JP2002240725A - 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の組立・検査工
数を低減すること。 【解決手段】 電動パワーステアリング装置１０は、車
幅方向に延ばしたラック軸２６の一端部の一側面にラッ
ク３２を形成し、ラック３２に操舵用ピニオン３１を噛
み合わせ、ラック軸２６のうちラック３２を除く部分に
ねじ部７１を形成し、ねじ部７１にボールねじ７０のナ
ット７３をボールを介して組付け、ナット７３にラック
軸２６を囲う中空の電動機軸を連結したものである。操
舵トルクに応じて電動機５０が発生した補助トルクを電
動機軸からナット７３を介してラック軸２６に付加する
ことができる。ナット７３をラック３２と電動機５０と
の間に配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電動パワーステアリ
ング装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ステアリングホイールの操舵力を
軽減して快適な操舵感を与えるために、電動パワーステ
アリング装置が多用されてきた。この種の電動パワース
テアリング装置は、電動機で操舵トルクに応じた補助ト
ルクを発生し、この補助トルクをステアリング系のラッ
ク軸に伝達するものである。以下に一般的な電動パワー
ステアリング装置の概要を説明する。

【０００３】図１１（ａ），（ｂ）は従来の電動パワー
ステアリング装置の概要図であり、（ａ）は全体構成を
示し、（ｂ）は上記（ａ）の要部詳細構造を示す。従来
の電動パワーステアリング装置２００は、車幅方向に延
ばしたラック軸２０１の一端部にラック２０２を形成
し、このラック２０２にピニオン軸２０３のピニオン２
０４を噛み合わせ、また、ラック軸２０１の他端部にね
じ部２０５を形成し、このねじ部２０５にボールねじ２
０６のナット２０７をボール２０８・・・を介して組付
け、ナット２０７に電動機２１１の電動機軸２１３を連
結したものである。

【０００４】ピニオン軸２０３は、図示せぬステアリン
グホイールに連結した操舵軸である。ねじ部２０５は、
ラック軸２０１の他端から所定長さにわたって形成した
雄ねじである。ラック軸２０１をスライド可能に収納す
るためのハウジング２２１は、ラック側の第１ハウジン
グ２２２と電動機側の第２ハウジング２２３とからな
る、細長い収納部材である。電動機２１１は、ラック軸
２０１上においてラック２０２とナット２０７との間に
配置したものである。ステアリングホイールに加えた操
舵トルクに応じて、電動機２１１が発生した補助トルク
を電動機軸２１３からナット２０７を介してラック軸２
０１に付加することができる。

【０００５】（ｂ）に示すように第１ハウジング２２２
は、ロータ２１２における電動機軸２１３の一端部２１
３ａを、軸受２２４を介してスライド不能に且つ回転可
能に支持したものである。第２ハウジング２２３は、電
動機軸２１３の他端部２１３ｂを軸受２２５を介して回
転可能に支持したものである。電動機軸２１３はラック
軸２０１を囲う中空軸であり、他端部にナット２０７を
一体的に組込んだものである。なお、２３１はステー
タ、２３２は軸受用ロックナット、２３３は電動機軸用
ロックナット、２３４は電動機軸位置決め用ストッパ、
２３５はナット固定用ロックナット、２３６は電動機軸
側の筒状整流子、２３７は固定側のブラシ、２３８は第
１・第２ハウジング結合用ボルトである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記図１１（ｂ）に示
すように従来の電動パワーステアリング装置２００は、
第１ハウジング２２２側のラック２０２と第２ハウジン
グ２２３側のナット２０７との間に電動機２１１を配置
し、第１ハウジング２２２にて電動機軸２１３の一端部
２１３ａをスライド不能に支持し、第２ハウジング２２
３にて電動機軸２１３の他端部２１３ｂを支持し、この
他端部２１３ｂにてナット２０７を支持したものであ
る。

【０００７】電動パワーステアリング装置２００の一般
的な組立・検査手順は、次の（１）〜（８）の通りであ
る。 （１）電動機ケースを兼ねる第２ハウジング２２３に、
電動機２１１の各構成部材を組付ける。 （２）電動機２１１の品質検査や性能試験を行い、その
後に電動機２１１を一旦分解する。 （３）電動機軸２１３の他端部２１３ｂにナット２０７
を組付ける。 （４）電動機軸２１３の一端部２１３ａを、軸受２２４
及び各部材２３２〜２３４を介して第１ハウジング２２
２に組付ける。 （５）電動機２１１の各構成部材及び第２ハウジング２
２３を第１ハウジング２２２に組付ける。 （６）ラック軸２０１を組付ける。以上で電動パワース
テアリング装置２００の組立が完了する。 （７）電動機２１１だけの品質検査や性能試験を再度行
う。 （８）電動パワーステアリング装置２００の品質検査や
性能試験を行う。

【０００８】このように電動パワーステアリング装置２
００は、電動機２１１を組立て品質検査や性能試験を行
った後に、その電動機２１１を一旦分解し、ラック軸２
０１並びにボールねじ２０６に組込む必要があった。従
って、電動パワーステアリング装置２００の組立・検査
工数が増し、コストアップの要因となるので、改良の余
地がある。

