JP2000142430A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボールねじ機構のねじ部でのこじりを低減す
ること、及び電動機の回転軸がステータに対して径方向
に変位するのを抑制して、電動機における回転軸のステ
ータに対する偏心・偏角を抑制すること。 【解決手段】 ハウジング１０に対して軸方向移動可能
かつ回転不能に支持された操舵軸３０の外周に同軸的に
配置した電動機５０の回転軸５１がハウジング１０に対
して軸受７３，７４を介して回転自在に支持され、また
操舵軸３０と回転軸５１間に介装されて回転軸５１の回
転を操舵軸３０の軸方向移動に変換するボールねじ機構
４０のナット４２が回転軸５１と一体回転可能に連結さ
れた電動式パワーステアリング装置において、ナット４
２が回転軸５１に対して軸周りに回転力伝達可能かつ揺
動可能に連結されるとともにハウジング１０に対して軸
周りに回転可能かつ揺動可能に支持されるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等車両にお
いて採用される電動式パワーステアリング装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電動式パワーステアリング装置の一つと
して、ハウジングに対して軸方向移動可能かつ回転不能
に支持された操舵軸の外周に同軸的に配置した電動機の
回転軸が前記ハウジングに対して軸受を介して回転自在
に支持され、また前記操舵軸と前記回転軸間に介装され
て前記回転軸の回転を前記操舵軸の軸方向移動に変換す
るボールねじ機構のナットが前記回転軸と一体回転可能
に連結されてなり、前記電動機の回転軸が回転駆動され
ることにより、前記操舵軸に操舵力が付与されるように
したものがあり、例えば特開平７−４０８４３号公報に
示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した公報に示され
ている電動式パワーステアリング装置においては、電動
機の回転軸が一端にてハウジングに対して軸受を介して
微小揺動可能かつ回転可能に支持されているため、車輪
側からの入力による操舵軸の曲げ変形により操舵軸から
ボールねじ機構のナットを介して回転軸に径方向の力が
作用すると、回転軸（ロータ）が径方向にて揺動変位し
て電動機のステータに対して偏心・偏角することがあ
り、回転軸の円滑な回転を阻害するおそれがある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した問題
に対処すべくなされたものであり、ハウジングに対して
軸方向移動可能かつ回転不能に支持された操舵軸の外周
に同軸的に配置した電動機の回転軸が前記ハウジングに
対して軸受を介して回転自在に支持され、また前記操舵
軸と前記回転軸間に介装されて前記回転軸の回転を前記
操舵軸の軸方向移動に変換するボールねじ機構のナット
が前記回転軸と一体回転可能に連結されてなり、前記電
動機の回転軸が回転駆動されることにより、前記操舵軸
に操舵力が付与されるようにした電動式パワーステアリ
ング装置において、前記ナットが前記回転軸に対して軸
周りに回転力伝達可能かつ揺動可能に連結されるととも
に前記ハウジングに対して軸周りに回転可能かつ揺動可
能に支持されるようにしたことに特徴がある。

【０００５】この場合において、前記ナットを前記ハウ
ジングに対して軸周りに回転可能かつ揺動可能に支持す
る支持部材として自動調心ころ軸受を採用すること、或
いは前記ナットと前記回転軸の回転力伝達部位に弾性体
を介装することが望ましい。

【０００６】

【発明の作用・効果】本発明による電動式パワーステア
リング装置においては、車輪側からの入力による操舵軸
の曲げ変形により操舵軸からボールねじ機構のナットに
径方向の力（揺動力）が作用すると、ナットが支持体で
あるハウジングに対して揺動するとともに電動機の回転
軸に対して揺動する（ハウジング及び電動機の回転軸に
対してナットが単独にて揺動する）ため、ハウジングに
支持されているナットに対する操舵軸のこじりを抑制す
ることができるとともに、ナットから回転軸に径方向の
力が伝達されるのを抑制することができる。したがっ
て、ボールねじ機構のねじ部でのこじり（引っかかり、
摩擦等）を低減することができるとともに、回転軸の径
方向への変位を抑制することができて、回転軸のステー
タに対する偏心・偏角を抑制することができ、これによ
って回転軸の円滑な回転を保証して、電動機の出力低下
を抑制することができる。

【０００７】また、本発明の実施に際して、ナットをハ
ウジングに対して軸周りに回転可能かつ揺動可能に支持
する支持部材として自動調心ころ軸受を採用した場合に
は、ナットのハウジングに対する支持構造を簡素な構成
として小型かつ安価に実施することができる。また、本
発明の実施に際して、ナットと回転軸の回転力伝達部位
に弾性体を介装した場合には、電動機が発生するトルク
リップルを弾性体にて減衰させることができて、トルク
リップルに起因する操舵フィーリングの悪化を低減する
ことができるとともに、電動機の回転軸が回転駆動され
ることにより操舵軸に操舵力が付与される状態にて操舵
軸がハウジングのエンドストッパ（操舵軸の軸方向移動
範囲をメカニカルに規定するストッパ）に衝突した際
に、回転軸とナットの回転イナーシャにより発生する衝
撃荷重を低減して、ボールねじ機構のねじ部を保護する
ことができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施形態を図
面に基づいて説明する。図１は本発明による電動式パワ
ーステアリング装置を示していて、このパワーステアリ
ング装置においては、車両の左右方向に延在して配設さ
れて車体（図示省略）に組付けられるハウジング１０に
対して入力軸２０、操舵軸３０、ボールねじ機構４０及
び電動機５０等が組付けられている。

