JP2000280920A - Electric power steering device - Google Patents
Electric power steering deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本出願発明は、車両の操舵力
を軽減するための操舵補助力を発生する電動パワーステ
アリング装置に関し、さらに詳細には、電動パワーステ
アリング装置の電動モータの回転駆動力をラック軸に伝
達するための駆動力伝達構造に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric power steering apparatus for generating a steering assist force for reducing a steering force of a vehicle, and more particularly, to a method for controlling a rotational driving force of an electric motor of the electric power steering apparatus. The present invention relates to a driving force transmitting structure for transmitting a driving force to a rack shaft.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、車両のステアリングホイール
による操舵力を軽減するために、該操舵力に電動モータ
の発生する操舵補助力を付加する種々の電動パワーステ
アリング装置が知られている。例えば、特開平８−２０
７７９６号公報に記載された電動パワーステアリング装
置では、ステアリングホイールからの操舵力に応じて転
舵輪を転舵すべく軸方向に移動自在なラック軸が、ボー
ルねじ機構を介して伝達される電動モータの回転駆動力
により移動されて、操舵力を補助するようになってい
る。ここでは、ボールねじ機構のボールナットに固定さ
れた傘歯車が、電動モータの出力軸に固定された傘歯車
と噛み合って、回転駆動される。また、電動モータは、
その軸線がラック軸の軸線に対して鋭角をなすように配
置されている。2. Description of the Related Art Conventionally, various electric power steering devices have been known in which a steering assist force generated by an electric motor is added to a steering force of a steering wheel of a vehicle in order to reduce the steering force. For example, JP-A-8-20
In the electric power steering apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7796, an electric motor in which a rack shaft movable in the axial direction to steer a steered wheel in accordance with a steering force from a steering wheel is transmitted via a ball screw mechanism. Is moved by the rotational driving force to assist the steering force. Here, the bevel gear fixed to the ball nut of the ball screw mechanism meshes with the bevel gear fixed to the output shaft of the electric motor and is driven to rotate. Also, the electric motor
The axis is arranged at an acute angle to the axis of the rack shaft.
【０００３】そして、電動モータのこのような配置によ
り、例えば実公平５−２０６２６号公報の第１図に記載
されているような、電動モータの軸線とラック軸の軸線
とが直交して配置されている電動パワーステアリング装
置に比べて、ラック軸と直交する方向への電動モータの
突出量が少なくなるため、電動パワーステアリング装置
がコンパクトになり、レイアウトの自由度を増すことが
できる。[0003] With such an arrangement of the electric motor, the axis of the electric motor and the axis of the rack shaft are arranged orthogonally, for example, as shown in Fig. 1 of Japanese Utility Model Publication No. 5-20626. As compared with the conventional electric power steering device, the amount of protrusion of the electric motor in the direction orthogonal to the rack axis is reduced, so that the electric power steering device can be made compact and the degree of freedom in layout can be increased.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平８−２０７７９６号公報に記載された電動パワース
テアリング装置では、電動モータの出力軸に固定された
傘歯車とボールナットに固定された傘歯車との噛み合い
部分は、電動モータの軸線とラック軸の軸線とがなす角
度の鋭角側にあるため、ボールナット側の傘歯車の大き
さが制限され、大きな減速比を得ることが困難であっ
た。また、大きな減速比を得ようとすると、ボールナッ
ト側の傘歯車の径を大きくせざるを得ず、結果的に装置
が大型化して、電動モータを鋭角に配置したことによる
レイアウト上の利点が失われるおそれがあった。However, in the electric power steering apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-207796, a bevel gear fixed to an output shaft of an electric motor and a bevel gear fixed to a ball nut are used. Is located on the acute angle side of the angle between the axis of the electric motor and the axis of the rack shaft, so that the size of the bevel gear on the ball nut side is limited, and it is difficult to obtain a large reduction ratio. In addition, if a large reduction ratio is to be obtained, the diameter of the bevel gear on the ball nut side must be increased, resulting in an increase in the size of the device and an advantage in layout due to the arrangement of the electric motor at an acute angle. There was a risk of loss.
【０００５】本出願発明は、このような事情に鑑みてな
されたものであって、請求項１および請求項２記載の発
明は、装置をコンパクトにして、レイアウトの自由度を
増すと同時に、大きな減速比を有する電動パワーステア
リング装置を提供することを共通の課題とする。また、
請求項２記載の発明は、さらに、電動パワーステアリン
グ装置の耐久性の向上を図ることを課題とする。The invention of the present application has been made in view of such circumstances, and the inventions according to claims 1 and 2 make the apparatus compact, increase the degree of freedom in layout, and at the same time increase the size of the apparatus. It is a common object to provide an electric power steering device having a reduction ratio. Also,
Another object of the present invention is to improve the durability of the electric power steering device.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段および効果】本出願の請求
項１記載の発明は、入力された操舵力に応じて車両の転
舵輪を転舵すべく軸方向に移動自在なラック軸と、該ラ
ック軸と同軸に配置された回転部材を有するとともに該
回転部材の回転を前記ラック軸の軸方向の移動に変換す
る変換機構と、前記操舵力を補助する補助力を発生する
電動モータと、該電動モータの出力軸に取り付けられた
第１歯車と、該第１歯車との噛み合いにより回転駆動さ
れるとともに前記回転部材に同軸に設けられて該回転部
材を回転駆動する第２歯車とを備え、前記電動モータの
軸線が前記ラック軸の軸線に対して傾斜して配置された
電動パワーステアリング装置において、前記第１歯車と
前記第２歯車との噛み合い部分が、前記電動モータの前
記出力軸の軸線と前記ラック軸の軸線とがなす角度の鈍
角側に位置する電動パワーステアリング装置である。The invention according to claim 1 of the present application provides a rack shaft that is movable in the axial direction to steer steered wheels of a vehicle in accordance with an input steering force, and A conversion mechanism having a rotating member disposed coaxially with a rack shaft and converting rotation of the rotating member into axial movement of the rack shaft, an electric motor for generating an assisting force for assisting the steering force, A first gear attached to the output shaft of the electric motor, and a second gear that is driven to rotate by meshing with the first gear and that is provided coaxially with the rotating member and rotationally drives the rotating member; In an electric power steering device in which an axis of the electric motor is arranged to be inclined with respect to an axis of the rack shaft, a meshing portion between the first gear and the second gear is formed by an axis of the output shaft of the electric motor. When The axis of the serial rack shaft is an electric power steering device located obtuse side of angle formed.
