(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
舵輪に連動して回転するピニオンの回転をラック軸の直線変位に変換し、この直線変位を受けて車輪を転舵させる一対のタイロッドを車体の幅方向の中央位置から取り出すようにラック軸に連結したセンターテイクオフ型の電動パワーステアリング装置において、
上記ラック軸の周囲を取り囲むハウジングによって、ラック軸と平行に支持されたねじ軸と、
ねじ軸に噛み合うナットと、
ねじ軸を回転駆動する電動モータとを備え、
上記ピニオンは、車体の幅方向の一方の端部位置に配置されて、ラック軸の一方の端部に噛み合い、
上記ナットは、ラック軸の他方の端部に固定され、
上記ナットは、舵取り機構が中立位置にあってラック軸が中立位置にある状態で、車体の幅方向の中央位置に配置され、
上記電動モータは、ラック軸の軸線に沿って配置された回転軸を含み、車体の幅方向の中央位置を挟んでピニオンの反対側であってラック軸の端部からラック軸の軸線方向に離間した位置で、ハウジングによって支持されており、
上記ナットは、ラック軸が一対のタイロッドを連結する一対の連結部間の領域の背面に固定され、その結果、タイロッドによりラック軸がねじられることが、上記ねじ軸により上記ナットを介して防止されるようにしてあ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】
上記ハウジングは、ナットの、ねじ軸上の移動を案内する案内溝を備え、
上記ナットは、ラック軸への固定部の反対側の面である背面を含み、
上記案内溝は、断面円弧状をなして、ねじ軸と平行に延び、
上記ナットの上記背面は、案内溝の断面形状に一致する円弧状に突出し、案内溝によって受けられていることを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
ラックアンドピニオン機構によって舵輪（ステアリングホイール）の回転をラック軸の直線変位に変換し、この直線変位を受けて車輪を転舵させるタイロッドを車体幅方向中央部から取り出すように構成したセンターテイクオフ型の電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ラックアンドピニオン式のパワーステアリング装置において、車輪を転舵させるタイロッドを車体幅方向中央部から取り出すように構成したセンタテイクオフ型の電動パワーステアリング装置が知られている。
【０００３】
このタイプの電動パワーステアリング装置では、電動モータによるアシスト力をラック軸に与えるラック軸アシスト方式と、ピニオンに与えるピニオンアシスト方式とがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ラック軸アシスト方式では、通例、ラック軸を取り囲むように電動モータを配置することになり、径方向のスペースが大型になる。また、タイロッドが取り出される車体幅方向中央部からピニオン軸までの距離が、油圧によりアシストするタイプのパワーステアリング装置より長くなる。
【０００５】
一方、ピニオンアシスト方式では、入力軸の上端からラック軸までの距離が油圧アシスト式のパワーステアリング装置より長くなる。また、ピニオンアシスト式では、ラックアンドピニオン機構のストロークレシオをマニュアルステアリング装置並の小さなレシオにしか設定できない。その結果、油圧式のパワーステアリング装置と同等の大きなストロークレシオとした場合、電動モータを大型にしなければならない。
【０００６】
また、何れの方式においても、連結されるタイロッドによってラック軸がねじられ、ラック歯とピニオンとの噛み合い部に偏荷重が発生し、スムーズな操舵が妨げられるおそれがある。そこで、ラック軸のねじれを防止する構造を設けることが必要となり、例えばラック軸の背面を異形に加工して、この部分を予圧付与用のサポートヨークを用いて回り止めしたりしている。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、油圧式のパワーステアリング装置と共通のレイアウトが可能であり、また、ラック軸に偏荷重が負荷されることを防止できるセンターテイクオフ型の電動パワーステアリング装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための課題解決手段として、請求項１記載の発明の態様は、舵輪に連動して回転するピニオンの回転をラック軸の直線変位に変換し、この直線変位を受けて車輪を転舵させる一対のタイロッドを車体の幅方向の中央位置から取り出すようにラック軸に連結したセンターテイクオフ型の電動パワーステアリング装置において、上記ラック軸の周囲を取り囲むハウジングによって、ラック軸と平行に支持されたねじ軸と、ねじ軸に噛み合うナットと、ねじ軸を回転駆動する電動モータとを備え、上記ピニオンは、車体の幅方向の一方の端部位置に配置されて、ラック軸の一方の端部に噛み合い、上記ナットは、ラック軸の他方の端部に固定され、上記ナットは、舵取り機構が中立位置にあってラック軸が中立位置にある状態で、車体の幅方向の中央位置に配置され、上記電動モータは、ラック軸の軸線に沿って配置された回転軸を含み、車体の幅方向の中央位置を挟んでピニオンの反対側であってラック軸の端部からラック軸の軸線方向に離間した位置で、ハウジングによって支持されており、上記ナットは、ラック軸が一対のタイロッドを連結する一対の連結部間の領域の背面に固定され、その結果、タイロッドによりラック軸がねじられることが、上記ねじ軸により上記ナットを介して防止されるようにしてあることを特徴とするものである。
