JP2002012158A - 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、ラッ
ク軸と電動モータのロータで構成されるねじり固有振動
数を容易に変更するとともに、電動モータのコギングや
タイヤの振動を減衰し、電動モータのトルク伝達経路の
衝撃力も緩和し、ステアリングホイールのハンドルフィ
ーリングを向上すること。 【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のロータ側部材（スリーブ３３）と
回転方向に一体結合した駆動部材５４の噛合面６１と、
ナット４２と回転方向に一体結合した従動部５８の噛合
面６２とを軸方向にて対向配置するとともに、駆動部材
５４と従動部５８の少なくとも一方をそれらの噛合面６
１、６２の噛合方向に付勢するスプリング５５を有する
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として、電
動モータの出力をステアリング入力軸に連動するラック
軸と同軸をなすボールねじのナットに伝え、ナットの回
転をボールねじによりラック軸の直線運動とし、ラック
軸に連動する車輪を転舵し、操舵力をアシストするもの
がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ステアリングホイー
ルに機械的につながっているラック軸のねじり剛性と電
動モータのロータの慣性マスとから構成されるねじり固
有振動数が、ステアリングホイールのハンドルフィーリ
ングを悪化する。ところが、ラック軸のねじり剛性は強
度面から変更できないし、電動モータのロータの慣性マ
スも出力面から容易には変更できない。

【０００４】電動モータのコギング（脈動）やタイヤ
の振動がステアリングホイールに伝わり、ステアリング
ホイールのハンドルフィーリングを悪化する。

【０００５】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ラッ
ク軸に設けた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、ステアリ
ングホイールのハンドルフィーリングの悪化を招く。

【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、ラック軸と電動モータのロータで構成さ
れるねじり固有振動数を容易に変更するとともに、電動
モータのコギングやタイヤの振動を減衰し、電動モータ
のトルク伝達経路の衝撃力も緩和し、ステアリングホイ
ールのハンドルフィーリングを向上することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、電動
モータの出力をステアリング入力軸に連動するラック軸
と同軸をなすボールねじのナットに伝え、ナットの回転
をボールねじによりラック軸の直線運動とし、ラック軸
に連動する車輪を転舵し、操舵力をアシストする電動パ
ワーステアリング装置において、電動モータのロータ側
部材と回転方向に一体結合した駆動部の噛合面と、ナッ
トと回転方向に一体結合した従動部の噛合面とを軸方向
にて対向配置するとともに、駆動部と従動部の少なくと
も一方をそれらの噛合面の噛合方向に付勢する弾発体を
有するようにしたものである。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て更に、前記ロータ側部材がロータの内周に一体化され
たスリーブからなり、スリーブのロータから突出した延
長部の内側に間隙を介してナットを配置し、スリーブの
延長部の内周に回転方向で一体結合し、軸方向で摺動可
能とする駆動部材の噛合面と、ナットの端面に形成した
噛合面とを軸方向にて対向配置し、スリーブの延長部の
内周に背面支持された弾発体により、駆動部材とナット
のそれらの噛合面の噛合方向に付勢したものである。

【０００９】

【作用】請求項１の発明によれば下記〜の作用があ
る。 電動モータからラック軸へのトルク伝達経路に、弾発
体の付勢力により噛合う駆動部と従動部の噛合い機構部
を介在させたから、この噛合い機構部がトルクダンパと
なり、ラック軸の強度を確保しながらそのねじり剛性を
見かけ上変更するものになるから、ラック軸と電動モー
タのロータで構成されるねじり固有振動数を容易に変更
でき、ステアリングホイールのハンドルフィーリングを
向上できる。

【００１０】電動モータからラック軸へのトルク伝達
経路に上述のトルクダンパが介装されることになるか
ら、電動モータのコギング（脈動）やタイヤの振動をこ
のトルクダンパにより減衰し、ステアリングホイールの
ハンドルフィーリングを向上できる。

【００１１】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
弾発体の弾性変形により吸収し、結果としてボールねじ
の損傷を防止し、伝達系の振動騒音も減衰でき、ステア
リングホイールのハンドルフィーリングを向上できる。

【００１２】請求項２の発明によれば下記の作用があ
る。 スリーブの延長部の内側にナット、駆動部材、弾発体
を組込み、その延長部の内側に噛合い機構部（トルクダ
ンパ）を納めたから、装置構成をコンパクトにできる。

【００１３】

【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は電動モータからラ
ック軸へのトルク伝達経路とその構成部品を示す模式
図、図３は図２の要部を示す断面図である。

【００１４】電動パワーステアリング装置１０は、図
１、図２に示す如く、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
（ステアリング入力軸）にトーションバー１３を介して
出力軸１４（不図示）を連結し、この出力軸１４にピニ
オン１５（不図示）を設け、このピニオン１５に噛合う
ラックを備えたラック軸１６をハウジング１１に左右動
可能に支持している。入力軸１２と出力軸１４の間に
は、操舵トルク検出装置１７（不図示）を設けてある。
操舵トルク検出装置１７は、ステアリングホイールに加
えた操舵トルクが出力軸１４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１
４の間に生ずる相対回転変位に基づき、操舵トルクを検
出する。

