JP2000318629A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

電動パワーステアリング装置

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JP2000318629A JP13172299A JP13172299A JP2000318629A JP 2000318629 A JP2000318629 A JP 2000318629A JP 13172299 A JP13172299 A JP 13172299A JP 13172299 A JP13172299 A JP 13172299A JP 2000318629 A JP2000318629 A JP 2000318629A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】弾性部材により打撃音の発生を防止でき、且
つ、その弾性部材の寿命を向上できる電動パワーステア
リング装置を提供する。 【解決手段】ピニオンに噛み合うラック4と一体のボー
ルスクリューシャフトにねじ合わされると共に操舵補助
力付与用モータにより回転駆動されるボールナット側の
第1回転受け面R1は、ロータ8b側の第1回転伝達面S1に
弾性部材81aを介して対向し、第2回転受け面R2はロー
タ8b側の第2回転伝達面S2に隙間δを介して対向する。
モータからボールナットに伝達される回転トルクが一定
未満である時、ロータ8bの回転は第1回転伝達面S1から
弾性部材81aを介して第1回転受け面R1を経てボールナ
ットに伝達される。その回転トルクが一定以上である
時、弾性部材81aの弾性変形により第2回転伝達面S2と
第2回転受け面R2とが金属接触すると共に、ロータ8bの
回転は第2回転伝達面S2から第2回転受け面R2を経てボ
ールナットに伝達される。

