JP2013075546A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工数を削減することができ、しかも組み立てが容易な電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】この電動パワーステアリング装置は、車両のラック軸１１が内部に挿通されてモータの駆動に基づき回転する筒状のモータ軸２１と、係合部４３を介してモータ軸２１に連結されるボールねじナット４０とを備える。そして、モータの駆動力をモータ軸２１及びボールねじナット４０を介してラック軸１１に伝達することにより、車両の操舵系の操作を補助するアシスト力をラック軸１１に付与する。ここでは、ボールねじナット４０の外周面に段差部４５を形成する。また、ボールねじナット４０がモータ軸２１に対して矢印ａ２で示す方向に相対移動可能な距離が「Ｃ＋Ｄ」に規制されるように、第３ハウジング３ｃの端部３ｄをボールベアリング５１に対向配置する。また、ボールねじナット４０の係合部４３の長さＳを「Ｃ＋Ｄ」よりも長く設定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両のラック軸にアシスト力を付与することにより車両の操舵系の操作を補助する電動パワーステアリング装置に関する。

従来、この種の電動パワーステアリング装置としては、例えば特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置がある。図９に、この特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置の構造を示す。なお、この電動パワーステアリング装置が搭載される車両では、運転者によるステアリングホイールの操作に連動して図中のラック軸９０がその軸方向（矢印ａ１，ａ２で示す方向）に往復動することにより車両の操舵輪の舵角、すなわち車両の進行方向が変更されるようになっている。

図９に示すように、特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置は、内部にラック軸９０が挿通されるとともに図示しないモータの駆動に基づき図中の軸線ｍを中心に回転する筒状のモータ軸１００と、ラック軸９０の外面に形成されたねじ溝９１に螺着されるボールねじナット１１０とを備えている。このボールねじナット１１０の右端部には、モータ軸１００の内部に挿入される係合部１１１が設けられており、この係合部１１１の外面に形成された雄ねじ部がモータ軸１００の内面に形成された雌ねじ部に螺入することによって、ボールねじナット１１０がモータ軸１００に係合、連結されている。この電動パワーステアリング装置では、モータの駆動に伴うモータ軸１００の回転運動がボールねじナット１１０を介してラック軸９０の軸方向への直線運動に変換されることで、ラック軸９０にアシスト力が付与されるようになっている。

ところで、こうした構造からなる電動パワーステアリング装置では、例えば車両の転舵輪が縁石に衝突したときにラック軸９０に過大な衝撃荷重が作用すると、その衝撃荷重がラック軸９０からボールねじナット１１０に伝達されて、ボールねじナット１１０の係合部１１１とモータ軸１００との締結部分に緩みが発生する懸念がある。そして、この締結構造の緩みに起因して、モータの駆動力をラック軸９０に伝達することができなくなると、ラック軸９０にアシスト力を付与することができなくなるおそれがある。

そこで、特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置では、モータ軸１００の外周に締結固定されたフランジ部材１２０の薄板部１２１を折り曲げ加工してボールねじナット１１０のフランジ部１１２にかしめることで、モータ軸１００に対するボールねじナット１１０の相対回転を規制するようにしている。これにより、ラック軸９０に衝撃荷重が作用した場合であっても、モータ軸１００とボールねじナット１１０との連結状態が維持されるため、ラック軸９０にアシスト力を付与することができ、ひいてはドライバビリティを維持することが可能となる。

特開２０１１−５１３８７号公報

ところで、こうした構造からなる電動パワーステアリング装置では、その製造に際して、フランジ部材１２０の薄板部１２１をボールねじナット１１０のフランジ部１１２にかしめる工程が必要となる。そしてこのことが、電動パワーステアリング装置を製造する上での工数の増加を招き、ひいては生産コストの増大を招く要因となっている。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ラック軸に衝撃荷重が作用した場合であってもドライバビリティを維持することが可能な構造をとりながら、製造工数を削減することができ、しかも組み立てが容易な電動パワーステアリング装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、車両のラック軸が内部に挿通されてモータの駆動に基づき回転する筒状のモータ軸と、同モータ軸に係合される係合部を有して前記モータ軸の回転運動を前記ラック軸の軸方向への直線運動に変換する運動変換機構とを備え、前記モータの駆動力を前記モータ軸及び前記運動変換機構を介して前記ラック軸に伝達することにより、車両の操舵系の操作を補助するアシスト力を前記ラック軸に付与する電動パワーステアリング装置において、前記運動変換機構が前記モータ軸に対して前記係合部の係合が解除される方向へ相対移動可能な距離を所定距離に規制する規制部材を備え、前記係合部の長さが、前記所定距離よりも長く設定されてなることを要旨とする。

