JP2018070118A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転舵シャフトの外周面に形成されたボールネジ軸と螺合したボールナットにモータからの回転トルクが伝達されるステアリング装置において、モータからボールネジ軸に伝達される回転トルクの変動を抑制することができるステアリング装置を提供する。【解決手段】ステアリング装置Ｓ１は、ボールネジ軸２１ｂ、及びボールネジ軸２１ｂに複数のボール３３ｂを介して螺合するボールナット３３ａを備えるボールネジ機構３３と、ボールナット３３ａに一体回転可能に設けられ、モータＭから出力された回転トルクが伝達される従動部材３４と、ボールネジ機構３３、及び従動部材３４を収容するハウジング２２と、従動部材３４の外周面に取り付けられた内輪３７ａと、ハウジング２２に取り付けられた外輪３７ｂとを備えた軸受３７と、を有し、内輪３７ａと従動部材３４との嵌め合いが、中間嵌めである。【選択図】図３

Description

本発明は、ステアリング装置に関する。

従来、特許文献１に示されるように、モータにより、転舵シャフトの軸方向推力を発生するようにした自動車用のステアリング装置がある。特許文献１に示されるステアリング装置では、両側にタイロッド等を介して転舵輪が連結され、転舵シャフトの外周面にボールネジ軸が形成され、ボールネジ軸にボールを介してボールナットが螺合している。そして、ボールナットは軸線方向で歯付きのプーリである従動部材と一体回転可能に連結され、従動部材はモータの出力軸に固定された歯付きのプーリである駆動部材とベルトによって接続されている。従動部材は、転舵シャフトを収納するハウジングに軸受によって回転可能に取り付けられて、ハウジング内に収納されている。このような構成によって、運転者がステアリングホイールを操舵すると、ボールナットがモータによって駆動されてボールネジ軸に対して回転し、ボールネジ軸にモータによるアシスト力が軸力として付与されて、運転者によってステアリングホイールに入力される操舵トルクがアシストされる。

特開２０１６−１３７９８号公報

引用文献１に示されるようなステアリング装置では、軸受の内輪の内周面と、従動部材の外周面との嵌め合いは、隙間嵌めである。このため、従動部材がハウジングに対して、傾き、従動部材に連結されているボールナットが傾き、ボールナットがボールネジ軸に対して傾く。すると、ボールナットがボールネジ軸に対して回転する際に、ボールナットとボール間、及び、ボールとボールネジ軸間の摺動抵抗が変動し、モータからボールネジ軸に伝達される回転トルクが変動する。

本発明は、上記課題に鑑みてなされた発明であり、転舵シャフトの外周面に形成されたボールネジ軸と螺合したボールナットにモータからの回転トルクが伝達されるステアリング装置において、モータからボールネジ軸に伝達される回転トルクの変動を抑制することができるステアリング装置を提供する。

本発明の請求項１に係るステアリング装置は、軸線方向に移動して転舵輪を転舵する転舵シャフトと、前記転舵シャフトの外周面に形成されたボールネジ軸、及び前記ボールネジ軸に複数のボールを介して螺合するボールナットを備えるボールネジ機構と、回転トルクを出力するモータと、前記ボールナットに一体回転可能に設けられ、前記モータから出力された前記回転トルクが伝達される従動部材と、前記転舵シャフト、前記ボールネジ機構、及び前記従動部材を収容するハウジングと、前記ボールナット又は前記従動部材の外周面に取り付けられ、外周面に内輪軌道面が形成された内輪と、前記内輪の外周側に前記内輪に対して相対回転可能に設けられ、前記ハウジングに取り付けられ、内周面に外輪軌道面が形成された外輪と、前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間に、転動可能に複数配置された転動体とを備え、前記ボールナット又は前記従動部材を前記ハウジングに回転可能に軸支する軸受と、を有し、前記内輪と前記ボールナット又は前記従動部材との嵌め合いが、中間嵌めである。

上記ステアリング装置によれば、内輪とボールナット又は従動部材との嵌め合いが、中間嵌めである。これにより、内輪とボールナット又は従動部材との間のガタツキを抑制することができ、内輪に対するボールナットの傾きを抑制することができ、ハウジングに対するボールナットの傾きを抑制することができる。このため、ボールナットがボールネジ軸に対して回転する際における、ボールナットとボール間、及び、ボールとボールネジ軸間の摺動抵抗の変動を抑制することができ、モータからボールネジ軸に伝達される回転トルクの変動を抑制することができる。

本発明に係る電動パワーステアリング装置を示す概略図である。 図１の操舵補助機構の部分の拡大断面図である。 図２の軸受部の周囲の部分の拡大断面図である。

（ステアリング装置の構成）
以下、本発明のステアリング装置Ｓ１の具体的な実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１において、ステアリング装置Ｓ１は、操舵機構１０、転舵機構２０、操舵補助機構３０、及びトルク検出装置４０を有する。

操舵機構１０は、ステアリングホイール１１、及びステアリングシャフト１２を備える。ステアリングホイール１１は、ステアリングシャフト１２の端部に固定される。ステアリングシャフト１２は、転舵輪２６を転舵するために、ステアリングホイール１１に加えられる操舵トルクを伝達する。ステアリングシャフト１２は、コラム軸１３、中間軸１４、及びピニオン軸１５を連結して構成される。ピニオン軸１５は、入力シャフト１５ａ、出力シャフト１５ｂ、及びトーションバー１５ｃを有する。入力シャフト１５ａの入力側部分には、中間軸１４の出力側部分が接続され、出力シャフト１５ｂの出力側部分には、ピニオン歯１５ｄが形成される。

