JP2003231474A

JP2003231474A - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2003231474A
Application number: JP2002032774A
Authority: JP
Inventors: Osamu Tatewaki; 修立脇; Hiroshi Eda; 広恵田; Toshihiro Fukuda; 利博福田; Atsushi Okada; 淳岡田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-02-08
Filing date: 2002-02-08
Publication date: 2003-08-19

Abstract

(57)【要約】【課題】ボールナットを固定する締結要素の脱落を防
止し、もって操舵性の悪化防止等を図った電動パワース
テアリング装置を提供する。【解決手段】ボールねじハウジング３３にはギヤハウ
ジング３１寄りの内周面に環状溝７１が形成されてお
り、この環状溝７１に複列アンギュラ玉軸受４５の外輪
５５を係止するＣ型止め輪７３の外周部が嵌入してい
る。一方、ギヤハウジング３１には、Ｃ型止め輪７３に
対峙するかたちで、締結要素当接部７５が突設されてい
る。そして、締結要素当接部７５とＣ型止め輪７３との
間隙（締結要素当接部７５と環状溝７１の図中左端面と
の間隔）ｔは、Ｃ型止め輪７３の厚みＢより有意に小さ
く設定されている。

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
しくは操舵性の悪化防止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、実公平５−１４９３９号公
報や実公平２−４６４５５号公報等に記載されたよう
に、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。また一般に、ボ
ールねじ機構を構成するボールナットは、ボールナット
本体に転がり軸受（複列アンギュラ玉軸受等）を外嵌・
一体化させたもので、転がり軸受の外輪に当接するＣ型
止め輪やリングボルトによりハウジング内に固定されて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のラックアシスト
型ＥＰＳでは、組立作業時の不注意や走行時の振動等に
より、ハウジング内でＣ型止め輪がハウジングの係止溝
から外れて脱落したり、リングボルトが緩んで脱落する
ことがあった。この場合、ボールナットが外力によって
軸方向に移動することになるため、ラックシャフトに適
正な軸力を与えることができなくなり、操舵フィーリン
グが極めて悪くなると同時に、正確な操舵も行えなくな
る虞があった。本発明は、上記状況に鑑みなされたもの
で、ボールナットを固定する締結要素の脱落を防止し、
もって操舵性の悪化防止等を図った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。

【０００７】

【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、電動モータにより回転駆動さ
れ、その内周に雌ねじ溝が形成されたボールナットと、
このボールナットの軸心に配置され、その外周に前記雌
ねじ溝に対峙する雄ねじ溝が形成されたラックシャフト
と、前記雌ねじ溝と前記雄ねじ溝との間に介装された複
数個の循環ボールと、前記ボールナットを回転自在に保
持するハウジングと、前記ナットを当該ハウジングに固
定する締結要素とを有する電動パワーステアリング装置
において、前記締結要素の前記ハウジング内での脱落を
防止する脱落防止手段を設けたものを提案する。

【０００８】本発明によれば、ハウジングから締結要素
が脱落しなくなるため、締結要素の外れや緩みが生じて
も、ボールナットが所定の範囲以上に移動しなくなる。

【０００９】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、前記ハウジングが
前記ボールナットおよび前記締結要素とを収納する第１
ハウジングと、当該第１ハウジングに固着される第２ハ
ウジングとからなり、前記脱落防止手段は、前記第２ハ
ウジングに形成され、前記締結要素の脱落方向への移動
を規制する締結要素当接部であるものを提案する。

【００１０】本発明によれば、組立時において、第１ハ
ウジングと第２ハウジングとを締結・一体化させるだけ
で、脱落防止手段が形成される。

【００１１】また、請求項３の発明では、請求項２の電
動パワーステアリング装置において、前記締結要素が前
記第１ハウジングに嵌着される止め輪であり、組立状態
において、前記止め輪と前記締結要素当接部との間隔が
当該止め輪の厚みより小さく設定されたものを提案す
る。

【００１２】本発明によれば、止め輪は、組立時の不注
意等により外れかけても、締結要素当接部に当接するこ
とにより、完全に脱落することがなくなる。

【００１３】また、請求項４の発明では、請求項２の電
動パワーステアリング装置において、前記締結要素が前
記第１ハウジングに螺合するリングボルトであり、組立
状態において、前記リングボルトと前記締結要素当接部
との間隔が当該リングボルトと前記第１ハウジングとの
有効螺合長より小さく設定されものを提案する。

