JP2018094934A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転舵シャフトに対するボールネジナットの径方向ずれに起因するボールネジナットの回転抵抗変動を確実に抑えることが可能なステアリング装置を提供する。【解決手段】ステアリング装置は、転舵シャフトと、筒状のボールネジナットと、ハウジングと、駆動源の出力軸の回転を駆動プーリ、ベルト、及び従動プーリを介してボールネジナットに伝達する伝達機構と、ハウジングの内周面とボールネジナットの外周面との間に配置され、ボールネジナットをハウジングに対して回転可能に支持する軸受と、を備える。ハウジングは、軸受を収容する軸受収容部を有する。軸受収容部の軸中心線上の軸受が占める範囲における中央部の位置は、ハウジングの基準軸中心線上の軸受が占める範囲における中央部の位置に対して、ベルトから従動プーリを介してボールネジナットに付与される張力が作用する径方向とは反対側の径方向にオフセットしている。【選択図】図３

Description

本発明は、ステアリング装置に関する。

従来、車両の転舵シャフトの軸中心線に対してモータなどの駆動源の出力軸が平行に配置された、いわゆるラックパラレル型のステアリング装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このステアリング装置は、転舵シャフトと、ボールネジナットと、ハウジングと、伝達機構と、軸受と、を備えている。

転舵シャフトは、転舵輪を転舵させるためのシャフトであって、車幅方向に延在する、軸方向に移動し得る軸部材である。転舵シャフトの外周面には、ネジ溝が形成されている。ボールネジナットは、円筒状に形成されており、転舵シャフトと同軸に配置されている。ボールネジナットは、転舵シャフトのネジ溝に複数のボールを介して螺合されている。ボールネジナットは、回転駆動により転舵シャフトを軸方向に移動させる。転舵シャフトは、軸方向に移動可能にハウジングにより覆われている。ボールネジナットは、回転可能にハウジングにより覆われている。

伝達機構は、電気モータなどの駆動源の出力軸に取り付けられた駆動プーリと、ボールネジナットの軸方向一端側に取り付けられた従動プーリと、それらの駆動プーリと従動プーリとに巻き掛けられたベルトと、を有している。伝達機構は、駆動源の出力軸の回転を駆動プーリ、ベルト、及び従動プーリを介してボールネジナットに減速して伝達して、ボールネジナットを回転させる。

軸受は、ハウジングの内周面とボールネジナットの外周面との間におけるボールネジナットの軸方向他端側（具体的には、上記した従動プーリの取り付け位置とは反対側の軸方向端部）に配置されている。軸受は、ハウジングとボールネジナットとの間に介在しており、ボールネジナットをハウジングに対して回転可能に支持する。軸受は、ボールベアリングである。

上記のステアリング装置の構造においては、駆動源の出力軸が回転すると、その回転トルクが伝達機構を介してボールネジナットに伝達され、そのボールネジナットが回転する。ボールネジナットが回転すると、転舵シャフトに軸方向に移動させるための力が付与され、転舵シャフトが軸方向に移動する。従って、駆動源から伝達機構を介して転舵シャフトに付与される軸方向の力をアシスト力として、車両運転者によるステアリング操作を補助することができる。

特開２０１５−５９４号公報

ところで、上記した構造を有するステアリング装置においては、ハウジング及び軸受それぞれの形状誤差等を吸収するため、ハウジングの内周面と軸受の外周面との間に微小な隙間が形成されている。すなわち、ハウジングにおける軸受が配置される部分の内径が軸受の外径よりも僅かに大きい。また、ボールネジナットには、外周面にベルトが巻かれた従動プーリが取り付けられていると共に、軸受の内輪部が取り付けられている。このため、ボールネジナットが伝達機構のベルト張力により転舵シャフト側に引っ張られると、そのボールネジナットが僅かに径方向に変位するので、ボールネジナットの軸中心線が転舵シャフトの軸中心線に対して径方向にずれる。また、特に、従動プーリがボールネジナットの軸方向一端側に取り付けられていると共に、軸受がボールネジナットの軸方向他端側に取り付けられている構造では、ボールネジナットの軸方向一端側が伝達機構のベルト張力により転舵シャフト側に引っ張られると、そのボールネジナットが径方向への変位と共に軸受の中央部を中心にして回動するので、ボールネジナットの軸中心線が転舵シャフトの軸中心線に対して傾く傾斜ずれが生ずる。

このように径方向ずれや傾斜ずれが生じている場合、その状態でボールネジナットが回転すると、ボールネジナット内に形成されたボールを循環させるデフレクタが、転舵シャフトの外周面とボールネジナットの内周面との距離が狭い箇所を通過する毎に、ボールネジナットの回転抵抗が大きくなるので、ボールネジナットの回転中にその回転抵抗が変動する。このため、ボールネジナットの回転抵抗変動により、車両走行中の有負荷時はトルク変動が生じて車両運転者のステアリング操舵感が悪化し、或いは、駆動源停止中の無負荷時は転舵シャフトを軸方向に移動させる力が変動することでステアリングホイール（すなわちハンドル）を回転させるのに必要な操舵トルクが変動してそのハンドル戻り特性が悪化する。

これに対して、上記特許文献１記載のステアリング装置では、軸受が嵌合されるハウジングの内周面の軸中心線が、予め、転舵シャフトの軸中心線に対して、ボールネジナットの軸方向他端側（すなわち、軸受配置側）から軸方向一端側（すなわち、従動プーリ配置側）にかけて駆動プーリから離間する方向へ傾斜している。この構造によれば、ボールネジナットの軸方向一端側へのベルト張力付与前はボールネジナットの軸中心線も転舵シャフトの軸中心線に対して傾斜しているが、そのベルト張力付与後はボールネジナット及び軸受それぞれが駆動プーリへ接近する方向へ回動するので、ボールネジナットの軸中心線を転舵シャフトの軸中心線に平行とすることは可能である。

しかしながら、この構造では、転舵シャフトの軸中心線に対するボールネジナットの軸中心線の径方向ずれ分が残存するので、その径方向ずれに起因するボールネジナットの回転抵抗変動を抑えることは困難である。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、転舵シャフトに対するボールネジナットの径方向ずれに起因するボールネジナットの回転抵抗変動を抑えることが可能なステアリング装置を提供することを目的とする。