【０００９】
本態様では、電動モータによってねじ軸を回転させ、このねじ軸に螺合するナットをラック軸と共に直線変位させて操舵を行う。電動モータはラック軸の端部から離間しており、車体の幅方向の中央位置とピニオンとの間に介在しないので、両者間のスパンを油圧式のパワーステアリング装置と相等しくすることができる。
【００１０】
また、ラック軸をねじ機構によって直接アシストするので、ラックアンドピニオン機構のストロークレシオを任意に設定することができる。
【００１１】
さらに、ピニオンアシスト方式のように入力軸の軸端からラック軸までのスパン増加もないので、このスパンに関しても油圧式の場合と相等しくすることができる。
【００１２】
また、ナットはラック軸に固定されているため、タイロッドによってラック軸がねじられようとすると、ナットをラック軸の軸心回りに回動させようとする力が働く。ところが、このナットはラック軸と平行にハウジングによって支持されたねじ軸に螺合しているので、そのような回動は不能である。結果として、ラック軸のねじりが防止されるので、ラック軸のねじりを防止する構造を別途に構成することが不要である。
【００１３】
ここで、ねじ軸とナットとしては、ボールねじ軸とボールナットからなるボールねじ機構を構成するものであっても良いし、台形ねじ機構を構成するものであっても良い。
【００１４】
また、上記ナットは、ラック軸が一対のタイロッドを連結する一対の連結部間の領域の背面に固定されている。
【００１５】
したがって、ラック軸がねじりを受ける部分に最も近い位置で、ラック軸のねじりを防止するので、ラック軸のねじりを確実に防止することができる。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１において、上記ハウジングは、ナットの、ねじ軸上の移動を案内する案内溝を備え、上記ナットは、ラック軸への固定部の反対側の面である背面を含み、上記案内溝は、断面円弧状をなして、ねじ軸と平行に延び、上記ナットの上記背面は、案内溝の断面形状に一致する円弧状に突出し、案内溝によって受けられていることを特徴とするものである。
【００１７】
本態様では、ナットがスムーズに移動できるので、電動モータの負荷を小さくすることができる。また、タイロッドから負荷されるラック軸をねじろうとする力に対して、ハウジングからナットを介して反力を付与できるので、ラック軸のねじり防止がより確実である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
図１は本発明の一実施の形態のセンタテイクオフ型の電動パワーステアリング装置の要部を示す一部破断正面図である。図１を参照して、電動パワーステアリング装置１は、ラック軸２とピニオン３とを含むパワーアシスト付きのラックアンドピニオン機構を備えている。
【００２０】
ラック軸２の周囲は筒状のラックハウジング４によって覆われており、ラック軸２はこのラックハウジング４によって軸方向にスライド自在に支持されている。図１は車両が直進走行していて舵取機構が中立位置にある状態に対応しているが、この中立位置にある状態で車体の幅方向の中央位置Ｃに変位しているラック軸２の部分には、一対のタイロッド５，５が一対の連結部６，６を介してそれぞれ連結されている。
【００２１】
ハウジング４は一対の連結部６，６の移動領域に対応して、一対の連結部６，６を内外に貫通させるための開口７を設けている。また、ラックハウジング４の開口７を含む前後の領域は、伸縮自在なダストブーツ８で覆われている。このダストブーツ８は、伸縮により上記一対の連結部６，６の直線往復動を許容する状態でこれら一対の連結部６，６を貫通させている。
【００２２】
ピニオン３に近い側のラックハウジング４の一端４ａは車体に固定される。ピニオン３から遠い側であるラックハウジング４の他端４ｂには、減速機構９およびボールねじ機構１０を介してラック軸２にアシスト力を与える電動モータ１１が連結されている。この電動モータ１１は、車体の幅方向の中央位置Ｃを挟んでピニオン３の反対側であってラック軸２の端部２ａからラック軸２の延長方向に離間した位置に配置されていることになる。
【００２３】
１２は図示しない舵輪に連結される本パワーステアリング装置１の入力軸であり、入力軸１２の上端部はピニオンハウジング１３から突出している。このピニオンハウジング１３内には、図示していないが、ラック軸２に噛合するピニオンを形成する出力軸と、入力軸１２および出力軸を互いに相対角変位可能に連結するトーションバーとが収容されている。また、ピニオンハウジング１３内には、入、出力軸間の相対角変位に基づいて操舵トルクを検出するトルクセンサ１４が内蔵されており、このトルクセンサ１４の出力に応じたアシスト動力を電動モータ１１に発生させるようにしている。１５はラック軸２とピニオンとの噛合部に予圧を与えるためのサポートヨーク部である。
【００２４】
上記の減速機構９は、電動モータ１１の回動軸１６に形成された駆動ギア１７と、この駆動ギア１７と噛み合う大径の従動ギア１８とを備えている。
【００２５】
上記のボールねじ機構１０は、ラック軸２と平行にラックハウジング４内に収容され、ラックハウジング４によって両端を回動自在に支持されたボールねじ軸１９と、このボールねじ軸１９と噛み合い且つラック軸２に固定されたボールナット２０とを備えている。図１においてＢは回動軸１６およびボールねじ軸１９をそれぞれ回転自在に支持する転がり軸受である。ボールねじ軸１９は転がり軸受Ｂを介してラックハウジング４によって軸方向の移動を規制されている。
