JP2001146170A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 操舵輪を操舵するためにスライドするスライ
ド軸を、精度良く生産することにより、電動パワーステ
アリング装置の動力伝達効率を高める。 【解決手段】 電動パワーステアリング装置１０は、軸
長手方向へスライド可能且つ回転不能なスライド軸３５
で操舵輪２１，２１を操舵するものである。スライド軸
３５の全長にわたってねじ部３４を形成した。このねじ
部３４にピニオン３３を噛み合わせるとともに、このピ
ニオン３３とは別の位置でねじ部３４にナット１３１を
回転可能に取付けた。操舵トルクをピニオン３３を介し
てスライド軸３５に伝達するとともに、操舵トルクに応
じて電動機８２が発生する補助トルクを減速機構１１０
並びにナット１３１を介してスライド軸３５に付加する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は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のギヤ
機構に伝達するものであって、例えば特公平５−３０６
６６号「電気式動力操向装置」（以下、「従来の技術」
と言う。）が知られている。

【０００３】上記従来の技術は、同公報の図１に示され
る通り、軸長手方向へスライド可能且つ回転不能なラッ
ク構造体４０（番号は公報に記載されたものを引用し
た。以下同じ。）の一部に螺旋溝４１を形成し、この螺
旋溝４１にピニオン２０を噛み合わせるとともに、ピニ
オン２０とは別の位置で、螺旋溝４１に多数のボール３
７・・・を介して中央管状ナット構造体３３を回転可能に
取付けるというものである。操舵トルクをピニオン２０
を介してラック構造体４０に伝達することができるとと
もに、動力援助用電気モータ３０で発生した補助トルク
を中央管状ナット構造体３３を介してラック構造体４０
にに付加することができる。ラック構造体４０がスライ
ドすることで操舵輪を操舵できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術は、ラ
ック構造体４０（スライド軸に相当）の一部分にのみ螺
旋溝４１を形成したものである。螺旋溝４１を形成する
には、ラック構造体４０の軸長手方向の途中から螺旋溝
加工を始め、所定の溝長さに達したときに螺旋溝加工を
止めることになる。これでは加工作業が困難であり量産
性が劣る。しかも、特に螺旋溝加工の開始点と終了点で
の加工精度にバラツキが発生し易く、品質管理が容易で
ない。螺旋溝４１の加工精度が電動パワーステアリング
装置の組立精度に影響を及ぼし、この結果、電動パワー
ステアリング装置の動力伝達効率に影響を与えることに
なり、改良の余地がある。

【０００５】そこで本発明の目的は、操舵輪を操舵する
ためにスライドするスライド軸を精度良く生産すること
により、電動パワーステアリング装置の動力伝達効率を
高めることができる技術を提供することにある。

【０００６】

【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は、軸長手方向へスライド可能且つ回転不能
なスライド軸の全長にわたってねじ部を形成し、このね
じ部にピニオンを噛み合わせるとともに、このピニオン
とは別の位置でねじ部にナットを回転可能に取付けるこ
とで、操舵トルクをピニオンを介してスライド軸に伝達
するとともに、操舵トルクに応じて電動機が発生する補
助トルクを減速機構並びにナットを介してスライド軸に
付加し、このスライド軸で操舵輪を操舵するように構成
した電動パワーステアリング装置である。

【０００７】スライド軸の全長にわたってねじ部を形成
した。このため、スライド軸に連続的にねじ加工をする
ことができる。ねじ加工を途中で止める必要がないの
で、ねじ部の全体にわたって加工精度が高まるととも
に、加工精度のバラツキが低減する。この結果、スライ
ド軸の品質管理は容易である。

【０００８】請求項２は、スライド軸のうちねじ部の一
部に平坦部を形成し、この平坦部を押圧部材にて押すこ
とによりスライド軸を回転不能にしたことを特徴とす
る。簡単な構成でスライド軸を回転不能にすることがで
きる。

【０００９】請求項３は、ねじ部とナットのいずれか一
方又は両方を、低摩擦剤からなる被膜層にて被覆したこ
とを特徴とする。「低摩擦剤からなる被膜層にて被覆す
る」ことには、低摩擦剤にてコーティングしたり低摩擦
剤を含浸させることを包含する。ねじ部とナットとの間
の滑り面の摩擦係数を、低摩擦剤にて低減させる。動力
伝達効率を高めることができる。

【００１０】請求項４は、減速機構を駆動ギヤと従動ギ
ヤの組合せ構造とし、これらの駆動ギヤの歯面と従動ギ
ヤの歯面のいずれか一方又は両方を、低摩擦剤からなる
被膜層にて被覆したことを特徴とする。「低摩擦剤から
なる被膜層にて被覆する」ことには、低摩擦剤にてコー
ティングしたり低摩擦剤を含浸させることを包含する。
駆動ギヤの歯面と従動ギヤの歯面との間の滑り面の摩擦
係数を、低摩擦剤にて低減させたことにより、駆動ギヤ
と従動ギヤとの噛み合い隙間のばらつきによる作動具合
の調整が不要になる効果がある。従って、組立調整工数
を低減することができ、生産性が向上するとともに、動
力伝達効率を高めることができる。

