JP2011105075A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操舵開始時の引きずり感がなく、操舵フィーリングに優れた電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】電動モータ１３のロータ１５が回転すると、ボールねじ機構１４のボールナット２６が回転し、転舵軸８が軸方向Ｘに移動する。ハウジング１２に保持された軸受１８によって回転可能に且つ軸方向Ｘに移動不能に支持された回転体１００が、上記ロータ１５と、ロータ１５と協働して凹部Ｓ１を形成するねじ部材３７とを含む。ボールナット２６は凹部Ｓ１内に突出した凸部３４を含む。回転体３７は、ボールナット２６に電動モータ１３のトルクを伝達する。凹部Ｓ１に収容された弾性支持部材２８，２９が、凸部３４を介してボールナット２６を軸方向Ｘに弾性支持する。
【選択図】図２

Description

本発明は電動パワーステアリング装置に関する。

転舵軸としてのラック軸に電動モータの操舵補助力を与える、いわゆるラックアシスト式の電動パワーステアリング装置が提案されている。
この種の電動パワーステアリング装置において、ボールナットを支持する軸受の外輪の端面とハウジングとの間に弾性部材を介在させることが提案されている（例えば特許文献１および特許文献２を参照）。

特開２００４−２４３９４５号公報（第３３段落、第３４段落、図３、図５） 特表２００８−５３８３４２号公報（図８、図９）

特許文献１，２では、ボールナットと被動ギヤが一体に連結されたユニットを構成しており、操舵開始時（すなわち微小操舵時）に上記の弾性部材が弾性変形することにより、ボールナットが回転せずにラック軸とともに軸方向に移動することができる。
しかしながら、ボールナットと被動ギヤを含むユニット全体を軸方向に移動させるため、移動マスが大きく、したがって、操舵フィーリングとして、操舵補助に入る前のいわゆる引きずり感の低減が十分ではなく、また、いわゆるダイレクト感を出し難いという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、操舵開始時の引きずり感がなく、操舵フィーリングに優れた電動パワーステアリング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、本発明は、転舵軸（８）の一部に形成されたねじ軸（８ｂ）、および上記ねじ軸にボール（２７）を介して螺合するボールナット（２６；２６Ａ；２６Ｂ；２６Ｃ；２６Ｄ）を含み、操舵補助用の電動モータ（１３；１３Ａ；１３Ｂ；１３Ｃ；１３Ｄ）の出力回転を上記転舵軸の軸方向（Ｘ）の移動に変換するボールねじ機構（１４；１４Ａ；１４Ｂ；１４Ｃ；１４Ｄ）と、ハウジング（１２；１２Ｄ）によって保持された軸受（１８，１９）によって回転可能に且つ上記軸方向に移動不能に支持され、上記ボールナットを上記軸方向に移動可能に支持し、上記ボールナットに上記電動モータのトルクを伝達する回転体（１００；１１０；１２０；１３０；１４０）と、上記回転体に対して上記ボールナットを上記軸方向に弾性支持する弾性支持部材（２８，２９；２８Ａ，２９Ａ；２８Ｂ，２９Ｂ；２８Ｄ，２９Ｄ）と、を備える電動パワーステアリング装置（１；１Ｄ）を提供する。

本発明では、操舵開始時に、弾性支持部材が弾性変形することにより、ボールナットがねじ軸（転舵軸）とともに軸方向に微小量同行移動する。このとき、回転体は軸方向に移動しないので、従来と比較して、微小操舵時の移動マスを格段に小さくすることができる。したがって、操舵補助に入る前のひきずり感を確実になくすことができる。また、ダイレクト感のある優れた操舵フィーリングを得ることができる。

また、上記ボールナットおよび上記回転体は、上記軸方向に対向する対向面（３４１，３５；３４２，３７；２６２，４５１；４６１，４７１；２６４，５８１；２６５，５９１；６５１，６９１；６５２，６８１；８８１，８２４；８８２，８３１）を含み、上記弾性支持部材は、上記ボールナットおよび上記回転体の上記対向面間に介在する弾性部材を含む場合がある（請求項２）。この場合、ボールナットおよび回転体の対向面間に介在する弾性部材が、回転体に対して、ボールナットを上記軸方向に弾性支持する。

また、上記ボールナットおよび上記回転体の何れか一方が、径方向に延設された凸部（３４；４７；６５；８８）を含み、他方が、上記凸部が挿入された凹部（Ｓ１；Ｓ２；Ｓ３；Ｓ４）を含み、上記ボールナットおよび上記回転体の上記対向面は、上記凸部と凹部との対向面を含む場合がある（請求項３）。この場合、凸部と凹部の間に弾性支持部材としての弾性部材を容易にレイアウトすることができる。

また、上記電動モータは、転舵軸と同軸に配置されたロータ（１５；１５Ａ；１５Ｃ）を含み、上記凸部（３４；４７；６５）は、上記ボールナット（２６；２６Ａ；２６Ｃ）の外周に径方向外方に突出するように形成され、上記回転体（１００；１１０；１３０）は、上記電動モータの上記ロータを含む場合がある（請求項４）。この場合、いわゆるラック同軸タイプの電動パワーステアリング装置において、電動モータのロータを含む回転体の凹部と、ボールナットの凸部との間に、弾性支持部材としての弾性部材を容易にレイアウトすることができる。

また、上記電動モータの出力回転をボールナットに伝達する伝達機構（７７）を含み、上記伝達機構は、ボールナットと同軸に配置された被動部材（７９）を含み、上記凸部（８８）は、上記ボールナット（２６Ｄ）の外周（２６１）に径方向外方に突出するように形成され、上記回転体（１４０）は、上記被動部材を含む場合がある（請求項５）。この場合、いわゆるラックパラレルタイプの電動パワーステアリング装置において、伝達機構の被動部材を含む回転体の凹部と、ボールナットの凸部との間に、弾性支持部材としての弾性部材を容易にレイアウトすることができる。また、上記の伝達機構として、平行軸歯車機構やプーリ・ベルト機構を用いることができ、被動部材としては、上記平行軸歯車機構の被動ギヤや上記プーリ・ベルト機構の被動プーリを用いることができる。

