(57)【要約】      （修正有）【課題】ラックシャフトを軸方向へ安定して移動させることが可能な電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】車輪を操舵するためのラックシャフト１と、電動モータの回転力をラックシャフト１の軸方向への移動へと変換するボールねじ機構３０とを備え、ボールねじ機構３０は、ラックシャフト１の外周に形成された螺旋溝に螺合する円筒状のボールナット３１と、ラックシャフト１の外周を覆う円筒状に形成され、ボールナット３１を支持して電動モータの回転に伴って回転するナットホルダ３４と、ナットホルダ３４の一端側を回転自在に支持する軸受３５とを備え、ボールナット３１は、ナットホルダ３４の自由端側に支持され、ナットホルダ３４におけるボールナット３１と軸受３５との間には、ラックシャフト１からボールナット３１にラジアル荷重が作用した場合に、ボールナット３１の径方向への変位を許容する変位許容部４１が形成される。【選択図】図２
2011057166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪を操舵するためのラックシャフトと、
電動モータの回転力を前記ラックシャフトの軸方向への移動へと変換するボールねじ機構と、を備え、
前記ボールねじ機構によって前記ラックシャフトの軸方向への移動をアシストする電動パワーステアリング装置において、
前記ボールねじ機構は、
前記ラックシャフトの外周に形成された螺旋溝に螺合する円筒状のボールナットと、
前記ラックシャフトの外周を覆う円筒状に形成され、前記ボールナットを支持して前記電動モータの回転に伴って回転するナットホルダと、
前記ナットホルダの一端側を回転自在に支持する軸受と、を備え、
前記ボールナットは、前記ナットホルダの自由端側に支持され、
前記ナットホルダにおける前記ボールナットと前記軸受との間には、前記ラックシャフトから前記ボールナットにラジアル荷重が作用した場合に、前記ボールナットの径方向への変位を許容する変位許容部が形成され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】
前記変位許容部は、前記ボールナットと前記軸受とを所定長さ隔てる中間胴であ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】
前記中間胴は、前記ラックシャフトから前記ボールナットにラジアル荷重が作用した場合に、前記軸受を支点として撓むことが可能な長さに形成されることを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記変位許容部は、前記ナットホルダの他の部位と比較して薄肉に形成されてなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記変位許容部は、前記ナットホルダの他の部位と比較して剛性の小さい材料にて形成されてなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記変位許容部は、前記ラックシャフトと比較して剛性の小さい材料にて形成されてなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つ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、車両用の電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ドライバーが行うハンドル操作をアシストするパワーステアリング装置として、特許文献１には、モータ軸の回転駆動力をラックバーに伝達するボールねじ機構を備えたものが開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載のボールねじ機構は、ラックシャフトに螺合するナット部を備え、ナット部は従動ギアと一体に形成される。従動ギアは、ハウジングに保持された第１軸受及び第３軸受により支承される。このように、ナット部は、第１軸受及び第３軸受を介してハウジングに支持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１４９７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この種の電動パワーステアリング装置においては、ラックシャフトに、加工による曲がりや、外力による曲がり変形が生じる場合がある。このように、ラックシャフトに曲がりがある場合には、ラックシャフトからナット部に対してラジアル荷重が作用し、ラックシャフトとナット部との間の摩擦力が大きくなる。その結果、ラックシャフトとナット部との間に引っ掛かりが発生し、ラックシャフトの軸方向への移動に悪影響を及ぼすおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ラックシャフトを軸方向へ安定して移動させることが可能な電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、車輪を操舵するためのラックシャフトと、電動モータの回転力を前記ラックシャフトの軸方向への移動へと変換するボールねじ機構と、を備え、前記ボールねじ機構によって前記ラックシャフトの軸方向への移動をアシストする電動パワーステアリング装置において、前記ボールねじ機構は、前記ラックシャフトの外周に形成された螺旋溝に螺合する円筒状のボールナットと、前記ラックシャフトの外周を覆う円筒状に形成され、前記ボールナットを支持して前記電動モータの回転に伴って回転するナットホルダと、前記ナットホルダの一端側を回転自在に支持する軸受と、を備え、前記ボールナットは、前記ナットホルダの自由端側に支持され、前記ナットホルダにおける前記ボールナットと前記軸受との間には、前記ラックシャフトから前記ボールナットにラジアル荷重が作用した場合に、前記ボールナットの径方向への変位を許容する変位許容部が形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ラックシャフトからボールナットにラジアル荷重が作用した場合には、ナットホルダの変位許容部がボールナットの径方向への変位を許容するため、ラックシャフトとボールナットとの間の摩擦力が大きくならず、両者の引っ掛かりが防止される。