【０００９】そこで本発明の目的は、電動パワーステア
リング装置の組立・検査工数を低減することができる技
術を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１は、車幅方向に延ばしたラック軸の一端部の
一側面にラックを形成し、このラックに操舵用ピニオン
を噛み合わせ、ラック軸のうちラックを除く部分にねじ
部を形成し、このねじ部にボールねじのナットをボール
を介して組付け、ナットにラック軸を囲う中空の電動機
軸（電動機の出力軸）を連結することで、操舵トルクに
応じて電動機が発生した補助トルクを電動機軸からナッ
トを介してラック軸に付加するようにした電動パワース
テアリング装置において、ナットをラックと電動機との
間に配置したことを特徴とする。

【００１１】電動パワーステアリング装置に先にボール
ねじ用ナットを組み付けておき、このナットに後から電
動機軸を連結することができる。このため、電動機を組
立て品質検査や性能試験を行った後に、その電動機を分
解することなく組立た状態で、ラック軸並びにボールね
じに組込むことができる。さらには、ラック軸並びにボ
ールねじに電動機を組込んだ後に、電動機だけの品質検
査や性能試験を再実施する必要はない。従って、組付け
工数や検査・試験工数を低減することができるので、電
動パワーステアリング装置のコストダウンを図ることが
できる。しかも、電動機を一旦分解した上に再組立する
という作業がないので、電動機の組立精度を維持するこ
とが容易である。

【００１２】請求項２は、電動機軸とナットとを、ラッ
ク軸の長手方向に互いに嵌合し合うことで、トルク伝達
可能に連結したことを特徴とする。電動機軸とナットと
を、ラック軸の長手方向に互いに嵌合し合うだけでトル
ク伝達可能に連結することができる。従って、電動機軸
とナットとの組付け工数をより低減することができる。

【００１３】請求項３は、電動機に、電動機軸に取付け
た整流子と、この整流子のブラシ接触面に接触するブラ
シとを備え、ブラシ接触面を電動機軸に直交する面とし
たことを特徴とする。整流子のブラシ接触面に対して、
電動機軸の軸方向からブラシを当てることになる。この
ため電動機を組立るときに、電動機軸の組立方向に対し
て、整流子並びにブラシの組立方向を合致させることが
できる。従って組立性を高めることができる。

【００１４】請求項４は、ラック軸のラックを形成した
面の背面側に、この背面を押出すラックガイドを配置
し、ラック軸のうちねじ部よりも他端部側へ寄った位置
に、このラック軸が所定値たわんだときに支えるブッシ
ュを配置したことを特徴とする。ラック軸の両端に、路
面反力に起因する外力が作用又はモーメントが発生し
て、ラック軸の他端部が所定値たわんだときに、他端部
をブッシュで支えることができる。従って、ラック軸の
他端部が所定値よりもたわむことはない。たわみ量が小
さいので、ラック軸の振動を容易に抑制することができ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図面に
基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見
るものとする。図１は本発明に係る電動パワーステアリ
ング装置の模式図である。電動パワーステアリング装置
１０は、車両のステアリングホイール２１から操舵車輪
２９，２９に至るステアリング系２０と、このステアリ
ング系２０に補助トルクを加える補助トルク機構４０と
からなる。この電動パワーステアリング装置１０は、ラ
ック軸２６の両端から操舵トルクを取り出すようにした
エンドテイクオフ型操舵装置である。

【００１６】ステアリング系２０は、ステアリングホイ
ール２１にステアリングシャフト２２及び自在軸継手２
３，２３を介してピニオン軸２４を連結し、ピニオン軸
２４にラックアンドピニオン機構２５を介してラック軸
２６を連結し、ラック軸２６の両端に左右のタイロッド
２７，２７及びナックル２８，２８を介して左右の操舵
車輪２９，２９を連結したものである。

【００１７】ラックアンドピニオン機構２５は、ピニオ
ン軸２４に形成したピニオン３１に、ラック軸２６の一
側面に形成したラック３２を噛み合わせたものである。
運転者がステアリングホイール２１を操舵することで、
この操舵トルクによりラックアンドピニオン機構２５及
び左右のタイロッド２７，２７を介して、左右の操舵車
輪２９，２９を操舵することができる。

【００１８】補助トルク機構４０は、ステアリングホイ
ール２１に加えたステアリング系２０の操舵トルクを操
舵トルクセンサ４１で検出し、この検出信号に基づき制
御手段４７で制御信号を発生し、この制御信号に基づき
操舵トルクに応じた補助トルクを電動機５０で発生し、
補助トルクをトルク伝達部材としてのボールねじ７０を
介してラック軸２６に伝達するようにしたものである。

【００１９】以上を要約すれば、電動パワーステアリン
グ装置１０は、車両のステアリングホイール２１に加え
た操舵トルクをラックアンドピニオン機構２５を介して
ラック軸２６に伝達するとともに、操舵トルクに応じて
電動機５０が発生した補助トルクを電動機５０の電動機
軸からボールねじ７０を介してラック軸２６に付加し、
このラック軸２６によって操舵車輪２９，２９を操舵す
るようにしたものである。従って、ステアリング系２０
の操舵トルクに電動機５０の補助トルクを付加した複合
トルクによって、操舵車輪２９，２９を操舵することが
できる。

