JP6535969B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。

従来、ラック＆ピニオン式の操舵装置において、ラックバーをピニオン軸に向けて付勢するラックリテーナが知られている。

特開２０１２−２１８５１２公報

しかし、特許文献１に記載の技術では、ラックリテーナの設定荷重が大きく、ラックバーの移動開始時にスムーズな作動が困難となる問題があった。すなわち、ステアリングホイールの回転量が増大し、実際にラックバーの移動を開始させる際、ラックバーの移動開始前に生じる移動開始前の操舵トルクが、移動開始後に必要な移動開始後の操舵トルクよりも大きくなり、その後、移動開始後の操舵トルクに低下しながらラックバーの移動を開始するため、操舵フィーリングを向上できないという課題があった。
本発明の目的とするところは、操舵フィーリングを向上できる電動パワーステアリング装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の電動パワーステアリング装置は、横軸をステアリングホイールの回転量、縦軸を操舵トルクとした2軸座標系において、前記ステアリングホイールの回転に伴いトーションバーの捩れ量が増加し、かつ、ピニオンの回転及びラックバーの軸方向移動が発生していない領域を第1領域とし、前記第1領域における前記ステアリングホイールの回転量に対する前記操舵トルクの増加の傾きをL1とし、前記ステアリングホイールの回転に伴いラックリテーナが揺動し、前記ラックリテーナの揺動に伴い前記ラックバーの軸方向移動が発生し、かつ、前記ラックリテーナと前記ラックバーとの摺動が発生していない領域を第2領域とし、前記ステアリングホイールの回転に伴い前記ラックリテーナと前記ラックバーとの摺動を伴いながら前記ラックバーの軸方向移動が発生する領域を第3領域、前記第3領域における前記ステアリングホイールの回転量に対する前記操舵トルクの増加の傾きをL2とし、前記第1領域と前記第2領域の境界点をa、前記第2領域と前記第3領域の境界点をbとし、前記傾きL1のまま前記境界点aより前記ステアリングホイールの回転量が大きい範囲まで伸ばした第1仮想線と、前記傾きL2のまま前記境界点bより前記ステアリングホイールの回転量が小さい範囲まで伸ばした第2仮想線との交点を境界点cとしたとき、前記2軸座標系において、前記境界点aが前記境界点cよりも前記ステアリングホイールの回転量及び前記操舵トルクが小さい領域に発生し、前記境界点bが前記境界点cよりも前記ステアリングホイールの回転量が大きい領域に発生し、かつ、前記第２領域において、前記操舵トルクが、前記第１仮想線及び前記第２仮想線より下側を推移するように前記ラックリテーナを前記ラックバー側へ付勢する付勢部材を有することとした。

よって、境界点aが、より小さい操舵角で発生するように付勢部材のセット荷重を小さく設定することとなり、ステアリングホイールの切り始めの動きをスムーズにすることができる。また、境界点bが境界点cよりも操舵角が大きい領域で発生するようにしたため、操舵角／操舵トルク特性が滑らかにつながり、操舵フィーリングを向上できる。

実施例１の電動パワーステアリング装置を表す概略図である。 実施例１の電動パワーステアリング装置の外観図である。 図１に示すラック＆ピニオン機構近傍の拡大断面図である。 実施例１のラックリテーナ本体の構成を表す図である。 実施例１のラック＆ピニオン機構近傍における作用を表す概略図である。 ラック＆ピニオン機構の操舵トルク特性を表す図である。 Oリングとラックリテーナの揺動中心との関係を示す図である。 実施例２のラック＆ピニオン機構近傍における断面図である。

図１は実施例１の電動パワーステアリング装置を表す概略図である。実施例１の電動パワーステアリング装置EPSは、操舵機構と、減速歯車機構と、電動モータ3と、バックラッシュ調整機構30とを有する。操舵機構は、ステアリングホイールSWに接続されたステアリングシャフトS1と、ユニバーサルジョイントを介して接続された中間シャフトS2と、ユニバーサルジョイントを介して接続されたピニオンシャフトPSと、から構成される操舵軸を有する。そして、ピニオンシャフトPSの先端に形成されたピニオンPGと、ラックバーRBに形成されたラック歯RGとが噛合するラック＆ピニオン機構を構成する。これら操舵軸とランク＆ピニオン機構を合わせて操舵機構が構成される。ピニオンシャフトPS上には、ステアリングホイールSWとピニオンPGとの間に作用するトルクを検出するためのトルクセンサTSを有する。トルクセンサTSは、捩れ量検出コイルTBCとトーションバーTBとを有する。トーションバーTBはピニオンシャフトPS上に設けられ、ステアリングホイールSWとピニオンPGとの間に作用するトルクに基づいて捩れる捩れ棒である。捩れ量検出コイルTBCは、トーションバーTBの外周であって、ラックバーRBよりもステアリングホイールSW側に配置されている。トルクセンサTSは、捩れ量検出コイルTBCにより検出されたトーションバーTBの捩れ量及びトーションバーTBのばね定数に基づいて運転者の操舵トルクを検出する。ステアリングホイールSWの回転に応じてピニオンPGが回転すると、ラックバーRBが左右に移動する。このラックバーRBの移動により、リンク機構TRを介して転舵輪FR，FLを転舵する。

