JP2004001679A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ラック軸のねじれを抑制し、低摩擦の支持を行える電動式パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】電動モータにより補助操舵力を出力可能となっている電動式パワーステアリング装置において、ハウジング１と、ラック歯１０ａを備え、ハウジング１に対して移動自在となっているラック軸１０と、ラック歯１０ａに噛合するピニオン歯３ａを備え、ステアリングホイールからの操舵力をラック軸１０に伝達する出力軸３と、ハウジング１に設けられ、ラック軸１０を支持する支持装置２０とを有し、ラック軸１０は、外周面の少なくとも２カ所に長手方向に延在する支持装置案内面すなわち転動面１０ｂ、１０ｂを有し、支持装置２０は、ラック軸１０を長手方向に見た場合において、各転動面１０ｂ、１０ｂを互いに交差する方向に沿って押圧しながら転動する円筒ローラ２３を有する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動式パワーステアリング装置に関し、特にラック軸とピニオンとを備えた電動式パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両のステアリング装置の一タイプとして、ラック軸のラック歯にピニオンを噛合させることで、ピニオンの回転力と回転量（操舵馬力）をラック軸の軸線方向推力とストロークに変換するラックアンドピニオン式ステアリング装置が知られている。ここで、比較的車重の軽い車両においては、補助操舵力を出力しない、いわゆるマニュアルステアリング装置に、ラックアンドピニオン式ステアリング装置を組み込んだ構成を用いる場合がある。かかる場合、運転者の操舵によってのみ、操向輪を駆動しなければならないことから、ピニオン１回当たりのストローク量（ストロークレシオ）を小さくして、操舵トルクを軽減し、反面、操舵量を多くするように設定されている。更に、ラックを保持するラック保持機構においては、ラック軸の背面（ラック歯面側と反対側）を保持する保持部に、単一のローラ等で回転支持する転がり式ラックガイド（図３に示すごとく、ピニオン５３とラック軸６０の係合を確保するように単一ローラ７３の円弧面７３ａをラック軸６０の背面円筒面に押し当てたタイプ）を設ける等、伝達効率を向上させ、操舵トルクの低減を図っている。
【０００３】
一方、比較的車重の重い車両においては、操舵馬力低減のため、一般的には、補助操舵力を出力する、いわゆるパワーステアリング装置を設ける必要がある。ここで、パワーステアリング装置には、大きく分けて、油圧式パワーステアリング装置と電動式パワーステアリング装置とがある。油圧式パワーステアリング装置は、運転者のステアリングホイールに加えられる操舵トルクに応じて、ピニオン軸上に設けられたコントロールバルブによって油圧を発生させ、ラック軸上に設けた油圧シリンダに油圧を作用させることで、ラック軸の移動方向に直接推力を発生させる。従って、運転者がステアリングホイールに加える操舵トルクは、コントロールバルブを作動させるに必要な小さいもので十分であり、更に操舵量をも軽減するために、マニュアルステアリング装置よりも大きなストロークレシオとされている。よって、ラックアンドピニオン装置を介して、ラック軸に伝達されるトルクは極めて小さいので、伝達効率が多少悪化しても、運転者の操舵を阻害しないので、ラックを保持するラック保持機構においては、転がり式ラックガイドよりも安価な滑動式ラックガイドを用いている（特許文献１，２参照）。
【特許文献１】
実開昭６１−１８９７６号公報
【特許文献２】
実開昭６１−１２４４７１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
これに対し、電動式パワーステアリング装置は、ステアリングホイールに加えられた操舵トルクに応じて、電動モータにより補助操舵力を操舵軸やラック軸に出力するものであり、油圧式パワーステアリング装置に比較して、油圧ポンプ、油圧配管、作動油タンクなどを必要としないなど、コンパクトな構成を有する等の優れた特徴があり、当初は軽自動車などの軽量な車両に採用されていたが、近年は車重の重い車両にも適用されるようになってきている。ここで、電動式パワーステアリング装置は、ステアリングコラムに電動モータを取り付けることで、ステアリングシャフトに直接補助操舵力を出力する、いわゆるコラムアシストタイプの電動式パワーステアリング装置や、ラックアンドピニオン装置に電動モータを取り付けることで、ピニオン軸に直接補助操舵力を出力する、いわゆるピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置がある。後者のタイプの電動式パワーステアリング装置によれば、電動モータの補助操舵力が付加された強大な力が、ピニオンとラック軸のラック歯との間で伝達されることとなる。
【０００５】
更に、比較的車重が重い車両においては、ピニオンとラック軸のラック歯との間における、マニュアルステアリング装置や油圧式パワーステアリング装置より遙かに大きい強大な力の伝達が定常化するので、ピニオンもしくはラック歯に作用する曲げ応力や面圧が増大する。これに対し、それらの圧力角やネジレ角を大きくすることで、曲げ応力や面圧を低下させることはできる。特に、比較的小容量の電動モータの出力でも補助操舵力をまかなえるように、ラック歯の中央部付近のストロークレシオを大きくし、両端部ではストロークレシオを小さくした可変ストロークレシオタイプのラックアンドピニオン式ステアリング装置においては、通常の走行で最も使用頻度の高いラック歯中央付近の圧力角は、更に大きくなる傾向にある。
【０００６】
ここで、ピニオンとラック軸のラック歯との間で強大な力の伝達がなされると、ピニオンからラックを離隔させようとする離隔力も増大する。又、圧力角が増大すると、かかる離隔力は更に増大する。例えば、マニュアルステアリング装置或いは油圧式パワーステアリング装置の場合、一般的には、圧力角は２０度程度であり、電動式パワーステアリング装置においては、ストロークレシオ一定タイプのラックアンドピニオン式ステアリング装置を適用した場合でも、圧力角は３０度程度、可変ストロークレシオタイプのラックアンドピニオン式ステアリング装置を適用した場合では、圧力角は４５度に達する。単純計算では、同一ラック推力の場合に、可変ストロークレシオタイプのラックアンドピニオン式ステアリング装置を適用した電動式パワーステアリング装置は、マニュアルステアリング装置に比べ、ｔａｎ４５°／ｔａｎ２０°＝２．７５倍、油圧式パワーステアリング装置と比較した場合では、油圧アシストによる運転者の操舵トルクの増幅率を約１０倍とすると、実に１０×２．７５＝２７．５倍の離隔力を受けることとなる。
【０００７】
しかるに、かかる離隔力を受けるとした場合、ラック軸の背面を支持するのに滑りガイドを用いていては摩擦力が増大し、操舵力伝達効率が低下する。すなわち、マニュアルステアリング装置或いは油圧式パワーステアリング装置では、ラック軸の支持は、滑りガイドで足りるが、電動式パワーステアリング装置では、滑りガイドに代わる、より摩擦力が小さなラック支持装置が必要になるということになる。
【０００８】
更に、電動式パワーステアリング装置においては、以上の離隔力増大に起因する問題の他に、ラック軸のラック歯のねじれ角に起因した問題もある。すなわち、ねじれ角が増大すると、ラック軸をその軸線周りに回転させる回転力も増大し、ラック歯とピニオンとの片当たりによるピニオン、ラック歯の摩滅、作動トルクの増大等の不具合を招来する。特に、ラック軸の周囲に電動モータを配置して、ボールネジとナットを含むボールネジ機構などを用いてラック軸に推力を与える、いわゆるラックアシストタイプの電動式パワーステアリング装置の場合には、ナット等の反力により更にラック軸がねじられ、ラック歯とピニオンとの片当たりはより顕著となる。しかるに、このようなラック軸のねじれは、従来の転がり式ラックガイドで適切に支持することができないという問題がある。
【０００９】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み、ラック軸のねじれを抑制し、低摩擦の支持を行える電動式パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の本発明の本発明の電動式パワーステアリング装置は、
電動モータにより補助操舵力を出力可能となっている電動式パワーステアリング装置において、
ハウジングと、
ラック歯を備え、前記ハウジングに対して移動自在となっているラック軸と、
前記ラック歯に噛合するピニオン歯を備え、ステアリングホイールからの操舵力をラック軸に伝達するピニオンと、
前記ハウジングに設けられ、前記ラック軸を支持する支持装置とを有し、
前記ラック軸の軸線と、前記ピニオンの軸線とは、９０度以外の角度で交差しており、
前記ラック軸は、外周面の少なくとも２カ所に長手方向に延在する支持装置案内面を有し、
