JP2018114770A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ボールねじナットを支持する軸受の傾きを抑制することができるステアリング装置を提供すること。【解決手段】弾性支持機構７０は、プレート５０、第１皿ばね６０、および第２皿ばね６１を有する。プレート５０は円環状の平坦部５１および円筒部５２を有する。平坦部５１は円筒部５２の外周面における軸方向長の中間位置に設けられている。第１皿ばね６０の小径側の端部の外周側に設けられる角部６０ａがプレート５０の平坦部５１のテーパ面５１ａに当接している。第１皿ばね６０の小径側の端部の内周側に設けられている角部６０ｂはプレート５０の円筒部５２の外周面に当接される。第２皿ばね６１の小径側の端部の外周側に設けられる角部６１ａはプレート５０の平坦部５１のテーパ面５１ｂに当接される。第２皿ばね６１の小径側の端部の内周側に設けられている角部６１ｂはプレート５０の円筒部５２の外周面に当接される。【選択図】図３

Description

本発明は、ステアリング装置に関するものである。

従来、特許文献１に記載されるようにボールねじナットをハウジングに対して回転可能に支持する軸受が設けられている電動パワーステアリング装置が知れられている。
軸受の軸方向両側に、ばね定数の異なる第１金属ばねおよび第２金属ばね、ならびに円環状のスペーサが設けられることにより、軸受は軸方向に移動可能にハウジングに支持される。

特開２０１５−５４６０９

しかし、上記の電動パワーステアリング装置では、金属ばねとスペーサとを組み付けた際に、第１金属ばね同士および第２金属ばね同士が軸受の軸方向における両側面を押圧する位置が互いに径方向にずれてしまい、軸受ひいてはボールねじナットに傾きが生じてしまうおそれがある。その結果、ボールねじナットが回転した時にトルク変動が生じトルク変動が生じるおそれがある。

本発明の目的は、ボールねじナットを支持する軸受の傾きを抑制することができるステアリング装置を提供することである。

上記目的を達成し得るステアリング装置は、外周にねじ溝を備え、ステアリングホイールの操作に伴い軸方向に移動する転舵シャフトと、複数のボールを介して前記転舵シャフトの前記ねじ溝と螺合するボールねじナットと、前記転舵シャフトおよび前記ボールねじナットを収容するハウジングと、前記ボールねじ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、前記ハウジングの内部において、前記ハウジングと前記軸受の軸方向における両側面との間にそれぞれ前記軸受を弾性支持する弾性支持機構と、を備えることを前提としている。前記弾性支持機構は、プレートと弾性係数が互いに異なる円環状の第１の弾性部材および円環状の第２の弾性部材とを有し、前記プレートは、軸方向に平行に延びるように設けられ、且つ前記第１の弾性部材および前記第２の弾性部材の径方向内側に設けられている円筒部と、前記円筒部の外周から径方向外側に伸び、軸方向における前記軸受の端面との間、および前記ハウジングとの間で前記第１の弾性部材および前記第２の弾性部材のそれぞれを挟みこむ円板状の平坦部とを有し、前記第１の弾性部材および前記第２の弾性部材は、前記円筒部の外周面に当接し、前記平坦部の第１の側面に前記第１の弾性部材および前記第２の弾性部材のいずれか一方が当接し、前記平坦部の第２の側面に前記第１の弾性部材および前記第２の弾性部材のいずれか他方が当接している。

上記構成によれば、第１の弾性部材および第２の弾性部材は、プレートの円筒部の外周面に当接するように嵌合されているため、軸受に対する第１の弾性部材および第２の弾性部材の径方向への位置ずれを抑制することができる。そのため、軸受側に設けられる第１の弾性部材または第２の弾性部材の軸受の軸方向における両側面を押圧する位置が径方向にずれてしまうことを抑制できる。また、第１の弾性部材または第２の弾性部材がプレートの平坦部を押圧する位置が径方向にずれてしまうことも抑制することができる。したがって、ボールねじナットを支持する軸受の傾きを抑制することができる。

本発明のステアリング装置によれば、ボールねじナットを支持する軸受の傾きを抑制することができる。

第１の実施形態の電動パワーステアリング装置の概略図。 第１の実施形態の電動パワーステアリング装置のアシスト機構の断面図。 第１の実施形態の弾性支持機構の断面図。 第１の実施形態のプレート、第１皿ばね、および第２皿ばねの斜視図。 第１の実施形態の弾性支持機構における第１皿ばねの動作を示した拡大断面図。 第１の実施形態の弾性支持機構における第２皿ばねの動作を示した拡大断面図。 第１の実施形態の弾性支持機構の弾性特性を示したグラフ。 第１の実施形態のラックシャフトのラックストロークとステアリングホイールに付与されるステアリングトルクの関係を示したグラフ。 第２の実施形態の弾性支持機構の断面図。 第２の実施形態のプレート、第１皿ばね、および第２皿ばねの着磁状況を示した断面図。

