(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のモータハウジングを有する電動モータと、
この電動モータに動力伝達手段を介して連結され、ラックシャフトの駆動に供されるボールねじ機構と、
前記ラックシャフトと前記ボールねじ機構とを内蔵したステアリングギヤケースと
を備えた電動パワーステアリング装置であって、
前記ステアリングギヤケースにはモータブラケットが突出して設けてあり、
前記電動モータが前記ステアリングギヤケースに対して少なくとも二箇所の支持部で支持され、そのうち一箇所の支持部ではボルト締めにより前記電動モータを支持しており、かつ当該支持部のうちの少なくとも他の一個所では当該電動モータの軸方向端部が前記モータブラケットに形成された取付け孔に弾性体を介して支持された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】
前記他の一箇所では、前記モータハウジングの軸方向端部に小径部が軸方向に突出して形成され、該小径部が前記取付孔に前記弾性体を介して嵌合し支持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】
前記弾性体は前記モータハウジングの前記小径部をラジアル方向に支持する円筒部と軸方向に支持するフランジ部とを有す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】
前記弾性体の縦弾性係数が段階的に変化することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記弾性体が前記モータハウジングをアキシャル方向およびラジアル方向に弾性支持することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記ステアリングギヤケースと前記モータハウジングとが略水平に配置されると共に、当該ステアリングギヤケースと当該モータハウジングとの間が空隙となっていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボールねじ式ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置に係り、詳しくは電動モータの支持方法の改善等を図る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の操舵系では、外部動力源を用いて操舵アシストを行わせる、いわゆるパワーステアリング装置が広く採用されている。従来、パワーステアリング装置用の動力源としては、ベーン方式の油圧ポンプが用いられており、この油圧ポンプをエンジンにより駆動するものが多かった。ところが、この種のパワーステアリング装置は、油圧ポンプを常時駆動することによるエンジンの駆動損失が大きい（最大負荷時において、数馬力〜十馬力程度）ため、小排気量の軽自動車等への採用が難しく、比較的大排気量の自動車でも走行燃費が無視できないほど低下することが避けられなかった。
【０００３】
そこで、これらの問題を解決するものとして、電動モータを動力源とする電動パワーステアリング装置（Electriｃ Power Steering、以下ＥＰＳと記す）が近年注目されている。ＥＰＳには、電動モータの電源に車載バッテリを用いるために直接的なエンジンの駆動損失が無く、電動モータが操舵アシスト時にのみに起動されるために走行燃費の低下も抑えられる他、電子制御が極めて容易に行える等の特長がある。
【０００４】
一方、乗用車用のステアリングギヤとしては、高剛性かつ軽量であること等から、現在ではラックピニオン式が主流となっている。そして、ラック＆ピニオン式ステアリングギヤ用のＥＰＳとしては、ステアリングシャフトやピニオン自体を駆動するべくコラム側部に電動モータを配置したコラムアシスト型等の他、電動式のボールねじ機構によりラックシャフトを駆動するボールねじ式ラックアシスト型も用いられている。ボールねじ式ラックアシスト型のＥＰＳ（以下、単にラックアシスト型ＥＰＳと記す）では、アシスト力がピニオンとラックとの噛合面に作用しないため、摩耗や変形の要因となる両部材間の接触面圧が比較的小さくなる。
【０００５】
ラックアシスト型ＥＰＳでは、ラックシャフトに形成されたボールねじ軸の雄ねじ溝とボールナットに形成された雌ねじ溝とが多数個の循環ボール（鋼球）を介して係合しており、電動モータによりボールナットを回転駆動することでラックシャフトが軸方向に移動する。電動モータとボールナットとの間の動力伝達方法としては、実公平５−１４９３９号公報（第１従来技術）等に記載されたタイミングベルト式等もあるが、実公平２−４６４５５号公報（第２従来技術）等に記載されたギヤ式が一般的である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ラックアシスト型ＥＰＳでは、電動モータはステアリングギヤケースにボルト等を用いて装着されるが、その装着形態は一点支持と二点支持とが存在する。例えば、第２従来技術の場合、電動モータは、その一端がステアリングギヤケースに突設されたボールねじ機構のハウジングにボルト締めされている。また、第１従来技術の場合、電動モータは、一端がボールねじ機構のハウジングにボルト締めされ、他端がステアリングギヤケースの側面にボルト締めされている。
