(57)【要約】【課題】  ラックバーのネジ軸部が歪曲等していても、それによる操舵トルクの変動を防止または抑制し得るステアリング装置を提供すること。【解決手段】  ボールナット１４がネジ軸部１２の軸方向に沿って複数個配置しており、それぞれのボールナット１４が連結部材としてのバネ１８によって径方向に相対変位可能に連結されている。よって、ネジ軸部１２が歪曲している場合でも、ネジ軸部１２の軸方向移動に伴いその歪曲状態に応じてボールナット１４が隣接するボールナット１４に対して径方向に変位する。このためネジ軸部１２とボールナット１４との接触状態が一定に保たれ、上記接触状態の変化によるネジ軸部１２の移動抵抗の増加を防止あるいは抑制することができる。これにより操舵ハンドルに発生する操舵トルク変動を防止あるいは抑制できる。【選択図】  図３
2009035216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪に連結し、運転者の操舵操作に応じて軸方向移動することにより車輪を転舵させるとともに、外周に螺旋状の雄ネジ溝が軸方向に沿って形成されたネジ軸部を有する転舵軸と、
筒状であり、内周に螺旋状の雌ネジ溝が軸方向に沿って形成され、負荷ボールを介して前記ネジ軸部に螺合するとともに、前記ネジ軸部の軸方向に沿って複数個配置されたナット部材と、
前記転舵軸が軸方向移動するように複数の前記ナット部材のうちの少なくとも１つを回転駆動する駆動手段と、
隣接する前記ナット部材を相対変位可能且つ回転トルク伝達可能に連結する連結部材と、
を備えたステアリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のステアリング装置において、
前記連結部材は弾性体であることを特徴とする、ステアリング装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のステアリング装置において、
前記駆動手段はステータ部およびロータ部を有する電動モータであり、前記ロータ部は前記転舵軸の軸芯回りを回転するように前記転舵軸の外周側に配設され、前記ロータ部に前記ナット部材のうちの少なくとも１つが一体回転可能に連結されており、
前記電動モータは、運転者の操舵操作を助勢するために駆動されることを特徴とする、ステアリング装置。
【請求項４】
請求項３に記載のステアリング装置において、
前記ロータ部は、前記ネジ軸部の軸方向に沿って配設された複数の前記ナット部材のうち両端に配置した前記ナット部材を一体回転可能に連結しているとともに、前記両端に配置した前記ナット部材の前記ネジ軸部の軸方向への移動を規制する規制手段が設けられていることを特徴とする、ステアリング装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のステアリング装置において、
複数の前記ナット部材には、２列の前記雌ネジ溝と、前記２列のうちの一方の列を形成する前記雌ネジ溝により形成されるボール転動路と他方の列を形成する前記雌ネジ溝により形成されるボール転動路とを連結するリターン路とが形成されていることを特徴とする、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、車輪に連結されて運転者の操舵操作に応じて軸方向移動することにより車輪を転舵させる転舵軸と、この転舵軸を軸方向に移動するためのボールネジ機構を備えたステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラックアシストタイプの電動パワーステアリング装置は、一般に、車輪に連結されたラックバーなどの転舵軸に形成されたネジ軸部とこのネジ軸部に負荷ボールを介して螺合したボールナットからなるボールネジ機構を有している。そして、電動モータなどの駆動源が駆動することによりボールナットが回転し、このボールナットの回転力が負荷ボールを通じて転舵軸の軸方向移動力に変換される。変換された軸方向移動力は、運転者のハンドル操作を助勢して、転舵軸を軸方向移動させる。転舵軸が軸方向移動することにより、その両端にタイロッド、ナックルアームなどを介して連結した左右輪が転舵する。
【０００３】
