車両用操舵装置
【課題】転舵軸に負荷されるラジアル荷重の影響を受け難くでき、小型で耐久性に優れた車両用操舵装置を提供する。
【解決手段】第１および第２の電動モータ２１，２２のロータ２６の回転をボールねじ機構２３によって、転舵軸６の軸方向Ｘ１の移動に変換する。ボールナットが、ボール３４を介して、転舵軸６の一部に設けられたねじ軸３１と螺合する。ロータコア２７が、ボールナットを取り囲み、ボールナットと軸方向に同行移動する。ロータコア２７とボールナットをオルダム継手３８によってトルク伝達可能に連結する。ロータコア２７とボールナットは、互いの間にラジアル隙間Ｓ１，Ｓ２を設けて対向する。
【解決手段】第１および第２の電動モータ２１，２２のロータ２６の回転をボールねじ機構２３によって、転舵軸６の軸方向Ｘ１の移動に変換する。ボールナットが、ボール３４を介して、転舵軸６の一部に設けられたねじ軸３１と螺合する。ロータコア２７が、ボールナットを取り囲み、ボールナットと軸方向に同行移動する。ロータコア２７とボールナットをオルダム継手３８によってトルク伝達可能に連結する。ロータコア２７とボールナットは、互いの間にラジアル隙間Ｓ１，Ｓ２を設けて対向する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラック軸が挿通される中空シャフトを、傘歯車が設けられた第１シャフトと、ボールねじ機構が設けられた第２シャフトとで構成し、これら第１シャフトおよび第２シャフトの対向端部間をオルダム継手を介して揺動可能に連結した電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば特許文献１を参照）。特許文献１では、外部入力によって、ラック軸が撓んだときに、第２シャフトが揺動することで、その衝撃荷重がハウジングに伝達されることを防止する。
【０００３】
また、ラック軸を取り囲む電動モータのモータロータと、ラック軸を取り囲むボールねじ機構のボールナットとの対向する端部に、軸方向に突出する突起を設け、これらの突起間に緩衝体の突起部を介在させた電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば特許文献２を参照）。特許文献２では、緩衝体はシリコン樹脂からなり、モータロータとボールナット間にトルクを伝達する。
【０００４】
また、ラック軸を取り囲むボールナットが、電動モータのロータを構成するモータシャフト内に、軸方向移動および回動を規制されて揺動可能に装着されている電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば特許文献３を参照）。具体的には、ボールナットの外周の軸方向中央部に大径部が設けられ、その大径部がモータシャフトの内周に嵌合している。大径部の両側において、ボールナットの外周とモータシャフトの内周との間には、ボールナットの揺動を許容するための隙間が設けられている。また、ボールナットの軸方向の両端に設けられた球面ワッシャを、それぞれ対応する係合ワッシャの多数の係合突起で受けるようにし、それら係合突起は、ボールナットの揺動方向に弾性変形可能としている。ボールナットは、大径部を支点としてモータシャフト内で揺動する。
【０００５】
また、タイヤからステアリング・ナックルを介してラックに伝達されるラジアル荷重とスラスト荷重を弾性体を介して伝達するステアリング制御装置が提案されている（例えば特許文献４を参照）。
また、アクスルビームを板材によって左右両端面と後面を開放した箱形に形成し、その中にステアリングシリンダを横並びに配置した、産業車両のリヤアクスルが提案されている（例えば特許文献５を参照）。具体的には、車輪を支持するホイールブラケットの上部に設けた縦軸が、アクスルビームの上下の板材によって、回転可能に支持されている。上記ステアリングシリンダのピストンロッドが、ホイールブラケットの縦軸に設けられたステアリングアームに、タイロッドを介して連結されている。
【０００６】
また、ハンドルと転舵輪との機械的な連結が断たれたステアバイワイヤ式の操舵装置を備えるフォークリフトが提案されている（例えば特許文献６を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−８４２５号公報（図１、第２９段落）
【特許文献２】特開２００８−３０７９１１号公報（図４、要約）
【特許文献３】特開２００９−７４６２３号公報（図３、要約）
【特許文献４】特公平３−５６９４４号公報〔ＦＩＧ．６（ａ）〜（ｃ）、第１４頁第２８欄第９行〜第１６頁第３２欄第４２行〕
【特許文献５】特開平１１−１１７９号公報（図１、図２、第１０段落）
【特許文献６】特開２００５−２６３３９２号公報（図８〜図１１、第６３段落、要約）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２では、モータロータとボールナットが軸方向に並べて配置しているので、軸方向に大型化する。
特許文献３では、電動モータのロータとしての筒状のモータシャフト内で、ボールナットが揺動可能ではある。しかし、ボールナットの外周の軸方向中央部の大径部がモータシャフトの内周に嵌合しているため、モータシャフト内でボールナットの径方向移動を許容することができない。このため、ねじ軸の撓みに伴って、モータシャフトに多大なラジアル負荷が及ぼされるおそれがある。
【０００９】
一方、産業車両や福祉車両においては、後輪を転舵するタイプの車両が多く、そのような車両では、所要の操舵角を確保するためには、転舵輪としての後輪を大きな転舵角で転舵する必要がある。このため、転舵軸が多大なラジアル負荷を受ける傾向にある。特に、ステアバイワイヤ式の車両では、転舵軸に設けられたボールねじ機構やこれを駆動するアクチュエータが多大なラジアル負荷を受けるおそれがあり、耐久性が問題となる。
【００１０】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、転舵軸に負荷されるラジアル荷重の影響を受け難くでき、小型で耐久性に優れた車両用操舵装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、筒状のハウジング（５）と、上記ハウジング内に挿通され軸方向に移動可能な転舵軸（６）と、上記転舵軸の一部に設けられたねじ軸（３２）と、ボール（３４）を介して上記ねじ軸と螺合するボールナット（３３；３３０）と、上記ボールナットを取り囲み上記ボールナットと軸方向（Ｘ１）に同行移動可能なロータコア（２７；２７０）を含む電動モータ（２１，２２）と、上記ロータコアと上記ボールナットを、上記ロータコアに対する上記ボールナットの径方向移動を許容する状態でトルク伝達可能に連結する連結機構（３８；３８０）と、を備え、上記ロータコアは、上記ハウジングによって回転可能に且つ軸方向に移動不能に支持されている車両用操舵装置を提供する（請求項１）。
【００１２】
本発明によれば、路面反力等で転舵軸にラジアル荷重が負荷されて、転舵軸（ねじ軸）が撓んだときに、その転舵軸の撓みに伴うボールナットの径方向移動を、ロータコアが拘束することを抑制できる。したがって、ロータコアの径方向の変形を抑制することができ、電動モータの耐久性を向上することができる。また、ボール嵌合部のラジアル負荷を低減することができるので、ねじ軸やボールナットを小型化することも可能となる。
【００１３】
また、上記ロータコアおよび上記ボールナットは、互いの間にラジアル隙間（Ｓ１，Ｓ２；Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）を設けて径方向に対向する第１および第２の径方向対向部（３３ａ，３９ｂ；４０ｂ，２７ｂ；５３ｂ，３３０ａ；５４ｂ，３３０ａ；５５ｃ，２７０ｂ）をそれぞれ含む場合がある（請求項２）。この場合、ロータコアおよびボールナット間のラジアル隙間によって、ボールナットの径方向移動量を確保することができる。
【００１４】
