WO2022209016A1 - ステアリング装置 - Google Patents

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pinion gear
rack shaft
rack
holding force
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大輝 増田
拓造 伊藤
勝海 下田
雅 青山
槙 橘田
展資 山田
冠華 蔡
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KYB Corp
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D3/00—Steering gears
    • B62D3/02—Steering gears mechanical
    • B62D3/12—Steering gears mechanical of rack-and-pinion type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear

Definitions

  • the present invention relates to steering devices.
  • JP2013-241051A describes a rack-and-pinion type steering device equipped with a preload mechanism that presses the rack toward the pinion.
  • the preload mechanism is constructed by sequentially inserting a rack guide, a preload spring, and an adjustment screw into the cylindrical portion of the housing. By biasing the rack guide toward the rack with the preload spring, the rack is pressed toward the pinion. This prevents backlash from occurring between the rack and pinion.
  • the rack is biased by the preload mechanism to generate a holding force for holding the pinion to the rack.
  • a preload mechanism such as that described in JP2013-241051A is generally configured to increase the holding force in order to prevent abnormal noise due to backlash.
  • the steering device described in JP2013-241051A is a so-called single pinion type steering device, and the preload mechanism as described in JP2013-241051A can also be applied to each of the two pinions of the dual pinion type steering device. Conceivable.
  • the holding force is increased in order to prevent abnormal noise due to backlash
  • the reaction force that each pinion receives from the rack becomes excessive, making it difficult to move the rack. Therefore, there is a possibility that the steerability of the steering device is deteriorated.
  • it is conceivable to reduce the holding force but in this case, there is a possibility that abnormal noise due to backlash cannot be sufficiently prevented.
  • An object of the present invention is to improve steerability while preventing abnormal noise from occurring in a dual-pinion steering device.
  • a first shaft member that rotates in response to steering of a steering member by a driver; and a second shaft member that is provided on the first shaft member and rotates together with the first shaft member a first pinion gear, a second shaft member that is rotationally driven by a motor, a second pinion gear that is provided on the second shaft member and rotates together with the second shaft member, and a rack gear that meshes with the first pinion gear and the second pinion gear.
  • a rack shaft for steering a wheel a first biasing mechanism for biasing the rack shaft toward the first pinion gear
  • a second biasing mechanism for biasing the rack shaft toward the second pinion gear.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an electric power steering apparatus according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the rack shaft.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the vicinity of the first biasing mechanism.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the vicinity of the second biasing mechanism.
  • an electric power steering device 100 includes a steering shaft 11 as a first shaft member that rotates in accordance with steering of a steering wheel 1 as a steering member by a driver, and a steering shaft 11 that is provided on the steering shaft 11. 11, and a rack shaft 12 having a rack gear 12a meshing with the first pinion gear 16 and steering the wheel 2.
  • the steering shaft 11 includes an input shaft 13 that rotates as the driver operates the steering wheel 1, an output shaft 15 that displaces the rack shaft 12, and a torsion bar that connects the input shaft 13 and the output shaft 15. 14 and .
  • the rack shaft 12 is a shaft-shaped member that extends in the left-right direction of the vehicle and is connected to the wheels 2 via tie rods 5 and knuckle arms 4 .
  • the output shaft 15 and the rack shaft 12 are connected to each other via a rack and pinion mechanism consisting of a first pinion gear 16 provided at the end of the output shaft 15 and a rack gear 12 a provided on the rack shaft 12 .
  • the torque of the output shaft 15 is converted into a load in the axial direction of the rack shaft 12 and transmitted to the rack shaft 12 via the first pinion gear 16 and the rack gear 12a that mesh with each other.
  • the rack shaft 12 is displaced in the axial direction by the transmitted torque, and the wheels 2 are steered via the tie rods 5 .
  • the electric power steering apparatus 100 includes an electric motor 21 as a motor that is a power source for steering assist torque, a drive shaft 22 that is rotationally driven by the electric motor 21, and is provided on the drive shaft 22.
  • a second pinion gear 23 that rotates together with the drive shaft 22 , and a reduction section 50 that reduces the speed of rotation of the electric motor 21 and transmits it to the drive shaft 22 .
  • the reduction section 50 is a worm gear mechanism consisting of a worm shaft 51 driven by the electric motor 21 and a worm wheel 52 provided on the drive shaft 22 .
  • the worm shaft 51 and the worm wheel 52 mesh with each other, and the torque of the electric motor 21 is transmitted to the drive shaft 22 via the worm shaft 51 and the worm wheel 52 .
  • the second pinion gear 23 and the rack gear 12a mesh with each other, and the torque transmitted from the electric motor 21 to the drive shaft 22 is further transmitted to the rack shaft 12 via the second pinion gear 23 and the rack gear 12a.
  • the electric power steering device 100 further includes a torque sensor 40 that detects torque acting on the torsion bar 14 and a controller 30 that controls driving of the electric motor 21 according to the detected value of the torque sensor 40 .
  • the controller 30 includes a CPU (Central Processing Unit) that performs arithmetic processing, a ROM (Read-Only Memory) that stores control programs and the like executed by the CPU, and a RAM (random access memory) that stores the CPU's arithmetic results and the like. and a microcomputer including The controller 30 may be composed of a single microcomputer, or may be composed of a plurality of microcomputers.
  • CPU Central Processing Unit
  • ROM Read-Only Memory
  • RAM random access memory
  • the torque sensor 40 detects the steering torque applied to the input shaft 13 in accordance with the driver's steering operation, and outputs a voltage signal corresponding to the detected steering torque to the controller 30 .
