JP2022134757A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転舵シャフトの軸方向に作用する力をより好適に吸収することができる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、軸受２０、皿ばね３２およびプレート３１を有している。軸受２０は、ハウジング１０に対してボールねじナットを回転可能に支持するとともにハウジング１０に対して転舵シャフトの軸方向に摺動可能に設けられている。皿ばね３２は、ハウジング１０と軸受２０との間に圧縮状態で設けられてボールねじナットを転舵シャフトの軸方向に軸受２０を介して弾性支持する。プレート３１は、ハウジング１０と皿ばね３２との間に設けられて皿ばね３２が転舵シャフトの軸方向に移動することを規制する。プレート３１の皿ばね３２が接触する内周側の部分は、ハウジング１０に対して転舵シャフトの軸方向に離隔していて、かつプレート３１のハウジング１０に接触する外周部分よりも曲げ剛性が低い。【選択図】図４

Description

本発明は、ステアリング装置に関する。

たとえば特許文献１の電動パワーステアリング装置は、ボールねじ機構、減速機構およびモータを有している。モータの回転は減速機構を介してボールねじ機構に伝達される。ボールねじ機構は、減速機構を介して伝達されるモータの回転を転舵シャフトの軸方向の力に変換する。この転舵シャフトに付与される軸方向の力がアシスト力となって運転者のステアリング操作が補助される。

ボールねじ機構のナットは、転舵シャフトの周囲を覆うハウジングに対して軸受を介して回転可能に支持されている。転舵シャフトの軸方向において、軸受とハウジングとの間の隙間には円環状の皿ばねおよびプレートが設けられている。皿ばねは軸受とプレートとの間に配置されている。軸受は転舵シャフトの軸方向における両側から皿ばねによって挟み込まれる。ナットは軸受を介して皿ばねによって転舵シャフトの軸方向に弾性支持される。

運転者のステアリング操作を通じて転舵シャフトに軸方向の力が作用したとき、初期動作としてナットおよび軸受が転舵シャフトと一体となって皿ばねの弾性力に抗しつつ軸方向に移動した後、ナットが転舵シャフトに対して相対回転する。転舵シャフトに軸方向の力が作用し始めたときに転舵シャフトが軸方向に動きやすくなるため、ステアリング操作の初期段階における抵抗感が低減される。また、ナットもより円滑に回転し始めるため、より滑らかな操舵感触が得られる。

車両の転舵輪からいわゆる逆入力荷重（衝撃）が転舵シャフトに作用した場合においても、ナットおよび軸受は転舵シャフトと一体的にその軸方向へ移動しようとする。このとき、ナットおよび軸受の移動に伴い皿ばねがたわむことにより逆入力荷重が吸収される。すなわち、皿ばねは転舵輪から伝わる衝撃を受け、その衝撃力を弾性エネルギーに変化させることにより緩衝する。

ここで、軸受が転舵シャフトの軸方向に移動した際、皿ばねがいわゆる密着状態まで使用されるおそれがある。密着状態とは、皿ばねがその全たわみ量、あるいはそれに近いたわみ量だけたわむことによって、皿ばねの軸方向の長さが板厚と同等の長さ、あるいはそれに近い長さになっている状態をいう。皿ばねが密着状態まで使用されると、皿ばねに過大な応力が作用する。このため、皿ばねの寿命を短くする一因となる。

そこで、たとえばプレートの皿ばね側の面には、皿ばねのたわみを規制する規制部としてテーパ面が設けられている。テーパ面は皿ばねの内縁部から外縁部へ向けて皿ばねの肉厚が徐々に厚くなるように傾斜している。プレートのテーパ面に皿ばねが接触することにより皿ばねのたわみが規制される。このため、皿ばねが密着状態まで使用されることが抑制される。皿ばねに作用する応力を緩和することができるため、皿ばねの寿命を確保することができる。

特開２０１５－１８６９４９号公報

特許文献１のステアリング装置のように、皿ばねのたわみ量（ストローク量）を制限することにより、たしかに皿ばねの寿命を確保することができる。しかし、皿ばねのたわみ量を制限する分だけ皿ばねによって吸収できるエネルギーがより小さくなる。このため、たとえば転舵シャフトにより大きな逆入力荷重が作用した場合、たわみ量が制限される皿ばねでは逆入力荷重を十分に吸収することができないおそれがある。このことは、ラトル音が発生する一因にもなる。

上記の課題を解決し得るステアリング装置は、ハウジングと、前記ハウジングの外部に設けられるモータと、前記ハウジングの内部で直線運動することにより転舵輪を転舵させる転舵シャフトと、前記ハウジングの内部で前記転舵シャフトに複数のボールを介して螺合されて前記モータの回転に連動して回転する円筒状のナットと、前記ハウジングの内周面に対して前記ナットの外周面を回転可能に支持するとともに前記ハウジングの内周面に対して前記転舵シャフトの軸方向に摺動可能に設けられた軸受と、前記転舵シャフトの軸方向における前記ハウジングと前記軸受との間に圧縮状態で設けられて前記ナットを前記転舵シャフトの軸方向に前記軸受を介して弾性支持する皿ばねと、前記転舵シャフトの軸方向における前記ハウジングと前記皿ばねとの間に設けられて前記皿ばねが前記転舵シャフトの軸方向に移動することを規制する環状のプレートと、を備えている。前記プレートの前記皿ばねが接触する部分は、前記ハウジングに対して前記転舵シャフトの軸方向に離隔していて、かつ前記プレートの前記ハウジングに接触する部分よりも前記転舵シャフトの軸方向における曲げ剛性が低い。

