JP2019051827A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、路面から受ける振動やパワーステアリング装置の内部で発生する振動の両方に対して、高い低減効果を発揮することができるパワーステアリング装置を提供することにある。【解決手段】転舵軸を回転可能に支持するベアリングのアウタレース４１を回転軸線に沿う方向に付勢する第１付勢部材４２Ａを、第１ばね定数ｋ１を発揮する第１ばね定数部と第１ばね定数ｋ１とは異なる値の第２ばね定数ｋ２を発揮する第２ばね定数部とを有するように構成する。【選択図】図５

Description

本発明は、操舵をアシストするパワーステアリング装置に関する。

本技術分野の背景技術として、特開２０１５−０５８８３４号公報（特許文献１）に記載されたパワーステアリング装置が知られている。

特許文献１のパワーステアリング装置は、転舵軸収容部と、ボールナットを軸支するボールベアリングのアウタレースとの間に皿ばねを設け、皿ばねでアウタレースを転舵軸負方向側に向かって付勢し、アウタレースを付勢した状態で締め付け固定する。このパワーステアリング装置では、ロックナットの締め付け荷重を小さくできると共に、締め付けトルクの精度管理が容易となる（要約参照）。

特開２０１１−１２７５３８号公報

特許文献１のパワーステアリング装置は、単一のばね定数を有する皿ばねを用いており、路面から受ける振動やパワーステアリング装置の内部で発生する振動の両方に対して、十分な低減効果を発揮することが難しかった。

本発明の目的は、路面から受ける振動やパワーステアリング装置の内部で発生する振動の両方に対して、高い低減効果を発揮することができるパワーステアリング装置を提供することにある。

本発明によれば、その一つの態様において、パワーステアリング装置は以下の構成を備える。

転舵軸を回転可能に支持するベアリングのアウタレースを回転軸線に沿う方向に付勢する第１付勢部材を備え、第１付勢部材が第１ばね定数ｋ１を発揮する第１ばね定数部と第１ばね定数ｋ１とは異なる値の第２ばね定数ｋ２を発揮する第２ばね定数部とを有するように構成する。

本発明によれば、路面から受ける振動やパワーステアリング装置の内部で発生する振動の両方に対して、高い低減効果を発揮することができる。

本発明の一実施例に係る操舵系のシステム図である。 本発明の一実施例に係るパワーステアリング装置の外観を示す平面図である。 図２に示すパワーステアリング装置のアシスト機構を断面で示す断面図である。 図３に示すアシスト機構のねじ機構の近傍を拡大して示す要部断面図である。 本発明の一実施例（実施例１）に係る付勢部材の近傍を拡大して示す要部断面図である。 本発明の一実施例（実施例１）に係る付勢部材の外観を示す斜視図である。 図６に示す付勢部材の形状的特徴を示す模式図である。 図６に示す付勢部材のストロークと付勢力との関係を示す特性図である。 本発明の一実施例（実施例２）に係る付勢部材の近傍を拡大して示す要部断面図である。 図９に示す付勢部材のストロークと付勢力との関係を示す特性図である。 本発明の他の実施例（実施例３）に係る付勢部材の外観を示す斜視図である。 図１１に示す付勢部材の形状的特徴を示す模式図である。 図１１に示す付勢部材のストロークと付勢力との関係を示す特性図である。

以下、本発明に係るパワーステアリング装置の一実施例を図面に基づいて説明する。本発明に係る実施例のパワーステアリング装置１は、ねじ機構２６を介して電動モータ４０の駆動力を転舵軸１０へ伝達することで、運転者の操舵力を軽減するものである。

［実施例１］
実施例１のパワーステアリング装置１について説明する。

≪パワーステアリング装置の構成≫
図１は、本発明の一実施例に係る操舵系のシステム図である。図２は、本発明の一実施例に係るパワーステアリング装置の外観を示す平面図である。

パワーステアリング装置１は、運転者が操舵したステアリングホイール５８の回転を、転舵輪５２を転舵させる転舵軸１０に伝達する操舵機構２と、転舵軸１０にアシスト力を付与するアシスト機構３とを有する。

転舵軸１０は、転舵軸本体部１０ｂと、転舵軸本体部１０ｂに形成された転舵軸側ボールねじ溝１１と、を備え、転舵軸本体部１０ｂの長手方向（回転軸線１０ａの沿う方向）の移動に伴い操舵輪５２を転舵させるものである。

操舵機構２は、ステアリングホイール５８に連結する操舵入力軸８０と、操舵入力軸８０と共に回転するピニオン８１と、を有する。ピニオン８１は、転舵軸１０の外周に形成されたラック１３と噛み合う。

アシスト機構３は、運転者の操舵トルクを検出するトルクセンサ５９からの信号に基づいて、電子コントロールユニット（以下、ＥＣＵ）５５において転舵軸１０に付与するアシスト力を演算し、電動モータ４０を制御する。

パワーステアリング装置１の各構成要素は、ハウジング３０内に収容されている。ハウジング３０は、転舵軸収容部（転舵軸収容空間）３１と、ギアハウジング部（減速機収容部、減速機収容空間）３２と、から構成される。転舵軸収容部（転舵軸収容空間）３１は、転舵軸１０が軸方向に移動可能なように、転舵軸１０の少なくとも一部を収容するハウジング部分である。ギアハウジング部３２は、転舵軸本体部１０ｂの長手方向において転舵軸収容部３１の中間位置に配置され、転舵軸１０を包囲するように形成されている。ギアハウジング部３２には、後述する減速機３３が収容されている。

図３は、図２に示すパワーステアリング装置のアシスト機構を断面で示す断面図である。

アシスト機構３は、電動モータ４０と、電動モータ４０のトルクを増大する減速機３３と、電動モータ４０の出力を転舵軸１０に伝達するねじ機構２６とを有し、ＥＣＵ５５により制御される。電動モータ４０は、後述するナット２０に回転力を付与する電動アクチュエータを構成する。電動アクチュエータに減速機３３及びＥＣＵ５５を含めてもよい。