前記支持装置は、前記ラック軸を長手方向に見た場合において、各支持装置案内面を互いに交差する方向に沿って押圧しながら転動する転動体を有し、前記転動体から前記支持装置案内面に付与される押圧力の方向をそれぞれ線で示したときに、前記線の交点は、前記ラック軸の中心からシフトしていることを特徴とする。
【００１１】
第２の本発明の電動式パワーステアリング装置は、
電動モータにより補助操舵力を出力可能となっている電動式パワーステアリング装置において、
ハウジングと、
ラック歯とネジ部を備え、前記ハウジングに対して移動自在となっているラック軸と、
前記ラック歯に噛合するピニオン歯を備え、ステアリングホイールからの操舵力をラック軸に伝達するピニオンと、
前記ハウジングに設けられ、前記ラック軸を支持する支持装置と、
前記電動モータの回転力を前記ネジ部に螺合したナットを用いて、前記ラック軸の推力に変換する変換部材とを有し、
前記ラック軸は、外周面の少なくとも２カ所に長手方向に延在する支持装置案内面を有し、
前記支持装置は、前記ラック軸を長手方向に見た場合において、各支持装置案内面を互いに交差する方向に沿って押圧しながら転動する転動体を有し、前記転動体から前記支持装置案内面に付与される押圧力の方向をそれぞれ線で示したときに、前記線の交点は、前記ラック軸の中心からシフトしていることを特徴とする。
【００１２】
第３の本発明の電動式パワーステアリング装置は、
電動モータにより補助操舵力を出力可能となっている電動式パワーステアリング装置において、
ハウジングと、
ラック歯を備え、前記ハウジングに対して移動自在となっているラック軸と、前記ラック歯に噛合するピニオン歯を備え、ステアリングホイールからの操舵力をラック軸に伝達するピニオンと、
前記ハウジングに設けられ、前記ラック軸を支持する支持装置とを有し、
前記ラック軸は、外周面の少なくとも２カ所に長手方向に延在する支持装置案内面を有し、
前記支持装置は、前記ラック軸を長手方向に見た場合において、各支持装置案内面を互いに交差する方向に沿って押圧しながら転動する転動体と、一端を前記ハウジングに対して揺動自在に支承され且つ前記転動体を回転自在に支持する軸部材と、前記軸部材の他端を付勢することで、前記転動体を前記ラック軸の支持装置案内面に向かって押圧するようになっている付勢手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
【作用】
第１の本発明の電動式パワーステアリング装置は、電動モータにより補助操舵力を出力可能となっている電動式パワーステアリング装置において、ハウジングと、ラック歯を備え、前記ハウジングに対して移動自在となっているラック軸と、前記ラック歯に噛合するピニオン歯を備え、ステアリングホイールからの操舵力をラック軸に伝達するピニオンと、前記ハウジングに設けられ、前記ラック軸を支持する支持装置とを有し、前記ラック軸の軸線と、前記ピニオンの軸線とは、９０度以外の角度で交差しており、前記ラック軸は、外周面の少なくとも２カ所に長手方向に延在する支持装置案内面を有し、前記支持装置は、前記ラック軸を長手方向に見た場合において、各支持装置案内面を互いに交差する方向に沿って押圧しながら転動する転動体を有し、前記転動体から前記支持装置案内面に付与される押圧力の方向をそれぞれ線で示したときに、前記線の交点は、前記ラック軸の中心からシフトしているので、前記転動体により前記ラック軸を低摩擦で支持できると共に、前記ラック軸の外周面に設けられた支持装置案内面を、前記転動体で押圧することで、異なる２方向から前記ラック軸の支持を行うことができ、従って、ラック軸の軸線とピニオンの軸線とが９０度以外の角度で交差することにより、動作時に回転トルクが発生するラック軸を支持するのに好適な構成となっている。又、前記転動体から前記支持装置案内面に付与される押圧力の方向をそれぞれ線で示したときに、前記線の交点は、前記ラック軸の中心よりシフト（オフセット）しているので、ラック軸の回転を阻止し円滑な噛合を維持出来、かつ前記押圧力の合力により、安定した状態で前記ラック歯を前記ピニオン歯に対して押圧することができる。尚、ラック軸の軸線とは、ラック軸の長手方向直角断面の中心を通過する線（たとえば円筒状の素材からラック軸を形成する場合、元の素材の軸線）をいう。
【００１４】
ところで、いわゆるラックアシスト式電動式パワーステアリング装置のあるタイプにおいては、ボールスクリューとナットとを用いて、電動モータの回転力をラック軸の軸線方向推力に変化するものがある。かかるタイプのラックアシスト式電動式パワーステアリング装置においては、ナットの回転反力により、本来的にラック軸の軸線周りに回転トルクが生じることとなる。
【００１５】
これに対し、第２の本発明の電動式パワーステアリング装置は、電動モータにより補助操舵力を出力可能となっている電動式パワーステアリング装置において、ハウジングと、ラック歯とネジ部を備え、前記ハウジングに対して移動自在となっているラック軸と、前記ラック歯に噛合するピニオン歯を備え、ステアリングホイールからの操舵力をラック軸に伝達するピニオンと、前記ハウジングに設けられ、前記ラック軸を支持する支持装置と、前記電動モータの回転力を前記ネジ部に螺合したナットを用いて、前記ラック軸の推力に変換する変換部材とを有し、前記ラック軸は、外周面の少なくとも２カ所に長手方向に延在する支持装置案内面を有し、前記支持装置は、各支持装置案内面を互いに交差する方向に沿って押圧しながら転動する転動体を有し、前記転動体から前記支持装置案内面に付与される押圧力の方向をそれぞれ線で示したときに、前記線の交点は、前記ラック軸の中心からシフトしているので、前記電動モータの回転力を前記ネジ部に螺合したナットを用いて、前記ラック軸の推力に変換するため、動作時に本来的に生じるラック軸の軸線周りの回転トルクを、前記支持装置案内面に異なる方向から当接する前記転動体により受けることができ、よって前記ラック軸の円滑な軸線方向移動を確保しつつ、適切に支持することができる。すなわち、シフトした前記転動体がなければ、ラック軸の軸線周りの回転トルクを受けることができないのである。
【００１６】
ところで、上述した第１の本発明のごとく、前記転動体を複数設けることを考えると、転動体個々に、前記支持装置案内面を押圧する押圧力を調整することが必要となる。
【００１７】
これに対し、第３の本発明の電動式パワーステアリング装置は、電動モータにより補助操舵力を出力可能となっている電動式パワーステアリング装置において、ハウジングと、ラック歯を備え、前記ハウジングに対して移動自在となっているラック軸と、前記ラック歯に噛合するピニオン歯を備え、ステアリングホイールからの操舵力をラック軸に伝達するピニオンと、前記ハウジングに設けられ、前記ラック軸を支持する支持装置とを有し、前記ラック軸は、外周面の少なくとも２カ所に長手方向に延在する支持装置案内面を有し、前記支持装置は、前記ラック軸を長手方向に見た場合において、各支持装置案内面を互いに交差する方向に沿って押圧しながら転動する転動体と、一端を前記ハウジングに対して揺動自在に支承され且つ前記転動体を回転自在に支持する軸部材と、前記軸部材の他端を付勢することで、前記転動体を前記ラック軸の支持装置案内面に向かって押圧するようになっている付勢手段とを有するので、前記付勢手段により、前記他端のみを適切な押圧力で付勢することにより、前記転動体を揺動させながら前記支持装置案内面に対して押圧させることができるため、簡素な構成で円滑な動作を確保できる。
【００１８】
特に、前記付勢手段は、各軸部材の他端に当接する押圧部と、前記押圧部を弾性的に付勢する弾性部材を有すれば、例えば単一の前記押圧部を用いて各軸部材の付勢を一度に行うことができ、しかも、前記弾性部材による弾性力を用いることであり、前記転動体と前記支持装置案内面との間等に摩耗などが生じても安定した付勢力を供給できる。
【００１９】
更に、前記転動体から前記支持装置案内面に付与される押圧力の方向をそれぞれ線で示したときに、前記線の交点は、前記ラック軸の中心からシフトしていると好ましい。
【００２０】
又、前記ラック軸は、前記転動体の位置を規制する位置規制部を有すると好ましい。
【００２１】
更に、前記転動体の少なくとも一方の端面に、外向きの円錐面を形成すると好ましい。
【００２２】
又、前記支持装置の、少なくとも前記転動体を支持する部位は、型転写加工により形成されると好ましい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、第１の実施の形態にかかるラックアンドピニオン式ステアリング装置の断面図であり、図１（ａ）は支持装置を組み付けた状態を示し、図１（ｂ）は支持装置を分解した状態を示しているが、理解しやすいように各部位の断面を組み合わせて示している（以下、同様な断面において同じ）。
【００２４】
図１において、ハウジング１内を延在する出力軸（ピニオン）３は、不図示のステアリングシャフトに連結され、且つ軸受５，６によりハウジング１に対して回転自在に支承されている。軸受６の内輪は、ナット７により出力軸３の端部に固定され、軸受６の外輪は、固定部材８の螺合によりハウジング１に対して取り付けられている。
【００２５】
