JP2017128298A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従動回転部材の慣性モーメントをより低減したステアリング装置を提供する。【解決手段】ボールねじ機構３０は、ラックシャフト１２に複数のボール３２を介して螺合する円筒状のナット３１を備えている。減速機４０は、モータ２０の回転軸２１に一体的に取り付けられた駆動プーリ４１、ナット３１に一体的に回転可能に取り付けられた従動プーリ４２、および駆動プーリ４１と従動プーリ４２との間に巻き掛けられたベルト４３を備えている。従動プーリ４２は、ラックシャフト１２の軸方向において、ナット３１と並んで設けられている。ナット３１と従動プーリ４２とは、止めねじ５０を介して連結されている。止めねじ５０の一端はねじ溝３１ｄに、止めねじ５０の他端はねじ溝４２ｃにねじ込まれている。これにより、ナットおよび従動プーリ４２は、一体的に回転する。【選択図】図２

Description

本発明は、ステアリング装置に関する。

従来、モータの回転運動を歯付きベルトおよびプーリを介してボールねじ機構に伝達して、モータの回転運動を転舵シャフトであるラックシャフトの直線運動に変換することにより、運転者のステアリング操作を補助するステアリング装置がある。例えば、特許文献１のＥＰＳでは、ボールねじ機構のナットの外周面に従動プーリが固定されている。ラックシャフトと平行に取り付けられたモータの回転軸には駆動プーリが取り付けられている。駆動プーリと従動プーリとの間には、歯付きベルトが巻き掛けられている。モータの回転トルクは、歯付きベルトを介して、従動プーリおよびナットに伝達される。ナットが回転することにより、モータの回転トルクがラックシャフトの直線運動に変換され、運転者のステアリング操作が補助される。

特開２０１２−１４４２０２号公報

ところで、縁石乗り上げなどに伴う大きな逆入力（荷重）がラックシャフトに作用した場合、ラックシャフトが急速に動かされた後、ラックシャフトの可動範囲の末端に達するエンド当てが生じる。エンド当てにより、回転していた従動プーリおよびナットの回転が急激に止められてしまう。このとき、慣性によって回り続けようとする従動プーリおよびナットなどを含む従動回転部材の慣性力（トルク）が、ラックシャフトに伝達される。この慣性力により、ラックシャフトが軸周りに回転すると、ラックシャフトのラック歯が偏摩耗するおそれがある。

従動回転部材の慣性モーメントが大きいほど、従動回転部材の回転エネルギーもより大きくなるため、逆入力により従動回転部材の回転が止められたとき、ラック歯の偏摩耗が進みやすい。

このため、従動回転部材の慣性モーメントをより低減したステアリング装置が求められていた。

上記目的を達成しうるステアリング装置は、モータと、ねじ溝を有し、軸方向に往復移動する転舵シャフトと、前記ねじ溝に複数のボールを介して螺合する円筒状のナットを有し、前記ナットの回転に基づき前記転舵シャフトに軸方向の力を付与するボールねじ機構と、前記ナットと一体回転可能に設けられる従動プーリと、前記モータの回転軸と一体回転可能に設けられる駆動プーリと、前記従動プーリと前記駆動プーリとの間に巻き掛けられるベルトと、を有する減速機と、前記転舵シャフト、前記ボールねじ機構、および前記減速機を収容するハウジングと、前記ナットおよび前記従動プーリを前記ハウジングに対して回転可能に支持する軸受と、を備えている。前記従動プーリは、前記転舵シャフトの軸方向において、前記ナットと並べて配置されており、前記転舵シャフトの軸方向から見たとき、前記従動プーリは、前記ナットの外周面よりも径方向の内側に位置している。

この構成によれば、従動プーリとナットとが、軸方向において並べて配置し、従動プーリがナットの内周面よりも径方向の内側に位置していることにより、従動プーリがナットの外周面に配置される場合と比べて、ナットおよび従動プーリなどを含む従動回転部材の外径を小さくすることができる。なお、従動回転部材とは、ナットおよび従動プーリなどの従動側で回転する部材を全体として１つと見たときの総称である。そして、従動回転部材の外径を小さくできるため、従動回転部材の慣性モーメントを低減できる。