電動モータ４０は、モータシャフト４５、モータロータ４６、モータステータ４７などのモータ要素４８と、マイクロコンピュータが搭載された制御基板４９からなるＥＣＵ５５が一体に組み合わされた機電一体式のものである。モータ要素４８はモータＥＣＵハウジング部４４のモータ収容部（モータ収容空間）５１に収容され、ＥＣＵ５５はモータＥＣＵハウジング部４４のＥＣＵ収容部（ＥＣＵ収容空間）５０に収容されている。モータ収容部５１とＥＣＵ収容部５０との間は気密かつ液密に保持されている。

減速機３３は、電動モータ４０のモータシャフト４５と一体に回転する入力プーリ３５と、ねじ機構２６のナット２０と一体に回転する出力プーリ２７と、入力プーリ３５および出力プーリ２７との間に巻回されたベルト２８とを有する。

ねじ機構２６は、ナット２０と、転舵軸１０と、ナット２０と転舵軸１０との間に形成されたボール循環溝１２と、ボール循環溝１２内を循環する複数のボール２２とを有する。入力プーリ３５、出力プーリ２７およびベルト２８により、電動モータ４０の回転力をナット２０に伝達する回転力伝達装置が構成される。

出力プーリ２７の外見は円筒状の部材であって、ナット２０に一体回転可能に固定されている。出力プーリ２７は転舵軸１０の回転軸線１０ａと同軸上で回転するように、ナット２０を介してギアハウジング部３２に軸支されている。入力プーリ３５の回転軸線は、電動モータ４０のモータシャフト４５の回転軸線４５ａと一致し、出力プーリ２７の回転軸線と平行であって離間した位置に設けられている。なお以下では、ナット２０の回転軸線、出力プーリ２７の回転軸線、及び転舵軸１０の回転軸線１０ａを第１基準軸線Ｌ１、電動モータ４０、入力プーリ３５の回転軸線を第２基準軸線Ｌ２と定義する。

ナット２０は、転舵軸１０を包囲するように環状に形成され、転舵軸１０に対し回転自在に設けられている。ナット２０の内周には、螺旋状に溝が形成されており、この溝がナット側ボールねじ溝２１を構成している。転舵軸本体部１０ｂの外周にはラック１３が形成されている部分とは軸方向に離れた位置に螺旋状の溝が形成されており、この溝が転舵軸側ボールねじ溝１１を構成している。

転舵軸１０にナット２０を挿入した状態で、ナット側ボールねじ溝２１と転舵軸側ボールねじ溝１１とによって、ボール循環溝１２を形成している。ボール循環溝１２内には金属製の複数のボール２２が充填されており、ナット２０が回転するとボール循環溝１２内をボール２２が移動することにより、ナット２０に対して転舵軸１０が長手方向（第１基準軸線Ｌ１に沿う方向）に移動する。

≪ナットの構成≫
図４は、図３に示すアシスト機構のねじ機構の近傍を拡大して示す要部断面図である。

ここで、第１基準軸線Ｌ１上にｘ軸を設定し、図４の紙面左側をｘ軸正方向、図４の紙面右側をｘ軸負方向とする。ナット２０のｘ軸正方向側には、ボールベアリング２４のインナレース２４ｃが一体に形成されている。ボールベアリング２４は、アウタレース４１、インナレース２４ｃおよびボール２４ｄから構成される。ボールベアリング２４は、ナット２０をギアハウジング部３２に対して回転自在に軸支する。

ボールベアリング２４のアウタレース４１は、外周面４１ａと、アウタレース側軌道輪４１ｄと、第１端面４１ｂと、第２端面４１ｃと、を有し、筒状本体部の回転軸線（本実施例では回転軸線１０ａと一致する）を中心とする径方向においてインナレース２４ｃの外側に設けられている。第１端面４１ｂおよび第２端面４１ｃは、筒状本体部の回転軸線に沿う方向におけるアウタレース４１の一対の端面である（図５参照）。

インナレース２４ｃは、インナレース側軌道輪２４ｃａを有し、筒状本体部の回転軸線（本実施例では回転軸線１０ａと一致する）を中心とする径方向において転舵軸本体部１０ｂの外側に設けられている。

ボール２４ｄは、インナレース側軌道輪２４ｃａとアウタレース側軌道輪４１ｄとの間に複数設けられており、インナレース２４ｃとアウタレースと共にボールベアリングを構成する。

ナット２０は、筒状本体部２０ａと、ナット側ボールねじ溝２１と、インナレース２４ｃと、を備えている。ナット２０のインナレース２４ｃよりもｘ軸負方向側の部分は、転舵軸１０を包囲するように環状に形成された筒状本体部２０ａを構成している。筒状本体部２０ａの内周面には螺旋溝で構成されるナット側ボールねじ溝２１が形成されている。筒状本体部２０ａは、ギアハウジング部（減速機収容部、減速機収容空間）３２内で回転可能に設けられており、転舵軸１０を包囲する筒形状を有している。

筒状本体部２０ａの外周には、ボール循環溝１２の一端と連通するボール循環溝一端側開口部（図示せず）が形成されている。また筒状本体部２０ａの外周には、ボール循環溝１２の他端と連通するボール循環溝他端側開口部（図示せず）が形成されている。ボール循環溝一端側開口部とボール循環溝他端側開口部には、この二つの開口部を連結するチューブ状の循環部材（図示せず）の端部が挿入されている。

ボール循環溝１２内のボール２２は、ボール循環溝１２のボール循環溝一端側開口部が形成されている位置まで来ると循環部材内に入り、循環部材内を通ってボール循環溝他端側開口部からボール循環溝１２に戻される。つまり、ボール２２はボール循環溝１２を端から端まで移動するのではなく、ボール循環溝一端側開口部が形成された位置からボール循環溝他端側開口部の位置まで移動している。なお、転舵軸１０が反対方向に移動するときには、ボール２２の移動方向も反対となる。