また、上記ボールナットを上記回転体にトルク伝達可能に弾性連結する弾性連結部材（７４，７５）を備え、上記弾性支持部材および上記弾性連結部材が一体に形成された単一の弾性部材（７１）を構成しており、上記単一の弾性部材は、上記凹部内に収容され上記凸部の周囲を取り囲む環状をなしている場合がある（請求項６）。ボールナットの軸方向移動を許容している関係上、ボールナットが回転方向に多少のガタを生ずるおそれがある。これに対して、本発明では、弾性連結部材によって、ボールナットの回転方向のガタをなくし、騒音の発生を防止することができる。しかも、弾性支持部材および弾性連結部材が一体に形成された単一の弾性部材を構成しているので、部品点数を削減することができる。また、上記凸部と上記凹部の間に、単一の弾性部材を押し込むのみで、組立を非常に容易に行うことができる。したがって、部品点数およよび組立て工数の削減を通じて、製造コストを格段に安価にすることができる。

上記ボールナットを上記回転体にトルク伝達可能に弾性連結する弾性連結部材（３９，４０；３９Ａ，４０Ａ；７４，７５；３９Ｄ，４０Ｄ）を備えていれば好ましい（請求項７）。ボールナットの軸方向移動を許容している関係上、ボールナットが回転方向に多少のガタを生ずるおそれがある。これに対して、本発明では、弾性連結部材によって、ボールナットの回転方向のガタをなくし、騒音の発生を防止することができる。

本発明の一実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。 図１の一部を拡大した拡大図である。 図１の実施の形態において、ボールナットをロータにトルク伝達可能に弾性連結する構造を示す、電動パワーステアリング装置の要部の概略断面図である。 本発明の別の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。 図４の実施の形態において、ボールナットをロータにトルク伝達可能に弾性連結する構造を示す、電動パワーステアリング装置の要部の概略断面図である。 本発明のさらに別の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の要部の断面図である。 本発明のさらに別の実施の形態の電動パワーステアリング装置の要部の概略断面図である。 図７のＹ−Ｙ線に沿う断面図である。 図７の実施の形態において、ボールナットとロータの要部の分解側面図である。 図７の実施の形態において、ボールナットとロータをトルク伝達可能に連結する構造の概略断面図である。 本発明のさらに別の実施の形態の電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。 図１１の一部を拡大した断面図である。 図１１の実施の形態において、ボールナットとプーリ支持部材をトルク伝達可能に連結する構造の概略断面図である。

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。
図１は、本発明の一実施の形態のボールねじ装置が適用された、車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式的断面図である。図１を参照して、本電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイールのような操舵部材２に連結されたステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３と機械的に連結された転舵機構４と、ステアリングシャフト３に負荷されるトルクに応じて転舵機構４に操舵補助力を付与する操舵補助機構５とを備えている。

ステアリングシャフト３は、操舵部材２に連結された入力軸３ａと、中間軸６を介して転舵機構４に連なる出力軸３ｂと、入力軸３ａおよび出力軸３ｂを同軸的に連結するトーションバー３ｃとを備える。
転舵機構４は、中間軸６に連結されたピニオン軸７の端部に設けられたピニオン７ａと、このピニオン７ａに噛み合うラック軸８ａを一部に有し車両の左右方向に延びる転舵軸８と、この転舵軸８の一対の端部にそれぞれタイロッド９を介して連結され、対応する転舵輪１０をそれぞれ支持するナックルアーム１１とを備える。転舵軸８の軸方向の移動により、ナックルアーム１１が回動されて転舵輪１０の転舵が達成される。転舵軸８は、図示しない軸受を介して筒状のハウジング１２によって軸方向Ｘに移動可能に且つ回転不能に支持されている。

操舵補助機構５は、転舵軸８を同軸的に取り囲む操舵補助用の電動モータ１３と、電動モータ１３の回転運動を転舵軸８の軸方向Ｘの移動に変換する運動変換機構としてのボールねじ機構１４とを備えている。本電動パワーステアリング装置１は、いわゆるラックアシストタイプであり、その中でも、電動モータ１３が転舵軸８（ラック軸８ａ）と同軸に配置される、いわゆるラック同軸タイプである。

電動モータ１３は、転舵軸８を同軸的に取り囲む筒状のロータ１５と、ハウジング１２の内周に固定され、上記ロータ１５の周囲を取り囲むステータ１６とを備えている。
ロータ１５は、その軸方向に関して第１の端部１５１および第２の端部１５２を有している。ロータ１５の軸方向の中間部に周方向に複数の磁極を形成する例えばリング状の永久磁石１７が保持されている。ステータ１６は、図示していないが、ハウジング１２の内周１２ａに保持された環状のステータコアと、そのステータコアの内周に形成された複数の歯にそれぞれ巻かれた複数のコイルとを備えている。

ロータ１５の第１の端部１５１は、ハウジング１２の内周１２ａに保持された例えば玉軸受からなる第１の軸受１８によって回転可能に支持されている。ロータ１５の第２の端部１５２は、ハウジング１２に保持された例えば複列アンギュラ玉軸受からなる第２の軸受１９によって回転可能に支持されている。
第２の軸受１９の外輪１９ａは、ハウジング１２によって軸方向移動が規制されており、また、第２の軸受１９の内輪１９ｂとロータ１５との軸方向相対移動が規制されている。これにより、ロータ１５の軸方向移動が規制されている。

