JP2010179870A - 車両用操舵装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造時やメンテナンス時に作業性のよい車両用操舵装置を提供すること。
【解決手段】車両用操舵装置は、操舵補助用の電動モータと、電動モータの回転を伝達するための平行軸歯車機構と、平行軸歯車機構から伝達された回転を直線運動に変換するボールねじ機構とを備えている。ボールねじ機構は、ボールナット３７と、ボールナット３７の内周にボール３８を介して螺合する筒状のねじ軸３９とを含む。筒状のねじ軸３９内にラック軸１３の挿通部２３が挿通されている。ねじ軸３９およびラック軸１３が、第３自在継手２４Ｌによって、ラック軸１３の軸方向Ｘ１に同行移動可能に連結されている。
【選択図】図３

Description

この発明は、車両用操舵装置及びその製造方法に関する。

車両用操舵装置として、電動モータによって操舵を補助する電動パワーステアリング装置が知られている。この種のステアリング装置には、電動モータがラック軸と平行に配置された、いわゆるラックパラレル式の電動パワーステアリング装置がある（例えば下記特許文献１参照）。
特許文献１に係るラックパラレル式の電動パワーステアリング装置には、操舵補助用の電動モータと、電動モータの回転を伝達するための平行軸歯車機構と、平行軸歯車機構から伝達された回転を直線運動に変換するボールねじ機構とが備えられている。

平行軸歯車機構は、駆動ギヤ、アイドルギヤ、およびリダクションギヤを備えている。また、ボールねじ機構は、ボールナットと、ボールナットの内周に複数のボールを介して螺合する筒状のねじ軸とを備えている。リダクションギヤは、環状をなしており、ボールナットは、リダクションギヤの内周に嵌合されている。リダクションギヤは、ボールナットに同行回転可能に連結されている。また、ねじ軸およびラック軸は、単一の材料によって一体に形成されている。

特開２００８−２５４４９５号公報

上述のように、特許文献１に係る車両用操舵装置では、平行軸歯車機構の構成部品であるリダクションギヤがボールナットに同行回転可能に連結されている。また、このボールナットと対をなすねじ軸は、単一の材料によってラック軸と一体に形成されている。したがって、例えばメンテナンス時において平行軸歯車機構を交換するときには、平行軸歯車機構だけでなく、ラック軸も車両用操舵装置から取り外す必要がある。そのため、平行軸歯車機構の交換に伴う作業工程が多く、平行軸歯車機構の交換に伴う作業性が悪い。また、場合によっては、平行軸歯車機構だけでなく、ラックアンドピニオン機構も交換する必要があり、部品交換時におけるコストが高くなる場合がある。

この発明は、製造時やメンテナンス時に作業性のよい車両用操舵装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、電動モータ（２６）によって平行軸歯車機構（２７）からなる伝達機構を介して駆動される回転筒（３７）の回転を転舵軸（１３）の軸方向移動に変換する運動変換機構（２８）を備え、上記運動変換機構は、上記回転筒としてのボールナット（３７）と、上記ボールナットの内周にボール（３８）を介して螺合する筒状のねじ軸（３９）と、を含むボールねじ機構（２８）であり、上記筒状のねじ軸内に上記転舵軸が挿通されており、上記ねじ軸および上記転舵軸を分離可能に連結する連結手段（６４、７０）によって、上記ねじ軸および上記転舵軸が上記転舵軸の軸方向に同行移動可能に連結されていることを特徴とする車両用操舵装置（１）である（請求項１）。

本発明によれば、ボールねじ機構のねじ軸および転舵機構の転舵軸が分離可能に設けられている。したがって、例えば平行軸歯車機構の一部や全部の構成部品を交換するなどのメンテナンスのときでも、転舵軸からねじ軸を分離させることにより、転舵機構を分解せずに、平行軸歯車機構のメンテナンス作業を実施することができる。これにより、車両用操舵装置の部品交換や分解に伴う作業性を向上させることができる。また、ボールねじ機構や平行軸歯車機構を含むアッセンブリから軸方向長さが比較的長い転舵軸を分離した状態で当該アッセンブリを組み立てることができる。したがって、車両用操舵装置の組み立てに伴う作業性を格段に向上させることができる。

また、上記連結手段は、上記転舵軸に形成されたねじ部（６３）に螺合し、上記筒状のねじ軸の端面（３９ｂ）を直接または間接的に押圧するねじ部材（６４、７０）を含む場合がある（請求項２）。この場合、ねじ部にねじ部材を螺合させるという比較的簡単な方法でねじ軸および転舵軸を連結することができる。また、ねじ軸の端面をねじ部材によって押圧することにより、ねじ軸および転舵軸の軸方向への相対移動を規制することができる。