したがって、ラックシャフトを軸方向へ安定して移動させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の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。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
まず、図１を参照して、本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１００の全体構成について説明する。
【００１２】
電動パワーステアリング装置１００は、車両に搭載され、ドライバーが行うハンドル操作をアシストするものである。電動パワーステアリング装置１００は、両端にタイロッドを介して左右の車輪が連結されるラックシャフト１を備える。ラックシャフト１にはラック３が形成され、ラック３にはステアリングホイールに連結されたステアリング装置１０のピニオン１１が噛合する。このように、ラックシャフト１とステアリング装置１０とは、ラック３とピニオン１１を介して連結されるため、ドライバーがステアリングホイールを操作することによって、ラックシャフト１は軸方向へと移動する。
【００１３】
ラックシャフト１は、車体に締結された略円筒状のケーシング２に組み込まれ、ラックシャフト１の両端はケーシング２を挿通する。ラックシャフト１は、ステアリング装置１０のピニオン１１との噛合部及びケーシング２の内周に設けられたブッシュ４の２箇所にて径方向への移動が規制され、軸方向のみへ移動可能にケーシング２に組み込まれる。このように、ラックシャフト１は、左右両側の２箇所が支持される。
【００１４】
ステアリング装置１０は、ステアリングホイールに連係する入力軸１２と、ピニオン１１が外周に形成されたピニオン軸１３と、入力軸１２とピニオン軸１３とを同軸的に連結するトーションバー１４と、トーションバー１４に作用するトルクを検出するトルクセンサ１５とを備える。
【００１５】
トルクセンサ１５にて検出されたトルクに基づいて、アシスト機構２０の電動モータ２１が駆動し、ドライバーがステアリングホイールに加える操舵力を補助するアシスト力がラックシャフト１に付与される。
【００１６】
電動モータ２１の出力軸２１ａには駆動プーリ２２が連結され、駆動プーリ２２はベルト２３を介して従動プーリ２４に連結される。これにより、従動プーリ２４には、駆動プーリ２２及びベルト２３を介して電動モータ２１の回転力が伝達される。なお、従動プーリ２４の径は駆動プーリ２２より大きく設定され、従動プーリ２４には電動モータ２１の回転トルクが増幅して伝達される。従動プーリ２４の回転力は、ボールねじ機構３０にてラックシャフト１の軸方向への移動へと変化される。
【００１７】
次に、図２を参照して、アシスト機構２０のボールねじ機構３０について説明する。
【００１８】
ボールねじ機構３０は、ラックシャフト１の外周に形成された螺旋溝１ａ（図１参照）と、ラックシャフト１の外周を覆う円筒状に形成され、内周に螺旋溝が形成されたボールナット３１と、ラックシャフト１の螺旋溝１ａとボールナット３１の螺旋溝との間に介装された複数のボール３２とを備え、電動モータ２１の回転力をボールナット３１及びボール３２を介して、ラックシャフト１の軸方向への移動へと変換するものである。なお、ラックシャフト１とボールナットは、互いの螺旋溝がボール３２を介して螺合するものであるが、ボール３２を介さずに直接螺合するように構成してもよい。
【００１９】
ボールナット３１は、ラックシャフト１の外周を覆う円筒状のナットホルダ３４の内周に支持される。ナットホルダ３４は、ラックシャフト１の軸方向に延在して形成され、一端部の外周が従動プーリ２４の内周に圧入されて従動プーリ２４に連結される。また、ナットホルダ３４の外周とケーシング２の内周との間には軸受３５が介装される。このように、ナットホルダ３４は、軸受３５を介してケーシング２に回転自在に支持され、従動プーリ２４の回転に伴って回転する。
【００２０】
軸受３５は、アンギュラベアリングであり、２つ対向した状態で配置される。軸受３５の一端はケーシング２の内周に形成された段差部２ａ及びナットホルダ３４の外周に形成された段差部３４ａにて係止されると共に、他端はケーシング２の内周に圧入された環状のプレート３６及びナットホルダ３４の外周に螺合して締結されたナット３７にて係止される。このように、軸受３５は、ナットホルダ３４を回転自在に支持すると共に、軸方向への移動は規制するように構成される。また、軸受３５は、ナットホルダ３４の一端側である従動プーリ２４の近傍に配置される。ナットホルダ３４は、ラックシャフト１の軸方向に所定長さ延在して形成され、一端側のみが軸受３５にて支持されるため、片持ち状態に構成されることになる。
【００２１】
ボールナット３１は、ナットホルダ３４の他端側である自由端側に支持される。ボールナット３１は、ナットホルダ３４の内周に形成された段差部３４ｂとナットホルダ３４の開口部から内周に螺合して締結されたナット３８との間で挟持され、軸方向への移動及び相対回転が規制される。また、ナット３８が万が一緩んだ場合においてナットホルダ３４に対するボールナット３１の相対回転を規制するため、ナットホルダ３４を挿通して螺合すると共に、ボールナット３１の外周に螺合するボルト４０が設けられる。このように、ボールナット３１は、ナットホルダ３４に固定され、ナットホルダ３４と一体に回転する。ボールナット３１の回転は、ボール３２及びラックシャフト１の螺旋溝１ａを介して、ラックシャフト１の軸方向への移動へと変換される。電動モータ２１が駆動し、ボールナット３１が回転することによって、ドライバーがステアリングホイールに加える操舵力を補助するアシスト力がラックシャフト１に付与される。