ピニオンシャフトPS上には、後述する減速歯車機構が設けられ、電動モータ3の回転力が操舵機構に伝達される構成となっており、本実施例における電動パワーステアリング装置は、所謂シングルピニオンアシストタイプとなっている。電動モータ3は、ピニオンシャフトPSのステアリングホイールSW側とは反対側（以下、ピニオンシャフトPSの先端側と記載する。）に配置されている。また、コントローラECUによりその作動を制御され、バッテリBATTから電力が供給される。以上の構成により、ステアリングホイールの回転量が所定回転量以上となると、トルクセンサTSにより検出された操舵トルクに応じたアシストトルクが電動モータ3から出力される。

図２は実施例１の電動パワーステアリング装置の外観図である。図２（ａ）は、車両の前方正面側から見た正面図、図２（ｂ）は車両の底面側から見た底面図である。電動パワーステアリング装置EPSは、トルクセンサTSを収容するトルクセンサハウジングTHSと、減速歯車機構を収容するギヤハウジングHSと、電動モータ3を収容するモータハウジングMHSと、モータハウジングMHSを閉塞するモータカバーMCと、ピニオンPG及びラックバーRBを収容するラックハウジングRHSとを有する。ギヤハウジングHSは、ウォームホイールWWを収容するホイール収容部HS1と、ウォームシャフトWSを収容するシャフト収容部HS2とを有する。

ピニオンシャフトPSには樹脂製のウォームホイールWWが取り付けられている。このウォームホイールWWには電動モータ3と連結された金属製のウォームシャフトWSが噛合し、ウォームギヤWGによる減速歯車機構を構成する。ウォームホイールWWの回転軸をホイール軸OWWと定義し、ウォームシャフトWSの回転軸をシャフト軸OWSと定義したとき、シャフト軸OWSは、ホイール軸OWWに対して直交する平面に対して傾斜した状態で交差する。電動モータ3から出力されたトルクは、ウォームシャフトWSからウォームホイールWWに伝達され、ピニオンシャフトPSにアシストトルクが付与される。また、ウォームホイールWWは、ピニオンシャフトPSからのトルク及び回転をウォームシャフトWSに伝達する。ウォームシャフトWSは、ウォームホイールWWからのトルク及び回転を電動モータ3に伝達する。

図３は図１に示すラック＆ピニオン機構近傍の拡大断面図である。ラックバーRBとピニオンシャフトPSとの近接離間方向をｙ軸方向とし、ピニオンシャフトPSに平行な方向（鉛直方向）をｚ軸方向とし、ｙ軸及びｚ軸に直交する方向（紙面垂直方向）をｘ軸方向とする。ピニオンシャフトPSの先端側に形成されたピニオンPG及びラックバーRBは、ラックハウジングRHS内に収容されている。ラックハウジングRHSはｘ軸方向に延在し、ラックバーRBを軸方向へ移動可能に収容するラックバー収容部7と、ラックバーRBの前面側に臨みつつラックバー収容部7と交差するようにｚ軸方向に沿って形成され、ピニオンシャフトPSを回転自在に収容する略円筒状のピニオン収容部8と、ラックバーRBの背面に臨むようにラックバー収容部7からラックバーRBの背面側に向けてｙ軸方向に延設されたラックリテーナ収容部9とを有する。ベアリング10は、ピニオンシャフトPSの一端を回転可能に支持する。

ラックリテーナ収容部9には、収容部内壁9a内に収装され、ラックバーRBの背面側に形成された断面円弧状の凸状摺動面RBaを支持するラックリテーナ14と、ラックリテーナ14を介してラックバーRBをピニオンシャフトPS側に向けて付勢する付勢部材であるコイルばね11と、が収容されている。また、ラックリテーナ収容部9のうち、ラックバー収容部7とは反対側の開口端の内周側には、コイルばね11の一端が着座する有底円筒状のキャップ12が螺合している。キャップ12は、キャップ12を進退移動させてコイルばね11の付勢力を調整した上でロックナット13により固定されている。ラックリテーナ14は、ラックリテーナ収容部9内において微小な径方向隙間を持ってｙ軸方向へ摺動自在に収容されている。

図４は実施例１のラックリテーナ本体の構成を表す図である。図４（ａ）はｘ軸方向から見たラックリテーナ本体の側面図、図４（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。ラックリテーナ14は、コイルばね11の付勢方向に対する直交断面における外形が略円形に形成されたリテーナ本体部15と、リテーナ本体部15よりもラックバーRB側に設けられラックバーRBと当接するラックバー当接部となるリテーナシート16と、リテーナシート16の反対側に向かって開口するように設けられた付勢部材収容凹部20（図４（ｂ）参照）と、リテーナ本体部15の外周側に設けられた環状溝であってコイルばね11の付勢方向に対する直交断面における形状が略円環状となるように形成されたシールリング溝17と、シールリング溝17に設けられ、弾性材料で形成されラックリテーナ収容部9内においてラックリテーナ14をラックバーRBの長手方向に揺動可能に支持するOリング18と、を有する。実施例１では、Oリング18は、ラックリテーナ14に対し一本のみ設けられている。