特許文献１には、ラックアシストタイプの電動パワーステアリング装置が記載されている。この電動パワーステアリング装置は、ラックバーにボールネジ機構が取り付けられ、このボールネジ機構を駆動する電動モータがラックハウジング内に組み込まれている。また、電動モータはラックハウジング側に固定されたステータと、回転駆動するロータとしてのモータシャフトを備えており、モータシャフトにボールナットが一体回転可能且つ軸方向移動不能に取り付けられている。したがって、モータシャフトが回転すると、それに伴ってボールナットが回転し、ボールナットの回転によりラックバーが軸方向に移動する。
【特許文献１】特開２００５−３０６０９６号公報
【発明の開示】
【０００４】
ラックアシストタイプの電動パワーステアリング装置の転舵軸としてのラックバーは、外周の一部に螺旋状の雄ネジ溝が軸方向に沿って形成されたネジ軸部と、ラック歯が形成されたラック部とを有している。ラック歯は、運転者の操舵操作により回転するピニオンギヤに噛合し、これらによりラックアンドピニオン機構を構成している。ネジ軸部とラック部は個々に製造されるため、ラックバーの全体としての真直度は低下してしまう。よって、ラックバーのネジ軸部の軸芯がラックバー全体としての軸芯からオフセットし、あるいは傾斜し、あるいはネジ軸部の軸芯が歪曲している場合がある。
【０００５】
また、ボールネジ機構は、上記ネジ軸部と、このネジ軸部の外周に負荷ボールを介して螺合するボールナットを含んで構成されるが、このボールナットは一般に特許文献１に記載のように電動モータのロータであるモータシャフトに組み付けられる。モータシャフトは、ラックバーの比較的長い軸方向領域に亘って配置され、ラックバーを外部から覆うラックハウジングの内壁にベアリングなどにより回転可能に且つ軸方向移動不能および径方向移動不能に支持されている。この場合、運転者が操舵ハンドルを操作し、ラックアンドピニオン機構を介してラックバーを軸方向に移動しようとすると、この移動によりボールナットおよびそれを固定するモータシャフトが回される。このときラックバーのネジ軸部が歪曲等している場合、この歪曲によりラックバーが軸方向移動するにしたがいネジ軸部とボールナットとの接触状態（摩擦力）が変化してモータシャフトを回すための移動抵抗が大きくなる。この移動抵抗の増大により操舵ハンドルの操舵操作が重くなり、引っ掛かり感が発生する。また、上記移動抵抗の増大によって運転者が入力する操舵トルク値が所定以上となると、今度は電動モータが回転駆動し始めて電動モータが操舵ハンドルの操舵を助勢する。この助勢力により操舵ハンドルの回動操作が急に軽くなり、舵抜け感が発生する。このように、ラックバーのネジ軸部が歪曲等していると、操舵ハンドルの操舵トルクが変動するという問題がる。
【０００６】
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、ラックバーのネジ軸部が歪曲等していても、それによる操舵トルクの変動を防止または抑制し得るステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明に係るステアリング装置は、転舵軸と、ナット部材と、駆動手段を備える。転舵軸は、車輪に連結し、運転者の操舵操作に応じて軸方向移動することにより車輪を転舵させるものである。転舵軸は、外周に螺旋状の雄ネジ溝が軸方向に沿って形成されたネジ軸部を有する。ナット部材は、筒状であり、内周に螺旋状の雌ネジ溝が軸方向に沿って形成され、負荷ボールを介してネジ軸部に螺合している。そして、このナット部材は、ネジ軸部の外周を覆うように配置し、且つ、ネジ軸部の軸方向に沿って複数個配置している。また、例えば電動モータなどの駆動手段は、転舵軸が軸方向移動するように、少なくとも１つのナット部材を回転駆動する。さらに、本発明のステアリング装置は連結部材を備える。この連結部材は、隣接するナット部材を、相対変位可能且つ回転トルク伝達可能に連結する。
【０００８】
上記発明によれば、ナット部材がネジ軸部の軸方向に沿って複数個に分割配置しており、それぞれのナット部材が連結部材によって回転トルク伝達可能に連結されている。このため駆動手段の駆動により回転するナット部材の回転トルクが連結部材により他のナット部材に伝達されて、全てのナット部材が回転する。全てのナット部材が回転すると、負荷ボールを介して螺合したネジ軸部がネジ送りされて軸方向移動する。すなわち本発明の複数のナット部材はボールネジ機構のボールナットとしての機能を有する。また、それぞれのナット部材は、連結部材によって隣接するナット部材間で相対変位可能に連結されている。よって、各ナット部材は、連結部材により回転トルク伝達が可能な状態で、且つネジ軸部との螺合を維持したまま変位可能とされる。このため例えばネジ軸部が歪曲している場合でも、ネジ軸部の軸方向移動に伴いその歪曲状態に応じてナット部材が隣接するナット部材に対してネジ軸部との螺合を維持したまま変位する。この変位によりネジ軸部（負荷ボール）とナット部材との接触状態が一定に保たれ、上記接触状態の変化によるネジ軸部の移動抵抗の増加を防止あるいは抑制することができる。このため操舵トルク変動を防止あるいは抑制できる。