【０００７】このような請求項１記載の発明によれば、
電動モータの軸線がラック軸の軸線に対して傾斜して配
置されているため、電動モータがラック軸の径方向外方
に突出する度合いは、電動モータの軸線がラック軸の軸
線と直交するように配置されたものに比べて小さくな
る。その結果、電動パワーステアリング装置がコンパク
トとなって、そのレイアウトの自由度を増すことができ
る。According to the first aspect of the present invention,
Since the axis of the electric motor is inclined with respect to the axis of the rack axis, the degree of the electric motor protruding radially outward of the rack axis is such that the axis of the electric motor is orthogonal to the axis of the rack axis. Smaller than those arranged in the As a result, the electric power steering device becomes compact, and the degree of freedom of its layout can be increased.
【０００８】そして、第１歯車と第２歯車との噛み合い
部分が、電動モータの出力軸の軸線とラック軸の軸線と
がなす角度の鈍角側にあるので、第２歯車の大きさは、
傾斜している出力軸の位置および第１歯車に基づく制約
を受けることが少なく、電動モータの軸線および出力軸
の軸線が傾斜して配置されているにも拘わらず、第２歯
車として、比較的径の大きな歯車を採用することが可能
となる。その結果、減速比も大きくすることができて、
減速比に関する設計の自由度が増える。また、第１およ
び第２歯車のみで所望の減速比が得られるため、所望の
減速比を得るために３個以上の歯車から構成される複雑
な減速機構が不要となるので、部品点数を削減でき、減
速機構をコンパクトに構成することができる。Since the meshing portion between the first gear and the second gear is on the obtuse side of the angle formed by the axis of the output shaft of the electric motor and the axis of the rack shaft, the size of the second gear is
It is less likely to be restricted based on the position of the inclined output shaft and the first gear, and the second gear is comparatively relatively small despite the fact that the axis of the electric motor and the axis of the output shaft are inclined. It is possible to use a gear having a large diameter. As a result, the reduction ratio can be increased,
The degree of freedom in designing the reduction ratio is increased. Further, since a desired reduction ratio can be obtained only with the first and second gears, a complicated reduction mechanism composed of three or more gears is not required to obtain a desired reduction ratio, so that the number of parts is reduced. As a result, the speed reduction mechanism can be made compact.
【０００９】さらに、請求項２記載の発明のように、請
求項１記載の電動パワーステアリング装置において、前
記第２歯車の基準ピッチ面から歯先側に向かって延びる
該基準ピッチ面の法線が、前記ラック軸を指向している
ことにより、第１および第２歯車の噛み合い率を高める
ことができるので、操舵補助力の源である電動モータか
らの大きなトルクも、確実に第２歯車に伝達できる。ま
た、噛み合い部分の個々の歯に作用する伝達荷重を分散
して小さくできるので、歯車の耐強度および耐久性を向
上させることができる。Further, as in the second aspect of the present invention, in the electric power steering apparatus according to the first aspect, a normal line of the reference pitch plane extending from the reference pitch plane of the second gear toward the tooth tip side is provided. By directing the rack shaft, the meshing ratio of the first and second gears can be increased, so that a large torque from the electric motor, which is a source of the steering assist force, is reliably transmitted to the second gear. it can. In addition, since the transmission load acting on each tooth of the meshing portion can be dispersed and reduced, the strength and durability of the gear can be improved.
【００１０】なお、この明細書において、電動モータの
軸線とは電動モータのロータの回転中心線を意味する。[0010] In this specification, the axis of the electric motor means the rotation center line of the rotor of the electric motor.
【００１１】[0011]
【発明の実施形態】以下、本出願発明の一実施形態を図
１および図２を参照して説明する。図１は、本出願発明
の実施形態である電動パワーステアリング装置の概略全
体図であり、図２は、その要部拡大図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic overall view of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of a main part thereof.
【００１２】電動パワーステアリング装置１は、車両の
左右方向に延びる略円筒状のハウジング２を備えてお
り、該ハウジング２内にラック軸５が軸方向に移動自在
に収容されている。ハウジング２は、ハウジング本体３
とハウジング本体３の一端部である拡開した開口端部に
装着された歯車収容ハウジング４とから構成されてい
る。そして、この歯車収容ハウジング４は、電動モータ
６の取付部４ａと、ラック軸５が軸方向に移動自在に挿
通する挿通部４ｂとを有している。また、ラック軸５の
両端部は、それぞれボールジョイントを介してタイロッ
ド７，７に連結されていて、ラック軸５の移動によりタ
イロッド７，７が動かされ、さらに転舵機構を介して、
車両の転舵輪が転舵される。The electric power steering apparatus 1 includes a substantially cylindrical housing 2 extending in the left-right direction of the vehicle, and a rack shaft 5 is accommodated in the housing 2 so as to be movable in the axial direction. The housing 2 includes a housing body 3
And a gear housing 4 mounted on an expanded opening end which is one end of the housing body 3. The gear housing 4 has a mounting portion 4a for the electric motor 6 and an insertion portion 4b through which the rack shaft 5 is movably inserted in the axial direction. Further, both ends of the rack shaft 5 are connected to tie rods 7, 7 via ball joints, respectively. The movement of the rack shaft 5 causes the tie rods 7, 7 to move, and further via a steering mechanism,
The steered wheels of the vehicle are steered.
