JP2004001679A - Electric power steering device - Google Patents

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Manabu Abe
阿部　学
Kazuo Chikaraishi
力石　一穂
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric power steering device capable of restraining torsion of a rack shaft and capable of supporting the rack shaft at low friction. <P>SOLUTION: This electric power steering device capable of outputting auxiliary steering force by an electric motor is provided with a housing 1, a rack tooth 10a, the rack shaft 10 movable with respect to the housing 1, a pinion tooth 3a meshed with the rack tooth 10a, an output shaft 3 for transmitting the steering force from a steering wheel to the rack shaft 10, and a support device 20 provided in the housing 1 and supporting the rack shaft 10. The rack shaft 10 is provided with a support device guiding surface extending along a longitudinal direction, namely a rolling surface 10b on at least two portions on an outer peripheral surfaces. The support device 20 is provided with a cylindrical roller 23 pressing and rolling on the respective rolling surfaces 10b along directions crossing to each other when the rack shaft 10 is seen along the longitudinal direction. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動式パワーステアリング装置に関し、特にラック軸とピニオンとを備えた電動式パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両のステアリング装置の一タイプとして、ラック軸のラック歯にピニオンを噛合させることで、ピニオンの回転力と回転量（操舵馬力）をラック軸の軸線方向推力とストロークに変換するラックアンドピニオン式ステアリング装置が知られている。ここで、比較的車重の軽い車両においては、補助操舵力を出力しない、いわゆるマニュアルステアリング装置に、ラックアンドピニオン式ステアリング装置を組み込んだ構成を用いる場合がある。かかる場合、運転者の操舵によってのみ、操向輪を駆動しなければならないことから、ピニオン１回当たりのストローク量（ストロークレシオ）を小さくして、操舵トルクを軽減し、反面、操舵量を多くするように設定されている。更に、ラックを保持するラック保持機構においては、ラック軸の背面（ラック歯面側と反対側）を保持する保持部に、単一のローラ等で回転支持する転がり式ラックガイド（図３に示すごとく、ピニオン５３とラック軸６０の係合を確保するように単一ローラ７３の円弧面７３ａをラック軸６０の背面円筒面に押し当てたタイプ）を設ける等、伝達効率を向上させ、操舵トルクの低減を図っている。
【０００３】
一方、比較的車重の重い車両においては、操舵馬力低減のため、一般的には、補助操舵力を出力する、いわゆるパワーステアリング装置を設ける必要がある。ここで、パワーステアリング装置には、大きく分けて、油圧式パワーステアリング装置と電動式パワーステアリング装置とがある。油圧式パワーステアリング装置は、運転者のステアリングホイールに加えられる操舵トルクに応じて、ピニオン軸上に設けられたコントロールバルブによって油圧を発生させ、ラック軸上に設けた油圧シリンダに油圧を作用させることで、ラック軸の移動方向に直接推力を発生させる。従って、運転者がステアリングホイールに加える操舵トルクは、コントロールバルブを作動させるに必要な小さいもので十分であり、更に操舵量をも軽減するために、マニュアルステアリング装置よりも大きなストロークレシオとされている。よって、ラックアンドピニオン装置を介して、ラック軸に伝達されるトルクは極めて小さいので、伝達効率が多少悪化しても、運転者の操舵を阻害しないので、ラックを保持するラック保持機構においては、転がり式ラックガイドよりも安価な滑動式ラックガイドを用いている（特許文献１，２参照）。
【特許文献１】
実開昭６１−１８９７６号公報
【特許文献２】
実開昭６１−１２４４７１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
これに対し、電動式パワーステアリング装置は、ステアリングホイールに加えられた操舵トルクに応じて、電動モータにより補助操舵力を操舵軸やラック軸に出力するものであり、油圧式パワーステアリング装置に比較して、油圧ポンプ、油圧配管、作動油タンクなどを必要としないなど、コンパクトな構成を有する等の優れた特徴があり、当初は軽自動車などの軽量な車両に採用されていたが、近年は車重の重い車両にも適用されるようになってきている。ここで、電動式パワーステアリング装置は、ステアリングコラムに電動モータを取り付けることで、ステアリングシャフトに直接補助操舵力を出力する、いわゆるコラムアシストタイプの電動式パワーステアリング装置や、ラックアンドピニオン装置に電動モータを取り付けることで、ピニオン軸に直接補助操舵力を出力する、いわゆるピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置がある。後者のタイプの電動式パワーステアリング装置によれば、電動モータの補助操舵力が付加された強大な力が、ピニオンとラック軸のラック歯との間で伝達されることとなる。
【０００５】
更に、比較的車重が重い車両においては、ピニオンとラック軸のラック歯との間における、マニュアルステアリング装置や油圧式パワーステアリング装置より遙かに大きい強大な力の伝達が定常化するので、ピニオンもしくはラック歯に作用する曲げ応力や面圧が増大する。これに対し、それらの圧力角やネジレ角を大きくすることで、曲げ応力や面圧を低下させることはできる。特に、比較的小容量の電動モータの出力でも補助操舵力をまかなえるように、ラック歯の中央部付近のストロークレシオを大きくし、両端部ではストロークレシオを小さくした可変ストロークレシオタイプのラックアンドピニオン式ステアリング装置においては、通常の走行で最も使用頻度の高いラック歯中央付近の圧力角は、更に大きくなる傾向にある。
