WO2019054095A1

WO2019054095A1 - パワーステアリング装置

Info

Publication number: WO2019054095A1
Application number: PCT/JP2018/029706
Authority: WO
Inventors: 起翔王
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Astemo Ltd
Priority date: 2017-09-13
Filing date: 2018-08-08
Publication date: 2019-03-21
Anticipated expiration: 2020-03-13
Also published as: JP2019051764A

Abstract

ラックバーに形成された第１ラック歯１０５ｂと噛み合う第１ピニオン歯１０４ｂを備えステアリングホイール１０１と接続された第１ピニオンシャフト１０４と、ラックバーに形成された第２ラック歯１０５ｃと噛み合う第２ピニオン歯１１１ｂを備えウォームホイール１１０と接続された第２ピニオンシャフト１１１とを備え、第２ラック歯１０５ｃと第２ピニオン歯１１１ｂの噛み合い部とウォームホイール１１０の間に設けられ、第２ピニオンシャフト１１１の回転軸線における第２ピニオンシャフト１１１とウォームホイール１１０の相対回転を可能とする弾性部材２００を備えた。

Description

パワーステアリング装置

　本発明は、車両に用いるパワーステアリング装置に関する。

　従来のパワーステアリング装置としては、例えば特許文献１に記載の技術が提案されている。

　特許文献１には、電動モータの出力軸にウォームホイールと噛み合うウォームシャフトを設け、電動モータの駆動力をウォームホイールから第２ピニオンを介してラックバーに伝達する技術が開示されている。

特開２０１４－４６８０３号公報

　しかしながら、特許文献１に開示の技術によれば、ステアリングホイールの切り始めにおいて、第１ピニオンシャフトが回転し、ラックバーが動き始めているが、まだ電動モータの回転が始まっていない状態では、電動モータのイナーシャ等がステアリングホイールの回転の妨げとなり、操舵フィーリングが悪化する虞がある。

　そこで本発明の目的は、前記課題を解決し、電動モータの回転が始まっていない領域における操舵フィーリングの改善を図った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１つの態様において、ラックバーに形成された第１ラック歯と噛み合う第１ピニオン歯を備えステアリングホイールと接続された第１ピニオンシャフトと、ラックバーに形成された第２ラック歯と噛み合う第２ピニオン歯を備えウォームホイールと接続された第２ピニオンシャフトとを備え、第２ラック歯と第２ピニオン歯の噛み合い部とウォームホイールの間に設けられ、第２ピニオンシャフトの回転軸線における第２ピニオンシャフトとウォームホイールの相対回転を可能とする弾性部材を備えた。

　本発明によれば、電動モータの回転が始まっていない領域における操舵フィーリングの改善を図ることができる。

第１実施例に係るパワーステアリング装置の全体構成図である。第１実施例に係るパワーステアリング装置の要部拡大図である。図２において各ハウジングを外した状態を示す図である。第１実施例に係る減速機構を示す斜視図である。図２に示すアシスト系構成部の縦断面図である。第１実施例に係る第２ピニオンシャフトの要部斜視図である。シャフト部をウォームホイール側から見た斜視図である。第１実施例に係るウォームホイール及び第２ピニオンシャフトの要部断面図である。第２実施例に係るウォームホイール及び第２ピニオンシャフトの要部断面図である。第３実施例に係る弾性部材の外観斜視図である。第３実施例に係るウォームホイール及び第２ピニオンシャフトの断面図である。第４実施例に係るウォームホイール及び第２ピニオンシャフトの外観斜視図である。第４実施例に係るウォームホイール及び第２ピニオンシャフトの断面図である。第５実施例に係るウォームホイール及び第２ピニオンシャフトの外観斜視図である。第５実施例に係るウォームホイール及び第２ピニオンシャフトの断面図である。第６実施例に係るウォームホイール及び第２ピニオンシャフトの外観斜視図である。第６実施例に係る第２ピニオンシャフトを回転軸方向から見た図である。

　以下、本発明に係るパワーステアリング装置の実施例を、図面に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例も、その範囲に含むものである。

　図１は、本発明の第１実施例に係るパワーステアリング装置１００の全体構成図である。

　運転者によるステアリングホイール１０１への操舵入力は、回転運動としてコラムシャフト１０２、中間シャフト１０３を介して第１ピニオンシャフト１０４に伝達され、第１ピニオンシャフト１０４と噛み合う第１ラック歯１０５ｂとを有するラックバー１０５により直線運動に変換される。ラックバー１０５の直線運動は、タイロッド１０６を介して転舵輪１０７へと伝達される。

　ラックバー１０５は、ラックバー本体部１０５ａと、第１ラック歯１０５ｂと、第２ラック歯１０５ｃとを備えている。第１ラック歯１０５ｂは、ラックバー本体部１０５ａに設けられており、第２ラック歯１０５ｃは、ラックバー１０５の長手方向において第１ラック歯１０５ｂと離間した位置に設けられている。

　第１ピニオンシャフト１０４は、第１ピニオンシャフト本体部１０４ａと、第１ピニオン歯１０４ｂを備え、第１ピニオンシャフト本体部１０４ａは、ステアリングホイール１０１の回転に伴い回転可能である。第１ピニオン歯１０４ｂは、第１ピニオンシャフト本体部１０４ａに設けられており、第１ラック歯１０５ｂと噛み合う。

　前述のように操舵機構は、コラムシャフト１０２、中間シャフト１０３、第１ピニオンシャフト１０４、ラックバー１０５およびタイロッド１０６により構成され、ステアリングホイール１０１の回転が転舵輪１０７に伝達される。

