のエンドキャップ４５ｂ、４５ｂとからなる。本体４５ａは、軸線方向に貫通する循環路４５ｃを２本形成しており（図２参照）、またエンドキャップ４５ｂ、４５ｂは、循環路４５ｃと後述する転走路とを連結する戻り路（通路）４５ｄ、４５ｄを形成している。更に、本体４５ａの軸受２６，２７に挟まれた部分に、中間ギヤ部３８ａに噛合する従動ギヤ部（受け部）４５ｅが設けられている。駆動ギヤ部３７ａ、中間ギヤ部３８ａ、従動ギヤ部４５ｅにより歯車対を構成する。
【００１８】
ねじ軸と一体（別部品を連結してもよい）であるラック軸２３の外周面の一部には、雄ねじ溝２３ｂが形成されている。雄ねじ溝２３ｂの周囲にはナット４５が配置されており、雄ねじ溝２３ｂに対向する本体４５ａの内周面に、雌ねじ溝４５ｆを形成している。雄ねじ溝２３ｂと雌ねじ溝４５ｆとで形成する螺旋状の空間（転走路）内には、多数のボール６５が転動自在に配置されている。
【００１９】
本実施の形態の動作について説明する。図示していないが、運転者がステアリングホイールを回転させると、その回転力が入力軸へと伝達される。入力軸が回転すると、それにピニオン噛合したラック歯が押され、ラック軸２３が軸線方向に移動し、タイロッドを介して不図示の操舵機構を駆動することで、車輪の操舵が行われるようになっている。
【００２０】
このとき図示しないトルクセンサが操舵トルクを検出し、その量に応じて、不図示のＣＰＵが電動モータ３５に対して電力を供給するので、出力軸と共に駆動ギヤ部３７ａが回転し、それに中間ギヤ部３８ａを介して噛合したギヤ部４５ｅが、所定の減速比で回転させられる。それによりナット４５も回転し、かかる回転運動はボール６５を介してラック軸２３の軸線運動に変換される。この軸線方向力を用いて、補助操舵力を出力できるようになっている。
【００２１】
本実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置１１においては、ナット４５が、転走路（２３ｂ、４５ｆ）と循環路４５ｃとを連結する通路すなわち戻り路４５ｄを本体４５ａの両端に取り付けたエンドキャップ４５ｂ、４５ｂに設けているので、電動モータ３５から伝達される動力を受ける受け部すなわち従動ギヤ部４５ｅを転走路の半径方向外方の外周面中央に設けることができ、従って電動モータ３５より動力が従動ギヤ部４５ｅに伝達されたときに、ナット４５のこじれを抑制して円滑な作動を可能とすることができる。又、電動モータ３５から伝達される動力を受ける従動ギヤ部４５ｅを転走路の半径方向外方の外周面に設けることで、ナット４５の軸線方向長を抑えることもできる。
【００２２】
図３は、第２の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の要部断面図である。図４は、図３のナットをIV-IV線で切断して矢印方向に見た図であるが、ねじ軸とボールは省略している。本実施の形態においては、図１、２に示す実施の形態に対して異なる点のみを説明し、共通する構成に関しては同じ符号を付すことで捏名を省略する。尚、ナット１４５は、上述した実施の形態と同様に、循環路１４５ｃ、１４５ｃを有する本体１４５ａと、戻り路１４５ｄ、１４５ｄを有するエンドキャップ１４５ｂ、１４５ｂとからなる。
【００２３】
図３に示す電動式パワーステアリング装置１１１において、ラック軸２３の周囲に、中空の従動部材１３９が配置されている。従動部材１３９は、軸受１２６と，ハウジング２１に螺着したねじ部材１０１により外輪を固定された一対のアンギュラコンタクト玉軸受１２７，１２７とにより、ハウジング２１に対して回転自在に支持されている。従動部材１３９は、軸受１２６と，軸受１２７、１２７に挟まれた部分に、中間ギヤ部３８ａに噛合する従動ギヤ部１３９ａを有している。
【００２４】
