(57)【要約】【課題】  路面の凹凸の状況がハンドルの振動や異音となって運転者側へ伝わらないようにすることにより、運転者が爽快の気分で運転できるようにしたパワーステアリング装置を提供するにある。【解決手段】ハンドルから操舵力が入力される入力軸３と、該入力軸３と同軸に設けられて該ハンドル２の操舵力に応じて回転力が付与される出力軸５と、両端に被操舵系が連結されるラック軸６と、前記出力軸６の回転力を前記ラック軸６に伝達する伝達機構７を備えることにより、前記ラック軸６に対して操舵補助力を付与するようにしたパワーステアリング装置において、  前記入力軸３及び出力軸５の軸方向の振動をガス圧によって減衰させるガスダンパＧを備えた事を特徴とするものである。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドルから操舵力が伝達される入力軸と、該入力軸と同軸状に設けられて該ハンドルの操舵力に応じた回転力が付与される出力軸と、両端に被操舵系が連結されるラック軸と、前記出力軸の回転力を前記ラック軸に伝達する伝達機構を備えることにより、前記ラック軸に対して操舵補助力を付与するようにしたパワーステアリング装置において、
前記入力軸及び出力軸の軸方向の振動をガス圧によって減衰させるガスダンパを備えたことを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項２】
前記ガスダンパは、前記出力軸又は入力軸を収容するケーシング内に設けられたガス室と、前記出力軸又は入力軸の外周から突設して該ガス室内に位置するピストン部とを備え、前記ピストン部はガス室内のガス圧によって前記出力軸又は入力軸の軸方向の一方向に付勢されていることを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリング装置。
【請求項３】
前記伝達機構は、前記出力軸に設けられたピニオンギヤと、前記ラック軸に設けられたラックとから構成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の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、パワーステアリング装置に係り、特に、路面からハンドル側へ伝達される振動や該振動がハンドル側へ異音となって伝達される現象を規制するようにした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】
図６乃至図８は従来技術（例えば、特許文献１に示す）の電動パワーステアリング装置を示す。図６は該電動パワーステアリング装置の外観を示す。図７は、図の矢示Ｂ―Ｂ方向断面図を示す。図８は作用を説明するための図である。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２９１８３１
【０００４】
電動パワーステアリング装置１００は入力軸１０１と、出力軸１０２と、電動モータ（図示せず）を備えている。入力軸１０１の上端側には、ラバーカップリング１０３やステアリングコラム１０４等を介してハンドル１０５が連結されている。又、出力軸１０２の下端側にはピニオンギヤ１０６が形成されている。
【０００５】
該ピニオンギヤ１０６は、ラック軸１０７のラック１０８に噛合している。該ラック軸１０７の両端はジョイント部１０９を介してタイロッド１１０に連結されている。該タイロッド１１０は被操舵側に連結されている。前記出力軸１０２にはウォームホイール１１１が設けられている。該ウォームホイール１１１には電動モータの駆動軸に設けられたウォーム１１２が噛合している。
【０００６】
前記電動モータは前記入力軸１０１のハンドルトルクを検出するポテンショメータ１１３の出力に応じて前記出力軸１０２を回転駆動させるものである。
そして、運転者がハンドル１０５を操作すると、該ハンドル１０５の操舵力に応じて電動モータが出力軸１０２を回転駆動させる。該出力軸１０２の回転はピニオンギヤ１０６とラック１０８とを介してラック軸１０７に伝達されて該ラック軸１０７を軸方向へ駆動させることにより、被操舵系側へ操舵補助力を付与することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述のように構成された電動パワーステアリング装置１００においては、ラック１０８とピニオンギヤ１０６との噛み合い量を大きくさせるために、図８に示すように、ラック１０８とピニオンギヤ１０６とを斜めに噛合させる構造になっている。