【０００９】
上記発明において、ナット部材は、その雌ネジ溝がネジ軸部の雄ネジ溝と対面するようにネジ軸部の外周に配置するのがよい。これにより両溝によって螺旋状のボール転動路が形成される。そして、負荷ボールがこのボール転動路内を転動することにより、ナット部材の回転がネジ軸部の軸方向移動に変換され、あるいはネジ軸部の軸方向移動がナット部材の回転に変換される。
【００１０】
また、ナット部材は、連結部材によって隣接するナット部材に対して変位可能に連結されているものであればよいが、特にナット部材の径方向に相対変位可能に連結されているものであるとよい。ナット部材がネジ軸部との螺合を維持したまま径方向に変位することにより、ネジ軸部の歪曲やオフセット、傾斜に対応することができ、操舵トルクの変動を十分に防止あるいは抑制できる。
【００１１】
上記連結部材は弾性体であるのがよい。弾性体であれば、隣接するナットを相対変位可能に、特に径方向に変位可能に、且つ、回転トルクを伝達可能に連結することができる。弾性体としては、バネ、ベローズ、ゴム部材などが挙げられる。また例えばクラッチ部材や電磁力を発生する手段を連結部材とし、これらによって隣接するナット部材を相対変位可能且つ回転トルク伝達可能に連結してもよい。
【００１２】
上記駆動手段は、少なくとも１つのナット部材を回転駆動すればよいが、このとき回転駆動するナット部材は軸方向に移動不能に駆動手段に取り付けられているとよい。また、駆動手段は、ステータ部およびロータ部を有する電動モータであるのがよい。この場合、ロータ部は転舵軸の軸芯回りを回転するように転舵軸の外周側に配設され、このロータ部にナット部材のうちの少なくとも１つが一体回転可能且つ軸方向移動不能に取り付けられているものであるのがよい。このように構成することにより、駆動手段を転舵軸回りに配設することができるので、ステアリング装置のコンパクト化を図ることができる。また、ロータ部および転舵軸を覆うハウジング部材を設け、ステータ部をこのハウジング部材に固定しておくとよい。これによれば、ハウジング部材内に電動モータのほぼ全ての構成を収納することができるので、よりコンパクト化を図ることができる。
【００１３】
上記電動モータは運転者の操舵操作を助勢するために駆動されるものであるのがよい。本発明は、例えばステアバイワイヤ方式のステアリング装置のように電動モータの駆動により転舵軸を軸方向移動させるものにも適用可能であるが、電動モータが運転者の操舵操作を助勢するために駆動されるもの、すなわち電動パワーステアリング装置の駆動源として用いられるものに対して本発明を適用することにより、運転者が感じる操舵トルクの変動を効果的に防止あるいは抑制できる。
【００１４】
また、上記ロータ部には、ネジ軸部の軸方向に沿って配設された複数のナット部材のうち両端に配置したナット部材が一体回転可能に連結されているように構成するとよい。このとき連結されたナット部材は規制手段によってネジ軸部の軸方向への移動が規制されているものであるとよい。これによれば、ネジ軸部に配置した複数のナット部材の両端の軸方向位置が規制されるので、複数のナット部材のネジ軸部の軸方向における配置位置が定まる。
【００１５】
また、複数のナット部材には、２列の雌ネジ溝と、この２列のうちの一方の列を形成する雌ネジ溝により形成されるボール転動路と他方の列を形成する雌ネジ溝により形成されるボール転動路とを連結するリターン路とが形成されているとよい。雌ネジ溝は対応する雄ネジ溝とで螺旋状のボール転動路を形成し、負荷ボールはこのボール転動路を転動する。このとき上記他方の列により形成されるボール転動路から一方の列により形成されるボール転動路に転動してきた負荷ボールはリターン路によって再度他方の列により形成されるボール転動路に戻される。このようにして、転動路とリターン路との間で負荷ボールを循環させることができる。また、各ナット部材に形成される雌ネジ溝を２列とすることにより、一つのナット部材の軸方向長さを短くすることができ、複数のナット部材の全長も短くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態に係るステアリング装置について図面を用いて説明する。図１は、本実施形態に係るステアリング装置１を平面（上面）から見た場合の部分断面図である。このステアリング装置１は、ラックバー１０とラックハウジング２０を備える（なお、ラックバー１０に嵌合するピニオンシャフト、ピニオンシャフトに連結するインターミディエイトシャフトおよびステアリングメインシャフトなど、ラックバーよりも上流側（操舵ハンドル側）の構成については省略する）。