また、上記連結機構は、第１および第２の滑り対偶（４２，４３；５６，５７）を有するオルダム継手（３８；３８０）を含む場合がある（請求項３）。この場合、簡単な構造で、ボールナットの径方向移動を許容しつつロータコアからボールナットにトルクを伝達することができる。
また、上記ロータコアの内周面（２７ｂ）に設けられた第１の環状凸部（３９）と、上記ボールナットの外周面（３３ａ）に設けられた第２の環状凸部（４０）と、を備え、上記第１の環状凸部および上記第２の環状凸部は、互いの間に継手本体（４１）を介して軸方向に対向し、上記第１の環状凸部および上記継手本体の互いに対向する端部（３９ａ，４１ａ）に、上記第１の滑り対偶が設けられ、上記第２の環状凸部および上記継手本体の互いに対向する端部（４０ａ，４１ｂ）に、上記第２の滑り対偶が設けられている場合がある（請求項４）。この場合、ロータコアの内周面およびボールナットの外周面に、それぞれ、第１および第２の環状凸部を設けることにより、ボールナットとこれを取り囲むロータコアとの間に、オルダム継手を容易にレイアウトすることができる。
【００１５】
また、上記ロータコアの内周面（２７０ｂ）および上記ボールナット（３３０）の外周面（３３０ａ）の何れか一方に設けられた第３および第４の環状凸部（５３，５４）と、他方に設けられた第５の環状凸部（５５）と、を備え、上記第３および第４の環状凸部は、互いの間に上記第５の環状凸部を介して軸方向に対向し、上記第３の環状凸部および上記第５の環状凸部の互いに対向する端部（５３ａ，５５ａ）に、上記第１の滑り対偶（５６）が設けられ、上記第４の環状凸部および上記第５の環状凸部の互いに対向する端部（５４ａ，５５ｂ）に、上記第２の滑り対偶（５７）が設けられている場合がある（請求項５）。この場合、第３および第４の環状凸部間に、第５の環状凸部を介在させることにより、ボールナットとこれを取り囲むロータコアとの間に、オルダム継手を容易にレイアウトすることができる。
【００１６】
また、少なくとも１つの環状凸部（３９，４０；５３，５４，５５）の周面（３３ａ，３９ｂ；４０ｂ，２７ｂ；５３ｂ，３３０ａ；５４ｂ，３３０ａ；５５ｃ，２７０ｂ）と、対応するボールナットの外周面（３３ａ；３３０ａ）またはロータコアの内周面（２７ｂ；２７０ｂ）との間に、上記ラジアル隙間が設けられている場合がある（請求項６）。この場合、オルダム継手用の環状凸部が、ラジアル隙間を設ける機能を果たすので、構造の簡素化を図ることができる。
【００１７】
なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】車両用操舵装置の要部（転舵軸を駆動する機構）の概略断面図である。
【図３】図２の拡大断面図である。
【図４】オルダム継手の一部破断分解斜視図である。
【図５】図３の部分拡大断面図である。
【図６】本発明の別の実施の形態に係る車両用操舵装置の要部の拡大断面図である。
【図７】本発明のさらに別の実施の形態に係る車両用操舵装置の要部の拡大断面図である。
【図８】図７の実施の形態のオルダム継手の概略断面図である。
【図９】図７の実施の形態のオルダム継手の別角度からの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態の車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、本車両用操舵装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２と転舵輪３との機械的な結合が解除された、いわゆるステアバイワイヤシステムを構成している。
操舵部材２の回転操作に応じて駆動される、例えばブラシレスの電動モータを含む転舵用アクチュエータ４の動作を、ハウジング５に支持された転舵軸６の車幅方向の直線運動に変換し、この転舵軸６の直線運動を舵取り用の左右の転舵輪３の転舵運動に変換することにより転舵が達成される。
【００２０】
転舵用アクチュエータ４の駆動力（出力軸の回転力）は、転舵軸６に関連して設けられた運動変換機構（たとえば、ボールねじ機構）により、転舵軸６の軸方向Ｘ１（車幅方向）の直線運動に変換される。この転舵軸６の直線運動は、転舵軸６の両端から突出して設けられたタイロッド７に伝達され、ナックルアーム８の回動を引き起こす。これにより、ナックルアーム８に支持された転舵輪３の転舵が達成される。
【００２１】
転舵軸６、タイロッド７およびナックルアーム８などにより、転舵輪３を転舵するための転舵機構５０が構成されている。転舵軸６を支持するハウジング５は、図示しないブラケット等を介して車体に固定されている。
操舵部材２は、車体に対して回転可能に支持された回転シャフト９に連結されている。この回転シャフト９には、操舵部材２に操作反力を与えるための反力用アクチュエータ１０が付設されている。反力用アクチュエータ１０は、回転シャフト９と一体の出力シャフトを有するブラシレスモータ等の電動モータを含む。
【００２２】
回転シャフト９の操作部材２とは反対側の端部には、例えば渦巻きばね等からなる弾性部材１１が車体との間に結合されている。この弾性部材１１は、反力用アクチュエータ１０が操舵部材２にトルクを付加していないときに、その弾性力によって、操舵部材２を直進操舵位置に復帰させる。
操舵部材２の操作入力値を検出するために、回転シャフト９に関連して、操舵部材２の操舵角θh を検出するための操舵角センサ１２が設けられている。また、回転シャフト９には、操舵部材２に加えられた操舵トルクＴを検出するためのトルクセンサ１３が設けられている。一方、転舵軸６に関連して、転舵輪３の転舵角δW （タイヤ角）を検出するための転舵角センサ１４が設けられている。
【００２３】
これらのセンサの他にも、車速Ｖを検出する車速センサ１５と、車体の上下加速度ＧZ を検出する悪路状態検出センサとしての上下加速度センサ１６と、車両の横加速度Ｇy を検出する横加速度センサ１７と、車両のヨーレートγを検出するヨーレートセンサ１８とが設けられている。
上記のセンサ類１２〜１８の各検出信号は、マイクロコンピュータを含む構成の電子制御ユニット（ＥＣＵ）からなる車両制御手段としての制御装置１９に入力されるようになっている。
【００２４】
制御装置１９は、操舵角センサ１２によって検出された操舵角θh および車速センサ１５によって検出された車速Ｖに基づいて、目標転舵角を設定し、この目標転舵角と転舵角センサ１４によって検出された転舵角δW との偏差に基づいて、駆動回路２０Ａを介し、転舵用アクチュエータ４を駆動制御（転舵制御）する。
一方、制御装置１９は、センサ類１２〜１８が出力する検出信号に基づいて、操舵部材２の操舵方向と逆方向の適当な反力が発生されるように、駆動回路２０Ｂを介して、反力用アクチュエータ１０を駆動制御（反力制御）する。
【００２５】
図２を参照して、転舵軸６の途中部は、筒状のハウジング５内に挿入されている。ハウジング５の内周面５ａとハウジング５内に挿入された転舵軸６との間に、転舵用アクチュエータ４を構成する第１および第２の電動モータ２１，２２と、これら電動モータ２１，２２の出力回転を転舵軸６の軸方向移動に変換する運動変換機構としてのボールねじ機構２３とが配置されている。
【００２６】
転舵用アクチュエータ４を構成する第１の電動モータ２１および第２の電動モータ２２は、ハウジング５内に、軸方向Ｘ１に並んで配置されている。第１の電動モータ２１は、ハウジング５の内周面５ａに固定された第１のステータ２４を備えており、第２の電動モータ２２は、ハウジング５の内周面５ａに固定された第２のステータ２５を備えている。第１の電動モータ２１および第２の電動モータ２２は、転舵軸６の周囲を取り囲む共通の筒状のロータ２６を有している。
【００２７】
ロータ２６は、転舵軸６の周囲を取り囲む筒状のロータコア２７と、ロータコア２７の外周面２７ａに同伴回転可能に嵌合された第１および第２の永久磁石２８，２９とを有している。第１の永久磁石２８および第２の永久磁石２９は、軸方向Ｘ１に並んで配置されている。第１の永久磁石２８は第１のステータ２４に対向し、第２の永久磁石２９は第２のステータ２５に対向している。
