(57)【要約】【課題】振動や異音の発生を抑制可能な電動パワーステアリング装置を提供すること。【解決手段】  車輪を操舵するためのラックシャフト１と、ラックシャフト１が挿通するケーシング２に収装され電動モータ２１の回転力をラックシャフト１の軸方向の移動に変換するボールねじ機構３０と、ラックシャフト１に形成されたラック１１と噛合し、運転者のハンドル操作が入力されて回転するピニオン１３と、ケーシング２にラックシャフト１の他端を支持するブッシュ４とを備え、ボールねじ機構３０は、ラックシャフト１の螺旋溝１ａに螺合するボールナット３１と、ボールナット３１を支持し電動モータ２１の回転に伴って回転するナットホルダ３４とを備え、ピニオン１３とブッシュ４との間に位置しナットホルダ３４をケーシング２に回転自在に支持する軸受３５と、軸受３５をケーシング２に弾性的に支持する軸受支持部材４５とを備える。【選択図】図２
2011088463.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、
前記ラックシャフトが挿通するケーシングに収装され、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、
前記ラックシャフトに形成されたラックと噛合し、運転者のハンドル操作が入力されて回転するピニオンと、
前記ケーシングに前記ラックシャフトの他端を支持するブッシュと、を備え、
前記ボールねじ機構を介して伝達される前記電動モータの回転力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ボールナットと、
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、を備え、
前記ピニオンと前記ブッシュとの間に位置し、前記ナットホルダを前記ケーシングに回転自在に支持する軸受と、
前記軸受を前記ケーシングに弾性的に支持する軸受支持手段と、を備え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】
前記軸受支持手段は、
前記軸受と当接する弾性部と、
前記弾性部の外周を覆い前記ケーシングの内周に当接する金属部と、を備え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】
前記弾性部は、
前記軸受を径方向に支持する径方向支持部と、
前記軸受を軸方向に支持する軸方向支持部と、を備え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】
前記径方向支持部は、前記軸方向支持部より弾性係数の低い材料で形成されることを特徴とする請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記径方向支持部の厚さは、前記軸方向支持部の厚さより大きく形成されることを特徴とする請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記径方向支持部と前記軸方向支持部とは均一な厚さに形成され、
前記軸方向支持部は、前記ケーシングに組み付けられた状態で前記径方向支持部より多く圧縮されることを特徴とする請求項３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、電動モータの回転力を利用してハンドル操作をアシストする電動パワーステアリング装置が知られている。
【０００３】
特許文献１には、左右両輪のタイロッドに両端を連結されたラックシャフトが、ボールネジ機構を介して伝達される電動モータの回転力によって軸方向に移動してハンドル操作をアシストするパワーステアリング装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１４３０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、ラックシャフトは、一端側に設けられるラックとピニオンの噛合部と、中間部のボールネジナットとケーシングとの間に設けられた軸受と、他端側に設けられるブッシュとの三点で支持されている。そのため、軸の公差や組み付け精度によっては、軸の偏心によって振動や異音を発生するおそれがあり、また、路面からの逆入力によっても振動や異音を発生するおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、振動や異音の発生を抑制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、前記ラックシャフトが挿通するケーシングに収装され、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、前記ラックシャフトに形成されたラックと噛合し、運転者のハンドル操作が入力されて回転するピニオンと、前記ケーシングに前記ラックシャフトの他端を支持するブッシュと、を備え、前記ボールねじ機構を介して伝達される前記電動モータの回転力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ボールナットと、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、を備え、前記ピニオンと前記ブッシュとの間に位置し、前記ナットホルダを前記ケーシングに回転自在に支持する軸受と、前記軸受を前記ケーシングに弾性的に支持する軸受支持手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ラックシャフトは、ラックと噛合するピニオンとブッシュとの二点でケーシングに支持される。