同構成によれば、運動変換機構の係合部とモータ軸との間に緩みなどが生じて運動変換機構がモータ軸に対して係合部の係合が解除される方向に所定距離だけ移動すると、それ以上の運動変換機構の移動が規制部材によって規制される。ここで、運動変換機構がモータ軸に対して相対移動可能な所定距離よりも運動変換機構の係合部を長く設定することとすれば、運動変換機構がモータ軸に対して所定距離だけ相対移動したとしても、運動変換機構の係合部がモータ軸の内部から脱落することはない。これにより、仮にラック軸に衝撃荷重が作用した場合であっても、運動変換機構とモータ軸との連結状態を維持することができるため、モータ軸からラック軸にアシスト力を付与することができる。よって、ドライバビリティを維持することが可能となる。また、運動変換機構とモータ軸との間にかしめ構造が不要となるため、電動パワーステアリング装置の製造工数を低減することができるようになる。さらに、運動変換機構がモータ軸に対して所定距離だけ相対移動することが可能な構造とすることで、運動変換機構と規制部材との間に隙間を設けることができるため、その隙間の部分で電動パワーステアリング装置の構成部品の組み付け誤差を吸収することができる。このため、電動パワーステアリング装置の組み立てが容易となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、前記運動変換機構の外周に配置される軸受を更に備えるとともに、同軸受は、前記運動変換機構と一体的に移動可能に設けられ、前記規制部材は、前記軸受と前記係合部の係合が解除される方向に所定の間隙を隔てて対向配置される部材により構成されることを要旨とする。

同構成によれば、運動変換機構がモータ軸に対して係合部の係合が解除される方向に移動すると、同運動変換機構と一体となって軸受が移動する。そして、軸受が規制部材に接触してその移動が規制されると、運動変換機構の移動も規制される。これにより、特に運動変換機構の外周に軸受が配置されるといった構造を採用している電動パワーステアリング装置では、軸受の近傍に設けられた部材を規制部材として利用することで、運動変換機構の移動を容易に規制することができる。よって、運動変換機構の移動規制構造を容易に実現することができるようになる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の電動パワーステアリング装置において、前記軸受は、前記運動変換機構が挿通される内輪と同内輪の外周に配置される外輪とを有する転がり軸受であり、前記規制部材は、同転がり軸受が前記係合部の係合が解除される方向に移動した際に前記外輪にのみ当接するように設けられてなることを要旨とする。

同構成によるように、運動変換機構の軸受が転がり軸受である場合には、その外輪にのみ接触するように規制部材を設けることが有効である。これにより、転がり軸受に規制部材が接触したとしても、転がり軸受の内輪の動きが阻害されることがないため、運動変換機構は通常通り動作することが可能である。よって、ラック軸の軸方向の動きが適切に維持されるため、ドライバビリティをより的確に維持することができるようになる。

そして、請求項２又は３に記載の電動パワーステアリング装置にあっては、請求項４に記載の発明によるように、前記運動変換機構の外面に、同運動変換機構が前記モータ軸に対して前記係合部の係合が解除される方向に相対移動した際に前記軸受に接触してこれを前記係合部の係合が解除される方向に押圧する段差部を形成する、といった構成を採用することが有効である。これにより、運動変換機構の外面に段差部を形成するといった極めて簡素な構造により運動変換機構及び軸受を一体的に移動させることができるため、運動変換機構の移動規制構造を容易に実現することができるようになる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、前記係合部には、前記モータ軸に形成されたねじ部に螺入されるねじ部と、前記モータ軸が嵌合されるインロー部とが形成されるとともに、前記運動変換機構が、前記係合部のねじ部と前記モータ軸のねじ部との締結構造を通じて前記モータ軸に連結されるものであって、前記係合部の長さが、同係合部の前記ねじ部の長さと前記インロー部の長さとを加算した長さに設定されてなることを要旨とする。

電動パワーステアリング装置には、運動変換機構の係合部にねじ部とインロー部とが形成されるとともに、この係合部のねじ部とモータ軸に形成されたねじ部との締結構造を通じてモータ軸に運動変換機構を係合、連結するようにしたものがある。このような電動パワーステアリング装置にあっては、上記構成によるように、係合部の長さをねじ部の長さとインロー部の長さとを加算した長さに設定することとすれば、モータ軸からの運動変換機構の脱落を回避することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、前記規制部材は、前記ラック軸を覆うようにして設けられるハウジングであることを要旨とする。

同構成によるように、規制部材として、ラック軸を覆うようにして設けられるハウジングを用いることとすれば、新たに規制部材を設ける必要がないため、コストの低減を図ることができるようになる。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、前記モータ軸に固定して設けられて同モータ軸を回動可能に支持するモータ軸用軸受と、前記モータ軸の外周を覆うハウジングに固定されて前記モータ軸用軸受の前記軸方向への移動を規制する軸受用規制部材と、同軸受用規制部材と前記軸方向に所定の隙間を隔てて配置されて前記モータ軸の回転を検出する回転センサとを更に備え、前記軸受用規制部材と前記回転センサとの間に形成された隙間の幅が、前記所定距離よりも長く設定されてなることを要旨とする。

電動パワーステアリング装置には、モータ軸に固定して設けられて同モータ軸を回動可能に支持するモータ軸用軸受と、モータ軸の外周を覆うハウジングに固定されてモータ軸用軸受の軸方向への移動を規制する軸受用規制部材と、同軸受用規制部材と軸方向に所定の隙間を隔てて配置されてモータ軸の回転を検出する回転センサとを備えたものがある。こうした構造からなる電動パワーステアリング装置では、ラック軸に軸方向の衝撃荷重が作用すると、その荷重が運動変換機構、モータ軸、モータ軸用軸受、及び軸受用規制部材の順に伝達されて、ハウジングにおいて、軸受用規制部材が固定されている部分が破断してしまうおそれがある。この場合、軸受用規制部材がハウジングに対して相対移動可能となるため、軸受用規制部材が回転センサに接触して、同センサが破損するおそれがある。この点、上記構成によれば、ラック軸や運動変換機構などがハウジングに対して相対移動すると、上記規制部材により運動変換機構の移動が規制されるため、それに伴ってモータ軸、モータ軸用軸受、及び軸受用規制部材の移動が規制される。よって、軸受用規制部材が回転センサに接触するような状況を回避することができ、回転センサの破損を未然に防止することができるようになる。