  • the controller 30 calculates the torque output by the electric motor 21 based on the voltage signal from the torque sensor 40, and controls driving of the electric motor 21 so that the torque is generated.
  • the steering torque applied to the input shaft 13 is detected by the torque sensor 40, and the drive of the electric motor 21 is controlled by the controller 30 based on the detection result. It is possible to assist the driver's steering operation.
  • the electric power steering device 100 is a dual-pinion steering device in which the steering torque by the driver and the steering assist torque by the electric motor 21 are independently input to the rack shaft 12 .
  • the electric power steering device 100 houses a rack housing 17 as a case member that houses the rack shaft 12 , a shaft housing 18 that houses the steering shaft 11 , a reduction section 50 and a drive shaft 22 . a worm housing 53;
  • the rack housing 17 includes an accommodation hole 17a formed through the axial direction to accommodate the rack shaft 12, and a first insertion hole 17b and a second insertion hole 17b which are open at one end on the outer peripheral surface and are formed so as to intersect the accommodation hole 17a. and two insertion holes 17c.
  • the shaft housing 18 is connected to the rack housing 17 via bolts (not shown) such that the output shaft 15 is inserted through the first insertion hole 17b.
  • the worm housing 53 is connected to the rack housing 17 via bolts (not shown) such that the drive shaft 22 is inserted through the second insertion hole 17c.
  • the electric power steering device 100 includes a first biasing mechanism 60 that biases the rack shaft 12 toward the first pinion gear 16 .
  • the first biasing mechanism 60 is housed in a first housing portion 17 d provided in the rack housing 17 .
  • the rack housing 17 has a first accommodating portion 17d that accommodates the first biasing mechanism 60.
  • the first accommodating portion 17 d is a through hole extending perpendicularly to the rack shaft 12 and the output shaft 15 and opening to the inner peripheral surface of the accommodating hole 17 a and the outer peripheral surface of the rack housing 17 .
  • the first biasing mechanism 60 includes a first yoke 61 as a first contact portion that contacts the rack shaft 12 and a first biasing member that biases the first yoke 61 toward the rack shaft 12 . It has a spring 62 , a first cover 63 that closes the opening of the first accommodating portion 17 d of the rack housing 17 , and an O-ring 64 as an elastic member provided on the outer peripheral surface of the first yoke 61 .
  • the first yoke 61 is slidably accommodated in the first accommodating portion 17d.
  • the first yoke 61 is provided with a contact surface 61a along the outer peripheral surface of the rack shaft 12, and the rack shaft 12 is accommodated in contact with the contact surface 61a.
  • the O-ring 64 is provided between the outer peripheral surface of the first yoke 61 and the inner peripheral surface of the first housing portion 17d to seal the gap therebetween.
  • the first spring 62 is arranged so that its central axis is perpendicular to the central axis of the rack shaft 12 . Also, the first cover 63 is attached to the rack housing 17 by being screwed onto a female screw (not shown) provided in the first accommodating portion 17d. A first spring 62 is provided in a compressed state between the first yoke 61 and the first cover 63 . Thereby, the first spring 62 biases the rack shaft 12 toward the first pinion gear 16 via the first yoke 61 .
  • the electric power steering device 100 includes a second biasing mechanism 70 that biases the rack shaft 12 toward the second pinion gear 23 .
  • the second biasing mechanism 70 is housed in a second housing portion 17e provided in the rack housing 17.
  • the rack housing 17 has a second accommodation portion 17e that accommodates the second biasing mechanism 70 .
  • the second accommodation portion 17 e is a through hole extending perpendicularly to the rack shaft 12 and the drive shaft 22 and opening to the inner peripheral surface of the accommodation hole 17 a and the outer peripheral surface of the rack housing 17 .
  • the second biasing mechanism 70 includes a second yoke 71 as a second contact portion that contacts the rack shaft 12 and a second biasing member that biases the second yoke 71 toward the rack shaft 12 . It has a spring 72 , a second cover 73 that closes the opening of the second accommodating portion 17 e of the rack housing 17 , and an O-ring 74 as an elastic member provided on the outer peripheral surface of the second yoke 71 . Since the second biasing mechanism 70 has the same basic configuration as the first biasing mechanism 60, detailed description thereof will be omitted. Differences between the first biasing mechanism 60 and the second biasing mechanism 70 will be described later.
  • the rack shaft 12 is urged by the first urging mechanism 60 and the second urging mechanism 70, so that the first pinion gear 16 and the second pinion gear 23 are held by the rack shaft 12.
  • holding force is generated.
  • the holding force in this embodiment indicates the force acting on the first pinion gear 16 and the second pinion gear 23 through the rack shaft 12 .
  • a force acts on the first pinion gear 16 and the second pinion gear 23 through the rack shaft 12 from the first biasing mechanism 60 and the second biasing mechanism 70 .
  • force acts on the first pinion gear 16 and the second pinion gear 23 from the rack shaft 12 as a reaction force to the force input to the rack shaft 12 from itself.
  • the holding force in this embodiment is the sum of the above two forces.
  • an urging mechanism that urges the rack shaft toward the pinion gear is configured so that the pinion gear is held by the rack shaft with a large holding force in order to prevent the generation of abnormal noise due to backlash.
  • increasing the holding force with which each pinion is held by the rack increases the reaction force that each pinion receives from the rack, causing the rack shaft to move due to the input from each pinion gear. becomes difficult. Therefore, there is a possibility that the steerability of the electric power steering apparatus will deteriorate. In order to deal with this, it is conceivable to reduce the holding force with which each pinion gear is held by the rack shaft, but in this case, there is a possibility that abnormal noise due to backlash cannot be sufficiently prevented.