【００１１】請求項５は、減速機構を駆動ギヤと従動ギ
ヤの組合せ構造とし、この従動ギヤの回転中心にナット
を一体に形成し、これらの従動ギヤ並びにナットを樹脂
製品とするとともに、この樹脂製品の外周部に金属製枠
部材を一体に成形することで、従動ギヤを金属製枠部材
を介してハウジングに回転可能に支承させたことを特徴
とする。スライド軸が操舵輪を介して伝達される路面反
力等によってたわんでも、ナットが樹脂製品であるから
無理なくねじ部にナットが噛み合う。さらには、従動ギ
ヤとナットとが樹脂の一体成形品であるから、構造が簡
単である。さらにまた、樹脂製従動ギヤであるにもかか
わらず、支持部を金属製枠部材により構成したので、軸
方向の大荷重に対して十分な強度を有するとともに、支
持部の耐久性が向上する。

【００１２】請求項６は、補助トルクを発生する電動機
と減速機構との間にトルクリミッタを介在させたことを
特徴とする。所定以上のトルクをトルクリミッタにてカ
ットすることで、電動機から歯車式減速機構へ伝達する
補助トルクを制限する。従って、スライド軸がスライド
エンドストッパに衝突したときに、電動機に反力として
過大なトルクが発生することはない。

【００１３】

【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
ング装置の模式図である。電動パワーステアリング装置
１０は、車両のステアリングハンドル１１から操舵輪
（車輪）２１，２１に至るステアリング系２２に介在し
た操舵機構２３と、この操舵機構２３に補助トルクを加
える補助トルク機構２４とからなる。

【００１４】操舵機構２３は、ステアリングハンドル１
１にステアリングシャフト１２及び自在軸継手１３，１
３を介して連結した入力軸３１と、入力軸３１に連結し
た第１ギヤ機構３２とからなる。第１ギヤ機構３２は、
入力軸３１に設けたピニオン３３と、ピニオン３３に噛
み合うためのねじ部３４を形成したスライド軸３５とか
らなり、このスライド軸３５の両端に、左右のタイロッ
ド３７，３７を介して左右の操舵輪２１，２１を連結し
たものである。

【００１５】補助トルク機構２４は、ステアリングハン
ドル１１で発生したステアリング系２２の操舵トルクを
検出する操舵トルクセンサ７０と、操舵トルクセンサ７
０の検出信号に基づき制御信号を発生する制御手段８１
と、制御信号に基づき操舵トルクに応じた補助トルクを
発生する電動機８２と、電動機８２にトルクリミッタ９
０及び減速機構１１０を介して連結した第２ギヤ機構１
３０とからなる。操舵トルクセンサ７０は、操舵機構２
３に取付けたものである。

【００１６】第２ギヤ機構１３０は、減速機構１１０の
ウォームホイール１１３に設けたナット１３１と、ナッ
ト１３１に噛み合うねじ部３４とからなる。ナット１３
１は、ピニオン３３とは別の位置でねじ部３４に回転可
能に取付けることになる。第１ギヤ機構３２のスライド
軸３５が、第２ギヤ機構１３０のスライド軸を兼ねる。

【００１７】このような電動パワーステアリング装置１
０によれば、運転者がステアリングハンドル１１を操舵
することにより発生した操舵トルクを、入力軸３１及び
第１ギヤ機構３２を介して、スライド軸３５に伝達する
ことができる。さらには、操舵トルクを操舵トルクセン
サ７０で検出し、この検出信号に基づき制御手段８１で
制御信号を発生し、この制御信号に基づき操舵トルクに
応じた補助トルクを電動機８２で発生し、補助トルクを
トルクリミッタ９０、減速機構１１０、第２ギヤ機構１
３０を介して、スライド軸３５に伝達することができ
る。従って、運転者の操舵トルクに電動機８２の補助ト
ルクを加えた複合トルクによって、スライド軸３５及び
左右のタイロッド３７，３７を介して、左右の操舵輪２
１，２１を操舵することができる。

【００１８】図２（ａ），（ｂ）は本発明に係る操舵ト
ルクセンサの原理図である。操舵トルクセンサ７０は、
鉄鋼材のように磁歪特性を有する入力軸３１にトルクが
作用したときに、このトルクに応じて生じる磁歪効果を
電気コイルにて電気磁気的に検出する、磁歪式トルクセ
ンサである。このような磁歪式トルクセンサは、特開平
６−２２１９４０号公報「磁歪式トルクセンサ」に示さ
れるように、公知のセンサである。以下、操舵トルクセ
ンサ７０の概要について説明する。

【００１９】（ａ）に示す操舵トルクセンサ７０は、概
ね８の字状に形成した励磁コイル７１と、励磁コイル７
１とほぼ同様の大きさで概ね８の字状に形成した検出コ
イル７２とを、ほぼ同心上に互いに略直交させて重ね、
これらの励磁・検出コイル７１，７２を１組の磁気ヘッ
ド７３として、入力軸３１の外周面の近傍に配置したも
のである。すなわち、入力軸３１の外周面に対向して、
概ね８の字状の励磁コイル７１を配置し、この励磁コイ
ル７１に概ね８の字状の検出コイル７２を９０゜位相を
変えた状態で重ね合わせた。この場合、励磁コイル７１
をなす８の字状の直線部分を、入力軸３１の外周にほぼ
平行又は軸方向にほぼ平行にして配置する。７４は励磁
電圧供給源、７５は出力電圧増幅器である。