【００１４】本発明によれば、リングボルトは、走行中
の振動等により緩んでも、締結要素当接部に当接するこ
とにより、完全に脱落することがなくなる。

【００１５】

【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概略構成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。

【００１６】図２は第１実施形態に係るステアリングギ
ヤ１１の正面図であり、図３は図２中のＡ部拡大図であ
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２７が固着されている。

【００１７】パワーアシスト機構は、ラック＆ピニオン
ハウジング２１の左端に形成された第２のハウジングた
るギヤハウジング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を構成する第１のハウジングたるボ
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の前端がボ
ルト締めされている。

【００１８】ギヤハウジング３１とボールねじハウジン
グ３３との間には、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と、アイド
ラギヤ３８を介してドライブギヤ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が端部に形成されたボ
ールナット４１が回動自在に保持されている。ボールナ
ット４１は、ボールナット本体４３と、ボールナット本
体４３に外嵌された複列アンギュラ玉軸受４５とからな
っている。

【００１９】複列アンギュラ玉軸受４５は、一対の内輪
５１，５３と外輪５５との間に鋼球５７を二列に介装さ
せたもので、ボールナット本体４３に外嵌した止め輪５
９により内輪５１，５３が係止され、これにより、ボー
ルナット本体４３と複列アンギュラ玉軸受４５が一体化
されている。

【００２０】ラックシャフト２３には雄ねじ溝６１が形
成される一方、ボールナット本体４３には雌ねじ溝６３
が形成され、雄ねじ溝６１と雌ねじ溝６３との間には循
環ボールたる多数個の鋼球６５が介装されている。ま
た、ボールナット本体４３には、鋼球６５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。

【００２１】本実施形態の場合、ボールねじハウジング
３３にはギヤハウジング３１寄りの内周面に環状溝７１
が形成されており、この環状溝７１に複列アンギュラ玉
軸受４５の外輪５５を係止するＣ型止め輪７３の外周部
が嵌入している。一方、ギヤハウジング３１には、Ｃ型
止め輪７３に対峙するかたちで、締結要素当接部７５が
突設されている。そして、締結要素当接部７５とＣ型止
め輪７３との間隙（締結要素当接部７５と環状溝７１の
図中左端面との間隔）ｔは、Ｃ型止め輪７３の厚みＢよ
り有意に小さく設定されている。

【００２２】以下、第１実施形態の作用を述べる。ステ
アリングギヤ１１の組み立てにあたり、組立作業者はボ
ールナット４１をボールねじハウジング３３に嵌入させ
た後、Ｃ型止め輪７３を環状溝７１に嵌め込んでボール
ナット４１の移動を防止する。この際、なんらかの要因
によりＣ型止め輪７３が環状溝７１に適正に嵌め込まれ
なかった場合、Ｃ型止め輪７３の一部あるいは全周が環
状溝７１からギヤハウジング３１側に外れることにな
る。

【００２３】ところが、本実施形態では、Ｃ型止め輪７
３の環状溝７１からの外れ量が大きい場合にも、組立作
業者がギヤハウジング３１とボールねじハウジング３３
とを締結することにより、図４に示したように、Ｃ型止
め輪７３がギヤハウジング３１に設けられた締結要素当
接部７５により押し戻される。そして、締結要素当接部
７５と環状溝７１の図中左端面との間隔ｔがＣ型止め輪
７３の幅Ｂより小さく設定されているため、Ｃ型止め輪
７３がボールねじハウジング３３から脱落することが防
止される。

【００２４】これにより、本実施形態では、Ｃ型止め輪
７３が環状溝７１から外れていた場合にも、操舵時にお
けるボールナット４１の軸方向への移動量は最大ｔで規
制され、従来装置で問題となっていた操舵フィーリング
の悪化等が生じなくなる。尚、本実施形態では、組立時
においてＣ型止め輪７３がボールねじハウジング３３か
ら脱落していた場合、ギヤハウジング３１とボールねじ
ハウジング３３とを隙間無く締結することができないた
め、組立作業者が容易にこれを認識できる。

【００２５】図５は第２実施形態に係るステアリングギ
ヤ１１の要部縦断面図である。本実施形態においても、
上述した第１実施形態と同様の全体構成が採られている
が、ボールナット４１（複列アンギュラ玉軸受４５）の
係止がリングボルト８１により行われている。そして、
ギヤハウジング３１に形成された締結要素当接部７５と
リングボルト８１との間隙ｔ’は、リングボルト８１と
ボールねじハウジング３３との有効螺合長ｌより有意に
小さくされている。

