(57)【要約】【課題】ボールねじ支持軸受けから発生するラトル音を抑制すると共に、ボールねじ支持軸受とハウジングの熱膨張率の違いによって生じる寸法変化も抑えることができ、少ない部品点数の電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】ボールねじ軸６と、ボールねじナット４と、ボール７とからなるボールねじ機構と、当該ボールねじ機構を収納するハウジング２と、ハウジング２とボールねじナット４との間に配されるボールねじ支持軸受８と、ボールねじ軸６と別軸に配置され、ボールねじナット４の駆動に供される電動モータと、を含み、ボールねじ支持軸受８の径方向と軸方向は、弾性部材を介してそれぞれハウジング２から浮かせた状態で支持されている。【選択図】図２
2018039309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に螺旋溝が形成されたボールねじ軸と、前記ボールねじ軸の外周に備えられ、内周面に螺旋溝が形成されたボールねじナットと、前記ボールねじナットの螺旋溝と前記ボールねじ軸の螺旋溝で形成される転動路に配置されたボールとからなるボールねじ機構と、
前記ボールねじ機構を収納するハウジングと、
前記ハウジングと前記ボールねじナットとの間に配されるボールねじ支持軸受と、
前記ボールねじ軸と別軸に配置され、前記ボールねじナットの駆動に供される電動モータと、を含み、
前記ボールねじ支持軸受の径方向と軸方向は、弾性部材を介してそれぞれ前記ハウジングから浮かせた状態で支持されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記ボールねじ支持軸受の外輪の外周面と前記ハウジングとの間、及び前記ボールねじ支持軸受の外輪の軸方向端のすくなくとも一方の端面と前記ハウジングとの間に前記弾性部材が介在していることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記径方向で支持する弾性部材は、Ｏリングであることを特徴とする請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記軸方向で支持する弾性部材は、前記ハウジングにより支持されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記軸方向で支持する弾性部材は、ゴムダンバーまたはウェーブワッシャーであることを特徴とする請求項１、２、４のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記ゴムダンパーまたはウェーブワッシャーは、フランジ付きロックナットを介して取り付けられることを特徴とする請求項５に記載の電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールねじ式ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境への配慮からハイブリッドや電気自動車の需要が高まっており、これらに搭載される電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｔｅｅｒｉｎｇ、以下、ＥＰＳという。）には静粛性が求められるが、路面の反力などによりギアの噛み合い部や軸受の隙間でラトル音（叩き音）が生じることが問題となっている。特に、電動式のボールねじ機構によりラック軸を駆動するボールねじ式ラックアシスト型のＥＰＳでは、ボールねじ部やそれを支持する軸受がタイヤに近く、反力の伝達経路途中にダンパーとなる構成部品が少なく、振動しやすい。この振動は、ステアリングホイールへと伝達されるため運転者に不快感を与えてしまう。
【０００３】
そこで、これらの問題を解決するものとして、特許文献１と特許文献２が提案されている。特許文献１では、ベアリングをボールねじ支持軸受の円周面に凸部を設けたハウジングにセットし、ボールねじ支持軸受の両端に弾性部材を入れることで軸方向に弾性支持している技術思想が開示されている。また、特許文献２では、特許文献１の作用効果の他に、さらにボールねじ支持軸受が傾き可能となっている。
【０００４】
しかしながら、この特許文献１の構成では，弾性部材の弾性力設定によっては、ラック軸を通じて入力される外力や、ボールねじナットを通じて入力される回転力によってボールねじ支持軸受の外輪が回転してしまい、ハウジングに設けられた凸部が摩耗してしまう虞がある。また、特許文献２においても、同様にハウジングとボールねじ支持軸受の熱膨張率の違いによる寸法変化によって、隙間が増減してしまい、ラトル音の防止ができなくなってしまう虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ／２００８／０１７５４１
