JP2002160648A - 動力舵取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 操舵補助用のモータの回転を舵取り軸の軸長
方向の移動に変換する運動変換を、長期に亘って安定し
て行わせ、また静粛に動作を可能とする。 【解決手段】 ラックハウジング２の内部において軸回
りに回転する回転筒６の内周面に、２条の螺旋形状を有
して異なる極性を有する磁極6a，6bを設ける。ラックハ
ウジング２の内部において軸長方向に移動するラック軸
１の外周面に、２条の螺旋形状を有して磁性体製の突条
1a，1bを形成し、これらと磁極6a，6bとの間に形成され
る磁気回路の作用により、操舵補助用のモータからの伝
動による回転筒６の回転をラック軸１の軸長方向の移動
に変換する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、操舵補助用のモー
タの回転を直線運動に変換して舵取り軸に伝え、該舵取
り軸を軸長方向に移動させて舵取りを補助する構成とし
た電動式の動力舵取装置（パワーステアリング装置）に
関する。

【０００２】

【従来の技術】舵取りのための舵輪（ステアリングホイ
ール）の操作に応じて操舵補助用のモータを駆動し、こ
のモータの回転力を利用して舵取りを補助する構成とし
た電動式の動力舵取装置（パワーステアリング装置）が
実用化されている。この種の動力舵取装置の多くは、操
向車輪（一般的には左右の前輪）に連結された舵取り軸
（ラック・ピニオン式舵取機構におけるラック軸等）の
周辺に操舵補助用のモータを配し、該モータの回転力を
舵取り軸に直接的に伝え、該舵取り軸を軸長方向に移動
させて舵取りを補助する構成としてある。

【０００３】このような構成の実現のためには、モータ
の回転を舵取り軸の軸長方向の移動に変換する運動変換
装置が必要であり、従来においては、特開平８ー20351
号公報等に開示されている如く、ボールねじを利用した
運動変換装置が広く採用されている。

【０００４】この運動変換装置は、舵取り軸の外周に所
定長に亘ってねじ軌条を形成する一方、該舵取り軸を支
持するハウジングの内部に、前記ねじ溝に多数のボール
を介して螺合するボールナットを軸長方向の移動を拘束
して支持し、該ボールナットに操舵補助用のモータの回
転力を伝えて回転させ、この回転を、前記ねじ軌条に沿
ったボールの転動により舵取り軸に伝え、該舵取り軸を
軸方向に移動させる構成としたものである。この構成に
よれば、操舵補助用のモータの回転を、高い伝動効率下
にて十分に減速して舵取り軸の移動に変換することがで
き、舵取り軸の周辺の限られたスペースに前記モータを
含めてコンパクトに配設することが可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、以上の如き
ボールねじ式の運動変換装置を用いた場合、舵取り軸の
外周面、及びボールナットの内周面におけるねじ軌条の
形成に高い精度が要求され、またこれらのねじ軌条間に
て多数のボールを介して実現される螺合状態の調整に手
間を要し、加工及び組立てに多大の工数を要するという
問題があった。

【０００６】また前記ボールナットには、前記ねじ軌条
に沿って転動して一側に集まるボールを他側に戻すボー
ルの循環手段が必要であり、この循環手段の組み込みに
よりボールナットの構成が複雑化するという問題があ
り、また、舵取り操作が頻繁に繰り返される山道走行時
等において、前記ねじ軌条又は循環手段内にて転動する
多数のボールが相互に衝突し、耳障りな衝突音が発生し
て、この衝突音を聴取した運転者に無用な不安感を与え
る虞れがあった。

【０００７】更には、ねじ軌条に沿ったボールの転動の
繰り返しにより両者が摩耗して、螺合部のガタ付き、発
塵等の不具合が生じる虞れがあり、安定した運動変換を
長期に亘って維持することが難しいという問題があっ
た。

【０００８】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、操舵補助用のモータの回転を舵取り軸の軸長方
向の移動に変換する運動変換を長期に亘って安定して行
わせることができ、また静粛な動作が可能な簡素な構成
の動力舵取装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の第１発明に係る
動力舵取装置は、操舵に応じて駆動されるモータの回転
力をハウジング内に支持された舵取り軸に伝え、該舵取
り軸を軸長方向に移動させて舵取りを補助する動力舵取
装置において、前記ハウジングの内部に軸長方向の移動
を拘束して支持され、前記モータからの伝動により前記
舵取り軸と同軸上にて回転する回転筒と、該回転筒の内
周面及び前記舵取り軸の外周面の一方に２条の螺旋形状
を有して設けられ、夫々が相異なる極性を有する磁極
と、前記回転筒の内周面及び前記舵取り軸の外周面の他
方に、前記磁極に対向する２条の螺旋形状を有して形成
された磁性体製の突条とを備えることを特徴とする。