【００１３】一方のボールジョイントは、一端部がハウ
ジング本体３の端部に嵌着され、他端部がタイロッド７
に嵌着された防塵用の第１ブーツ８により覆われてい
る。そして、他方のボールジョイントは、一端部が歯車
収容ハウジング４の挿通部４ｂに嵌着され、他端部がタ
イロッド７に嵌着された防塵用の第２ブーツ９により覆
われている。One ball joint has one end fitted to the end of the housing body 3 and the other end connected to the tie rod 7.
Is covered by the first boot 8 for dustproof fitting. The other ball joint has one end fitted to the insertion portion 4b of the gear housing 4 and the other end covered by a second dustproof boot 9 fitted to the tie rod 7.
【００１４】ハウジング本体３の端部近傍であって第１
ブーツ８の嵌着部分より中央寄りには、ステアリングギ
ヤボックス３ａが、ハウジング本体３から傾斜して延び
て配置されている。すなわち、ラック軸５の軸線を含み
かつ後述する入力軸１０の軸線と平行な平面上で、ステ
アリングギヤボックス３ａの中心線（この実施形態で
は、この中心線と入力軸１０の軸線とは一致している）
と平行な第１直線とラック軸５の軸線との交点から、ラ
ック軸５の軸線の一部であってラック軸５の中央位置の
向きに延びる半直線と、該交点から前記第１直線の一部
であって入力軸１０がある向きに延びる半直線とがなす
角度が鈍角となるように傾斜している。この鈍角の大き
さは必要に応じて適宜設定されるものである。In the vicinity of the end of the housing body 3, the first
A steering gear box 3a is arranged to extend from the housing main body 3 at a position closer to the center than the fitting portion of the boot 8. That is, the center line of the steering gear box 3a (in this embodiment, the center line coincides with the axis of the input shaft 10) on a plane that includes the axis of the rack shaft 5 and is parallel to the axis of the input shaft 10 described later. ing)
A half straight line extending from the intersection of the first straight line parallel to the axis of the rack shaft 5 toward the center position of the rack shaft 5 and a part of the axis of the rack shaft 5; A part of the input shaft 10 is inclined so that an angle formed between the input shaft 10 and a half line extending in a certain direction becomes an obtuse angle. The size of the obtuse angle is appropriately set as needed.
【００１５】ステアリングギヤボックス３ａには、ステ
アリングホイールが一体的に取り付けられたステアリン
グ軸にジョイントを介して連結されている入力軸１０
が、軸受を介して回動自在に支持されている。ステアリ
ングギヤボックス３ａ内では、出力軸が軸受を介して該
ギヤボックス３ａに回動自在に支持されており、さらに
入力軸１０が、トーションバーを介して、相対的に捩り
可能に出力軸と連結されている。An input shaft 10 connected via a joint to a steering shaft on which a steering wheel is integrally mounted is connected to the steering gear box 3a.
Are rotatably supported via bearings. In the steering gear box 3a, an output shaft is rotatably supported by the gear box 3a via a bearing, and the input shaft 10 is connected to the output shaft via a torsion bar so as to be relatively twistable. Have been.
【００１６】出力軸の下端部にはピニオンが形成されて
いて、ラック軸５に形成されたラック部と噛み合ってい
る。そのため、ステアリングホイールからの操舵力の入
力により、ステアリング軸、入力軸１０、捩りを伴った
トーションバーそして出力軸が回動し、その出力軸の回
動に応じて、ピニオンとラック部の噛み合いにより、ラ
ック軸５が軸方向に移動するようになっている。A pinion is formed at the lower end of the output shaft, and is engaged with a rack formed on the rack shaft 5. Therefore, the steering shaft, the input shaft 10, the torsion bar with torsion, and the output shaft are rotated by the input of the steering force from the steering wheel, and the pinion and the rack are engaged according to the rotation of the output shaft. The rack shaft 5 moves in the axial direction.
【００１７】一方、ハウジング２の他方の端部を形成し
ている歯車収容ハウジング４において、その取付部４ａ
に、ステアリングホイールからの操舵力を補助する補助
力を発生する電動モータ６が、ボルトにより取り付けら
れている。この取付部４ａは、ハウジング２の中央位置
からの軸方向距離がステアリングギヤボックス３ａのそ
れと略等しい位置で、歯車収容ハウジング４から傾斜し
て延びて配置されている。On the other hand, in the gear housing 4 forming the other end of the housing 2, the mounting portion 4a
Further, an electric motor 6 for generating an assisting force for assisting the steering force from the steering wheel is attached by bolts. The mounting portion 4a is arranged to extend obliquely from the gear housing 4 at a position where the axial distance from the center position of the housing 2 is substantially equal to that of the steering gear box 3a.