【００２０】図２は本発明に係る電動パワーステアリン
グ装置の全体構成図であり、要部を断面して表したもの
である。電動パワーステアリング装置１０は、ラックア
ンドピニオン機構２５、電動機５０及びボールねじ７０
を車幅方向（図左右方向）へ延びるハウジング１０１に
収納したものである。

【００２１】ハウジング１０１は、概ね管状の第１ハウ
ジング１０２並びに第２ハウジング１０３の一端面同士
をボルト結合することで、１つの細長いギヤボックスに
組立てたものである。第１ハウジング１０２は、図示せ
ぬ車体に取付けるためのブラケット１０４を備える。第
２ハウジング１０３は、電動機５０における電動機ケー
スの役割を兼ねる。

【００２２】車幅方向に延びたラック軸２６は、車幅方
向へスライドするようにハウジング１０１を貫通した軸
である。このようなラック軸２６は、図右の一端側をラ
ックアンドピニオン機構２５に連結し、ほぼ長手中央位
置をボールねじ７０に連結し、図左の他端側（ボールね
じ７０よりも他端部側へ寄った位置に）に電動機５０を
配置したものである。すなわち、ラックアンドピニオン
機構２５と電動機５０との間にボールねじ７０を配置し
た。

【００２３】本発明はこのようにして、ラック軸２６の
一端部にラック３２を形成し、ラック軸２６のうちラッ
ク３２を除く部分にねじ部７１を形成し、ねじ部７１に
ボールねじ７０のナット７３を組付け、ナット７３にラ
ック軸２６を囲う中空の電動機軸５６を連結し、ラック
３２と電動機５０との間にナット７３を配置したことを
特徴とする。言い換えると電動機５０は、ナット７３よ
りもラック軸２６の他端部側へ寄った位置に配置したも
のである。

【００２４】ハウジング１０１は、ピニオン３１とラッ
ク３２との噛み合わせ中心位置にラックガイド１２０を
配置し、ラック軸２６のうちねじ部７１よりも他端部側
（図左端側）へ寄った位置にブッシュ１０５を配置した
ものである。ブッシュ１０５は、ラック軸２６が所定値
たわんだときに支える部材である。ところでラック軸２
６は、ねじ部７１が無い部分の径を、ねじ部７１の谷径
よりも小径に設定したものである。なお、ラックガイド
１２０については、図３にて詳述する。

【００２５】ここで、車幅方向において、ピニオン３１
とラック３２との噛み合わせ中心位置をＡ（以下「ピニ
オン中心Ａ」と称する。）とし、ボールねじ７０の軸方
向組付け中心位置をＢ（以下「ボールねじ中心Ｂ」と称
する。）とし、ブッシュ１０５の中心位置をＣ（以下
「ブッシュ中心Ｃ」と称する。）とする。図中、１０
６，１０６はボールジョイント、１０７，１０７はダス
トシール用ブーツである。

【００２６】図３は図２の３−３線断面図であり、電動
パワーステアリング装置１０の縦断面構造を示す。電動
パワーステアリング装置１０は、ラックアンドピニオン
機構２５、操舵トルクセンサ４１を第１ハウジング１０
２に収納し、この第１ハウジング１０２の上部開口をリ
ッド１０８で塞いだものである。

【００２７】ピニオン軸２４は、ステアリングホイール
２１（図１参照）に連結した上方の第１の軸２４Ａと、
ピニオン３１を一体に形成した下方の第２の軸２４Ｂ
と、これら第１・第２の軸２４Ａ，２４Ｂ間を連結した
トーションバー２４Ｃとからなる。トーションバー２４
Ｃは、文字通りトルクに対して正確にねじれ角が発生す
るメンバーであって、第１の軸２４Ａと第２の軸２４Ｂ
との間での相対ねじり変位を発生する弾性部材である。

【００２８】操舵トルクセンサ４１は、第１・第２の軸
２４Ａ，２４Ｂの相対ねじれ角に応じた操舵トルクを検
出するようにしたものであり、スライダ４２及び可変イ
ンダクタンス式センサ部４６からなる、トーションバー
形式のトルクセンサである。より具体的には、操舵トル
クセンサ４１は、第１・第２の軸２４Ａ，２４Ｂに円筒
状のスライダ４２をスライド可能に嵌合し、スライダ４
２に備えた傾斜溝４３並びに縦長のストレート溝４４
を、第１の軸２４Ａのピン４５Ａ並びに第２の軸２４Ｂ
のピン４５Ｂとの間に掛け渡したものである。

【００２９】スライダ４２は、第１・第２の軸２４Ａ，
２４Ｂの相対ねじり変位に応じて上下にスライド可能で
ある。このときのスライダ４２のスライド量はトルクに
比例する。センサ部４６はスライド量を電気信号に変換
し、この電気信号を操舵トルク検出信号として上記制御
手段４７（図１参照）に発することができる。

【００３０】図中、４８はスライダ弾発用ばね、４９は
操舵トルクセンサ用端子、１１１は第１の軸用軸受、１
１２，１１３は第２の軸用軸受、１１４，１１５は止め
輪、１１６はナット、１１７は袋ナット、１１８はオイ
ルシール、１１９はＯリングである。