　一方、電動モータ１０８の回転力は、ウォームシャフト１０９に付与され、ウォームシャフト１０９に噛み合うウォームホイール１１０を介して第２ピニオンシャフト１１１に伝達される。減速機は、これらウォームシャフト１０９とウォームホイール１１０とから構成されている。

　そして、電動モータ１０８の回転力は、第２ピニオンシャフト１１１と噛み合う第２ラック歯１０５ｃを介してラックバー１０５の直進運動に変換される。

　第２ピニオンシャフト１１１は、第２ピニオンシャフト本体部１１１ａと、第２ピニオン歯１１１ｂを備えている。第２ピニオン歯１１１ｂは、第２ピニオンシャフト本体部１１１ａに設けられ、第２ラック歯１０５ｃと噛み合う。

　第２ピニオンシャフト１１１はウォームホイール１１０と接続され、第２ピニオンシャフト１１１の回転に伴い、ウォームホイール１１０が回転する。

　電動モータ１０８は、例えば、三相ブラシレスモータであり、操舵機構に操舵力を付与する。

　コラムシャフト１０２には、ステアリングホイール１０１の操舵角を検出する操舵角センサ１１２が設けられると共に、コラムシャフト１０２と中間シャフト１０３との間には、操舵トルクを検出するトルクセンサ１１３が備えられている。また、電動モータ１０８の出力軸には、電動モータ１０８の回転角を検出するモータ回転角センサ１１４が設けられている。各センサの出力は、電子コントロールユニット１１５に入力される。

　電子コントロールユニット１１５は、絶対角演算部１１５ａと、モータ駆動部１１５ｂとを有する。絶対角演算部１１５ａは、操舵角とモータ回転角とからステアリングホイール１０１の絶対角を演算する。モータ駆動部１１５ｂは、操舵トルク、ステアリングホイール１０１の絶対角および車速等の運転状態に基づき、電動モータ１０８の電流値を制御し、操舵機構に付与する操舵力を制御する。

　図２は第１実施例のパワーステアリング装置１００の要部拡大図、図３は図２において各ハウジング１１７，１１８を外した状態を示す図である。

　ラックバー１０５は、ラックハウジング１１６に収容されている。操舵角センサ１１２、トルクセンサ１１３および第１ピニオンシャフト１０４は、第１ギアハウジング１１７に収容されている。ウォームシャフト１０９、ウォームホイール１１０および第２ピニオンシャフト１１１は、第２ギアハウジング１１８に収容されている。

　第１ギアハウジング１１７及び第２ギアハウジング１１８は、ラックハウジング１１６に固定されている。なお、第２ギアハウジング１１８の内部は、潤滑用のグリスが充填されている。第２ギアハウジング１１８に収容されている各機器は、アシスト系機構部１２０を構成する。

　図４は、第１実施例に係る減速機構を示す斜視図である。

　ウォームシャフト１０９は、両端を第１ボールベアリング１２１および第２ボールベアリング１２２により第２ギアハウジング１１８（図２参照）に対して回動自在に支持されている。第２ボールベアリング１２２には、バックラッシュ調整機構１２３が設けられている。ウォームホイール１１０の外周には、ウォームシャフト１０９のねじ山１０９ａと噛み合う歯部１１０ａが形成されている。また、ウォームシャフト１０９には、電動モータ１０８と接続する接続部１２４が備えられている。

　バックラッシュ調整機構１２３は、第２ボールベアリング１２２にゴム環１２３ａを配置し、ゴム環１２３ａにより第２ボールベアリング１２２をウォームホイール１１０側に向かって付勢することで、ウォームシャフト１０９とウォームホイール１１０の歯の噛み合いにおける隙間（バックラッシュ）を調整するものである。

　次に、アシスト系機構部１２０の構成について説明する。図５は、図２に示すアシスト系構成部の縦断面図である。

　アシスト系機構部１２０は、運転者の操舵力に応じた操舵アシスト力の発生する電動モータ１０８と、この電動モータ１０８の駆動軸に連結されたウォームシャフト１０９と、ウォームシャフト１０９のねじ山１０９ａと噛み合うウォームホイール１１０と、ウォームホイール１１０と連結された第２ピニオンシャフト１１１とから構成されている。

　ウォームホイール１１０は、金属で形成された金属製基部１１０ｂと、金属製基部１１０ｂの外周に設けられた樹脂製の歯部１１０ａ（樹脂製歯部）とで構成されている。また、ウォームホイール１１０の金属製基部１１０ｂには、貫通孔１１０ｃが形成されており、この貫通孔１１０ｃに第２ピニオンシャフト１１１を圧入することにより、ウォームホイール１１０と第２ピニオンシャフト１１１とが固定されている。

　第２ピニオンシャフト１１１に形成された第２ピニオン歯１１１ｂは、ラックバー１０５に形成された第２ラック歯１０５ｃと噛み合う。ラックバー１０５は、コイルバネ１２５により、第２ピニオンシャフト１１１側に付勢されている。

　ステアリングホイール１０１の切り始めると、第１ピニオンシャフト１０４が回転し、ラックバー１０５が動き始めているが、まだ電動モータ１０８の回転が始まっていない状態では、電動モータ１０８のイナーシャ等がステアリングホイール１０１の回転の妨げとなり、操舵フィーリングが悪化する虞がある。これを解決する構成について、以下に説明する。

　図６は、本発明の第１実施例に係る第２ピニオンシャフト１１１の要部斜視図である。図７は、シャフト部をウォームホイール側から見た斜視図である。図８は、本発明の第１実施例に係るウォームホイール及び第２ピニオンシャフト１１１の要部断面図である。