本発明にかかる電動パワーステアリング装置によれば、ラック軸に衝撃荷重が作用した場合であってもドライバビリティを維持することが可能な構造をとりながら、製造工数を削減することができ、しかも組み立てが容易となる。

本発明にかかる電動パワーステアリング装置の一実施形態についてその断面構造を示す断面図。 同実施形態の電動パワーステアリング装置についてそのボールねじナット周辺の拡大断面構造を示す断面図。 （ａ），（ｂ）は、同実施形態のパワーステアリング装置についてモータ軸へのボールねじナットの組み付け方法を示す断面図。 同実施形態の電動パワーステアリング装置についてその動作例を示す断面図。 （ａ）は、本発明にかかる電動パワーステアリング装置の他の例についてその断面構造を示す断面図。（ｂ）は、同他の例の電動パワーステアリング装置についてそのボールねじナット周辺の拡大断面構造を示す断面図。 （ａ）は、本発明にかかる電動パワーステアリング装置の他の例についてその断面構造を示す断面図。（ｂ）は、同他の例の電動パワーステアリング装置についてそのボールねじナット周辺の拡大断面構造を示す断面図。 （ａ）は、本発明にかかる電動パワーステアリング装置の他の例についてその断面構造を示す断面図。（ｂ）は、同他の例の電動パワーステアリング装置についてそのボールねじナット周辺の拡大断面構造を示す断面図。 本発明にかかる電動パワーステアリング装置の他の例についてそのボールねじナット周辺の拡大断面構造を示す断面図。 従来の電動パワーステアリング装置についてその断面構造を示す断面図。

以下、本発明にかかる電動パワーステアリング装置の一実施形態について図１〜図４を参照して説明する。
図１に示すように、この電動パワーステアリング装置は、運転者によるステアリングホイールの操舵に基づいて車両の操舵輪の舵角を変化させるステアリング機構１と、運転者の操舵を補助するアシスト機構２とによって構成されている。そして、電動パワーステアリング装置は、これらステアリング機構１及びアシスト機構２をハウジング３により覆うことで、それらを外部環境から保護する構造をなしている。

このうち、ハウジング３は、アシスト機構２の外周を覆う第１ハウジング３ａの一方の端部にオーリングＯｒ１を介して第２ハウジング３ｂが装着されるとともに、第１ハウジング３ａの他方の端部にオーリングＯｒ２を介して第３ハウジング３ｃが装着される構造をなしている。このように、ハウジング３を３つの部分からなる分割体として構成することにより、その設計や組み付けに際しての自由度、並びに利便性が高められている。

また、ステアリング機構１は、第２ハウジング３ｂの内部に収容されてステアリングホイールの操舵に連動して回転するピニオン軸１０と、ハウジング３に挿通されてピニオン軸１０に噛合されるラック軸１１とを備えている。このうち、ラック軸１１は、第２ハウジング３ｂに設けられたラックガイド１２によって軸方向（矢印ａ１，ａ２で示す方向）に往復動可能に支持されている。また、ラック軸１１の両端には、タイロッド（図示略）を介して車両の操舵輪（図示略）が連結されている。このステアリング機構１では、ピニオン軸１０の回転に基づいてラック軸１１が軸方向に往復動することにより、車両の操舵輪の舵角が変更される。

一方、アシスト機構２は、駆動源としてのモータ２０と、同モータ２０の回転を検出する回転センサ３０と、モータ２０の回転運動をラック軸１１の軸方向への直線運動に変換する運動変換機構としてのボールねじナット４０とを備えている。

モータ２０は、外面にマグネット２２が固着された筒状のモータ軸２１と、通電可能なコイル２３を有してモータ軸２１の外周を取り囲むステータ２４とから構成されている。このうち、ステータ２４は、第１ハウジング３ａの内面に固定されている。また、モータ軸２１の矢印ａ１で示す方向の端部は、モータ軸用軸受としての複列ベアリング５０によって回転可能に支持されている。そして、モータ軸２１の内部にラック軸１１が挿通されることにより、モータ軸２１とラック軸１１とが同一の軸線ｍ上に配置されている。このモータ２０は、ステータ２４に供給される電力に応じた電磁力をマグネット２２に作用させることにより、モータ軸２１を軸線ｍを中心に回転させる。

なお、モータ２０への給電は、第１ハウジング３ａの右端部に設けられた給電コネクタ２５を介して行われる。また、複列ベアリング５０の内輪５０ａは、モータ軸２１の外面に形成された段差部２１ａと、モータ軸２１の端部の外周に螺着されたナット２６とによって挟持されており、同内輪５０ａはナット２６の締め付けを通じてモータ軸２１に固定されている。また、複列ベアリング５０の外輪５０ｂは、第２ハウジング３ｂの外面に形成された段差部３ｅと、同第２ハウジング３ｂの内面に螺着されたセンターナット５２とによって挟持されており、同外輪５０ｂはセンターナット５２の締め付けを通じてハウジング３に固定されている。そして、これらナット２６及びセンターナット５２による締結構造を通じて複列ベアリング５０の位置が固定されている。このように、本実施形態では、複列ベアリング５０の矢印ａ２で示す方向への移動を規制する軸受用規制部材がセンターナット５２となっている。

