(57)【要約】【課題】ＥＰＳパワーアシスト機構において、サポート軸受選択嵌合の手間を省き、製造コストの低減化を図ることを可能としたサポート軸受固定構造を提供する。【解決手段】ラック軸８にステアリングホイールからの操舵力が伝達される伝達部材とは別体のボールネジ機構１０を備え、ボールネジ機構のボールネジナット２をパワーアシスト用モータの駆動力で回転させ、回転しないラック軸に推進力を与えることにより、操舵力を軽減するＥＰＳパワーアシスト機構において、前記ボールネジナットの回転を支持するサポート軸受５０と、当該サポート軸受の内輪５０ａを保持するアダプタ１２と、内輪を位置決め固定すべくアダプタに螺合して締め付けられるロックナット６を備え、その硬度をアダプタの硬度よりも小さく設定し、当該ロックナットをアダプタに対して角度法により締め付ける。【選択図】図１
2011168229.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラック軸にステアリングホイールからの操舵力が伝達される伝達部材とは別体のボールネジ機構を備え、当該ボールネジ機構のボールネジナットを前記操舵力のパワーアシスト用モータの駆動力で回転させ、回転しない前記ラック軸に推進力を与えることにより、前記ステアリングホイールの操舵力を軽減する電動式パワーステアリング装置のパワーアシスト機構において、
前記ボールネジナットの回転を支持するサポート軸受と、当該サポート軸受の内輪を保持するアダプタと、前記内輪を位置決め固定すべく前記アダプタに螺合して締め付けられるロックナットを備え、当該ロックナットは、その硬度が前記アダプタの硬度よりも小さく設定され、当該アダプタに対して角度法により締め付けられていることを特徴とするサポート軸受固定構造。
【請求項２】
ラック軸にステアリングホイールからの操舵力が伝達される伝達部材とは別体のボールネジ機構を備え、当該ボールネジ機構のボールネジナットを前記操舵力のパワーアシスト用モータの駆動力で回転させ、回転しない前記ラック軸に推進力を与えることにより、前記ステアリングホイールの操舵力を軽減する電動式パワーステアリング装置のパワーアシスト機構において、
前記ボールネジナットの回転を支持するサポート軸受と、当該サポート軸受の内輪を保持するスリーブを有するアダプタと、前記内輪を位置決め固定すべく前記アダプタに螺合して締め付けられるボルトを備え、当該ボルトは、その硬度が前記アダプタの硬度よりも小さく設定され、当該アダプタに対して前記スリーブを介して角度法により締め付けられていることを特徴とするサポート軸受固定構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の電動式パワーステアリング装置のパワーアシスト機構の改良に関し、具体的には、当該パワーアシスト機構を構成するボールネジナット機構のボールネジナットの回転支持用軸受(サポート軸受)の位置決め固定構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の省エネ(燃費向上)や、操舵時におけるより高度なパワーアシストを実現するため、電動パワーステアリング装置(ＥＰＳ：Electric Power Steering)の搭載率が上昇している。ＥＰＳは、電動モータと減速機からなる機構でアシスト力を発生する構造となっているが(特許文献１参照)、現在の車両電源電圧のＤＣ１２Ｖ(直流１２ボルト)では、前記機構のサイズが搭載スペースに対して大きくなり過ぎてしまう傾向にあり、搭載スペースとの効率を考慮すれば、発生されるアシスト力は非力で十分とは言えない場合も少なくない。
この問題に対する本質的な対応策は、車両電源電圧の昇圧(例えば、４２Ｖ化)と考えられるが、そのためにはバッテリーを始め、全ての車載機器やバッテリーチャージャのようなサービス機器の見直しが必要となり、直ちには対応することができない。
【０００３】
そこで、アシスト制御を非力なアクチュエータでも操舵応答性よく最適に制御するためにすきまをなくし、摩擦損失及び摩擦損失の変動を抑えるべく、アシストパワーをラック軸に伝える機構を図２(ｂ)に示すようなボールネジ機構１０とし、そのボールネジのナット(ボールネジナット)２をパワーアシスト用モータ５８(同図(ａ)参照)の駆動力で回転させ、回転しないラック軸８に推進力を与えることにより、ステアリングホイール５６(同図(ａ)参照)の操舵力を軽減することが広く行われている。
【０００４】
このようなパワーアシスト機構においては、ボールネジナット２を支持する軸受機構にも、回転トルクが小さくて変動しないこと、及びタイヤからラック軸を介して逆入力が負荷されても、アキシアル方向の移動が発生しないことという２つの特性が求められる。このため、かかる軸受機構においては、軸受(サポート軸受)５０の外内輪幅、内部すきまを選別して使用することで、軸方向すきまをなくしつつ、当該サポート軸受５０に予圧がかからないように(予圧を０(ゼロ)になるべく近づけた正すきまに)コントロールしていた。したがって、このような軸受機構の幅方向は、図２(ｂ)に示すように、１つのロックナット５２でボールネジナット２とサポート軸受５０(具体的には、その内輪)の端面の二箇所をすきまなく締める必要があり、当該サポート軸受５０の幅寸法に関しては多くのバリエーションを必要としていた。