　第２ピニオンシャフト１１１には、ウォームホイール１１０（金属製基部１１０ｂ）の貫通孔１１０ｃに圧入し接続される弾性部材２００を構成する弾性部材基部２０４と、第２ピニオン歯１１１ｂが形成されたシャフト部３００が備えられている。第２ピニオンシャフト本体部１１１ａ（図３参照）は、主に弾性部材２００とシャフト部３００とで構成されている。

　弾性部材２００は、トーションバー２０２と、弾性部材基部２０４とから構成されている。弾性部材基部２０４の軸方向と直交する断面図において、弾性部材基部２０４は円形に形成されているが、断面形状は楕円、四角形、三角形であっても良い。

　弾性部材基部２０４には、基部側回転規制部２０１が備えられている。トーションバー２０２には、トーション部２０２ａと、トーションバー固定部２０２ｂが備えられている。弾性部材基部２０４の軸方向と直交する断面図において、トーション部２０２ａの外径は、トーションバー固定部２０２ｂの外径より小さくなっている。トーションバー２０２は、第２ピニオンシャフト１１１に設けられている。

　シャフト部３００（第２ピニオンシャフト１１１）には、基部側回転規制部２０１と当接するシャフト側回転規制部３０１と、シャフト側固定部３０２と、トーション除け部３０３が備えられている。トーション除け部３０３は、第２ピニオンシャフト１１１の回転軸線に対する外径がシャフト側固定部３０２の外径より大きく形成されている。すなわち、トーション除け部３０３とトーション部２０２ａの外周との間には、隙間が形成されている。

　基部側回転規制部２０１とシャフト側回転規制部３０１とは、互いが噛み合う形状としている。すなわち、第２ピニオンシャフト１１１の回転軸線の径方向において、回転軸線中心から径方向外側に向かって突出した部分の側面となる基部側回転規制部２０１と、回転軸線中心から径方向内側に向かって突出した部分の側面となるシャフト側回転規制部３０１とが当接し、第２ピニオンシャフト１１１が回転する。

　ただし、シャフト側回転規制部３０１は、基部側回転規制部２０１より大きく形成している。すなわち、シャフト側回転規制部３０１と基部側回転規制部２０１との間には、遊び（隙間）が設けられている。

　また、弾性部材基部２０４には、基部側倒れ規制部２１０が備えられている。同様に、シャフト部３００（第２ピニオンシャフト１１１）にも、シャフト側倒れ規制部３１０が備えられている。基部側倒れ規制部２１０及びシャフト側倒れ規制部３１０は、トーションバー２０２の所定以上の倒れを抑止するものである。

　基部側倒れ規制部２１０及びシャフト側倒れ規制部３１０は、第２ピニオンシャフト１１１の回転軸線の径方向に形成された凹凸面である。

　基部側倒れ規制部２１０及びシャフト側倒れ規制部３１０は、互いの面同士が当接することにより、トーションバー２０２の所定以上の倒れを抑止することができる。

　第２ピニオンシャフト１１１の回転軸線の径方向において、シャフト部３００には、一方の側面から他方の側面に向かって貫通した貫通孔３０４が形成されている。また、同様に、トーションバー固定部２０２ｂには、一方の側面から他方の側面に向かって貫通した貫通孔２０３が形成されている。

　そして、トーションバー固定部２０２ｂをシャフト側固定部３０２に挿入し、トーションバー固定部２０２ｂの貫通孔２０３とシャフト側固定部３０２の貫通孔３０４が合致した位置で、固定ピン３０５を貫通孔３０４及び貫通孔２０３に差し込む。これにより、トーションバー固定部２０２ｂとシャフト側固定部３０２とが連結固定される。

　なお、トーションバー２０２とシャフト部３００の固定は、固定ピン３０５を使用する方法に限定されるものではない。例えば、シャフト側固定部３０２にトーションバー固定部２０２ｂを圧入して固定するようにしても良い。

　次に、動作について説明する。

　運転者がステアリングホイール１０１の切り始めると、第１ピニオンシャフト１０４が回転し、ラックバー１０５が動き始める。ラックバー１０５の動作に合わせ、第２ラック歯１０５ｃと噛み合う第２ピニオンシャフト１１１が回転する。第２ピニオンシャフト１１１では、シャフト部３００が回転し、回転力がトーションバー２０２に伝達される。

　トーションバー２０２にはトーション部２０２ａが備えられており、トーションバー固定部２０２ｂで受けた回転力によってトーション部２０２ａが捩じられる。トーション除け部３０３とトーション部２０２ａの外周との間には隙間が形成されているので、トーション部２０２ａが捩じれた際、トーション部２０２ａがトーション除け部３０３に接触することなく、トーション部２０２ａの捩じれに影響を与えることがない。

　シャフト側回転規制部３０１と基部側回転規制部２０１との間には遊び（隙間）が設けられているので、トーションバー固定部２０２ｂで受けた回転力が直ぐに基部側回転規制部２０１に伝達されない。回転力が増し、トーション部２０２ａが所定角以上捩じれると、シャフト側回転規制部３０１と基部側回転規制部２０１とが当接し、捩れが規制される。この状態では電動モータ１０８が起動するので、電動モータ１０８によるアシスト力がステアリングホイール１０１に付与される。

　第２ピニオンシャフト１１１には、基部側回転規制部２０１と当接することによって弾性部材２００の所定角以上の捩れを規制するシャフト側回転規制部３０１が備えられているので、トーションバー２０２の所定角以上の捩れを規制することで、トーションバー２０２の損傷を抑制することができる。

