(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、
そのロータに、そのボールナットの一端に対向する受け部と、そのボールナットの外周を覆う筒状被覆部とが一体化され、
その受け部にボールナットの一端を前記ラックの軸方向に沿って押し付ける手段が設けられ、
その受け部とボールナットの一端との間の摩擦抵抗に基づき、そのロータとボールナットとの間で回転トルクが伝達可能とされ、
その受け部とボールナットの一端の中の少なくとも一方に、摩擦増大用の凹凸部が形成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】
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、
そのロータに、そのボールナットの一端に対向する受け部と、そのボールナットの外周を覆う筒状被覆部とが一体化され、
その受け部にボールナットの一端を前記ラックの軸方向に沿って押し付ける手段が設けられ、
その受け部とボールナットの一端との間の摩擦抵抗に基づき、そのロータとボールナットとの間で回転トルクが伝達可能とされ、
前記ボールナットの外周に雄ねじ部が形成され、
前記筒状被覆部の内周に雌ねじ部が形成され、
その雄ねじ部と雌ねじ部とを介してボールナットが筒状被覆部にねじ込まれることで、前記受け部にボールナットの一端が押し付けられ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。
【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。
【０００３】
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。そのロータからボールナットに回転トルクを伝達するため、そのロータとボールナットの中の一方に凸部を設け、この凸部に嵌め合わされる凹部が他方に設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の構成では、凸部と凹部との間に組み付けのための隙間が存在することから、ロータからボールナットへの回転トルクの伝達時に凸部と凹部との嵌合部において衝突音が発生する。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決することのできるラックピニオン式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、そのロータに、そのボールナットの一端に対向する受け部と、そのボールナットの外周を覆う筒状被覆部とが一体化され、その受け部にボールナットの一端を前記ラックの軸方向に沿って押し付ける手段が設けられ、その受け部とボールナットの一端との間の摩擦抵抗に基づき、そのロータとボールナットとの間で回転トルクが伝達可能とされていることを特徴とする。
本発明によれば、ロータからボールナットに摩擦抵抗に基づき回転トルクを伝達できるので、そのロータとボールナットとの間において衝突音が発生することはない。
【０００７】
本発明の一つの特徴は、その受け部とボールナットの一端の中の少なくとも一方に、摩擦増大用の凹凸部が形成されている点にある。
【０００８】
本発明の他の一つの特徴は、そのボールナットの外周に雄ねじ部が形成され、その筒状被覆部の内周に雌ねじ部が形成され、その雄ねじ部と雌ねじ部とを介してボールナットが筒状被覆部にねじ込まれることで、前記受け部にボールナットの一端が押し付けられる点にある。
これにより、その受け部にボールナットの一端を押し付けるのに専用の部材が不要で、部品点数の削減により製造コストを低減できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
まず、比較例について説明する。
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。そのラック４の両端側を覆う伸縮カバー９２が設けられている。そのピニオン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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。図２に示すように、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。
【００１２】
そのボールナット６３に形成された複数の貫通孔６３ｂに、それぞれ循環用部材６４が挿入されている。各循環用部材６４は循環ボール６２に対向するガイド曲面６４ａを有する。そのガイド曲面６４ａは、ボールスクリューシャフト６１のスクリュー溝６１ａ内の循環ボール６２のボールナット６３に対するラック軸方向への相対変位を一定範囲に規制し、また、その変位規制された循環ボール６２をスクリュー溝６１ａから径方向外方へ案内してボールスクリューシャフト６１に対して相対変位させて再びスクリュー溝６１ａへ案内する。これにより、循環ボール６２はボールナット６３の外方へ抜け出ることなく、ボールスクリューシャフト６１とボールナット６３との間において循環する。
【００１３】
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。
【００１４】
図３に示すように、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ベアリング３２を介して支持される。そのベアリング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。各軸受ボール３２ｃは内輪３２ａに２点で接触し、環状部材３２ｂ′、３２ｂ″それぞれに１点で接触する。そのベアリング３２として４点接触型ボールベアリングを用いてロータ８ｂに作用する軸方向力を受けることで、組み合わせアンギュラーベアリングや複列アンギュラーベアリングを用いるのに比べて、ベアリングのコストを低減できると共にモータ８の軸方向寸法を小さくできる。
【００１５】
図２に示すように、そのロータ８ｂの他端側は、ベアリング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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。また、そのロータ８ｂとボールナット６３との間に予め設定したリミットトルク以上の回転トルクが作用することで、そのロータ８ｂとボールナット６３とは相対回転可能とされ、そのリミットトルクは、その押し付け部材８３のロータ８ｂ側へのねじ込み量に対応する。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。その押し付け部材８３の回り止め手段を適宜設けてもよく、例えば被覆部８２をかしめたり、被覆部８２にロックナットをねじ合わせる。
