JP2000302051A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストで車両搭載性のよい小型のパワース
テアリング装置を提供すること。 【解決手段】 操向軸１１と同軸に電動機２１を配設す
るとともに、電動機２１の発生トルクを増大せしめてボ
ールねじナット４１に伝達するために、電動機２１の回
転軸２２とボールねじナット４１との間に、回転軸２２
に設けられた太陽歯車とボールねじナット４１に回転可
能に支持された遊星歯車とハウジング５に固定された内
接歯車とから成る遊星歯車列３１ａを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用のパワー
ステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のパワーステアリング装置は、例
えば特開平７−３０９２４５号公報に開示されるものが
知られている。この従来装置は、シャフトスクリューを
ハウジング内に摺動可能に支持し、このハウジング内で
の外側に同軸状に電動機を配設し、この電動機の発生ト
ルクをシャフトスクリューに伝達するようにした電動ア
クチュエータ装置において、前記電動機の発生トルクの
伝達は一端部を回転軸受部材を介して前記ハウジング内
に回転自在に支持される筒状連結部材を介してなされ、
この筒状連結部材の端部にはボールねじ機構を設け、こ
のボールねじ機構を設けた箇所から軸方向に離間した箇
所に小径部を形成し、この小径部に電動機を構成するロ
ータを設けたものである。

【０００３】上記のような従来装置は、筒状連結部材の
端部にボールねじ機構を設け、このボールねじ機構を設
けた箇所から軸方向に離間した箇所に小径部を形成し、
この小径部に電動機を構成するロータを設けたので、電
動アクチュエータ装置の径方向寸法を小型化でき、ボー
ルねじ機構へのボールの挿入あるいは取り出しが容易で
あるという利点を備えている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような電動アクチュエータ装置では、電動機のロータと
ボールねじナットとが一体であり、電動機の発生トルク
が直接ボールねじに作用する構成のため、据切り操作が
要求される自動車用のパワーステアリングに適用した場
合、電動機は必然的に低速（低回転）・高トルク型にな
る。一般的に、低速・高トルク電動機は、その駆動電流
が大きいために大断面積の巻線を使用する必要があり、
また大電流ゆえに放熱性を考慮してハウジング等の熱容
量を大きくしなければならず、高速・低トルク電動機に
比較してに大型化する。また、配線も大断面積のものを
使用しなければならず、コストアップ、重量アップにつ
ながる。本発明は、小型、低コストのパワーステアリン
グ装置を提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決する手段】請求項１に記載の発明は、一方
にボールねじが形成されるとともに他方にラックが形成
されている操向軸と、前記操向軸の前記ラックに噛合し
て手動操作による入力トルクを前記操向軸に伝達するピ
ニオンギヤと、前記ピニオンギヤを第１軸受部材を介し
て回転可能に支持するハウジングと、前記操向軸と同軸
的に配設される電動機と、前記操向軸の前記ボールねじ
にボールを介して螺合するとともに第２軸受部材を介し
て回転可能に前記ハウジングに支持されるボールねじナ
ットと、前記電動機と前記ボールねじナットとの間に配
設されるとともに前記電動機の発生トルクを増大せしめ
て前記ボールねじナットに伝達する伝達手段と、手動操
作による入力トルクを検出するトルク検出手段と、前記
トルク検出手段の出力信号を受けて前記電動機を制御す
る制御手段とを備えたことを特徴とするパワーステアリ
ング装置にある。

【０００６】請求項１に記載の構成によれば、操向軸と
同軸に電動機を配設するとともに、電動機の回転軸とボ
ールねじナットとの間に、電動機の発生トルクを増大せ
しめてボールねじナットに伝達する伝達手段を設けてあ
るため、電動機の回転が減速され、電動機の特性を高速
・低トルクとしてもボールねじナットに大きなトルクを
印加することが可能となる。したがって、大型で高コス
トの低速・高トルク型の電動機を使用することなく自動
車用のパワーステアリングを構成することが可能とな
る。

【０００７】また、ボールねじナットと電動機の回転軸
とが別体となり、それぞれが簡単な形状となるため、ボ
ールねじ部や軸受装着部等の重要部位を高精度に仕上げ
ることが可能となり、パワーステアリングとしての性能
向上につながる。

【０００８】次に、請求項２に記載の発明のように、前
記伝達手段は、遊星歯車列であることが好ましい。伝達
手段を遊星歯車列として構成したことにより、減速比選
定の自由度が大きく小型の伝達手段とすることが可能と
なる。