また、上記転舵軸の外周に弾性的に嵌合し、上記転舵軸を上記ねじ軸に対して弾性支持する環状の弾性部材（６２、６６）を備える場合がある（請求項３）。この場合、転舵軸がねじ軸によって弾性支持される。したがって、ねじ軸および転舵軸間における振動の伝達を低減することができる。
また、上記弾性部材は、上記転舵軸の軸方向（Ｘ１）に関して、上記ねじ軸の端面（３９ａ、３９ｂ）とこれに対向する部材（２２、６４、７０）との間に介在している場合がある（請求項４）。この場合、ねじ軸および転舵軸間における軸方向への振動の伝達を抑制することができる。

また、上記伝達機構、上記ボールねじ機構、ならびに上記伝達機構および上記ボールねじ機構を保持した伝達機構ハウジング（２９）を含む第１のサブアセンブリ（Ａ１）と、転舵軸および当該転舵軸を保持した転舵軸収容ハウジング（１５）を含む第２のサブアセンブリ（Ａ２）とを備える場合がある（請求項５）。この場合、車両用操舵装置の製造時やメンテナンス時における部品の取り扱いを容易にすることができる。これにより、車両用操舵装置の製造時などにおける作業性を向上させることができる。また、軸方向長さが比較的長い転舵軸をねじ軸から分離させた状態で第１のサブアセンブリの組立や分解などを行うことができるので、第１のサブアセンブリの取り扱い性が非常によい。

また、上記目的を達成するための本発明は、上述の車両用操舵装置を製造する車両用操舵装置の製造方法であって、上記第１のサブアセンブリの筒状のねじ軸内に、上記第２のサブアセンブリの転舵軸を挿通する工程を含むことを特徴とする車両用操舵装置の製造方法である（請求項５）。
本発明によれば、筒状のねじ軸内に転舵軸を挿通するという比較的簡単な方法で第１および第２のサブアセンブリを連結することができる。これにより、車両用操舵装置の組み立てに伴う作業性を向上させることができる。また、ねじ軸から転舵軸を取り外せば、第１および第２のサブアセンブリの連結を容易に解除することができる。これにより、車両用操舵装置の部品交換や分解に伴う作業性を向上させることができる。

なお、上記において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

本発明の一実施形態に係る車両用操舵装置の概略構成の模式図である。 車両用操舵装置の要部の拡大断面図である。 ラック軸およびねじ軸の連結部を含む図解的な部分断面図である。 ラック軸およびねじ軸を分解した状態を図解的に示す側面図である。 ラックアンドピニオン機構および操舵補助機構の組立手順の一例を説明するための工程図である。 上記組立手順の一例の途中工程における車両用操舵装置の模式図である。 本発明の他の実施形態に係るラック軸およびねじ軸の連結部を含む図解的な部分断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るラック軸およびねじ軸の連結部を含む図解的な部分断面図である。

以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用操舵装置１の概略構成の模式図である。
図１を参照して、車両用操舵装置１は、例えば、いわゆるラックパラレル式の電動パワーステアリング装置である。車両用操舵装置１は、操舵部材としてのステアリングホイール２と、転舵機構としてのラックアンドピニオン機構３と、運転者の操舵を補助するための操舵補助機構４とを備えている。

ステアリングホイール２は、ステアリングシャフト５の一端に同行回転可能に連結されている。ステアリングシャフト５の他端は、第１自在継手６を介して中間軸７の一端に同行回転可能に連結されている。中間軸７の他端は、第２自在継手８を介してラックアンドピニオン機構３（より具体的には、後述のピニオン軸１２）に連結されている。ステアリングシャフト５は、筒状のステアリングコラム９内を挿通しており、ステアリングコラム９によって回転可能に支持されている。ステアリングコラム９は、ブラケット１０によって車体の一部１１に固定されている。

ラックアンドピニオン機構３は、ピニオン軸１２と、転舵軸としてのラック軸１３と、ピニオン軸１２を収容するピニオンハウジング１４と、ラック軸１３を収容する転舵軸収容ハウジングとしてのラックハウジング１５とを備えている。ピニオン軸１２は、ピニオンハウジング１４によって回転可能に保持されている。また、ラック軸１３は、ラックハウジング１５によって、ラック軸１３の軸方向Ｘ１に移動可能に保持されている。ピニオンハウジング１４およびラックハウジング１５は、交差状に連結されている。図示はしないが、ラックハウジング１５は、車体の一部１１に固定されている。

ピニオン軸１２は、第２自在継手８を介して中間軸７に連結された入力軸１６と、トーションバー１７を介して入力軸１６に連結された出力軸１８と、出力軸１８の一端に同行回転可能に連結されたピニオン１９とを有している。入力軸１６および出力軸１８は、トーションバー１７を介して相対回転可能に同軸的に連結されている。ステアリングホイール２に入力された操舵トルクは、ステアリングシャフト５および中間軸７等を介して入力軸１６に入力される。また、ステアリングホイール２に操舵トルクが入力されると、入力軸１６および出力軸１８が相対回転する。ピニオン軸１２の周囲に配置されたトルクセンサ２０は、入力軸１６および出力軸１８間の相対回転変位量に基づいて操舵トルクを検出する。トルクセンサ２０の検出結果は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）に入力される。

