(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
ハンドルに連結して前記ハンドルと共に回転するハンドル軸と、
操向車輪の旋回運動を行うために直線運動可能なラック軸と、
前記ハンドル軸および前記ラック軸と駆動的に連結されており、前記ハンドル軸に従って回転するピニオンギヤと、前記ラック軸に設けられており、前記ピニオンギヤとかみ合うラックギヤとからなるラック・ピニオンギヤ手段と、
前記ラック軸に設けられたねじ手段と、前記ねじ手段の少なくとも一部を取り囲む回転ナット手段と、前記回転ナット手段と前記ねじ手段との間に形成された転動路内に連なって配置され、前記回転ナット手段と前記ねじ手段との間で力を伝達するための複数のボールとからなるボールスクリュー手段と、
前記回転ナット手段を回転自在に支持する軸受が固定されて前記ハウジングに内包される一体の支持体と、
前記支持体を前記ハウジングに対して軸線方向及び半径方向に微小変位可能に弾性的に支持する弾性体と、
前記回転ナット手段に連結された電動モータユニットと、
前記一体の支持体内部に配置される予圧調整手段とを有し、
前記予圧調整手段は、前記一体の支持体に前記ボールスクリュー手段を回転自在に支持する前記軸受の予圧調整を行うことを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は電動式パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
車両の電動式パワーステアリング装置として、電動モータの回転出力をボールスクリュー機構を介して直線運動に変換し、直接ラック軸を駆動するタイプのものが知られている（例えば、特開昭６０−２５８５４号公報）。
【０００３】
このような従来技術の電動式パワーステアリング装置において使用されているボールスクリュー機構は、ラック軸に連結され軸線方向にのみ移動自在であり、外周に外ねじ溝を形成したボールスクリュー軸と、電動モータに連結されかつラック軸周りに回転自在に設けられ、内周に内ねじ溝を形成したナット部材と、該外ねじ溝と内ねじ溝の間を転動自在な複数のボールとからなっている。電動モータからの回転出力がナット部材を回転させると、ボールスクリュー軸は回転しないから、ねじ溝のピッチに比例してボールスクリュー軸がナット部材に対して軸線方向に移動することとなる。複数のボールは、所定の間隔で両ねじ溝内に連なって配置されて、ナット部材の回転の際にナット部材とボールスクリュー軸との間に生じる摩擦力を軽減させるよう機能するものである。
【０００４】
【解決すべき課題】
ところで、このようなボールスクリュー機構において、ナット部材をハウジングに対して回転自在に支持する場合、通常のベアリングを用いると、ナット部材とボールスクリュー軸との軸線がずれて、ナット部材のこじれ等を招く恐れがある。一方、ナット部材の支持に調心ベアリングを用いると、そのようなこじれは有効に防止されるものの、調心ベアリングは高価であることから、製造コストの増大を招く。
【０００５】
更に、ナット部材のこじれを防止するために、ナット部材を揺動可能にフローティング支持する構成の提案も成されている。しかしながらこの提案によれば、揺動方向にのみナット部材を支持するために、効果的にナット部材のこじれが防止されないという問題がある。
【０００６】
本願発明は、安価でありかつ従来の装置と同じくコンパクトな構成でありながら、ナット部材のこじれ等を防止することのでき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。
【０００７】
【課題を解決する手段】
上記目的を達成すべく、本願発明の電動式パワーステアリング装置は、
ハウジングと、
ハンドルに連結してハンドルと共に回転するハンドル軸と、
操向車輪の旋回運動を行なうために直線運動可能なラック軸と、