上記のステアリング装置において、前記転舵シャフトの軸方向から見たとき、前記軸受の内輪は、前記ナットの内周面および前記従動プーリの内周面よりも径方向の内側に位置していることが好ましい。

この構成によれば、軸受の内輪がナットの内周面および従動プーリの外周面よりも内側に位置していることにより、さらに従動回転部材の外径を小さくでき、従動回転部材の慣性モーメントを小さくできる。

上記のステアリング装置において、前記ナットおよび前記従動プーリを、前記転舵シャフトの軸方向において連結する結合部材を有し、前記結合部材の第１の端部は前記ナットに設けられた第１の結合部に結合され、前記結合部材の第２の端部は前記従動プーリに設けられた第２の結合部に結合されていることが好ましい。

この構成によれば、ナットと従動プーリとを結合部材によって、転舵シャフトの軸方向において連結できる。また、ナットと従動プーリとは、結合部材を介して一体的に回転可能となる。

上記のステアリング装置において、前記ナットおよび前記従動プーリは、前記転舵シャフトの軸方向において、互いに隣り合うように連結されてもよい。
この構成によれば、ナットと従動プーリとは互いに隣り合うように連結されることにより、一体的に回転可能となる。

上記のステアリング装置において、前記軸受は、前記ナットおよび前記従動プーリが連結されたものの両端部にそれぞれ配置されていることが好ましい。
この構成によれば、ナットおよび従動プーリが軸方向に固定されることにより、従動回転部材の軸方向の長さが長くなることによって生じる、転舵シャフトや従動回転部材の振動（揺れ）を抑制できる。

本発明のステアリング装置によれば、従動回転部材の慣性モーメントを低減できる。

一実施形態のステアリング装置の概略構成を示す構成図。 一実施形態のステアリング装置について、アシスト機構の概略構造を示す断面図。 （ａ）は、一実施形態のステアリング装置について、アシスト機構におけるラックシャフトの近傍部分を模式的に図示した模式図、（ｂ）は、比較例のステアリング装置について、アシスト機構におけるラックシャフトの近傍部分を模式的に図示した模式図。 （ａ）〜（ｄ）は、他の実施形態のステアリング装置において、軸受によるナットの支持構造を示す断面図。 他の実施形態のステアリング装置における、ナットと従動プーリとの固定方法について説明する模式図。

以下、ステアリング装置の一実施形態であるＥＰＳ（電動パワーステアリング装置）について説明する。
図１に示すように、ＥＰＳ１は運転者のステアリングホイール１０の操作に基づいて転舵輪１５を転舵させる操舵機構２、および運転者のステアリング操作を補助するアシスト機構３を備えている。

操舵機構２は、ステアリングホイール１０およびステアリングホイール１０と一体回転するステアリングシャフト１１を備えている。ステアリングシャフト１１は、ステアリングホイール１０と連結されたコラムシャフト１１ａと、コラムシャフト１１ａの下端部に連結されたインターミディエイトシャフト１１ｂと、インターミディエイトシャフト１１ｂの下端部に連結されたピニオンシャフト１１ｃとを有している。ピニオンシャフト１１ｃの下端部はラックアンドピニオン機構１３を介して、転舵シャフトであるラックシャフト１２に連結されている。ピニオンシャフト１１ｃの下端部（ピニオン歯）は、ラックシャフト１２（ラック歯）に噛み合わされている。したがって、ステアリングシャフト１１の回転運動は、ピニオンシャフト１１ｃの先端に設けられたピニオン歯とラックシャフト１２に設けられたラック歯からなるラックアンドピニオン機構１３を介して、ラックシャフト１２の軸方向（図１の左右方向）の往復直線運動に変換される。当該往復直線運動は、ラックシャフト１２の両端にそれぞれ連結されたタイロッド１４を介して、左右の転舵輪１５にそれぞれ伝達されることにより、転舵輪１５の転舵角が変更される。

アシスト機構３は、ラックシャフト１２の周囲に設けられている。アシスト機構３は、アシスト力の発生源であるモータ２０と、ラックシャフト１２の周囲に一体的に取り付けられたボールねじ機構３０と、モータ２０の回転軸２１の回転力をボールねじ機構３０に伝達する減速機４０からなる。アシスト機構３は、モータ２０の回転軸２１の回転力を減速機４０およびボールねじ機構３０を介してラックシャフト１２の軸方向の力に変換することにより、運転者のステアリング操作を補助する。

