JP2001278079A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動パワーステアリング装置において、電動
モータのトルク伝達経路における衝撃力を簡易な構成に
より緩和するとともに、電動モータのトルク変動を簡易
な構成により緩和すること。 【解決手段】 電動パワーステアリング装置１０におい
て、電動モータ３０の回転軸３２と回転子３３の間に弾
性緩衝材６０を介装し、回転軸３２と回転子３３を弾性
緩衝材６０により回転方向で弾性的に結合したもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は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は、ハウジ
ングと、ハウジングに移動可能に支持され、入力軸に接
続されたピニオンが噛合うラック軸と、ハウジング内の
ラック軸回りに配設される電動モータと、ハウジング内
のラック軸回りに配設され、電動モータのトルクをラッ
ク軸に伝えるボールねじ装置とを有して構成されてい
る。このような電動パワーステアリング装置では、操舵
中にタイヤが縁石に乗り上げる等により、ラック軸のス
トロークが急停止せしめられると、電動モータはたとえ
給電を停止されても慣性により回転し続けようとするた
め、電動モータの慣性トルクがボールねじのねじ溝に大
きな衝撃力を及ぼし、ねじ溝の損傷等、ボールねじの機
能低下、操舵フィーリングの悪化を招く。

【０００３】そこで、従来技術では、ボールねじ装置に
作用する衝撃を緩和するため、特開平9-156515号公報に
記載の如く、電動モータのトルク伝達経路にトルクリミ
ッタを設けることとしている。即ち、電動モータの回転
軸にボールねじ装置のナットを嵌合するに際し、回転軸
とナットの間にトルクリミッタを構成する弾性リングを
介装するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、従来技術
において、電動モータの回転軸は、一端をハウジングに
回転自在に支持され、他端をナットとの密嵌部で該ナッ
トに対し相対滑り回転可能に支持される。このため、回
転軸とナットの密嵌部に軸心ずれを生ずると、回転変動
により密嵌部での異常摩擦を招き、また、密嵌部におけ
るトルクリミット機能が安定しない。従って、回転軸と
ナットの軸心ずれを生ずることのないような、高い部品
の加工組付精度を必要とし、コスト高となる。

【０００５】また、従来技術では、電動モータの回転子
のスロット間で生ずる磁気変動によるトルク変動や回転
子の振動を防止するため、回転子に設けるスロット数の
増加、回転子に巻付けるコイルにスキュー角を設定する
等、構成複雑となり、コスト高となる。

【０００６】本発明の課題は、電動パワーステアリング
装置において、電動モータのトルク伝達経路における衝
撃力を簡易な構成により緩和するとともに、電動モータ
のトルク変動を簡易な構成により緩和することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、ハウ
ジングと、ハウジングに移動可能に支持され、入力軸に
接続されたピニオンが噛合うラック軸と、ハウジング内
のラック軸回りに配設される電動モータと、ハウジング
内のラック軸回りに配設され、電動モータのトルクをラ
ック軸に伝えるボールねじ装置とを有してなる電動パワ
ーステアリング装置において、電動モータの回転軸と回
転子の間に弾性緩衝材を介装し、回転軸と回転子を弾性
緩衝材により回転方向で弾性的に結合したものである。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て更に、前記弾性緩衝材がゴムからなるようにしたもの
である。

【０００９】

【作用】請求項１の発明によれば下記〜の作用があ
る。 タイヤの縁石乗り上げ時等に、ラック軸のストローク
が急停止せしめられたとき、電動モータへの給電が停止
されても電動モータが回転し続けようとすることによる
慣性トルクが生ずるが、この慣性トルクを回転子と回転
軸の間の弾性緩衝材の弾性撓み変形により吸収できる。
これにより、回転軸からボールねじ装置を介してラック
軸に伝えられる慣性推力を低減し、ボールねじの損傷を
防止し、操舵フィーリングの悪化を回避できる。

【００１０】電動モータの回転軸とボールねじ装置の
ナットとを相対滑り回転等することなく、強固に同軸的
に結合でき、部品の加工組付精度に影響されない簡易な
構成により、安定した衝撃緩和特性を得ることができ
る。

【００１１】電動モータの回転軸からボールねじ装置
を介してラック軸に伝えられる慣性推力を低減できるか
ら、ボールねじ装置やラック軸を支持するハウジングの
耐久性を向上でき、ハウジングの薄肉化による電動パワ
ーステアリング装置の軽量化も実現できる。