【００１８】すなわち、ラック軸５の軸線を含みかつ電
動モータ６の軸線（電動モータ６のロータの回転中心
線）と平行な平面上、またはラック軸５の軸線と電動モ
ータ６の軸線とを含む平面上（この実施形態では、ラッ
ク軸５の軸線と電動モータ６の軸線は同一平面上にあ
る）で、取付部４ａの中心線（この実施形態では、この
中心線と電動モータ６の軸線とは一致している）とラッ
ク軸５の軸線との交点（電動モータ６の軸線とラック軸
５の軸線とが捩れの位置にある場合は、取付部４ａの中
心線と平行な第２直線とラック軸５の軸線との交点）か
ら、ラック軸５の軸線の一部であってラック軸５の中央
位置の向きに延びる半直線と、該交点から取付部４ａの
中心線（すなわち、電動モータ６の軸線）の一部であっ
て電動モータ６がある向き（または前記第２直線の一部
であって電動モータ６がある向き）に延びる半直線とが
なす角度が鈍角αとなるように傾斜している。この鈍角
αの大きさは必要に応じて適宜設定されるものである
が、この実施形態では、ステアリングギヤボックス３ａ
の前記鈍角の大きさと略等しくされている。That is, on a plane that includes the axis of the rack shaft 5 and is parallel to the axis of the electric motor 6 (the rotation center line of the rotor of the electric motor 6), or includes the axis of the rack shaft 5 and the axis of the electric motor 6. On a plane (in this embodiment, the axis of the rack shaft 5 and the axis of the electric motor 6 are on the same plane), the center line of the mounting portion 4a (in this embodiment, the center line and the axis of the electric motor 6) (When the axis of the electric motor 6 and the axis of the rack shaft 5 are in a twisted position, a second straight line parallel to the center line of the mounting portion 4a). A half line extending from the rack shaft 5 to the center of the rack shaft 5 and being part of the axis of the rack shaft 5 from the intersection of the rack shaft 5 and the center line of the mounting portion 4a from the intersection (that is, the electric motor). 6 axis) and there is an electric motor 6 Can angle the ray forms extending (or a part there is an electric motor 6 direction of the second straight line) is inclined so that an obtuse angle alpha. The magnitude of the obtuse angle α is appropriately set as necessary, but in this embodiment, the steering gear box 3a
Is substantially equal to the size of the obtuse angle.
【００１９】このように、電動モータ６の軸線がラック
軸５の軸線に対して傾斜しており、電動モータ６は、ハ
ウジング２に対して傾斜して配置されている。そのた
め、電動モータ６がハウジング２から径方向外方に突出
する度合いは、電動モータ６の軸線がラック軸５の軸線
と直交するように配置されたものに比べて小さくなり、
電動パワーステアリング装置１がコンパクトとなる。As described above, the axis of the electric motor 6 is inclined with respect to the axis of the rack shaft 5, and the electric motor 6 is arranged to be inclined with respect to the housing 2. Therefore, the degree to which the electric motor 6 projects radially outward from the housing 2 is smaller than that of the electric motor 6 arranged so that the axis of the electric motor 6 is orthogonal to the axis of the rack shaft 5.
The electric power steering device 1 becomes compact.
【００２０】さらに、ステアリングギヤボックス３ａに
関する前記第１直線と電動モータ６の軸線（または第２
直線）とは同一平面上にあるため、ステアリングギヤボ
ックス３ａおよび電動モータ６は、ハウジング２に対し
て略同じ側に突出して配置されている。そのため、ハウ
ジング２の中央位置に関して、ステアリングギヤボック
ス３ａと、取付部４ａおよび電動モータ６とは、略対称
に配置されていて、しかも両者の間の間隔は、ハウジン
グ２から径方向外方に向かうにつれて次第に大きくなっ
ている。Further, the first straight line with respect to the steering gear box 3a and the axis (or the second
Therefore, the steering gear box 3a and the electric motor 6 are disposed so as to protrude substantially on the same side with respect to the housing 2. Therefore, with respect to the center position of the housing 2, the steering gear box 3 a, the mounting portion 4 a, and the electric motor 6 are arranged substantially symmetrically, and the distance between them is radially outward from the housing 2. It is getting bigger.
【００２１】電動モータ６からは、歯車収容ハウジング
４内に出力軸２０が延びており、その先端部には第１歯
車２１が取り付けられていて、出力軸２０と一体的に回
転するようになっている。また、この出力軸２０の軸線
は、この実施形態では電動モータ６の軸線と一致してい
ることから、ラック軸５の軸線とは、電動モータ６の軸
線とラック軸５の軸線とにより形成される前記鈍角αに
等しい角度で傾斜した状態で交わっている。An output shaft 20 extends from the electric motor 6 into the gear housing 4, and a first gear 21 is attached to the end of the output shaft 20 so that the output shaft 20 rotates integrally with the output shaft 20. ing. Further, since the axis of the output shaft 20 coincides with the axis of the electric motor 6 in this embodiment, the axis of the rack shaft 5 is formed by the axis of the electric motor 6 and the axis of the rack shaft 5. At an angle equal to the obtuse angle α.
【００２２】また、ハウジング本体３において歯車収容
ハウジング４の装着部分の近傍は、ハウジング本体３の
他の部分に比較して大径とされたボールねじ機構収容部
３ｂとなっており、このボールねじ機構収容部３ｂの開
口端部がさらに大径となって、前述の拡開した開口端部
となっている。The housing body 3 has a ball screw mechanism housing 3b near the mounting portion of the gear housing 4 which is larger in diameter than other parts of the housing body 3. The opening end of the mechanism accommodating portion 3b has a larger diameter, and is the above-described enlarged opening end.
