(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両において、手動操舵力が入力されるステアリング軸が、ラックピニオン機構を介して、転舵輪を転舵すべく軸方向に移動可能とされたラック軸に連結されると共に、前記ラック軸と同軸的にボールネジ機構が配置され、前記ラック軸に嵌合されたボールナットを電動モータで回転することによりラック軸を移動させて手動操舵力を補助する電動パワーステアリング装置において、
前記ラック軸及び前記電動モータが、該ラック軸の軸線と該電動モータの軸線とが所定の鋭角をなすように配置さ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】
前記ボールナットと前記電動モータとは、該ボールナットに固定された第１の傘歯車と、前記電動モータの出力軸に固定された第２の傘歯車とを噛合させることにより互いに連結されている請求項１の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記ラック軸、前記ボールナット及び電動モータは共通のハウジング内に収容されている請求項１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、車両において手動操舵力を補助する補助操舵力を発生する電動パワーステアリング装置、特に電動モータの駆動力をラック軸に伝達する動力伝達機構の改良に関する。
【０００２】
【従来技術及びその課題】
自動車等の車両において、転舵輪は運転者がステアリングホイール（ハンドル）を操舵することにより転舵されるが、据切り時等には大きくなるハンドルの操舵力を軽減するために電動パワーステアリング装置が付加される。電動パワーステアリング装置でラック軸に補助操舵力を加えるためには、ラック軸と電動モータとを動力伝達機構で連結しなければならない。
電動モータとラック軸との連結機構については、車両の種類、大きさなどに応じてこれまでにも種々の発明がなされている。例えば、特開昭６０−２５８５４号ではボールネジ式の動力伝達機構を電動モータをラック軸と同軸（共軸）的に配置しており、一方特開昭６０−２５８５３号では電動モータをラック軸と平行に配置している。
何れの場合にも、電動パワーステアリング装置に大きな操舵補助力が要求される場合には、より大きい大型の電動モータを使用したり、電動モータとボールネジ機構との間の減速比を大きくしたり、ボールネジ溝のリードを小さくするなどの工夫が必要となる。
【０００３】
しかし、電動モータを大型にするとステアリング本体が大型化し、電動モータとボールネジ機構との減速比を大きくすれば減速機構が大きくなり、何れの場合も製造コストが上昇する。
また、ボールネジ機構と電動モータとが平行になっている場合には、アイドルギヤーやベルト等を両者間に配置することが必要となり、構造が複雑になるとともに製造コストが上昇する。さらにボールネジ溝のリードを小さくした場合には、必然的にボールの直径も小さくなり、ボールにかかる大きな負荷に耐えるためにはボールネジ溝の巻数を増やす必要が生じ、結局ボールネジ機構の全長が長くなるとともに製造コストが上昇する。
【０００４】
本発明は、上記従来技術における課題を解決すること、すなわち電動モータを大型化したり、電動モータとボールネジ機構との減速比を増大したり、ボールネジ溝のリードを小さくすることなくして、電動モータにより大きな補助操舵力を得ることのできる電動パワーステアリング装置を提供することを目的としてなされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段、作用】
上記目的を達成するために、本発明においては電動モータ50の出力軸54とボールネジ機構35のボールナット30とを、同軸でも平行でもなく、所定の鋭角で交差させることとした。そのために、電動モータの出力軸及びボールナットに傘歯車58、31 を固定して互いに噛合させた。
しかして、ラック軸に対して斜め方向に配置された電動モータの駆動力を一対の傘歯車を介してボールナットに伝達して、ボールナットの回転によりラック軸を移動させることとした。
【０００６】
【実施例】
以下、本発明の第１実施例を図１に基づき説明する。
図１において、車両の左右方向に延びる円筒状のハウジング１０内には長手形状のラック軸２０が移動可能に収容され、その各端部はボールジョイント２２を介して転舵輪（不図示）に連結されている。ジョイント２２はブーツ２４で覆われている。ラック軸２０に対して斜め方向にステアリング軸１６が配置され、その上端にはステアリングホイール（図示せず）が取り付けられている。ステアリング軸１６の下端はラックピニオン機構１８によりラック軸２０に連結されており、ステアリングホイールを回転することによりラックピニオン機構１８で運動方向が変換されてラック軸２０が左右方向に移動する。
上記ハウジング１０は左寄りの部分に円筒状のボールネジ機構収容部１２と、これからピニオンラック機構１８側に所定の鋭角をなして斜め方向に突出した受け皿状の電動モータ取付け部１４とを有し、ボールネジ機構収容部１２内にはボールネジ機構３５が配置され、電動モータ取付け部１４には電動モータ５０が取付けられている。
【０００７】
次に、ラック軸２０、ボールネジ機構３５及び電動モータ５０の関係について説明する。
