JP2940909B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両に搭載した電
動パワーステアリング装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ステアリングハンドルの操舵力を
軽減して快適な操舵感を与えるために、電動パワーステ
アリング装置が多用されてきた。この種の電動パワース
テアリング装置は、電動機で操舵トルクに応じた補助ト
ルクを発生し、この補助トルクをステアリング系に伝達
するものであって、例えば特開平７−１６５０８９号
「ステアリング装置」の技術がある。この技術は、その
公報の図１及び図３によれば、ボールナット機構３３
（番号は公報に記載されたものを引用した。以下同
じ。）をラック軸２の一端部に組付け、このラック軸２
の他端部にラック８を設け、このラック８にピニオン６
を噛み合わせたものである。そして、ピニオン６とラッ
ク８とを噛み合わせた位置に、ラック軸２をピニオン６
へ押し付けるラックガイド１０を設けて、噛み合わせ部
分の遊びをなくした。

【０００３】図１２（ａ）〜（ｃ）は従来の電動パワー
ステアリング装置の模式的説明図であり、従来の技術を
説明するために上記従来の技術に示す図１及び図３を再
掲したところの模式図である。なお、符号は従来の技術
と相違する。（ａ）はステアリング装置の平面模式図で
あり、ステアリング装置１００は、ラック軸１０１の両
端にタイロッド１０２，１０２及びナックルアーム１０
３，１０３を介して車輪１０４，１０４を連結し、ま
た、ラック軸１０１の一端部にボールナット機構１０５
を組付け、ラック軸１０１の他端部にラック１０６を設
け、このラック１０６にピニオン１０７を噛み合わせ、
ピニオン１０７の反対側からラック軸１０１をラックガ
イド１０８で押し付けた構成としたものである。

【０００４】（ｂ）は上記（ａ）に示すラック軸１０１
回りの更なる模式図であり、この模式図によると、ラッ
ク軸１０１をボールナット機構１０５の位置と、ピニオ
ン１０７並びにラックガイド１０８の位置との２箇所で
支持したものであり、支持スパンが長い。

【０００５】（ｃ）は上記（ｂ）に示すラック軸１０１
回りの模式的作用図であり、この作用図によると、走行
時、特に操舵時の路面反力がタイロッド１０２，１０２
を介してラック軸１０１へ伝わる。このため、ラック軸
１０１の両端に、路面反力に起因する外力又はモーメン
ト（以下、「モーメントＭ，Ｍ」と記す。）が作用す
る。その結果、ラック軸１０１はこの図の実線並びに点
線で示すように、車体前後方向（図面では上下方向）に
たわむ。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記図１２
に示すステアリング装置において、ラック軸１０１の一
般的な振動誘因として、次の点が挙げられる。 （１）走行時、特に操舵時の路面反力がタイロッド１０
２，１０２を介してラック軸１０１へ伝わり、ラック軸
１０１の車体前後方向に振動が発生する誘因となる（第
１誘因）。 （２）ボールナット機構１０５の個々のボールが、ラッ
ク軸１０１のねじ溝と接触する瞬間並びに離れる瞬間
に、ボールからねじ溝へ作用する力が変動する。このこ
とが、ラック軸１０１に振動が発生する誘因となる（第
２誘因）。

【０００７】上記図１２のラック軸１０１は、第１誘因
による振動の周波数と、第２誘因による振動の周波数と
が一致すると、振動が増幅する。しかも、増幅した振動
の周波数（振動数）がラック軸１０１の固有振動数に一
致すると、共振によりラック軸１０１は大きく振動する
ことになる。ラック軸１０１が大きく振動すると、その
振動がステアリングハンドルを介して車室内に伝わるの
で、車室内の騒音の要因となる。また、ステアリングハ
ンドルに振動が伝わると、操舵フィーリング上好ましく
ない。ラック軸１０１の共振を抑制するには、ラック軸
１０１の直径を変えることで固有振動数を変えたり、ラ
ック軸１０１に制振部材等を設けることも考えられる
が、ラック軸１０１が重くなったり、構造が複雑にな
る。

【０００８】そこで本発明の目的は、走行時、特に操舵
時におけるラック軸の振動を、簡単な構造で容易に抑制
できる技術を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、ステアリングハンドルに連
結したピニオンとラック軸とからなるラックアンドピニ
オン機構をステアリング系に備え、電動機で操舵トルク
に応じた補助トルクを発生し、この補助トルクをボール
ねじを介して前記ラック軸に付加する電動パワーステア
リング装置において、前記ボールねじを前記ラック軸の
一端部に組付け、このラック軸の他端部に前記ピニオン
を噛み合わせ、さらに、これらボールねじとピニオンと
の間に、前記ラック軸をピニオンへ押し付けるラックガ
イドを設けたことを特徴とする。

