(57)【要約】      （修正有）【課題】簡易な構造でハンドル切り替え時の応答性が向上するとともに、良好な操舵感が得られる電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】電動パワーステアリング装置１００Ａは、ステアリング軸３ａ（ハンドル軸）を収納するハウジング１０（コラムハウジング）と、ステアリング軸３ａとハウジング１０との間に設けられ、ステアリング軸３ａの回転に応じて弾性変形する弾性部材６と、ステアリング軸３ａの軸方向に間隔を空けてハウジング１０内に設けられ、ステアリング軸３ａに当接する少なくとも２つの軸受３ｄ，３ｅと、を備える。弾性部材６は、２つの軸受３ｄ，３ｅの間に設けられる。【選択図】図１
2012017094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドルとタイヤとがステアリング軸を介して接続され、前記ハンドルからの入力により生じる操舵トルクに応じて電動機が補助トルクを発生し、当該補助トルクを前記ステアリング軸に伝達する電動パワーステアリング装置において、
前記ステアリング軸を収納するハウジングと、
前記ステアリング軸と前記ハウジングとの間に設けられ、前記ステアリング軸の回転又は車幅方向の変位に応じて弾性変形する弾性部材と、
前記ステアリング軸の軸方向に間隔を空けて前記ハウジング内に設けられ、前記ステアリング軸に当接する少なくとも２つの軸受と、
を備え、
前記弾性部材は、前記２つの軸受の間に設けられていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記ステアリング軸の外面には、環状の溝が形成されており、
前記弾性部材は、前記溝に嵌合されていることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記弾性部材は、縦断面視矩形状に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記弾性部材は、ゴム部材で形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記ステアリング軸は、ハンドル軸を有し、
前記ハウジングは、前記ハンドル軸を収納するコラムハウジングであり、
前記弾性部材は、前記ハンドル軸と前記コラムハウジングとの間に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記ステアリング軸には、前記操舵トルクを検出するトルクセンサが設けられており、
前記弾性部材は、前記トルクセンサよりも前記タイヤ側に設けられていることを特徴する請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項７】
前記ステアリング軸は、ラック軸とピニオン軸とから構成されるラックアンドピニオン機構を有し、
前記ハウジングは、前記ラック軸を収納するラックハウジングであり、
前記弾性部材は、前記ラック軸と前記ラックハウジングとの間に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項８】
前記ステアリング軸と前記弾性部材との間に設けられ、前記ステアリング軸の回転又は車幅方向の変位に応じて所定角度だけ回転又は所定距離だけ車幅方向に変位すると共に、前記ステアリング軸を摺動可能に支持する支持部材を更に備え、
前記弾性部材は、前記支持部材に取り付けられると共に、前記ハウジングに当接していることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項９】
前記支持部材は、樹脂材料で形成されていることを特徴とする請求項８に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１０】
前記ハウジングは、第１ハウジングと第２ハウジングとの二部材を組み合わせて構成されており、
前記弾性部材及び前記支持部材は、前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとの組み合わせ部分又は前記組み合わせ部分の近傍に設けられていることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の電動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、電動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】
電動パワーステアリング装置は、ハンドルとタイヤとがステアリング軸を介して接続され、電動機が操舵トルクの大きさに応じた補助トルクを発生し、この補助トルクをステアリング軸に伝達して、運転者が操舵する操舵力を軽減するものである。
【０００３】
ところで、前記電動パワーステアリング装置を搭載した自動車などの車両において、ハンドルを右回転から左回転に、又は、左回転から右回転に回転方向を切り替える際、ステアリング軸は、慣性によってそれまでの状態を持続させようとするので直ぐには逆方向に切り替わらない。そのため、ステアリング軸の慣性による操舵の応答遅れが生じるという問題があった。
【０００４】
このような問題を解決するものとして、例えば、特許文献１には、車幅方向へ移動可能なラック軸と、当該ラック軸を収納するラックハウジングと、ラック軸とラックハウジングとの間に設けられた第１軸受及び第２軸受と、ラック軸とラックハウジングとの間に設けられ、ラック軸及びラックハウジングに当接する弾性部材と、を備えた電動パワーステアリング装置が開示されている。この電動パワーステアリング装置では、ハンドルを操舵して、ラック軸が車幅方向へ移動した際に、ラック軸の移動に応じて弾性部材が軸方向に弾性変形し、ハンドルを逆方向に切り替えると、弾性部材が元の状態に復元する。そして、この復元力が、ラック軸を逆方向に戻す力として加わるため、ハンドル切り替え時の応答性が向上している。
【０００５】
また、特許文献２には、ハンドルの操舵に連動して回転する左レバー及び右レバーと、左レバー及び右レバーの一端部間に介設されたスプリングと、ハンドルの操舵時に左レバー又は右レバーの他端部が当たるセンターストッパピンと、から構成されるハンドル戻し機構を備えた車両の操舵装置が開示されている。そして、ハンドルを操舵すると、左レバー又は右レバーのどちらか一方の他端部がセンターストッパピンに当たるまで、スプリングが伸長し、ハンドルの操舵が終了すると、スプリングが伸長した分だけ、ハンドルが逆方向に戻ることによって、ハンドル切り替え時の応答性が向上している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２６４６２１号公報
【特許文献２】特開２００３−１９９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、前記特許文献１に記載の発明では、第１軸受及び第２軸受と、ラック軸との間には、所定の隙間が設けられており、第１軸受及び第２軸受がラック軸を支持していないため、第１軸受及び第２軸受よりも外側（例えば、タイヤ側）から、ラック軸に対して外力が加わると、その外力の影響が弾性部材に直接及ぶことになる。その結果、弾性部材が径方向に弾性変形して、ラック軸が車幅方向に移動した際に発生する弾性部材の摩擦力が変化することになる。つまり、ラック軸に対して外力が加わったときと、ラック軸に対して外力が加わっていないときとで、弾性部材の摩擦力が変化するため、ラック軸を逆方向に戻す力が安定せず、ひいては操舵感が悪化するという問題があった。
【０００８】
前記特許文献２に記載の発明では、左レバー又は右レバーがセンターストッパピンに当たるまでの操舵と、左レバー又は右レバーがセンターストッパピンに当たってからの操舵とで、ハンドル操舵の負荷が変化して、軽い操舵感から重い操舵感となるとともに、左レバー又は右レバーがセンターストッパピンに当たるため、操舵感が悪化するという問題があった。また、特許文献２に記載のハンドル戻し機構は、左レバー、右レバー、スプリング及びセンターストッパピンなどで構成されるため、複雑な構造となり、部品点数の増加や製造コストが嵩むという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような観点から創案されたものであり、簡易な構造でハンドル切り替え時の応答性が向上するとともに、良好な操舵感が得られる電動パワーステアリング装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため本発明は、ハンドルとタイヤとがステアリング軸を介して接続され、前記ハンドルからの入力により生じる操舵トルクに応じて、電動機が補助トルクを発生し、当該補助トルクを前記ステアリング軸に伝達する電動パワーステアリング装置において、前記ステアリング軸を収納するハウジングと、前記ステアリング軸と前記ハウジングとの間に設けられ、前記ステアリング軸の回転又は車幅方向の変位に応じて弾性変形する弾性部材と、前記ステアリング軸の軸方向に間隔を空けて前記ハウジング内に設けられ、前記ステアリング軸に当接する少なくとも２つの軸受と、を備え、前記弾性部材は、前記２つの軸受の間に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