ラック軸１３は、車両の左右方向（車両の直進方向に直交する水平な方向）に沿って配置されている。ラック軸１３の軸方向長さは、例えば１２０ｃｍ〜１３０ｃｍ程度である。ラック軸１３には、ラック２１が形成されたラック形成部２２と、後述のねじ軸３９内に挿通された挿通部２３とが設けられている。ピニオン軸１２のピニオン１９は、ラック形成部２２に設けられたラック２１に噛み合わされている。ピニオン軸１２の回転は、ラック２１およびピニオン１９によって、ラック軸１３の軸方向Ｘ１への移動に変換される。また、ラック軸１３の一端１３ａは、第３自在継手２４Ｒ（例えばボールジョイント）およびタイロッド２５Ｒを介して図示しない転舵輪に連結される。また、ラック軸１３の他端１３ｂは、第３自在継手２４Ｌ（例えばボールジョイント）およびタイロッド２５Ｌを介して図示しない転舵輪に連結される。ラック軸１３に連結された２つの転舵輪は、ラック軸１３の軸方向Ｘ１への移動に連動して転舵される。

操舵補助機構４は、操舵補助用の電動モータ２６と、電動モータ２６の回転を伝達するための伝達機構としての平行軸歯車機構２７と、平行軸歯車機構２７から伝達された回転を直線運動に変換する運動変換機構としてのボールねじ機構２８と、平行軸歯車機構２７およびボールねじ機構２８を収容する伝達機構ハウジングとしてのギヤハウジング２９とを備えている。ギヤハウジング２９は、互いに連結された第１ハウジング３０および第２ハウジング３１からなるものであり、ラックハウジング１５に連結されている。ラック軸１３の他端１３ｂは、ギヤハウジング２９の内部を通ってギヤハウジング２９の外に突出している。また、電動モータ２６は、回転軸３２がラック軸１３と平行になる姿勢でギヤハウジング２９に連結されている。図示はしないが、ギヤハウジング２９は、車体の一部１１に固定されている。

平行軸歯車機構２７は、駆動ギヤ３３と、中間ギヤとしてのアイドルギヤ３４と、従動ギヤとしてのリダクションギヤ３５とを備えている。各ギヤ３３〜３５としては、例えば、外歯の平歯車、外歯のはすば歯車、外歯のやまば歯車なとが挙げられる。各ギヤ３３〜３５は、それぞれの回転軸線がラック軸１３と平行になるように配置されている。各ギヤ３３〜３５は、ギヤハウジング２９によって回転可能に保持されている。駆動ギヤ３３は、動力伝達継手３６を介して電動モータ２６の回転軸３２に同行回転可能に連結されている。駆動ギヤ３３は、電動モータ２６によって回転駆動される。また、アイドルギヤ３４は、駆動ギヤ３３に噛み合っている。また、リダクションギヤ３５は、アイドルギヤ３４に噛み合っている。電動モータ２６の回転は、駆動ギヤ３３およびアイドルギヤ３４を介してリダクションギヤ３５に伝達される。

ボールねじ機構２８は、回転筒としてのボールナット３７と、ボールナット３７の内周に複数のボール３８を介して螺合する筒状のねじ軸３９とを備えている。上述のリダクションギヤ３５は、筒状に形成されており、ボールナット３７は、リダクションギヤ３５の内周に嵌合されている。リダクションギヤ３５とボールナット３７とは、同行回転可能に連結されている。電動モータ２６の回転は、駆動ギヤ３３、アイドルギヤ３４、およびリダクションギヤ３５を介して、ボールナット３７に伝達される。また、ねじ軸３９内には、ラック軸１３の一部に設けられた挿通部２３が挿通されている。ねじ軸３９およびラック軸１３は、ラック軸１３の軸方向Ｘ１に同行移動可能に連結されている。ボールナット３７を回転させると、ボールナット３７の回転がねじ軸３９の直線運動に変換され、ねじ軸３９およびラック軸１３がラック軸１３の軸方向Ｘ１に同行移動する。