【００１０】ラック軸の両端に、路面反力に起因する外
力又はモーメント（以下、「モーメント」と記す。）が
作用する。前記モーメント及びボールねじにより、ラッ
ク軸の他端がピニオンから離れる方向に曲げられると、
ラック軸はボールねじとラックガイドとだけで支持され
たことになる。一方、ラック軸の他端がピニオンへ押し
付ける方向に曲げられると、ラック軸はボールねじとラ
ックガイドとピニオンの３部材で曲げを抑えられる構造
となる。従って、ラック軸の曲げ方向によって曲げ若し
くはたわみのモード（態様）が異なる。すなわち、ラッ
ク軸が路面反力及びボールねじによって車体の前後方向
に変形する場合に、前方へ変形するときの揺動波形と、
後方へ変形するときの揺動波形が非対称形状となってい
る。揺動波形が非対称であるから、ラック軸の固有振動
数が曲げ方向によって異なり、共振による振動増幅の心
配はない。この結果、ラック軸の振動を容易に抑制する
ことができる。ラック軸の振動が抑制されると、ステア
リングハンドルの振動も抑制されるので、操舵フィーリ
ングが高まる。また、ステアリングハンドルを介して車
室内に伝わる振動が抑制されるので、車室内の騒音を防
止できる。

【００１１】また、簡単な構造で、部品数を変えずにラ
ック軸の振動を抑制することができるので、生産性が高
まる。さらに、ラック軸の振動が低減するので、ラック
アンドピニオン機構及びボールねじの摩耗を少なくする
ことができ、その結果、電動パワーステアリング装置の
寿命を高めることができる。さらにまた、ボールねじの
位置にラックガイドを近づけたので、ラックガイドでボ
ールねじに予圧を与えることができる。このため、ボー
ルねじとラック軸との間のガタつきを抑制することがで
き、その結果、ボールねじの寿命を高めることができ
る。

【００１２】請求項２記載の発明は、ステアリングハン
ドルに連結したピニオンとラック軸とからなるラックア
ンドピニオン機構をステアリング系に備え、電動機で操
舵トルクに応じた補助トルクを発生し、この補助トルク
をボールねじを介して前記ラック軸に付加する電動パワ
ーステアリング装置において、前記ボールねじを前記ラ
ック軸の一端部に組付け、このラック軸の他端部に前記
ピニオンを噛み合わせ、さらに、前記ラック軸を前記ピ
ニオンへ押し付ける作用をなすラックガイドを、ピニオ
ンと対向する位置及びこのピニオンと前記ボールねじと
の間に設けたことを特徴とする。

【００１３】ラック軸の両端に、路面反力に起因するモ
ーメントが作用する。前記モーメント及びボールねじに
より、ラック軸の他端がピニオンから離れる方向に曲げ
られると、ラック軸はボールねじとラックガイドとだけ
で支持されたことになる。一方、ラック軸の他端がピニ
オンへ押し付ける方向に曲げられると、ラック軸はボー
ルねじとラックガイドとピニオンの３部材で曲げを抑え
られる構造となる。従って、ラック軸の曲げ方向によっ
て曲げ若しくはたわみのモード（態様）が異なる。すな
わち、ラック軸が路面反力及びボールねじによって車体
の前後方向に変形する場合に、前方へ変形するときの揺
動波形と、後方へ変形するときの揺動波形が非対称形状
となっている。揺動波形が非対称であるから、ラック軸
の固有振動数が曲げ方向によって異なり、共振による振
動増幅の心配はない。この結果、ラック軸の振動を容易
に抑制することができる。ラック軸の振動が抑制される
と、ステアリングハンドルの振動も抑制されるので、操
舵フィーリングが高まる。また、ステアリングハンドル
を介して車室内に伝わる振動が抑制されるので、車室内
の騒音を防止できる。

【００１４】また、簡単な構造で、部品数を変えずにラ
ック軸の振動を抑制することができるので、生産性が高
まる。さらに、ラック軸の振動が低減するので、ラック
アンドピニオン機構及びボールねじの摩耗を少なくする
ことができ、その結果、電動パワーステアリング装置の
寿命を高めることができる。さらにまた、ボールねじの
位置にラックガイドを近づけたので、ラックガイドでボ
ールねじに予圧を与えることができる。このため、ボー
ルねじとラック軸との間のガタつきを抑制することがで
き、その結果、ボールねじの寿命を高めることができ
る。

