(57)【要約】【課題】  操舵軸がハウジングに高剛性で円滑に軸方向移動可能に支持された構造が簡単で軸方向にコンパクトな電動式パワーステアリングを低コストで提供する。【解決手段】  操舵軸１３の端部にボールジョイント２２の内側で固定された支持部材２０が、ハウジング１１に形成された支持穴２１に移動可能に支承される。操舵軸が支持穴方向移動エンドにおいてボールネジ機構２８のナット３０から突出する長さは、操舵軸がハンドル左右切りエンド間を移動するストロークに若干量加算した雄ネジ部の長さに、支持部材の操舵軸への取付け長さを加えた長さとする。これにより、電動式パワーステアリング装置の軸方向長さを短くすることができる。【選択図】  図１
2005306096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに操舵軸が軸方向移動可能かつ回転不能に支持され、この操舵軸を囲繞して同軸上に配置された筒状回転軸がハウジングに軸方向移動不能かつ回転可能に支持され、前記回転軸の回転を前記操舵軸の軸方向移動に変換するボールネジ機構の雄ネジ部が前記操舵軸に設けられるとともに該雄ネジ部と螺合するナットが前記回転軸の端部に設けられ、前記操舵軸の端部に固定されたボールジョイントがタイロッドを介して操向車輪に連結された電動式パワーステアリング装置において、
前記ハウジングに前記回転軸の端に対応する部分からハウジング端に向かって支持穴が前記操舵軸と同軸上に形成され、前記操舵軸の端部に前記ボールジョイントの内側で固定された支持部材が前記支持穴に移動可能に支承され、前記支持穴は前記操舵軸のハンドル左右切りエンド間のストロークに前記支持部材の操舵軸への取付け長さを加算した長さを有し、且つ前記ボールジョイントの外径より大きい内径を有す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】
請求項１において、前記支持部材と前記支持穴との間に樹脂部材を介在させた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３】
請求項１において、前記支持部材と前記支持穴との間にリニアボールベアリングを介在させたことを特徴とする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、自動車等の車両において操向車輪を偏向させるための電動式パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の図５，６に示される電動式パワーステアリング装置は、ハウジング１１０に操舵軸１３０が軸方向移動可能かつ回転不能に支持され、この操舵軸１３０を囲繞して同軸上に配置された筒状回転軸１５１がハウジング１１０に軸方移動不能かつ回転可能に支持されている。回転軸１５１の回転を操舵軸１３０の軸方向移動に変換するボールネジ機構１４０の雄ネジ部１４１が操舵軸１３０に設けられナット１４２が回転軸１５１に設けられている。操舵軸１３０の端部に固定されたボールジョイント１３２がタイロッド１６０を介して操向車輪に連結されている。操舵軸１３０をハウジング１１０に対して軸方向移動可能に支持する３個のボールベアリング１７１がボールジョイント１３２に組み付けられている。これにより３個のボールベアリング１７１は操舵軸１３０がハンドル左右切りエンド間を移動するときに、ハウジング１１０に設けた軸方向の溝１１０aに沿って移動し、操舵軸１３０の端部を支持している。
【０００３】
また、特許文献１の図１，２に示される電動式パワーステアリング装置では、操舵軸３０の端部に雄ネジが設けられていない摺動軸部を形成し、この摺動軸部をハウジング１０に軸方向に移動可能に組み付けられたエンドブッッシュ７１により支持するようにしている。
【特許文献１】特開２０００−１６８５９７号公報（第４，５頁、図１，２，５，６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図４に示すように、操舵軸４１の端部に雄ネジが設けられていない摺動軸部４２を形成し、この摺動軸部４２をハウジング４３に固定したブッッシュ４４により支持するようにした電動パワーステアリング装置では、ハンドル左切りエンドにおいて操舵軸４１がボールネジ機構４５のナット４６から突出する摺動軸部４２および雄ネジ部４７は、操舵軸４１のハンドル右切りエンドまでの移動を可能とするために、摺動軸部４２は操舵軸４１のハンドル左右切りエンド間でのストロークＳにブッシュ４４の幅を加算した長さを必要とし、雄ネジ部４７は少なくともストロークＳの長さを必要とする。このためハンドル左切りエンドにおける操舵軸４１のナット４６からの突出量が大きくなり、軸方向にコンパクトな電動式パワーステアリングを構成することが困難である。