  • the rack shaft 12 is urged by the first urging mechanism 60 so that the first pinion gear 16 is held by the rack shaft 12 with a first holding force.
  • the second holding force by which the second pinion gear 23 is held on the rack shaft 12 by urging the rack shaft 12 by the second urging mechanism 70 is urged by the rack shaft 12 so that the rack shaft 12 with a first holding force.
  • the first holding force can be adjusted by changing the set load of the first spring 62, for example. This is because the force acting on the first pinion gear 16 through the rack shaft 12 changes as the biasing force of the first spring 62 changes.
  • the set load of the first spring 62 is increased, the biasing force of the first spring 62 is increased, and the force acting on the first pinion gear 16 through the rack shaft 12 is increased. Therefore, the first holding force increases.
  • the second holding force can also be adjusted by changing the set load of the second spring 72 . In this manner, the electric power steering apparatus 100 can individually set and optimize the first holding force and the second holding force by the members constituting the first urging mechanism 60 and the second urging mechanism 70. can be done.
  • the set load of the first spring 62 is smaller than the set load of the second spring 72.
  • the first holding force is less than the second holding force. That is, since the reaction force that the first pinion gear 16 receives from the rack shaft 12 is smaller than the reaction force that the second pinion gear 23 receives from the rack shaft 12 , the rack shaft 12 receives more input from the steering shaft 11 than the input from the drive shaft 22 . Easy to move with input from. As a result, the steerability of the electric power steering device 100 can be improved. Moreover, since the second holding force is higher than the first holding force, backlash that occurs between the rack shaft 12 and the second pinion gear 23 can be prevented. In this manner, the electric power steering apparatus 100 can achieve both prevention of abnormal noise and improvement of steering performance.
  • the electric power steering device 100 is not limited to a structure in which the first holding force is smaller than the second holding force. With this configuration, the first holding force with which the first pinion gear 16 is held on the rack shaft 12 is different from the second holding force with which the second pinion gear 23 is held on the rack shaft 12.
  • the forces transmitted to the rack shaft 12 can be optimized as a whole. Moreover, not only the magnitude of the force transmitted to the rack shaft 12 but also the manner in which the force is transmitted from the first biasing mechanism 60 and the second biasing mechanism 70 to the rack shaft 12 can be optimized. As a result, it is possible to achieve both prevention of abnormal noise from the electric power steering device 100 and improvement of steering performance.
  • the electric power steering device 100 is configured such that the first holding force with which the first pinion gear 16 is held on the rack shaft 12 and the second holding force with which the second pinion gear 23 is held on the rack shaft 12 are different. , the forces transmitted to the rack shaft 12 as a whole can be optimized. As a result, it is possible to achieve both prevention of abnormal noise from the electric power steering device 100 and improvement of steering performance.
  • the first holding force is smaller than the second holding force, so that the reaction force that the first pinion gear 16 receives from the rack shaft 12 is the reaction force that the second pinion gear 23 receives from the rack shaft 12 . smaller than the force. Therefore, the rack shaft 12 is more easily moved by the input from the steering shaft 11 than by the input from the drive shaft 22 . As a result, the steerability of the electric power steering device 100 can be improved. Moreover, since the second holding force is higher than the first holding force, backlash that occurs between the rack shaft 12 and the second pinion gear 23 can be prevented. In this manner, the electric power steering apparatus 100 can achieve both prevention of abnormal noise and improvement of steering performance.
  • the electric power steering apparatus 100 of the above embodiment has a configuration in which the first holding force is smaller than the second holding force because the set load of the first spring 62 is smaller than the set load of the second spring 72 .
  • the configuration of the electric power steering apparatus 100 is not limited to this, and may be a configuration in which the first holding force is smaller than the second holding force by other methods.
  • the coefficient of friction of the first yoke 61 may be smaller than the coefficient of friction of the second yoke 71 .
  • the first yoke 61 and the second yoke 71 are made of different materials, or the contact surface 61a and the contact surface 71a are coated with different materials.
  • the coefficient of friction of the first yoke 61 may be smaller than the coefficient of friction of the second yoke 71 .
  • the reaction force that the first pinion gear 16 receives from the rack shaft 12 is smaller than the reaction force that the second pinion gear 23 receives from the rack shaft 12 . Therefore, the first holding force becomes smaller than the second holding force, and the same effect as that of the above embodiment is exhibited.
  • the electric power steering apparatus 100 of the above embodiment has a configuration in which the first holding force is smaller than the second holding force.
  • the configuration of the electric power steering device 100 is not limited to this, as long as the first holding force and the second holding force are different.
  • the set load of the first spring 62 and the set load of the second spring 72 may have different configurations.
  • the coefficient of friction of the first yoke 61 and the coefficient of friction of the second yoke 71 may be configured differently. In these configurations, the first holding force and the second holding force can be individually set and optimized by the first spring 62 and the second spring 72 or the first yoke 61 and the second yoke 71. .
  • An electric power steering device 100 as a steering device includes: a steering shaft 11 as a first shaft member that rotates according to steering of a steering wheel 1 as a steering member by a driver; a first pinion gear 16, a drive shaft 22 as a second shaft member that is rotationally driven by an electric motor 21 as a motor, a second pinion gear 23 that is provided on the drive shaft 22 and rotates together with the drive shaft 22, and a first pinion gear 16 and a rack gear 12a that meshes with the second pinion gear 23 to steer the wheel 2; a first biasing mechanism 60 that biases the rack shaft 12 toward the first pinion gear 16; A second biasing mechanism 70 biasing the second pinion gear 23 toward the second pinion gear 23 , and the first pinion gear 16 is held on the rack shaft 12 by biasing the rack shaft 12 by the first biasing mechanism 60 .