【００１５】また、走行時、特に操舵時の路面反力によ
る振動の周波数や、ラック軸とボールねじの組合せに伴
う振動の周波数が、ラック軸のもつ固有振動数と一致し
ないように、ピニオンとボールねじとの間のラックガイ
ド（中間ラックガイド）の位置を設定するだけで、ラッ
ク軸の振動の低減が可能になる。このため、車種毎にラ
ック軸の固有振動数に応じて中間ラックガイドの位置を
設定するだけで、振動を抑制することができるので、簡
単な構造で容易に車室内の騒音を低減することができる
とともに、ステアリングハンドルの操舵フィーリングを
高めることができ、また、生産性が高まる。

【００１６】さらに、ピニオンと対向する位置にラック
ガイドを設けたので、これらピニオンとラックガイドで
ラック軸を挟持して支持し、この支持した位置でのラッ
ク軸の曲げ変位を抑えることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図面に
基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見
るものとする。図１は本発明に係る電動パワーステアリ
ング装置のシステム図であり、電動パワーステアリング
装置１は、ステアリングハンドル２に連結したラックア
ンドピニオン機構３（ピニオン４並びにラック軸５とか
らなる。）と、ステアリングハンドル２で発生したステ
アリング系の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段
６と、この操舵トルク検出手段６の検出信号に基づいて
制御信号を発生する制御手段７と、この制御手段７の制
御信号に基づいて操舵トルクに応じた補助トルクを発生
する電動機８と、この電動機８の補助トルクを前記ラッ
ク軸５に伝達するボールねじ（ボールナット機構）９と
からなり、ラック軸５でタイロッド１１，１１並びにナ
ックルアーム１２，１２を介して車輪（操舵輪）１３，
１３を転舵する装置である。

【００１８】図２は本発明に係る電動パワーステアリン
グ装置の全体構成図であり、要部を断面したものであ
る。電動パワーステアリング装置１は、ラックアンドピ
ニオン機構３、電動機８、ボールねじ９を車幅方向に延
びるステアリングギヤボックス２１に収納したものであ
り、このステアリングギヤボックス２１は、互いに長手
方向にボルト結合した、概ね管状の第１ハウジング２２
並びに第２ハウジング２３からなる。第１ハウジング２
２は図示せぬ車体に取付けるためのブラケット２４を形
成し、第２ハウジング２３は車体に取付けるためのマウ
ント部材２５を設けたものである。

【００１９】ラック軸５は、ボールねじ９を一端部に組
付け、ピニオン４を他端部に噛み合わせ、また、両端に
タイロッド１１，１１を連結し、さらに、車幅方向にス
ライドするようにステアリングギヤボックス２１を貫通
したものである。ステアリングギヤボックス２１は、ピ
ニオン４とボールねじ９との間にラックガイド５０を設
けたものである。ラックアンドピニオン機構３について
は、図３にて詳述する。図中、２６，２６はボールジョ
イント、２７，２７はゴムカバーである。

【００２０】ところで、車幅方向において、ボールねじ
９の軸方向組付け中心位置をＡ（以下「ボールねじ中心
Ａ」と称する。）、ピニオン４とラック軸５の噛み合わ
せ中心位置をＢ（以下「ピニオン中心Ｂ」と称す
る。）、ラックガイド５０の中心位置をＣ（以下「ラッ
クガイド中心Ｃ」と称する。）とした場合に、ボールね
じ中心Ａからラックガイド中心Ｃまでの距離Ｌ₁と、ラ
ックガイド中心Ｃからピニオン中心Ｂまでの距離Ｌ₂と
の比率を、概ね３：１〜５：１に設定することが好まし
い。

【００２１】図３は図２の３−３線断面図であり、電動
パワーステアリング装置１は、上記ステアリングハンド
ル２（図１参照）に連結した管状の入力軸３１と、この
入力軸３１内に挿通し且つ入力軸３１に上部をピン３２
で結合したトーションバー（弾性部材）３３と、このト
ーションバー３３の下部にセレーション結合し、下部に
上記ピニオン４を設けた出力軸３４とで、主たるステア
リング系をなすものである。