【０００５】
上記特許文献１の図５，６に示される電動式パワーステアリング装置では、摺動軸部を設ける必要がないので、ハンドル左切りエンドにおいてボールネジ機構１４０のナット１４２から突出する操舵軸１３０の雄ネジ部１４１を操舵軸のハンドル左右切りエンド間でのストロークに若干量加算した長さにすればよく、軸方向にコンパクトな電動式パワーステアリングを構成することができる。
【０００６】
しかしながら、この従来装置では、操舵軸１３０の軸端に固着されたボールジョイント１３２に３個のボールベアリング１７１が組み付けられているので、操舵軸１３０とボールジョイント１３２とに間に芯ズレが生じると、ハウジング１１０に操舵軸１３０と同軸上に形成された軸方向の溝１１０aと３個のボールベアリング１７１とのアライメントが悪くなり操舵軸１３０を円滑に軸方向移動可能に支持できなくなる。また、ボールジョイント１３２に３個のボールベアリング１７１を組み付けるので、構造が複雑になりコスト高になる。
【０００７】
また、特許文献１の図１，２に示される電動式パワーステアリング装置では、操舵軸３０に形成された摺動軸部をハウジング１０に軸方向に移動可能に組み付けられたエンドブッッシュ７１により支持しているので、ハンドル左切りエンドにおいてボールネジ機構４０のナット４２から突出する操舵軸３０の摺動軸部および雄ネジ部４１の長さは、それぞれ操舵軸３０のハンドル左右切りエンド間のストロークの半分にエンドブッシュ７１の幅を加算した長さ、およびこのストロークに若干量加算した長さであればよく、エンドブッシュをハウジングに固定した電動式パワーステアリング装置に比して軸方向長さを短くすることができる。
【０００８】
しかしながら、特許文献１の図１，２に示される従来装置では、摺動軸部が２重の滑り構造でハウジング１０に支持されるので、各摺動部のクリアランスが重畳されてハウジング１０が操舵軸３０を円滑に高剛性で支持できなくなる場合がある。
【０００９】
本発明は係る従来の不具合を解消するためになされたもので、操舵軸がハウジングに高剛性で円滑に軸方向移動可能に支持された構造が簡単で軸方向にコンパクトな電動式パワーステアリングを低コストで提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明の構成上の特徴は、ハウジングに操舵軸が軸方向移動可能かつ回転不能に支持され、この操舵軸を囲繞して同軸上に配置された筒状回転軸がハウジングに軸方向移動不能かつ回転可能に支持され、前記回転軸の回転を前記操舵軸の軸方向移動に変換するボールネジ機構の雄ネジ部が前記操舵軸に設けられるとともに該雄ネジ部と螺合するナットが前記回転軸の端部に設けられ、前記操舵軸の端部に固定されたボールジョイントがタイロッドを介して操向車輪に連結された電動式パワーステアリング装置において、前記ハウジングに前記回転軸の端に対応する部分からハウジング端に向かって支持穴が前記操舵軸と同軸上に形成され、前記操舵軸の端部に前記ボールジョイントの内側で固定された支持部材が前記支持穴に移動可能に支承され、前記支持穴は前記操舵軸のハンドル左右切りエンド間のストロークに前記支持部材の操舵軸への取付け長さを加算した長さを有し、且つ前記ボールジョイントの外径より大きい内径を有することである。
【００１１】
請求項２に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記支持部材と前記支持穴との間に樹脂部材を介在させたことである。
【００１２】
請求項３に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記支持部材と前記支持穴との間にリニアボールベアリングを介在させたことである。
【発明の効果】
【００１３】
上記のように構成した請求項１に係る発明においては、操舵軸の端部にボールジョイントの内側で固定された支持部材が、ハウジングに形成された支持穴に移動可能に支承されるので、操舵軸が支持穴方向移動エンドにおいてボールネジ機構のナットから突出する長さは、操舵軸がハンドル左右切りエンド間を移動するストロークに若干量加算した雄ネジ部の長さに、支持部材の操舵軸への取付け長さを加えた長さでよく、電動式パワーステアリング装置の軸方向長さを短くすることができる。さらに、操舵軸に一体的に固定された支持部材が操舵軸と同軸上に形成された支持穴に支承されるので、操舵軸、支持部材および支持穴の良好なアライメントを簡単且つ安価な構成で達成し、操舵軸を高剛性で円滑に軸方向移動可能に支持することができる。
【００１４】