転舵機構２０は、転舵シャフト２１、及び略円筒形状に形成されたハウジング２２を有する。転舵シャフト２１は、軸線方向に沿って直線往復移動可能にハウジング２２に収容されて支持される。以下の説明において、この転舵シャフト２１の軸線方向に沿った方向を単に「軸線方向Ａ（図１〜図３参照）」とも称する。ハウジング２２は、アルミニウム合金等の軽金属で構成されている。ハウジング２２は、第一ハウジング２２ａと、第一ハウジング２２ａの軸線方向Ａの一端側（図１中、左側）に固定された第二ハウジング２２ｂとを備える。ハウジング２２は、転舵シャフト２１、後述するボールネジ機構３３、及び従動部材３４を収容するものである。ピニオン軸１５は、第一ハウジング２２ａ内において回転可能に支持される。転舵シャフト２１には、ラック歯２１ａが形成され、ラック歯２１ａ及びピニオン歯１５ｄは、互いに噛合されて、ラックアンドピニオン機構を構成する。

転舵シャフト２１は、両端部にジョイント２７，２８を有する。ジョイント２７，２８は、転舵シャフト２１の両端が拡径されて形成される。ジョイント２７，２８の両端部には、タイロッド２４，２４が連結されており、タイロッド２４，２４の先端は、転舵輪２６が組み付けられた図示しないナックルに連結される。これにより、ステアリングホイール１１が操舵されて回転すると、その操舵トルクがステアリングシャフト１２に伝達され、ピニオン軸１５が回転される。ピニオン軸１５の回転は、ピニオン歯１５ｄ及びラック歯２１ａによって、転舵シャフト２１が軸線方向Ａに沿った移動（直線往復移動）に変換され、転舵シャフト２１が軸線方向Ａに沿って移動する。そして、この軸線方向Ａに沿った転舵シャフト２１の移動がタイロッド２４，２４を介してナックル（図略）に伝達されることにより、転舵輪２６，２６が転舵され、車両の進行方向が変更される。

また、ハウジング２２の両端には、ジョイント２７，２８とタイロッド２４，２４とのジョイント部分を覆う、軸線方向Ａに伸縮可能な樹脂からなる筒状の蛇腹部を有するブーツ２５，２５の一端部が固定される。ブーツ２５，２５の他端部はタイロッド２４，２４に固定され、ハウジング２２の内部を含む転舵機構２０の収容空間の気密性がブーツ２５，２５によって保たれる。これにより、ハウジング２２内部への異物の混入や浸水が防止される。

トルク検出装置４０は、ピニオン軸１５の周囲にあるハウジング２２の取付開口部２２ｃに固定される。トルク検出装置４０は、トーションバー１５ｃの捩れ量を検出し、捩れ量に応じた信号を制御部ＥＣＵに出力する。ここでいう、トーションバー１５ｃとは、入力シャフト１５ａのトルクと出力シャフト１５ｂのトルクとの差に応じて捩れる特性を有する部材である。

操舵補助機構３０は、トルク検出装置４０の出力に基づいて制御されるモータＭを駆動源として操舵機構１０に操舵補助力を付与する機構である。操舵補助機構３０は、第一ハウジング２２ａ、第二ハウジング２２ｂ、第三ハウジング３１、電装装置ＭＣＵ、回転軸３２、ボールネジ機構３３、及び伝達機構３５を備える。図１に示すように、操舵補助機構３０では、制御部ＥＣＵとモータＭを一体化した電装装置ＭＣＵが、転舵シャフト２１よりも下側（重力方向下方）に配置される。本実施形態のステアリング装置Ｓ１は、所謂、ラックパラレル型の装置として構成され、車両前方のエンジンルーム内（車室外）に配置される。

操舵補助機構３０は、モータＭが出力する回転トルクを、伝達機構３５を介してボールネジ機構３３に伝達し、ボールネジ機構３３によって回転トルクを転舵シャフト２１の直線往復動の移動力に変換することで操舵機構１０に操舵補助力を付与する。

操舵補助機構３０を構成する、第一ハウジング２２ａは、図２や図３に示すように、円筒状の第一筒状部２２１と、第一筒状部２２１の第二ハウジング２２ｂ側に形成された第一操舵補助用ハウジング２２２と、第一筒状部２２１と第一操舵補助用ハウジング２２２とを接続する軸線方向Ａと直交する方向に形成された壁部２２４（図３示）とを有する。第一筒状部２２１は、主に転舵シャフト２１を収容するハウジング部分である。第一操舵補助用ハウジング２２２は、主に操舵補助機構３０に係る装置を収容する部分であり、第一筒状部２２１よりも大径の筒状であって、下側に膨出した形状に形成される。第一操舵補助用ハウジング２２２における下側に膨出した部分の端面には、転舵シャフト２１の軸線方向Ａに貫通した開口部２２２ａ（図２示）が形成される。

第二ハウジング２２ｂは、円筒状の第二筒状部２３１と、第二筒状部２３１の第一ハウジング２２ａ側に形成された第二操舵補助用ハウジング２３２とを有する。第二筒状部２３１は主に転舵シャフト２１を収容するハウジング部分である。第二操舵補助用ハウジング２３２は、主に第一操舵補助用ハウジング２２２と共に操舵補助機構３０に係る装置を収容する部分であり、第二筒状部２３１よりも大径で円筒状に形成される。

第一操舵補助用ハウジング２２２の外周面には、係止突起２２２ｂが突出形成されている。係止突起２２２ｂの軸線方向Ａの一方側の側面は、軸線方向Ａに対して直交する方向に延在する当接面２２２ｃが形成されている。第二操舵補助用ハウジング２３２の軸線方向Ａの他方側の端部は、第一操舵補助用ハウジング２２２の軸線方向Ａの一方側の端部の外周側にこの端部に重ねられて設けられている。第二操舵補助用ハウジング２３２の軸線方向Ａの一方側の端面は、第一操舵補助用ハウジング２２２の当接面２２２ｃに当接している。このような構造によって、第一操舵補助用ハウジング２２２（第一ハウジング２２ａ）の開口部と第二操舵補助用ハウジング２３２（第二ハウジング２２ｂ）の開口部が連結している。