【０００９】入力軸２０は、ハウジング１０に回転可能
かつ軸方向へ移動不能に組付けられており、ハウジング
１０から突出した外端部にて自在継手，中間シャフト，
自在継手，ステアリングメインシャフト等を介してステ
アリングホイール（全て図示省略）に回転力（トルク）
伝達可能に連結されるセンサシャフト２１と、このセン
サシャフト２１にトーションバー２２を介して連結され
たピニオンシャフト２３によって構成されている。ピニ
オンシャフト２３は、ピニオン２３ａを有していて、こ
のピニオン２３ａにて操舵軸３０の一側外周に形成した
ラック歯３１と操舵力伝達可能に係合していて、その回
転によって操舵軸３０を車両の左右方向（操舵軸の軸方
向）へ移動させるようになっている。なお、入力軸２０
の中間部外周にはトーションバー２２のねじれ角を電圧
に変換するトルクセンサＳ１が配設されている。

【００１０】操舵軸３０は、ラックバーともよばれるも
のであり、ピニオン２３ａに対応した部位（ラック歯３
１を形成した部位の背面部）をピニオン２３ａに対向し
て設けた周知のラックガイド（図示省略されていてハウ
ジング１０に組付けられている）にて操舵軸３０の径方
向に移動可能に弾性支持されるとともに、左端部をエン
ドブッシュ７１（軸受としての機能と右方への移動を左
方のラックエンドボールジョイント３２との当接によっ
て規制するエンドストッパとしての機能を有してハウジ
ング１０に組付けられている）によって広めのクリアラ
ンスにて軸方向へ移動可能に支持された状態で、車両の
左右方向（操舵軸の軸方向）へ移動可能かつ回転不能に
組付けられていて、ハウジング１０を貫通しており、左
右両端にてタイロッド６０とナックルアーム（図示省
略）を介して転舵輪（図示省略）に操舵力伝達可能に連
結されるようになっている。また、操舵軸３０には、ボ
ールねじ機構４０のねじ軸４１が一体的に形成されてい
て、このねじ軸４１の外周には螺旋溝４１ａが形成され
ている。なお、操舵軸３０の左方への移動は、右方のラ
ックエンドボールジョイント３３がハウジング１０の段
部（エンドストッパ）１１と当接することによって規制
されるようになっている。

【００１１】ボールねじ機構４０は、操舵軸３０の弾性
支持部（ラックガイドによって支持されている部分）と
固定支持部（エンドブッシュ７１によって支持されてい
る部分）間にて電動機５０における回転軸５１の回転を
操舵軸３０の軸方向変位に変換して伝達する回転変位変
換手段であり、操舵軸３０に対して同軸的に設けられて
いて、操舵軸３０に一体的に形成したねじ軸４１と、こ
のねじ軸４１の外周にて電動機５０の回転軸５１に一体
回転可能に連結されたナット４２と、このナット４２と
ねじ軸４１間にてねじ軸４１外周に形成した螺旋溝４１
ａとナット４２の内周に形成した螺旋溝４２ａ間に介装
された多数のボール（鋼球）４３によって構成されてい
る。

【００１２】ナット４２は、その右端部にて電動機５０
の回転軸５１に対して軸周りに回転力伝達可能かつ揺動
可能に連結されるとともに、ハウジング１０に対して自
動調心ころ軸受７２を介して軸周りに回転可能かつ揺動
可能に支持されていて、回転軸５１との回転力伝達部位
では、図２にて示したように、周方向にて９０度の間隔
で軸方向に突出形成した４個の爪部４２ｂが回転軸５１
に同様に形成した４個の爪部５１ａに８個のゴム弾性体
８０を介して回転力伝達可能に係合している。なお、各
ゴム弾性体８０は、その周方向両端部にて各爪部４２
ｂ，５１ａにそれぞれ加硫接着されている。

【００１３】電動機５０は、ボールねじ機構４０を介し
て操舵軸３０に軸方向の操舵助勢力を付与するものであ
り、操舵軸３０に対して同軸的に組付けられていて、ハ
ウジング１０にボール軸受７３，７４を介して回転可能
かつ軸方向へ移動不能に組付けた筒状の回転軸（ロー
タ）５１と、ハウジング１０の一部をも構成するステー
タ５２を備えており、その回転出力をトルクセンサＳ１
や回転軸５１の回転を検出するセンサＳ２等からの信号
に基づいて制御装置（図示省略）によって制御されるよ
うになっている。各ボール軸受７３，７４は、ハウジン
グ１０の内周面と回転軸５１の外周面にそれぞれ密に嵌
合するようにして組付けられていて、回転軸５１が揺動
しないように構成されている。また、回転軸５１の内周
と操舵軸３０の外周間には所定のクリアランスが設けて
あり、操舵軸３０が所定量曲げ変形しても操舵軸３０が
回転軸５１に干渉しないようになっている。