運転者がステアリングホイール２を操作（回転操作）すると、ステアリングホイール２の回転が、ステアリングシャフト５および中間軸７等を介してピニオン軸１２に伝達される。そして、ピニオン軸１２の回転が、ラック２１およびピニオン１９によって、ラック軸１３の軸方向Ｘ１への移動に変換される。これにより、転舵輪の転舵が達成される。
また、ステアリングホイール２が操作されると、入力軸１６および出力軸１８が相対回転して、操舵トルクがトルクセンサ２０によって検出される。トルクセンサ２０のトルク検出結果はＥＣＵに入力され、ＥＣＵは、トルク検出結果や、図示しない車速センサから入力される車速等に基づいて電動モータ２６を制御する。これにより、操舵トルクや車速等に基づく大きさのトルクが電動モータ２６から出力される。そして、電動モータ２６の回転が、平行軸歯車機構２７およびボールねじ機構２８を介して、ラック軸１３に伝達される。これにより、ラック軸１３が軸方向Ｘ１に移動して、運転者の操舵が補助される。

図２は、車両用操舵装置１の要部の拡大断面図である。以下では、図２を参照して、平行軸歯車機構２７、およびこれに関連する構成について具体的に説明する。
ギヤハウジング２９は、互いに連結された第１ハウジング３０および第２ハウジング３１を有している。第１ハウジング３０および第２ハウジング３１は、それぞれ、アルミニウムを含む材料により形成されている。第１ハウジング３０および第２ハウジング３１は、ボルト４０などの締結手段によって連結されている。また、ラックハウジング１５は、図示しないボルトなどの締結手段によって第１ハウジング３０に連結されている。ラック軸１３は、ギヤハウジング２９の内部空間を挿通している。

駆動ギヤ３３は、例えばアルミニウムを含む材料により形成されている。駆動ギヤ３３は、第１支軸４１の軸方向中間部の外周に同行回転可能に支持されている。駆動ギヤ３３および第１支軸４１は、同軸的に配置されている。第１支軸４１の外周には、２つの軸受（第１軸受Ｂ１および第２軸受Ｂ２）が嵌合されている。第１支軸４１は、第１軸受Ｂ１および第２軸受Ｂ２によって回転可能に支持されている。また、第１軸受Ｂ１および第２軸受Ｂ２は、それぞれ、第１ハウジング３０および第２ハウジング３１によって保持されている。第１支軸４１は、第１軸受Ｂ１および第２軸受Ｂ２を介して回転可能にギヤハウジング２９によって保持されている。したがって、駆動ギヤ３３は、第１軸受Ｂ１、第２軸受Ｂ２および第１支軸４１を介して回転可能にギヤハウジング２９によって保持されている。

第１軸受Ｂ１および第２軸受Ｂ２としては、例えば、ラジアル玉軸受が用いられている。第１軸受Ｂ１は、第１ハウジング３０に設けられた第１軸受保持部４２によって保持されている。また、第２軸受Ｂ２は、第２ハウジング３１に設けられた第２軸受保持部４３によって保持されている。第２軸受保持部４３には、第２環状段部４４が設けられており、第２軸受Ｂ２の外輪の一端は、第２環状段部４４に係合している。また、第２軸受保持部４３には、第２止め輪４５が取り付けられており、第２軸受Ｂ２の外輪の他端は、第２止め輪４５に係合している。第２環状段部４４および第２止め輪４５によって、第２軸受Ｂ２の外輪の軸方向Ｘ１への移動が規制されている。

また、第１支軸４１の一端４１ａおよび他端４１ｂは、それぞれ、第１軸受Ｂ１および第２軸受Ｂ２よりも外方（第１支軸４１の軸方向中間部から離れる方向）に突出している。第１支軸４１の一端４１ａは、動力伝達継手３６を介して電動モータ２６の回転軸３２に動力伝達可能に連結されている。また、第１支軸４１の他端４１ｂには、第１ナット４６が取り付けられている。さらに、第１支軸４１の他端４１ｂ近傍には、環状の第１位置決め部４７が設けられている。第２軸受Ｂ２の内輪は、第１ナット４６および第１位置決め部４７によって軸方向Ｘ１に挟持されている。

アイドルギヤ３４は、例えばアルミニウムを含む材料により形成されている。アイドルギヤ３４は、第２支軸４８の軸方向中間部の外周に同行回転可能に支持されている。アイドルギヤ３４および第２支軸４８は、例えば単一の材料（この実施形態では、アルミニウムを含む材料）で一体に形成されており、同軸的に配置されている。第２支軸４８の外周には、２つの軸受（第３軸受Ｂ３および第４軸受Ｂ４）が嵌合されている。第２支軸４８は、第３軸受Ｂ３および第４軸受Ｂ４によって回転可能に支持されている。また、第３軸受Ｂ３および第４軸受Ｂ４は、それぞれ、第１ハウジング３０および第２ハウジング３１によって保持されている。第２支軸４８は、第３軸受Ｂ３および第４軸受Ｂ４を介して回転可能にギヤハウジング２９によって保持されている。したがって、アイドルギヤ３４は、第３軸受Ｂ３、第４軸受Ｂ４および第２支軸４８を介して回転可能にギヤハウジング２９によって保持されている。

