JP2003063422A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動モータの支持方法の改善を図ったラック
アシスト型の電動パワーステアリング装置を提供する。 【解決手段】 電動モータ３５は、ラック＆ピニオンハ
ウジング２１に対して、図中右端はギヤハウジング３１
でボルト締めされているが、更に図中左端がラック＆ピ
ニオンハウジング２１から延設されたモータブラケット
６１に支持されている。モータブラケット６１には合成
ゴム等を成形してなる弾性支持リング６５が保持されて
おり、電動モータ３５はこの弾性支持リング６５を介し
て弾性支持されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボールねじ式ラッ
クアシスト型の電動パワーステアリング装置に係り、詳
しくは電動モータの支持方法の改善等を図る技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車の操舵系では、外部動力源を用い
て操舵アシストを行わせる、いわゆるパワーステアリン
グ装置が広く採用されている。従来、パワーステアリン
グ装置用の動力源としては、ベーン方式の油圧ポンプが
用いられており、この油圧ポンプをエンジンにより駆動
するものが多かった。ところが、この種のパワーステア
リング装置は、油圧ポンプを常時駆動することによるエ
ンジンの駆動損失が大きい（最大負荷時において、数馬
力〜十馬力程度）ため、小排気量の軽自動車等への採用
が難しく、比較的大排気量の自動車でも走行燃費が無視
できないほど低下することが避けられなかった。

【０００３】そこで、これらの問題を解決するものとし
て、電動モータを動力源とする電動パワーステアリング
装置（Electriｃ Power Steering、以下ＥＰＳと記す）
が近年注目されている。ＥＰＳには、電動モータの電源
に車載バッテリを用いるために直接的なエンジンの駆動
損失が無く、電動モータが操舵アシスト時にのみに起動
されるために走行燃費の低下も抑えられる他、電子制御
が極めて容易に行える等の特長がある。

【０００４】一方、乗用車用のステアリングギヤとして
は、高剛性かつ軽量であること等から、現在ではラック
ピニオン式が主流となっている。そして、ラック＆ピニ
オン式ステアリングギヤ用のＥＰＳとしては、ステアリ
ングシャフトやピニオン自体を駆動するべくコラム側部
に電動モータを配置したコラムアシスト型等の他、電動
式のボールねじ機構によりラックシャフトを駆動するボ
ールねじ式ラックアシスト型も用いられている。ボール
ねじ式ラックアシスト型のＥＰＳ（以下、単にラックア
シスト型ＥＰＳと記す）では、アシスト力がピニオンと
ラックとの噛合面に作用しないため、摩耗や変形の要因
となる両部材間の接触面圧が比較的小さくなる。

【０００５】ラックアシスト型ＥＰＳでは、ラックシャ
フトに形成されたボールねじ軸の雄ねじ溝とボールナッ
トに形成された雌ねじ溝とが多数個の循環ボール（鋼
球）を介して係合しており、電動モータによりボールナ
ットを回転駆動することでラックシャフトが軸方向に移
動する。電動モータとボールナットとの間の動力伝達方
法としては、実公平５−１４９３９号公報（第１従来技
術）等に記載されたタイミングベルト式等もあるが、実
公平２−４６４５５号公報（第２従来技術）等に記載さ
れたギヤ式が一般的である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ラックアシスト型ＥＰ
Ｓでは、電動モータはステアリングギヤケースにボルト
等を用いて装着されるが、その装着形態は一点支持と二
点支持とが存在する。例えば、第２従来技術の場合、電
動モータは、その一端がステアリングギヤケースに突設
されたボールねじ機構のハウジングにボルト締めされて
いる。また、第１従来技術の場合、電動モータは、一端
がボールねじ機構のハウジングにボルト締めされ、他端
がステアリングギヤケースの側面にボルト締めされてい
る。