【００２６】
図１とともに図１のII−II線に沿う断面図である図２を参照して、ボールナット２０は、ラック軸２に固定されているため、ボールねじ軸１９の回りに回転することができず、ラック軸２と一体に移動することのみが許容されている。
【００２７】
ボールねじ軸１９の一端には上記の駆動ギア１７が一体回転可能に固定されている。したがって、電動モータ１１が駆動されると、駆動ギア１７および従動ギア１８を介してボールねじ軸１９が回転され、これがボールナット２０のボールねじ軸１９上の直線変位に変換されて、ラック軸２を直線移動させるアシスト力が得られるようになっている。
【００２８】
ボールナット１９は、ラック軸２において一対の連結部６，６間の領域Ａの背面２１に固定されている。また、ボールナット１９の背面２２は、ラックハウジング４の内面にボールねじ軸１９と平行に延びるように形成された案内溝２３によって受けられており、この案内溝２３によってボールナット２０のボールねじ軸１９上の直線移動が案内されるようになっている。
【００２９】
本実施の形態によれば、電動モータ１１はラック軸２の端部２ａから離間しており、車体の幅方向の中央位置Ｃとピニオン３との間に介在しないので、両者間のスパンＬ１を、油圧式のパワーステアリング装置と相等しくすることができる。
【００３０】
また、ピニオンアシスト方式のように入力軸１２の端部１２ａからラック軸２までのスパンＬ２の増加もないので、このスパンＬ２に関しても油圧式のパワーステアリング装置と相等しくすることができる。このようにスパンＬ１，Ｌ２に関して油圧式のパワーステアリング装置と相等しくできるので、車体側のレイアウトを何ら変更することなく、電動式と油圧式のパワーステアリング装置に互換性を持たせることができる。
【００３１】
さらに、ラック軸２をボールねじ機構１０によって直接アシストするので、ラックアンドピニオン機構のストロークレシオを任意に設定することができる。
【００３２】
また、ボールナット２０はラック軸２に固定されているため、タイロッド５，５によってラック軸２がねじられようとすると、ボールナット２０をラック軸２の軸心回りに回動させようとする力が働く。これに対して、このボールナット２０はラック軸２と平行に配置されたボールねじ軸２０に螺合しているので、そのような回動は不能である。結果として、ラック軸２のねじりが防止されるので、ラック軸２のねじりを防止する構造を別途に構成することが不要である。
【００３３】
また、ボールナット２０が、一対の連結部６，６間の領域Ａの背面２１に固定されるので、ラック軸２がねじりを受ける部分に最も近い位置で、ラック軸のねじりを防止することになり、その結果、ラック軸２のねじりを確実に防止することができる。
【００３４】
さらに、ラックハウジング４の案内溝２３によってボールナット２０の背面２２が受けられて、ボールねじ軸１９上の移動が案内されるので、ボールナット２０の移動がスムーズになり、電動モータ１１の負荷を小さくすることができる。しかも、タイロッド５，５から負荷されるラック軸２をねじろうとする力に対して、ラックハウジング４からボールナット２０を介して反力を付与できるので、ラック軸２のねじり防止がより確実である。
【００３５】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、ねじ軸とナットとして、台形ねじ機構を構成するものであっても良い。また、前記の駆動ギア、従動ギアを介さずにモータで直接ねじ軸を駆動しても良い。その他、本発明の範囲で種々の変更を施すことができる。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明では、油圧式のパワーステアリング装置と互換性のあるレイアウトが可能となる。また、ハウジングに支持されるねじ軸がナットを介してラック軸のねじりを阻止するので、ラック軸のねじりを防止する構造を別途に構成することが不要である。
【００３７】
請求項２記載の発明では、ラック軸がねじりを受ける部分に最も近い位置で、ラック軸のねじりを防止するので、ラック軸のねじりを確実に防止することができる。
【００３８】
請求項３記載の発明では、ナットをスムーズに移動させて電動モータの負荷を小さくできる。また、ラック軸をねじろうとする力に対して、ハウジングおよびねじ軸の双方からナットを介して反力を付与できるので、ラック軸のねじり防止がより確実である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のセンタテイクオフ型の電動パワーステアリング装置の要部を示す一部破断正面図である。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１    電動パワーステアリング装置
２    ラック軸
３    ピニオン
４    ラックハウジング
５    タイロッド
６    連結部
９    減速機構
１０  ボールねじ機構
１１  電動モータ
１２  入力軸
１６  回動軸
１７  駆動ギア
１８  従動ギア
１９  ボールナット軸
２０  ボールナット
２１  背面
２２  背面
２３  案内溝
Ａ    一対の連結部間の領域
Ｃ    車体の幅方向の中央位置
【図１】
0003778699.tif 000002
【図２】
0003778699.tif 000003