＜第１の実施形態＞
以下、ステアリング装置の実施の形態を説明する。本実施の形態のステアリング装置は、ベルト式減速機構を介してモータの回転運動をボールねじ機構に伝達し、モータの回転運動をラックシャフトの直線運動に変換することにより、ユーザのステアリングホイールの操作を補助する電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」という）である。

図１に示すように、ＥＰＳ１は、ユーザのステアリングホイール１０の操作に基づいて転舵輪１５，１５を転舵させる操舵機構２、およびユーザ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、ステアリングシャフト１１および転舵シャフトとしてのラックシャフト１２を備えている。ラックシャフト１２の外周面には、ねじ溝１２ａと、ラック歯１２ｂとが設けられている。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の下端部には、ピニオン歯１１ｄが設けられている。ピニオン歯１１ｄは、ラックシャフト１２のラック歯１２ｂと噛み合っている。

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のピニオン歯１１ｄとラックシャフト１２のラック歯１２ｂとの噛み合いを介してラックシャフト１２の軸方向の往復直線運動に変換される。当該往復直線運動が、ラックシャフト１２の両軸端部にそれぞれ設けられたタイロッド１４，１４を介して左右の転舵輪１５，１５にそれぞれ伝達されることにより、転舵輪１５，１５の転舵角が変化する。タイロッド１４，１４は、ラックシャフト１２に対して角度が付いた状態で取り付けられている。

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の周囲に一体的に設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に伝達する減速機構４０とを有している。アシスト機構３は、モータ２０の回転軸２１の回転力を減速機構４０およびボールねじ機構３０を介して、ラックシャフト１２を軸方向に往復直線運動させる力に変換する。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、ユーザのステアリング操作を補助する。

ボールねじ機構３０、減速機構４０、ピニオンシャフト１１ｃ、およびラックシャフト１２は、ラックシャフト１２の軸方向に沿って延びるハウジング１６により覆われている。ハウジング１６は、減速機構４０の付近で軸方向に分割された第１ハウジング１６ａおよび第２ハウジング１６ｂを連結することにより構成されている。第１ハウジング１６ａおよび第２ハウジング１６ｂは、ラックシャフト１２の延びる方向に対して交わる方向（図中の下方）へ突出している。第２ハウジング１６ｂの外壁（図中の右側壁）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を通じて第２ハウジング１６ｂの内部に伸びている。モータ２０は、第２ハウジング１６ｂに設けられたフランジ部１７およびモータ２０に設けられたフランジ部２４をボルト２３により連結することで、第２ハウジング１６ｂに固定されている。回転軸２１は、ラックシャフト１２に対して平行である。ハウジング１６の両端部と、タイロッド１４，１４との間には蛇腹状のブーツ１８，１８が設けられている。ブーツ１８は、水や埃などの異物がハウジング１６の内部に浸入することを抑制する。尚、ハウジング１６はアルミニウム等の軟金属で構成されている。

次に、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ボールねじナット３１を備えている。ボールねじナット３１は、円筒状の軸受３４を介してハウジング１６の内周面に対して回転可能に支持されている。ボールねじナット３１の内周面には、ラックシャフト１２のねじ溝１２ａに対向する螺旋状のねじ溝３３が設けられている。ボールねじナット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、ボールねじナット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、ボールねじナット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。

減速機構４０は、モータ２０の回転軸２１に一体的に設けられた駆動プーリ４１、ボールねじナット３１の外周に一体的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との間に巻きかけられたベルト４３を備えている。ベルト４３は、心線を含むゴム製の歯付きベルトである。また、駆動プーリ４１および従動プーリ４２は、歯付きプーリである。

ボールねじナット３１の軸方向の一端部には、円環状のフランジ部３５が設けられている。ボールねじナット３１の外周面には、フランジ部３５と軸方向に係合するように軸受３４の内輪３４ａが嵌合されているとともに、この内輪３４ａに隣接して従動プーリ４２が嵌合されている。例えば、軸受３４は、複列アンギュラ玉軸受である。従動プーリ４２は、ボールねじナット３１に対して固定されている。また、従動プーリ４２とフランジ部３５とにより軸受３４の内輪３４ａが軸方向に挟み込まれることで、この内輪３４ａがボールねじナット３１に対して固定されている。軸受３４の外輪３４ｂの外周面は、第１ハウジング１６ａに対して軸方向に移動可能に当接している。

第２ハウジング１６ｂにおける外輪３４ｂ側の先端には係止部２５が設けられている。また、軸方向において、第１ハウジング１６ａにおける外輪３４ｂと対向する部分には係止部２６が設けられている。軸方向における外輪３４ｂと両係止部２５，２６との隙間には、ラックシャフト１２に作用する荷重に対して軸受３４を介してボールねじナット３１をその軸方向に弾性的に支持するための弾性支持機構７０がそれぞれ配置されている。尚、ラックシャフト１２に作用する荷重とは、例えば、運転者がステアリングホイール１０にステアリングトルクを付与したとき、または転舵輪１５，１５が路面の凹凸等を乗り越える際に転舵輪１５，１５からラックシャフト１２に伝わる荷重（逆入力の荷重）のことである。