【００２８】
ハウジング５は、第１および第２の軸受３０，３１を介して、ロータ２６の軸方向の両端部を回転可能に支持している。具体的には、ロータコア２７は軸方向に関して第１および第２の端部２７１，２７２を有している。ハウジング５は、第１の軸受３０を介して、ロータコア２７の第１の端部２７１を回転可能に支持している。また、ハウジング５は、第２の軸受３１を介して、ロータコア２７の第２の端部２７２を回転可能に支持している。第１の軸受３０および第２の軸受３１の各外輪は、ハウジング５に対する軸方向移動が規制され、また、第１の軸受３０および第２の軸受３１の各内輪は、ロータコア２７に対する軸方向移動が規制されている。これにより、ハウジング５に対するロータコア２７の軸方向移動が規制されている。
【００２９】
ボールねじ機構２３は、転舵軸６の一部に形成されたねじ軸３２と、ねじ軸３２の周囲を取り囲み、上記ロータコア２７と同伴回転するボールナット３３と、列をなす多数のボール３４とを備えている。上記ボール３４は、ボールナット３３の内周に形成された螺旋状のねじ溝３５（雌ねじ溝）と、ねじ軸３２の外周に形成されたらせん状のねじ溝３６（雄ねじ溝）との間に介在している。
【００３０】
ボールナット３３は、ロータコア２７の径方向内方に配置されている。具体的には、ロータコア２７の内周面２７ｂに形成された凹部３７に、ボールナット３３の一部が収容されている。ロータコア２７およびボールナット３３は、ロータコア２７の径方向内方に配置された連結機構としてのオルダム継手３８を介して、トルク伝達可能に連結されている。
【００３１】
図２の拡大図である図３に示すように、ロータコア２７とボールナット３３との間には、ロータコア２７に対するボールナット３３の径方向を移動を許容するために第１および第２のラジアル隙間Ｓ１，Ｓ２が設けられている。
また、ボールナット３３の軸方向の第１および第２の端部３３１，３３２が、それぞれ、凹部３７の第１および第２の内壁面３７１，３７２に当接している。これにより、ロータコア２７に対するボールナット３３の軸方向移動が規制されている。一方、前述したように、ハウジング５に対するロータコア２７の軸方向移動が第１および第２の軸受３０，３１を介して規制されている。したがって、ハウジング５に対するボールナット３３の軸方向移動が規制されることになる。
【００３２】
ロータコア２７の内周面２７ｂに、第１の環状凸部３９が設けられ、ボールナット３３の外周面３３ａに、第２の環状凸部４０が設けられている。第１の環状凸部３９および第２の環状凸部４０は、軸方向Ｘ１に対向しており、第１の環状凸部３９および第２の環状凸部４０の間には、オルダム継手３８の環状の継手本体４１が介在している。継手本体４１は、径方向に関して、ロータコア２７とボールナット３３との間に配置されている。
【００３３】
図４に示すように、オルダム継手３８は、第１の滑り対偶４２および第２の滑り対偶４３を有している。第１の滑り対偶４２の第１のスライド方向Ｙ１と、第２の滑り対偶４３の第２のスライド方向Ｙ２とは、直交している。第１の環状凸部３９および継手本体４１の互いに対向する端部３９ａ，４１ａに、上記第１の滑り対偶４２が設けられている。また、第２の環状凸部４０および継手本体４１の互いに対向する対向する端部４０ａ，４１ｂに、第２の滑り対偶４３が設けられている。
【００３４】
継手本体４１の端部４１ａに、第１のスライド方向Ｙ１に沿って延びる一対の第１のスライド溝４４が形成されている。また、第１の環状凸部３９の端部３９ａに、一対の第１のスライド溝４４にそれぞれ嵌合する一対のスライダとしての第１のスライド突起４５が形成されている。
一方、継手本体４１の端部４１ｂに、第２のスライド方向Ｙ１に沿って延びる一対の第２のスライド溝４６が形成されている。また、第２の環状凸部４０の端部４０ａに、一対のスライド溝４６にそれぞれ嵌合する一対のスライダとしての第２のスライド突起４７が形成されている。
【００３５】
また、拡大図である図５に示すように、ボールナット３３の外周面３３ａ（第１の径方向対向部に相当）とロータコア２７の第１の環状凸部３９の内周面３９ｂ（第２の径方向対向部に相当）との間に、第１のラジアル隙間Ｓ１が形成されている。同じく、ボールナット３３の第２の環状凸部４０の外周面４０ｂ（第２の径方向対向部に相当）とロータコア２７の内周面２７ｂ（より具体的には、内周面２７ｂの凹部３７の底であり、第１の径方向対向部に相当）との間に、第２のラジアル隙間Ｓ２が形成されている。
【００３６】
本実施の形態によれば、路面反力等で転舵軸６にラジアル荷重が負荷されて、転舵軸６およびその一部であるねじ軸３２が撓んだときに、そのねじ軸３２の撓みに伴うボールナット３３の径方向移動を、ロータコア２７が拘束することを抑制できる。したがって、ロータコア２７の径方向の変形を抑制することができ、各電動モータ２１，２２の耐久性を向上することができる。また、ボール嵌合部のラジアル負荷を低減することができるので、ねじ軸３２やボールナット３３を小型化することも可能となる。
【００３７】
具体的には、ロータコア２７およびボールナット３３が、互いの間に第１および第２のラジアル隙間Ｓ１，Ｓ２を設けて径方向に対向しているので、これらのラジアル隙間Ｓ１，Ｓ２によって、ボールナット３３の径方向移動量を確保することができる。
ロータコア２７とボールナット３３間にトルクを伝達する連結機構として、第１の滑り対偶４２および第２の滑り対偶４３を有するオルダム継手３８を用いているので、簡単な構造で、ボールナット３３の径方向移動を許容しつつロータコア２７からボールナット３３にトルクを伝達することができる。
【００３８】
また、ロータコア２７の内周面２７ｂに設けられた第１の環状凸部３９と、ボールナット３３の外周面３３ａに設けられた第２の環状凸部４０との間に、オルダム継手３８の継手本体４１を介在させ、第１の環状凸部３９および継手本体４１の互いに対向する端部３９ａ，４１ａに、第１の滑り対偶４２を設け、第２の環状凸部４０および継手本体４１の互いに対向する端部４０ａ，４１ｂに、第２の滑り対偶４３を設けた。したがって、ボールナット３３とこれを取り囲むロータコア２７の間に、オルダム継手３８を容易にレイアウトすることができる。
【００３９】
しかも、オルダム継手３８のための第１の環状凸部３９および第２の環状凸部４０が、第１および第２のラジアル隙間Ｓ１，Ｓ２を設ける機能を果たすので、構造の簡素化を図ることができる。
図６は本発明の別の実施の形態を示している。図６を参照して、ロータコア２７の凹部３７の第１の内壁面３７１に保持された環状のすべり軸受４８が、ボールナット３３の第１の端部３３１に摺動するようにされている。また、ロータコア２７の凹部３７の第２の内壁面３７２に保持された環状のすべり軸受４９が、ボールナット３３の第２の端部３３２に摺動するようにされている。
【００４０】
ただし、ボールナット３３の第１の端部３３１に保持されたすべり軸受が、ロータコア２７の凹部３７の第１の内壁面３７１に摺動するものであってもよい。また、ボールナット３３の第２の端部３３２に保持されたすべり軸受が、ロータコア２７の凹部３７の第２の内壁面３７２に摺動するものであってもよい。
すべり軸受４８，４９としては、低摩擦部材を含む環状板であってもよいし、低摩擦部材の被覆層であってもよい。低摩擦部材として、例えばＰＴＦＥを用いることができる。また、低摩擦部材として、銅を含む金属を用いてもよい。
【００４１】
本実施の形態では、ロータコア２７に対してボールナット３３をスムーズに径方向移動させることができる。したがって、ロータコア２７にかかるラジアル負荷をより低減することができる。
次いで、図７は本発明のさらに別の実施の形態を示している。図７を参照して、ロータコア２７０の内周面２７０ｂに、第３の環状凸部５３および第４の環状凸部５４が、軸方向Ｘ１に対向するように設けられている。また、ボールナット３３０の外周３３０ａに、第５の環状凸部５５が設けられている。第５の環状凸部５５は、軸方向Ｘ１に関して、第３の環状凸部５３と第４の環状凸部５４との間に配置されている。