　このように、弾性部材２００は、第２ラック歯１０５ｃと第２ピニオン歯１１１ｂの噛み合い部とウォームホイール１１０の間に設けられており、第２ピニオンシャフト１１１の回転軸線における第２ピニオンシャフト１１１とウォームホイール１１０の相対回転を可能としている。

　第１実施例によれば、弾性部材２００が第２ピニオンシャフト１１１の回転を許容することで、電動モータ１０８の回転が始まっていない領域における操舵フィーリングの改善を図ることができる。

　また、第１実施例では、弾性部材２００が第２ピニオンシャフト１１１に設けられているので、弾性部材２００をウォームホイール１１０やピニオンギヤに一体に設ける場合に比べて、製造性がよい。

　また、第１実施例では、弾性部材２００としてトーションバー２０２を有している。このため、電動モータ１０８の回転前であっても、ラックバー１０５の動きに追従させて第２ピニオンシャフト１１１を回転させることができ、ステアリングホイール１０１の切り始めの引掛かり感を抑制することができる。

　特に、第１ピニオンシャフト１０４側にトルクセンサ用のトーションバーが設けられる場合には、第２ピニオンシャフト１１１側の捩れ要素が第１ピニオンシャフト１０４側と同じ種類となるため、操舵フィーリングに異なる種類の捩れ要素が混在することによる違和感の増加を抑制することができる。

　また、第１実施例では、ウォームホイール１１０は金属で形成された金属製基部１１０ｂと、金属製基部１１０ｂの外周に設けられた樹脂製の歯部１１０ａ（樹脂製歯部）より構成されている。このため、金属製基部１１０ｂとトーションバー２０２の間で高い結合力を得ることができる。さらに、金属製基部１１０ｂは、トーションバー２０２よりも大きな外径を有するため、樹脂製の歯部１１０ａの内周面の面圧の増加を抑制することができる。換言すれば、金属製基部１１０ｂを介さずに直接樹脂製の歯部１１０ａがトーションバー２０２の外周面からの面圧を受ける場合には、受圧面積が小さくなり、樹脂製の歯部１１０ａの内周面の面圧が大きくなる。

　次に、本発明に係る第２実施例について、図９を用いて説明する。図９は、本発明の第２実施例に係るウォームホイール１１０及び第２ピニオンシャフト１１１の要部断面図である。第１実施例と異なるところは、弾性部材２００の構成である。第１実施例と共通する構成については、同じ符号を付与している。

　図９において、ウォームホイール１１０（金属製基部１１０ｂ）の貫通孔１１０ｃには、弾性部材基部２０４が圧入固定されている。

　弾性部材基部２０４には、第２ピニオンシャフト１１１の回転軸方向に向かって貫通孔２０４ａが形成されている。トーションバー２０２には、トーションバー固定部２０２ｃが備えられており、このトーションバー固定部２０２ｃを弾性部材基部２０４の貫通孔２０４ａに圧入することにより、弾性部材基部２０４とトーションバー２０２が固定される。弾性部材基部２０４とトーションバー２０２が一体になることにより、弾性部材２００が構成される。弾性部材基部２０４は、ウォームホイール１１０とトーションバー２０２の間に設けられる。トーションバー２０２は、第２ピニオンシャフト１１１の回転軸線の方向において、ウォームホイール１１０とオーバーラップするように設けられている。

　このように構成することにより、第２実施例においては、装置の軸方向寸法の大型化を抑制しながら、トーションバー２０２の軸方向長さを長くとることができ、トーションバー２０２の剛性を低くすることができる。よって、より小さいラックバー１０５の動きに対してもトーションバー２０２の効果を得ることができる。

　また、実施例１と同様、弾性部材基部２０４には、基部側倒れ規制部２１０が備えられている。シャフト部３００（第２ピニオンシャフト１１１）にはシャフト側倒れ規制部３１０が備えられている。基部側倒れ規制部２１０及びシャフト側倒れ規制部３１０は、トーションバー２０２の所定以上の倒れを抑止するものである。

　基部側倒れ規制部２１０及びシャフト側倒れ規制部３１０の面同士が当接することにより、トーションバー２０２の所定以上の倒れを抑止することができる。第２実施例では、トーションバー２０２の所定以上の倒れを抑制することで、トーションバー２０２の倒れに伴うウォームホイール１１０と第２ピニオンシャフト１１１の軸心ずれを抑制することができる。その結果、両部材のスムーズな回転を得ることができる。

　さらに、基部側倒れ規制部２１０は、基部側倒れ規制部２１０と一体に形成された基部側回転規制部２０１を備えている。第２ピニオンシャフト１１１は、シャフト側倒れ規制部３１０と一体に形成されたシャフト側回転規制部３０１を備えている。シャフト側回転規制部３０１は、基部側回転規制部２０１と当接することにより、弾性部材２００の所定角以上の捩れを規制している。

　第２実施例によれば、電動モータ１０８の回転前であっても、ラックバー１０５の動きに追従させて第２ピニオンシャフト１１１を回転させることができ、ステアリングホイール１０１の切り始めの引掛かり感を抑制することができる。

　また、第２実施例によれば、回転規制部と倒れ規制部が一体に形成されているため、両者を軸方向に直列に配置する場合に比べて、装置の軸方向寸法の小型化を図ることができる。

　次に、本発明に係る第３実施例について、図１０及び図１１を用いて説明する。図１０は、本発明の第３実施例に係る弾性部材２００の外観斜視図である。図１１は、本発明の第３実施例に係るウォームホイール及び第２ピニオンシャフトの断面図である。第２実施例と異なるところは、基部側回転規制部２０１の構成である。第２実施例と共通する構成については、同じ符号を付与している。

