(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵により回転するピニオンと、
そのピニオンに噛み合うラックと、
そのラックに一体化されるボールスクリューシャフトと、
そのボールスクリューシャフトにねじ合わされるボールナットと、
そのボールナットを回転駆動する操舵補助力付与用モータとを備え、
そのモータは、前記ラックが挿入されるロータを有し、
そのロータ側に、第１回転伝達面と第２回転伝達面とが形成され、
前記ボールナット側に、そのロータの回転周方向において、その第１回転伝達面に弾性部材を介して対向する第１回転受け面と、その第２回転伝達面に隙間を介して対向する第２回転受け面とが形成され、
そのモータからボールナットに伝達される回転トルクが一定未満である時、そのロータの回転は第１回転伝達面から弾性部材を介して第１回転受け面を経てボールナットに伝達され、
そのモータからボールナットに伝達される回転トルクが一定以上である時、その弾性部材の弾性変形により前記隙間がなくされて第２回転伝達面と第２回転受け面とが金属接触すると共に、そのロータの回転は第２回転伝達面から第２回転受け面を経てボールナットに伝達され、
そのロータとボールナットの中の一方は凸部を有し、
そのロータとボールナットの中の他方は、その凸部がラック軸方向から嵌め合わされる凹部を有し、
その凹部に前記弾性部材が凸部と並列するように嵌め合わされ、
その凸部側に一体化される挿入部が、その弾性部材に挿入され、
その挿入部の外側面と凹部の内側面の中の一方により前記第１回転伝達面が構成され、他方により前記第１回転受け面が構成され、
その凸部の外側面と凹部の内側面の中の一方により前記第２回転伝達面が構成され、他方により前記第２回転受け面が構成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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラックに一体化されるボールスクリューシャフトにねじ合わされるボールナットを、モータにより回転駆動することで操舵補助力を付与する電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動パワーステアリング装置として、操舵により回転するピニオンに噛み合うラックに一体化されるボールスクリューシャフトにねじ合わされるボールナットを、操舵補助力付与用モータにより回転駆動するものが従来から用いられている。
【０００３】
そのモータは、上記ラックが挿入されるロータを有し、そのロータと上記ボールナットの中の一方に形成される凸部が他方に形成される凹部に隙間を介して嵌め合わされる。そのロータの回転周方向において互いに接する凸部の外側面と凹部の内側面とを介して、そのロータからボールナットに回転が伝達される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の構成では、ロータからボールナットへの回転伝達当初において、その凸部の外側面と凹部の内側面とが金属接触する際に打撃音が発生する。そこで、その凸部と凹部との間にゴム等の弾性部材を介在させることが考えられる。しかし、その弾性部材は大きな回転トルクを受けるため寿命が短く早期に劣化してしまう。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決することのできる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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電動パワーステアリング装置は、操舵により回転するピニオンと、そのピニオンに噛み合うラックと、そのラックに一体化されるボールスクリューシャフトと、そのボールスクリューシャフトにねじ合わされるボールナットと、そのボールナットを回転駆動する操舵補助力付与用モータとを備え、そのモータは、前記ラックが挿入されるロータを有し、そのロータ側に、第１回転伝達面と第２回転伝達面とが形成され、前記ボールナット側に、そのロータの回転周方向において、その第１回転伝達面に弾性部材を介して対向する第１回転