この構成によれば、プレートの皿ばねが接触する部分は板ばねとして機能する。軸受が転舵シャフトの軸方向へ移動しようとするときには、プレートの皿ばねが接触する部分、および皿ばねの双方がたわむ。このため、皿ばねのみがたわむ場合に比べて、プレートの皿ばねが接触する部分のたわみの分だけトータルとしてのたわみ量が大きくなる。したがって、転舵シャフトの軸方向に作用する力をより好適に吸収することができる。

上記のステアリング装置において、前記皿ばねの内縁部は前記プレートの内周側または外周側の部分に接触していてもよい。この場合、前記プレートの前記皿ばねが接触する部分の厚みは、前記プレートの前記ハウジングに接触する部分の厚みよりも薄く設定されていてもよい。

この構成によれば、プレートの皿ばねが接触する内周側または外周側の部分の曲げ剛性を、プレートのハウジングに接触する部分の曲げ剛性よりも低くすることができる。
上記のステアリング装置において、前記プレートは、前記皿ばねと接触する側の側面とは反対側の側面に設けられた環状の溝を有していてもよい。この場合、前記溝は、その全周にわたって前記プレートの前記皿ばねが接触する内周側または外周側に開放されていてもよい。

この構成によれば、プレートの皿ばねと接触する側の側面とは反対側の側面に環状の溝を設けることにより、プレートの皿ばねが接触する部分の曲げ剛性をプレートのハウジングに接触する部分の曲げ剛性よりも低くすることができる。

上記のステアリング装置において、前記プレートは、前記皿ばねと接触する側の側面とは反対側の側面に設けられた環状のテーパ面を有していてもよい。この場合、前記テーパ面は、前記プレートの前記皿ばねが接触する内周側または外周側に向かうにつれて前記プレートの肉厚が薄くなるように傾斜していてもよい。

この構成によれば、プレートの皿ばねと接触する側の側面とは反対側の側面に環状のテーパ面を設けることにより、プレートの皿ばねが接触する部分の曲げ剛性をプレートのハウジングに接触する部分の曲げ剛性よりも低くすることができる。

上記のステアリング装置において、前記プレートは、その前記皿ばね側の側面における外周側の部分と内周側の部分との境界部分に設けられた段状の部分である規制部を有していてもよい。この場合、前記規制部は、前記皿ばねが平らになる密着状態に至る前に前記皿ばねに当接するようにしてもよい。

この構成によれば、皿ばねが平らになる密着状態に至ることが抑制される。このため、皿ばねに過大な応力が作用することが抑制される。したがって、皿ばねの寿命を確保することができる。

上記のステアリング装置において、前記プレートは、その外周面と前記皿ばねとは反対側の側面とが交わる角部に設けられた逃げ部を有していてもよい。この場合、前記逃げ部は、前記プレートの前記皿ばね側の側面から前記皿ばねと反対側の側面へ向かうにつれて徐々に縮径する環状のテーパ面であってもよい。

プレートの内周側の部分に皿ばねを介して転舵シャフトの軸方向の力が印加されるとき、プレートが回転しようとすることがある。このとき、プレートの外周には逃げ部が設けられているため、プレートの外周部分がハウジングに干渉することを抑制することができる。

上記のステアリング装置において、前記プレートは、その皿ばね側の側面に設けられて前記皿ばねを前記転舵シャフトの径方向に支持するばね支持部を有していてもよい。
この構成によれば、皿ばねの転舵シャフトの径方向における位置ずれ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、転舵シャフトの軸方向に作用する力をより好適に吸収することができる。

ステアリング装置の第１の実施の形態の概略構成を示す断面図。 第１の実施の形態におけるアシスト機構の断面図。 第１の実施の形態におけるボールねじ機構の軸受支持部の断面図。 第１の実施の形態におけるボールねじ機構の軸受支持部の断面図。 第１の実施の形態における軸受支持部の分解斜視図。 第１の実施の形態における軸受支持部の分解斜視図。 第１の実施の形態における軸受支持部の動作を示す断面図。 第１の実施の形態における軸受支持部の動作を示す断面図。 第１の実施の形態における軸受支持部の動作を示す断面図。 第２の実施の形態におけるボールねじ機構の軸受支持部の断面図。 他の実施の形態におけるボールねじ機構の軸受支持部の断面図。 他の実施の形態におけるボールねじ機構の軸受支持部の断面図。 他の実施の形態におけるボールねじ機構の軸受支持部の断面図。 他の実施の形態におけるボールねじ機構の軸受支持部の断面図。 他の実施の形態におけるボールねじ機構の軸受支持部の断面図。

＜第１の実施の形態＞
以下、ステアリング装置を電動パワーステアリング装置に具体化した第１の実施の形態を説明する。

図１に示すように、電動パワーステアリング装置１は、操舵機構４およびアシスト機構５を有している。操舵機構４は、運転者のステアリングホイール２の操作に応じて転舵輪３を転舵させる。アシスト機構５は、操舵機構４にアシスト力を付与することにより運転者のステアリング操作を補助する。

操舵機構４は、ステアリングシャフト４０および転舵シャフト４２を有している。ステアリングシャフト４０の上端部にはステアリングホイール２が連結されている。ステアリングホイール２の下端部はラックアンドピニオン機構４１を介して転舵シャフト４２に連結されている。ラックアンドピニオン機構４１は、ステアリングホイール２の操作に伴うステアリングシャフト４０の回転運動を転舵シャフト４２の軸方向ＺＡの往復直線運動に変換する。この転舵シャフト４２の軸方向ＺＡの往復直線運動がその両端に連結されたタイロッド４３に伝達されることにより転舵輪３の転舵角、ひいては車両の進行方向が変更される。