  • the first holding force is different from the second holding force with which the second pinion gear 23 is held on the rack shaft 12 by urging the rack shaft 12 by the second urging mechanism 70
  • the first holding force with which the first pinion gear 16 is held on the rack shaft 12 is different from the second holding force with which the second pinion gear 23 is held on the rack shaft 12, so that as a whole
  • the forces transmitted to the rack shaft 12 can be optimized. As a result, it is possible to achieve both prevention of abnormal noise from the electric power steering device 100 and improvement of steering performance.
  • the electric power steering apparatus 100 further includes a rack housing 17 as a case member that accommodates the rack shaft 12.
  • the rack housing 17 includes a first accommodation portion 17d that accommodates the first biasing mechanism 60, a second
  • the first urging mechanism 60 includes a first yoke 61 as a first abutting portion that abuts against the rack shaft 12, and the first yoke 61 as a rack shaft 12.
  • the second biasing mechanism 70 has a first spring 62 as a first biasing member that biases toward the shaft 12 , and a second yoke 71 as a second contact portion that contacts the rack shaft 12 . and a second spring 72 as a second biasing member that biases the second yoke 71 toward the rack shaft 12 .
  • the set load of the first spring 62 and the set load of the second spring 72 are different.
  • the first holding force and the second holding force can be individually set and optimized by the first spring 62 and the second spring 72 .
  • the coefficient of friction of the first yoke 61 and the coefficient of friction of the second yoke 71 are different.
  • the first yoke 61 and the second yoke 71 can individually set and optimize the first holding force and the second holding force.
  • the first holding force is smaller than the second holding force.
  • the rack shaft 12 is easier to move with the input from the steering shaft 11 than the input from the drive shaft 22 .
  • the steerability of the electric power steering device 100 can be improved.
  • the second holding force is higher than the first holding force, backlash that occurs between the rack shaft 12 and the second pinion gear 23 can be prevented.
  • the steering device may be of a so-called 2-assist type having a mechanism for assisting the steering operation on the steering shaft side as well.

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Abstract

電動パワーステアリング装置（１００）は、ステアリングシャフト（１１）に設けられステアリングシャフト（１１）と共に回転する第一ピニオンギヤ（１６）と、電動モータ（２１）により回転駆動される駆動シャフト（２２）と、駆動シャフト（２２）に設けられ駆動シャフト（２２）と共に回転する第二ピニオンギヤ（２３）と、ラックシャフト（１２）を第一ピニオンギヤ（１６）に向けて付勢する第一付勢機構（６０）と、ラックシャフト（１２）を第二ピニオンギヤ（２３）に向けて付勢する第二付勢機構（７０）と、を備え、第一付勢機構（６０）によりラックシャフト（１２）が付勢されることによって第一ピニオンギヤ（１６）がラックシャフト（１２）に保持される第一保持力と、第二付勢機構（７０）によりラックシャフト（１２）が付勢されることによって第二ピニオンギヤ（２３）がラックシャフト（１２）に保持される第二保持力と、は異なる。