Description

【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
を付与する電動パワーステアリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】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、操舵補助力付与用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、上記ラックが挿入されるロ
ータを有し、そのロータと上記ボールナットの中の一方
に形成される凸部が他方に形成される凹部に隙間を介し
て嵌め合わされる。そのロータの回転周方向において互
いに接する凸部の外側面と凹部の内側面とを介して、そ
のロータからボールナットに回転が伝達される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の構成では、ロー
タからボールナットへの回転伝達当初において、その凸
部の外側面と凹部の内側面とが金属接触する際に打撃音
が発生する。そこで、その凸部と凹部との間にゴム等の
弾性部材を介在させることが考えられる。しかし、その
弾性部材は大きな回転トルクを受けるため寿命が短く早
期に劣化してしまう。
【0005】本発明は、上記問題を解決することのでき
る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】本発明の電動パワーステ
アリング装置は、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
シャフトにねじ合わされるボールナットと、そのボール
ナットを回転駆動する操舵補助力付与用モータとを備
え、そのモータは、前記ラックが挿入されるロータを有
し、そのロータ側に、第1回転伝達面と第2回転伝達面
とが形成され、前記ボールナット側に、そのロータの回
転周方向において、その第1回転伝達面に弾性部材を介
して対向する第1回転受け面と、その第2回転伝達面に
隙間を介して対向する第2回転受け面とが形成され、そ
のモータからボールナットに伝達される回転トルクが一
定未満である時、そのロータの回転は第1回転伝達面か
ら弾性部材を介して第1回転受け面を経てボールナット
に伝達され、そのモータからボールナットに伝達される
回転トルクが一定以上である時、その弾性部材の弾性変
形により前記隙間がなくされて第2回転伝達面と第2回
転受け面とが金属接触すると共に、そのロータの回転は
第2回転伝達面から第2回転受け面を経てボールナット
に伝達されることを特徴とする。本発明の構成によれ
ば、ロータからボールナットへの回転伝達当初において
は、そのロータの回転は第1回転伝達面から弾性部材を
介して第1回転受け面に伝達される。しかる後に、モー
タからボールナットに伝達される回転トルクが大きくな
ると、その弾性部材が上記隙間分だけ弾性変形して第2
回転伝達面と第2回転受け面とが金属接触し、そのロー
タの回転は第2回転伝達面から第2回転受け面に伝達さ
れる。これにより、ロータからボールナットへの回転伝
達当初はロータとボールナットとが金属接触するのを弾
性部材により防止できるので打撃音の発生を防止でき
る。その回転トルクの増加時は、第2回転伝達面と第2
回転受け面とが金属接触することで弾性部材は弾性変形
が規制されて一定以上のトルクを受けることはなく、そ
の第2回転伝達面と第2回転受け面の金属接触面を介し
て回転を伝達できるので、弾性部材の負荷を低減して寿
命を延長できる。
【0007】本発明の電動パワーステアリング装置にお
いて、そのロータとボールナットの中の一方は凸部を有
し、そのロータとボールナットの中の他方は、その凸部
がラック軸方向から嵌め合わされる凹部を有し、その凹
部に前記弾性部材が凸部と並列するように嵌め合わさ
れ、その凸部側に一体化される挿入部が、その弾性部材
に挿入され、その挿入部の外側面と凹部の内側面の中の
一方により前記第1回転伝達面が構成され、他方により
前記第1回転受け面が構成され、その凸部の外側面と凹
部の内側面の中の一方により前記第2回転伝達面が構成
され、他方により前記第2回転受け面が構成されている
のが好ましい。これにより、弾性部材による打撃音発生
の防止と、その弾性部材の寿命向上とを、コンパクトな
構成で実現することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。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、そのラック4の両端に車輪(図示省略)が連
結される。そのピニオン3の回転によりラック4が車両
幅方向に沿う長手方向に移動することで、車両の舵角が
変化する。
【0009】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。
【0010】図2、図3に示すように、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、そのボー
ルスクリューシャフト61に循環ボール62を介して金
属製ボールナット63がねじ合わされている。そのボー
ルナット63の外周に、循環ボール62の循環通路を構
成する突出部63aが設けられている。
【0011】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
に挿入される筒状の金属製ロータ8bと、そのロータ8
b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に連結される。そのロータ8bは、一端側がベア
リング32bを介して、他端側がベアリング32aを介
して、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。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。
【0012】そのロータ8bの他端側に上記ボールナッ
ト63の一端側が連結される。すなわち、図4に示すよ
うに、そのロータ8bに他端と内周とにおいて開口する
凹部82a、82bが、周方向において180度離れた
2位置に形成されている。また、図5に示すように、そ
のボールナット63の一端面の周方向において180度
離れた2位置から、一対の凸部83a、83bがラック
軸方向に沿って突出する。図2、図3、図6の(1)に
示すように、そのボールナット63が有する凸部83
a、83bは、ロータ8bが有する凹部82a、82b
にラック軸方向から嵌め合わされる。図2、図3、図6
の(1)、(2)、図8の(1)、(2)に示すよう
に、各凹部82a、82bに弾性部材81a、81bが
凸部83a、83bと並列するように嵌め合わされる。
本実施形態では、各弾性部材81a、81bはロータ8
bの径方向において凸部83a、83bと並列し、凸部
83a、83bの外面と凹部82a、82bの内面とで
挟まれることで脱落が防止されている。なお、弾性部材
81a、81bは、ロータ8bの軸方向において凸部8
3a、83bと並列し、凹部82a、82bに圧入され
ることで脱落が防止されてもよい。その弾性部材81
a、81bは、金属製のロータ8bや金属製のボールナ
ット63よりも弾性に富むゴムや合成樹脂から成形され
る。図7に示すように、その弾性部材81a、81bは
略直方体形状であって、ボールナット63の一端面との
対向端面において開口する切欠81′を有する。各凸部
83a、83bに、ボールナット63の直径上に位置す
る軸を有するピン状の金属製挿入部84が圧入により一
体化されている。各挿入部84は、上記弾性部材81
a、81bの切欠81′に挿入される。
【0013】図2に示すように、そのボールナット63
の他端側は、そのラックハウジング31の内周側に嵌め
合わされるボールベアリング65により支持される。そ
のボールベアリング65は、内輪65a、外輪65b、
および軸受ボール65cを有する。その内輪65aはボ
ールナット63の他端側外周と一体化される。その外輪
65bは軸受ボール65cを挟むようにラック軸方向に
並列する一対の環状部材65b′、65b″から構成さ
れる。このボールベアリング65は4点接触型であっ
て、各軸受ボール65cは内輪65aに2点で接触し、
環状部材65b′、65b″それぞれに1点で接触す
る。このベアリング65の抜け止め部材50がラックハ
ウジング31の他端部に取り付けられる。
【0014】図6の(2)、図8の(2)に示すよう
に、そのロータ8b側における各凹部82a、82b
は、そのロータ8bの軸方向に沿うと共に周方向におい
て互いに対向する内側面を有し、各内側面により第1回
転伝達面S1と第2回転伝達面S2とが構成されてい
る。その第1回転伝達面S1は上記弾性部材81a、8
1bとロータ8bの回転周方向において相対向し、その
第2回転伝達面S2は上記凸部83a、83bとロータ
8bの回転周方向において相対向する。
【0015】そのボールナット63側の挿入部84の外
側面により、そのロータ8bの回転周方向において、上
記第1回転伝達面S1に弾性部材81a、81bを介し
て対向する一対の第1回転受け面R1が構成されてい
る。また、そのボールナット63側の凸部83a、83
bは、そのロータ8bの軸方向に沿うと共に、そのロー
タ8bの回転周方向において上記の第2回転伝達面S2
に隙間δを介して対向する一対の外側面を有し、各外側
面により第2回転受け面R2が構成されている。
【0016】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。
【0017】そのモータ8からボールナット63に伝達
される回転トルクが一定未満である時、そのロータ8b
の回転は第1回転伝達面S1から弾性部材81a、81
bを介して第1回転受け面R1を経てボールナット63
に伝達される。そのモータ8からボールナット63に伝
達される回転トルクが一定以上である時、その弾性部材
81a、81bが上記隙間δだけ弾性変形することによ
り、その回転トルクの方向に対応するその隙間δがなく
されて第2回転伝達面S2と第2回転受け面R2とが金
属接触すると共に、そのロータ8bの回転は第2回転伝
達面S2から第2回転受け面R2を経てボールナット6
3に伝達される。
【0018】上記構成によれば、ロータ8bからボール
ナット63への回転伝達当初においては、そのロータ8
bの回転は第1回転伝達面S1から弾性部材81a、8
1bを介して第1回転受け面R1に伝達される。しかる
後に、モータ8からボールナット63に伝達される回転
トルクが大きくなると、その弾性部材81a、81bが
弾性変形して第2回転伝達面S2と第2回転受け面R2
とが金属接触し、そのロータ8bの回転は第2回転伝達
面S2から第2回転受け面R2に伝達される。これによ
り、ロータ8bからボールナット63への回転伝達当初
はロータ8bとボールナット63とが金属接触するのを
弾性部材81a、81bにより防止できるので打撃音の
発生を防止できる。その回転トルクの増加時は、第2回
転伝達面S2と第2回転受け面R2とが金属接触するこ
とで弾性部材81a、81bは弾性変形が規制されて一
定以上のトルクを受けることはなく、その第2回転伝達
面S2と第2回転受け面R2の金属接触面を介して回転
を伝達できるので、弾性部材81a、81bの負荷を低
減して寿命を延長できる。また、その弾性部材81a、
81bによる打撃音発生の防止と、その弾性部材81
a、81bの寿命向上とを、コンパクトな構成で実現で
きる。
【0019】本発明は上記実施形態に限定されない。例
えば、ロータとボールナットの連結のため、ボールナッ
ト側に凹部を形成し、その凹部に嵌め合わされる凸部を
ロータ側に形成してもよい。この場合、その挿入部の外
側面により第1回転伝達面が構成され、凸部の外側面に
より第2回転伝達面が構成され、凹部の内側面により第
1、第2回転受け面が構成される。また、ロータとボー
ルナットの両者側に凹部と凸部の双方を形成してもよ
い。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、コンパクトな構成で弾
性部材により打撃音の発生を防止でき、且つ、その弾性
部材の寿命を向上できる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】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装
置の断面図
【図2】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装
置における部分断面図
【図3】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装
置において、ボールナットを図2の状態から90度回転
させた状態での部分断面図
【図4】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装
置におけるロータの部分斜視図
【図5】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装
置におけるボールナットの部分斜視図
【図6】(1)は図2のVI‐VI線断面図、(2)は
(1)の部分拡大図
【図7】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装
置における弾性部材の斜視図
【図8】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装
置における(1)は要部の断面図、(2)は(1)のA
矢視図
【符号の説明】
3 ピニオン 4 ラック 8 モータ 8b ロータ 61 ボールスクリューシャフト 63 ボールナット 81a、81b 弾性部材 82a、82b 凹部 83a、83b 凸部 84 挿入部 R1 第1回転受け面 R2 第2回転受け面 S1 第1回転伝達面 S2 第2回転伝達面