アシスト機構５はモータ６および動力伝達機構７を有している。動力伝達機構７は転舵シャフト４２と共にハウジング１０に収容されている。ハウジング１０は、動力伝達機構７の付近で転舵シャフト４２の軸方向ＺＡに分割された第１のハウジング１１および第２のハウジング１２を有し、それらが互いに連結されてなる。モータ６は、その出力軸６０が転舵シャフト４２の中心軸に対して平行となるようにハウジング１０の外壁にボルト１３によって取り付けられている。モータ６の出力軸６０は、ハウジング１０の外壁に設けられた貫通孔１４を通じてハウジング１０の内部に延びている。動力伝達機構７は、ボールねじ機構８およびベルト伝動機構９を有している。ボールねじ機構８は、転舵シャフト４２の外周に取り付けられる。ベルト伝動機構９は、モータ６の出力軸６０の回転を減速し、この減速される出力軸６０の回転をボールねじ機構８に伝達する。

図２に示すように、ボールねじ機構８は、円筒状のナット（ボールねじナット）８０を有している。ナット８０は、転舵シャフト４２の外周面に設けられた螺旋状のねじ溝４４に複数のボール８２を介して螺合されている。ナット８０の内周面には、転舵シャフト４２のねじ溝４４に対向する螺旋状のねじ溝８１が設けられている。転舵シャフト４２のねじ溝４４とナット８０のねじ溝８１とにより囲まれる螺旋状の空間は、ボール８２が転動する転動路Ｒとして機能する。ナット８０には、転動路Ｒの二箇所の間を短絡する図示しない環流路が設けられている。ボール８２は、ナット８０の環流路を介して転動路Ｒを無限循環することが可能である。

ナット８０は、軸受２０を介してハウジング１０の内周面に対して回転可能に支持されている。軸受２０としては、たとえば複列アンギュラ玉軸受が採用される。ナット８０の外周面には、軸受２０および従動プーリ９１が取り付けられている。軸受２０および従動プーリ９１は、ナット８０の軸方向において互いに隣り合っている。軸受２０の内輪２１はナット８０の外周面に嵌合されている。内輪２１は、ナット８０の軸方向において、ナット８０の第１の端部に設けられた円環状のフランジ部８３に当接している。従動プーリ９１は、ナット８０の第２の端部の外周面に設けられた雄ねじ部８４に螺合されることによってナット８０に固定されている。また、従動プーリ９１とフランジ部８３とで軸受２０の内輪２１が挟み込まれることによって、軸受２０の内輪２１がナット８０に固定されている。軸受２０の外輪２２の外周面は、ハウジング１０の内周面に当接している。外輪２２の外周面は、転舵シャフト４２の軸方向ＺＡにおいて、ハウジング１０の内周面に対して摺動可能である。

ベルト伝動機構９は、駆動プーリ９０、先の従動プーリ９１および無端状のベルト９２を有している。駆動プーリ９０は、モータ６の出力軸６０に対して一体的に取り付けられている。ベルト９２は、駆動プーリ９０と従動プーリ９１との間に巻き掛けられている。

したがって、モータ６への通電に基づきモータ６の出力軸６０が回転すると、この出力軸６０と一体的に駆動プーリ９０が回転する。この駆動プーリ９０の回転がベルト９２を介して従動プーリ９１に伝達される。これにより、従動プーリ９１およびナット８０は一体的に回転する。このときナット８０に付与されるトルクに基づきボールねじ機構８が駆動する。すなわち、ナット８０が転舵シャフト４２に対して相対回転すると、ボール８２がナット８０および転舵シャフト４２から負荷としての摩擦を受けて転動路Ｒを無限循環する。このボール８２の無限循環を通じてナット８０に付与されるトルクが転舵シャフト４２に伝達されることにより、転舵シャフト４２がナット８０に対して軸方向ＺＡに相対移動する。すなわち、転舵シャフト４２には、ボール８２の無限循環を通じて、軸方向ＺＡの力が付与される。この転舵シャフト４２に付与される軸方向ＺＡの力がアシスト力となって、運転者のステアリング操作が補助される。

ここで、電動パワーステアリング装置１は、ナット８０を転舵シャフト４２の軸方向ＺＡに支持するための構成として、第１の支持部３０Ａおよび第２の支持部３０Ｂを有している。これら第１の支持部３０Ａおよび第２の支持部３０Ｂは、ハウジング１０の内部に設けられている。

図３に示すように、第１の支持部３０Ａは、軸受２０の外輪２２における第１の側面２３と第１のハウジング１１の支持部１１ａとの間に設けられている。支持部１１ａは、第１のハウジング１１の内径を異ならせることによって設けられる環状の段差部分である。第２の支持部３０Ｂは、軸受２０の外輪２２における第２の側面２４と第２のハウジング１２の延設部１２ａ（開口端面）との間に設けられている。延設部１２ａは、第１のハウジング１１の開口に内嵌される部分であって、外輪２２の第２の側面２４に向かって延びている。第１の支持部３０Ａおよび第２の支持部３０Ｂは、軸受２０の外輪２２を転舵シャフト４２の軸方向ＺＡにおいて弾性支持する。すなわち、第１の支持部３０Ａおよび第２の支持部３０Ｂは、ナット８０を転舵シャフト４２の軸方向ＺＡにおいて間接的に弾性支持する。

つぎに、第１の支持部３０Ａおよび第２の支持部３０Ｂの構成を詳細に説明する。ただし、第１の支持部３０Ａおよび第２の支持部３０Ｂは同一の構成を有する。このため、ここでは説明の便宜上、第１の支持部３０Ａの構成についてのみ説明し、第２の支持部３０Ｂの構成についてはその詳細な説明を割愛する。