Description

ステアリング装置
　本発明は、ステアリング装置に関する。
　ＪＰ２０１３－２４１０５１Ａには、ラックをピニオンに向けて押し付ける予圧機構を備えるラックアンドピニオン式のステアリング装置が記載されている。予圧機構は、ハウジングの円筒部にラックガイド、予圧ばね、及び調整ねじが順に挿入されて構成され、予圧ばねによりラックガイドをラックに向けて付勢することで、ラックをピニオンに向けて押し付ける。これにより、ラックとピニオンとの間で生じるバックラッシュが防止される。
　ＪＰ２０１３－２４１０５１Ａに記載のステアリング装置では、予圧機構によりラックが付勢されることによってピニオンがラックに保持される保持力が生じる。ＪＰ２０１３－２４１０５１Ａに記載のような予圧機構は、バックラッシュによる異音の発生を防止するために、上記保持力が大きくなるように構成されることが一般的である。
　ここで、ＪＰ２０１３－２４１０５１Ａに記載のステアリング装置は、いわゆるシングルピニオン式であり、ＪＰ２０１３－２４１０５１Ａに記載のような予圧機構を、デュアルピニオン式のステアリング装置の二つのピニオンのそれぞれにも適用することが考えられる。この場合、バックラッシュによる異音を防止するために上記保持力を大きくすると、それぞれのピニオンがラックから受ける反力が過大となりラックが移動しづらくなる。よって、当該ステアリング装置の操舵性が悪化するおそれがある。これに対応するため、上記保持力を小さくすることも考えられるが、この場合は、バックラッシュによる異音を十分に防止できないおそれがある。
　本発明は、デュアルピニオン式のステアリング装置の異音の発生を防止しつつ、操舵性を向上させることを目的とする。
　本発明のある態様によれば、ステアリング装置であって、運転者によるステアリング部材の操舵に応じて回転する第一シャフト部材と、前記第一シャフト部材に設けられ前記第一シャフト部材と共に回転する第一ピニオンギヤと、モータにより回転駆動される第二シャフト部材と、前記第二シャフト部材に設けられ前記第二シャフト部材と共に回転する第二ピニオンギヤと、前記第一ピニオンギヤ及び前記第二ピニオンギヤに噛み合うラックギヤを有し車輪を転舵するラックシャフトと、前記ラックシャフトを前記第一ピニオンギヤに向けて付勢する第一付勢機構と、前記ラックシャフトを前記第二ピニオンギヤに向けて付勢する第二付勢機構と、を備え、前記第一付勢機構により前記ラックシャフトが付勢されることによって前記第一ピニオンギヤが前記ラックシャフトに保持される第一保持力と、前記第二付勢機構により前記ラックシャフトが付勢されることによって前記第二ピニオンギヤが前記ラックシャフトに保持される第二保持力と、は異なる。
図１は本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成図である。 図２はラックシャフトの部分断面図である。 図３は第一付勢機構近傍の部分断面図である。 図４は第二付勢機構近傍の部分断面図である。
　図面を参照して、本発明の実施形態に係るステアリング装置としての電動パワーステアリング装置１００について説明する。
　図１に示すように、電動パワーステアリング装置１００は、運転者によるステアリング部材としてのステアリングホイール１の操舵に応じて回転する第一シャフト部材としてのステアリングシャフト１１と、ステアリングシャフト１１に設けられステアリングシャフト１１と共に回転する第一ピニオンギヤ１６と、第一ピニオンギヤ１６に噛み合うラックギヤ１２ａを有し車輪２を転舵するラックシャフト１２と、を備える。
　ステアリングシャフト１１は、運転者がステアリングホイール１を操作するステアリング操作に伴って回転する入力シャフト１３と、ラックシャフト１２を変位させる出力シャフト１５と、入力シャフト１３と出力シャフト１５とを連結するトーションバー１４と、により構成される。
　ラックシャフト１２は、車両の左右方向に延びて設けられる軸状部材であり、タイロッド５及びナックルアーム４を介して車輪２に連結される。
　出力シャフト１５とラックシャフト１２とは、出力シャフト１５の端部に設けられる第一ピニオンギヤ１６と、ラックシャフト１２に設けられるラックギヤ１２ａと、からなるラックアンドピニオン機構を介して互いに連結される。出力シャフト１５のトルクは、互いに噛み合う第一ピニオンギヤ１６及びラックギヤ１２ａを介してラックシャフト１２の軸心方向の荷重に変換されてラックシャフト１２に伝達される。これにより、ラックシャフト１２は、伝達されるトルクにより軸心方向に変位し、タイロッド５を介して車輪２を転舵する。
　また、電動パワーステアリング装置１００は、操舵補助トルクの動力源であるモータとしての電動モータ２１と、電動モータ２１により回転駆動される第二シャフト部材としての駆動シャフト２２と、駆動シャフト２２に設けられ駆動シャフト２２と共に回転する第二ピニオンギヤ２３と、電動モータ２１の回転を減速して駆動シャフト２２に伝達する減速部５０と、を備える。
　減速部５０は、電動モータ２１により駆動されるウォームシャフト５１と、駆動シャフト２２に設けられるウォームホイール５２と、からなるウォームギヤ機構である。ウォームシャフト５１とウォームホイール５２とは互いに噛み合っており、電動モータ２１のトルクは、ウォームシャフト５１及びウォームホイール５２を介して駆動シャフト２２に伝達される。また、第二ピニオンギヤ２３とラックギヤ１２ａとは互いに噛み合っており、電動モータ２１から駆動シャフト２２に伝達されたトルクは、第二ピニオンギヤ２３及びラックギヤ１２ａを介してラックシャフト１２にさらに伝達される。
　また、電動パワーステアリング装置１００は、トーションバー１４に作用するトルクを検出するトルクセンサ４０と、トルクセンサ４０の検出値に応じて電動モータ２１の駆動を制御するコントローラ３０と、をさらに備える。