ラック軸２０の左半分の外周面にはボールネジ溝２６が螺旋状に形成されており、その外側に遊嵌された円筒状のボールナット３０は一対の軸受３８によってボールネジ機構収容部１２に対して回転可能に支持されている。ボールナット３０の内側には、内周面にボールネジ溝３４が螺旋状に形成されている。ラック軸２０のボールネジ溝２６とボールナット３０のボールネジ溝３４とにより形成される螺旋状の環状空間内には多数のボール４０が充填されている。ボールナット３０の外側には回転につれて軸方向に進行したボール４０を後方に戻すためのボール戻し管４２が配置されている。ボールネジ溝２６、ボールナット３０及びボール４０等によって上記ボールネジ機構３５が構成される。
ボールナット３０はボールネジ機構収容部１２内に挿入された蓋部材４４及び締付部材４６により所定状態に保持されている。
【０００８】
電動モータ５０は電動モータ取付け部１４内にボルト５２によって取り付けられ、ラックピニオン機構１８のすぐ近傍に位置している。電動モータ５０の出力軸５４は一対の軸受５６によって回転可能に支持され、その先端には半径の小さな傘歯車５８が固定されている。ボールナット３０の一端には半径の大きい傘歯車３１が取り付けられ、傘歯車５８と噛み合っている。ラック軸２０即ちボールナット３０の軸線と電動モータ５０の軸線とは比較的小さな鋭角（例えば３０゜前後）をなしている。
【０００９】
次に、本実施例の作動を説明する。
前述した通り、手動操舵は運転者がステアリングホイールを回転することによりステアリング軸１６が回転し、ラックピニオン機構１８によりこの回転がラック軸２０の軸方向の移動に変換されることにより達成される。
これに対して、電動モータ５０による操舵力補助は以下の通り行われる。
電動モータ５０の出力軸５４の回転により一対の傘歯車58、31 を介してボールナット３０がラック軸２０のまわりに回転する。その結果、公知のボールナット機構の作用によりラック軸２０が軸方向に移動され、転舵輪（不図示）が転舵される。
【００１０】
本実施例においては、ラック軸２０の軸線と電動モータ５０の軸線とは３０度前後の比較的小さな鋭角で、しかも電動モータ５０がラックピニオン機構１８側に傾斜して配置されている。上記交角を小さくした結果、電動モータ５０全体がよりラック軸２０及びラックピニオン機構１８に近接することとなり、ステアリング装置の寸法、特にラック軸２０の軸線と直交する方向（図１において上下方向）の幅を極力小さくすることができた。
また、ボールナット３０と電動モータ５０の出力軸５４との間には半径の異なる一対の傘歯車58、31 が配置されているのみであり、ベルトやアイドルギヤー等の動力伝達部材は一切配置されていない。これにより、極めて簡単な構造で比較的大きな減速比を得ることができるとともに、動力伝達部周辺の構造を極めてコンパクトにできる。また、ラック軸２０と電動モータ５０との間に余計な動力伝達部材が不要であるため、ハウジング１０のボールネジ機構収容部１２と電動モータ取付け部１４とを一体構造とすることができる。
【００１１】
なお、ラック軸２０の軸線と電動モータ５０の軸線とがなす交角は、傘歯車３１、５８の半径や円錐角を変更することにより簡単に変更することができる。
【００１２】
次に、図２をもとに本発明の第２実施例を説明する。
この第２実施例が上記第１実施例と異なる点は、電動モータ６０の軸線とラック軸２０の軸線との交角の大きさ、及びラックピニオン機構１８に対する電動モータ６０の配置位置、及びモータ出力軸の第２傘歯車の支持方法である。
すなわち、電動モータ６０の軸線はラック軸２０の軸線に対して比較的大きな鋭角（例えば５０゜前後）をなしてラックピニオン機構１８とは反対側に配置されている。これに関連して、ハウジング１０には円筒状のボールネジ機構収容部１１及び受け皿状の電動モータ取付け部１３が形成され、またボールナット３０の軸方向長さは比較的長くされてその左端及び中間部が軸受３８により支持されている。ボールナット３０の右端部にはフランジ部１５ａと円錐部１５ｂとから成る傘歯車１５が取り付けられている。また、モータ６０の出力軸５４は傘歯車６４の両側の軸受61、63 により支承されている。
【００１３】
本実施例では、上記第１実施例における効果に加えて、電動モータ６０は上記第１実施例よりも若干上方に突出するものの、ボールナット３０の半径方向外側の空間がより有効に利用される効果がある。
【００１４】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明によれば、ラック軸の軸線と電動モータの軸線とは所定の鋭角をなすように配置されている。両者を同軸でも平行でもなく鋭角で交差させたことにより、電動モータがラック軸２０に近接した。その結果、ステアリング装置の寸法（特にラック軸の軸線と直交する方向）の寸法を小さくできた。また、ボールナットと電動モータの出力軸との間にはベルトやアイドルギヤー等の動力伝達部材は一切配置されていないので、極めて簡単な構造で比較的大きな減速比を得ることができ、動力伝達部周辺の構造を極めてコンパクトにできる。これに関連して、ハウジングのボールナット機構収容部と電動モータ取付け部とを一体構造とすることができる等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す正面図（一部破断）である。
【図２】本発明の第２実施例を示す正面図（一部破断）である。
【符号の説明】
１０：ハウジング
１１、１２：ボールネジ機構収容部
１３、１４：電動モータ取付け部
１８：ラックピニオン機構
２０：ラック軸
２６、３４、３５：ボールネジ溝
３０：ボールナット
３１、５８：傘歯車
４０：ボール
５０：電動モータ
５４：出力軸
【図１】
0003779743.tif 000002
【図２】
0003779743.tif 000003