具体的には、第２の軸受１９の外輪１９ａは、ハウジング１２の内周１２ａに形成された段部からなる受け部２０と、ハウジング１２の内周１２ａのねじ部２１にねじ嵌合された環状のねじ部材２２との間に挟持されている。
また、第２の軸受１９の内輪１９ｂは、ロータ１５の第２の端部１５２における外周１５３に形成された段部からなる受け部２３と、ロータ１５の第２の端部１５２における外周１５３のねじ部２４にねじ嵌合された締付ナット２５との間に挟持されている。

ボールねじ機構１４は、転舵軸８の一部に形成されたねじ軸８ｂと、ねじ軸８ｂの周囲を同軸的に取り囲むボールナット２６と、ねじ軸８ｂの外周およびボールナット２６の内周に形成された螺旋溝間に介在した多数のボール２７とを備えている。ボール２７は、例えばボールナット２６に設けられた図示しないデフレクタ（こま）を用いて、ねじ軸８ｂ周囲の軌道を無限循環させられるようになっている。

ボールナット２６の外周２６１は、ロータ１５の内周１５４に、円筒面間の例えばすきま嵌めにより、摺動可能に嵌め合わされている。
本実施の形態の主に特徴とするところは、下記である。すなわち、電動モータ１３のロータ１５とボールナット２６とが別体に形成されている。ロータ１５と協働して凹部Ｓ１を形成するための凹部形成部材としてのねじ部材３７が、ロータ１５の第１の端部１５１の内周に、ねじ嵌合されて固定されており、その凹部形成部材としてのねじ部材３７およびロータ１５によって、電動モータ１３のトルクをボールナット２６に伝達するための回転体１００が構成されている。凹部Ｓ１内には、ボールナット２６の外周２６１から径方向外方へ延びる凸部３４が挿入されている。第２の軸受１９の働きで、ロータ１５を含む回転体１００の軸方向Ｘへの移動が規制されている。回転体１００の一部であるロータ１５は、ボールナット２６を軸方向Ｘに摺動可能に支持している。回転体１００に対して、ボールナット２６を軸方向Ｘに所定量移動可能に弾性支持する一対の弾性支持部材２８，２９が設けられている。

また、例えばロータ１５の第１の端部１５１の所定部をボールナット２６の所定部にかしめ付けるかしめ突起からなる規制部３０によって、ロータ１５を含む回転体１００とボールナット２６との相対回転が規制されている。これにより、電動モータ１３の出力回転がボールナット２６に伝達されるようになっている。ただし、規制部３０はボールナット２６の軸方向Ｘへの移動を許容している。

また、電動パワーステアリング装置１は、トーションバー３ｃを介する入力軸３ａおよび出力軸３ｂの相対回転変位量により操舵トルクを検出するためのトルクセンサ３１と、トルクセンサ３１により検出されるトルクや車速センサ３２により検出される車速に基づいて、上記電動モータ１３を駆動制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit ：電子制御ユニット）３３とを備えている。

拡大図である図２を参照して、上記凸部３４は、ボールナット２６の一端から径方向外方に延び、例えば環状をなしている。一方、ロータ１５は、その第１の端部１５１における内周１５４に、凸部３４の軸方向Ｘの一端面３４１と対向する段部からなる受け部３５を有している。また、ロータ１５の第１の端部１５１における内周１５４に形成されたねじ部３６に、環状のねじ部材３７が嵌合されている。ねじ部材３７は、凸部３４の軸方向Ｘの他端面３４２と対向する押圧部３７１を有している。

上記凹部Ｓ１は、ロータ１５の第１の端部１５１における内周および受け部３５と、凹部形成部材としてのねじ部材３７の押圧部３７１とによって区画されている。
ボールナット２６および回転体１００は、軸方向Ｘに対向する対向面として、凸部３４の一端面３４１と受け部３５の対と、凸部３４の他端面３４２とねじ部材３７の押圧部３７１の対とを有している。

一方の弾性支持部材２８は、上記対向面の対としての、凸部３４の一端面３４１とロータ１５の受け部３５との間に、軸方向Ｘに弾性的に圧縮された状態で介在する環状板からなる。他方の弾性支持部材２９は、上記対向面の対としての、凸部３４の他端面３４２とねじ部材３７の押圧部３７１との間に、軸方向Ｘに弾性的に圧縮された状態で介在する環状板からなる。直進走行時（非操舵時）には、両弾性支持部材２８，２９の弾性反発力のバランスにより、ボールナット２６が、軸方向Ｘの中立位置に保持されている。

弾性支持部材２８，２９としては、例えばＨ−ＮＢＲ（水素化アクリロニトリル・ブタジエンゴム) 等のゴムや、フッ素樹脂等の樹脂などの、温度特性に優れた弾性部材を用いることが好ましい。
ボールナット２６の凸部３４の回転方向Ｒの一部に凹部３８が形成されており、その凹部３８内に、上記のかしめ突起からなる規制部３０が進入している。図３に示すように、ボールナット２６の回転方向Ｒに対向する凹部３８の内面３８ａと規制部３０との間には、ボールナット２６をトルク伝達可能にロータ１５に弾性連結する一対の弾性連結部材３９，４０が介在している。

弾性連結部材３９，４０としては、例えばＨ−ＮＢＲ（水素化アクリロニトリル・ブタジエンゴム) 等のゴムや、フッ素樹脂等の樹脂などの、温度特性に優れた弾性部材を用いることが好ましい。弾性連結部材３９，４０は、ロータ１５に対するボールナット２６の軸方向Ｘの移動を許容し、且つロータ１５とボールナット２６の回転方向のガタによる打音の発生を防止するように機能する。

本実施の形態によれば、操舵開始時に、弾性支持部材２８，２９が弾性変形することにより、ボールナット２６がねじ軸８ｂ（転舵軸８）とともに軸方向Ｘに微小量同行移動する。このとき、ボールナット２６に電動モータ１３のトルクを伝達するための回転体（本実施の形態ではロータ１５）は、軸方向Ｘに移動しないので、従来と比較して、微小操舵時の移動マスを格段に小さくすることができる。したがって、電動モータ１３による操舵補助に入る前のひきずり感を確実になくすことができる。また、ダイレクト感のあるナチュラルで優れた操舵フィーリングを得ることができる。