【００２２】操舵トルク検出手段６は、入・出力軸間３
１，３４の相対ねじれ角を検出することによりステアリ
ング系の操舵トルクを検出するものであり、トーション
バー３３とスライダ３５とセンサ３６とからなる。詳し
くは、トーションバー３３は、文字通りトルクに対して
正確にねじれ角が発生するメンバーであって、入力軸３
１と出力軸３４との間での相対ねじり変位を発生する。
傾斜溝３５ａと縦長のストレート溝３５ｂとを備えた円
筒形状のスライダ３５を、前記入力軸３１と出力軸３４
との間に掛け渡すことで、スライダ３５は相対ねじり変
位に応じて軸方向へ変位可能である。このときの変位量
はトルクに比例し、変位量を可変インダクタンス式セン
サ３６で電気信号に変換するものである。

【００２３】なお、この図の表裏方向に延びるラック軸
５は、ピニオン４と噛み合うラック５ａを設けたもので
ある。入力軸３１とトーションバー３３と出力軸３４と
は、同心上にある。図中、４１，４２は第３ハウジング
並びに第４ハウジングであり、第１ハウジング２２の上
部に取付けたものである。４３は入力軸３１を支持する
軸受、４４，４５は出力軸３４の両端を支持する軸受で
ある。

【００２４】図４は図２の４−４線断面図であり、ラッ
クガイド５０の断面構成を示す。ラックガイド５０は、
ラック５ａと反対側からラック軸５を押すガイド部５１
と、このガイド部５１を圧縮ばね（弾性部材）５２を介
して押す調整ボルト５３と、この調整ボルト５３の位置
をロックするロックナット５４とからなる。調整ボルト
５３は第１ハウジング２２にねじ込むものである。この
ような構成のラックガイド５０は、第１ハウジング２２
にねじ込んだ調整ボルト５３にて、圧縮ばね５２を介し
てガイド部５１を適切な押圧力で押すことで、ガイド部
５１でラック軸５に予圧を与えて、ラック軸５をピニオ
ン４へ押し付けることができる。図中、５５はガイド部
に設けた当接部材である。

【００２５】図５は図２の５−５線断面図であり、ピニ
オン中心Ｂから距離Ｌ₂だけ離れたラックガイド中心Ｃ
において、ラックガイド５０でラック軸５をピニオン４
へ押し付けた状態を示す。そして、ピニオン４はラック
軸５を車体前方から支持し、ラックガイド５０はラック
軸５を車体後方から押し付けたものである。

【００２６】図６は本発明に係るラック軸、電動機、ボ
ールねじ回りの要部断面図である。電動機８は、第２ハ
ウジング２３内に収納したステータ６１並びにロータ６
２からなり、このロータ６２は、ラック軸５に相対的に
回転可能に挿通した管状の出力軸６３を備えた。出力軸
６３は、両端部を軸受６４，６５を介して第１・第２ハ
ウジング２２，２３内に回転可能に支持したものであ
り、しかも、一端部の内部にボールねじ９のナット７１
を取付けた構成である。そして、軸受６５は、ボールね
じ中心Ａ又はその近傍位置で、出力軸６３を介してボー
ルねじ９を支持することになる。

【００２７】ボールねじ９は、外筒部分のナット７１と
ラック軸５のねじ溝５ｂとが図示せぬボールを介して作
動するものであって、ナット７１のねじ溝の端部に到達
したボールがチューブ内を通って循環する、いわゆる内
部循環形式又は外部循環形式の一般的な構成であり、便
宜上詳細な構成を省略して示す。図中、７２は出力軸６
３の内面にねじ込むロックスクリューであり、出力軸６
３に対するナット７１の軸方向移動を防止するものであ
る。

【００２８】次に、上記構成の電動パワーステアリング
装置の作用を説明する。図７（ａ）〜（ｄ）は本発明に
係る電動パワーステアリング装置の作用説明図である。
図７（ａ）は、上記図１のシステムに図２の電動パワー
ステアリング装置１を組合せた、平面的な模式図であ
る。なお、各部の符号は上記図１及び図２に示すものと
同一であり、その説明を省略する。

【００２９】図７（ｂ）は、図７（ａ）に示すラック軸
５回りの更なる模式図であり、ラック軸５をボールねじ
中心Ａとピニオン中心Ｂとで支持し、ラックガイド中心
Ｃで押し付けたことを示す。詳しくは、ボールねじ９を
ラック軸５に組み付けたので、ボールねじ９はラック軸
５を車体前方並びに車体後方（図面では上下方向）から
支持することになる。また、ピニオン４はラック軸５を
車体前方から支持し、ラックガイド５０はラック軸５を
車体後方から押し付けたものである。