【００１７】
ラックバー１０は棒状に形成されており、その両端がボールジョイント３０を介してタイロッド３１に連結されている。タイロッド３１は図示を省略するナックルアームを介して車輪に連結されている。ラックバー１０にはラック部１１およびネジ軸部１２が形成されている。ラック部１１にはラック歯１１ａが形成されており、このラック歯１１ａはピニオンシャフトに形成されたピニオンギヤ１３に噛合していて、このピニオンギヤ１３とともにラックアンドピニオン機構を構成している。したがって、操舵ハンドルの操舵操作がピニオンシャフトに伝達されてピニオンシャフトが回転すると、上記ラックアンドピニオン機構により操舵ハンドルの回転がラックバー１０の軸方向移動に変換される。この軸方向移動により車輪が転舵される。
【００１８】
ラックハウジング２０は、略円筒状に形成されたモータハウジング２１と、モータハウジング２１の両端に固定されたサイドハウジング２２，２３からなる。このラックハウジング２０はラックバー１０の外周を覆うように形成されており、サイドハウジング２２，２３の端部開口からはラックバー１０の両端が突出可能とされている。また、ラックハウジング２０の両端にはそれぞれブーツ４１の一端が取り付けられている。このブーツ４１は蛇腹状の筒形状を呈しており、一端が上記したようにラックハウジング２０の端部に固定され、他端がタイロッド３１に固定される。両ブーツ４１によって、タイロッド３１とラックバー１０とを連結するボールジョイント３０が外部から隔てられる。ラックハウジング２０は図示左方のサイドハウジング２２にラックブッシュ２４が、図示右方のサイドハウジング２３のピニオンギヤ１３とラック歯１１ａとの噛合部分の反対側にラックガイド２５が、それぞれ取り付けられており、これらラックブッシュ２４およびラックガイド２５によりラックバー１０の両端が支持されている。これによりラックバー１０はラックハウジング２０に回転不能且つ軸方向移動可能に支持される構造となっている。
【００１９】
ラックバー１０のネジ軸部１２はラックバー１０の軸方向に沿って所定の長さに亘って形成されている。図２は、ネジ軸部１２の一部を示す拡大部分断面図である。図２に示すように、ネジ軸部１２には、その外周に螺旋状の雄ネジ溝１２ａが軸方向に沿って形成されている。また、このネジ軸部１２には、軸方向に沿って複数個（本実施形態の場合は４個）のボールナット（図において左から、第１ボールナット１４１、第２ボールナット１４２、第３ボールナット１４３、第４ボールナット１４４）が配設されている（以下、これらを総称する場合にはボールナット１４という）。それぞれのボールナット１４はラックハウジング２０内に配設され、円筒形状を呈しており、内周側にはネジ軸部１２の雄ネジ溝１２ａに対応して螺旋状の雌ネジ溝１４ａ，１４ｂが形成されている。この雌ネジ溝１４ａ，１４ｂは、雄ネジ溝１２ａと同一の幅および同一のリードをもって形成されており、雄ネジ溝１２ａと対面して配置している。したがって、雄ネジ溝１２ａと雌ネジ溝１４ａ，１４ｂとによってボール転動路が形成される。このボール転動路内には負荷ボール１５が配設されている。
【００２０】
また、それぞれのボールナット１４にはデフレクタ１６が取り付けられている。デフレクタ１６は、負荷ボール１５をボール転動路内で循環させるためのリターン路１６ａが形成されている部材である。本実施形態ではそれぞれのボールナット１４には２列の雌ネジ溝１４ａ，１４ｂが形成されており、リターン路１６ａはこの２列の雌ネジ溝１４ａ，１４ｂのうちの一方の雌ネジ溝１４ａにより形成されるボール転動路と他方の雌ネジ溝１４ｂにより形成されるボール転動路とを負荷ボール１５がスムーズに転がるように連結している。このため、他方の雌ネジ溝１４ｂにより形成される転動路内の負荷ボールは、ボールナット１４の回転により転動して１リード分移動して一方の雌ネジ溝１４ａにより形成される転動路に進入し、さらにリターン路１６ａに入ってこのリターン路１６ａを転動し、再度他方の雌ネジ溝１４ｂにより形成される１リード分前の転動路内に戻される。これにより負荷ボール１５は一つのボールナット１４により形成される転動路内を循環する。なお、図に示すように、デフレクタ１６は各ボールナット１４に取り付けられており、且つ、その取付位置は、リターン路１６ａが隣接するボールナット１４毎にネジ軸部１２の周方向に９０°ずれるような位置とされている。