第３軸受Ｂ３および第４軸受Ｂ４としては、例えば、ラジアル玉軸受が用いられている。第３軸受Ｂ３は、第１ハウジング３０に設けられた第３軸受保持部４９によって保持されている。また、第４軸受Ｂ４は、第２ハウジング３１に設けられた第４軸受保持部５０によって保持されている。第４軸受保持部５０には、第４環状段部５１が設けられており、第４軸受Ｂ４の外輪の一端は、第４環状段部５１に係合している。また、第４軸受保持部５０には、第４止め輪５２が取り付けられており、第４軸受Ｂ４の外輪の他端は、第４止め輪５２に係合している。第４環状段部５１および第４止め輪５２によって、第４軸受Ｂ４の外輪の軸方向Ｘ１への移動が規制されている。

また、第２支軸４８の一端４８ａおよび他端４８ｂは、それぞれ、第３軸受Ｂ３および第４軸受Ｂ４よりも外方（第２支軸４８の軸方向中間部から離れる方向）に突出している。第２支軸４８の他端４８ｂには、第２ナット５３が取り付けられている。第４軸受Ｂ４の内輪の一端は、第２ナット５３に係合している。また、第２支軸４８の他端４８ｂ近傍には、環状の第２位置決め部５４が設けられている。第４軸受Ｂ４の内輪は、第２ナット５３および第２位置決め部５４によって軸方向Ｘ１に挟持されている。

リダクションギヤ３５は、例えばアルミニウムを含む材料により形成されている。リダクションギヤ３５の内周には、ボールナット３７が例えば圧入固定されている。リダクションギヤ３５は、ボールナット３７と同軸になっている。また、ボールナット３７の外周には、２つの軸受（第５軸受Ｂ５および第６軸受Ｂ６）が嵌合されている。ボールナット３７は、第５軸受Ｂ５および第６軸受Ｂ６によって回転可能に支持されている。また、第５軸受Ｂ５および第６軸受Ｂ６は、それぞれ、第１ハウジング３０および第２ハウジング３１によって保持されている。ボールナット３７は、第５軸受Ｂ５および第６軸受Ｂ６を介して回転可能にギヤハウジング２９によって保持されている。したがって、リダクションギヤ３５は、第５軸受Ｂ５、第６軸受Ｂ６およびボールナット３７を介して回転可能にギヤハウジング２９によって保持されている。

第６軸受Ｂ６としては、例えば、ラジアル玉軸受が用いられている。第６軸受Ｂ６は、第２ハウジング３１に設けられた第６軸受保持部５５によって保持されている。また、第５軸受Ｂ５としては、例えば、複列アンギュラ玉軸受が用いられている。第５軸受Ｂ５は、第１ハウジング３０に設けられた第５軸受保持部５６によって保持されている。第５軸受Ｂ５の外輪は、第５軸受保持部５６に設けられた第５環状段部５７と、第５軸受保持部５６に取り付けられた第１止めねじ５８とによって軸方向Ｘ１に挟持されている。また、第５軸受Ｂ５の内輪は、ボールナット３７の外周に形成された環状の第３位置決め部５９と、ボールナット３７の一端３７ａに取り付けられた第２止めねじ６０とによって軸方向Ｘ１に挟持されている。

図３は、ラック軸１３およびねじ軸３９の連結部を含む図解的な部分断面図である。また、図４は、ラック軸１３およびねじ軸３９を分解した状態を図解的に示す側面図である。以下では、図３および図４を参照して、ラック軸１３およびねじ軸３９の連結状態について説明する。
ねじ軸３９内には、ラック軸１３の一部に設けられ挿通部２３が挿通されている。挿通部２３の外周は、例えば円筒状をなしている。また、ねじ軸３９の内周は、例えば円筒状をなしている。挿通部２３の外径は、例えばねじ軸３９の内径よりも僅かに小さくされている。したがって、挿通部２３は、ねじ軸３９の内周に隙間嵌めされている。

また、ラック形成部２２と挿通部２３とは、同軸的に連結されている。挿通部２３の外径は、ラック形成部２２の外径よりも小さくされている。ラック形成部２２と挿通部２３との連結部には、環状段部６１が形成されている。挿通部２３の一端２３ａの外周には、弾性部材としての環状の第１弾性部材６２が嵌合している。ラック軸１３およびねじ軸３９が連結された状態で、第１弾性部材６２は、環状段部６１とねじ軸３９の一端面３９ａとによって軸方向Ｘ１に挟持されている。第１弾性部材６２は、例えば合成樹脂や合成ゴムからなるものである。