【００２０】励磁電圧供給源７４から励磁コイル７１に
２０〜１００ｋＨｚ程度の高周波数の交流電圧（励磁電
圧）を供給すれば、トルクに基づく入力軸３１の磁歪効
果に対応して、検出コイル７２にて励磁電圧と同じ周波
数の交流電圧（出力電圧）を得ることができる。出力電
圧は、入力軸３１に作用するトルクの方向によって、励
磁電圧と同相又は逆相になる。このときの出力電圧の振
幅は、トルクの大きさに比例する。従って、励磁電圧の
位相を基準として、出力電圧を同期整流すれば、トルク
の大きさと方向を検出することができる。

【００２１】出力電圧は出力電圧増幅器７５にて増幅さ
れ、操舵トルクセンサ７０の検出信号として、制御手段
８１に発することになる。なお、入力軸３１の磁化力が
小さければ、励磁コイル７１と検出コイル７２の巻数を
増し、これらの励磁・検出コイル７１，７２を１巻ずつ
交互に配列することで、対応すればよい。

【００２２】（ｂ）に示す操舵トルクセンサ７０は、励
磁・検出コイル７１，７２からなる磁気ヘッド７３を２
組準備し、これら２組の磁気ヘッド７３，７３を、入力
軸３１の外周面の近傍に且つ入力軸３１の軸線の対称位
置に配置したものである。そして、出力電圧増幅器７５
で、検出コイル７２，７２からの出力電圧の差を増幅す
ることにより、環境温度の変化に対してあまり変化しな
い操舵トルク信号を得ることができる。

【００２３】上記（ａ）や（ｂ）の操舵トルクセンサ７
０を採用することにより、従来の電動パワーステアリン
グ装置において操舵トルクを検出する場合のように、入
力軸３１を長手方向に二分割して、これら分割軸間をト
ーションバーにて連結する必要がない。従って、入力軸
３１を簡素な構成にすることができるとともに、入力軸
３１を十分に長く設定することができる。しかも、図１
に示す入力軸３１に設けたピニオン３３を加工する場合
に、入力軸３１を加工機械にセッテイングすることが容
易であり、加工精度を一層高めることができる。加工精
度が高まると、ピニオン３３とねじ部３４との噛み合い
精度も高まる。この結果、第１ギヤ機構３２の動力伝達
効率を高めることができる。

【００２４】図３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、左端部及び右端部を断面し
て表したものである。この図は、電動パワーステアリン
グ装置１０のスライド軸３５を、車幅方向（図左右方
向）に延びる細長いハウジング４１に軸長手方向へスラ
イド可能に収容したことを示す。スライド軸３５はハウ
ジング４１から突出した長手方向両端にボールジョイン
ト３６，３６をねじ結合し、これらのボールジョイント
３６，３６に左右のタイロッド３７，３７を連結した軸
である。

【００２５】ハウジング４１は、長尺の主ハウジング４
１Ａとこの主ハウジング４１Ａの右端にボルト結合にて
一体化した副ハウジング４１Ｂとからなり、長手方向両
端部にスライドエンドストッパ４２，４２（以下、単に
ストッパ４２，４２と言う。）を取付けたものである。
主ハウジング４１Ａは図示せぬ車体に取付けるためのブ
ラケット４３，４３を備える。

【００２６】スライド軸３５が右へ所定量だけスライド
すると、左のボールジョイント３６の当接端面３８がス
トッパ４２に当る。スライド軸３５が左へ所定量だけス
ライドすると、右のボールジョイント３６の当接端面３
８がストッパ４２に当る。このようにしてスライド軸３
５の移動量を規制することで、左右の操舵輪２１，２１
（図１参照）の最大操舵角を制限することができる。す
なわち、スライド軸３５が移動終端まで移動したとき
に、左右の操舵輪２１，２１の操舵角は最大になる。図
中、４４はハウジング結合ボルト、４５，４５はダスト
シール用ブーツである。

【００２７】図４（ａ），（ｂ）は本発明に係るスライ
ド軸の構成図であり、（ａ）はスライド軸の斜視図、
（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。（ａ）は、ス
ライド軸３５の全長にわたって雄ねじの「ねじ部３４」
を形成するとともに、スライド軸３５のうち、ねじ部３
４の一部に平坦部４６を形成したことを示す。平坦部４
６の長さは、左右の操舵輪２１，２１（図１参照）を最
大操舵角まで操舵するためにスライド軸３５がスライド
可能な寸法である。（ｂ）は、スライド軸３５を軸直角
断面に見たとき、平坦部４６の断面形状が若干窪んだ凹
状円弧面であることを示す。図中、４７はボールジョイ
ント取付ねじ孔である。

【００２８】図５は図３の５−５線断面図であり、操舵
機構２３の縦断面構造を示す。操舵機構２３は、入力軸
３１、第１ギヤ機構３２、操舵トルクセンサ７０を主ハ
ウジング４１Ａに収納し、この主ハウジング４１Ａの上
部開口をリッド４８で塞いだものである。入力軸３１
は、下部にピニオン３３を一体に形成し、上端部をリッ
ド４８から外方へ突出したピニオン軸である。