一方、回転センサ３０は、センターナット５２とモータ２０との間に位置するかたちで第１ハウジング３ａに固定して設けられている。なお、図中に拡大して示すように、回転センサ３０とセンターナット５２との間には幅Ｅの隙間が形成されている。この回転センサ３０は、モータ軸２１に対向するかたちで配置されたセンシング部３１を有しており、同センシング部３１を通じてモータ軸２１の回転角度を検出する。また、回転センサ３０は、第１ハウジング３ａの上面から突出するように設けられたコネクタ部３２を備えている。そして、このコネクタ部３２を介して回転センサ３０への給電、並びにセンシング部３１を通じて検出された回転角度に応じた電気信号の出力が行われる。なお、回転センサ３０の出力信号は、電動パワーステアリング装置の駆動を統括的に司る制御装置（図示略）に取り込まれている。そして、この制御装置が、回転センサ３０を通じて検出されるモータ軸２１の回転角度に基づいてモータ２０への給電を制御することで、モータ２０の駆動が制御される。

また、ボールねじナット４０は、その周辺の拡大構造を図２に示すように、ラック軸１１において外面にねじ溝１１ａが形成された部分に外嵌されている。このボールねじナット４０の内面には、ラック軸１１のねじ溝１１ａに対応するねじ溝４１が形成されており、これらのねじ溝１１ａ，４１により形成される螺旋状の転動路Ｌ１内に複数のボール４２が収容されている。また、ボールねじナット４０には、ねじ溝４１内の二箇所を短絡する環流路Ｌ２が形成されている。これにより、ボールねじナット４０がラック軸１１に対して相対回転すると、ボール４２が転動路Ｌ１及び環流路Ｌ２内を転動しながら循環する。ボールねじナット４０では、こうしたボール４２の転動を通じてラック軸１１に軸方向の力を作用させる。また、ボールねじナット４０には、モータ軸２１の矢印ａ２で示す方向の開口端２１ｂからその内部に挿入される係合部（挿入部）４３が形成されている。この係合部４３には、モータ軸２１の開口端２１ｂから矢印ａ１で示す方向にずれた部分の内面に形成された雌ねじ穴２１ｃに螺入される雄ねじ部４３ａと、同モータ軸２１の開口端２１ｂの内面に嵌合されるインロー部４３ｂとが形成されている。そして、係合部４３の雄ねじ部４３ａとモータ軸２１の雌ねじ穴２１ｃとの締結構造を通じて、モータ軸２１にボールねじナット４０が係合、連結されている。なお、雄ねじ部４３ａの軸方向の長さは「Ａ」に設定されるとともに、インロー部４３ｂの軸方向の長さは「Ｂ」に設定されている。すなわち、係合部４３の長さ（より詳細にはその軸方向の長さ）Ｓは「Ａ＋Ｂ」に設定されている。

ところで、こうした電動パワーステアリング装置では、その製造工程においてモータ軸２１にボールねじナット４０を組み付ける際、まず、モータ軸２１を適宜の治具などにより固定した上で、ナットランナーによりボールねじナット４０を回転させ、これをモータ軸２１に仮締めする。その後、工具を用いてボールねじナット４０に締結軸力を付与してモータ軸２１にボールねじナット４０を本締めすることで、ボールねじナット４０をモータ軸２１に組み付ける。しかしながら、このような組み付け方法の場合、ナットランナーの運用コストが発生するため、このことが電動パワーステアリング装置の製造コストの増加を招く一つの要因となっている。

そこで、本実施形態では、モータ軸２１にボールねじナット４０を組み付ける方法として図３に示すような方法を採用することとしている。
図３（ａ）に示すように、本実施形態では、ボールねじナット４０の係合部４３が形成された面と軸方向反対側の端面に切り欠き４４を予め形成しておく。そして、モータ軸２１にボールねじナット４０を組み付ける際には、まず、係合部４３を上方に向けた状態でボールねじナット４０を固定治具８０の上面に載置する。この際、ボールねじナット４０に形成された切り欠き４４に、固定治具８０の上面に形成された爪部８１を挿入する。これにより、ボールねじナット４０は、軸線ｎを中心とする回転が規制された状態で固定される。

その後、第１ハウジング３ａとモータ２０とが一体となったモータアッシーＡｍをボールねじナット４０の上方から近づけ、図３（ｂ）に示すように、モータ軸２１の雌ねじ穴２１ｃの端部にボールねじナット４０の雄ねじ部４３ａを接触させる。そして、その状態でモータ２０への通電を行ってモータ軸２１を軸線ｎを中心に回転させることにより、モータ軸２１の雌ねじ穴２１ｃにボールねじナット４０の雄ねじ部４３ａを締結する。この際、モータ軸２１の雌ねじ穴２１ｃに係合部４３の雄ねじ部４３ａを締結するための最終的な締結軸力は、モータ軸２１の回転による慣性力を利用して発生させる。なおこのとき、係合部４３のインロー部４３ｂがモータ軸２１の開口端２１ｂの内面に嵌合することにより、モータ軸２１の中心軸とボールねじナット４０の中心軸とが合わせられるようになっている。

このような組み付け方法によれば、ナットランナーを用いることなくモータ軸２１にボールねじナット４０を組み付けることができるため、ナットランナーの運用コストを削減することができる。よって、電動パワーステアリング装置の製造コストを低減することができる。