図４に示すように、第１の支持部３０Ａはプレート３１および皿ばね３２を有している。皿ばね３２は、プレート３１と軸受２０の外輪２２との間に位置している。プレート３１および皿ばね３２は、それぞれ金属材料により形成されている。

図５および図６に示すように、皿ばね３２は、円錐台状をなしている。皿ばね３２の内縁部３２ａは軸方向の一端側に位置し、皿ばね３２の外縁部３２ｂは軸方向の他端側に位置する。皿ばね３２は、その円錐台の上底部分および下底部分に転舵シャフト４２の軸方向ＺＡの荷重が加わったとき、皿ばね３２の高さを低くする方向にたわむことによりばね作用を発揮する。皿ばね３２の高さとは、円錐台の上底と下底との間の距離をいう。

図４～図６に示すように、プレート３１は、つば付きの短円筒状をなしている。プレート３１の軸方向に直交する断面形状はＬ字状をなしている。プレート３１は、環状のばね受け部３１ａおよび円筒状のばね支持部３１ｂを有している。ばね受け部３１ａは、ばね支持部３１ｂの外周面からプレート３１の径方向へ向けて張り出す環状の平板部分である。ばね支持部３１ｂは、ばね受け部３１ａの内周縁からプレート３１の軸方向に沿って延びる円筒状の部分である。

図４に示すように、ばね受け部３１ａは、厚肉部１１１および薄肉部１１２を有している。厚肉部１１１は、ばね受け部３１ａにおける外周側の部分である。薄肉部１１２は、ばね受け部３１ａにおける内周側の部分である。厚肉部１１１の肉厚は、薄肉部１１２の肉厚よりも厚い。ちなみに、肉厚とはプレート３１の軸方向における長さをいう。薄肉部１１２は、厚肉部１１１に比べて肉厚が薄い分だけ、プレート３１の軸方向の力に対する曲げ剛性が低い。厚肉部１１１および薄肉部１１２は、ばね受け部３１ａに第１の溝３１ｅおよび第２の溝３１ｆを設けることによって形成される。

図５に示すように、第１の溝３１ｅは、ばね受け部３１ａの第１の側面３１ｃに設けられている。第１の側面３１ｃは、ばね受け部３１ａにおける皿ばね３２側の側面である。第１の溝３１ｅは、ばね支持部３１ｂとの境界に沿った環状に設けられている。

図６に示すように、第２の溝３１ｆは、ばね受け部３１ａの第２の側面３１ｄに設けられている。第２の側面３１ｄは、ばね受け部３１ａにおける皿ばね３２と反対側の側面である。第２の溝３１ｆは、ばね受け部３１ａの内周に沿った環状に設けられている。第２の溝３１ｆは、その全周にわたってばね受け部３１ａの内周側に開放されている。第１の溝３１ｅおよび第２の溝３１ｆは、プレート３１の軸方向において互いに対応して位置する。

図４に示すように、ばね受け部３１ａは、厚肉部１１１および薄肉部１１２の他に、逃げ部１１３を有している。逃げ部１１３は、ばね受け部３１ａの外周面と第２の側面３１ｄとが交わる角部に設けられている。図６にも示されるように、逃げ部１１３は、たとえばプレート３１の軸方向において第１の側面３１ｃから第２の側面３１ｄへ向かうにつれて徐々に縮径する環状のテーパ面である。

図４に示すように、プレート３１は、転舵シャフト４２の軸方向ＺＡにおいて、軸受２０の外輪２２との間に隙間を空けて設けられている。ばね受け部３１ａにおける第１の側面３１ｃの厚肉部１１１に対応する部分は、転舵シャフト４２の軸方向ＺＡにおいて、皿ばね３２を介して外輪２２に対向している。ばね受け部３１ａにおける第２の側面３１ｄの厚肉部１１１に対応する部分は、転舵シャフト４２の軸方向ＺＡにおいて、第１のハウジング１１の支持部１１ａに当接している。

薄肉部１１２は、転舵シャフト４２の径方向ＺＢにおいて、第１のハウジング１１の支持部１１ａよりも内側にはみ出している。薄肉部１１２と支持部１１ａとは、転舵シャフト４２の軸方向ＺＡにおいて、隙間を介して互いに離隔している。ばね受け部３１ａの内周縁でもあるプレート３１の内周縁には、円筒状のばね支持部３１ｂが設けられている。ばね支持部３１ｂは軸受２０側へ向けて突出している。このばね支持部３１ｂの外周には、皿ばね３２の内周部分が挿入されている。皿ばね３２は、ばね支持部３１ｂによって転舵シャフト４２の径方向に支持される。皿ばね３２の内縁部３２ａは、ばね受け部３１ａにおける第１の側面３１ｃの薄肉部１１２に対応する部分に接触している。皿ばね３２の外縁部３２ｂは、軸受２０の外輪２２に接触している。

皿ばね３２は、転舵シャフト４２の軸方向ＺＡに沿った方向において若干圧縮された状態で、プレート３１と軸受２０の外輪２２との間にセットされる。このため、第１の支持部３０Ａの皿ばね３２は軸受２０の外輪２２に対して弾性力Ｆ１を付与する。同様に、第２の支持部３０Ｂの皿ばね３２は軸受２０の外輪２２に対して弾性力Ｆ２を付与する。すなわち、軸受２０の外輪２２は、第１の支持部３０Ａおよび第２の支持部３０Ｂが発揮する弾性力Ｆ１，Ｆ２によって、転舵シャフト４２の軸方向ＺＡにおいて弾性支持されている。また、ナット８０は、軸受２０を介して第１の支持部３０Ａおよび第２の支持部３０Ｂにより転舵シャフト４２の軸方向ＺＡにおいて弾性支持されている。