ボールねじ機構３０、減速機４０、ピニオンシャフト１１ｃ、およびラックシャフト１２はラックハウジング１６により覆われている。ラックハウジング１６は、減速機４０の付近でラックシャフト１２の軸方向に分割された第１ラックハウジング１６ａおよび第２ラックハウジング１６ｂを連結することにより構成されている。ラックハウジング１６には、減速機４０の一部を収容する減速機ハウジング１７が設けられている。第１ラックハウジング１６ａおよび第２ラックハウジング１６ｂを連結する端部は、それぞれラックシャフト１２の延びる方向に対して交わる方向（図１中の上方）へ突出するように設けられている。第１ラックハウジング１６ａおよび第２ラックハウジング１６ｂの突出する端部が軸方向に組み合わせられることにより、減速機ハウジング１７が形成されている。

図２に示すように、第２ラックハウジング１６ｂの突出部分の外壁（図２中の右側壁）には、貫通孔２２が設けられている。モータ２０の回転軸２１は、貫通孔２２を通じて減速機ハウジング１７の内部に延びている。回転軸２１は、ラックシャフト１２に対して平行である。

つぎに、アシスト機構３について詳細に説明する。
図２に示すように、ボールねじ機構３０は、ラックシャフト１２に複数のボール３２を介して螺合する円筒状のナット３１を備えている。ナット３１は、軸受３４を介してラックハウジング１６の内周面に対して回転可能に支持されている。ラックシャフト１２の外周面には、螺旋状のねじ溝１２ａが設けられている。ナット３１の内周面には、ラックシャフト１２のねじ溝１２ａに対応する螺旋状のねじ溝３３が設けられている。ナット３１のねじ溝３３とラックシャフト１２のねじ溝１２ａにより囲まれる螺旋状の空間は、ボール３２が転動する転動路Ｒとして機能する。また、図示しないが、ナット３１には転動路Ｒの２箇所に開口して、当該２箇所の開口を短絡する循環路が設けられている。したがって、ボール３２は、ナット３１内の循環路を介して転動路Ｒ内を無限循環することができる。なお、転動路Ｒにはたとえばグリース等の潤滑剤が塗布されて、ボール３２が転動する際の摩擦抵抗等が低減されている。

ナット３１の第１の端部（図２中の左端部）付近には、その全周にわたって段付部３１ａが設けられている。ナット３１における段付部３１ａの設けられた部分の外径は、ナット３１における段付部３１ａの設けられていない部分の外径よりも小さく設定されている。また、段付部３１ａより末端にある第１の端部（図２中の左端部）には、その外周面にねじ溝３５が設けられている。段付部３１ａの外周には、軸受３４が取り付けられている。軸受３４は、ナット３１の第１の端部から第２の端部（図２中の右端部）へ向けて段付部３１ａに挿入される。また、ナット３１のねじ溝３５には、ロックナット３６が締め付けられている。軸受３４の内輪３４ａは、ロックナット３６と段付部３１ａの周面と直交する当接面３１ｂとの間に挟まれることにより固定される。軸受３４の内輪３４ａは、ナット３１の外周面よりもナット３１の半径方向の内側に設けられている。軸受３４の外輪３４ｂは、第１ラックハウジング１６ａの内壁の一部分と固定部材３８とにより、その軸方向両側の部分が挟みこまれている。一例として、固定部材３８は、ベルト４３と当たらないように一部が切り欠かれた円筒部材である。また、ナット３１の第２の端部の内周面には、第２の端部から第１の端部に向かう一定範囲にわたってねじ穴部３１ｃが設けられている。ねじ穴部３１ｃの内径は、ナット３１におけるねじ穴部３１ｃの設けられていない部分の内径よりも大きく設定されている。ねじ穴部３１ｃの内周面には、ねじ溝３１ｄが設けられている。