　コントローラ３０は、演算処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）と、ＣＰＵにより実行される制御プログラム等を記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＣＰＵの演算結果等を記憶するＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ　ａｃｃｅｓｓ　ｍｅｍｏｒｙ）と、を含むマイクロコンピュータで構成される。コントローラ３０は、単一のマイクロコンピュータで構成されていてもよいし、複数のマイクロコンピュータで構成されていてもよい。
　トルクセンサ４０は、運転者によるステアリング操作に伴って入力シャフト１３に付与される操舵トルクを検出し、検出した操舵トルクに対応する電圧信号をコントローラ３０に出力する。コントローラ３０は、トルクセンサ４０からの電圧信号に基づいて、電動モータ２１が出力するトルクを演算し、そのトルクが発生するように電動モータ２１の駆動を制御する。
　このように、上記構成の電動パワーステアリング装置１００では、入力シャフト１３に付与される操舵トルクをトルクセンサ４０にて検出し、その検出結果に基づいて電動モータ２１の駆動をコントローラ３０にて制御して運転者のステアリング操作をアシストすることが可能である。以上のように、電動パワーステアリング装置１００は、運転者による操舵トルクと電動モータ２１による操舵補助トルクとがそれぞれ独立してラックシャフト１２に入力されるデュアルピニオン式のステアリング装置である。
　図２に示すように、電動パワーステアリング装置１００は、ラックシャフト１２を収容するケース部材としてのラックハウジング１７と、ステアリングシャフト１１を収容するシャフトハウジング１８と、減速部５０及び駆動シャフト２２を収容するウォームハウジング５３と、を備える。
　ラックハウジング１７は、軸方向に貫通して形成されラックシャフト１２が収容される収容孔１７ａと、外周面に一端が開口し収容孔１７ａと交差するように形成される第一挿通孔１７ｂ及び第二挿通孔１７ｃと、を有する。シャフトハウジング１８は、第一挿通孔１７ｂに出力シャフト１５が挿通するようにして、図示しないボルトを介してラックハウジング１７に連結される。ウォームハウジング５３は、第二挿通孔１７ｃに駆動シャフト２２が挿通するようにして、図示しないボルトを介してラックハウジング１７に連結される。
　図３に示すように、電動パワーステアリング装置１００は、ラックシャフト１２を第一ピニオンギヤ１６に向けて付勢する第一付勢機構６０を備える。第一付勢機構６０は、ラックハウジング１７に設けられる第一収容部１７ｄに収容される。言い換えれば、ラックハウジング１７は、第一付勢機構６０を収容する第一収容部１７ｄを有する。第一収容部１７ｄは、ラックシャフト１２及び出力シャフト１５に対して垂直に延び、収容孔１７ａの内周面及びラックハウジング１７の外周面に開口する貫通孔である。
　第一付勢機構６０は、ラックシャフト１２に当接する第一当接部としての第一ヨーク６１と、第一ヨーク６１をラックシャフト１２に向けて付勢する第一付勢部材としての第一スプリング６２と、ラックハウジング１７の第一収容部１７ｄの開口を塞ぐ第一カバー６３と、第一ヨーク６１の外周面に設けられる弾性部材としてのＯリング６４と、を有する。
　第一ヨーク６１は、第一収容部１７ｄに摺動自在に収容される。第一ヨーク６１には、ラックシャフト１２の外周面に沿うように当接面６１ａが設けられ、当接面６１ａにラックシャフト１２が当接して収容される。Ｏリング６４は、第一ヨーク６１の外周面と第一収容部１７ｄの内周面との間に設けられ、両者の間の隙間を封止する。
　第一スプリング６２は、中心軸がラックシャフト１２の中心軸と直交するように配置される。また、第一カバー６３は、第一収容部１７ｄに設けられる雌ねじ（図示省略）に螺合してラックハウジング１７に取り付けられる。第一スプリング６２は、第一ヨーク６１と第一カバー６３との間に圧縮状態で設けられる。これにより、第一スプリング６２は、第一ヨーク６１を介してラックシャフト１２を第一ピニオンギヤ１６に向けて付勢する。
　図４に示すように、電動パワーステアリング装置１００は、ラックシャフト１２を第二ピニオンギヤ２３に向けて付勢する第二付勢機構７０を備える。第二付勢機構７０は、ラックハウジング１７に設けられる第二収容部１７ｅに収容される。言い換えれば、ラックハウジング１７は、第二付勢機構７０を収容する第二収容部１７ｅを有する。第二収容部１７ｅは、ラックシャフト１２及び駆動シャフト２２に対して垂直に延び、収容孔１７ａの内周面及びラックハウジング１７の外周面に開口する貫通孔である。
　第二付勢機構７０は、ラックシャフト１２に当接する第二当接部としての第二ヨーク７１と、第二ヨーク７１をラックシャフト１２に向けて付勢する第二付勢部材としての第二スプリング７２と、ラックハウジング１７の第二収容部１７ｅの開口を塞ぐ第二カバー７３と、第二ヨーク７１の外周面に設けられる弾性部材としてのＯリング７４と、を有する。第二付勢機構７０は、第一付勢機構６０と基本的な構成は同一であるため、詳細な説明は省略する。なお、第一付勢機構６０と第二付勢機構７０とが異なる点は後述する。
　上記構成の電動パワーステアリング装置１００では、第一付勢機構６０及び第二付勢機構７０によりラックシャフト１２が付勢されることによって第一ピニオンギヤ１６及び第二ピニオンギヤ２３がラックシャフト１２に保持される保持力が生じる。具体的には、本実施形態における保持力とは、ラックシャフト１２を通じて第一ピニオンギヤ１６及び第二ピニオンギヤ２３に作用する力のことを示す。第一ピニオンギヤ１６及び第二ピニオンギヤ２３には、第一付勢機構６０及び第二付勢機構７０からラックシャフト１２を通じて力が作用する。さらに、第一ピニオンギヤ１６及び第二ピニオンギヤ２３には、自身からラックシャフト１２に入力する力の反力として、ラックシャフト１２から力が作用する。本実施形態における保持力は、上記の二つの力を合わせたものである。
　一般に、ラックシャフトをピニオンギヤに向けて付勢する付勢機構は、バックラッシュによる異音の発生を防止するために、ピニオンギヤがラックシャフトに保持される保持力が大きくなるように構成される。デュアルピニオン式のステアリング装置は、それぞれのピニオンがラックに保持される保持力を大きくすると、それぞれのピニオンがラックから受ける反力が大きくなることで、それぞれのピニオンギヤからの入力によりラックシャフトが移動しづらくなる。よって、電動パワーステアリング装置の操舵性が悪化するおそれがある。これに対応するため、それぞれのピニオンギヤがラックシャフトに保持される保持力が小さくなるようにすることも考えられるが、この場合は、バックラッシュによる異音を十分に防止できないおそれがある。