【００４２】
第３、第４および第５の環状凸部５３〜５５によって、連結機構としてのオルダム継手３８０が構成されている。具体的には、第３の環状凸部５３および第５の環状凸部５５の互いに対向する端部に、第１の滑り対偶５６が設けられている。また、第４の環状凸部５４および第５の環状凸部５５の互いに対向する端部に、第２の滑り対偶５７が設けられている。
【００４３】
第３の環状凸部５３は、ロータコア２７０の内周面２７０ｂに同伴回転可能に嵌合された環状部材により構成されている。ロータコア２７０の内周面２７０ｂに設けられた環状溝に、止め輪５８が嵌合されており、その止め輪５８によって、第３の環状凸部５３の軸方向移動が規制されている。ロータコア２７０に対する軸方向移動が規制された第３の環状凸部５３および第４の環状凸部５４の間に、ボールナット３３０に対する軸方向移動が規制された第５の環状凸部５５が、軸方向Ｘ１に挟持されることにより、ロータコア２７０に対するボールナット３３０の軸方向移動が規制されている。すなわち、ロータコア２７０とボールナット３３０とは、軸方向Ｘ１に一体移動する。
【００４４】
第４の環状凸部５４は、ロータコア２７０と単一の材料で一体に形成されている。また、第５の環状凸部５５は、ボールナット３３０と単一の材料で一体に形成されている。
図７において、第１の滑り対偶５６および第２の滑り対偶５７は、簡略化して示してある。具体的には、図８に示すように、第１の滑り対偶５６は、第３の環状凸部５３の端部５３ａおよび第５の環状凸部５５の端部５５ａの何れか一方（例えば端部５３ａ）に設けられた第１のスライド溝５９と、他方（例えば端部５５ａ）に設けられた第１のスライド突起６０とにより構成されている。
【００４５】
また、図９に示すように、第２の滑り対偶５７は、第４の環状凸部５４の端部５４ａおよび第５の環状凸部５５の端部５５ｂの何れか一方（例えば端部５４ａ）に設けられた第１のスライド溝６１と、他方（例えば端部５５ｂ）に設けられた第１のスライド突起６２とにより構成されている。
本実施の形態によれば、路面反力等で転舵軸６にラジアル荷重が負荷されて、転舵軸６およびその一部であるねじ軸３２が撓んだときに、そのねじ軸３２の撓みに伴うボールナット３３０の径方向移動を、ロータコア２７０が拘束することを抑制できる。したがって、ロータコア２７０の径方向の変形を抑制することができ、各電動モータ２１，２２の耐久性を向上することができる。また、ボール嵌合部のラジアル負荷を低減することができるので、ねじ軸３２やボールナット３３０を小型化することも可能となる。
【００４６】
具体的には、ロータコア２７０およびボールナット３３０が、互いの間に所定のラジアル隙間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を設けて径方向に対向しているので、これらのラジアル隙間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３によって、ボールナット３３０の径方向移動量を確保することができる。
ロータコア２７０とボールナット３３０間にトルクを伝達する連結機構として、第１の滑り対偶５６および第２の滑り対偶５７を有するオルダム継手３８０を用いているので、簡単な構造で、ボールナット３３０の径方向移動を許容しつつロータコア２７０からボールナット３３０にトルクを伝達することができる。
【００４７】
また、第３の環状凸部５３および第４の環状凸部５４間に、第５の環状凸部５５を介在させることにより、ボールナット３３０とこれを取り囲むロータコア２７０との間に、オルダム継手３８０を容易にレイアウトすることができる。
本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内で種々の変更を施すことができる。
【符号の説明】
【００４８】
１…車両用操舵装置、２…操舵部材、３…転舵輪、４…転舵用アクチュエータ、５…ハウジング、６…転舵軸、７…タイロッド、２１…第１の電動モータ、２２…第２の電動モータ、２３…ボールねじ機構、２４…第１のステータ、２５…第２のステータ、２６…ロータ、２７，２７０…ロータコア、２７ａ…（ロータコアの）外周面、２７ｂ，２７０ｂ…（ロータコアの）内周面（径方向対向部）、２７１…第１の端部、２７２…第２の端部、２８…第１の永久磁石、２９…第２の永久磁石、３０…第１の軸受、３１…第２の軸受、３２…ねじ軸、３３，３３０…ボールナット、３３ａ，３３０ａ…（ボールナットの）外周面（径方向対向部）、３４…ボール、３５…（ボールナットの）ねじ溝、３６…（ねじ軸の）ねじ溝、３７…凹部、３８，３８０…オルダム継手（連結機構）、３９…第１の環状凸部、３９ａ…（第１の環状凸部の）端部、３９ｂ…（第１の環状凸部の）内周面（径方向対向部）、４０…第２の環状凸部、４０ａ…（第２の環状凸部の）端部、４０ｂ…（第２の環状凸部の）外周面（径方向対向部）、４１…継手本体、４１ａ，４１ｂ…（継手本体の）端部、４２…第１の滑り対偶、４３…第２の滑り対偶、４４…第１のスライド溝、４５…第１のスライド突起、４６…第２のスライド溝、４７…第２のスライド突起、５３…第３の環状凸部、５３ａ…（第３の環状凸部の）端部、５３ｂ…（第３の環状凸部の）内周面（径方向対向部）、５４…第４の環状凸部、５４ａ…（第４の環状凸部の）端部、５４ｂ…（第４の環状凸部の）内周面（径方向対向部）、５５…第５の環状凸部、５５ａ，５５ｂ…（第５の環状凸部の）端部、５５ｃ…（第５の環状凸部の）外周面（径方向対向部）、５６…第１の滑り対偶、５７…第２の滑り対偶、５９…第１のスライド溝、６０…第１のスライド突起、６１…第２のスライド溝、６２…第２のスライド突起、Ｘ１…軸方向、Ｓ１…第１のラジアル隙間、Ｓ２…第２のラジアル隙間、Ｓ３…第３のラジアル隙間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラック軸が挿通される中空シャフトを、傘歯車が設けられた第１シャフトと、ボールねじ機構が設けられた第２シャフトとで構成し、これら第１シャフトおよび第２シャフトの対向端部間をオルダム継手を介して揺動可能に連結した電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば特許文献１を参照）。特許文献１では、外部入力によって、ラック軸が撓んだときに、第２シャフトが揺動することで、その衝撃荷重がハウジングに伝達されることを防止する。
【０００３】
また、ラック軸を取り囲む電動モータのモータロータと、ラック軸を取り囲むボールねじ機構のボールナットとの対向する端部に、軸方向に突出する突起を設け、これらの突起間に緩衝体の突起部を介在させた電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば特許文献２を参照）。特許文献２では、緩衝体はシリコン樹脂からなり、モータロータとボールナット間にトルクを伝達する。
【０００４】
また、ラック軸を取り囲むボールナットが、電動モータのロータを構成するモータシャフト内に、軸方向移動および回動を規制されて揺動可能に装着されている電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば特許文献３を参照）。具体的には、ボールナットの外周の軸方向中央部に大径部が設けられ、その大径部がモータシャフトの内周に嵌合している。大径部の両側において、ボールナットの外周とモータシャフトの内周との間には、ボールナットの揺動を許容するための隙間が設けられている。また、ボールナットの軸方向の両端に設けられた球面ワッシャを、それぞれ対応する係合ワッシャの多数の係合突起で受けるようにし、それら係合突起は、ボールナットの揺動方向に弾性変形可能としている。ボールナットは、大径部を支点としてモータシャフト内で揺動する。
【０００５】