付勢部材収容凹部20は、付勢部材収容凹部20の底部21が、コイルばね11の付勢方向において、シールリング溝17とオーバーラップするように設けられている。言い換えると、シールリング溝17、すなわちOリング18によるラックリテーナ14の揺動中心と付勢部材収容凹部20の底部、すなわちコイルばね11の先端を支点とした揺動中心とをオーバーラップさせる。これにより、ラックリテーナ14の傾きに対するコイルばね11のセット荷重の増加量を抑制し、ラックリテーナ14をスムーズに揺動させる（図７参照）。

リテーナシート16は、リテーナ本体部15のラックバー側端部に設けられ、ラックバーRBの外周面に沿うように円弧状に形成された支持面161と、支持面161の周方向一方側端部に向かって周方向幅が徐々に減少するように形成された第1の突出部162と支持面161の周方向他方側に向かって周方向幅が徐々に減少するように形成された第2の突出部163とから構成される一対の突出部162，163と、支持面161のうちラックバーRBと当接する部分であって、かつ、支持面161の縁部に設けられた面取り部16aと、を有する。

次に、実施例１の作用について説明する。図５は実施例１のラック＆ピニオン機構近傍における作用を表す概略図である。図５（ａ）は操舵開始前の状態を表し、図５（ｂ）は操舵開始後の状態を表す。図５（ａ）に示すように、操舵開始前は、ラックリテーナ14がOリング18の弾性力によりラックリテーナ収容部9内の略中央に位置し、コイルばね11によってラックバーRBを押し付けている。この状態で、運転者がステアリングホイールSWの操舵を開始すると、まず、トーションバーTBが捩れ、ピニオンPGからラック歯RGにトルクが伝達される。このとき、図５（ｂ）に示すように、ラックリテーナ14のリテーナシート16とラックバーRBの凸状摺動面RBaとの間が摺動する前に、ラックリテーナ14に倒れが生じる。この倒れによってラックバーRBが移動し、その後、リテーナシート16と凸状摺動面RBaとの間が摺動しつつラックバーRBが移動する。

ここで、実施例１の作用を説明するにあたり、比較例と対比して説明する。図６はラック＆ピニオン機構の操舵トルク特性を表す図である。図６（ａ）は、横軸をステアリングホイールSWの回転量、縦軸を操舵トルクとした2軸座標系である。図６（ｂ）は、横軸をラックバー移動量、縦軸を操舵トルクとした2軸座標系である。比較例の特性を実線で示し、実施例の特性を点線で示す。比較例は、既存の車両に採用されているラック＆ピニオン機構の特性である。

比較例の車両では、コイルばね11の設定荷重が大きいため、ラックリテーナ14に倒れが生じにくく、かつ、リテーナシート16と凸状摺動面RBaとの間の静止摩擦力が大きい。よって、図６（ｂ）に示すように、ステアリングホイールSWの回転量が増大し始めた際、トーションバーTBが捩れ、所定のトルク値TAまで上昇し、その後、ラックリテーナ14の倒れ等によってリテーナシート16と凸状摺動面RBaとの間の静止摩擦力から動摩擦力に切り換わり、操舵トルクが所定のトルク値TAよりも小さな所定のトルク値TBに低下してからラックバーRBの移動を開始する。よって、図６（ａ），（ｂ）の実線で示すように、ラックバーRBが移動を開始する前の段階で操舵トルクがオーバーシュートし、操舵フィーリングが好ましいとは言えなかった。

そこで、実施例１では、コイルばね11の設定荷重を、図６（ａ）の点線で示す特性となるように設定した。具体的には、ステアリングホイールSWの回転に伴いトーションバーTBの捩れ量が増加し、かつ、ピニオンPGの回転及びラックバーRBの軸方向移動が発生していない領域を第1領域とする。そして、第1領域におけるステアリングホイールSWの回転量に対する操舵トルクの増加の傾きをL1とする。次に、ステアリングホイールSWの回転に伴いラックリテーナ14が揺動（図５（ｂ）参照）し、ラックリテーナ14の揺動に伴いラックバーの軸方向移動が発生（図５（ｂ）：みかけ上のストロークに相当）し、かつ、ラックリテーナ14とラックバーRBとの摺動が発生していない領域を第2領域とする。次に、ステアリングホイールSWの回転に伴いラックリテーナ14とラックバーRBとの摺動を伴いながらラックバーRBの軸方向移動が発生する領域を第3領域とする。そして、第3領域におけるステアリングホイールSWの回転量に対する操舵トルクの増加の傾きをL2とする。

第1領域と第2領域の境界点をa、第2領域と第3領域の境界点をbとし、傾きL1のまま境界点aよりステアリングホイールSWの回転量が大きい範囲まで伸ばした第1仮想線と、傾きL2のまま境界点bよりステアリングホイールSWの回転量が小さい範囲まで伸ばした第2仮想線との交点を境界点cとする。このとき、ラックリテーナ14をラックバーRB側へ付勢するコイルばね11の付勢力を、2軸座標系において、境界点aが境界点cよりもステアリングホイールSWの回転量及び操舵トルクが小さい領域に発生し、かつ、境界点bが境界点cよりもステアリングホイールSWの回転量が大きい領域に発生するように設定荷重及びばね定数を設定した。