減速機４０は、モータ２０の回転軸２１に一体的に取り付けられた駆動プーリ４１、ナット３１と一体的に回転可能に取り付けられた従動プーリ４２、および駆動プーリ４１と従動プーリ４２との間に巻き掛けられたベルト４３を備えている。ベルト４３は、たとえば芯線を含むゴム製の歯付きベルトが採用される。回転軸２１、駆動プーリ４１、およびベルト４３の一部は、減速機ハウジング１７に収容されている。なお、駆動プーリ４１および従動プーリ４２には、強度の高い材料が採用される。駆動プーリ４１および従動プーリ４２は、たとえば鋼製である。

従動プーリ４２は、ラックシャフト１２の軸方向において、ナット３１と並んで設けられている。従動プーリ４２の外周面には、２つのつば４２ａが軸方向に間隔をおいて設けられている。従動プーリ４２における２つのつば４２ａの間には、全周にわたって図示しないプーリ歯が設けられている。２つのつば４２ａの間には、ベルト４３が配置される。従動プーリ４２の第１の端部（図２中の左端部）の内周面には、第１の端部から第２の端部（図２中の右端部）に向かう一定範囲にわたって、ねじ穴部４２ｂが設けられている。ねじ穴部４２ｂの内径は、従動プーリ４２におけるねじ穴部４２ｂの設けられていない部分の内径よりも大きく設定されている。なお、ねじ穴部４２ｂの内径は、ねじ穴部３１ｃの内径と同程度に設定されている。ねじ穴部４２ｂの内周面には、ねじ溝４２ｃが設けられている。ナット３１と従動プーリ４２とは、止めねじ５０を介して連結されている。止めねじ５０の外周面には、ねじ溝３１ｄおよびねじ溝４２ｃと螺合するねじ溝５１が設けられている。止めねじ５０の第１の端部はねじ穴部３１ｃに、止めねじ５０の第２の端部はねじ穴部４２ｂに締め付けられている。これにより、ナット３１および従動プーリ４２は、一体的に回転可能に連結されている。なお、ナット３１と従動プーリ４２とは、軸方向において接触している。従動プーリ４２の第２の端部（図２中の右端部）付近には、その全周にわたって段付部４２ｄが設けられている。段付部４２ｄより末端にある第２の端部の外周面には、ねじ溝４４が設けられている。段付部４２ｄには、軸受４５が取り付けられている。軸受４５は、従動プーリ４２における第２の端部から第１の端部へ向けて、段付部４２ｄに挿入される。また、従動プーリ４２の第２の端部のねじ溝４４には、ロックナット４６が締め付けられている。軸受４５の内輪４５ａは、ロックナット４６と段付部４２ｄの周面と直交する当接面４２ｅとの間に挟まれることにより固定される。外輪４５ｂは、第２ラックハウジング１６ｂの内壁面の一部分と固定部材３８とにより、その軸方向両側の部分が挟みこまれている。すなわち、第１ラックハウジング１６ａと第２ラックハウジング１６ｂとの間に、軸受３４の外輪３４ｂ、固定部材３８、および軸受４５の外輪４５ｂが挟み込まれている。

したがって、モータ２０の回転軸２１が回転すると、回転軸２１と一体となって駆動プーリ４１が回転する。駆動プーリ４１の回転は、ベルト４３を介して従動プーリ４２に伝達される。これにより、従動プーリ４２はナット３１と一体的に回転する。ナット３１は、ラックシャフト１２に対して相対回転するため、ナット３１とラックシャフト１２との間に介在される複数のボール３２が無限循環することにより、ナット３１に付与されたトルクがラックシャフト１２の軸方向に付与される力に変換される。このため、ラックシャフト１２はナット３１に対して軸方向に移動する。このラックシャフト１２に付与される軸方向の力がアシスト力となり、運転者のステアリング操作を補助する。

本実施形態の作用および効果を説明する。
図３（ａ）では、本実施形態のラックシャフト１２、ナット３１、従動プーリ４２、止めねじ５０、および軸受３４，４５を模式的に図示している。図２では、軸受３４の外輪３４ｂの外径はナット３１の外径よりも大きく設定されていたが、図３では、便宜上（計算を簡単にするため）、軸受３４の外輪３４ｂの外径をナット３１の外径と同程度に設定している。ここでは、ナット３１、従動プーリ４２、および止めねじ５０、および内輪４５ａは、モータトルクが伝達されることにより、一体回転する１つの部材である従動回転部材として取り扱う。図３（ａ）に示すように、ラックシャフト１２の外径は、外径Ｄ１ａである。また、ナット３１および従動プーリ４２の外径は、外径Ｄ２ａである。また、従動回転部材の軸方向における長さは、長さＬａである。また、便宜上、ナット３１、従動プーリ４２、止めねじ５０、および軸受３４，４５の密度は同じとする。