なお、ステアリング軸は、ハンドル軸を有し、ハウジングは、ハンドル軸を収納するコラムハウジングであり、弾性部材は、ハンドル軸とコラムハウジングとの間に設けられていることが望ましい。また、ステアリング軸は、ラック軸とピニオン軸とから構成されるラックアンドピニオン機構を有し、ハウジングは、ラック軸を収納するラックハウジングであり、弾性部材は、ラック軸とラックハウジングとの間に設けられていることが望ましい。更に、ステアリング軸が「ハンドル軸」を指すものであれば、「変位」は「回転方向」となり、ステアリング軸が「ラック軸」を指すものであれば、「変位」は「車幅方向」になる。
【００１２】
本発明によれば、弾性部材が、ステアリング軸とハウジングとの間に設けられ、ステアリング軸の回転又は車幅方向の変位に応じて弾性変形することによって、ハンドルを操舵してステアリング軸が回転又は車幅方向に変位した際に、ステアリング軸の回転又は車幅方向の変位に応じて弾性部材が弾性変形し、ハンドルを逆方向に切り替える際（切り返す際）、弾性部材が元の状態に復元（復帰）することになり、この復元力が、ステアリング軸を逆方向に戻す力として加わるため、簡易な構造でハンドル切り替え時の応答性が向上する。
【００１３】
また、２つの軸受が、ステアリング軸に当接した状態で、ハウジング内に設けられ、且つ弾性部材が２つの軸受の間に設けられることによって、軸受がステアリング軸をしっかりと支持しているため、軸受よりも外側（例えば、タイヤ側）から、ステアリング軸に対して外力が加わったときに、その外力が軸受によって吸収されることになり、弾性部材の摩擦力への影響を排除することができる。したがって、ステアリング軸に対して外力が加わったときと、ステアリング軸に対して外力が加わっていないときとで、弾性部材の摩擦力が変化しないため、ステアリング軸を逆方向に戻す力が安定し、ひいては簡易な構造で良好な操舵感が得られることになる。
【００１４】
また、ステアリング軸の外面には、環状の溝が形成されており、弾性部材は、溝に嵌合されていることが望ましい。このようにすると、弾性部材をハンドル軸に対して簡易に固定することができる。
【００１５】
また、弾性部材は、縦断面視矩形状に形成されていることが望ましい。例えば、弾性部材が縦断面視円弧形状に形成される場合には、弾性部材に対して径方向の力が加わったときと、弾性部材に対して径方向の力が加わっていないときとで、弾性部材がステアリング軸やハウジングに当接する面積が変化するため、ステアリング軸を逆方向に戻す力が安定しない。しかし、弾性部材が縦断面視矩形状に形成されると、弾性部材に対して径方向の力が加わったときと、弾性部材に対して径方向の力が加わっていないときとで、弾性部材がステアリング軸やハウジングに当接する面積が変化しないため、ステアリング軸を逆方向に戻す力が安定する。
【００１６】
また、弾性部材は、ゴム部材で形成されていることが望ましい。このようにすると、ステアリング軸を逆方向に戻す力を、確実に付与できる程度の弾性変形が可能となる上に、ゴム部材が減衰係数を有しているので路面からの振動を減衰させたり、減速機構の噛み合い時やラックアンドピニオン機構の噛み合い時などに発生する振動を減衰させたりすることができる。
【００１７】
また、ステアリング軸には、操舵トルクを検出するトルクセンサが設けられており、弾性部材は、トルクセンサよりもタイヤ側に設けられていることが望ましい。このようにすると、弾性部材が、ハンドルとトルクセンサとの間に設けられていないため、トルクセンサが、弾性部材の摩擦力による残留トルクを検出せず、操舵トルクを正確に検出することができる。更に、減速機構やラックアンドピニオン機構の噛み合い変動を弾性部材が吸収し、これらの変動を検出しにくくなるため、トルクセンサの検出精度を向上させ、より良好な操舵感が得られる。
【００１８】
また、ステアリング軸と弾性部材との間に設けられ、ステアリング軸の回転又は車幅方向の変位に応じて所定角度だけ回転又は所定距離だけ車幅方向に変位すると共に、ステアリング軸を摺動可能に支持する支持部材を更に備え、弾性部材は、支持部材に取り付けられると共に、ハウジングに当接していることが望ましい。このようにすると、弾性部材が取り付けられた支持部材は、ステアリング軸の回転又は車幅方向の変位に応じて所定角度だけ回転又は所定距離だけ車幅方向に変位するため、弾性部材が弾性変形できると共に、ハンドルを逆方向に切り替える際（切り返す際）、弾性部材が元の状態に復元できる。そのため、弾性部材の復元力によりスムーズに応答性良くハンドルを戻し始めることができる。また、支持部材に取り付けられた弾性部材がハウジングに当接すると共に、支持部材がステアリング軸を摺動可能に支持することにより、弾性変形した状態の弾性部材とハウジングとの間に発生する摩擦力によって、所定角度だけ回転した位置又は所定距離だけ車幅方向に変位した位置で支持部材の回転又は車幅方向の変位が規制されるため、ステアリング軸が支持部材に摺接して支持されながら回転又は車幅方向に変位できる。そのため、ステアリング軸が安定して回転又は車幅方向に変位し、ひいては安定してハンドルを戻すことができる。その結果、応答性良く安定して車両を制御できる。
【００１９】
また、支持部材は、樹脂材料で形成されていることが望ましい。このようにすると、摩擦係数が比較的低い樹脂材料で支持部材が形成されるため、ステアリング軸が支持部材に円滑に摺動しやすくなり、ステアリング軸の円滑な回転又は車幅方向の変位を確保できる。
【００２０】
また、ハウジングは、第１ハウジングと第２ハウジングとの二部材を組み合わせて構成されており、弾性部材及び支持部材は、第１ハウジングと第２ハウジングとの組み合わせ部分又は組み合わせ部分の近傍に設けられていることが望ましい。このようにすると、ハウジングが第１ハウジングと第２ハウジングとの二部材で構成されており、両者の組み合わせ部分又は組み合わせ部分の近傍において、弾性部材及び支持部材が設けられるため、製造時に弾性部材及び支持部材をハウジング内に設置しやすくなり、弾性部材等を設置する際の作業効率が向上する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の電動パワーステアリング装置によれば、簡易な構造でハンドル切り替え時の応答性が向上するとともに、良好な操舵感が得られる。更にトルクセンサの検出精度を向上させ、より良好な操舵感が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成図である。
【図２】図１に示す電動パワーステアリング装置の弾性部材周辺の構成を示す部分拡大縦断面図である。
【図３】操舵角が小さい場合における弾性部材及びハンドル軸の変位を説明する図であり、（ａ）は中立状態を示し、（ｂ）は左操舵トルクを掛けてハンドル軸が中立状態から左回転している状態を示し、（ｃ）は右操舵トルクを掛けてハンドル軸が中立状態から右回転している状態を示す図である。
【図４】操舵角が大きい場合における弾性部材及びハンドル軸の変位を説明する図であり、（ａ）は中立状態を示し、（ｂ）及び（ｃ）は左操舵トルクを掛けてハンドル軸が中立状態から左回転している状態を示し、（ｄ）及び（ｅ）は右操舵トルクを掛けてハンドル軸が中立状態から右回転している状態を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成図である。
【図６】図５に示す電動パワーステアリング装置の弾性部材周辺の構成を示す部分拡大縦断面図である。
【図７】図５のＸ−Ｘ線断面図である。
【図８】操舵角が小さい場合における弾性部材及びラック軸の変位を説明する図であり、（ａ）は中立状態を示し、（ｂ）は左操舵トルクを掛けてラック軸が中立状態から左方向へ移動している状態を示し、（ｃ）は右操舵トルクを掛けてラック軸が中立状態から右方向へ移動している状態を示す図である。
