(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、
そのラックの長手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、
そのボールナットを支持するようにハウジングの内周側に隙間を介して嵌め合わされるボールベアリングとを備え、
そのボールベアリングは、そのナットの外周に一体化される内輪と、軸受ボールと、この軸受ボールを挟むようにラック軸方向に並列する一対の環状部材から構成される外輪とを有し、
そのハウジングの端部開口からのボールベアリングの抜けを規制するように、その外輪をハウジング側に押し付ける抜け止め部材がハウジングに取り付けられ、
その抜け止め部材のハウジングからの取外しにより、そのボールベアリングはボールナットと共にハウジングの端部開口から引き出し可能とされ、
そのボールベアリングとボールナットのハウジングからの引き出し時に、そのボールベアリングの外輪を前記開口とは反対側の端面側から、周方向において均等な位置で押す押し出し部が、そのボールナットの外周側に設けら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。
【請求項２】
そのボールナットの外周に、前記循環ボールの循環通路を構成する突出部が、前記ボールベアリングの外輪における前記開口とは反対側の端面に、ラック軸方向において対向するように設けられ、その外輪と突出部との間に前記押し出し部が配置されている請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記モータは、前記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し、
そのロータ側と前記ボールナット側とが、ラック軸方向から互いに嵌め合わされる凸部と凹部とを介して、そのロータからボールナットに回転を伝達できるように連結され、
その凸部と凹部の間に介在する弾性部材が設けられている請求項１または２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、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、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ねじ合わされるボールナットを、そのラックの長手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。そのボールナットは、そのハウジングに嵌め合わされるボールベアリングにより支持される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そのボールナット支持用ベアリングを容易に保守、点検できるように、ハウジングの内周側に隙間を介して嵌め合わせ、内輪をナットの外周に一体化し、外輪をラック軸方向に並列する一対の環状部材から構成し、両環状部材により軸受ボールを挟み、そのハウジングの端部開口からのボールベアリングの抜けを規制するように、その外輪をハウジング側に押し付けるようにハウジングに取り付けられる抜け止め部材を設け、この抜け止め部材のハウジングからの取外しにより、そのボールベアリングをボールナットと共にハウジングの端部開口から引き出し可能とする構成の採用が考えられる。
【０００４】
しかし、ボールベアリングの外輪をラック軸方向に並列する一対の環状部材から構成した場合、そのボールベアリングのハウジングからの引き出し時に、ハウジングの端部開口に近い側の環状部材は軸受ボールにより押し出されるが、その開口から遠い側の環状部材はハウジング内に取り残されてしまう。そのハウジング内に取り残された環状部材の引き出しのために作業が面倒になる。
【０００５】
また、そのボールナットの外周に、上記循環ボールの循環通路を構成する突出部が位置する場合、その突出部はハウジング内に取り残された環状部材の端面側を、周方向における一位置でのみ押す。そうすると、上記のようにボールベアリングをハウジングの内周側に隙間を介して嵌め合わせた場合、その隙間の存在により環状部材の軸心がラック軸心に対して傾き、環状部材の外周とハウジングの内周とがこじれてしまい、環状部材とボールナットをハウジングから引き出すことができなくなる。
【０００６】
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。
【０００７】
【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、そのラックの長手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、そのボールナットを支持するようにハウジングの内周側に隙間を介して嵌め合わされるボールベアリングとを備える。そのボールベアリングは、そのナットの外周に一体化される内輪と、軸受ボールと、この軸受ボールを挟むようにラック軸方向に並列する一対の環状部材から構成される外輪とを有する。そのハウジングの端部開口からのボールベアリングの抜けを規制するように、その外輪をハウジング側に押し付ける抜け止め部材がハウジングに取り付けられる。その抜け止め部材のハウジングからの取外しにより、そのボールベアリングはボールナットと共にハウジングの端部開口から引き出し可能とされる。そのボールベアリングとボールナットのハウジングからの引き出し時に、そのボールベアリングの外輪を前記開口とは反対側の端面側から、周方向において均等な位置で押す押し出し部が、そのボールナットの外周側に設けられている。