図４に示すように、ナット１４５は、完全な円筒形状ではなく、その外周面に、循環路１４５ｃ、１４５ｃを囲うようにして隆起部（受け部）１４５ｇ、１４５ｇが設けられている。かかる隆起部１４５ｇ、１４５ｇに対応してくぼんだ略矩形断面形状の溝１３９ｂ、１３９ｂが、従動部材１３９の内周面に設けられており、隆起部１４５ｇ、１４５ｇと溝１３９ｂ、１３９ｂを係合させることで、ナット１４５は従動部材１３９に対して軸線方向には相対変位可能であるが、回転方向には一体となるように取り付けられている。
【００２５】
従動部材１３９の一端（図３で左方端）には、半径方向内方に延在するフランジ部１３９ｃが形成されており、かかるフランジ部１３９ｃとエンドキャップ１４５ｂとの間には、樹脂又はゴム製の弾性部材１０２が配置されている。一方、従動部材１３９の他端（図３で右方端）内周には、円盤状の押さえ部材１０３が螺着されており、押さえ部材１０３とエンドキャップ１４５ｂとの間にも、樹脂又はゴム製の弾性部材１０２が配置されている。図３に示すフリーな状態では、ナット１４５のエンドキャップ１４５ｂ、１４５ｂと、フランジ部１３９ｃの端面及び押さえ部材１０３の端面との間には、それぞれΔの軸線方向スキマが存在する。
【００２６】
本実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置１１１においては、電動モータ３５から伝達された動力は、従動部材１３９より、互いに係合した溝１３９ｂ、１３９ｂと隆起部１４５ｇ、１４５ｇとを介してナット１４５に伝達されるようになっている。ここで、ナット１４５が、転走路（２３ｂ、１４５ｆ）と循環路１４５ｃとを連結する通路すなわち戻り路１４５ｄを本体１４５ａの両端に取り付けたエンドキャップ１４５ｂ、１４５ｂに設けているので、電動モータ３５から伝達される動力を受ける受け部すなわち隆起部１４５ｇ、１４５ｇを転走路の半径方向外方の外周面に設けることができ、従って電動モータ３５より動力が隆起部１４５ｇ、１４５ｇに伝達されたときに、ナット１４５のこじれを抑制して円滑な作動を可能とすることができる。又、電動モータ３５から伝達される動力を受ける隆起部１４５ｇ、１４５ｇを転走路の半径方向外方の外周面に設けることで、ナット１４５の軸線方向長を抑えることもできる。
【００２７】
更に、本実施の形態によれば、例えば不図示の車輪を介して路面から入力された衝撃力により、ラック軸２３が軸線方向に急激に移動するように力を受けた場合、ナット１４５のエンドキャップ１４５ｂ、１４５ｂと、フランジ部１３９ｃの端面又は押さえ部材１０３の端面との間の軸線方向スキマΔが小さくなる方向に、弾性部材１０２が変形することで、その衝撃を緩和することができる。
【００２８】
図５は、第３の実施の形態にかかる図４と同様な断面図である。図１又は３の電動式パワーステアリング装置に適用可能な本実施の形態においては、円筒状のナット２４５の本体２４５ａの外周面に、雄セレーション２４５ｇが形成され、これに対向して、従動部材２３９の内周面には雌セレーション２３９ｂが形成されている。雄セレーション２４５ｇと雌セレーション２３９ｂとを係合させることで、ナット２４５は従動部材２３９に対して軸線方向には相対変位可能であるが、回転方向には一体となるように取り付けられている。本変形例によれば、本体２４５ａの外周面が円筒形状であるため、セレーションを形成するのが容易である。その他、かかる変形例の基本的効果については、上述した実施の形態と同様である。
【００２９】
図６は、本実施の形態の別な変形例を示すナット及びねじ軸の断面図であり、図７は、図６の構成をVII-VII線で切断して矢印方向に見た図であるが、ねじ軸とボールは省略している。本変形例は、図１，２の実施の形態に対応するものであるが、ナット３４５及びねじ軸３２３は１条ねじ溝（３４５ｆ、３２３ｂ）を採用しており、従ってナット３４５の本体３４５ａに設けられる循環路３４５ｃ、エンドキャップ３４５ｂの戻り路３４５ｄは、それぞれ一つである。
【００３０】