【００２３】そして、ボールねじ機構収容部３ｂ内に
は、ラック軸５の径方向外方に配置された回転部材であ
るボールナット３１が、ラック軸５と同軸に設けられて
いる。ボールナット３１は、アンギュラ玉軸受３２を介
して、ハウジング本体３に回転自在にかつ軸方向に移動
不能に支持されている。また、ラック軸５は、その中央
位置近傍から第２ブーツ９側の端部に至る範囲の外周に
螺旋状のねじ溝が形成されたねじ溝部３３を有してい
て、該ねじ溝とボールナット３１の内周に形成された螺
旋状のねじ溝との間に形成された空間には、多数のボー
ル３４が転動自在に介在している。なお、ボールナット
３１には、ボールナット３１の回転につれて軸方向に進
行したボール３４を後方に戻す通路が設けられている。In the ball screw mechanism accommodating section 3b, a ball nut 31, which is a rotating member disposed radially outward of the rack shaft 5, is provided coaxially with the rack shaft 5. The ball nut 31 is supported by the housing main body 3 via an angular ball bearing 32 so as to be rotatable and immovable in the axial direction. Further, the rack shaft 5 has a screw groove portion 33 in which a spiral screw groove is formed on the outer periphery in the range from the vicinity of the center position to the end on the second boot 9 side. A large number of balls 34 are rotatably interposed in a space formed between the helical thread groove 31 formed in the inner periphery of the ball 31 and the helical thread groove. The ball nut 31 is provided with a passage for returning the ball 34 that has advanced in the axial direction as the ball nut 31 rotates.
【００２４】それゆえ、これらボールナット３１、ラッ
ク軸５のねじ溝部３３およびボール３４が構成要素とな
ってボールねじ機構３０が形成されている。そして、こ
のボールねじ機構３０は、ボールナット３１の回転によ
り、ラック軸５の軸方向の移動を生じさせることから、
ボールナット３１の回転をラック軸５の軸方向の移動に
変換する変換機構を構成している。Therefore, the ball nut mechanism 31, the screw groove 33 of the rack shaft 5 and the ball 34 constitute the ball screw mechanism 30. Since the ball screw mechanism 30 causes the rack shaft 5 to move in the axial direction by the rotation of the ball nut 31,
A conversion mechanism for converting the rotation of the ball nut 31 into the axial movement of the rack shaft 5 is configured.
【００２５】したがって、ハウジング２における、ステ
アリングギヤボックス３ａ、電動モータ６およびボール
ねじ機構３０収容部３ｂのこのような配置により、ハウ
ジング２の中央位置に関して、この取付部４ａおよび電
動モータ６と、ステアリングギヤボックス３ａとは、略
対称に配置されていて、両者の間の間隔は、ハウジング
２から径方向外方に向かうにつれて次第に大きくなった
うえに、ボールねじ機構３０は、電動モータ６よりもハ
ウジング２の中央位置寄りに配置されているので、ハウ
ジング２から径方向外方に大きく突出している電動モー
タ６を可能な限りハウジング２の端部に近づけて配置す
ることができ、ハウジング２の中央部に比較的広い空間
を形成することができる。Therefore, with the arrangement of the steering gear box 3a, the electric motor 6, and the ball screw mechanism 30 accommodating portion 3b in the housing 2, the mounting portion 4a, the electric motor 6, and the steering The gear box 3a is disposed substantially symmetrically, and the distance between the two increases gradually from the housing 2 toward the outside in the radial direction. 2, the electric motor 6 protruding largely outward in the radial direction from the housing 2 can be arranged as close to the end of the housing 2 as possible. A relatively large space can be formed.
【００２６】図２を参照して、ボールナット３１の外周
には、ラック軸５の中央位置側から順に、アンギュラ玉
軸受３２のインナレースを支持する軸受支持部と第２歯
車２２が取り付けられる歯車取付部とが、軸方向に並ん
で形成されている。そして、アンギュラ玉軸受３２のイ
ンナレースの端面と第２歯車２２のボス部の端面とが当
接する状態で、ナットにより締め付けられることで、両
者がボールナット３１に一体的に固定されている。Referring to FIG. 2, on the outer periphery of ball nut 31, a bearing supporting portion for supporting the inner race of angular ball bearing 32 and a gear to which second gear 22 is attached in order from the center position side of rack shaft 5. The attachment part is formed side by side in the axial direction. When the end surface of the inner race of the angular ball bearing 32 and the end surface of the boss portion of the second gear 22 are in contact with each other, the two are integrally fixed to the ball nut 31 by being tightened by a nut.
【００２７】このうち、第２歯車２２は、ボールナット
３１と同軸に、したがってラック軸５と同軸になるよう
に設けられており、その歯が形成されている部分は、ボ
ールねじ機構収容部３ｂから、該収容部３ｂより大径の
歯車収容ハウジング４内に突出している。The second gear 22 is provided so as to be coaxial with the ball nut 31 and therefore coaxial with the rack shaft 5, and the portion where the teeth are formed is formed in the ball screw mechanism accommodating portion 3b. From the housing portion 3b into the gear housing housing 4 having a larger diameter.
【００２８】そして、この歯車収容ハウジング４内で、
電動モータ６の出力軸２０に取り付けられた第１歯車２
１が、第２歯車と噛み合っていて、電動モータ６により
回転駆動される第１歯車２１により、第２歯車２２が回
転駆動される。そして、この第２歯車２２によりボール
ナット３１が回転駆動されて、両者が一体的に回転する
ようになっている。Then, in the gear housing 4,
First gear 2 attached to output shaft 20 of electric motor 6
The first gear 21 meshes with the second gear, and the second gear 22 is rotationally driven by the first gear 21 that is rotationally driven by the electric motor 6. Then, the ball nut 31 is rotationally driven by the second gear 22, so that the two rotate integrally.
【００２９】これら第１および第２歯車２１，２２は、
それらの軸の軸線である出力軸２０の軸線およびボール
ナット３１の軸線が傾斜して交わっていることから、そ
れぞれ交差軸歯車からなっており、例えば傘歯車から構
成されている。そして、従来の電動パワーステアリング
装置と同様に、第２歯車２２の歯数は第１歯車２１の歯
数より大きくされていて、これら両歯車２１，２２によ
り、減速機構が構成されている。The first and second gears 21 and 22 are
Since the axes of the output shaft 20 and the axis of the ball nut 31 which are the axes of these shafts intersect at an angle, they are each formed of a cross shaft gear, for example, a bevel gear. The number of teeth of the second gear 22 is made larger than the number of teeth of the first gear 21 as in the conventional electric power steering device, and the two gears 21 and 22 constitute a reduction mechanism.
