JP2000280921A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品点数を削減するとともに、組み付け性が
良好なトルクリミッタを有する電動パワーステアリング
装置を提供すること。 【解決手段】 電動パワーステアリング装置は、操舵力
に応じて移動自在なラック軸３と、ラック軸３と同軸の
ボールナット２１を有するボールねじ機構２０と、円筒
状の出力軸７を有する電動モータ５とを備えており、ボ
ールナット２１と出力軸７とがトルクリミッタを介して
連結される。そして、トルクリミッタは、出力軸７に設
けられたスリット７ｂにより形成された可撓片７ｃを有
する弾性変形部７ａがボールナット２１に圧入されるこ
とで構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【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が発生するトルクをラック軸
に伝達するときの、トルクリミッタを有するトルク伝達
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両のステアリングホイールによる操舵
力を軽減するための電動パワーステアリング装置におい
て、過大トルクの伝達を防止するようにしたものが、例
えば特開平９−１５６５１５号公報に記載されている。
この公報に記載された電動パワーステアリング装置は、
図５に図示されるように、ラック軸ａと同軸に配置され
た電動モータおよびボールねじ機構を備えていて、電動
モータのロータと一体的に構成されたスリーブｂが、バ
ネ等からなるリングｃを介してボールねじ機構のボール
ナットｄの内周に圧入されている。

【０００３】スリーブｂとボールナットｄとの間でトル
クリミッタを構成するこのリングｃは、ボールナットｄ
の内周に設けられた環状の凹部ｅとスリーブｂの外周と
の間に形成された環状の空間に装着されていて、その弾
性力によりスリーブｂおよびボールナットｄに接触して
いる。

【０００４】この電動パワーステアリング装置におい
て、例えばラック軸ａがストロークエンド付近にある状
態での転舵輪の縁石乗り上げや、ラック軸ａが高速でラ
ック軸ストッパに突き当たったとき、ラック軸ａの移動
は直ちに停止するにも拘わらず、電動モータのロータは
その慣性により回転し続ける。そのため、ロータのその
慣性回転によるトルクが、過大トルクとなってボールナ
ットｄに伝達されるが、その際、トルクリミッタとして
のリングｃが設けられていることにより、スリーブｂと
ボールナットｄとの間で滑りが生じて、該過大トルクが
ボールねじ機構に伝達されないようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来の
電動パワーステアリング装置では、スリーブｂとボール
ナットｄとの間に介在させるリングｃが必要であった。
また、リングｃをボールナットｄの内周に位置する凹部
ｅに装着し、さらにリングｃが凹部ｅに保持された状態
でスリーブｂをボールナットｄに圧入する必要があるた
め、組み付けのための工数が多く、組み付け性が良好と
はいえなかった。

【０００６】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、部品点数を削減するとともに、組
み付け性が良好な電動パワーステアリング装置を提供す
ることを課題とする。

【０００７】

【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作動軸と、該作動
軸と同軸に配置された円筒状の回転部材を有するととも
に該回転部材の回転を前記作動軸の軸方向の移動に変換
する変換機構と、前記作動軸と同軸に配置された円筒状
の出力軸を有するとともに前記操舵力を補助する補助力
を発生する電動モータとを備え、前記回転部材と前記出
力軸とがトルクリミッタを介して連結されている電動パ
ワーステアリング装置において、前記トルクリミッタは
前記回転部材および前記出力軸のいずれか一方の部材に
形成されて他方の部材に圧入される弾性変形部から構成
され、該弾性変形部は前記一方の部材自体が径方向に撓
むことにより弾性力を前記他方の部材に作用させる可撓
部を有している電動パワーステアリング装置である。

【０００８】このような請求項１記載の発明によれば、
トルクリミッタは、回転部材および出力軸のいずれか一
方の部材に形成されて他方の部材に圧入される弾性変形
部から構成されているので、トルクリミッタの組み付け
は、弾性変形部を他方の部材に圧入するだけで済むの
で、組み付け性が良好である。