また、タイヤからステアリング・ナックルを介してラックに伝達されるラジアル荷重とスラスト荷重を弾性体を介して伝達するステアリング制御装置が提案されている（例えば特許文献４を参照）。
また、アクスルビームを板材によって左右両端面と後面を開放した箱形に形成し、その中にステアリングシリンダを横並びに配置した、産業車両のリヤアクスルが提案されている（例えば特許文献５を参照）。具体的には、車輪を支持するホイールブラケットの上部に設けた縦軸が、アクスルビームの上下の板材によって、回転可能に支持されている。上記ステアリングシリンダのピストンロッドが、ホイールブラケットの縦軸に設けられたステアリングアームに、タイロッドを介して連結されている。
【０００６】
また、ハンドルと転舵輪との機械的な連結が断たれたステアバイワイヤ式の操舵装置を備えるフォークリフトが提案されている（例えば特許文献６を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−８４２５号公報（図１、第２９段落）
【特許文献２】特開２００８−３０７９１１号公報（図４、要約）
【特許文献３】特開２００９−７４６２３号公報（図３、要約）
【特許文献４】特公平３−５６９４４号公報〔ＦＩＧ．６（ａ）〜（ｃ）、第１４頁第２８欄第９行〜第１６頁第３２欄第４２行〕
【特許文献５】特開平１１−１１７９号公報（図１、図２、第１０段落）
【特許文献６】特開２００５−２６３３９２号公報（図８〜図１１、第６３段落、要約）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２では、モータロータとボールナットが軸方向に並べて配置しているので、軸方向に大型化する。
特許文献３では、電動モータのロータとしての筒状のモータシャフト内で、ボールナットが揺動可能ではある。しかし、ボールナットの外周の軸方向中央部の大径部がモータシャフトの内周に嵌合しているため、モータシャフト内でボールナットの径方向移動を許容することができない。このため、ねじ軸の撓みに伴って、モータシャフトに多大なラジアル負荷が及ぼされるおそれがある。
【０００９】
一方、産業車両や福祉車両においては、後輪を転舵するタイプの車両が多く、そのような車両では、所要の操舵角を確保するためには、転舵輪としての後輪を大きな転舵角で転舵する必要がある。このため、転舵軸が多大なラジアル負荷を受ける傾向にある。特に、ステアバイワイヤ式の車両では、転舵軸に設けられたボールねじ機構やこれを駆動するアクチュエータが多大なラジアル負荷を受けるおそれがあり、耐久性が問題となる。
【００１０】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、転舵軸に負荷されるラジアル荷重の影響を受け難くでき、小型で耐久性に優れた車両用操舵装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、筒状のハウジング（５）と、上記ハウジング内に挿通され軸方向に移動可能な転舵軸（６）と、上記転舵軸の一部に設けられたねじ軸（３２）と、ボール（３４）を介して上記ねじ軸と螺合するボールナット（３３；３３０）と、上記ボールナットを取り囲み上記ボールナットと軸方向（Ｘ１）に同行移動可能なロータコア（２７；２７０）を含む電動モータ（２１，２２）と、上記ロータコアと上記ボールナットを、上記ロータコアに対する上記ボールナットの径方向移動を許容する状態でトルク伝達可能に連結する連結機構（３８；３８０）と、を備え、上記ロータコアは、上記ハウジングによって回転可能に且つ軸方向に移動不能に支持されている車両用操舵装置を提供する（請求項１）。
【００１２】
本発明によれば、路面反力等で転舵軸にラジアル荷重が負荷されて、転舵軸（ねじ軸）が撓んだときに、その転舵軸の撓みに伴うボールナットの径方向移動を、ロータコアが拘束することを抑制できる。したがって、ロータコアの径方向の変形を抑制することができ、電動モータの耐久性を向上することができる。また、ボール嵌合部のラジアル負荷を低減することができるので、ねじ軸やボールナットを小型化することも可能となる。
【００１３】
また、上記ロータコアおよび上記ボールナットは、互いの間にラジアル隙間（Ｓ１，Ｓ２；Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）を設けて径方向に対向する第１および第２の径方向対向部（３３ａ，３９ｂ；４０ｂ，２７ｂ；５３ｂ，３３０ａ；５４ｂ，３３０ａ；５５ｃ，２７０ｂ）をそれぞれ含む場合がある（請求項２）。この場合、ロータコアおよびボールナット間のラジアル隙間によって、ボールナットの径方向移動量を確保することができる。
【００１４】
また、上記連結機構は、第１および第２の滑り対偶（４２，４３；５６，５７）を有するオルダム継手（３８；３８０）を含む場合がある（請求項３）。この場合、簡単な構造で、ボールナットの径方向移動を許容しつつロータコアからボールナットにトルクを伝達することができる。
また、上記ロータコアの内周面（２７ｂ）に設けられた第１の環状凸部（３９）と、上記ボールナットの外周面（３３ａ）に設けられた第２の環状凸部（４０）と、を備え、上記第１の環状凸部および上記第２の環状凸部は、互いの間に継手本体（４１）を介して軸方向に対向し、上記第１の環状凸部および上記継手本体の互いに対向する端部（３９ａ，４１ａ）に、上記第１の滑り対偶が設けられ、上記第２の環状凸部および上記継手本体の互いに対向する端部（４０ａ，４１ｂ）に、上記第２の滑り対偶が設けられている場合がある（請求項４）。この場合、ロータコアの内周面およびボールナットの外周面に、それぞれ、第１および第２の環状凸部を設けることにより、ボールナットとこれを取り囲むロータコアとの間に、オルダム継手を容易にレイアウトすることができる。
【００１５】
また、上記ロータコアの内周面（２７０ｂ）および上記ボールナット（３３０）の外周面（３３０ａ）の何れか一方に設けられた第３および第４の環状凸部（５３，５４）と、他方に設けられた第５の環状凸部（５５）と、を備え、上記第３および第４の環状凸部は、互いの間に上記第５の環状凸部を介して軸方向に対向し、上記第３の環状凸部および上記第５の環状凸部の互いに対向する端部（５３ａ，５５ａ）に、上記第１の滑り対偶（５６）が設けられ、上記第４の環状凸部および上記第５の環状凸部の互いに対向する端部（５４ａ，５５ｂ）に、上記第２の滑り対偶（５７）が設けられている場合がある（請求項５）。この場合、第３および第４の環状凸部間に、第５の環状凸部を介在させることにより、ボールナットとこれを取り囲むロータコアとの間に、オルダム継手を容易にレイアウトすることができる。
【００１６】
また、少なくとも１つの環状凸部（３９，４０；５３，５４，５５）の周面（３３ａ，３９ｂ；４０ｂ，２７ｂ；５３ｂ，３３０ａ；５４ｂ，３３０ａ；５５ｃ，２７０ｂ）と、対応するボールナットの外周面（３３ａ；３３０ａ）またはロータコアの内周面（２７ｂ；２７０ｂ）との間に、上記ラジアル隙間が設けられている場合がある（請求項６）。この場合、オルダム継手用の環状凸部が、ラジアル隙間を設ける機能を果たすので、構造の簡素化を図ることができる。
【００１７】
なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】車両用操舵装置の要部（転舵軸を駆動する機構）の概略断面図である。
【図３】図２の拡大断面図である。
【図４】オルダム継手の一部破断分解斜視図である。
【図５】図３の部分拡大断面図である。
【図６】本発明の別の実施の形態に係る車両用操舵装置の要部の拡大断面図である。
【図７】本発明のさらに別の実施の形態に係る車両用操舵装置の要部の拡大断面図である。
【図８】図７の実施の形態のオルダム継手の概略断面図である。