図４に示すように、弾性支持機構７０は、プレート５０、ならびに弾性係数のそれぞれ異なる第１の弾性部材としての第１皿ばね６０および第２の弾性部材としての第２皿ばね６１を有している。プレート５０、第１皿ばね６０，および第２皿ばね６１は、磁性体の金属により、それぞれ円環状に形成されている。

プレート５０は、略円板状の平坦部５１および円筒部５２を有している。平坦部５１は、円筒部５２の外周から径方向外側に伸びている。平坦部５１と円筒部５２が交わる部位は、円筒部５２の外周面における軸方向長の中間位置に設けられている。平坦部５１は、円筒部５２に向かうほど（平坦部５１の径方向内側に向かうほど）その肉厚が薄くなるようにテーパ面５１ａ，５１ｂを有している。テーパ面５１ａは、平坦部５１の第１の側面５５に、テーパ面５１ｂは、平坦部５１の第２の側面５６に設けられている。尚、テーパ面５１ａおよびテーパ面５１ｂとは、製品仕様によっては、互いに異なる角度で設けてもよい。

第１皿ばね６０および第２皿ばね６１は、円錐台筒状である。第２皿ばね６１は、第１皿ばね６０よりも若干厚く形成されている。
図３に示すように、第１皿ばね６０は、円筒部５２に外嵌されている。第１皿ばね６０の小径側の端部の外周側に設けられる角部６０ａが、プレート５０の平坦部５１における第１の側面５５のテーパ面５１ａに当接している。第１皿ばね６０の小径側の端部の内周側に設けられている角部６０ｂは、プレート５０の円筒部５２の外周面に当接している。第２皿ばね６１は、軸方向における第１皿ばね６０と反対側から円筒部５２に外嵌されている。第２皿ばね６１の小径側の端部の外周側に設けられる角部６１ａは、プレート５０の平坦部５１における第２の側面５６のテーパ面５１ｂに当接している。第２皿ばね６１の小径側の端部の内周側に設けられている角部６１ｂは、プレート５０の円筒部５２の外周面に当接している。尚、第２皿ばね６１の弾性係数Ｋ２は、第１皿ばね６０の弾性係数Ｋ１よりも大きな値に設定される。すなわち、第２皿ばね６１は、第１皿ばね６０と比較して変形しにくいものが採用されている。

プレート５０、第１皿ばね６０、および第２皿ばね６１が軸方向における軸受３４とハウジング１６との間に設けられた状態において、プレート５０の平坦部５１の外周面は、第１ハウジング１６ａの内周面に当接している。また、第１皿ばね６０の大径側の端部は、軸受３４の外輪３４ｂの軸方向における側面に対して当接している。第２皿ばね６１の大径側の端部は、ハウジング１６の係止部２５，２６に当接している。軸受３４の軸方向における両側に設けられた第１皿ばね６０，６０の大径側の端部が軸受３４の外輪３４ｂに対して当接している位置は、径方向において互いに一致している。尚、第１皿ばね６０は、プレート５０の平坦部５１と軸受３４の外輪３４ｂとの間、第２皿ばね６１は、プレート５０の平坦部５１とハウジング１６の係止部２５，２６との間において若干圧縮された状態で収容されている。

次に、弾性支持機構７０の動作について説明する。尚、便宜上、軸受３４と第１ハウジング１６ａの係止部２６との間に配置されている弾性支持機構７０についてのみ説明する。

図５に示すように、ラックシャフト１２に作用する軸方向の荷重により、第１皿ばね６０および第２皿ばね６１は、その軸方向において圧縮変形される。具体的には、第１皿ばね６０の大径側の端部が軸受３４の外輪３４ｂの軸方向における側面に押圧されることにより、第１皿ばね６０の外周面６２がプレート５０の平坦部５１におけるテーパ面５１ａに近接するように弾性変形する。このとき、第１皿ばね６０は、プレート５０の円筒部５２に当接している角部６０ｂを支点として変形する。第１皿ばね６０の大径側の端部は、軸受３４の外輪３４ｂの軸方向における側面に対して摺動しつつ、第１皿ばね６０の小径側の端部の角部６０ａは、テーパ面５１ａに対して摺動する。やがて、第１皿ばね６０の外周面６２がプレート５０の平坦部５１のテーパ面５１ａに当接した状態になったとき、第１皿ばね６０は、軸方向においてそれ以上弾性変形しなくなる。また、第２皿ばね６１は、第１皿ばね６０と比較して変形しにくいため、第１皿ばね６０が変形しているときには、その軸方向において微小に変形する。尚、第１皿ばね６０が弾性変形しなくなるまでの軸受３４の変位をＬ１（ｍｍ）とする。