【０００７】ところで、ラックアシスト型ＥＰＳでは、
電動モータは、車体下部に配置されたステアリングギヤ
に取付けられる都合上、設置スペースの関係から外径が
小さく全長が比較的長いものが採用されることが多い。
そのため、電動モータをステアリングギヤケースに一点
支持で取り付けた場合、悪路走行時に振動した際等に
は、その慣性モーメントが大きいことから、過大な曲げ
応力等がステアリングギヤケースに作用し、ステアリン
グギヤケースに変形や破損が生じる虞が生じる。そし
て、このような事態を防止するべく、ステアリングギヤ
ケースにおける電動モータの取付部（ボールねじ機構の
ハウジング等）の剛性や強度を高めると、該部の肉厚等
を大きくする必要から体格や重量の増加が避けられなく
なる。

【０００８】一方、電動モータをステアリングギヤケー
スに二点支持で取り付けた場合、走行中の振動等によっ
てステアリングギヤケースが撓んだり、電動モータが頻
回の起動によって熱膨張した場合、ステアリングギヤケ
ースの取付部間の自由長と電動モータの全長とが一致し
なくなる。その結果、電動モータとステアリングギヤケ
ースとに圧縮応力あるいは引張応力が作用し、電動モー
タの故障やステアリングギヤケースの変形・破損がもた
らされる虞がある。更に、電動パワーステアリング装置
の最低地上高を確保するべく、ステアリングギヤケース
と電動モータとを水平に配置して電動モータの側面をス
テーで支持させる構造を採った場合、ステアリングギヤ
ケースと電動モータとの谷間や棚状となったステーの上
面等に塵埃や泥が溜まり、この塵埃や泥が雨水等の水分
を含むことで各構成部材に発錆をもたらすこともあっ
た。本発明は、上記状況に鑑みなされたもので、電動モ
ータの支持方法の改善を図ったラックアシスト型の電動
パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するべ
く、請求項１の発明では、円筒状のモータハウジングを
有する電動モータと、この電動モータに動力伝達手段を
介して連結され、ラックシャフトの駆動に供されるボー
ルねじ機構と、前記ラックシャフトと前記ボールねじ機
構とを内蔵したステアリングギヤケースとを備えた電動
パワーステアリング装置であって、前記電動モータが前
記ステアリングギヤケースに対して少なくとも二箇所の
支持部で支持され、かつ当該支持部のうちの少なくとも
一個所では当該電動モータが弾性体を介して支持された
ものを提案する。

【００１０】この発明では、電動モータは、二個所以上
の支持部で支持されているため、悪路走行時等において
もステアリングギヤケースに過大な曲げ応力等が作用し
なくなる。また、電動モータは、少なくとも一箇所の支
持部で弾性支持されているため、ステアリングギヤケー
スの撓みや電動モータの熱膨張が生じても、両者に圧縮
応力や引張応力が殆ど作用しなくなる。

【００１１】また、請求項２の発明では、請求項１の電
動パワーステアリング装置において、前記モータハウジ
ングの端部に小径部が形成され、前記支持部のうちの一
個所が当該小径部の支持に供されたものを提案する。

【００１２】この発明では、支持ブラケット等の小型化
が可能となり、装置重量や製造コストが低減される。

【００１３】また、請求項３の発明では、請求項１また
は２の電動パワーステアリング装置において、前記弾性
体の縦弾性係数が段階的に変化するものを提案する。

【００１４】この発明では、例えば、電動モータの微振
動が縦弾性係数の低い領域で弾性体に吸収される一方、
ステアリングギヤケースと電動モータとの間に生じた比
較的大きな相対変位が縦弾性係数の高い領域で弾性体に
吸収され、底付きやメタルタッチが防止される。

【００１５】また、請求項４の発明では、請求項１〜３
の電動パワーステアリング装置において、前記弾性体が
前記モータハウジングをアキシャル方向およびラジアル
方向に弾性支持するものを提案する。

【００１６】この発明では、電動モータの振動と熱膨張
により軸方向の延びとが単一の弾性体により吸収され
る。

【００１７】また、請求項５の発明では、請求項１〜４
の電動パワーステアリング装置において、前記ステアリ
ングギヤケースと前記モータハウジングとが略水平に配
置されると共に、当該ステアリングギヤケースと当該モ
ータハウジングとの間が空隙となっているものを提案す
る。