【図９】操舵角が大きい場合における弾性部材及びラック軸の変位を説明する図であり、（ａ）は中立状態を示し、（ｂ）及び（ｃ）は左操舵トルクを掛けてラック軸が中立状態から左方向へ移動している状態を示す図である。
【図１０】操舵角が大きい場合における弾性部材及びラック軸の変位を説明する図であり、（ａ）は中立状態を示し、（ｂ）及び（ｃ）は右操舵トルクを掛けてラック軸が中立状態から右方向へ移動している状態を示す図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成図である。
【図１２】（ａ）は、図１１に示す電動パワーステアリング装置の弾性部材及び支持部材周辺の構成を示す部分拡大縦断面図であり、（ｂ）は、弾性部材及び支持部材の構成を示す斜視図である。
【図１３】操舵角が小さい場合における弾性部材、支持部材及びラック軸の変位を説明する図であり、（ａ）は中立状態を示し、（ｂ）は左操舵トルクを掛けてラック軸が中立状態から左方向へ移動している状態を示し、（ｃ）は右操舵トルクを掛けてラック軸が中立状態から右方向へ移動している状態を示す図である。
【図１４】操舵角が大きい場合における弾性部材、支持部材及びラック軸の変位を説明する図であり、（ａ）は中立状態を示し、（ｂ）及び（ｃ）は左操舵トルクを掛けてラック軸が中立状態から左方向へ移動している状態を示し、（ｄ）及び（ｅ）は左操舵トルクを解除してラック軸が左方向へ移動した状態から中立状態に戻っている状態を示す図である。
【図１５】操舵角が大きい場合における弾性部材、支持部材及びラック軸の変位を説明する図であり、（ａ）は中立状態を示し、（ｂ）及び（ｃ）は右操舵トルクを掛けてラック軸が中立状態から右方向へ移動している状態を示し、（ｄ）及び（ｅ）は右操舵トルクを解除してラック軸が右方向へ移動した状態から中立状態に戻っている状態を示す図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の変形例を示す構成図である。
【図１７】（ａ）は、図１６に示す電動パワーステアリング装置の弾性部材及び支持部材周辺の構成を示す部分拡大縦断面図であり、（ｂ）は、弾性部材及び支持部材の構成を示す斜視図である。
【図１８】弾性部材の変形例を示す斜視図である。
【図１９】実施例と比較例の操舵角・操舵トルクのリサージュ波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
以下の説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２４】
《第１の実施形態》
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成図である。
図１に示すように、電動パワーステアリング装置１００Ａは、タイヤ（前輪）１Ｒ，１Ｌを転舵させるハンドル３による操舵を電動機４で補助する装置である。
電動パワーステアリング装置１００Ａは、上端部にハンドル３が設けられたハンドル軸３ａと、シャフト３ｃと、ピニオン軸７とが、２つの自在継手３ｂ，３ｂによって連結されている。また、ピニオン軸７の下端部に設けられたピニオンギア７ａは、車幅方向に往復運動可能な（軸方向に移動可能な）ラック軸８のラックギア８ａに噛合し、ラック軸８の両端部には、タイロッド９，９を介して左右のタイヤ１Ｒ，１Ｌが連結されている。この構成により、電動パワーステアリング装置１００Ａは、ハンドル３の操作時に車両の進行方向を変えることができる。なお、ラック軸８、ラックギア８ａ、タイロッド９，９は、転舵機構を構成するものである。また、ピニオン軸７とラック軸８は、ラックアンドピニオン機構を構成するものである。
【００２５】
ステアリング軸としてのハンドル軸３ａは、図１に示すように、その上部、中間部、下部を軸受３ｄ，３ｅ，３ｆを介して、コラムハウジング１０内に軸周りに回転自在に収容保持されている。ハンドル軸３ａには、軸受３ｄの上側に、ハンドル軸３ａとコラムハウジング１０との間を閉塞するシール部材３ｇが設けられている。また、ハンドル軸３ａには、トルクセンサ１２と、弾性部材６と、が設けられている。
【００２６】
トルクセンサ１２は、運転者のハンドル３の操舵により、ハンドル３に連結されたハンドル軸３ａに生じる操舵トルクＴｓを検出するものである。トルクセンサ１２は、ハンドル軸３ａの全周に亘って形成された第１磁歪膜１２１Ａ及び第２磁歪膜１２１Ｂと、第１磁歪膜１２１Ａの外面に所定の間隙を有して配置された第１検出コイル１２２Ａと、第２磁歪膜１２１Ｂの外面に所定の間隙を有して配置された第２検出コイル１２２Ｂと、を有する。
【００２７】
第１磁歪膜１２１Ａ及び第２磁歪膜１２１Ｂは、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ系やＦｅ−Ｃｒ系等の正の磁歪定数を示す磁歪材で形成され、ハンドル軸３ａの軸方向に間隔を空けて設けられている。第１磁歪膜１２１Ａ及び第２磁歪膜１２１Ｂは、逆方向の異方性が付与されており、例えば、メッキ法や蒸着法等により、所定の膜厚で（例えば３０ミクロン以下で）形成されている。
【００２８】
なお、運転者がハンドル３を操舵することによって、操舵トルクＴｓが生じ、操舵トルクＴｓはハンドル軸３ａに伝達される。伝達された操舵トルクＴｓは、トルクセンサ１２に検出され、検出した信号として、第１検出コイル１２２Ａから信号電圧ＶＴ１が出力され、第２検出コイル１２２Ｂから信号電圧ＶＴ２が出力される。第１検出コイル１２２Ａ及び第２検出コイル１２２Ｂから出力される信号電圧ＶＴ１，ＶＴ２は、差動増幅回路２１で増幅され、トルク信号ＶＴ３として操舵制御ＥＣＵ２００に入力される。
【００２９】
図２は、図１に示す電動パワーステアリング装置の弾性部材周辺の構成を説明するための縦断面図である。
ハンドル軸３ａには、図２に示すように、その外周面に形成された環状の溝３ｋを介して、弾性変形可能な弾性部材６が嵌合（装着）されている。弾性部材６は、ハンドル３の切り替え時に、逆方向に（中立状態に）戻る力をハンドル軸３ａに付与するための部材であり、縦断面視矩形状に形成されている。
【００３０】
弾性部材６は、例えば、ゴム部材やばね材などで形成され、その内周面がハンドル軸３ａの外周面に当接し、且つその外周面がコラムハウジング１０の内面に当接した状態で、ハンドル軸３ａとコラムハウジング１０との間に設けられている。弾性部材６は、ハンドル軸３ａとコラムハウジング１０との間で、適度な緊迫力を保持して設けられている。
【００３１】
ここで、弾性部材６の弾性変形量は、主として弾性部材６に作用している緊迫力に起因する。すなわち、緊迫力が大きくなるほど、弾性変形量が増大し、緊迫力が小さくなるほど、弾性変形量が減少することになる。なお、緊迫力は、例えば、弾性部材６の形状を調節したり、ハンドル軸３ａとコラムハウジング１０との間の間隙幅を調節したりすることによって、適宜設定することができる。
【００３２】
図１に戻り、弾性部材６は、トルクセンサ１２よりもタイヤ１Ｒ，１Ｌ側に設けられるとともに、軸受３ｄと軸受３ｅとの間に設けられている。軸受３ｄ，３ｅは、ハンドル軸３ａの軸方向に間隔を空けてコラムハウジング１０内に設けられ、ハンドル軸３ａの外周面に当接している。本実施形態では、軸受３ｄ，３ｅが特許請求の範囲でいう「２つの軸受」に相当する。
【００３３】
ピニオン軸７は、その中間部、下部を軸受３ｈ，３ｉを介して、ステアリングギアボックス１１内に軸周りに回転自在に収納保持されている。ピニオン軸７には、ピニオン軸７と自在継手３ｂとを締結する締結部３ｊ，３ｊが設けられている。また、ピニオン軸７には、ピニオン軸７とステアリングギアボックス１１との間を閉塞するシール部材３ｇが設けられている。なお、ステアリングギアボックス１１は、ラック軸８を収容保持するラックハウジング１１Ａと、ピニオン軸７を収容保持するリッド部１１Ｂと、を有する。
【００３４】
ラック軸８の両端部には、ラックエンド８ｂ，８ｂが設けられ、ラックハウジング１１Ａの両端部には、ハウジングエンド１１ａ，１１ａが設けられている。ラックハウジング１１Ａ内には、ピニオンギア７ａ、ラック軸８、軸受３ｉが設けられるとともに、ラック軸８を当接保持する滑り軸受１４が設けられている。
【００３５】
