JP3019253B2

JP3019253B2 - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP3019253B2
Application number: JP16911697A
Authority: JP
Inventors: 光生杉野; 博市村; 雅弘小川; 傳佐々木; 哲也松本; 努立石
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1997-06-25
Filing date: 1997-06-25
Publication date: 2000-03-13
Anticipated expiration: 2017-06-25
Also published as: JPH1111334A

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号公
報「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１１（ａ）〜（ｄ）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）及び（ｄ）は上記（ｂ）に示すラッ
ク軸１０１回りの模式的作用図であり、これらの作用図
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
（ｃ），（ｄ）の実線で示すように、車体前後方向（図
面では上下方向）にたわむ。支持スパンが長いので、た
わみ量は大きい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記図１１
に示すステアリング装置において、ボールナット機構１
０５は、ラック軸１０１がたわむことにより、ねじ溝と
ボールとの接触圧力が変化する。ボールナット機構１０
５は車幅方向に所定の幅を有しており、その両端部の接
触圧力が中央部よりも大きくなる。接触圧力が過大にな
ると、接触音が大きくなる。大きい接触音は車室内に伝
わって、乗員に不快感を与えることとなり、好ましくな
い。

【０００７】また、一般にラック１０６とピニオン１０
７との間には、噛み合わせ寸法誤差がある。また、ボー
ルナット機構１０５には、ねじ溝とボールとの間の隙間
がある。このようなことから、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に伝わり、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）。

【０００８】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の大きい振動は、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（操舵感覚）上好ましくない。

【０００９】ラック軸１０１の共振を抑制するには、次
の〜が考えられる。ラック１０６とピニオン１０７との、噛み合わせ寸法
精度を高めること。ボールナット機構１０５の、ねじ溝とボールとの間の
隙間を小さくすること。ラック軸１０１の直径を変えることで固有振動数を変
えること。しかし、上記は加工が面倒でありコスト高になる。
は摩擦抵抗が増し、操舵フィーリング上好ましくない。
はラック軸１０１が重くなる。

【００１０】そこで本発明の目的は、ラック軸の作動に
伴って発生する車室内の騒音を、抑えることのできる技
術を提供することにある。

【００１１】

【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、車幅方向に延ばしたラック
軸の一端部の一側面にラック歯を形成し、このラック歯
にピニオンを噛み合わせ、ラック軸のラック歯を形成し
た面の背面側にこの背面を押出すラックガイドを取付
け、ラック軸の他端部にねじ部を形成し、このねじ部に
ボールねじのナットをボールを介して組付け、このナッ
トを介して操舵トルクに応じた補助トルクをラック軸に
付加するようにした電動パワーステアリング装置におい
て、ナットのねじ溝のうち、両端部のねじ溝の谷を、中
央部のねじ溝の谷よりも深く設定したことを特徴とす
る。

【００１２】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
作用して、ラック軸がたわんだとき、ナットの両端部に
おけるたわみ量は、中央部のたわみ量よりも大きい。こ
れに対して、ナットのねじ溝のうち、両端部のねじ溝の
谷を中央部のねじ溝の谷よりも深く設定したので、ラッ
ク軸のたわみ変形による自由度は、ナットの中央部より
も両端部の方が大きい。このため、ボールねじのねじ溝
とボールとの接触圧力は、ナットの幅中央と両端部とで
概ね均等になり、局部的に過大になることが抑制され
る。過大な接触圧力が抑制されるので、接触音は小さく
てすみ、この結果、接触音に伴う車室内の騒音を、容易
に抑えることができる。

【００１３】請求項２記載の発明は、車幅方向に延ばし
たラック軸の一端部の一側面にラック歯を形成し、この
ラック歯にピニオンを噛み合わせ、ラック軸のラック歯
を形成した面の背面側にこの背面を押出すラックガイド
を取付け、ラック軸の他端部にねじ部を形成し、このね
じ部にボールねじのナットをボールを介して組付け、こ
のナットを介して操舵トルクに応じた補助トルクをラッ
ク軸に付加するようにした電動パワーステアリング装置
において、ナットに、互いに独立した複数列のねじ溝を
直列に配置し、また、両端部のねじ溝を転がるボール
を、中央部のねじ溝を転がるボールよりも小径のボール
としたことを特徴とする。