上記のように構成した請求項２に係る発明においては、支持部材と支持穴との間に樹脂部材が介在されているので、操舵軸は支持部材を介して支持穴に高い耐久性で円滑に支持され軸方向に摺動音の発生を防止して移動される。
【００１５】
上記のように構成した請求項３に係る発明においては、支持部材と支持穴との間にリニアボールベアリングが介在されているので、操舵軸は支持部材を介して支持穴に円滑に支持され軸方向に摺動音の発生を防止して低い摺動抵抗で移動される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態に係る電動式パワーステアリング装置１０を図面に基づいて説明する。図１に示すように、電動式パワーステアリング装置１０は、車体に左右方向に延在して固定されるハウジング１１に、入力軸１２、ラックシャフトとも呼ばれる操舵軸１３、ボールねじ機構１４及び電動機１５等が組付けられて構成されている。ハウジング１１は、アルミ合金または鋳鋼製である。
【００１７】
入力軸１２は、ハウジング１１に回転可能かつ軸方向へ移動不能に組付けられており、ハウジング１１から突出した外端部にて自在継手，中間シャフト，自在継手，ステアリングメインシャフト等を介してステアリングホイール（全て図示省略）に連結されている。ピニオン軸１７は、ハウジング１１に入力軸１２と同軸上に回転可能かつ軸方向へ移動不能に組付けられており、入力軸１２とトーションバーを介して連結されている。ピニオン軸１７の先端に刻設されたピニオン１８が操舵軸１３の一側外周に形成されたラック歯１９と噛合し、ピニオン軸１７の回転によって操舵軸１３が車両の左右方向（操舵軸の軸方向）に移動される。入力軸１６およびピニオン軸１７の外周には、両者の相対回転角を電圧に変換してトーションバーのねじれ角から操舵トルクを検出するトルクセンサＳ１が配置されている。
【００１８】
操舵軸１３は、ラック歯１９の背面側をピニオン１８と対向する位置で周知のラックガイドにより操舵軸１３の径方向に移動可能に弾性支持されるとともに、右端部に固定された支持部材２０がハウジング１１の右端部に形成された支持穴２１に移動可能に支承されている。このように操舵軸１３はハウジング１１に軸方向移動可能かつ回転不能に支持されてハウジング１１を貫通し、左右両端に固定されたボールジョイント２２でタイロッド２３に連結され、ナックルアームを介して操向車輪に連結されている。
【００１９】
支持部材２０は操舵軸１３の右端部の小径部に嵌合され固定ナット２８により肩部との間に挟着されて操舵軸１３の端部にボールジョイント２２の内側で固定されている。なお、支持部材２０を操舵軸１３に一体に形成してもよい。支持部材２０と支持穴２１との間には、樹脂部材１６が介在されている。このために、支持部材２０の外周または支持穴２１の内周に樹脂をコーティングしてもよく、または樹脂製の環状部材を嵌着してもよい。樹脂としては、ポリアセタール系、４フッ化エチレン系、ポリアミド系、ポリブチレンテレフタレート系、ポリエチレン系、ポリエステル系エラストマー、ポリフェニレンサルファイイド系、ポリエーテルエーテルケトン系、繊維強化プラスチック系のものを用いるとよい。特に、ハウジング１１をアルミ製とし、ポリアセタール系樹脂を支持部材１６の外周面に装着すると、低摩擦性で耐摩耗性に優れた摺動部を低コストで構成することができる。
【００２０】
電動機１５は、操舵軸１３がラックガイドによって支持される弾性支持部と支持部材２０によって支持される摺動支持部との間に配置され、ハウジング１１に固定されたステータ２４およびハウジング１１に操舵軸１３を囲繞し同軸上にボールベアリング２５，２６により回転可能かつ軸方向へ移動不能に組付けられた筒状回転軸（ロータ）２７を備えている。回転軸２７の出力回転はトルクセンサＳ１および回転軸２７の回転を検出するセンサＳ２等からの信号に基づいて制御装置によって制御されるようになっている。
【００２１】
ボールねじ機構１４は、電動機１５の回転軸２７の回転を軸方向移動に変換して操舵軸１３に伝達する回転軸動変換手段であり、操舵軸１３に対して同軸上に設けられており、操舵軸１３に一体的に形成された雄ネジ部２９と、電動機１５の筒状回転軸２７の右端部に設けられたナット３０と、ナット３０と雄ネジ部２９間に介装された多数のボール（鋼球）３１によって構成されている。
【００２２】