　トーション部２０２ａが所定角以上捩じれると、シャフト側回転規制部３０１と基部側回転規制部２０１とが当接し、捩れが規制される。この時、シャフト側回転規制部３０１と基部側回転規制部２０１が衝突し、両部材にがたつきが発生する恐れがある。

　これを防止する手段について、以下に説明する。弾性部材２００の弾性部材基部２０４には、第２ピニオンシャフト１１１の回転軸線方向において、基部側回転規制部２０１ａと基部側回転規制部２０１ｂが形成されている。第２ピニオンシャフト１１１の回転軸から径方向外側に向かった最外周まで距離は、基部側回転規制部２０１ａよりも基部側回転規制部２０１ｂの方が短い。基部側回転規制部２０１ｂの部分には、緩衝部材２２０が設けられている。緩衝部材２２０は、ゴム等の弾性材料で形成される。基部側回転規制部２０１ｂに緩衝部材２２０を設けることにより、基部側回転規制部２０１ａと基部側回転規制部２０１ｂとの最外周まで距離はほぼ同じとなる。

　緩衝部材２２０は、基部側回転規制部２０１ｂと第２ピニオンシャフト１１１のシャフト側回転規制部３０１との間に設けられる。

　トーションバー２０２にはトーション部２０２ａが備えられており、トーションバー固定部２０２ｂで受けた回転力によってトーション部２０２ａが捩じられる。シャフト側回転規制部３０１と基部側回転規制部２０１との間には緩衝部材２２０が設けられているので、トーションバー固定部２０２ｂで受けた回転力によって緩衝部材２２０が押しつぶされ、回転力は直ぐに基部側回転規制部２０１に伝達されない。回転力が増し、トーション部２０２ａが所定角以上捩じれると、緩衝部材２２０を介してシャフト側回転規制部３０１と基部側回転規制部２０１とが接続され、捩れが規制される。この状態では電動モータ１０８が起動するので、電動モータ１０８によるアシスト力がステアリングホイール１０１に付与される。

　第３実施例によれば、緩衝部材２２０によって基部側回転規制部２０１ｂとシャフト側回転規制部３０１とが衝突することが抑制され、両部材のがたつきを抑制することができる。

　次に、本発明に係る第４実施例について、図１２及び図１３を用いて説明する。図１２は、本発明の第４実施例に係るウォームホイール１１０及び第２ピニオンシャフト１１１の外観斜視図である。図１３は、本発明の第４実施例に係るウォームホイール１１０及び第２ピニオンシャフト１１１の断面図である。

　弾性部材基部２０４ｂには、トーション部２０２ａが一体に形成されている。弾性部材基部２０４ｂとトーション部２０２ａは、共に金属で形成されている。

　ウォームホイール１１０は樹脂材料で形成され、弾性部材基部２０４ｂがウォームホイール１１０を形成する樹脂材料でモールドされ、一体化されている。

　ウォームホイール１１０には、第２ピニオンシャフト１１１の回転軸線方向に窪んでおり、この窪み部分に、基部側回転規制部２０１ａと、基部側倒れ規制部２１０が形成されている。

　一方、シャフト部３００（第２ピニオンシャフト１１１）には、シャフト側回転規制部３０１ａと、シャフト側倒れ規制部３１０ａが形成されている。シャフト側回転規制部３０１ａ及びシャフト側倒れ規制部３１０ａは、第２ピニオンシャフト１１１の回転軸線の径方向外側に向かって形成されている。

　ウォームホイール１１０と第２ピニオンシャフト１１１の固定にあたっては、第２ピニオンシャフト１１１のシャフト側固定部３０２にトーションバー２０２のトーションバー固定部２０２ｂを挿入し、トーションバー固定部２０２ｂの貫通孔２０３とシャフト側固定部３０２の貫通孔３０４が合致した位置で、固定ピン３０５を貫通孔３０４及び貫通孔２０３に差し込む。

　また、シャフト部３００（第２ピニオンシャフト１１１）のシャフト側回転規制部３０１ａ及びシャフト側倒れ規制部３１０ａを、ウォームホイール１１０の窪み部分に挿入し、窪み部分に形成した基部側回転規制部２０１ａ及び基部側倒れ規制部２１０と噛み合わせる。窪み部分に形成した基部側回転規制部２０１ａ及び基部側倒れ規制部２１０は、シャフト側回転規制部３０１ａ及びシャフト側倒れ規制部３１０ａよりも大きく形成している。すなわち、基部側回転規制部２０１ａ（基部側倒れ規制部２１０）とシャフト側回転規制部３０１ａ（シャフト側倒れ規制部３１０ａ）との間には遊び（隙間）が設けられている。

　このように、シャフト側回転規制部３０１と基部側回転規制部２０１との間には遊び（隙間）が設けられているので、トーションバー固定部２０２ｂで受けた回転力は直ぐに基部側回転規制部２０１に伝達されない。回転力が増し、トーション部２０２ａが所定角以上捩じれると、シャフト側回転規制部３０１と基部側回転規制部２０１とが当接し、捩れが規制される。

　第４実施例によれば、ウォームホイール１１０が金属製基部１１０ｂを有する場合に比べて、部品点数の増加を抑制することができる。

　また、第５実施例によれば、トーションバー２０２の所定角以上の捩れを規制することで、トーションバー２０２の損傷を抑制することができる。

　さらに、第５実施例によれば、トーションバー２０２の所定以上の倒れを抑制することで、トーションバー２０２の倒れに伴うウォームホイール１１０と第２ピニオンシャフト１１１の軸心ずれを抑制することができる。その結果、両部材のスムーズな回転を得ることができる。