【００１８】この発明では、走行中の振動等により、塵
埃がステアリングギヤケースとモータハウジングとの間
の空隙から落下する。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る電動パ
ワーステアリング装置の車室側部分を示した斜視図であ
る。同図中に符号１で示した部材はステアリングコラム
であり、アッパステアリングシャフト３を回動自在に支
持している。アッパステアリングシャフト３には、その
上端にステアリングホイール５が装着される一方、下端
にユニバーサルジョイント７を介してロアステアリング
シャフト９が連結されている。ロアステアリングシャフ
ト９には、その下端に更にラック＆ピニオン機構やパワ
ーアシスト機構等からなるステアリングギヤ１１が連結
されている。図１中、符号１３はステアリングコラム１
を覆うコラムカバーを示し、符号１５はステアリングギ
ヤ１１の左右端に連結されたタイロッドを示している。

【００２０】図２は第１実施形態におけるステアリング
ギヤ１１の要部縦断面図である。図２中で符号２１で示
した部材はステアリングギヤケース１９を構成するラッ
ク＆ピニオンハウジングであり、ラック＆ピニオン機構
を構成するラックシャフト２３やピニオン（図示せず）
を保持している。ラックシャフト２３は、ピニオンに噛
み合うラック２５を図中左側に有すると共に、その左右
端にはタイロッド１５を揺動自在に支持する球面継手２
７が固着されている。

【００２１】パワーアシスト機構は、ラック＆ピニオン
ハウジング２１の図中右端に形成されたギヤハウジング
３１と、ギヤハウジング３１にボルト締めされてラック
＆ピニオンハウジング２１と伴にステアリングギヤケー
ス１９を構成するボールねじハウジング３３とを外郭と
している。ギヤハウジング３１には、その下部に電動モ
ータ３５の図中右端がボルト締めされると共に、電動モ
ータ３５のモータシャフト（図示せず）に固着されたド
ライブギヤ３７やドライブギヤ３７に噛み合うドリブン
ギヤ３９が収納されている。また、ボールねじハウジン
グ３３には、ドリブンギヤ３９がその外周にスプライン
嵌合したボールナット４１が複列アンギュラ玉軸受４３
を介して回動自在に保持されている。

【００２２】ラックシャフト２３には雄ねじ溝５１が形
成される一方、ボールナット４１には雌ねじ溝５３が形
成され、雄ねじ溝５１と雌ねじ溝５３との間には循環ボ
ールたる多数個の鋼球５５が介装されている。また、ボ
ールナット４１には、鋼球５５を循環させるための循環
こま（図示せず）が装着されている。

【００２３】本実施形態の電動モータ３５は、ラック＆
ピニオンハウジング２１に対して、上述したように図中
右端はギヤハウジング３１でボルト締めされているが、
更に図中左端がラック＆ピニオンハウジング２１から延
設されたモータブラケット６１に支持されている。図３
（図２中の拡大Ａ部断面図）に示したように、モータブ
ラケット６１には比較的大径の支持孔６３が形成されて
おり、この支持孔６３に合成ゴム等を成形してなる弾性
支持リング６５が保持されている。弾性支持リング６５
は、モータブラケット６１の支持孔６３に内嵌する円筒
部６７と、モータブラケット６１端面に当接するフラン
ジ部６９とからなっており、円筒部６７には保持孔７１
が形成されている。電動モータ３５には、その図中左端
に小径部７３が形成されており、この小径部７３が弾性
支持リング６５の保持孔７１に嵌入・保持されている。

【００２４】以下、本実施形態の作用を述べる。運転者
がステアリングホイール５を回転させると、アッパステ
アリングシャフト３およびロアステアリングシャフト９
を介して、その回転力がステアリングギヤ１１に伝達さ
れる。ステアリングギヤ１１内には回転入力を直線運動
に変換するラックアンドピニオン機構が内蔵されている
ため、ラックシャフト２３が左右いずれかの方向に移動
し、左右のタイロッド１５を介して車輪の舵角が変動し
て操舵が行われる。この際、パワーアシスト機構内で
は、図示しない操舵トルクセンサの出力に基づき、電動
モータ３５が正逆いずれかの方向に所定の回転トルクを
もって回転し、その回転がドライブギヤ３７およびドリ
ブンギヤ３９を介してボールナット４１に減速・伝達さ
れる。ボールナット４１が回転すると、その雌ねじ溝５
３に係合した鋼球５５を介してラックシャフト２３の雄
ねじ溝５１にはスラスト力が作用し、これにより操舵ア
シストが実現される。