一方、先の図２に示すように、ボールねじナット４０の外周には、第１ハウジング３ａの内面にオーリングＯｒ３を介して組み付けられたボールベアリング（深溝ベアリング）５１が配置されている。このボールベアリング５１は、ボールねじナット４０の外面に形成された段差部４５との間に幅Ｃの隙間を隔てて配置されている。また、ボールベアリング５１と矢印ａ２で示す方向に幅Ｄの間隙を隔てて第３ハウジング３ｃの端部３ｄが配置されている。このように、ボールねじナット４０の段差部４５とボールベアリング５１との間、並びにボールベアリング５１と第３ハウジング３ｃとの間に隙間をそれぞれ設けることとすれば、その隙間の部分で電動パワーステアリング装置の構成部品の組み付け誤差を吸収することができる。したがって、電動パワーステアリング装置の組み立てが容易となる。また、第３ハウジング３ｃの端部３ｄの内径は、ボールベアリング５１の外輪５１ａの内径と略同一の長さに設定されている。これにより、ボールベアリング５１が第３ハウジング３ｃの端部３ｄに当接する位置まで移動したときに、ボールベアリング５１の外輪５１ａにのみ第３ハウジング３ｃの端部３ｄが接触するようになっている。

さらに、本実施形態では、ボールねじナット４０の係合部４３の長さＳが、ボールねじナット４０の段差部４５とボールベアリング５１との間の隙間の幅Ｃ、及び第３ハウジング３ｃとボールベアリング５１との間の隙間の幅Ｄを加算した長さ「Ｃ＋Ｄ」よりも長く設定されている。また、先の図１に示した回転センサ３０とセンターナット５２との間の隙間の幅Ｅも、「Ｃ＋Ｄ」よりも長く設定されている。

次に、先の図１及び図２、並びに図４を参照して、本実施形態にかかる電動パワーステアリング装置の作用について説明する。
例えば車両の操舵輪が縁石に衝突したときに図１に示すラック軸１１に過大な衝撃荷重が作用して、ボールねじナット４０の係合部４３とモータ軸２１との締結部分に緩みが生じたとする。この衝撃荷重が想定されるよりも過大なものである場合、ボールねじナット４０がモータ軸２１に対して相対回転することが可能となるため、ボールねじナット４０がモータ軸２１に対して矢印ａ２で示す方向に、すなわち係合部４３の係合が解除される方向に相対移動する場合がある。この場合、図２に示すように、ボールねじナット４０が矢印ａ２で示す方向に移動すると、ボールねじナット４０の段差部４５によってボールベアリング５１が矢印ａ２で示す方向に押圧される。そして、図４に示すように、ボールベアリング５１が第３ハウジング３ｃの端部３ｄに当接すると、それ以上のボールベアリング５１の移動が規制される。したがって、ボールねじナット４０がモータ軸２１に対して相対移動可能な距離は、先の図２に示したボールねじナット４０の段差部４５とボールベアリング５１との間の隙間の幅Ｃ、及び第３ハウジング３ｃとボールベアリング５１との間の隙間の幅Ｄを加算した長さ「Ｃ＋Ｄ」となる。ここで、本実施形態では、ボールねじナット４０の係合部４３の長さＳが「Ｃ＋Ｄ」よりも長く設定されているため、図中に示すようにモータ軸２１の内部からボールねじナット４０の係合部４３が脱落することがない。これにより、仮にラック軸１１に衝撃荷重が作用した場合であっても、ボールねじナット４０とモータ軸２１との連結状態を維持することができるため、モータ軸２１からラック軸１１にアシスト力を付与することができる。よって、ドライバビリティを維持することが可能となる。また、ボールねじナット４０とモータ軸２１との間にかしめ構造を設ける必要がないため、パワーステアリング装置の製造工数を低減することもできる。

なお、モータ軸２１の内部にボールねじナット４０の係合部４３が挿入された状態を維持することができれば、モータ２０の駆動に伴ってモータ軸２１が軸線ｍを中心に回転及び反転を繰り返すと、モータ軸２１の回転力によってボールねじナット４０の係合部４３がモータ軸２１に自然に締結される。このため、ボールねじナット４０とモータ軸２１との連結状態をより的確に維持することができる。また、本実施形態では、ボールねじナット４０が矢印ａ２で示す方向に移動したときに、ボールベアリング５１の外輪５１ａにのみ第３ハウジング３ｃの端部３ｄが当接する。これにより、ボールベアリング５１の内輪５１ｂの動きが阻害されることはないため、ボールねじナット４０は通常通り回転可能である。よって、ラック軸１１の軸方向の動きが適切に維持されるため、ドライバビリティをより的確に維持することができる。

ところで、車両の操舵輪が縁石に衝突したときに、図１に示すラック軸１１に矢印ａ２で示す方向の衝撃荷重が作用することもある。この場合、ラック軸１１に作用した衝撃荷重がボールねじナット４０、モータ軸２１、複列ベアリング５０、及びセンターナット５２の順に伝達すると、拡大図に示すように、第２ハウジング３ｂのオーリングＯｒ１が挿入されている溝３ｆからその内面に向けて亀裂が発生し、図中の二点鎖線Ｐの部分で破断してしまうおそれがある。この場合、センターナット５２がハウジング３に対して矢印ａ２で示す方向に相対移動可能となるため、センターナット５２が回転センサ３０に接触して、同センサ３０が破損するおそれがある。

