JP2003252216A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

電動パワーステアリング装置

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JP2003252216A
JP2003252216A JP2002057538A JP2002057538A JP2003252216A JP 2003252216 A JP2003252216 A JP 2003252216A JP 2002057538 A JP2002057538 A JP 2002057538A JP 2002057538 A JP2002057538 A JP 2002057538A JP 2003252216 A JP2003252216 A JP 2003252216A
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JP
Japan
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gear
ball nut
electric motor
power steering
rack
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JP2002057538A
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English (en)
Inventor
Osamu Tatewaki
修 立脇
Hiroshi Eda
広 恵田
Toshihiro Fukuda
利博 福田
Osamu Saito
修 齋藤
Atsushi Okada
淳 岡田
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NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
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Priority to EP04030014A priority patent/EP1524173B1/en
Priority to EP04030013A priority patent/EP1524172A1/en
Priority to DE60223853T priority patent/DE60223853T2/de
Priority to EP02252619A priority patent/EP1254826A3/en
Priority to EP07018899A priority patent/EP1870315A3/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 反転作動時におけるバックラッシュの変化に
起因する作動音の抑制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】 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
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。ドライブギヤ37(すなわち、電動モ
ータ35)の軸芯C1と、アイドラギヤ38の軸芯C2
と、ドリブンギヤ39(すなわち、ボールナット41)
の軸芯C3とが同一平面S上に配置されている。

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、反転作動時におけるバックラッシュの変化に起
因する作動音の抑制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6−49489号公報等に記載され
たタイミングベルト式等もあるが、特許第306285
2号や実公平5−14939号公報(第1従来技術),
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。ギヤ式の動力伝達方法が
採られたラックアシスト型EPSでは、電動モータ側の
ギヤとボールナット側のギヤとが大径となることを避け
るべく、通常は両ギヤの間にアイドラギヤが介装され
る。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】図4に示したように、
従来のラックアシスト型EPSでは、アイドラギヤ38
の軸芯C2が、電動モータ35側のギヤ37の軸芯C1
とボールナット41側のギヤ39の軸芯C3とが含まれ
る平面S’から所定寸法lずれている。その理由は、E
PSの体格を小さくさせるべく、電動モータ35とボー
ルナット41とを接近させるためであるが、これによ
り、EPS作動時に不具合が発生する虞があった。すな
わち、アイドラギヤ38は、図4にそれぞれ矢印で示し
た方向に各ギヤ37,38,39が回転した場合、他の
ギヤ37,39の間に食い込む方向に付勢される。その
ため、操舵反転に伴うEPSの反転作動が起こる都度、
アイドラギヤ38がその回転支持を行う転がり軸受のが
た等に応じて移動し、他のギヤ37,39との間のバッ
クラッシュが交番的に変化して不快な駆動騒音が生起さ
れるのである。本発明は、上記状況に鑑みなされたもの
で、反転作動時におけるバックラッシュの変化に起因す
る作動音の抑制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、本発明では、アイドラギヤを有するギヤ列を介して
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を有す
る電動パワーステアリング装置において、前記電動モー
タの軸芯と前記アイドラギヤの軸芯と前記ボールナット
の軸芯とが略同一平面上に配置されたものを提案する。 【0008】本発明によれば、EPSのいずれの方向へ
の回転作動時においても、アイドラギヤが他のギヤに食
い込むかたちとならなくなり、バックラッシュの変化に
よる騒音が生じなくなる。 【0009】 【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を参照して説明する。図1は、実施形態に係る電動パワ
ーステアリング装置(EPS)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1
1が連結されている。図1中、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。 【0010】図2は第1実施形態に係るステアリングギ
ヤ11の要部断面平面図であり、図3は図2中のA−A
拡大断面図である。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。 【0011】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がボル
ト締めされている。 【0012】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。 【0013】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。 【0014】図3に示したように、本実施形態のEPS
では、ドライブギヤ37(すなわち、電動モータ35)
の軸芯C1と、アイドラギヤ38の軸芯C2と、ドリブ
ンギヤ39(すなわち、ボールナット41)の軸芯C3
とが同一平面S上に配置されている。 【0015】以下、第1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を左右いずれかの方向に操
舵すると、各ギヤ37,38,39が図3中に実線の矢
印で示した回転方向に回転し、アイドラギヤ38は図3
中で上方に付勢される。また、運転者がステアリングホ
イール5を逆方向に操舵すると、各ギヤ37,38,3
9が図3中に破線の矢印で示した回転方向に回転し、ア
イドラギヤ38は図3中で下方に付勢される。 【0016】ところが、本実施形態では、各ギヤ37,
38,39が同一平面S上に配置されているため、アイ
ドラギヤ38がその回転支持を行う転がり軸受(図示せ
ず)のがたにより上下方向に移動しても、アイドラギヤ
38はドライブギヤ37とドリブンギヤ39との間に食
い込むことがない。その結果、アイドラギヤ38とドラ
イブギヤ37およびドリブンギヤ39とのバックラッシ
ュは変化せず、従来装置で問題となっていた駆動騒音が
生起されなくなるのである。 【0017】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く、
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、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。 【0018】 【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、アイドラギヤを有する
ギヤ列を介して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
ボールとを有する電動パワーステアリング装置におい
て、前記電動モータの軸芯と前記アイドラギヤの軸芯と
前記ボールナットの軸芯とが略同一平面上に配置された
ものとしたため、EPSのいずれの方向への回転作動時
においても、アイドラギヤが他のギヤに食い込むかたち
とならなくなり、バックラッシュの変化による騒音が生
じなくなる。
【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要部
断面平面図である。 【図3】図2中のA−A拡大断面図である。 【図4】従来装置におけるギヤの配列を示した説明図で
ある。 【符号の説明】 11‥‥ステアリングギヤ 35‥‥電動モータ 37‥‥ドライブギヤ 38‥‥アイドラギヤ 39‥‥ドリブンギヤ 41‥‥ボールナット C1‥‥電動モータの軸芯 C2‥‥アイドラギヤの軸芯 C3‥‥ボールナットの軸芯 S‥‥平面
───────────────────────────────────────────────────── 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 齋藤 修 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 CA04 3J009 DA11 EA04 EA05 EA11 EA21 EA32 EC06 FA08

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】アイドラギヤを有するギヤ列を介して電動
    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
    の循環ボールとを有する電動パワーステアリング装置に
    おいて、 前記電動モータの軸芯と前記アイドラギヤの軸芯と前記
    ボールナットの軸芯とが略同一平面上に配置されたこと
    を特徴とする電動パワーステアリング装置。
JP2002057538A 2001-04-13 2002-03-04 電動パワーステアリング装置 Pending JP2003252216A (ja)

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US10/119,699 US7284634B2 (en) 2001-04-13 2002-04-11 Electric power steering apparatus
EP04030014A EP1524173B1 (en) 2001-04-13 2002-04-12 Electric power steering apparatus
EP04030013A EP1524172A1 (en) 2001-04-13 2002-04-12 No backlash scissors gear and electric power steering apparatus provided therewith
DE60223853T DE60223853T2 (de) 2001-04-13 2002-04-12 Elektrische Servolenkung
EP02252619A EP1254826A3 (en) 2001-04-13 2002-04-12 Electric power steering apparatus
EP07018899A EP1870315A3 (en) 2001-04-13 2002-04-12 Electric power steering apparatus

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