また、軸受支持手段が軸受をケーシングに弾性的に支持することによって、ラックシャフトから軸受に伝達された偏心による振動を吸収してケーシングへの伝達を抑制する。したがって、振動や異音の発生を抑制可能である。
【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】図１における要部断面図である。
【図３】図２における要部断面図である。
【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。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。
【００１２】
電動パワーステアリング装置１００は、両端にタイロッド（図示省略）を介して左右の車輪が連結されるラックシャフト１と、ハンドル操作をラックシャフト１に伝達するためのステアリング装置１０と、電動モータ２１の回転力をラックシャフト１の軸方向への移動に変換するボールねじ機構３０とを備える。
【００１３】
ラックシャフト１は、車体に締結されラックシャフト１の軸方向端部が開口して形成される略円筒状のケーシング２と、ケーシング２の開口を閉塞するケーシングカバー３とに組み込まれ、ラックシャフト１の両端はケーシング２及びケーシングカバー３を挿通する。ラックシャフト１にはラック１１が形成される。
【００１４】
ステアリング装置１０は、ステアリングホイールに連動して回転する入力軸１２と、ピニオン１３が外周に形成されたピニオン軸１４と、入力軸１２とピニオン軸１４とを同軸的に連結するトーションバー（図示省略）と、トーションバーに作用するトルクを検出するトルクセンサ（図示省略）とを備える。
【００１５】
ステアリング装置１０のピニオン１３は、ラックシャフト１のラック１１と噛合する。ラックシャフト１は、ピニオン１３との噛合部で一端をケーシング２に支持され、ケーシングカバー３内に設けられたブッシュ４で他端をケーシングカバー３に支持される。このように、ラックシャフト１は、二点で支持されて径方向への移動が規制され、軸方向のみへ移動可能に設けられる。ケーシングカバー３は、ケーシング２に締結されるボルトによって固定される。
【００１６】
ラックシャフト１とステアリング装置１０とは、ラック１１とピニオン１３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が軸方向へと移動し、車輪が操舵される。
【００１７】
ステアリング装置１０のトルクセンサにて検出されたトルクに基づいて電動モータ２１が駆動され、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。このアシスト力は、ボールねじ機構３０に電動モータ２１の回転力を伝達するアシスト機構２０によって伝達される。
【００１８】
次に、図２及び図３を参照して、アシスト機構２０及びボールねじ機構３０について説明する。
【００１９】
アシスト機構２０は、電動モータ２１の回転軸２１ａに固定されて一体として回転する駆動プーリ２２と、駆動プーリ２２の回転が伝達されナットホルダ３４に固定されて一体として回転する従動プーリ２４と、駆動プーリ２２と従動プーリ２４との間に掛け回され駆動プーリ２２の回転を従動プーリ２４に伝達するためのベルト２３とを備える。アシスト機構２０は、ケーシングカバー３内に収装される。
【００２０】
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の回転が減速してトルクを増幅して伝達される。従動プーリ２４の回転力は、ナットホルダ３４に伝達され、ボールねじ機構３０を介してラックシャフト１の軸方向への移動に変換される。
【００２１】
ボールねじ機構３０は、ステアリング装置１０のピニオン１３との噛合部と、ケーシングカバー３の内周に設けられたブッシュ４との二箇所の支持部の間に配置される。ボールねじ機構３０は、ケーシング２内に収装される。
【００２２】
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３１ａ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３１ａ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３１は、互いの螺旋溝１ａ，３１ａ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。
【００２３】
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。