また、ボールねじ機構１４のねじ精度を過度に厳密にする必要がなく、製造コストを安くすることができる。また、操舵開始時の電動モータ１３の初期トルクを低減することができ、耐久性を向上することができる。
また、ボールナット２６および回転体１００が、軸方向Ｘに対向する対向面として、互いの間に弾性支持部材２８を介在させた凸部３４の一端面３４１と受け部３５の対と、互いの間に弾性支持部材２９を介在させた凸部３４の他端面３４２とねじ部材３７の押圧部３７１の対とを有しているので、弾性支持部材２８，２９によって、ボールナット２６を軸方向Ｘに容易に弾性支持することができる。

特に、ロータ１５と、ロータ１５の第１の端部１５１に連結された凹部形成部材としてのねじ部材３７とが協働して、凹部Ｓ１を形成するようにしたので、ボールナット２６の凸部３４と凹部Ｓ１の間に、弾性支持部材２８，２９としての弾性部材を容易にレイアウトすることができる。また、凹部形成部材として、ねじ部材３７を用いるので、弾性部材２８，２９の組み付けが容易になる。

また、ボールナット２６をトルク伝達可能にロータ１５に弾性連結する弾性連結部材３９，４０を設けているので、下記の利点がある。すなわち、ボールナット２６の軸方向移動を許容している関係上、ボールナット２６が回転方向Ｒに多少のガタを生ずるおそれがある。これに対して、本実施の形態では、弾性連結部材３９，４０によって、ボールナット２６の回転方向のガタをなくし、騒音の発生を防止することができる。

次いで、図４は、本発明の別の実施の形態の電動パワーステアリング装置の要部の概略断面図である。図４の実施の形態が、図２の実施の形態と主に異なるのは、図２の実施の形態では、ボールねじ機構１４のボールナット２６の全体がロータ１５の径方向内方に配置されていたが、本実施の形態では、ボールねじ機構１４Ａのボールナット２６Ａと電動モータ１３Ａのロータ１５Ａの互いの近接端部のみが、互いに嵌合されるようにした点にある。

具体的には、ボールナット２６Ａは、内周に螺旋溝を形成したボールナット本体２６２と、ボールナット本体２６２の端面２６３からロータ１５Ａ側へ軸方向Ｘに延びるように同軸的に設けられた嵌合筒４１とを有している。ロータ１５Ａの第１の端部１５１に設けられた嵌合筒４１の内周４１ａに、ボールナット２６Ａの上記嵌合筒４２の外周４２ａが、円筒面間のすきま嵌めにより摺動可能に嵌合されている。また、ロータ１５Ａには、凹部形成部材としてのフランジナット４３が同伴回転可能に連結され、そのフランジナット４３に、凹部部成部材としてのねじ部材４４が同伴回転可能に連結されている。フランジナット４３は第１のフランジ４５を有しており、ねじ部材４４は、第１のフランジ４５に軸方向Ｘに対向する第２のフランジ４６を有している。

ロータ１５Ａ、凹部形成部材としてのフランジナット４３および凹部形成部材としてのねじ部材４４によって、電動モータ１３Ａの出力回転をボールナット２６Ａに伝達するための回転体１１０が構成されている。
フランジナット４３の第１のフランジ４５の外端から軸方向に延びる延設筒５１内において、フランジナット４３の第１のフランジ４５とねじ部材４４の第２のフランジ４６との間に形成される凹部Ｓ２内に、ボールナット２６Ａのボールナット本体２６２における外周２６１に形成され、径方向外方に延びる例えば環状の凸部４７が進入している。

ボールナット２６Ａおよび回転体１１０は、軸方向Ｘに対向する対向面として、ボールナット本体２６２の端面２６３と第１のフランジ４５の一端面４５１の対と、凸部４７の一端面４７１と第２のフランジ４６の一端面４６１の対とを有している。
一方の弾性支持部材２８Ａは、上記対向面の対としての、ボールナット本体２６２の端面２６３と第１のフランジ４５の一端面４５１の間に、軸方向Ｘに弾性的に圧縮された状態で介在する環状板からなる。他方の弾性支持部材２９Ａは、上記対向面の対としての、凸部４７の一端面４７１と第２のフランジ４６の一端面４６１の間に、軸方向Ｘに弾性的に圧縮された状態で介在する環状板からなる。

両弾性支持部材２８Ａ，２９Ａが、ロータ１５Ａを含む回転体１１０に対して、ボールナット２６Ａを軸方向Ｘに所定量移動可能に弾性支持している。直進走行時（非操舵時）には、両弾性支持部材２８Ａ，２９Ａの弾性反発力のバランスにより、ボールナット２６Ａが、軸方向Ｘの中立位置に保持されている。
弾性支持部材２８Ａ，２９Ａとしては、例えばＨ−ＮＢＲ（水素化アクリロニトリル・ブタジエンゴム) 等のゴムや、フッ素樹脂等の樹脂などの、温度特性に優れた弾性部材を用いることが好ましい。

フランジナット４３は、ナット本体４３ａを有している。ナット本体４３ａの内周のねじ部４８が、ロータ１５Ａの嵌合筒４１の外周４１ｂに形成されたねじ部４９にねじ嵌合されている。また、ナット本体４３ａの端面が、ロータ１５Ａの外周１５３に設けられた位置決め段部５０に押圧されている。これにより、フランジナット４３とロータ１５Ａとが、同伴回転可能に且つ軸方向相対移動不能に連結されている。