【０００６】
ここで、ピニオンとラック軸のラック歯との間で強大な力の伝達がなされると、ピニオンからラックを離隔させようとする離隔力も増大する。又、圧力角が増大すると、かかる離隔力は更に増大する。例えば、マニュアルステアリング装置或いは油圧式パワーステアリング装置の場合、一般的には、圧力角は２０度程度であり、電動式パワーステアリング装置においては、ストロークレシオ一定タイプのラックアンドピニオン式ステアリング装置を適用した場合でも、圧力角は３０度程度、可変ストロークレシオタイプのラックアンドピニオン式ステアリング装置を適用した場合では、圧力角は４５度に達する。単純計算では、同一ラック推力の場合に、可変ストロークレシオタイプのラックアンドピニオン式ステアリング装置を適用した電動式パワーステアリング装置は、マニュアルステアリング装置に比べ、ｔａｎ４５°／ｔａｎ２０°＝２．７５倍、油圧式パワーステアリング装置と比較した場合では、油圧アシストによる運転者の操舵トルクの増幅率を約１０倍とすると、実に１０×２．７５＝２７．５倍の離隔力を受けることとなる。
【０００７】
しかるに、かかる離隔力を受けるとした場合、ラック軸の背面を支持するのに滑りガイドを用いていては摩擦力が増大し、操舵力伝達効率が低下する。すなわち、マニュアルステアリング装置或いは油圧式パワーステアリング装置では、ラック軸の支持は、滑りガイドで足りるが、電動式パワーステアリング装置では、滑りガイドに代わる、より摩擦力が小さなラック支持装置が必要になるということになる。
【０００８】
更に、電動式パワーステアリング装置においては、以上の離隔力増大に起因する問題の他に、ラック軸のラック歯のねじれ角に起因した問題もある。すなわち、ねじれ角が増大すると、ラック軸をその軸線周りに回転させる回転力も増大し、ラック歯とピニオンとの片当たりによるピニオン、ラック歯の摩滅、作動トルクの増大等の不具合を招来する。特に、ラック軸の周囲に電動モータを配置して、ボールネジとナットを含むボールネジ機構などを用いてラック軸に推力を与える、いわゆるラックアシストタイプの電動式パワーステアリング装置の場合には、ナット等の反力により更にラック軸がねじられ、ラック歯とピニオンとの片当たりはより顕著となる。しかるに、このようなラック軸のねじれは、従来の転がり式ラックガイドで適切に支持することができないという問題がある。
【０００９】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み、ラック軸のねじれを抑制し、低摩擦の支持を行える電動式パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【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、第１の本発明の本発明の電動式パワーステアリング装置は、
電動モータにより補助操舵力を出力可能となっている電動式パワーステアリング装置において、
ハウジングと、
ラック歯を備え、前記ハウジングに対して移動自在となっているラック軸と、
前記ラック歯に噛合するピニオン歯を備え、ステアリングホイールからの操舵力をラック軸に伝達するピニオンと、
前記ハウジングに設けられ、前記ラック軸を支持する支持装置とを有し、
前記ラック軸の軸線と、前記ピニオンの軸線とは、９０度以外の角度で交差しており、
前記ラック軸は、外周面の少なくとも２カ所に長手方向に延在する支持装置案内面を有し、
前記支持装置は、前記ラック軸を長手方向に見た場合において、各支持装置案内面を互いに交差する方向に沿って押圧しながら転動する転動体を有し、前記転動体から前記支持装置案内面に付与される押圧力の方向をそれぞれ線で示したときに、前記線の交点は、前記ラック軸の中心からシフトしていることを特徴とする。
【００１１】
第２の本発明の電動式パワーステアリング装置は、
電動モータにより補助操舵力を出力可能となっている電動式パワーステアリング装置において、
ハウジングと、
ラック歯とネジ部を備え、前記ハウジングに対して移動自在となっているラック軸と、
前記ラック歯に噛合するピニオン歯を備え、ステアリングホイールからの操舵力をラック軸に伝達するピニオンと、
前記ハウジングに設けられ、前記ラック軸を支持する支持装置と、
前記電動モータの回転力を前記ネジ部に螺合したナットを用いて、前記ラック軸の推力に変換する変換部材とを有し、
前記ラック軸は、外周面の少なくとも２カ所に長手方向に延在する支持装置案内面を有し、
前記支持装置は、前記ラック軸を長手方向に見た場合において、各支持装置案内面を互いに交差する方向に沿って押圧しながら転動する転動体を有し、前記転動体から前記支持装置案内面に付与される押圧力の方向をそれぞれ線で示したときに、前記線の交点は、前記ラック軸の中心からシフトしていることを特徴とする。
【００１２】
第３の本発明の電動式パワーステアリング装置は、
電動モータにより補助操舵力を出力可能となっている電動式パワーステアリング装置において、
ハウジングと、
ラック歯を備え、前記ハウジングに対して移動自在となっているラック軸と、前記ラック歯に噛合するピニオン歯を備え、ステアリングホイールからの操舵力をラック軸に伝達するピニオンと、
前記ハウジングに設けられ、前記ラック軸を支持する支持装置とを有し、
前記ラック軸は、外周面の少なくとも２カ所に長手方向に延在する支持装置案内面を有し、
前記支持装置は、前記ラック軸を長手方向に見た場合において、各支持装置案内面を互いに交差する方向に沿って押圧しながら転動する転動体と、一端を前記ハウジングに対して揺動自在に支承され且つ前記転動体を回転自在に支持する軸部材と、前記軸部材の他端を付勢することで、前記転動体を前記ラック軸の支持装置案内面に向かって押圧するようになっている付勢手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
【作用】
第１の本発明の電動式パワーステアリング装置は、電動モータにより補助操舵力を出力可能となっている電動式パワーステアリング装置において、ハウジングと、ラック歯を備え、前記ハウジングに対して移動自在となっているラック軸と、前記ラック歯に噛合するピニオン歯を備え、ステアリングホイールからの操舵力をラック軸に伝達するピニオンと、前記ハウジングに設けられ、前記ラック軸を支持する支持装置とを有し、前記ラック軸の軸線と、前記ピニオンの軸線とは、９０度以外の角度で交差しており、前記ラック軸は、外周面の少なくとも２カ所に長手方向に延在する支持装置案内面を有し、前記支持装置は、前記ラック軸を長手方向に見た場合において、各支持装置案内面を互いに交差する方向に沿って押圧しながら転動する転動体を有し、前記転動体から前記支持装置案内面に付与される押圧力の方向をそれぞれ線で示したときに、前記線の交点は、前記ラック軸の中心からシフトしているので、前記転動体により前記ラック軸を低摩擦で支持できると共に、前記ラック軸の外周面に設けられた支持装置案内面を、前記転動体で押圧することで、異なる２方向から前記ラック軸の支持を行うことができ、従って、ラック軸の軸線とピニオンの軸線とが９０度以外の角度で交差することにより、動作時に回転トルクが発生するラック軸を支持するのに好適な構成となっている。又、前記転動体から前記支持装置案内面に付与される押圧力の方向をそれぞれ線で示したときに、前記線の交点は、前記ラック軸の中心よりシフト（オフセット）しているので、ラック軸の回転を阻止し円滑な噛合を維持出来、かつ前記押圧力の合力により、安定した状態で前記ラック歯を前記ピニオン歯に対して押圧することができる。尚、ラック軸の軸線とは、ラック軸の長手方向直角断面の中心を通過する線（たとえば円筒状の素材からラック軸を形成する場合、元の素材の軸線）をいう。