【０００８】
このため、路面の凹凸の状況に応じて、ラック軸１０７が仮に、同８図中、一点鎖線で示すように、水平方向（ラック軸１０７の軸方向）へ振動した場合、ラック１０８とピニオンギヤ１０６との噛合部分において、当該振動によって、同８図中、二点鎖線で示すように、出力軸１０２及び入力軸１０１の軸方向の振動が発生するものである。
【０００９】
そして、当該軸方向の振動が出力軸１０２、及び入力軸１０１を伝わってハンドル１０５側へ伝達されることにより、ハンドル１０５を単に細かく振動させて運転者に不快感を与えるだけでなく、この振動はステアリングコラム１０４等を通過する際に異音となってハンドル１０５側へ伝わるものである。この異音は、運転中、運転者にとって耳障りなものであって、運転者の不快感の原因となっていた。
【００１０】
又、車両の走行中において、路面の凹凸の状況に応じて車輪、及びラック軸１０７が上下方向へ振動すると、この上下振動は電動パワーステアリング装置１００の出力軸１０２、入力軸１０１、及びラバーカップリング１０３やステアリングコラム１０４を介してハンドル１０５側へ伝達されることにより、前述の問題点が発生していた。
【００１１】
本発明は前記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、路面の凹凸の状況がハンドルの振動や異音となって運転者側へ伝わらないようにすることにより、運転者が爽快の気分で運転できるようにしたパワーステアリング装置を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のパワーステアリング装置は、ハンドルから操舵力が伝達される入力軸と、該入力軸と同軸状に設けられて該ハンドルの操舵力に応じた回転力が付与される出力軸と、両端に被操舵系が連結されるラック軸と、前記出力軸の回転力を前記ラック軸に伝達する伝達機構を備えることにより、前記ラック軸に対して操舵補助力を付与するようにしたパワーステアリング装置において、
前記入力軸及び出力軸の軸方向の振動をガス圧によって減衰させるガスダンパを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るパワーステアリング装置においては、入力軸及び出力軸の上下振動は、ガスダンパによって抑制される。このために、路面の状況が、出力軸及び入力軸を介してハンドル側へ振動となって伝達されたり、該振動が異音となってハンドル側へ伝達される現象が規制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、油圧を用いたパワーステアリング装置にも適用できるものであるが、実施形態においては、本発明を電動パワーステアリング装置に適用した場合を示す。図１乃至図３は本発明の第１実施形態を示す。図１は、電動パワーステアリング装置及びその周辺の外観図である。図２は、図１のＡ―Ａ線矢示方向断面図である。図３は図２の右側面図である。尚、図１中、電動モータの図示を省略している。
【００１５】
図２に示すように、該電動パワーステアリング装置１は、ハンドル２によって操舵される入力軸３と、該入力軸３の操舵力を検出するポテンショメータ４と、該入力軸３と同軸状に設けられる出力軸５と、該ポテンショメータ４の出力に応じて該出力軸５を後述のウォーム３４とウォームホイール２５とを介して回転駆動させる電動モータＭ（図３に示す）と、該出力軸５の回転をラック軸６に伝達して該ラック軸６を軸方向へ駆動させる伝達機構７とを備え、前記ラック軸６は、図１に示すように、その両端に設けられたタイロッド８，８を介して被操舵系側に連結されている。
【００１６】
図１に示すように、前記ハンドル２と前記入力軸３との間には、ラバーカップリング９とステアリングコラム１０等が設けられている。又、図２に示すように、前記伝達機構７は、ピニオンギヤ１１とラック１２によって構成される。
【００１７】
図２に示すように、前記入力軸３、出力軸５及びラック軸６の一部又は全部は、ケーシング１３内に収容されている。該ケーシング１３は、第１ケーシング１４、第２ケーシング１５、第３ケーシング１６に分割されて、入力軸３及び出力軸５を同軸状に収容すると共に、図３に示すように、該第２ケーシング１５は水平方向へ延設されて第４ケーシグ１７になって前記ラック軸６を収容している。
【００１８】