【００３０】図７（ｃ）は、図７（ｂ）に示すラック軸
５回りの模式的作用図（第１）、図７（ｄ）は、図７
（ｂ）に示すラック軸５回りの模式的作用図（第２）で
ある。ラック軸５の両端には、走行時、特に操舵時の路
面反力及びボールねじ９に起因する外力又はモーメント
（以下、「車体前方からのモーメントＭｆ」、「車体後
方からのモーメントＭｒ」と記す。）が作用する。図７
（ｃ）のように、前記車体前方からのモーメントＭｆ，
Ｍｆにより、ラック軸５の端部がピニオン４から離れる
方向に曲げられると、ラック軸５はボールねじ９とラッ
クガイド５０とだけで支持されたことになる。その結
果、ラック軸５は中心Ａとラックガイド中心Ｃとを支点
として、図の太い実線で示すようにたわむ。

【００３１】一方、図７（ｄ）のように、前記車体後方
からのモーメントＭｒ，Ｍｒにより、ラック軸５の端部
がピニオン４へ押し付ける方向に曲げられると、ラック
軸５はボールねじ９とラックガイド５０とピニオン４の
３部材で曲げを抑えられる構造となる。その結果、ラッ
ク軸５はボールねじ中心Ａとピニオン中心Ｂとラックガ
イド中心Ｃとを支点として、図の太い実線で示すように
たわむ。

【００３２】従って、ラック軸５の曲げ方向によって曲
げ若しくはたわみのモード（態様）が異なる。すなわ
ち、ラック軸５が路面反力及びボールねじ９によって車
体の前後方向に変形する場合に、図７（ｃ）及び（ｄ）
のように、前方へ変形するときの揺動波形と、後方へ変
形するときの揺動波形が非対称形状となっている。揺動
波形が非対称であるから、ラック軸５の固有振動数が曲
げ方向によって異なり、共振による振動増幅の心配はな
い。この結果、ラック軸５の振動を容易に抑制すること
ができる。ラック軸５の振動が抑制されると、ステアリ
ングハンドルの振動も抑制されるので、操舵フィーリン
グが高まる。また、ステアリングハンドルを介して車室
内に伝わる振動が抑制されるので、車室内の騒音を防止
できる。

【００３３】また、ボールねじ中心Ａからラックガイド
中心Ｃまでの距離Ｌ₁と、ラックガイド中心Ｃからピニ
オン中心Ｂまでの距離Ｌ₂との比率を、概ね３：１〜
５：１に設定することで、ラック軸５の固有振動数と、
ステアリングギヤボックス２１の取付部の固有振動数と
が一致しない。このように、ラック軸５の共振点を、ス
テアリング系並びにラックアンドピニオン機構３を収納
するためのステアリングギヤボックス２１を取付ける部
分の共振点からずらすことで、ラック軸５の振動が車体
に伝わらない。従って、車室内の騒音が更に低減し、良
好な商品性が得られるとともに、操舵フィーリングもよ
り一層高まる。

【００３４】次に、電動パワーステアリング装置の変形
例を図８〜図１１に基づき説明する。なお、上記図１〜
図７に示す本発明の実施の形態と同じ構成については同
一符号を付し、その説明を省略する。図８は本発明に係
る電動パワーステアリング装置の全体構成図（変形例）
であり、変形例の構成は２つのラックガイド（第１ラッ
クガイド８１並びに第２ラックガイド８２）を、ピニオ
ン４と対向する位置及びこのピニオン４とボールねじ９
との間に、それぞれ設けたことを特徴とする。

【００３５】図９は図８の９−９線断面図であり、ピニ
オン４と対向する位置に第１ラックガイド８１を設けた
姿を示す。

【００３６】図１０は図８の１０−１０線断面図であ
り、ピニオン中心Ｂにおいて、第１ラックガイド８１で
ラック軸５をピニオン４へ押し付け、また、ピニオン中
心Ｂから距離Ｌ₂だけ離れたラックガイド中心Ｃにおい
て、第２ラックガイド８２でラック軸５をピニオン４へ
押し付けた状態を示す。第１・第２ラックガイド８１，
８２は上記図４及び図５に示すラックガイド５０と同一
構成である。

【００３７】次に、上記変形例の構成の電動パワーステ
アリング装置の作用を説明する。図１１（ａ）〜（ｄ）
は本発明に係る電動パワーステアリング装置の作用説明
図（変形例）である。図１１（ａ）は、上記図１のシス
テムに図８の電動パワーステアリング装置１を組合せ
た、平面的な模式図である。なお、各部の符号は上記図
１及び図８に示すものと同一であり、その説明を省略す
る。