ここで、円柱体の慣性モーメントＩは、円柱体の密度ρ、軸方向の長さＬ、および外径Ｄに基づいて、次式（１）で表される。
Ｉ＝（π／３２）＊ρ＊Ｌ＊Ｄ＾４ …（１）
式（１）を用いると、本実施形態の従動回転部材の軸周りにおける慣性モーメントＩａは、次式（２）で表される。

Ｉａ＝（π／３２）＊ρ＊Ｌａ＊（Ｄ２ａ＾４−Ｄ１ａ＾４） …（２）
次に、比較例として、ナット３１の外周面に従動プーリ４２が取り付けられている場合の従動回転部材の軸周りにおける慣性モーメントＩについて説明する。なお、ナット３１の外周面に従動プーリ４２を取り付けるための仕様変更を除けば、従動回転部材の各構成の大きさは本実施形態とほとんど同じであるとする。なお、本実施形態との類似した箇所の説明は省略する。

図３（ｂ）に模式的に示すように、ナット３１の外周面には、従動プーリ４２、軸受６０、ロックスクリュー６１が配置されている。ナット３１のフランジ部６２とロックスクリュー６１との間には、軸受６０と従動プーリ４２とが挟み込まれている。

比較例のラックシャフト１２と本実施形態のラックシャフト１２とは同じものであるため、比較例のラックシャフト１２の外径Ｄ１ｂは、本実施形態のラックシャフト１２の外径Ｄ１ａと等しい。これに対して、従動回転部材の外径Ｄ２ｂは、ナット３１の外周面に従動プーリ４２が取り付けられる分、本実施形態の従動回転部材の外径Ｄ２ａよりも大きくなる。一例としては、比較例の従動回転部材の外径Ｄ２ｂは、本実施形態の従動回転部材の外径Ｄ２ａの１．２倍（外径１．２＊Ｄ２ａ）程度である。また、比較例の従動回転部材の軸方向の長さＬｂは、ナット３１の外周面に従動プーリ４２が取り付けられる分、本実施形態の従動回転部材の軸方向の長さＬａよりも短く設定されている。一例としては、比較例の従動回転部材の長さＬｂは、本実施形態の従動回転部材の長さＬａの０．９倍（長さ０．９＊Ｌａ）程度である。

式（１）を用いると、比較例の従動回転部材の軸周りにおける慣性モーメントＩｂは、次式（３）で表される。
Ｉｂ＝（π／３２）＊ρ＊Ｌｂ＊（Ｄ２ｂ＾４−Ｄ１ｂ＾４） …（３）
さらに、長さＬｂおよび外径Ｄ２ｂ，Ｄ１ｂを、本実施形態の従動回転部材の長さＬａおよび外径Ｄ２ａ，Ｄ１ａで書き換えると、式（３）は次式（４）で表される。

Ｉｂ＝（π／３２）＊ρ＊（０．９＊Ｌａ）＊（２＊Ｄ２ａ＾４−Ｄ１ａ＾４） …（４）
このように、軸周りにおける慣性モーメントＩは、軸方向の長さＬに対してはその１乗に比例するのに対し、径方向の外径Ｄに対してはその４乗に比例する。すなわち、慣性モーメントＩは、回転する物体の軸方向の長さよりも径方向の大きさに、より大きく依存する。なお、式（４）は、「１．２」の４乗を「２」と近似している。

ここで、本実施形態の従動回転部材と比較例の従動回転部材とを比較すると、本実施形態ではナット３１および従動プーリ４２を軸方向に並べて配置している分、軸方向の長さＬは長くなっているが、径方向の外径Ｄは小さくなっている。このため、本実施形態の従動回転部材の慣性モーメントＩａは、比較例の従動回転部材の慣性モーメントＩｂよりも小さくすることが容易である。