本発明に係るステアリング装置は、外周面にネジ溝が形成された転舵シャフトと、前記ネジ溝に複数のボールを介して螺合されると共に、回転駆動により前記転舵シャフトを軸方向に移動させる筒状のボールネジナットと、前記転舵シャフトを軸方向に移動可能に覆うと共に、前記ボールネジナットを回転可能に覆うハウジングと、前記転舵シャフトの軸中心線に対して平行に配置された駆動源の出力軸に取り付け固定された駆動プーリ、前記ボールネジナットに取り付け固定された従動プーリ、及び、前記駆動プーリと前記従動プーリとに巻き掛けられたベルトを有し、前記駆動源の出力軸の回転を前記駆動プーリ、前記ベルト、及び前記従動プーリを介して前記ボールネジナットに伝達する伝達機構と、前記ハウジングの内周面と前記ボールネジナットの外周面との間に配置され、前記ボールネジナットを前記ハウジングに対して回転可能に支持する軸受と、を備えるステアリング装置であって、前記ハウジングは、前記軸受を収容する軸受収容部を有し、前記ハウジングの基準となる基準軸中心線上の位置であって前記軸受が占める範囲における中央部の位置を、前記ハウジングの基準位置と定義し、前記軸受収容部の軸中心線上の位置であって前記軸受が占める範囲における中央部の位置を、前記軸受収容部の中央位置と定義し、前記軸受収容部の前記中央位置は、前記ハウジングの前記基準位置に対して、前記ベルトから前記従動プーリを介して前記ボールネジナットに付与される張力が作用する径方向とは反対側の径方向にオフセットしている。

この構成によれば、ベルト張力の発生前は、軸受収容部に収容された軸受の軸中心線上の軸受が占める範囲における中央部の位置及びボールネジナットの軸中心線上の軸受が占める範囲における中央部の位置が、ハウジングの基準位置に対して径方向にオフセットした軸受収容部の中央位置と略一致しており、ハウジングの基準位置に対して径方向にオフセットしている。一方、ベルト張力の発生後は、そのベルト張力によりボールネジナットが転舵シャフトに接近する側に引っ張られて径方向へ変位する。従って、伝達機構でのベルトによる張力がボールネジナットに付与された後、そのボールネジナットの上記した中央部の位置をハウジングの基準位置に一致させることができ、転舵シャフトに対するボールネジナットの径方向ずれを抑えることができる。このため、径方向ずれに起因するボールネジナットの回転抵抗変動を抑えることができる。

本発明の一実施形態に係るステアリング装置の構成図である。 本実施形態のステアリング装置の要部の断面図である。 本実施形態のステアリング装置が備えるハウジングの形状を説明するための図である。 本実施形態のステアリング装置においてハウジング内に組み込まれたベルト張力付与後の軸受、ボールネジナット、及び伝達機構の状態を表した図である。 本実施形態のステアリング装置が備えるダンパ装置及びその周辺の構造を表した図である。

（１．ステアリング装置の構成）
ステアリング装置１０の構成について、図１〜図５を参照して説明する。ステアリング装置１０は、転舵シャフトをその転舵シャフトの軸方向Ａに沿って移動させることにより、その転舵シャフトの両端それぞれに連結されている転舵輪を転舵させる装置である。

ステアリング装置１０は、図１に示す如く、操舵機構１２を備えている。操舵機構１２は、ステアリングホイール１４と、ステアリングシャフト１６と、を有している。ステアリングホイール１４は、車両運転者による操作可能に車室内に配設されており、回転可能に支持されている。ステアリングホイール１４は、車両運転者の回転操作により回転する。ステアリングホイール１４には、ステアリングシャフト１６の一端部が連結されている。ステアリングシャフト１６の他端部には、ラックアンドピニオン機構を構成するピニオン１８が形成されている。ステアリングシャフト１６は、車体に固定されたハウジング２０に回転可能に保持されている。ステアリングシャフト１６は、ステアリングホイール１４の回転に伴って回転する。

ステアリング装置１０は、図１及び図２に示す如く、転舵シャフト２２を備えている。転舵シャフト２２は、車幅方向に延在する軸部材である。転舵シャフト２２には、ラック２４が形成されている。ラック２４は、転舵シャフト２２の何れか一端に偏った位置に設けられている。ラック２４は、上記ピニオン１８と共にラックアンドピニオン機構を構成する。ステアリングシャフト１６のピニオン１８と転舵シャフト２２のラック２４とは、互いに噛合している。

ステアリングシャフト１６は、車両運転者の回転操作によってステアリングホイール１４に加わったトルクを転舵シャフト２２に伝達する。転舵シャフト２２は、ステアリングシャフト１６の回転に伴って車幅方向すなわち軸方向Ａに移動する。ステアリングシャフト１６の回転は、ラックアンドピニオン機構により転舵シャフト２２の軸方向Ａへの直線移動に変換される。

転舵シャフト２２の両端部には、ボールジョイント２６を介してタイロッド２８が揺動可能に連結されている。タイロッド２８には、ナックルアーム３０を介して転舵輪３２が連結されている。転舵輪３２は、転舵シャフト２２の軸方向Ａへの移動により転舵される。この転舵輪３２の転舵により車両は左右に操舵される。

ステアリング装置１０は、ボールネジ機構３４と、電動モータ３６と、伝達機構３８と、を備えている。ステアリング装置１０は、電動モータ３６を駆動源として車両運転者がステアリングホイール１４を回転操作するときの操舵トルクを補助することができる。すなわち、ステアリング装置１０は、電動モータ３６の発生した回転トルクを、伝達機構３８を介してボールネジ機構３４に伝達すると共に、そのボールネジ機構３４によって転舵シャフト２２を軸方向Ａに直線移動させる力に変換することで、転舵シャフト２２に転舵輪３２の転舵を補助する補助力を付与する。ステアリング装置１０は、いわゆるラックパラレル型のステアリング装置である。

ボールネジ機構３４は、ボールネジ部４０と、ボールネジナット４２と、を有している。ボールネジ部４０は、転舵シャフト２２の外周面に螺旋状に複数回巻かれて形成されたネジ溝としての外周溝である。ボールネジ部４０は、転舵シャフト２２の他端に偏った位置（具体的には、ラック２４とは異なる位置であって、ラック２４が設けられた一端部とは反対側の他端部）に設けられている。ボールネジナット４２は、円筒状に形成された軸方向Ａに延在する円筒部材であって、転舵シャフト２２と同軸に配置されている。ボールネジナット４２は、その内周面に螺旋状に複数回巻かれて形成されたネジ溝としての内周溝を有している。