【００２１】
図１に示すように、４個のボールナット１４の外周には電動モータ５０が配置している。電動モータ５０はラックハウジング２０内に収納されており、コイルが巻回されたステータ５１と、ロータとしてのモータシャフト５２とを備える。ステータ５１は、モータハウジング２１の内壁に固定されている。モータシャフト５２は、ステータ５１の内側に配置している。このモータシャフト５２は、ネジ軸部１２およびボールナット１４を覆うように筒状に形成された中空シャフトであり、ベアリング６１，６２を介して回転可能且つ軸方向移動不能にラックハウジング２０に支持されている。
【００２２】
ステータ５１のコイルには図示省略の駆動回路から所定のアシスト電流が供給される。このアシスト電流によってモータシャフト５２が回転する。モータシャフト５２は後述するように一部のボールナット１４に一体回転可能に連結しているため、モータシャフト５２の回転によりボールナット１４が回転する。ボールナット１４の回転トルクは負荷ボール１５を介してネジ軸部１２に伝達される。そして、ネジ軸部１２、ボールナット１４および負荷ボール１５を含んで構成するネジ送り機構によりボールナット１４の回転トルクがラックバー１０の軸方向移動力に変換される。変換された軸方向への移動力により操舵ハンドルの操舵操作が助勢される。
【００２３】
電動モータ５０の駆動制御は図示しない電子制御装置により行われる。具体的には、運転者が操舵ハンドルを通じて入力する操舵トルク、車速などに基づいて電子制御装置が電動モータ５０に供給する電流であるアシスト電流を決定し、駆動回路を介して決定したアシスト電流が電動モータ５０に供給される。このとき電子制御装置は、操舵トルクが大きいほど、また車速が小さいほど、大きなアシスト電流を電動モータ５０に供給する。
【００２４】
図２からわかるように４つのボールナット１４はモータシャフト５２の内周側に配置されている。また、最も左側のボールナットである第１ボールナット１４１および最も右側のボールナットである第４ボールナット１４４の外周にはそれぞれセレーションが形成されている。このセレーションがモータシャフト５２の内周壁に形成されているセレーションと嵌合することにより、第１ボールナット１４１および第４ボールナット１４４はモータシャフト５２に一体回転可能に連結されている。なお、本実施形態においては第１ボールナット１４１および第４ボールナット１４４は径方向に移動不能にモータシャフト５２に固定されている。また、図において左から２番目のボールナットである第２ボールナット１４２および左から３番目のボールナットである第３ボールナット１４３は外径がモータシャフト５２の内径よりも小さく設計され、その外周には周方向に沿って形成した溝が設けられている。この溝内にはＯリング１７が嵌め込まれている。
【００２５】
また、第１ボールナット１４１と第２ボールナット１４２との間に第１バネ１８１が、第２ボールナット１４２と第３ボールナット１４３との間に第２バネ１８２が、第３ボールナット１４３と第４ボールナット１４４との間に第３バネ１８３が、それぞれ介挿している（以下、これらのバネを総称する場合はバネ１８という）。バネ１８は、本実施形態ではネジ軸部１２の外周を覆うように配置しており、隣接するボールナット１４の対面する両面にその両端がそれぞれ固定されて、常に伸張力を発生している。したがって、第１ボールナット１４１は第１バネ１８１の付勢力によりモータシャフト５２の内壁に形成されている段差Ａに押しつけられ、軸方向への移動が規制されている。また、第４ボールナット１４４は第３バネ１８３の付勢力により、モータシャフト５２の内周壁に軸方向移動不能に固定されたロックナット１９に押しつけられ、軸方向への移動が規制されている。したがって、ボールナット１４全体のネジ軸部１２の軸方向における配置位置は規制手段としての段差Ａおよびロックナット１９により規定され、これによってボールナット１４全体としてのネジ軸部１２の軸方向への移動が規制される。
【００２６】