【００２４】
ナットホルダ３４は、一端部に従動プーリ２４が設けられ、中間部の外周が軸受３５によって支持され、自由端部の内周にボールナット３１を支持する。
【００２５】
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。
【００２６】
軸受３５は、アンギュラベアリングであり、二つ対向した状態で配置される。軸受３５は、ケーシング２の開口に臨んで設けられる。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の内周に形成された段差部２ｂに嵌入された環状のプレート３６と、ナットホルダ３４の外周に螺合して締結されたナット３７とによって係止される。このように、軸受３５は、ナットホルダ３４をケーシング２に回転自在に支持すると共に、ナットホルダ３４の軸方向への移動を規制するように構成される。
【００２７】
軸受３５の外周は、弾性力を有する環状の軸受支持手段としての軸受支持部材４５によってケーシング２に弾性的に支持される。
【００２８】
軸受支持部材４５は、一方の軸受３５の軸方向端部と、他方の軸受３５の軸方向端部に設けられる。よって、軸受支持部材４５は、二つ対向して設けられる軸受３５の軸方向両端部を支持する。図３に示すように、軸受支持部材４５は、軸受３５と当接する弾性部４７と、弾性部４７の外周を覆いケーシング２の内周に当接する金属部４６とを備える。
【００２９】
金属部４６は、軸受３５の外周から側面に回り込むようにＬ字型の断面に形成される。よって、金属部４６は、軸受３５を軸方向及び径方向に支持可能である。
【００３０】
弾性部４７は、軸受３５を径方向に支持する径方向支持部４７ａと、軸受３５を軸方向に支持する軸方向支持部４７ｂとを備え、金属部４６の内側に沿ってＬ字型の断面に形成される。径方向支持部４７ａの厚さは、軸方向支持部４７ｂの厚さより大きく形成される。
【００３１】
ラックシャフト１から軸受３５に軸方向の力が作用すると、軸受３５は軸方向に移動しようとするため、一方の軸方向支持部４７ｂが軸方向に圧縮される。軸受３５に作用する軸方向の力が大きいときには、軸方向支持部４７ｂは圧縮されて変形し、軸受３５は、弾性部４７を挟んで対峙するケーシング２の段差部２ａとプレート３６とによって軸方向に支持されることとなる。
【００３２】
ここで、軸受３５は、軸方向支持部４７ｂが圧縮されると、段差部２ａとプレート３６とで支持され、それ以上変位することができない。よって、軸受３５は、軸方向には最大でも軸方向支持部４７ｂの厚さ分しか変位できない。軸方向支持部４７ｂの厚さは径方向支持部４７ａの厚さより小さく形成されているため、軸受３５は、軸方向には径方向より小さくしか変位することができない。
【００３３】
一方、ラックシャフト１から軸受３５に径方向の力が作用すると、軸受３５は径方向に移動しようとするため、径方向支持部４７ａの一部が径方向に圧縮される。径方向支持部４７ａは、軸方向支持部４７ｂの厚さより大きく形成されているため、軸受３５は、径方向には軸方向よりも大きく変位することができる。
【００３４】
したがって、弾性部４７は、軸受３５を軸方向にがたつき無く固定し、軸受３５が径方向に変位して生じる振動や異音を吸収することが可能となる。
【００３５】
具体的に説明すると、車輪に作用する路面からの逆入力によってラックシャフト１に曲げ力が作用すると、ラックシャフト１に曲がりが生じてラックシャフト１とナットホルダ３４との間にフリクションが発生するおそれがある。
【００３６】
しかしながら、電動パワーステアリング装置１００では、軸受支持部材４５で軸受３５を弾性的に支持しているため、ラックシャフト１の軸方向移動によって曲がりが生じても、弾性部４７の径方向支持部４７ａが変形することで、その曲がりにナットホルダ３４が追従する。よって、ラックシャフト１とナットホルダ３４との間に発生するフリクションを低減できる。
【００３７】
ラックシャフト１が径方向に移動すると、軸方向支持部４７ｂが軸方向に圧縮されるとともに、軸方向支持部４７ｂと軸受３５との間に生じる摩擦によってラックシャフト１の移動の抵抗となるおそれがある。そこで、軸方向支持部４７ｂと当接する軸受け３５の端面に、樹脂コーティングや表面処理等を施すことによって、摩擦抵抗を小さくすることが可能である。これにより、ラックシャフト１の径方向への移動が滑らかになる。
【００３８】
プレート３６は、ケーシング２とケーシングカバー３との間に挟持されて固定され、軸受３５の軸方向への移動を規制するために設けられる。プレート３６を挟持するケーシング２には、プレート３６が嵌入される段差部２ｂが形成される。ケーシングカバー３には、ケーシング２にボルトで締結するためのフランジ部３ａと、内側からケーシング２に向けて突起し、先端がケーシング２及びプレート３６にまたがって当接する突起部３ｂとが形成される。
【００３９】
段差部２ｂは、ケーシング２の開口部にプレート３６の形状に対応した凹状に形成される。段差部２ｂにプレート３６が挿入されると、ケーシング２の開口部は略面一になる。実際には、段差部２ｂはプレート３６の厚みより浅く形成され、ケーシング２とケーシングカバー３とによってプレート３６を挟持して、プレート３６ががたつくことを防止する。