＜第１の実施の形態の作用＞
つぎに、第１の支持部３０Ａおよび第２の支持部３０Ｂの作用を説明する。ただし、第１の支持部３０Ａおよび第２の支持部３０Ｂは同一の作用を奏する。このため、ここでは説明の便宜上、第１の支持部３０Ａの作用についてのみ説明し、第２の支持部３０Ｂの作用についてはその詳細な説明を割愛する。

なお、初期状態として、転舵シャフト４２は車両の直進状態に対応する中立位置に保持されている。また、第１の支持部３０Ａは先の図４に示される状態に維持されている。すなわち、皿ばね３２はプレート３１と軸受２０の外輪２２との間において若干圧縮された状態でセットされている。

さて、たとえば運転者のステアリング操作あるいは転舵輪３からの逆入力を通じて転舵シャフト４２に対して軸方向ＺＡの力が作用すると、ボールねじ機構８のナット８０および軸受２０はたとえば第１の支持部３０Ａへ向かって一体的に変位する。この軸受２０の変位に伴い、皿ばね３２は軸受２０の変位方向と同じ方向へ向けて押圧される。

図７に示すように、軸受２０の変位開始の初期、皿ばね３２の外縁部３２ｂには、軸受２０の外輪２２（第１の側面２３）を介して転舵シャフト４２の軸方向ＺＡの外力Ｆ３が印加される。この外力Ｆ３は、皿ばね３２の内縁部３２ａを介してプレート３１の薄肉部１１２に伝達される。薄肉部１１２に伝達される外力Ｆ３は、厚肉部１１１を介して第１のハウジング１１の支持部１１ａにより受け止められる。

ここで、薄肉部１１２はその肉厚の薄さにゆえに転舵シャフト４２の軸方向ＺＡに変形しやすい。このため、薄肉部１１２は外力Ｆ３の印加を受けて厚肉部１１１との境界部分ＢＰを支点として時計方向へ向けてたわむ。これに伴い、プレート３１は境界部分ＢＰを支点として時計方向へ向けて回転する。ただし、プレート３１の外周には逃げ部１１３が設けられているため、プレート３１が回転する際にプレート３１の外周部分がハウジング１０に干渉することはない。プレート３１の回転に伴い、ばね受け部３１ａの第２の側面３１ｄの外周側の部分は、第１のハウジング１１の支持部１１ａから離れる。

皿ばね３２は、プレート３１と軸受２０の外輪２２との間において圧縮された状態である。このため、薄肉部１１２がたわむことに伴い、皿ばね３２はその高さを高くする方向へ向けて弾性復帰しようとする。すなわち、皿ばね３２の内縁部３２ａは、その弾性力によって、薄肉部１１２の変位に追従するかたちで薄肉部１１２のたわみ方向と同じ方向へ向けて変位する。ちなみに、皿ばね３２の外縁部３２ｂは、軸受２０の変位開始の初期においては変位することなく、転舵シャフト４２がその中立位置に位置するときと同じ位置に保持される。

このように、軸受２０の変位開始の初期においては、皿ばね３２はその高さを低くする方向にたわまない。しかし、プレート３１の薄肉部１１２が皿ばね３２を介して軸受２０の変位方向と同じ方向へたわむ。これにより、外力Ｆ３が吸収される。すなわち、薄肉部１１２は板ばねとして作用する。

図８に示すように、軸受２０がプレート３１側へ向けてさらに変位すると、この変位に伴い、皿ばね３２はその高さを低くする方向へたわみ始める。すなわち、皿ばね３２の外縁部３２ｂはばね受け部３１ａに対してより近づくように変位する一方、皿ばね３２の内縁部３２ａはばね受け部３１ａからより離れるように変位する。この内縁部３２ａの変位に伴い、薄肉部１１２は先の図４に示す原位置へ弾性復帰しようとする。すなわち、薄肉部１１２は、皿ばね３２の内縁部３２ａの変位に追従するかたちで内縁部３２ａの変位方向と同じ方向へ向けて変位する。これに伴い、プレート３１は境界部分ＢＰを支点として反時計方向へ向けて回転し、やがて、ばね受け部３１ａの第２の側面３１ｄはその全面において第１のハウジング１１の支持部１１ａに接触した状態に戻る。

このように、今度は皿ばね３２がその高さを低くする方向にたわむことにより外力Ｆ３が吸収される。すなわち、軸受２０の変位開始の初期には板ばねとしての薄肉部１１２の弾性力により外力Ｆ３が吸収される一方、皿ばね３２がたわみ始めた以降は皿ばね３２の弾性力によって外力Ｆ３が吸収される。

ここで、ばねの弾性エネルギーＵは次式（１）で表される。
Ｕ＝（１／２）・Ｋ・Ｘ^２ …（１）
ただし、「Ｋ」はばね定数、「Ｘ」はばねの変位量（ストローク量）である。

式（１）から、ばねの弾性エネルギーＵは、ばねの変位量Ｘの二乗に比例することがわかる。すなわち、ばねの変位量Ｘが増加すれば、その増加する変位量Ｘの二乗に比例して吸収されるエネルギーも増大する。

第１の支持部３０Ａでは、「薄肉部１１２のたわみ量」と「皿ばね３２のたわみ量」とを合計したたわみ量が、先の式（１）における「ばねの変位量Ｘ」に相当する。
このため、第１の支持部３０Ａの弾性エネルギーは次式（２）で表される。