【００３０】また、第２歯車２２の歯は、その基準ピッ
チ面の法線であって、基準ピッチ面から歯先側に向かっ
て延びる法線が、ラック軸５を指向するように形成され
ている。したがって、第２歯車２２の歯が形成された面
はラック軸５を指向している。そして、第１歯車２１と
第２歯車２２との噛み合い部分は、出力軸２０の軸線と
ラック軸５の軸線とがなす角度の前記鈍角α側にある。The teeth of the second gear 22 are formed so that the normal to the reference pitch plane and extending from the reference pitch plane toward the tooth tip is directed to the rack shaft 5. I have. Therefore, the surface of the second gear 22 on which the teeth are formed faces the rack shaft 5. The meshing portion between the first gear 21 and the second gear 22 is on the obtuse angle α side of the angle formed by the axis of the output shaft 20 and the axis of the rack shaft 5.
【００３１】このように、第１歯車２１と第２歯車２２
との噛み合い部分が鈍角α側にあるので、第２歯車２２
の大きさは、傾斜している出力軸２０の位置および第１
歯車２１に基づく制約を受けることが少なく、電動モー
タ６の軸線および出力軸２０の軸線が傾斜して配置され
ているにも拘わらず、第２歯車２２として、比較的径の
大きな歯車を採用することが可能となる。その結果、第
１および第２歯車２１，２２のみで減速比を大きくする
ことができる。As described above, the first gear 21 and the second gear 22
Is on the obtuse angle α side, the second gear 22
Depends on the position of the inclined output shaft 20 and the first position.
A gear having a relatively large diameter is used as the second gear 22 despite the fact that there is little restriction based on the gear 21 and the axis of the electric motor 6 and the axis of the output shaft 20 are arranged inclined. It becomes possible. As a result, only the first and second gears 21 and 22 can increase the reduction ratio.
【００３２】さらに、第２歯車２２の基準ピッチ面の法
線がラック軸５を指向するように形成されているので、
第１および第２歯車２１，２２の噛み合い率を高めるこ
とができるので、操舵補助力の源である電動モータ６か
らの大きなトルクも、確実に第２歯車２２に伝達でき
る。また、噛み合い部分の個々の歯に作用する伝達荷重
を分散して小さくできる。したがって、歯車の耐強度お
よび耐久性を向上させることができるから、第１および
第２歯車２１，２２として樹脂製の歯車を採用すること
も可能となる。Further, since the normal to the reference pitch plane of the second gear 22 is formed so as to point to the rack shaft 5,
Since the meshing ratio of the first and second gears 21 and 22 can be increased, a large torque from the electric motor 6 which is a source of the steering assist force can be transmitted to the second gear 22 reliably. Further, the transmission load acting on the individual teeth of the meshing portion can be dispersed and reduced. Accordingly, since the strength and durability of the gears can be improved, it is also possible to employ resin gears as the first and second gears 21 and 22.
【００３３】このように構成された実施形態の作動を説
明する。運転者が操舵すべくステアリングホイールを回
動させると、ステアリングホイールと一体のステアリン
グ軸が回動し、その回動がジョイントを介して入力軸１
０に伝達される。入力軸１０は、トーションバーに捩り
を生じさせつつ出力軸を回動させて、その回動が、ピニ
オンとラック軸５のラック部との噛み合いにより、ラッ
ク軸５に軸方向の移動を生じさせる。そして、その移動
がタイロッド７，７を介して転舵輪に伝達され、操舵力
に応じた転舵輪の転舵が行われる。The operation of the embodiment configured as described above will be described. When the driver turns the steering wheel to steer, the steering shaft integrated with the steering wheel rotates, and the rotation is performed via the joint by the input shaft 1.
0 is transmitted. The input shaft 10 rotates the output shaft while causing the torsion bar to twist, and the rotation causes the rack shaft 5 to move in the axial direction due to the engagement between the pinion and the rack portion of the rack shaft 5. . Then, the movement is transmitted to the steered wheels via the tie rods 7, 7, and the steered wheels are steered according to the steering force.
【００３４】一方、トーションバーの捩れの大きさから
操舵力が検出されて、その検出された操舵力に応じた制
御信号に基づいて電動モータ６が駆動される。そして、
駆動された電動モータ６により回転駆動される出力軸２
０および第１歯車２１の回転により、第２歯車２２およ
びボールナット３１がラック軸５のねじ溝部３３の周り
で回転駆動される。ボールナット３１の回転により、ボ
ール３４と噛み合うボール溝部３３を有するラック軸５
がその軸方向に移動し、その動きがタイロッド７，７を
介して転舵輪に伝達されて、ステアリングホイールから
の操舵力の補助を行う。On the other hand, the steering force is detected from the magnitude of the twist of the torsion bar, and the electric motor 6 is driven based on a control signal corresponding to the detected steering force. And
Output shaft 2 that is rotationally driven by driven electric motor 6
The rotation of the first gear 21 and the second gear 22 drives the second gear 22 and the ball nut 31 to rotate around the thread groove 33 of the rack shaft 5. The rotation of the ball nut 31 causes the rack shaft 5 having the ball groove 33 to be engaged with the ball 34.
Moves in the axial direction, and the movement is transmitted to the steered wheels via the tie rods 7, 7 to assist the steering force from the steering wheel.