【００２９】ピニオン３３は、ほぼ水平に延びるねじ部
３４に直交しつつ噛み合うために、複数の歯を所定ピッ
チで配列した歯車である。さらにこのピニオン３３は、
ねじ部３４に対する噛み合い面積（接触面積）を増すた
めに、ねじ部３４と噛み合う歯部の形状を概ね鼓状に形
成した歯車であって、一般に鼓形歯車（グロボイドピニ
オン）と言われているものである。

【００３０】主ハウジング４１Ａは、入力軸３１の下端
部及び長手中央部を、上下２個の軸受５１，５２を介し
て回転可能に支承することで、縦置きにセットしたもの
であり、ガイド部６０を備える。５３はオイルシール、
５４は止め輪、５５は止めナット、５６はリッド取付ボ
ルトである。操舵トルクセンサ７０は、主ハウジング４
１Ａ又はリッド４８に取付けたものである。

【００３１】ガイド部６０は、ピニオン３３と反対側か
らスライド軸３５の平坦部４７に当てる押圧部材６１
と、押圧部材６１を取付けるホルダ６２と、ホルダ６２
を圧縮ばね６３を介して押す調整ボルト６４とからな
る。押圧部材６１の先端面の形状は、凹状円弧面である
平坦部４７に合せた凸状円弧面である。

【００３２】このようなガイド部６０によれば、主ハウ
ジング４１Ａにねじ込んだ調整ボルト６４にて、圧縮ば
ね６３及びホルダ６２を介して押圧部材６１を適切な押
圧力で押すことで、押圧部材６１にてねじ部３４に予圧
を与えて、ねじ部３４をピニオン３３に押し付けること
ができる。さらには、平坦部４７を押圧部材６１にて押
すことにより、スライド軸３５は回転不能になる。この
スライド軸３５は、押圧部材６１の先端を滑ることによ
り、軸長手方向へスライド可能である。６５はロックナ
ットである。

【００３３】図６は図３の６−６線断面図であり、補助
トルク機構２４のトルクリミッタ９０、減速機構１１
０、第２ギヤ機構１３０をハウジング４１に収納した状
態を示す。電動機８２は、出力軸８３を横向きにして主
ハウジング４１Ａに取付け、主ハウジング４１Ａ内に出
力軸８３を延したものである。減速機構１１０は、電動
機８２で発生した補助トルクを第２ギヤ機構１３０に伝
達するトルク伝達手段であって、駆動ギヤと従動ギヤの
組合せ構造である、ウォームギヤ機構からなる。詳しく
は、減速機構１１０は、電動機８２の出力軸８３にトル
クリミッタ９０を介して連結した伝動軸１１１と、伝動
軸１１１に形成したウォーム（駆動ギヤ）１１２と、ウ
ォーム１１２に噛み合うウォームホイール（従動ギヤ）
１１３とからなる。

【００３４】ウォーム１１２の歯面とウォームホイール
１１３の歯面との、いずれか一方又は両方を、表面処理
することによって、低摩擦剤からなる被膜層にて被覆す
ることができる。低摩擦剤からなる被膜層にて被覆する
には、例えば、低摩擦剤にてコーティングしたり低摩擦
剤を含浸させる。低摩擦剤にて、ウォーム１１２の歯面
とウォームホイール１１３の歯面との間の、滑り面の摩
擦係数を所定値まで低減させることにより、動力伝達効
率を高めることができる。さらには、ウォーム１１２の
歯面とウォームホイール１１３の歯面との噛み合わせ精
度に若干のバラツキがあっても、滑り面の摩擦係数が小
さいので比較的円滑に動力伝達をさせることができる。
このため、噛み合い具合の調整作業は不要である。低摩
擦剤としては、例えば、ポリテトラフルエチレン（略
記；ＰＴＦＥ、登録商標；テフロン）等のフッ素樹脂が
ある。フッ素樹脂は摩擦係数が極めて小さい。

【００３５】上記低摩擦剤を用いる表面処理方法として
は、次の第１表面処理方法や第２表面処理方法がある。 （１）第１表面処理方法は、ウォーム１１２やウォーム
ホイール１１３の材質を機械構造用炭素鋼鋼材（JIS-G-
4051）等の鉄鋼とし、所定の処理液中でウォーム１１２
の歯面やウォームホイール１１３の歯面に無電解ニッケ
ルとＰＴＦＥを共析させ、被膜の中にＰＴＦＥを容積比
で１０〜３０％まで均一に含ませ、被膜生成後に熱処理
（約４００℃で焼成）を施すことで、歯面に無電解ニッ
ケルとＰＴＦＥの被膜を強固に密着させる処理方法であ
る。被膜の厚みは５〜２０μｍである。この第１表面処
理方法は、アルバックテクノ（株）の「ニフグリップ
（登録商標）」として知られている。

【００３６】（２）第２表面処理方法は、ウォーム１１
２やウォームホイール１１３の材質を機械構造用炭素鋼
鋼材（JIS-G-4051）等の鉄鋼とし、ウォーム１１２の歯
面やウォームホイール１１３の歯面に、無電解メッキ法
にてニッケル・リンの多孔性被膜を形成し、この多孔性
被膜にＰＴＦＥを含浸させ、その後に、熱処理（約４０
０℃で焼成）を施すことで、歯面に被膜を強固に密着さ
せる処理方法である。歯面に密着した被膜は、粒子状に
析出したニッケル・リンの多孔性被膜にＰＴＦＥを含浸
させたものであり、厚みは５〜２０μｍである。この第
２表面処理方法は、アルバックテクノ（株）の「ニダッ
クス（登録商標）」として知られている。