ハウジング１は、ラック軸１０の周囲から図で左方に延在する中空柱部１ｃを形成している。中空柱部１ｃ内には、支持装置２０が配置されている。支持装置２０は、略円筒状の本体２１と、本体２１の袋孔内に取り付けられた２本の軸２２と、各軸２２に対して取り付けられた転動体である円筒ローラ２３と、本体２１を中空柱部１ｃに取り付けるためのネジ部材２４と、ネジ部材２４と本体２１との間に配置され、本体２１をラック軸１０側に付勢するための皿バネ２５と、ネジ部材２４のロック部材２６とからなる。ネジ部材２４のねじ込み量を調整することで、皿バネ２５の圧縮量が変化し、ラック軸１０の押圧力を調整することができる。調整後には、ロック部材２６でネジ部材２４をロック固定しその緩み止めを図ることができる。ラック軸１０のラック歯１０ａと反対側の面（背面という）は、その断面において、図１で左上部及び左下部が切り欠かれた形状となっており、ここに、それぞれ長手方向に延在する２つの転動面（すなわち長手方向に延在する支持装置案内面）１０ｂ、１０ｂが形成され、その間に隆起部１０ｃが形成されている。転動面１０ｂ、１０ｂは、ラック軸１０の断面でその中心に対して対称に配置されている。ラック軸１０の軸線は、ピニオン３の軸線に対して９０度以外の角度で交差している。尚、ラック軸１０は、素材としての丸棒に機械加工や冷間成形を施してラック歯１０ａを形成する。ラックアシストタイプの電動式パワーステアリング装置の場合、素材としての丸棒の外周面にネジ溝を形成する（不図示）。従って、ラック軸１０の中心とは、丸棒の中心又はネジ溝の中心をいう。
【００２６】
２つの軸２２は、転動面１０ｂに対して平行にかつラック軸線に垂直に配置され、軸受２２ａを介して円筒ローラ２３を回転自在に支承している。２つの円筒ローラ２３を軸線方向に二分する等分線Ｌ（円筒ローラ２３の転動面１０ｂに対する押圧力の方向に一致）同士が交差する位置Ｋは、ラック軸１０の中心Ｏよりラック歯１０ａ側に、Δだけオフセットするように配置されている。等分線Ｌは、ここでは互いに直交している。円筒ローラ２３の両端は、転動面１０ｂ、１０ｂに対するエッジロードを緩和すべくクラウニング加工が施されていると好ましい。２つの円筒ローラ２３が、ラック軸１０を、出力軸３に向かうように二方向から押圧する押圧手段を構成する。
【００２７】
本実施の形態の動作を説明すると、不図示のステアリングホイールに操舵力が入力されたとき、かかる操舵力は、不図示のステアリングシャフトを介して，出力軸３に伝達され、互いに噛合するピニオン歯３ａとラック歯１０ａを介して出力軸３の回転力がラック軸１０の長手方向推力に変換され、かかる長手方向推力によりラック軸１０が紙面垂直方向に移動するので、それにより不図示の車輪が転舵されることとなる。このとき、円筒ローラ２３は、転動面１０ｂ上を転動し、低摩擦でラック軸１０の移動を許容する。
【００２８】
ここで、出力軸３とラック軸１０との間で強大な力が伝達されたとき、ラック軸１０を出力軸３より離隔させようとする離隔力が生じる。本実施の形態においては、ラック軸１０の中心に対して対称位置に配置された一対の円筒ローラ２３により、この離隔力を適切に支持することができる。一方、出力軸３とラック軸１０との間で強大な力が伝達されると、ラック軸１０をその中心周りに回転させようとする回転力が生じる。かかる回転力は、ラック軸１０の軸線が、ピニオン３の軸線に対して９０度以外の角度で交差していると、特に大きくなる。本実施の形態においては、ラック軸１０の中心に対して対称位置に配置された一対の円筒ローラ２３により、この回転力を支持することができる。尚、２つの円筒ローラ２３の等分線Ｌが直角に交差しているので、一方の転動面１０ｂを押圧する力は、他方の転動面１０ｂと円筒ローラ２３との間の押圧力に影響を与えないという利点もある。
【００２９】
更に、本実施の形態においては、２つの円筒ローラ２３の等分線Ｌ同士が交差する位置Ｋが、ラック軸１０の中心Ｏよりラック歯１０ａ側に、Δだけオフセットするように配置されているので、それらの合力は、ラック軸１０を出力軸３に向かう方向に押圧するため、ラック軸１０と出力軸３との係合を安定して行わせることが可能となる。
【００３０】
本実施の形態において、本体２１は、ロック部材２６とネジ部材２４とを緩めて皿バネ２５と共に取り外すことで、図１（ｂ）に示すように、円筒ローラ２３と一体的に、中空柱部１ｃの左方端から取り外すことができるため、組み立てやメンテナンスの際の分解が容易である。
【００３１】
図２は、ラックアシストタイプの電動式パワーステアリング装置に適用した第２の実施の形態にかかるラックアンドピニオン式ステアリング装置の断面図である。図２において、ハウジング１０１は、不図示のボルトを用いて固定される本体１０１ａと蓋部材１０１ｂとからなる。ハウジング１０１内を、入力軸１０２および出力軸１０３が延在している。入力軸１０２は中空であって、入力軸１０２の図に示す上端は、図示しないステアリングシャフトに連結されるようになっており、更にステアリングシャフトは図示しないステアリングホイールに連結されるようになっている。入力軸１０２は、軸受１０４によりハウジング１０１に対して回転自在に支持されている。図に示す上端を入力軸１０２にピン結合させ、下端を出力軸１０３にセレーション結合させたトーションバー１０５が、入力軸１０２内を延在している。
【００３２】
入力軸１０２の図に示す下方周囲において、受けたトルクに比例してトーションバー１０５がねじれることに基づき、操舵トルクを検出するトルクセンサ１０６が設けられている（一部のみ図示）。このトルクセンサ１０６は、トーションバー１０５のねじれに基づく入力軸１０２と出力軸１０３との相対角度変位を、機械的（電磁的でもよい）に検出し、電気信号として不図示の制御回路へ出力するものである。
【００３３】
出力軸１０３は、軸受１１５、１１６により、ハウジング１０１に対して回転自在に支持されており、その中央部にピニオン歯１０３ａを形成してなる、ピニオン歯１０３ａは、紙面に対し垂直方向に延在するラック軸１１０のラック歯１１０ａに噛合している。ラック軸１１０の両端には、不図示の車輪転舵装置に連結されている。
【００３４】
ハウジング１０１は、ラック軸１１０の周囲から図で左方に延在する中空柱部１０１ｃを形成している。中空柱部１０１ｃ内には、支持装置１２０が配置されている。支持装置１２０は、略円筒状の本体１２１と、本体１２１の袋穴内に取り付けられた２本の軸１２２と、各軸１２２に対して取り付けられた転動体である円筒ローラ１２３と、本体１２１を中空柱部１０１ｃに取り付けるためのネジ部材１２４と、ネジ部材１２４と本体１２１との間に配置され、本体１２１をラック軸１１０側に付勢するための皿バネ１２５と、ネジ部材１２４のロック部材１２６とからなる。ネジ部材１２４のねじ込み量を調整することで、皿バネ１２５の圧縮量が変化し、ラック軸１１０の押圧力を調整することができる。調整後には、ロック部材１２６でネジ部材１２４をロック固定しその緩み止めを図ることができる。ラック軸１１０のラック歯１１０ａと反対側の面（背面という）は、その断面において、図２で左上部及び左下部が切り欠かれた形状となっており、ここに、それぞれ長手方向に延在する２つの転動面（すなわち長手方向に延在する支持装置案内面）１１０ｂ、１１０ｂが形成され、その間に隆起部１１０ｃが形成されている。転動面１１０ｂ、１１０ｂは、ラック軸１１０の断面でその中心に対して対称に配置されている。ラック軸１１０の軸線は、ピニオン１０３の軸線に対して９０度以外の角度で交差している。
【００３５】
２つの軸１２２は、転動面１１０ｂに対して平行かつラック軸線に垂直に配置され、軸受１２２ａを介して円筒ローラ１２３を回転自在に支承している。２つの円筒ローラ１２３の等分線（不図示）が直角に交差する位置は、第１の実施形態と同様にオフットしている。円筒ローラ１２３の両端は、転動面１１０ｂに対するエッジロードを緩和すべくクラウニング加工が施されていると好ましい。２つの円筒ローラ１２３が、ラック軸１１０を、出力軸１０３に向かうように二方向から押圧する押圧手段を構成する。
【００３６】
本実施の形態の動作を説明する。不図示のステアリングホイールに操舵力が入力されたとき、トルクセンサ１０６は、トーションバー１０５のネジレ量から操舵トルクを検出し、それに応じて不図示の電動モータから補助操舵力が出力されることとなる。ここで、出力軸１０３に操舵力が伝達されたとき、互いに噛合するピニオン歯１０３ａとラック歯１１０ａを介して出力軸１０３の回転力がラック軸１１０の長手方向推力に変換され、かかる長手方向推力によりラック軸１１０が紙面垂直方向に移動するので、それにより不図示の車輪が転舵されることとなる。このとき、円筒ローラ１２３は、転動面１１０ｂ上を転動し、低摩擦でラック軸１１０の移動を許容する。
【００３７】