本発明の構成によれば、抜け止め部材をハウジングから取外すことにより、そのボールベアリングをボールナットと共にハウジングの端部開口から引き出すことが可能になる。この際、そのボールナットの外周側の押し出し部が、そのボールベアリングの外輪を、その開口とは反対側の端面側から、周方向において均等な位置で押す。よって、その外輪における開口から遠い側の環状部材を、その押し出し部によりハウジング外に円滑に押し出すことができる。
【０００８】
そのボールナットの外周に、前記循環ボールの循環通路を構成する突出部が、前記ボールベアリングの外輪における前記開口とは反対側の端面に、ラック軸方向において対向するように設けられ、その外輪と突出部との間に前記押し出し部が配置されているのが好ましい。
これにより、その突出部が環状部材の端面を周方向において不均等な位置で押すのを防止できるので、環状部材の軸心がラック軸心に対して傾くことはなく、環状部材とボールナットをハウジングから円滑に引き出すことができる。
【０００９】
前記モータは、前記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し、そのロータ側と前記ボールナット側とが、ラック軸方向から互いに嵌め合わされる凸部と凹部とを介して、そのロータからボールナットに回転を伝達できるように連結され、その凸部と凹部の間に介在する弾性部材が設けられているのが好ましい。
これにより、そのロータの軸心とボールナットの軸心との同心精度の誤差を、弾性部材の弾性変形により吸収でき、ロータからボールナットに伝達されるトルクの変動を防止して適正な操舵補助力を付与できる。しかも、その弾性部材により上記凸部と凹部との間の回転方向間の隙間を埋めることで、ロータからボールナットへの回転伝達時に凸部と凹部との嵌合部において打撃音が発生するのを防止できる。
【００１０】
【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。
【００１１】
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。
【００１２】
そのラック４にボールスクリューシャフト６１が一体化される。そのボールスクリューシャフト６１に循環ボール６２を介してボールナット６３がねじ合わされる。
【００１３】
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。
【００１４】
そのロータ８ｂの他端側に上記ボールナット６３が連結される。すなわち、図２〜図４に示すように、そのロータ８ｂの他端側内周に筒状体８１が一体化される。その筒状体８１におけるボールナット６３と対向する端面側は肉厚とされ、その肉厚の端面側を周方向に１８０度離れた２位置において切り欠くことにより、凹部８２ａ、８２ｂが形成されている。そのボールナット６３の筒状体８１と対向する一端面に、図５にも示すように、周方向において１８０度離れた２位置から突出する凸部８３ａ、８３ｂが形成される。そのボールナット６３側の凸部８３ａ、８３ｂとロータ８ｂ側の凹部８２ａ、８２ｂは、ロータ８ｂからボールナット６３に回転を伝達できるようにラック軸方向から弾性部材（例えば、ゴム材、合成樹脂材）８４ａ、８４ｂを介して互いに嵌め合わされる。図６に示すように、その凸部８３ａ、８３ｂと凹部８２ａ、８２ｂとの間に介在する各弾性部材８４ａ、８４ｂはブロック状で、凸部８３ａ、８３ｂが挿入される有底の穴８４ａ′、８４ｂ′を有し、凸部８３ａ、８３ｂと凹部８２ａ、８２ｂとの間の回転方向間の隙間を埋めるように凹部８２ａ、８２ｂに圧入される。各弾性部材８４ａ、８４ｂにおけるラック４の外周との対向面とロータ８ｂの内周面との対向面は円弧面とされている。
【００１５】
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の内周側に隙間を介して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。
【００１６】
そのラックハウジング３１の他端部に、筒状の抜け止め部材５０が取外し可能に取り付けられる。本実施形態では、そのラックハウジング３１の内周に形成される雌ねじ部７１に、抜け止め部材５０の外周に形成される雄ねじ部７２がねじ合わされている。そのラックハウジング３１の内周と抜け止め部材５０の外周との間にはシールリング５２が配置される。その抜け止め部材５０は筒状でラック４を覆う。
【００１７】
その抜け止め部材５０の一端面により、上記外輪６５ｂはラックハウジング３１の内周に形成された段差部３１′に、円環状のリング部材６８を介して押し付けられる。このラックハウジング３１側への押し付けにより、ボールベアリング６５はハウジングの他端部開口からの抜けが規制され、定位置に固定される。その抜け止め部材５０のラックハウジング３１からの取外しにより、そのボールベアリング６５はボールナット６３と共にラックハウジング３１の他端部開口から引き出し可能とされる。本実施形態では、そのラックハウジング３１から上記ピニオンハウジング３０を取外し、ロータ８ｂを図１において右方側に変位させてボールナット６３との上記弾性部材８４ａ、８４ｂを介する連結を解除し、ボールベアリング６５、ボールナット６３、およびラック４を図１において左方に向かって一体的に軸方向変位させることで、ボールベアリング６５をボールナット６３と共にラックハウジング３１の他端部開口から引き出す。
【００１８】