言い換えると、ステアリングホイールSWの回転量が増大していく際、ラックバーRBがラックリテーナ14と凸状摺動面RBaとの摺動を開始する前の段階で、摺動を開始するときの操舵トルクよりも大きな操舵トルクが発生しないようにコイルばね11の特性を設定した。すなわち、摺動を開始するときの操舵トルクTBよりも小さな所定のトルク値TCからラックリテーナ14の倒れを生じさせ、これによってみかけ上のストロークを生じさせる。そして、図５（ｂ）に示すように、ラックリテーナ14が倒れた後、ラックリテーナ14と凸状摺動面RBaとの摺動をスムーズに開始させる。これにより、ステアリングホイールSWの切り始めの動きをスムーズにすることができる。

また、境界点bが境界点cよりも操舵角が大きい領域で発生するようにしたため、ステアリングホイールの回転量に対する操舵トルク特性が滑らかとなり、操舵フィーリングを向上できる。また、電動パワーステアリング装置EPSによるアシストトルク付与の開始タイミングを、境界点bにおけるステアリングホイールの回転量よりも大きな所定回転量に設定している。すなわち、ラックリテーナ14とラックバーRBとが相対移動を行う前の静止摩擦力が生じているタイミングでアシストトルクを付与すると、ラックリテーナ14とラックバーRBとが相対移動を開始して動摩擦力に切り換わる際、操舵フィーリングに違和感を与えるおそれがある。そこで、第3領域である動摩擦力の領域において電動モータ3によるアシストトルクが付与されるため、アシストトルクが付与された状態における操舵感を安定させることができる。
尚、ラックリテーナ14の倒れが開始する所定のトルク値TCを、操舵トルクTBの半分よりも大きくなるように設定した。よって、操舵トルクTBに到達するまでのステアリングホイールの回転量が大きくなりすぎるのを抑制することで、操舵フィーリングにおける剛性感を出すことができる。

次に、上記作用を効果的に得るための他の構成について説明する。図７はOリングとラックリテーナの揺動中心との関係を示す図である。図７（ａ）は揺動中心よりもｙ軸方向下方にOリングを設定した比較例を示し、図７（ｂ）は揺動中心がOリング18を収装するシールリング溝17のｙ軸方向範囲内となるように設定した実施例１を示す。

比較例の場合、揺動中心よりもｙ軸方向下方にOリング18が設定してある。例えば、図７（ａ）中、ラックリテーナ14が時計回り方向に揺動すると、Oリング18の左側外周端が収容部内壁9aと干渉してしまう。ただし、Oリング18の右側外周端と収容部内壁9aとの間には隙間があるため、更に揺動することは可能である。しかし、更に揺動するには、ラックリテーナ14をコイルばね11の付勢力に抗してｙ軸方向下方に押し下げつつ揺動する必要がある。そうすると、コイルばね11の付勢力が強くなり、ラックリテーナ14とラックバーRBとの間の摩擦力が強くなってしまう。また、コイルばね11の付勢力に打ち勝ちながら揺動する必要があり、スムーズな揺動運動が確保できない。

これに対し、実施例１では、付勢方向であるｙ軸方向において、揺動中心がシールリング溝17とオーバーラップするように設けられている。また、実施例１では、ラックリテーナ14が揺動したとしても、ラックリテーナ収容部9と干渉しないように設けられている。よって、ラックリテーナ14が揺動する際、Oリング18の外周端が収容部内壁9aと過度に干渉することを回避できる。また、例えば図７（ｂ）中、ラックリテーナ14が時計回り方向に揺動すると、コイルばね11の右側が押し下げられるが、同時にコイルばね11の左側はコイルばね11によって押し上げられるため、コイルばね11の付勢力が揺動に伴い増加することを抑制できる。よって、コイルばね11のセット荷重の増加量を抑制することができ、ラックリテーナの揺動をスムーズにできる。