支持穴２１は、ハウジング１１に電動機１５の筒状回転軸２７の右端に対応する部分からハウジング端に向かって操舵軸１３と同軸上に形成され、支持穴２１の奥端部には、支持部材２０が当接して操舵軸１３の左方移動をハンドル右切りエンドで規制する段部３２が回転軸２７の右端に隣接して形成されている。操舵軸１３の右方移動は、左側のボールジョイント２２がハウジング１１の左端と当接してハンドル左切りエンドで規制される。操舵軸１３がハンドル左右切りエンド間のストロークだけ移動するために、支持穴２１は操舵軸１３のハンドル左右切りエンド間のストロークＳに支持部材２０の操舵軸１３への取付け長さを加算した長さを有し、且つボールジョイント２２が支持穴２１内に移動可能なようにボールジョイント２２の外径より大径に形成されている。支持部材２０の操舵軸１３への取付け長さは、支持部材２０の幅に若干量を加算した長さまで短くすることができる。
【００２３】
上記のように構成した実施の形態の電動式パワーステアリング装置１０においては、ハンドルが左に切られ入力軸１２が左回転されると、操舵トルクがトーションバーを介してピニオン軸１７に伝達され、ピニオン１８がラック歯１９を軸動し操舵軸１３が右方移動される。電動機５０は、回転軸２７の回転出力がセンサＳ１，Ｓ２により検出された操舵トルクおよび回転軸２７の回転位置等に基づいて制御装置によって制御され、回転軸２７の回転はボールネジ機構２８により軸方向の移動に変換されて操舵軸１３に操舵トルクを補助して印加される。操舵軸１３は支持穴２１に樹脂部材１６を介在して嵌合する支持部材２０により右端部を支持されて右方向に円滑に摺動音の発生を抑制して移動され、ボールジョイント２２、タイロッド２３およびピットマンアームを介して操行車輪を左方に偏向させる。操舵軸１３の左端に固定されたボールジョイント２２がハウジング１１の左端段部に当接すると、ハンドルは左切りエンドに位置し、操舵軸１３は右方移動を規制されてハンドル左切りエンドである支持穴方向移動エンドに位置する（図２参照）。
【００２４】
ハンドルが右に切られ入力軸１２が右回転されると、ピニオン軸１７のピニオン１８がラック歯１９を軸動し操舵軸１３が左方移動される。センサＳ１，Ｓ２により検出された操舵トルクおよび回転軸２７の回転位置等に基づいて電動機５０が回転制御され、回転軸２７の回転がボールネジ機構１４により軸動に変換されて操舵軸１３に操舵トルクを補助して印加される。操舵軸１３は支持穴２１に嵌合する支持部材２０により右端部を支持されて左方向に円滑に移動され操行車輪を右方に偏向させる。支持部材２０が支持穴２１の段部３２に当接すると、ハンドルは右切りエンドに位置し、操舵軸１３は左方移動を規制されてハンドル右切りエンドに位置する（図３参照）。
【００２５】
図２に示すように、ハンドル左切りエンドにおいて操舵軸１３がボールネジ機構１４のナット３０から突出する長さは、操舵軸１３のハンドル左右切りエンド間のストロークＳに若干量を加算した雄ネジ部の長さに、支持部材２０の操舵軸１３への取付け長さ（支持部材２０の幅）を加えた長さとなるので、電動式パワーステアリング装置１０の軸方向長さが短くなる。操舵軸１３に固定された支持部材２０は、ハウジング１１に操舵軸１３と同軸上に形成された支持穴２１に支承されるので、操舵軸１３、支持部材２０および支持穴２１のアライメントが正確となり、操舵軸１３は支持部材２０を介してハウジング１１に高剛性で支持されて軸線方向に円滑に移動される。
【００２６】
上記実施の形態では、支持部材と支持穴との間に樹脂部材を介在させているが、支持部材と支持穴との間にリニアボールベアリングを介在させてもよい。
【００２７】
また、上記実施形態では、操舵軸１３と同軸上に配置された電動機１５のロータが筒状回転軸とされているが、電動機が操舵軸に対して斜交差して配置され、該電動機の回転駆動力が操舵軸と同軸上に配置された筒状回転軸に伝達されるタイプの電動式パワーステアリン装置に本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態に係る電動式パワーステアリング装置であって操舵軸が中立位置にある状態を示す断面図。
【図２】操舵軸がハンドル左切りエンドに位置する状態を示す部分断面図。
【図３】操舵軸がハンドル右切りエンドに位置する状態を示す部分断面図。
【図４】操舵軸をハウジングに固定されたブッシュで支持する従来の電動式パワーステアリング装置の部分断面図。
【符号の説明】
【００２９】
１０…電動式パワーステアリング装置、１１…ハウジング、１２…入力軸、１３…操舵軸、１４…ボールネジ機構、１５…電動機、１７…ピニオン軸、１８…ピニオン、１９…ラック歯、２０…支持部材、２１…支持穴、２２…ボールジョイント、２３…タイロッド、２４…ステータ、２５，２６…ボールベアリング、２７…筒状回転軸、２８…樹脂部材、２９…雄ネジ部、３０…ナット、３１…ボール、３２…段部。
【図１】
2005306096.tif 000003
【図２】
2005306096.tif 000004
【図３】
2005306096.tif 000005
【図４】
2005306096.tif 000006