前記ハンドル軸および前記ラック軸と駆動的に連結されており、該ハンドル軸に従って回転するピニオンギヤと、前記ラック軸に設けられて、該ピニオンギヤとかみ合うラックギヤとからなるラック・ピニオンギヤ手段と、
前記ラック軸に設けられたねじ手段と、該ねじ手段の少なくとも一部を取り囲む回転ナット手段と、該回転ナット手段と前記ねじ手段との間に形成された転動路内に連なって配置され、該回転ナット手段と前記ねじ手段との間で力を伝達するための複数のボールとからなるボールスクリュー手段と、
該回転ナット手段を回転自在に支持する支持体と、
該支持体を前記ハウジングに対して軸線方向及び半径方向に微少変位可能に弾性的に支持する弾性体と、
前記回転ナット手段に連結された電動モータユニットと、からなる。
【０００８】
【作用】
本願発明によれば、前記回転ナット手段を回転自在に支持する支持体自体を、弾性的に支持する弾性体が設けられているので、前記回転ナット手段と前記ね自主団との間に生じる加工上の心ズレ、組立上の心ズレ、作動中の心ズレに応じて、前記支持体が軸線方向及び半径方向に微少変位でき、それにより前記回転ナット手段が前記ネジ手段もしくは支持体に対して、こじれを起こさないようになっている。
【０００９】
【実施例】
以下、本願発明の実施例を図面を参照して以下に詳細に説明する。
図１は、本願発明の実施例である電動式パワーステアリング装置の概略を示す図である。
【００１０】
図１において、ハンドル１は、ハンドル軸２の上端に取り付けられて一体となっており、図示しない車体に対して回転自在に支持されている。ハンドル軸２は、ユニバーサルジョイント６を介してピニオン軸５に連結されている。ピニオン軸５は、その先端にピニオンギヤを有し、該ピニオンギヤは、後述する舵取装置本体部３における、図面左右方向に移動可能に設けられた横長のラック軸７に形成されたラックにかみ合っており、ピニオン軸５が回転することにより公知の態様でラック軸７は図中左右方向に移動する。
【００１１】
ハンドル１からの回転出力を伝達するためのピニオン軸５は、その周囲にトルク検出手段４を設けている。このトルク検出手段４は、受けたトルクに比例してねじれるトーションバーを用いるものであり、このねじれを軸線方向量に変換してポテンショメータで測定することにより、ピニオン軸５の受けたトルクを測定し、制御回路１１へと送信するものである。この検出手段自体は、例えば実開昭６０−１７９９４４号公報にて代表されるように既に公知であり、よってその構成については以下に詳細は記載しない。
【００１２】
ブラケット１４、１５により図示しない車体に支持された舵取装置本体部３は、舵取用回転入力を車両の操向車輪（図示せず）への回動のための直線運動に変換する運動変換機構ユニットであり、動力補助用のモータユニット８を有する。モータユニット８とクラッチユニット９は電気的に制御回路１１に連結されている。制御回路１１の支配下で、モータユニット８からの回転出力は、クラッチユニット９を経て舵取装置本体部３により直線運動に変換された後、ラック軸７を駆動するようになっている。モータユニット８からラック軸７への出力伝達系については、図２を参照して以下に詳述する。
【００１３】
図２は、図１の舵取装置本体部３の拡大断面図である。ラック軸７周りに、それぞれ円管状の左方部３０ａ、中間部３０ｂ、右方部３０ｃとを直列に連結してなる３分割ハウジング３０が、図示しない車体にブラケット１４、１５（図１参照）を介して取り付けられている。右方部３０ｃにおいてはモータユニット８が構成されている。右方部３０ｃの内周には円管状の永久磁石３０ｄが固定されており、その内側には同様に略円管状のアーマチュア３２が、細長い円管状のスリーブ１７周りに取り付けられている。スリーブ１７は、ハウジング３０に対して一対の軸受３１により回転自在に支承されている。
【００１４】
アーマチュア３２の左方端に摺動子３３が取り付けられている。ハウジング３０に取り付けられたブラシホルダ３４に支持された環状のブラシ３５が、摺動子３３の周囲においてそれに対峙している。ブラシ３５への電力は、図１の制御回路１１から必要に応じて供給され、それに応じたトルクでアーマチュア３２およびスリーブ１７を回転させるようになっている。