【００１４】ラック軸の両端にモーメントが作用して、
ラック軸がたわんだとき、ナットの両端部におけるたわ
み量は、中央部のたわみ量よりも大きい。これに対し
て、ナットの両端部のねじ溝を転がるボールを、中央部
のねじ溝を転がるボールよりも小径のボールとしたの
で、ラック軸のたわみ変形による自由度は、ナットの中
央部よりも両端部の方が大きい。このため、ボールねじ
のねじ溝とボールとの接触圧力は、ナットの幅中央と両
端部とで概ね均等になり、局部的に過大になることが抑
制される。過大な接触圧力が抑制されるので、接触音は
小さくてすみ、この結果、接触音に伴う車室内の騒音
を、容易に抑えることができる。

【００１５】請求項３記載の発明は、車幅方向に延ばし
たラック軸の一端部の一側面にラック歯を形成し、この
ラック歯にピニオンを噛み合わせ、ラック軸のラック歯
を形成した面の背面側にこの背面を押出すラックガイド
を取付け、ラック軸の他端部にねじ部を形成し、このね
じ部にナットを取付け、このナットを介して操舵トルク
に応じた補助トルクをラック軸に付加するようにした電
動パワーステアリング装置において、ラック軸の少なく
とも一部を中空部とし、その中空部に弾性部材を介して
振動減衰用ウエイト部材を取付けたことを特徴とする。

【００１６】ラック軸の少なくとも一部を中空部とし、
その中空部に弾性部材を介して振動減衰用ウエイト部材
を取付けたので、ラック軸の両端にモーメントが作用し
たときに、ラック軸に発生する振動を振動減衰用ウエイ
ト部材で減衰することができる。ラック軸の振動が減衰
されると、ステアリングハンドルに伝わる振動も抑制さ
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、車室内の騒音を抑えることができる。そして、車
室内で特に耳障りな騒音の要因となる領域の、ラック軸
の共振を減衰するように、弾性部材のばね定数、振動減
衰用ウエイト部材の重さや取付け位置等を設定すること
により、車室内の快適性が一層高まる。さらに、ラック
軸の中空部に振動減衰用ウエイト部材を取付けたので、
電動パワーステアリング装置が大型になる虞れはない。

【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に伝達するねじ機構としてのボールねじ（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１
１，１１並びにナックルアーム１２，１２を介して車輪
（転舵輪）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（図
左右方向）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２２は図示せぬ車体に取付けるためのブラ
ケット２４を備え、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を備えたものである。

【００１９】車幅方向に延びたラック軸５は、一端部に
ピニオン４を噛み合わせ、他端部にボールねじ９を組付
け、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とラック軸５の噛み合わせ中
心位置にラックガイド５０を設け、ラック軸５の中間部
にブッシュ７６を設けたものである。ラックアンドピニ
オン機構３及びラックガイド５０については、図３にて
詳述し、ブッシュ７６については、図４にて詳述する。

【００２０】ところで、車幅方向において、ピニオン４
とラック軸５の噛み合わせ中心位置をＡ（以下「ピニオ
ン中心Ａ」と称する。）とし、ボールねじ９の軸方向組
付け中心位置をＢ（以下「ボールねじ中心Ｂ」と称す
る。）とし、ブッシュ７６の中心位置をＣ（以下「ブッ
シュ中心Ｃ」と称する。）としたときに、ブッシュ中心
Ｃは、ピニオン中心Ａとボールねじ中心Ｂとの概ね中央
位置にあることが好ましいが、ピニオン中心Ａとボール
ねじ中心Ｂとの間に配置すればよい。図中、２６，２６
はボールジョイント、２７，２７はゴムカバーである。

【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】ところで、この図の表裏方向に延びるラッ
ク軸５は一側面に、ピニオン４と噛み合うラック歯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】ラックガイド５０は、ラック軸５における
ラック歯５ａを形成した面の背面側から、この背面を押
出すものである。詳しくは、ラックガイド５０は、ラッ
ク歯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。５５はガイド部に設け
た当接部材である。