受け面と、その第２回転伝達面に隙間を介して対向する第２回転受け面とが形成され、そのモータからボールナットに伝達される回転トルクが一定未満である時、そのロータの回転は第１回転伝達面から弾性部材を介して第１回転受け面を経てボールナットに伝達され、そのモータからボールナットに伝達される回転トルクが一定以上である時、その弾性部材の弾性変形により前記隙間がなくされて第２回転伝達面と第２回転受け面とが金属接触すると共に、そのロータの回転は第２回転伝達面から第２回転受け面を経てボールナットに伝達され、そのロータとボールナットの中の一方は凸部を有し、そのロータとボールナットの中の他方は、その凸部がラック軸方向から嵌め合わされる凹部を有し、その凹部に前記弾性部材が凸部と並列するように嵌め合わされ、その凸部側に一体化される挿入部が、その弾性部材に挿入され、その挿入部の外側面と凹部の内側面の中の一方により前記第１回転伝達面が構成され、他方により前記第１回転受け面が構成され、その凸部の外側面と凹部の内側面の中の一方により前記第２回転伝達面が構成され、他方により前記第２回転受け面が構成されていることを特徴とする。
本発明の構成によれば、ロータからボールナットへの回転伝達当初においては、そのロータの回転は第１回転伝達面から弾性部材を介して第１回転受け面に伝達される。しかる後に、モータからボールナットに伝達される回転トルクが大きくなると、その弾性部材が上記隙間分だけ弾性変形して第２回転伝達面と第２回転受け面とが金属接触し、そのロータの回転は第２回転伝達面から第２回転受け面に伝達される。これにより、ロータからボールナットへの回転伝達当初はロータとボールナットとが金属接触するのを弾性部材により防止できるので打撃音の発生を防止できる。その回転トルクの増加時は、第２回転伝達面と第２回転受け面とが金属接触することで弾性部材は弾性変形が規制されて一定以上のトルクを受けることはなく、その第２回転伝達面と第２回転受け面の金属接触面を介して回転を伝達できるので、弾性部材の負荷を低減して寿命を延長できる。また、弾性部材による打撃音発生の防止と、その弾性部材の寿命向上とを、コンパクトな構成で実現することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１に示すラックピニオン式電動パワーステアリング装置１は、入力シャフト２に連結されるステアリングホイール（図示省略）の操舵により回転するピニオン３と、そのピニオン３に噛み合うラック４とを備え、そのラック４の両端に車輪（図示省略）が連結される。そのピニオン３の回転によりラック４が車両幅方向に沿う長手方向に移動することで、車両の舵角が変化する。
【０００９】
そのピニオン３とラック４を覆うピニオンハウジング３０が設けられる。そのピニオンハウジング３０内に、ステアリングホイールの操舵によりピニオン３に伝達される操舵トルクを検出するトルクセンサ７が設けられる。そのトルクセンサ７は公知のものを採用できる。
【００１０】
図２、図３に示すように、そのラック４にボールスクリューシャフト６１が一体化され、そのボールスクリューシャフト６１に循環ボール６２を介して金属製ボールナット６３がねじ合わされている。そのボールナット６３の外周に、循環ボール６２の循環通路を構成する突出部６３ａが設けられている。
【００１１】
そのボールナット６３を回転駆動するブラシレスモータ８が設けられている。そのブラシレスモータ８は、ラック４を覆う筒状のラックハウジング３１の内周側に固定されるステータ８ａと、このステータ８ａに挿入される筒状の金属製ロータ８ｂと、そのロータ８ｂの回転位相検出用センサ８ｃと、このロータ８ｂの外周側に一体化されるマグネット８ｄとを有する。そのラックハウジング３１の一端部は、上記ピニオンハウジング３０に連結される。そのロータ８ｂは、一端側がベアリング３２ｂを介して、他端側がベアリング３２ａを介して、ラックハウジング３１の内周側により回転可能に支持される。そのロータ８ｂに上記ラック４が隙間を介して軸方向移動可能に挿入される。
【００１２】
そのロータ８ｂの他端側に上記ボールナット６３の一端側が連結される。
すなわち、図４に示すように、そのロータ８ｂに他端と内周とにおいて開口する凹部８２ａ、８２ｂが、周方向において１８０度離れた２位置に形成されている。