ボールネジ部４０の外周溝とボールネジナット４２の内周溝とは、径方向に対向配置されており、両溝間で複数の転動ボール４４が転動する転動路４６を形成する。この転動路４６内には、複数の転動ボール４４が転動可能に配列されている。ボールネジ部４０の外周溝とボールネジナット４２の内周溝とは、複数の転動ボール４４を介して螺合している。転動ボール４４は、ボールネジナット４２に設けられるデフレクタ（図示せず）により無限循環される。

転舵シャフト２２は、軸方向Ａへ移動可能にハウジング２０に挿通されてそのハウジング２０に保持されている。ハウジング２０は、転舵シャフト２２を軸方向Ａに移動可能に覆っている。ハウジング２０は、略筒状に形成された軸方向Ａに延在する部材である。ハウジング２０は、小径部５０と、大径部５２と、を有している。小径部５０は、転舵シャフト２２の外径に比して僅かに大きな内径を有している。小径部５０には、ステアリングシャフト１６が挿通されるステアリングシャフト挿通部５４が連結されている。大径部５２は、小径部５０の内径に比して大きな内径を有している。大径部５２には、ボールネジ機構３４が収容されると共に、伝達機構３８が収容される。大径部５２は、ボールネジナット４２を回転可能に覆っている。

ハウジング２０は、転舵シャフト２２の軸方向へ接離可能な、第１ハウジング２０−１と、第２ハウジング２０−２と、を有している。このハウジング２０の接離部分は、大径部５２である。すなわち、ハウジング２０は、大径部５２において軸方向へ接離可能である。これは、大径部５２にボールネジ機構３４のボールネジナット４２と伝達機構３８とを収容するためである。第１ハウジング２０−１は、ステアリングシャフト挿通部５４を含むと共に、大径部５２の一部を含む。また、第２ハウジング２０−２は、大径部５２の残り部分を含む。

第１ハウジング２０−１は、転舵シャフト２２の外形或いは外径に応じた内径を有する本体部２０−１ａと、本体部２０−１ａの内径に比して大きな内径を有する大径部５２を構成する大径部２０−１ｂと、を有している。大径部２０−１ｂは、本体部２０−１ａに軸方向Ａで隣接する第１部２０−１ｂ１と、その第１部２０−１ｂ１に軸方向で隣接して軸方向端部に位置しかつその第１部２０−１ｂ１の外径に比して小さな外径を有する第２部２０−１ｂ２と、を有している。

第２ハウジング２０−２は、転舵シャフト２２の外形に応じた内径を有する本体部２０−２ａと、本体部２０−２ａの内径に比して大きな内径を有する大径部５２を構成する大径部２０−２ｂと、を有している。大径部２０−２ｂは、軸方向において略同じ外径を有している。第２ハウジング２０−２の大径部２０−２ｂの外径は、第１ハウジング２０−１の大径部２０−１ｂの第１部２０−１ｂ１の外径と略同じであり、その大径部２０−１ｂの第２部２０−１ｂ２の外径に比して大きい。また、第２ハウジング２０−２の大径部２０−２ｂの内径は、第１ハウジング２０−１の大径部２０−１ｂの第２部２０−１ｂ２の外径と略同じである。

ハウジング２０の第１ハウジング２０−１と第２ハウジング２０−２とは、互いに嵌合される。具体的には、この嵌合は、第１ハウジング２０−１の大径部２０−１ｂの第２部２０−１ｂ２と第２ハウジング２０−２の大径部２０−２ｂとがインロー（印篭継ぎ）で連結されることにより実現される。また、この嵌合は、大径部５２にボールネジ機構３４のボールネジナット４２と伝達機構３８とが収容された後に行われる。

ステアリング装置１０は、また、トルクセンサ５６と、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称す。）５８と、を有している。トルクセンサ５６は、ステアリングシャフト１６に配設されている。トルクセンサ５６は、ステアリングシャフト１６の捩れ量に応じた信号を出力する。ＥＣＵ５８及び電動モータ３６は、ハウジング２０の大径部５２近傍に固定されるケース６０に収容されている。ＥＣＵ５８と電動モータ３６とは、ケース６０内において互いに隣接して配設されている。電動モータ３６は、その出力軸が転舵シャフト２２の軸方向Ａに対して平行となるように配置されている。トルクセンサ５６は、ＥＣＵ５８に電気的に接続されている。トルクセンサ５６の出力信号は、ＥＣＵ５８に供給される。

ＥＣＵ５８は、トルクセンサ５６から入力される信号に基づいてステアリングホイール１４に加わるトルクを検出する。また、ＥＣＵ５８は、検出トルクに基づいて電動モータ３６によるアシストトルクを設定して電動モータ３６の出力を制御する。電動モータ３６は、ＥＣＵ５８からの指令に従ってアシストトルクを発生する。電動モータ３６により発生されたアシストトルクは、伝達機構３８に伝達される。

伝達機構３８は、入力側が電動モータ３６の出力軸に接続されていると共に、出力側がボールネジナット４２の外周側に接続された構造を有している。具体的には、伝達機構３８は、駆動プーリ６２と、ベルト６４と、従動プーリ６６と、からなる。駆動プーリ６２及び従動プーリ６６はそれぞれ、外歯を有する歯付きプーリである。ベルト６４は、内歯を有する歯付きベルトであって、環状のゴム部材である。

駆動プーリ６２は、電動モータ３６の出力軸が挿通される貫通孔を有しており、その電動モータ３６の出力軸に取り付け固定されている。従動プーリ６６は、ボールネジ機構３４のボールネジナット４２が挿通される貫通孔を有している。従動プーリ６６は、ボールネジナット４２の軸方向Ａの一端側に取り付け固定されている。ベルト６４は、駆動プーリ６２と従動プーリ６６とに巻き掛けられており、駆動プーリ６２の外歯に噛合していると共に、従動プーリ６６の外歯に噛合している。