【００１５】
中間部３０ｂの内部にはクラッチユニット９が構成されている。スリーブ１７の左方端には雄スプライン部７ａが形成され、中央開口を有する略環状の摩擦板ホルダ３７の内周には雌スプライン部３７ａが形成されており、両スプライン部を噛合させることにより、スリーブ１７に対して摩擦板ホルダ３７が軸線方向移動可能だが回転方向移動不能に取り付けられている。摩擦板ホルダ３７の右方には、ハウジング３０に対して電磁石ホルダ３８に支持された電磁石３９が、摩擦板ホルダ３８に直接対向するよう設けられている。電磁石３９への電力は、図１の制御回路１１から必要に応じて供給され、それに応じて電磁石３９は磁力を発生する。
【００１６】
電磁石３９に隣接する摩擦板ホルダ３７の左方端面には、摩擦板３７ｂが接着されており、摩擦板３７ｂは、磁性体からなる円板状のクラッチプレート４０に対向している。電磁石３９が磁力を発生することにより、クラッチプレート４０は電磁石３９に向かって付勢され、摩擦板３７ｂはクラッチプレート４０と摩擦板ホルダ３７との間で押圧され、それにより回転力伝達に必要な摩擦力が発生することとなる。すなわち、クラッチユニット９は制御回路１１からの係合信号により係合し、離脱信号により離脱するようになっている。クラッチプレート４０は、複数本の連結ネジ４１により当接され、この連結ネジ４１により伝達環状部材４３に対して、軸線方向位置を調節自在となっている。伝達環状部材４３は、クラッチスリーブ１７に対して軸受４２を介して回転自在に支持されると共に、ボールスクリューナット４４の右方端に嵌合されている。
【００１７】
略円筒状のボールスクリューナット４４は、軸受４５、４６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４４は、内側に内ネジ溝４４ａを有し、内ネジ溝４４ａは、ラック軸７の左方部に形成された外ネジ溝７ｂに対向して転動路を形成し、該転動路内に複数のボール４７が収容されている。ボール４７は、ボールスクリューナット４４とラック軸７が摺動回転する際に生じる摩擦力軽減のために用いられる。なお図示していないが、ボールスクリューナット４４は、その内部に循環路を有し、該循環路を介してボール４７は作動時に循環可能となっている。なお、内ネジ溝４４ａと外ネジ溝７ｂとでねじ手段を構成し、ボールスクリューナット４４により回転ナット手段を構成する。
【００１８】
軸受４５、４６は、略円筒状の支持体すなわちホルダ４８に対して、ホルダの内方端内周に螺合する予圧調整ナット５３により予圧調整されて（すなわち外輪同士が互いに近接する方向に押圧されて）組み込まれ、かつホルダ４８により支持されている。更にホルダ４８は、ハウジング３０に対して弾性部材４９、５０により軸線方向及び半径方向に変位可能に弾性的に支持されている。なお、５４は予圧調整ナット５３のロックナットである。
【００１９】
図３は、弾性部材４９の斜視図である。弾性部材４９は硬質樹脂からなり、ラック軸７から通常の作動力を受けたとき、わずかに撓む程度の弾性力を有する。弾性部材４９は更に側部４９ａと底部４９ｂとを有する。なお弾性部材５０は、本実施例においては、弾性部材４９と同一なものであり、よってその詳細を省略する。再び図２において、弾性部材４９の底部は、ハウジング左方部３０ａの肩部３０ｅの内側に当接し、弾性部材５０の底部は、軸線方向移動制限であるリング５１に当接している。弾性部材４９、５０の側部は、ハウジングの左方部３０ａの内周に当接している。なお、 ハウジング３０の左端には一部のみ示す防塵カバー部材５２が取り付けられている。
【００２０】
次に、図１を参照して本実施例の動作を説明する。
車両が直進状態にあり、ハンドル１からピニオン軸５へ回転力が入力されていない場合、トルク検出器４から実質的なトルク信号が出力されないため、制御回路１１は、モータユニット８に回転駆動信号を出力せず、またクラッチユニット９には離脱信号を出力する。それにより、この電動式パワーステアリング装置は補助操舵力を出力しない状態となる。