図６に示すように、第１皿ばね６０がそれ以上弾性変形しない状態において、ラックシャフト１２に作用する軸方向の荷重が第１皿ばね６０をさらに圧縮変形させる方向に作用した場合、第２皿ばね６１は、その軸方向においてさらに圧縮変形される。具体的には、第２皿ばね６１の小径側の端部がプレート５０の平坦部５１に押圧されることにより、第２皿ばね６１の外周面６３がプレート５０の平坦部５１におけるテーパ面５１ｂに近接するように弾性変形する。このとき、第２皿ばね６１は、プレート５０の円筒部５２に当接している角部６１ｂを支点として変形する。第２皿ばね６１の大径側の端部は、第１ハウジング１６ａの係止部２６に対して摺動しつつ、第２皿ばね６１の小径側の端部の角部６１ａは、テーパ面５１ｂに対して摺動する。やがて、第２皿ばね６１の外周面６３がプレート５０の平坦部５１のテーパ面５１ｂに当接した状態になったとき、第２皿ばね６１は、軸方向においてそれ以上弾性変形しなくなる。尚、先述の軸受３４の変位Ｌ１から第２皿ばね６１が弾性変形しなくなるまでの軸受３４の変位をＬ２（ｍｍ）とする。

次に、弾性支持機構７０の弾性特性について説明する。弾性支持機構７０は、異なる弾性係数を有する第１皿ばね６０および第２皿ばね６１を有しているため、３段階に変化する弾性特性（図７に記載）を有している。尚、便宜上、軸受３４と第１ハウジング１６ａの係止部２６との間に配置されている弾性支持機構７０についてのみ説明する。

図７に示すように、変位０（ゼロ）〜Ｌ１（ｍｍ）未満の領域Ａでは、第１皿ばね６０の変位と第２皿ばね６１の変位とが加算される。同領域の弾性係数Ｋ３は、直列ばねのばね定数の式に従い、Ｋ３＝１／（１／（Ｋ１）＋１／（Ｋ２））と表すことができる。具体的に、弾性係数Ｋ３は、ラックシャフト１２に作用する荷重（ｋＮ）が荷重Ｆ１以下の範囲で第１皿ばね６０および第２皿ばね６１のうち、主に第１皿ばね６０が軸方向に延び縮みする変位（変形）が現れる値である。尚、荷重Ｆ１以下の範囲は、車両の走行中にユーザがステアリングホイール１０に付与するステアリングトルクに基づいてラックシャフト１２に作用する走行中荷重（モータ２０によるアシスト力を含む）の範囲である。この例では、荷重Ｆ１は、第１皿ばね６０に繰り返し印加可能な最大荷重に設定されている。

変位Ｌ１以上〜変位Ｌ２（ｍｍ）以下の領域Ｂは、第２皿ばね６１の変位を示している。同領域の弾性係数Ｋ２は、第２皿ばね６１の弾性係数そのものであり、ラックシャフト１２に作用する荷重（ｋＮ）が荷重Ｆ２以下の範囲で第２皿ばね６１が軸方向に延び縮みする変位（変形）が現れる値である。同領域におけるラックシャフト１２に作用する荷重（ｋＮ）の変化量は、変位０（ゼロ）〜変位Ｌ１（ｍｍ）未満の領域におけるラックシャフト１２に作用する荷重（ｋＮ）の変化量に対して大きい。この例では、荷重Ｆ２は、車両が舗装路を走行中において、弾性支持機構７０が、転舵輪１５，１５からラックシャフト１２に作用する荷重（ロードインフォメーション荷重）をステアリングホイール１０を介して運転者に伝達することができる最大荷重である。また、荷重Ｆ２は、ブレーキをかけた時における転舵輪１５，１５からラックシャフト１２に作用する変動荷重（ブレーキ振動荷重）より小さく設定されている。尚、弾性係数Ｋ２は、ラックシャフト１２に生じる逆入力の荷重が、荷重Ｆ１以上、且つ荷重Ｆ２以下の範囲であれば、第２皿ばね６１が軸方向に延び縮みできるように設定してある。

荷重Ｆ２より大きい領域では、第１皿ばね６０および第２皿ばね６１が軸方向にそれ以上変位（変形）しない。すなわち、弾性支持機構７０がボールねじナット３１を軸方向に対して弾性支持する機能を果たすことのできない状態となる。

次に、ラックシャフト１２の軸方向への移動量（「ラックストローク（ｍ）」）、および運転者のステアリングホイール１０に付与するステアリングトルク（Ｎ・ｍ）との関係について説明する。