≪アウタレースの組み付け構造≫
図５は、本発明の一実施例（実施例１）に係る付勢部材の近傍を拡大して示す要部断面図である。

ギアハウジング部３２には、アウタレース４１がｘ軸負方向側からｘ軸正方向側へ向かって挿入されるアウタレース収容部（アウタレース収容空間）３２ａが設けられている。アウタレース収容部３２ａには、アウタレース４１の外周面４１ａを保持するアウタレース保持面（アウタレース収容空間の内周面）６１が設けられている。

アウタレース収容部３２ａにおいて、アウタレース４１のｘ軸負方向側には、ロックナット（アウタレース固定部材）２５が配置されている。ロックナット２５は、ｘ軸正方向側端面２５ａがアウタレース４１のｘ軸負方向側端面４１ｃと当接した状態（ゼロタッチ）で、外周面に形成された雄ねじ２５ｂがアウタレース収容部３２ａに形成された雌ねじ６２と螺合することで、ギアハウジング部３２に固定されている。雌ねじ６２は、アウタレース収容部３２ａにおいてアウタレース保持面６１よりもｘ軸負方向側に形成されている。アウタレース４１は、ロックナット２５によりｘ軸負方向側への移動を規制される。ロックナット２５の内径は、アウタレース４１の内径よりも大きく、かつ、外径よりも小さく設定されている。

アウタレース収容部３２ａにおいて、アウタレース４１のｘ軸正方向側には、アウタレース４１をｘ軸負方向側に向かって付勢する第１付勢部材４２Ａが設けられている。第１付勢部材４２Ａは、ｘ軸方向に圧縮変形した状態でアウタレース収容部３２ａの底面６１ｂとアウタレース４１のｘ軸正方向側端面４１ｂとの間に介装されている。第１付勢部材４２Ａの中心部には、転舵軸１０が貫通する開口部４２ａが設けられている。
［アウタレースの組み付け作業性向上作用］
アウタレース４１のｘ軸正方向側に、アウタレース４１をｘ軸負方向側に向かって付勢する第１付勢部材４２Ａを設けた。これによって、ギアハウジング部が熱膨張した場合であっても、第１付勢部材４２Ａが常にアウタレース４１をｘ軸負方向側に付勢することにより、アウタレース４１を固定するロックナット２５と第１付勢部材４２Ａとのｘ軸方向隙間が広がることが無く、アウタレース４１を適切に保持できる。

例えば、ギアハウジング部の線膨張係数がアウタレース４１の線膨張係数よりも大きな場合（例えば、アルミニウム製のギアハウジング部、鋼製のアウタレースの場合）、ロックナット２５の締結トルクでハウジング３０に対するアウタレースの軸方向位置を規定するパワーステアリング装置では、アウタレース４１とギアハウジング部３２の剛性分がばね定数として軸力に反映される。つまり、温度変化により生じるギアハウジング部３２とアウタレース４１の変形量の差が軸力変化に反映される。このため、温度変化に対する軸力変化が大きくなり、アウタレース４１をギアハウジング部３２に組み付ける際には、高温時の軸力低下を見越した高い締結トルクでロックナット２５を締め付ける必要がある。

これに対し、本実施例のパワーステアリング装置１では、第１付勢部材４２Ａの反力のみがばね定数として軸力に反映される。つまり、温度変化に対する第１付勢部材４２Ａの変形分のみが軸力変化に反映されるため、ロックナット２５の締結トルクでギアハウジング部３２に対するアウタレース４１の軸方向位置を規定するものに比べて、温度変化に対する軸力変化を緩やかにできる。これにより、熱膨張時のロックナット２５の緩みを見越した高い締付トルクで締め付ける必要が無く、ロックナット２５の組み付け作業性を向上できる。また、ロックナット２５以外の固定手段によりアウタレース４１を固定した場合においても、アウタレース４１のガタツキを抑制できる。

≪付勢部材の構造≫
図６は、本発明の一実施例（実施例１）に係る付勢部材の外観を示す斜視図である。図７は、図６に示す付勢部材の形状的特徴を示す模式図である。図８は、図６に示す付勢部材のストロークと付勢力との関係を示す特性図である。

本実施例の付勢部材４２Ａは波形ばね座金で構成される。「波形ばね座金」は、日本工業規格に規定されるばね座金の一種であり、ＪＩＳ Ｂ １２５１に規定されているばね座金である。

第１波形ばね座金４２Ａは、開口部４２ａを有する円環状の付勢部材であり、中心部に転舵軸１０が貫通する開口部４２ａを有する。第１波形ばね座金４２Ａは、第１ばね定数ｋ１と、第２ばね定数部ｋ２と、実現する。第１ばね定数ｋ１は、第２ばね定数ｋ２よりも小さい。第１波形ばね座金４２Ａは、筒状本体部２０ａの回転軸線（本実施例では回転軸線１０ａと一致する）の方向において、アウタレース４１の第１端面４１ｂ側に設けられ、第１端面４１ｂ側から第２端面４１ｃ側に向かってアウタレース４１を付勢する。

本実施例のインナレース２４ｃでは、ナット２０の外周側（外周面）に直接、軌道輪（レース）が形成されているが、インナレース２４ｃを構成する部材がナット２０に接続されるものであってもよい。

路面からパワーステアリング装置１に入力される逆入力等に対しては、ばね定数の大きな第２ばね定数ｋ２で、その衝撃を吸収することができる。また、第２ばね定数ｋ２よりばね定数の小さい第１ばね定数ｋ１によって、ナット２０の共振周波数を下げることができる。本実施例では、第１付勢部材である第１波形ばね座金４２Ａが第１ばね定数ｋ１及び第２ばね定数ｋ２を有することにより、パワーステアリング装置１で発生する振動（ノイズ）を低減することができる。