【００２２】
ナットホルダ３４は、一端側が軸受３５にて支持され、自由端側にてボールナット３１を支持する。このように、ナットホルダ３４を支持する軸受３５とラックシャフト１に螺合するボールナット３１とは、所定長さ隔てられる。つまり、ナットホルダ３４には、軸受３５とボールナット３１とを隔てる中間胴４１が形成される。中間胴４１は、軸受３５の端面３５ａとボールナット３１の端面３１ａとの間の部分であり、ラックシャフト１の直径以上の長さに形成される。
【００２３】
ラックシャフト１は、ステアリング装置１０のピニオン１１との噛合部及びケーシング２の内周に設けられたブッシュ４の２箇所にて径方向への移動が規制され支持されており、ボールねじ機構３０は、この２箇所の支持部の間に配置される。ここで、ラックシャフト１には、加工による曲がりや、車輪を通じて付与される外力等によって曲がり変形が生じる場合がある。この場合、ラックシャフト１は２箇所の支持部の間で曲がった状態となり、その曲がりに起因してラックシャフト１からボールナット３１に対してラジアル荷重が作用してしまう。
【００２４】
しかし、ナットホルダ３４には軸受３５とボールナット３１とを隔てる中間胴４１が形成されるため、中間胴４１は、ラックシャフト１からボールナット３１にラジアル荷重が作用した場合には、軸受３５を支点として撓んでボールナット３１の径方向への変位を許容する。つまり、中間胴４１は、ボールナット３１の軸方向に所定長さ延在するため、径方向に撓むことが可能であり、この撓みによってボールナット３１の径方向への変位を許容する。このように、中間胴４１が撓むことによってボールナット３１が径方向へ変位することが可能であるため、ラックシャフト１が曲がった状態であっても、ラックシャフト１とボールナット３１との間の摩擦力は大きくならず、両者の引っ掛かりが防止される。また、ボールナット３１は中間胴４１の長さ分だけ軸受３５と隔てられているため、軸受３５の内輪が外輪に対して傾くことによってナットホルダ３４が傾いた場合には、ナットホルダ３４の自由端側に支持されたボールナット３１の径方向への変位量は大きくなる。したがって、中間胴４１が撓み難い場合や撓み量が小さい場合であっても、ボールナット３１は、ラックシャフト１の曲がりに追従して径方向へと十分に変位することが可能となり、ラックシャフト１とボールナット３１との間の摩擦力が大きくならない。このように、中間胴４１は、ボールナット３１の径方向への変位を許容する変位許容部に該当する。
【００２５】
中間胴４１の軸方向の長さは、ラックシャフト１からボールナット３１にラジアル荷重が作用した場合に、ボールナット３１がラックシャフト１の曲がりに追従して径方向へと変位することが可能な長さに形成される。具体的には、中間胴４１の軸方向の長さは、ラックシャフト１からボールナット３１にラジアル荷重が作用した場合に、軸受３５を支点として撓むことが可能な長さに形成され、少なくともラックシャフト１の直径以上の長さであることが望ましい。ラックシャフト１の直径よりも短い場合には、ラックシャフト１からボールナット３１にラジアル荷重が作用しても、撓むことが困難となる。
【００２６】
中間胴４１は、より撓み易くするため、図２に示すように、ナットホルダ３４の他の部位、具体的には、ボールナット３１を支持する部位４２及び軸受３５に支持される部位４３と比較して薄肉に形成するのが望ましい。中間胴４１を薄肉に形成することによって、中間胴４１の長さが短い場合でも、撓み易くすることができる。
【００２７】
また、中間胴４１をナットホルダ３４の他の部位と別部材にて構成すると共に、その他の部位と比較して剛性の小さい材料にて形成するようにしてもよい。このように構成しても、中間胴４１を薄肉に形成する場合と同様の作用効果を得ることができる。さらには、中間胴４１をラックシャフト１と比較して剛性の小さい材料にて形成するようにしてもよい。このように構成すれば、ラックシャフト１からボールナット３１にラジアル荷重が作用した場合に、ボールナット３１がラックシャフト１の曲がりに追従して径方向へと変位し易くなる。
【００２８】
以上の実施の形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。
【００２９】
ラックシャフト１からボールナット３１にラジアル荷重が作用した場合には、ナットホルダ３４の中間胴４１がボールナット３１の径方向への変位を許容すべく撓むため、ラックシャフト１とボールナット３１との間の摩擦力が大きくならず、両者の引っ掛かりが防止される。このように、中間胴４１は、ラックシャフト１の曲がりに起因する径方向への変位を吸収するように作用する。したがって、ラックシャフト１を軸方向へ安定して移動させることが可能となる。
【００３０】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、車両に搭載される電動パワーステアリング装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１００  電動パワーステアリング装置
１      ラックシャフト
１ａ    螺旋溝
２      ケーシング
３      ラック
１０    ステアリング装置
２０    アシスト機構
２１    電動モータ
３０    ボールねじ機構
３１    ボールナット
３４    ナットホルダ
３５    軸受
４１    中間胴
【図２】
2011057166.tif 000003
【図１】
2011057166.tif 000004