【図９】図７の実施の形態のオルダム継手の別角度からの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態の車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、本車両用操舵装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２と転舵輪３との機械的な結合が解除された、いわゆるステアバイワイヤシステムを構成している。
操舵部材２の回転操作に応じて駆動される、例えばブラシレスの電動モータを含む転舵用アクチュエータ４の動作を、ハウジング５に支持された転舵軸６の車幅方向の直線運動に変換し、この転舵軸６の直線運動を舵取り用の左右の転舵輪３の転舵運動に変換することにより転舵が達成される。
【００２０】
転舵用アクチュエータ４の駆動力（出力軸の回転力）は、転舵軸６に関連して設けられた運動変換機構（たとえば、ボールねじ機構）により、転舵軸６の軸方向Ｘ１（車幅方向）の直線運動に変換される。この転舵軸６の直線運動は、転舵軸６の両端から突出して設けられたタイロッド７に伝達され、ナックルアーム８の回動を引き起こす。これにより、ナックルアーム８に支持された転舵輪３の転舵が達成される。
【００２１】
転舵軸６、タイロッド７およびナックルアーム８などにより、転舵輪３を転舵するための転舵機構５０が構成されている。転舵軸６を支持するハウジング５は、図示しないブラケット等を介して車体に固定されている。
操舵部材２は、車体に対して回転可能に支持された回転シャフト９に連結されている。この回転シャフト９には、操舵部材２に操作反力を与えるための反力用アクチュエータ１０が付設されている。反力用アクチュエータ１０は、回転シャフト９と一体の出力シャフトを有するブラシレスモータ等の電動モータを含む。
【００２２】
回転シャフト９の操作部材２とは反対側の端部には、例えば渦巻きばね等からなる弾性部材１１が車体との間に結合されている。この弾性部材１１は、反力用アクチュエータ１０が操舵部材２にトルクを付加していないときに、その弾性力によって、操舵部材２を直進操舵位置に復帰させる。
操舵部材２の操作入力値を検出するために、回転シャフト９に関連して、操舵部材２の操舵角θh を検出するための操舵角センサ１２が設けられている。また、回転シャフト９には、操舵部材２に加えられた操舵トルクＴを検出するためのトルクセンサ１３が設けられている。一方、転舵軸６に関連して、転舵輪３の転舵角δW （タイヤ角）を検出するための転舵角センサ１４が設けられている。
【００２３】
これらのセンサの他にも、車速Ｖを検出する車速センサ１５と、車体の上下加速度ＧZ を検出する悪路状態検出センサとしての上下加速度センサ１６と、車両の横加速度Ｇy を検出する横加速度センサ１７と、車両のヨーレートγを検出するヨーレートセンサ１８とが設けられている。
上記のセンサ類１２〜１８の各検出信号は、マイクロコンピュータを含む構成の電子制御ユニット（ＥＣＵ）からなる車両制御手段としての制御装置１９に入力されるようになっている。
【００２４】
制御装置１９は、操舵角センサ１２によって検出された操舵角θh および車速センサ１５によって検出された車速Ｖに基づいて、目標転舵角を設定し、この目標転舵角と転舵角センサ１４によって検出された転舵角δW との偏差に基づいて、駆動回路２０Ａを介し、転舵用アクチュエータ４を駆動制御（転舵制御）する。
一方、制御装置１９は、センサ類１２〜１８が出力する検出信号に基づいて、操舵部材２の操舵方向と逆方向の適当な反力が発生されるように、駆動回路２０Ｂを介して、反力用アクチュエータ１０を駆動制御（反力制御）する。
【００２５】
図２を参照して、転舵軸６の途中部は、筒状のハウジング５内に挿入されている。ハウジング５の内周面５ａとハウジング５内に挿入された転舵軸６との間に、転舵用アクチュエータ４を構成する第１および第２の電動モータ２１，２２と、これら電動モータ２１，２２の出力回転を転舵軸６の軸方向移動に変換する運動変換機構としてのボールねじ機構２３とが配置されている。
【００２６】
転舵用アクチュエータ４を構成する第１の電動モータ２１および第２の電動モータ２２は、ハウジング５内に、軸方向Ｘ１に並んで配置されている。第１の電動モータ２１は、ハウジング５の内周面５ａに固定された第１のステータ２４を備えており、第２の電動モータ２２は、ハウジング５の内周面５ａに固定された第２のステータ２５を備えている。第１の電動モータ２１および第２の電動モータ２２は、転舵軸６の周囲を取り囲む共通の筒状のロータ２６を有している。
【００２７】
ロータ２６は、転舵軸６の周囲を取り囲む筒状のロータコア２７と、ロータコア２７の外周面２７ａに同伴回転可能に嵌合された第１および第２の永久磁石２８，２９とを有している。第１の永久磁石２８および第２の永久磁石２９は、軸方向Ｘ１に並んで配置されている。第１の永久磁石２８は第１のステータ２４に対向し、第２の永久磁石２９は第２のステータ２５に対向している。
【００２８】
ハウジング５は、第１および第２の軸受３０，３１を介して、ロータ２６の軸方向の両端部を回転可能に支持している。具体的には、ロータコア２７は軸方向に関して第１および第２の端部２７１，２７２を有している。ハウジング５は、第１の軸受３０を介して、ロータコア２７の第１の端部２７１を回転可能に支持している。また、ハウジング５は、第２の軸受３１を介して、ロータコア２７の第２の端部２７２を回転可能に支持している。第１の軸受３０および第２の軸受３１の各外輪は、ハウジング５に対する軸方向移動が規制され、また、第１の軸受３０および第２の軸受３１の各内輪は、ロータコア２７に対する軸方向移動が規制されている。これにより、ハウジング５に対するロータコア２７の軸方向移動が規制されている。
【００２９】
ボールねじ機構２３は、転舵軸６の一部に形成されたねじ軸３２と、ねじ軸３２の周囲を取り囲み、上記ロータコア２７と同伴回転するボールナット３３と、列をなす多数のボール３４とを備えている。上記ボール３４は、ボールナット３３の内周に形成された螺旋状のねじ溝３５（雌ねじ溝）と、ねじ軸３２の外周に形成されたらせん状のねじ溝３６（雄ねじ溝）との間に介在している。
【００３０】
ボールナット３３は、ロータコア２７の径方向内方に配置されている。具体的には、ロータコア２７の内周面２７ｂに形成された凹部３７に、ボールナット３３の一部が収容されている。ロータコア２７およびボールナット３３は、ロータコア２７の径方向内方に配置された連結機構としてのオルダム継手３８を介して、トルク伝達可能に連結されている。
【００３１】
図２の拡大図である図３に示すように、ロータコア２７とボールナット３３との間には、ロータコア２７に対するボールナット３３の径方向を移動を許容するために第１および第２のラジアル隙間Ｓ１，Ｓ２が設けられている。
また、ボールナット３３の軸方向の第１および第２の端部３３１，３３２が、それぞれ、凹部３７の第１および第２の内壁面３７１，３７２に当接している。これにより、ロータコア２７に対するボールナット３３の軸方向移動が規制されている。一方、前述したように、ハウジング５に対するロータコア２７の軸方向移動が第１および第２の軸受３０，３１を介して規制されている。したがって、ハウジング５に対するボールナット３３の軸方向移動が規制されることになる。
【００３２】
ロータコア２７の内周面２７ｂに、第１の環状凸部３９が設けられ、ボールナット３３の外周面３３ａに、第２の環状凸部４０が設けられている。第１の環状凸部３９および第２の環状凸部４０は、軸方向Ｘ１に対向しており、第１の環状凸部３９および第２の環状凸部４０の間には、オルダム継手３８の環状の継手本体４１が介在している。継手本体４１は、径方向に関して、ロータコア２７とボールナット３３との間に配置されている。
【００３３】
図４に示すように、オルダム継手３８は、第１の滑り対偶４２および第２の滑り対偶４３を有している。第１の滑り対偶４２の第１のスライド方向Ｙ１と、第２の滑り対偶４３の第２のスライド方向Ｙ２とは、直交している。第１の環状凸部３９および継手本体４１の互いに対向する端部３９ａ，４１ａに、上記第１の滑り対偶４２が設けられている。また、第２の環状凸部４０および継手本体４１の互いに対向する対向する端部４０ａ，４１ｂに、第２の滑り対偶４３が設けられている。