図２に示すように、第三ハウジング３１は、第一操舵補助用ハウジング２２２の壁部２２４（図３示）から軸線方向Ａと直交する方向に形成された膨出端面２２３にプレート３６を介して固定される。第一操舵補助用ハウジング２２２の膨出端面２２３に対向する第三ハウジング３１の面は、開口３１１を有する。開口３１１は、プレート３６によって塞がれる。また、プレート３６には、モータＭの出力シャフト３２ｂを軸線方向Ａに挿通する貫通孔３６ａが形成される。モータＭを含む電装装置ＭＣＵは、第三ハウジング３１内に収容される。つまり、電装装置ＭＣＵは、転舵シャフト２１と離間してハウジング２２に取り付けられ、モータＭの出力シャフト３２ｂがハウジング２２内に延びるよう配置される。詳細には、図２に示すように、出力シャフト３２ｂの軸線が、転舵シャフト２１の軸線方向Ａと平行となるように、出力シャフト３２ｂがハウジング２２の第二ハウジング２２ｂ内に延びて設けられる。

図２に示すように、電装装置ＭＣＵは、モータＭ、並びに、モータＭを駆動するための制御部ＥＣＵ等を備える。モータＭは、回転トルクを出力する。モータＭは、出力シャフト３２ｂの回転角度を検出する角度センサ（図示しない）を備える。制御部ＥＣＵは、トルク検出装置４０の出力信号に基づいて、操舵補助トルクを決定し、モータＭが出力する回転トルクを制御する。

図２に示すように、回転軸３２は、モータＭの出力軸であり、モータＭから出力された回転トルクを伝達する。回転軸３２は、出力シャフト３２ｂと、出力シャフト３２ｂの外周側に配置された駆動部材３２ａと、を備える。出力シャフト３２ｂは、プレート３６の貫通孔３６ａに、軸受３１３を介して回転可能に支持される。出力シャフト３２ｂの一部は、第三ハウジング３１内から第三ハウジング３１の外部に位置するハウジング２２の第一操舵補助用ハウジング２２２側に延び、第一操舵補助用ハウジング２２２に収容される。駆動部材３２ａは、出力シャフト３２ｂの外周面のうち軸線方向Ａにおいて第三ハウジング３１の外部に位置する部位に設けられている。駆動部材３２ａには、モータＭが発生させる回転トルクが伝達される。

図２に示すように、ボールネジ機構３３は、ボールネジ軸２１ｂと、ボールナット３３ａと、を備える。ボールネジ軸２１ｂは、図１に示す転舵シャフト２１の外周のうち軸線方向Ａに沿った一定範囲にわたって溝が螺旋状に形成されている（図１中、左側）。ボールナット３３ａは、内周に溝が螺旋状に形成され、ボールネジ軸２１ｂに沿って配列される複数のボール３３ｂを介して転舵シャフト２１のボールネジ軸２１ｂに螺合されている。ボール３３ｂは、ボールネジ軸２１ｂの外周に螺旋状に形成された溝と、ボールナット３３ａの内周に螺旋状に形成された溝との間に設けられ、ボールネジ軸２１ｂの外周に螺旋状に形成された溝とボールナット３３ａの内周に螺旋状に形成された溝の両方に係合している。

図２に示すように、伝達機構３５は、駆動部材３２ａ、環状部材３５ａ、及び従動部材３４によって構成される。駆動部材３２ａ、及び従動部材３４は、それぞれ外歯を備える歯付きのプーリである。駆動部材３２ａと従動部材３４は、異軸に設けられている。伝達機構３５は、環状部材３５ａを介して駆動部材３２ａと従動部材３４との間で、モータＭが発生させる回転トルクを伝達する機構である。駆動部材３２ａは、出力シャフト３２ｂの先端に設けられている。

歯付きの従動部材３４は、円筒形状であり、ボールナット３３ａの外周に、ボールナット３３ａと一体回転可能に設けられている。本実施形態では、図３に示すように、従動部材３４の内周面に形成されたキー溝３４ａ及びボールナット３３ａの外周面に形成されたキー溝３３ｃに係合するキー３３ｄと、従動部材３４の開口部に螺着し、ボールナット３３ａの一端面を押圧するねじ部材３３ｅによって、従動部材３４がボールナット３３ａに一体回転可能に固定されている。

図３において、紙面左側を軸線方向Ａの一方側（一端側）、紙面右側を軸線方向Ａの他方側（他端側）とする。従動部材３４は、ハウジング２２内に収納され、軸受３７を介してハウジング２２に回転可能に取り付けられている。軸受３７の周囲の構造については、後で詳細に説明する。従動部材３４の外周面の軸線方向Ａの他方側には、平歯車形状の歯部３４ｂが形成されている。従動部材３４の歯部３４ｂの軸線方向Ａの他方側に隣接する位置には、歯部３４ｂの歯底よりも外径が小さい外径の第一ガイド凹部３４ｃが形成されている。また、従動部材３４の歯部３４ｂの軸線方向Ａの一方側に隣接する位置には、歯部３４ｂの歯底よりも外径が小さい外径の第二ガイド凹部３４ｄが形成されている。

第一ガイド凹部３４ｃの外周面及び第二ガイド凹部３４ｄの外周面には、それぞれ、円環形状のガイド部３８が軸線方向Ａに移動不能に取り付けられている。ガイド部３８は、円筒形状の基部３８ａと、基部３８ａの一端から、基部３８ａの外周側に、基部３８ａの形成方向と直交する方向に延在する円環板形状のフランジ部３８ｂとから構成されている。フランジ部３８ｂは、歯部３４ｂに隣接する位置に位置している。