【００２５】本実施形態では、電動モータ３５は、ギヤ
ハウジング３１とモータブラケット６１とを介してラッ
ク＆ピニオンハウジング２１に支持されているため、悪
路走行時等においても不要に大きな振動を起こさず、ギ
ヤハウジング３１にも過大な曲げ応力等が作用しない。
そのため、ギヤハウジング３１等の肉厚を不必要に大き
くする必要が無くなり、体格や重量の増大が避けられ
る。

【００２６】また、電動モータ３５は、モータブラケッ
ト６１側で弾性支持リング６５を介して弾性支持されて
いるため、走行中の振動等によってラック＆ピニオンハ
ウジング２１が撓んだり、電動モータ３５が熱膨張して
も、ステアリングギヤケース１９の取付部間の自由長と
電動モータ３５の全長との差が吸収される。尚、電動モ
ータ３５のラジアル方向の微振動等は弾性支持リング６
５の円筒部６７が撓むことにより吸収され、電動モータ
３５の軸方向の膨張はフランジ部６９が圧縮されること
により吸収される。その結果、電動モータ３５とステア
リングギヤケース１９とに圧縮応力あるいは引張応力が
殆ど作用しなくなり、電動モータ３５の故障やステアリ
ングギヤケース１９の変形・破損が生じ難くなる。

【００２７】図４は、第２実施形態に係る電動パワース
テアリング装置の車室側部分を示した斜視図であり、図
５は図４中のＢ部拡大断面図である。これらの図に示し
たように、第２実施形態においても上述した第１実施形
態と略同様の構成が採られているが、電動モータ３５の
配置と弾性支持リング６５の形態とが異なっている。す
なわち、電動モータ３５は、最低地上高を確保するべく
ステアリングギヤケース１９の前方に配置されると共
に、ステアリングギヤケース１９との間には所定の空隙
８１が形成されている。また、弾性支持リング６５に
は、電動モータ３５に接する部位の縦弾性係数を低減さ
せるべく、円筒部６７に直線状の肉抜き８３が複数本形
成され、フランジ部６９に放射状の肉抜き８５が複数本
形成されている。

【００２８】第２実施形態の場合、悪路や泥濘地を走行
することにより塵埃や泥等がステアリングギヤに降り掛
かっても、ステアリングギヤケース１９と電動モータ３
５との間に空隙８１が形成されているため、これら塵埃
や泥等が空隙８１を通って落下する。そのため、従来装
置で問題となっていた、水分を含んだ塵埃や泥が付着す
ることに起因した各構成部材の発錆が起こらなくなっ
た。

【００２９】一方、弾性支持リング６５は、電動モータ
３５の振動や軸方向の膨張が小さい場合、肉抜き８３，
８５が形成された縦弾性係数の低い部位が比較的容易に
変形する。これにより、ステアリングギヤケース１９や
電動モータ３５に過大な応力が作用しなくなると同時
に、ステアリングギヤケース１９への振動伝達も抑制さ
れる。一方、電動モータ３５の振動や軸方向の膨張が大
きい場合、肉抜き８３，８５の存在しない縦弾性係数の
高い部位も変形するが、通常の運転状態では完全に潰れ
るほどには変形しない。したがって、弾性支持リング６
５の底付きが起こったり、電動モータ３５とモータブラ
ケット６１とがメタルタッチする事態が防止される。

