(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラックアンドピニオン式のステアリング機構を形成するラックバーにつながるシャフトスクリューと、当該シャフトスクリューのネジ部にボールを介して係合するものであって上記シャフトスクリューとの間においてボールネジ機構を形成するナットスクリューと、その一端側が中間部分よりも拡径され、この拡径された一端側に上記ナットスクリューを連結するものであって、上記ナットスクリューの軸方向全域を内包する中空状の形態からなるロータと、このロータの上記一端側に螺着されて上記ナットスクリューを抜け止めするロックナットと、上記ロータを含み、このロータを回転させる電動モータと、当該電動モータを保持するものであって上記各部品を包含する円筒状のハウジング等からなる電動アクチュエータを有する電動式パワーステアリング装置において、上記電動アクチュエータを形成するナットスクリューの外周部と、この外周部に対向する上記ロータの内壁部との間に、上記ナットスクリューの径方向への相対変位を吸収する弾性部材を設けるようにした構成からなることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
【請求項２】
請求項１記載の電動式パワーステアリング装置において、上記ナットスクリューと上記ロータとの間、並びに上記ナットスクリューと上記ロックナットとの間であって、ナットスクリューの軸線方向両端末部のところに、上記ナットスクリューの軸線方向への相対変位を吸収する弾性部材を設けるようにした構成からなることを特徴とする電動式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】
本発明は、ラックアンドピニオン式ステアリング装置におけるパワーアシスト部を、電動モータにて形成させるようにした電動アクチュエータ式のパワーステアリング装置（電動式パワーステアリング装置）に関するものであり、特に、電動アクチュエータを形成するボールネジ機構部周りにおける振動・騒音の遮断機能を高めさせるようにした電動式パワーステアリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動式パワーステアリング装置においては、例えば特開平１０−２４８５２号公報記載のものの如く、ラックバーにつながるシャフトスクリュー、当該シャフトスクリューと共にボールネジ機構を形成するナットスクリュー、当該ナットスクリューをその一端側に有するアーマチュア、当該アーマチュアを回転駆動するステータ等からなる電動アクチュエータが設けられるようになっているものである。そして、これら構成からなる電動アクチュエータからパワーアシストを受けるラックバーがピニオンギヤと噛み合うようになっているものである。そして更に、上記ピニオンギヤはステアリングシャフトに連結されるとともに、上記ラックバーの両端部はタイロッド等を介して車輪につながるようになっているものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成からなる従来のものにおいて、車輌が凹凸路等を走行すると、車輪につながるラックバーのところには外力が伝播されることとなる。そして、このような外力の入力に対して、従来のものにおいては、例えば図５に示すように、ラックバーにつながるシャフトスクリュー１０のところに外力が加わることとなるとともに、この外力はボールネジ機構を形成するナットスクリュー２０、更には円筒状のロータ３０へと伝播されることとなる。そして、このロータ３０に入力した外力はベアリング４０等を介してハウジング５０へと伝播され、最終的にはステアリング装置を形成するステアリングホイール（ハンドル）等へ伝播されることとなる。また、上記外力の入力に伴なってシャフトスクリューのボールと係合する部分に撓み変形が生ずることとなり、これによって、ボールネジ機構部におけるボールの転動音が異常に大きくなり、これらの異音が車室内に伝播されることとなる。このような問題点を解決するために、ナットスクリューと当該ナットスクリューを内包するロータとの間に、ナットスクリューの微小変位を許容する弾性部材等を設けるようにした電動アクチュエータを有するパワーステアリング装置（電動式パワーステアリング装置）を提供しようとするのが、本発明の目的（課題）である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明においては次のような手段を講ずることとした。