【００１０】本発明においては、舵取り軸の外周面に２
条の螺旋形状を有して形成された磁性体製の突条と、舵
取り軸と同軸に回転する回転筒の内周面に２条の螺旋形
状を有して夫々設けられたＮ、Ｓ極の磁極とが互いに対
向し、相互間に磁気回路が形成されて引き合った状態に
ある。従って、操舵補助用のモータからの伝動により回
転筒が回転した場合、該回転筒の内周面に設けた磁極が
舵取り軸の外周面の突条との連携を保って螺進し、前記
舵取り軸に軸長方向の移動力が加わり、該舵取り軸の移
動に変換されて舵取りが補助される。このような変換動
作は、舵取り軸の外周面に磁極を設け、回転筒の内周面
に突条を形成した構成においても同様にして行われる。

【００１１】また本発明の第２発明に係る動力舵取装置
は、第１発明における回転筒が、その内周面に前記磁極
が設けられた磁性体製の内筒と、該内筒を内嵌保持する
非磁性体製の外筒とを備えることを特徴とする。

【００１２】この発明においては、回転筒の側に磁極を
設ける構成において、内周面に磁極が形成された内筒を
非磁性体製の外筒に内嵌保持させて回転筒を構成し、前
記磁極と舵取り軸外周の突条との間に形成される磁気回
路からの磁束の漏洩を前記外筒により抑制して、回転筒
と舵取り軸との連携を強化し、前述した運動変換を確実
に行わせる。

【００１３】更に本発明の第３発明に係る動力舵取装置
は、第１発明又は第２発明における回転筒の端部に嵌着
され、前記舵取り軸の外周に形成された突条の周面に摺
接して、該突条と前記回転筒の内周に設けた磁極との間
に所定の空隙を確保するスペーサリングを備えることを
特徴とする。

【００１４】この発明においては、回転筒の端部に嵌着
されたスペーサリングが、該回転筒と同軸をなす舵取り
軸外周の突条の周面に当接して、これらの突条と回転筒
の内面の磁極との間に一定の空隙を保ち、両者間に安定
した磁気回路を形成して前述した運動変換を確実に行わ
せる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る動力舵取装
置の構成を示す一部破断正面図である。本図に示す動力
舵取装置は、操舵補助用のモータ５の回転を舵取り軸と
してのラック軸１に伝え、該ラック軸１を軸長方向に移
動させて操舵を補助するラックピニオン式の動力舵取装
置として構成されている。

【００１６】前記ラック軸１は、円筒形をなすラックハ
ウジング２の内部に軸長方向への移動自在に支持されて
いる。ラックハウジング２は、図示しない車両の一部
に、長手方向を左右に向けて固設してあり、該ラックハ
ウジング２の両側に突出するラック軸１の両端は、各別
のタイロッドを介して左右の操向用車輪（一般的には左
右の前輪）に連結されている。

【００１７】ラックハウジング２の中途部には、これと
軸心を交叉させてピニオンハウジング３が連設されてお
り、該ピニオンハウジング３の内部には、軸回りでの回
転自在にピニオン軸４が支持されている。該ピニオン軸
４は、ピニオンハウジング３の上方への突出端のみが図
示してあり、この突出端を介して図示しない舵輪（ステ
アリングホイール）に連結されている。

【００１８】ピニオンハウジング３の内部に延設された
ピニオン軸４の下部には、図示しないピニオンが一体に
設けてある。また、ラックハウジング２内に支持された
ラック軸１には、ピニオンハウジング３との交叉位置を
含めた適長に亘ってラック歯10が形成されており、この
ラック歯10が、ピニオン軸４下部の前記ピニオンに噛合
させてある。

【００１９】以上の構成により、舵取りのために図示し
ない舵輪が回転操作された場合、該舵輪に連結されたピ
ニオン軸４が回転し、この回転が、前記ピニオン及びラ
ック歯10の噛合によりラック軸１の軸長方向の移動に変
換され、この移動が、ラック軸１の両端のタイロッドを
介して左右の操向用車輪に伝達されて、これらの車輪が
前記操舵輪の操作に応じて操舵されることとなる。