【００３０】以上で具体的実施形態の説明を終えるが、
本発明の態様は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、上記実施形態では、電動モータを二箇所で支持
するようにしたが、三箇所以上で支持するようにしても
よく、その場合には二箇所以上で弾性支持することが望
ましい。また、上記実施形態は、本発明を動力伝達機構
にギヤを用いたラックアシスト型ＥＰＳに適用したもの
であるが、動力伝達機構はギヤに限られず、チェーン、
摩擦ローラもしくはベルトを用いたものに適用してもよ
い。また、第２実施形態では、縦弾性係数を二段階にす
るべく弾性支持リングに肉抜きを形成したが、弾性係数
の異なる二種の合成ゴムを組み合わせても同様の作用効
果を得ることができるし、縦弾性係数を三段階以上にす
ることもできる。また、弾性体の形状を始め、ステアリ
ングギヤの全体構成やパワーアシスト機構の構造等につ
いても、上記実施形態での例示に限られるものではな
く、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば、設計上あ
るいは仕様上の要求等により適宜変更可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る電動パ
ワーステアリング装置によれば、電動モータと、この電
動モータに動力伝達手段を介して連結され、ラックシャ
フトの駆動に供されるボールねじ機構と前記ラックシャ
フトと前記ボールねじ機構とを内蔵したステアリングギ
ヤケースとを備えた電動パワーステアリング装置であっ
て、前記電動モータが前記ステアリングギヤケースに形
成された少なくとも二箇所の支持部で支持され、当該支
持部のうち少なくとも一箇所の支持部では当該電動モー
タが弾性支持されたものとしたため、悪路走行時等にお
いてもステアリングギヤケースに過大な曲げ応力等が作
用しなくなる他、ステアリングギヤケースの撓みや電動
モータの熱膨張が生じても、両者に圧縮応力や引張応力
が殆ど作用しなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係るステアリング装置の車室側
部分を示した斜視図である。

【図２】第１実施形態におけるステアリングギヤの縦断
面図である。

【図３】図２中のＡ部拡大断面図である。

【図４】第２実施形態に係るステアリング装置の車室側
部分を示した斜視図である。

【図５】図４中のＢ部拡大断面図である。

【符号の説明】

１９‥‥ステアリングギヤケース ２１‥‥ラック＆ピニオンハウジング ２３‥‥ラックシャフト ３１‥‥ギヤハウジング ３３‥‥ボールねじハウジング ３５‥‥電動モータ ４１‥‥ボールナット ６１‥‥モータブラケット ６３‥‥支持孔 ６５‥‥弾性支持リング ６７‥‥円筒部 ６９‥‥フランジ部 ７１‥‥保持孔 ７３‥‥小径部 ８１‥‥空隙 ８３，８５‥‥肉抜き

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福田 利博 群馬県前橋市鳥羽町78番地 日本精工株式 会社内 (72)発明者 岡田 淳 群馬県前橋市鳥羽町78番地 日本精工株式 会社内 Ｆターム(参考） 3D033 CA02 CA16 CA21

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒状のモータハウジングを有する電動モ
   ータと、 この電動モータに動力伝達手段を介して連結され、ラッ
   クシャフトの駆動に供されるボールねじ機構と、 前記ラックシャフトと前記ボールねじ機構とを内蔵した
   ステアリングギヤケースとを備えた電動パワーステアリ
   ング装置であって、 前記電動モータが前記ステアリングギヤケースに対して
   少なくとも二箇所の支持部で支持され、かつ当該支持部
   のうちの少なくとも一個所では当該電動モータが弾性体
   を介して支持され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】前記モータハウジングの端部に小径部が形
   成され、前記支持部のうちの一個所が当該小径部の支持
   に供されることを特徴とする、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】前記弾性体の縦弾性係数が段階的に変化す
   ることを特徴とする、請求項１または２記載の電動パワ
   ーステアリング装置。
4. 【請求項４】前記弾性体が前記モータハウジングをアキ
   シャル方向およびラジアル方向に弾性支持することを特
   徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動パ
   ワーステアリング装置。
5. 【請求項５】前記ステアリングギヤケースと前記モータ
   ハウジングとが略水平に配置されると共に、当該ステア
   リングギヤケースと当該モータハウジングとの間が空隙
   となっていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれ
   か一項に記載の電動パワーステアリング装置。