【０００９】また、トルクリミッタの滑りを発生させト
ルクの大きさを決定する弾性力は、一方の部材自体から
なるとともに径方向に撓む可撓部により与えられるの
で、弾性力を与えるための別の部材を必要としないの
で、部品点数が削減できる。

【００１０】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
記可撓部は、前記一方の部材の端面から軸方向に沿って
設けられた複数のスリットにより形成された複数の可撓
片からなることにより、可撓部を構成する複数の可撓片
は、一方の部材に複数のスリットを設けることにより簡
単に形成できる。スリットの数またはスリットの軸方向
の長さを変更することにより、ボールナットに作用させ
る弾性力を簡単に変更できる

【００１１】

【発明の実施形態】以下、本出願発明の一実施形態を図
１ないし図４を参照して説明する。

【００１２】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、図２は、その要
部拡大断面図、図３は、電動モータの出力軸の要部拡大
図、図４は、図３のＩＶ−ＩＶ矢視図である。

【００１３】図１に図示されるように、電動パワーステ
アリング装置１は、車両の左右方向に水平に延びるハウ
ジング２を備えており、ハウジング２内には、作動軸で
あるラック軸３が水平に延びてかつ軸方向に移動自在に
配置されている。ハウジング２は、ステアリングギヤボ
ックス２ａ、モータハウジング２ｂおよびボールねじ機
構ハウジング２ｃを有している。また、ラック軸３の両
端部は、図示されないボールジョイントを介してタイロ
ッドに連結され、さらにタイロッドは、転舵機構を介し
て車両の転舵輪に連結されている。

【００１４】ハウジング２の一端部に設けられたステア
リングギヤボックス２ａ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４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２ａ内
では、出力軸が軸受を介して該ギヤボックス２ａに回動
自在に支持されており、さらに入力軸４が、トーション
バーを介して、所定回動範囲で相対的に回動可能に出力
軸と連結されている。

【００１５】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３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４、捩れを伴ったト
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３が軸方向に移動できるようになっている。

【００１６】一方、モータハウジング２ｂ内には、ラッ
ク軸３と同軸に配置されるとともに操舵力を補助する補
助力を発生する電動モータ５が収容されている。電動モ
ータ５は、円筒状に形成されたステータの内側において
回転自在に支持された円筒状のロータ６を有していて、
該ロータ６は、ラック軸３の径方向外方に間隔を置いて
ラック軸３と同軸となるようにされている。そして、ロ
ータ６の内周には、電動モータ５の円筒状の出力軸７が
ロータ６と一体的に回転するように挿入されて固定され
ている。この出力軸７は、その内周とラック軸３との間
に径方向の間隙が形成されるよう位置しており、しかも
ラック軸３と同軸となっている。さらに、出力軸７は、
ロータ６の一端部から後述するボールねじ機構２０に向
けて軸方向に突出した部分に先端部を有している。

【００１７】モータハウジング２ｂのステアリングギヤ
ボックス２ａ側とは反対側に隣接して形成されたボール
ねじ機構ハウジング２ｃ内には、ラック軸３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２１が、ラ
ック軸３と同軸に設けられている。ボールナット２１
は、アンギュラ玉軸受２２を介して該ハウジング２ｃ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３は、その中央位置近傍からボールねじ機
構２０が設けられた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２３を有していて、該ね
じ溝とボールナット２１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２４が
転動自在に介在している。なお、ボールナット２１に
は、ボールナット２１の回転につれて軸方向に進行した
ボール２４を後方に戻す通路が設けられている。

【００１８】それゆえ、これらボールナット２１、ラッ
ク軸３のねじ溝部２３およびボール２４が構成要素とな
ってボールねじ機構２０が形成され、ボールねじ機構ハ
ウジング２ｃ内に収容されている。そして、このボール
ねじ機構２０は、ボールナット２１の回転によりラック
軸３の軸方向の移動を生じさせることから、ボールナッ
ト２１の回転をラック軸３の軸方向の移動に変換する変
換機構を構成している。