【００２０】このようにしてなされる操舵を補助する操
舵補助用のモータ５は、ラックハウジング２の中途部を
適長に亘って拡径してなる円筒形のモータハウジング50
の内部に、該モータハウジング50の内周面に固設された
ステータ51と、該ステータ51の内側に同軸的に配された
ロータ52とを備える３相ブラシレスモータとして構成さ
れている。

【００２１】ロータ52は、ラック軸１の外径よりも大な
る内径を有する円筒形状をなし、左右一対の玉軸受54，
55によりラックハウジング２の軸心回りに回転自在に支
持されている。ロータ52の外周には、前記ステータ51の
内面にわずかな空隙を隔てて対向する複数の磁極53，53
…が略等配をなして保持されている。このように構成さ
れたロータ52は、前記ステータ53への通電に応じて正逆
両方向に回転することとなる。

【００２２】本発明に係る動力舵取装置の特徴は、以上
の如く生じるロータ52の回転を前記ラック軸１の軸長方
向の移動に変換する運動変換装置の構成にあり、この運
動変換装置は、ロータ52と共に回転する回転筒６と、ラ
ック軸１の外周面に後述の如く形成された突条1a，1bと
を備えている。

【００２３】図２は、運動変換装置の構成部分近傍の拡
大断面図、図３は、回転筒６の構成を示す拡大断面図で
ある。回転筒６は、内筒60と、該内筒60を内嵌保持する
外筒61とを備えて構成されている。内筒60は、磁性材料
により構成された円筒体であり、その内周面には、相異
なる極性を有する一対の磁極6a（Ｎ極），6b（Ｓ極）
が、図３に示す如く、軸方向に対して所定角度傾斜する
２条の螺旋形状を有して設けられている。

【００２４】一方外筒61は、非磁性材料により構成され
た円筒体であり、その一側には、前記内筒60の挿入が可
能な開口部が設けてある。このように構成された内筒60
と外筒61とは、前記開口部から外筒61の内部に圧入され
た内筒60の一端部を、前記外筒61の内面に周設された止
め鍔63の一面に突き当て、また内筒60の他端部に、前記
開口部の内側ねじ部に螺合する環状の止めナット64を締
め付けて、該止めナット64と前記止め鍔63との間に内筒
60を挾持して一体化されている。

【００２５】また、外筒61の両端部には、前記止め鍔63
の他面に形成された凹所、及び前記止めナット64の端面
に形成された凹所の夫々にスペーサリング65，66が嵌着
保持されている。これらは、低摩擦係数の樹脂材料から
なり、前記内筒60の内径よりも小さい内径を有する環体
であり、前記止め鍔63の端面又は前記止めナット64に設
けた凹所の底面に周方向の複数か所にてねじ止めされ、
前記内筒60と正しく同軸をなすように固定されている。

【００２６】以上の如く構成された回転筒６は、外筒61
の一側を前記ロータ52の端部に圧入固定し、同じく他側
を玉軸受62によりラックハウジング２の内部に支持し
て、ラック軸１の外側を同軸的に囲繞するように取り付
けられており、前記ロータ52と一体回転するようになし
てある。

【００２７】このときラック軸１は、前記外筒61の両側
に固定されたスペーサリング65，66に外周面を当接さ
せ、これらよりも大径とされた前記内筒60の内周面との
間にわずかな空隙を隔てて対向するように支持されてお
り、このラック軸１の外周面には、前記内筒60との対向
部を含めた適長に亘って、前記磁極6a，6bに対応する２
条の螺旋形状、より具体的には、軸長方向に前記磁極6
a，6bと略同一のピッチを有する２条の螺旋形状を有し
て磁性体製の突条1a，1bが形成されている。

【００２８】これらの突条1a，1bは、ラック軸１が磁性
体製である場合、該ラック軸１の外周面を切削加工する
ことにより一体に形成することができる。またラック軸
１が非磁性体製である場合、その外面に突条1a，1bを形
成してなる磁性体製のスリーブを別途用意し、該スリー
ブをラック軸１に外嵌固定することにより形成すること
ができる。

【００２９】このように形成された磁性体製の突条1a，
1bは、ラック軸１の前述した支持により、前記回転筒６
の内周面に設けられた磁極6a，6bの夫々に正対し、極性
が異なるこれらの磁極6a，6bと前記突条1a，1bとの間
に、図２中に破線により示す如き磁気回路が形成され、
磁極6aと突条1aとが、また磁極6bと突条1bとが相互に引
き合った状態となる。