この点、本実施形態では、上述のように、回転センサ３０とセンターナット５２との間の隙間の幅Ｅを、ボールねじナット４０の段差部４５とボールベアリング５１との間の隙間の幅Ｃ、及び第３ハウジング３ｃとボールベアリング５１との間の隙間の幅Ｄを加算した長さ「Ｃ＋Ｄ」よりも長く設定するようにしている。これにより、ラック軸１１やボールねじナット４０がハウジング３に対して矢印ａ２で示す方向に相対移動すると、ボールベアリング５１が第３ハウジング３ｃの端部３ｄに接触するため、それに伴ってボールねじナット４０、モータ軸２１、複列ベアリング５０、及びセンターナット５２の矢印ａ２で示す方向の移動が規制される。よって、センターナット５２が回転センサ３０に接触するような状況を回避することができ、回転センサ３０の破損を未然に防止することができる。

一方、先の図９に例示した電動パワーステアリング装置のように、モータ軸とボールねじナットとがフランジ部材を介したかしめ構造を通じて固定されているような場合、モータ軸とボールねじナットとを分解するためには、まずは、ボールねじナットの外周に配置されたボールベアリングを取り外す必要がある。ところが、ボールベアリングの周囲には工具を挿入するスペースが存在しないため、ボールベアリングを破壊しなければならない。そして、ボールベアリングを破壊した後、フランジ部材を外し、最後にモータ軸とボールねじナットとを相対回転させ、モータ軸とボールねじナットとを分解する。このように、従来のパワーステアリング装置では、その分解に際してボールベアリングを破壊しなければならないため、作業が繁雑なものとなっていた。また、こうした分解作業を行った場合、ボールベアリング及びフランジ部材の再利用が不可能となるといった点でも改善の余地を残すものとなっていた。

この点、本実施形態では、第１ハウジング３ａから第３ハウジング３ｃを取り外した後、モータ軸２１とボールねじナット４０とを相対回転させて、モータ軸２１とボールねじナット４０とを分解すれば、第１ハウジング３ａの右端部３ｇからボールねじナット４０を抜き取ることができる。またこのとき、ボールベアリング５１を、第１ハウジング３ａの右端部３ｇから、破壊することなく取り外すことができる。よって、全ての部品が再利用可能であるとともに、分解を容易に行うことができる。

以上説明したように、本実施形態にかかる電動パワーステアリング装置によれば、以下のような効果が得られるようになる。
（１）ボールねじナット４０がモータ軸２１に対して軸方向に相対移動可能な距離が「Ｃ＋Ｄ」に規制されるように、第３ハウジング３ｃの端部３ｄをボールベアリング５１に対向配置することとした。そして、ボールねじナット４０の係合部４３の長さＳを、ボールねじナット４０の段差部４５とボールベアリング５１との間の隙間の幅Ｃ、及び第３ハウジング３ｃとボールベアリング５１との間の隙間の幅Ｄを加算した長さ「Ｃ＋Ｄ」よりも長く設定することとした。これにより、仮にラック軸１１に衝撃荷重が作用した場合であっても、ボールねじナット４０とモータ軸２１との連結状態を維持することができるため、ドライバビリティを維持することができるようになる。また、ボールねじナット４０とモータ軸２１との間にかしめ構造が不要となるため、電動パワーステアリング装置の製造工数を低減することができるようになる。さらに、ボールねじナット４０の段差部４５とボールベアリング５１との間の隙間、及び第３ハウジング３ｃとボールベアリング５１との間の隙間の部分で電動パワーステアリング装置の構成部品の組み付け誤差を吸収することができるため、その組み立てが容易となる。

（２）ボールベアリング５１が軸方向に移動した際に、ボールベアリング５１の外輪５１ａにのみ第３ハウジング３ｃの端部３ｄを接触させることとした。これにより、ラック軸１１の軸方向の動きが適切に維持されるため、ドライバビリティをより的確に維持することができる。

（３）ボールねじナット４０の外面には、同ボールねじナット４０がモータ軸２１に対して軸方向に相対移動した際にボールベアリング５１に接触してこれを軸方向に押圧する段差部４５を形成することとした。これにより、ボールねじナット４０の外面に段差部４５を形成するといった極めて簡素な構造によりボールねじナット４０及びボールベアリング５１を一体的に移動させることができるため、ボールねじナット４０の移動を規制するための構造を容易に実現することができるようになる。

（４）ボールねじナット４０の移動を規制する規制部材として、第３ハウジング３ｃを利用することとした。これにより、新たな規制部材を設ける必要がないため、コストの低減を図ることができるようになる。

（５）センターナット５２と回転センサ３０との間に形成された隙間の幅Ｅを、ボールねじナット４０の段差部４５とボールベアリング５１との間の隙間の幅Ｃ、及び第３ハウジング３ｃとボールベアリング５１との間の隙間の幅Ｄを加算した長さ「Ｃ＋Ｄ」よりも長く設定することとした。これにより、ラック軸１１に過大な衝撃荷重が作用した場合であっても、センターナット５２が回転センサ３０に接触するような状況を回避することができるため、回転センサ３０の破損を未然に防止することができるようになる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・ボールねじナット４０の係合部４３の長さＳ、雄ねじ部４３ａの長さＡ、及びインロー部４３ｂの長さＢは適宜変更可能である。また、各隙間の幅Ｃ〜Ｅも適宜変更可能である。要は、ボールねじナット４０の係合部４３の長さＳが「Ｃ＋Ｄ」よりも長ければよい。また、センターナット５２と回転センサ３０との間に形成された隙間の幅Ｅが「Ｃ＋Ｄ」よりも長ければよい。