【００１９】図２を参照して、ボールナット２１の内周
の電動モータ５側には、出力軸７の先端部に形成された
トルクリミッタを構成する弾性変形部７ａが圧入されて
いる。すなわち、出力軸７はトルクリミッタを介してボ
ールナット２１と連結されていて、電動モータ５の出力
軸７のトルクがボールナット２１に伝達されて、ボール
ナット２１が回転されるようになっている。

【００２０】この弾性変形部７ａは、図３および図４に
図示されるように、先端部の端面から所定の軸方向長さ
を有し、かつ周方向に等間隔に軸方向に沿って設けられ
た複数のスリット７ｂを有し、さらにこれらスリット７
ｂにより形成された複数の可撓片７ｃからなる可撓部を
有している。各スリット７ｂは、弾性変形部７ａがボー
ルナット２１に圧入された状態で、弾性変形部７ａの圧
入されている部分の軸方向長さより長く形成されてい
る。

【００２１】スリット７ｂの個数は、この実施形態では
８個であるが、この個数に限られるものではなく、滑り
を生じさせる所望の大きさのトルクを得るために必要と
なる弾性力の大きさに応じて適宜設定できる。同様に、
スリット７ｂの軸方向長さも、必要な弾性力の大きさに
応じて適宜設定できる。

【００２２】このように、可撓片７ｃは、出力軸７自体
から形成され、可撓片７ｃが径方向内方に弾性的に撓む
ことにより発生した弾性力を、ボールナット２１の内周
に径方向外方に向けて作用させるものである。そのた
め、弾性変形部７ａの外径は、圧入されていない状態
（自然な状態）では、ボールナット２１の内径より大き
くなるように設定されており、弾性変形部７ａがボール
ナット２１の内周に圧入された状態では、これら可撓片
７ｃが、スリット７ｂの幅を縮めつつ径方向内方に弾性
変形するため、弾性変形部７ａは縮径されることにな
る。

【００２３】この圧入された状態では、各可撓片７ｃの
弾性力に基づいて、可撓片７ｃとボールナット２１の接
触面に発生する摩擦力により、出力軸７とボールナット
２１とは、両者の間に、前記摩擦力の大きさに基づいて
設定される設定トルク以下のトルクが作用しているとき
は、滑りを伴うことなく一体的に回転し、該設定トルク
より大きなトルクが作用したときは、滑りを伴って回転
する。

【００２４】その結果、ラック軸３がストロークエンド
付近にある状態での転舵輪の縁石乗り上げや、ラック軸
３が高速でラック軸ストッパに突き当たって、電動モー
タ５のロータ６の慣性による回転でボールナット２１を
回転させようとするときなど、一般に、移動不可能な状
態にあるラック軸３に対して、電動モータ５によりボー
ルナット２１を回転させようとするときに、出力軸７と
ボールナット２１との間に前記設定トルクより大きなト
ルクである過大トルクが作用したときには、両者の間に
滑りが生じるため、ボールナット２１に伝達されるトル
クが低減されるので、過大トルクがボールねじ機構２０
に伝達されることが防止される。

【００２５】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４
に伝達される。入力軸４は、トーションバーに捩れを生
じさせつつ出力軸７を回動させて、その回動が、ピニオ
ンとラック軸３のラック部との噛み合いにより、ラック
軸３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、さらには転舵機構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。

【００２６】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５が駆動される。そして、
駆動された電動モータ５により回転駆動される出力軸７
からトルクリミッタを介して伝達されるトルクにより、
ボールナット２１がラック軸３のねじ溝部２３の周り
で、出力軸７に対して滑りを伴うことなく回転駆動され
る。ボールナット２１の回転により、ボール２４と噛み
合うねじ溝部２３を有するラック軸３がその軸方向に移
動してタイロッドが移動し、さらに転舵機構を介して転
舵輪が転舵されて、ステアリングホイールからの操作力
の補助を行う。