【００３１】ラックガイド１２０は、ラック軸２６のラ
ック３２を形成した面の背面側に、この背面を押出す役
割を果たすものである。詳しく説明すると、ラックガイ
ド１２０は、ラック３２と反対側からラック軸２６に当
てるガイド部１２１と、このガイド部１２１を圧縮ばね
１２２を介して押す調整ボルト１２３とからなる。この
ようなラックガイド１２０によれば、第１ハウジング１
０２にねじ込んだ調整ボルト１２３にて、圧縮ばね１２
２を介してガイド部１２１を適切な押圧力で押すこと
で、ガイド部１２１でラック３２に予圧を与えて、ラッ
ク３２をピニオン３１に押し付けることができる。１２
４はラック軸２６の背面を滑らせる当て部材、１２５は
ロックナットである。

【００３２】図４は本発明に係るラック軸、電動機、ボ
ールねじ回りの要部断面図である。電動機５０は、第２
ハウジング１０３内に嵌合した筒状の強磁性材製ヨーク
５１と、ヨーク５１内に配置した複数個の永久磁石製ス
テータ５２・・・（・・・は複数を示す。以下同じ。）
と、これらのステータ５２・・・を整列した状態で第２
ハウジング１０３内に取付ける外部ステータホルダ５３
並びに内部ステータホルダ５４と、ステータ５２・・・
の内部（すなわち内部ステータホルダ５４の内部）に配
置したロータ５５と、からなる。

【００３３】ロータ５５は、ラック軸２６に相対的に回
転可能に嵌合した管状の電動機軸５６と、電動機軸５６
の外周面に嵌合にて取付けたコア５７と、コア５７の外
周面に巻いたコイル５８と、コイル５８に接続した整流
子（コンミテータ）５９と、からなる。このように、電
動機軸５６はラック軸２６を囲う中空の出力軸である。
電動機軸５６の内径は、ねじ部７１の外径よりも大き
い。

【００３４】整流子５９は、コイル５８の側部で電動機
軸５６の外周部分に取付けたものであり、ラック軸２６
の左端側（図左側）に向く平坦な面がブラシ接触面５９
ａである。すなわち、ブラシ接触面５９ａは電動機軸５
６に直交する面である。整流子５９のブラシ接触面５９
ａに接触するブラシ６１は、ブラシホルダ６２を介して
第２ハウジング１０３内に収納されたものである。

【００３５】ブラシ接触面５９ａに対して、電動機軸５
６の軸方向からブラシ６１を当てることになる。このた
め電動機５０を組立るときに、電動機軸５６の組立方向
に対して、整流子５９並びにブラシ６１の組立方向を合
致させることができる。従って電動機５０の組立性を高
めることができる。６３はブラシ弾発用の圧縮ばね、６
４はブラシ用コードである。

【００３６】ボールねじ７０は、ラック軸２６に形成し
たねじ部（雄ねじ）７１と、多数のボール７２・・・
と、ねじ部７１にボール７２・・・を介して取付けた外
筒部分のナット７３と、からなるボールナット機構であ
る。このボールねじ７０は、電動機５０の補助トルク
を、ナット７３からボール７２・・・を介してねじ部７
１へ伝達するものであって、ナット７３のねじ溝の端部
に到達したボール７２・・・が図示せぬチューブ内を通
って循環する、いわゆる内部循環形式又は外部循環形式
の一般的な構成である。

【００３７】ところで、第１ハウジング１０２は、ボー
ルねじ７０のナット７３及び第１軸受１３１を介して電
動機軸５６の出力端部５６ａを回転可能に支持したもの
である。第２ハウジング１０３は、第２軸受１３２及び
ブッシュ１３３を介して電動機軸５６の反出力端部５６
ｃを回転可能に支持したものである。第１・第２軸受１
３１，１３２はころがり軸受である。ブッシュ１３３
は、第２ハウジング１０３の内周面と、第２軸受１３２
における外輪の外周面との間に介在した部材である。

【００３８】具体的には、第１ハウジング１０２は、第
２ハウジング１０３内に嵌合するためのボールねじ収納
部１０２ｂを一体に形成し、このボールねじ収納部１０
２ｂ内に第１軸受１３１を介してナット７３を回転可能
に支持したものである。第１軸受１３１は、第１ハウジ
ング１０２に対する軸方向移動がロックスクリュー１３
４によって規制されるとともに、ナット７３の中心又は
その近傍位置を回転可能に支持したものである。

【００３９】ナット７３は、第１軸受１３１に嵌合する
支承部７４と支承部７４の一端に連なり支承部７４より
も大径の大径部７５と、支承部７４内に形成した連結孔
７６とからなる。支承部７４に嵌合した第１軸受１３１
を、大径部７５とロックスクリュー１３５とによって挟
み込むことで、第１ハウジング１０２に対するナット７
３の軸方向移動を規制することができる。この結果、ナ
ット７３は回転可能で且つ軸方向移動不能（スライド不
能）である。

【００４０】電動機軸５６の出力端部５６ａをナット７
３の連結孔７６に嵌合し且つ連結することで、第１ハウ
ジング１０２は、上述のようにナット７３及び第１軸受
１３１を介して電動機軸５６の出力端部５６ａを回転可
能に支持することができる。電動機軸５６の出力端部５
６ａは、その先端が段差７７に当ることで図右側への軸
方向移動が規制されたものである。出力端部５６ａの軸
方向移動不能の構成については図５にて詳述する。一
方、電動機軸５６の反出力端部５６ｃは、その先端の段
差５６ｄが第２軸受１３２の内輪の端面に当ることで図
左側への軸方向移動が規制されたものである。この結
果、電動機軸５６は軸方向移動不能である。