環状部材３５ａは、内歯を内周側に複数有する円環状のゴムベルトであり、従動部材３４の外周に形成された歯部３４ｂと駆動部材３２ａの外周に形成された歯部３２ｃとの間に、各歯部３４ｂ、３２ｃと噛合した状態で巻き掛けられている。このような構造によって、環状部材３５ａは駆動部材３２ａと従動部材３４との間で回転トルクを伝達して、従動部材３４にモータＭから出力された回転トルクが伝達される。従動部材３４の歯部３４ｂと係合している環状部材３５ａは、２つのガイド部３８のフランジ部３８ｂで挟まれている。このような構造によって、環状部材３５ａの軸線方向Ａの移動が阻止され、環状部材３５ａの歯部３４ｂからの脱落が防止される。

上記の構成により、操舵補助機構３０は、ステアリングホイール１１の回転操作に応じてモータＭを駆動し、出力シャフト３２ｂを回転させる。出力シャフト３２ｂが回転することにより、回転トルクが駆動部材３２ａに伝達され、駆動部材３２ａが回転する。また、駆動部材３２ａの回転は、環状部材３５ａを介して従動部材３４に伝達される。従動部材３４が回転することにより、従動部材３４に一体的に設けられるボールナット３３ａが回転する。そして、ボールナット３３ａが回転することにより、ボール３３ｂを介して転舵シャフト２１の軸線方向への操舵補助力が転舵シャフト２１に伝達される。

（軸受の周囲の構造）
以下に、図３を用いて、軸受３７の周囲の構造について説明する。
従動部材３４の外周面において、第二ガイド凹部３４ｄの軸線方向Ａの一方側に隣接する位置には、歯部３４ｂの歯底や第二ガイド凹部３４ｄよりも外径が小さい外径の軸受取付面３４ｅが形成されている。この軸受取付面３４ｅは、内輪３７ａが取り付けられる従動部材３４の外周面である。軸受取付面３４ｅには、２つの軸受支持突起３４ｉが軸線方向Ａに離間して径方向外方に突出形成されている。軸受支持突起３４ｉは、軸受３７の軸線方向Ａ長さより短く形成され、軸受取付面３４ｅの周方向の全周にわたって形成されている。軸受支持突起３４ｉは円環状の突起である。軸受支持突起３４ｉの先端には、軸受支持面３４ｊが形成されている。軸受支持面３４ｊは、軸線方向Ａと平行であり、円筒の周面形状である。軸受取付面３４ｅの内径側、つまり、内輪３７ａの内径側には、ボールネジ機構３３のボール軌道の少なくとも一部が存在する。なお、ボールネジ機構３３のボール軌道とは、ボール３３ｂがボールネジ軸２１ｂに形成された溝とボールナット３３ａに形成された溝との間において移動する経路であり、つまり、ボール３３ｂがボールナット３３ａの内周に螺旋状に形成された溝に沿って移動する経路である。

第二ガイド凹部３４ｄと軸受取付面３４ｅとの間には、軸線方向Ａと直交する方向に延在する段差面３４ｈが形成されている。従動部材３４の第二ガイド凹部３４ｄの軸線方向Ａの一方側に隣接する位置には、ネジ溝が螺旋状に形成されたネジ部３４ｆが形成されている。従動部材３４のネジ部３４ｆの軸線方向Ａの一方側に隣接する位置には、Ｃリング溝３４ｇが全周にわたって凹んで形成されている。

軸受３７は、本実施形態では、複列アンギュラ玉軸受である。軸受３７は、従動部材３４を第一ハウジング２２ａ及び第二ハウジング２２ｂに回転可能に軸支するものである。軸受３７は、内輪３７ａ、外輪３７ｂ、及び２つの転動体３７ｃを備えている。内輪３７ａは、略円筒形状に形成され、外周面に２つの内輪軌道面３７ｄが全周にわたって凹んで形成されている。なお、内輪３７ａの外周面は、円柱の周面形状となっている。本実施形態では、内輪３７ａは、軸線方向Ａに２つに分割されている。外輪３７ｂは、略円筒形状に形成され、内周面に２つの外輪軌道面３７ｅが全周にわたって凹んで形成されている。外輪３７ｂは内輪３７ａの外周側に、内輪３７ａに対して相対回転可能に設けられている。

内輪軌道面３７ｄと外輪軌道面３７ｅとの間には、複数の玉である転動体３７ｃが軸受３７の周方向に沿って転動可能に配置されている。このような構造によって、内輪３７ａと外輪３７ｂは相対回転可能となっている。なお、複数の転動体３７ｃは、内輪軌道面３７ｄと外輪軌道面３７ｅとの間に０°よりも大きな接触角αをもって配置されている。なお、接触角αは、軸線方向Ａと直交する半径方向の線（図３の二点鎖線）と、転動体３７ｃの内輪軌道面３７ｄとの内接触点と転動体３７ｃの外輪軌道面３７ｅとの外接触点とを結んだ荷重方向線（図３に示す一点鎖線）との間の角度である。つまり、荷重方向線（図３に示す一点鎖線）は、軸線方向Ａと直交する半径方向の線（図３に示す二点鎖線）から傾いている。

なお、軸線方向Ａの一方側の荷重方向線（図３に示す一点鎖線）は、外周側に位置するに従って軸線方向Ａの他方側に位置するように傾いている。また、軸線方向Ａの他方側の荷重方向線（図３に示す一点鎖線）は、外周側に位置するに従って軸線方向Ａの一方側に位置するように傾いている。このように、本実施形態では、軸受３７として複列アンギュラ玉軸受を用いているので、内輪３７ａと外輪３７ｂとの間のガタツキを抑制することができ、また、ラジアル荷重とアキシアル荷重を受け持つことができる。