また、各バネ１８は、その一方端に連結するボールナット１４がネジ軸部１２回りに回転したときに、その回転トルクが他方端に連結するボールナット１４に伝達できるように、隣接するボールナット１４を連結している。本実施形態においては、モータシャフト５２の回転によりモータシャフト５２に一体回転可能に連結された第１ボールナット１４１が回転すると、その回転により第１バネ１８１に回転トルクが伝達され、さらに第１バネ１８１から第２ボールナット１４２にこの回転トルクが伝達される。これにより第２ボールナット１４２は連れ回りする。また、モータシャフト５２に一体回転可能に連結された第４ボールナット１４４が回転すると、その回転により第３バネ１８３に回転トルクが伝達され、さらに第３バネ１８３から第３ボールナット１４３にこの回転トルクが伝達される。これにより第３ボールナット１４３が連れ回りする。このようにして、第１〜第４ボールナット１４１〜１４４は連動して回転するようにされている。
【００２７】
また、各バネ１８は、その一方端に連結するボールナット１４に対し、他方端に連結するボールナット１４が径方向、軸方向、周方向に変位（移動）できるように、隣接するボールナット１４を連結している。特に、各バネ１８は、その一方端に連結するボールナット１４に対して他方端に連結するボールナット１４が径方向に変位可能となるように、両ボールナット１４を連結している。したがって、ネジ軸部１２が歪んでいる場合は、その歪みに応じてボールナット１４が径方向に変位する。ここで、図２に示すように第１ボールナット１４１および第４ボールナット１４４はセレーション嵌合によりモータシャフト５２に取り付けられ、径方向に変位することができない。これに対して第２ボールナット１４２および第３ボールナット１４３はモータシャフト５２に直接取り付けられていない。よって、第２ボールナット１４２は第１ボールナット１４１に対して径方向に変位可能とされ、第３ボールナット１４３は第４ボールナット１４４に対して径方向に変位可能とされている。なお、第２ボールナット１４２と第３ボールナット１４３間にも第２バネ１８２が設けられているので、これらのボールナット間でも径方向への相対変位は可能である。また、第２ボールナット１４２および第３ボールナット１４３はその外周にＯリング１７が嵌め込まれているため、図２に示す状態においてＯリング１７の外周がモータシャフト５２の内周に接している場合は、このＯリング１７が弾性変形する限度において、モータシャフト５２内を径方向に変位可能とされている。
【００２８】
ところで、ラックバー１０は上述のようにラック部１１およびネジ軸部１２を有しており、この２箇所はそれぞれ別工程にて形成されるため、ネジ軸部１２がラックバー１０の全体の軸芯（この軸芯は、ラックブッシュ２４による支持中心とラックガイド２５による支持中心とを結ぶ軸線により決定される）からオフセットしたり、またネジ軸部１２自体が歪曲したりすることもある。さらに、ボールナット１４とモータシャフト５２間における組み付け誤差（ミスアライメント）の発生によりボールナット１４の雌ネジ溝１４ａの中心軸とモータシャフト５２の回転中心とがオフセットすることもある。図３は、モータシャフト５２の軸線に対してネジ軸部１２の軸線が歪曲している状態を示す図である。
【００２９】
このとき、運転者が操舵トルクをそれほど必要としない状態で車両を旋回させた場合（例えば轍を走行中に旋回するような場合）は、操舵トルクが小さいため電動モータ５０は駆動せず、運転者から入力される操舵トルクによりピニオンギヤ１３を通じてラックバー１０が軸方向移動する。このようにしてラックバー１０がボールナット１４に対して軸方向移動した場合、ボールナット１４はラックバー１０の回りを回転し、ボールナット１４の回転によりモータシャフト５２も回転する。このときラックバー１０が図３に示すように歪曲していると、ラックバー１０が軸方向に移動するにつれてネジ軸部１２の軸芯とモータシャフト５２の軸芯とがずれていく。
【００３０】
従来のボールネジ機構は、図４に示すようにボールナット１４が１個のみであり、且つこのボールナット１４はモータシャフト５２に一体回転可能且つ軸方向移動不能および径方向移動不能に固定されている。よって、図５に示すように、ネジ軸部１２が歪曲しているラックバー１０が軸方向移動して上記ずれが大きくなるほどボールナット１４の軸芯とネジ軸部１２の軸芯とのずれも大きくなる。このずれにより、ずれた方向に位置する負荷ボール１５とボールナット１４との摩擦力が局所的に大きくなってボールナット１４が回転しにくくなる。これによりボールナット１４を回転させるためのラックバー１０の軸方向移動力が大きくなる。この移動力の増大によりラックバー１０の軸方向移動が妨げられ、ひいては運転者の操舵に対する抵抗となる。よって、運転者は操舵ハンドルの操舵の際にトルク変動を感じる。