【００４１】さらにこの図は、第１ハウジング１０２の
一端のフランジ１０２ａに、第２ハウジング１０３の一
端のフランジ１０３ａを、ボルト１３６にて結合したこ
とを示す。図中、１３７，１３８はスペーサ、１３９は
Ｏリングである。

【００４２】図５は本発明に係る電動機とボールねじと
の連結構造を示す断面図である。本発明は、電動機軸５
６とナット７３とを、ラック軸２６の長手方向に互いに
嵌合し合うことで、トルク伝達可能に連結したことを特
徴とする。さらに本発明は、電動機軸５６とボールねじ
７０との間にトルクリミッタ９０を付加し、一定以上の
トルクが伝わらぬようにしたことを特徴とする。電動機
軸５６とナット７３との具体的な連結構造を以下に説明
する。

【００４３】電動機軸５６は、出力端部５６ａの外周面
に一定幅の溝５６ｂを全周にわたって形成し、この溝５
６ｂにトルクリミッタ９０を嵌め込んだものである。一
方、ナット７３は、入力側にラック軸２６と同心の連結
孔７６を形成し、この連結孔７６の径を、ボール７２・
・・を設けた部分の内径よりも大径に設定したものであ
る。このため、連結孔７６の奥端部分には段差７７を有
する。電動機軸５６の出力端部５６ａをナット７３の連
結孔７６に嵌合することで、出力端部５６ａと連結孔７
６との間にトルクリミッタ９０を介在させることができ
る。さらには、連結孔７６に嵌合した出力端部５６ａ
は、先端が段差７７に当ることで、図右方向（ボール７
２・・・を設けた側）への軸方向移動が規制されること
になる。

【００４４】電動機軸５６とナット７３とを、トルクリ
ミッタ９０を介してラック軸２６の長手方向に互いに嵌
合し合うだけで、トルク伝達可能に連結することができ
る。従って、電動機軸５６とナット７３との組付け工数
をより低減できる。

【００４５】図６（ａ），（ｂ）は本発明に係る電動
機、ボールねじ及びトルクリミッタの連結構造を示す分
解図である。（ａ）は電動機軸５６、ナット７３及びト
ルクリミッタ９０を分解した状態を示す。（ｂ）は上記
（ａ）のｂ部を拡大して示す。トルクリミッタ９０は、
幅が一定で板厚が極めて小さい（例えば板厚０．３ｍ
ｍ）環状の金属製バンド９１をベースとし、このバンド
９１の周囲１箇所だけ切断したものである。バンド９１
は外周面に全周にわたり、円周方向に一定ピッチ（例え
ばピッチ６〜７ｍｍ）で、軸方向に細長い複数の係合凸
条９２・・・を一体に形成したものである。これらの係
合凸条９２・・・は、例えばバンド９１をプレス加工す
ることで、バンド９１から径外方へ突出させた高さ並び
に長さが一定の突起部（例えば高さ０．７ｍｍ、長さ９
ｍｍ）であり、その突起先端を円弧状断面としたもので
ある。

【００４６】このようなトルクリミッタ９０は、一定以
上のトルクの伝達を遮断する部材であり、一般にトレラ
ンス・リング（tolerance ring）とも言われている。電
動機軸５６における溝５６ｂの底面にバンド９１の内面
を嵌合させるとともに、複数の係合凸条９２・・・の各
突起先端面に連結孔７６の円周面を嵌合させることで、
これらの各部材間の摩擦力によってトルクを伝達するこ
とができる。さらに複数の係合凸条９２・・・は、一定
以上のトルクに応じて、バンド９１の径内方への弾性変
形が可能である。係合凸条９２・・・が変形すること
で、上記各部材５６，７３，９０間の摩擦力は低下する
ことになる。

【００４７】ここで一旦図５に戻って、電動機軸５６、
ナット７３及びトルクリミッタ９０の作用を説明する。
電動機５０が発生した補助トルクは、電動機軸５６→ト
ルクリミッタ９０→ナット７３→ボール７２・・・→ね
じ部７１の経路でラック軸２６に伝わる。この結果、補
助トルクをスラスト（ラック軸２６への軸力）に変換し
てラック軸２６に付加することができる。

【００４８】一方、トルクリミッタ９０に一定以上のト
ルクが作用すると、係合凸条９２・・・がバンド９１の
径内方へ若干弾性変形することにより、上記各部材５
６，７３，９０間の摩擦力は低下する。この結果、電動
機軸５６とナット７３との間には、一定以上のトルクが
伝わらない。従って、電動機５０に過大なトルクが作用
することはない。

