(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循環ボールを介してねじ合わされるボールナットと、
そのラックの軸方向に沿う操舵補助力を付与できるように、そのボールナットを回転駆動するモータと、
そのラックを覆うハウジングとを備え、
そのモータは、そのハウジング側に固定されるステータと、そのハウジング側により回転可能に支持されると共に前記ラックが挿入されるロータとを有するラックピニオン式電動パワーステアリング装置において、
前記ハウジングは、前記ラックの軸方向に沿って並列する筒状の第１ハウジングと筒状の第２ハウジングとを有し、
その第２ハウジングに、前記ボールスクリューシャフトの外周に対向する開口を有するグリース保持空間が形成され、
その第１ハウジングに前記ロータの支持用転がり軸受が挿入され、
その転がり軸受の外輪は、その第１ハウジングの内周側に形成される段差と、その第１ハウジングに挿入される第２ハウジングの一端面とにより挟まれ、
その第２ハウジングの一端面は、その転がり軸受の外輪と内輪との間の軸受内空間に対向配置され、
その転がり軸受は、前記ラックの軸方向において前記ステータと前記グリース保持空間との間に配置されていることを特徴とするラックピニオン式電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記第２ハウジングの内径は前記転がり軸受の内輪の外径よりも小さくされ、その内輪と前記第２ハウジングの一端面とが微小距離を隔てて対向するように、前記第２ハウジングの内周の一端側に面取り部が形成されている請求項１に記載のラックピニオン式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ラックピニオン式電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ラックピニオン式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循環ボールを介してねじ合わされるボールナットを、そのラックの軸方向に沿う操舵補助力を付与できるように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。そのモータは、そのラックを覆うハウジング側に固定されるステータと、そのハウジング側により転がり軸受を介して回転可能に支持されると共に前記ラックが挿入されるロータとを有する。
【０００３】
そのボールスクリューシャフトとボールナットとの相対回転の円滑化のため、循環ボールの軌道面に潤滑用グリースが塗布される。また、そのロータの支持用転がり軸受の回転の円滑化のため、その外輪と内輪との間の軸受内空間には潤滑用グリースが封入され、さらに、その転がり軸受は軸受内空間と外部空間とを遮蔽するシールを有する密封型とされることで、グリースの流出と塵埃の侵入を規制し、塵埃の噛み込みや潤滑不良による寿命低下を防止している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、その循環ボールの軌道面におけるグリースは組み立て当初において塗布されるだけであったため、長時間の使用によりグリースが切れて軌道面において局所的に摩耗が増大するおそれがある。また、ロータを支持するために用いられる密封型転がり軸受は高価でコスト増大の要因となっている。
【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循環ボールを介してねじ合わされるボールナットと、そのラックの軸方向に沿う操舵補助力を付与できるように、そのボールナットを回転駆動するモータと、そのラックを覆うハウジングとを備え、そのモータは、そのハウジング側に固定されるステータと、そのハウジング側により回転可能に支持されると共に前記ラックが挿入されるロータとを有するラックピニオン式電動パワーステアリング装置において、前記ハウジングは、前記ラックの軸方向に沿って並列する筒状の第１ハウジングと筒状の第２ハウジングとを有し、その第２ハウジングに、前記ボールスクリューシャフトの外周に対向する開口を有するグリース保持空間が形成され、その第１ハウジングに前記ロータの支持用転がり軸受が挿入され、その転がり軸受の外輪は、その第１ハウジングの内周側に形成される段差と、その第１ハウジングに挿入される第２ハウジングの一端面とにより挟まれ、その第２ハウジングの一端面は、その転がり軸受の外輪と内輪との間の軸受内空間に対向配置され、その転がり軸受は、前記ラックの軸方向において前記ステータと前記グリース保持空間との間に配置されていることを特徴とする。
本発明の構成によれば、グリース保持空間の開口から流出するグリースはボールスクリューシャフトの外周に供給されるので、ボールスクリューシャフトとボールナットにおける循環ボールの軌道面においてグリースが不足することはなく、その軌道面の潤滑を特別な部品を追加することなく長時間に亘り安定して行うことができる。また、そのロータ支持用転がり軸受として高価な密封型を用いることなく、その軸受内空間に封入されたグリースの外部への流出と、その軸受内空間への第２ハウジング側からの塵埃の侵入を、その第２ハウジングの端面により規制できる。