ここで、慣性モーメントＩａと慣性モーメントＩｂの比Ｉａ／Ｉｂを計算する。この比が「１」より小さければ、本実施形態の従動回転部材の慣性モーメントＩａは、比較例の従動回転部材の慣性モーメントＩｂよりも小さくなっている。ここで、一例としてＤ２ａを「５０」、Ｄ１ａを「２０」として、比Ｉａ／Ｉｂの概略値を計算する。

Ｉａ／Ｉｂ＝（Ｄ２ａ＾４−Ｄ１ａ＾４）／｛０．９＊（２＊Ｄ２ａ＾４−Ｄ１ａ＾４）｝
＝（５０＾４−３０＾４）／｛０．９＊（２＊５０＾４−３０＾４）｝
＝０．５２ …（５）
このように、本実施形態の従動回転部材の慣性モーメントＩａを小さくすることが可能である。なお、従動回転部材の寸法によって、慣性モーメントＩａは変化するが、極端な設計をしない限り、ナット３１および従動プーリ４２を軸方向に並べて配置することにより従動回転部材の外径が小さくなるため、慣性モーメントＩａは小さくなる。

慣性モーメントＩａが小さくなると、従動回転部材がラックシャフト１２周りに回転している際の回転エネルギーも小さくなる。なお、回転エネルギーは、慣性モーメントＩａに比例し、従動回転部材の回転する角速度の２乗に比例する。

ところで、縁石乗り上げ等に伴う大きな逆入力（荷重）がラックシャフト１２に作用した場合には、ラックシャフト１２の端部に取り付けたラックエンドがラックハウジング１６の端部に当接する、いわゆるエンド当てが生じることがある。これにより、ラックシャフト１２は軸方向に移動できなくなってしまう。これに伴って、従動回転部材のナット３１もボール３２を介してラックシャフト１２に当接するため、ナット３１が回転することが規制される。ナット３１の回転が止められると、従動プーリ４２を含む従動回転部材の回転も止められる。

エンド当てによって、ラックシャフト１２が止められるとき、慣性によって回り続けようとするナット３１の慣性力が、ボール３２を介してラックシャフト１２に伝達される。これにより、ラックシャフト１２が軸周りに回転すると、ラックシャフト１２のラック歯のうち、歯すじ方向の端部がピニオンシャフト１１ｃのピニオン歯に強く押し当てられる。これにより、ラックシャフト１２のラック歯やピニオンシャフト１１ｃのピニオン歯の偏摩耗が促進されるおそれがある。この点、本実施形態では、ナット３１の軸方向に従動プーリ４２が並べて配置されるので、従動回転部材の外径を小さくできるため、従動回転部材の慣性モーメントＩａを小さくできる。そのため、ラックシャフト１２に伝達されるナット３１の慣性力を小さくでき、ラックシャフト１２の歯およびピニオンシャフト１１ｃの歯の偏摩耗が抑制される。同様に、逆入力がラックシャフト１２に作用した場合であっても、従動回転部材の慣性モーメントＩａが小さくなっている分、ＥＰＳ１の各部に与える影響は低減され、逆入力に対するＥＰＳ１の耐久性が高められる。

また、比較例のようにナット３１の外周面に従動プーリ４２を取り付ける場合には、従動回転部材の径方向の大きさ、ひいては減速機ハウジング１７が径方向に大きくなり、結果としてＥＰＳ１の体格が径方向に大きくなるおそれがあった。この点、本実施形態では、ナット３１の軸方向に従動プーリ４２を並べて配置することにより、従動回転部材の径方向の体格を小さくすることができる。これに伴い、減速機ハウジング１７におけるナット３１の径方向に突出する部分の体格を小さくでき、ＥＰＳ１の体格を径方向に小さくすることも可能になる。

また、ナット３１および従動プーリ４２を軸方向に一体回転可能に固定することにより、従動回転部材の軸方向における長さが長くなってしまうことによって、ラックシャフト１２および従動回転部材が振動（揺れ）するおそれがある。この点、本実施形態では、軸受３４および軸受４５が、従動回転部材の軸方向両端部に設けられていることにより、ラックシャフト１２および従動回転部材が振動することが抑制されている。