【０００５】
この結果、単一のアプリケーションでありながら、多くの種類のサポート軸受５０が必要となり、ロットの細分化が進み、軸受製造コストの上昇を招いていた。また、他の部品の出来栄えによる影響を受けやすく、規格のはじに属するサポート軸受５０が大量に必要となる場合の生産対応が難しかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２７３１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、例えば、図２(ｂ)に示すような略Ｌ字型のロックナット５２を、図１(ａ),(ｂ)に示すように、ボールネジナット２を抑えるためのもの(以下、ボールネジロックナット４という)と、サポート軸受５０を抑えるためのもの(以下、軸受ロックナット６という)の２つに分離すれば、サポート軸受５０の幅寸法のバリエーションを減らすことができる。しかしながら、サポート軸受５０のすきまのバリエーションは、このようなロックナット５２の分離だけではなくすことができない。
したがって、サポート軸受５０のすきまのバリエーションを減少させる方策も別途講じる必要がある。従来から知られているように、サポート軸受５０のすきまは、嵌め合い寸法やロックナット５２(軸受ロックナット６)の軸力によって影響を受け、変化する。嵌め合い寸法は比較的管理しやすいが、その一方で、ロックナット５２(軸受ロックナット６)によって発生する軸力は、ネジ構成やロックナット座面となる内輪の摩擦係数により、同じ締め付けトルクであっても大きく変化してしまう。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決するためになされており、その目的は、電動式パワーステアリング装置のパワーアシスト機構において、サポート軸受の幅寸法とすきまのバリエーションを多数揃えることを廃し、これにより軸受選択嵌合の手間を省き、製造コストの低減化を図ることを可能としたサポート軸受固定構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的を達成するために、本発明に係る電動式パワーステアリング装置のパワーアシスト機構におけるサポート軸受固定構造は、ラック軸にステアリングホイールからの操舵力が伝達される伝達部材とは別体のボールネジ機構を備え、当該ボールネジ機構のボールネジナットを前記操舵力のパワーアシスト用モータの駆動力で回転させ、回転しない前記ラック軸に推進力を与えることにより、前記ステアリングホイールの操舵力を軽減する電動式パワーステアリング装置のパワーアシスト機構において、前記ボールネジナットの回転を支持するサポート軸受と、当該サポート軸受の内輪を保持するアダプタと、前記内輪を位置決め固定すべく前記アダプタに螺合して締め付けられるロックナットを備え、当該ロックナットをその硬度が前記アダプタの硬度よりも小さく設定し、当該アダプタに対して角度法により締め付ける。
【００１０】
なお、かかる電動式パワーステアリング装置のパワーアシスト機構におけるサポート軸受固定構造においては、前記ボールネジナットの回転を支持するサポート軸受と、当該サポート軸受の内輪を保持するスリーブを有するアダプタと、前記内輪を位置決め固定すべく前記アダプタに螺合して締め付けられるボルトを備え、当該ボルトの硬度を前記アダプタの硬度よりも小さく設定し、かかるボルトを当該アダプタに対して前記スリーブを介して角度法により締め付けてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電動式パワーステアリング装置のパワーアシスト機構におけるサポート軸受固定構造によれば、サポート軸受の幅寸法とすきまのバリエーションを多数揃えなくても済み、結果として、軸受選択嵌合の手間を省き、電動パワーステアリング装置の製造コストの低減化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る電動式パワーステアリング装置のパワーアシスト機構におけるサポート軸受固定構造の構成を示す図であって、(ａ)は、第１実施形態(軸受ロックナットにより締結固定した形態)を示す図、(ｂ)は、第２実施形態(ボルトにより締結固定した形態)を示す図である。
【図２】(ａ)は、電動式パワーステアリング装置のパワーアシスト機構の概略構成図、(ｂ)は、同図(ａ)の円内に示すパワーアシスト機構におけるサポート軸受固定構造の従来構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の電動式パワーステアリング装置のパワーアシスト機構におけるサポート軸受固定構造(以下、単に軸受固定構造ともいう)について、添付図面を参照して説明する。
図１(ａ)には、本発明の第１実施形態に係る軸受固定構造が示されている。本実施形態において、電動式パワーステアリング装置(ＥＰＳ：Electric Power Steering)のパワーアシスト機構は、ラック軸８にステアリングホイール５６(図２(ａ)参照)からの操舵力が伝達されるボールネジ機構１０を備え、当該ボールネジ機構１０のボールネジナット２を前記操舵力のパワーアシスト用モータ５８(同図参照)の駆動力で回転させ、回転しない前記ラック軸８に推進力を与えることにより、ステアリングホイール５６の操舵力を軽減している。その際、ステアリングホイール５６の操舵力は、ステアリングシャフト６２(図２(ａ)参照)の捩れトルクとしてトルクセンサ(位相センサ)６０(同図参照)によって検出されており、当該捩れトルクに応じて制御手段(ＣＰＵ)６４(同図参照)が前記モータ５８の駆動力を制御することで、ラック軸８の推進力を発生させている。