【０００７】
本発明において、前記第２ハウジングの内径は前記転がり軸受の内輪の外径よりも小さくされ、その内輪と前記第２ハウジングの一端面とが微小距離を隔てて対向するように、前記第２ハウジングの内周の一端側に面取り部が形成されているのが好ましい。
【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とを備える。そのラック４の両端にボールジョイント５、タイロッド６、ナックルアームを介して車輪（図示省略）が連結される。操舵によるピニオン３の回転によりラック４が軸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内にトルクセンサ７が設けられる。そのトルクセンサ７は、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公知のものを採用できる。
【００１０】
図２に示すように、そのラック４に一体化されるスクリュー溝６１ａが形成されたボールスクリューシャフト６１に循環ボール６２を介してボールナット６３がねじ合わされる。
【００１１】
そのラック４の軸方向に沿う操舵補助力を付与できるように、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に挿入されると共にラックハウジング３１の内周側により回転可能に支持される円筒状のロータ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】
そのラックハウジング３１は、ラック４の軸方向に沿って並列する筒状の第１ハウジング３１ａと筒状の第２ハウジング３１ｂとを有する。その第２ハウジング３１ｂは、一端側が他端側よりも大径とされている。その第１ハウジング３１ａの内周に形成される雌ねじ部７１に、第２ハウジング３１ｂの一端側の外周に形成される雄ねじ部７２がねじ合わされている。これにより、第２ハウジング３１ｂの一端側は第１ハウジング３１ａの他端側に取外し可能にシール部材８５を介して挿入されている。
【００１３】
図３に示すように、その第１ハウジング３１ａの一端部は、上記ピニオンハウジング３０に環状のスペーサ３３を介して連結される。そのロータ８ｂの一端側は、そのスペーサ３３の内周に嵌め合わされる第１転がり軸受３２を介してラックハウジング３１側により支持される。そのロータ８ｂの支持用第１転がり軸受３２は４点接触型ボールベアリングであって、内輪３２ａ、外輪３２ｂ、および軸受ボール３２ｃを有する。その内輪３２ａはロータ８ｂの外周の段差とロータ８ｂの外周にねじ合わされるナット３４とで挟まれる。その外輪３２ｂは軸受ボール３２ｃを挟むようにラック軸方向に並列する一対の環状部材３２ｂ′、３２ｂ″から構成され、スペーサ３３の内周の段差とスペーサ３３の内周にねじ合わされる環状ネジ３５とで挟まれる。
【００１４】
図４に示すように、その第２ハウジング３１ｂの他端側内周に嵌め合わされるブッシュ８８を介して、ボールスクリューシャフト６１はラックハウジング３１側により支持される。上記ピニオンハウジング３０の一端側の開口と、その第２ハウジング３１ｂの他端面側の開口からラック４がラックハウジング３１外に突出される。そのピニオンハウジング３０と第２ハウジング３１ｂから突出するラック４の各端は伸縮カバー８９により覆われる。
【００１５】
図２に示すように、そのロータ８ｂと上記ボールナット６３とは同軸心に配置される。そのロータ８ｂの他端側に、そのボールナット６３の一端に対向する受け部８１と、そのボールナット６３の外周を覆う円筒状被覆部８２とが一体化されている。その受け部８１はロータ８ｂの他端に一体化される円環形状を有する。その被覆部８２はロータ８ｂと同軸心で、一端側は受け部８１の外端に一体化され、他端側は開放されている。
【００１６】
その受け部８１にボールナット６３の一端をラック４の軸方向に沿って押し付ける手段が設けられている。すなわち、外周に雄ねじ部８３ａを有するリング状の押し付け部材８３が、被覆部８２の他端側内周に形成された雌ねじ部８２ａを介してロータ８ｂ側にねじ合わされることで、ボールナット６３の他端に対向する。これにより、その押し付け部材８３をロータ８ｂ側にねじ込んでボールナット６３を押すことにより、受け部８１の端面８１ａにボールナット６３の一端側の端面６３ａを押し付けることができる。よって、その受け部８１の端面８１ａとボールナット６３の一端の端面６３ａとの間の摩擦抵抗に基づき、そのロータ８ｂとボールナット６３との間で回転トルクを伝達できる。なお、押し付け部材８３の内周には回転操作用工具の挿入用凹部８３ｂが形成されている。
【００１７】
図２に示すように、そのロータ８ｂの他端側は、第２転がり軸受３６を介してラックハウジング３１の内周側により支持される。すなわち、そのロータ８ｂの支持用第２転がり軸受３６は非密封型のボールベアリングであって、ロータ８ｂに一体化された上記被覆部８２の外周と第１ハウジング３１ａの内周との間に挿入され、上記第１転がり軸受３２と第２ハウジング３１ｂとの間に配置される。この第２転がり軸受３６の外輪３６ａは、第１ハウジング３１ａの内周に形成される段差３１ａ′と、上記第２ハウジング３１ｂの一端面３１ｂ′とにより挟まれる。