電動機４は、ハンドル３による操舵力を軽減するための補助操舵力を供給するものである。この電動機４の出力軸に設けられたウォームギア５ａが、ハンドル軸３ａに設けられたウォームホイールギア５ｂに噛合している。すなわち、ウォームギア５ａとウォームホイールギア５ｂとによって、減速機構（補助トルク伝達機構）５が構成されている。なお、電動機４の回転子（図示せず）と、電動機４に連結されているウォームギア５ａと、ウォームホイールギア５ｂと、ピニオン軸７と、ラック軸８と、ラックギア８ａと、タイロッド９，９等により、ステアリング系が構成されている。
【００３６】
電動機４は、複数の界磁コイルを備えた固定子（図示せず）と、この固定子の内部で回動する回転子（図示せず）からなる３相ブラシレスモータであり、電力を機械的動力（ＰＭ＝ωＭＴＭ）に変換するものである。
ここで、ωＭは電動機４の角速度であり、ＴＭは電動機４の発生トルクである。
【００３７】
ハンドル３に加えられる操舵トルクをＴｓ、減速機構５を介して倍力された電動機４の発生トルクＴＭによりアシストするアシスト量をＡＨ、アシスト量ＡＨの係数を、例えば、車速ＶＳの関数として変化するｋＡ（ＶＳ）とする。この場合、ＡＨ＝ｋＡ（ＶＳ）×Ｔｓであるから、ハンドル軸３ａに掛かるハンドルトルクＴｈは、次式（１）のように表される。
Ｔｈ＝Ｔｓ＋ＡＨ 
＝Ｔｓ＋ｋＡ（ＶＳ）×Ｔｓ            ・・・・・・・（１）
これより、操舵トルクＴｓは、次式（２）のように表現される。
Ｔｓ＝Ｔｈ／（１＋ｋＡ（ＶＳ））          ・・・・・・・（２）
【００３８】
したがって、操舵トルクＴｓは、ハンドルトルクＴｈ（負荷）の１／｛１＋ｋＡ（ＶＳ）｝倍に軽減される。例えば、車速ＶＳ＝０のときにｋＡ（０）＝２ならば、操舵トルクＴｓは、ハンドルトルクＴｈの１／３の軽さに制御され、車速ＶＳ＝１００ｋｍ／ｈのときに、ｋＡ（１００）＝０ならば、操舵トルクＴｓは、ハンドルトルクＴｈと等しくなり、マニュアルステアリングと同等のしっかりとした重さの操舵トルクの手応え感に制御される。すなわち、車速ＶＳに応じて操舵トルクＴｓを制御することにより、低速走行時には軽やかに、高速走行時にはしっかりとした安定な操舵トルクの手応え感が付与される。
【００３９】
また、電動パワーステアリング装置１００Ａは、電動機４を駆動する電動機駆動回路２３と、電動機４の回転角を検出し且つ回転角信号θｍＳを出力するレゾルバ２５と、トルクセンサ１２の出力を増幅し且つトルク信号ＶＴ３を出力する差動増幅回路２１と、ハンドル３の操舵角を検出し且つ操舵角信号θＳを出力する操舵角センサＳＴと、車両の速度（車速ＶＳ）を検出する車速センサＳＶと、電動機４を駆動制御する操舵制御ＥＣＵ（Electric Control Unit）２００と、を備えている。
【００４０】
電動機駆動回路２３は、例えば、３相のＦＥＴブリッジ回路のような複数のスイッチング素子を備え、操舵制御ＥＣＵ２００からのＤＵＴＹ（ＤＵＴＹ  Ｕ、ＤＵＴＹ  Ｖ、ＤＵＴＹ  Ｗ）信号を用いて、矩形波電圧を生成し、電動機４を駆動するものである。また、電動機駆動回路２３は、図示しないホール素子を用いて３相の電動機電流Ｉ（ＩＵ、ＩＶ、ＩＷ）を検出する機能を備えている。
【００４１】
車速センサＳＶは、車両の車速ＶＳを単位時間あたりのパルス数として検出するものであり、車速信号ＶＳを出力する。
【００４２】
操舵制御ＥＣＵ２００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えるコンピュータを有してなり、電動機駆動回路２３からの３相の電動機電流Ｉ、レゾルバ２５からの回転角信号θｍＳ 、車速センサＳＶからの車速信号ＶＳ 、操舵角センサＳＴからの操舵角信号θＳ 、差動増幅回路２１からのトルク信号ＶＴ３ から得られる電動機４の発生トルクＴＭ で、電動機４を駆動させるためのＤＵＴＹ信号を電動機駆動回路２３に出力する。このＤＵＴＹ信号の出力により、電動機駆動回路２３は、前記の発生トルクＴＭで電動機４を駆動させる。
【００４３】
本発明の第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置１００Ａは、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作及び作用効果について説明する。
【００４４】
まず、図３を参照して、操舵角が小さい場合における弾性部材及びハンドル軸の変位について説明する。なお、以下の説明において、操舵角が小さい場合とは、「弾性部材が弾性変形し続けている操舵状態」のことをいい、操舵角が大きい場合とは、「弾性部材が一定以上弾性変形しなくなった操舵状態」のことをいう。
【００４５】
図３は、操舵角が小さい場合における弾性部材及びハンドル軸の変位を説明する図であり、（ａ）は中立状態を示し、（ｂ）は左操舵トルクを掛けてハンドル軸が中立状態から左回転している状態を示し、（ｃ）は右操舵トルクを掛けてハンドル軸が中立状態から右回転している状態を示す図である。
【００４６】
図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、ハンドル３（図１参照）を左操舵すると、ハンドル軸３ａが左回転しつつ、ハンドル軸３ａとコラムハウジング１０との間に配置された弾性部材６が、ハンドル軸３ａの回転に応じて弾性変形する。すなわち、弾性部材６が、ハンドル軸３ａとコラムハウジング１０との間で緊迫力を保持して設けられているため、弾性部材６が弾性変形する。
【００４７】
そして、この状態から、ハンドル３に作用している操舵トルクＴｓを解除すると、弾性部材６が元の状態（中立状態のときの形状）に復元する（図３（ａ）参照）。この復元力が、ハンドル軸３ａを逆方向に戻す力（中立状態に戻すように付勢する力）として加わるため、ハンドル軸３ａが中立状態に向かって戻され、ひいては、ハンドル３が中立状態に向かって戻されることになる。
【００４８】
なお、図３（ａ）及び（ｃ）に示すように、ハンドル３を右操舵した場合は、前記したハンドル３を左操舵した場合と原理が同様であるため、説明を省略する。
【００４９】
次に、図４を参照して、操舵角が大きい場合における弾性部材及びハンドル軸の変位について説明する。
【００５０】
図４は、操舵角が大きい場合における弾性部材及びハンドル軸の変位を説明する図であり、（ａ）は中立状態を示し、（ｂ）及び（ｃ）は左操舵トルクを掛けてハンドル軸が中立状態から左回転している状態を示し、（ｄ）及び（ｅ）は右操舵トルクを掛けてハンドル軸が中立状態から右回転している状態を示す図である。
【００５１】
図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、ハンドル３を左操舵すると、ハンドル軸３ａが左回転しつつ、ハンドル軸３ａとコラムハウジング１０との間に配置された弾性部材６が、ハンドル軸３ａの回転に応じて弾性変形する。
【００５２】
そして、図４（ｃ）に示すように、ハンドル３を所定の操舵角以上で左操舵すると、弾性部材６が一定以上弾性変形せず、弾性部材６がハンドル軸３ａと共にコラムハウジング１０に対して相対的に回転する滑りが生じる。すなわち、ハンドル３が所定の操舵角に達するまでは、ハンドル軸３ａの回転に応じて、弾性部材６が弾性変形し続け、ハンドル３が所定の操舵角以上に達すると、弾性部材６が一定以上弾性変形せず、弾性部材６がハンドル軸３ａと共に回転し続けることになる。
【００５３】
この状態から、ハンドル３に作用している操舵トルクＴｓを解除すると、弾性部材６が、元の状態に復元する（図４（ａ）参照）。この復元力が、ハンドル軸３ａを逆方向に戻す力として加わるため、弾性部材６が元の状態に復元するまでハンドル軸３ａが中立状態に向かって戻され、ひいては、ハンドル３が中立状態に向かって戻されることになる。
【００５４】
なお、図４（ａ）、（ｄ）、（ｅ）に示すように、ハンドル３を所定の操舵角以上で右操舵した場合は、前記したハンドル３を所定の操舵角以上で左操舵した場合と原理が同様であるため、説明を省略する。
【００５５】
以上説明した第１の実施形態によれば、弾性部材６が、ハンドル軸３ａ及びコラムハウジング１０に当接した状態で、ハンドル軸３ａとコラムハウジング１０との間に設けられることによって、ハンドル３を操舵してハンドル軸３ａが回転した際に、ハンドル軸３ａの回転に応じて弾性部材６が弾性変形し、ハンドル３を逆方向に切り替える際（切り返す際）、弾性部材６が元の状態に復元することになり、この復元力が、ハンドル軸３ａを逆方向に戻す力として加わるため、簡易な構造でハンドル３の切り替え時の応答性が向上する。
【００５６】