上述した実施の形態と同様に、出力軸１０３とラック軸１１０との間で強大な力が伝達されたとき、ラック軸１１０を出力軸１０３より離隔させようとする離隔力が生じる。本実施の形態においては、ラック軸１１０の中心に対して対称位置に配置された一対の円筒ローラ１２３により、この離隔力を適切に支持することができる。一方、出力軸１０３とラック軸１１０との間で強大な力が伝達されると、ラック軸１１０をその中心周りに回転させようとする回転力が生じる。かかる回転力は、ラック軸１１０の軸線が、ピニオン１０３の軸線に対して９０度以外の角度で交差していると、特に大きくなる。本実施の形態においては、ラック軸１１０の中心に対して対称位置に配置された一対の円筒ローラ１２３により、この回転力を支持することができる。尚、２つの円筒ローラ１２３の等分線Ｌが直角に交差しているので、一方の転動面１１０ｂを押圧する力は、他方の転動面１１０ｂと円筒ローラ１２３との間の押圧力に影響を与えないという利点もある。更に、本実施の形態においても、２つの円筒ローラ１２３の等分線同士が交差する位置、ラック軸１１０の中心よりラック歯１１０ａ側にオフセットするように配置されているので、ラック軸の回転を阻止し円滑な噛合い状態を維持することが出来、かつそれらの合力は、ラック軸１１０を出力軸１０３に向かう方向に押圧するため、ラック軸１１０と出力軸１０３との係合を安定して行わせることが可能となる。
【００３８】
ところで、上述した実施の形態においては、円筒ローラ２３，１２３と転動面１０ｂ、１１０ｂの押圧力の調整は、ネジ部材２４，１２４をハウジング１，１０１に対して締め込む、或いは緩めることで、皿バネ２５，１２５の弾性変形量を変更することにより行うことができ、皿バネ２５，１２５の弾性変形量に基づく弾性力で、本体２１，１２１が軸２２，１２２を押圧し、それにより円筒ローラ２３，１２３が転動面１０ｂ、１１０ｂに対して押しつけられるようになっている。
【００３９】
図４は、第３の実施の形態にかかるラックアシストタイプの電動式パワーステアリング装置の部分省略断面図である。図４において、ハウジング２０１と一体形成されるラックハウジング２０１Ａの右端には、間座部材２０１Ｂを介して、蓋部材２０１Ｃがボルト２０１Ｄにより取り付けられている。ラックハウジング２０１Ａは、図示しない車体に固定されている。ラックハウジング２０１Ａ内にラック軸２１０が挿通され、ラック軸２１０はその両端において、タイロッド２０８，２０９に連結されている。タイロッド２０８，２０９は、図示しない車輪転舵装置に連結されている。
【００４０】
ラック軸２１０の図４で右端近傍において、その外周には螺旋状の外ネジ溝２１０ｄが形成されており、その周囲に、円筒状のボールスクリューナット２３０が配置され、間座部材２０１Ｂに対して軸受２３２により回転自在に支持され、且つ蓋部材２０１Ｃに対して軸受２３３，２３４により回転自在に支持されている。ボールスクリューナット２３０の内周には、螺旋状の内ネジ溝２３０ａが形成されている。外ネジ溝２１０ｄと内ネジ溝２３０ａとで転動路を形成し、かかる転動路内には、多数のボール２３１（一部のみ図示）が収容されている。
【００４１】
ボール２３１は、ボールスクリューナット２３０とラック軸２１０が相対回転する際に生じる摩擦力を軽減する機能を有する。なお、ボールスクリューナット２３１は不図示の循環路を有しており、ボールスクリューナット２３０の回転時に、かかる循環路を介してボール２３１は循環可能となっている。
【００４２】
ボールスクリューナット２３０の外周面と、ラックハウジング２０１Ａに取り付けられた電動モータ２３５の回転軸２３５ａの外周面とに、それぞれ転接するローラ２３６を介して、電動モータ２３５から出力される回転トルクは、いわゆるトラクションドライブ方式によりボールスクリューナット２３０に伝達されるようになっている。尚、トラクションドライブ方式でなくギヤ伝達方式により回転トルクの伝達を行っても良い。ボールスクリューナット２３０がナットを構成し、ボールスクリューナット２３０と、外ネジ２１０ｄを備えたラック軸２１０とで変換部材を構成する。
【００４３】
図５は、図４の構成を入力軸２０２の軸線方向に切断して示す断面図である。図５において、ハウジング２０１内を、入力軸２０２および出力軸２０３が延在している。入力軸２０２は中空であって、入力軸２０２の図に示す上端は、図示しないステアリングシャフトに連結されるようになっており、更にステアリングシャフトは図示しないステアリングホイールに連結されるようになっている。入力軸２０２は、軸受２０４によりハウジング２０１に対して回転自在に支持されている。図に示す上端を入力軸２０２にピン結合させ、下端を出力軸２０３にセレーション結合させたトーションバー２０５が、入力軸２０２内を延在している。
【００４４】
入力軸２０２の図に示す下方周囲において、受けたトルクに比例してトーションバー２０５がねじれることに基づき、操舵トルクを検出するトルクセンサ２０６が設けられている（一部のみ図示）。かかるトルクセンサ２０６は、上述した実施の形態のトルクセンサと同様なものであるので、詳細な説明は省略する。
【００４５】
出力軸２０３は、軸受２１５、２１６により、ハウジング２０１に対して回転自在に支持されており、その中央部にピニオン歯２０３ａを形成してなる、ピニオン歯２０３ａは、紙面に対し垂直方向に延在するラック軸２１０のラック歯２１０ａに噛合している。ラック軸２１０の両端には、図４に示すごとく、タイロッド２０８，２０９を介して不図示の車輪転舵装置に連結されている。
【００４６】
ハウジング２０１は、図におけるその下方部において、ラック軸２１０の周囲から図で左下方に延在する中空柱部２０１ｃと、左上方に延在する中空柱部２０１ｅを形成している。中空柱部２０１ｃ、２０１ｅ内には、同様の構成である支持装置２２０、２２０が配置されている。各支持装置２２０は、略円筒状の本体２２１と、本体２２１の袋穴内に取り付けられた軸２２２と、軸２２２に対して取り付けられた転動体である円筒ローラ２２３と、本体２２１を中空柱部２０１ｃ又は２０１ｅに取り付けるためのネジ部材２２４と、ネジ部材２２４と本体２２１との間に配置され、本体２２１をラック軸２１０側に付勢するための皿バネ２２５と、ネジ部材２２４のロック部材２２６とからなる。ネジ部材２２４のねじ込み量を調整することで、皿バネ２２５の圧縮量が変化し、ラック軸２１０に対する押圧力Ｆ１，Ｆ２（それらの上下方向成分が釣り合うように、ラック軸２１０が図で上下に変位するので押圧力Ｆ１，Ｆ２は互いに等しくなる）を調整することができる。調整後には、ロック部材２２６でネジ部材２２４をロック固定しその緩み止めを図ることができる。
【００４７】
ラック軸２１０のラック歯２１０ａと反対側の面（背面）は、その断面において、図４で左上部及び左下部が切り欠かれた形状となっており、ここに、それぞれ長手方向に延在する２つの転動面（すなわち長手方向に延在する支持装置案内面）２１０ｂ、２１０ｂが形成され、その間に隆起部２１０ｃが形成されている。転動面２１０ｂ、２１０ｂは、ラック軸２１０の断面でその二等分線（図では水平線）に対して対称に配置されている。ラック軸２１０の軸線は、ピニオン２０３の軸線に対して９０度以外の角度で交差している。
【００４８】
各支持装置２２０の軸２２２は、ラック軸線に垂直でかつ対向する転動面２１０ｂに対して平行に配置され、軸受２２２ａを介して円筒ローラ２２３を回転自在に支承している。２つの円筒ローラ２２３の等分線（押圧力Ｆ１，Ｆ２の方向に一致）が直角に交差する位置は、上述した実施形態と同様にオフセットしている。円筒ローラ２２３の両端は、転動面２１０ｂに対するエッジロードを緩和すべくクラウニング加工が施されていると好ましい。２つの円筒ローラ２２３が、ラック軸２１０を、出力軸２０３に向かうように二方向から押圧する押圧手段を構成する。
【００４９】
本実施の形態によれば、２つの円筒ローラ２２３の転動面２１０ｂに対する押圧力Ｆ１，Ｆ２の調整は、ネジ部材２２４をハウジング２０１に対して締め込む、或いは緩めることにより、皿バネ２２５の弾性変形量を変更して行うことができる。かかる場合、皿バネ２２５の弾性力の方向と、押圧力Ｆ１，Ｆ２の方向とが一致するので、かかる弾性力を全て（摩擦消失分除く）押圧力Ｆ１，Ｆ２として利用できるため、支持装置２２０の構成が小型化され、軽量化を図れる。又、ラック軸２１０は、３方向より支持されるため、十分な支持剛性が確保され、従来技術において通常用いられるブッシュのごとき部材を省略でき、スペースの有効活用が図れる。
【００５０】
図６は、第４の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の図５と同様な断面図である。本実施の形態は、図５に示す実施の形態に対して、支持装置の構成のみがわずかに異なるので、それ以外の共通する構成は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５１】
本実施の形態において、図６で下方の支持装置２２０は、図５の実施の形態にかかるものと同じであるが、上方の支持装置２２０’は、皿バネを省略しているため、従ってネジ部材２２４が本体２２１を直接押圧している点のみが異なっている。本実施の形態によれば、２つの円筒ローラ２２３の転動面２１０ｂに対する押圧力Ｆ１，Ｆ２の調整は、図５の実施の形態と同様に、ネジ部材２２４をハウジング２０１に対して締め込む、或いは緩めることにより行うが、例えば振動などにより、上方の支持装置２２０’のネジ部材２２４と本体２２１との当接部等に摩耗が生じた場合には、下方の支持装置２２０の皿バネ２２５の付勢力により、ラック軸２１０が図で上方に押し上げられ、それにより上方の支持装置２２０’のネジ部材２２４と本体２２１との面圧がほぼ維持されるようになっているので、押圧力Ｆ１，Ｆ２は偏ることなく、長期間安定したラック軸２１０の支持を行えるようになっている。
【００５２】