【０００７】
ところで、ラックアシスト型ＥＰＳでは、電動モータは、車体下部に配置されたステアリングギヤに取付けられる都合上、設置スペースの関係から外径が小さく全長が比較的長いものが採用されることが多い。そのため、電動モータをステアリングギヤケースに一点支持で取り付けた場合、悪路走行時に振動した際等には、その慣性モーメントが大きいことから、過大な曲げ応力等がステアリングギヤケースに作用し、ステアリングギヤケースに変形や破損が生じる虞が生じる。そして、このような事態を防止するべく、ステアリングギヤケースにおける電動モータの取付部（ボールねじ機構のハウジング等）の剛性や強度を高めると、該部の肉厚等を大きくする必要から体格や重量の増加が避けられなくなる。
【０００８】
一方、電動モータをステアリングギヤケースに二点支持で取り付けた場合、走行中の振動等によってステアリングギヤケースが撓んだり、電動モータが頻回の起動によって熱膨張した場合、ステアリングギヤケースの取付部間の自由長と電動モータの全長とが一致しなくなる。その結果、電動モータとステアリングギヤケースとに圧縮応力あるいは引張応力が作用し、電動モータの故障やステアリングギヤケースの変形・破損がもたらされる虞がある。更に、電動パワーステアリング装置の最低地上高を確保するべく、ステアリングギヤケースと電動モータとを水平に配置して電動モータの側面をステーで支持させる構造を採った場合、ステアリングギヤケースと電動モータとの谷間や棚状となったステーの上面等に塵埃や泥が溜まり、この塵埃や泥が雨水等の水分を含むことで各構成部材に発錆をもたらすこともあった。
本発明は、上記状況に鑑みなされたもので、電動モータの支持方法の改善を図ったラックアシスト型の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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するべく、請求項１の発明では、円筒状のモータハウジングを有する電動モータと、この電動モータに動力伝達手段を介して連結され、ラックシャフトの駆動に供されるボールねじ機構と、前記ラックシャフトと前記ボールねじ機構とを内蔵したステアリングギヤケースとを備えた電動パワーステアリング装置であって、前記ステアリングギヤケースにはモータブラケットが突出して設けてあり、前記電動モータが前記ステアリングギヤケースに対して少なくとも二箇所の支持部で支持され、そのうち一箇所の支持部ではボルト締めにより前記電動モータを支持しており、かつ当該支持部のうちの少なくとも他の一個所では当該電動モータの軸方向端部が前記モータブラケットに形成された取付け孔に弾性体を介して支持されたものを提案する。
【００１０】
この発明では、電動モータは、二個所以上の支持部で支持されているため、悪路走行時等においてもステアリングギヤケースに過大な曲げ応力等が作用しなくなる。また、電動モータは、少なくとも一箇所の支持部で弾性支持されているため、ステアリングギヤケースの撓みや電動モータの熱膨張が生じても、両者に圧縮応力や引張応力が殆ど作用しなくなる。
【００１１】
また、請求項２の発明では、請求項１の電動パワーステアリング装置において、前記モータハウジングの端部に小径部が軸方向に突出して形成され、前記取付孔に前記弾性体を介して嵌合し支持されているものを提案する。
【００１２】
この発明では、支持ブラケット等の小型化が可能となり、装置重量や製造コストが低減される。
【００１３】
また、請求項４の発明では、請求項１〜３の何れか一項の電動パワーステアリング装置において、前記弾性体の縦弾性係数が段階的に変化するものを提案する。
【００１４】
この発明では、例えば、電動モータの微振動が縦弾性係数の低い領域で弾性体に吸収される一方、ステアリングギヤケースと電動モータとの間に生じた比較的大きな相対変位が縦弾性係数の高い領域で弾性体に吸収され、底付きやメタルタッチが防止される。
【００１５】
また、請求項５の発明では、請求項１〜４の電動パワーステアリング装置において、前記弾性体が前記モータハウジングをアキシャル方向およびラジアル方向に弾性支持するものを提案する。
【００１６】
この発明では、電動モータの振動と熱膨張により軸方向の延びとが単一の弾性体により吸収される。
【００１７】
また、請求項６の発明では、請求項１〜５の電動パワーステアリング装置において、
前記ステアリングギヤケースと前記モータハウジングとが略水平に配置されると共に、当該ステアリングギヤケースと当該モータハウジングとの間が空隙となっているものを提案する。
【００１８】
