(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面にねじ溝を形成したねじ軸、このねじ軸のねじ溝に対応するねじ溝を内周面に形成したナット、並びに前記ねじ軸の前記ねじ溝及び前記ナットの前記ねじ溝で形成される螺旋軌道に介装された多数の転動体を有するボールねじ機構と、
前記螺旋軌道の一端まで転動してきた前記転動体を前記螺旋軌道の他端まで循環させる転動体戻し通路を有する転動体循環路と、
モータの出力軸に同軸に固定された駆動プーリ、前記ナットの外周に同軸に固定された前記駆動プーリと比較して大径の従動プーリ、並びに前記駆動プーリ及び前記従動プーリに巻き掛けられた無端状のベルトを有し、前記モータの出力軸の回転を前記駆動プーリ、前記ベルト及び前記従動プーリを介して減速して前記ナットに伝達する減速機構と、
前記ボールねじ機構の前記ねじ軸が連結しており、ステアリング機構を構成するピニオン軸に螺合するラック軸と、を備え、
前記ナットの外周に、環状の芯金が同軸に固定され、この芯金の外周に合成樹脂製の前記従動プーリが一体に形成されているとともに、当該芯金の内周側に転動体循環部材が一体に形成されており、
前記転動体循環部材は、前記転動体循環路の前記螺旋軌道及び前記転動体戻し通路の間に前記転動体を案内するために前記ナットの軸方向の一端部に配置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】
前記転動体循環部材に、前記転動体循環路の前記転動体戻し通路を構成する筒状の転動体戻し部材が一体に形成されていることを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記ナットの軸方向の他端部に、前記ナットを回転自在に支持する軸受が一体に組み付けられ、前記軸受の内部に、前記転動体循環路の前記螺旋軌道及び前記転動体戻し通路の間に前記転動体を案内するための他端側循環部が形成されており、
前記軸受の一部で開口している前記他端側循環部の循環用穴に、前記転動体戻し部材が接続していることを特徴とする請求項２記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記軸受の軸線に直交して設けた軸受側壁に、前記ナットの外周を通過した前記芯金が当接し、
前記軸受側壁に形成したねじ穴に、前記芯金に形成した通し穴を通過したボルトを螺合することで、前記ナットの外周に前記芯金が固定されることを特徴とする請求項３記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記循環用穴及び前記転動体戻し部材が接続する方向は、前記軸受側壁に前記芯金を当接する方向に一致していることを特徴とする請求項４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、ステアリング機構を構成するピニオン軸に螺合しているラック軸がボールねじ機構のねじ軸に連結し、ボールねじ機構のナットにモータの回転が減速機構を介して伝達される電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のラックピニオン式ステアリング装置は、ステアリングホイールを操舵したときの操舵回転力がステアリング機構のピニオン軸に伝達され、このピニオン軸に螺合するラック軸で直線運動に変換されて、ラック軸の両端に連結されたタイロッドを介して転舵輪に伝達され、この転舵輪が転舵される。
このラック軸を電動モータで駆動するボールねじ機構に連結することにより、電動パワーステアリング装置を構成することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１の電動パワーステアリング装置は、モータの出力軸に同軸に固定した駆動プーリと、ボールねじ機構のナットに同軸にされた従動プーリと、これら駆動プーリ及び従動プーリに巻き掛けられた無端状のベルトを有する減速機構を備え、モータの出力軸の回転を駆動プーリ、ベルト、従動プーリを介して減速して前記ナットに伝達するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２４３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、この特許文献１の電動パワーステアリング装置は、ナットのイナーシャ、駆動プーリ及び従動プーリのイナーシャが大きいので、ステアリングホイールをエンドまで切ってラック軸がステアリングハウジングに衝突させたときに、大きな衝撃荷重が発生し、ラック軸に連結しているねじ軸に影響を与えるおそれがある。
また、特許文献１のボールねじ機構は、ナットの内部に、ボールねじ機構のねじ軸及びナットのねじ溝間の転動体を循環させる転動体戻し通路を形成しているので、ナットの肉厚が大きくなるので、ナットのイナーシャが増大しやすい。