【００２７】さらに、ラック軸３がストロークエンド付
近にある状態での転舵輪の縁石乗り上げや、ラック軸３
が高速でラック軸ストッパに突き当たったときなど、電
動モータ５の出力軸７とボールナット２１との間に過大
トルクが作用したときは、出力軸７とボールナット２１
との間に滑りが生じて、出力軸７からボールナット２１
に伝達されるトルクが低減され、ボールねじ機構２０を
構成する部材に過大な力が作用することはなく、それら
部材の保護ができる。

【００２８】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。トルクリミッタは、電
動モータ５の出力軸７に形成されて、ボールねじ機構２
０のボールナット２１の内周に圧入される弾性変形部７
ａから構成されていて、トルクリミッタの組み付けは、
弾性変形部７ａをボールナット２１に圧入するだけで済
むので、組み付け性が良好である。

【００２９】トルクリミッタの滑りを発生させトルクの
大きさを決定する弾性力は、出力軸７自体からなるとと
もに径方向内方に撓む複数の可撓片７ｃからなる可撓部
により与えられるので、弾性力を与えるための別の部材
を必要とせず、部品点数が削減できる。

【００３０】可撓部を構成する複数の可撓片７ｃは、複
数のスリット７ｂを、出力軸７の先端部の端面から周方
向に間隔を置いて軸方向に沿って設けることにより簡単
に形成できる。また、スリット７ｂの数またはスリット
７ｂの軸方向の長さを変更することにより、ボールナッ
ト２１に作用させる弾性力を簡単に変更できる。

【００３１】なお、前記実施形態では、出力軸７は、ボ
ールナット２１の内周に圧入されたが、ボールナット２
１の外周に圧入されるようにしてもよい。その場合は、
可撓片は、径方向外方に撓むことになる。

【００３２】また、前記実施形態では、弾性変形部７ａ
は、電動モータ５の出力軸７に形成されていたが、ボー
ルナット２１の端部に形成してもよい。すなわち、出力
軸７の圧入側端部の端面から軸方向に沿って延びる複数
のスリットを周方向に等間隔に形成して、ボールナット
２１自体により複数の可撓片を形成するのである。な
お、この場合にも、出力軸７は、ボールナット２１の内
周または外周に圧入することができる。このようにして
も、前記実施形態と同じ効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【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。

【図２】図１の要部拡大図である。

【図３】図１の電動パワーステアリング装置の電動モー
タの出力軸の要部拡大図である。

【図４】図３のＩＶ−ＩＶ矢視図である。

【図５】従来の技術を示す図である。

【符号の説明】

１…電動パワーステアリング装置、２…ハウジング、３
…ラック軸、４…入力軸、５…電動モータ、６…ロー
タ、７…出力軸、７ａ…弾性変形部、７ｂ…スリット、
７ｃ…可撓片、２０…ボールねじ機構、２１…ボールナ
ット、２２…軸受、２３…ねじ溝部、２４…ボール。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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作動軸と、該作動軸と
   同軸に配置された円筒状の回転部材を有するとともに該
   回転部材の回転を前記作動軸の軸方向の移動に変換する
   変換機構と、前記作動軸と同軸に配置された円筒状の出
   力軸を有するとともに前記操舵力を補助する補助力を発
   生する電動モータとを備え、前記回転部材と前記出力軸
   とがトルクリミッタを介して連結されている電動パワー
   ステアリング装置において、前記トルクリミッタは前記
   回転部材および前記出力軸のいずれか一方の部材に形成
   されて他方の部材に圧入される弾性変形部から構成さ
   れ、該弾性変形部は前記一方の部材自体が径方向に撓む
   ことにより弾性力を前記他方の部材に作用させる可撓部
   を有していることを特徴とする電動パワーステアリング
   装置。
2. 【請求項２】 前記可撓部は、前記一方の部材の端面か
   ら軸方向に沿って設けられた複数のスリットにより形成
   された複数の可撓片からな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。