図３に示すように、該ラック軸６は両端が該第４ケーシング１７から突出し、タイロッド８の両端と第４ケーシング１７の両端との間には、保護部材１８が取り付けられている。該保護部材１８は筒状の蛇腹状に形成されることにより、軸方向への伸縮が可能になっている。従って、前記第４ケーシング１７に対して、前記ラック軸６の軸方向（水平方向）への移動を許容できる構造になっている。
【００１９】
前記保護部材１８はゴムや樹脂のような気密性の素材で形成されることにより、第４ケーシグ１７の両端の気密性が確保されている。又、図２に示すように、前記第１ケーシング１４の上端と入力軸３との間にはオイルシール１９が設けられることにより、第１ケーシング１４の上端の気密性が確保されている。更に、前記第１ケーシング１４と第２ケーシング１５の間、及び第２ケーシング１５と第３ケーシング１６との間には、Ｏ―リングのような気密性のシール部材が設けられることにより気密性が確保される一方、図３に示すように、前記第４ケーシング１７にはガス注入口２０が形成されて第４ケーシング１７内に、ガスを充填できるようになっている。
【００２０】
そして、前記出力軸５の外周には、ピストン部２１が突設している。該ピストン部２１の外周は第１ケーシング１４の内面を摺動できる構造になっている。該ピストン部２１の外周にはピストンリング２２が設けられることにより、ピストン部２１の外周と第１ケーシング１４の内面との間を気密に保っている。
【００２１】
次に、前記電動パワーステアリング装置１の具体的な構成について説明する。図２に示すように、電動パワーステアリング装置１の入力軸３、出力軸５、及びトーションバー２２は同軸状に設けられている。前記入力軸３は中空状に形成されて、トーションバー２２が挿入されている。該トーションバー２２は、上端側がピン２３によって入力軸３に取り付けられ、下端側は該入力軸３内から下方へ突出している。
【００２２】
前記出力軸５には、上面に開口する有底の凹部２４が形成されている。該出力軸５の途中にはウォームホイール２５が設けられ、下端側には前記ピニオンギヤ１１が形成されている。
【００２３】
前記入力軸３及びトーションバー２２の下端側は、前記出力軸５の凹部２４内に挿入されている。そして、前記トーションバー２２の下端側はセレーション２６を介して出力軸５に連結されている。
【００２４】
前記入力軸３の下端側の外周と、出力軸５の上端側の外周にはスリーブ２７が嵌合されている。該スリーブ２７の内周には雌型のヘリカルスプライン２８が形成される一方、前記入力軸３の外周には雄型のヘリカルスプライン２９が形成されている。スリーブ２７のヘリカルスプライン２８と入力軸３のヘリカルスプライン２９とは噛合している。又、前記スリーブ２７には軸方向に向けて長孔状の軸方向溝３０が形成されている。該軸方向溝３０には、前記出力軸３に圧入されたピン３１が挿入されている。
【００２５】
このように形成されることにより、ハンドル２の操舵力によって入力軸３が回転してトーションバー２２が捩れることにより、スリーブ２７がヘリカルスプライン２８、２９からなるカム機構の螺旋軌道によって軸方向（上下方向）へ移動することになる。
【００２６】
そして、前記スリーブ２７の外周には凹部３２が形成され、この凹部３２にはポテンショメータ４の検出レバー３３が挿入されている。該検出レバー３３は該凹部３２に挿入されることにより、スリーブ２７の軸方向への移動量をポテンショメータ４が検出できるものである。このため、スリーブ２７が前述のように軸方向へ移動した場合には、この移動は前記ポテンショメータ４が検出することにより、ハンドル２の操舵力を検出できることになる。
【００２７】
前記電動モータＭは前記ポテンショメータ４によって検出された前記ハンドル２の操舵力に応じて前記出力軸５を回転駆動するもので、該電動モータＭの駆動軸に設けられたウォーム３４が、出力軸５のウォームホイール２５に噛合している。
【００２８】
そして、前記出力軸５のピニオンギヤ１１にはラック軸６のラック１２が噛合してラック軸６を軸方向へ駆動して、被操舵系に操舵補助力を付与できるようになっている。ラック軸６のラック１２は、ラック押付機構３５によって、出力軸５のピニオンギヤ１１に常時押し付けられるように付勢されている。
【００２９】
前記第１ケーシング１４、第２ケーシング１５、第３ケーシング１６は互いに同軸状に設けられている。第１ケーシング１４は上下端が開口した筒状に形成されて、該第１ケーシング１４の下端は拡径状に広がっている。第１ケーシング１４には入力軸３の下部と出力軸５の上部が収容されている。
【００３０】