【００１４】
ところで、いわゆるラックアシスト式電動式パワーステアリング装置のあるタイプにおいては、ボールスクリューとナットとを用いて、電動モータの回転力をラック軸の軸線方向推力に変化するものがある。かかるタイプのラックアシスト式電動式パワーステアリング装置においては、ナットの回転反力により、本来的にラック軸の軸線周りに回転トルクが生じることとなる。
【００１５】
これに対し、第２の本発明の電動式パワーステアリング装置は、電動モータにより補助操舵力を出力可能となっている電動式パワーステアリング装置において、ハウジングと、ラック歯とネジ部を備え、前記ハウジングに対して移動自在となっているラック軸と、前記ラック歯に噛合するピニオン歯を備え、ステアリングホイールからの操舵力をラック軸に伝達するピニオンと、前記ハウジングに設けられ、前記ラック軸を支持する支持装置と、前記電動モータの回転力を前記ネジ部に螺合したナットを用いて、前記ラック軸の推力に変換する変換部材とを有し、前記ラック軸は、外周面の少なくとも２カ所に長手方向に延在する支持装置案内面を有し、前記支持装置は、各支持装置案内面を互いに交差する方向に沿って押圧しながら転動する転動体を有し、前記転動体から前記支持装置案内面に付与される押圧力の方向をそれぞれ線で示したときに、前記線の交点は、前記ラック軸の中心からシフトしているので、前記電動モータの回転力を前記ネジ部に螺合したナットを用いて、前記ラック軸の推力に変換するため、動作時に本来的に生じるラック軸の軸線周りの回転トルクを、前記支持装置案内面に異なる方向から当接する前記転動体により受けることができ、よって前記ラック軸の円滑な軸線方向移動を確保しつつ、適切に支持することができる。すなわち、シフトした前記転動体がなければ、ラック軸の軸線周りの回転トルクを受けることができないのである。
【００１６】
ところで、上述した第１の本発明のごとく、前記転動体を複数設けることを考えると、転動体個々に、前記支持装置案内面を押圧する押圧力を調整することが必要となる。
【００１７】
これに対し、第３の本発明の電動式パワーステアリング装置は、電動モータにより補助操舵力を出力可能となっている電動式パワーステアリング装置において、ハウジングと、ラック歯を備え、前記ハウジングに対して移動自在となっているラック軸と、前記ラック歯に噛合するピニオン歯を備え、ステアリングホイールからの操舵力をラック軸に伝達するピニオンと、前記ハウジングに設けられ、前記ラック軸を支持する支持装置とを有し、前記ラック軸は、外周面の少なくとも２カ所に長手方向に延在する支持装置案内面を有し、前記支持装置は、前記ラック軸を長手方向に見た場合において、各支持装置案内面を互いに交差する方向に沿って押圧しながら転動する転動体と、一端を前記ハウジングに対して揺動自在に支承され且つ前記転動体を回転自在に支持する軸部材と、前記軸部材の他端を付勢することで、前記転動体を前記ラック軸の支持装置案内面に向かって押圧するようになっている付勢手段とを有するので、前記付勢手段により、前記他端のみを適切な押圧力で付勢することにより、前記転動体を揺動させながら前記支持装置案内面に対して押圧させることができるため、簡素な構成で円滑な動作を確保できる。
【００１８】
特に、前記付勢手段は、各軸部材の他端に当接する押圧部と、前記押圧部を弾性的に付勢する弾性部材を有すれば、例えば単一の前記押圧部を用いて各軸部材の付勢を一度に行うことができ、しかも、前記弾性部材による弾性力を用いることであり、前記転動体と前記支持装置案内面との間等に摩耗などが生じても安定した付勢力を供給できる。
【００１９】
更に、前記転動体から前記支持装置案内面に付与される押圧力の方向をそれぞれ線で示したときに、前記線の交点は、前記ラック軸の中心からシフトしていると好ましい。
【００２０】
又、前記ラック軸は、前記転動体の位置を規制する位置規制部を有すると好ましい。
【００２１】
更に、前記転動体の少なくとも一方の端面に、外向きの円錐面を形成すると好ましい。
【００２２】
又、前記支持装置の、少なくとも前記転動体を支持する部位は、型転写加工により形成されると好ましい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、第１の実施の形態にかかるラックアンドピニオン式ステアリング装置の断面図であり、図１（ａ）は支持装置を組み付けた状態を示し、図１（ｂ）は支持装置を分解した状態を示しているが、理解しやすいように各部位の断面を組み合わせて示している（以下、同様な断面において同じ）。
【００２４】
図１において、ハウジング１内を延在する出力軸（ピニオン）３は、不図示のステアリングシャフトに連結され、且つ軸受５，６によりハウジング１に対して回転自在に支承されている。軸受６の内輪は、ナット７により出力軸３の端部に固定され、軸受６の外輪は、固定部材８の螺合によりハウジング１に対して取り付けられている。
【００２５】
ハウジング１は、ラック軸１０の周囲から図で左方に延在する中空柱部１ｃを形成している。中空柱部１ｃ内には、支持装置２０が配置されている。支持装置２０は、略円筒状の本体２１と、本体２１の袋孔内に取り付けられた２本の軸２２と、各軸２２に対して取り付けられた転動体である円筒ローラ２３と、本体２１を中空柱部１ｃに取り付けるためのネジ部材２４と、ネジ部材２４と本体２１との間に配置され、本体２１をラック軸１０側に付勢するための皿バネ２５と、ネジ部材２４のロック部材２６とからなる。ネジ部材２４のねじ込み量を調整することで、皿バネ２５の圧縮量が変化し、ラック軸１０の押圧力を調整することができる。調整後には、ロック部材２６でネジ部材２４をロック固定しその緩み止めを図ることができる。ラック軸１０のラック歯１０ａと反対側の面（背面という）は、その断面において、図１で左上部及び左下部が切り欠かれた形状となっており、ここに、それぞれ長手方向に延在する２つの転動面（すなわち長手方向に延在する支持装置案内面）１０ｂ、１０ｂが形成され、その間に隆起部１０ｃが形成されている。転動面１０ｂ、１０ｂは、ラック軸１０の断面でその中心に対して対称に配置されている。ラック軸１０の軸線は、ピニオン３の軸線に対して９０度以外の角度で交差している。尚、ラック軸１０は、素材としての丸棒に機械加工や冷間成形を施してラック歯１０ａを形成する。ラックアシストタイプの電動式パワーステアリング装置の場合、素材としての丸棒の外周面にネジ溝を形成する（不図示）。従って、ラック軸１０の中心とは、丸棒の中心又はネジ溝の中心をいう。
【００２６】