図８に示すように、運転者がステアリングホイール１０にステアリングトルクを付与し始めたとき、ラックシャフト１２は軸方向に移動しない。これは、ステアリングホイール１０に付与されるステアリングトルクによりラックシャフト１２に生じる軸力と、モータ２０のアシスト力によりラックシャフト１２に生じる軸力との合力が、ラックシャフト１２やボールねじナット３１がそれぞれ接触している部分に生じている摩擦力よりも小さいためである。すなわち、ラックシャフト１２に作用する荷重（モータ２０によるアシスト力を含む）は、ラックシャフト１２を軸方向に移動させるに至らない程度の大きさである。このときのステアリングトルクの領域をストローク不感帯という。

ストローク不感帯の近傍では、上記の合力によりラックシャフト１２に発生する軸力は、ラックシャフト１２を軸方向に移動させるためには不十分の状態であるが、ステアリングトルクがある程度大きくなるとラックシャフト１２に生じる軸力が大きくなる。同軸力が上記の摩擦力よりも大きくなり、弾性支持機構７０の第１皿ばね６０および第２皿ばね６１が軸方向に弾性変形しながらラックシャフト１２が移動し始める。主に第１皿ばね６０が弾性変形することによりボールねじナット３１が軸方向に若干移動する。この時、ボールねじナット３１とラックシャフト１２との間にはボール３２を介して摩擦があるため、ボールねじナット３１は、ラックシャフト１２に対して回転しないまま、ラックシャフト１２と一緒に軸方向に若干移動する（領域Ａ）。すなわち、弾性支持機構７０が無い場合、モータ２０がラックシャフト１２を軸方向に移動させるために必要なアシスト力を発生させるまでには、ある程度のステアリングトルクが必要になり、ストローク不感帯が長くなってしまう。しかし、弾性支持機構７０が設けられていることにより、モータ２０がラックシャフト１２を軸方向に移動させるための十分なアシスト力を発生させるよりも先に第１皿ばね６０が弾性変形し、ボールねじナット３１を移動させることができる。そのため、運転者がステアリングホイール１０にステアリングトルクを付与し始めたとき、より早い段階でラックシャフト１２を軸方向に移動させ、転舵輪１５，１５を転舵させることができる。したがって、運転者がステアリングホイール１０にステアリングトルクを付与し始めたとき、ＥＰＳ１のアシスト応答性がより向上し、運転者の操舵感が確保される。

また、運転者がステアリングホイール１０にステアリングトルクを付与し続け、第１皿ばね６０が軸方向にそれ以上弾性変形しない場合を考える。この場合、弾性支持機構７０の第２皿ばね６１が軸方向に変形する。このとき、ラックシャフト１２に作用する荷重（モータ２０のアシスト力を含む）は、領域Ａと比較して大きくなっている。そのため、ステアリングトルクが大きくなるほど、領域Ａと比較してラックストロークの変化量も大きくなる（領域Ｂ）。

次に、弾性支持機構７０における弾性係数が異なる（弾性係数Ｋ１，Ｋ２）第１皿ばね６０および第２皿ばね６１を用いる技術的な意義について説明する。
転舵輪１５，１５からラックシャフト１２に作用する逆入力荷重に対する作用を考える。

本実施の形態において、図７の領域Ｂまで（領域Ａを含む）の範囲においては、操舵感向上に必要な弾性支持機構７０（正確には、軸受３４）の変位Ｌ２が確保されつつ、先述のロードインフォメーション荷重を十分に伝達できる荷重範囲０〜Ｆ２も確保されている。なおかつ、ステアリングトルクを付与し始めの操舵感に必要な弾性支持機構７０の弾性係数の低さも確保されている。

仮に、第２皿ばね６１が割愛され、第１皿ばね６０の代わりに、第１皿ばね６０の弾性係数Ｋ１と同等の弾性係数を有し、弾性支持機構７０の変位Ｌ２まで変化させることができる皿ばねを採用した場合、皿ばねは荷重Ｆ１以上、且つ荷重Ｆ２未満の荷重Ｆ３までは、転舵輪１５，１５からラックシャフト１２に作用するロードインフォメーション荷重をステアリングホイール１０を介して運転者に伝えることができる。しかし、荷重Ｆ３より大きく、且つ荷重Ｆ２以下の逆入力荷重が転舵輪１５，１５からラックシャフト１２に作用した場合には、ステアリングホイール１０を介して運転者に適切なロードインフォメーション荷重が伝達しきれない。

また、仮に、第１皿ばね６０が割愛され、第２皿ばね６１の代わりに、第２皿ばね６１の弾性係数Ｋ２と同等の弾性係数を有し、荷重Ｆ２より大きい荷重Ｆ４で弾性支持機構７０の変位が変位Ｌ２に至る皿ばねを採用した場合、皿ばねは荷重Ｆ２以下までは、転舵輪１５，１５からラックシャフト１２に作用するロードインフォメーション荷重をステアリングホイール１０を介して運転者に伝えることができる。しかし、荷重Ｆ２より大きく荷重Ｆ４以下の逆入力荷重が転舵輪１５，１５からラックシャフト１２に作用した場合には、ステアリングホイール１０に対してロードインフォメーション荷重に加えて、ロードインフォメーション荷重よりも大きいブレーキ振動荷重までもが伝達されてしまい、運転者の適切な操舵感が抑制されてしまう。