すなわち、請求項１記載の発明においては、ラックアンドピニオン式のステアリング機構を形成するラックバーにつながるシャフトスクリューと、当該シャフトスクリューのネジ部にボールを介して係合するものであって上記シャフトスクリューとの間においてボールネジ機構を形成するナットスクリューと、その一端側が中間部分よりも拡径され、この拡径された一端側に上記ナットスクリューを連結するものであって、上記ナットスクリューの軸方向全域を内包する中空状の形態からなるロータと、このロータの上記一端側に螺着されて上記ナットスクリューを抜け止めするロックナットと、上記ロータを含み、このロータを回転させる電動モータと、当該電動モータを保持するものであって上記各部品を包含する円筒状のハウジング等からなる電動アクチュエータを有する電動式パワーステアリング装置において、上記電動アクチュエータを形成するナットスクリューの外周部と、この外周部に対向する上記ロータの内壁部との間に、上記ナットスクリューの径方向への相対変位を吸収する弾性部材を設けるようにした構成を採ることとした。
【０００５】
このような構成を採ることにより、ボールネジ機構を形成するシャフトスクリューとナットスクリューとの間において、その半径方向への相対変位が可能となり、例えば車輪側からラックバーを介してシャフトスクリューのところに外力が伝播されてきたとしても、ナットスクリューはこれら外力を吸収あるいは逃がすように作用することとなる。従って、ボールネジ機構部における噛み合い係合には何ら異常の生ずることがない。その結果、異音の発生等を抑止することができるようになる。
【０００６】
次に、請求項２記載の発明について説明する。このものも、その基本的な点は上記請求項１記載のものと同じである。その特徴とするところは、ナットスクリューを、その軸線方向への変位が可能なように弾性部材を介して保持するようにしたことである。すなわち、本発明においては、請求項１記載の電動式パワーステアリング装置に関して、上記ナットスクリューと上記ロータとの間、並びに上記ナットスクリューと上記ロックナットとの間であって、ナットスクリューの軸線方向両端末部のところに、上記ナットスクリューの軸線方向への相対変位を吸収する弾性部材を設けるようにした構成を採ることとした。このような構成を採ることにより、本発明のものにおいては、ラックバー及びシャフトスクリューに入力される軸線方向の振動等に対して、これらを、上記弾性部材の変形等によって吸収することができるようになり、ボールネジ機構部における噛合い係合を常に円滑に保つことができるようになる。その結果、異音の発生等を抑止することができるようになるとともに、振動・騒音等をステアリング機構、特にステアリングハンドル等へ伝播させないようにすることができるようになる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図１ないし図４を基に説明する。本実施の形態にかかるものの、その構成は、図１に示す如く、ラックアンドピニオン方式のステアリング機構９を基礎に形成されるものであって、本ラックアンドピニオン式ステアリング機構９を形成するラックバー９１と一体に設けられたシャフトスクリュー１と、当該シャフトスクリュー１のネジ部（スクリュー部）１１にボール２を介して係合するものであって、これらネジ部１１及びボール２とともにボールネジ機構を形成するナットスクリュー３と、その一端側が中間部分（後述するステータ７に内包される部分）よりも拡径され、この拡径された一端側に上記ナットスクリュー３の軸方向全域を内包するものであって、上記ナットスクリュー３との間において相対回転運動が不可能なように結合される中空状のロータ６と、このロータ６の上記一端側に螺着されて上記ナットスクリュー３を抜け止めさせるように機能するロックナット６５と、上記ロータ６の外側に設けられるものであって当該ロータ６とともにモータのアーマチュアを形成するマグネット６６と、これらアーマチュアの外側に設けられるものであって複数のコイル７７を有するステータ７と、当該ステータ７を保持（固定）するとともに、上記アーマチュアを形成するロータ６をベアリング８１を介して支持するハウジング８と、からなることを基本とするものであり、これらにロータ６、マグネット６６、及びステータ７が加わることによって電動モータが形成されるようになっているものである。そして、このような構成からなるものにおいて、上記ナットスクリュー２と当該ナットスクリュー２を内包するロータ６の一端部側のところとの間には、弾性部材５が設けられるようになっているものである。
【０００８】