具体的には、第１波形ばね座金４２Ａは、筒状本体部２０ａの回転軸線（本実施例では回転軸線１０ａと一致する）に沿う方向の一方側に向かって突出する複数の突形状（山部）４２ａ１〜４２ａ８を有する。すなわち第１波形ばね座金４２Ａは、筒状本体部２０ａの回転軸線に沿う方向に高低差を有して波打つ形状が、前記回転軸線を中心とする周方向に沿って形成されている。第１ばね定数ｋ１および第２ばね定数ｋ２は突形状４２ａ１〜４２ａ８により実現される。

本実施例では、突形状４２ａ１〜４２ａ８の最深部となる複数の谷部４２ｂ１〜４２ｂ８は筒状本体部２０ａの回転軸線において同じ位置にある。一方、突形状４２ａ１〜４２ａ８の高さ（前記回転軸線に沿う方向における長さ）は、突形状４２ａ１の高さがＨ１で最も高く、突形状４２ａ２〜４２ａ８の高さ（前記回転軸線に沿う方向における長さ）はＨ２で突形状４２ａ１の高さＨ１よりも低い。すなわち第１波形ばね座金４２Ａは、筒状本体部２０ａの回転軸線に沿う方向の一方側に向かって突出する波の高さが異なる第１突形状部４２ａ１と第２突形状部４２ａ２〜４２ａ８とを有する。

第１波形ばね座金４２Ａは、アウタレース４１を付勢する際に、最初に突形状４２ａ１がアウタレース４１に当接し、突形状４２ａ１が弾性変形する。このとき、突形状４２ａ２〜４２ａ８はアウタレース４１に当接していない状態である。従って、第１ばね定数ｋ１は突形状４２ａ１の弾性変形により実現される。突形状４２ａ１の弾性変形が大きくなると、突形状４２ａ２〜４２ａ８がアウタレース４１に当接するようになる。この状態から更に第１波形ばね座金４２Ａの付勢力が大きくなる状態では、突形状４２ａ１及び突形状４２ａ２〜４２ａ８がアウタレース４１に当接している。すなわち、第２ばね定数ｋ２は、突形状４２ａ１〜４２ａ８によって実現される。

以下、第１ばね定数ｋ１を発揮する突形状４２ａ１を第１ばね定数部と呼び、第２ばね定数ｋ２を発揮する突形状４２ａ１〜４２ａ８を第２ばね定数部と呼ぶ。ばね定数ｋ１，ｋ２は、突形状４２ａ１〜４２ａ８の山の高さ（突形状の軸方向長さ）、突形状４２ａ１〜４２ａ８の数等により設定される。

本実施例では、最も高い山高さＨ１を有する突形状４２ａ１により第１ばね定数部が構成されており、第１ばね定数ｋ１を最も小さい値にしている。第２ばね定数部は、突形状４２ａ１の他、突形状４２ａ２〜４２ａ８が加わるため、ばね定数に寄与する突形状の数が増え、第１ばね定数ｋ１よりも大きなばね定数を実現することができる。なお、突形状４２ａ２〜４２ａ８の山高さＨ２は突形状４２ａ１の山高さＨ１よりも低く、ばね定数を高めるのに効果的である。

本実施例では、突形状４２ａ１〜４２ａ８の数、及びその構成は、図６及び図７の構成に限定される訳ではなく、突形状４２ａ１〜４２ａ８の数を変更してもよく、また山高さＨ１を有する突形状と山高さＨ２を有する突形状との数の構成を変更してもよい。或いは、波形状を変化させることにより、第１ばね定数ｋ１及び第２ばね定数ｋ２を変化させてもよい。

また周方向において山高さＨ１の突形状４２ａ１に隣接する谷部４２ｂ１，４２ｂ２の片方又は両方が、筒状本体部２０ａの回転軸線に沿う方向において、他の谷部４２ｂ３〜４２ｂ８よりも山部側とは反対側（谷が更に深くなる方向）に突出するようにしてもよい。

電動アクチュエータ４０及び転舵軸１０側からナット２０に対して力が加えられていないときの筒状本体部２０ａの回転軸線に沿う方向におけるアウタレース４１の位置を中立位置とする。本実施例では、第１付勢部材４２Ａは、アウタレース４１が中立位置にあるとき、第２ばね定数部４２ａ１〜４２ａ８によってアウタレース４１を付勢するように構成する。すなわち、アウタレース４１は、中立位置において、第２ばね定数ｋ２により付勢されている。

これにより、所謂、ハンドルの中立状態において、第１付勢部材４２Ａは、第２ばね定数部４２ａ１〜４２ａ８によってアウタレース４１を付勢しているため、この中立状態からハンドルを切り始めるときの、操舵フィーリングにおけるしっかり感を向上させることができる。

［実施例２］
図９は、本発明の一実施例（実施例２）に係る付勢部材の近傍を拡大して示す要部断面図である。図１０は、図９に示す付勢部材のストロークと付勢力との関係を示す特性図である。実施例１と同様な構成には、実施例１と同じ符号を付し、説明を省略する。特に異なる構成については、以下で説明する。

本実施例では、実施例１の第１付勢部材４２Ａに加えて、第２付勢部材４２Ｂを設けている。第２付勢部材４２Ｂは、筒状本体部２０ａの回転軸線（本実施例では回転軸線１０ａと一致する）の方向において、アウタレース４１の第２端面４１ｃ側に設けられ、第２端面４１ｃ側から第１端面４１ｂ側に向かってアウタレース４１を付勢している。すなわち、第２付勢部材４２Ｂによるアウタレース４１の付勢方向は、第１付勢部材４２Ａによるアウタレース４１の付勢方向に対して逆向きである。