第１のフランジ４５は、ナット本体４３ａの一端から径方向外方に延びるように形成された環状フランジからなる。また、フランジナット４３は、第１のフランジ４５の外端から軸方向に延びる延設筒５１を有している。その延設筒５１はナット本体４３ａと同軸的に形成されている。
ねじ部材４４は、環状のねじ部材本体４４ａを有している。第２のフランジ４６は、ねじ部材本体４４ａの一端から径方向内方へ延びる環状フランジからなる。また、ねじ部材４４は、ねじ部材本体４４ａの他端から径方向外方へ延びる環状フランジからなるストッパ５２を有している。

ねじ部材４４のねじ部材本体４４ａの外周に形成されたねじ部５３が、フランジナット４３のナット本体４３ａの内周のねじ部５４にねじ込まれ、且つねじ部材４４のストッパ５２がフランジナット４３の延設筒５１の端面に押圧されている。これにより、ねじ部材４４とフランジナット４３とが、同伴回転可能に且つ軸方向相対移動不能に連結されている。

嵌合筒４１および嵌合筒４２の嵌合面（嵌合筒４１の内周４１ａおよび嵌合筒４２の外周４２ａ）の何れか一方に形成された周溝に、例えばＯリング等の環状弾性部材５５が、弾性圧縮された状態で収容されている。環状弾性部材５５は、経時変化によって嵌合筒４１および嵌合筒４２の嵌合面間に、仮に隙間が生じたとしても、嵌合面間で打音による騒音が生じないようにする。

ボールナット２６Ａの凸部４７の回転方向Ｒの一部に凹部５６が形成されており、その凹部５６内に、かしめ突起からなる規制部５７が進入している。規制部５７としてのかしめ突起は、フランジナット４３の第１のフランジ４５と延設筒５１との接続部とその近傍を、凹部５６側へ向けて膨出させたものである。
図５に示すように、ボールナット２６Ａの回転方向Ｒに対向する凹部５６の内面５６ａと規制部５７との間には、ボールナット２６Ａをトルク伝達可能にロータ１５Ａに弾性連結する一対の弾性連結部材３９Ａ，４０Ａが介在している。

弾性連結部材３９Ａ，４０Ａとしては、例えばＨ−ＮＢＲ（水素化アクリロニトリル・ブタジエンゴム) 等のゴムや、フッ素樹脂等の樹脂などの、温度特性に優れた弾性部材を用いることが好ましい。弾性連結部材３９Ａ，４０Ａは、ロータ１５Ａに対するボールナット２６Ａの軸方向Ｘの移動を許容し、且つロータ１５Ａとボールナット２６Ａの回転方向のガタによる打音の発生を防止するように機能する。

図４の実施の形態の構成要素のうち、図２の実施の形態と同じ構成要素には、図２の実施の形態と同じ参照符号を付し、その説明を省略する。
本実施の形態によれば、操舵開始時に、弾性支持部材２８Ａ，２９Ａが弾性変形することにより、ボールナット２６Ａがねじ軸８ｂ（転舵軸８）とともに軸方向Ｘに微小量同行移動する。このとき、ボールナット２６Ａに電動モータ１３Ａのトルクを伝達するための回転体１１０は、軸方向Ｘに移動しないので、従来と比較して、微小操舵時の移動マスを格段に小さくすることができる。したがって、電動モータ１３Ａによる操舵補助に入る前のひきずり感を確実になくすことができる。また、ダイレクト感のあるナチュラルで優れた操舵フィーリングを得ることができる。

また、ボールナット２６Ａおよび回転体１１０が、軸方向Ｘに対向する対向面として、互いの間に弾性支持部材２８Ａを介在させたボールナット本体２６２の端面２６３と第１のフランジ４５の一端面４５１の対と、互いの間に弾性支持部材２９Ａを介在させた凸部４７の一端面４７１と第２のフランジ４６の一端面４６１の対とを有しているので、弾性支持部材２８Ａ，２９Ａによって、ボールナット２６Ａを軸方向Ｘに容易に弾性支持することができる。

特に、ロータ１５Ａと、ロータ１５Ａの第１の端部１５１に連結された凹部形成部材としてのフランジナット４３と、凹部形成部材としてのねじ部材４４とが協働して、凹部Ｓ２を形成するようにしたので、凹部Ｓ２内に、弾性支持部材２８Ａ，２９Ａとしての弾性部材を容易にレイアウトすることができる。また、凹部形成部材が、ロータ１５Ａにねじ嵌合されるフランジナット４３と、フランジナット４３にねじ嵌合されるねじ部材４４とを用いるので、弾性支持部材２８Ａ，２９Ａの組み付けが容易になる。

また、ボールナット２６Ａをトルク伝達可能にロータ１５Ａに弾性連結する弾性連結部材３９Ａ，４０Ａを設けているので、下記の利点がある。すなわち、ボールナット２６Ａの軸方向移動を許容している関係上、ボールナット２６Ａが回転方向Ｒに多少のガタを生ずるおそれがある。これに対して、本実施の形態では、弾性連結部材３９Ａ，４０Ａによって、ボールナット２６Ａの回転方向のガタをなくし、騒音の発生を防止することができる。

図１および図４の各実施の形態では、ボールナット２６，２６Ａに凸部３４，４７を設けたが、凸部３４，４７を廃止し、図６に示すように、ボールねじ機構１４Ｂのボールナット２６Ｂの両端面２６４，２６５をそれぞれ弾性支持部材２８Ｂ，２９Ｂによって弾性付勢するようにしてもよい。
具体的には、ロータ１５Ｂの内周１５４に形成された環状突起５８の一端面である受け部５８１と、ロータ１５Ｂの端面２６４との間に、弾性を有する環状板からなる弾性支持部材２８Ｂが介在している。また、ロータ１５Ｂの第１の端部１５１の内周にねじ嵌合されたねじ部材３７Ｂに設けられ径方向に延びる環状フランジ５９の端面５９１と、ボールナット２６Ｂの端面２６５との間に、弾性を有する環状板からなる弾性板弾性支持部材２９Ｂが介在している。ロータ１５Ｂとねじ部材３７Ｂとによって、電動モータ１３Ｂの出力回転をボールナット２６Ｂに伝達するための回転体１２０が構成されている。