Ｕ＝（１／２）・Ｋ・（Ｘ１＋Ｘ２）^２ …（２）
ただし、「Ｘ１」は皿ばね３２のたわみ量、「Ｘ２」は薄肉部１１２のたわみ量である。

ちなみに、皿ばね３２のみをたわませるようにした場合、第１の支持部３０Ａの弾性エネルギーは次式（３）で表される。
Ｕ＝（１／２）・Ｋ・Ｘ１^２ …（３）
ただし、「Ｘ１」は皿ばね３２のたわみ量である。

式（２），（３）からも分かるように、皿ばね３２および薄肉部１１２の双方をたわませるようにした場合、皿ばね３２のみをたわませるようにしたときに比べて、より多くの弾性エネルギーを吸収することが可能である。

図９に示すように、軸受２０がプレート３１側へ向けてさらに変位すると、皿ばね３２はその高さを低くする方向へ向けてさらにたわむ。やがて、皿ばね３２のばね受け部３１ａ側の側面が、ばね受け部３１ａの規制部ＲＤに当接する。この規制部ＲＤは、ばね受け部３１ａの第１の側面３１ｃにおける厚肉部１１１と薄肉部１１２との境界部分に形成される段状の部分である。外力Ｆ３は、規制部ＲＤを介して皿ばね３２からプレート３１の厚肉部１１１に伝達される。厚肉部１１１に伝達される外力Ｆ３は、第１のハウジング１１の支持部１１ａにより受け止められる。ちなみに、皿ばね３２が規制部ＲＤに当接するタイミングで、プレート３１の薄肉部１１２は原位置へ復帰する。薄肉部１１２は、たわみが生じていない状態に維持される。

皿ばね３２がプレート３１の規制部ＲＤに当接した以降、それ以上に皿ばね３２が平らになる方向へ弾性変形することが規制される。すなわち、皿ばね３２がいわゆる密着状態まで使用されることが規制されるため、皿ばね３２に過大な応力が作用することを抑制できる。したがって、皿ばね３２の寿命を確保することが可能となる。また、プレート３１の薄肉部１１２は、たわみのない状態に維持される。このため、薄肉部１１２には皿ばね３２の弾性力のみが作用する。したがって、薄肉部１１２、ひいてはプレート３１に過大な応力が作用することが抑制される。

＜第１の実施の形態の効果＞
したがって、第１の実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）プレート３１には薄肉部１１２が設けられている。この薄肉部１１２は板ばねとして機能する。軸受２０が転舵シャフト４２の軸方向ＺＡへ移動しようとするとき、薄肉部１１２および皿ばね３２の双方がたわむ。このため、皿ばね３２のみがたわむ場合に比べて、薄肉部１１２のたわみの分だけ第１の支持部３０Ａにおけるトータルとしてのたわみ量がより大きくなる。したがって、第１の支持部３０Ａにおいて、より大きい外力Ｆ３を吸収することができる。ひいては、転舵輪３からの逆入力荷重を好適に緩和することができる。また、ボールねじ機構８などにおけるラトル音の発生が抑制される。ちなみに、第２の支持部３０Ｂにおいても第１の支持部３０Ａと同様の作用を奏する。

（２）プレート３１には、規制部ＲＤが設けられている。このため、皿ばね３２が規制部ＲＤに当接した以降、それ以上に皿ばね３２が平らになる方向へ弾性変形することが規制される。皿ばね３２が平らになる、いわゆる密着状態まで使用されることが規制されるため、皿ばね３２に過大な応力が作用することが抑制される。したがって、皿ばね３２の寿命を確保しつつ、第１の支持部３０Ａにおいて吸収できるエネルギーをより増大させることができる。第２の支持部３０Ｂにおいても第１の支持部３０Ａと同様の作用を奏する。

（３）ばね受け部３１ａの外周面と第２の側面３１ｄとが交わる角部には逃げ部１１３が設けられている。たとえば第１の支持部３０Ａにおいて、薄肉部１１２に皿ばね３２を介して外力Ｆ３が印加されるとき、プレート３１が時計方向へ向けて回転することがある。このとき、プレート３１の外周には逃げ部１１３が設けられているため、プレート３１の外周部分がハウジング１０に干渉することはない。

（４）第１の支持部３０Ａおよび第２の支持部３０Ｂは、軸受２０およびナット８０を転舵シャフト４２の軸方向ＺＡにおいて弾性支持する。このため、電動パワーステアリング装置１における組み立て上のがた、特に転舵シャフト４２の軸方向ＺＡにおけるがたが詰められる。たとえば、皿ばね３２の弾性力により、ハウジング１０とプレート３１との間、プレート３１と皿ばね３２との間、ならびに皿ばね３２とナット８０との間は、それぞれ少なくとも一部分同士が接触した状態に維持される。すなわち、電動パワーステアリング装置１の構成要素における転舵シャフト４２の軸方向ＺＡにおける寸法公差を第１の支持部３０Ａおよび第２の支持部３０Ｂにおいて吸収することができる。したがって、転舵シャフト４２の軸方向ＺＡにおける電動パワーステアリング装置１の各構成要素間のクリアランス設計をより簡単にすることができる。

（５）プレート３１の第１の側面３１ｃには、皿ばね３２を転舵シャフト４２の径方向ＺＢに支持するばね支持部３１ｂが設けられている。このため、皿ばね３２の転舵シャフト４２の径方向ＺＢにおける位置ずれを抑制することができる。

（６）薄肉部１１２は、プレート３１のばね受け部３１ａに第１の溝３１ｅおよび第２の溝３１ｆを形成することにより設けられる。プレート３１に第１の溝３１ｅおよび第２の溝３１ｆを形成するだけ簡単に薄肉部１１２を設けることができる。