２つの軸２２は、転動面１０ｂに対して平行にかつラック軸線に垂直に配置され、軸受２２ａを介して円筒ローラ２３を回転自在に支承している。２つの円筒ローラ２３を軸線方向に二分する等分線Ｌ（円筒ローラ２３の転動面１０ｂに対する押圧力の方向に一致）同士が交差する位置Ｋは、ラック軸１０の中心Ｏよりラック歯１０ａ側に、Δだけオフセットするように配置されている。等分線Ｌは、ここでは互いに直交している。円筒ローラ２３の両端は、転動面１０ｂ、１０ｂに対するエッジロードを緩和すべくクラウニング加工が施されていると好ましい。２つの円筒ローラ２３が、ラック軸１０を、出力軸３に向かうように二方向から押圧する押圧手段を構成する。
【００２７】
本実施の形態の動作を説明すると、不図示のステアリングホイールに操舵力が入力されたとき、かかる操舵力は、不図示のステアリングシャフトを介して，出力軸３に伝達され、互いに噛合するピニオン歯３ａとラック歯１０ａを介して出力軸３の回転力がラック軸１０の長手方向推力に変換され、かかる長手方向推力によりラック軸１０が紙面垂直方向に移動するので、それにより不図示の車輪が転舵されることとなる。このとき、円筒ローラ２３は、転動面１０ｂ上を転動し、低摩擦でラック軸１０の移動を許容する。
【００２８】
ここで、出力軸３とラック軸１０との間で強大な力が伝達されたとき、ラック軸１０を出力軸３より離隔させようとする離隔力が生じる。本実施の形態においては、ラック軸１０の中心に対して対称位置に配置された一対の円筒ローラ２３により、この離隔力を適切に支持することができる。一方、出力軸３とラック軸１０との間で強大な力が伝達されると、ラック軸１０をその中心周りに回転させようとする回転力が生じる。かかる回転力は、ラック軸１０の軸線が、ピニオン３の軸線に対して９０度以外の角度で交差していると、特に大きくなる。本実施の形態においては、ラック軸１０の中心に対して対称位置に配置された一対の円筒ローラ２３により、この回転力を支持することができる。尚、２つの円筒ローラ２３の等分線Ｌが直角に交差しているので、一方の転動面１０ｂを押圧する力は、他方の転動面１０ｂと円筒ローラ２３との間の押圧力に影響を与えないという利点もある。
【００２９】
更に、本実施の形態においては、２つの円筒ローラ２３の等分線Ｌ同士が交差する位置Ｋが、ラック軸１０の中心Ｏよりラック歯１０ａ側に、Δだけオフセットするように配置されているので、それらの合力は、ラック軸１０を出力軸３に向かう方向に押圧するため、ラック軸１０と出力軸３との係合を安定して行わせることが可能となる。
【００３０】
本実施の形態において、本体２１は、ロック部材２６とネジ部材２４とを緩めて皿バネ２５と共に取り外すことで、図１（ｂ）に示すように、円筒ローラ２３と一体的に、中空柱部１ｃの左方端から取り外すことができるため、組み立てやメンテナンスの際の分解が容易である。
【００３１】
図２は、ラックアシストタイプの電動式パワーステアリング装置に適用した第２の実施の形態にかかるラックアンドピニオン式ステアリング装置の断面図である。図２において、ハウジング１０１は、不図示のボルトを用いて固定される本体１０１ａと蓋部材１０１ｂとからなる。ハウジング１０１内を、入力軸１０２および出力軸１０３が延在している。入力軸１０２は中空であって、入力軸１０２の図に示す上端は、図示しないステアリングシャフトに連結されるようになっており、更にステアリングシャフトは図示しないステアリングホイールに連結されるようになっている。入力軸１０２は、軸受１０４によりハウジング１０１に対して回転自在に支持されている。図に示す上端を入力軸１０２にピン結合させ、下端を出力軸１０３にセレーション結合させたトーションバー１０５が、入力軸１０２内を延在している。
【００３２】
入力軸１０２の図に示す下方周囲において、受けたトルクに比例してトーションバー１０５がねじれることに基づき、操舵トルクを検出するトルクセンサ１０６が設けられている（一部のみ図示）。このトルクセンサ１０６は、トーションバー１０５のねじれに基づく入力軸１０２と出力軸１０３との相対角度変位を、機械的（電磁的でもよい）に検出し、電気信号として不図示の制御回路へ出力するものである。
【００３３】
出力軸１０３は、軸受１１５、１１６により、ハウジング１０１に対して回転自在に支持されており、その中央部にピニオン歯１０３ａを形成してなる、ピニオン歯１０３ａは、紙面に対し垂直方向に延在するラック軸１１０のラック歯１１０ａに噛合している。ラック軸１１０の両端には、不図示の車輪転舵装置に連結されている。
【００３４】
ハウジング１０１は、ラック軸１１０の周囲から図で左方に延在する中空柱部１０１ｃを形成している。中空柱部１０１ｃ内には、支持装置１２０が配置されている。支持装置１２０は、略円筒状の本体１２１と、本体１２１の袋穴内に取り付けられた２本の軸１２２と、各軸１２２に対して取り付けられた転動体である円筒ローラ１２３と、本体１２１を中空柱部１０１ｃに取り付けるためのネジ部材１２４と、ネジ部材１２４と本体１２１との間に配置され、本体１２１をラック軸１１０側に付勢するための皿バネ１２５と、ネジ部材１２４のロック部材１２６とからなる。ネジ部材１２４のねじ込み量を調整することで、皿バネ１２５の圧縮量が変化し、ラック軸１１０の押圧力を調整することができる。調整後には、ロック部材１２６でネジ部材１２４をロック固定しその緩み止めを図ることができる。ラック軸１１０のラック歯１１０ａと反対側の面（背面という）は、その断面において、図２で左上部及び左下部が切り欠かれた形状となっており、ここに、それぞれ長手方向に延在する２つの転動面（すなわち長手方向に延在する支持装置案内面）１１０ｂ、１１０ｂが形成され、その間に隆起部１１０ｃが形成されている。転動面１１０ｂ、１１０ｂは、ラック軸１１０の断面でその中心に対して対称に配置されている。ラック軸１１０の軸線は、ピニオン１０３の軸線に対して９０度以外の角度で交差している。
【００３５】
２つの軸１２２は、転動面１１０ｂに対して平行かつラック軸線に垂直に配置され、軸受１２２ａを介して円筒ローラ１２３を回転自在に支承している。２つの円筒ローラ１２３の等分線（不図示）が直角に交差する位置は、第１の実施形態と同様にオフットしている。円筒ローラ１２３の両端は、転動面１１０ｂに対するエッジロードを緩和すべくクラウニング加工が施されていると好ましい。２つの円筒ローラ１２３が、ラック軸１１０を、出力軸１０３に向かうように二方向から押圧する押圧手段を構成する。
【００３６】
本実施の形態の動作を説明する。不図示のステアリングホイールに操舵力が入力されたとき、トルクセンサ１０６は、トーションバー１０５のネジレ量から操舵トルクを検出し、それに応じて不図示の電動モータから補助操舵力が出力されることとなる。ここで、出力軸１０３に操舵力が伝達されたとき、互いに噛合するピニオン歯１０３ａとラック歯１１０ａを介して出力軸１０３の回転力がラック軸１１０の長手方向推力に変換され、かかる長手方向推力によりラック軸１１０が紙面垂直方向に移動するので、それにより不図示の車輪が転舵されることとなる。このとき、円筒ローラ１２３は、転動面１１０ｂ上を転動し、低摩擦でラック軸１１０の移動を許容する。
【００３７】