【００２６】本実施形態の場合、リングボルト８１は、
走行中の振動等により緩んでも、その端面が締結要素当
接部７５に当接・係止されて脱落しない。その結果、第
１実施形態と同様に、ボールナット４１の軸方向への移
動量は最大ｔ’で規制され、操舵フィーリングの悪化等
が生じなくなる。

【００２７】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の回転をギヤを介
してボールナットに伝達させるようにしたが、ベルトを
介して伝達させるようにしてもよい。また、上記実施形
態ではボールナットの構成要素に複列アンギュラ玉軸受
を用いたが、複列円錐ころ軸受や滑り軸受等を用いるよ
うにしてもよい、また、ボールナットの締結要素として
Ｃ型止め輪やリングボルト以外のものを採用してもよい
し、締結要素の脱落防止手段としてギヤハウジングに設
ける締結要素当接部以外のものを採用してもよい。更
に、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。

【００２８】

【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、電動モータにより回転
駆動され、その内周に雌ねじ溝が形成されたボールナッ
トと、このボールナットの軸心に配置され、その外周に
前記雌ねじ溝に対峙する雄ねじ溝が形成されたラックシ
ャフトと、前記雌ねじ溝と前記雄ねじ溝との間に介装さ
れた複数個の循環ボールと、前記ボールナットを回転自
在に保持するハウジングと、前記ナットを当該ハウジン
グに固定する締結要素とを有する電動パワーステアリン
グ装置において、前記締結要素の前記ハウジング内での
脱落を防止する脱落防止手段を設けるようにしたため、
締結要素の外れや緩みが生じても、ボールナットが所定
の範囲以上に移動しなくなり、操舵フィーリングの悪化
防止等が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るステアリング装置の概略構成を示
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正面
図である。

【図３】図２中のＡ部拡大断面図である。

【図４】第１実施形態の作用を示す説明図である。

【図５】第２実施形態におけるステアリングギヤの要部
断面図である。

【符号の説明】

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（第２のハウジング）３３‥‥ボールねじハウジング（第１のハウジング）３５‥‥電動モータ４１‥‥ボールナット４３‥‥ボールナット本体４５‥‥複列アンギュラ玉軸受６１‥‥雄ねじ溝６３‥‥雌ねじ溝６５‥‥鋼球（循環ボール）７１‥‥環状溝７３‥‥Ｃ型止め輪７５‥‥締結要素当接部８１‥‥リングボルトｔ，ｔ’‥‥間隙Ｂ‥‥Ｃ型止め輪の幅ｌ‥‥有効螺合長

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者福田利博群馬県前橋市総社町一丁目８番１号日本精工株式会社内 (72)発明者岡田淳群馬県前橋市総社町一丁目８番１号日本精工株式会社内Ｆターム(参考） 3D033 CA01 CA02 CA31

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電動モータにより回転駆動され、その内周
に雌ねじ溝が形成されたボールナットと、このボールナットの軸心に配置され、その外周に前記雌
ねじ溝に対峙する雄ねじ溝が形成されたラックシャフト
と、前記雌ねじ溝と前記雄ねじ溝との間に介装された複数個
の循環ボールと、前記ボールナットを回転自在に保持するハウジングと、前記ナットを当該ハウジングに固定する締結要素とを有
する電動パワーステアリング装置において、前記締結要素の前記ハウジング内での脱落を防止する脱
落防止手段を設けたことを特徴とする電動パワーステア
リング装置。
【請求項２】前記ハウジングが前記ボールナットおよび
前記締結要素とを収納する第１ハウジングと、当該第１
ハウジングに固着される第２ハウジングとからなり、前記脱落防止手段は、前記第２ハウジングに形成され、
前記締結要素の脱落方向への移動を規制する締結要素当
接部であ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。
【請求項３】前記締結要素が前記第１ハウジングに嵌着
される止め輪であり、組立状態において、前記止め輪と前記締結要素当接部と
の間隔が当該止め輪の厚みより小さく設定されたことを
特徴とする、請求項２記載の電動パワーステアリング装
置。
【請求項４】前記締結要素が前記第１ハウジングに螺合
するリングボルトであり、組立状態において、前記リングボルトと前記締結要素当
接部との間隔が当該リングボルトと前記第１ハウジング
との有効螺合長より小さく設定されたことを特徴とす
る、請求項２記載の電動パワーステアリング装置。