【００４９】図７は本発明に係る電動機の組立手順説明
図である。電動機５０の組立手順は次の（１）〜（７）
の通りである。 （１）ヨーク５１を組込んだ第２ハウジング１０３を準
備する。 （２）第２軸受１３２及びブッシュ１３３を、第２ハウ
ジング１０３に一端側（すなわちフランジ１０３ａ側の
開口１０３ｂ）から組込む。 （３）ブラシ６１，６１を組込んであるブラシホルダ６
２を、第２ハウジング１０３に一端側から組込む。 （４）複数のステータ５２・・・を、外部・内部ステー
タホルダ５３，５４に組込むことでステータブロックと
する。 （５）ステータブロックを、第２ハウジング１０３に一
端側から組込む。 （６）電動機軸５６、コイル５８及び整流子５９からな
るロータ５５を、第２ハウジング１０３に一端側から組
込む。 （７）この結果、ロータ５５を内部ステータホルダ５４
内に組込むとともに、電動機軸５６を第２軸受１３２に
組込むことができる。同時に、ブラシ接触面５９ａをブ
ラシ６１，６１に接触させることができる。

【００５０】以上で電動機５０の組立作業を完了する。
このようにして、フランジ１０３ａ側の開口１０３ｂか
ら、すなわち一方から第２ハウジング１０３内に、電動
機軸５６の軸方向に全ての電動機構成部品を組込むこと
ができる。全ての部品を一方向から組付けることが可能
なので、電動機５０の組立が容易であり、組立性を高め
ることができるとともに、自動組立ができる。

【００５１】図８は本発明に係る電動機の完成図兼電動
パワーステアリング装置の組立手順説明図である。この
図は完成した電動機５０を示す。この図に示すように組
立られた電動機５０の品質検査や性能試験を行うことが
できる。性能試験をするときには、電動機軸５６の出力
端部５６ａを治具で回転可能に支持することになる。そ
の後、出力端部５６ａにトルクリミッタ９０を組付け
る。

【００５２】電動パワーステアリング装置１０の組立手
順は次の（１）〜（４）の通りである。 （１）第１ハウジング１０２にボールねじ７０のナット
７３を組込む。 （２）第１ハウジング１０２にラック軸２６を通すこと
でボールねじ７０に組込む（矢印）。 （３）連結孔７６に対して出力端部５６ａをラック軸２
６の長手方向に嵌合する（矢印）ことで、電動機軸５
６をトルクリミッタ９０を介してナット７３に連結す
る。同時に、開口１０３ｂをボールねじ収納部１０２ｂ
に嵌合する。 （４）フランジ１０２ａにフランジ１０３ａをボルト１
３６で結合する。以上で電動パワーステアリング装置１
０の組立作業を完了する。

【００５３】このように、電動機５０を組立て品質検査
や性能試験を行った後に、その電動機５０を分解するこ
となく組立た状態で、ラック軸２６並びにボールねじ７
０に組込むことができる。

【００５４】さらには、ラック軸２６並びにボールねじ
７０に電動機５０を組込んだ後に、電動機５０だけの品
質検査や性能試験を再実施する必要はない。従って、組
付け工数や検査・試験工数を低減することができるの
で、電動パワーステアリング装置１０のコストダウンを
図ることができる。しかも、電動機５０を一旦分解した
上に再組立するという作業がないので、電動機５０の組
立精度を維持することが容易である。

【００５５】以上の説明をまとめると、本発明は次のよ
うになる。本発明は上記図４に示すように、電動機５０
をナット７３よりもラック軸２６の他端部側（図左側）
へ寄った位置に配置し、電動機軸５６とナット７３とを
分離した部材とし、これら電動機軸５６とナット７３と
を、ラック軸２６の長手方向に互いに嵌合し合うことで
トルク伝達可能に連結したことを特徴とする。

【００５６】言い換えると、本発明の電動パワーステア
リング装置１０は、（１）第１ハウジング１０２側のラ
ック３２（図２参照）と第２ハウジング１０３側の電動
機５０との間にナット７３を配置し、（２）第２ハウジ
ング１０３に電動機５０を収納し、（３）第１ハウジン
グ１０２にてナット７３を回転可能に且つ軸方向への移
動を規制して支持し、（４）ナット７３に電動機軸５６
の出力端部５６ａをラック軸２６の長手方向に嵌合する
ことでトルク伝達可能に連結し、（５）第２ハウジング
１０３にて電動機軸５６の他端部５６ｃを回転可能に支
持したことを特徴とする。

【００５７】従って、電動パワーステアリング装置１０
に（すなわち第１ハウジング１０２に）先にナット７３
を組み付けておき、このナット７３に後から電動機軸５
６を連結することができる。このため、電動機５０を組
立て品質検査や性能試験を行った後に、その電動機５０
を分解することなく組立た状態で、ラック軸２６並びに
ボールねじ７０に容易に組込むことができる。

【００５８】図９（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る電動パ
ワーステアリング装置の作用説明図である。図９（ａ）
は、上記図１のシステムに図２の電動パワーステアリン
グ装置１０を組合せた、平面的な模式図である。なお、
各部の符号は上記図１及び図２に示すものと同一であ
り、その説明を省略する。ブッシュ１０５は、ラック軸
２６が所定値たわんだときにラック軸２６を支えるため
に、所定大きさの隙間δを有する。