【００３８】図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示すラッ
ク軸５回りの更なる模式図であり、ラック軸５をボール
ねじ中心Ａとピニオン中心Ｂとで支持し、しかも、この
ピニオン中心Ｂとラックガイド中心Ｃの位置で第１・第
２ラックガイド８１，８２にて押し付けたことを示す。
詳しくは、ボールねじ９をラック軸５に組み付けたの
で、ボールねじ９はラック軸５を車体前方並びに車体後
方（図面では上下方向）から支持することになる。ま
た、ピニオン４はラック軸５を車体前方から支持し、第
１・第２ラックガイド８１，８２はラック軸５を車体後
方から押し付けたものである。

【００３９】図１１（ｃ）は、図１１（ｂ）に示すラッ
ク軸５回りの模式的作用図（第１）、図１１（ｄ）は、
図１１（ｂ）に示すラック軸５回りの模式的作用図（第
２）である。ラック軸５の両端には、走行時、特に操舵
時の路面反力に起因する外力又はモーメント（以下、
「車体前方からのモーメントＭｆ」、「車体後方からの
モーメントＭｒ」と記す。）が作用する。図１１（ｃ）
のように、前記車体前方からのモーメントＭｆ，Ｍｆに
より、ラック軸５の端部がピニオン４から離れる方向に
曲げられると、ラック軸５はボールねじ９と第１ラック
ガイド８１とだけで支持されたことになる。その結果、
ラック軸５は中心Ａとピニオン中心Ｂとを支点として、
図の太い実線で示すようにたわむ。

【００４０】一方、図１１（ｄ）のように、前記車体後
方からのモーメントＭｒ，Ｍｒにより、ラック軸５の端
部がピニオン４へ押し付ける方向に曲げられると、ラッ
ク軸５はボールねじ９と第２ラックガイド８２とピニオ
ン４の３部材で曲げを抑えられる構造となる。その結
果、ラック軸５はボールねじ中心Ａとピニオン中心Ｂと
ラックガイド中心Ｃとを支点として、図の太い実線で示
すようにたわむ。

【００４１】従って、ラック軸５の曲げ方向によって曲
げ若しくはたわみのモード（態様）が異なる。すなわ
ち、ラック軸５が路面反力及びボールねじ９によって車
体の前後方向に変形する場合に、図１１（ｃ）及び
（ｄ）のように、前方へ変形するときの揺動波形と、後
方へ変形するときの揺動波形が非対称形状となってい
る。揺動波形が非対称であるから、ラック軸５の固有振
動数が曲げ方向によって異なり、共振による振動増幅の
心配はない。この結果、ラック軸５の振動を容易に抑制
することができる。ラック軸５の振動が抑制されると、
ステアリングハンドルの振動も抑制されるので、操舵フ
ィーリングが高まる。また、ステアリングハンドルを介
して車室内に伝わる振動が抑制されるので、車室内の騒
音を防止できる。

【００４２】また、この変形例ではピニオン中心Ｂにお
いて、ピニオン４と第１ラックガイド８１とでラック軸
５を車体前方並びに車体後方から支持することになる。
このため、ピニオン中心Ｂでのラック軸５の曲げ変位を
抑えることができる。

【００４３】さらに、走行時、特に操舵時の路面反力に
よる振動の周波数や、ラック軸５とボールねじ９の組合
せに伴う振動の周波数が、ラック軸５の持つ固有振動数
と合致しないように、第２ラックガイド８２の位置を設
定するだけで、ラック軸５の振動の低減が可能になる。
このため、車種毎にラック軸５の固有振動数に応じて第
２ラックガイド８２の位置を設定するだけで、振動を抑
制することができる。

【００４４】さらにまた、この変形例は、上記図１２に
示す従来の技術に対して、第２ラックガイド８２を追加
した構成であるが、ラック軸５の固有振動数がステアリ
ングギヤボックス２１の取付部の固有振動数と一致しな
いように、第２ラックガイド８２の位置を設定すること
になる。この点を検討すると、従来のラック軸１０１の
固有振動数ω_Xと、変形例のラック軸５の固有振動数ω₀
の関係を、次式で表すことができる。

【００４５】ω₀＝（Ｌ₃／Ｌ₁）²×ω_X ω_X；上記図１２の２点支持の場合のラック軸１０１の
固有振動数 ω₀；変形例のラック軸５の固有振動数 Ｌ₁；ボールねじ中心Ａから第２ラックガイド中心Ｃま
での距離 Ｌ₃；ボールねじ中心Ａからピニオン中心Ｂまでの距離