【０００６】
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、イナーシャの低減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している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、外周面にねじ溝を形成したねじ軸、このねじ軸のねじ溝に対応するねじ溝を内周面に形成したナット、並びにねじ軸のねじ溝及びナットのねじ溝で形成される螺旋軌道に介装された多数の転動体を有するボールねじ機構と、螺旋軌道の一端まで転動してきた転動体を螺旋軌道の他端まで循環させる転動体戻し通路を有する転動体循環路と、モータの出力軸に同軸に固定された駆動プーリ、ナットの外周に同軸に固定された駆動プーリと比較して大径の従動プーリ、並びに駆動プーリ及び従動プーリに巻き掛けられた無端状のベルトを有し、モータの出力軸の回転を駆動プーリ、ベルト及び従動プーリを介して減速してナットに伝達する減速機構と、ボールねじ機構のねじ軸が連結しており、ステアリング機構を構成するピニオン軸に螺合するラック軸と、を備え、従動プーリはナットの外周に、環状の芯金が同軸に固定され、この芯金の外周に合成樹脂製の従動プーリが一体に形成されているとともに、芯金の内周側に転動体循環部材が一体に形成されており、転動体循環部材は、転動体循環路の螺旋軌道及び転動体戻し通路の間に転動体を案内するためにナットの軸方向の一端部に配置されるようにした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、芯金に合成樹脂製の従動プーリが、インジェクション成形等で一体に形成されているので、イナーシャの低減化を図ることができる。また、芯金には転動体循環部材が一体に形成されており、芯金をナットの外周に固定することで転動体循環部材がナットの軸方向の一端部に配置されるので、転動体循環部材を固定する部材が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の一実施形態を示す正面図である。
【図２】本発明に係る電動パワーステアリング装置に適用するラック軸を示す正面図である。
【図３】本発明に係る電動パワーステアリング装置の要部を示す拡大断面図である。
【図４】本発明に係る電動パワーステアリング装置を構成する芯金と、これに一体に形成された従動プーリ及び転動体循環部材を軸方向から示した図である。
【図５】本発明に係る電動パワーステアリング装置を構成する芯金及びこれに一体に形成された従動プーリ及び転動体循環部材を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る電動パワーステアリング装置においてナットに芯金を固定する構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、図面を参照して、本発明の第１実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１１】
また、以下に示す第１実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
以下、本発明の一態様に係る第１実施形態の電動パワーステアリング装置の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
【００１２】
図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の主要部を示す正面図であり、図２は、ラック軸を示す正面図である。
図中、１は操舵ギヤ機構であって、この操舵ギヤ機構１は、ピニオン機構２とラック機構３とを備えている。
ピニオン機構２はピニオンハウジング４に回転自在に支持されたピニオン軸５を備えている。このピニオン軸５は、図示しないステアリングシャフト等を介してステアリングホイールに連結されている。ラック機構３はラックハウジング６に摺動可能に支持されたラック軸７を備えている。ピニオン軸５とラック軸７は噛合しており、ピニオン軸５に伝達される回転力がラック軸７によって直動力に変換される。
【００１３】
ラック軸７は、図２に示すように、ピニオン軸５が噛合するラック部８と、このラック部８の右方に形成された螺旋状のゴシックアーク断面形状のボールねじ溝９ａを有するボールねじ軸９とを備えている。
ラック軸７の右端側に、電動パワーステアリング装置１０が配置されている。この電動パワーステアリング装置１０は、ボールねじ機構１１と、操舵補助用電動モータ１２と、ボールねじ機構１１と操舵補助用電動モータ１２との間を連結する減速機構１３とで構成されている。
【００１４】