なお、本実施形態は次のように変更してもよい。以下の他の実施形態は、技術的に矛盾しない範囲において、互いに組み合わせることができる。
・本実施形態では、従動回転部材を構成するナット３１、従動プーリ４２、止めねじ５０、および軸受３４，４５を便宜上それぞれ同じ密度としたが、異なる密度であってよい。また、本実施形態では、大トルクを伝達できるように、従動プーリ４２は鋼製としたが、小さいトルクを伝達すればよい場合は、従動プーリ４２をアルミニウム合金製や樹脂製としてもよい。

・本実施形態では、ナット３１の外径と従動プーリ４２の外径とを同程度に設定したが、これに限らない。たとえば、ラックシャフト１２の軸方向から見たとき、従動プーリ４２がナット３１よりも内側に位置していることが好ましい。

・本実施形態では、軸受３４，４５を設けたが、いずれか一方だけを設けてもよい。１つだけ軸受を設ける場合、ナット３１と従動プーリ４２との間に軸受が配置されることが好ましい。ラックシャフト１２の振動（揺れ）を抑制するためである。

・本実施形態では、ベルト４３に歯付きベルトが採用されたが、これに限らない。摩擦ベルトであってもよい。
・本実施形態では、外輪３４ｂが第１ラックハウジング１６ａと固定部材３８とにより挟み込まれ、内輪３４ａがナット３１の段付部４２ｄの外周面に取り付けられることにより、ナット３１は軸受３４を介して第１ラックハウジング１６ａに対して支持されたが、これに限らない。たとえば、図４（ａ）に示すように、軸受３４の外輪３４ｂは、第１ラックハウジング１６ａの一部分と固定部材３８とにより軸方向において挟み込む。軸受３４の内輪３４ａは、そのナット３１側の側面に設けられた凸部３１ｅをナット３１の凹部３４ｃに嵌合する。凸部３１ｅが凹部３４ｃに係合することによって、ナット３１は第１ラックハウジング１６ａに対して径方向に支持される。

また、つぎのようにしてナット３１を第１ラックハウジング１６ａに対して支持してもよい。以下、軸受３４の外輪３４ｂの固定方法は図４（ａ）の場合と同様であるため、軸受３４の内輪３４ａとナット３１との固定方法のみを説明する。図４（ｂ）に示すように、内輪３４ａのナット３１側の側面に設けられた凹部３４ｄにナット３１の凸部３１ｆを嵌合させる。また、図４（ｃ）に示すように、内輪３４ａに設けられた傾斜面３４ｅにナット３１の傾斜面３１ｇを当接させる。また、図４（ｄ）に示すように、内輪３４ａのナット３１側の側面に設けられた凹部３４ｆおよびナット３１の内輪３４ａ側の側面に設けられた凹部３１ｈに嵌合部材７０を嵌合させる。

・本実施形態では、止めねじ５０が設けられたが、設けなくてもよい。この場合、たとえば図５に示すように、ナット３１の圧入部分３１ｉに従動プーリ４２の圧入部分４２ｆを圧入することによって、ナット３１と従動プーリ４２とを一体的に回転可能に固定してもよい。また、ナット３１に設けられたキーと従動プーリ４２に設けられたキー溝とが係合することにより、周方向に一体的に回転するようにしてもよいし、ナット３１と従動プーリ４２とをピンを介して連結してもよい。

・本実施形態では、止めねじ５０により、ナット３１と従動プーリ４２との径方向の相対的な位置決め（移動の規制）が行われたが、他の構造を追加して径方向の相対的な位置決めを行ってもよい。たとえば止めねじ５０に雄のテーパ面、ナット３１のねじ穴部３１ｃと従動プーリ４２のねじ穴部４２ｂに雌のテーパ面を追加し、これらの雌雄のテーパ面を当接させることにより、径方向の相対的な位置決めを行ってもよい。また、雌雄のテーパ面の代わりに、径方向にわずかな隙間を持たせた雌雄の円筒面を設け、この円筒面同士の嵌合により、径方向の相対的な位置決めを行ってもよい。

・本実施形態では、ラックシャフト１２に対して平行に配置された回転軸２１を有するモータ２０によってラックシャフト１２にアシスト力を付与するＥＰＳ１に具体化して示したが、これに限らない。すなわち、ボールねじ機構３０および減速機４０を備えるステアリング装置であればよい。また、ステアリング操作に連動するラックシャフト１２の直線運動を、モータ２０の回転力を利用して補助する電動パワーステアリング装置を例に挙げたが、ステアバイワイヤ（ＳＢＷ）に適用してもよい。なお、ＳＢＷに具体化する場合には、前輪操舵装置としてだけでなく、後輪操舵装置あるいは４輪操舵装置（４ＷＳ）として具体化することもできる。