［実施例１の効果］
以下、実施例１から把握される本発明の効果を列挙する。

（1-1）ステアリングホイールSWの操舵操作に伴い回転するピニオンシャフトPS（操舵軸）、ピニオンシャフトPSに設けられたピニオンPG及びピニオンPGと噛合うラック歯RGを有し、ピニオンPGの回転運動を軸方向運動に変換するラックバーRBを含む操舵機構と、
ピニオンシャフトPSに設けられたトーションバーTBと、
ピニオンPGを収容するピニオン収容部8、ラックバーRBを収容するラックバー収容部7及びラックバーRBに対しピニオン収容部8の反対側に設けられたラックリテーナ収容部9を有するラックハウジングRHS（ハウジング部材）と、
ラックリテーナ収容部9内でラックバーRBの長手方向に揺動可能に支持されたラックリテーナ14と、
トーションバーTBの捩れ量及びトーションバーTBのばね定数に基づき求められる操舵トルクに応じて操舵機構に操舵力を付与する電動モータ3と、
横軸をステアリングホイールSWの回転量、縦軸を操舵トルクとした2軸座標系において、
ステアリングホイールSWの回転に伴いトーションバーTBの捩れ量が増加し、かつ、ピニオンPGの回転及びラックバーRBの軸方向移動が発生していない領域を第1領域とし、第1領域におけるステアリングホイールSWの回転量に対する操舵トルクの増加の傾きをL1とし、
ステアリングホイールSWの回転に伴いラックリテーナ14が揺動し、ラックリテーナ14の揺動に伴いラックバーRBの軸方向移動が発生し、かつ、ラックリテーナ14とラックバーRBとの摺動が発生していない領域を第2領域とし、
ステアリングホイールSWの回転に伴いラックリテーナ14とラックバーRBとの摺動を伴いながらラックバーRBの軸方向移動が発生する領域を第3領域、第3領域におけるステアリングホイールSWの回転量に対する操舵トルクの増加の傾きをL2とし、
第1領域と第2領域の境界点をa、第2領域と第3領域の境界点をbとし、傾きL1のまま境界点aよりステアリングホイールSWの回転量が大きい範囲まで伸ばした第1仮想線と、傾きL2のまま境界点bよりステアリングホイールSWの回転量が小さい範囲まで伸ばした第2仮想線との交点を境界点cとしたとき、
2軸座標系において、境界点aが境界点cよりもステアリングホイールSWの回転量及び操舵トルクが小さい領域に発生し、かつ、境界点bが境界点cよりもステアリングホイールSWの回転量が大きい領域に発生するようにラックリテーナ14をラックバーRB側へ付勢するコイルばね11（付勢部材）と、
を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
より小さいステアリングホイールの回転量で、境界点aが発生するようにコイルばね11のセット荷重を小さく設定したことで、ステアリングホイールの切り始めの動きをスムーズにすることができる。また、境界点bが境界点cよりもステアリングホイールの回転量が大きい領域で発生するようにしたことで、操舵角に対する操舵トルク特性が滑らかとなり、操舵フィーリングを向上できる。

（2-2）上記（1-1）に記載のパワーステアリング装置において、
ラックリテーナ14は、コイルばね11の付勢方向に対する直交断面における外形が略円形に形成されたリテーナ本体部15と、リテーナ本体部15よりもラックバーRB側に設けられラックバーRBと当接するリテーナシート16（ラックバー当接部）と、リテーナシート16の反対側に向かって開口するように設けられた付勢部材収容凹部20と、リテーナ本体部15の外周側に設けられた環状溝であってコイルばね11の付勢方向に対する直交断面における形状が略円環状となるように形成されたシールリング溝17と、シールリング溝17に設けられ弾性材料で形成されラックリテーナ収容部9内においてラックリテーナ14をラックバーRBの長手方向に揺動可能に支持するOリング18と、
を備え、
付勢部材収容凹部20は、付勢部材収容凹部20の底部21が、コイルばね11の付勢方向において、シールリング溝17とオーバーラップするように設けられることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
シールリング溝17、すなわち、Oリング18によるラックリテーナ14の揺動中心と付勢部材収容凹部20の底部21、すなわち付勢部材の先端を支点とした揺動中心とをオーバーラップさせることで、ラックリテーナ14の傾きに対するコイルばね11のセット荷重の増加量を抑制することができ、ラックリテーナ14の揺動をスムーズにすることができる。

(3-7)上記(2-2)に記載の電動パワーステアリング装置において、
Oリング18は、ラックリテーナ14に対し一本のみ設けられることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
よって、ラックリテーナ14の揺動が容易となり、ステアリングホイールSWの切り始めの動きをスムーズにできる。

(4-8)上記(1-1)に記載の電動パワーステアリング装置において、
リテーナシート16は、リテーナ本体部15のラックバー側端部に設けられ、ラックバーRBの外周面に沿うように円弧状に形成された支持面161と、支持面161の周方向一方側端部に向かって周方向幅が徐々に減少するように形成された第1の突出部162と支持面161の周方向他方側に向かって周方向幅が徐々に減少するように形成された第2の突出部163とから構成される一対の突出部162，163と、支持面161のうちラックバーRBと当接する部分であって、かつ、支持面161の縁部に設けられた面取り部16aと、を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
面取り部16aを設けることで、面取り部16aの部分に角形状部分が残っている場合に比べ、この角形状部分における引っ掛かりを抑制することができる。

(5-9)上記(1-1)に記載の電動パワーステアリング装置において、
コイルばね11は、境界点aにおける操舵トルクの大きさが、境界点cにおける操舵トルクの大きさの半分よりも大きくなるように設けられることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
境界点bにおけるステアリングホイールSWの回転量が大きくなりすぎるのを抑制することで、操舵フィーリングにおける剛性感を演出できる。
(6-10)上記(1-1)に記載の電動パワーステアリング装置において、
コイルばね11は、境界点bにおけるステアリングホイールSWの回転量が電動モータ3によるアシストトルク付与が開始されるステアリングホイールSWの回転量よりも小さくなるように設けられることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
ラックリテーナ14が第3領域である動摩擦力が作用する領域において電動モータ3によるアシストトルクが付与されるため、アシストトルクが付与された状態における操舵感を安定させることができる。