【００１２】電動モータの回転子をウエイトとし、該
回転子と回転軸との間に弾性緩衝材を介装したダイナミ
ックダンパを構成するものとなり、電動モータの回転子
のスロット間で生ずる磁気変動によるトルク変動や回転
子の回転振動を、簡易な構成により減衰できる。

【００１３】電動モータの回転軸と回転子の間に弾性
緩衝材を焼付、圧入等により介装することにより、電動
モータの組立性も向上できる。

【００１４】請求項２の発明によれば下記、の作用
がある。 弾性緩衝材としてゴムを用いることにより、回転軸と
回転子の間にゴムを焼付、圧入することにより、電動モ
ータを簡易に組立てできる。

【００１５】弾性緩衝材を構成するゴムの硬さ（ばね
特性）を選択することにより、弾性緩衝材の衝撃緩和特
性、回転振動減衰特性を簡易に調整できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は電動パワーステアリング装
置を一部破断して示す正面図、図２は図１の要部拡大断
面図、図３は図１のIII-III 線に沿う断面図、図４は図
１のIV-IV 線に沿う断面図である。

【００１７】電動パワーステアリング装置１０は、図１
〜図３に示す如く、第１、第２のハウジング１１Ａ、１
１Ｂに２分割されたハウジング１１を有している。そし
て、ステアリングホイールが結合される入力軸１２にト
ーションバー１３を介して出力軸１４を連結し、この出
力軸１４にピニオン１５を設け、このピニオン１５に噛
合うラック１６Ａを備えたラック軸１６をハウジング１
１に左右動可能に支持している。入力軸１２と出力軸１
４の間には、操舵トルク検出装置１７を設けてある。
尚、入力軸１２と出力軸１４は軸受１２Ａ、１４Ａ、１
４Ｂを介してハウジング１１に支持される。

【００１８】操舵トルク検出装置１７は、図３に示す如
く、入力軸１２、出力軸１４に係合している円筒状のコ
ア１７Ｃを囲む２個の検出コイル１７Ａ、１７Ｂを第１
ハウジング１１Ａに設けている。コア１７Ｃは、出力軸
１４のガイドピン１７Ｄに係合する縦溝１７Ｅを備えて
軸方向にのみ移動可能とされるとともに、入力軸１２の
スライダピン１７Ｆに係合するスパイラル溝１７Ｇを備
える。これにより、ステアリングホイールに加えた操舵
トルクが入力軸１２に付与され、トーションバー１３の
弾性ねじり変形により、入力軸１２と出力軸１４の間に
回転方向の相対変位を生ずると、入力軸１２と出力軸１
４の回転方向の変位がコア１７Ｃを軸方向に変位させる
ものとなり、このコア１７Ｃの変位による検出コイル１
７Ａ、１７Ｂの周辺の磁気的変化に起因する検出コイル
１７Ａ、１７Ｂのインダクタンスが変化する。即ち、コ
ア１７Ｃが入力軸１２側へ移動すると、コア１７Ｃが近
づく方の検出コイル１７Ａのインダクタンスが増加し、
コア１７Ｃが遠ざかる方の検出コイル１７Ｂのインダク
タンスが減少し、このインダクタンスの変化により操舵
トルクを検出できる。

【００１９】ハウジング１１の一端側の第１ハウジング
１１Ａ内でラック軸１６の一端を挟んでピニオン１５と
相対する部分に設けられているシリンダ部１８には、図
３に示す如く、ラックガイド１９が内蔵され、ラックガ
イド１９（ブッシュ１９Ａ）はシリンダ部１８に被着さ
れるキャップ２０により背面支持されるばね２１により
ラック軸１６の側に弾発され、ラック軸１６のラック１
６Ａをピニオン１５に押し付けるとともに、ラック軸１
６の一端を摺動自在に支持する。尚、ラック軸１６の他
端側は後述するボールねじ装置５０と軸受３５により支
持される。そして、ラック軸１６の両端部はハウジング
１１の左右に突出し、それらの端部にはタイロッド２２
Ａ、２２Ｂが連結され、ラック軸１６の左右動によりタ
イロッド２２Ａ、２２Ｂを介して左右の車輪を転舵可能
としている。ラック軸１６の両端部と左右のタイロッド
２２Ａ、２２Ｂは、自在継手２３Ａ、２３Ｂにより連結
され、第１ハウジング１１Ａとタイロッド２２Ａとに取
着されるダストブーツ２４Ａ、第２ハウジング１１Ｂと
タイロッド２２Ｂとに取着されるダストブーツ２４Ｂに
より封止されている。