また、図５に示すように、そのボールナット６３の一端面の周方向において１８０度離れた２位置から、一対の凸部８３ａ、８３ｂがラック軸方向に沿って突出する。
図２、図３、図６の（１）に示すように、そのボールナット６３が有する凸部８３ａ、８３ｂは、ロータ８ｂが有する凹部８２ａ、８２ｂにラック軸方向から嵌め合わされる。
図２、図３、図６の（１）、（２）、図８の（１）、（２）に示すように、各凹部８２ａ、８２ｂに弾性部材８１ａ、８１ｂが凸部８３ａ、８３ｂと並列するように嵌め合わされる。本実施形態では、各弾性部材８１ａ、８１ｂはロータ８ｂの径方向において凸部８３ａ、８３ｂと並列し、凸部８３ａ、８３ｂの外面と凹部８２ａ、８２ｂの内面とで挟まれることで脱落が防止されている。なお、弾性部材８１ａ、８１ｂは、ロータ８ｂの軸方向において凸部８３ａ、８３ｂと並列し、凹部８２ａ、８２ｂに圧入されることで脱落が防止されてもよい。その弾性部材８１ａ、８１ｂは、金属製のロータ８ｂや金属製のボールナット６３よりも弾性に富むゴムや合成樹脂から成形される。図７に示すように、その弾性部材８１ａ、８１ｂは略直方体形状であって、ボールナット６３の一端面との対向端面において開口する切欠８１′を有する。
各凸部８３ａ、８３ｂに、ボールナット６３の直径上に位置する軸を有するピン状の金属製挿入部８４が圧入により一体化されている。各挿入部８４は、上記弾性部材８１ａ、８１ｂの切欠８１′に挿入される。
【００１３】
図２に示すように、そのボールナット６３の他端側は、そのラックハウジング３１の内周側に嵌め合わされるボールベアリング６５により支持される。そのボールベアリング６５は、内輪６５ａ、外輪６５ｂ、および軸受ボール６５ｃを有する。その内輪６５ａはボールナット６３の他端側外周と一体化される。その外輪６５ｂは軸受ボール６５ｃを挟むようにラック軸方向に並列する一対の環状部材６５ｂ′、６５ｂ″から構成される。このボールベアリング６５は４点接触型であって、各軸受ボール６５ｃは内輪６５ａに２点で接触し、環状部材６５ｂ′、６５ｂ″それぞれに１点で接触する。このベアリング６５の抜け止め部材５０がラックハウジング３１の他端部に取り付けられる。
【００１４】
図６の（２）、図８の（２）に示すように、そのロータ８ｂ側における各凹部８２ａ、８２ｂは、そのロータ８ｂの軸方向に沿うと共に周方向において互いに対向する内側面を有し、各内側面により第１回転伝達面Ｓ１と第２回転伝達面Ｓ２とが構成されている。その第１回転伝達面Ｓ１は上記弾性部材８１ａ、８１ｂとロータ８ｂの回転周方向において相対向し、その第２回転伝達面Ｓ２は上記凸部８３ａ、８３ｂとロータ８ｂの回転周方向において相対向する。
【００１５】
そのボールナット６３側の挿入部８４の外側面により、そのロータ８ｂの回転周方向において、上記第１回転伝達面Ｓ１に弾性部材８１ａ、８１ｂを介して対向する一対の第１回転受け面Ｒ１が構成されている。また、そのボールナット６３側の凸部８３ａ、８３ｂは、そのロータ８ｂの軸方向に沿うと共に、そのロータ８ｂの回転周方向において上記の第２回転伝達面Ｓ２に隙間δを介して対向する一対の外側面を有し、各外側面により第２回転受け面Ｒ２が構成されている。
【００１６】
上記トルクセンサ７とセンサ８ｃが制御装置（図示省略）に接続され、その制御装置が、トルクセンサ７により検出される操舵トルクと、センサ８ｃにより検出されるロータ８ｂの回転位相に応じて、回転駆動用交流電流をブラシレスモータ８に投入する。これにより、そのボールナット６３がブラシレスモータ８により回転駆動され、そのボールナット６３の回転駆動によりラック４の長手方向に沿う操舵補助力が操舵トルクに応じて付与される。その制御装置は公知のものを用いることができる。
【００１７】
そのモータ８からボールナット６３に伝達される回転トルクが一定未満である時、そのロータ８ｂの回転は第１回転伝達面Ｓ１から弾性部材８１ａ、８１ｂを介して第１回転受け面Ｒ１を経てボールナット６３に伝達される。
そのモータ８からボールナット６３に伝達される回転トルクが一定以上である時、その弾性部材８１ａ、８１ｂが上記隙間δだけ弾性変形することにより、その回転トルクの方向に対応するその隙間δがなくされて第２回転伝達面Ｓ２と第２回転受け面Ｒ２とが金属接触すると共に、そのロータ８ｂの回転は第２回転伝達面Ｓ２から第２回転受け面Ｒ２を経てボールナット６３に伝達される。