・上記実施形態では、ボールねじナット４０の係合部４３とモータ軸２１との連結を、ねじによる締結によって行うこととした。これに代えて、図５（ａ）に示すように、ボールねじナット４０の係合部４３とモータ軸２１の開口端２１ｂの内面との間に板ばね（トレランスリング）６０を介在させ、同板ばね６０のテンションによってそれらを係合、連結させてもよい。なおこの場合、ボールねじナット４０の周辺の拡大構造を図５（ｂ）に示すように、係合部４３の長さは図中の長さＳとなる。

・上記実施形態では、ボールねじナット４０の外周にボールベアリング５１を配置することとした。これに代えて、図６（ａ）に示すように、ボールねじナット４０と第１ハウジング３ａとの間にブッシュ５３を介在させてもよい。ところで、ブッシュ５３を用いる場合、ボールねじナット４０の矢印ａ２で示す方向の移動に伴ってブッシュ５３が第３ハウジング３ｃの端部３ｄに接触すると、それらが面接触する。このため、ブッシュ５３と第３ハウジング３ｃとの間に摩擦力が発生して、ボールねじナット４０の回転、並びにラック軸１１の軸方向の動きが阻害されるおそれがある。そこで、例えば第３ハウジング３ｃのブッシュ５３が当接する面に低摩擦シート（低μシート）などを貼り付けることが有効である。これにより、ブッシュ５３と第３ハウジング３ｃとの間に発生する摩擦力を低減することができるため、ボールねじナット４０及びラック軸１１の動きが阻害され難くなり、ひいてはドライバビリティを適切に維持することができるようになる。なおこの場合、ボールねじナット４０の周辺の拡大構造を図６（ｂ）に示すように、ボールねじナット４０の係合部４３の長さＳを図中の「Ｆ＋Ｇ」よりも長く設定すれば、ボールねじナット４０とモータ軸２１との連結状態を維持することができる。なお、「Ｆ」はボールねじナット４０の段差部４５とブッシュ５３との間の隙間の幅を示している。また「Ｇ」は第３ハウジング３ｃとブッシュ５３との間の隙間の幅を示している。

・上記実施形態では、ボールベアリング５１の矢印ａ２で示す方向の移動を規制する部材として第３ハウジング３ｃを利用することとした。これに代えて、図７（ａ）に示すように、第１ハウジング３ａにおいて、ボールベアリング５１と第３ハウジング３ｃとの間に位置する内面部分に、リング状の規制部材７０を締結し、同規制部材７０によってボールベアリング５１の矢印ａ２で示す方向の移動を規制してもよい。なおこの場合、ボールねじナット４０の周辺の拡大構造を図７（ｂ）に示すように、規制部材７０の内径をボールベアリング５１の外輪５１ａの内径と略同一に設定することが有効である。これにより、規制部材７０はボールベアリング５１の外輪５１ａにのみ接触可能であるため、上記実施形態と同様にラック軸１１の軸方向の動きを適切に維持することができる。またこの場合、規制部材７０とボールベアリング５１との間の隙間の幅を「Ｈ」とするとき、ボールねじナット４０の係合部４３の長さＳを図中の「Ｃ＋Ｈ」よりも長く設定すれば、ボールねじナット４０とモータ軸２１との連結状態を維持することができる。さらに、規制部材７０と第３ハウジング３ｃとの間の隙間の幅を「Ｊ」とするとき、ボールねじナット４０の係合部４３の長さＳを図中の「Ｃ＋Ｈ＋Ｊ」よりも長く設定すれば、万一規制部材７０が緩んだとしても、ボールねじナット４０とモータ軸２１との連結状態を維持することができる。

・上記実施形態では、ボールねじナット４０及びボールベアリング５１を一体的に移動させるべく、ボールねじナット４０の外面に段差部４５を形成することとしたが、ボールねじナット４０及びボールベアリング５１を一体的に移動させることのできる構造であれば、適宜の構造を採用することができる。

・第３ハウジング３ｃの端部３ｄがボールベアリング５１の内輪５１ｂに接触可能であってもよい。なおこの場合、第３ハウジング３ｃの端部３ｄにおいて、ボールベアリング５１が接触する側の端面に低摩擦シートなどを貼り付けることが有効である。これにより、ボールベアリング５１が第３ハウジング３ｃの端部３ｄに接触したときにそれらの間に発生する摩擦力を低減することができるため、ボールねじナット４０及びラック軸１１の動きが阻害され難くなり、ひいてはドライバビリティを適切に維持することができるようになる。

・上記実施形態では、ボールベアリング５１の軸方向の移動を第３ハウジング３ｃにより規制することによってボールねじナット４０の軸方向の移動を規制することとした。これに代えて、図８に示すように、ボールベアリング５１を備えていない電動パワーステアリング装置にあっては、第３ハウジング３ｃの内面に、ボールねじナット４０の矢印ａ２で示す方向の端面に対向するように段差部３ｈを設け、同段差部３ｈによってボールねじナット４０の軸方向の移動を規制してもよい。なおこの場合、ボールねじナット４０の係合部４３の長さＳを、ボールねじナット４０と第３ハウジング３ｃの段差部３ｈとの間の隙間の幅Ｉよりも長く設定すれば、ボールねじナット４０とモータ軸２１との連結状態を維持することができる。