【００３０】従って、前記回転筒６が操舵補助用のモー
タ５からの前述した伝動により、図２中に矢符にて示す
如く回転した場合、該回転筒６の内周面に螺旋状をなし
て設けられた磁極6a，6bは螺進するが、この螺進は、軸
長方向の移動のみが可能なラック軸１の外周面に形成さ
れた前記突条1a，1bから見た場合、軸長方向の位置変化
であり、該突条1a，1b及びこれらが形成されたラック軸
１には、対応する磁極6a，6bへの引き付けにより、図２
中に白抜矢符にて示す如く軸長方向の移動力が加わり、
前記モータ５の回転がラック軸１の軸長方向の移動に変
換され、この移動に応じて前述の如く行われる舵取りが
補助される。

【００３１】以上の運動変換は、相互に接触しない前記
磁極6a，6bと突条1a，1bとの間に発生する磁気回路の作
用によりなされるから、経時的な摩耗に起因するガタ付
き、発塵等の不具合が発生せず、長期に亘って安定した
動作が可能となり、また接触音が発生する虞れもなく、
静粛な動作が可能である。更には、共に螺旋形状を有す
る前記磁極6a，6b及び突条1a，1bに高い形状精度は不要
であり、従来採用されているボールねじ機構に比較して
構成の大幅な簡素化を図ることができる。

【００３２】なお、以上の実施の形態とは逆に、ラック
軸１の外周面に磁極を設け、回転筒６の内周面に突条を
形成することによっても同様の運動変換動作を行わせる
ことが可能であるが、機械加工により形成される突条
は、実施の形態に示す如く、加工が容易なラック軸１の
外周面に形成するのが望ましく、また、着磁が必要な磁
極は、実施の形態に示す如く、その形成長さが限られる
回転筒６の内周面に形成するのが望ましい。

【００３３】また前記磁極6a，6bは、非磁性体製の外筒
61に内嵌保持された内筒60の内周面に形成されており、
これらと前記突条1a，1bとの間に発生する磁気回路中の
磁束は、外筒61に漏れ出すことなく内筒60内に集中す
る。従って、前記磁気回路の作用による回転筒６とラッ
ク軸１との結合が強化され、前述した運動変換を確実に
行わせることができる。

【００３４】更に、回転筒６の外筒61の両端部に固定さ
れたスペーサリング65，66がラック軸１に形成された突
条1a，1bの周面に当接しており、これらの突条1a，1bと
内筒60の内周面に設けた磁極6a，6bとの間に略一定の空
隙が確保される。従って、前述の如く発生する磁気回路
が安定し、この磁気回路の作用による運動変換を確実に
行わせることができる。

【００３５】図４は、本発明に係る動力舵取装置の他の
実施形態を示す一部破断正面図である。本図に示す動力
舵取装置は、図１に示す動力舵取装置と異なり、ラック
ハウジング２の内部に支持されたラック軸１に、ラック
ハウジング２の外部に取り付けた操舵補助用のモータ７
の回転を伝え、該ラック軸１を軸長方向に移動させて操
舵を補助する構成となっている。

【００３６】ラックハウジング２には、ピニオンハウジ
ング３の交叉位置から軸方向に離れた位置に、径方向外
向きに突出するモータ座70が連設されており、操舵補助
用のモータ７は、その出力軸をラックハウジング２及び
この内部のラック軸１と略平行にして、前記モータ座70
に固定されている。

【００３７】モータ座70の内部は、ラックハウジング２
の内部と連通する空洞部となっており、この空洞部内に
延長された操舵補助用のモータ７の出力端には、駆動ピ
ニオン71が一体形成され、該駆動ピニオン71は、これと
平行な軸回りでの回動自在にモータ座70の内側空洞部内
に支持された平歯車72に噛合させてある。

【００３８】一方、ラックハウジング２の内部には、モ
ータ座70の連通位置に対応させて回転筒６が収納されて
いる。該回転筒６は、その両端部近傍を一対の軸受67，
68により支え、軸回りの回動自在にラックハウジング２
の内部に支持されている。

【００３９】回転筒６の外周には、前記軸受67，68によ
る支持部の間であって、モータ座70の連通部に正対する
位置に平歯車69が一体形成されており、この平歯車69
は、モータ座70の内側空洞部に支持された前記平歯車72
に、前記駆動ピニオン71と逆側から噛合させてある。こ
れにより回転筒６には、モータ座70に取り付けた操舵補
助用のモータ７の回転が、駆動ピニオン71、平歯車72及
び平歯車69を介して伝達されることとなり、該回転筒６
は、前記玉軸受67，68による軸方向の拘束位置を保ち、
ラックハウジング２の内部においてラック軸１と同軸上
にて回転する。