【００１４】上記のように構成した本実施形態の電動式
パワーステアリング装置においては、操舵力が入力軸２
０のピニオン２３ａから操舵軸３０のラック歯３１形成
部位に直接伝達されるとともに、電動機５０の出力が制
御装置（図示省略）の制御下にてボールねじ機構４０を
介して操舵軸３０のねじ軸４１形成部位に伝達され、こ
の電動機５０の出力（操舵助勢力）によって操舵トルク
が的確に助勢される。

【００１５】ところで、上記のように構成した本実施形
態の電動式パワーステアリング装置においては、ボール
ねじ機構４０のナット４２が電動機５０の回転軸５１に
対して軸周りに回転力伝達可能かつ揺動可能に連結され
るとともに、ハウジング１０に対して自動調心ころ軸受
７２を介して軸周りに回転可能かつ揺動可能に支持され
るようにしたため、車輪側からの入力による操舵軸３０
の曲げ変形により操舵軸３０からボールねじ機構４０の
ナット４２に径方向の力（揺動力）が作用すると、ナッ
ト４２が支持体であるハウジング１０に対して揺動する
とともに電動機５０の回転軸５１に対して揺動する（ハ
ウジング１０及び電動機５０の回転軸５１に対してナッ
ト４２が単独にて揺動する）ため、ハウジング１０に支
持されているナット４２に対する操舵軸３０のこじりを
抑制することができるとともに、ナット４２から回転軸
５１に径方向の力が伝達されるのを抑制することができ
る。したがって、ボールねじ機構４０のねじ部でのこじ
り（引っかかり、摩擦等）を低減することができるとと
もに、回転軸５１の径方向への変位を抑制することがで
きて、回転軸５１のステータ５２に対する偏心・偏角を
抑制することができ、これによって回転軸５１の円滑な
回転を保証して、電動機５０の出力低下を抑制すること
ができる。

【００１６】また、本実施形態においては、ナット４２
をハウジング１０に対して軸周りに回転可能かつ揺動可
能に支持する支持部材として自動調心ころ軸受７２を採
用したため、ナット４２のハウジング１０に対する支持
構造を簡素な構成として小型かつ安価に実施することが
できる。また、ナット４２と回転軸５１の回転力伝達部
位にゴム弾性体８０を介装したため、電動機５０が発生
するトルクリップルをゴム弾性体８０にて減衰させるこ
とができて、トルクリップルに起因する操舵フィーリン
グの悪化を低減することができるとともに、電動機５０
の回転軸５１が回転駆動されることにより操舵軸３０に
操舵力が付与される状態（操舵助勢状態）にて操舵軸３
０がハウジング１０のエンドストッパ（エンドブッシュ
７１と段部１１）に衝突した際に、回転軸５１とナット
４２の回転イナーシャにより発生する衝撃荷重を低減し
て、ボールねじ機構４０のねじ部（ねじ軸４１外周に形
成した螺旋溝４１ａとナット４２の内周に形成した螺旋
溝４２ａ）を保護することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を実施してなる電動式パワーステアリ
ング装置の一実施形態を概略的に示す全体図である。

【図２】 図１に示したナットと回転軸の回転力伝達部
位での連結構成を示す図である。

【符号の説明】

１０…ハウジング、１１…段部、２０…入力軸、３０…
操舵軸、４０…ボールねじ機構、４１…ねじ軸、４２…
ナット、４３…ボール、５０…電動機、５１…回転軸、
５２…ステータ、７１…エンドブッシュ、７２…自動調
心ころ軸受、７３，７４…ボール軸受、８０…ゴム弾性
体。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングに対して軸方向移動可能かつ
   回転不能に支持された操舵軸の外周に同軸的に配置した
   電動機の回転軸が前記ハウジングに対して軸受を介して
   回転自在に支持され、また前記操舵軸と前記回転軸間に
   介装されて前記回転軸の回転を前記操舵軸の軸方向移動
   に変換するボールねじ機構のナットが前記回転軸と一体
   回転可能に連結されてなり、前記電動機の回転軸が回転
   駆動されることにより、前記操舵軸に操舵力が付与され
   るようにした電動式パワーステアリング装置において、
   前記ナットが前記回転軸に対して軸周りに回転力伝達可
   能かつ揺動可能に連結されるとともに前記ハウジングに
   対して軸周りに回転可能かつ揺動可能に支持されるよう
   にしたことを特徴とする電動式パワーステアリング装
   置。
2. 【請求項２】 前記ナットを前記ハウジングに対して軸
   周りに回転可能かつ揺動可能に支持する支持部材として
   自動調心ころ軸受を採用したことを特徴とする請求項１
   記載の電動式パワーステアリング装置。
3. 【請求項３】 前記ナットと前記回転軸の回転力伝達部
   位に弾性体を介装したことを特徴とする請求項１または
   ２記載の電動式パワーステアリング装置。