また、図３に示すように、挿通部２３の他端２３ｂには、ねじ部としての雌ねじ穴６３が形成されている。また、挿通部２３の他端２３ｂに連結された第３自在継手２４Lには、ねじ部材としてのハウジング６４が備えられている。ハウジング６４には、平坦な端面６４ａが設けられている。この端面６４ａからは、雄ねじ部６５が突出している。雄ねじ部６５は、雌ねじ穴６３に螺合している。これにより、第３自在継手２４Lが挿通部２３に連結されている。挿通部２３の他端２３ｂは、ねじ軸３９から突出しており、挿通部２３の他端２３ｂの外周には、弾性部材としての環状の第２弾性部材６６が嵌合している。ラック軸１３およびねじ軸３９が連結された状態で、第２弾性部材６６は、ハウジング６４の端面６４ａとねじ軸３９の他端面３９ｂとによってラック軸１３の軸方向Ｘ１に挟持されている。第２弾性部材６６は、例えば合成樹脂や合成ゴムからなるものである。

このように、ねじ軸３９は、２つの弾性部材（第１および第２弾性部材６２、６６）を介して、ハウジング６４およびラック形成部２２によってラック軸１３の軸方向Ｘ１に挟持されている。これにより、ラック軸１３およびねじ軸３９が、ラック軸１３の軸方向Ｘ１に同行移動可能に連結されている。また、ねじ軸３９が２つの弾性部材６２、６６によってラック軸１３の軸方向Ｘ１に挟持されているので、ねじ軸３９が弾性的に支持されている。

また、挿通部２３の一端２３ａ近傍には、挿通部２３の外周から突出する突起６７が形成されている。この実施形態では、突起６７が例えば２つ形成されている（図３および図４では、一方の突起６７のみを図示している）。２つの突起６７は、例えば、同じ形状にされている。また、２つの突起６７は、例えば、１８０度間隔で挿通部２３の周方向に並んで配置されている。各突起６７は、挿通部２３において、一端２３ａよりも挿通部２３の軸方向中間部側に配置されている。

また、図４に示すように、ねじ軸３９には、突起６７と同数（この実施形態では、２つ）のスリット６８が形成されている。スリット６８は、ねじ軸３９の一端面３９ａから軸方向Ｘ１に延びている。２つのスリット６８は、例えば、１８０度間隔でねじ軸３９の周方向に並んで配置されている。各スリット６８の軸方向Ｘ１への長さは、突起６７の軸方向Ｘ１への長さよりも大きくされている。また、各スリット６８の周方向への幅は、突起６７の周方向への幅よりも僅かに大きくされている。若しくは、逆に、突起６７の周方向への幅が、スリット６８の周方向への幅よりも僅かに小さくされている。ラック軸１３およびねじ軸３９が連結された状態で、各スリット６８には、対応する突起６７が入り込む。ラック軸１３およびねじ軸３９の相対回転は、各スリット６８と対応する突起６７との係合により規制される。

図５は、ラックアンドピニオン機構３および操舵補助機構４の組立手順の一例を説明するための工程図である。また、図６は、上記組立手順の一例の途中工程における車両用操舵装置１の模式図である。以下では、図１および図５を参照して、ラックアンドピニオン機構３および操舵補助機構４の組立手順について説明する。また、以下の説明において、図２、図３および図６を適宜参照する。

ラックアンドピニオン機構３および操舵補助機構４の組立では、ボールナット３７の外周にリダクションギヤ３５が例えば圧入される（ステップＳ１）。次に、ボールナット３７の内周に、ねじ軸３９が挿入される（ステップＳ２）。そして、ボールナット３７の内周にねじ軸３９が挿入された状態で、ボールナット３７の内周とねじ軸３９の外周との間に複数のボール３８が充填される（ステップＳ３）。具体的には、ボールナット３７には、径方向に貫通する図示しない貫通穴が形成されており、この貫通穴を介してボールナット３７の内周とねじ軸３９の外周との間に複数のボール３８が充填される。これにより、リダクションギヤ３５、ボールナット３７、複数のボール３８、およびねじ軸３９を含むボールねじアッセンブリが形成される。

ボールねじアッセンブリが形成された後は、ボールねじアッセンブリが、第１ハウジング３０の内部に組み入れられる（ステップＳ４）。このとき、第１ハウジング３０には第５軸受Ｂ５が保持されており、ボールナット３７は、第５軸受Ｂ５を介して回転可能に第１ハウジング３０によって保持される。また、ボールねじアッセンブリが第１ハウジング３０の内部に組み入れられた後に、ボールナット３７の一端に第２止めねじ６０（図２参照）が取り付けられる。これにより、ボールナット３７に第５軸受Ｂ５の内輪が固定される。

次に、駆動ギヤ３３およびアイドルギヤ３４が、それぞれ、アイドルギヤ３４およびリダクションギヤ３５に噛み合うように、第１ハウジング３０の内部に組み入れられる（ステップＳ５）。そして、ボールねじアッセンブリ、駆動ギヤ３３、およびアイドルギヤ３４が組み入れられた状態の第１ハウジング３０に、第２ハウジング３１が連結される（ステップＳ６）。これにより、平行軸歯車機構２７、ボールねじ機構２８、およびギヤハウジング２９を含む第１のサブアッセンブリとしてのギヤアッセンブリＡ１が形成される（図６参照）。