本実施例では、第２付勢部材４２Ｂは、波形ばね座金で構成される。第２波形ばね座金４２Ｂは、第３ばね定数ｋ３と、第４ばね定数ｋ４と、を有する。本実施例の第２付勢部材４２Ｂは、第１付勢部材４２Ａと同様に、図６に示す波形ばね座金で構成される。従って、第３ばね定数ｋ３は第１波形ばね座金４２Ａの第１ばね定数ｋ１と同じ値に設定され、第４ばね定数ｋ４は第１波形ばね座金４２Ａの第２ばね定数ｋ２と同じ値に設定されている。そのため、ストロークと付勢力との関係は、第１波形ばね座金４２Ａの特性と第２波形ばね座金４２Ｂの特性とは、両特性が交差するストローク値を境にして対称な形になっている。第３ばね定数ｋ３及び第４ばね定数ｋ４はそれぞれ第１ばね定数ｋ１及び第２ばね定数ｋ２と異なる値に設定されてもよい。

本実施例では、アウタレース４１に対する第２付勢部材４２Ｂの当接関係がアウタレース４１に対する第１付勢部材４２Ａの当接関係と同様に構成される。そのため、第２付勢部材４２Ｂの突形状４２ａ１がアウタレース４１に当接することにより第３ばね定数ｋ３が実現され、突形状４２ａ１〜４２ａ８がアウタレース４１に当接することにより第４ばね定数ｋ４が実現される。すなわち、突形状４２ａ１が第３ばね定数ｋ３を発揮する第３ばね定数部を構成し、突形状４２ａ１〜４２ａ８が第４ばね定数ｋ４を発揮する第４ばね定数部を構成する。

そして第２付勢部材４２Ｂは、第１付勢部材４２Ａと同様に、アウタレース４１が中立位置にあるとき、第４ばね定数部４２ａ１〜４２ａ８によってアウタレース４１を付勢するように構成する。すなわちアウタレース４１は、中立位置において、第４ばね定数ｋ４により付勢されている。

本実施例では、アウタレース４１が第１端面４１ｂ側（ｘ軸正方向）に寄ると、第２端面４１ｃ側のクリアランスが大きくなり、第２付勢部材４２Ｂは中立状態の圧縮した状態から、その圧縮量が緩和される。その結果、第２付勢部材４２Ｂにおいて、第３ばね定数部の領域を使用できるようになる。アウタレース４１が第２端面４１ｃ側（ｘ軸負方向）に寄った場合の第１付勢部材４２Ａについても同様の作用効果を発揮する。

なお、実施例１及び本実施例の第１付勢部材４２Ａは、第５ばね定数ｋ５を有し、第５ばね定数ｋ５は第２ばね定数ｋ２よりも大きな値を有する。また本実施例の第２付勢部材４２Ｂは、第６ばね定数ｋ６を有し、第６ばね定数ｋ６は第４ばね定数ｋ４よりも大きな値を有する。

第５ばね定数ｋ５及び第６ばね定数ｋ６は、突形状４２ａ１〜４２ａ８がストロークに対して線形な付勢力を発揮できるストローク範囲を超えた後、更に第１付勢部材４２Ａ及び第２付勢部材４２Ｂを圧縮する方向に力が作用した際に、第１付勢部材４２Ａ及び第２付勢部材４２Ｂが発揮するばね定数である。極端に言えば、このばね定数ｋ５，ｋ６は、第１付勢部材４２Ａ及び第２付勢部材４２Ｂを構成する材料の弾性係数に相当する値となる。

前記第２付勢部材４２Ｂは、アウタレース４１が中立位置にあるとき、第４ばね定数ｋ４を発揮する第４ばね定数部によってアウタレース４１をｘ軸正方向に付勢しており、アウタレース４１が中立位置から第２付勢部材４２Ｂを圧縮する側に移動するとき、第１付勢部材４２Ａは、第２ばね定数ｋ２を発揮する第２ばね定数部によってアウタレース４１をｘ軸負方向に付勢する状態から第１ばね定数ｋ１を発揮する第１ばね定数部によって付勢する状態へと変化する。

アウタレース４１が第２付勢部材を圧縮する側へ更に移動することによって、第２付勢部材４２Ｂは第４ばね定数ｋ４を発揮する第４ばね定数部によってアウタレース４１をｘ軸正方向に付勢する状態から第６ばね定数ｋ６を発揮する第６ばね定数部によってアウタレース４１を付勢する状態へと変化する。

アウタレース４１が中立状態（中立位置）から第１付勢部材４２Ａを圧縮する側に移動するとき、第２付勢部材４２Ａは、第４ばね定数ｋ４を発揮する第４ばね定数部によってアウタレース４１をｘ軸正方向に付勢する状態から第３ばね定数ｋ３を発揮する第３ばね定数部によってアウタレース４１を付勢する状態へと変化する。

アウタレース４１が第１付勢部材４２Ａを圧縮する側へ更に移動することによって、第１付勢部材４２Ａは第２ばね定数ｋ２を発揮する第２ばね定数部によってアウタレース４１を付勢する状態から第５ばね定数ｋ５を発揮する第５ばね定数部によってアウタレース４１を付勢する状態へと変化する。

本実施例では、第１付勢部材４２Ａがばね定数の小さい第１ばね定数ｋ１を発揮する第１ばね定数部によってアウタレース４１をｘ軸負方向に付勢している状態において、第２付勢部材４２Ｂは第４ばね定数ｋ４を発揮する第４ばね定数部によってアウタレース４１をｘ軸正方向に付勢している状態となっている。このため、第１ばね定数ｋ１を発揮する第１ばね定数部による付勢効果を充分に発揮させることができる。また、第２付勢部材４２Ｂがばね定数の小さい第３ばね定数ｋ３を発揮する第３ばね定数部によってアウタレース４１をｘ軸正方向に付勢している状態において、第１付勢部材４２Ａは第２ばね定数ｋ２を発揮する第２ばね定数部によってアウタレース４１をｘ軸負方向に付勢している状態となっている。このため、第３ばね定数ｋ３を発揮する第２ばね定数部による付勢効果を充分に発揮させることができる。