したがって、弾性支持機構７０において、弾性係数が異なる（弾性係数Ｋ１，Ｋ２）第１皿ばね６０および第２皿ばね６１を用いることにより、運転者がステアリングホイール１０にステアリングトルクを付与し始めたときの操舵感を確保しつつ、転舵輪１５，１５からラックシャフト１２に作用する荷重Ｆ２（ロードインフォメーション荷重の最大荷重）までのロードインフォメーション荷重を運転者に適切に伝達することができ、なおかつ、ブレーキ振動荷重の伝達を抑制できる。

以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られる。
（１）第１皿ばね６０および第２皿ばね６１は、プレート５０の円筒部５２の外周面に当接するように嵌合されているため、軸受３４に対する第１皿ばね６０および第２皿ばね６１の径方向への位置ずれを抑制することができる。そのため、第１皿ばね６０が軸受３４の軸方向における両側面を押圧する位置が径方向にずれてしまうことを抑制できる。また、第２皿ばね６１がプレート５０を押圧する位置が径方向にずれてしまうことも抑制することができる。したがって、ボールねじナット３１を支持する軸受３４の傾きを抑制することができる。

（２）第１皿ばね６０がプレート５０の平坦部５１と軸受３４の外輪３４ｂとの間、第２皿ばね６１がプレート５０の平坦部５１とハウジング１６の係止部２５，２６との間で圧縮されるとき、第１皿ばね６０および第２皿ばね６１の外周面６２，６３は、やがてプレート５０の平坦部５１のテーパ面５１ａ，５１ｂと当接する。そのため、第１皿ばね６０および第２皿ばね６１の完全つぶれを抑制することができる。したがって、第１皿ばね６０および第２皿ばね６１の耐久性を維持することができる。

＜第２の実施形態＞
つぎに、ステアリング装置の第２の実施形態を説明する。尚、第１の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付す。

図９に示すように、軸受３４の軸方向における両面と、ハウジング１６の係止部２５，２６との間にそれぞれ弾性支持機構７０を配置した状態において、プレート５０の平坦部５１における軸受３４側の第１の側面５５には、円環状の第１の溝５３が設けられている。また、プレート５０の平坦部５１における係止部２５，２６側の第２の側面５６には、円環状の第２の溝５４が設けられている。プレート５０を径方向において切断したとき、第１の溝５３および第２の溝５４はその断面がＶ字形状をなしている。尚、プレート５０の中心軸Ａｘ１は、第１の溝５３の中心軸Ａｘ２と一致している。第２の溝５４の中心軸Ａｘ３は、第１の溝５３の中心軸Ａｘ２と一致している。

第１皿ばね６０の小径側の端部における角部６０ａは、プレート５０の平坦部５１における第１の溝５３の谷部に当接している。第１皿ばね６０の大径側の端部は、軸受３４（正確には、外輪３４ｂ）の軸方向における側面に当接している。第２皿ばね６１の小径側の端部の角部６１ａは、第２の溝５４の谷部に当接している。第２皿ばね６１の大径側の端部は、ハウジング１６の係止部２５，２６に当接している。尚、第１皿ばね６０および第２皿ばね６１は、軸受３４の軸方向における両側面とプレート５０の平坦部５１との間、およびプレート５０の平坦部５１とハウジング１６の係止部２５，２６との間に若干圧縮された状態で設けられている。

図１０に示すように、プレート５０、第１皿ばね６０、および第２皿ばね６１は、プレート５０の平坦部５１に第１皿ばね６０および第２皿ばね６１が吸引されるように着磁される。例えば、第１皿ばね６０の内周面６４がＮ極、外周面６２がＳ極に着磁される。プレート５０の第１皿ばね６０側の第１の側面５５がＮ極、第２皿ばね６１側の第２の側面５６がＳ極に着磁される。第２皿ばね６１の外周面６３がＮ極、内周面６５がＳ極に着磁される。尚、着磁の向きを反対にしてもよい。すなわち、プレート５０の平坦部５１に対して第１皿ばね６０と第２皿ばね６１とが吸引されるように着磁されていればどのように着磁してもよい。

本実施の形態によれば、次の効果が得られえる。
（３）第１皿ばね６０の小径側の端部の角部６０ａは、プレート５０の第１の溝５３の谷部に、第２皿ばね６１の小径側の端部の角部６１ａは、プレート５０の第２の溝５４の谷部に当接している。そのため、第１皿ばね６０および第２皿ばね６１が軸受３４の径方向における位置ずれが規制されているため、第１皿ばね６０の大径側の端部が軸受３４の軸方向における両側面を押圧する位置が径方向にずれることを抑制することができる。したがって、ボールねじナット３１を支持する軸受３４の傾きを抑制することができる。