【００１４】
ボールネジ機構１０は、ラック軸８にステアリングホイール５６からの操舵力が伝達される伝達部材、例えば、ラックやウォームなどとは別体をなしており、ラック軸８の外周部に形成された螺旋状のボール溝１０ａと、当該ネジ溝１０ａと対向する螺旋状のボール溝(図示しない)が内周部に形成され、ラック軸８の外周部に配されて当該ラック軸８に対して回転可能なボールネジナット２と、これらラック軸８とボールネジナット２との間に介在し、前記対向するボール溝により形成される螺旋状空間に転動自在に配された複数のボール１０ｂにより構成されている。
【００１５】
ボールネジナット２は、パワーアシスト用モータ５８とギア歯１４を介して噛合した状態で、ロックナット(ボールネジロックナット)４によってアダプタ１２に対して位置決め固定されているとともに、当該アダプタ１２及び２つの軸受５０,７０を介してハウジング１４に支持されている(なお、以下の説明では、図１(ａ)においてボールネジナット２の右端側に位置付けられている軸受をサポート軸受５０と称する)。これにより、パワーアシスト用モータ５８を回転させると、その回転力を駆動力としてボールネジナット２がラック軸８に対して回転する。そして、ボールネジナット２が回転すると、その回転力が複数のボール１０ｂに伝達され、これら複数のボール１０ｂが前記螺旋状空間に沿って循環する。この結果、ラック軸８をその軸方向に沿ってスライド移動させることができ、当該ラック軸８に推進力を与えることができる。
【００１６】
サポート軸受５０は、ボールネジナット２をラック軸８に対して回転可能に支持しており、その内輪５０ａは、アダプタ１２によって保持され、当該アダプタ１２に螺合して締め付けられるロックナット(軸受ロックナット)６によって、アダプタ１２に対して位置決め固定されている。一方、サポート軸受５０の外輪５０ｂは、ハウジング１４によって保持され、当該ハウジング１４に螺合して締め付けられる所定の略Ｌ字型のロックナット５４によって、ハウジング１４に対して位置決め固定されている。
【００１７】
本実施形態において、軸受ロックナット６は、その硬度をアダプタ１２の硬度よりも小さく設定し(すなわち、アダプタ１２よりも軟らかくし)、その硬度を一定範囲に管理した上で、角度法による塑性域締め付けにより、アダプタ１２に締結されている。なお、軸受ロックナット６の硬度をアダプタ１２の硬度よりも小さく設定するに当たっては、例えば、材料の炭素(当量)濃度を管理し、焼き鈍しや調質などの方法でネジ部の内部応力を除去すればよい。
【００１８】
これにより、軸受ロックナット６による軸力を安定させることができるとともに、サポート軸受５０のすきまの変化量を安定させることができる。この結果、サポート軸受５０のすきまのバリエーションを減少させることが可能となる。
なお、サポート軸受５０の内輪５０ａを上述したような軸受ロックナット６によってアダプタ１２に対して位置決め固定する場合、当該軸受ロックナット６の呼びが大きくなり、その軸力が大きくなり過ぎる場合も想定される。この場合には、図１(ｂ)に示す本発明の第２実施形態のように、所定のボルト１８をアダプタ１２に締め付けることにより、サポート軸受５０の内輪５０ａをアダプタ１２に対して位置決め固定することも可能である。
【００１９】
本実施形態(本発明の第２実施形態)において、アダプタ１２は、サポート軸受５０の内輪５０ａを保持するためのスリーブ１２ａを有しており、ボルト１８は、当該スリーブ１２ａを介して複数本が円周等配され、アダプタ１２に螺合して締め付けられている。この場合、ボルト１８は、例えば焼き鈍しなどの方法によって、その硬度をアダプタ１２の硬度よりも小さく設定し(すなわち、アダプタ１２よりも軟らかくし)、その硬度を一定範囲に管理した上で、角度法による塑性域締め付けにより、アダプタ１２に締結すればよい。なお、スリーブ１２ａは、サポート軸受５０の内輪５０ａを保持すべく、アダプタ１２の端部周縁部に設ければよい。
これにより、サポート軸受５０に掛かる軸力を過大にすることなく、安定した軸力を当該サポート軸受５０に作用させることができる。
【００２０】
以上、本発明の第１実施形態(図１(ａ))、及び第２実施形態(同図(ｂ))に係るサポート軸受固定構造によれば、サポート軸受５０の幅寸法とすきまのバリエーションを多数揃えなくても済む。結果として、電動式パワーステアリング装置のパワーアシスト機構における軸受選択嵌合の手間を省き、当該電動パワーステアリング装置の製造コストの低減化を図ることが可能となる。
【符号の説明】
【００２１】
２  ボールネジナット
６  ロックナット(軸受ロックナット)
８  ラック軸
１０  ボールネジ機構
１２  アダプタ
５０  サポート軸受
５０ａ  サポート軸受内輪
【図１】
2011168229.tif 000003
【図２】
2011168229.tif 000004