ロータ１５Ｂを径方向に貫通する固定孔６０に嵌合固定されたピン６１が、ボールナット２６Ｂの外周１５３に形成された軸方向溝６２に、軸方向Ｘに摺動可能に嵌め入れられている。ピン６１は、ロータ１５Ｂとボールナット２６Ｂとの相対回転を規制するとともに、ロータ１５Ｂに対するボールナット２６Ｂの軸方向Ｘへの移動を案内する。
図６の実施の形態の構成要素のうち、図１の実施の形態の構成要素と同じ構成要素には、図１の実施の形態の構成要素と同じ参照符号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態では、図１および図４の実施の形態と同様にして、操舵補助に入る前のひきずり感を確実になくすことができ、ダイレクト感のある優れた操舵フィーリングを得ることができる。しかも、ボールナット２６Ｂの構造を簡素化することができる。
次いで、図７〜図１０は本発明のさらに別の実施の形態の電動パワーステアリング装置の要部を示している。図７および図９に示すように、電動モータ１３Ｃのロータ１５Ｃの第１の端部１５１に、軸方向Ｘに延びる切欠溝６３が１ないし複数（例えば対称位置に２個）設けられている。各切欠溝６３内には、ボールねじ機構１４Ｃのボールナット２６Ｃの端部から軸方向Ｘに延びる延設片６４がそれぞれ挿入されており、各延設片６４から径方向外方に延びる例えば直方体形状をなす凸部６５が形成されている。

図９に示すように、切欠溝６３の幅Ｗ１（図１０において、回転方向Ｒに対向する切欠溝６３の内側面６３１，６３１間の間隔に相当）は、延設片６４の幅Ｗ２よりも若干大きくされ、延設片６４の幅Ｗ２は、凸部６５の幅Ｗ３よりも若干大きくされている。ロータ１５Ｃの第１の端部１５１の外周にねじ部６６が形成され、そのねじ部６６に、図７および図８に示すように、凹部形成部材としてのフランジナット６７および凹部形成部材としてのナット６８が、ねじ嵌合されている。これらフランジナット６７およびナット６８は、上記凸部６５を軸方向Ｘに挟んだ両側に配置されている。ロータ１５Ｃ、フランジナット６７およびナット６８によって、電動モータ１３Ｃのトルクをボールナット２６Ｃに伝達するための回転体１３０が構成されている。

軸方向Ｘに対向する、フランジナット６７のフランジ６９の対向面としての端面６９１と、ナット６８の対向面としての端面６８１との間に、凹部Ｓ３が区画されている。その凹部Ｓ３は、図１０に示すように、回転方向Ｒに対向する切欠溝６３の内側面６３１，６３２によって、回転方向Ｒにも区画されている。
図７に示すように、各凸部６５に、四角環状をなす弾性部材７１が嵌合され、その弾性部材７１は、図１０に示すように、切欠溝６３内に押し込まれているとともに、図７および図８に示すように、フランジナット６７のフランジ６９の端面６９１およびナット６８の端面６８１によって、軸方向Ｘに挟持されている。ナット６８はロックナット７０を用いて、ロータ１５Ｃに止定されている。

四角環状をなす弾性部材７１は、軸方向Ｘに対向する弾性支持部材としての一対の側壁７２，７３を有しているとともに、回転方向Ｒに対向する弾性連結部材としての一対の側壁７４，７５を有している。
弾性支持部材としての側壁７２は、対向面としての、フランジナット６７のフランジ６９の端面６９１と、凸部６５の一端面６５１との間に介在している。また、弾性支持部材としての側壁７３は、対向面としての、凸部６５の他端面６５２と、ナット６８の端面６８１との間に介在している。

これら弾性支持部材としての一対の側壁７２，７３によって、ロータ１５Ｃを含む回転体１３０に対して、ボールナット２６Ｃが軸方向Ｘに弾性支持されている。また、弾性連結部材としての一対の側壁７４，７５によって、ロータ１５Ｃを含む回転体１３０とボールナット２６Ｃがトルク伝達可能に弾性連結されている。
本実施の形態によれば、図１、図４、図６の実施の形態と同様にして、操舵補助に入る前のひきずり感を確実になくすことができ、ダイレクト感のある優れた操舵フィーリングを得ることができる。さらに、弾性支持部材および弾性連結部材を単一の弾性部材７１で構成したので、構造を簡素化することができ、また組立が容易である。

特に、切欠溝６３に凸部６５を有する延設片６４を挿入し、凸部６５に外嵌された弾性部材７１を、ロータ１５Ｃの外周にねじ嵌合するフランジナット６７のフランジ６９とナット６８の間に挟持する構造としたので、組立が一層容易である。
ボールナット２６Ｃとねじ軸８ｂ（転舵軸８）との間のアライメントのずれを許容することができるので、操舵フィーリングがよく、また、騒音を低減できることから乗り心地がよい。さらに、耐久性が向上する。

上記の各実施の形態は、操舵補助用の電動モータ１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃが転舵軸８（ラック軸８ａ）と同軸に配置される、いわゆるラック同軸タイプであったが、これに限らない。例えば、本発明を、図１１の実施の形態に示すような、いわゆるラックパラレルタイプの電動パワーステアリング装置１Ｄに適用してもよい。
図１１の実施の形態では、操舵補助機構５Ｄが、操舵補助用の電動モータ１３Ｄと、電動モータ１３Ｄの回転軸７６の回転を減速する伝達機構としてのプーリ・ベルト機構７７と、プーリ・ベルト機構７７の出力回転を転舵軸８の軸方向移動に変換する運動変換機構としてのボールねじ機構１４Ｄとを備えている。