【特許文献２】ＵＳ９０３３０９７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ボールねじやボールねじ支持軸受あるいは軸受とハウジングとの間で発生するラトル音を抑制すると共に、ボールねじ支持軸受とハウジングの熱膨張率の違いによって生じる寸法変化も抑えることができ、少ない部品点数の電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的を達成するために、第１の発明の電動パワーステアリング装置は、外周面に螺旋溝が形成されたボールねじ軸と、前記ボールねじ軸の外周に備えられ、内周面に螺旋溝が形成されたボールねじナットと、前記ボールねじナットの螺旋溝と前記ボールねじ軸の螺旋溝で形成される転動路に配置されたボールとからなるボールねじ機構と、前記ボールねじ機構を収納するハウジングと、前記ハウジングと前記ボールねじナットとの間に配されるボールねじ支持軸受と、前記ボールねじ軸と別軸に配置され、前記ボールねじナットの駆動に供される電動モータと、を含み、前記ボールねじ支持軸受の径方向と軸方向は、弾性部材を介してそれぞれ前記ハウジングから浮かせた状態で支持されていることを特徴とする。
第２の発明は、第１の発明において、前記ボールねじ支持軸受の外輪の外周面と前記ハウジングとの間、及び前記ボールねじ支持軸受の外輪の軸方向端のすくなくとも一方の端面と前記ハウジングとの間に前記弾性部材が介在していることを特徴とする。
第３の発明は、第１の発明または第２の発明において、前記径方向で支持する弾性部材は、Ｏリングであることを特徴とする。
第４の発明は、第１の発明または第２の発明において、前記軸方向で支持する弾性部材は、前記ハウジングにより支持されていることを特徴とする。
第５の発明は、第１の発明、第２の発明、第４の発明のいずれかにおいて、前記軸方向で支持する弾性部材は、ゴムダンバーまたはウェーブワッシャーであることを特徴とする。
第６の発明は、第５の発明において、前記ゴムダンパーまたはウェーブワッシャーは、フランジ付きロックナットを介して取り付けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ボールねじやボールねじ支持軸受あるいは軸受とハウジングとの間で発生するラトル音を抑制すると共に、ボールねじ支持軸受とハウジングの熱膨張率の違いによって生じる寸法変化も抑えることができ、少ない部品点数の電動パワーステアリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の要部断面図である。
【図２】（ａ）は図１の軸受収容部（ステアリングギアケース）内を示す要部拡大図で、（ｂ）は弾性部材としてのダンパーを示す図で、（ｃ）は弾性部材としてのウェーブワッシャーを示す図である。
【図３】（ａ）は他の実施形態を示す軸受収容部（ステアリングギアケース）内の要部拡大図で、（ｂ）はフランジ付きロックナットを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の電動パワーステアリング装置の実施形態を図に基いて説明する。なお、本発明は本実施形態に限定解釈されるものではなく本発明の範囲内において適宜設計変更可能である。
【００１１】
本実施形態のラックアシスト型ＥＰＳ（Ｒ−ＥＰＳ）は、電動モータをボールねじ軸（ラック軸）と別軸に配置（オフセット）させたボールねじ式オフセットラックＥＰＳのタイプで、ボールねじ機構と、前記ボールねじ機構を収納するハウジング２と、前記ハウジング２と前記ボールねじ機構のボールねじナット４との間に配されるボールねじ支持軸受８と、ボールねじ機構のボールねじナット４の駆動に供される電動モータ（図示せず）と、当該ボールねじ機構と当該電動モータと連結する減速機構（図示せず）とで、構成されている。なお、図示しない電動モータ及び減速機構は特に限定解釈されるものではなく、本実施形態において詳細な説明は省略する。
【００１２】
ボールねじ機構は、例えば、図１に示すように、外周面に螺旋溝６ａが形成されたボールねじ軸６と、前記ボールねじ軸６の外周に備えられ、内周面に螺旋溝４ａが形成されたボールねじナット４と、前記ボールねじナット４の螺旋溝４ａと前記ボールねじ軸６の螺旋溝６ａで形成される転動路に配置されたボール７とからなり、ボール７を介して、ボールねじナット４とボールねじ軸６とが相対移動可能となっている。
すなわち、例えば、ボールねじナット４は、貫通孔が形成された筒形状（例えば、円筒形状）をなし、この貫通孔にボールねじ軸６が貫通するように設置されて、ハウジング２の軸受収容部（ステアリングギアケース）３内に備えられている。
【００１３】
ボールねじ軸６の螺旋溝６ａは、ラック軸５の外周面を除いたボールねじ軸６の外周面全長にわたって、ゴシックアーチ形状（２つの円弧を組み合わせた形状）に形成されており、溝Ｒ比は約０．５としている。また、螺旋溝６ａの一端側に達したボール７は、ボールねじナット４の両端に組み込まれたエンドデフレクタ（図示せず）ですくい上げられ、ボールねじナット４内部の貫通穴を通過して再び螺旋溝６ａに戻され再び循環することになる。
【００１４】
そして、ボールねじ軸６（ラック軸５）と別軸にオフセット配置された電動モータ（図示せず）によって、ボールねじナット４が回転駆動され、転動路内のボール７が転動することによりボールねじ軸６（ラック軸５）が軸方向に移動する。
【００１５】
ボールねじナット４は、軸受収容部３に収容されたボールねじ支持軸受８によって、回転自在に支持されている。
【００１６】
ボールねじ支持軸受８は、ボールねじナット４と一体に形成された内輪８ａと、この内輪８ａにボール８ｂを介して連結され、弾性部材でハウジング２から浮かせる構成になっている。即ち、ボールねじ支持軸受８の外輪８ｃの外周面とハウジング２との間、及びボールねじ支持軸受８の外輪８ｃの軸方向端のすくなくとも一方の端面とハウジングとの間に弾性部材が介在している。