【００２５】図４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を備える。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Ｂ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。図中、７５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。

【００２６】ブッシュ７６は、第１ハウジング２２の端
部の取付け孔２２ａに嵌合し、止め輪７７で抜け止めし
たものであり、自己潤滑形性の材料や低摩擦抵抗性の材
料、例えば、四フッ化エチレン樹脂（商標名；テフロ
ン）等のフッ素樹脂系の樹脂からなる。ラック軸５とブ
ッシュ７６との間には、例えば０．１ｍｍ程度の隙間δ
を有し、このため、ブッシュ７６は、ラック軸５の中間
部（例えば、ブッシュ中心Ｃ）を、ラック軸５が隙間δ
分の所定値たわんだときに支える。

【００２７】図５（ａ），（ｂ）は本発明に係るボール
ねじの構成図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）はナット
７１廻りの要部拡大断面図である。（ａ）に示すよう
に、ボールねじ９は、エンドキャップ形式ボールねじと
称する構造であり、ラック軸５のねじ部（ねじ溝）５ｂ
と、このねじ部５ｂに組付けた外筒部分のナット７１
と、多数のボール７２…（…は複数を示す。以下同
じ。）と、ナット７１の両端にビス７３…で止めたエン
ドキャップ７４，７４とからなる。このボールねじ９
は、電動機８の補助トルクを、ナット７１からボール７
２…を介してねじ部５ｂへ伝達するものであって、ナッ
ト７１のねじ溝７１ａの端部に到達したボール７２…が
ボールガイド孔７１ｂ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構成である。

【００２８】エンドキャップ７４，７４は、ナット７１
の両端面に臨んだねじ溝７１ａの端部を塞いで、ボール
７２…の抜け止めをなす部材である。なお、ナット７１
の両端からボール７２…が抜け出ない構造であれば、エ
ンドキャップ７４，７４は不要である。

【００２９】（ｂ）に示すように、ナット７１のねじ溝
７１ａのうち、両端部のねじ溝の谷の深さを、中央部の
ねじ溝の谷よりも深く設定した。詳しくは、ナット７１
のねじ溝７１ａはａ〜ｆの６列（６巻き）からなり、そ
のうち、両端部の各２列ａ，ｂ，ｅ，ｆの谷の深さＨ₁
は、中央部の２列ｃ，ｄの谷の深さＨ₂よりも深い。

【００３０】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６（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６（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。

【００３１】図６（ｂ）は、図６（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をピニオン中
心Ａとボールねじ中心Ｂとで支持し、ピニオン中心Ａで
ラックガイド５０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、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。しかも、ブッシュ中心Ｃでラック軸５が所定値たわ
むと、ブッシュ７６はラック軸５を支える。

【００３２】図６（ｃ）は、図６（ｂ）に示すラック軸
５回りの模式的作用図（第１）、図６（ｄ）は、図６
（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６
（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、中間部が所定値たわむと、ラック軸５
はボールねじ９とブッシュ７６とラックガイド５０とで
支持されることになる。その結果、ラック軸５は図６
（ｃ）の太い実線で示すようにたわみ、このたわんだ実
線は、ラック軸５が前方へ変形するときの揺動波形とな
る。

【００３３】一方、図６（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、中間部が所
定値たわむと、ラック軸５はボールねじ９とブッシュ７
６とピニオン４とで支持されることになる。その結果、
ラック軸５は図６（ｄ）の太い実線で示すようにたわ
み、このたわんだ実線は、ラック軸５が後方へ変形する
ときの揺動波形となる。

【００３４】以上の説明から明らかなように、ラック軸
５の両端に、車体前後からのモーメントＭｆ，Ｍｒが作
用して、ラック軸５の中間部が所定値たわんだときに、
ブッシュ７６で支えるようにしたので、中間部が所定値
よりもたわむことはない。たわみ量が小さいので、ラッ
ク軸５の振動を容易に抑制することができる。このよう
に、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、車室内の騒音を抑えること
ができる。