【００５９】図９（ｂ）は、図９（ａ）に示すラック軸
２６回りの更なる模式図であり、ラック軸２６をピニオ
ン中心Ａとボールねじ中心Ｂとで支持し、ピニオン中心
Ａでラックガイド１２０にて押し付けたことを示す。詳
しくは、ボールねじ７０をラック軸２６に組み付けたの
で、ボールねじ７０はラック軸２６を車体前方並びに車
体後方から支持することになる。また、ピニオン３１は
ラック軸２６を車体前方から支持し、ラックガイド１２
０はラック軸２６を車体後方から押し付けたものであ
る。しかも、ブッシュ中心Ｃでラック軸２６が所定値た
わんだときに、ブッシュ１０５はラック軸２６を支え
る。

【００６０】図９（ｃ）は、図９（ｂ）に示すラック軸
２６回りの模式的作用図（第１）、図９（ｄ）は、図９
（ｂ）に示すラック軸２６回りの模式的作用図（第２）
である。ラック軸２６の両端には、走行時、特に操舵時
の路面反力及びボールねじ７０に起因する外力が作用又
はモーメントが発生する（以下、「車体前方からのモー
メントＭｆ」、「車体後方からのモーメントＭｒ」と記
す。）。

【００６１】図９（ｃ）のように、前記車体前方からの
モーメントＭｆ，Ｍｆにより、ラック軸２６の端部はピ
ニオン３１から離れる方向に曲げられる。ラック軸２６
の図左端部が所定値たわむと、ラック軸２６はボールね
じ７０とブッシュ１０５とラックガイド１２０との３点
で支持されることになる。その結果、ラック軸２６は図
９（ｃ）の太い実線で示すようにたわむ。このたわんだ
実線は、ラック軸２６が後方へ変形するときの揺動波形
となる。

【００６２】一方、図９（ｄ）のように、前記車体後方
からのモーメントＭｒ，Ｍｒにより、ラック軸２６の端
部がピニオン３１へ押し付ける方向に曲げられる。ラッ
ク軸２６の図左端部が所定値たわむと、ラック軸２６は
ピニオン３１とボールねじ７０とブッシュ１０５との３
点で支持されることになる。その結果、ラック軸２６は
図９（ｄ）の太い実線で示すようにたわむ。このたわん
だ実線は、ラック軸２６が前方へ変形するときの揺動波
形となる。

【００６３】以上の説明から明らかなように、ラック軸
２６の両端に、車体前後からのモーメントＭｆ，Ｍｒが
作用して、ラック軸２６の左端部が所定値たわんだとき
に、ブッシュ１０５で支えるようにしたので、左端部が
所定値よりもたわむことはない。たわみ量が小さいの
で、ラック軸２６の振動を容易に抑制することができ
る。

【００６４】このように、ラック軸２６の振動が抑制さ
れると、ステアリングハンドルの振動も抑制されるの
で、操舵フィーリングが高まる。また、ステアリングハ
ンドルを介して車室内に伝わる振動が抑制されるので、
車室内の騒音を防止できる。

【００６５】図１０（ａ）〜（ｄ）は本発明に係るラッ
ク軸の製造手順説明図である。ラック軸２６を製造する
には、次の（ａ）〜（ｄ）の手順による。先ず（ａ）に
おいて、鉄鋼材からなる丸棒２６Ａを転造機１５１に連
続的に供給する。転造機１５１は、周速Ｖ１，Ｖ２が異
なる２個の丸形ダイス１５２，１５３を備えた差速式転
造機である。周速Ｖ１，Ｖ２の差の半分の速度で丸棒２
６Ａを移動させつつ、スルー転造によって丸棒２６Ａに
ねじ部７１を連続的にねじ加工することができる。次
に、ねじ部７１を形成した丸棒２６Ａを所定長さ毎にカ
ッタ１５４にて切断することで、（ｂ）に示す軸半完成
品２６Ｂを得る。

【００６６】その後（ｃ）のように、軸半完成品２６Ｂ
の両端にボールジョイント取付ねじ孔３５，３５を開け
る。さらに（ｃ）において、軸半完成品２６Ｂの外周面
のうち、ねじ部７１が必要な部分だけを残して切削する
ことで、表面が滑らかな小径部３６を形成する。小径部
３６の径は、ねじ部７１の谷径よりも小径である。

【００６７】最後に（ｄ）のように、小径部３６の一部
にラック３２を形成してラック軸２６を得る。このよう
にして、ラック軸２６を製造することができる。

【００６８】なお、上記製造手順については、上記構成
のラック軸２６の構成を明確にするために説明したもの
であり、製造方法並びに製造手順は任意である。例えば
ラック軸２６のうち、必要な部分だけにねじ加工するこ
とでねじ部７１を得るようにしてもよい。このようなね
じ加工方法としては、切削やインフィールド転造があ
る。

【００６９】なお、上記本発明の実施の形態において、
操舵トルクセンサ４１は、上記トーションバー形式のト
ルクセンサに限定されるものではなく、例えば磁歪式ト
ルクセンサであってもよい。磁歪式トルクセンサを採用
した場合には、ピニオン軸２４を上部・下部軸２４Ａ，
２４Ｂの一体軸とすることができる。また、電動機軸５
６とナット７３との連結構造は、ラック軸２６の長手方
向に互いに嵌合し合うことで、トルク伝達可能に連結し
た構造であればよく、例えばスプラインやセレーション
を介して連結するものであってもよい。