また、２つの軸受３ｄ，３ｅが、ハンドル軸３ａに当接した状態で、コラムハウジング１０内に設けられ、且つ弾性部材６が２つの軸受３ｄ，３ｅの間に設けられることによって、軸受３ｄ，３ｅがハンドル軸３ａをしっかりと支持しているため、軸受３ｄ，３ｅよりも外側（例えば、タイヤ１Ｒ，１Ｌ側）から、ハンドル軸３ａに対して外力が加わったときに、その外力が軸受３ｄ，３ｅによって吸収されることになり、弾性部材６の摩擦力への影響を排除することができる。したがって、ハンドル軸３ａに対して外力が加わったときと、ハンドル軸３ａに対して外力が加わっていないときとで、弾性部材６の摩擦力が変化しないため、ハンドル軸３ａを逆方向に戻す力が安定し、ひいては簡易な構造で良好な操舵感が得られることになる。
【００５７】
また、ハンドル軸３ａに形成された溝３ｋに対して、弾性部材６を嵌合する構造を採用したため、弾性部材６をハンドル軸３ａに対して簡易に固定することができる。
【００５８】
また、弾性部材６が縦断面視円弧形状に形成される場合には、弾性部材６に対して径方向の力が加わったときと、弾性部材６に対して径方向の力が加わっていないときとで、弾性部材６がハンドル軸３ａやコラムハウジング１０に当接する面積が変化するため、ハンドル軸３ａを逆方向に戻す力が安定しない。しかし、本実施形態では、弾性部材６が縦断面視矩形状に形成されているため、弾性部材６に対して径方向の力が加わったときと、弾性部材６に対して径方向の力が加わっていないときとで、弾性部材６がハンドル軸３ａやコラムハウジング１０に当接する面積が変化しないため、ハンドル軸３ａを逆方向に戻す力が安定する。
【００５９】
また、弾性部材６がゴム部材で形成されていることによって、ハンドル軸３ａを逆方向に戻す力を、確実に付与できる程度の弾性変形が可能となる上に、ゴム部材が減衰係数を有しているので路面からの振動を減衰させたり、減速機構５の噛み合い時やラックアンドピニオン機構の噛み合い時などに発生する振動を減衰させたりすることができる。
【００６０】
また、弾性部材６が、トルクセンサ１２よりもタイヤ１Ｒ，１Ｌ側に設けられているため、トルクセンサ１２が、弾性部材６の摩擦力による残留トルクを検出せず、操舵トルクＴｓを正確に検出することができる。更に、減速機構５やラックアンドピニオン機構の噛み合い変動を弾性部材６が吸収し、これらの変動を検出しにくくなるため、トルクセンサ１２の検出精度を向上させ、より良好な操舵感が得られる。
【００６１】
《第２の実施形態》
次に、図５を参照しつつ、本発明の第２の実施形態に係わる電動パワーステアリング装置について説明する。なお、説明においては、第１の実施形態と相違する点について詳しく説明し、第１の実施形態と同一の要素については、第１の実施形態と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
参照する図面において、図５は、本発明の第２の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成図である。
【００６２】
本実施形態は、弾性部材６がラック軸８とラックハウジング１１Ａとの間に設けられている点が、前記した第１の実施形態と異なる。
また、本実施形態は、電動機４がウォームギア５ａとウォームホイールギア５ｂで構成された減速機構５を介して、ピニオン軸７を駆動する点と、減速機構５及びトルクセンサ１２を、ステアリングギアボックス１１のリッド部１１Ｂに収納してコラムハウジング１０を省略した点と、が前記した第１の実施形態と異なる。
なお、減速機構５の配置が第１の実施形態と異なるので、本実施形態のステアリングギアボックス１１のラックハウジング１１Ａ及びリッド部１１Ｂは、第１の実施形態と形状が異なるが機能は略同じである。
また、第１実施形態では、「変位」が「回転方向」のものであったが、本実施形態では、「変位」が「車幅方向」のものである。
【００６３】
図６は、図５に示す電動パワーステアリング装置の弾性部材周辺の構成を説明するための縦断面図である。
ステアリング軸としてのラック軸８には、図６に示すように、その外周面に形成された環状の溝８ｃを介して、弾性変形可能な弾性部材６が嵌合されている。弾性部材６は、ハンドル３の切り替え時に、逆方向に戻る力をラック軸８に付与するための部材であり、縦断面視矩形状に形成されている。
【００６４】
弾性部材６は、例えば、ゴム部材やばね材などで形成され、その内周面がラック軸８の外周面に当接し、且つその外周面がラックハウジング１１Ａの内面に当接した状態で、ラック軸８とラックハウジング１１Ａとの間に設けられている。弾性部材６は、ラック軸８とラックハウジング１１Ａの間で、適度な緊迫力を保持して設けられている。
【００６５】
図５に戻り、弾性部材６は、トルクセンサ１２よりもタイヤ１Ｒ，１Ｌ側に設けられるとともに、滑り軸受１４とピニオンギア７ａに噛合するラックギア８ａとの間に設けられている。
【００６６】
図７は、図５のＸ−Ｘ線断面図である。
図７に示すように、ラック軸８は、ラックガイド３１に左右に摺動自在に支持されている。ラックガイド３１は、スプリング３３によって、ラック軸８の背面（ラックギア８ａが形成されている面と反対側の面）に当接するようにピニオンギア７ａに向かって付勢されている。かかる構成により、ラック軸８の撓みを許容してラックギア８ａをピニオンギア７ａに好適に噛合させることができる。なお、スプリング３３は、ラックガイド３１に形成された凹部３１ａとナット部材３２に形成された凹部３２ａとの間に配置されている。
【００６７】
図５に戻り、滑り軸受１４とピニオンギア７ａは、ラック軸８の軸方向に間隔を空けてラックハウジング１１Ａ内に設けられている。滑り軸受１４は、ラック軸８の外周面に当接し、ピニオンギア７ａは、ラックガイド３１と協同して、ラック軸８の外周面に形成されたラックギア８ａに噛合している。本実施形態では、滑り軸受１４と、ピニオンギア７ａとが特許請求の範囲でいう「２つの軸受」に相当する。
【００６８】
本発明の第２の実施形態に係る電動パワーステアリング装置１００Ｂは、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作及び作用効果について説明する。
【００６９】
まず、図８を参照して、操舵角が小さい場合における弾性部材及びラック軸の変位について説明する。
【００７０】
図８は、操舵角が小さい場合における弾性部材及びラック軸の変位を説明する図であり、（ａ）は中立状態を示し、（ｂ）は左操舵トルクを掛けてラック軸が中立状態から左方向へ移動している状態を示し、（ｃ）は右操舵トルクを掛けてラック軸が中立状態から右方向へ移動している状態を示す図である。
【００７１】
図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、ハンドル３（図５参照）を左操舵すると、ラック軸８が図８の右方向へ移動しつつ、ラック軸８とラックハウジング１１Ａとの間に配置された弾性部材６が、ラック軸８の移動に応じて弾性変形する。すなわち、弾性部材６がラック軸８とラックハウジング１１Ａとの間で緊迫力を保持して設けられているため、弾性部材６が弾性変形する。
【００７２】
そして、この状態から、ハンドル３に作用している操舵トルクＴｓ（図５参照）を解除すると、弾性部材６が元の状態に復元する（図８（ａ）参照）。この復元力が、ラック軸８を逆方向に戻す力として加わるため、ラック軸８が中立状態に向かって戻され、ひいては、ハンドル３が中立状態に向かって戻されることになる。
【００７３】
なお、図８（ａ）及び（ｃ）に示すように、ハンドル３を右操舵した場合は、前記したハンドル３を左操舵した場合と原理が同様であるため、説明を省略する。
【００７４】
次に、図９及び図１０を参照して、操舵角が大きい場合における弾性部材及びラック軸の変位について説明する。
【００７５】
図９は、操舵角が大きい場合における弾性部材及びラック軸の変位を説明する図であり、（ａ）は中立状態を示し、（ｂ）及び（ｃ）は左操舵トルクを掛けてラック軸が中立状態から左方向へ移動している状態を示す図である。図１０は、操舵角が大きい場合における弾性部材及びラック軸の変位を説明する図であり、（ａ）は中立状態を示し、（ｂ）及び（ｃ）は右操舵トルクを掛けてラック軸が中立状態から右方向へ移動している状態を示す図である。
【００７６】
図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、ハンドル３を左操舵すると、ラック軸８が図９の右方向へ移動しつつ、ラック軸８とラックハウジング１１Ａとの間に配置された弾性部材６が、ラック軸８の移動に応じて弾性変形する。
【００７７】