【００３５】この実施形態は、前記のように構成されて
いるので、以下の効果を奏する。電動モータ６の軸線が
ラック軸５の軸線に対して傾斜しており、電動モータ６
は、ハウジング２に対して傾斜して配置されている。そ
のため、電動モータ６がハウジング２から径方向外方に
突出する度合いは、電動モータ６の軸線がラック軸５の
軸線と直交するように配置されたものに比べて小さくな
る。その結果、電動パワーステアリング装置１がコンパ
クトとなって、そのレイアウトの自由度を増すことがで
きる。This embodiment has the following advantages because it is configured as described above. The axis of the electric motor 6 is inclined with respect to the axis of the rack shaft 5, and the electric motor 6
Are arranged obliquely with respect to the housing 2. Therefore, the degree of the electric motor 6 projecting radially outward from the housing 2 is smaller than that of the electric motor 6 arranged such that the axis of the electric motor 6 is orthogonal to the axis of the rack shaft 5. As a result, the electric power steering device 1 becomes compact, and the degree of freedom of its layout can be increased.
【００３６】第１歯車２１と第２歯車２２との噛み合い
部分が、出力軸２０の軸線とラック軸５の軸線とがなす
角度の鈍角α側にあるので、第２歯車２２の大きさは、
傾斜している出力軸２０の位置および第１歯車２１に基
づく制約を受けることが少なく、電動モータ６の軸線お
よび出力軸２０の軸線が傾斜して配置されているにも拘
わらず、第２歯車２２として、比較的径の大きな歯車を
採用することが可能となる。その結果、減速比も大きく
することができて、減速比に関する設計の自由度が増え
る。また、第１および第２歯車２１，２２のみで所望の
減速比が得られるため、所望の減速比を得るために３個
以上の歯車から構成される複雑な減速機構が不要となる
ので、部品点数を削減でき、減速機構をコンパクトに構
成することができる。Since the meshing portion between the first gear 21 and the second gear 22 is on the obtuse angle α side of the angle between the axis of the output shaft 20 and the axis of the rack shaft 5, the size of the second gear 22 is
The position of the inclined output shaft 20 and the restriction based on the first gear 21 are less likely to be imposed, and the second gear is formed despite the fact that the axis of the electric motor 6 and the axis of the output shaft 20 are inclined. As 22, a gear having a relatively large diameter can be adopted. As a result, the reduction ratio can be increased, and the degree of freedom in designing the reduction ratio is increased. Also, since a desired reduction ratio can be obtained only with the first and second gears 21 and 22, a complicated reduction mechanism composed of three or more gears is not required to obtain a desired reduction ratio. The number of points can be reduced, and the speed reduction mechanism can be made compact.
【００３７】第２歯車２２の歯は、その基準ピッチ面の
法線であって、歯先側に向かって延びる基準ピッチ面の
法線がラック軸５を指向するように形成されているの
で、第１および第２歯車２１，２２の噛み合い率を高め
ることができ、操舵補助力の源である電動モータ６から
の大きなトルクも、確実に第２歯車２２に伝達できる。
また、噛み合い部分の個々の歯に作用する伝達荷重を分
散して小さくできるので、歯車の耐強度および耐久性が
向上するとともに、第１および第２歯車２１，２２とし
て樹脂製の歯車を採用することもでき、それによって噛
み合い音の低減も可能となる。The teeth of the second gear 22 are formed so that the normal to the reference pitch plane thereof and the normal to the reference pitch plane extending toward the tooth tip side is directed to the rack shaft 5. The engagement ratio between the first and second gears 21 and 22 can be increased, and a large torque from the electric motor 6 that is a source of the steering assist force can be reliably transmitted to the second gear 22.
In addition, since the transmission load acting on the individual teeth of the meshing portion can be dispersed and reduced, the strength and durability of the gears are improved, and resin gears are used as the first and second gears 21 and 22. It is also possible to reduce the meshing noise.
【００３８】ハウジング２の中央位置に関して、取付部
４ａおよび電動モータ６と、ステアリングギヤボックス
３ａとは、略対称に配置されていて、両者の間の間隔
は、ハウジング２から径方向外方に向かうにつれて次第
に大きくなっているうえに、ボールねじ機構３０は、取
付部４ａおよび電動モータ６よりもハウジング２の中央
寄りに位置しているので、ハウジング２から径方向外方
に大きく突出している電動モータ６を可能な限りハウジ
ング２の端部に近づけて配置することができる。そのた
め、前記特開平８−２０７７９６号公報に記載されてい
る電動モータ６の取付部分がボールねじ機構３０よりラ
ック軸５の中央位置寄りに配置されているものに比べ
て、ハウジング２の中央部には、比較的広い空間が形成
されるので、この空間に周辺装置を配置することがで
き、それら周辺装置のコンパクトなレイアウトが可能と
なる。With respect to the center position of the housing 2, the mounting portion 4 a and the electric motor 6 and the steering gear box 3 a are arranged substantially symmetrically, and the interval between them is radially outward from the housing 2. And the ball screw mechanism 30 is located closer to the center of the housing 2 than the mounting portion 4a and the electric motor 6, so that the electric motor protruding largely outward in the radial direction from the housing 2 6 can be arranged as close as possible to the end of the housing 2. For this reason, compared to the case where the mounting portion of the electric motor 6 described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-207796 is located closer to the center position of the rack shaft 5 than the ball screw mechanism 30, the housing 2 has Since a relatively large space is formed, peripheral devices can be arranged in this space, and a compact layout of the peripheral devices is possible.