【００１８】
上記構成によれば、ロータ８ｂからボールナット６３への回転伝達当初においては、そのロータ８ｂの回転は第１回転伝達面Ｓ１から弾性部材８１ａ、８１ｂを介して第１回転受け面Ｒ１に伝達される。しかる後に、モータ８からボールナット６３に伝達される回転トルクが大きくなると、その弾性部材８１ａ、８１ｂが弾性変形して第２回転伝達面Ｓ２と第２回転受け面Ｒ２とが金属接触し、そのロータ８ｂの回転は第２回転伝達面Ｓ２から第２回転受け面Ｒ２に伝達される。これにより、ロータ８ｂからボールナット６３への回転伝達当初はロータ８ｂとボールナット６３とが金属接触するのを弾性部材８１ａ、８１ｂにより防止できるので打撃音の発生を防止できる。その回転トルクの増加時は、第２回転伝達面Ｓ２と第２回転受け面Ｒ２とが金属接触することで弾性部材８１ａ、８１ｂは弾性変形が規制されて一定以上のトルクを受けることはなく、その第２回転伝達面Ｓ２と第２回転受け面Ｒ２の金属接触面を介して回転を伝達できるので、弾性部材８１ａ、８１ｂの負荷を低減して寿命を延長できる。また、その弾性部材８１ａ、８１ｂによる打撃音発生の防止と、その弾性部材８１ａ、８１ｂの寿命向上とを、コンパクトな構成で実現できる。
【００１９】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、ロータとボールナットの連結のため、ボールナット側に凹部を形成し、その凹部に嵌め合わされる凸部をロータ側に形成してもよい。この場合、その挿入部の外側面により第１回転伝達面が構成され、凸部の外側面により第２回転伝達面が構成され、凹部の内側面により第１、第２回転受け面が構成される。また、ロータとボールナットの両者側に凹部と凸部の双方を形成してもよい。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、コンパクトな構成で弾性部材により打撃音の発生を防止でき、且つ、その弾性部材の寿命を向上できる電動パワーステアリング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置の断面図
【図２】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置における部分断面図
【図３】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置において、ボールナットを図２の状態から９０度回転させた状態での部分断面図
【図４】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置におけるロータの部分斜視図
【図５】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置におけるボールナットの部分斜視図
【図６】（１）は図２のＶＩ‐ＶＩ線断面図、（２）は（１）の部分拡大図
【図７】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置における弾性部材の斜視図
【図８】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置における（１）は要部の断面図、（２）は（１）のＡ矢視図
【符号の説明】
３  ピニオン
４  ラック
８  モータ
８ｂ  ロータ
６１  ボールスクリューシャフト
６３  ボールナット
８１ａ、８１ｂ  弾性部材
８２ａ、８２ｂ  凹部
８３ａ、８３ｂ  凸部
８４  挿入部
Ｒ１  第１回転受け面
Ｒ２  第２回転受け面
Ｓ１  第１回転伝達面
Ｓ２  第２回転伝達面
【図１】
0003869973.tif 000002
【図２】
0003869973.tif 000003
【図３】
0003869973.tif 000004
【図４】
0003869973.tif 000005
【図５】
0003869973.tif 000006
【図６】
0003869973.tif 000007
【図７】
0003869973.tif 000008
【図８】
0003869973.tif 000009