上述した実施の形態と同様に、出力軸１０３とラック軸１１０との間で強大な力が伝達されたとき、ラック軸１１０を出力軸１０３より離隔させようとする離隔力が生じる。本実施の形態においては、ラック軸１１０の中心に対して対称位置に配置された一対の円筒ローラ１２３により、この離隔力を適切に支持することができる。一方、出力軸１０３とラック軸１１０との間で強大な力が伝達されると、ラック軸１１０をその中心周りに回転させようとする回転力が生じる。かかる回転力は、ラック軸１１０の軸線が、ピニオン１０３の軸線に対して９０度以外の角度で交差していると、特に大きくなる。本実施の形態においては、ラック軸１１０の中心に対して対称位置に配置された一対の円筒ローラ１２３により、この回転力を支持することができる。尚、２つの円筒ローラ１２３の等分線Ｌが直角に交差しているので、一方の転動面１１０ｂを押圧する力は、他方の転動面１１０ｂと円筒ローラ１２３との間の押圧力に影響を与えないという利点もある。更に、本実施の形態においても、２つの円筒ローラ１２３の等分線同士が交差する位置、ラック軸１１０の中心よりラック歯１１０ａ側にオフセットするように配置されているので、ラック軸の回転を阻止し円滑な噛合い状態を維持することが出来、かつそれらの合力は、ラック軸１１０を出力軸１０３に向かう方向に押圧するため、ラック軸１１０と出力軸１０３との係合を安定して行わせることが可能となる。
【００３８】
ところで、上述した実施の形態においては、円筒ローラ２３，１２３と転動面１０ｂ、１１０ｂの押圧力の調整は、ネジ部材２４，１２４をハウジング１，１０１に対して締め込む、或いは緩めることで、皿バネ２５，１２５の弾性変形量を変更することにより行うことができ、皿バネ２５，１２５の弾性変形量に基づく弾性力で、本体２１，１２１が軸２２，１２２を押圧し、それにより円筒ローラ２３，１２３が転動面１０ｂ、１１０ｂに対して押しつけられるようになっている。
【００３９】
図４は、第３の実施の形態にかかるラックアシストタイプの電動式パワーステアリング装置の部分省略断面図である。図４において、ハウジング２０１と一体形成されるラックハウジング２０１Ａの右端には、間座部材２０１Ｂを介して、蓋部材２０１Ｃがボルト２０１Ｄにより取り付けられている。ラックハウジング２０１Ａは、図示しない車体に固定されている。ラックハウジング２０１Ａ内にラック軸２１０が挿通され、ラック軸２１０はその両端において、タイロッド２０８，２０９に連結されている。タイロッド２０８，２０９は、図示しない車輪転舵装置に連結されている。
【００４０】
ラック軸２１０の図４で右端近傍において、その外周には螺旋状の外ネジ溝２１０ｄが形成されており、その周囲に、円筒状のボールスクリューナット２３０が配置され、間座部材２０１Ｂに対して軸受２３２により回転自在に支持され、且つ蓋部材２０１Ｃに対して軸受２３３，２３４により回転自在に支持されている。ボールスクリューナット２３０の内周には、螺旋状の内ネジ溝２３０ａが形成されている。外ネジ溝２１０ｄと内ネジ溝２３０ａとで転動路を形成し、かかる転動路内には、多数のボール２３１（一部のみ図示）が収容されている。
【００４１】
ボール２３１は、ボールスクリューナット２３０とラック軸２１０が相対回転する際に生じる摩擦力を軽減する機能を有する。なお、ボールスクリューナット２３１は不図示の循環路を有しており、ボールスクリューナット２３０の回転時に、かかる循環路を介してボール２３１は循環可能となっている。
【００４２】
ボールスクリューナット２３０の外周面と、ラックハウジング２０１Ａに取り付けられた電動モータ２３５の回転軸２３５ａの外周面とに、それぞれ転接するローラ２３６を介して、電動モータ２３５から出力される回転トルクは、いわゆるトラクションドライブ方式によりボールスクリューナット２３０に伝達されるようになっている。尚、トラクションドライブ方式でなくギヤ伝達方式により回転トルクの伝達を行っても良い。ボールスクリューナット２３０がナットを構成し、ボールスクリューナット２３０と、外ネジ２１０ｄを備えたラック軸２１０とで変換部材を構成する。
【００４３】
図５は、図４の構成を入力軸２０２の軸線方向に切断して示す断面図である。図５において、ハウジング２０１内を、入力軸２０２および出力軸２０３が延在している。入力軸２０２は中空であって、入力軸２０２の図に示す上端は、図示しないステアリングシャフトに連結されるようになっており、更にステアリングシャフトは図示しないステアリングホイールに連結されるようになっている。入力軸２０２は、軸受２０４によりハウジング２０１に対して回転自在に支持されている。図に示す上端を入力軸２０２にピン結合させ、下端を出力軸２０３にセレーション結合させたトーションバー２０５が、入力軸２０２内を延在している。
【００４４】
入力軸２０２の図に示す下方周囲において、受けたトルクに比例してトーションバー２０５がねじれることに基づき、操舵トルクを検出するトルクセンサ２０６が設けられている（一部のみ図示）。かかるトルクセンサ２０６は、上述した実施の形態のトルクセンサと同様なものであるので、詳細な説明は省略する。
【００４５】
出力軸２０３は、軸受２１５、２１６により、ハウジング２０１に対して回転自在に支持されており、その中央部にピニオン歯２０３ａを形成してなる、ピニオン歯２０３ａは、紙面に対し垂直方向に延在するラック軸２１０のラック歯２１０ａに噛合している。ラック軸２１０の両端には、図４に示すごとく、タイロッド２０８，２０９を介して不図示の車輪転舵装置に連結されている。
【００４６】
ハウジング２０１は、図におけるその下方部において、ラック軸２１０の周囲から図で左下方に延在する中空柱部２０１ｃと、左上方に延在する中空柱部２０１ｅを形成している。中空柱部２０１ｃ、２０１ｅ内には、同様の構成である支持装置２２０、２２０が配置されている。各支持装置２２０は、略円筒状の本体２２１と、本体２２１の袋穴内に取り付けられた軸２２２と、軸２２２に対して取り付けられた転動体である円筒ローラ２２３と、本体２２１を中空柱部２０１ｃ又は２０１ｅに取り付けるためのネジ部材２２４と、ネジ部材２２４と本体２２１との間に配置され、本体２２１をラック軸２１０側に付勢するための皿バネ２２５と、ネジ部材２２４のロック部材２２６とからなる。ネジ部材２２４のねじ込み量を調整することで、皿バネ２２５の圧縮量が変化し、ラック軸２１０に対する押圧力Ｆ１，Ｆ２（それらの上下方向成分が釣り合うように、ラック軸２１０が図で上下に変位するので押圧力Ｆ１，Ｆ２は互いに等しくなる）を調整することができる。調整後には、ロック部材２２６でネジ部材２２４をロック固定しその緩み止めを図ることができる。
【００４７】
ラック軸２１０のラック歯２１０ａと反対側の面（背面）は、その断面において、図４で左上部及び左下部が切り欠かれた形状となっており、ここに、それぞれ長手方向に延在する２つの転動面（すなわち長手方向に延在する支持装置案内面）２１０ｂ、２１０ｂが形成され、その間に隆起部２１０ｃが形成されている。転動面２１０ｂ、２１０ｂは、ラック軸２１０の断面でその二等分線（図では水平線）に対して対称に配置されている。ラック軸２１０の軸線は、ピニオン２０３の軸線に対して９０度以外の角度で交差している。
【００４８】
各支持装置２２０の軸２２２は、ラック軸線に垂直でかつ対向する転動面２１０ｂに対して平行に配置され、軸受２２２ａを介して円筒ローラ２２３を回転自在に支承している。２つの円筒ローラ２２３の等分線（押圧力Ｆ１，Ｆ２の方向に一致）が直角に交差する位置は、上述した実施形態と同様にオフセットしている。円筒ローラ２２３の両端は、転動面２１０ｂに対するエッジロードを緩和すべくクラウニング加工が施されていると好ましい。２つの円筒ローラ２２３が、ラック軸２１０を、出力軸２０３に向かうように二方向から押圧する押圧手段を構成する。
【００４９】