２つの軸受支持突起３４ｉのそれぞれの先端に形成された軸受取付面３４ｅは、転動体３７ｃの内輪軌道面３７ｄとの内接触点と転動体３７ｃの外輪軌道面３７ｅとの外接触点とを結んだ荷重方向線（図３に示す一点鎖線）の延長線上に位置している。それぞれの内輪３７ａは、軸受支持突起３４ｉの外周側に、それぞれ取り付けられている。つまり、内輪３７ａの内周面は軸受取付面３４ｅと対向している。内輪３７ａは、従動部材３４及びボールナット３３ａと一体回転する。内輪３７ａの軸線方向Ａの他端側の端面は、従動部材３４の段差面３４ｈと当接している。

内輪３７ａと軸受支持突起３４ｉの軸受支持面３４ｊとの嵌め合いは、中間嵌めである。つまり、内輪３７ａの内周面の一部のみと軸受支持突起３４ｉの先端との嵌め合いが、中間嵌めである。ここで中間嵌めとは、内輪３７ａの内径の最小許容寸法より軸受支持面３４ｊの外径の最大許容寸法が大きく、且つ内輪３７ａの内径の最大許容寸法より軸受支持面３４ｊの外径の最小許容寸法が小さい場合の嵌め合いのことをいう。このため、内輪３７ａの内周面と、軸受支持面３４ｊとの間には、隙間ができたり、締めしろができたりする。つまり、内輪３７ａは、軸受支持突起３４ｉの軸受取付面３４ｅに、挿入で取り付けられたり、軽圧入で取り付けられたりする。このように、内輪３７ａと軸受支持面３４ｊとの嵌め合いが中間嵌めであるので、内輪３７ａと軸受支持面３４ｊとの間に隙間が有ったとしても、上記嵌め合いが隙間嵌めである場合と比較して、内輪３７ａと軸受支持面３４ｊとの間に隙間が小さくなる。このため、内輪３７ａと従動部材３４との間のガタツキを抑制することができる。

第二操舵補助用ハウジング２３２の内周面には、他の部分よりも内径が大きい外輪摺動面２３２ａが形成されている。外輪３７ｂは、外輪摺動面２３２ａの内周側に設けられている。外輪３７ｂの外周面と外輪摺動面２３２ａの嵌め合いは、隙間嵌めとなっている。つまり、外輪摺動面２３２ａの内径は、外輪３７ｂの外周面の外径よりも大きくなっている。このような構造によって、外輪３７ｂは、第二操舵補助用ハウジング２３２の外輪摺動面２３２ａに対して軸線方向Ａに移動可能となっている。なお、外輪３７ｂの外周面と外輪摺動面２３２ａとの間には、グリース等の潤滑剤が塗布されている。

ハウジング２２の内部には、外輪３７ｂの両側に位置するものであって、軸線方向Ａと直交する方向に延在し、軸線方向Ａに離間して対向する一対の係止面２２２ｄ、２３２ｂが形成されている。具体的には、第一操舵補助用ハウジング２２２の軸線方向Ａの一方側の端面に、軸線方向Ａと直交する方向に延在する第一係止面２２２ｄが形成されている。第一係止面２２２ｄと外輪３７ｂの軸線方向Ａの他方側の端面とは離間している。第二操舵補助用ハウジング２３２には、外輪摺動面２３２ａの一端に接続し、軸線方向Ａと直交する方向に延在する第二係止面２３２ｂが形成されている。第二係止面２３２ｂと外輪３７ｂの軸線方向Ａの一方側の端面は離間している。第一係止面２２２ｄと外輪３７ｂの軸線方向Ａの他方側の端面との間、及び第二係止面２３２ｂと外輪３７ｂの軸線方向Ａの一方側の端面との間には、それぞれ、弾性支持部６０が設けられている。この一対の弾性支持部６０は、外輪３７ｂを軸線方向Ａに弾性的に移動可能に支持することにより、外輪３７ｂを、その移動範囲の中央部に付勢するものである。弾性支持部６０は、付勢部材６１と保持部材６２とから構成されている。

外輪３７ｂの軸線方向の他方側の端面と第一係止面２２２ｄとの間には、軸線方向Ａの一方側から他方側に向かって順番に、付勢部材６１と保持部材６２が設けられている。外輪３７ｂの軸線方向の一方側の端面と第二係止面２３２ｂとの間には、軸線方向Ａの他方側から一方側に向かって順番に、付勢部材６１と保持部材６２が設けられている。付勢部材６１は、円環形状であり、弾性を有する金属製の皿バネである。付勢部材６１は、外輪３７ｂの端面と当接している。

保持部材６２は、鉄等の金属製であり、断面Ｌ字状に円環形状に形成されている。保持部材６２は、円環板形状の防摩耗部６２ａと、防摩耗部６２ａの内縁から防摩耗部６２ａの形成方向と直交する方向に延在する扁平な円筒形状の保持部６２ｂとから構成されている。保持部６２ｂの外径は、付勢部材６１の内径よりも僅かに小さく設定されている。

付勢部材６１は、保持部材６２の保持部６２ｂに嵌め込まれている。この状態で、保持部６２ｂは、付勢部材６１の内周側に全周にわたって位置し、付勢部材６１を保持している。そして、防摩耗部６２ａは、付勢部材６１と当接している。また、防摩耗部６２ａは、第二係止面２３２ｂや第一係止面２２２ｄと当接している。なお、付勢部材６１は、軸線方向Ａに圧縮された状態で、外輪３７ｂの端面と第二係止面２３２ｂ又は第一係止面２２２ｄとの間に取り付けられている。付勢部材６１の付勢力によって、外輪３７ｂは、軸線方向Ａの摺動範囲の中央位置に位置している。このような構造によって、外輪３７ｂは、ハウジング２２の第二操舵補助用ハウジング２３２に対して軸線方向Ａに規定距離だけ移動可能となっている。

軸線方向Ａの一方側のガイド部３８の基部３８ａは、軸線方向Ａの他方側の保持部材６２（弾性支持部６０）の内周側に挿通されて位置している。そして、一方側のガイド部３８のフランジ部３８ｂは、他方側の保持部材６２（弾性支持部６０）の軸線方向Ａに他方側に隣接する位置に位置している。