仮に、第１付勢部材４２Ａがばね定数の小さい第１ばね定数ｋ１を発揮する第１ばね定数部によってアウタレース４１をｘ軸負方向に付勢している状態において、第２付勢部材４２Ｂが第６ばね定数ｋ６を発揮する第６ばね定数部によってアウタレース４１をｘ軸正方向に付勢する状態となっている場合、第６ばね定数部側の影響が大きくなり過ぎ、第１ばね定数部の付勢効果の影響が小さくなる虞がある。また、第２付勢部材４２Ｂがばね定数の小さい第３ばね定数ｋ３を発揮する第３ばね定数部によってアウタレース４１をｘ軸正方向に付勢している状態において、第１付勢部材４２ａが第５ばね定数ｋ５を発揮する第５ばね定数部によってアウタレース４１をｘ軸負方向に付勢する状態となっている場合、第５ばね定数部側の影響が大きくなり過ぎ、第３ばね定数部の付勢効果の影響が小さくなる虞がある。

本実施例では、一方の付勢部材においてばね定数の小さい第１ばね定数ｋ１又は第３ばね定数ｋ３でアウタレース４１を付勢している状態において、他方の付勢部材においては第４ばね定数ｋ４又は第２ばね定数ｋ２でアウタレース４１を付勢している状態となっているため、第１ばね定数ｋ１又は第３ばね定数ｋ３によるアウタレース４１の付勢力をアウタレース４１に有効に作用させることができる。

第１付勢部材４２Ａは、第２付勢部材４２Ｂが圧縮される側にアウタレース４１が移動し、第２付勢部材４２Ｂが第４ばね定数ｋ４を発揮する第４ばね定数部によってアウタレース４１を付勢する状態から第６ばね定数ｋ６を発揮する第６ばね定数部によってアウタレース４１を付勢する状態へと変化するとき、第１ばね定数ｋ１を発揮する第１ばね定数部（突出部）４２ａ１がアウタレース４１の第１端面４１ｂと離間しないように形成されている。

また第２付勢部材４２Ｂは、第１付勢部材４２Ａが圧縮される側にアウタレース４１が移動し、第２ばね定数ｋ２を発揮する第２ばね定数部によってアウタレース４１を付勢する状態から第５ばね定数ｋ５を発揮する第５ばね定数部によってアウタレース４１を付勢する状態へと変化するとき、第３ばね定数ｋ３を発揮する第３ばね定数部（突出部）４２ａ１がアウタレース４１の第２端面４１ｃと離間しないように形成されている
第１付勢部材４２Ａが第１端面４１ｂから離間すると、または第２付勢部材４２Ｂが第２端面４１ｃから離間すると、所謂ばねの浮きが発生し、アウタレース４１と衝突することで異音を発生する虞がある。そこで、アウタレース４１のストロークが大きくなる場合においても、第１付勢部材４２Ａ及び第２付勢部材４２Ｂがアウタレース４１と当接し続けるようにすることで、異音の発生を抑制することができる。

［実施例３］
図１１は、本発明の他の実施例（実施例３）に係る付勢部材の外観を示す斜視図である。図１２は、図１１に示す付勢部材の形状的特徴を示す模式図である。図１３は、図１１に示す付勢部材のストロークと付勢力との関係を示す特性図である。実施例１及び実施例２と同様な構成には、実施例１及び実施例２と同じ符号を付し、説明を省略する。特に異なる構成については、以下で説明する。

本実施例では、第１付勢部材４２Ａの構成が実施例１と異なる。本実施例の第１付勢部材４２Ａは、実施例１と同様に、波形ばね座金で構成される。本実施例の第１付勢部材４２Ａを構成する第１波形ばね座金は、第７ばね定数ｋ７を有する。第７ばね定数ｋ７は、第１ばね定数ｋ１よりも大きく、第２ばね定数ｋ２よりも小さい値を有する。

具体的には、本実施例の第１波形ばね座金は、複数の突形状（山部）４２ａ１〜４２ａ６を有する。本実施例では、突形状４２ａ１〜４２ａ６の高さ（前記回転軸線に沿う方向における長さ）は、突形状４２ａ１の高さがＨ１で最も高く、次に突形状４２ａ４の高さがＨ３で２番目に高く、他の突形状４２ａ２，４２ａ３，４２ａ５，４２ａ６の高さがＨ２で２番目に高い。すなわち、高さがＨ１で最も高い突形状４２ａ１と高さがＨ２で最も低い突形状４２ａ２，４２ａ３，４２ａ５，４２ａ６との間に、中間の高さＨ３の突形状４２ａ４が設けられている。すなわち第１波形ばね座金４２Ａは、筒状本体部２０ａの回転軸線に沿う方向の一方側に向かって突出する波の高さが異なる第１突形状部４２ａ１と第２突形状部４２ａ２，４２ａ３，４２ａ５，４２ａ６と第３突形状部４２ａ４とを有し、第１突形状部４２ａ１の高さＨ１が最も大きく、第２突形状部４２ａ２，４２ａ３，４２ａ５，４２ａ６の高さＨ２が最も小さく、第３突形状部４２ａ４の高さＨ３がＨ１とＨ２の中間である。

本実施例では、第１ばね定数ｋ１は実施例１と同様に突形状４２ａ１により実現される。次に、突形状４２ａ１の弾性変形が大きくなることにより、突形状４２ａ４がアウタレース４１に当接し、突形状４２ａ１及び突形状４２ａ４がアウタレース４１に当接することで第７ばね定数ｋ７が実現される。さらに突形状４２ａ１及び突形状４２ａ４の弾性変形が大きくなることにより、突形状４２ａ１、突形状４２ａ４及び突形状４２ａ２，４２ａ３，４２ａ５，４２ａ６がアウタレース４１に当接することで第２ばね定数ｋ２が実現される。さらに突形状４２ａ１、突形状４２ａ４及び突形状４２ａ２，４２ａ３，４２ａ５，４２ａ６の弾性変形が大きくなることにより、突形状４２ａ１〜４２ａ６がストロークに対して線形な付勢力を発揮できるストローク範囲を超え、第５ばね定数の領域に至る。この第５ばね定数ｋ５は、極端に言えば、第１付勢部材４２Ａを構成する材料の弾性係数に相当する値である。