＜第２の実施の形態＞
つぎに、ステアリング装置の第２の実施の形態を説明する。本実施の形態は、プレート３１の形状の点で先の第１の実施の形態と異なる。

図１０に示すように、プレート３１は、第１の実施の形態における第２の溝３１ｆに代えて、環状のテーパ面３１ｇを有している。テーパ面３１ｇは、ばね受け部３１ａにおける第２の側面３１ｄの内周側の部分に設けられている。テーパ面３１ｇは、ばね受け部３１ａの内周側へ向かうにつれてばね受け部３１ａの肉厚が徐々に薄くなるように傾斜している。ばね受け部３１ａに第１の溝３１ｅおよびテーパ面３１ｇを設けることによって薄肉部１１２が形成されている。薄肉部１１２は、厚肉部１１１に比べて肉厚が薄い分だけ、プレート３１の軸方向の力に対する曲げ剛性が低い。ちなみに、テーパ面３１ｇの外径の寸法あるいは傾斜の度合いを調節することにより薄肉部１１２のたわみやすさが調節される。

したがって、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の（１）～（５）と同様の効果に加え、つぎの効果を得ることができる。
（７）薄肉部１１２は、プレート３１のばね受け部３１ａに第１の溝３１ｅおよびテーパ面３１ｇを形成することにより設けられる。プレート３１に第１の溝３１ｅおよびテーパ面３１ｇを形成するだけ簡単に薄肉部１１２を設けることができる。

＜他の実施の形態＞
なお、第１および第２の実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・第１および第２の実施の形態では、軸受２０として複列アンギュラ玉軸受を採用したが、他のタイプの軸受を採用してもよい。たとえば、単列アンギュラ玉軸受を使用してもよい。

・第１および第２の実施の形態では、プレート３１のばね支持部３１ｂを円筒状に設けたが、ばね支持部３１ｂの形状は皿ばね３２を転舵シャフト４２の径方向ＺＢに支持することができるのであれば適宜の形状に変更してもよい。要は、皿ばね３２を転舵シャフト４２の径方向ＺＢに支持する支持部がプレート３１に設けられていればよい。

・図１１に示すように、第１の実施の形態において、製品仕様などによっては、ばね支持部３１ｂをプレート３１の外周縁に設けてもよい。ばね支持部３１ｂは、ばね受け部３１ａの外周縁からプレート３１の軸方向に沿って軸受２０へ向けて延びるように設けられる。また、第１の溝３１ｅは、その全周にわたってばね受け部３１ａの内周側に開放して設けてもよい。このようにすれば、プレート３１が転舵シャフト４２の径方向ＺＢに移動することを、ばね支持部３１ｂによって規制することが可能である。同様に、第２の実施の形態においても、ばね支持部３１ｂをプレート３１の外周縁に設けてもよい。

・図１２に示すように、第１の実施の形態において、ばね支持部３１ｂをプレート３１の外周縁に設けることに加え、薄肉部１１２をプレート３１の外周側の部分に設ける一方、厚肉部１１１をプレートの内周側の部分に設けるようにしてもよい。この場合、第２の溝３１ｆは、その全周にわたってばね受け部３１ａの外周側に開放して設けられる。また、皿ばね３２は、転舵シャフト４２の軸方向ＺＡにおいて第１の実施の形態とは逆の向きに設けられる。すなわち、皿ばね３２の外縁部３２ｂは、ばね受け部３１ａにおける第１の側面３１ｃの薄肉部１１２に対応する部分に接触する。皿ばね３２の内縁部３２ａは、軸受２０の外輪２２に接触する。同様に、第２の実施の形態においても、ばね支持部３１ｂをプレート３１の外周縁に設けることに加え、薄肉部１１２をプレート３１の外周側の部分に設ける一方、厚肉部１１１をプレートの内周側の部分に設けるようにしてもよい。

・図１３に示すように、第１の実施の形態において、薄肉部１１２をプレート３１の外周側の部分に設ける一方、厚肉部１１１をプレートの内周側の部分に設けるようにしてもよい。この場合、第１の溝３１ｅおよび第２の溝３１ｆは、それらの全周にわたってばね受け部３１ａの外周側に開放して設けられる。また、皿ばね３２は、転舵シャフト４２の軸方向ＺＡにおいて第１の実施の形態とは逆の向きに設けられる。すなわち、皿ばね３２の外縁部３２ｂは、ばね受け部３１ａにおける第１の側面３１ｃの薄肉部１１２に対応する部分に接触する。皿ばね３２の内縁部３２ａは、軸受２０の外輪２２に接触する。同様に、第２の実施の形態においても、薄肉部１１２をプレート３１の外周側の部分に設ける一方、厚肉部１１１をプレートの内周側の部分に設けるようにしてもよい。

・図１４に示すように、第１の実施の形態において、製品仕様などによっては、プレート３１として、ばね支持部３１ｂを含む支持部を割愛した構成を採用してもよい。この場合、第１の溝３１ｅをプレート３１の内周側に開放して設けてもよい。同様に、第２の実施の形態においても、プレート３１として、ばね支持部３１ｂを含む支持部を割愛した構成を採用してもよい。

・図１５に示すように、第１の実施の形態において、プレート３１としてばね支持部３１ｂを含む支持部を割愛することに加え、薄肉部１１２をプレート３１の外周側の部分に設ける一方、厚肉部１１１をプレートの内周側の部分に設けるようにしてもよい。この場合、第１の溝３１ｅおよび第２の溝３１ｆは、それらの全周にわたってばね受け部３１ａの外周側に開放して設けられる。また、皿ばね３２は、転舵シャフト４２の軸方向ＺＡにおいて第１の実施の形態とは逆の向きに設けられる。すなわち、皿ばね３２の外縁部３２ｂは、ばね受け部３１ａにおける第１の側面３１ｃの薄肉部１１２に対応する部分に接触する。皿ばね３２の内縁部３２ａは、軸受２０の外輪２２に接触する。同様に、第２の実施の形態においても、プレート３１として、ばね支持部３１ｂを含む支持部を割愛することに加え、薄肉部１１２をプレート３１の外周側の部分に設ける一方、厚肉部１１１をプレートの内周側の部分に設けるようにしてもよい。