ギヤアッセンブリＡ１が形成された後は、図６に示すように、筒状のねじ軸３９内に、ラック軸１３に設けられた挿通部２３が挿通される（ステップＳ７）。このとき、挿通部２３の一端２３ａの外周には、第１弾性部材６２が予め嵌合されている。また、ラック軸１３は、ラックハウジング１５内を挿通しており、図示はしないが、ラック２１にはピニオン１９が噛み合わされている。すなわち、ラック軸１３、およびラックハウジング１５を含む第２のサブアッセンブリとしてのラックアンドピニオンアッセンブリＡ２が予め形成されている（図６参照）。このラックアンドピニオンアッセンブリＡ２は、ギヤアッセンブリＡ１に連結される。より具体的には、ねじ軸３９内に挿通部２３が挿通された後、ラックハウジング１５が第１ハウジング３０に連結される（ステップＳ８）。これにより、ラックアンドピニオンアッセンブリＡ２がギヤアッセンブリＡ１に連結される。

ラックアンドピニオンアッセンブリＡ２がギヤアッセンブリＡ１に連結された後は、電動モータ２６が第１ハウジング３０に連結される（ステップＳ９）。そして、ラック軸１３の他端１３ｂに相当する挿通部２３の他端２３ｂの外周に第２弾性部材６６が嵌合された後、第３自在継手２４Ｌのハウジング６４が挿通部２３の他端２３ｂに連結される（ステップＳ１０）。より具体的には、挿通部２３の他端２３ｂに形成された雌ねじ穴６３に、ハウジング６４に設けられた雄ねじ部６５が取り付けられる（図３参照）。これにより、２つの弾性部材（第１および第２弾性部材６２、６６）によって軸方向Ｘ１に挟持された状態で、ねじ軸３９がラック軸１３に連結される。このようにして、ラックアンドピニオン機構３および操舵補助機構４が連結される。

以上のように本実施形態では、ボールねじ機構２８のねじ軸３９およびラックアンドピニオン機構３のラック軸１３が分離可能に設けられている。したがって、例えば平行軸歯車機構２７の一部や全部の構成部品を交換するなどのメンテナンスのときでも、ラック軸１３からねじ軸３９を分離させることにより、ラックアンドピニオン機構３を分解せずに、平行軸歯車機構２７のメンテナンス作業を実施することができる。これにより、車両用操舵装置１の部品交換や分解に伴う作業性を向上させることができる。したがって、車両用操舵装置１の分解が容易である。また、従来の車両用操舵装置のように、平行軸歯車機構２７の一部や全部の構成部品を交換するときに、ラックアンドピニオン機構３までも交換しなくてよいので、部品交換時におけるコストを低減することができる。さらに、ボールねじ機構２８や平行軸歯車機構２７を含むアッセンブリ（ギヤアッセンブリＡ１に相当）から軸方向長さが比較的長いラック軸１３を分離した状態で当該アッセンブリＡ１を組み立てることができる。したがって、車両用操舵装置１の組み立てに伴う作業性を格段に向上させることができる。これにより、車両用操舵装置１の組立時間を短縮することができる。

また、ギヤアッセンブリＡ１の状態では、軸方向長さが比較的長いラック軸１３がねじ軸３９から分離されているので、ねじ軸３９およびラック軸１３が単一の材料で一体に形成されている場合に比べて、ギヤアッセンブリＡ１が小型になっている。そのため、ギヤアッセンブリＡ１の取り扱い性が非常によい。また、ギヤアッセンブリＡ１を輸送するときに非常に便利である。さらに、ギヤアッセンブリＡ１の状態では、ボールねじ機構２８がラックアンドピニオン機構３から分離されているから、ラックアンドピニオン機構３から独立してボールねじ機構２８や平行軸歯車機構２７の品質を確保することができる。一方、ねじ軸３９およびラック軸１３が単一の材料で一体に形成されている場合には、ボールねじ機構２８や平行軸歯車機構２７の品質が満足されていても、ラックアンドピニオン機構３の品質が満足されていないときには、全ての機構が不良品となってしまう。したがって、この実施形態では、このような問題を解決し、車両用操舵装置１の生産効率を高めることができる。