【００３５】また、ラック軸５の両端に、車体前後から
のモーメントＭｆ，Ｍｒが作用して、ラック軸５がたわ
んだとき、図５（ａ）に示すナット７１の両端部におけ
るたわみ量は、中央部のたわみ量よりも大きい。これに
対し、図５（ｂ）においてナット７１のねじ溝７１ａの
うち、両端部のねじ溝の谷を中央部のねじ溝の谷よりも
深く設定したので、ラック軸５のたわみ変形による自由
度は、ナット７１の中央部よりも両端部の方が大きい。
このため、ボールねじ９のねじ溝５ｂ，７１ａとボール
７２…との接触圧力は、ナット７１の幅中央と両端部と
で概ね均等になり、局部的に過大になることが抑制され
る。過大な接触圧力が抑制されるので、ねじ溝５ｂ，７
１ａとボール７２…とは、きしむ音やこじれる音などの
異音を発せず、接触音が小さくてすむ。この結果、接触
音に伴う車室内の騒音を、容易に抑えることができる。

【００３６】次に、上記図５に示すボールねじ９の変形
例を、図７に基づき説明する。なお、上記図５に示す実
施の形態と同様の構成については、同一符号を付し、そ
の説明を省略する。図７は本発明に係るボールねじ（変
形例）の断面図であり、ボールねじ８０は上記図２及び
図４に示すボールねじ９と置換して使用するものであ
る。

【００３７】ボールねじ８０は、コマ形式ボールねじと
称する構造であり、ラック軸５のねじ部５ｂと、このね
じ部５ｂに組付けたナット８１と、多数のボール８２ｘ
…，８２ｙとからなる。ねじ部５ｂは、溝ピッチ及び溝
の谷の深さを同一にしたものである。ナット８１は、互
いに独立した複数列のねじ溝８３ａ〜８３ｆを直列に配
置したものであり、また、両端部のねじ溝８３ａ，８３
ｂ，８３ｅ，８３ｆを転がるボール８２ｘ…は、中央部
のねじ溝８３ｃ，８３ｄを転がるボール８２ｙ…よりも
小径のボールである。

【００３８】詳しくは、複数列のねじ溝８３ａ〜８３ｆ
は、例えば６列（６巻き）からなり、溝形状、溝ピッチ
及び溝の谷の深さを、同一に設定したものである。これ
らのねじ溝８３ａ〜８３ｆのうち、第１列のねじ溝８３
ａと第２列のねじ溝８３ｂとは連続した第１溝群Ｘをな
し、第３列のねじ溝８３ｃと第４列のねじ溝８３ｄとは
連続した第２溝群Ｙをなし、第５列のねじ溝８３ｅと第
６列のねじ溝８３ｆとは連続した第３溝群Ｚをなし、こ
れら第１溝群Ｘと第２溝群Ｙと第３溝群Ｚとは直列に配
置した構成である。

【００３９】多数のボール８２…のうち、両端部の第１
・第３溝群Ｘ，Ｚを転がるボール８２ｘ…は、中央部の
第２溝群Ｙを転がるボール８２ｙ…よりも、小径のボー
ルである。このため、小径のボール８２ｘ…は、ねじ部
５ｂの溝と第１・第３溝群Ｘ，Ｚの溝とに、所定の隙間
を有して嵌まる。ボール８２ｙ…は、ねじ部５ｂの溝と
第２溝群Ｙの溝とに、ほぼ隙間なく嵌まる。

【００４０】ボールねじ８０は、第１溝群Ｘの端部に到
達したボール８２ｘ…が、第１ボールガイド孔８４ａを
通って循環し、第２溝群Ｙの端部に到達したボール８２
ｙ…が、第２ボールガイド孔８４ｂを通って循環し、第
３溝群Ｚの端部に到達したボール８２ｘ…が、第３ボー
ルガイド孔８４ｃ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構成である。