【００２１】
一方、車両がカーブを曲がろうとする場合には、ハンドル１が操舵されて回転力がピニオン軸５へ伝達されるため、トルク検出器４から操舵トルクに応じた信号が制御回路１１へと出力され、制御回路１１は、クラッチユニット９には係合信号を出力し、モータユニット８には操舵トルクに比例した回転駆動信号を出力する。これにより、この電動式パワーステアリング装置は、操舵力に応じた補助操舵力を出力することとなる。
【００２２】
ところで、電動式パワーステアリング装置の動作時において、図２に示すスリーブ１７の回転は、クラッチプレート４０を介してボールスクリューナット４４を回転させることとなる。ボールスクリューナット４４は、ハウジング３０に対して回転自在ではあるが軸線方向には不動となっているから、ボールスクリューナット４４が回転することにより、ボール４７を介してラック７の外ネジ溝７ｂが軸線方向に押圧され、それによりラック軸７が軸線方向に移動して、ラック軸７に連結された図示しないタイロッドを介して操輪動作を行なうようになっている。
【００２３】
このようにボールスクリューナット４４が回転するときに、一連のボール４７は、両ネジ溝７ｂ、４４ａとで構成される転動路内を、両ネジ溝から押圧されつつ転動し、内ネジ溝４４ａの一端に到達したボール４７は、ボールスクリューナット４４内に形成された循環路（不図示）を通って、その他端へと循環されるようになっている。
【００２４】
ところで、２つの軸受４５、４６でボールスクリューナット４４を支持しているホルダ４８は、弾性体４９、５０により軸線方向及び半径方向に微少変位可能に支持されているため、たとえ加工上、組立上、もしくは動作時にラック軸７の軸線とボールスクリューナット４４の軸線にズレが生じたとしても、このズレはホルダ４８自体を半径方向もしくは軸線方向に微少変位させることによって除去可能となる。それにより、ボールスクリューナット４４のラック軸７もしくは軸受４５、４６との間のこじれを防止できる。なお、ホルダ４８を半径方向だけでなく軸線方向にも微少変位自在としたのは、ボールスクリューナットとラック軸の軸線が非平行的にずれていた場合に、ボールスクリューナットを揺動させるような調整をも行えるようにするためである。
【００２６】
以上、本発明を実施例を参照して説明してきたが、本発明は上記実施例に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、本実施例においては弾性体を樹脂製としたが、適度な弾性力が得られる限り例えばゴム製でも良く、その他の材料製でも良い。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように、本願発明の電動式パワーステアリング装置によれば、
回転ナット手段を回転自在に支持する支持体自体を、弾性的に支持する弾性体が設けられているので、前記回転ナット手段と前記ネジ手段との間に生じる加工上の心ズレ、組立上の心ズレ、作動中の心ズレに応じて、前記支持体が軸線方向及び半径方向に微少変位でき、それにより前記回転ナット手段が前記ネジ手段もしくは支持体に対して、こじれを起こさないようになっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施例である電動式パワーステアリング装置の概略を示す図である。
【図２】図１の舵取装置本体部３の拡大断面図である。
【図３】弾性部材４９の斜視図である。
【符号の説明】
１………ハンドル
５………ピニオン軸
７………ラック軸
４４………ボールスクリューナット
４７………ボール
４８………支持体
４９、５０………弾性体
【図１】
0003543307.tif 000002
【図２】
0003543307.tif 000003
【図３】
0003543307.tif 000004