【００３４】
継手本体４１の端部４１ａに、第１のスライド方向Ｙ１に沿って延びる一対の第１のスライド溝４４が形成されている。また、第１の環状凸部３９の端部３９ａに、一対の第１のスライド溝４４にそれぞれ嵌合する一対のスライダとしての第１のスライド突起４５が形成されている。
一方、継手本体４１の端部４１ｂに、第２のスライド方向Ｙ１に沿って延びる一対の第２のスライド溝４６が形成されている。また、第２の環状凸部４０の端部４０ａに、一対のスライド溝４６にそれぞれ嵌合する一対のスライダとしての第２のスライド突起４７が形成されている。
【００３５】
また、拡大図である図５に示すように、ボールナット３３の外周面３３ａ（第１の径方向対向部に相当）とロータコア２７の第１の環状凸部３９の内周面３９ｂ（第２の径方向対向部に相当）との間に、第１のラジアル隙間Ｓ１が形成されている。同じく、ボールナット３３の第２の環状凸部４０の外周面４０ｂ（第２の径方向対向部に相当）とロータコア２７の内周面２７ｂ（より具体的には、内周面２７ｂの凹部３７の底であり、第１の径方向対向部に相当）との間に、第２のラジアル隙間Ｓ２が形成されている。
【００３６】
本実施の形態によれば、路面反力等で転舵軸６にラジアル荷重が負荷されて、転舵軸６およびその一部であるねじ軸３２が撓んだときに、そのねじ軸３２の撓みに伴うボールナット３３の径方向移動を、ロータコア２７が拘束することを抑制できる。したがって、ロータコア２７の径方向の変形を抑制することができ、各電動モータ２１，２２の耐久性を向上することができる。また、ボール嵌合部のラジアル負荷を低減することができるので、ねじ軸３２やボールナット３３を小型化することも可能となる。
【００３７】
具体的には、ロータコア２７およびボールナット３３が、互いの間に第１および第２のラジアル隙間Ｓ１，Ｓ２を設けて径方向に対向しているので、これらのラジアル隙間Ｓ１，Ｓ２によって、ボールナット３３の径方向移動量を確保することができる。
ロータコア２７とボールナット３３間にトルクを伝達する連結機構として、第１の滑り対偶４２および第２の滑り対偶４３を有するオルダム継手３８を用いているので、簡単な構造で、ボールナット３３の径方向移動を許容しつつロータコア２７からボールナット３３にトルクを伝達することができる。
【００３８】
また、ロータコア２７の内周面２７ｂに設けられた第１の環状凸部３９と、ボールナット３３の外周面３３ａに設けられた第２の環状凸部４０との間に、オルダム継手３８の継手本体４１を介在させ、第１の環状凸部３９および継手本体４１の互いに対向する端部３９ａ，４１ａに、第１の滑り対偶４２を設け、第２の環状凸部４０および継手本体４１の互いに対向する端部４０ａ，４１ｂに、第２の滑り対偶４３を設けた。したがって、ボールナット３３とこれを取り囲むロータコア２７の間に、オルダム継手３８を容易にレイアウトすることができる。
【００３９】
しかも、オルダム継手３８のための第１の環状凸部３９および第２の環状凸部４０が、第１および第２のラジアル隙間Ｓ１，Ｓ２を設ける機能を果たすので、構造の簡素化を図ることができる。
図６は本発明の別の実施の形態を示している。図６を参照して、ロータコア２７の凹部３７の第１の内壁面３７１に保持された環状のすべり軸受４８が、ボールナット３３の第１の端部３３１に摺動するようにされている。また、ロータコア２７の凹部３７の第２の内壁面３７２に保持された環状のすべり軸受４９が、ボールナット３３の第２の端部３３２に摺動するようにされている。
【００４０】
ただし、ボールナット３３の第１の端部３３１に保持されたすべり軸受が、ロータコア２７の凹部３７の第１の内壁面３７１に摺動するものであってもよい。また、ボールナット３３の第２の端部３３２に保持されたすべり軸受が、ロータコア２７の凹部３７の第２の内壁面３７２に摺動するものであってもよい。
すべり軸受４８，４９としては、低摩擦部材を含む環状板であってもよいし、低摩擦部材の被覆層であってもよい。低摩擦部材として、例えばＰＴＦＥを用いることができる。また、低摩擦部材として、銅を含む金属を用いてもよい。
【００４１】
本実施の形態では、ロータコア２７に対してボールナット３３をスムーズに径方向移動させることができる。したがって、ロータコア２７にかかるラジアル負荷をより低減することができる。
次いで、図７は本発明のさらに別の実施の形態を示している。図７を参照して、ロータコア２７０の内周面２７０ｂに、第３の環状凸部５３および第４の環状凸部５４が、軸方向Ｘ１に対向するように設けられている。また、ボールナット３３０の外周３３０ａに、第５の環状凸部５５が設けられている。第５の環状凸部５５は、軸方向Ｘ１に関して、第３の環状凸部５３と第４の環状凸部５４との間に配置されている。
【００４２】
第３、第４および第５の環状凸部５３〜５５によって、連結機構としてのオルダム継手３８０が構成されている。具体的には、第３の環状凸部５３および第５の環状凸部５５の互いに対向する端部に、第１の滑り対偶５６が設けられている。また、第４の環状凸部５４および第５の環状凸部５５の互いに対向する端部に、第２の滑り対偶５７が設けられている。
【００４３】
第３の環状凸部５３は、ロータコア２７０の内周面２７０ｂに同伴回転可能に嵌合された環状部材により構成されている。ロータコア２７０の内周面２７０ｂに設けられた環状溝に、止め輪５８が嵌合されており、その止め輪５８によって、第３の環状凸部５３の軸方向移動が規制されている。ロータコア２７０に対する軸方向移動が規制された第３の環状凸部５３および第４の環状凸部５４の間に、ボールナット３３０に対する軸方向移動が規制された第５の環状凸部５５が、軸方向Ｘ１に挟持されることにより、ロータコア２７０に対するボールナット３３０の軸方向移動が規制されている。すなわち、ロータコア２７０とボールナット３３０とは、軸方向Ｘ１に一体移動する。
【００４４】
第４の環状凸部５４は、ロータコア２７０と単一の材料で一体に形成されている。また、第５の環状凸部５５は、ボールナット３３０と単一の材料で一体に形成されている。
図７において、第１の滑り対偶５６および第２の滑り対偶５７は、簡略化して示してある。具体的には、図８に示すように、第１の滑り対偶５６は、第３の環状凸部５３の端部５３ａおよび第５の環状凸部５５の端部５５ａの何れか一方（例えば端部５３ａ）に設けられた第１のスライド溝５９と、他方（例えば端部５５ａ）に設けられた第１のスライド突起６０とにより構成されている。
【００４５】
また、図９に示すように、第２の滑り対偶５７は、第４の環状凸部５４の端部５４ａおよび第５の環状凸部５５の端部５５ｂの何れか一方（例えば端部５４ａ）に設けられた第１のスライド溝６１と、他方（例えば端部５５ｂ）に設けられた第１のスライド突起６２とにより構成されている。
本実施の形態によれば、路面反力等で転舵軸６にラジアル荷重が負荷されて、転舵軸６およびその一部であるねじ軸３２が撓んだときに、そのねじ軸３２の撓みに伴うボールナット３３０の径方向移動を、ロータコア２７０が拘束することを抑制できる。したがって、ロータコア２７０の径方向の変形を抑制することができ、各電動モータ２１，２２の耐久性を向上することができる。また、ボール嵌合部のラジアル負荷を低減することができるので、ねじ軸３２やボールナット３３０を小型化することも可能となる。
【００４６】
具体的には、ロータコア２７０およびボールナット３３０が、互いの間に所定のラジアル隙間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を設けて径方向に対向しているので、これらのラジアル隙間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３によって、ボールナット３３０の径方向移動量を確保することができる。