この発明では、走行中の振動等により、塵埃がステアリングギヤケースとモータハウジングとの間の空隙から落下する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置の車室側部分を示した斜視図である。同図中に符号１で示した部材はステアリングコラムであり、アッパステアリングシャフト３を回動自在に支持している。アッパステアリングシャフト３には、その上端にステアリングホイール５が装着される一方、下端にユニバーサルジョイント７を介してロアステアリングシャフト９が連結されている。ロアステアリングシャフト９には、その下端に更にラック＆ピニオン機構やパワーアシスト機構等からなるステアリングギヤ１１が連結されている。図１中、符号１３はステアリングコラム１を覆うコラムカバーを示し、符号１５はステアリングギヤ１１の左右端に連結されたタイロッドを示している。
【００２０】
図２は第１実施形態におけるステアリングギヤ１１の要部縦断面図である。図２中で符号２１で示した部材はステアリングギヤケース１９を構成するラック＆ピニオンハウジングであり、ラック＆ピニオン機構を構成するラックシャフト２３やピニオン（図示せず）を保持している。ラックシャフト２３は、ピニオンに噛み合うラック２５を図中左側に有すると共に、その左右端にはタイロッド１５を揺動自在に支持する球面継手２７が固着されている。
【００２１】
パワーアシスト機構は、ラック＆ピニオンハウジング２１の図中右端に形成されたギヤハウジング３１と、ギヤハウジング３１にボルト締めされてラック＆ピニオンハウジング２１と伴にステアリングギヤケース１９を構成するボールねじハウジング３３とを外郭としている。ギヤハウジング３１には、その下部に電動モータ３５の図中右端がボルト締めされると共に、電動モータ３５のモータシャフト（図示せず）に固着されたドライブギヤ３７やドライブギヤ３７に噛み合うドリブンギヤ３９が収納されている。また、ボールねじハウジング３３には、ドリブンギヤ３９がその外周にスプライン嵌合したボールナット４１が複列アンギュラ玉軸受４３を介して回動自在に保持されている。
【００２２】
ラックシャフト２３には雄ねじ溝５１が形成される一方、ボールナット４１には雌ねじ溝５３が形成され、雄ねじ溝５１と雌ねじ溝５３との間には循環ボールたる多数個の鋼球５５が介装されている。また、ボールナット４１には、鋼球５５を循環させるための循環こま（図示せず）が装着されている。
【００２３】
本実施形態の電動モータ３５は、ラック＆ピニオンハウジング２１に対して、上述したように図中右端はギヤハウジング３１でボルト締めされているが、更に図中左端がラック＆ピニオンハウジング２１から延設されたモータブラケット６１に支持されている。図３（図２中の拡大Ａ部断面図）に示したように、モータブラケット６１には比較的大径の支持孔６３が形成されており、この支持孔６３に合成ゴム等を成形してなる弾性支持リング６５が保持されている。弾性支持リング６５は、モータブラケット６１の支持孔６３に内嵌する円筒部６７と、モータブラケット６１端面に当接するフランジ部６９とからなっており、円筒部６７には保持孔７１が形成されている。電動モータ３５には、その図中左端に小径部７３が形成されており、この小径部７３が弾性支持リング６５の保持孔７１に嵌入・保持されている。
【００２４】
以下、本実施形態の作用を述べる。
運転者がステアリングホイール５を回転させると、アッパステアリングシャフト３およびロアステアリングシャフト９を介して、その回転力がステアリングギヤ１１に伝達される。ステアリングギヤ１１内には回転入力を直線運動に変換するラックアンドピニオン機構が内蔵されているため、ラックシャフト２３が左右いずれかの方向に移動し、左右のタイロッド１５を介して車輪の舵角が変動して操舵が行われる。この際、パワーアシスト機構内では、図示しない操舵トルクセンサの出力に基づき、電動モータ３５が正逆いずれかの方向に所定の回転トルクをもって回転し、その回転がドライブギヤ３７およびドリブンギヤ３９を介してボールナット４１に減速・伝達される。ボールナット４１が回転すると、その雌ねじ溝５３に係合した鋼球５５を介してラックシャフト２３の雄ねじ溝５１にはスラスト力が作用し、これにより操舵アシストが実現される。
【００２５】
本実施形態では、電動モータ３５は、ギヤハウジング３１とモータブラケット６１とを介してラック＆ピニオンハウジング２１に支持されているため、悪路走行時等においても不要に大きな振動を起こさず、ギヤハウジング３１にも過大な曲げ応力等が作用しない。そのため、ギヤハウジング３１等の肉厚を不必要に大きくする必要が無くなり、体格や重量の増大が避けられる。
【００２６】
また、電動モータ３５は、モータブラケット６１側で弾性支持リング６５を介して弾性支持されているため、走行中の振動等によってラック＆ピニオンハウジング２１が撓んだり、電動モータ３５が熱膨張しても、ステアリングギヤケース１９の取付部間の自由長と電動モータ３５の全長との差が吸収される。尚、電動モータ３５のラジアル方向の微振動等は弾性支持リング６５の円筒部６７が撓むことにより吸収され、電動モータ３５の軸方向の膨張はフランジ部６９が圧縮されることにより吸収される。その結果、電動モータ３５とステアリングギヤケース１９とに圧縮応力あるいは引張応力が殆ど作用しなくなり、電動モータ３５の故障やステアリングギヤケース１９の変形・破損が生じ難くなる。
【００２７】