そして、図９（ｃ）に示すように、ハンドル３を所定の操舵角以上で左操舵すると、弾性部材６が一定以上弾性変形せず、弾性部材６がラック軸８と共にラックハウジング１１Ａに対して相対的に移動する滑りが生じる。すなわち、ハンドル３が所定の操舵角に達するまでは、ラック軸８の回転に応じて、弾性部材６が弾性変形し続け、ハンドル３が所定の操舵角以上に達すると、弾性部材６が一定以上弾性変形せず、弾性部材６がラック軸８と共に移動し続けることになる。
【００７８】
この状態から、ハンドル３に作用している操舵トルクＴｓを解除すると、弾性部材６が、元の状態に復元する（図９（ａ）参照）。この復元力が、ラック軸８を逆方向に戻す力として加わるため、弾性部材６が元の状態に復元するまでラック軸８が中立状態に向かって戻され、ひいては、ハンドル３が中立状態に向かって戻されることになる。
【００７９】
なお、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、ハンドル３を所定の操舵角以上で右操舵した場合は、前記したハンドル３を所定の操舵角以上で左操舵した場合と原理が同様であるため、説明を省略する。
【００８０】
以上説明した第２の実施形態によれば、前記した第１の実施形態と略同等の作用効果を奏することができる。
【００８１】
《第３の実施形態》
次に、図１１及び図１２を参照して、本発明の第３の実施形態に係わる電動パワーステアリング装置について説明する。なお、説明においては、第２の実施形態と相違する点について詳しく説明し、第２の実施形態と同一の要素については、第２の実施形態と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
参照する図面において、図１１は、本発明の第３の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成図である。図１２（ａ）は、図１１に示す電動パワーステアリング装置の弾性部材及び支持部材周辺の構成を示す部分拡大縦断面図であり、（ｂ）は、弾性部材及び支持部材の構成を示す斜視図である。
【００８２】
本実施形態は、ラックハウジング１１Ａを二部材で構成した点が、前記した第２の実施形態と異なる。
また、本実施形態は、ラックハウジング１１Ａに凹部１１ｂを設けた点が、前記した第２の実施形態と異なる。
更に、本実施形態は、ラック軸８と弾性部材６との間に支持部材１５を設けた点が、前記した第２の実施形態と異なる。
【００８３】
図１１に示すように、ラックハウジング１１Ａは、第１ラックハウジング１１Ａ１と、第２ラックハウジング１１Ａ２との二部材で構成されている。第１ハウジングとしての第１ラックハウジング１１Ａ１は、ラック軸８の一部を収容保持する中空円筒状の鋼材である。第２ハウジングとしての第２ラックハウジング１１Ａ２は、第１ラックハウジング１１Ａ１とリッド部１１Ｂとの間に介設され、ラック軸８の一部及び減速機構５等を収容保持するアルミニウム鋳造材である。第１ラックハウジング１１Ａ１と第２ラックハウジング１１Ａ２は、互いの端部同士を重ね合わせた状態で溶接により固定されている。
【００８４】
第１ラックハウジング１１Ａ１には、当該第１ラックハウジング１１Ａ１と第２ラックハウジング１１Ａ２との組み合わせ部分１１Ｃの近傍に複数の凹部１１ｂ，１１ｂが形成されている。この凹部１１ｂは、第１ラックハウジング１１Ａ１の一部を、他の部位よりも軸方向に直交する方向（上下方向）に窪ませて形成されている。
【００８５】
図１２（ａ）に示すように、凹部１１ｂは、上下に一つずつ形成されており、相互に対向し軸方向に直交する方向に沿って延在する一対の側面部１１ｃ，１１ｄと、側面部１１ｃ，１１ｄの一端部同士を繋ぐ底面部１１ｅと、を有している。一対の側面部１１ｃ，１１ｄは、支持部材１５が装着されたラック軸８を第１ラックハウジング１１Ａ１内に設置する際の位置決め部として機能する。すなわち、本実施形態のラック軸８は、後記する支持部材１５の係止部１５ｃを凹部１１ｂに挿入することで、第１ラックハウジング１１Ａ１内に容易に位置決めされるように構成されている。
【００８６】
ステアリング軸としてのラック軸８の外周面には、略円筒状の支持部材１５が装着されている。支持部材１５は、ラック軸８を軸方向に沿って摺動可能に支持するための樹脂製の部材である。支持部材１５には、複数の切欠部１５ａ，１５ａが軸方向に延在し且つ径方向に貫通して形成されると共に（図１２（ｂ）参照）、溝部１５ｂが凹設して形成されている（図１２（ａ）参照）。支持部材１５に切欠部１５ａを複数形成することにより、支持部材１５の径方向における弾性力が高まり、ラック軸８の外周面に対する密着性が高まる。そのため、ラック軸８が移動した際に、当該ラック軸８の変位力が支持部材１５に加わりやすくなり、支持部材１５に取り付けられた弾性部材６を好適に弾性変形させることができる。
【００８７】
支持部材１５の軸方向一端部には、径方向外側に向かって突出する係止部１５ｃ，１５ｃが形成されている。この係止部１５ｃは、略円柱状を呈しており、上下に１つずつ形成されている。各係止部１５ｃ，１５ｃの突出端は、図１２（ａ）に示すように、側面部１１ｃ，１１ｄに対して軸方向に所定のクリアランスを空けて凹部１１ｂ内に配置されている。当該クリアランスを設けることにより、ラック軸８の移動に伴う支持部材１５の軸方向に沿った所定距離の移動が許容されるため、後記するように弾性部材６が弾性変形すること及び弾性部材６が弾性変形後に元の状態に復帰することが可能になっている。
【００８８】
なお、本実施形態では、支持部材１５の軸方向一端部に係止部１５ｃを一体的に形成したが、係止部１５ｃを支持部材１５と別体で形成し、支持部材１５の軸方向一端部に固定するようにしてもよい。
また、支持部材１５は、ラック軸８を摺動可能に支持する部材であるため、摩擦係数が比較的低い樹脂材料で形成するのが好ましいが、例えば、剛性を向上させるために銅等の金属材料で形成してもよい。或いは、金属材料で形成しつつ、金属の表面に樹脂をモールドすることにより、支持部材１５を作製してもよい。これにより、剛性が向上し、且つ摩擦抵抗が少ない支持部材１５を実現できる。
【００８９】
弾性部材６は、溝部１５ｂを介して支持部材１５の外周面に嵌合しており、支持部材１５と第１ラックハウジング１１Ａ１との間に設けられている。弾性部材６の内周面は、支持部材１５の外周面に当接しており、外周面は、第１ラックハウジング１１Ａ１の内周面に当接している。弾性部材６は、支持部材１５と第１ラックハウジング１１Ａ１との間で、適度な緊迫力を保持して設けられている。
【００９０】
本実施形態では、所定程度で弾性変形した状態の弾性部材６と第１ラックハウジング１１Ａ１との間の摩擦力Ｆ１は、ラック軸８と支持部材１５との間の摩擦力Ｆ２よりも大きく設定されている（Ｆ１＞Ｆ２）。これにより、ラック軸８の移動に伴って支持部材１５が移動し、弾性部材６が所定程度で弾性変形した後、支持部材１５の軸方向に沿った移動が規制される。したがって、ラック軸８が支持部材１５に摺接して支持されながら軸方向に沿って移動するため、ラック軸８が安定して移動できる。ここで、弾性部材６が所定程度で弾性変形した状態とは、ハンドル３を切り替える際、ラック軸８を逆方向に戻す力を好適に付与できる程度に弾性変形した状態のことをいい、例えば、弾性部材６の弾性変形が限界に達した状態等をいう。
【００９１】
本発明の第３の実施形態に係る電動パワーステアリング装置１００Ｃは、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作及び作用効果について説明する。
【００９２】
まず、図１３を参照して、操舵角が小さい場合における弾性部材、支持部材及びラック軸の変位について説明する。
【００９３】
図１３は、操舵角が小さい場合における弾性部材、支持部材及びラック軸の変位を説明する図であり、（ａ）は中立状態を示し、（ｂ）は左操舵トルクを掛けてラック軸が中立状態から左方向へ移動している状態を示し、（ｃ）は右操舵トルクを掛けてラック軸が中立状態から右方向へ移動している状態を示す図である。
【００９４】
図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、ハンドル３（図１１参照）を左操舵すると、ラック軸８及び支持部材１５が図１３の右方向へ移動しつつ、支持部材１５と第１ラックハウジング１１Ａ１との間に配置された弾性部材６が、ラック軸８及び支持部材１５の移動に応じて弾性変形する。すなわち、弾性部材６が支持部材１５と第１ラックハウジング１１Ａ１との間で緊迫力を保持して設けられているため、弾性部材６が弾性変形する。
【００９５】