【００４６】従って、変形例においては、ラック軸５の
固有振動数ω₀と、ステアリングギヤボックス２１の取
付部の固有振動数ω₁とが不一致（ω₀≠ω₁）となるよ
うに、第２ラックガイド中心Ｃの位置を設定すればよ
く、また、ステアリングギヤボックス２１の取付部の固
有振動数ω₁の次数を、ラック軸５の固有振動数ω₀から
外れるように設定する（例えば、ω₀≠２ω₁、ω₀≠３
ω₁）。

【００４７】なお、上記本発明の実施の形態及び変形例
において、ラック軸５の一端部、他端部とは、単にラッ
ク軸５の端のみに限定するものではなく、ボールねじ９
を組付け又はピニオン４を噛み合わせるための位置を、
便宜的に称するものである。また、ラックガイド５０及
び第１・第２ラックガイド８１，８２は、適切な押圧力
でラック軸５に予圧を与えて、このラック軸５をピニオ
ン４へ押し付けるものであればよく、例えば、圧縮ばね
（弾性部材）５２の有無は任意である。

【００４８】

【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１記載の発明は、ステアリングハンドルに
連結したピニオンとラック軸とからなるラックアンドピ
ニオン機構をステアリング系に備え、電動機で操舵トル
クに応じた補助トルクを発生し、この補助トルクをボー
ルねじを介して前記ラック軸に付加する電動パワーステ
アリング装置において、前記ボールねじを前記ラック軸
の一端部に組付け、このラック軸の他端部に前記ピニオ
ンを噛み合わせ、さらに、これらボールねじとピニオン
との間に、前記ラック軸をピニオンへ押し付けるラック
ガイドを設けたことを特徴とする。

【００４９】ラック軸の両端に、路面反力に起因する外
力又はモーメント（以下、「モーメント」と記す。）が
作用する。前記モーメント及びボールねじにより、ラッ
ク軸の他端がピニオンから離れる方向に曲げられると、
ラック軸はボールねじとラックガイドとだけで支持され
たことになる。一方、ラック軸の他端がピニオンへ押し
付ける方向に曲げられると、ラック軸はボールねじとラ
ックガイドとピニオンの３部材で曲げを抑えられる構造
となる。従って、ラック軸の曲げ方向によって曲げ若し
くはたわみのモード（態様）が異なる。すなわち、ラッ
ク軸が路面反力及びボールねじによって車体の前後方向
に変形する場合に、前方へ変形するときの揺動波形と、
後方へ変形するときの揺動波形が非対称形状となってい
る。揺動波形が非対称であるから、ラック軸の固有振動
数が曲げ方向によって異なり、共振による振動増幅の心
配はない。この結果、ラック軸の振動を容易に抑制する
ことができる。ラック軸の振動が抑制されると、ステア
リングハンドルの振動も抑制されるので、操舵フィーリ
ングが高まる。また、ステアリングハンドルを介して車
室内に伝わる振動が抑制されるので、車室内の騒音を防
止できる。

【００５０】また、簡単な構造で、部品数を変えずにラ
ック軸の振動を抑制することができるので、生産性が高
まる。さらに、ラック軸の振動が低減するので、ラック
アンドピニオン機構及びボールねじの摩耗を少なくする
ことができ、その結果、電動パワーステアリング装置の
寿命を高めることができる。さらにまた、ボールねじの
位置にラックガイドを近づけたので、ラックガイドでボ
ールねじに予圧を与えることができる。このため、ボー
ルねじとラック軸との間のガタつきを抑制することがで
き、その結果、ボールねじの寿命を高めることができ
る。

【００５１】請求項２記載の発明は、ステアリングハン
ドルに連結したピニオンとラック軸とからなるラックア
ンドピニオン機構をステアリング系に備え、電動機で操
舵トルクに応じた補助トルクを発生し、この補助トルク
をボールねじを介して前記ラック軸に付加する電動パワ
ーステアリング装置において、前記ボールねじを前記ラ
ック軸の一端部に組付け、このラック軸の他端部に前記
ピニオンを噛み合わせ、さらに、前記ラック軸を前記ピ
ニオンへ押し付ける作用をなすラックガイドを、ピニオ
ンと対向する位置及びこのピニオンと前記ボールねじと
の間に設けたことを特徴とする。