【００４０】
プレート３６は、ケーシング２にボルト４１で仮止めされる。そのため、プレート３６は、ケーシングカバー３が取り付けられていないときでもケーシング２に固定されている。つまり、プレート３６によって軸受３５の軸方向への移動が規制されるため、ボールねじ機構３０がケーシング２の内周に固定される。
【００４１】
ボールナット３１は、ナットホルダ３４の自由端部に支持される。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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
電動パワーステアリング装置１００では、軸受支持部材４５が軸受３５をケーシング２に弾性的に支持することによって、ラックシャフト１から軸受３５に伝達された振動がケーシング２に伝達されることを抑制する。また、ラックシャフト１に作用する曲げ力による曲がりを吸収し、ラックシャフト１の軸方向移動に伴うフリクションを低減できる。したがって、振動や異音の発生を抑制可能である。
【００４５】
以下では、電動パワーステアリング装置１００の他の実施の形態について説明する。この実施の形態では、弾性部４７をケーシング２の段差部２ａとプレート３６との間で圧縮して配設する点で上述の実施形態と相違する。
【００４６】
弾性部４７は、均一な厚さで形成され、ケーシング２の段差部２ａとプレート３６との間に組み付けられた状態での軸方向支持部４７ｂの圧縮量を径方向支持部４７ａの圧縮量より多くなるように配設される。この場合、軸受３５は、軸方向支持部４７ｂの圧縮量が多いため、更に圧縮するには大きな力が必要である。よって、軸受３５は、大きな弾性力で軸方向に支持される。
【００４７】
一方、径方向支持部４７ａの圧縮量は軸方向支持部４７ｂより少ないため、径方向支持部４７ａを更に圧縮するのに必要な力は、軸方向支持部４７ｂを更に圧縮するのに必要な力より小さい。よって、軸受３５は、軸方向と比べて小さな弾性力で径方向に支持される。
【００４８】
したがって、弾性部４７は、軸受３５を軸方向にがたつき無く固定し、軸受３５が径方向に移動して生じる振動や異音を吸収することが可能となる。
【００４９】
以下では、電動パワーステアリング装置１００の更に他の実施の形態について説明する。この実施の形態では、径方向支持部４７ａと軸方向支持部４７ｂとの材料の弾性係数が相違する点でいままでの実施の形態とは相違する。
【００５０】
径方向支持部４７ａは、軸方向支持部４７ｂより弾性係数の低い材料で形成される。この場合、軸受３５は、軸方向支持部４７ｂの弾性係数が高いため、圧縮して変形させるには大きな力が必要である。よって、軸受３５は、大きな弾性力で軸方向に支持される。
【００５１】
一方、径方向支持部４７ａの弾性係数は軸方向支持部４７ｂより低いため、弾性部４７を径方向に圧縮して変形させるのに必要な力は軸方向より小さい。よって、軸受３５は、軸方向と比べて小さな弾性力で径方向に支持される。
【００５２】
したがって、弾性部４７は、軸受３５を軸方向にがたつき無く固定し、軸受３５が径方向に移動して生じる振動や異音を吸収することが可能となる。
【００５３】
径方向支持部４７ａを、軸方向支持部４７ｂより弾性係数の低い材料で形成するときには、軸受３５を支持する弾性力は、径方向支持部４７ａと軸方向支持部４７ｂとの厚さに関わらず、軸方向より径方向の方が小さくなる。そのため、上述したように径方向支持部４７ａの厚さより軸方向支持部４７ｂの厚さの方を小さく形成しなくてもよい。
【００５４】
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。
【００５５】
例えば、電動パワーステアリング装置１００では、弾性部４７は、径方向支持部４７ａ及び軸方向支持部４７ｂを備えるが、軸方向支持部４７ｂを設けずに、径方向支持部４７ａのみで軸受３５を弾性的に支持してもよい。その場合、軸方向は、軸受３５と金属部４６との金属同士が摺接するため、金属部４６を摩擦抵抗の小さな材料で形成するとよい。また、金属部４６に樹脂コーティングや表面処理等を施して摩擦抵抗を小さくしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
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】
【００５７】
１００  電動パワーステアリング装置
１      ラックシャフト
３      ケーシングカバー
３ｂ    突起部
１０    ステアリング装置
１１    ラック
１３    ピニオン
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
４５    軸受支持部材
４６    金属部
４７    弾性部
４７ａ  径方向支持部
４７ｂ  軸方向支持部
【図１】
2011088463.tif 000003
【図２】
2011088463.tif 000004
【図３】
2011088463.tif 000005