図７は、第５の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の図５と同様な断面図である。本実施の形態も、図５に示す実施の形態に対して、支持装置の構成のみが異なるので、それ以外の共通する構成は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５３】
本実施の形態において、図７で下方の支持装置２２０は、図５の実施の形態にかかるものと同じであるが、上方の支持装置３２０は、押圧力を独立的に調整する機構を省略している。より具体的には、支持装置３２０は、中空柱部２０１ｅ内に、スナップリング３２６で固定された略円筒状の本体３２１と、本体３２１の袋穴内に取り付けられた軸２２２と、軸２２２に対して軸上２２２ａにより回転自在に支持された転動体である円筒ローラ２２３とからなる。尚、本体３２１と中空柱部２０１ｅとの間は、Ｏ−リング３２７により密封されている。
【００５４】
本実施の形態においては、２つの円筒ローラ２２３の転動面２１０ｂに対する押圧力Ｆ１，Ｆ２の調整は、下方の支持装置２２０のネジ部材２２４をハウジング２０１に対して締め込む、或いは緩めることにより、皿バネ２２５の弾性変形量を変更して行うことができる。かかる場合、ラック軸２１０が図で上下に変位することで、押圧力Ｆ１，Ｆ２が等しくなる。
【００５５】
図８は、第６の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の図５と同様な断面図である。本実施の形態も、図５に示す実施の形態に対して、支持装置の構成のみが異なるので、それ以外の共通する構成は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５６】
本実施の形態において、図８で下方の支持装置２２０は、図５の実施の形態にかかるものと同じであるが、上方の支持装置４２０は、円筒ローラ２２３を固定した構成となっている。より具体的には、支持装置４２０は、中空柱部２０１ｅ内に形成された孔２０１ｆ内に挿通された軸２２２と、軸２２２に対して軸受２２２ａにより回転自在に支持された転動体である円筒ローラ２２３とからなる。尚、中空柱部２０１ｅの外方端は、カバー部材４２６により密封されている。
【００５７】
本実施の形態においても、２つの円筒ローラ２２３の転動面２１０ｂに対する押圧力Ｆ１，Ｆ２の調整は、下方の支持装置２２０のネジ部材２２４をハウジング２０１に対して締め込む、或いは緩めることにより、皿バネ２２５の弾性変形量を変更して行うことができる。かかる場合、ラック軸２１０が図で上下に変位することで、押圧力Ｆ１，Ｆ２が等しくなる。又、例えば振動などにより、各部の摩耗が生じた場合には、下方の支持装置２２０の皿バネ２２５の付勢力により、ラック軸２１０が上方に押し上げられるため、押圧力Ｆ１，Ｆ２は偏ることなく、長期間安定したラック軸２１０の支持を行えるようになっている。
【００５８】
ところで、円筒ローラ２２３の転動を円滑に行わせるためには、円筒ローラ２２３の回転軸を、転動方向に対して精度良く直交させる必要がある。ここで、中空柱部２０１ｃ、２０１ｅと、それに嵌合する本体２２１、３２１とは、共に円筒状であるから、円筒ローラ２２３の回転軸を位置決めするには、本体２２１の回り止めが必要となる。しかるに、回り止めを達成するには、円筒ローラ２２３を収納する中空柱部２０１ｃ、２０１ｅに非円形内孔を形成することが考えられるが、手間がかかりコスト増を招く。そこで、以下の実施の形態では、後述のごとく本体２２１（説明は省略するが同様に本体３２１も可能）の回り止めを達成している。
【００５９】
図９（ａ）は、第７の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の図４と同様な方向から見た部分断面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）の構成をＩＸＢ−ＩＸＢ線で切断して矢印方向に見た図であり、図９（ｃ）は、図９（ｂ）の構成をＩＸＣ−ＩＸＣ線で切断して矢印方向に見た図であり、図９（ｄ）は、図９（ｂ）の構成をＩＸＤ−ＩＸＤ線で切断して矢印方向に見た図である。図９に示す実施の形態は、図７に示す実施の形態に適用したものであるため、図７及び図９を参照して、本実施の形態を説明する。
【００６０】
第７の実施の形態においては、２つの円筒ローラ２２３にキャスター角が付いている。より具体的には、図９（ａ）で上方の支持装置３２０の円筒ローラ２２３を支持する本体３２１の軸線は、図９（ｃ）に示すように、ラック軸２１０の転動面２１０ｂに直交する方向に対して角度θだけ、図９（ａ）で見て右側に傾いている。従って、本体３２１が円筒ローラ２２３を押圧する力は、円筒ローラの中心中央Ｐ１を通り、円筒ローラ２２３と転動面２１０ｂとの接点中央Ｐ２に対してズレた位置で、転動面２１０ｂに交差する。このズレを利用し、転動面２１０ｂ上を円筒ローラ２２３が転動する際に、転動方向に対して円筒ローラ２２３の軸線が直交するように、円筒ローラ２２３の姿勢を自律的に調整することができるので、複雑な加工や別な部品を設けることなく本体３２１の回り止めを達成できる。
【００６１】
同様に、図９（ａ）で下方の支持装置２２０の円筒ローラ２２３を支持する本体２２１の軸線は、図９（ｄ）に示すように、ラック軸２１０の転動面２１０ｂに直交する方向に対して角度θだけ、図９（ａ）で見て左側に傾いている。従って、本体２２１が円筒ローラ２２３を押圧する力は、円筒ローラの中心中央Ｐ３を通り、円筒ローラ２２３と転動面２１０ｂとの接点中央Ｐ４に対してズレた位置で、転動面２１０ｂに交差する。このズレを利用し、転動面２１０ｂ上を円筒ローラ２２３が転動する際に、転動方向に対して円筒ローラ２２３の軸線が直交するように、円筒ローラ２２３の姿勢を自律的に調整することができるので、複雑な加工や別な部品を設けることなく本体２２１の回り止めを達成できる。尚、本実施の形態では、ピニオン歯２０３ａ（図７）とラック歯２１０ａの噛合中心点Ｐ５（図９（ａ））と、点Ｐ１〜Ｐ４とが同一平面上になるように各部品を配置してなる。
【００６２】
図１０（ａ）は、第８の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の図４と同様な方向から見た部分断面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の構成をＸＢ−ＸＢ線で切断して矢印方向に見た図であり、図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）の構成をＸＣ−ＸＣ線で切断して矢印方向に見た図であり、図１０（ｄ）は、図１０（ｂ）の構成をＸＤ−ＸＤ線で切断して矢印方向に見た図である。図１０に示す実施の形態も、図７に示す実施の形態に適用したものであるため、図７及び図１０を参照して、本実施の形態を説明する。
【００６３】
第８の実施の形態においても、２つの円筒ローラ２２３にキャスター角が付いている。より具体的には、図１０（ａ）で上方の支持装置３２０の円筒ローラ２２３を支持する本体３２１の軸線は、図１０（ｃ）に示すように、ラック軸２１０の転動面２１０ｂに直交する方向に対して角度θだけ、図１０（ａ）で見て右側に傾いている。従って、本体３２１が円筒ローラ２２３を押圧する力は、円筒ローラの中心中央Ｐ１を通り、円筒ローラ２２３と転動面２１０ｂとの接点中央Ｐ２に対してズレた位置で、転動面２１０ｂに交差する。このズレを利用し、転動面２１０ｂ上を円筒ローラ２２３が転動する際に、転動方向に対して円筒ローラ２２３の軸線が直交するように、円筒ローラ２２３の姿勢を自律的に調整することができるので、複雑な加工や別な部品を設けることなく本体３２１の回り止めを達成できる。
【００６４】
同様に、図１０（ａ）で下方の支持装置２２０の円筒ローラ２２３を支持する本体２２１の軸線は、図１０（ｄ）に示すように、ラック軸２１０の転動面２１０ｂに直交する方向に対して角度θだけ、図１０（ａ）で見て左側に傾いている。従って、本体２２１が円筒ローラ２２３を押圧する力は、円筒ローラの中心中央Ｐ３を通り、円筒ローラ２２３と転動面２１０ｂとの接点中央Ｐ４に対してズレた位置で、転動面２１０ｂに交差する。このズレを利用し、転動面２１０ｂ上を円筒ローラ２２３が転動する際に、転動方向に対して円筒ローラ２２３の軸線が直交するように、円筒ローラ２２３の姿勢を自律的に調整することができるので、複雑な加工や別な部品を設けることなく本体２２１の回り止めを達成できる。尚、本実施の形態では、ピニオン歯２０３ａ（図７）とラック歯２１０ａの噛合中心点Ｐ５（図１０（ａ））に対して、点Ｐ１、Ｐ１及び点Ｐ３，Ｐ４は、互いに反対方向にそれぞれ距離Δだけシフトして各部品を配置してなる。
【００６５】
図１１は、ラックアシストタイプの電動式パワーステアリング装置に適用した第９の実施の形態にかかるラックアンドピニオン式ステアリング装置の図９（ａ）と同様な図であり、図１２は、かかる実施の形態の図１と同様な断面図である。図１１において、ハウジング５０１内を、一部のみ図示する出力軸５０３が、図１１で上下方向に延在し、軸受５１６により回転自在に支持されている。
【００６６】