【００３７】伝動軸１１１は、出力軸８３と同心上に配
置し、２個の軸受１１４，１１５を介して主ハウジング
４１Ａにて回転可能に支承した軸である。主ハウジング
４１Ａは、出力軸８３に近い位置にある第１軸受１１４
を軸方向移動不能に取付け、出力軸８３から遠い位置に
ある第２軸受１１５を軸方向移動可能に嵌合したもので
ある。

【００３８】さらには、第２軸受１１５の外輪の端面
を、板ばね１１６を介して調整ボルト１１７で出力軸８
３側に押している。調整ボルト１１７と薄板円盤状の板
ばね１１６の押圧力にて、第１・第２軸受１１４，１１
５に予圧を与えることで、伝動軸１１１の軸方向の遊び
がないように調整する、すなわち、ガタ取りすることが
できる。しかも、ウォーム１１２の軸方向変位を調整し
て、ウォーム１１２とウォームホイール１１３の噛み合
いを、適切な摩擦を保ちつつガタが無いように調整する
ことができる。また、板ばね１１６の弾性力により、伝
動軸１１１の軸方向の熱膨張等を吸収することができ
る。１１８はロックナット、１１９は止め輪である。

【００３９】図７は本発明に係るトルクリミッタの断面
図である。本発明は、電動機８２と減速機構１１０との
間にトルクリミッタ９０を介在させたことを特徴とす
る。トルクリミッタ９０は、電動機８２の出力軸８３に
セレーション結合したインナ部材９１を、伝動軸１１１
にセレーション結合した筒状のアウタ部材９３に嵌合し
たトルク制限機構である。

【００４０】インナ部材９１は外周面９２を、伝動軸１
１１の先端に向って先細りテーパとした雄部材である。
アウタ部材９３は内周面９４を、インナ部材９１の外周
面９２が嵌合するべく先広がりテーパとした雌部材であ
る。テーパ状の外周面９２をテーパ状の内周面９４に嵌
合し、インナ部材９１の後端面９５を皿ばね９６で弾発
しつつ止め輪９７で抜け止めすることで、トルクリミッ
タ９０を組立ることができる。１０１はスペーサ、１０
２はワッシャ、１０３は皿ばねである。

【００４１】皿ばね９６の弾発力で、外周面９２を内周
面９４に押し付けて予圧を与えることにより、外周面９
２を内周面９４に所定の摩擦力を有して、連結すること
ができる。このようなトルクリミッタ９０であるから、
所定の摩擦力を上回る大きなトルクが作用すると、外周
面９２と内周面９４との間がスリップする。この結果、
電動機８２から減速機構１１０へ伝達する補助トルクを
制限、すなわち、オーバートルクをカットすることがで
きる。従って、電動機８２に過大なトルクが発生するこ
とはなく、また、負荷側に過大なトルクが伝わることも
ない。

【００４２】さらには、インナ部材９１をアウタ部材９
３にテーパにて嵌合したので、両者の組立精度は高く、
心合せも容易である。従って、出力軸８３に対する伝動
軸１１１の組立精度は高く、心合せも容易である。ま
た、比較的高速回転する電動機８２と減速機構１１０と
の間に、トルクリミッタ９０を介在させたので、トルク
リミッタ９０が小さくてすみ、トルクリミッタ９０の小
型化、低コスト化を図ることができる。小型のトルクリ
ミッタ９０であるから配置スペースが少なくてすむの
で、主ハウジング４１Ａに収納することが容易である。

【００４３】図８は本発明に係る補助トルク機構の断面
図であり、上記図３に示す補助トルク機構２４を拡大し
て表したものである。この図は、主ハウジング４１Ａと
副ハウジング４１Ｂとによって収納空間部Ｓを形成し、
この収納空間部Ｓに補助トルク機構２４の減速機構１１
０及び第２ギヤ機構１３０を収納したことを示す。スラ
イド軸３５の全長にわたってねじ部３４を形成している
ので、ハウジング４１の左右両端位置ではスライド軸３
５を支承していない。ねじ部３４がハウジング４１に擦
れるて摩耗するからである。

【００４４】ところで、ウォームホイール１１３を樹脂
製品にすることができ、その場合には、この樹脂製品の
外周部に金属製枠部材１２１を一体に成形する。枠部材
１２１を軸受１２２，１２３を介して主ハウジング４１
Ａにて支承することで、ハウジング４１に枠部材１２１
を介してウォームホイール１１３を回転可能に且つ軸長
手方向（図左右方向）にスライド不能に支承することが
できる。樹脂製ウォームホイール１１３であるにもかか
わらず、金属製枠部材１２１により大荷重に対して十分
な支持剛性を有する。１２４，１２５は止めナットであ
る。