【００４１】ナット８１は、各ねじ溝８３ａ，８３ｂ，
８３ｃ，８３ｄ，８３ｅ，８３ｆ毎に分割したナット分
割体８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅ，８１ｆ
を重ねてボルト・ナット８５…にて一体に結合した構成
である。なお、ナット８１は、各溝群Ｘ，Ｙ，Ｚ毎に分
割したナット分割体を重ねて結合してもよい。また、図
示していないが、ナット８１は両端からボール８２…が
抜け出ない構造である。

【００４２】次に、上記変形例のボールねじ８０の作用
を説明する。図６（ｃ），（ｄ）において、ラック軸５
の両端に車体前後からのモーメントＭｆ，Ｍｒが作用し
て、ラック軸５がたわんだとき、図７に示すナット８１
の両端部におけるたわみ量は、中央部のたわみ量よりも
大きい。これに対し、図７において両端部のねじ溝８３
ａ，８３ｂ，８３ｅ，８３ｆを転がるボール８２ｘ…
を、中央部のねじ溝８３ｃ，８３ｄを転がるボール８２
ｙ…よりも小径のボールとした。従って、ラック軸５の
たわみ変形による自由度は、ナット７１の中央部よりも
両端部の方が大きい。このため、ボールねじ９のねじ部
５ｂやねじ溝８３ａ〜８３ｆとボール８２ｘ…，８２ｙ
…との接触圧力は、ナット８１の幅中央と両端部とで概
ね均等になり、局部的に過大になることが抑制される。
過大な接触圧力が抑制されるので、ねじ部５ｂやねじ溝
８３ａ〜８３ｆとボール８２ｘ…，８２ｙ…とは、きし
む音やこじれる音などの異音を発せず、接触音が小さく
てすむ。この結果、接触音に伴う車室内の騒音を、容易
に抑えることができる。

【００４３】次に、電動パワーステアリング装置の変形
例を、図８〜図１０に基づき説明する。なお、上記図１
〜図６に示す実施の形態と同様の構成については、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（変形例）の全体構成図で
あり、この変形例のラック軸５は、少なくとも一部を中
空部５ｃをとし、その中空部５ｃに、副振動系としての
振動減衰用ウエイト部材９２を取付けたことを特徴とす
る。

【００４４】図９は本発明に係る振動減衰用ウエイト部
材廻りの要部断面図であり、振動減衰用ウエイト部材９
２は、鉛等の比重の大きい材料からなる丸棒であり、こ
の丸棒は、両端にラバーマウントからなる弾性部材９
１，９１を嵌めたものである。変形例のラック軸５は、
他端部に同軸上に細長い中空部５ｃを形成し、この中空
部５ｃに、弾性部材９１，９１を介して振動減衰用ウエ
イト部材９２を取付けたものである。

【００４５】図１０は本発明に係るラック軸の振動減衰
原理図であり、振動減衰原理は、主振動系であるラック
軸５に対して付加的な副振動系をつけ加えることによっ
て、ラック軸５の振動エネルギーを減衰するものであ
る。副振動系は、質量成分としての振動減衰用ウエイト
部材９２と、ばね成分としての弾性部材９１…とからな
り、ラック軸５の中空部５ｃに取付けることにより、い
わゆる、ダイナミックダンパの役割を果たす。

【００４６】このようなラック軸５の振動減衰原理によ
れば、図６に示すようにラック軸５の両端に、車体前後
からのモーメントＭｆ，Ｍｒが作用したときに、ラック
軸５の発生する振動を、図１０の弾性部材９１…及び振
動減衰用ウエイト部材９２からなる副振動系で減衰する
ことができる。ラック軸５の振動が減衰されると、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
抑えることができる。

【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、ピニオン４を
噛み合わせ、ボールねじ９，８０を組付け、又はブッシ
ュ７６を配置するための位置を、便宜的に称するもので
ある。

【００４８】また、上記図８〜図１０に示す変形例にお
いて、ばね成分としての弾性部材９１…は、ラバーマウ
ントに限らず、例えば、ばねであってもよい。さらに、
ラック軸５は、少なくとも一部を中空部５ｃとし、その
中空部５ｃに弾性部材９１…を介して振動減衰用ウエイ
ト部材９２を取付けた構成であればよく、車室内で特に
耳障りな騒音の要因となる領域の、ラック軸５の共振を
減衰するように、弾性部材９１…のばね定数、振動減衰
用ウエイト部材９２の重さや取付け位置等を設定するこ
とにより、車室内の快適性は一層高まる。