（４）プレート５０の中心軸Ａｘ１は、第１の溝５３の中心軸Ａｘ２と一致している。第２の溝５４の中心軸Ａｘ３は、第１の溝５３の中心軸Ａｘ２と一致している。そのため、軸受３４の軸方向における両側面と、ハウジング１６の係止部２５，２６との間にプレート５０を設けている状態において、プレート５０の平坦部５１に設けられている第１の溝５３，５３の中心軸Ａｘ２同士は一致している。また、プレート５０の平坦部５１に設けられている第２の溝５４，５４の中心軸Ａｘ３同士は一致している。そのため、プレート５０の第１の溝５３に第１皿ばね６０を、第２の溝５４に第２皿ばね６１を当接させたときに、第１皿ばね６０が軸受３４の軸方向における両側面を押圧する位置が径方向にずれることを抑制することができる。したがって、ボールねじナット３１を支持する軸受３４の傾きを抑制することができる。

（５）プレート５０の平坦部５１と第１皿ばね６０および第２皿ばね６１との間には、互いに吸引力が働くように着磁がされている。そのため、第１皿ばね６０および第２皿ばね６１がプレート５０の平坦部５１における第１の溝５３と、第２の溝５４に当接した状態から径方向に位置ずれすることをより抑制することができる。

尚、第１および第２の実施形態は、技術的に矛盾が生じない範囲で以下のように変更してもよい。
・第１および第２の実施形態において、プレート５０の平坦部５１と軸受３４の両側面との間、およびプレート５０の平坦部５１とハウジング１６の係止部２５，２６との間には第１皿ばね６０および第２皿ばね６１が配置されていたが、これに限らない。例えば、エラストマー等の樹脂部材、およびウェーブワッシャーが配置されていてもよい。ただし、樹脂部材およびウェーブワッシャーの弾性係数がそれぞれ異なるようにする。

・第２の実施形態において、プレート５０、第１皿ばね６０、および第２皿ばね６１は、プレート５０の平坦部５１に第１皿ばね６０および第２皿ばね６１が吸引されるように着磁されていたが、これに限らない。例えば、第１皿ばね６０および第２皿ばね６１のみを着磁してもよい。その場合、プレート５０は磁性体にて構成されていればよい。また、プレート５０、第１皿ばね６０、および第２皿ばね６１に着磁しなくてもよい。そのようにしても、第１皿ばね６０の角部６０ａおよび第２皿ばね６１の角部６１ａがプレート５０の平坦部５１に設けられている第１の溝５３および第２の溝５４に係合することによって、第１皿ばね６０および第２皿ばね６１の径方向への位置ずれが抑制される。

・第１の実施形態において、プレート５０の平坦部５１における円筒部５２側の端部には、テーパ面５１ａ，５１ｂが設けられていたが、割愛してもよい。そのようにしても、プレート５０の円筒部５２の外周面に第１皿ばね６０および第２皿ばね６１の小径側の端部の内周側が当接しているため、第１皿ばね６０および第２皿ばね６１の径方向への位置ずれを抑制できる。

・第１および第２の実施形態において、プレート５０の平坦部５１と軸受３４の軸方向における両側面との間に第１皿ばね６０が、プレート５０の平坦部５１とハウジング１６の係止部２５，２６との間に第２皿ばね６１が配置されていたが、配置箇所を反対にしてもよい。このようにしても第１および第２の実施形態と同様の効果が得られる。また、プレート５０の平坦部５１と軸受３４の両側面のうち一方との間に第１皿ばね６０を、プレート５０の平坦部５１と軸受３４の両側面のうち他方との間に第２皿ばね６１を配置してもよい。ただし、この場合、軸受３４の軸方向における両側面とハウジング１６の係止部２５，２６との間には第１皿ばね６０および第２皿ばね６１を少なくとも１つずつ設ける。

・第１の実施形態において、第１皿ばね６０の大径側の端部は、軸受３４の外輪３４ｂに当接していたが、例えば、プレート５０の平坦部５１に当接させてもよい。この場合、第１皿ばね６０の小径側の端部の角部６０ｂがプレート５０の円筒部５２の外周面に当接していることに加えて、第１皿ばね６０の小径側の端部の角部６０ａが軸受３４の外輪３４ｂの軸方向における両側面に当接することが好ましい。また同様に、第２皿ばね６１の大径側の端部は、ハウジング１６の係止部２５，２６に当接していたが、例えば、プレート５０の平坦部５１に当接させてもよい。この場合、第２皿ばね６１の小径側の端部の角部６１ｂがプレート５０の円筒部５２の外周面に当接していることに加えて、第２皿ばね６１の小径側の端部の角部６１ａがハウジング１６の係止部２５，２６に当接することが好ましい。