【００４０】回転筒６は、図１〜図３に示す回転筒６と
同様、非磁性体製の外筒61に内嵌保持された内筒60の内
周面に２条の螺旋形状を有する磁極6a，6bを設けて構成
されており、操舵補助用のモータ７からの伝動による回
転筒６の回転は、ラック軸１の外周面に形成された磁性
体製の突条1a，1bと前記磁極6a，6bとの間に形成される
磁気回路の作用により、前述の如くラック軸１の軸長方
向の移動に変換されることとなり、この移動に応じて行
われる舵取りが前記モータ７の発生力により補助され
る。

【００４１】なお以上の実施の形態においては、舵取り
軸としてのラック軸１を備えるラックピニオン式の動力
舵取装置への適用例について述べたが、本発明は、舵取
りのために軸長方向に移動する舵取り軸を備える他の形
式の動力舵取装置においても同様に適用可能であること
は言うまでもない。

【００４２】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明の第１発明に係
る動力舵取装置においては、操舵補助用のモータからの
伝動により軸回りに回転する回転筒の内周面と、該内周
面と対向する舵取り軸の外周面との一方に、Ｎ，Ｓ極の
磁極を２条の螺旋形状を有して設け、同じく他方に２条
の螺旋形状を有する磁性体製の突条を形成したから、こ
れらの間に形成される磁気回路の作用により前記回転筒
の回転を前記舵取り軸の軸長方向の移動に非接触にて変
換することができ、摩耗に伴うガタ付き、発塵等の不具
合を発生することなく、操舵補助用のモータの回転から
舵取り軸の軸長方向移動への運動変換を長期に亘って安
定して行わせることができ、また動作音を伴わない静粛
な動作が可能となる。

【００４３】また第２発明に係る動力舵取装置において
は、内周面に磁極が設けられた磁性体製の内筒を非磁性
体製の外筒に内嵌保持させて回転筒を構成したから、前
記磁極と舵取り軸外周の突条との間に形成される磁気回
路における磁束の漏洩が、非磁性体製の外筒の作用によ
り抑制されて、回転筒と舵取り軸とを強固に連結するこ
とができ、前述した運動変換を確実に行わせることが可
能となる。

【００４４】更に第３発明に係る動力舵取装置において
は、回転筒の端部に嵌着されたスペーサリングを舵取り
軸外周の突条の周面に摺接させ、これらの突条と回転筒
内周の磁極との間に略一定の空隙を確保したから、両者
間に安定した磁気回路が形成されるようになり、この磁
気回路の作用による前述した運動変換を一層確実に行わ
せることが可能となる等、本発明は優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る動力舵取装置の構成を示す一部破
断正面図である。

【図２】運動変換装置の構成部分近傍の拡大断面図であ
る。

【図３】回転筒の構成を示す拡大断面図である。

【図４】本発明に係る動力舵取装置の他の実施形態を示
す一部破断正面図である。

【符号の説明】

１ ラック軸 1a，1b 突条 ２ ラックハウジング ３ ピニオンハウジング ４ ピニオン軸 ５，７ モータ ６ 回転筒 6a，6b 磁極 60 内筒 61 外筒 65，66 スペーサリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D033 CA04 CA05 5H607 AA04 BB01 BB14 CC03 DD04 EE53 5H649 BB02 GG09 GG16 HH08 HH19

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵に応じて駆動されるモータの回転力
   をハウジング内に支持された舵取り軸に伝え、該舵取り
   軸を軸長方向に移動させて舵取りを補助する動力舵取装
   置において、 前記ハウジングの内部に軸長方向の移動を拘束して支持
   され、前記モータからの伝動により前記舵取り軸と同軸
   上にて回転する回転筒と、 該回転筒の内周面及び前記舵取り軸の外周面の一方に２
   条の螺旋形状を有して設けられ、夫々が相異なる極性を
   有する磁極と、 前記回転筒の内周面及び前記舵取り軸の外周面の他方
   に、前記磁極に対向する２条の螺旋形状を有して形成さ
   れた磁性体製の突条とを備えることを特徴とする動力舵
   取装置。
2. 【請求項２】 前記回転筒は、その内周面に前記磁極が
   設けられた磁性体製の内筒と、該内筒を内嵌保持する非
   磁性体製の外筒とを備える請求項１記載の動力舵取装
   置。
3. 【請求項３】 前記回転筒の端部に嵌着され、前記舵取
   り軸の外周に形成された突条の周面に摺接して、該突条
   と前記回転筒の内周に設けた磁極との間に所定の空隙を
   確保するスペーサリングを備える請求項１又は請求項２
   記載の動力舵取装置。