(7-11)上記(1-1)に記載の電動パワーステアリング装置において、
電動モータ3は、トーションバーTBよりもピニオンPG側に設けられた減速機を介して操舵力を付与することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
所謂シングルピニオンアシストタイプのパワーステアリング装置は、デュアルピニオンアシストタイプに比べてピニオンPGの荷重が大きくなる。このように、フリクションの条件が厳しくなるタイプに本発明を採用することで、より効果的に操舵フィーリングを向上できる。
(8-14)上記(1-1)に記載の電動パワーステアリング装置において、
ラックリテーナ14は、ラックバーRBの長手方向に最大量揺動した状態において、ラックリテーナ収容部9と干渉しないように設けられることを特徴とする電動パワーステアリング。
ラックリテーナ14とラックリテーナ収容部9とが干渉しないように設けられることで、干渉に伴うラックリテーナ14の引っ掛かりを抑制できる。

〔実施例２〕
次に、実施例２について説明する。図８は実施例２のラック＆ピニオン機構近傍における断面図である。実施例１では、Oリング18は、ラックリテーナ14に対し一本のみ設けられていた。これに対し、実施例２では、二本のOリングを備えた点が異なる。ラックリテーナ14は、リテーナ本体部15の外周側に設けられた環状溝であってコイルばね11の付勢方向に対する直交断面における形状が略円環状となるように形成され、実施例１と同じ位置に形成された第1シールリング溝17aと、第1シールリング溝17aに設けられ弾性部材で形成された第1Oリング18aと、第1シールリング溝17aよりもリテーナシート16の反対側寄りに設けられた第2シールリング溝17bと、第2シールリング溝17bに設けられ弾性部材で形成された第2Oリング18bと、を備える。

第1シールリング溝17aは、リテーナ本体部15の外周面から第1シールリング溝17aの底面までの距離である溝深さが、第2シールリング溝17bの溝深さよりも浅くなるように形成されている。また、第1Oリング18aと第2Oリング18bは同一形状を有する。これにより、第1Oリング17aは、第1Oリング18aの付勢力が第2Oリング18bの付勢力よりも大きくなるように形成されている。言い換えると、第1シールリング溝17aの底面の直径daは、第2シールリング溝17bの底面の直径dbよりも大きくなるように形成されている。

このように、2つのOリングを備えたことで、ラックリテーナ14の過剰な傾きを抑制する。また、第1Oリング18aの付勢力が、第2Oリング18bの付勢力よりも大きくなるように設定されることで、ラックリテーナ14の揺動を確保しつつ、ラックリテーナ14を安定させることができるものである。

以上説明したように、実施例２にあっては、下記の作用効果が得られる。
(9-3)ラックリテーナ14は、リテーナ本体部15の外周側に設けられた環状溝であってコイルばね11の付勢方向に対する直交断面における形状が略円環状となるように形成され、第1Oリング18aが設けられた第1シールリング溝17aよりもリテーナシート16の反対側寄りに設けられた第2シールリング溝17bと、第2シールリング溝17bに設けられ弾性部材で形成された第2Oリング18bと、を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
よって、ラックリテーナ14の過剰な傾きを抑制できる。
(10-4)上記(9-3)に記載の電動パワーステアリング装置において、
第1Oリング17aは、第1Oリング18aの付勢力が第2Oリング18bの付勢力よりも大きくなるように形成されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
よって、ラックリテーナ14の揺動を確保しながらラックリテーナ14を安定させることができる。
(11-5)上記(10-4)に記載の電動パワーステアリング装置において、
第1シールリング溝17aは、リテーナ本体部15の外周面から第1シールリング溝17aの底面までの距離である溝深さが、第2シールリング溝17bの溝深さよりも浅くなるように形成され、
第1Oリング18aと第2Oリング18bは同一形状を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
よって、Oリングの共通化を図ることでコストダウンや組み付け性向上を図りつつ、溝深さの違いによってそれぞれのセット荷重を変更できる。

（他の実施例）
以上、本発明を実施例１，２に基づいて説明してきたが、他の構成を採用してもよい。例えば、実施例２では、第1シールリング溝17aと第2シールリング溝17bとの溝深さを変更することで第1Oリング18aと第2Oリング18bとのセット荷重を変更した。これに対し、両シールリング溝の深さを同じとし、第1Oリング18aと第2Oリング18bとの圧縮率を異ならせることでセット荷重を変更してもよい。
また、実施例１，２では、シングルピニオンアシストタイプの電動パワーステアリング装置を示したが、実施例のラック＆ピニオン機構に設けられた電動パワーステアリング装置の位置を、ラックバーRBの長手方向に離間した位置に設けたデュアルピニオンアシストタイプの電動パワーステアリング装置としてもよい。このとき、コイルばね11は、電動モータが第２ピニオン及びモータ側ラック歯を介して操舵機構と接続された状態において、2軸座標系において、境界点aが境界点cよりもステアリングホイールの回転量及び操舵トルクが小さい領域に発生し、かつ、境界点bが前記境界点cよりもステアリングホイールの回転量が大きい領域に発生するよう設けられることが望ましい。トルクセンサTSは電動モータを有する第２ピニオン側ではなく、ステアリングホイールSWとピニオンPGとの間に設けられており、ステアリングホイールSWの回転量が所定回転量となるまでは、アシストトルクは生じない。言い換えると、ステアリングホイールSWが回転し、ラックバーRBの移動に伴って第２ピニオン側の減速機や電動モータを引きずる状態となる。この場合であっても、操舵トルクのオーバーシュートを回避することで、良好な操舵フィーリングが得られる。