本実施形態では、外輪８ｃの径方向を弾性部材Ａによってハウジング２から浮かせた状態で支持され、また、軸方向を弾性部材Ｂによってハウジング２から浮かせた状態で支持されている。
【００１７】
径方向で支持する弾性部材Ａは、Ｏリング９が採用されており、本実施形態では、図２に示すように、外輪８ｃの外周中央部分に、Ｏリング９を装着する断面視矩形状のＯリング溝８ｄが１箇所形成されている。Ｏリング９は、ゴム等からなる弾性部材であることから、ボールねじ支持軸受８を径方向（ボールねじ軸６側）に押し付けてハウジング２とボールねじ支持軸受８との隙間によるガタを抑制すると共に緩衝材としての機能を果たす。
そして、ボールねじ支持軸受８の外輪８ｃとハウジング２の間で、Ｏリング溝８ｄにＯリング９が装着されている。
なお、本実施形態では、Ｏリングは１個としているが、リング溝を複数設けて、複数にすることもできる。
【００１８】
軸方向で支持する弾性部材Ｂは、ダンパー１０が採用されており、ハウジングカバー１、ハウジング２により支持されている。図２（ａ）に示すように、外輪８ｃの軸方向両端９ａ、９ｂと、これに対向するハウジングカバー１、ハウジング２との間には、一対の図２（ｂ）に示すようなダンパー１０が備えられている。
ハウジングカバー１側のダンパー１０(図で左側)は、弾性支持部１１の端面と外輪８ｃの軸方向端９ａの端面とで挟まれていて、ハウジング２側の端面と外輪８ｃの軸方向端９ｂの端面に挟まれているダンパー１０(図で右側)よりも挟まれている領域が長くなっている。つまり、ハウジングカバー１側のダンパー１０(図で左側)は、ハウジング２側のダンパー１０よりも径が大きいものを用いている。
また、ダンパー１０は、ゴム等からなる弾性部材であることから、ハウジングカバー１、ハウジング２とボールねじ支持軸受８と軸方向での緩衝材としての機能を果たす。
【００１９】
そして、ボールねじ支持軸受８の外輪８ｃとハウジング２の間には、ダンパー１０を装着することにより、ラトル音を発生する要因となるねじ支持軸受８を、ハウジング２から浮かせる（フローティング構造）ことで、ねじ支持軸受８をハウジング２に直接当てずに軸方向に移動可能かつ傾かせることができる。
これにより、路面から伝わる反力を吸収（緩衝）し、ボール８ｂやそれを支持するボールねじ支持軸受８から発生するラトル音を抑制する効果を奏することができる。
なお、移動や傾きは、Ｏリング９の弾性的復帰力によって、元の位置に戻る。
【００２０】
また、Ｏリング９の装着により、ボールねじ支持軸受８の外輪８ｃとハウジング２の熱膨張率の違いから生じる隙間の発生をも抑えることができる。すなわち、温度変化によるボールねじ支持軸受への寸法変化を吸収することができる。
【００２１】
なお、本実施形態では、Ｏリング溝８ｄが外輪８ｃ側に形成されているが、外輪８ｃに対向するハウジング２側に断面矩形のＯリング溝８ｅが形成されていてもよい。また、円周溝のＯリング溝８ｅを複数個設けて、Ｏリング９を複数設けてもよい。
【００２２】
これにより、路面から伝わる反力を吸収（緩衝）し、ボールねじやそれを支持する軸受から発生するラトル音を抑制する効果を奏することができる。なお、ダンパー１０の弾性的復帰力によって、移動や傾きは、元の位置に戻る。
また、ダンパー１０を装着することにより、ボールねじ支持軸受８の外輪８ｃとハウジング２の熱膨張率の違いから生じる隙間の発生をも抑えることができる。
【００２３】
以上のとおり、弾性部材ＡのＯリングと弾性部材Ｂのダンパーとを組み合わせる実施形態によって、軸方向と径方向に共にラトル音を発生する要因となるボールねじ支持軸受８を、ハウジング２から浮かせる（フローティング構造）ことで、ねじ支持軸受８がハウジング２に直接当たらなくなり、ラトル音の発生を効果的に抑止することができる。
【００２４】
ボールねじ支持軸受８を上記に説明した弾性部材Ａ，Ｂの他に、例えば、軸方向の支持で、図２（ｃ）に示すような、弾性部材Ｃとしてウェーブワッシャー１２を挿入することができる。その挿入位置は、弾性部材Ｂのダンパー１０と同じであるため説明と省略する。
また、図３（ｂ）に示すようなフランジ付きロックナット１３でダンパー１０を規定量潰すことによって固定することもできる。この場合、一対のダンパー１０は同じ径の大きさのダンパーを用い、ハウジングカバー１側のダンパー１０の端面と、フランジ付きロックナット１３の端面とで挟まれている。なお、フランジ付きロックナット１３は、ハウジングカバー１の構成部材で支持されている。
これにより、さらに、路面からの振動によるラトル音を効果的に防止することができる。
【００２５】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。
例えば、本実施形態では、ボールねじ支持軸受８はボールねじナット４と一体に形成された内輪８ａとしたが、ボールねじ支持軸受８とボールねじナット４とは別体であってもよい。
【符号の説明】
【００２６】
１    ハウジングカバー
２    ハウジング
３    軸受収容部（ステアリングギアケース）
４    ボールねじナット
５    ラック軸
６    ボールねじ軸
７    ボール
８    ボールねじ支持軸受
９    Ｏリング
１０  ダンパー
１１  弾性支持部
１２  ウェーブワッシャー
１３  フランジ付きロックナット
Ａ、Ｂ、Ｃ  弾性部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
2018039309.tif 000005