該第１ケーシング１４の上部には段部１４aが設けられ、該段部１４aに下方からボールベアリング３６が当接するようにして設けられている。該ボールベアリング３６の外輪は第１ケーシング１４に取り付けられ、内輪は入力軸３に取り付けられている。該ボールベアリング３６によって入力軸３は回転自在に支持されている。
【００３１】
前記第２ケーシング１５の上端は拡径状に広がって、前記第１ケーシング１４の下端に接続されている。第１ケーシング１４の下端と、第２ケーシング１５の上端とによって拡径状の空間３７が形成されて、該空間３７内に前記ウォーム３４、及びウォームホイール２５が収容されて互いに噛合している。
【００３２】
該第２ケーシング１５の上部及び下部には段部１５a、１５bが設けられている。該段部１５aの上方からボールベアリング３８が当接するようにして設けられている。該ボールベアリング３８の外輪は第２ケーシング１５に取り付けられ、内輪は出力軸５に設けられた段部５aに下方から当接するようにして取り付けられている。又、第２ケーシング１５の前記１５bの下方からボールベアリング３９が当接するようにして設けられている。該ボールベアリング３９の外輪は第２ケーシング１５に取り付けられ、内輪は出力軸５に取り付けられている。
【００３３】
前記第３ケーシング１６は上側が開口した有底の筒状に形成されている。該第３ケーシング１６の上端は前記第２ケーシング１５の下端側から第２ケーシング１５内へ挿入されて前記ボールベアリング３９に下側から当接した状態で、第２ケーシング１５に取り付けられている。
【００３４】
次に作用について説明する。図３に示すように、第４ケーシング１７のガス注入口２０からガスが注入される。ガスは、第４ケーシング１７内に充満した後、図２に示すように、ボールベアリング３９、３８内の僅かの隙間を通過した後、ピストン部２１を下方から上方へ押し上げるように付勢する。つまり、出力軸５及び入力軸３を常時軸方向上方へ付勢する。ケーシング１３内において、前記保護部材１８、１８からピストン部２１までの空間が、請求項１に記載のガス室になる。又、該ガス室と前記ピストン部２１とによって、請求項１に記載のガスダンパが構成される。
【００３５】
そして、この状態において車両が走行することにより、路面の凹凸の状況に応じて車輪、及びラック軸６が該ラック軸６の軸方向（水平方向）に振動したとする。該ラック軸６の軸方向への振動は、ピニオンギヤ１１とラック１２との噛合部分において変換されて、出力軸５及び入力軸３を軸方向（上下方向）へ振動させようとする。この状態は、図８に示す。
【００３６】
しかし、前記車輪、及びラック軸６の軸方向（水平方向）の振動は、出力軸５の軸方向（上下方向）への振動としては伝達されない。つまり、出力軸５が軸方向（上下方向）へ移動しようとしても、該出力軸５のピストン部２１には軸方向上向きのガス圧が付勢されていることにより、出力軸５及び入力軸３は下方へ移動できずに軸方向へ振動することができないか、又は、その移動量は制限される。即ち、路面の凹凸の状況に応じて車輪、及びラック軸６が該ラック軸６の軸方向（水平方向）に振動したとしても、出力軸５及び入力軸３の軸方向（上下方向）への振動は規制されるか、又は、その振動は急激に減衰することになる。
【００３７】
又、前記ラック軸６が路面の凹凸の状況に応じて、仮に、上下方向へ振動したとしても、前記出力軸５及び入力軸３はケーシング１３に対して、上下方向へ振動できない。
このように、車両が凹凸の多い路面が走行していたとしても路面の凹凸は出力軸５、及び入力軸３の軸方向（上下方向）の振動となってハンドル２側へ伝達されて運転者に不快感を与えたり、該振動がステアリングコラム１０を通過する際に異音となってハンドル２側へ伝わることもないため、車両の走行中に運転者に不快感を与えることがなく、運転者は爽快の気分で運転できる。
【００３８】
尚、前記ピストン部２１と第１ケーシング１４との間に僅かの隙間を設けることにより、第４ケーシング１７のガス注入口２０から注入されたガスが、当該隙間を通って第１ケーシング１４内の全体に行き渡るようにしても良い。このように構成した場合には、出力軸５及び入力軸３は軸方向へ移動できるが、当該出力軸５及び入力軸３はピストン部２１によってガスを圧縮しながら軸方向へ移動するため、前述のラック軸６の水平方向への振動に起因して発生する出力軸５及び入力軸３の上下方向への振動は、ガス圧によって弾性的に吸収されることができる。
【００３９】