出力軸５０３は、その中央部にピニオン歯５０３ａを形成してなる、ピニオン歯５０３ａは、紙面に対し垂直方向に延在するラック軸５１０のラック歯５１０ａに噛合している。ラック軸５１０の両端には、不図示の車輪転舵装置に連結されている。
【００６７】
ハウジング５０１は、ラック軸５１０の周囲から図１２で左方に延在する中空柱部５０１ｃを形成している。中空柱部５０１ｃ内には、支持装置５２０が配置されている。支持装置５２０は、略円板状の本体５２１と、ハウジング５０１に対してピン５２８により、一端を揺動自在に支持された２本の軸部材である揺動軸５２２と、各揺動軸５２２に対して軸受５２２ａにより回転自在に支持されたり転動体である円筒ローラ５２３と、本体５２１を中空柱部５０１ｃに取り付けるためのネジ部材５２４と、ネジ部材５２４と本体５２１との間に配置され、本体５２１をラック軸５１０側に付勢するための弾性部材としての皿バネ５２５と、ネジ部材５２４のロック部材５２６とからなる。
【００６８】
２本の揺動軸５２２は、組み付けた状態で、転動面５１０ｂに対して平行に配置されるようになっていると好ましい。このとき、２つの円筒ローラ５２３の等分線（不図示）が直角に交差する位置は、第１の実施形態と同様にオフットしている。円筒ローラ５２３の両端は、転動面５１０ｂに対するエッジロードを緩和すべくクラウニング加工が施されていると好ましい。２つの円筒ローラ５２３が、ラック軸５１０を、出力軸５０３に向かうように二方向から押圧する押圧手段を構成する。
【００６９】
本実施の形態においては、揺動軸５２２の他端となる自由側端部５２２ｂは、球面形状となっており、本体５２１の押圧部としての截頭円錐面５２１ａに当接している。尚、揺動軸５２２は、中空柱部５０１ｃの開口端（ネジ部材５２４が螺合的に取り付けられる部分）から、内部に挿入され取り付けられるようになっている。本体５２１，皿バネ５２５，ネジ部材５２４で付勢手段を構成する。
【００７０】
本実施の形態においては、２つの円筒ローラ５２３と転動面（支持装置案内面）５１０ｂの押圧力Ｆ１，Ｆ２（図１２では反力で示す）の調整は、単一である支持装置５２０のネジ部材５２４をハウジング５０１に対して締め込む、或いは緩めることにより、皿バネ５２５の弾性変形量を変更して行うことができる。かかる場合、皿バネ５２５の付勢力に基づいて、本体５２１が図１２で右方（転動面５１０ｂの法線方向のなす角を２等分した方向に略等しい）に移動し、截頭円錐面５２１ａが揺動軸５２２の自由側端部５２２ｂを押圧する。それにより、２本の揺動軸５２２は、ピン５２８の中心周りに互いに反対方向に揺動し、２つの円筒ローラ５２３と転動面５１０ｂの押圧力Ｆ１，Ｆ２を均等に且つ適切に調整することができる。又、例えば振動などにより、各部の摩耗が生じた場合にも、支持装置５２０の皿バネ５２５の付勢力により、２本の揺動軸５２２は同時に揺動し、押圧力Ｆ１，Ｆ２は偏ることなく、長期間安定したラック軸５１０の支持を行えるようになっている。尚、自由端５２２ｂは球面状となっており、又、截頭円錐面５２１ａにおける自由側端部５２２ｂとの接線は、揺動軸５２２の軸線とほぼ平行であるため、揺動軸５２２が揺動しても、それにより生ずる不要な（すなわち円筒ローラ５２３の押圧に寄与しない）分力はわずかであり、更に截頭円錐面５２１ａにエッジロードが加わることもない。
【００７１】
本実施の形態によれば、図１１に示すように、図１，２の構成と同程度に、支持装置５２０の構成を小型化でき、又、単一のネジ部材５２４の螺動だけで押圧力の調整を行えるという利点がある。以上の実施の形態において、本体２２１，５２１が保持部材を構成する。
【００７２】
図１３は、第１０の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の、図２と同様な断面図である。本実施の形態は、図２に示す実施の形態に対して、主としてラック軸の構成が特徴的に異なるので、それ以外の共通する構成は、同一の符号を付して説明を省略する。尚、図１３においては、不図示の制御装置により制御駆動されるモータの回転軸２１に形成されたウォーム２２が、出力軸１０３の上端近傍に取り付けられたウォームホイール２３に噛合しており、モータの補助動力をウォーム２２，ウォームホイール２３を介して出力軸１０３に伝達するようになっている。
【００７３】
ところで、図２の実施の形態においては、支持装置１２０の転動体である一対の円筒ローラ１２３は、それぞれ軸１２２に対して、ニードル軸受１２２ａにより回転自在に支持されているが、その軸線方向には軸１２２に対して拘束されていない。従って、軸線方向荷重がラック軸１１０から円筒ローラ１２３に入力された場合、円筒ローラ１２３が支持装置１２０の本体１２１に当接して、以下に述べる問題を引き起こす恐れがある。
【００７４】
特に、図２に示すように、ラック軸１１０の円筒ローラ１２３、１２３の転動面１１０ｂ、１１０ｂは、お互いに所定角度（図では９０度）を成して配置されており、円筒ローラ１２３、１２３の回転軸は、ラック軸１１０の軸線に垂直で且つ転動面１１０ｂ、１１０ｂに平行とされている。更に、２つの回転軸の二等分線方向に向かって付勢部材であるネジ部材１２４で押圧する事により、２個の円筒ローラ１２３、１２３を転動面１１０ｂ、１１０ｂに押圧させている。
【００７５】
すなわち、ネジ部材１２４の押圧方向と、円筒ローラ１２３，１２３の転動面１１０ｂ、１１０ｂへの押圧方向とは一致していないので、円筒ローラ１２３，１２３の端面が、ネジ部材１２４に当接した場合、円筒ローラ１２３とラック軸１１０との摩擦状態によって、転動面１１０ｂ、１１０ｂに作用する押圧力に応じた軸線方向摩擦力が生じ、円筒ローラ１２３，１２３の端面がその軸線方向摩擦力より、本体１２１に対して強く押しつけられ摩擦摺動する事になり、円筒ローラ１２３，１２３の円滑な回転が阻害され、ラック軸１１０の作動抵抗が大きくなり、また、円筒ローラ１２３，１２３の端面が磨耗したり異音を招く恐れがある。
【００７６】
そこで、図１３に示す実施の形態においては、図１の実施の形態に対し、ラック軸６１０の隆起部６１０ｃの幅を広げ、両側面６１０ｄ、６１０ｄの付け根を位置規制部として、円筒面１２３，１２３の端面に当接させる構成となっている（矢印Ａ）。このように、円筒ローラ１２３，１２３の軸線方向の移動規制を、ラック軸６１０に設けた移動規制部（側面６１０ｄ、６１０ｄの付け根）に、円筒ローラ１２３，１２３の端面を当接させることにより行ない、円筒ローラ１２３，１２３と本体１２１との間に間隙を形成し、それによりローラ端面の摩擦摺動を生じさせない様にしている。
【００７７】
尚、ラック軸６１０の転動面６１０ｂ、６１０ｂと円筒ローラ１２３，１２３との接触半径と、円筒ローラ１２３，１２３と、側面６１０ｄ、６１０ｄとの接触半径とは若干異なるので、円筒ローラ１２３，１２３と移動規制部（側面６１０ｄ、６１０ｄの付け根）とは若干の速度差が生じ滑りを伴うことになるが、ローラ端面全体を摺動接触させる場合に比べれば、滑り損失は低減され、ラック軸６１０の摺動抵抗を低減させることが出来る。
【００７８】
図１４は、第１１の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の、図１２と同様な断面図である。本実施の形態は、図１２に示す実施の形態に対して、主としてラック軸の構成が異なるので、それ以外の共通する構成は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７９】
図１４に示す実施の形態においては、図１２の実施の形態に対し、ラック軸６１０の隆起部６１０ｃの幅を広げ、両側面６１０ｄ、６１０を位置規制部として、円筒面１２３，１２３の端面に当接させる構成となっている（矢印Ｂ）。このように、円筒ローラ１２３，１２３の軸線方向の移動規制を、ラック軸６１０に設けた移動規制部６１０ｄ、６１０ｄに、円筒ローラ１２３，１２３の端面を当接させることにより行ない、円筒ローラ１２３，１２３と本体１２１との間に間隙を形成し、それによりローラ端面の摩擦摺動を生じさせない様にしている。
【００８０】
図１５は、第１２の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の、図１３と同様な断面図である。本実施の形態は、図１３に示す実施の形態に対して、主として円筒ローラの構成が特徴的に異なるので、それ以外の共通する構成は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００８１】
上述したように、図１の実施の形態においては、ラック軸１１０の円筒ローラ１２３、１２３の転動面１１０ｂ、１１０ｂは、お互いに所定角度（図では９０度）を成して配置されており、円筒ローラ１２３の回転軸は、ラック軸１１０の軸線に垂直で且つ転動面１１０ｂ、１１０ｂに平行とされている。更に、２つの回転軸の二等分線方向に向かって付勢部材であるネジ部材１２４で押圧する事により、２個の円筒ローラ１２３、１２３を転動面１１０ｂ、１１０ｂに押圧させている。すなわち、ネジ部材１２４の押圧方向と、円筒ローラ１２３，１２３の転動面１１０ｂ、１１０ｂへの押圧方向とは一致していない。
【００８２】