図４は、第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置の車室側部分を示した斜視図であり、図５は図４中のＢ部拡大断面図である。これらの図に示したように、第２実施形態においても上述した第１実施形態と略同様の構成が採られているが、電動モータ３５の配置と弾性支持リング６５の形態とが異なっている。すなわち、電動モータ３５は、最低地上高を確保するべくステアリングギヤケース１９の前方に配置されると共に、ステアリングギヤケース１９との間には所定の空隙８１が形成されている。また、弾性支持リング６５には、電動モータ３５に接する部位の縦弾性係数を低減させるべく、円筒部６７に直線状の肉抜き８３が複数本形成され、フランジ部６９に放射状の肉抜き８５が複数本形成されている。
【００２８】
第２実施形態の場合、悪路や泥濘地を走行することにより塵埃や泥等がステアリングギヤに降り掛かっても、ステアリングギヤケース１９と電動モータ３５との間に空隙８１が形成されているため、これら塵埃や泥等が空隙８１を通って落下する。そのため、従来装置で問題となっていた、水分を含んだ塵埃や泥が付着することに起因した各構成部材の発錆が起こらなくなった。
【００２９】
一方、弾性支持リング６５は、電動モータ３５の振動や軸方向の膨張が小さい場合、肉抜き８３，８５が形成された縦弾性係数の低い部位が比較的容易に変形する。これにより、ステアリングギヤケース１９や電動モータ３５に過大な応力が作用しなくなると同時に、ステアリングギヤケース１９への振動伝達も抑制される。一方、電動モータ３５の振動や軸方向の膨張が大きい場合、肉抜き８３，８５の存在しない縦弾性係数の高い部位も変形するが、通常の運転状態では完全に潰れるほどには変形しない。したがって、弾性支持リング６５の底付きが起こったり、電動モータ３５とモータブラケット６１とがメタルタッチする事態が防止される。
【００３０】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では、電動モータを二箇所で支持するようにしたが、三箇所以上で支持するようにしてもよく、その場合には二箇所以上で弾性支持することが望ましい。また、上記実施形態は、本発明を動力伝達機構にギヤを用いたラックアシスト型ＥＰＳに適用したものであるが、動力伝達機構はギヤに限られず、チェーン、摩擦ローラもしくはベルトを用いたものに適用してもよい。また、第２実施形態では、縦弾性係数を二段階にするべく弾性支持リングに肉抜きを形成したが、弾性係数の異なる二種の合成ゴムを組み合わせても同様の作用効果を得ることができるし、縦弾性係数を三段階以上にすることもできる。また、弾性体の形状を始め、ステアリングギヤの全体構成やパワーアシスト機構の構造等についても、上記実施形態での例示に限られるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば、設計上あるいは仕様上の要求等により適宜変更可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、円筒状のモータハウジングを有する電動モータと、この電動モータに動力伝達手段を介して連結され、ラックシャフトの駆動に供されるボールねじ機構と、前記ラックシャフトと前記ボールねじ機構とを内蔵したステアリングギヤケースとを備えた電動パワーステアリング装置であって、前記ステアリングギヤケースにはモータブラケットが突出して設けてあり、前記電動モータが前記ステアリングギヤケースに対して少なくとも二箇所の支持部で支持され、そのうち一箇所の支持部ではボルト締めにより前記電動モータを支持しており、かつ当該支持部のうちの少なくとも他の一個所では当該電動モータの軸方向端部が前記モータブラケットに形成された取付け孔に弾性体を介して支持されたものとしたため、悪路走行時等においてもステアリングギヤケースに過大な曲げ応力等が作用しなくなる他、ステアリングギヤケースの撓みや電動モータの熱膨張が生じても、両者に圧縮応力や引張応力が殆ど作用しなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るステアリング装置の車室側部分を示した斜視図である。
【図２】第１実施形態におけるステアリングギヤの縦断面図である。
【図３】図２中のＡ部拡大断面図である。
【図４】第２実施形態に係るステアリング装置の車室側部分を示した斜視図である。
【図５】図４中のＢ部拡大断面図である。
【符号の説明】
１９‥‥ステアリングギヤケース
２１‥‥ラック＆ピニオンハウジング
２３‥‥ラックシャフト
３１‥‥ギヤハウジング
３３‥‥ボールねじハウジング
３５‥‥電動モータ
４１‥‥ボールナット
６１‥‥モータブラケット
６３‥‥支持孔
６５‥‥弾性支持リング
６７‥‥円筒部
６９‥‥フランジ部
７１‥‥保持孔
７３‥‥小径部
８１‥‥空隙
８３，８５‥‥肉抜き
【図１】
0003982294.tif 000002
【図２】
0003982294.tif 000003
【図３】
0003982294.tif 000004
【図４】
0003982294.tif 000005
【図５】
0003982294.tif 000006