操舵補助機構５Ｄでは、電動モータ１３Ｄの回転軸７６の回転を、プーリ・ベルト機構７７を介して減速して運動変換機構としてのボールねじ機構１４Ｄに伝達し、このボールねじ機構１４Ｄによって回転運動を転舵軸８の軸方向Ｘの移動に変換し、これにより、転舵軸８に操舵補助力を与える。本電動パワーステアリング装置１は、いわゆるラックアシストタイプであり、その中でも、ラック軸８ａと電動モータ１３Ｄの回転軸７６が平行に配置される、いわゆるラックパラレルタイプである。

プーリ・ベルト機構７７は、電動モータ１３Ｄの回転軸７６の一端の外周に同伴回転可能に連結された駆動部材としての小径の駆動プーリ７８と、転舵軸８の周囲を同心に取り囲む被動部材としての大径の被動プーリ７９と、駆動プーリ７８および被動プーリ７９に巻き回された無端状の伝動部材としてのベルト８０とを備えている。
ボールねじ機構１４Ｄは、転舵軸８の一部に形成されたねじ軸８ｂと、ねじ軸８ｂの周囲を取り囲みプーリ・ベルト機構７７の被動プーリ７９に連動して回転するボールナット２６Ｄと、ねじ軸８ｂの外周およびボールナット２６Ｄの内周に形成された螺旋溝間に介在した多数のボール２７とを備えている。

ハウジング１２Ｄは、ボールナット保持孔１２１とモータ連結孔１２２とを有している。ハウジング１２Ｄのボールナット保持孔１２１によって、例えば４点接触玉軸受からなる軸受８１を介して筒状のプーリ支持部材８２が、回転可能に且つ軸方向Ｘに移動不能に支持されている。そのプーリ支持部材８２の外周に、被動プーリ７９が同伴回転可能に且つ軸方向移動不能に支持されている。また、プーリ支持部材８２の内周８２１に、上記ボールナット２６Ｄの外周２６１が摺動可能に嵌合されている。

被動プーリ７９、プーリ支持部材８２およびプーリ支持部材８２の一端の内周にねじ嵌合された環状のねじ部材８３によって、ボールナット２６Ｄに電動モータ１３Ｄのトルクを伝達するための回転体１４０が構成されている。その回転体１４０に対して、ボールナット２６Ｄを軸方向Ｘに弾性支持する一対の弾性支持部材２８Ｄ，２９Ｄが設けられている。

軸受８１の外輪８１ａは、ハウジング１２Ｄの内周に軸方向移動不能に且つ回転不能に保持されている。具体的には、拡大図である図１２を参照して、ハウジング１２Ｄが、筒状の第１の分割ハウジング１２Ｄａと筒状の第２の分割ハウジング１２Ｄｂを組み合わせて構成されている。第２の分割ハウジング１２Ｄｂの端部に形成された筒状の嵌合凸部８４が、第１の分割ハウジング１２Ｄｂのボールナット保持孔１２１の内周に嵌合されている。その嵌合凸部８４の端面と、ボールナット保持孔１２１の内周に形成された環状段部からなる受け部８５との間に、軸受８１の外輪８１ａおよびスペーサ８６が一括して挟持されており、これにより、軸受８１が軸方向Ｘに位置決めされている。

被動プーリ７９は、プーリ本体７９ａと、プーリ本体７９ａよりも小径のボス７９ｂとを有している。プーリ支持部材８２は、プーリ本体７９ａの内周に嵌合する大径部８２ａと、ボス７９ｂの内周および軸受８１の内輪８１ｂの内周に嵌合する小径部８２ｂとを有している。
被動プーリ７９のボス７９ｂおよび軸受８１の内輪８１ｂが、プーリ支持部材８２の外周８２２において、大径部８２ａと小径部８２ｂとの間に形成された環状段部からなる受け部８２３と、小径部８２ｂの外周にねじ嵌合されたナット８７との間に挟持され、これにより、被動プーリ７９およびプーリ支持部材８２が同伴回転可能に且つ軸方向相対移動不能に連結されている。

ボールナット２６Ｄは、その一端から径方向外方に延び、プーリ支持部材８２の大径部８２ａの径方向内方に配置された例えば環状の凸部８８を有している。
凸部８８の一端面８８１は、プーリ支持部材８２の内周８２１において、大径部８２ａと小径部８２ｂとの間に形成された環状段部からなる受け部８２４と軸方向Ｘに対向している。凸部８８の他端面８８２は、大径部８２ａの内周にねじ嵌合されたねじ部材８３の端面８３１と軸方向Ｘに対向している。ねじ部材８３は、プーリ支持部材８２の大径部８２ａの端面に押圧される環状のフランジ８３ａを径方向外方に延びるように有している。フランジ８３ａは、大径部８２ａの端面に押圧されることにより、ねじ部材８３をプーリ支持部材８２にロックする機能を果たす。

プーリ支持部材８２の大径部８２ａの径方向の内方に、ねじ部材８３と受け部８２４との間に区画された凹部Ｓ４が形成されており、その凹部Ｓ４内に上記凸部８８が収容されている。
一方の弾性支持部材２８Ｄは、ボールナット２６Ｄの凸部８８の一端面８８１とプーリ支持部材８２の受け部８２４との間に、軸方向Ｘに圧縮された状態で介在している。また、他方の弾性支持部材２９Ｄは、ねじ部材８３の端面８３１と凸部８８の他端面８８２との間に、軸方向Ｘに圧縮された状態で介在している。直進走行時（非操舵時）には、弾性支持部材２８Ｄ，２９Ｄの働きで、ボールナット２６Ｄは軸方向Ｘの中立位置に保持されている。

図１３に示すように、ボールナット２６Ｄの凸部８８の回転方向Ｒの一部に凹部９１が形成されており、その凹部９１内に、プーリ支持部材８２の大径部８２ａの一部を径方向内方へ膨出するように形成されたかしめ突起からなる規制部９２が進入している。ボールナット２６Ｄの回転方向Ｒに対向する凹部９１の内面９１ａと規制部９２との間には、ボールナット２６Ｄをトルク伝達可能にプーリ支持部材８２に弾性連結する一対の弾性連結部材３９Ｄ，４０Ｄが介在している。