【００２０】ハウジング１１の主として第２のハウジン
グ１１Ｂ内で、ラック軸１６の周囲には、図２に示す如
く、電動モータ３０が配設されている。電動モータ３０
は、第２ハウジング１１Ｂの内周に固定されるステータ
（磁石）３１と、ラック軸１６の外周に間隙をおいて配
置されるスリーブ状回転軸３２と、この回転軸３２に後
述する如くに結合される回転子３３とからなる。回転子
３３には鉄芯３３Ａが固定され、鉄芯３３Ａにコイル３
３Ｂが巻き回されている。このとき、回転軸３２の一端
部は、アンギュラボールベアリングからなる軸受３５を
介して第１ハウジング１１Ａに回動自在に支持され、回
転軸３２の他端部は後述するボールねじ装置５０と、ラ
ジアルボールベアリングからなる軸受３６を介して第２
ハウジング１１Ｂに回転自在に支持される。

【００２１】電動モータ３０にあっては、図４に示す如
く、ハウジング１１における第２ハウジング１１Ｂが接
続される第１ハウジング１１Ａの端面の回転子３３回り
にブラシフォルダ３７を固定し、このブラシフォルダ３
７にブラシ３８を保持している。ブラシ３８は、ブラシ
フォルダ３７に設けたばね３９で回転軸３２の半径方向
に弾発され、回転軸３２の端部寄りに設けたコンミュテ
ータ４０に接触せしめられる。４１はリード線である。

【００２２】ハウジング１１の他端側の第２ハウジング
１１Ｂには、図２に示す如く、軸受３６を介して、電動
モータ３０の回転軸３２の中空端部に挿着されて一体化
されたボールねじ装置５０のナット５１が保持されてい
る。ナット５１はロックナット３２Ａにより回転軸３２
に固定される。ボールねじ装置５０は、回転軸３２に一
体化されたナット５１のねじ溝５１Ａと、ラック軸１６
に設けたねじ溝５２との間にスチールボール５３を保持
して構成され、回転軸３２の回転をラック軸１６の軸方
向移動に変換する。ナット５１は、ボール５３をねじ溝
５１Ａに循環させるデフレクタを備えている。尚、軸受
３６の外輪は第２ハウジング１１Ｂの縮径部に、内輪は
回転軸３２の外周の加締突起部に係止される。

【００２３】然るに、電動パワーステアリング装置１０
にあっては、図２に示す如く、電動モータ３０の回転軸
３２と回転子３３の間に筒状ゴムからなる弾性緩衝材６
０を介装し、回転軸３２と回転子３３を弾性緩衝材６０
により回転方向で弾性的に結合している。弾性緩衝材６
０は回転軸３２の外周に焼付により接合され、該弾性緩
衝材６０の外周に回転子３３を圧入されている。

【００２４】以下、電動パワーステアリング装置１０の
動作について説明する。 (1) 操舵トルク検出装置１７が検出した操舵トルクが所
定値より低いとき、操舵アシスト力は不要であり、電動
モータ３０は駆動されない。

【００２５】(2) 操舵トルク検出装置１７が検出した操
舵トルクが所定値を越えるとき、操舵アシスト力を必要
とするから、電動モータ３０が駆動される。電動モータ
３０の発生トルクが回転子３３及び回転軸３２を回転さ
せ、回転軸３２と一体のボールねじ装置５０のナット５
１とラック軸１６のねじ溝５２との噛合いを介してラッ
ク軸１６に操舵アシスト力となって付与される。

【００２６】(3) 上述(2) の操舵中にタイヤが縁石に乗
り上げる等により、ラック軸１６のストロークが急停止
せしめられると、電動モータ３０はたとえば給電を停止
されても慣性により回転し続けようとし、回転子３３に
慣性トルクを生成する。この回転子３３の慣性トルクは
弾性緩衝材６０を弾性撓み変形させることによって低減
された状態で回転軸３２に伝えられ、回転軸３２と一体
のボールねじ装置５０のナット５１とラック軸１６のね
じ溝５２との噛合いを介してラック軸１６に付与される
慣性推力を低減するものとなる。