【００７０】

【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１は、ナットをラックと電動機との間に配
置したので、電動パワーステアリング装置に先にボール
ねじ用ナットを組み付けておき、このナットに後から電
動機軸を連結することができる。このため、電動機を組
立て品質検査や性能試験を行った後に、その電動機を分
解することなく組立た状態で、ラック軸並びにボールね
じに組込むことができる。さらには、ラック軸並びにボ
ールねじに電動機を組込んだ後に、電動機だけの品質検
査や性能試験を再実施する必要はない。従って、組付け
工数や検査・試験工数を低減することができるので、電
動パワーステアリング装置のコストダウンを図ることが
できる。しかも、電動機を一旦分解した上に再組立する
という作業がないので、電動機の組立精度を維持するこ
とが容易である。

【００７１】請求項２は、電動機軸とナットとを、ラッ
ク軸の長手方向に互いに嵌合し合うだけで、トルク伝達
可能に連結することができる。従って、電動機軸とナッ
トとの組付け工数をより低減することができる。

【００７２】請求項３は、電動機に、電動機軸に取付け
た整流子と、この整流子のブラシ接触面に接触するブラ
シとを備え、ブラシ接触面を電動機軸に直交する面とし
たので、整流子のブラシ接触面に対して、電動機軸の軸
方向からブラシを当てることができる。このため電動機
を組立るときに、電動機軸の組立方向に対して、整流子
並びにブラシの組立方向を合致させることができる。従
って組立性を高めることができる。

【００７３】請求項４は、ラック軸のラックを形成した
面の背面側に、この背面を押出すラックガイドを配置
し、ラック軸のうちねじ部よりも他端部側へ寄った位置
に、このラック軸が所定値たわんだときに支えるブッシ
ュを配置したので、ラック軸の両端に、路面反力に起因
する外力が作用又はモーメントが発生して、ラック軸の
他端部が所定値たわんだときにブッシュで支えることが
できる。従って、ラック軸の他端部が所定値よりもたわ
むことはない。たわみ量が小さいので、ラック軸の振動
を容易に抑制することができる。ラック軸の振動が抑制
されると、ステアリングハンドルの振動も抑制されるの
で、操舵フィーリングが高まる。また、ステアリングハ
ンドルを介して車室内に伝わる振動が抑制されるので、
車室内の騒音を防止できる。しかも、外力又はモーメン
トが小さいときには、ラック軸はたわみ量が小さいので
ブッシュに当らない。このため、良好な操舵フィーリン
グを維持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の模
式図

【図２】本発明に係る電動パワーステアリング装置の全
体構成図

【図３】図２の３−３線断面図

【図４】本発明に係るラック軸、電動機、ボールねじ回
りの要部断面図

【図５】本発明に係る電動機とボールねじとの連結構造
を示す断面図

【図６】本発明に係る電動機、ボールねじ及びトルクリ
ミッタの連結構造を示す分解図

【図７】本発明に係る電動機の組立手順説明図

【図８】本発明に係る電動機の完成図兼電動パワーステ
アリング装置の組立手順説明図

【図９】本発明に係る電動パワーステアリング装置の作
用説明図

【図１０】本発明に係るラック軸の製造手順説明図

【図１１】従来の電動パワーステアリング装置の概要図

【符号の説明】

１０…電動パワーステアリング装置、２１…ステアリン
グホイール、２４…ピニオン軸、２５…ラックアンドピ
ニオン機構、２６…ラック軸、２９…操舵車輪、３１…
操舵用ピニオン、３２…ラック、４１…操舵トルクセン
サ、５０…電動機、５６…電動機軸、５９…整流子、５
９ａ…ブラシ接触面、６１…ブラシ、７０…ボールね
じ、７１…ねじ部、７２…ボール、７３…ナット、９０
…トルクリミッタ、１０５…ブッシュ、１２０…ラック
ガイド。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉野 光生 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 筒井 泰裕 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 3D033 CA02 CA04 CA16 CA28

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車幅方向に延ばしたラック軸の一端部の
   一側面にラックを形成し、このラックに操舵用ピニオン
   を噛み合わせ、前記ラック軸のうちラックを除く部分に
   ねじ部を形成し、このねじ部にボールねじのナットをボ
   ールを介して組付け、前記ナットに前記ラック軸を囲う
   中空の電動機軸を連結することで、操舵トルクに応じて
   電動機が発生した補助トルクを電動機軸から前記ナット
   を介してラック軸に付加するようにした電動パワーステ
   アリング装置において、前記ナットは、前記ラックと前
   記電動機との間に配置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】 前記電動機軸と前記ナットとは、前記ラ
   ック軸の長手方向に互いに嵌合し合うことで、トルク伝
   達可能に連結したことを特徴とする請求項１記載の電動
   パワーステアリング装置。
3. 【請求項３】 前記電動機は、前記電動機軸に取付けた
   整流子と、この整流子のブラシ接触面に接触するブラシ
   とを備え、前記ブラシ接触面を前記電動機軸に直交する
   面としたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の
   電動パワーステアリング装置。
4. 【請求項４】 前記ラック軸の前記ラックを形成した面
   の背面側に、この背面を押出すラックガイドを配置し、
   前記ラック軸のうち前記ねじ部よりも他端部側へ寄った
   位置に、このラック軸が所定値たわんだときに支えるブ
   ッシュを配置したことを特徴とする請求項１、請求項２
   又は請求項３記載の電動パワーステアリング装置。