本実施の形態によれば、図１、図４、図６、図７の実施の形態と同様にして、操舵補助に入る前のひきずり感を確実になくすことができ、ダイレクト感のある優れた操舵フィーリングを得ることができる。また、伝達機構として、ベルト・プーリ機構７７を用いたので、ギヤの噛み合い音がない。しかも、ボールナット２６Ｄをトルク伝達可能にプーリ支持部材８２に弾性連結する弾性連結部材３９Ｄ，４０Ｄを設けているので、ボールナット２６Ｄの回転方向のガタをなくし、騒音の発生を防止することができる。

図１１の実施の形態において、伝達機構として、プーリ・ベルト機構に代えて、平行軸歯車機構を用いてもよい。その場合、平行軸歯車機構の被動部材としての被動ギヤを含む回転体が、弾性支持部材を介してボールナットを軸方向に弾性支持することになる。
また、上記各実施の形態では、凸部をボールナットに形成し、凹部を回転体に形成したが、これに代えて、凸部を回転体に形成し、凹部をボールナットに形成するようにしてもよい。その他、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。

１；１Ｄ…電動パワーステアリング装置、２…操舵部材、４…転舵機構、５，５Ｄ…操舵補助機構、８…転舵軸、８ａ…ラック軸、８ｂ…ねじ軸、１２；１２Ｄ…ハウジング、１３；１３Ａ；１３Ｂ；１３Ｃ；１３Ｄ…電動モータ、１４；１４Ａ；１４Ｂ；１４Ｃ；１４Ｄ…ボールねじ機構、１５；１５Ａ；１５Ｂ；１５Ｃ…ロータ、２６；２６Ａ；２６Ｂ；２６Ｃ；２６Ｄ…ボールナット、２６３；２６４，２６５…端面（対向面）、２７…ボール、２８，２９；２８Ａ，２９Ａ；２８Ｂ，２９Ｂ；２８Ｄ，２９Ｄ…弾性支持部材、３４…凸部、３４１…一端面（対向面）、３４２…他端面（対向面）、３５…受け部（対向面）、３７；３７Ｂ…ねじ部材（凹部形成部材）、３７１…端面（対向面）、３９，４０；３９Ａ，４０Ａ；３９Ｄ，４０Ｄ…弾性連結部材、４３…フランジナット（凹部形成部材）、４４…ねじ部材（凹部形成部材）、４５…第１のフランジ、４５１…一端面（対向面）、４６…第２のフランジ、４６１…一端面（対向面）、４７…凸部、４７１…一端面（対向面）、５８…環状突起、５８１…受け部（対向面）、５９…フランジ、５９１…端面（対向面）、６３…切欠溝、６４…延設片、６５…凸部、６５１…一端面（対向面）、６５２…他端面（対向面）、６７…フランジナット、６８…ナット、６８１…端面（対向面）、６９…フランジ、６９１…端面（対向面）、７１…弾性部材、７２，７３…側壁（弾性支持部材）、７４，７５…（側壁（弾性連結部材）、７７…プーリ・ベルト機構（伝達機構）、７８…駆動プーリ、７９…被動プーリ、８０…ベルト、８２…プーリ支持部材、８２ａ…大径部、８２１…内周、８２４…受け部（対向面）、８３…ねじ部材（凹部形成部材）、８３１…端面（対向面）、８８…凸部、８８１…一端面（対向面）、８８２…他端面（対向面）、１００；１１０；１２０；１３０；１４０…回転体、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４…凹部、Ｘ…軸方向、Ｒ…回転方向

Claims (7)

1. 転舵軸の一部に形成されたねじ軸、および上記ねじ軸にボールを介して螺合するボールナットを含み、操舵補助用の電動モータの出力回転を上記転舵軸の軸方向の移動に変換するボールねじ機構と、
   ハウジングによって保持された軸受によって回転可能に且つ上記軸方向に移動不能に支持され、上記ボールナットを上記軸方向に移動可能に支持し、上記ボールナットに上記電動モータのトルクを伝達する回転体と、
   上記回転体に対して上記ボールナットを上記軸方向に弾性支持する弾性支持部材と、を備える電動パワーステアリング装置。
2. 請求項１において、上記ボールナットおよび上記回転体は、上記軸方向に対向する対向面を含み、
   上記弾性支持部材は、上記ボールナットおよび上記回転体の上記対向面間に介在する弾性部材を含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
3. 請求項２において、上記ボールナットおよび上記回転体の何れか一方が、径方向に延設された凸部を含み、他方が、上記凸部が挿入された凹部を含み、
   上記ボールナットおよび上記回転体の上記対向面は、上記凸部と凹部との対向面を含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
4. 請求項３において、上記電動モータは、転舵軸と同軸に配置されたロータを含み、
   上記凸部は、上記ボールナットの外周に径方向外方に突出するように形成され、
   上記回転体は、上記電動モータの上記ロータを含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
5. 請求項３において、上記電動モータの出力回転をボールナットに伝達する伝達機構を含み、
   上記伝達機構は、ボールナットと同軸に配置された被動部材を含み、
   上記凸部は、上記ボールナットの外周に径方向外方に突出するように形成され、
   上記回転体は、上記被動部材を含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
6. 請求項３において、上記ボールナットを上記回転体にトルク伝達可能に弾性連結する弾性連結部材を備え、
   上記弾性支持部材および上記弾性連結部材が一体に形成された単一の弾性部材を構成しており、
   上記単一の弾性部材は、上記凹部内に収容され上記凸部の周囲を取り囲む環状をなしていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
7. 請求項１から６の何れか１項において、上記ボールナットを上記回転体にトルク伝達可能に弾性連結する弾性連結部材を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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