伝達機構３８は、電動モータ３６の出力軸の回転を駆動プーリ６２、ベルト６４、及び従動プーリ６６を介してボールネジナット４２に減速して伝達し、すなわち、駆動プーリ６２と従動プーリ６６との間でベルト６４を介して電動モータ３６の発生する回転トルクを伝達する駆動力伝達機構である。ベルト６４は、駆動プーリ６２の回転を従動プーリ６６へ滑りなく伝達する。電動モータ３６から伝達機構３８にアシストトルクが伝達されると、従動プーリ６６と一体化されたボールネジナット４２が回転駆動されて、複数の転動ボール４４を介して転舵シャフト２２が軸方向Ａに移動される。

ステアリング装置１０は、軸受７０を備えている。軸受７０は、ハウジング２０の大径部５２とボールネジ機構３４のボールネジナット４２との間に介在しており、大径部５２の内周面とボールネジナット４２の外周面との間に配置されている。軸受７０は、円環状に形成されている。軸受７０は、ボールネジナット４２の軸方向Ａの他端側に設けられている。すなわち、軸受７０は、従動プーリ６６に対して軸方向Ａに隣接して配置されており、従動プーリ６６の軸方向における配置位置とは異なる軸方向位置に配置されている。軸受７０は、ボールネジナット４２をハウジング２０の大径部５２に対して回転可能に支持する。軸受７０は、ボールネジナット４２を片持ち支持する。軸受７０は、ボールベアリングなどにより構成された、例えば複列アンギュラ玉軸受である。

軸受７０は、外輪部７２と、内輪部７４と、玉７６と、を有している。外輪部７２は、円環状に形成されている。外輪部７２は、ハウジング２０の大径部５２の内径と略同じ外径を有している。外輪部７２は、その外周面がハウジング２０の大径部５２の内周面に接するように大径部５２の径方向内方に配置されている。内輪部７４は、円環状に形成されている。内輪部７４は、軸方向に２分割されている。内輪部７４は、ボールネジナット４２の外径と略同じ内径を有している。内輪部７４は、その内周面がボールネジナット４２の外周面に接するようにボールネジナット４２の径方向外方に配置されており、ボールネジナット４２に取り付け固定されている。内輪部７４は、ボールネジナット４２の回転に伴って一体で回転する。

外輪部７２の内周面及び内輪部７４の外周面にはそれぞれ、溝が円環状に形成されている。外輪部７２の溝と内輪部７４の溝とは、径方向に対して所定の角度を成して対向するよう配置されており、両溝間で複数の玉７６が転動する円環状の転動路７８を形成する。転動路７８は、軸方向Ａに沿って２列設けられている。玉７６は、２列の転動路７８それぞれに周方向に沿って転動可能に配置されている。玉７６は、外輪部７２に支持されながら内輪部７４の回転に伴って転動する。

ボールネジナット４２には、径方向外方へ放射状に広がるフランジ部８０が形成されている。フランジ部８０は、従動プーリ６６が配置される軸方向一端側とは反対側の軸方向他端側に設けられており、その外周縁部から突出している。軸受７０の内輪部７４は、ボールネジナット４２のフランジ部８０と従動プーリ６６とで軸方向Ａに挟まれるように両者の間に配置されている。

ハウジング２０の第１ハウジング２０−１には、係止部８２が形成されている。係止部８２は、第１ハウジング２０−１の大径部２０−１ｂの第２部２０−１ｂ２の軸方向先端に設けられている。また、ハウジング２０の第２ハウジング２０−２には、係止部８４が形成されている。係止部８４は、大径部５２と小径部５０との段差部分（すなわち、大径部２０−２ｂと本体部２０−２ａとの段差部分）において径方向に放射状に広がるフランジ部である。係止部８４は、ボールネジナット４２の従動プーリ６６が配置された軸方向一端側とは反対側の軸方向他端側に位置している。

ハウジング２０の係止部８２と軸受７０の外輪部７２との間、及び、ハウジング２０の係止部８４と軸受７０の外輪部７２との間にはそれぞれ、弾性部材８６及びプレート部材８８が配置されている。弾性部材８６は、弾性を有する円環状の弾性部材である。弾性部材８６は、金属により成形された皿バネなどである。プレート部材８８は、鉄などの金属により成形され、断面Ｌ字状でかつ円環状に形成されている。プレート部材８８は、弾性部材８６を保持する部材である。

プレート部材８８は、円筒部９０と、弾性部材８６を収容可能な溝部９２と、を有している。溝部９２は、円筒部９０の外周側かつ軸方向一方側に円環状に形成されている。溝部９２の径方向内側底面の径は、弾性部材８６の内径に略一致している。弾性部材８６は、プレート部材８８にその溝部９２において嵌め込まれ、円筒部９０の軸方向端面と軸方向で隣接する。

プレート部材８８は、弾性部材８６を保持した状態で、ボールネジナット４２の外周側において、軸受７０の外輪部７２とハウジング２０の係止部８２，８４との間に軸方向で挟持されるように配置されている。具体的には、プレート部材８８は、弾性部材８６がハウジング２０の係止部８２，８４側とは反対側の軸方向に位置するようにすなわち外輪部７２に接するように配置されている。

弾性部材８６の径方向内側端部（すなわち内径側端部）は、プレート部材８８の断面Ｌ字の角部に接することで円筒部９０のフランジ部を軸方向Ａへ押圧する。また、弾性部材８６の径方向外側端部（すなわち外径側端部）は、軸受７０の外輪部７２の軸方向端面と接することで軸受７０を軸方向Ａへ押圧する。軸受７０の外輪部７２を軸方向で挟む２つの弾性部材８６はそれぞれ、弾性力によりその外輪部７２を挟持する。軸受７０の外輪部７２は、これら２つの弾性部材８６の弾性力によりその位置が保持される。すなわち、軸受７０の外輪部７２は、弾性部材８６によりハウジング２０に対して軸方向Ａに弾性的に変位可能に保持されている。

軸受７０は、ハウジング２０に形成された軸受収容部９４に収容されている。すなわち、ハウジング２０は、軸受７０を収容する軸受収容部９４を有している。軸受収容部９４は、ハウジング２０の大径部５２（具体的には、第２ハウジング２０−２の大径部２０−２ｂ）に設けられた円筒状の収容穴である。軸受収容部９４は、軸受７０の外輪部７２の外径に比して僅かに大きな内径を有している。すなわち、ハウジング２０の軸受収容部９４の内周面と軸受７０の外輪部７２の外周面との間には、微小な隙間が形成されている。軸受７０は、この微小な隙間の範囲内でハウジング２０に対して変位可能である。