【００１８】
その第２転がり軸受３６の外輪３６ａと内輪３６ｂとの間の軸受内空間３６′にはグリースが封入される。上記第２ハウジング３１ｂの一端面３１ｂ′は、その第２転がり軸受３６の軸受内空間３６′に対向配置されている。本実施形態では、図５に示すように、第２ハウジング３１ｂの内径ｄが第２転がり軸受３６の内輪３６ｂの外径Ｄよりも小さくされ、その内輪３６ｂと第２ハウジング３１ｂの一端面３１ｂ′とが微小距離δを隔てて対向するように、第２ハウジング３１ｂの内周の一端側に面取り部３１ｂ″が形成されている。その微小距離δは、軸受内空間３６′、特に外輪３６ａと内輪３６ｂと転動体３６ｃとリテーナ３６ｄとで囲まれた空間に封入されたグリースの軸受３６外への流出と、軸受内空間３６′への塵埃の第２ハウジング３１ｂ側からの侵入を第２ハウジング３１ｂの一端面３１ｂ′により規制するため、可及的に小さくするのが好ましい。なお、第２ハウジング３１ｂの内径を第２転がり軸受３６の内輪３６ｂの外径よりも僅かに大きくすることで、その内輪３６ｂと第２ハウジング３１ｂの一端面３１ｂ′とが微小距離を隔てて対向するようにしてもよい。
【００１９】
そのラックハウジング３１の内周に、グリースを保持するグリース保持空間９０が形成されている。本実施形態では、そのグリース保持空間９０はボールスクリューシャフト６１の外周を囲む円環状であって、ボールスクリューシャフト６１の外周と上記押し付け部材８３とに対向する開口９０ａを有する。また、そのグリース保持空間９０にラックハウジング３１の外部からグリースを補給するためのグリースニップル９１が、その第２ハウジング３１ｂに取り付けられている。これにより、そのグリース保持空間９０にグリースを定期的に補給し、ボールスクリューシャフト６１とボールナット６３のボール軌道面におけるグリース切れを永続的に防止できる。
【００２０】
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。
【００２１】
上記構成によれば、グリース保持空間９０の開口９０ａから流出するグリースはボールスクリューシャフト６１の外周に供給されるので、ボールスクリューシャフト６１とボールナット６３における循環ボール６２の軌道面においてグリースが不足することはなく、その軌道面を特別な部品を追加することなく長時間に亘り安定して潤滑できる。また、第２ハウジング３１ｂの一端面３１ｂ′により、第２転がり軸受３６の軸受内空間３６′に封入されたグリースの外部への流出と、その軸受内空間３６′内への第２ハウジング３１ｂ側からの塵埃の侵入を規制できる。
【００２２】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、第２ハウジングの内周におけるグリース保持空間と共に、ロータ８ｂの内周や押し付け部材８３にボールスクリューシャフト６１の外周に対向する開口を有するグリース保持空間を形成してもよい。また、グリース保持空間は環状に限定されず、例えばボールスクリューシャフトの周方向の一部に対向する開口を有する凹部を、第２ハウジングに形成することで構成してもよい。また、モータは、ブラシレスモータに限定されず、各種モータを採用できる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、ボールスクリューシャフトとボールナットにおけるボール軌道面に局所的な摩耗が生じるのを防止でき、さらに操舵補助力発生用モータのロータ支持用ベアリングの低コスト化と長寿命化を図ることが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ラックピニオン式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ラックピニオン式電動パワーステアリング装置における要部の断面図
【図３】本発明の実施形態のラックピニオン式電動パワーステアリング装置におけるモータ一端側の部分断面図
【図４】本発明の実施形態のラックピニオン式電動パワーステアリング装置における部分断面図
【図５】本発明の実施形態のラックピニオン式電動パワーステアリング装置の部分拡大断面図
【符号の説明】
３  ピニオン
４  ラック
８  モータ
８ａ  ステータ
８ｂ  ロータ
３１  ラックハウジング
３１ａ  第１ハウジング
３１ａ′  段差
３１ｂ  第２ハウジング
３１ｂ′  一端面
３６  第２転がり軸受
６１  ボールスクリューシャフト
６２  循環ボール
６３  ボールナット
９０  グリース保持空間
【図１】
0003816691.tif 000002
【図２】
0003816691.tif 000003
【図３】
0003816691.tif 000004
【図４】
0003816691.tif 000005
【図５】
0003816691.tif 000006