図８は、更に別な変形例にかかる図７と同様な図である。本変形例は、図３，４の実施の形態に対応するものであるが、ナット４４５及びねじ軸（不図示）は１条ねじ溝（４４５ｆ）を採用しており、従ってナット４４５に設けられる循環路４４５ｃ及び隆起部４４５ｇ、エンドキャップの戻り路（不図示）は、それぞれ一つである。尚、不図示の従動部材の溝は、係合する隆起部４４５ｇに合わせて１つ形成されれば足りる。
【００３１】
図９は、更に別な変形例にかかる図７と同様な図である。本変形例は、図５の実施の形態に対応するものであるが、雄セレーションを有するナット５４５及びねじ軸（不図示）は１条ねじ溝（５４５ｆ）を採用しており、従ってナット５４５に設けられる循環路５４５ｃ、エンドキャップの戻り路（不図示）は、それぞれ一つである。
【００３２】
図１０は、更に別な変形例にかかる図７と同様な図である。本変形例は、図１、２の実施の形態に対応するものであるが、ナット６４５及びねじ軸（不図示）は３条ねじ溝（６４５ｆ）を採用しており、従ってナット６４５に設けられる循環路６４５ｃ及び隆起部６４５ｇ、エンドキャップの戻り路（不図示）は、それぞれ３つである。尚、不図示の従動部材の溝も、係合する隆起部６４５ｇに合わせて３つ必要である。
【００３３】
図１１は、更に別な変形例にかかる図７と同様な図である。本変形例は、図３、４の実施の形態に対応するものであるが、ナット７４５及びねじ軸（不図示）は３条ねじ溝（７４５ｆ）を採用しており、従ってナット７４５に設けられる循環路７４５ｃ、エンドキャップの戻り路（不図示）は、それぞれ３つである。
【００３４】
図１２は、更に別な変形例にかかる図７と同様な図である。本変形例は、図５の実施の形態に対応するものであるが、雄セレーションを有するナット８４５及びねじ軸（不図示）は３条ねじ溝（８４５ｆ）を採用しており、従ってナット８４５に設けられる循環路８４５ｃ、エンドキャップの戻り路（不図示）は、それぞれ３つである。
【００３５】
以上、実施の形態を参照して本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきでなく、その趣旨を損ねない範囲で適宜変更、改良可能であることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の要部断面図である。
【図２】図１のナットをII-II線で切断して矢印方向に見た図である。
【図３】第２の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の要部断面図である。
【図４】図３のナットをIV-IV線で切断して矢印方向に見た図である。
【図５】第３の実施の形態にかかる図４と同様な断面図である。
【図６】本実施の形態の別な変形例を示すナット及びねじ軸の断面図である。
【図７】図６の構成をVII-VII線で切断して矢印方向に見た図である。
【図８】更に別な変形例にかかる図７と同様な図である。
【図９】更に別な変形例にかかる図７と同様な図である。
【図１０】更に別な変形例にかかる図７と同様な図である。
【図１１】更に別な変形例にかかる図７と同様な図である。
【図１２】更に別な変形例にかかる図７と同様な図である。
【符号の説明】
【００３７】
１１、１１１  電動式パワーステアリング装置
２３、３２３  ねじ軸
４５〜８４５  ナット
６５  ボール
【図１】
2005263149.tif 000003
【図２】
2005263149.tif 000004
【図３】
2005263149.tif 000005
【図４】
2005263149.tif 000006
【図５】
2005263149.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005263149.tif 000009
【図８】
2005263149.tif 000010
【図９】
2005263149.tif 000011
【図１０】
2005263149.tif 000012
【図１１】
2005263149.tif 000013
【図１２】
2005263149.tif 000014