ロータコア２７０とボールナット３３０間にトルクを伝達する連結機構として、第１の滑り対偶５６および第２の滑り対偶５７を有するオルダム継手３８０を用いているので、簡単な構造で、ボールナット３３０の径方向移動を許容しつつロータコア２７０からボールナット３３０にトルクを伝達することができる。
【００４７】
また、第３の環状凸部５３および第４の環状凸部５４間に、第５の環状凸部５５を介在させることにより、ボールナット３３０とこれを取り囲むロータコア２７０との間に、オルダム継手３８０を容易にレイアウトすることができる。
本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内で種々の変更を施すことができる。
【符号の説明】
【００４８】
１…車両用操舵装置、２…操舵部材、３…転舵輪、４…転舵用アクチュエータ、５…ハウジング、６…転舵軸、７…タイロッド、２１…第１の電動モータ、２２…第２の電動モータ、２３…ボールねじ機構、２４…第１のステータ、２５…第２のステータ、２６…ロータ、２７，２７０…ロータコア、２７ａ…（ロータコアの）外周面、２７ｂ，２７０ｂ…（ロータコアの）内周面（径方向対向部）、２７１…第１の端部、２７２…第２の端部、２８…第１の永久磁石、２９…第２の永久磁石、３０…第１の軸受、３１…第２の軸受、３２…ねじ軸、３３，３３０…ボールナット、３３ａ，３３０ａ…（ボールナットの）外周面（径方向対向部）、３４…ボール、３５…（ボールナットの）ねじ溝、３６…（ねじ軸の）ねじ溝、３７…凹部、３８，３８０…オルダム継手（連結機構）、３９…第１の環状凸部、３９ａ…（第１の環状凸部の）端部、３９ｂ…（第１の環状凸部の）内周面（径方向対向部）、４０…第２の環状凸部、４０ａ…（第２の環状凸部の）端部、４０ｂ…（第２の環状凸部の）外周面（径方向対向部）、４１…継手本体、４１ａ，４１ｂ…（継手本体の）端部、４２…第１の滑り対偶、４３…第２の滑り対偶、４４…第１のスライド溝、４５…第１のスライド突起、４６…第２のスライド溝、４７…第２のスライド突起、５３…第３の環状凸部、５３ａ…（第３の環状凸部の）端部、５３ｂ…（第３の環状凸部の）内周面（径方向対向部）、５４…第４の環状凸部、５４ａ…（第４の環状凸部の）端部、５４ｂ…（第４の環状凸部の）内周面（径方向対向部）、５５…第５の環状凸部、５５ａ，５５ｂ…（第５の環状凸部の）端部、５５ｃ…（第５の環状凸部の）外周面（径方向対向部）、５６…第１の滑り対偶、５７…第２の滑り対偶、５９…第１のスライド溝、６０…第１のスライド突起、６１…第２のスライド溝、６２…第２のスライド突起、Ｘ１…軸方向、Ｓ１…第１のラジアル隙間、Ｓ２…第２のラジアル隙間、Ｓ３…第３のラジアル隙間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のハウジングと、
上記ハウジング内に挿通され軸方向に移動可能な転舵軸と、
上記転舵軸の一部に設けられたねじ軸と、
ボールを介して上記ねじ軸と螺合するボールナットと、
上記ボールナットを取り囲み上記ボールナットと軸方向に同行移動可能なロータコアを含む電動モータと、
上記ロータコアと上記ボールナットを、上記ロータコアに対する上記ボールナットの径方向移動を許容する状態でトルク伝達可能に連結する連結機構と、を備え、
上記ロータコアは、上記ハウジングによって回転可能に且つ軸方向に移動不能に支持されている車両用操舵装置。
【請求項２】
請求項１において、上記ロータコアおよび上記ボールナットは、互いの間にラジアル隙間を設けて径方向に対向する第１および第２の径方向対向部をそれぞれ含む車両用操舵装置。
【請求項３】
請求項２において、上記連結機構は、第１および第２の滑り対偶を有するオルダム継手を含む車両用操舵装置。
【請求項４】
請求項３において、上記ロータコアの内周面に設けられた第１の環状凸部と、上記ボールナットの外周面に設けられた第２の環状凸部と、を備え、
上記第１の環状凸部および上記第２の環状凸部は、互いの間に継手本体を介して軸方向に対向し、
上記第１の環状凸部および上記継手本体の互いに対向する端部に、上記第１の滑り対偶が設けられ、
上記第２の環状凸部および上記継手本体の互いに対向する端部に、上記第２の滑り対偶が設けられている車両用操舵装置。
【請求項５】
請求項３において、上記ロータコアの内周面および上記ボールナットの外周面の何れか一方に設けられた第３および第４の環状凸部と、他方に設けられた第５の環状凸部と、を備え、
上記第３および第４の環状凸部は、互いの間に上記第５の環状凸部を介して軸方向に対向し、
上記第３の環状凸部および上記第５の環状凸部の互いに対向する端部に、上記第１の滑り対偶が設けられ、
上記第４の環状凸部および上記第５の環状凸部の互いに対向する端部に、上記第２の滑り対偶が設けられている車両用操舵装置。
【請求項６】
請求項３から５の何れか１項において、少なくとも１つの環状凸部の周面と、対応するボールナットの外周面またはロータコアの内周面との間に、上記ラジアル隙間が設けられている車両用操舵装置。
【請求項１】
筒状のハウジングと、
上記ハウジング内に挿通され軸方向に移動可能な転舵軸と、
上記転舵軸の一部に設けられたねじ軸と、
ボールを介して上記ねじ軸と螺合するボールナットと、
上記ボールナットを取り囲み上記ボールナットと軸方向に同行移動可能なロータコアを含む電動モータと、
上記ロータコアと上記ボールナットを、上記ロータコアに対する上記ボールナットの径方向移動を許容する状態でトルク伝達可能に連結する連結機構と、を備え、
上記ロータコアは、上記ハウジングによって回転可能に且つ軸方向に移動不能に支持されている車両用操舵装置。
【請求項２】
請求項１において、上記ロータコアおよび上記ボールナットは、互いの間にラジアル隙間を設けて径方向に対向する第１および第２の径方向対向部をそれぞれ含む車両用操舵装置。
【請求項３】
請求項２において、上記連結機構は、第１および第２の滑り対偶を有するオルダム継手を含む車両用操舵装置。
【請求項４】
請求項３において、上記ロータコアの内周面に設けられた第１の環状凸部と、上記ボールナットの外周面に設けられた第２の環状凸部と、を備え、
上記第１の環状凸部および上記第２の環状凸部は、互いの間に継手本体を介して軸方向に対向し、
上記第１の環状凸部および上記継手本体の互いに対向する端部に、上記第１の滑り対偶が設けられ、
上記第２の環状凸部および上記継手本体の互いに対向する端部に、上記第２の滑り対偶が設けられている車両用操舵装置。
【請求項５】
請求項３において、上記ロータコアの内周面および上記ボールナットの外周面の何れか一方に設けられた第３および第４の環状凸部と、他方に設けられた第５の環状凸部と、を備え、
上記第３および第４の環状凸部は、互いの間に上記第５の環状凸部を介して軸方向に対向し、
上記第３の環状凸部および上記第５の環状凸部の互いに対向する端部に、上記第１の滑り対偶が設けられ、
上記第４の環状凸部および上記第５の環状凸部の互いに対向する端部に、上記第２の滑り対偶が設けられている車両用操舵装置。
【請求項６】
請求項３から５の何れか１項において、少なくとも１つの環状凸部の周面と、対応するボールナットの外周面またはロータコアの内周面との間に、上記ラジアル隙間が設けられている車両用操舵装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−６５１５（Ｐ２０１２−６５１５Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４５１１８（Ｐ２０１０−１４５１１８）
【出願日】平成２２年６月２５日（２０１０．６．２５）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２５日（２０１０．６．２５）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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