【００４５】ナット１３１はスライド軸３５の中心、す
なわちウォームホイール１１３の回転中心Ｏにおいて、
ウォームホイール１１３に一体に形成したものである。
例えば、図に示すようにウォームホイール１１３にナッ
ト１３１としての雌ねじを形成することができる。この
場合には、ナット１３１も樹脂製品である。スライド軸
３５が操舵輪２１，２１（図１参照）を介して伝達され
る路面反力等によってたわんでも、ナット１３１が樹脂
製品であるから無理なくねじ部３４にナット１３１が噛
み合うことができる。従って、このため、ナット１３１
からねじ部３４へ動力を確実に伝達できるとともに、ス
ライド軸３５からの反力に対して十分に耐える。さらに
は、ウォームホイール１１３とナット１３１とを樹脂の
一体成形品とするので、構造が簡単で生産が容易であ
る。その他に、ウォームホイール１１３に別部材からな
るナット１３１をインサート成形により設けることもで
きる。この場合には、ナット１３１を樹脂製品又は金属
製品にすることができる。

【００４６】ウォームホイール１１３が軸長手方向にス
ライド不能であるから、ナット１３１も軸長手方向にス
ライド不能である。電動機８２で発生した補助トルク
を、ウォーム１１２、ウォームホイール１１３並びにナ
ット１３１を介してスライド軸３５に付加することがで
きる。

【００４７】以上の説明から明らかなように、ねじ部３
４のリード、すなわちナット１３１を１回転したときに
スライド軸３５が軸長手方向へ進む進み量を小さく設定
することにより、電動機８２の回転数を減速機構１１０
及び第２ギヤ機構１３０で２段減速し、減速比を大きく
することができる。所定の補助トルクを得るのに、減速
比に応じて電動機８２を小型化することができる。ま
た、ねじ部３４やウォーム１１２のリードを大きくする
ことで、進み角（ねじの傾斜角）を摩擦角よりも大きく
設定することにより、電動機８２の停止中に、操舵トル
クだけでスライド軸３５を軸長手方向へスライドさせる
ことができる。

【００４８】ところで、ねじ部３４とナット１３１のい
ずれか一方又は両方を、表面処理することによって、低
摩擦剤からなる被膜層にて被覆することができる。低摩
擦剤からなる被膜層にて被覆するには、例えば、低摩擦
剤にてコーティングしたり低摩擦剤を含浸させる。低摩
擦剤にて、ねじ部３４の歯面とナット１３１の歯面との
間の、滑り面の摩擦係数を所定値まで低減させることに
より、動力伝達効率を高めることができる。さらには、
ねじ部３４の歯面とナット１３１の歯面との噛み合わせ
精度に若干のバラツキがあっても、滑り面の摩擦係数が
小さいので比較的円滑に動力伝達をさせることができ
る。このため、噛み合い具合の調整作業は不要である。

【００４９】低摩擦剤としては、例えば、ポリテトラフ
ルエチレン（略記；ＰＴＦＥ、登録商標；テフロン）等
のフッ素樹脂がある。低摩擦剤を用いる表面処理方法と
しては、ウォーム１１２の歯面並びにウォームホイール
１１３の歯面の表面処理方法と同じ方法を採用すること
ができる。この場合には、ねじ部３４とナット１３１の
材質を機械構造用炭素鋼鋼材（JIS-G-4051）等の鉄鋼に
する。

【００５０】図９（ａ）〜（ｃ）は本発明に係るスライ
ド軸の製造手順図である。スライド軸３５を製造するに
は、次の（ａ）〜（ｃ）の手順による。先ず（ａ）にお
いて、鉄鋼材からなる丸棒３５Ａを転造機１５１に連続
的に供給する。転造機１５１は、周速Ｖ１，Ｖ２が異な
る２個の丸形ダイス１５２，１５３を備えた差速式転造
機である。周速Ｖ１，Ｖ２の差の半分の速度で丸棒３５
Ａを移動させつつ、転造によって丸棒３５Ａにねじ部３
４を連続的にねじ加工することができる。次に、ねじ部
３４を形成した丸棒３５Ａを所定長さ毎にカッタ１５４
にて切断して軸半完成品３５Ｂを得る。

【００５１】その後（ｂ）のように、軸半完成品３５Ｂ
の両端にボールジョイント取付ねじ孔４７，４７を開け
る。最後に（ｃ）のように、ねじ部３４の一部に平坦部
４６を形成してスライド軸３５を得る。このようにし
て、全長にわたってねじ部３４を形成したスライド軸３
５を製造することができる。なお、上記製造手順につい
ては、上記構成のスライド軸３５の構成を明確にするた
めに説明したものであり、製造方法並びに製造手順は任
意である。例えば、切削機によってねじ加工を行っても
よい。

【００５２】このように、スライド軸３５の全長にわた
ってねじ部３４を形成するものであるから、ねじ加工を
連続的に行うことができる。このため、ねじ加工作業が
極めて容易である。しかも、ねじ加工を途中で止めるこ
とがないので、加工精度を容易に高めることができると
ともに、加工精度のバラツキを抑制することができる。
この結果、スライド軸３５の品質管理が容易である。

【００５３】図１０（ａ）〜（ｅ）は電動パワーステア
リング装置の作用説明図であり、（ａ），（ｂ）は本発
明の電動パワーステアリング装置１０を示す模式図、
（ｃ）〜（ｅ）は比較例の電動パワーステアリング装置
２００を示す模式図である。

【００５４】（ｃ）は比較例の電動パワーステアリング
装置２００の平面模式図であり、上記従来の技術の欄に
おいて説明した、特公平５−３０６６６号「電気式動力
操向装置」の同公報の図１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。電動パワー
ステアリング装置２００は、スライド軸２０１（ラック
構造体）の両端にタイロッド２０２，２０２を介して操
舵輪２０３，２０３を連結し、また、スライド軸２０１
の一端部にボールナット機構２０４（中央管状ナット構
造体）を組付け、スライド軸２０１の軸長手方向の途中
でねじ部２０５（螺旋溝）にピニオン２０６を噛み合わ
せ、スライド軸２０１の他端部をピニオン２０６の反対
側からガイド部２０７で押し付けたものである。