ラック軸１１０とピニオン１０３ａの噛合い動力転達によって生じるピニオン１０３ａからラック軸１１０を引き離そうとする離間力は、それぞれの円筒ローラ１２３からラック軸１１０の転動面１１０ｂ、１１０ｂに作用する押圧力の合力で支持しているので、ニードル軸受１２２ａが負荷する荷重は、円筒ローラ１２３，１２３の押圧力作用方向と離間力との成す角をαとすれば、押圧力に対し１／ｓｉｎα倍（本例のごとくα＝４５度の場合、√２倍）と大きくなってしまう。
【００８３】
また、円筒ローラ１２３，１２３の回転軸が、離間力の方向に対して傾いているので、ハウジング１０１に設けた取り付け孔に挿入されて円筒ローラ１２３，１２３を支持する支持装置１２０の本体１２１は、本体１２１の軸線方向から見て、円筒ローラ１２３，１２３の外接円より大径で無ければ成り立たないので、ラック支持部をコンパクトにする為には、円筒ローラ１２３，１２３は軸方向にも径方向にも小さくしなければならず、大型で大容量のニードルベアリング１２２ａが採用出来ないということがある。しかるに、構成がコンパクトでないと車両への搭載性が悪くなり、又、本体１が大型で重量が大きいとラック軸への追従性が損なわれ、ラック軸１１０とピニオン１０３ａ又はラック軸１１０と円筒ローラ１２３，１２３との打撃音が発生してしまう恐れがある。
【００８４】
更に、円筒ローラ１２３，１２３の外径は、出来るだけ小さく設定しなければならないが、円筒ローラ１２３，１２３の外径が小径化すると、円筒ローラ１２３，１２３の回転速度が高くなり、ニードル軸受１２２ａの荷重が大なることと共にその回転寿命が低下し、耐久性が損なわれてしまう恐れがある。
【００８５】
これに対し、図１５に示す実施の形態によれば、ラック支持部をコンパクトにし、搭載性の改善と軽量化による追従性の向上を図りつつ、ニードル軸受の耐久性を向上させることができる。
【００８６】
より具体的には、本実施の形態においては、円筒ローラ７２３，７２３の端面に、外縁を削り取るようにして外向きの円錐面７２３ａ、７２３ａを形成している。図１５の断面で見たときに、円錐面７２３ａ、７２３ａの外形状（本体７１２の軸線から離れた側）は、本体７２１の外周面と平行となっている。かかる構成によれば、円筒ローラ７２３，７２３の外径を大径化させても、本体７２１の軸線方向から見た時の円筒ローラ７２３，７２３の外接円を小さくする事が出来、ニードル軸受１２２ａ、１２２ａの総回転数を低減させる事で、耐久寿命を延ばすことが出来る。
【００８７】
図１６は、第１３の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の、図１５と同様な断面図である。本実施の形態は、図１５に示す実施の形態に対して、主として支持装置の本体の構成が特徴的に異なるので、それ以外の共通する構成は、同一の符号を付して説明を省略する。本実施の形態においては、図１５に示す実施の形態と同様な特徴を有するから、外径の大きな定格負荷容量の大きいニードル軸受７２２ａ、７２２ａを採用する事が出来、それによりにニードル軸受１２２ａ、１２２ａの耐久寿命を更に延長することが出来る。
【００８８】
ここで、支持装置の組み付け手順について説明する。図１，２における実施の形態においては、円筒ローラ１２３，１２３を支持する軸１２２，１２２は、その両端部を本体１２１に支持されているので、本体１２１の外周側の軸支持部を、本体１２１を大径化させずに確保するためには、本体１２１のローラ収納部は、軸１２２，１２２と垂直の方向から組み付ける様にしなければならない。
【００８９】
より具体的に説明する。まず、単体の本体１２１において、ローラ収納部１２１ｇと、軸孔１２１ｈとを、それぞれ鍛造や機械加工で１セット形成する（図１７（ａ））。かかる本体１２１を図１７の矢印ＸＶＩＩＩ方向に見た図が、図１８である。かかる状態の本体１２１に対し、ニードル軸受１２２ａを組み込んだ一方の円筒ローラ１２３を，一方のローラ収納部１２１ｇに収納しつつ、軸孔１２１ｈに差し込んだ軸１２２で串刺しにするように嵌合させる（図１７（ｂ））。更に、ニードル軸受１２２ａを組み込んだ他方の円筒ローラ１２３を，他方のローラ収納部１２１ｇに収納しつつ、軸孔１２１ｈに差し込んだ軸１２２で串刺しにするように嵌合させる（図１７（ｃ））。このようにして本体１２１のアッセンブリが完成する（図１７（ｄ））。しかしながら、図１８から明らかなように、本体１２１は、複雑な機械加工を要し、無駄肉が多くて重く、且つ製作コスト嵩むものとなっている。
【００９０】
これに対し、図１５，１６の実施の形態においては、組み付け状態において、円筒ローラ７２３，７２３に円錐面７２３ａ、７２３ａを設けることによって、本体７２１のの軸線方向からローラを組み付けることができる。
【００９１】
より具体的に説明する。まず、単体の本体７２１において、ローラ収納部７２１ｇと、軸収容部７２１ｈとを、それぞれ１セット形成する（図１９（ａ））。かかる本体７２１を図１９の矢印ＸＸ方向に見た図が図２０であり、図１９の矢印ＸＸＩ方向に見た図が図２１であり、図１９の矢印ＸＸＩＩ方向に見た図が図２２であり、図２２の本体をＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ線で切断して矢印方向に見た図が図２３である。
【００９２】
かかる状態の本体７２１に対し、軸１２２及びニードル軸受１２２ａを組み込んだ円筒ローラ７２３を２個並行に（別々でも良い）、ローラ収納部７２１ｇ及び軸収容部７２１ｈに収容し、本体７２１のアッセンブリが完成する（図１９（ｃ））。従って、本体７２１（少なくとも転動体を支持する部位）を、軸線方向に型成形可能な形状とすることが出来、それ故、機械加工を行うことなく、冷間鍛造、焼結、金属インジェクション成形や樹脂インジェクション成形等の型転写加工によって製造することが可能となるので、無駄肉を除去し軽量化を果たしつつ、大幅なコスト低減ができる。尚、本体１２１の背面に肉盗み部７２１ｓを設けると、本体１の軽量化をより図ることができる。
【００９３】
以上、実施の形態を参照して本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきでなく、その趣旨を損ねない範囲で適宜変更、改良可能であることはもちろんである。例えば、押圧部の押圧方向は３方向以上でもよい。又、本発明は、可変ストロークレシオタイプの電動式パワーステアリング装置に限らず、一定ストロークレシオタイプの電動式パワーステアリング装置、コラムアシストタイプ、ピニオンアシストタイプ或いはラックアシストタイプの電動式パワーステアリング装置にも好適である。
【００９４】
【発明の効果】
第１の本発明の電動式パワーステアリング装置は、電動モータにより補助操舵力を出力可能となっている電動式パワーステアリング装置において、ハウジングと、ラック歯を備え、前記ハウジングに対して移動自在となっているラック軸と、前記ラック歯に噛合するピニオン歯を備え、ステアリングホイールからの操舵力をラック軸に伝達するピニオンと、前記ハウジングに設けられ、前記ラック軸を支持する支持装置とを有し、前記ラック軸の軸線と、前記ピニオンの軸線とは、９０度以外の角度で交差しており、前記ラック軸は、外周面の少なくとも２カ所に長手方向に延在する支持装置案内面を有し、前記支持装置は、前記ラック軸を長手方向に見た場合において、各支持装置案内面を互いに交差する方向に沿って押圧しながら転動する転動体を有し、前記転動体から前記支持装置案内面に付与される押圧力の方向をそれぞれ線で示したときに、前記線の交点は、前記ラック軸の中心からシフトしているので、前記転動体により前記ラック軸を低摩擦で支持できると共に、前記ラック軸の外周面に設けられた支持装置案内面を、前記転動体で押圧することで、異なる２方向から前記ラック軸の支持を行うことができ、従って、ラック軸の軸線とピニオンの軸線とが９０度以外の角度で交差することにより、動作時に回転トルクが発生するラック軸を支持するのに好適な構成となっている。又、前記転動体から前記支持装置案内面に付与される押圧力の方向をそれぞれ線で示したときに、前記線の交点は、前記ラック軸の中心よりシフト（オフセット）しているので、ラック軸の回転を阻止出来、円滑な噛み合い状態を維持でき、かつ前記押圧力の合力により、安定した状態で前記ラック歯を前記ピニオン歯に対して押圧することができる。
【００９５】
第２の本発明の電動式パワーステアリング装置は、電動モータにより補助操舵力を出力可能となっている電動式パワーステアリング装置において、ハウジングと、ラック歯とネジ部を備え、前記ハウジングに対して移動自在となっているラック軸と、前記ラック歯に噛合するピニオン歯を備え、ステアリングホイールからの操舵力をラック軸に伝達するピニオンと、前記ハウジングに設けられ、前記ラック軸を支持する支持装置と、前記電動モータの回転力を前記ネジ部に螺合したナットを用いて、前記ラック軸の推力に変換する変換部材とを有し、前記ラック軸は、外周面の少なくとも２カ所に長手方向に延在する支持装置案内面を有し、前記支持装置は、前記ラック軸を長手方向に見た場合において、各支持装置案内面を互いに交差する方向に沿って押圧しながら転動する転動体を備えているので、前記電動モータの回転力を前記ネジ部に螺合したナットを用いて、前記ラック軸の推力に変換するので、動作時に本来的に生じるラック軸の軸線周りの回転トルクを、前記支持装置案内面に異なる方向から当接する前記転動体により受けることができ、よって前記ラック軸の円滑な軸線方向移動を確保しつつ、適切に支持することができる。