【００４９】

【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、車幅方向に延ばしたラッ
ク軸の一端部の一側面にラック歯を形成し、このラック
歯にピニオンを噛み合わせ、ラック軸のラック歯を形成
した面の背面側にこの背面を押出すラックガイドを取付
け、ラック軸の他端部にねじ部を形成し、このねじ部に
ボールねじのナットをボールを介して組付け、このナッ
トを介して操舵トルクに応じた補助トルクをラック軸に
付加するようにした電動パワーステアリング装置におい
て、ナットのねじ溝のうち、両端部のねじ溝の谷を、中
央部のねじ溝の谷よりも深く設定したことを特徴とす
る。

【００５０】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
作用して、ラック軸がたわんだとき、ナットの両端部に
おけるたわみ量は、中央部のたわみ量よりも大きい。こ
れに対して、ナットのねじ溝のうち、両端部のねじ溝の
谷を中央部のねじ溝の谷よりも深く設定したので、ラッ
ク軸のたわみ変形による自由度は、ナットの中央部より
も両端部の方が大きい。このため、ボールねじのねじ溝
とボールとの接触圧力は、ナットの幅中央と両端部とで
概ね均等になり、局部的に過大になることが抑制され
る。過大な接触圧力が抑制されるので、接触音は小さく
てすみ、この結果、接触音に伴う車室内の騒音を、容易
に抑えることができる。

【００５１】請求項２記載の発明は、車幅方向に延ばし
たラック軸の一端部の一側面にラック歯を形成し、この
ラック歯にピニオンを噛み合わせ、ラック軸のラック歯
を形成した面の背面側にこの背面を押出すラックガイド
を取付け、ラック軸の他端部にねじ部を形成し、このね
じ部にボールねじのナットをボールを介して組付け、こ
のナットを介して操舵トルクに応じた補助トルクをラッ
ク軸に付加するようにした電動パワーステアリング装置
において、ナットに、互いに独立した複数列のねじ溝を
直列に配置し、また、両端部のねじ溝を転がるボール
を、中央部のねじ溝を転がるボールよりも小径のボール
としたことを特徴とする。

【００５２】ラック軸の両端にモーメントが作用して、
ラック軸がたわんだとき、ナットの両端部におけるたわ
み量は、中央部のたわみ量よりも大きい。これに対し
て、ナットの両端部のねじ溝を転がるボールを、中央部
のねじ溝を転がるボールよりも小径のボールとしたの
で、ラック軸のたわみ変形による自由度は、ナットの中
央部よりも両端部の方が大きい。このため、ボールねじ
のねじ溝とボールとの接触圧力は、ナットの幅中央と両
端部とで概ね均等になり、局部的に過大になることが抑
制される。過大な接触圧力が抑制されるので、接触音は
小さくてすみ、この結果、接触音に伴う車室内の騒音
を、容易に抑えることができる。

【００５３】請求項３記載の発明は、車幅方向に延ばし
たラック軸の一端部の一側面にラック歯を形成し、この
ラック歯にピニオンを噛み合わせ、ラック軸のラック歯
を形成した面の背面側にこの背面を押出すラックガイド
を取付け、ラック軸の他端部にねじ部を形成し、このね
じ部にナットを取付け、このナットを介して操舵トルク
に応じた補助トルクをラック軸に付加するようにした電
動パワーステアリング装置において、ラック軸の少なく
とも一部を中空部とし、その中空部に弾性部材を介して
振動減衰用ウエイト部材を取付けたことを特徴とする。