本実施の形態によれば、２つの円筒ローラ２２３の転動面２１０ｂに対する押圧力Ｆ１，Ｆ２の調整は、ネジ部材２２４をハウジング２０１に対して締め込む、或いは緩めることにより、皿バネ２２５の弾性変形量を変更して行うことができる。かかる場合、皿バネ２２５の弾性力の方向と、押圧力Ｆ１，Ｆ２の方向とが一致するので、かかる弾性力を全て（摩擦消失分除く）押圧力Ｆ１，Ｆ２として利用できるため、支持装置２２０の構成が小型化され、軽量化を図れる。又、ラック軸２１０は、３方向より支持されるため、十分な支持剛性が確保され、従来技術において通常用いられるブッシュのごとき部材を省略でき、スペースの有効活用が図れる。
【００５０】
図６は、第４の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の図５と同様な断面図である。本実施の形態は、図５に示す実施の形態に対して、支持装置の構成のみがわずかに異なるので、それ以外の共通する構成は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５１】
本実施の形態において、図６で下方の支持装置２２０は、図５の実施の形態にかかるものと同じであるが、上方の支持装置２２０’は、皿バネを省略しているため、従ってネジ部材２２４が本体２２１を直接押圧している点のみが異なっている。本実施の形態によれば、２つの円筒ローラ２２３の転動面２１０ｂに対する押圧力Ｆ１，Ｆ２の調整は、図５の実施の形態と同様に、ネジ部材２２４をハウジング２０１に対して締め込む、或いは緩めることにより行うが、例えば振動などにより、上方の支持装置２２０’のネジ部材２２４と本体２２１との当接部等に摩耗が生じた場合には、下方の支持装置２２０の皿バネ２２５の付勢力により、ラック軸２１０が図で上方に押し上げられ、それにより上方の支持装置２２０’のネジ部材２２４と本体２２１との面圧がほぼ維持されるようになっているので、押圧力Ｆ１，Ｆ２は偏ることなく、長期間安定したラック軸２１０の支持を行えるようになっている。
【００５２】
図７は、第５の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の図５と同様な断面図である。本実施の形態も、図５に示す実施の形態に対して、支持装置の構成のみが異なるので、それ以外の共通する構成は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５３】
本実施の形態において、図７で下方の支持装置２２０は、図５の実施の形態にかかるものと同じであるが、上方の支持装置３２０は、押圧力を独立的に調整する機構を省略している。より具体的には、支持装置３２０は、中空柱部２０１ｅ内に、スナップリング３２６で固定された略円筒状の本体３２１と、本体３２１の袋穴内に取り付けられた軸２２２と、軸２２２に対して軸上２２２ａにより回転自在に支持された転動体である円筒ローラ２２３とからなる。尚、本体３２１と中空柱部２０１ｅとの間は、Ｏ−リング３２７により密封されている。
【００５４】
本実施の形態においては、２つの円筒ローラ２２３の転動面２１０ｂに対する押圧力Ｆ１，Ｆ２の調整は、下方の支持装置２２０のネジ部材２２４をハウジング２０１に対して締め込む、或いは緩めることにより、皿バネ２２５の弾性変形量を変更して行うことができる。かかる場合、ラック軸２１０が図で上下に変位することで、押圧力Ｆ１，Ｆ２が等しくなる。
【００５５】
図８は、第６の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の図５と同様な断面図である。本実施の形態も、図５に示す実施の形態に対して、支持装置の構成のみが異なるので、それ以外の共通する構成は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５６】
本実施の形態において、図８で下方の支持装置２２０は、図５の実施の形態にかかるものと同じであるが、上方の支持装置４２０は、円筒ローラ２２３を固定した構成となっている。より具体的には、支持装置４２０は、中空柱部２０１ｅ内に形成された孔２０１ｆ内に挿通された軸２２２と、軸２２２に対して軸受２２２ａにより回転自在に支持された転動体である円筒ローラ２２３とからなる。尚、中空柱部２０１ｅの外方端は、カバー部材４２６により密封されている。
【００５７】
本実施の形態においても、２つの円筒ローラ２２３の転動面２１０ｂに対する押圧力Ｆ１，Ｆ２の調整は、下方の支持装置２２０のネジ部材２２４をハウジング２０１に対して締め込む、或いは緩めることにより、皿バネ２２５の弾性変形量を変更して行うことができる。かかる場合、ラック軸２１０が図で上下に変位することで、押圧力Ｆ１，Ｆ２が等しくなる。又、例えば振動などにより、各部の摩耗が生じた場合には、下方の支持装置２２０の皿バネ２２５の付勢力により、ラック軸２１０が上方に押し上げられるため、押圧力Ｆ１，Ｆ２は偏ることなく、長期間安定したラック軸２１０の支持を行えるようになっている。
【００５８】
ところで、円筒ローラ２２３の転動を円滑に行わせるためには、円筒ローラ２２３の回転軸を、転動方向に対して精度良く直交させる必要がある。ここで、中空柱部２０１ｃ、２０１ｅと、それに嵌合する本体２２１、３２１とは、共に円筒状であるから、円筒ローラ２２３の回転軸を位置決めするには、本体２２１の回り止めが必要となる。しかるに、回り止めを達成するには、円筒ローラ２２３を収納する中空柱部２０１ｃ、２０１ｅに非円形内孔を形成することが考えられるが、手間がかかりコスト増を招く。そこで、以下の実施の形態では、後述のごとく本体２２１（説明は省略するが同様に本体３２１も可能）の回り止めを達成している。
【００５９】
図９（ａ）は、第７の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の図４と同様な方向から見た部分断面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）の構成をＩＸＢ−ＩＸＢ線で切断して矢印方向に見た図であり、図９（ｃ）は、図９（ｂ）の構成をＩＸＣ−ＩＸＣ線で切断して矢印方向に見た図であり、図９（ｄ）は、図９（ｂ）の構成をＩＸＤ−ＩＸＤ線で切断して矢印方向に見た図である。図９に示す実施の形態は、図７に示す実施の形態に適用したものであるため、図７及び図９を参照して、本実施の形態を説明する。
【００６０】
第７の実施の形態においては、２つの円筒ローラ２２３にキャスター角が付いている。より具体的には、図９（ａ）で上方の支持装置３２０の円筒ローラ２２３を支持する本体３２１の軸線は、図９（ｃ）に示すように、ラック軸２１０の転動面２１０ｂに直交する方向に対して角度θだけ、図９（ａ）で見て右側に傾いている。従って、本体３２１が円筒ローラ２２３を押圧する力は、円筒ローラの中心中央Ｐ１を通り、円筒ローラ２２３と転動面２１０ｂとの接点中央Ｐ２に対してズレた位置で、転動面２１０ｂに交差する。このズレを利用し、転動面２１０ｂ上を円筒ローラ２２３が転動する際に、転動方向に対して円筒ローラ２２３の軸線が直交するように、円筒ローラ２２３の姿勢を自律的に調整することができるので、複雑な加工や別な部品を設けることなく本体３２１の回り止めを達成できる。
【００６１】