すなわち本実施例では、第１ばね定数ｋ１を発揮する第１ばね定数部は突形状（第１の突形状）４２ａ１により構成される。また第７ばね定数ｋ７を実現する第７ばね定数部は突形状（第１の突形状）４２ａ１及び突形状（第３の突形状）４２ａ４により構成される。また第２ばね定数ｋ２を発揮する第２ばね定数部は突形状（第１の突形状）４２ａ１、突形状（第３の突形状）４２ａ４及び突形状（第２の突形状）４２ａ２，４２ａ３，４２ａ５，４２ａ６により構成される。

突形状４２ａ１、突形状４２ａ４及び突形状４２ａ２，４２ａ３，４２ａ５，４２ａ６が第１ばね定数ｋ１、第２ばね定数ｋ２及び第５ばね定数ｋ５を実現する仕組みは、実施例１と同様である。突形状４２ａ１、突形状４２ａ４及び突形状４２ａ２，４２ａ３，４２ａ５，４２ａ６の数及び構成は、図１１に示す数及び構成に限定されない。

また山高さＨ１の突形状４２ａ１に隣接する谷部４２ｂ１，４２ｂ２の片方又は両方が、筒状本体部２０ａの回転軸線に沿う方向において、他の谷部４２ｂ３〜４２ｂ６よりも山部側とは反対側（谷が更に深くなる方向）に突出するようにしてもよい。また、山高さＨ３の突形状４２ａ４に隣接する谷部４２ｂ４，４２ｂ５の片方又は両方が、筒状本体部２０ａの回転軸線に沿う方向において、他の谷部４２ｂ３，４２ｂ６よりも山部側とは反対側（谷が更に深くなる方向）に突出するようにしてもよい。

本実施例では、ばね定数の変化の数が多くなることで、ばね定数の変化が滑らかになり、操舵フィーリングの向上を図ることができる。

本実施例において、第７ばね定数ｋ７を発揮する第７ばね定数部である突形状４２ａ１と突形状４２ａ４とは、筒状本体部２０ａの回転軸線（本実施例では回転軸線１０ａと一致する）を中心とする周方向において、筒状本体部２０ａの回転軸線を隔てた位置に設けられている。

第７ばね定数部４２ａ７を構成する突形状４２ａ１と突形状４２ａ４とは、他の突形状４２ａ２，４２ａ３，４２ａ５，４２ａ６に比べて山高さが高い。このため、突形状４２ａ１と突形状４２ａ４とを筒状本体部２０ａの回転軸線を中心とする周方向において離間した位置に配置することで、第１付勢部材４２Ａの傾きを抑制することができ、第１付勢部材４２Ａによる付勢力をアウタレース４１にバランスよく作用させることができる。

本実施例で説明した第１付勢部材（第１波形ばね座金）４２Ａを実施例２で説明した第１付勢部材（第１波形ばね座金）４２Ａ及び第２付勢部材（第２波形ばね座金）４２Ｂに適用してもよい。この場合、第２付勢部材（第２波形ばね座金）４２Ｂに構成される突形状４２ａ１及び突形状４２ａ４がアウタレース４１に当接することで、図１３の第７ばね定数ｋ７に対応する第８ばね定数ｋ８が実現される。

この場合、第１付勢部材４２Ａの突形状４２ａ１及び突形状４２ａ４と第２付勢部材４２Ｂの突形状４２ａ１及び突形状４２ａ４とが、アウタレース４１を介して対向するように配置するとよい。そうすることにより、第１付勢部材４２Ａ及び第２付勢部材４２Ｂによる付勢力をアウタレース４１にバランスよく作用させることができる。

或いは、第１付勢部材４２Ａ又は第２付勢部材４２Ｂのいずれか一方に本実施例（図１１）で説明したような付勢部材を適用し、他方の付勢部材に実施例１（図６）で説明したような付勢部材を適用してもよい。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、一部の構成の削除や、記載されていない他の構成の追加が可能である。また各実施例に記載された構成は、矛盾しない範囲において、他の実施例に組み合わせることができる。各実施例に記載された構成が他の実施例に組み合わされることにより、その構成が奏する効果は他の実施例においても実現される。

１…パワーステアリング装置、２…操舵機構、３…アシスト機構、１０…転舵軸、１０ａ…転舵軸（転舵軸本体部１０ｂ）の回転軸線、１０ｂ…転舵軸本体部、１１…転舵軸側ボールねじ溝、２０…ナット、２０ａ…ナット２０の筒状本体部、２１…ナット側ボールねじ溝、２４…ボールベアリング、２４ｃ…インナレース、２６…ねじ機構、３０…ハウジング、３１…転舵軸収容部（転舵軸収容空間）、３２…ギアハウジング部（減速機収容部、減速機収容空間）、４０…電動アクチュエータ（電動モータ）、４１…アウタレース、４２Ａ…第１付勢部材（第１波形ばね座金）、４２ａ１〜４２ａ８…第１波形ばね座金４２Ａ及び第２波形ばね座金４２Ｂの突形状（山部）、４２ｂ１〜４２ｂ８…第１波形ばね座金４２Ａ及び第２波形ばね座金４２Ｂの谷部、４２Ｂ…第２付勢部材（第２波形ばね座金）、ｋ１…第１ばね定数、ｋ２…第２ばね定数、ｋ３…第３ばね定数、ｋ４…第４ばね定数、ｋ５…第５ばね定数、ｋ６…第６ばね定数、ｋ７…第７ばね定数、ｋ８…第８ばね定数。

Claims (8)