【０００９】次に、請求項３に記載の発明のように、前
記伝達手段は、遊星ローラ列であることが好ましい。伝
達手段を遊星ローラ列として構成したことにより、減速
比選定の自由度が大きく小型の伝達手段とすることがで
きるとともに、作動時の静粛性が向上する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるパワーステ
アリング装置の実施形態について、図面に基づいて説明
する。

【００１１】図１、図２は、本発明にかかる第１の実施
形態であり、請求項１および請求項２に対応する。

【００１２】図中5は、小径部５ａと大径部５ｂとを有
する筒状のハウジングであり、ハウジング５内には、一
方にボールねじ１１ａが形成されるとともに他方にラッ
ク１１ｂが形成された操向軸１１が挿入されている。操
向軸１１の両端は、ハウジング５から左右に突出し、そ
の端部にはタイロッド１２が連結されている。操向軸１
１が図中左右方向に移動することによって、タイロッド
１２を介して左右の車輪（図示せず）が操向される。

【００１３】ハウジング５の小径部５ａ内には、ステア
リングホイール（図示せず）に接続されるピニオンシャ
フト１４が挿入されるとともに、第1軸受部材５１、５
２を介してハウジング５に対し回転可能に支持されてい
る。ピニオンシャフト１４の下端に設けられたピニオン
ギヤ１３は、操向軸１１に刻接されたラック１１ｂと噛
合して、手動操作によってステアリングホイールに加わ
る入力トルクを操向軸１１の推力に変換するラックアン
ドピニオン機構を構成している。

【００１４】また、ステアリングホイール（図示せず）
とピニオンギヤ１３との間には、手動操作によってステ
アリングホイールに加わる入力トルクを検出するための
操舵トルク検出手段６１が設けられている。

【００１５】ハウジング５の大径部５ｂ内では、ボール
４３を介して操向軸１１の一方外周のボールねじ１１ａ
とボールねじナット４１とが螺合せしめられるととも
に、ボールねじナット４１は、第２軸受部材５３、５４
を介してハウジング５に対して回転可能に支持されてい
る。

【００１６】また、ハウジング５の大径部５ｂ内には、
操向軸１１と同軸にブラシレスタイプの電動機２１が配
設されている。電動機２１のステータは、大径部５ｂの
内周面に固着されるとともに巻線２５が巻回された鉄心
２３で構成され、電動機２１のロータは、第３軸受部材
５５、５６を介してハウジング５に対して回転可能に支
持された回転軸２２と回転軸２２の外周に固着された円
筒状の永久磁石２４とから構成されている。

【００１７】ブラシを有さないブラシレスタイプの電動
機２１は、永久磁石２４の位置検出を行って、回転位置
に応じた巻線電流の切換えタイミングで、巻線２５に電
流を供給する必要がある。このため、回転軸２２に固着
された回転角検出用永久磁石２６とハウジング５に配設
されるホール素子２７とによって回転角検出手段を構成
して、ロータの位置検出を行っている。なお、１７は回
転角検出手段からの信号を増幅・波形整形するためのＩ
Ｃ基板である。

【００１８】電動機２１とボールねじナット４１との間
には、電動機２１の発生トルクを増大せしめてボールね
じナット４１に伝達する伝達手段３１が配設されてい
る。第１の実施形態において、伝達手段３１は、電動機
２１の回転軸２２の端部に刻接された太陽歯車３２とボ
ールねじナット４１に回転可能に支持された複数個の遊
星歯車３３とハウジング５の大径部５ｂの内周に固着さ
れた内接歯車３４とから成る遊星歯車列３１ａで構成さ
れる。複数個の遊星歯車３３は、ボールねじナット４１
とボールねじナット４１に固着されるピン部材３６とね
じ３７によってボールねじナット４１に固定される保持
部材３５とから成るキャリア３８によって保持され、太
陽歯車３２に対して公転しつつピン部材３６回りに自転
する。なお、太陽歯車３２、遊星歯車３３、内接歯車３
４の全部または一部は、ナイロン等の樹脂で成形されて
いてもよい。また、太陽歯車３２、遊星歯車３３、内接
歯車３４は、平歯車であってもよく、はす歯歯車であっ
てもよい。

【００１９】以上の構成において、テアリングホイール
（図示せず）が操作されると、操舵トルク検出手段６１
からの信号は、電動機駆動手段（図示せず）を内蔵する
制御手段（図示せず）に入力され、この入力信号に基づ
いて所定の処理が行われた後、電動機駆動装置（図示せ
ず）に出力されて電動機２１が駆動される。