【００５５】（ｄ）は上記（ｃ）に示すスライド軸２０
１回りの更なる模式図である。この模式図によると、ス
ライド軸２０１をボールナット機構２０４の位置と、ピ
ニオン２０６並びにガイド部２０７の位置とで支持した
ものである。（ｅ）は上記（ｄ）に示すスライド軸２０
１回りの模式的作用図である。

【００５６】（ｃ）〜（ｅ）において、運転者の操舵ト
ルクがピニオン２０６からねじ部２０５に伝達されると
き、スライド軸２０１には軸長手方向の力と軸直角方向
の力Ｐが作用する。軸直角方向の力Ｐはねじ部２０５が
後退してピニオン２０６から離れる方向の力であり、歯
型の圧力角に応じて生じる分力である。力Ｐによって、
スライド軸２０１は（ｃ）の太線で示すようにたわみ量
δだけたわむ。このため、スライド軸２０１の剛性を高
める必要があり、改良の余地がある。

【００５７】これに対して、本発明の電動パワーステア
リング装置１０の作用は次のようになる。（ａ）は上記
図１のシステムに図３の電動パワーステアリング装置１
０を組合せた、平面的な模式図である。なお、符号は上
記図１及び図３に示すものと同一であり、その説明を省
略する。（ｂ）は上記（ａ）に示すスライド軸３５回り
の更なる模式図であり、スライド軸３５をピニオン３３
とナット１３１とで支持するとともに、ピニオン３３の
反対側から押圧部材６１で押し付けていることを示す。

【００５８】（ａ），（ｂ）において、ピニオン３３は
スライド軸３５を車体前方から支持し、押圧部材６１は
スライド軸３５を車体後方から押し付けたものである。
また、ハウジング４１に支持されたウォームホイール１
１３にナット１３２を設け、このナット１３２をスライ
ド軸３５に組付けたので、ナット１３２によってスライ
ド軸３５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。操舵トルクがピニオン３
３からねじ部３４に伝達されるとき、スライド軸３５に
軸直角方向の力が作用しても、スライド軸３５に曲げモ
ーメントが生じることはなく、たわむこともない。この
ため、スライド軸３５は上記（ｃ）のスライド軸２０１
のように剛性を高める必要がなく有利である。

【００５９】なお、上記実施の形態並びに変形例におい
て、トルクリミッタ９０は、摩擦式トルクリミッタに限
定されるものではない。また、減速機構１１０は、ウォ
ームギヤ機構に限定されるものではなく、例えば、ベベ
ルギヤ機構や平歯車機構であってもよい。

【００６０】

【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は、軸長手方向へスライド可能且つ回転
不能なスライド軸の全長にわたってねじ部を形成したの
で、スライド軸に連続的にねじ加工することができる。
このため、ねじ加工作業が極めて容易であり量産性が高
まる。しかも、ねじ加工を途中で止めることがないの
で、ねじ部の全体にわたって加工精度を容易に高めるこ
とができるとともに、加工精度のバラツキを抑制するこ
とができる。この結果、スライド軸の品質管理が容易で
ある。

【００６１】これによりナットを直接、ねじ部に嵌合可
能となり、ナットにより直接電動機の回転をスライド軸
の軸方向変位の推力に変換できるので、複数個のボール
や、これらのボールを循環して一巡するボール循環ユニ
ットなどの部品が不要となり、部品数が少なくなるばか
りか、構造が単純になり、高い要求加工精度、組立精度
に対して製作、組立、検査が容易になり、しかも、作動
音も静粛にできる。

【００６２】さらに、ナットにボール循環ユニットを必
要としないために、大歯車（従動ギヤ）の取付け又は一
体加工が容易であることから、ナットに大歯車を取付け
又は一体化し、小歯車（駆動ギヤ）と噛み合わせた減速
装置を設けることで、電動機の動力を大きく減速してナ
ットに作用させることができ、電動機の大きな発生トル
クが不要となり、電動機を小型化できる効果を有する。

【００６３】さらにまた、スライド軸を精度良く生産す
ることにより、電動パワーステアリング装置の動力伝達
効率を高めることができる。

【００６４】請求項２は、スライド軸のうちねじ部の一
部に平坦部を形成し、この平坦部を押圧部材にて押すよ
うにしたので、簡単な構成でスライド軸を回転不能にす
ることができる。

【００６５】請求項３は、ねじ部とナットのいずれか一
方又は両方を、低摩擦剤からなる被膜層にて被覆したの
で、ねじ部とナットとの間の滑り面の摩擦係数を、低摩
擦剤にて低減させることにより、ねじ部とナットとの嵌
合隙間のばらつきによる作動具合の調整・検査が不要に
なる。従って、調整・検査工数を削減することができ、
組立性が向上するとともに、第２ギヤ機構の動力伝達効
率を高めることができる。