【００９６】
第３の本発明の電動式パワーステアリング装置は、電動モータにより補助操舵力を出力可能となっている電動式パワーステアリング装置において、ハウジングと、ラック歯を備え、前記ハウジングに対して移動自在となっているラック軸と、前記ラック歯に噛合するピニオン歯を備え、ステアリングホイールからの操舵力をラック軸に伝達するピニオンと、前記ハウジングに設けられ、前記ラック軸を支持する支持装置とを有し、前記ラック軸は、外周面の少なくとも２カ所に長手方向に延在する支持装置案内面を有し、前記支持装置は、前記ラック軸を長手方向に見た場合において、各支持装置案内面を互いに交差する方向に沿って押圧しながら転動する転動体と、一端を前記ハウジングに対して揺動自在に支承され且つ前記転動体を回転自在に支持する軸部材と、前記軸部材の他端を付勢することで、前記転動体を前記ラック軸の支持装置案内面に向かって押圧するようになっている付勢手段とを有するので、前記付勢手段により、前記他端のみを適切な押圧力で付勢することにより、前記転動体を揺動させながら前記支持装置案内面に対して押圧させることができるため、簡素な構成で円滑な動作を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態にかかるラックアンドピニオン式ステアリング装置の断面図である。
【図２】第２の実施の形態にかかるラックアンドピニオン式ステアリング装置の断面図である。
【図３】従来技術にかかるラックアンドピニオン式ステアリング装置の断面図である。
【図４】第３の実施の形態にかかるラックアシストタイプの電動式パワーステアリング装置の部分省略断面図である。
【図５】図４の構成を入力軸２０２の軸線方向に切断して示す断面図である。
【図６】第４の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の図５と同様な断面図である。
【図７】第５の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の図５と同様な断面図である。
【図８】第６の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の図５と同様な断面図である。
【図９】第７の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置を示す図である。
【図１０】第８の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置を示す図である。
【図１１】ラックアシストタイプの電動式パワーステアリング装置に適用した第９の実施の形態にかかるラックアンドピニオン式ステアリング装置の図９（ａ）と同様な図である。
【図１２】第９の実施の形態における図１と同様な断面図である。
【図１３】第１０の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の、図２と同様な断面図である。
【図１４】第１１の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の、図２と同様な断面図である。
【図１５】第１２の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の、図２と同様な断面図である。
【図１６】第１３の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の、図２と同様な断面図である。
【図１７】図１，２の実施の形態にかかる本体の組み付け手順を示す図である。
【図１８】図１７（ａ）の構成を矢印ＸＶＩＩＩ方向に見た図である。
【図１９】図１５，１６の実施の形態にかかる本体の組み付け手順を示す図である。
【図２０】図１９（ａ）の構成を矢印ＸＸ方向に見た図である。
【図２１】図１９（ａ）の構成を矢印ＸＸＩ方向に見た図である。
【図２２】図１９（ａ）の構成を矢印ＸＸＩＩ方向に見た図である。
【図２３】図２２の本体をＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ線で切断して矢印方向に見た図である。
【符号の説明】
１、１０１、２０１，５０１　　ハウジング
３，１０３、２０３、５０３　　出力軸
１０，１１０、２１０、５１０、６１０　ラック軸
２０，１２０、３２０，４２０，５２０　支持装置
２３，１２３、２２３，５２３、７２３　円筒ローラ

Claims (8)

1. 電動モータにより補助操舵力を出力可能となっている電動式パワーステアリング装置において、
   ハウジングと、
   ラック歯を備え、前記ハウジングに対して移動自在となっているラック軸と、前記ラック歯に噛合するピニオン歯を備え、ステアリングホイールからの操舵力をラック軸に伝達するピニオンと、
   前記ハウジングに設けられ、前記ラック軸を支持する支持装置とを有し、
   前記ラック軸の軸線と、前記ピニオンの軸線とは、９０度以外の角度で交差しており、
   前記ラック軸は、外周面の少なくとも２カ所に長手方向に延在する支持装置案内面を有し、
   前記支持装置は、前記ラック軸を長手方向に見た場合において、各支持装置案内面を互いに交差する方向に沿って押圧しながら転動する転動体を有し、前記転動体から前記支持装置案内面に付与される押圧力の方向をそれぞれ線で示したときに、前記線の交点は、前記ラック軸の中心からシフトしていることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
2. 電動モータにより補助操舵力を出力可能となっている電動式パワーステアリング装置において、
   ハウジングと、
   ラック歯とネジ部を備え、前記ハウジングに対して移動自在となっているラック軸と、
   前記ラック歯に噛合するピニオン歯を備え、ステアリングホイールからの操舵力をラック軸に伝達するピニオンと、
   前記ハウジングに設けられ、前記ラック軸を支持する支持装置と、
   前記電動モータの回転力を前記ネジ部に螺合したナットを用いて、前記ラック軸の推力に変換する変換部材とを有し、
   前記ラック軸は、外周面の少なくとも２カ所に長手方向に延在する支持装置案内面を有し、
   前記支持装置は、前記ラック軸を長手方向に見た場合において、各支持装置案内面を互いに交差する方向に沿って押圧しながら転動する転動体を備え、前記転動体から前記支持装置案内面に付与される押圧力の方向をそれぞれ線で示したときに、前記線の交点は、前記ラック軸の中心からシフトしていることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
3. 電動モータにより補助操舵力を出力可能となっている電動式パワーステアリング装置において、
   ハウジングと、
   ラック歯を備え、前記ハウジングに対して移動自在となっているラック軸と、前記ラック歯に噛合するピニオン歯を備え、ステアリングホイールからの操舵力をラック軸に伝達するピニオンと、
   前記ハウジングに設けられ、前記ラック軸を支持する支持装置とを有し、
   前記ラック軸は、外周面の少なくとも２カ所に長手方向に延在する支持装置案内面を有し、
   前記支持装置は、前記ラック軸を長手方向に見た場合において、各支持装置案内面を互いに交差する方向に沿って押圧しながら転動する転動体と、一端を前記ハウジングに対して揺動自在に支承され且つ前記転動体を回転自在に支持する軸部材と、前記軸部材の他端を付勢することで、前記転動体を前記ラック軸の支持装置案内面に向かって押圧するようになっている付勢手段とを有することを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
4. 前記付勢手段は、各軸部材の他端に当接する押圧部と、前記押圧部を弾性的に付勢する弾性部材とを有することを特徴とする請求項３に記載の電動式パワーステアリング装置。
5. 前記転動体から前記支持装置案内面に付与される押圧力の方向をそれぞれ線で示したときに、前記線の交点は、前記ラック軸の中心からシフトしていることを特徴とする請求項３又は４のいずれかに記載の電動式パワーステアリング装置。
6. 前記ラック軸は、前記転動体の位置を規制する位置規制部を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電動式パワーステアリング装置。
7. 前記転動体の少なくとも一方の端面に、外向きの円錐面を形成したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電動式パワーステアリング装置。
8. 前記支持装置の、少なくとも前記転動体を支持する部位は、型転写加工により形成されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の電動式パワーステアリング装置。

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