次に、このような構成からなる電動アクチュエータを形成する上記ボールネジ機構部についての具体的構成について、図２ないし図４を基に説明する。まず、第一の実施の形態に関するものは、図２に示す如く、ナットスクリュー３の、その外径側のところにゴム状の弾性部材５が設けられるようになっているものである。このような構成を採ることにより、ナットスクリュー３は、上記弾性部材５の弾性変形に応じてその半径方向への変位が可能なように保持されることとなる。従って、ラックバー９１につながるシャフトスクリュー１の、そのネジ部１１に撓み変形が生じたとしても、これに対応するように上記ナットスクリュー３が半径方向に微小変位をすることとなる。このナットスクリュー３の半径方向への微小変位（逃げ）によってボール２とナットスクリュー３との噛合い係合及びボール２とシャフトスクリュー１のネジ部１１との噛合い係合には不都合が生じないようになる。その結果、上記ボール２を介したボールネジ機構部におけるシャフトスクリュー１とナットスクリュー３との間においては回転運動が円滑に伝達されることとなる。なお、このような構成からなるものにおいて、上記ロータ６とナットスクリュー３との間においては、両者間において回転運動が円滑に伝達されるようロックピン３６が設けられるようになっている。このような構成を採ることによって上記電動モータ側からのパワーアシスト力（回転力）はロータ６からナットスクリュー３に伝達され、更にはボールネジ機構部を介してシャフトスクリュー１へと伝達され、当該シャフトスクリュー１及びこれにつながるラックバー９１（図１参照）はその軸線方向に駆動されることとなる。
【０００９】
また、これら一連の作動において、車輪側からラックバー９１、更にはシャフトスクリュー１に振動等が伝播されて来たとしても、上記ナットスクリュー３はゴム状弾性部材５にて支持されているので、当該振動等はこのゴム状弾性部材５のところで吸収され、かつ、遮断されてしまうこととなる。従って、これら振動等はハウジング８等を介してステアリング機構９のところには伝播されないようになる。また、ボールネジ機構部におけるボール２の転動音等も上記ゴム状弾性部材５のところで遮断されることとなる。従って、これら騒音等がステアリング機構９等を介して車室内に伝播されるようなこともない。
【００１０】
次に、第二の実施の形態について、図３を基に説明する。このものも、その基本的な構成は上記第一の実施の形態のところで述べたものと同じである。その特徴とするところは、ナットスクリュー３と当該ナットスクリュー３を内包するロータ６との間に、上記ナットスクリュー３の半径方向への変位を許容するようなトレランスリング５１を設けるようにしたことである。このトレランスリング５１は、金属製のリング状部材からなるものであって、その横断面形状が、図３に示す如く、ロータ６の内壁に接触する凸部５１６及びナットスクリュー３の外周部に接触する凹部５１３の連続体からなるものであって、このような凹凸部の弾性変形によってその半径方向へのばね反力が発揮されるようになっているものである。従って、このような機能を発揮するトレランスリング（ウエーブスプリング）５１を上記ナットスクリュー３の外周部に設けることによって、シャフトスクリュー１側からの振動入力に対して、ナットスクリュー３は、その半径方向であるロータ６側に微小変位をすることとなる。この半径方向への微小変位によって上記振動入力は吸収され、ボール２との間における打音（異音）の発生等は抑制されることとなる。また、ボールネジ機構部における噛合い係合は円滑に保持され、ボール２の転動運動等は正常に保たれることとなる。従って、ボール２の転動音等が異常に大きくなるようなことも無い。
【００１１】
次に、第三の実施の形態について、図４を基に説明する。このものの特徴とするところは、図４に示す如く、上記第一の実施形態のものに加えて、ナットスクリュー３の、その軸線方向への変位が可能なように、上記ナットスクリュー３の両端末部のところに弾性部材５５を設けるようにしたことである。具体的には、図４に示す如く、ナットスクリュー３の外周部と、この外周部に対向するロータ６の内壁部との間には、第一の実施形態のところで述べたと同様のゴム状弾性部材５が設けられるようになっているとともに、ナットスクリュー３とロータ６との間及びナットスクリュー３とロックナット６５との間であって、ナットスクリュー３の軸線方向両端末部のところには弾性部材（スプリング）５５が設けられるようになっているものである。このような弾性部材（スプリング）５５を設けることによって、ラックバー９１及びシャフトスクリュー１のところに伝播されてきた軸線方向の外力に対しても、上記ナットスクリュー３は、その軸線方向への微小変位にて対処することができるようになる。すなわち、車輪側からの外乱入力のうちシャフトスクリュー１の軸線方向への入力に対しても、これらを吸収あるいは遮断することができるようになり、延いてはボール２の転動運動を円滑に維持することができるようになる。
【００１２】
【発明の効果】