【００１８】
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。
【００１９】
その被覆部８２の内周とボールナット６３の外周との隙間は微小とされ、上記循環用部材６４が循環ボール６２から受けるラック４の径方向外方へ向かう力を被覆部８２による受けることができる。これにより、その循環用部材６４のボールナット６３への接着を技術的に容易な接着剤を用いて行っても、ボールナット６３から循環用部材６４が脱落するのを防止できる。
【００２０】
上記ラックハウジング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。本比較例では、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の一端側の外周に形成される雄ねじ部７２がねじ合わされることで、その抜け止め部材５０の外周に形成された段差５０′がラックハウジング３１の他端面に接する。また、そのラックハウジング３１に圧入される上記ベアリング３６の外輪の一端面は、ラックハウジング３１の内周の段差３１′に接するものとされ、その抜け止め部材５０の一端面５０ａはベアリング３６の外輪の他端面に微小隙間を介して対向する。これにより、そのベアリング３６はラックハウジング３１への圧入が緩んでも、その抜け止め部材５０により抜けが防止される。また、その抜け止め部材５０の一端面５０ａは、そのベアリング３６の外輪と内輪との間の軸受内空間にも微小隙間を介して対向するものとされ、その抜け止め部材５０の内径とベアリング３６の内輪の外径との差も微小とされる。これにより、その抜け止め部材５０の一端面５０ａにより、非密封型とされるベアリング３６の軸受内空間に封入されたグリースの外部流出が規制される。
【００２１】
図４に示すように、その抜け止め部材５０の他端側内周にブッシュ９１が嵌め合わされ、このブッシュ９１と抜け止め部材５０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。そのブッシュ９１におけるボールスクリューシャフト６１の支持領域のラック軸方向寸法Ｌは、そのボールスクリューシャフト６１のネジピッチＰの整数倍とされている。ボールスクリューシャフト６１はスクリュー溝の間においてブッシュ９１により支持されることから、これによりラック４の軸方向移動量に拘らずブッシュ９１によるボールスクリューシャフト６１の支持面積は一定になる。よって、ブッシュ９１がボールスクリューシャフト６１から受ける面圧の変動を防止し、ブッシュ９１の強度を必要最小限にできる。
【００２２】
上記構成によれば、ロータ８ｂからボールナット６３に摩擦抵抗に基づき回転トルクを伝達できるので、そのロータ８ｂとボールナット６３との衝突音が発生することはない。また、そのロータ８ｂとボールナット６３との間にリミットトルク以上の回転トルクが作用することで、専用のトルクリミッターを介在させることなくロータ８ｂとボールナット６３とを相対回転させることができるので、モータ８がロックした場合でもリミットトルク以上の操舵トルクでステアリングホイールを操作することにより操舵を行うことができる。しかも、リミットトルクは押し付け部材８３のロータ８ｂ側へのねじ込み量に対応するので、リミットトルクの設定を容易に行うことができ、構造が簡単で製造コストを低減できる。
【００２３】
本発明の第１実施形態を図６を参照して説明し、第２実施形態を図７を参照して説明する。
第１実施形態においては、ロータ８ｂとボールナット６３とを相対回転させる必要がなく、図６に示すようにボールナット６３の一端側の端面６３ａに摩擦増大用の凹凸部としてローレット溝６３ａ′を形成し、その相対回転を防止している。この場合、その摩擦増大用の凹凸部はボールナット６３の一端側の端面６３ａと受け部８１の端面８１ａの中の少なくとも一方に形成すればよい。
第２実施形態においては、ロータ８ｂとボールナット６３とを相対回転させる必要がなく、図７に示すように、ボールナット６３の外周に雄ねじ部６３ｃを形成し、被覆部８２の内周に雌ねじ部８２ｃを形成し、その雄ねじ部６３ｃと雌ねじ部８２ｃとを介してボールナット６３を被覆部８２にねじ込むことで、上記比較例における押し付け部材８３を用いることなく、ボールナット６３の一端を受け部８１に押し付けることができる。これにより、その押し付けのための専用部材が不要になり、部品点数の削減、製造コストの低減を図ることができる。この第２実施形態においては、被覆部８２の内周溝に嵌め合わされる止め輪８４と受け部８１とでボールナット６３を挟み込むことにより、そのボールナット６３の被覆部８２へのねじ込みが緩むのを防止している。なお、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。
各実施形態において他は上記比較例と同様で、同様部分は同一符号で示す。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、操舵補助力発生用モータの回転トルクをラックに伝達する際に衝突音が発生するのを防止し、また、コスト低減を図ることのできるラックピニ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】本発明の比較例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】本発明の比較例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】本発明の比較例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】本発明の比較例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】図２のＶ‐Ｖ線断面図
【図６】本発明の第１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断面図
【図７】本発明の第２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  ハウジング
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
６３ｃ  雄ねじ部
８１  受け部
８２  筒状被覆部
８２ａ  雌ねじ部
８２ｃ  雌ねじ部
８３  押し付け部材
８３ａ  雄ねじ部
【図１】
0003847485.tif 000002
【図２】
0003847485.tif 000003
【図３】
0003847485.tif 000004
【図４】
0003847485.tif 000005
【図５】
0003847485.tif 000006
【図６】
0003847485.tif 000007
【図７】
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