そして、この状態から、ハンドル３に作用している操舵トルクＴｓ（図１１参照）を解除すると、弾性部材６が元の状態に復元する（図１３（ａ）参照）。この復元力が、ラック軸８を逆方向に戻す力として加わるため、ラック軸８が中立状態に向かって戻され、ひいては、ハンドル３が中立状態に向かって戻されることになる。ちなみに、弾性部材６及び支持部材１５は、ラック軸８の移動量を規制するものではない。
【００９６】
なお、図１３（ａ）及び（ｃ）に示すように、ハンドル３を右操舵した場合は、前記したハンドル３を左操舵した場合と原理が同様であるため、説明を省略する。
【００９７】
次に、図１４及び図１５を参照して、操舵角が大きい場合における弾性部材、支持部材及びラック軸の変位について説明する。
【００９８】
図１４は、操舵角が大きい場合における弾性部材、支持部材及びラック軸の変位を説明する図であり、（ａ）は中立状態を示し、（ｂ）及び（ｃ）は左操舵トルクを掛けてラック軸が中立状態から左方向へ移動している状態を示し、（ｄ）及び（ｅ）は左操舵トルクを解除してラック軸が左方向へ移動した状態から中立状態に戻っている状態を示す図である。
図１５は、操舵角が大きい場合における弾性部材、支持部材及びラック軸の変位を説明する図であり、（ａ）は中立状態を示し、（ｂ）及び（ｃ）は右操舵トルクを掛けてラック軸が中立状態から右方向へ移動している状態を示し、（ｄ）及び（ｅ）は右操舵トルクを解除してラック軸が右方向へ移動した状態から中立状態に戻っている状態を示す図である。
【００９９】
なお、図１４及図１５中の符号Ａは、「中立状態における係止部の軸方向の中心点を通る軸方向に直交する方向に沿う中心線」を示し、符号Ｂは、「中立状態における弾性部材の軸方向の中心点を通る軸方向に直交する方向に沿う中心線」を示す。
また、以下の説明においては、弾性部材の弾性変形が限界に達した状態で支持部材の軸方向の移動が規制される場合を例にして説明する。
【０１００】
図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、ハンドル３（図１１参照）を左操舵すると、ラック軸８及び支持部材１５が図１４の右方向へ移動しつつ、支持部材１５と第１ラックハウジング１１Ａ１との間に配置された弾性部材６がラック軸８の移動に応じて弾性変形する。すなわち、弾性部材６が支持部材１５と第１ラックハウジング１１Ａ１との間で緊迫力を保持して設けられているため、弾性部材６が弾性変形する。
【０１０１】
続いて、図１４（ｃ）に示すように、ハンドル３を所定の操舵角以上で左操舵すると、弾性部材６が一定以上弾性変形しない。このとき、弾性部材６と第１ラックハウジング１１Ａ１との間の摩擦力Ｆ１は、ラック軸８と支持部材１５との間の摩擦力Ｆ２よりも大きいため、支持部材１５の軸方向に沿った移動が規制される。
そして、支持部材１５の移動が規制されると、ラック軸８が支持部材１５に摺接して支持されながら軸方向に沿って移動するため、ラック軸８が安定して図１４の右方向へ移動する。
【０１０２】
続いて、この状態から、ハンドル３に作用している操舵トルクＴｓ（図１１参照）を解除すると、図１４（ｄ）に示すように、弾性部材６が元の状態に復元する。この復元力が、ラック軸８を逆方向に戻す力として加わるため、ラック軸８が中立状態に向かって戻され、ひいては、ハンドル３が中立状態に向かって戻されることになる。
【０１０３】
続いて、ラック軸８が中立状態に向かって戻っていくと、図１４（ｅ）に示すように、ラック軸８及び支持部材１５が図１４の左方向へ移動しつつ、弾性部材６がラック軸８の移動に応じて弾性変形する。また、ラック軸８及び支持部材１５が所定距離だけ移動すると、弾性部材６が一定以上弾性変形しない。このとき、弾性部材６と第１ラックハウジング１１Ａ１との間の摩擦力Ｆ１は、ラック軸８と支持部材１５との間の摩擦力Ｆ２よりも大きいため、支持部材１５の軸方向に沿った移動が規制される。
【０１０４】
そして、支持部材１５の移動が規制されると、ラック軸８が支持部材１５に摺接して支持されながら軸方向に沿って移動するため、ラック軸８が中立状態に向かって安定して戻され、ひいてはハンドル３が中立状態に向かって安定して戻されることになる。
【０１０５】
ちなみに、ラック軸８及びハンドル３が中立状態に戻ると、ラック軸８が停止して、ラック軸８の変位力が支持部材１５及び弾性部材６に加わらなくなるため、弾性部材６が元の状態に復元する。これにより、弾性部材６及び支持部材１５が元位置に復帰する（図１４（ａ）参照）。
【０１０６】
本実施形態では、弾性部材６の弾性変形が限界に達した際に、係止部１５ｃが第１ラックハウジング１１Ａ１の側面部１１ｃに当接していないが、係止部１５ｃと側面部１１ｃ，１１ｄとの間のクリアランスを適宜調節し、弾性部材６の弾性変形が限界に達すると同時に係止部１５ｃが第１ラックハウジング１１Ａ１の側面部１１ｃに当接して係止されるように構成してもよい。
【０１０７】
なお、図１５（ａ）〜（ｃ）に示すように、ハンドル３を所定の操舵角以上で右操舵した場合は、前記したハンドル３を所定の操舵角以上で左操舵した場合と原理が同様であるため、説明を省略する。
【０１０８】
以上説明した第３の実施形態によれば、前記した第２の実施形態と略同等の作用効果を奏することができる。
【０１０９】
本実施形態によれば、弾性部材６が取り付けられた支持部材１５は、ラック軸８の移動に伴って所定距離だけ移動するため、弾性部材６が弾性変形できると共に、ハンドル３を逆方向に切り替える際（切り返す際）、弾性部材６が元の状態に復元できる。そのため、弾性部材６の復元力によりスムーズに応答性良くハンドル３を戻し始めることができる。また、所定程度で弾性変形した状態の弾性部材６と第１ラックハウジング１１Ａ１との間の摩擦力Ｆ１は、ラック軸８と支持部材１５との間の摩擦力Ｆ２よりも大きく設定されていることにより、弾性部材６が所定程度で弾性変形した後、支持部材１５の軸方向に沿った移動が規制されるため、ラック軸８が支持部材１５に摺接して支持されながら移動できる。そのため、ラック軸８が安定して移動し、ひいては安定してハンドル３を戻すことができる。その結果、応答性良く安定して車両を制御できる。
【０１１０】
また、本実施形態によれば、摩擦係数が比較的低い樹脂材料で支持部材１５が形成されるため、ラック軸８が支持部材１５に円滑に摺動しやすくなり、ラック軸８の円滑な移動（動作）を確保できる。
【０１１１】
また、本実施形態によれば、ラックハウジング１１Ａは、第１ラックハウジング１１Ａ１と第２ラックハウジング１１Ａ２との二部材を組み合わせて構成されており、弾性部材６及び支持部材１５は、第１ラックハウジング１１Ａ１と第２ラックハウジング１１Ａ２との組み合わせ部分１１Ｃの近傍に設けられていることにより、製造時に弾性部材６及び支持部材１５を第１ラックハウジング１１Ａ１内に設置しやすくなり、弾性部材６等を設置する際の作業効率が向上する。
【０１１２】
次に、図１６及び図１７を参照して、本発明の第３の実施形態に係わる電動パワーステアリング装置の変形例について説明する。なお、説明においては、第３の実施形態と相違する点について詳しく説明し、第３の実施形態と同一の要素については、第３の実施形態と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
参照する図面において、図１６は、本発明の第３の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の変形例を示す構成図である。図１７（ａ）は、図１６に示す電動パワーステアリング装置の弾性部材及び支持部材周辺の構成を示す部分拡大縦断面図であり、（ｂ）は、弾性部材及び支持部材の構成を示す斜視図である。
【０１１３】
本変形例は、ステアリングギアボックス１１の第１ラックハウジング１１Ａ１及び第２ラックハウジング１１Ａ２の構成が、前記した第３の実施形態と異なる。
また、本変形例は、支持部材１５の構成が、前記した第３の実施形態と異なる。
【０１１４】
図１６に示すように、第２ラックハウジング１１Ａ２の下部側の一端部は、滑り軸受１４側に向かって所定長だけ延在している。第２ラックハウジング１１Ａ２の一端部内周面は、滑り軸受１４側に向かうにつれて階段状に拡径するように形成されている。すなわち、図１７（ａ）に示すように、第２ラックハウジング１１Ａ２の一端部内周面には、軸方向に沿って一定の内径を有する小径面１１ｆと、小径面１１ｆよりも直径が大きく軸方向に沿って一定の内径を有する中径面１１ｇと、中径面１１ｇよりも直径が大きく軸方向に沿って一定の内径を有する大径面１１ｈと、軸方向に直交する方向に延在して小径面１１ｆと中径面１１ｇとを繋ぐ第１段差面１１ｉと、軸方向に直交する方向に延在して中径面１１ｇと大径面１１ｈとを繋ぐ第２段差面１１ｊと、が形成されている。