従動部材３４のネジ部３４ｆには、円環形状の締結部材７１が螺着して固定している。図３、図４Ａ、図４Ｂに示すように、締結部材７１は、締結部材７１の内周面には、ネジ溝７１ａが形成されている。このネジ溝７１ａが従動部材３４のネジ部３４ｆに螺着して、締結部材７１が従動部材３４に固定されている。締結部材７１の先端には、軸線方向Ａと直交する当接面７１ｂが形成されている。この当接面７１ｂは、内輪３７ａの一方側の側面と当接し、内輪３７ａの軸線方向Ａの他方側に押圧している。このため、内輪３７ａと外輪３７ｂとの間のガタツキが防止される。また、内輪３７ａの軸線方向Ａの一方側の移動が阻止される。このように、内輪３７ａの一方側の側面は締結部材７１の当接面７１ｂと当接し、内輪３７ａの他方側の側面は従動部材３４の段差面３４ｈと当接している。このため、内輪３７ａは、従動部材３４（ボールナット３３ａ）に対して軸線方向Ａに移動不能となっている。Ｃリング溝３４ｇには、Ｃリング７２が取り付けられている。Ｃリング７２は、締結部材７１の一方側の端面と当接し、締結部材７１の従動部材３４のネジ部３４ｆからの脱落を防止している。

上記説明したように、内輪３７ａは、従動部材３４（ボールナット３３ａ）に対して軸線方向Ａに移動不能となっている一方で、外輪３７ｂは、ハウジング２２の第二操舵補助用ハウジング２３２に対して軸線方向Ａに規定距離だけ移動可能となっている。このため、従動部材３４、ボールナット３３ａ、及び転舵シャフト２１は、ハウジング２２に対して軸線方向Ａに規定距離だけ移動可能になっている。

次に、本実施形態のステアリング装置Ｓ１の作用について説明する。中立位置にあるステアリングホイール１１を運転者が操舵すると、上述したように、ピニオン歯１５ｄ及びラック歯２１ａによって、転舵シャフト２１に軸線方向Ａへの力が加わる。上述したように、従動部材３４、ボールナット３３ａ、及び転舵シャフト２１は、ハウジング２２に対して軸線方向Ａに規定距離だけ移動可能になっている。このため、中立位置にあるステアリングホイール１１を運転者が操舵すると、転舵シャフト２１に軸線方向Ａへの力が加わり、付勢部材６１の付勢力に抗して、転舵シャフト２１がハウジング２２に対して軸線方向Ａに規定距離を最大として僅かに移動する。この転舵シャフト２１の軸線方向Ａへの移動は、ボールナット３３ａの回転に伴うものではない。これにより、転舵輪２６，２６が中立位置から転舵する。このため、運転者が中立位置にあるステアリングホイール１１を操作した場合に、中立位置にある転舵輪２６，２６の転舵の初期応答性が良好となる。

転舵輪２６，２６を通じて、ステアリング装置Ｓ１に振動が加わった場合でも、保持部材６２の保持部６２ｂによって、付勢部材６１の重力方向（軸線方向Ａと直交する方向）への変位が規制されている。このため、付勢部材６１の重力方向への位置ズレが防止される。よって、軸受３７の外輪３７ｂを、付勢部材６１の付勢力によって、確実に移動範囲の中央位置に付勢させることができる。また、付勢部材６１とハウジング２２の第二係止面２３２ｂ又は第一係止面２２２ｄとの間には、保持部材６２の防摩耗部６２ａが位置している。このため、ステアリング装置Ｓ１に振動が加わり、付勢部材６１が振動したとしても、アルミニウム合金等の軽金属で構成されたハウジング２２の第二係止面２３２ｂや第一係止面２２２ｄの摩耗が防止される。

（本実施形態の効果）
上記実施形態によれば、ステアリング装置Ｓ１は、軸線方向Ａに移動して転舵輪２６，２６を転舵する転舵シャフト２１と、転舵シャフト２１の外周面に形成されたボールネジ軸２１ｂ、及びボールネジ軸２１ｂに複数のボール３３ｂを介して螺合するボールナット３３ａを備えるボールネジ機構３３と、回転トルクを出力するモータＭと、ボールナット３３ａに一体回転可能に設けられ、モータＭから出力された回転トルクが伝達される従動部材３４と、転舵シャフト２１、ボールネジ機構３３、及び従動部材３４を収容するハウジング２２と、ボールナット３３ａ又は従動部材３４の外周面に取り付けられ、外周面に内輪軌道面３７ｄが形成された内輪３７ａと、内輪３７ａの外周側に内輪３７ａに対して相対回転可能に設けられ、ハウジング２２に取り付けられ、内周面に外輪軌道面３７ｅが形成された外輪３７ｂと、内輪軌道面３７ｄと外輪軌道面３７ｅとの間に、転動可能に複数配置された転動体３７ｃとを備え、従動部材３４をハウジング２２に回転可能に軸支する軸受３７と、を有し、内輪３７ａと従動部材３４との嵌め合いが、中間嵌めである。

これにより、内輪３７ａと従動部材３４との間のガタツキを抑制することができ、内輪３７ａに対するボールナット３３ａの傾きを抑制することができ、ハウジング２２に対するボールナット３３ａの傾きを抑制することができる。このため、ボールナット３３ａがボールネジ軸２１ｂに対して回転する際における、ボールナット３３ａとボールネジ軸２１ｂ間の摺動抵抗の変動を抑制することができ、モータＭからボールネジ軸２１ｂに伝達される回転トルクの変動を抑制することができる。