【００３１】
しかし、上記移動力が増加していくと、それに伴って運転者が入力する操舵トルクも増加する。そして、操舵トルクが一定以上となると電動モータ５０が駆動し始める。このため電動モータ５０の回転トルクにより操舵ハンドルの操舵が助勢される。この場合、運転者は、それまで操舵ハンドルにトルク変動を感じていたが、電動モータ５０による助勢によりハンドルが軽くなり、トルク変動を感じにくくなる。
【００３２】
これに対し、本実施形態においては、図２に示す通り、ラックバー１０のネジ軸部１２回りに軸方向に亘って複数の（本実施形態では４個の）ボールナット１４が分割して取り付けられている。さらにこれらのボールナット１４はバネ１８により隣接するボールナット１４に連結されており、径方向に相対変位可能である。したがって、図３に示すようにラックバー１０が歪曲していて、軸方向移動するにつれてラックバー１０の軸芯とモータシャフト５２の軸芯とがずれても、第２ボールナット１４２および第３ボールナット１４３がネジ軸部１２との螺合状態を維持したままネジ軸部１２の歪曲に応じて径方向に変位することによって、このずれが吸収される。これによりネジ軸部１２の軸芯とボールナット１４の軸芯とのずれを無くし、あるいは少なくすることができる。このため負荷ボール１５とボールナット１４との摩擦力が局所的に大きくなることはなく、それぞれのボールナット１４はスムーズに回転する。よって、運転者が操舵ハンドルを操舵操作する上での操舵トルク変動発生を防止できる。
【００３３】
また、通常の走行路を走行中に運転者が操舵ハンドルを操舵操作した場合、操舵トルクの大きさに応じて電動モータ５０が駆動して操舵操作を助勢する。この場合、電動モータ５０の駆動によりモータシャフト５２が回転し、さらにモータシャフト５２に一体回転可能に連結した第１ボールナット１４１および第４ボールナット１４４が回転する。第１ボールナット１４１の回転トルクは第１バネ１８１によって第２ボールナット１４２に伝達され、これにより第２ボールナット１４２も回転する。第４ボールナット１４４の回転トルクは第３バネ１８３によって第３ボールナット１４３に伝達され、これにより第３ボールナット１４３も回転する。こうして全てのボールナット１４が回転し、負荷ボール１５を介したボールナット１４とネジ軸部１２によるネジ送りによりラックバー１０が軸方向移動する。
【００３４】
以上のように、本実施形態のステアリング装置１によれば、ボールナット１４がネジ軸部１２の軸方向に沿って複数個（本実施形態では４個）配置しており、それぞれのボールナット１４が連結部材としてのバネ１８によって相対変位可能に、特に径方向に相対変位可能に連結されている。よって、例えばネジ軸部１２が歪曲している場合でも、ネジ軸部１２の軸方向移動に伴いその歪曲状態に応じてボールナット１４が隣接するボールナット１４に対して径方向に変位する。このためネジ軸部１２とボールナット１４との接触状態（すなわち負荷ボール１５とボールナット１４との摩擦力）が一定に保たれ、上記接触状態の変化（すなわち上記摩擦力の増加）によるネジ軸部１２の移動抵抗の増加を防止あるいは抑制することができる。これにより操舵ハンドルにおける操舵トルク変動の発生を防止あるいは抑制できる。
【００３５】
さらに、バネ１８は、隣接するボールナット１４を回転トルク伝達可能に連結している。このため電動モータ５０の駆動によりモータシャフト５２に一体回転可能に取り付けられた第１ボールナット１４１および第４ボールナット１４４の回転トルクは、それぞれ第１バネ１８１および第３バネ１８３により第２ボールナット１４２および第３ボールナット１４３に伝達される。これにより全てのボールナット１４がネジ送りとしての機能を果たし、ラックバー１０を軸方向に移動させることができる。
【００３６】
また、本実施形態では、ボールナット１４を回転駆動する駆動手段として、ステータ５１およびロータ部としてのモータシャフト５２を有する電動モータ５０を用いている。さらにモータシャフト５２をラックバー１０の軸芯回りを回転するようにラックバー１０の外周側に配設し、このモータシャフト５２の内周側にボールナット１４が取り付けられている。このようにして電動モータ５０をラックバー１０の軸回りに配設することによりステアリング装置のコンパクト化が図れる。
【００３７】