【００５２】ラック軸の両端に、路面反力に起因するモ
ーメントが作用する。前記モーメント及びボールねじに
より、ラック軸の他端がピニオンから離れる方向に曲げ
られると、ラック軸はボールねじとラックガイドとだけ
で支持されたことになる。一方、ラック軸の他端がピニ
オンへ押し付ける方向に曲げられると、ラック軸はボー
ルねじとラックガイドとピニオンの３部材で曲げを抑え
られる構造となる。従って、ラック軸の曲げ方向によっ
て曲げ若しくはたわみのモード（態様）が異なる。すな
わち、ラック軸が路面反力及びボールねじによって車体
の前後方向に変形する場合に、前方へ変形するときの揺
動波形と、後方へ変形するときの揺動波形が非対称形状
となっている。揺動波形が非対称であるから、ラック軸
の固有振動数が曲げ方向によって異なり、共振による振
動増幅の心配はない。この結果、ラック軸の振動を容易
に抑制することができる。ラック軸の振動が抑制される
と、ステアリングハンドルの振動も抑制されるので、操
舵フィーリングが高まる。また、ステアリングハンドル
を介して車室内に伝わる振動が抑制されるので、車室内
の騒音を防止できる。

【００５３】また、簡単な構造で、部品数を変えずにラ
ック軸の振動を抑制することができるので、生産性が高
まる。さらに、ラック軸の振動が低減するので、ラック
アンドピニオン機構及びボールねじの摩耗を少なくする
ことができ、その結果、電動パワーステアリング装置の
寿命を高めることができる。さらにまた、ボールねじの
位置にラックガイドを近づけたので、ラックガイドでボ
ールねじに予圧を与えることができる。このため、ボー
ルねじとラック軸との間のガタつきを抑制することがで
き、その結果、ボールねじの寿命を高めることができ
る。

【００５４】また、走行時、特に操舵時の路面反力によ
る振動の周波数や、ラック軸とボールねじの組合せに伴
う振動の周波数が、ラック軸のもつ固有振動数と一致し
ないように、ピニオンとボールねじとの間のラックガイ
ド（中間ラックガイド）の位置を設定するだけで、ラッ
ク軸の振動の低減が可能になる。このため、車種毎にラ
ック軸の固有振動数に応じて中間ラックガイドの位置を
設定するだけで、振動を抑制することができるので、簡
単な構造で容易に車室内の騒音を低減することができる
とともに、ステアリングハンドルの操舵フィーリングを
高めることができ、また、生産性が高まる。

【００５５】さらに、ピニオンと対向する位置にラック
ガイドを設けたので、これらピニオンとラックガイドで
ラック軸を挟持して支持し、この支持した位置でのラッ
ク軸の曲げ変位を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置のシ
ステム図

【図２】本発明に係る電動パワーステアリング装置の全
体構成図

【図３】図２の３−３線断面図

【図４】図２の４−４線断面図

【図５】図２の５−５線断面図

【図６】本発明に係るラック軸、電動機、ボールねじ回
りの要部断面図

【図７】本発明に係る電動パワーステアリング装置の作
用説明図

【図８】本発明に係る電動パワーステアリング装置の全
体構成図（変形例）

【図９】図８の９−９線断面図

【図１０】図８の１０−１０線断面図

【図１１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の
作用説明図（変形例）

【図１２】従来の電動パワーステアリング装置の模式的
説明図

【符号の説明】

１…電動パワーステアリング装置、２…ステアリングハ
ンドル、３…ラックアンドピニオン機構、４…ピニオ
ン、５…ラック軸、５ａ…ラック、５ｂ…ねじ溝、８…
電動機、９…ボールねじ、５０…ラックガイド、８１…
第１ラックガイド、８２…第２ラックガイド。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリングハンドルに連結したピニオ
   ンとラック軸とからなるラックアンドピニオン機構をス
   テアリング系に備え、電動機で操舵トルクに応じた補助
   トルクを発生し、この補助トルクをボールねじを介して
   前記ラック軸に付加する電動パワーステアリング装置に
   おいて、前記ボールねじを前記ラック軸の一端部に組付
   け、このラック軸の他端部に前記ピニオンを噛み合わ
   せ、さらに、これらボールねじとピニオンとの間に、前
   記ラック軸をピニオンへ押し付けるラックガイドを設け
   たことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 【請求項２】 ステアリングハンドルに連結したピニオ
   ンとラック軸とからなるラックアンドピニオン機構をス
   テアリング系に備え、電動機で操舵トルクに応じた補助
   トルクを発生し、この補助トルクをボールねじを介して
   前記ラック軸に付加する電動パワーステアリング装置に
   おいて、前記ボールねじを前記ラック軸の一端部に組付
   け、このラック軸の他端部に前記ピニオンを噛み合わ
   せ、さらに、前記ラック軸を前記ピニオンへ押し付ける
   作用をなすラックガイドを、ピニオンと対向する位置及
   びこのピニオンと前記ボールねじとの間に設けたことを
   特徴とする電動パワーステアリング装置。