１…ＥＰＳ、２…操舵機構、３…アシスト機構、１０…ステアリングホイール、１１…ステアリングシャフト、１１ａ…コラムシャフト、１１ｂ…インターミディエイトシャフト、１１ｃ…ピニオンシャフト、１２…ラックシャフト（転舵シャフト）、１２ａ…ねじ溝、１３…ラックアンドピニオン機構、１４…タイロッド、１５…転舵輪、１６…ラックハウジング、１６ａ…第１ラックハウジング、１６ｂ…第２ラックハウジング、１７…減速機ハウジング、２０…モータ、２１…回転軸、２２…貫通孔、２３…貫通孔、２４…貫通孔、２５…嵌合孔、３０…ボールねじ機構、３１…ナット、３１ａ…段付部、３１ｂ…当接面、３１ｃ…ねじ穴部（第１の結合部）、３１ｄ…ねじ溝、３２…ボール、３３…ねじ溝、３４…軸受、３４ａ…内輪、３４ｂ…外輪、３５…ねじ溝、３６…ロックナット、３８…固定部材、４０…減速機、４１…駆動プーリ、４２…従動プーリ、４２ａ…つば、４２ｂ…ねじ穴部（第２の結合部）、４２ｃ…ねじ溝、４２ｄ…段付部、４２ｅ…当接面、４３…ベルト、４４…ねじ溝、４５…軸受、４５ａ…内輪、４５ｂ…外輪、４６…ロックナット、４７…ねじ溝、５０…止めねじ（結合部材）、５１…ねじ溝、６０…軸受、６１…ロックスクリュー、６２…フランジ部、７０…嵌合部材、Ｒ…転動路、ρ…密度、Ｄ，Ｄ１ａ，Ｄ２ａ，Ｄ１ｂ，Ｄ２ｂ…外径、Ｉ，Ｉａ，Ｉｂ…慣性モーメント、Ｌ，Ｌａ，Ｌｂ…長さ。

Claims (5)

1. モータと、
   ねじ溝を有し、軸方向に往復移動する転舵シャフトと、
   前記ねじ溝に複数のボールを介して螺合する円筒状のナットを有し、前記ナットの回転に基づき前記転舵シャフトに軸方向の力を付与するボールねじ機構と、
   前記ナットと一体回転可能に設けられる従動プーリと、前記モータの回転軸と一体回転可能に設けられる駆動プーリと、前記従動プーリと前記駆動プーリとの間に巻き掛けられるベルトと、を有する減速機と、
   前記転舵シャフト、前記ボールねじ機構、および前記減速機を収容するハウジングと、
   前記ナットおよび前記従動プーリを前記ハウジングに対して回転可能に支持する軸受と、を備え、
   前記従動プーリは、前記転舵シャフトの軸方向において、前記ナットと並べて配置されており、
   前記転舵シャフトの軸方向から見たとき、
   前記従動プーリは、前記ナットの外周面よりも径方向の内側に位置しているステアリング装置。
2. 請求項１に記載のステアリング装置において、
   前記転舵シャフトの軸方向から見たとき、
   前記軸受の内輪は、前記ナットの外周面または前記従動プーリの外周面よりも径方向の内側に位置しているステアリング装置。
3. 請求項１または２に記載のステアリング装置において、
   前記ナットおよび前記従動プーリを、前記転舵シャフトの軸方向において連結する結合部材を有し、
   前記結合部材の第１の端部は前記ナットに設けられた第１の結合部に結合され、前記結合部材の第２の端部は前記従動プーリに設けられた第２の結合部に結合されているステアリング装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のステアリング装置において、
   前記ナットおよび前記従動プーリは、前記転舵シャフトの軸方向において、互いに隣り合うように連結されているステアリング装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のステアリング装置において、
   前記軸受は、前記ナットおよび前記従動プーリが連結されたものの両端部にそれぞれ配置されているステアリング装置。

Images