【００３９】なお、前記実施形態では、第２歯車２２
は、その基準ピッチ面の法線がラック軸５を指向するよ
うに形成されていたが、第１歯車２１と第２歯車２２と
の噛み合い部が、出力軸２０の軸線とラック軸５の軸線
とがなす角度の鈍角α側にありさえすれば、第２歯車２
２として、比較的径の大きな歯車を採用することが可能
となって、減速比を大きくすることができる。したがっ
て、例えば第２歯車２２の基準ピッチ面の法線が、ラッ
ク軸５の軸線と平行またはラック軸５の軸線から径方向
外方に離れる向きに指向しているものであってもよい。In the above embodiment, the second gear 22
Is formed so that the normal to the reference pitch plane is directed to the rack shaft 5, but the meshing portion between the first gear 21 and the second gear 22 forms the axis of the output shaft 20 and the axis of the rack shaft 5. As long as it is on the obtuse angle α side of the angle formed by the second gear 2
As 2, the gear having a relatively large diameter can be adopted, and the reduction ratio can be increased. Therefore, for example, the normal to the reference pitch plane of the second gear 22 may be oriented parallel to the axis of the rack shaft 5 or in a direction radially outward from the axis of the rack shaft 5.
【００４０】前記実施形態では、電動モータ６の取付部
４ａおよび電動モータ６と、ステアリングギヤボックス
３ａとは、ハウジング２の中央位置に関して略対称に配
置されていたが、両者を同じ傾斜の向きに配置すること
もできる。すなわち、取付部４ａの中心線および電動モ
ータ６の軸線が、前記実施形態における入力軸１０の軸
線と平行になるように、ハウジング２に対して取付部４
ａおよび電動モータ６を配置することができる。そし
て、このときは、ボールねじ機構３０を取付部４ａより
第２ブーツ９寄りに設け、ボールナット３１の歯車取付
部の形成位置を軸受支持部の形成位置よりハウジング２
の中央位置寄りにする。In the above embodiment, the mounting portion 4a and the electric motor 6 of the electric motor 6 and the steering gear box 3a are arranged substantially symmetrically with respect to the center position of the housing 2, but they are arranged in the same inclined direction. They can also be placed. That is, the mounting portion 4 is attached to the housing 2 such that the center line of the mounting portion 4a and the axis of the electric motor 6 are parallel to the axis of the input shaft 10 in the embodiment.
a and the electric motor 6 can be arranged. In this case, the ball screw mechanism 30 is provided closer to the second boot 9 than the mounting portion 4a, and the position where the gear mounting portion of the ball nut 31 is formed is shifted from the position where the bearing support portion is formed.
Near the center position of
【００４１】そして、この場合にも、第２歯車２２とし
て、比較的径の大きな歯車を採用することが可能となっ
て、減速比を大きくすることができ、また第２歯車２２
の基準ピッチ面の法線がラック軸５を指向するようにす
れば、噛み合い率を高めることができて、前記実施形態
と同じ効果が奏される。Also in this case, a gear having a relatively large diameter can be adopted as the second gear 22, so that the reduction ratio can be increased, and the second gear 22 can be used.
If the normal to the reference pitch plane is directed to the rack shaft 5, the meshing ratio can be increased, and the same effect as in the above embodiment can be obtained.
【図１】本出願発明の一実施形態である電動パワーステ
アリング装置の概略全体図である。FIG. 1 is a schematic overall view of an electric power steering device according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１の要部拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG.
１…電動パワーステアリング装置、２…ハウジング、３
…ハウジング本体、４…歯車収容ハウジング、５…ラッ
ク軸、６…電動モータ、７…タイロッド、８，９…ブー
ツ、１０…入力軸、２０…出力軸、２１…第１歯車、２
２…第２歯車、３０…ボールねじ機構、３１…ボールナ
ット、３２…アンギュラ玉軸受、３３…ねじ溝部、３４
…ボール。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric power steering device, 2 ... Housing, 3
... Housing body, 4 ... Gear accommodating housing, 5 ... Rack shaft, 6 ... Electric motor, 7 ... Tie rod, 8,9 ... Boot, 10 ... Input shaft, 20 ... Output shaft, 21 ... First gear, 2
2 ... second gear, 30 ... ball screw mechanism, 31 ... ball nut, 32 ... angular ball bearing, 33 ... thread groove, 34
…ball.
Claims (2)
を転舵すべく軸方向に移動自在なラック軸と、該ラック
軸と同軸に配置された回転部材を有するとともに該回転
部材の回転を前記ラック軸の軸方向の移動に変換する変
換機構と、前記操舵力を補助する補助力を発生する電動
モータと、該電動モータの出力軸に取り付けられた第１
歯車と、該第１歯車との噛み合いにより回転駆動される
とともに前記回転部材に同軸に設けられて該回転部材を
回転駆動する第２歯車とを備え、前記電動モータの軸線
が前記ラック軸の軸線に対して傾斜して配置された電動
パワーステアリング装置において、前記第１歯車と前記
第２歯車との噛み合い部分が、前記電動モータの前記出
力軸の軸線と前記ラック軸の軸線とがなす角度の鈍角側
に位置することを特徴とする電動パワーステアリング装
置。1. A rack shaft that is movable in an axial direction to steer steered wheels of a vehicle in accordance with an input steering force, and a rotating member disposed coaxially with the rack shaft. A conversion mechanism for converting rotation into an axial movement of the rack shaft; an electric motor for generating an assisting force for assisting the steering force; and a first motor attached to an output shaft of the electric motor.
A gear, and a second gear rotatably driven by meshing with the first gear and provided coaxially with the rotating member to rotationally drive the rotating member, wherein the axis of the electric motor is the axis of the rack shaft. In the electric power steering device arranged to be inclined with respect to the first gear and the second gear, the meshing portion between the first gear and the second gear has an angle formed by the axis of the output shaft of the electric motor and the axis of the rack shaft. An electric power steering device, which is located on an obtuse angle side.
に向かって延びる該基準ピッチ面の法線が、前記ラック
軸を指向し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。2. The electric power according to claim 1, wherein a normal line of the reference pitch surface extending from the reference pitch surface of the second gear toward the tooth tip is directed to the rack axis. Steering device.
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