そのボールナット６３の外周にスリーブ６９が圧入によって固定される。そのスリーブ６９の一端側外周に円環状の押し出し部７０が形成される。そのスリーブ６９の他端側は上記リング部材６８の内周に軸方向相対移動可能に挿入される。その押し出し部７０は、ボールベアリング６５の外輪６５ｂにおけるラックハウジング３１の他端部開口とは反対側の端面と、ラック軸方向において対向するように設けられる。これにより、そのボールベアリング６５とボールナット６３のラックハウジング３１からの引き出し時に、そのボールベアリング６５の外輪６５ｂは、ラックハウジング３１の他端部開口とは反対側の端面側、すなわちラックハウジング３１の他端部開口から遠い側の環状部材６５ｂ″の端面側から、そのボールナット６３の外周側の押し出し部７０により、リング部材６８を介して周方向において均等な位置で押される。なお、リング部材６８をなくすことで、抜け止め部材５０により外輪６５ｂを直接にラックハウジング３１側に押し付け、また、押し出し部７０により外輪６５ｂを直接に押すようにしてもよい。
【００１９】
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。その突出部６３ａは、そのボールベアリング６５の外輪６５ｂにおけるラックハウジング３１の他端部開口とは反対側の端面に、ラック軸方向において対向するように設けられ、その外輪６５ｂと突出部６３ａとの間にその押し出し部７０が配置される。
【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、抜け止め部材５０をラックハウジング３１から取外すことにより、そのボールベアリング６５をボールナット６３と共にラックハウジング３１の他端部開口から円滑に引き出すことができる。この際、そのボールナット６３の外周側の押し出し部７０が、そのボールベアリング６５の外輪６５ｂにおける環状部材６５ｂ″を、その開口とは反対側の端面側から周方向において均等な位置で押す。よって、その外輪６５ｂにおける開口から遠い側の環状部材６５ｂ″を、その押し出し部７０によりラックハウジング３１外に押し出すことができる。
その押し出し部７０は、ボールナット６３の循環通路を構成する突出部６３ａと外輪６５ｂとの間に配置されるので、その突出部６３ａがその環状部材６５ｂ″の端面側を押すのを防止できる。これにより、その環状部材６５ｂ″の端面が周方向において不均等な位置で押されることはないので、その環状部材６５ｂ″の軸心がラック軸心に対して傾くことはなく、その環状部材６５ｂ″とボールナット６３をラックハウジング３１から円滑に引き出すことができる。
また、弾性部材８４ａ、８４ｂを介して互いに嵌め合わされる凸部８３ａ、８３ｂと凹部８２ａ、８２ｂを介して、ロータ８ｂからボールナット６３へ回転が伝達されるので、その弾性部材８４ａ、８４ｂの弾性変形により、ロータ８ｂの軸心とボールナット６３の軸心との同心精度の誤差を吸収できる。これにより、ロータ８ｂからボールナット６３に伝達されるトルクの変動を防止して適正な操舵補助力を付与できる。しかも、その弾性部材８４ａ、８４ｂにより上記凸部８３ａ、８３ｂと凹部８２ａ、８２ｂとの間の回転方向間の隙間を埋めることで、ロータ８ｂからボールナット６３への回転伝達時に凸部８３ａ、８３ｂと凹部８２ａ、８２ｂとの嵌合部において打撃音が発生するのを防止できる。
【００２２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、押し出し部の形状は環状に限定されず、ラックハウジングの他端部開口とは反対側のボールベアリング外輪端面を周方向において均等な位置で押すことができればよく、例えばボールナットの外周に周方向に等間隔をおいて配置される突起状であってもよい。また、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、ロータ側に凸部を形成してもよいし、両者側に凹部と凸部の双方を形成してもよい。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、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の支持用ボールベアリングの交換等の保守作業の容易化を図ることができ、さらに、適正な操舵補助力の付与と打撃音の発生を防止できるラックピニンオン式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要部の断面図
【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要部の断面図
【図４】図２のＩＶ‐ＩＶ線断面図
【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】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
【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  ハウジング
５０  抜け止め部材
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
６３ａ  突出部
６５  ボールベアリング
６５ａ  内輪
６５ｂ  外輪
６５ｃ  軸受ボール
７０  押し出し部
８２ａ、８２ｂ  凹部
８３ａ、８３ｂ  凸部
８４ａ、８４ｂ  弾性部材
【図１】
0003792058.tif 000002
【図２】
0003792058.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003792058.tif 000005
【図５】
0003792058.tif 000006
【図６】
0003792058.tif 000007