同様に、図９（ａ）で下方の支持装置２２０の円筒ローラ２２３を支持する本体２２１の軸線は、図９（ｄ）に示すように、ラック軸２１０の転動面２１０ｂに直交する方向に対して角度θだけ、図９（ａ）で見て左側に傾いている。従って、本体２２１が円筒ローラ２２３を押圧する力は、円筒ローラの中心中央Ｐ３を通り、円筒ローラ２２３と転動面２１０ｂとの接点中央Ｐ４に対してズレた位置で、転動面２１０ｂに交差する。このズレを利用し、転動面２１０ｂ上を円筒ローラ２２３が転動する際に、転動方向に対して円筒ローラ２２３の軸線が直交するように、円筒ローラ２２３の姿勢を自律的に調整することができるので、複雑な加工や別な部品を設けることなく本体２２１の回り止めを達成できる。尚、本実施の形態では、ピニオン歯２０３ａ（図７）とラック歯２１０ａの噛合中心点Ｐ５（図９（ａ））と、点Ｐ１〜Ｐ４とが同一平面上になるように各部品を配置してなる。
【００６２】
図１０（ａ）は、第８の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の図４と同様な方向から見た部分断面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の構成をＸＢ−ＸＢ線で切断して矢印方向に見た図であり、図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）の構成をＸＣ−ＸＣ線で切断して矢印方向に見た図であり、図１０（ｄ）は、図１０（ｂ）の構成をＸＤ−ＸＤ線で切断して矢印方向に見た図である。図１０に示す実施の形態も、図７に示す実施の形態に適用したものであるため、図７及び図１０を参照して、本実施の形態を説明する。
【００６３】
第８の実施の形態においても、２つの円筒ローラ２２３にキャスター角が付いている。より具体的には、図１０（ａ）で上方の支持装置３２０の円筒ローラ２２３を支持する本体３２１の軸線は、図１０（ｃ）に示すように、ラック軸２１０の転動面２１０ｂに直交する方向に対して角度θだけ、図１０（ａ）で見て右側に傾いている。従って、本体３２１が円筒ローラ２２３を押圧する力は、円筒ローラの中心中央Ｐ１を通り、円筒ローラ２２３と転動面２１０ｂとの接点中央Ｐ２に対してズレた位置で、転動面２１０ｂに交差する。このズレを利用し、転動面２１０ｂ上を円筒ローラ２２３が転動する際に、転動方向に対して円筒ローラ２２３の軸線が直交するように、円筒ローラ２２３の姿勢を自律的に調整することができるので、複雑な加工や別な部品を設けることなく本体３２１の回り止めを達成できる。
【００６４】
同様に、図１０（ａ）で下方の支持装置２２０の円筒ローラ２２３を支持する本体２２１の軸線は、図１０（ｄ）に示すように、ラック軸２１０の転動面２１０ｂに直交する方向に対して角度θだけ、図１０（ａ）で見て左側に傾いている。従って、本体２２１が円筒ローラ２２３を押圧する力は、円筒ローラの中心中央Ｐ３を通り、円筒ローラ２２３と転動面２１０ｂとの接点中央Ｐ４に対してズレた位置で、転動面２１０ｂに交差する。このズレを利用し、転動面２１０ｂ上を円筒ローラ２２３が転動する際に、転動方向に対して円筒ローラ２２３の軸線が直交するように、円筒ローラ２２３の姿勢を自律的に調整することができるので、複雑な加工や別な部品を設けることなく本体２２１の回り止めを達成できる。尚、本実施の形態では、ピニオン歯２０３ａ（図７）とラック歯２１０ａの噛合中心点Ｐ５（図１０（ａ））に対して、点Ｐ１、Ｐ１及び点Ｐ３，Ｐ４は、互いに反対方向にそれぞれ距離Δだけシフトして各部品を配置してなる。
【００６５】
図１１は、ラックアシストタイプの電動式パワーステアリング装置に適用した第９の実施の形態にかかるラックアンドピニオン式ステアリング装置の図９（ａ）と同様な図であり、図１２は、かかる実施の形態の図１と同様な断面図である。図１１において、ハウジング５０１内を、一部のみ図示する出力軸５０３が、図１１で上下方向に延在し、軸受５１６により回転自在に支持されている。
【００６６】
出力軸５０３は、その中央部にピニオン歯５０３ａを形成してなる、ピニオン歯５０３ａは、紙面に対し垂直方向に延在するラック軸５１０のラック歯５１０ａに噛合している。ラック軸５１０の両端には、不図示の車輪転舵装置に連結されている。
【００６７】
ハウジング５０１は、ラック軸５１０の周囲から図１２で左方に延在する中空柱部５０１ｃを形成している。中空柱部５０１ｃ内には、支持装置５２０が配置されている。支持装置５２０は、略円板状の本体５２１と、ハウジング５０１に対してピン５２８により、一端を揺動自在に支持された２本の軸部材である揺動軸５２２と、各揺動軸５２２に対して軸受５２２ａにより回転自在に支持されたり転動体である円筒ローラ５２３と、本体５２１を中空柱部５０１ｃに取り付けるためのネジ部材５２４と、ネジ部材５２４と本体５２１との間に配置され、本体５２１をラック軸５１０側に付勢するための弾性部材としての皿バネ５２５と、ネジ部材５２４のロック部材５２６とからなる。
【００６８】
２本の揺動軸５２２は、組み付けた状態で、転動面５１０ｂに対して平行に配置されるようになっていると好ましい。このとき、２つの円筒ローラ５２３の等分線（不図示）が直角に交差する位置は、第１の実施形態と同様にオフットしている。円筒ローラ５２３の両端は、転動面５１０ｂに対するエッジロードを緩和すべくクラウニング加工が施されていると好ましい。２つの円筒ローラ５２３が、ラック軸５１０を、出力軸５０３に向かうように二方向から押圧する押圧手段を構成する。
【００６９】
本実施の形態においては、揺動軸５２２の他端となる自由側端部５２２ｂは、球面形状となっており、本体５２１の押圧部としての截頭円錐面５２１ａに当接している。尚、揺動軸５２２は、中空柱部５０１ｃの開口端（ネジ部材５２４が螺合的に取り付けられる部分）から、内部に挿入され取り付けられるようになっている。本体５２１，皿バネ５２５，ネジ部材５２４で付勢手段を構成する。
【００７０】
本実施の形態においては、２つの円筒ローラ５２３と転動面（支持装置案内面）５１０ｂの押圧力Ｆ１，Ｆ２（図１２では反力で示す）の調整は、単一である支持装置５２０のネジ部材５２４をハウジング５０１に対して締め込む、或いは緩めることにより、皿バネ５２５の弾性変形量を変更して行うことができる。かかる場合、皿バネ５２５の付勢力に基づいて、本体５２１が図１２で右方（転動面５１０ｂの法線方向のなす角を２等分した方向に略等しい）に移動し、截頭円錐面５２１ａが揺動軸５２２の自由側端部５２２ｂを押圧する。それにより、２本の揺動軸５２２は、ピン５２８の中心周りに互いに反対方向に揺動し、２つの円筒ローラ５２３と転動面５１０ｂの押圧力Ｆ１，Ｆ２を均等に且つ適切に調整することができる。又、例えば振動などにより、各部の摩耗が生じた場合にも、支持装置５２０の皿バネ５２５の付勢力により、２本の揺動軸５２２は同時に揺動し、押圧力Ｆ１，Ｆ２は偏ることなく、長期間安定したラック軸５１０の支持を行えるようになっている。尚、自由端５２２ｂは球面状となっており、又、截頭円錐面５２１ａにおける自由側端部５２２ｂとの接線は、揺動軸５２２の軸線とほぼ平行であるため、揺動軸５２２が揺動しても、それにより生ずる不要な（すなわち円筒ローラ５２３の押圧に寄与しない）分力はわずかであり、更に截頭円錐面５２１ａにエッジロードが加わることもない。
【００７１】