　これに対して、本実施形態における電動パワーステアリング装置１００は、第一付勢機構６０によりラックシャフト１２が付勢されることによって第一ピニオンギヤ１６がラックシャフト１２に保持される第一保持力と、第二付勢機構７０によりラックシャフト１２が付勢されることによって第二ピニオンギヤ２３がラックシャフト１２に保持される第二保持力と、は異なるように構成される。
　第一保持力は、例えば、第一スプリング６２のセット荷重を変更することで調整可能である。これは、第一スプリング６２の付勢力が変化することで、ラックシャフト１２を通じて第一ピニオンギヤ１６に作用する力が変化するためである。第一スプリング６２のセット荷重を大きくすると、第一スプリング６２の付勢力が大きくなり、ラックシャフト１２を通じて第一ピニオンギヤ１６に作用する力が大きくなる。そのため、第一保持力は増加する。反対に、第一スプリング６２のセット荷重を小さくすると、第一スプリング６２の付勢力が小さくなり、ラックシャフト１２を通じて第一ピニオンギヤ１６に作用する力が小さくなる。そのため、第一保持力は減少する。第二保持力についても同様に、第二スプリング７２のセット荷重を変更することで調整可能である。このように、電動パワーステアリング装置１００は、第一付勢機構６０及び第二付勢機構７０を構成する部材により、第一保持力と第二保持力とを個別に設定し、最適化することができる。
　具体的には、電動パワーステアリング装置１００は、第一スプリング６２のセット荷重は、第二スプリング７２のセット荷重よりも小さい。言い換えれば、第一保持力は、第二保持力よりも小さい。つまり、第一ピニオンギヤ１６がラックシャフト１２から受ける反力は、第二ピニオンギヤ２３がラックシャフト１２から受ける反力よりも小さくなるため、ラックシャフト１２が、駆動シャフト２２からの入力よりもステアリングシャフト１１からの入力で移動しやすい。これにより、電動パワーステアリング装置１００の操舵性を向上させることができる。また、第二保持力は第一保持力よりも高いため、ラックシャフト１２と第二ピニオンギヤ２３との間で生じるバックラッシュを防止することができる。このように、電動パワーステアリング装置１００は、異音の発生の防止と、操舵性の向上と、を両立させることができる。
　なお、電動パワーステアリング装置１００は、第一保持力が第二保持力よりも小さい構成に限らず、少なくとも、第一保持力と、第二保持力と、は異なる構成であればよい。この構成であれば、第一ピニオンギヤ１６がラックシャフト１２に保持される第一保持力と、第二ピニオンギヤ２３がラックシャフト１２に保持される第二保持力と、が異なるようにすることで、ラックシャフト１２に伝わる力を全体として最適化することができる。また、ラックシャフト１２に伝わる力の大きさだけでなく、第一付勢機構６０及び第二付勢機構７０からラックシャフト１２への力の伝わり方も最適化することができる。これにより、電動パワーステアリング装置１００の異音の発生の防止と、操舵性の向上と、を両立させることができる。
　以上の本実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。
　電動パワーステアリング装置１００は、第一ピニオンギヤ１６がラックシャフト１２に保持される第一保持力と、第二ピニオンギヤ２３がラックシャフト１２に保持される第二保持力と、が異なるようにすることで、全体としてラックシャフト１２に伝わる力を最適化することができる。これにより、電動パワーステアリング装置１００の異音の発生の防止と、操舵性の向上と、を両立させることができる。
　特に、電動パワーステアリング装置１００では、第一保持力は、第二保持力よりも小さいことで、第一ピニオンギヤ１６がラックシャフト１２から受ける反力は、第二ピニオンギヤ２３がラックシャフト１２から受ける反力よりも小さくなる。そのため、ラックシャフト１２が、駆動シャフト２２からの入力よりもステアリングシャフト１１からの入力で移動しやすい。これにより、電動パワーステアリング装置１００の操舵性を向上させることができる。また、第二保持力は第一保持力よりも高いため、ラックシャフト１２と第二ピニオンギヤ２３との間で生じるバックラッシュを防止することができる。このように、電動パワーステアリング装置１００は、異音の発生の防止と、操舵性の向上と、を両立させることができる。
　次に、本実施形態の変形例について説明する。
　＜変形例１＞
　上記実施形態の電動パワーステアリング装置１００は、第一スプリング６２のセット荷重が第二スプリング７２のセット荷重よりも小さいことで、第一保持力が第二保持力よりも小さい構成である。電動パワーステアリング装置１００の構成はこれに限らず、他の方法で第一保持力が第二保持力よりも小さい構成としてもよい。
　例えば、第一ヨーク６１の摩擦係数が第二ヨーク７１の摩擦係数よりも小さい構成としてもよい。具体的には、第一ヨーク６１と第二ヨーク７１を別の材料で形成する、あるいは、当接面６１ａと当接面７１ａを別の材料でコーティングして形成するなどで、ラックシャフト１２に対する第一ヨーク６１の摩擦係数が第二ヨーク７１の摩擦係数よりも小さい構成としてもよい。第一ヨーク６１の摩擦係数が小さいと、第一ヨーク６１の当接面６１ａとラックシャフト１２との間で生じる摩擦力は小さくなる。これにより、第一ピニオンギヤ１６がラックシャフト１２から受ける反力は、第二ピニオンギヤ２３がラックシャフト１２から受ける反力よりも小さくなる。よって、第一保持力が第二保持力よりも小さくなり、上記実施形態と同様の効果を奏する。
　＜変形例２＞
　上記実施形態の電動パワーステアリング装置１００は、第一保持力が第二保持力よりも小さい構成である。前述のように、電動パワーステアリング装置１００の構成はこれに限らず、第一保持力と、第二保持力と、が異なる構成であればよい。例えば、第一スプリング６２のセット荷重と、第二スプリング７２のセット荷重と、は異なる構成であってもよい。また、第一ヨーク６１の摩擦係数と、第二ヨーク７１の摩擦係数と、は異なる構成であってもよい。これらの構成では、第一スプリング６２と第二スプリング７２、または、第一ヨーク６１と第二ヨーク７１により、第一保持力と第二保持力とを個別に設定し、最適化することができる。