【００５４】ラック軸の少なくとも一部を中空部とし、
その中空部に弾性部材を介して振動減衰用ウエイト部材
を取付けたので、ラック軸の両端にモーメントが作用し
たときに、ラック軸に発生する振動を振動減衰用ウエイ
ト部材で減衰することができる。ラック軸の振動が減衰
されると、ステアリングハンドルに伝わる振動も抑制さ
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、車室内の騒音を抑えることができる。そして、車
室内で特に耳障りな騒音の要因となる領域の、ラック軸
の共振を減衰するように、弾性部材のばね定数、振動減
衰用ウエイト部材の重さや取付け位置等を設定すること
により、車室内の快適性が一層高まる。さらに、ラック
軸の中空部に振動減衰用ウエイト部材を取付けたので、
電動パワーステアリング装置が大型になる虞れはない。

【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】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５】本発明に係るボールねじの構成図

【図６】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７】本発明に係るボールねじ（変形例）の断面図

【図８】本発明に係る電動パワーステアリング装置（変
形例）の全体構成図

【図９】本発明に係る振動減衰用ウエイト部材廻りの要
部断面図

【図１０】本発明に係るラック軸の振動減衰原理図

【図１１】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…ラック歯、５ｂ…ねじ部（ね
じ溝）、５ｃ…中空部、８…電動機、９…ねじ機構（ボ
ールねじ）、５０…ラックガイド、７１…ナット、７２
…ボール、７６…ブッシュ、８０…ねじ機構（ボールね
じ）、８１…ナット、８２ｘ，８２ｙ…ボール、８３ａ
〜８３ｆ…ねじ溝、９１…弾性部材（ラバーマウン
ト）、９２…振動減衰用ウエイト部材、Ｈ₁…両端部の
ねじ溝の谷の深さ、Ｈ₂…中央部のねじ溝の谷の深さ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐々木傳埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者松本哲也埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者立石努埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (56)参考文献特開平７−165089（ＪＰ，Ａ) 特開平８−20351（ＪＰ，Ａ) 特開平７−257404（ＪＰ，Ａ) 特開平３−224867（ＪＰ，Ａ) 特開平５−131936（ＪＰ，Ａ) 特開平６−40345（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62D 5/04 B62D 5/22

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】車幅方向に延ばしたラック軸の一端部の
一側面にラック歯を形成し、このラック歯にピニオンを
噛み合わせ、前記ラック軸のラック歯を形成した面の背
面側にこの背面を押出すラックガイドを取付け、ラック
軸の他端部にねじ部を形成し、このねじ部にボールねじ
のナットをボールを介して組付け、このナットを介して
操舵トルクに応じた補助トルクを前記ラック軸に付加す
るようにした電動パワーステアリング装置において、前
記ナットのねじ溝のうち、両端部のねじ溝の谷を、中央
部のねじ溝の谷よりも深く設定したことを特徴とする電
動パワーステアリング装置。
【請求項２】車幅方向に延ばしたラック軸の一端部の
一側面にラック歯を形成し、このラック歯にピニオンを
噛み合わせ、前記ラック軸のラック歯を形成した面の背
面側にこの背面を押出すラックガイドを取付け、ラック
軸の他端部にねじ部を形成し、このねじ部にボールねじ
のナットをボールを介して組付け、このナットを介して
操舵トルクに応じた補助トルクを前記ラック軸に付加す
るようにした電動パワーステアリング装置において、前
記ナットは、互いに独立した複数列のねじ溝を直列に配
置したものであり、また、両端部のねじ溝を転がるボー
ルは、中央部のねじ溝を転がるボールよりも小径のボー
ルであることを特徴とした電動パワーステアリング装
置。
【請求項３】車幅方向に延ばしたラック軸の一端部の
一側面にラック歯を形成し、このラック歯にピニオンを
噛み合わせ、前記ラック軸のラック歯を形成した面の背
面側にこの背面を押出すラックガイドを取付け、ラック
軸の他端部にねじ部を形成し、このねじ部にナットを取
付け、このナットを介して操舵トルクに応じた補助トル
クを前記ラック軸に付加するようにした電動パワーステ
アリング装置において、前記ラック軸は、少なくとも一
部を中空部とし、その中空部に弾性部材を介して振動減
衰用ウエイト部材を取付けたことを特徴とする電動パワ
ーステアリング装置。