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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
    フトにねじ合わされるボールナットと、そのボールナッ
    トを回転駆動する操舵補助力付与用モータとを備え、そ
    のモータは、前記ラックが挿入されるロータを有し、そ
    のロータ側に、第1回転伝達面と第2回転伝達面とが形
    成され、前記ボールナット側に、そのロータの回転周方
    向において、その第1回転伝達面に弾性部材を介して対
    向する第1回転受け面と、その第2回転伝達面に隙間を
    介して対向する第2回転受け面とが形成され、そのモー
    タからボールナットに伝達される回転トルクが一定未満
    である時、そのロータの回転は第1回転伝達面から弾性
    部材を介して第1回転受け面を経てボールナットに伝達
    され、そのモータからボールナットに伝達される回転ト
    ルクが一定以上である時、その弾性部材の弾性変形によ
    り前記隙間がなくされて第2回転伝達面と第2回転受け
    面とが金属接触すると共に、そのロータの回転は第2回
    転伝達面から第2回転受け面を経てボールナットに伝達
    され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】そのロータとボールナットの中の一方は凸
    部を有し、そのロータとボールナットの中の他方は、そ
    の凸部がラック軸方向から嵌め合わされる凹部を有し、
    その凹部に前記弾性部材が凸部と並列するように嵌め合
    わされ、その凸部側に一体化される挿入部が、その弾性
    部材に挿入され、その挿入部の外側面と凹部の内側面の
    中の一方により前記第1回転伝達面が構成され、他方に
    より前記第1回転受け面が構成され、その凸部の外側面
    と凹部の内側面の中の一方により前記第2回転伝達面が
    構成され、他方により前記第2回転受け面が構成されて
    いる請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。
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