さらに、本実施形態では、ねじ軸３９が２つの弾性部材６２、６６によってラック軸１３の軸方向Ｘ１に挟持されており、ねじ軸３９が弾性的に支持されている。したがって、車両の走行時に、ラック軸１３の軸方向Ｘ１への荷重（いわゆる逆入力による荷重）がラック軸１３に入力された場合でも、この荷重を２つの弾性部材６２、６６によって吸収することができる。これにより、逆入力による荷重がステアリングホイール２に伝達されて、操舵フィーリングが悪化することを防止することができる。さらにまた、この実施形態では、挿通部２３がねじ軸３９の内周に隙間嵌めされた状態でねじ軸３９が弾性的に支持されている。したがって、車両の走行時に、ラック軸１３の径方向Ｙ１（図１参照）への荷重（いわゆる逆入力による荷重）がラック軸１３に入力された場合でも、ねじ軸３９の内周と挿通部２３の外周との間の隙間の範囲内で挿通部２３を変位させながら、当該荷重を２つの弾性部材６２、６６によって吸収することができる。これにより、ラック軸１３の径方向Ｙ１への荷重がボールねじ機構２８に伝達されて、ボールねじ機構２８が損傷等することを防止することができる。したがって、ボールねじ機構２８の耐久性を向上させることができる。

この発明の実施の形態の説明は以上であるが、この発明は、上述の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば上述の実施形態では、ねじ軸３９の他端面３９ｂがねじ部材としてのハウジング６４によって間接的に押圧されている場合について説明したが、これに限らず、例えば図７に示すように、挿通部２３の他端２３ｂに雄ねじ部６９を形成して、この雄ねじ部６９にねじ込まれたねじ部材としてのナット７０によって、ねじ軸３９の他端面３９ｂを間接的に押圧してもよい。また、図８に示すように、ねじ軸３９の他端面３９ｂがハウジング６４によって直接的に押圧されていてもよい。図示はしないが、ねじ軸３９の一端面３９ａについても、同様に、ラック形成部２２と挿通部２３との連結部に設けられた環状段部６１によって直接的に押圧されていてもよい。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１・・・車両用操舵装置、１３・・・ラック軸（転舵軸）、１５・・・ラックハウジング（転舵軸収容ハウジング）、２２・・・ラック形成部（対向する部材）、２６・・・電動モータ、２７・・・平行軸歯車機構、２８・・・ボールねじ機構（運動変換機構）、２９・・・ギヤハウジング（伝達機構ハウジング）、３７・・・ボールナット（回転筒）、３８・・・ボール、３９・・・ねじ軸、３９ａ・・・端面（ねじ軸の端面）、３９ｂ・・・端面（ねじ軸の端面）、６２・・・第１弾性部材（弾性部材）、６３・・・雌ねじ穴（ねじ部）、６４・・・ハウジング（連結手段、ねじ部材、対向する部材）、６６・・・第２弾性部材（弾性部材）、７０・・・ナット（連結手段、ねじ部材、対向する部材）、Ａ１・・・ギヤアッセンブリ（第１のサブアッセンブリ）、Ａ２・・・ラックアンドピニオンアッセンブリ（第２のサブアッセンブリ）、Ｘ１・・・軸方向（転舵軸の軸方向）

Claims (6)

1. 電動モータによって平行軸歯車機構からなる伝達機構を介して駆動される回転筒の回転を転舵軸の軸方向移動に変換する運動変換機構を備え、
   上記運動変換機構は、上記回転筒としてのボールナットと、上記ボールナットの内周にボールを介して螺合する筒状のねじ軸と、を含むボールねじ機構であり、
   上記筒状のねじ軸内に上記転舵軸が挿通されており、
   上記ねじ軸および上記転舵軸を分離可能に連結する連結手段によって、上記ねじ軸および上記転舵軸が上記転舵軸の軸方向に同行移動可能に連結されていることを特徴とする車両用操舵装置。
2. 請求項１において、上記連結手段は、上記転舵軸に形成されたねじ部に螺合し、上記筒状のねじ軸の端面を直接または間接的に押圧するねじ部材を含むことを特徴とする車両用操舵装置。
3. 請求項１または２において、上記転舵軸の外周に弾性的に嵌合し、上記転舵軸を上記ねじ軸に対して弾性支持する環状の弾性部材を備えることを特徴とする車両用操舵装置。
4. 請求項３において、上記弾性部材は、上記転舵軸の軸方向に関して、上記ねじ軸の端面とこれに対向する部材との間に介在していることを特徴とする車両用操舵装置。
5. 請求項１〜４において、上記伝達機構、上記ボールねじ機構、ならびに上記伝達機構および上記ボールねじ機構を保持した伝達機構ハウジングを含む第１のサブアセンブリと、転舵軸および当該転舵軸を保持した転舵軸収容ハウジングを含む第２のサブアセンブリとを備えることを特徴とする車両用操舵装置。
6. 請求項５記載の車両用操舵装置を製造する車両用操舵装置の製造方法であって、上記第１のサブアセンブリの筒状のねじ軸内に、上記第２のサブアセンブリの転舵軸を挿通する工程を含むことを特徴とする車両用操舵装置の製造方法。

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