ボールねじ機構１１は、図３に示すように、ラック軸７のボールねじ軸９のボールねじ溝９ａにボール１４を介して螺合するボールねじナット１５を備えている。
このボールねじナット１５は、ラックハウジング６における図１の右端部に形成された軸受収容部１６に収容された転がり軸受１７によって回転自在に支持されている。
転がり軸受１７は、ボールねじナット１５に一体に組み付けられたものであり、内輪１７ａがボールねじナット１５と一体に形成された内輪１７ａと、この内輪１７ａにボール１７ｂを介して連結され軸受収容部１６に固定支持された外輪１７ｃとで構成されている。
【００１５】
操舵補助用電動モータ１２は、ラックハウジング６の軸受収容部１６の半径方向外方に一体に形成されたモータ支持部１８のピニオン機構２側に固定支持され、その回転軸１２ａがモータ支持部１８に形成された貫通孔１８ａを通じて反対側に突出されている。この操舵補助用電動モータ１２は、図１に示すように、モータ制御装置４０によって回転駆動される。このモータ制御装置４０は、ステアリングホイール（図示せず）に入力される操舵トルクを検出するトルクセンサ４０ａと、車速を検出する車速センサ４０ｂとを有し、トルクセンサ４０ａで検出した操舵トルク及び車速センサ４０ｂで検出した車速に基づいて操舵補助トルク指令値を算出し、算出した操舵補助トルク指令値に基づいて操舵補助用電動モータ１２で必要な操舵補助トルクを発生させるモータ駆動電流を求め、このモータ駆動電流を操舵補助用電動モータ１２に出力する。
【００１６】
減速機構１３は、操舵補助用電動モータ１２の回転軸１２ａの先端に取付けられた小径プーリ１９と、前述したボールねじナット１５の半径方向外方に一体に形成された大径プーリ２０と、小径プーリ１９及び大径プーリ２０との間に巻装されたタイミングベルト２１とで構成されている。そして、小径プーリ１９と、大径プーリ２０、及びボールねじ溝９ａを覆うようにカバー２２が軸受収容部１６及びモータ支持部１８に例えばボルト締めされている。
【００１７】
この電動パワーステアリング装置１０は、操舵補助用電動モータ１２の回転軸１２ａを図３の左方から見て時計方向に回転駆動することにより、小径プーリ１９及び大径プーリ２０がタイミングベルト２１によってそれぞれ時計方向に回転駆動され、これに応じてボールねじナット１５が時計方向に回転駆動されるので、ボールねじ軸９すなわちラック軸７が左方に移動され、逆に操舵補助用電動モータ１２の回転軸１２ａを左方から見て反時計方向に回転駆動することによりラック軸７が右方に移動される。また、ラック軸７のラック部８の左端部及びボールねじ軸９の右端部がそれぞれタイロッド２３を介して図示しない転舵輪に連結されている。
【００１８】
ここで、図３に示すように、ボールねじナット１５の外周を通過した円環形状の芯金２５が、転がり軸受１７の内輪１７ａの側面１７ａ１に当接した状態で、ボールねじナット１５に同軸に固定されている。
この芯金２５に、合成樹脂製の大径プーリ２０及び転動体循環部材２６が、インジェクション成形等で一体に形成されている。
【００１９】
図４（ａ），（ｂ）は、合成樹脂製の大径プーリ２０及び転動体循環部材２６を一体に形成した芯金２５を軸方向から見た図であり、図４（ａ）は、芯金２５に対して大径プーリ２０が紙面の前方向に突出しており、大径プーリ２０の内側に転動体循環部材２６が位置している状態を示し、図４（ｂ）は、芯金２５の裏面を示している。
円環形状の芯金２５は、軸心位置に円形穴２５ａが形成され、その円形穴２５ａの周縁の一部に切欠き部２５ｂが形成されている。
【００２０】
芯金２５の最外周に、幅方向の一端が連続した状態で合成樹脂製の大径プーリ２０が一体に形成されている。
大径プーリ２０の内側に位置する芯金２５の円形穴２５ａの周縁には、合成樹脂製の円環部２７と、この円環部２７の内側（円形穴２５ａより内側）に延在する転動体循環部材２６とが一体に形成されている。
【００２１】
転動体循環部材２６には筒状の転動体戻し部材２８が一体に形成されており、図５に示すように、この転動体戻し部材２８は、芯金２５の軸方向に沿って延在し、切欠き部２５ｂを通過して芯金２５の裏面側に突出している。
ボールねじ機構１１を構成するボールねじナット１５には、図６に示すように、内周面に螺旋状にボール１４が転動するゴシックアーク断面形状のボールねじ溝１５ａが形成されている。
【００２２】
そして、ボールねじ軸９のボールねじ溝９ａと、ボールねじナット１５のボールねじ溝１５ａとで螺旋軌道が形成される。
ボールねじナット１５の軸方向の右側端部には、軸方向最外側のボールねじ溝１５ａの一部を切り欠くことで転動体循環部材装着部２９が形成されている。
この転動体循環部材装着部２９に、芯金２５に一体に形成されている転動体循環部材２６が嵌まり込むことで、螺旋軌道と後述する転動体戻し通路の間にボール１４を案内するようになっている。
【００２３】