また、モータシャフト５２は、ネジ軸部１２の軸方向に沿って配設された４つのボールナットのうち両端に配置した第１ボールナット１４１および第４ボールナット１４４を一体回転可能に連結し、さらにこれらのボールナットは規制手段としての段差Ａおよびロックナット１９により軸方向への移動が規制されている。このためボールナット１４全体のネジ軸部１２の軸方向における配置位置を定めることができる。
【００３８】
また、それぞれのボールナット１４は２列の雌ネジ溝１４ａ，１４ｂが形成されているとともに、リターン路１６ａが形成されたデフレクタ１６が取り付けられている。このため雌ネジ溝１４ａ，１４ｂと雄ネジ溝１２ａとで構成されるボール転動路とリターン路１６ａとで循環路が形成され、負荷ボール１５はこの循環路内を循環することにより一つのボールナット１４内を循環することができる。また、各ボールナット１４に形成される雌ネジ溝を２列とすることにより、一つのボールナット１４の軸方向長さを最小にすることができ、複数のボールナット１４の全長も短くすることができる。
【００３９】
本発明は上記実施形態例に限定されるものではない。例えば、上記実施形態例においては隣接するボールナット１４を連結する連結手段として弾性体であるバネを採用したが、それ以外のもので連結してもよい。連結手段は、隣接するボールナット１４間での回転トルクの伝達が可能であって、且つボールナット１４が相対変位可能、特に径方向に相対変位可能となるものであれば、どのようなものでもよい。例えば図６および図７に示すように、筒状のベローズ２８（第１ベローズ２８１、第２ベローズ２８２、第３ベローズ２８３）により隣接するボールナット１４を連結するようにしてもよい。あるいは、ゴム状の部材、クラッチ、電磁力などを付与して連結してもよい。
【００４０】
また、上記実施形態においては、４つのボールナット１４のうちの両端のボールナット（第１ボールナット１４１および第４ボールナット１４４）をモータシャフト５２に一体回転可能に連結した構成について説明した。しかし、少なくとも１つのボールナットがモータシャフトに一体回転可能に取り付けられていればよい。さらに端部に位置するボールナットでなくとも、中央に位置するボールナットをモータシャフトに一体回転可能に取り付けているものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】第１実施形態に係るステアリング装置を平面から見た部分断面図である。
【図２】図１のステアリング装置のネジ軸部付近の拡大部分断面図である。
【図３】図２において、ラックバーの歪曲に応じてボールナットが径方向に変位した状態を示す、ステアリング装置のネジ軸部付近の拡大部分断面図である。
【図４】従来のボールネジ機構を有するステアリング装置のネジ軸部付近の拡大部分断面図である。
【図５】従来のボールネジ機構を有するステアリング装置のネジ軸付近の拡大部分断面図であり、ラックバーが歪曲していてもボールナットが径方向に変位できない状態を示す図である。
【図６】連結部材としてベローズを用いた例を示す、ステアリング装置のネジ軸部付近の拡大部分断面図である。
【図７】図６において、ラックバーの歪曲に応じてボールナットが径方向に変位した状態を示す、ステアリング装置のネジ軸部付近の拡大部分断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…ステアリング装置、１０…ラックバー（転舵軸）、１１…ラック部、１１ａ…ラック歯、１２…ネジ軸部、１２ａ…雄ネジ溝、１３…ピニオンギヤ、１４…ボールナット（ナット部材）、１４ａ、１４ｂ…雌ネジ溝、１４１…第１ボールナット（ナット部材）、１４２…第２ボールナット（ナット部材）、１４３…第３ボールナット（ナット部材）、１４４…第４ボールナット（ナット部材）、１５…負荷ボール、１６…デフレクタ、１６ａ…リターン路、１７…Ｏリング、１８…バネ（連結部材、弾性体）、１８１…第１バネ、１８２…第２バネ、１８３…第３バネ、１９…ロックナット（規制手段）、２０…ラックハウジング（ハウジング部材）、２１…モータハウジング、２８…ベローズ（連結部材、弾性体）、２８１…第１ベローズ、１８２…第２ベローズ、１８３…第３ベローズ、５０…電動モータ、５１…ステータ（ステータ部）、５２…モータシャフト（ロータ部）、Ａ…段差（規制手段）
【図１】
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【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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