本発明によれば、ラックアンドピニオン式のステアリング装置を形成するラックバーにつながるシャフトスクリューと、当該シャフトスクリューのネジ部にボールを介して係合するものであって上記シャフトスクリューとの間においてボールネジ機構を形成するナットスクリューと、その一端側が中間部分よりも拡径され、この拡径された一端側に上記ナットスクリューを連結するものであって、上記ナットスクリューの軸方向全域を内包する中空状の形態からなるロータと、このロータの上記一端側に螺着されて上記ナットスクリューを抜け止めするロックナットと、上記ロータを含み、このロータを回転させる電動モータと、当該電動モータを保持するものであって上記各部品を包含する円筒状のハウジング等からなる電動アクチュエータを有する電動式パワーステアリング装置に関して、上記電動アクチュエータを形成するナットスクリューの外周部と、この外周部に対向する上記ロータの内壁部との間に、上記ナットスクリューの径方向への相対変位を吸収する弾性部材を設けるようにした構成を採ることとしたので、ボールネジ機構を形成するシャフトスクリューとナットスクリューとの間において相対変位が可能となり、シャフトスクリューのところに車輪側から不当な外力が伝播されてきたとしても、ナットスクリューはこれら外力を吸収あるいは遮断することができるようになった。その結果、ボールネジ機構部における噛合い係合に何ら異常を生じさせないようにすることができるようになり、異音の発生等を抑止することができるようになった。しかも、ロータの一端側にナットスクリューが内包されるような関係で両者を連結する、という簡単な構成（図５参照）を前提として、これに弾性部材のみを追加する、という最小限の変更によって、上記各作用効果を奏することを実現している点も、本発明の大きな利点である。
【００１３】
また、ナットクリューを弾性部材、特にゴム状弾性部材を介して保持するようにしたものにおいては、当該弾性部材の介在によって、ナットスクリューがその半径方向に適宜変位することとなり、これによって、ラックバー、更にはシャフトスクリューに伝播されて来た振動等の外力を吸収あるいは遮断することができるようになった。従って、ボールネジ機構部における噛み合い係合は常に正常な状態に保たれることとなり、異音の発生等を抑止することができるようになった。さらに、上記のようにロータの一端側にナットスクリューが内包されているので、弾性部材によってナットスクリューの径方向変位が許容されつつも、その径方向変位はロータの内壁部によって自ずと規制され、ナットスクリューの過度の変位を防止する、という作用効果も得られるようになった。また、弾性部材が、万一破断等をしたとしても、ナットスクリューがロータから脱落するようなおそれがなくなった。
【００１４】
また、ナットスクリューを、その軸線方向にも変位が可能なように保持するようにすることによって、ラックバー更にはシャフトスクリューのところに伝播される車輪側からの外乱入力、特にラックバー及びシャフトスクリューを、その軸線方向に駆動する振動入力等に対して、上記ナットスクリューが、その軸線方向に変位をすることによって上記振動入力等を吸収あるいは減衰させることができるようになった。その結果、ボールネジ機構部における噛合い係合を正常な状態に保つことができるようになり、異音の発生等を抑止することができるようになった。また、ボールネジ機構部における噛合い係合を常に円滑に保つことができるようになり、その結果、異音の発生等を抑止することができるようになるとともに、振動・騒音等をステアリング装置、特に、ステアリングハンドル等へ伝播させないようにすることができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の全体構成を示す一部破断面図である。
【図２】本発明の主要部を成すボールネジ機構部周りについての、その第一の実施形態の内容を示す断面図である。
【図３】ボールネジ機構部周りについての、その第二の実施形態の内容を示す断面図である。
【図４】ボールネジ機構部周りについての、その第三の実施形態の内容を示す断面図である。
【図５】従来例についてのボールネジ機構部周りの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１  シャフトスクリュー
１１  ネジ部
２  ボール
３  ナットスクリュー
３６  ロックピン
５  弾性部材
５１  トレランスリング（ウエーブスプリング）
５１３  凹部
５１６  凸部
５５  弾性部材（スプリング）
６  ロータ
６６  マグネット
７  ステータ
７７  コイル
８  ハウジング
８１  ベアリング
９  ステアリング機構（ラックアンドピニオン式ステアリング機構）
９１  ラックバー
【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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