　なお、樹脂製のウォームホイール１１０に直接トーションバー２０２を接続する場合には、トーションバー２０２の外周面にローレット加工を施す等、両部材の相対回転ずれを抑制するようにするとよい。

　次に、本発明に係る第５実施例について、図１４及び図１５を用いて説明する。図１４は、本発明の第５実施例に係るウォームホイール１１０及び第２ピニオンシャフト１１１の外観斜視図である。図１５は、本発明の第５実施例に係るウォームホイール１１０及び第２ピニオンシャフト１１１の断面図である。

　ウォームホイール１１０は樹脂材料で形成され、貫通孔１１０ｃが形成されている。貫通孔１１０ｃには、金属で形成された金属製の弾性部材基部２０４が挿入され、樹脂製のウォームホイール１１０でモールドして一体化されている。

　弾性部材基部２０４には、第２ピニオンシャフト１１１の回転軸線方向に窪んでおり、この窪み部分に、基部側回転規制部２０１ａと、基部側倒れ規制部２１０が形成されている。

　また、弾性部材基部２０４には、第２ピニオンシャフト１１１の回転軸方向に向かって貫通孔２０４ａが形成されている。トーションバー２０２には、トーションバー固定部２０２ｃが備えられており、このトーションバー固定部２０２ｃを弾性部材基部２０４の貫通孔２０４ａに圧入することにより、弾性部材基部２０４とトーションバー２０２が固定されている。弾性部材基部２０４とトーションバー２０２が一体になることにより、弾性部材２００が構成される。弾性部材基部２０４は、ウォームホイール１１０とトーションバー２０２の間に設けられる。トーションバー２０２は、第２ピニオンシャフト１１１の回転軸線の方向において、ウォームホイール１１０とオーバーラップするように設けられている。

　このように構成することにより、第５実施例においては、装置の軸方向寸法の大型化を抑制しながら、トーションバー２０２の軸方向長さを長くとることができ、トーションバー２０２の剛性を低くすることができる。よって、より小さいラックバー１０５の動きに対してもトーションバー２０２の効果を得ることができる。

　ウォームホイール１１０と第２ピニオンシャフト１１１の固定にあたっては、第４実施例と同様である。

　第５実施例によれば、トーションバー２０２の所定角以上の捩れを規制することで、トーションバー２０２の損傷を抑制することができる。

　また、第５実施例によれば、トーションバー２０２の所定以上の倒れを抑制することで、トーションバー２０２の倒れに伴うウォームホイール１１０と第２ピニオンシャフト１１１の軸心ずれを抑制することができる。その結果、両部材のスムーズな回転を得ることができる。

　次に、本発明に係る第６実施例について、図１６及び図１７を用いて説明する。図１６は、本発明の第６実施例に係るウォームホイール１１０及び第２ピニオンシャフト１１１の外観斜視図である。図１７は、本発明の第６実施例に係る第２ピニオンシャフト１１１を回転軸方向から見た図である。

　ウォームホイール１１０には、貫通孔１１０ｃが形成され、弾性部材基部２０４が挿入されている。弾性部材基部２０４は、ウォームホイール１１０に圧入固定されている。

　弾性部材基部２０４には、第２ピニオンシャフト１１１の回転軸線方向に延びた平面状の基部側回転規制部２０１が形成されている。また、この基部側回転規制部２０１には、第２ピニオンシャフト１１１の回転軸線の径方向に形成された貫通孔２３０が形成されている。

　一方、シャフト部３００（第２ピニオンシャフト１１１）には、第２ピニオンシャフト１１１の回転軸線方向に延びた平面状のシャフト側回転規制部３０１と、第２ピニオンシャフト１１１の回転軸線の径方向に延びる第１挿入溝３３０及び第２挿入溝３３１が形成されている。

　弾性部材基部２０４とシャフト部３００（第２ピニオンシャフト１１１）は、弾性部材４００で接続されている。この弾性部材４００は、板ばねを有すると共に、第１屈曲部４０１および第２屈曲部４０２を有している。

　弾性部材４００は、弾性部材基部２０４に形成された貫通孔２３０と、シャフト部３００（第２ピニオンシャフト１１１）に形成された第１挿入溝３３０、第２挿入溝３３１が一致した状態で挿入される。

　図１７に示すように、弾性部材４００が貫通孔２３０及び第１挿入溝３３０、第２挿入溝３３１に挿入された状態においては、第１挿入溝３３０内と第２挿入溝３３１内の夫々に、第１屈曲部４０１及び第２屈曲部４０２が備えられる。第１屈曲部４０１及び第２屈曲部４０２は、第２ピニオンシャフト１１１の回転軸線の周方向において圧縮可能となっている。

　次に、動作について説明する。

　運転者がステアリングホイール１０１の切り始めると、第１ピニオンシャフト１０４が回転し、ラックバー１０５が動き始める。ラックバー１０５の動作に合わせ、第２ラック歯１０５ｃと噛み合う第２ピニオンシャフト１１１が回転する。第２ピニオンシャフト１１１では、シャフト部３００が回転し、回転力が弾性部材４００に伝達される。

　弾性部材４００には、第１挿入溝３３０及び第２挿入溝３３１に収容された第１屈曲部４０１および第２屈曲部４０２が備えられており、シャフト部３００が受けた回転力によって、第１挿入溝３３０内及び第２挿入溝３３１内で第１屈曲部４０１及び第２屈曲部４０２が圧縮し、回転力を吸収する。基部側回転規制部２０１とシャフト側回転規制部３０１には隙間が形成されているので、シャフト部３００が受けた回転力は直ぐにシャフト側回転規制部３０１には伝達されない。回転力が増し、第１屈曲部４０１及び第２屈曲部４０２が所定角以上圧縮されると、シャフト側回転規制部３０１と基部側回転規制部２０１とが当接し、圧縮が規制される。