【００１５】電動パワーステアリング装置１０は、ラッ
ク軸１６の両端部をハウジング１１の左右に突出し、そ
れらの端部にはタイロッド１８Ａ、１８Ｂが連結し、ラ
ック軸１６の左右動によりタイロッド１８Ａ、１８Ｂを
介して左右の車輪を転舵可能とする。尚、ラック軸１６
の一端はピニオン１５との噛合い部でラックガイド（不
図示）を介し、他端は軸受（不図示）を介してそれぞれ
ハウジング１１に支持される。

【００１６】電動パワーステアリング装置１０は、ハウ
ジング１１内で、ラック軸１６の周囲に、電動モータ３
０を配設している。電動モータ３０は、ハウジング１１
の内周に固定されるステータ（磁石）３１と、鉄芯にコ
イルが巻き回されたロータ３２と、ロータ３２の内周に
一体化されたスリーブ３３（ロータ側部材）とからな
る。スリーブ３３は、ラック軸１６の外周に間隔をおい
て該ラック軸１６と同軸配置され、ロータ３２の一方に
突出する一端延長部３４（不図示）の外周をアンギュラ
ボールベアリングからなる軸受３５（不図示）によりハ
ウジング１１に支持され、ロータ３２の他方に突出する
他端延長部３６の外周をボールベアリングからなる軸受
３７によりハウジング１１に支持され、それら軸受３
５、３７により両持ち支持されている。

【００１７】電動パワーステアリング装置１０は、ラッ
ク軸１６にボールねじ４１を設けてあり、ボールねじ４
１に噛合うナット４２を電動モータ３０のスリーブ３３
における延長部３６の内側に間隙を介して配置し、この
ナット４２とスリーブ３３を後述のトルクダンパによっ
て回転方向に結合し、ボールねじ４１のねじ溝４１Ａと
ナット４２のねじ溝４２Ａの間にスチールボール４３を
保持している。これにより、電動モータ３０の出力をト
ルクダンパ５０を介してナット４２に伝え、ナット４２
の回転をボールねじ４１によりラック軸１６の直線運動
に変換する。

【００１８】然るに、電動パワーステアリング装置１０
にあっては、図１〜図３に示す如く、電動モータ３０の
スリーブ３３とナット４２の間に、トルクダンパ５０を
介装している。トルクダンパ５０は、電動モータ３０の
スリーブ３３における延長部３６の内径部に、奥側から
順に、スラストプレート５１、スラスト軸受５２、ナッ
ト４２、ボール５３（コロでも可）、駆動部材５４、皿
ばね等からなるスプリング５５、ワッシャ５６、ストッ
パリング５７を装着して構成されている。このとき、駆
動部材５４はリング状をなしその端面の周方向複数位置
にＶ溝６１Ａを備えた駆動側噛合面６１を備えるととも
に、その外周を延長部３６の内面にセレーション結合し
て回転方向では一体結合し、軸方向では摺動可能として
いる。また、ナット４２はその端面を従動部５８とし、
従動部５８の周方向複数位置にＶ溝６２Ａを備えた従動
側噛合面６２を備える。これにより、トルクダンパ５０
は、電動モータ３０のスリーブ３３と回転方向で一体結
合し、軸方向で摺動可能とされる駆動部材５４の駆動側
噛合面６１と、ナット４２（従動部５８）に形成した従
動側噛合面６２とを軸方向にて対面配置するとともに、
スリーブ３３の内周に係着したストッパリング５７、ワ
ッシャ５６により背面支持されたスプリング５５によ
り、駆動部材５４をナット４２（従動部５８）に対しそ
れらの噛合面６１、６２がボール５３を介して噛合う方
向に付勢する。

【００１９】従って、トルクダンパ５０にあっては、駆
動部材５４がナット４２（従動部５８）に伝えようとす
るトルクがスプリング５５の予圧力によって定まる一定
値以下にあるときには、スプリング５５の弾発力により
噛合い方向に付勢されている、駆動部材５４、ナット４
２（従動部５８）の噛合面６１、６２がそれらのＶ溝６
１Ａ、６２Ａにボール５３を納める範囲で相互に接離
し、トルクの変動をスプリング５５の弾性変形によって
吸収しながら、そのトルクを伝える。尚、駆動部材５４
がナット４２（従動部５８）に伝えようとするトルクが
上述の一定値を超えると、駆動部材５４、ナット４２
（従動部５８）の噛合面６１、６２がそれらのＶ溝６１
Ａ、６２Ａからボール５３を離脱させて互いに空転し、
それ以上のトルクを伝えない。

【００２０】トルクダンパ５０は、駆動部材５４、ナッ
ト４２（従動部５８）の噛合面６１、６２に形成するＶ
溝６１Ａ、６２Ａの周方向の勾配角を緩やかに設定する
等により、トルクの変動を吸収し得る駆動部材５４、ナ
ット４２（従動部５８）の相対回転角範囲を適宜拡張で
き捻り剛性の変更が容易にできる。