【００２７】従って、本実施形態によれば、以下の作用
がある。 タイヤの縁石乗り上げ時等に、ラック軸１６のストロ
ークが急停止せしめられたとき、電動モータ３０への給
電が停止されても電動モータ３０が回転し続けようとす
ることによる慣性トルクが生ずるが、この慣性トルクを
回転子３３と回転軸３２の間の弾性緩衝材６０の弾性撓
み変形により吸収できる。これにより、回転軸３２から
ボールねじ装置５０を介してラック軸１６に伝えられる
慣性推力を低減し、ボールねじの損傷を防止し、操舵フ
ィーリングの悪化を回避できる。

【００２８】電動モータ３０の回転軸３２とボールね
じ装置５０のナット５１とを相対滑り回転等することな
く、強固に同軸的に結合でき、部品の加工組付精度に影
響されない簡易な構成により、安定した衝撃緩和特性を
得ることができる。

【００２９】電動モータ３０の回転軸３２からボール
ねじ装置５０を介してラック軸１６に伝えられる慣性推
力を低減できるから、ボールねじ装置５０やラック軸１
６を支持するハウジング１１の耐久性を向上でき、ハウ
ジング１１の薄肉化による電動パワーステアリング装置
１０の軽量化も実現できる。

【００３０】電動モータ３０の回転子３３をウエイト
とし、該回転子３３と回転軸３２との間に弾性緩衝材６
０を介装したダイナミックダンパを構成するものとな
り、電動モータ３０の回転子３３のスロット間で生ずる
磁気変動によるトルク変動や回転子３３の回転振動を、
簡易な構成により減衰できる。

【００３１】電動モータ３０の回転軸３２と回転子３
３の間に弾性緩衝材６０を焼付、圧入等により介装する
ことにより、電動モータ３０の組立性も向上できる。

【００３２】弾性緩衝材６０としてゴムを用いること
により、回転軸３２と回転子３３の間にゴムを焼付、圧
入することにより、電動モータ３０を簡易に組立てでき
る。

【００３３】弾性緩衝材６０を構成するゴムの硬さ
（ばね特性）を選択することにより、弾性緩衝材６０の
衝撃緩和特性、回転振動減衰特性を簡易に調整できる。

【００３４】以上、本発明の実施の形態を図面により詳
述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限
られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の
設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、電
動モータの回転軸と回転子の間に介装されるゴム等の弾
性緩衝材は、回転軸の軸方向複数位置に分割されて互い
に離隔配置されるものであっても良い。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、電動パワ
ーステアリング装置において、電動モータのトルク伝達
経路における衝撃力を簡易な構成により緩和するととも
に、電動モータのトルク変動を簡易な構成により緩和す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は電動パワーステアリング装置を一部破断
して示す正面図である。

【図２】図２は図１の要部拡大断面図である。

【図３】図３は図１のIII-III 線に沿う断面図である。

【図４】図４は図１のIV-IV 線に沿う断面図である。

【符号の説明】

１０ 電動パワーステアリング装置 １１ ハウジング １２ 入力軸 １５ ピニオン １６ ラック軸 ３０ 電動モータ ３２ 回転軸 ３３ 回転子 ５０ ボールねじ装置 ６０ 弾性緩衝材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高倉 克友 栃木県芳賀郡芳賀町芳賀台112番地１ 株 式会社ショーワ栃木開発センター内 Ｆターム(参考） 3D033 CA03 CA05 CA16 5H607 AA01 AA14 BB01 BB04 CC03 DD03 DD19 EE53 EE54 FF24 GG01 GG08

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングと、 ハウジングに移動可能に支持され、入力軸に接続された
   ピニオンが噛合うラック軸と、 ハウジング内のラック軸回りに配設される電動モータ
   と、 ハウジング内のラック軸回りに配設され、電動モータの
   トルクをラック軸に伝えるボールねじ装置とを有してな
   る電動パワーステアリング装置において、 電動モータの回転軸と回転子の間に弾性緩衝材を介装
   し、回転軸と回転子を弾性緩衝材により回転方向で弾性
   的に結合した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】 前記弾性緩衝材がゴムからなる請求項１
   記載の電動パワーステアリング装置。