　第２ピニオンシャフト１１１には、基部側回転規制部２０１と当接することによって弾性部材４００の所定角以上の圧縮を規制するシャフト側回転規制部３０１が備えられているので、弾性部材４００の所定角以上の圧縮を規制することで、弾性部材４００の損傷を抑制することができる。

　第６実施例によれば、弾性部材４００を板ばねとすることで、弾性部材４００の構造の簡素化を図ることができる。

　また、第６実施例によれば、第１屈曲部４０１、第２屈曲部４０２が第１挿入溝３３０内、第２挿入溝３３１内において圧縮した状態で挿入されることで、第２ピニオンシャフト１１１に対する弾性部材２００のがたつきを抑制することができる。

　なお、本発明は、上述した実施例に限定するものではなく、様々な変形例が含まれる。上述した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定するものではない。

　以上説明した実施形態に基づくパワーステアリング装置としては、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。

　すなわち、当該パワーステアリング装置は、その１つの態様として、パワーステアリング装置において、ラックバーであって、ラックバー本体部と、第１ラック歯と、第２ラック歯を備え、前記第１ラック歯は、前記ラックバー本体部に設けられており、前記第２ラック歯は、前記ラックバーの長手方向において前記第１ラック歯と離間した位置に設けられている、前記ラックバーと、第１ピニオンシャフトであって、第１ピニオンシャフト本体部と、第１ピニオン歯を備え、前記第１ピニオンシャフト本体部は、ステアリングホイールの回転に伴い回転可能であって、前記第１ピニオン歯は、前記第１ピニオンシャフト本体部に設けられ、前記第１ラック歯と噛み合うものである、前記第１ピニオンシャフトと、第２ピニオンシャフトであって、第２ピニオンシャフト本体部と、第２ピニオン歯を備え、前記第２ピニオン歯は、前記第２ピニオンシャフト本体部に設けられ、前記第２ラック歯と噛み合うものである、前記第２ピニオンシャフトと、前記第２ピニオンシャフトの回転に伴い回転するウォームホイールと、弾性部材であって、前記第２ラック歯と前記第２ピニオン歯の噛み合い部と前記ウォームホイールの間に設けられ、前記第２ピニオンシャフトの回転軸線における前記第２ピニオンシャフトと前記ウォームホイールの相対回転を可能とする、前記弾性部材と、前記ウォームホイールと噛み合うウォームシャフトと、前記ウォームシャフトに回転力を付与する電動モータと、を有する。

　前記パワーステアリング装置の好ましい態様において、前記弾性部材は、前記第２ピニオンシャフトに設けられている。

　別の好ましい態様では、前記パワーステアリング装置の態様のいずれかにおいて、前記弾性部材は、トーションバーを有する。

　さらに別の好ましい態様では、前記パワーステアリング装置の態様のいずれかにおいて、前記ウォームホイールは、金属製基部と、樹脂製歯部を備え、前記弾性部材は、前記金属製基部と接続されている。

　さらに別の好ましい態様では、前記パワーステアリング装置の態様のいずれかにおいて、前記ウォームホイールは、樹脂材料で形成されている。

　さらに別の好ましい態様では、前記パワーステアリング装置の態様のいずれかにおいて、前記弾性部材は、前記第２ピニオンシャフトの回転軸線の方向において、前記ウォームホイールとオーバーラップしている。

　さらに別の好ましい態様では、前記パワーステアリング装置の態様のいずれかにおいて、前記弾性部材は、前記トーションバーと前記ウォームホイールの間に設けられた弾性部材基部を有し、前記弾性部材基部は、前記ウォームホイールと接続されており、基部側回転規制部を有し、前記第２ピニオンシャフトは、前記基部側回転規制部と当接することにより前記弾性部材の所定角以上の捩れを規制するシャフト側回転規制部を有する。

　さらに別の好ましい態様では、前記パワーステアリング装置の態様のいずれかにおいて、前記弾性部材は、前記トーションバーと前記ウォームホイールの間に設けられた弾性部材基部を有し、前記弾性部材基部は、基部側回転規制部を有し、前記第２ピニオンシャフトは、シャフト側回転規制部を有し、前記緩衝部材は、弾性材料で形成され、前記基部側回転規制部と前記シャフト側回転規制部の間に設けられている。

　さらに別の好ましい態様では、前記パワーステアリング装置の態様のいずれかにおいて、前記弾性部材は、前記トーションバーと前記ウォームホイールの間に設けられた弾性部材基部を有し、前記弾性部材基部は、前記ウォームホイールと接続されており、基部側倒れ規制部を有し、前記第２ピニオンシャフトは、前記基部側倒れ規制部と当接することにより前記弾性部材の所定以上の倒れを規制するシャフト側倒れ規制部を有する。

　さらに別の好ましい態様では、前記パワーステアリング装置の態様のいずれかにおいて、前記基部側倒れ規制部は、前記基部側倒れ規制部と一体に形成された基部側回転規制部を備え、前記第２ピニオンシャフトは、前記シャフト側倒れ規制部と一体に形成されたシャフト側回転規制部を備え、前記シャフト側回転規制部は、前記基部側回転規制部と当接することにより前記弾性部材の所定角以上の捩れを規制する。