【０１１５】
第１ラックハウジング１１Ａ１と第２ラックハウジング１１Ａ２は、第１ラックハウジング１１Ａ１の軸方向一端面１１ｋを第２段差面１１ｊに当接させ、且つ第１ラックハウジング１１Ａ１の外周面を大径面１１ｈに当接させた状態で溶接により固定されている。
【０１１６】
第１ラックハウジング１１Ａ１と第２ラックハウジング１１Ａ２との組み合わせ部分１１Ｃには、環状の凹部１１ｂが形成されている。この凹部１１ｂは、第１段差面１１ｉ、中径面１１ｇ及び軸方向一端面１１ｋによって囲まれて形成されている。第１段差面１１ｉ及び軸方向一端面１１ｋは、支持部材１５が装着されたラック軸８を第１ラックハウジング１１Ａ１内に設置する際の位置決め部として機能する。すなわち、本実施形態のラック軸８は、後記する支持部材１５の係止部１５ｄを凹部１１ｂに挿入することで、第１ラックハウジング１１Ａ１内に容易に位置決めされるように構成されている。
【０１１７】
ステアリング軸としてのラック軸８の外周面には、略円筒状の支持部材１５が装着されている。支持部材１５は、ラック軸８を軸方向に沿って摺動可能に支持するための樹脂製の部材である。支持部材１５には、複数の切欠部１５ａ，１５ａが軸方向に延在し且つ径方向に貫通して形成されると共に（図１７（ｂ）参照）、溝部１５ｂが凹設して形成されている（図１７（ａ）参照）。
【０１１８】
支持部材１５の軸方向一端部には、他の部位と比較して所定長だけ拡径した略環状の係止部１５ｄが形成されている。係止部１５ｄの外周端は、図１７（ａ）に示すように、第１段差面１１ｉと軸方向一端面１１ｋに対して軸方向に所定のクリアランスを空けて凹部１１ｂ内に配置されている。当該クリアランスを設けることにより、ラック軸８の移動に伴う支持部材１５の軸方向に沿った所定距離の移動が許容されるため、後記するように弾性部材６が弾性変形すること及び弾性部材６が弾性変形後に元の状態に復帰することが可能になっている。
【０１１９】
なお、本実施形態では、支持部材１５の軸方向一端部に係止部１５ｄを一体的に形成したが、係止部１５ｄを支持部材１５と別体で形成し、支持部材１５の軸方向一端部に固定するようにしてもよい。
【０１２０】
弾性部材６は、溝部１５ｂを介して支持部材１５の外周面に嵌合しており、支持部材１５と第１ラックハウジング１１Ａ１との間に設けられている。弾性部材６の内周面は、支持部材１５の外周面に当接しており、外周面は、第１ラックハウジング１１Ａ１の内周面に当接している。弾性部材６は、支持部材１５と第１ラックハウジング１１Ａ１との間で、適度な緊迫力を保持して設けられている。
【０１２１】
なお、本変形例においても、所定程度で弾性変形した状態の弾性部材６と第１ラックハウジング１１Ａ１との間の摩擦力Ｆ１は、ラック軸８と支持部材１５との間の摩擦力Ｆ２よりも大きく設定されている（Ｆ１＞Ｆ２）。これにより、ラック軸８の移動に伴って支持部材１５が移動し、弾性部材６が所定程度で弾性変形した後、支持部材１５の軸方向に沿った移動が規制される。したがって、ラック軸８が支持部材１５に摺接して支持されながら軸方向に沿って移動するため、ラック軸８が安定して移動できる。
【０１２２】
以上説明した本変形例によれば、前記した第３の実施形態と略同等の作用効果を奏することができる。
なお、第３の実施形態及び本変形例では、凹部１１ｂ及び係止部１５ｃ,１５ｄを設けたが、これらを省略してもよい。
また、第３の実施形態及び本変形例に係る構造をハンドル軸３ａに適用しても勿論差し支えない。この場合、コラムハウジング１０に凹部が形成されると共に、ハンドル軸３ａと弾性部材６との間に支持部材１５が設けられる。
【０１２３】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
第１−第３の実施形態では、全周に亘って外径が一定の弾性部材６を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、図１８に示すように、外周面の複数個所を切り欠いて形成され、外径が不連続な（変化する）形状の弾性部材６を用いて、弾性部材６に作用する緊迫力を適宜設定してもよい。このようにすると、摩擦力が小さくなるように戻しを設定できるため、操舵感を一層向上させることができる。
【実施例】
【０１２４】
次に、図１９を参照して、実施例として本実施形態に係る電動パワーステアリング装置（図１、図５、図１１参照）の操舵角・操舵トルクのリサージュ波形について、比較例（弾性部材を備えない電動パワーステアリング装置）と対比しながら説明する。
【０１２５】
図１９は、実施例と比較例の操舵角・操舵トルクのリサージュ波形を示す図である。図１９において、横軸はハンドルの操舵角θを示し、縦軸はハンドルの操舵トルクＴｓを示す。横軸の操舵角θは、図１９の縦軸と横軸の交点である原点を基準に、右側にいくほどプラス側の操舵角θの値が大きくなる（右操舵）。一方、原点を基準に、左側にいくほどマイナス側の操舵角θの値が大きくなる（左操舵）。縦軸の操舵トルクＴｓは、原点を基準に、上側にいくほどプラス側（右側）の操舵トルクＴｓの値が大きくなる。一方、原点を基準に、下側にいくほどマイナス側（左側）の操舵トルクＴｓの値が大きくなる。なお、往き状態とはハンドルの中点位置（操舵角θ＝０）から遠ざかる方向にハンドルを切る状態であり、戻り状態とはハンドルの中点位置（操舵角θ＝０）に戻す方向に切る状態である。
【０１２６】
実施例（図１９中の太線参照）では、往き状態から戻り状態に切り替えると同時に、操舵角θの値が小さく戻されることが確認された。
これに対し、比較例（図１９中の細線参照）では、往き状態から戻り状態に切り替えると、一定時間操舵角θの値が変わらないことが確認された。
【０１２７】
そのため、両者を比較すると、弾性部材を備えた電動パワーステアリング装置が、弾性部材を備えない電動パワーステアリング装置に比べ、ハンドルの切り替え時の操舵が迅速に戻ることが実証された。つまり、電動パワーステアリング装置に弾性部材を設けると、ハンドルの切り替え時の応答性が向上することが実証された。
【符号の説明】
【０１２８】
１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ  電動パワーステアリング装置
１Ｒ，１Ｌ  タイヤ
３      ハンドル
３ａ    ハンドル軸（ステアリング軸）
３ｄ    軸受
３ｅ    軸受
３ｋ    溝
４      電動機
６      弾性部材
７      ピニオン軸
７ａ    ピニオンギア（軸受）
８      ラック軸（ステアリング軸）
８ａ    ラックギア
８ｃ    溝
１０    コラムハウジング（ハウジング）
１１Ａ  ラックハウジング（ハウジング）
１１Ａ１  第１ラックハウジング（第１ハウジング）
１１Ａ２  第２ラックハウジング（第２ハウジング）
１１Ｃ  組み合わせ部分
１１ｂ  凹部
１１ｃ，１１ｄ  側面部
１１ｅ  底面部
１１ｆ  小径面
１１ｇ  中径面
１１ｈ  大径面
１１ｉ  第１段差面
１１ｊ  第２段差面
１１ｋ  軸方向一端面
１２    トルクセンサ
１４    滑り軸受（軸受）
１５    支持部材
１５ｂ  溝部
１５ｃ，１５ｄ  係止部
Ｔｓ    操舵トルク
Ｔｍ    補助トルク
【図１】
2012017094.tif 000003
【図２】
2012017094.tif 000004
【図３】
2012017094.tif 000005
【図４】
2012017094.tif 000006
【図５】
2012017094.tif 000007
【図６】
2012017094.tif 000008
【図７】
2012017094.tif 000009
【図８】
2012017094.tif 000010
【図９】
2012017094.tif 000011
【図１０】
2012017094.tif 000012
【図１１】
2012017094.tif 000013
【図１２】
2012017094.tif 000014
【図１３】
2012017094.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2012017094.tif 000017
【図１６】
2012017094.tif 000018
【図１７】
2012017094.tif 000019
【図１８】
2012017094.tif 000020
【図１９】
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