　以上のように構成された本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。
　ステアリング装置としての電動パワーステアリング装置１００は、運転者によるステアリング部材としてのステアリングホイール１の操舵に応じて回転する第一シャフト部材としてのステアリングシャフト１１と、 ステアリングシャフト１１に設けられステアリングシャフト１１と共に回転する第一ピニオンギヤ１６と、モータとしての電動モータ２１により回転駆動される第二シャフト部材としての駆動シャフト２２と、駆動シャフト２２に設けられ駆動シャフト２２と共に回転する第二ピニオンギヤ２３と、 第一ピニオンギヤ１６及び第二ピニオンギヤ２３に噛み合うラックギヤ１２ａを有し車輪２を転舵するラックシャフト１２と、ラックシャフト１２を第一ピニオンギヤ１６に向けて付勢する第一付勢機構６０と、ラックシャフト１２を第二ピニオンギヤ２３に向けて付勢する第二付勢機構７０と、を備え、第一付勢機構６０によりラックシャフト１２が付勢されることによって第一ピニオンギヤ１６がラックシャフト１２に保持される第一保持力と、第二付勢機構７０によりラックシャフト１２が付勢されることによって第二ピニオンギヤ２３がラックシャフト１２に保持される第二保持力と、は異なる。
　この構成では、第一ピニオンギヤ１６がラックシャフト１２に保持される第一保持力と、第二ピニオンギヤ２３がラックシャフト１２に保持される第二保持力と、が異なるようにすることで、全体としてラックシャフト１２に伝わる力を最適化することができる。これにより、電動パワーステアリング装置１００の異音の発生の防止と、操舵性の向上と、を両立させることができる。
　また、電動パワーステアリング装置１００は、ラックシャフト１２を収容するケース部材としてのラックハウジング１７をさらに備え、ラックハウジング１７は、第一付勢機構６０を収容する第一収容部１７ｄと、第二付勢機構７０を収容する第二収容部１７ｅと、を有し、第一付勢機構６０は、ラックシャフト１２に当接する第一当接部としての第一ヨーク６１と、第一ヨーク６１をラックシャフト１２に向けて付勢する第一付勢部材としての第一スプリング６２と、を有し、第二付勢機構７０は、ラックシャフト１２に当接する第二当接部としての第二ヨーク７１と、第二ヨーク７１をラックシャフト１２に向けて付勢する第二付勢部材としての第二スプリング７２と、を有する。
　また、電動パワーステアリング装置１００は、第一スプリング６２のセット荷重と、第二スプリング７２のセット荷重と、は異なる。
　これらの構成では、第一スプリング６２と第二スプリング７２により、第一保持力と第二保持力とを個別に設定し、最適化することができる。
　また、電動パワーステアリング装置１００は、第一ヨーク６１の摩擦係数と、第二ヨーク７１の摩擦係数と、は異なる。
　この構成では、第一ヨーク６１と第二ヨーク７１により、第一保持力と第二保持力とを個別に設定し、最適化することができる。
　また、電動パワーステアリング装置１００は、第一保持力は、第二保持力よりも小さい。
　この構成では、ラックシャフト１２が、駆動シャフト２２からの入力よりもステアリングシャフト１１からの入力で移動しやすい。これにより、電動パワーステアリング装置１００の操舵性を向上させることができる。また、第二保持力は第一保持力よりも高いため、ラックシャフト１２と第二ピニオンギヤ２３との間で生じるバックラッシュを防止することができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
　ステアリング装置は、ステアリングシャフト側にもステアリング操作をアシストする機構を有するいわゆる２アシスト式のものであってもよい。
　本願は２０２１年３月３１日に日本国特許庁に出願された特願２０２１－０６０８９７に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (5)

  1. 　ステアリング装置であって、
    　運転者によるステアリング部材の操舵に応じて回転する第一シャフト部材と、
      前記第一シャフト部材に設けられ前記第一シャフト部材と共に回転する第一ピニオンギヤと、
    　モータにより回転駆動される第二シャフト部材と、
    　前記第二シャフト部材に設けられ前記第二シャフト部材と共に回転する第二ピニオンギヤと、
      前記第一ピニオンギヤ及び前記第二ピニオンギヤに噛み合うラックギヤを有し車輪を転舵するラックシャフトと、
    　前記ラックシャフトを前記第一ピニオンギヤに向けて付勢する第一付勢機構と、
    　前記ラックシャフトを前記第二ピニオンギヤに向けて付勢する第二付勢機構と、を備え、
    　前記第一付勢機構により前記ラックシャフトが付勢されることによって前記第一ピニオンギヤが前記ラックシャフトに保持される第一保持力と、前記第二付勢機構により前記ラックシャフトが付勢されることによって前記第二ピニオンギヤが前記ラックシャフトに保持される第二保持力と、は異なるステアリング装置。
  2. 　請求項１に記載のステアリング装置であって、
    　前記ラックシャフトを収容するケース部材をさらに備え、
    　前記ケース部材は、
    　前記第一付勢機構を収容する第一収容部と、
    　前記第二付勢機構を収容する第二収容部と、を有し、
    　前記第一付勢機構は、前記ラックシャフトに当接する第一当接部と、前記第一当接部を前記ラックシャフトに向けて付勢する第一付勢部材と、を有し、
    　前記第二付勢機構は、前記ラックシャフトに当接する第二当接部と、前記第二当接部を前記ラックシャフトに向けて付勢する第二付勢部材と、を有するステアリング装置。
  3. 　請求項２に記載のステアリング装置であって、
    　前記第一付勢部材のセット荷重と、前記第二付勢部材のセット荷重と、は異なるステアリング装置。
  4. 　請求項２に記載のステアリング装置であって、
    　前記第一当接部の摩擦係数と、前記第二当接部の摩擦係数と、は異なるステアリング装置。
  5. 　請求項１に記載のステアリング装置であって、
    　前記第一保持力は、前記第二保持力よりも小さいステアリング装置。
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