第２ハウジング２０−２の大径部２０−２ｂは、軸受収容部９４を有すると共に、その軸受収容部９４に対して開口側に隣接する円筒状の開口部９６を有する。軸受収容部９４の内径は、開口部９６の内径に比して小さい。開口部９６の軸中心線は、ステアリング装置１０において転舵シャフト２２があるべき位置での軸中心線に一致すると共に、第１ハウジング２０−１の大径部２０−１ｂの第２部２０−１ｂ２の外周面の軸中心線に一致する。開口部９６の内径は、第２部２０−１ｂ２の外径と略同じである。

転舵シャフト２２があるべき位置は、車両において説明すると、転舵シャフト２２、タイロッド２８、ナックルアーム３０、及び転舵輪３２から構成されるリンク機構において転舵シャフト２２が車両の左方向に移動したときと右方向に移動したときとで、左右の転舵輪３２の角度が車両の進行方向の中心線に関して対称となるための位置である。通常、車両においては、進行方向に対して正確に垂直な方向にかつ水平に転舵シャフト２２が配置される必要がある。

転舵シャフト２２があるべき位置は、本実施形態のステアリング装置１０において説明すると、開口部９６の軸中心線となる。これは、開口部９６の軸中心線が、転舵シャフト２２を収容するハウジング２０の略円筒状空洞の中心軸と一致するように形成されているためである。この中心軸がハウジング２０の基準軸中心線Ｃである。ハウジング２０の車両への取付部は、ハウジング２０を車両に取り付けた時に、ハウジング２０の基準軸中心線Ｃが、車両の進行方向に対して正確に垂直な方向にかつ水平になるように、配置され形成されている。

軸受収容部９４は、ステアリング装置１０において転舵シャフト２２があるべき位置（具体的には、その転舵シャフト２２のあるべき位置に対応して形成されたハウジング２０の基準となる基準軸中心線Ｃの位置）に対して、径方向にオフセットするように形成されている。また、軸受収容部９４は、ステアリング装置１０において転舵シャフト２２のあるべき軸中心線（具体的には、上記の基準軸中心線Ｃ）に対して傾斜するように形成されている。

尚、軸受収容部９４は、軸受収容部９４の軸中心線における軸受７０が占める範囲（いわゆる、所定線分範囲）が全長に亘ってハウジング２０の基準軸中心線Ｃに対して径方向にオフセットするように形成されていてよい。また、図３及び図４には、オフセット及び傾斜が施された軸受収容部９４を実線で示すと共に、そのオフセット及び傾斜が施されていない軸受収容部を一点鎖線で示す。

上記したハウジング２０の基準軸中心線Ｃは、ボールネジナット４２が収容される大径部５２において軸方向Ａに接離される第１ハウジング２０−１と第２ハウジング２０−２とのインロー部の軸中心線である。この第１ハウジング２０−１のインロー部である大径部２０−１ｂの第２部２０−１ｂ２は、その軸中心線から外周面までの距離が半径Ｒとなるように形成されている。また、この第２ハウジング２０−２のインロー部である大径部２０−２ｂは、その軸中心線から内周面までの距離が半径Ｒとなるように形成されている。このハウジング２０の基準軸中心線Ｃは、ハウジング２０に収容される転舵シャフト２２のあるべき軸中心線に一致する。

上記のハウジング２０における軸受収容部９４のオフセットは、ハウジング２０の基準位置又は上記の基準軸中心線Ｃに対する、ベルト６４から従動プーリ６６を介してボールネジナット４２に付与される張力Ｔが作用する径方向とは反対側の径方向へのオフセットである。尚、上記したハウジング２０の基準位置は、上記の基準軸中心線Ｃ上の位置であって軸受７０が軸方向において占める範囲における中央部の位置である。上記のオフセットのオフセット量Ｌは、ボールネジナット４２が上記の張力Ｔにより転舵シャフト２２側に引っ張られたときに径方向に変位するストローク量と同じストローク量に設定されており、上記の軸受収容部９４の内周面と軸受７０の外輪部７２の外周面との間の径方向隙間と、軸受７０内の径方向隙間と、軸受７０の内輪部７４とボールネジナット４２との径方向隙間との合算値の範囲内の値である。この場合の軸受収容部９４の軸中心線（以下、オフセット軸中心線と称す。）Ｃ´は、ハウジング２０の基準位置又は上記の基準軸中心線Ｃに対して径方向にオフセット量Ｌだけオフセットしている。

また、上記のハウジング２０における軸受収容部９４の傾斜は、軸受収容部９４の上記オフセット軸中心線Ｃ´上の、軸受７０の軸方向両端間（すなわち、その軸受７０が軸方向において占める範囲）における中央部（具体的には、中央点Ｏ´）を中心にして行われる傾斜であって、ベルト６４から従動プーリ６６を介してボールネジナット４２に付与される張力Ｔが作用する際に、ボールネジナット４２が上記の中央点Ｏ´を中心にして回動する回動方向とは反対側の周方向への傾斜である。この傾斜の角度θは、ボールネジナット４２が上記の張力Ｔにより転舵シャフト２２側に引っ張られたときに上記の中央点Ｏ´を中心にして周方向に回動する角度と同じ角度に設定されており、上記の軸受収容部９４の内周面と軸受７０の外輪部７２の外周面との間の径方向隙間と、軸受７０内の径方向隙間と、軸受７０の内輪部７４とボールネジナット４２との径方向隙間との合算値の範囲でボールネジナット４２の回動が許容される角度範囲内の値である。

この場合の上記の中央点Ｏ´は、ハウジング２０の基準軸中心線Ｃ上の、軸受７０の軸方向両端間（すなわち、その軸受７０が軸方向において占める範囲）における中央部（具体的には、中央点Ｏ）に対して径方向にオフセット量Ｌだけオフセットしている。また、この場合の軸受収容部９４の実軸中心線Ｃ´´は、上記の基準軸中心線Ｃに対して径方向にオフセット量Ｌだけオフセットしていると共に、上記の基準軸中心線Ｃ或いは軸受収容部９４の上記オフセット軸中心線Ｃ´に対して角度θだけ傾斜している。