また、内輪３７ａと軸受支持面３４ｊとの嵌め合いは、中間嵌めであるので、内輪３７ａの内周面と、従動部材３４との間に、締めしろができた場合であったとしても、上記嵌め合いが締まり嵌めである場合と比較して、締めしろが大きくならず、軽圧入で内輪３７ａを従動部材３４に取り付けることができる。このため、上記嵌め合いが締まり嵌めである場合のように、内輪３７ａの内径を測定するとともに、内輪３７ａが取り付けられる部分の従動部材３４の外径を測定し、締めしろを所定の範囲に収めるために、多数の内輪３７ａと従動部材３４のなかから、１の内輪３７ａ及び１の従動部材３４を選択して嵌合させる作業（選択嵌合）が不要となる。この結果、内輪３７ａを従動部材３４に取り付ける際の作業性が大幅に向上する。

また、従動部材３４は、内輪３７ａが取り付けられている外周面に、径方向外方に突出形成され、且つ、軸受３７の軸線方向長さより短く形成される軸受支持突起３４ｉを備え、内輪３７ａの内周面の一部のみと軸受支持突起３４ｉの先端との嵌め合いが、中間嵌めである。これにより、内輪３７ａが従動部材３４に軽圧入で取り付けられる場合であったとしても、内輪３７ａが従動部材３４に押圧される面積が、内輪３７ａの軸線方向Ａの全ての内周面が従動部材３４の外周面に嵌め込まれている場合と比較して小さくなる。このため、内輪３７ａが従動部材３４に軽圧入で取り付けられていることに起因する、内輪３７ａの外輪３７ｂ側への弾性変形を抑制することができる。この結果、上記軽圧入に起因する軸受３７の回転トルクの増大を抑制することができ、軸受３７の耐久性の低下を抑制することができる。また、内輪３７ａが従動部材３４に軽圧入で取り付けられていることに起因する、ボールネジ機構３３の弾性変形を抑制することができる。このため、ボールネジ機構３３が弾性変形することに起因する、ボールネジ機構３３の摺動抵抗の増加や、ボールネジ機構３３の耐久性の低下を抑制することができる。

軸受支持突起３４ｉの先端は、転動体３７ｃの内輪軌道面３７ｄとの内接触点と転動体３７ｃの外輪軌道面３７ｅの外接触点とを結んだ荷重方向線（図３に示す一点鎖線）の延長線上に位置している。これにより、転動体３７ｃから内輪３７ａに作用する荷重が、当該加重が作用する方向の延長線上にある軸受支持突起３４ｉの先端によって内輪３７ａが支持される。このため、内輪３７ａが安定して軸受支持突起３４ｉの先端によって支持され、内輪３７ａの従動部材３４に対する傾きを抑制することができ、ハウジング２２に対するボールナット３３ａの傾きをより抑制することができる。この結果、モータＭからボールネジ軸２１ｂに伝達される回転トルクの変動をより抑制することができる。

軸受３７は、２つの内輪軌道面３７ｄ、２つの外輪軌道面３７ｅ、２つの転動体３７ｃを備え、従動部材３４は、軸線方向Ａに離間した２つの軸受支持突起３４ｉを備える。これにより、内輪３７ａは、軸線方向Ａに離間した２つの軸受支持突起３４ｉによって支持される。このため、内輪３７ａが１つの軸受支持突起３４ｉによって支持されている構造と比較して、内輪３７ａが傾き難く、内輪３７ａの従動部材３４に対する傾きをより抑制することができ、ハウジング２２に対するボールナット３３ａの傾きをより抑制することができる。この結果、モータＭからボールネジ軸２１ｂに伝達される回転トルクの変動をより抑制することができる。また、１つの転動体を備える軸受と比較して、転動体３７ｃを通じて外輪３７ｂに加わる荷重を分散させることができる。このため、１つの転動体を備える軸受と比較して、外輪３７ｂを薄肉で形成することができ、ハウジング２２の外径を抑制することがき、ひいては、ステアリング装置Ｓ１の外径を抑制することができる。

転動体３７ｃの内輪軌道面３７ｄとの内接触点と転動体３７ｃの外輪軌道面３７ｅとの外接触点とを結んだ荷重方向線（図３に示す一点鎖線）は、軸線方向Ａと直交する半径方向の線（図３の二点鎖線示）から傾いて設定されている。これにより、内輪３７ａと外輪３７ｂとの間のガタツキを抑制することができる。このため、ボールナット３３ａの傾きをより抑制することができ、モータＭからボールネジ軸２１ｂに伝達される回転トルクの変動をより抑制することができる。

上述したように、内輪３７ａと軸受支持面３４ｊとの嵌め合いは、中間嵌めであるので、内輪３７ａの内周面と、従動部材３４との間に、締めしろができた場合であったとしても、上記嵌め合いが締まり嵌めである場合と比較して、締めしろが大きくならならず、ボールネジ機構３３の弾性変形が抑制される。このため、本実施形態のように、内輪３７ａの内径側に、ボールネジ機構３３のボール軌道の少なくとも一部が存在する構成であっても、ボールネジ機構３３が弾性変形することに起因するボールネジ機構３３の摺動抵抗の増加や、ボールネジ機構３３の耐久性の低下を抑制することができる。

ステアリング装置Ｓ１は、モータＭから出力された回転トルクが伝達され、従動部材３４と異軸に設けられた駆動部材３２ａと、駆動部材３２ａと従動部材３４との間で回転トルクを伝達する環状の環状部材３５ａとを有するラックパラレル型である。このように、ラックパラレル型のステアリング装置Ｓ１は、ボールナット３３ａ及び従動部材３４が軸受３７によってハウジング２２に片持ちで軸支されている部分と、モータＭから出力された回転トルクが入力される従動部材３４の歯部３４ｂとの軸線方向Ａの位置が離れている。このため、ラックパラレル型のステアリング装置Ｓ１では、ボールナット３３ａ及び従動部材３４がハウジング２２に対して傾き易い。しかし、本発明では、上述したように、内輪３７ａと従動部材３４との嵌め合いを中間嵌めとしたので、ラックパラレル型のステアリング装置Ｓ１においても、内輪３７ａと従動部材３４との間のガタツキを抑制することができ、内輪３７ａに対するボールナット３３ａの傾きを抑制することができ、ハウジング２２に対するボールナット３３ａの傾きを抑制することができる。よって、ラックパラレル型のステアリング装置Ｓ１においても、ボールナット３３ａがボールネジ軸２１ｂに対して回転する際における、ボールナット３３ａとボール間、及び、ボールとボールネジ軸２１ｂ間の摺動抵抗の変動を抑制することができ、モータＭからボールネジ軸２１ｂに伝達される回転トルクの変動を抑制することができる。