図４は第２実施形態を示す。この第２実施形態の特徴は、入力軸３の外周にピストン部５１を突設し、該ピストン部５１の上方の位置において第１ケーシング１４内にシール部材５２を設け、該ピストン部５１とシール部材５２の間をガス室とし、該ガス室に開口するガス注入口５３を形成した点にある。つまり、この第２実施形態においては、ピストン部５１の上方にガス室を設けたものである。このように構成した場合、ガス注入口５３から注入されたガスのガス圧によって入力軸３は常時、出力軸５の方向（下方）へ付勢されることになる。尚、前記シール部材５２を省略し、前記ピストン部５１とシール部材１９との間をガス室としても良い。この第２実施形態においては、前記ガス室と、ピストン部５１とによって、請求項１に記載のガスダンパが構成される。この第２実施形態においても、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００４０】
尚、図４において、シール部材５２を省略する一方、ピストン部５１の下方の位置において第１ケーシング１４内にシール部材を設けることにより該ピストン部５１の下方にガス室を設け、該ガス室に開口するガス注入口を設けても良い。このように形成した場合には、ガス注入口から注入されたガスのガス圧によって入力軸は常時上方（ハンドル側）へ付勢されることになる。このように形成しても、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００４１】
図５は第３実施形態を示す。この第２実施形態の特徴は、出力軸５の外周にピストン部６１を突設し、該ピストン部６１の上方の位置において第１ケーシング１４内にシール部材６２を設け、該ピストン部６１とシール部材６２の間をガス室とし、該ガス室に開口するガス注入口６３を形成した点にある。つまり、この第２実施形態においては、ピストン部６１の上方にガス室を設けたものである。このように構成した場合、ガス注入口６３から注入されたガスのガス圧によって出力軸５は常時、ラック軸６の方向（下方向）へ付勢されることになる。尚、前記シール部材５２を省略し、前記ピストン部５１とシール部材１９との間をガス室としても良い。この第３実施形態においては、前記ガス室と、ピストン部６１とによって、請求項１に記載のガスダンパが構成される。この第３実施形態においても、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００４２】
尚、図５において、シール部材６２を省略する一方、ピストン部６１の下方の位置において第１ケーシング１４内にシール部材を設けることにより該ピストン部６１の下方にガス室を設け、該ガス室に開口するガス注入口を設けても良い。このように形成した場合には、ガス注入口から注入されたガスのガス圧によって出力軸は常時上方（ハンドル側）へ付勢されることになる。このように形成しても、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】電動パワーステアリング装置及びその周辺の外観図である。
【図２】図１のＡ―Ａ線矢示方向断面図である。（第１実施形態）
【図３】図２の右側面図である。（第１実施形態）
【図４】図２と同様の図である。（第２実施形態）
【図５】図２と同様の図である。（第３実施形態）
【図６】電動パワーステアリング装置及びその周辺の外観図である（従来技術）
【図７】図４のＢ―Ｂ線矢示方向断面図である。
【図８】作用を説明するためのピニオンギヤとラックとの噛合状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  電動パワーステアリング装置
２  ハンドル
３  入力軸
４  ポテンショメータ
５  出力軸
６  ラック軸
７  伝達機構
１１  ピニオンギヤ
１２  ラック
１３  ケーシング
１４  第１ケーシング
１５  第２ケーシング
１６  第３ケーシング
１７  第４ケーシング
２１  ピストン部
５１  ピストン部
６１  ピストン部
【図１】
2007030542.tif 000003
【図２】
2007030542.tif 000004
【図３】
2007030542.tif 000005
【図４】
2007030542.tif 000006
【図５】
2007030542.tif 000007
【図６】
2007030542.tif 000008
【図７】
2007030542.tif 000009
【図８】
2007030542.tif 000010