尚、第２ハウジング２０−２の、軸受収容部９４以外の部位（例えば、本体部２０−２ａ）は、上記の基準軸中心線Ｃに対する上記のオフセットが施されていなくてよく、また、その基準軸中心線Ｃ或いは軸受収容部９４のオフセット軸中心線Ｃ´に対する上記の傾斜が施されていなくてよい。

転舵シャフト２２には、大径部材１００が装着されている。大径部材１００は、転舵シャフト２２の軸方向両端部それぞれに設けられており、転舵シャフト２２と同軸に連結されている。大径部材１００は、転舵シャフト２２の外径に比して大きな外径を有している。大径部材１００には、軸方向外側に向けて開口する略球状の開口孔１０２が形成されている。開口孔１０２には、ボールジョイント２６を構成するボールスタッド１０４のボール先端が収容されている。ボールスタッド１０４は、そのボール先端が開口孔１０２に収容されつつ回動自在である。

ハウジング２０の軸方向両端部にはそれぞれ、大径部材１００を収容する大径収容部１０６が形成されている。大径収容部１０６は、大径部材１００の外径に比して大きな径を有するように形成されている。ハウジング２０は、ストッパ部１０８を有している。ストッパ部１０８は、ハウジング２０の円筒内面から径方向内方に延びており、円環状に形成されている。ストッパ部１０８は、大径収容部１０６を形成するための壁部材である。

ストッパ部１０８の軸中心には、図５に示す如く、転舵シャフト２２が貫通する貫通孔１１０が形成されている。貫通孔１１０は、転舵シャフト２２を案内するガイド孔である。貫通孔１１０は、転舵シャフト２２の外径に比して大きな径を有している。貫通孔１１０の軸中心線の位置は、ハウジング２０の基準位置に一致しており、転舵シャフト２２があるべき位置に一致している。ストッパ部１０８は、大径部材１００が連結される転舵シャフト２２が軸方向Ａに所定ストロークを超えて移動するのを規制する機能を有している。

ダンパ装置１１２は、転舵シャフト２２の軸方向移動に伴って大径部材１００の軸方向端面がハウジング２０のストッパ部１０８に当接する際の衝撃を吸収するための装置であって、その衝撃吸収により伝達機構３８のベルト６４の歯とびなどを防止する装置である。ダンパ装置１１２は、大径部材１００とストッパ部１０８との間に配置されている。

（２．ステアリング装置の作用）
次に、ステアリング装置１０の作用について説明する。上記のステアリング装置１０において、ステアリングホイール１４が操作されると、その操舵トルクがステアリングシャフト１６に伝達され、ピニオン１８とラック２４とからなるラックアンドピニオン機構を介して転舵シャフト２２が軸方向Ａに移動される。また、ステアリングシャフト１６に伝達された操舵トルクは、トルクセンサ５６を用いてＥＣＵ５８に検出される。ＥＣＵ５８は、操舵トルク及び電動モータ３６の回転位置などに基づいて電動モータ３６の出力制御を行う。電動モータ３６は、ＥＣＵ５８からの指令に従ってアシストトルクを発生する。このアシストトルクは、伝達機構３８及びボールネジ機構３４を介して転舵シャフト２２を軸方向に移動させる駆動力に変換される。

転舵シャフト２２が軸方向に移動されると、ボールジョイント２６、タイロッド２８、及びナックルアーム３０を介して転舵輪３２の向きが変更される。従って、かかるステアリング装置１０によれば、ステアリングシャフト１６への操舵トルクに応じた電動モータ３６によるアシストトルクを転舵シャフト２２の軸方向移動に付与することができるので、運転者がステアリングホイール１４を操作する際の操舵力を軽減することができる。

また、ステアリングホイール１４の中立状態からの操作開始直後は、転舵シャフト２２の軸方向Ａへの移動がボールネジナット４２の回転を伴うものでないので、ボールネジナット４２が軸受７０と一体で軸方向Ａに僅かに移動してその軸受７０が２つの弾性部材８６のうちの一方を圧縮しつつ変位規制される。そしてその後は、電動モータ３６の駆動によりボールネジナット４２が回転することで、転舵シャフト２２の軸方向Ａへの移動が補助される。従って、軸受７０を２つの弾性部材８６の弾性力により軸方向Ａに変位可能に保持することができるので、ボールネジナット４２の回転ひいては転舵シャフト２２の軸方向Ａへの移動をスムースに行うことができる。

ステアリング装置１０の製造においては、まず、ボールネジナット４２に軸受７０及び従動プーリ６６が一体的に組み付けられ、その後、転舵シャフト２２に転動ボール４４及びそのボールネジナット４２が組み付けられてボールネジ機構３４が構成される。次に、その転舵シャフト２２に組み付けられたボールネジナット４２がハウジング２０の第２ハウジング２０−２の開口部９６側からその第２ハウジング２０−２の内部へ挿入される。そして、ボールネジナット４２に一体的に組み付けられた軸受７０が第２ハウジング２０−２の軸受収容部９４の径方向内方に配置される。この際、軸受収容部９４の内周面と軸受７０の外輪部７２の外周面との間には、微小な隙間が形成される。次に、ベルト６４が従動プーリ６６に掛けられた後に、ハウジング２０の第１ハウジング２０−１が第２ハウジング２０−２に組み付けられ、駆動プーリ６２が組み付けられた電動モータ３６が第１ハウジング２０−１に組み付けられる。そして、ベルト６４が駆動プーリ６２に掛けられた後、電動モータ３６及び駆動プーリ６２が移動されてベルト６４に張力が付与される。

ハウジング２０の軸受収容部９４は、その軸中心線Ｃ´´上の位置であって軸受７０が占める範囲における中央部（すなわち、中央点Ｏ）の位置が、ハウジング２０の基準位置すなわち上記の基準軸中心線Ｃに対して、径方向にオフセットするように形成されている。このオフセットは、ベルト６４から従動プーリ６６を介してボールネジナット４２に付与される張力Ｔが作用する径方向とは反対側の径方向に対して、ボールネジナット４２がその張力Ｔにより径方向に変位するストローク量と同じオフセット量Ｌだけ行われている。