・上記実施形態では、ボールねじナット４０の外周にボールベアリング５１を配置することとしたが、同ボールベアリング５１に代えて、例えばころ軸受けなど、適宜の転がり軸受けを配置してもよい。

・上記実施形態では、モータ軸２１の内部にボールねじナット４０の係合部４３を挿入し、モータ軸２１の雌ねじ部にボールねじナット４０の雄ねじ部４３ａを螺入することで、モータ軸２１にボールねじナット４０を締結する構造を採用することとした。これに代えて、例えばボールねじナット４０の係合部４３の内部に雌ねじ部を形成するとともに、同雌ねじ部に螺入される雄ねじ部をモータ軸２１に形成する。そして、ボールねじナット４０の係合部４３の内部にモータ軸２１を挿入し、ボールねじナット４０の雌ねじ部にモータ軸２１の雄ねじ部を螺入することで、モータ軸２１にボールねじナット４０を締結する構造を採用してもよい。

Ａｍ…モータアッシー、Ｌ１…転動路、Ｌ２…環流路、Ｏｒ１〜Ｏｒ３…オーリング、１…ステアリング機構、２…アシスト機構、３…ハウジング、３ａ…第１ハウジング、３ｂ…第２ハウジング、３ｃ…第３ハウジング、３ｄ…端部、３ｅ…段差部、３ｆ…溝、３ｇ…右端部、３ｈ…段差部、１０…ピニオン軸、１１…ラック軸、１１ａ…ねじ溝、１２…ラックガイド、２０…モータ、２１，１００…モータ軸、２１ａ…段差部、２１ｂ…端部、２１ｂ…開口端、２１ｃ…雌ねじ穴、２２…マグネット、２３…コイル、２４…ステータ、２５…給電コネクタ、２６…ナット、３０…回転センサ、３１…センシング部、３２…コネクタ部、４０，１１０…ボールねじナット、４１…ねじ溝、４２…ボール、４３，１１０…係合部、４３ａ…雄ねじ部、４３ｂ…インロー部、４４…切り欠き、４５…段差部、５０…複列ベアリング、５０ａ…内輪、５０ｂ…外輪、５１…ボールベアリング、５１ａ…外輪、５１ｂ…内輪、５２…センターナット、５３…ブッシュ、６０…板ばね、７０…規制部材、８０…固定治具、８１…爪部、９０…ラック軸、９１…ねじ溝、１１２…フランジ部、１２０…フランジ部材、１２１…薄板部。

Claims (7)

1. 車両のラック軸が内部に挿通されてモータの駆動に基づき回転する筒状のモータ軸と、同モータ軸に係合される係合部を有して前記モータ軸の回転運動を前記ラック軸の軸方向への直線運動に変換する運動変換機構とを備え、前記モータの駆動力を前記モータ軸及び前記運動変換機構を介して前記ラック軸に伝達することにより、車両の操舵系の操作を補助するアシスト力を前記ラック軸に付与する電動パワーステアリング装置において、
   前記運動変換機構が前記モータ軸に対して前記係合部の係合が解除される方向へ相対移動可能な距離を所定距離に規制する規制部材を備え、前記係合部の長さが、前記所定距離よりも長く設定されてなる
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記運動変換機構の外周に配置される軸受を更に備えるとともに、同軸受は、前記運動変換機構と一体的に移動可能に設けられ、前記規制部材は、前記軸受と前記係合部の係合が解除される方向に所定の間隙を隔てて対向配置される部材により構成される
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
3. 前記軸受は、前記運動変換機構が挿通される内輪と同内輪の外周に配置される外輪とを有する転がり軸受であり、
   前記規制部材は、同転がり軸受が前記係合部の係合が解除される方向に移動した際に前記外輪にのみ当接するように設けられてなる
   請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記運動変換機構の外面には、同運動変換機構が前記モータ軸に対して前記係合部の係合が解除される方向に相対移動した際に前記軸受に接触してこれを前記係合部の係合が解除される方向に押圧する段差部が形成されている
   請求項２又は３に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記係合部には、前記モータ軸に形成されたねじ部に螺入されるねじ部と、前記モータ軸が嵌合されるインロー部とが形成されるとともに、
   前記運動変換機構が、前記係合部のねじ部と前記モータ軸のねじ部との締結構造を通じて前記モータ軸に連結されるものであって、
   前記係合部の長さが、同係合部の前記ねじ部の長さと前記インロー部の長さとを加算した長さに設定されてなる
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
6. 前記規制部材は、前記ラック軸を覆うようにして設けられるハウジングである
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
7. 前記モータ軸に固定して設けられて同モータ軸を回動可能に支持するモータ軸用軸受と、前記モータ軸の外周を覆うハウジングに固定されて前記モータ軸用軸受の前記軸方向への移動を規制する軸受用規制部材と、同軸受用規制部材と前記軸方向に所定の隙間を隔てて配置されて前記モータ軸の回転を検出する回転センサとを更に備え、
   前記軸受用規制部材と前記回転センサとの間に形成された隙間の幅が、前記所定距離よりも長く設定されてなる
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。