1. パワーステアリング装置において、
   転舵軸本体部と、前記転舵軸本体部に螺旋溝として形成された転舵軸側ボールねじ溝とを備え、前記転舵軸本体部の長手方向の移動に伴い操舵輪を転舵させる転舵軸と、
   前記転舵軸の少なくとも一部を移動可能に収容する転舵軸収容空間と、前記転舵軸本体部の長手方向において前記転舵軸収容空間の中間位置に設けられる減速機収容空間とを有するハウジングと、
   筒状本体部とナット側ボールねじ溝とインナレース部とを備え、前記筒状本体部は前記転舵軸を包囲する筒形状を有し前記減速機収容空間内で回転可能に設けられ、前記ナット側ボールねじ溝は前記筒状本体部の内周側に設けられた螺旋溝で構成され、前記インナレース部は前記筒状本体部の回転軸線を中心とする径方向において前記転舵軸本体部の外側に設けられてインナレース側軌道輪を有するナットと、
   アウタレース側軌道輪と前記回転軸線の方向において一対の端面を成す第１端面及び第２端面とを有し、前記回転軸線を中心とする径方向において前記インナレース部の外側に設けられるアウタレースと、
   前記インナレース側軌道輪と前記アウタレース側軌道輪の間に設けられており、前記インナレース部と前記アウタレースと共にボールベアリングを構成する複数のボールと、
   前記ナットに回転力を付与する電動アクチュエータと、
   第１ばね定数を発揮する第１ばね定数部と前記第１ばね定数とは異なる値の第２ばね定数を発揮する第２ばね定数部とを有し、前記回転軸線に沿う方向において前記アウタレースの前記第１端面側に設けられ、前記第１端面側から前記第２端面側に向かって前記アウタレースを付勢する第１付勢部材と、
   を有するパワーステアリング装置。
2. 請求項１に記載のパワーステアリング装置において、
   前記第１付勢部材は、波形ばね座金であって、
   前記波形ばね座金は、前記回転軸線に沿う方向の一方側に向かって突出する波の高さが異なる第１突形状部と第２突形状部とを有するパワーステアリング装置。
3. 請求項１に記載のパワーステアリング装置において、
   前記第１ばね定数部は前記第２ばね定数部よりも小さいばね定数値を有し、
   前記電動アクチュエータおよび前記転舵軸側から前記ナットに対して力が加えられていないときの前記回転軸線に沿う方向における前記アウタレースの位置を中立位置としたとき、前記第１付勢部材は、前記アウタレースが前記中立位置にあるとき、前記第２ばね定数部によって前記アウタレースを付勢するパワーステアリング装置。
4. 請求項３に記載のパワーステアリング装置において、
   前記回転軸線に沿う方向において前記アウタレースの前記第２端面側に設けられ、前記第２端面側から前記第１端面側に向かって前記アウタレースを付勢する第２付勢部材を有し、
   前記第２付勢部材は、第３ばね定数を発揮する第３ばね定数部と第４ばね定数を発揮する第４ばね定数部とを有するパワーステアリング装置。
5. 請求項４に記載のパワーステアリング装置において、
   前記第１付勢部材は、前記第２ばね定数よりも大きな値の第５ばね定数を発揮する第５ばね定数部を有し、
   前記第２付勢部材は、前記第４ばね定数よりも大きな値の第６ばね定数を発揮する第６ばね定数部を有し、
   前記第２付勢部材は、前記アウタレースが前記中立位置にあるとき、前記第４ばね定数部によって前記アウタレースを付勢しており、
   前記アウタレースが前記中立位置から前記第２付勢部材を圧縮する側に移動するとき、前記第１付勢部材は前記第２ばね定数部で前記アウタレースを付勢する状態から前記第１ばね定数部で前記アウタレースを付勢する状態へと変化し、
   前記アウタレースが前記第２付勢部材を圧縮する側へ更に移動することによって、前記第２付勢部材は前記第４ばね定数部で前記アウタレースを付勢する状態から前記第６ばね定数部で前記アウタレースを付勢する状態へと変化し、
   前記アウタレースが前記中立位置から前記第１付勢部材を圧縮する側に移動するとき、前記第２付勢部材は前記第４ばね定数部で前記アウタレースを付勢する状態から前記第３ばね定数部で前記アウタレースを付勢する状態へと変化し、
   前記アウタレースが前記第１付勢部材を圧縮する側へ更に移動することによって、前記第１付勢部材は前記第２ばね定数部で前記アウタレースを付勢する状態から前記第５ばね定数部で前記アウタレースを付勢する状態へと変化するパワーステアリング装置。
6. 請求項５に記載のパワーステアリング装置において、
   前記第１付勢部材は、前記第２付勢部材が圧縮される側に前記アウタレースが移動し、前記第４ばね定数部で前記アウタレースを付勢する状態から前記第６ばね定数部で前記アウタレースを付勢する状態へと変化するとき、前記第１ばね定数部が前記第１端面と離間しないように形成されており、
   前記第２付勢部材は、前記第１付勢部材が圧縮される側に前記アウタレースが移動し、前記第２ばね定数部で前記アウタレースを付勢する状態から前記第５ばね定数部で前記アウタレースを付勢する状態へと変化するとき、前記第３ばね定数部が前記第２端面と離間しないように形成されているパワーステアリング装置。
7. 請求項３に記載のパワーステアリング装置において、
   前記第１付勢部材は、第７ばね定数を発揮する第７ばね定数部を有し、
   前記第７ばね定数部は、前記第１ばね定数よりも大きく、前記第２ばね定数よりも小さいばね定数を有するパワーステアリング装置。
8. 請求項７に記載のパワーステアリング装置において、
   前記第１付勢部材は、環状の波形ばね座金であって、
   前記波形ばね座金は、前記第１ばね定数、前記第２ばね定数、及び前記第７ばね定数を発揮する、第１の突形状と、第２の突形状と、第３の突形状と、を有し、
   前記３つの突形状の中で、第１の突形状の前記回転軸線に沿う方向の高さが最も大きく、前記第２の突形状の前記回転軸線に沿う方向の高さが最も小さく、
   前記第１の突形状は、前記回転軸線を中心とする周方向において、前記第３の突形状に対して前記回転軸線を隔てた位置に配置されているパワーステアリング装置。

Images