軸受収容部９４は、また、その軸中心線Ｃ´´がハウジング２０の上記インロー部の軸中心線Ｃに対して傾斜するように形成されている。この傾斜は、上記オフセット後の軸受収容部９４のオフセット軸中心線Ｃ´上の、軸受７０が占める範囲における中央点Ｏ´を中心にして、ベルト６４から従動プーリ６６を介してボールネジナット４２に付与される張力Ｔによりボールネジナット４２が回動する回動方向とは反対側の周方向へ、その張力Ｔによりボールネジナット４２が回動する角度と同じ角度θだけ行われている。

上記の如く軸受７０が軸受収容部９４の径方向内方に配置されると、上記のベルト張力Ｔの発生前は、その軸受７０の軸中心線は、その軸受収容部９４の実軸中心線Ｃ´´と略一致しており、ハウジング２０の上記基準軸中心線Ｃに対して径方向にオフセットすると共に傾斜している。この際、ボールネジナット４２の軸中心線Ｐも、軸受７０の軸中心線と同様に、その軸受収容部９４の実軸中心線Ｃ´´と略一致しており、ハウジング２０の上記基準軸中心線Ｃに対してオフセットすると共に傾斜している。すなわち、ベルト張力Ｔの発生前は、軸受７０の軸中心線上の軸受７０が占める範囲における中央部の位置及びボールネジナット４２の軸中心線Ｐ上の軸受７０が占める範囲における中央部の位置は、ハウジング２０の基準位置に対して径方向にオフセットしている。

その後、上記のベルト張力Ｔが発生すると、軸受７０により片持ち支持されたボールネジナット４２が、転舵シャフト２２に接近する側に引っ張られて、軸受７０の中央点Ｏ´を中心にして駆動プーリ６２に接近する周方向へ回動すると共に、径方向へ変位する。すなわち、ボールネジナット４２が、軸中心線Ｐ上の軸受７０が占める範囲における中央部が径方向に変位しつつ、周方向へ回動する。この際、周方向への回動は軸受収容部９４の傾斜の角度θと同じ角度だけ行われると共に、径方向への変位は軸受収容部９４のオフセット量Ｌと同じストローク量だけ行われる。

（３．効果）
従って、ステアリング装置１０の伝達機構３８のベルト張力Ｔがボールネジナット４２に付与された後は、そのボールネジナット４２の軸中心線Ｐをハウジング２０の上記基準軸中心線Ｃすなわち転舵シャフト２２のあるべき軸中心線に一致させることができ、転舵シャフト２２に対するボールネジナット４２の径方向ずれ及び傾斜ずれを抑えることができる。このため、その径方向ずれに起因するボールネジナット４２の回転抵抗変動を抑えることができると共に、その傾斜ずれに起因するボールネジナット４２の回転抵抗変動を抑えることができる。

このように、本実施形態のステアリング装置１０によれば、ハウジング２０における軸受７０を収容する軸受収容部９４を、ハウジング２０の基準位置に対して径方向にオフセットさせかつ基準軸中心線Ｃに対して傾斜させるように形成することで、ボールネジナット４２の回転抵抗変動を抑えることができる。このため、転舵シャフト２２に対するボールネジナット４２の径方向ずれ及び傾斜ずれに起因する車両走行中の有負荷時におけるトルク変動を抑えることができるので、ステアリング操舵感を向上させることができる。また、その径方向ずれ及び傾斜ずれに起因する電動モータ３６の停止中の無負荷時における転舵シャフト２２を軸方向Ａに移動させる力の変動を抑えてステアリングホイール１４を回転させるのに必要な操舵トルクの変動を抑えることができるので、ハンドル戻り特性を向上させることができる。

以上、説明したことから明らかなように、ステアリング装置１０においては、ハウジング２０の基準となる基準軸中心線Ｃ上の位置であって軸受７０が占める範囲における中央部の位置を、ハウジング２０の基準位置と定義し、軸受収容部９４の軸中心線上の位置であって軸受７０が占める範囲における中央部の位置を、軸受収容部９４の中央位置と定義した場合、その軸受収容部９４の中央位置は、ハウジング２０の基準位置に対して、ベルト６４から従動プーリ６６を介してボールネジナット４２に付与される張力Ｔが作用する径方向とは反対側の径方向にオフセットしている。

この構成によれば、ベルト張力Ｔの発生前は、軸受収容部９４に収容された軸受７０の軸中心線上の軸受７０が占める範囲における中央部の位置及びボールネジナット４２の軸中心線Ｐ上の軸受７０が占める範囲における中央部の位置が、ハウジング２０の基準位置に対して径方向にオフセットした軸受収容部９４の中央位置と略一致しており、ハウジング２０の基準位置に対して径方向にオフセットしている。一方、ベルト張力Ｔの発生後は、そのベルト張力Ｔによりボールネジナット４２が転舵シャフト２２に接近する側に引っ張られて径方向へ変位する。従って、伝達機構３８でのベルト６４による張力Ｔがボールネジナット４２に付与された後、そのボールネジナット４２の上記した中央部の位置をハウジング２０の基準位置に一致させることができ、転舵シャフト２２に対するボールネジナット４２の径方向ずれを抑えることができる。このため、径方向ずれに起因するボールネジナット４２の回転抵抗変動を抑えることができる。

ステアリング装置１０において、軸受収容部９４の軸中心線は、ハウジング２０の基準軸中心線Ｃに対して傾斜している。

この構成によれば、ベルト張力Ｔの発生前は、軸受収容部９４に収容された軸受７０の軸中心線及びボールネジナット４２の軸中心線Ｐが、ハウジング２０の基準軸中心線Ｃに対して傾斜している。一方、ベルト張力Ｔの発生後は、そのベルト張力Ｔによりボールネジナット４２が転舵シャフト２２に接近する側に引っ張られて周方向へ回動する。従って、伝達機構３８でのベルト６４による張力Ｔがボールネジナット４２に付与された後、そのボールネジナット４２の軸中心線をハウジング２０の基準軸中心線Ｃに一致させることができ、転舵シャフト２２に対するボールネジナット４２の傾斜ずれを抑えることができる。このため、径方向ずれに起因するボールネジナット４２の回転抵抗変動を抑えると共に、傾斜ずれに起因するボールネジナット４２の回転抵抗変動を抑えることができる。