【００２１】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。

【００２２】(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の発生トルクがスリーブ３３からトルクダンパ５０
を介してナット４２に伝えられ、ナット４２の回転をボ
ールねじ４１によりラック軸１６の直線運動とし、ラッ
ク軸１６に連動する車輪に操舵アシスト力となって付与
される。

【００２３】(3)上述(1)、(2)の運転中に、タイヤの振
動がラック軸１６に伝わり、或いは電動モータ３０のコ
ギング（脈動）が生じたとき、これらの振動や脈動はト
ルクダンパ５０を構成するスプリング５５の弾性変形に
より減衰される。

【００２４】(4)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はたとえ給電を停止され
ても慣性により回転し続けようとし、スリーブ３３に慣
性トルクを生成する。このスリーブ３３の慣性トルク
は、トルクダンパ５０により吸収され、ボールねじ４１
やラック軸１６に衝撃力として伝えられることがない。

【００２５】従って、本実施形態によれば以下の作用が
ある。 電動モータ３０からラック軸１６へのトルク伝達経路
に、スプリング５５の付勢力により噛合う駆動部材５４
とナット４２（従動部５８）の噛合い機構部を介在させ
たから、この噛合い機構部がトルクダンパ５０となり、
ラック軸１６の強度を確保しながらそのねじり剛性を見
かけ上変更するものになるから、ラック軸１６と電動モ
ータ３０のロータ３２で構成されるねじり固有振動数を
容易に変更でき、ステアリングホイールのハンドルフィ
ーリングを向上できる。

【００２６】電動モータ３０からラック軸１６へのト
ルク伝達経路に上述のトルクダンパ５０が介装される
ことになるから、電動モータ３０のコギング（脈動）や
タイヤの振動をこのトルクダンパ５０により減衰し、ス
テアリングホイールのハンドルフィーリングを向上でき
る。

【００２７】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
慣性トルクをスプリング５５の弾性変形により吸収し、
結果としてボールねじ４１の損傷を防止し、伝達系の振
動騒音も減衰でき、ステアリングホイールのハンドルフ
ィーリングを向上できる。

【００２８】スリーブ３３の延長部３６の内側にナッ
ト４２、駆動部材５４、スプリング５５を組込み、その
延長部３６の内側に噛合い機構部（トルクダンパ５０）
を納めたから、装置構成をコンパクトにできる。

【００２９】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、本
発明の実施において、駆動部と従動部の噛合面はボー
ル、コロを介して噛合うものに限らず、一方の噛合面の
山形歯面を他方の噛合面の谷形歯面に直接的に凹凸噛合
させるものであっても良い。

【００３０】また、本発明の実施において、駆動部はロ
ータ側部材に一体形成され、従動部はナットから分離さ
れて該ナットに対して弾発的に軸方向で一体的に摺動す
るものであっても良く、さらに、ナットの両端にそれぞ
れトルクダンパを介設しても良い。

【００３１】

【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、ラック軸と電動モータの
ロータで構成されるねじり固有振動数を容易に変更する
とともに、電動モータのコギングやタイヤの振動を減衰
し、電動モータのトルク伝達経路の衝撃力も緩和し、ス
テアリングホイールのハンドルフィーリングを向上する
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は電動モータからラック軸へのトルク伝達
経路とその構成部品を示す模式図である。

【図３】図３は図２の要部を示す断面図である。

【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 １６ ラック軸 ３０ 電動モータ ３２ ロータ ３３ スリーブ（ロータ側部材） ３６ 延長部 ４１ ボールねじ ４２ ナット ５４ 駆動部材（駆動部） ５５ スプリング ５８ 従動部 ６１、６２ 噛合面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動モータの出力をステアリング入力軸
   に連動するラック軸と同軸をなすボールねじのナットに
   伝え、ナットの回転をボールねじによりラック軸の直線
   運動とし、ラック軸に連動する車輪を転舵し、操舵力を
   アシストする電動パワーステアリング装置において、 電動モータのロータ側部材と回転方向に一体結合した駆
   動部の噛合面と、ナットと回転方向に一体結合した従動
   部の噛合面とを軸方向にて対向配置するとともに、駆動
   部と従動部の少なくとも一方をそれらの噛合面の噛合方
   向に付勢する弾発体を有す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】 前記ロータ側部材がロータの内周に一体
   化されたスリーブからなり、スリーブのロータから突出
   した延長部の内側に間隙を介してナットを配置し、 スリーブの延長部の内周に回転方向で一体結合し、軸方
   向で摺動可能とする駆動部材の噛合面と、ナットの端面
   に形成した噛合面とを軸方向にて対向配置し、スリーブ
   の延長部の内周に背面支持された弾発体により、駆動部
   材とナットのそれらの噛合面の噛合方向に付勢した請求
   項１記載の電動パワーステアリング装置。