【００２０】電動機２１が駆動されると、その回転運動
と発生トルクとが、伝達手段３１を介してボールねじナ
ット４１に伝達され、さらにボール４３を介して操向軸
１１のボールねじ１１ａに伝達されて、操向軸１１に左
右方向動と推力を付与する。その結果、手動操作による
入力トルクがピニオンギヤ１３とラック１１ｂとによっ
て変換されて発生する操向軸１１の推力を、電動機２１
の発生トルクが伝達手段３１とボールねじナット４１と
ボール４３とボールねじ１１ａとによって変換されて発
生する操向軸１１の推力が助勢するため、テアリング操
作が軽く滑らかに行われる。

【００２１】なお、図１中８１及び８４は、上記パワー
ステアリング装置を、ゴム等の弾性体から成るブッシュ
８２、８３、８５、８６を介して車体に固定するための
ブラケットである。ブッシュ８２、８３、８５、８６
は、操向軸１１の軸平行方向（図１の左右方向）の剛性
が軸直角方向（図１の上下方向）の剛性より大となるよ
うに、中空楕円柱状の形状を有している。これにより、
タイヤ側からの操舵反力に対しては高剛性の取り付けと
して良好な操舵フィーリングを確保するとともに、車体
へのパワーステアリング装置の振動の伝達方向には低剛
性として、高い振動減衰能力を確保している。

【００２２】図３は、本発明にかかる第２の実施形態で
あり、請求項３に対応する。

【００２３】電動機２１とボールねじナット４１との間
には、電動機２１の発生トルクを増大せしめてボールね
じナット４１に伝達する伝達手段３１が配設されている
ことは、第１の実施形態と同様であるが、第２の実施形
態において、伝達手段３１は、電動機２１の回転軸２２
の端部に設けられた太陽ローラ１３２とボールねじナッ
ト４１に回転可能に支持された複数個の遊星ローラ１３
３とハウジング５の大径部５ｂの内周に固定された内接
リング１３４とから成る遊星ローラ列３１ｂで構成され
る。複数個の遊星ローラ１３３は、ボールねじナット４
１とボールねじナット４１に固着されるピン部材３６と
ねじ３７によってボールねじナット４１に固定される保
持部材３５とから成るキャリア３８によって保持され、
太陽ローラ１３２に対して公転しつつピン部材３６回り
に自転する。なお、内接リング１３４の側面１３４ａ
が、ハウジング５の一部を成すスペーサ５ｃによって押
圧されることにより、内周面１３４ｂが半径方向に収縮
して内接リング１３４、遊星ローラ１３３、太陽ローラ
１３２は隙間なく接触し、遊星ローラ列３１ｂはトラク
ションドライブ機構を構成することになる。

【００２４】

【発明の効果】請求項１及び請求項２にかかる発明によ
れば、電動機の発生トルクを増大する遊星歯車列を設け
たことにより、高速・低トルク型の電動機を使用するこ
とが可能となり、小型化・低コスト化が図られる。

【００２５】請求項３にかかる発明によれば、請求項１
及び請求項２にかかる発明の効果に加えて、電動機の発
生トルクを増大する伝達手段を遊星ローラ列としたこと
により、作動時の静粛性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す断面図。

【図２】本発明の第１の実施形態の詳細を示す断面図。

【図３】本発明の第２の実施形態の詳細を示す断面図。

【符号の説明】

５ ハウジング １１ 操向軸 １１ａ ボールねじ １１ｂ ラック １３ ピニオンギヤ ２１ 電動機 ３１ 伝達手段 ３１ａ 遊星歯車列 ３１ｂ 遊星ローラ列 ４１ ボールねじナット ４３ ボール ５１、５２ 第１軸受部材 ５３、５４ 第２軸受部材 ６１ トルク検出手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方にボールねじが形成されるとともに
   他方にラックが形成されている操向軸と、前記操向軸の
   前記ラックに噛合して手動操作による入力トルクを前記
   操向軸に伝達するピニオンギヤと、前記ピニオンギヤを
   第１軸受部材を介して回転可能に支持するハウジング
   と、前記操向軸と同軸的に配設される電動機と、前記操
   向軸の前記ボールねじにボールを介して螺合するととも
   に第２軸受部材を介して回転可能に前記ハウジングに支
   持されるボールねじナットと、前記電動機と前記ボール
   ねじナットとの間に配設されるとともに前記電動機の発
   生トルクを増大せしめて前記ボールねじナットに伝達す
   る伝達手段と、手動操作による入力トルクを検出するト
   ルク検出手段と、前記トルク検出手段の出力信号を受け
   て前記電動機を制御する制御手段とを備えたことを特徴
   とするパワーステアリング装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記伝達手段は、遊
   星歯車列であることを特徴とするパワーステアリング装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記伝達手段は、遊
   星ローラ列であることを特徴とするパワーステアリング
   装置。