ステアリング装置１０において、ハウジング２０の基準軸中心線Ｃは、ハウジング２０の第１ハウジング２０−１と第２ハウジング２０−２とのインロー部の軸中心線である。この構成によれば、ベルト張力付与後、ボールネジナット４２の軸中心線をハウジング２０のインロー部の軸中心線に一致させることができ、転舵シャフト２２に対するボールネジナット４２の径方向ずれ（更には、傾斜ずれ）を抑えることができる。

ステアリング装置１０において、ハウジング２０は、転舵シャフト２２が貫通する貫通孔１１０が形成された、転舵シャフト２２が軸方向Ａに所定ストロークを超えて移動するのを規制するストッパ部１０８を有し、ハウジング２０の基準軸中心線Ｃは、貫通孔１１０の軸中心線である。この構成によれば、ベルト張力付与後、ボールネジナット４２の軸中心線をハウジング２０の貫通孔１１０の軸中心線に一致させることができ、転舵シャフト２２に対するボールネジナット４２の径方向ずれ（更には、傾斜ずれ）を抑えることができる。

ステアリング装置１０において、軸受７０は、弾性部材８６によりハウジング２０に対して軸方向Ａに変位可能に保持されている。この構成によれば、ベルト張力Ｔの発生後においても、軸受７０とボールネジナット４２を軸方向Ａに弾性支持可能であるので、操舵感を向上させることができる。

ところで、上記の実施形態においては、ハウジング２０の軸受収容部９４が、その中央位置がハウジング２０の基準位置に対して径方向にオフセットすると共に、その軸中心線がハウジング２０の基準軸中心線Ｃに対して傾斜するように形成されている。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、ハウジング２０の軸受収容部９４が、その中央位置がハウジング２０の基準位置に対して径方向にオフセットするように形成されていればよい。すなわち、軸受収容部９４の軸中心線がハウジング２０の基準軸中心線Ｃに対して平行にオフセットしていてもよい。かかる変形形態の構造によれば、転舵シャフト２２に対するボールネジナット４２の径方向ずれを抑えることができる。

また、上記の実施形態においては、ボールネジナット４２の軸方向一端側に従動プーリ６６が取り付けられると共に、ボールネジナット４２の軸方向他端側に軸受７０が配置されている。すなわち、ボールネジナット４２における従動プーリ６６の軸方向配置位置と軸受７０の軸方向配置位置とが互いに異なっている。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、両軸方向配置位置が互いに重なるものに適用することとしてもよい。この変形形態においても、上記実施形態と同様の効果、具体的には、転舵シャフト２２に対するボールネジナット４２の径方向ずれを抑えることができる。

尚、本発明は、上述した実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能である。

１０：ステアリング装置、２０：ハウジング、２０−１：第１ハウジング、２０−２：第２ハウジング、２２：転舵シャフト、３２：転舵輪、３６：電動モータ、４０：ボールネジ部、４２：ボールネジナット、５２：大径部、６２：駆動プーリ、６４：ベルト、６６：従動プーリ、７０：軸受、７２：外輪部、７４：内輪部、８６：弾性部材、８８：プレート部材、９４：軸受収容部、１００：大径部材、１０８：ストッパ部、１１０：貫通孔。

Claims (7)

1. 外周面にネジ溝が形成された転舵シャフトと、
   前記ネジ溝に複数のボールを介して螺合されると共に、回転駆動により前記転舵シャフトを軸方向に移動させる筒状のボールネジナットと、
   前記転舵シャフトを軸方向に移動可能に覆うと共に、前記ボールネジナットを回転可能に覆うハウジングと、
   前記転舵シャフトの軸中心線に対して平行に配置された駆動源の出力軸に取り付け固定された駆動プーリ、前記ボールネジナットに取り付け固定された従動プーリ、及び、前記駆動プーリと前記従動プーリとに巻き掛けられたベルトを有し、前記駆動源の出力軸の回転を前記駆動プーリ、前記ベルト、及び前記従動プーリを介して前記ボールネジナットに伝達する伝達機構と、
   前記ハウジングの内周面と前記ボールネジナットの外周面との間に配置され、前記ボールネジナットを前記ハウジングに対して回転可能に支持する軸受と、
   を備えるステアリング装置であって、
   前記ハウジングは、前記軸受を収容する軸受収容部を有し、
   前記ハウジングの基準となる基準軸中心線上の位置であって前記軸受が占める範囲における中央部の位置を、前記ハウジングの基準位置と定義し、
   前記軸受収容部の軸中心線上の位置であって前記軸受が占める範囲における中央部の位置を、前記軸受収容部の中央位置と定義し、
   前記軸受収容部の前記中央位置は、前記ハウジングの前記基準位置に対して、前記ベルトから前記従動プーリを介して前記ボールネジナットに付与される張力が作用する径方向とは反対側の径方向にオフセットしている、ステアリング装置。
2. 前記軸受収容部の軸中心線における前記軸受が占める範囲を、前記軸受収容部の所定線分範囲と定義し、
   前記軸受収容部の前記所定線分範囲は、全長に亘って前記ハウジングの前記基準軸中心線に対して前記径方向にオフセットしている、請求項１に記載のステアリング装置。
3. 前記軸受収容部の軸中心線は、前記ハウジングの前記基準軸中心線に対して平行にオフセットしている、請求項１又は２に記載のステアリング装置。
4. 前記軸受収容部の軸中心線は、前記ハウジングの前記基準軸中心線に対して傾斜している、請求項１又は２に記載のステアリング装置。
5. 前記ハウジングの前記基準軸中心線は、前記ハウジングのインロー部の軸中心線である、請求項１乃至４の何れか一項に記載のステアリング装置。
6. 前記ハウジングは、前記転舵シャフトが軸方向に所定ストロークを超えて移動するのを規制するストッパ部を有し、
   前記ストッパ部には、前記転舵シャフトが貫通する貫通孔が形成され、
   前記ハウジングの前記基準軸中心線は、前記貫通孔の軸中心線である、請求項１乃至４の何れか一項に記載のステアリング装置。
7. 前記軸受は、弾性部材により前記ハウジングに対して軸方向に変位可能に保持されている、請求項１乃至６の何れか一項に記載のステアリング装置。
   

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