以下、他の実施例に基づく技術的思想について列挙する。
(12-6) 前記シールリング溝は、前記リテーナ本体部の外周面から前記シールリング溝の底面までの距離である溝深さが、前記第2シールリング溝の溝深さと同じ深さに形成され、
前記Oリングは、前記Oリングが前記ラックリテーナと共に前記ラックリテーナ収容部内に収容された状態における圧縮率が、前記第2Oリングの圧縮率よりも大きくなるように形成されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
よって、リング溝の深さを共通としながら、Oリングの太さや材質等を変更し、圧出区立を変化させることで、それぞれのセット荷重を調整できる。

(13-12)前記ラックバーは、前記ラックバーの長手方向において前記ラック歯と離間した位置に設けられたモータ側ラック歯を備え、
前記電動モータは、前記モータ側ラック歯と噛合う第２ピニオンを介して前記操舵機構に操舵力を付与することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
所謂デュアルピニオンアシストタイプにおいて操舵フィーリングを向上できる。具体的には、より小さいステアリングホイールの回転量で、境界点aが発生するようにコイルばね11のセット荷重を小さく設定したことで、ステアリングホイールの切り始めの動きをスムーズにすることができる。また、境界点bが境界点cよりもステアリングホイールの回転量が大きい領域で発生するようにしたことで、操舵角に対する操舵トルク特性が滑らかとなり、操舵フィーリングを向上できる。

(14-13)前記付勢部材は、前記電動モータが前記第２ピニオン及び前記モータ側ラック歯を介して前記操舵機構と接続された状態において、前記2軸座標系において、前記境界点aが前記境界点cよりも前記ステアリングホイールの回転量及び前記操舵トルクが小さい領域に発生し、かつ、前記境界点bが前記境界点cよりも前記ステアリングホイールの回転量が大きい領域に発生するよう設けられることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
ラックバーが第２ピニオン側の減速機および電動モータを引きずった状態においても、上記(13-12)に示す作用効果が得られ、操舵フィーリングを向上できる。

3 電動モータ
7 ラックバー収容部
8 ピニオン収容部
9 ラックリテーナ収容部
9a 収容部内壁
10 ベアリング
12 キャップ
13 ロックナット
14 ラックリテーナ
15 リテーナ本体部
16 リテーナシート
16a 面取り部
17 シールリング溝
17a 第1シールリング溝
17b 第2シールリング溝
18 Oリング
18a 第1Oリング
18b 第2Oリング
20 付勢部材収容凹部
21 底部
ECU コントローラ
EPS 電動パワーステアリング装置
HS ギヤハウジング
HS1 ホイール収容部
HS2 シャフト収容部
MC モータカバー
MHS モータハウジング
OWS シャフト軸
OWW ホイール軸
PG ピニオン
PS ピニオンシャフト
RB ラックバー
RBa 凸状摺動面
RG ラック歯
RHS ラックハウジング
S1 ステアリングシャフト
S2 中間シャフト
SW ステアリングホイール
TB トーションバー
TB トルク値
TBC 捩れ量検出コイル
THS トルクセンサハウジング
TR リンク機構
TS トルクセンサ
WG ウォームギヤ
WS ウォームシャフト
WW ウォームホイール

Claims (14)