　さらに別の好ましい態様では、前記パワーステアリング装置の態様のいずれかにおいて、前記弾性部材は板ばねを有する。

　さらに別の好ましい態様では、前記パワーステアリング装置の態様のいずれかにおいて、前記第２ピニオンシャフトは、前記第２ピニオンシャフトの回転軸線の径方向に延びる第１挿入溝と第２挿入溝を備え、前記弾性部材は、前記第１挿入溝内と前記第２挿入溝内の夫々で前記第２ピニオンシャフトの回転軸線の周方向において圧縮可能な第１屈曲部および第２屈曲部を有する。

Claims

　パワーステアリング装置において、
　ラックバーであって、ラックバー本体部と、第１ラック歯と、第２ラック歯を備え、
　前記第１ラック歯は、前記ラックバー本体部に設けられており、
　前記第２ラック歯は、前記ラックバーの長手方向において前記第１ラック歯と離間した位置に設けられている、
　前記ラックバーと、
　第１ピニオンシャフトであって、第１ピニオンシャフト本体部と、第１ピニオン歯を備え、
　前記第１ピニオンシャフト本体部は、ステアリングホイールの回転に伴い回転可能であって、
　前記第１ピニオン歯は、前記第１ピニオンシャフト本体部に設けられ、前記第１ラック歯と噛み合うものである、
　前記第１ピニオンシャフトと、
　第２ピニオンシャフトであって、第２ピニオンシャフト本体部と、第２ピニオン歯を備え、
　前記第２ピニオン歯は、前記第２ピニオンシャフト本体部に設けられ、前記第２ラック歯と噛み合うものである、
　前記第２ピニオンシャフトと、
　前記第２ピニオンシャフトの回転に伴い回転するウォームホイールと、
　弾性部材であって、前記第２ラック歯と前記第２ピニオン歯の噛み合い部と前記ウォームホイールの間に設けられ、前記第２ピニオンシャフトの回転軸線における前記第２ピニオンシャフトと前記ウォームホイールの相対回転を可能とする、前記弾性部材と、
　前記ウォームホイールと噛み合うウォームシャフトと、
　前記ウォームシャフトに回転力を付与する電動モータと、
　を有することを特徴とするパワーステアリング装置。
　請求項１に記載のパワーステアリング装置において、
　前記弾性部材は、前記第２ピニオンシャフトに設けられていることを特徴とするパワーステアリング装置。
　請求項２に記載のパワーステアリング装置において、
　前記弾性部材は、トーションバーを有することを特徴とするパワーステアリング装置。
　請求項３に記載のパワーステアリング装置において、
　前記ウォームホイールは、金属製基部と、樹脂製歯部を備え、
　前記弾性部材は、前記金属製基部と接続されていることを特徴とするパワーステアリング装置。
　請求項３に記載のパワーステアリング装置において、
　前記ウォームホイールは、樹脂材料で形成されていることを特徴とするパワーステアリング装置。
　請求項３に記載のパワーステアリング装置において、
　前記弾性部材は、前記第２ピニオンシャフトの回転軸線の方向において、前記ウォームホイールとオーバーラップしていることを特徴とするパワーステアリング装置。
　請求項３に記載のパワーステアリング装置において、
　前記弾性部材は、前記トーションバーと前記ウォームホイールの間に設けられた弾性部材基部を有し、
　前記弾性部材基部は、前記ウォームホイールと接続されており、基部側回転規制部を有し、
　前記第２ピニオンシャフトは、前記基部側回転規制部と当接することにより前記弾性部材の所定角以上の捩れを規制するシャフト側回転規制部を有することを特徴とするパワーステアリング装置。
　請求項３に記載のパワーステアリング装置は、緩衝部材を有し、
　前記弾性部材は、前記トーションバーと前記ウォームホイールの間に設けられた弾性部材基部を有し、
　前記弾性部材基部は、基部側回転規制部を有し、
　前記第２ピニオンシャフトは、シャフト側回転規制部を有し、
　前記緩衝部材は、弾性材料で形成され、前記基部側回転規制部と前記シャフト側回転規制部の間に設けられていることを特徴とするパワーステアリング装置。
　請求項３に記載のパワーステアリング装置において、
　前記弾性部材は、前記トーションバーと前記ウォームホイールの間に設けられた弾性部材基部を有し、
　前記弾性部材基部は、前記ウォームホイールと接続されており、基部側倒れ規制部を有し、
　前記第２ピニオンシャフトは、前記基部側倒れ規制部と当接することにより前記弾性部材の所定以上の倒れを規制するシャフト側倒れ規制部を有することを特徴とするパワーステアリング装置。
　請求項９に記載のパワーステアリング装置において、
　前記基部側倒れ規制部は、前記基部側倒れ規制部と一体に形成された基部側回転規制部を備え、
　前記第２ピニオンシャフトは、前記シャフト側倒れ規制部と一体に形成されたシャフト側回転規制部を備え、
　前記シャフト側回転規制部は、前記基部側回転規制部と当接することにより前記弾性部材の所定角以上の捩れを規制することを特徴とするパワーステアリング装置。
　請求項２に記載のパワーステアリング装置において、
　前記弾性部材は板ばねを有することを特徴とするパワーステアリング装置。
　請求項１１に記載のパワーステアリング装置において、
　前記第２ピニオンシャフトは、前記第２ピニオンシャフトの回転軸線の径方向に延びる第１挿入溝と第２挿入溝を備え、
　前記弾性部材は、前記第１挿入溝内と前記第２挿入溝内の夫々で前記第２ピニオンシャフトの回転軸線の周方向において圧縮可能な第１屈曲部および第２屈曲部を有することを特徴とするパワーステアリング装置。