・第１および第２の実施の形態において、製品仕様などによっては、プレート３１として第１の溝３１ｅを割愛した構成を採用してもよい。薄肉部１１２の曲げ剛性は、第２の溝３１ｆの深さ、あるいはテーパ面３１ｇの傾斜の度合いなどによって調節される。

・第１および第２の実施の形態では、皿ばね３２が当接するばね受け部３１ａの内周側の部分を、その肉厚をより薄くすることによって弾性変形しやすくしたが、つぎのようにしてもよい。すなわち、プレート３１のばね受け部３１ａの厚みを定められた一定の厚みに設定する。ただし、ばね受け部３１ａの外周側の部分は、より剛性の高い金属材料で形成する。また、皿ばね３２が当接するばね受け部３１ａの内周側の部分は、より剛性の低い金属材料で形成する。ばね支持部３１ｂは、ばね受け部３１ａの内周側の部分と同様の金属材料で形成してもよいし、ばね受け部３１ａの外周側の部分と同様の金属材料で形成してもよい。このようにすれば、ばね受け部３１ａに厚肉部１１１および薄肉部１１２を設けることなく、ばね受け部３１ａの内周側の部分を外周側の部分に比べてよりたわみやすくすることが可能である。異種金属の接合方法としては、溶接などの材料的接合、ねじ固定などの機械的接合、あるいは接着などの化学的接合が考えられる。

・第１および第２の実施の形態では、ステアリング装置を電動パワーステアリング装置に具体化したが、たとえばステアバイワイヤ式のステアリング装置に具体化してもよい。この場合、モータ６は、転舵力を発生させる転舵モータとして機能する。転舵力とは、転舵輪３を転舵させるための力をいう。

１…ステアリング装置
３…転舵輪
６…モータ
１０…ハウジング
２０…軸受
３１…プレート
３１ｂ…ばね支持部
３１ｆ…第２の溝
３１ｇ…テーパ面
３２…皿ばね
４２…転舵シャフト
８０…ナット
８２…ボール
１１１…厚肉部
１１２…薄肉部
１１３…逃げ部
ＲＤ…規制部

Claims (7)

1. ハウジングと、
   前記ハウジングの外部に設けられるモータと、
   前記ハウジングの内部で直線運動することにより転舵輪を転舵させる転舵シャフトと、
   前記ハウジングの内部で前記転舵シャフトに複数のボールを介して螺合されて前記モータの回転に連動して回転する円筒状のナットと、
   前記ハウジングの内周面に対して前記ナットの外周面を回転可能に支持するとともに前記ハウジングの内周面に対して前記転舵シャフトの軸方向に摺動可能に設けられた軸受と、
   前記転舵シャフトの軸方向における前記ハウジングと前記軸受との間に圧縮状態で設けられて前記ナットを前記転舵シャフトの軸方向に前記軸受を介して弾性支持する皿ばねと、
   前記転舵シャフトの軸方向における前記ハウジングと前記皿ばねとの間に設けられて前記皿ばねが前記転舵シャフトの軸方向に移動することを規制する環状のプレートと、を備え、
   前記プレートの前記皿ばねが接触する部分は、前記ハウジングに対して前記転舵シャフトの軸方向に離隔していて、かつ前記プレートの前記ハウジングに接触する部分よりも前記転舵シャフトの軸方向における曲げ剛性が低いステアリング装置。
2. 前記皿ばねの内縁部は前記プレートの内周側または外周側の部分に接触していて、
   前記プレートの前記皿ばねが接触する部分の厚みは、前記プレートの前記ハウジングに接触する部分の厚みよりも薄く設定されている請求項１に記載のステアリング装置。
3. 前記プレートは、前記皿ばねと接触する側の側面とは反対側の側面に設けられた環状の溝を有し、
   前記溝は、その全周にわたって前記プレートの前記皿ばねが接触する内周側または外周側に開放されている請求項２に記載のステアリング装置。
4. 前記プレートは、前記皿ばねと接触する側の側面とは反対側の側面に設けられた環状のテーパ面を有し、
   前記テーパ面は、前記プレートの前記皿ばねが接触する内周側または外周側に向かうにつれて前記プレートの肉厚が薄くなるように傾斜している請求項２に記載のステアリング装置。
5. 前記プレートは、その前記皿ばね側の側面における外周側の部分と内周側の部分との境界部分に設けられた段状の部分である規制部を有し、
   前記規制部は、前記皿ばねが平らになる密着状態に至る前に前記皿ばねに当接する請求項２～請求項４のうちいずれか一項に記載のステアリング装置。
6. 前記プレートは、その外周面と前記皿ばねとは反対側の側面とが交わる角部に設けられた逃げ部を有し、
   前記逃げ部は、前記プレートの前記皿ばね側の側面から前記皿ばねと反対側の側面へ向かうにつれて徐々に縮径する環状のテーパ面である請求項２～請求項５のうちいずれか一項に記載のステアリング装置。
7. 前記プレートは、その皿ばね側の側面に設けられて前記皿ばねを前記転舵シャフトの径方向に支持するばね支持部を有している請求項１～請求項６のうちいずれか一項に記載のステアリング装置。

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