転がり軸受１７の内部には、螺旋軌道と転動体戻し通路の間にボール１４を案内する循環部（不図示）が形成されている。そして、ボールねじナット１５に形成した転動体循環部材装着部２９の近くの内輪１７ａの側面１７ａ１に、前述した循環部に連通する循環用穴３０が形成されている。
転がり軸受１７の側壁１７ａ１には、ボールねじナット１５の外周に沿って複数のねじ穴３１が形成されている。また、芯金２５の円形穴２５ａの周縁には、側壁１７ａ１に形成したねじ穴３１に対応する複数の箇所に通し穴３２が形成されている。
【００２４】
そして、ボールねじナット１５の外周を円形穴２５ａが通過した芯金２５を、転がり軸受１７の側壁１７ａ１に当接し、ボルト３３を芯金２５の通し穴３２に通して側壁１７ａ１のねじ穴３１にねじ込むことで、芯金２５が転がり軸受１７を介してボールねじナット１５に固定される。なお、図６では、１本のボルト３３を示しているが、対応する全てのねじ穴３１及び通し穴３２にボルト３３を装着するものとする。
【００２５】
ここで、芯金２５が転がり軸受１７の側壁１７ａ１に当接した際に、芯金２５に一体に形成された転動体循環部材２６が、ボールねじナット１５の転動体循環部材装着部２９に嵌まり込む。
さらに、転動体循環部材２６に一体に形成されており、切欠き部２５ｂを通過して芯金２５の裏面側に突出している転動体戻し部材２８の先端が、転がり軸受１７の側壁１７ａ１に形成され、循環部に連通する循環用穴３０に接続する。このように、転動体戻し部材２８及び循環用穴３０が接続することで転動体戻し通路が形成される。
【００２６】
ここで、本発明に係るねじ軸がボールねじ軸９に対応し、本発明に係るナットがボールねじナット１５に対応し、本発明に係る転動体がボール１７ｂに対応し、本発明に係る駆動プーリが小径プーリ１９に対応し、本発明に係る従動プーリが大径プーリ２０に対応し、本発明に係る軸受側壁が転がり軸受１７の側壁１７ａ１に対応し、本発明に係る軸受が転がり軸受１７に対応し、本発明に係るモータが操舵補助用電動モータ１２に対応している。
【００２７】
次に、第１実施形態の電動パワーステアリング装置１０の効果について説明する。
第１実施形態では、芯金２５に合成樹脂製の大径プーリ２０が一体に形成されているので、イナーシャの低減化を図ることができる。
また、芯金２５には転動体循環部材２６が一体に形成されており、芯金２５を転がり軸受１７の側壁１７ａ１に固定することで、転動体循環部材２６が、ボールねじナット１５の転動体循環部材装着部２９に装着されるので、転動体循環部材２６を固定する部材を不要とすることができる。
【００２８】
また、転動体循環部材２６には、転動体戻し通路を構成する筒状の転動体戻し部材２８が一体に形成されているので、従来、内部に転動体戻し通路を形成していたボールねじナットと比較して、ボールねじナット１５の肉厚を低減することができ、装置の軽量化を図ることができる。
また、ボールねじナット１５の外周を円形穴２５ａが通過した芯金２５を、転がり軸受１７の側壁１７ａ１に当接し、ボルト３３を芯金２５の通し穴３２に通して側壁１７ａ１のねじ穴３１にねじ込むことで、芯金２５が転がり軸受１７を介してボールねじナット１５に固定され、大径プーリ２０の配置と、ボールねじナット１５の転動体循環部材装着部２９への転動体循環部材２６の装着が完了するので、装置の組立効率を向上させることができる。
【００２９】
さらに、芯金２５を転がり軸受１７を介してボールねじナット１５に固定すると、転動体循環部材２６に一体に形成されている転動体戻し部材２８の先端が、転がり軸受１７の側壁１７ａ１に形成されて循環用穴３０に接続し、転動体戻し通路が形成されるので、さらに装置の組立効率を向上させることができる。
【符号の説明】
【００３０】
１  操舵ギヤ機構
２  ピニオン機構
３  ラック機構
４  ピニオンハウジング
５  ピニオン軸
６  ラックハウジング
７  ラック軸
８  ラック部
９  ボールねじ軸
９ａ  ボールねじ溝
１０  電動パワーステアリング装置
１１  ボールねじ機構
１２  操舵補助用電動モータ
１３  減速機構
１４  ボール
１５  ボールねじナット
１５ａ  ボールねじ溝
１６  軸受収容部
１７  転がり軸受
１７ａ  内輪
１７ａ１  側壁
１７ｂ  ボール
１７ｃ  外輪
１８  モータ支持部
１８ａ貫通孔
１９  小径プーリ
２０  大径プーリ
２１  タイミングベルト
２２  カバー
２３  タイロッド
２５  芯金
２６  転動体循環部材
２５ａ  円形穴
２５ｂ  切欠き部
２７  円環部
２８  転動体戻し部材
２９  転動体循環部材装着部
３０  循環用穴
３１  ねじ穴
３２  通し穴
３３  ボルト
４０  モータ制御装置
４０ａ  トルクセンサ
４０ｂ  車速センサ
【図１】
0006519328.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0006519328.tif 000007