【００６６】請求項４は、減速機構を駆動ギヤと従動ギ
ヤの組合せ構造とし、これらの駆動ギヤの歯面と従動ギ
ヤの歯面のいずれか一方又は両方を、低摩擦剤からなる
被膜層にて被覆したので、駆動ギヤの歯面と従動ギヤの
歯面との間の滑り面の摩擦係数を、低摩擦剤にて低減さ
せることにより、駆動ギヤと従動ギヤとの噛み合い隙間
のばらつきによる作動具合の調整・検査が不要になる。
従って、組立・調整・検査工数を削減することができ、
組立性が向上するとともに、減速機構の動力伝達効率が
高まる。

【００６７】請求項５は、減速機構を駆動ギヤと従動ギ
ヤの組合せ構造とし、この従動ギヤの回転中心にナット
を一体に形成し、これらの従動ギヤ並びにナットを樹脂
製品とするとともに、この樹脂製品の外周部に金属製枠
部材を一体に成形することで、従動ギヤを金属製枠部材
を介してハウジングに回転可能に支承させたので、スラ
イド軸が操舵輪を介して伝達される路面反力等によって
たわんでも、ナットが樹脂製品であるから無理なくねじ
部にナットが噛み合うことができる。従って、ナットか
らねじ部へ動力を確実に伝達できるとともに、スライド
軸からの反力に対して十分に耐える。さらには、従動ギ
ヤとナットとを樹脂の一体成形品としたので、構造が簡
単で生産が容易である。さらにまた、樹脂製従動ギヤで
あるにもかかわらず、支持部を金属製枠部材により構成
し軸方向を支持したので、軸方向の大荷重に対して十分
な強度を有するとともに、支持部の耐久性が向上する。

【００６８】請求項６は、電動機と減速機構との間にト
ルクリミッタを介在させたので、所定以上のトルクをト
ルクリミッタにてカットすることにより、電動機から減
速機構へ伝達する補助トルクを制限することができる。
従って、スライド軸がスライドエンドストッパに衝突し
たときに、電動機に反力として過大なトルクが発生する
ことはなく、また、負荷側に過大なトルクが伝わること
もない。特に、ねじ部やナットに過大なトルクが伝わら
ないので、これらの部材の耐久性が高まる。

【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模
式図

【図２】本発明に係る操舵トルクセンサの原理図

【図３】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４】本発明に係るスライド軸の構成図

【図５】図３の５−５線断面図

【図６】図３の６−６線断面図

【図７】本発明に係るトルクリミッタの断面図

【図８】本発明に係る補助トルク機構の断面図

【図９】本発明に係るスライド軸の製造手順図

【図１０】電動パワーステアリング装置の作用説明図

【符号の説明】

１０…電動パワーステアリング装置、２１…操舵輪（車
輪）、３１…入力軸、３２…第１ギヤ機構、３３…ピニ
オン、３４…ねじ部、３５…スライド軸、４１…ハウジ
ング、４６…平坦部、６１…押圧部材、７０…操舵トル
クセンサ、８２…電動機、９０…トルクリミッタ、１１
０…減速機構、１１２…駆動ギヤ（ウォーム）、１１３
…従動ギヤ（ウォームホイール）、１２１…金属製枠部
材、１３０…第２ギヤ機構、１３１…ナット、Ｒ１…従
動ギヤの回転中心。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 勝治 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 山脇 茂 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 米田 篤彦 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 寺田 泰浩 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 Ｆターム(参考） 3D033 CA04 CA05 CA16 CA27 CA28 JB01 JB03

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸長手方向へスライド可能且つ回転不能
   なスライド軸の全長にわたってねじ部を形成し、このね
   じ部にピニオンを噛み合わせるとともに、このピニオン
   とは別の位置でねじ部にナットを回転可能に取付けるこ
   とで、操舵トルクをピニオンを介してスライド軸に伝達
   するとともに、操舵トルクに応じて電動機が発生する補
   助トルクを減速機構並びにナットを介してスライド軸に
   付加し、このスライド軸で操舵輪を操舵するように構成
   した電動パワーステアリング装置。
2. 【請求項２】 前記スライド軸のうち前記ねじ部の一部
   に平坦部を形成し、この平坦部を押圧部材にて押すこと
   によりスライド軸を回転不能にしたことを特徴とする請
   求項１記載の電動パワーステアリング装置。
3. 【請求項３】 前記ねじ部と前記ナットのいずれか一方
   又は両方を、低摩擦剤からなる被膜層にて被覆したこと
   を特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装
   置。
4. 【請求項４】 前記減速機構を、駆動ギヤと従動ギヤの
   組合せ構造とし、これらの駆動ギヤの歯面と従動ギヤの
   歯面のいずれか一方又は両方を、低摩擦剤からなる被膜
   層にて被覆したことを特徴とする請求項１記載の電動パ
   ワーステアリング装置。
5. 【請求項５】 前記減速機構を、駆動ギヤと従動ギヤの
   組合せ構造とし、この従動ギヤの回転中心に前記ナット
   を一体に形成し、これらの従動ギヤ並びにナットを樹脂
   製品とするとともに、この樹脂製品の外周部に金属製枠
   部材を一体に成形することで、従動ギヤを金属製枠部材
   を介してハウジングに回転可能に支承させたことを特徴
   とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
6. 【請求項６】 前記電動機と前記減速機構との間にトル
   クリミッタを介在させたことを特徴とする請求項１記載
   の電動パワーステアリング装置。