（別の実施形態）
上記説明した実施形態では、従動部材３４が軸受３７によってハウジング２２に回転可能に軸支されている。しかし、ボールナット３３ａが軸受３７によってハウジング２２に回転可能に軸支されている実施形態であっても差し支え無い。この実施形態では、ボールナット３３ａの外周面に、上記したような先端に軸受支持面３４ｊが形成された軸受支持突起３４ｉが突出形成されている。そして、内輪３７ａがボールナット３３ａの外周面に形成された軸受支持突起３４ｉに取り付けられ、軸受３７がボールナット３３ａをハウジング２２に回転可能に軸支している。この実施形態でも、内輪３７ａとボールナット３３ａに形成された軸受支持突起３４ｉの軸受支持面３４ｊとの嵌め合いが、中間嵌めである。

上記説明した実施形態では、軸受３７として複列アンギュラ玉軸受を用いている。しかし、軸受３７として２つの単列アンギュラ玉軸受を用いた実施形態であっても差し支え無い。この実施形態であっても、内輪３７ａと外輪３７ｂとの間のガタツキを抑制することができ、また、軸受３７がラジアル荷重とアキシアル荷重を受け持つことができる。また、軸受３７として深溝玉軸受や４点接触玉軸受を用いた実施形態であっても差し支え無い。

上記説明した実施形態では、付勢部材６１は皿バネである。しかし、付勢部材６１が、ウエーブワッシャーや円環状のゴム部材であっても差し支え無い。

上記説明した実施形態では、駆動部材３２ａ及び従動部材３４はプーリであり、環状部材３５ａはベルトである。しかし、駆動部材３２ａ及び従動部材３４がスプロケットであり、環状部材３５ａが駆動部材３２ａ及び従動部材３４と係合して巻き掛けられたチェーンである実施形態であっても差し支え無い。

上記説明した実施形態では、ガイド部３８は、従動部材３４と別体である。しかし、ガイド部３８が、従動部材３４と一体である実施形態であっても差し支え無い。

２２…ハウジング、２１…転舵シャフト、２１ｂ…ボールネジ軸、２６…転舵輪、３３…ボールネジ機構、３３ｂ…ボール、３４…従動部材、３４ｉ…軸受支持突起、３４ｊ…軸受支持面、３５ａ…環状部材、３７…軸受、３７ａ…内輪、３７ｂ…外輪、３７ｃ…転動体、３７ｄ…内輪軌道面、３７ｅ…外輪軌道面

Claims (7)

1. 軸線方向に移動して転舵輪を転舵する転舵シャフトと、
   前記転舵シャフトの外周面に形成されたボールネジ軸、及び前記ボールネジ軸に複数のボールを介して螺合するボールナットを備えるボールネジ機構と、
   回転トルクを出力するモータと、
   前記ボールナットに一体回転可能に設けられ、前記モータから出力された前記回転トルクが伝達される従動部材と、
   前記転舵シャフト、前記ボールネジ機構、及び前記従動部材を収容するハウジングと、
   前記ボールナット又は前記従動部材の外周面に取り付けられ、外周面に内輪軌道面が形成された内輪と、前記内輪の外周側に前記内輪に対して相対回転可能に設けられ、前記ハウジングに取り付けられ、内周面に外輪軌道面が形成された外輪と、前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間に、転動可能に複数配置された転動体とを備え、前記ボールナット又は前記従動部材を前記ハウジングに回転可能に軸支する軸受と、を有し、
   前記内輪と前記ボールナット又は前記従動部材との嵌め合いが、中間嵌めである、ステアリング装置。
2. 前記ボールナット又は前記従動部材は、前記内輪が取り付けられている外周面に、径方向外方に突出形成され、且つ、前記軸受の軸線方向長さより短く形成される軸受支持突起を備え、
   前記内輪の内周面の一部のみと前記軸受支持突起の先端との嵌め合いが、中間嵌めである、請求項１に記載のステアリング装置。
3. 前記軸受支持突起の先端は、前記転動体の前記内輪軌道面との内接触点と前記転動体の前記外輪軌道面の外接触点とを結んだ荷重方向線の延長線上に位置している、請求項２に記載のステアリング装置。
4. 前記軸受は、２つの前記内輪軌道面、２つの前記外輪軌道面、２つの前記転動体を備え、
   前記ボールナット又は前記従動部材は、前記軸線方向に離間した２つの前記軸受支持突起を備える、請求項２又は請求項３に記載のステアリング装置。
5. 前記転動体の前記内輪軌道面との内接触点と前記転動体の前記外輪軌道面の外接触点とを結んだ荷重方向線が、前記軸線方向と直交する半径方向の線から傾いて設定されている請求項４に記載のステアリング装置。
6. 前記内輪の内径側に、前記ボールネジ機構のボール軌道の少なくとも一部が存在する請求項１〜請求項５のいずれかに記載のステアリング装置。
7. 前記モータから出力された前記回転トルクが伝達され、前記従動部材と異軸に設けられた駆動部材と、
   前記駆動部材と前記従動部材との間で前記回転トルクを伝達する環状の環状部材と、を有する、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のステアリング装置。

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