１…ＥＰＳ、１０…ステアリングホイール、１２…ラックシャフト、１２ａ…ねじ溝、１６…ハウジング、１６ａ…第１ハウジング、１６ｂ…第２ハウジング、３１…ボールねじナット、３２…ボール、３４…軸受、３４ｂ…外輪、５０…プレート、５１…平坦部、５１ａ，５１ｂ…テーパ面、５２…円筒部、５３…第１の溝、５４…第２の溝、５５…第１の側面、５６…第２の側面、６０…第１皿ばね、６０ａ，６１ａ…角部、６１…第２皿ばね、７０…弾性支持機構、Ａｘ１，Ａｘ２，Ａｘ３…中心軸、Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３…弾性係数。

Claims (6)

1. 外周にねじ溝を備え、ステアリングホイールの操作に伴い軸方向に移動する転舵シャフトと、
   複数のボールを介して前記転舵シャフトの前記ねじ溝と螺合するボールねじナットと、
   前記転舵シャフトおよび前記ボールねじナットを収容するハウジングと、
   前記ボールねじ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、
   前記ハウジングの内部において、前記ハウジングと前記軸受の軸方向における両側面との間にそれぞれ前記軸受を弾性支持する弾性支持機構と、を備え、
   前記弾性支持機構は、プレートと弾性係数が互いに異なる円環状の第１の弾性部材および円環状の第２の弾性部材とを有し、
   前記プレートは、軸方向に平行に延びるように設けられ、且つ前記第１の弾性部材および前記第２の弾性部材の径方向内側に設けられている円筒部と、前記円筒部の外周から径方向外側に伸び、軸方向における前記軸受の端面との間、および前記ハウジングとの間で前記第１の弾性部材および前記第２の弾性部材のそれぞれを挟みこむ円板状の平坦部とを有し、
   前記第１の弾性部材および前記第２の弾性部材は、前記円筒部の外周面に当接し、
   前記平坦部の第１の側面に前記第１の弾性部材および前記第２の弾性部材のいずれか一方が当接し、前記平坦部の第２の側面に前記第１の弾性部材および前記第２の弾性部材のいずれか他方が当接しているステアリング装置。
2. 外周にねじ溝を備え、ステアリングホイールの操作に伴い軸方向に移動する転舵シャフトと、
   複数のボールを介して前記転舵シャフトの前記ねじ溝と螺合するボールねじナットと、
   前記転舵シャフトおよび前記ボールねじナットを収容するハウジングと、
   前記ボールねじ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、
   前記ハウジングの内部において、前記ハウジングと前記軸受の軸方向における両側面との間にそれぞれ前記軸受を弾性支持する弾性支持機構と、を備え、
   前記弾性支持機構は、プレートと弾性係数が互いに異なる円環状の第１の弾性部材および円環状の第２の弾性部材とを有し、
   前記プレートは、軸方向に平行に延びるように設けられ、且つ前記第１の弾性部材および前記第２の弾性部材の径方向内側に設けられている円筒部と、前記円筒部の外周から径方向外側に伸び、軸方向における前記軸受の端面との間、および前記ハウジングとの間で前記第１の弾性部材および前記第２の弾性部材のそれぞれを挟みこむ円板状の平坦部とを有し、
   前記プレートの前記平坦部の軸方向における両側面には、前記第１の弾性部材および前記第２の弾性部材の軸方向における端部が嵌合される円環状の溝がそれぞれ設けられ、
   前記平坦部の前記第１の側面における前記溝には、前記第１の弾性部材の軸方向における端部が嵌合され、前記平坦部の前記第２の側面における前記溝には、前記第２の弾性部材の軸方向における端部が嵌合されているステアリング装置。
3. 前記平坦部の軸方向の前記第１の側面および前記第２の側面における前記円筒部側には、その径方向内側に向かうにつれて前記平坦部の厚みが薄くなるようにテーパ面がそれぞれ設けられ、
   前記第１の弾性部材および前記第２の弾性部材は、皿ばねであり、その小径側の端部における外側の角部が前記テーパ面にそれぞれ当接するとともに、その大径側の端部は軸方向において前記軸受の外輪および前記ハウジングにそれぞれ当接する請求項１に記載のステアリング装置。
4. 前記プレートを前記軸受の軸方向における両側に設けている状態において、２つの前記平坦部における前記軸受側に設けられる前記溝の中心軸の位置と、２つの前記平坦部における前記ハウジング側に設けられる前記溝の中心軸の位置と、前記プレートの中心軸の位置とが前記転舵シャフトの径方向において互いに一致している請求項２に記載のステアリング装置。
5. 前記プレートと、前記第１の弾性部材および前記第２の弾性部材との少なくとも一方とは、前記第１の弾性部材および前記第２の弾性部材と前記プレートとの間に吸引力が働くように着磁されている請求項２または請求項４に記載のステアリング装置。
6. 前記第１の弾性部材および前記第２の弾性部材は、皿ばねおよびウェーブワッシャーの一方もしくは両方である請求項１または請求項２に記載のステアリング装置。
   

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