1. ステアリングホイールの操舵操作に伴い回転する操舵軸、前記操舵軸に設けられたピニオン及び前記ピニオンと噛合うラック歯を有し、前記ピニオンの回転運動を軸方向運動に変換するラックバーを含む操舵機構と、
   前記操舵軸に設けられたトーションバーと、
   前記ピニオンを収容するピニオン収容部、前記ラックバーを収容するラックバー収容部及び前記ラックバーに対し前記ピニオン収容部の反対側に設けられたラックリテーナ収容部を有するハウジング部材と、
   前記ラックリテーナ収容部内で前記ラックバーの長手方向に揺動可能に支持されたラックリテーナと、
   前記トーションバーの捩れ量及び前記トーションバーのばね定数に基づき求められる操舵トルクに応じて前記操舵機構に操舵力を付与する電動モータと、
   横軸を前記ステアリングホイールの回転量、縦軸を前記操舵トルクとした2軸座標系において、
   前記ステアリングホイールの回転に伴い前記トーションバーの捩れ量が増加し、かつ、前記ピニオンの回転及び前記ラックバーの軸方向移動が発生していない領域を第1領域とし、前記第1領域における前記ステアリングホイールの回転量に対する前記操舵トルクの増加の傾きをL1とし、
   前記ステアリングホイールの回転に伴い前記ラックリテーナが揺動し、前記ラックリテーナの揺動に伴い前記ラックバーの軸方向移動が発生し、かつ、前記ラックリテーナと前記ラックバーとの摺動が発生していない領域を第2領域とし、
   前記ステアリングホイールの回転に伴い前記ラックリテーナと前記ラックバーとの摺動を伴いながら前記ラックバーの軸方向移動が発生する領域を第3領域、前記第3領域における前記ステアリングホイールの回転量に対する前記操舵トルクの増加の傾きをL2とし、
   前記第1領域と前記第2領域の境界点をa、前記第2領域と前記第3領域の境界点をbとし、前記傾きL1のまま前記境界点aより前記ステアリングホイールの回転量が大きい範囲まで伸ばした第1仮想線と、前記傾きL2のまま前記境界点bより前記ステアリングホイールの回転量が小さい範囲まで伸ばした第2仮想線との交点を境界点cとしたとき、
   前記2軸座標系において、前記境界点aが前記境界点cよりも前記ステアリングホイールの回転量及び前記操舵トルクが小さい領域に発生し、前記境界点bが前記境界点cよりも前記ステアリングホイールの回転量が大きい領域に発生し、かつ、前記第２領域において、前記操舵トルクが、前記第１仮想線及び前記第２仮想線より下側を推移するように前記ラックリテーナを前記ラックバー側へ付勢する付勢部材と、
   を有する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１に記載のパワーステアリング装置において、
   前記ラックリテーナは、前記付勢部材の付勢方向に対する直交断面における外形が略円形に形成されたリテーナ本体部と、前記リテーナ本体部よりも前記ラックバー側に設けられ前記ラックバーと当接するラックバー当接部と、前記ラックバー当接部の反対側に向かって開口するように設けられた付勢部材収容凹部と、前記リテーナ本体部の外周側に設けられた環状溝であって前記付勢部材の付勢方向に対する直交断面における形状が略円環状となるように形成されたシールリング溝と、前記シールリング溝に設けられ弾性材料で形成され前記ラックリテーナ収容部内において前記ラックリテーナを前記ラックバーの長手方向に揺動可能に支持するOリングと、
   を備え、
   前記付勢部材収容凹部は、前記付勢部材収容凹部の底部が、前記付勢部材の付勢方向において、前記シールリング溝とオーバーラップするように設けられることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
3. 請求項２に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記ラックリテーナは、前記リテーナ本体部の外周側に設けられた環状溝であって前記付勢部材の付勢方向に対する直交断面における形状が略円環状となるように形成され、前記シールリング溝よりも前記当接部の反対側寄りに設けられた第2シールリング溝と、前記第2シールリング溝に設けられ弾性部材で形成された第2Oリングと、を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
4. 請求項３に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記Oリングは、前記Oリングの付勢力が前記第2Oリングの付勢力よりも大きくなるように形成されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
5. 請求項４に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記シールリング溝は、前記リテーナ本体部の外周面から前記シールリング溝の底面までの距離である溝深さが、前記第2シールリング溝の溝深さよりも浅くなるように形成され、
   前記Oリングと前記第2Oリングは同一形状を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
6. 請求項４に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記シールリング溝は、前記リテーナ本体部の外周面から前記シールリング溝の底面までの距離である溝深さが、前記第2シールリング溝の溝深さと同じ深さに形成され、
   前記Oリングは、前記Oリングが前記ラックリテーナと共に前記ラックリテーナ収容部内に収容された状態における圧縮率が、前記第2Oリングの圧縮率よりも大きくなるように形成されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
7. 請求項２に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記Oリングは、前記ラックリテーナに対し一本のみ設けられることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
8. 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記ラックバー当接部は、前記リテーナ本体部の前記ラックバー側端部に設けられ、前記ラックバーの外周面に沿うように円弧状に形成された支持面と、前記支持面の周方向一方側端部に向かって周方向幅が徐々に減少するように形成された第1の突出部と前記支持面の周方向他方側に向かって周方向幅が徐々に減少するように形成された第2の突出部とから構成される一対の突出部と、前記支持面のうち前記ラックバーと当接する部分であって、かつ、前記支持面の縁部に設けられた面取り部と、を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
9. 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記付勢部材は、前記境界点aにおける前記操舵トルクの大きさが、前記境界点cにおける前記操舵トルクの大きさの半分よりも大きくなるように設けられることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
10. 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
    前記付勢部材は、前記境界点bにおける前記ステアリングホイールの回転量が前記電動モータによる操舵力付与が開始される前記ステアリングホイールの回転量よりも小さくなるように設けられることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
11. 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
    前記電動モータは、前記トーションバーよりも前記ピニオン側に設けられた減速機を介して操舵力を付与することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
12. 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
    前記ラックバーは、前記ラックバーの長手方向において前記ラック歯と離間した位置に設けられたモータ側ラック歯を備え、
    前記電動モータは、前記モータ側ラック歯と噛合う第２ピニオンを介して前記操舵機構に操舵力を付与することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
13. 請求項１２に記載の電動パワーステアリング装置において、
    前記付勢部材は、前記電動モータが前記第２ピニオン及び前記モータ側ラック歯を介して前記操舵機構と接続された状態において、前記2軸座標系において、前記境界点aが前記境界点cよりも前記ステアリングホイールの回転量及び前記操舵トルクが小さい領域に発生し、かつ、前記境界点bが前記境界点cよりも前記ステアリングホイールの回転量が大きい領域に発生するよう設けられることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
14. 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
    前記ラックリテーナは、前記ラックバーの長手方向に最大量揺動した状態において、前記ラックリテーナ収容部と干渉しないように設けられることを特徴とする電動パワーステアリング。
    

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