本実施の形態によれば、図１１に示すように、図１，２の構成と同程度に、支持装置５２０の構成を小型化でき、又、単一のネジ部材５２４の螺動だけで押圧力の調整を行えるという利点がある。以上の実施の形態において、本体２２１，５２１が保持部材を構成する。
【００７２】
図１３は、第１０の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の、図２と同様な断面図である。本実施の形態は、図２に示す実施の形態に対して、主としてラック軸の構成が特徴的に異なるので、それ以外の共通する構成は、同一の符号を付して説明を省略する。尚、図１３においては、不図示の制御装置により制御駆動されるモータの回転軸２１に形成されたウォーム２２が、出力軸１０３の上端近傍に取り付けられたウォームホイール２３に噛合しており、モータの補助動力をウォーム２２，ウォームホイール２３を介して出力軸１０３に伝達するようになっている。
【００７３】
ところで、図２の実施の形態においては、支持装置１２０の転動体である一対の円筒ローラ１２３は、それぞれ軸１２２に対して、ニードル軸受１２２ａにより回転自在に支持されているが、その軸線方向には軸１２２に対して拘束されていない。従って、軸線方向荷重がラック軸１１０から円筒ローラ１２３に入力された場合、円筒ローラ１２３が支持装置１２０の本体１２１に当接して、以下に述べる問題を引き起こす恐れがある。
【００７４】
特に、図２に示すように、ラック軸１１０の円筒ローラ１２３、１２３の転動面１１０ｂ、１１０ｂは、お互いに所定角度（図では９０度）を成して配置されており、円筒ローラ１２３、１２３の回転軸は、ラック軸１１０の軸線に垂直で且つ転動面１１０ｂ、１１０ｂに平行とされている。更に、２つの回転軸の二等分線方向に向かって付勢部材であるネジ部材１２４で押圧する事により、２個の円筒ローラ１２３、１２３を転動面１１０ｂ、１１０ｂに押圧させている。
【００７５】
すなわち、ネジ部材１２４の押圧方向と、円筒ローラ１２３，１２３の転動面１１０ｂ、１１０ｂへの押圧方向とは一致していないので、円筒ローラ１２３，１２３の端面が、ネジ部材１２４に当接した場合、円筒ローラ１２３とラック軸１１０との摩擦状態によって、転動面１１０ｂ、１１０ｂに作用する押圧力に応じた軸線方向摩擦力が生じ、円筒ローラ１２３，１２３の端面がその軸線方向摩擦力より、本体１２１に対して強く押しつけられ摩擦摺動する事になり、円筒ローラ１２３，１２３の円滑な回転が阻害され、ラック軸１１０の作動抵抗が大きくなり、また、円筒ローラ１２３，１２３の端面が磨耗したり異音を招く恐れがある。
【００７６】
そこで、図１３に示す実施の形態においては、図１の実施の形態に対し、ラック軸６１０の隆起部６１０ｃの幅を広げ、両側面６１０ｄ、６１０ｄの付け根を位置規制部として、円筒面１２３，１２３の端面に当接させる構成となっている（矢印Ａ）。このように、円筒ローラ１２３，１２３の軸線方向の移動規制を、ラック軸６１０に設けた移動規制部（側面６１０ｄ、６１０ｄの付け根）に、円筒ローラ１２３，１２３の端面を当接させることにより行ない、円筒ローラ１２３，１２３と本体１２１との間に間隙を形成し、それによりローラ端面の摩擦摺動を生じさせない様にしている。
【００７７】
尚、ラック軸６１０の転動面６１０ｂ、６１０ｂと円筒ローラ１２３，１２３との接触半径と、円筒ローラ１２３，１２３と、側面６１０ｄ、６１０ｄとの接触半径とは若干異なるので、円筒ローラ１２３，１２３と移動規制部（側面６１０ｄ、６１０ｄの付け根）とは若干の速度差が生じ滑りを伴うことになるが、ローラ端面全体を摺動接触させる場合に比べれば、滑り損失は低減され、ラック軸６１０の摺動抵抗を低減させることが出来る。
【００７８】
図１４は、第１１の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の、図１２と同様な断面図である。本実施の形態は、図１２に示す実施の形態に対して、主としてラック軸の構成が異なるので、それ以外の共通する構成は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７９】
図１４に示す実施の形態においては、図１２の実施の形態に対し、ラック軸６１０の隆起部６１０ｃの幅を広げ、両側面６１０ｄ、６１０を位置規制部として、円筒面１２３，１２３の端面に当接させる構成となっている（矢印Ｂ）。このように、円筒ローラ１２３，１２３の軸線方向の移動規制を、ラック軸６１０に設けた移動規制部６１０ｄ、６１０ｄに、円筒ローラ１２３，１２３の端面を当接させることにより行ない、円筒ローラ１２３，１２３と本体１２１との間に間隙を形成し、それによりローラ端面の摩擦摺動を生じさせない様にしている。
【００８０】
図１５は、第１２の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の、図１３と同様な断面図である。本実施の形態は、図１３に示す実施の形態に対して、主として円筒ローラの構成が特徴的に異なるので、それ以外の共通する構成は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００８１】
上述したように、図１の実施の形態においては、ラック軸１１０の円筒ローラ１２３、１２３の転動面１１０ｂ、１１０ｂは、お互いに所定角度（図では９０度）を成して配置されており、円筒ローラ１２３の回転軸は、ラック軸１１０の軸線に垂直で且つ転動面１１０ｂ、１１０ｂに平行とされている。更に、２つの回転軸の二等分線方向に向かって付勢部材であるネジ部材１２４で押圧する事により、２個の円筒ローラ１２３、１２３を転動面１１０ｂ、１１０ｂに押圧させている。すなわち、ネジ部材１２４の押圧方向と、円筒ローラ１２３，１２３の転動面１１０ｂ、１１０ｂへの押圧方向とは一致していない。
【００８２】
ラック軸１１０とピニオン１０３ａの噛合い動力転達によって生じるピニオン１０３ａからラック軸１１０を引き離そうとする離間力は、それぞれの円筒ローラ１２３からラック軸１１０の転動面１１０ｂ、１１０ｂに作用する押圧力の合力で支持しているので、ニードル軸受１２２ａが負荷する荷重は、円筒ローラ１２３，１２３の押圧力作用方向と離間力との成す角をαとすれば、押圧力に対し１／ｓｉｎα倍（本例のごとくα＝４５度の場合、√２倍）と大きくなってしまう。
【００８３】
また、円筒ローラ１２３，１２３の回転軸が、離間力の方向に対して傾いているので、ハウジング１０１に設けた取り付け孔に挿入されて円筒ローラ１２３，１２３を支持する支持装置１２０の本体１２１は、本体１２１の軸線方向から見て、円筒ローラ１２３，１２３の外接円より大径で無ければ成り立たないので、ラック支持部をコンパクトにする為には、円筒ローラ１２３，１２３は軸方向にも径方向にも小さくしなければならず、大型で大容量のニードルベアリング１２２ａが採用出来ないということがある。しかるに、構成がコンパクトでないと車両への搭載性が悪くなり、又、本体１が大型で重量が大きいとラック軸への追従性が損なわれ、ラック軸１１０とピニオン１０３ａ又はラック軸１１０と円筒ローラ１２３，１２３との打撃音が発生してしまう恐れがある。
【００８４】
更に、円筒ローラ１２３，１２３の外径は、出来るだけ小さく設定しなければならないが、円筒ローラ１２３，１２３の外径が小径化すると、円筒ローラ１２３，１２３の回転速度が高くなり、ニードル軸受１２２ａの荷重が大なることと共にその回転寿命が低下し、耐久性が損なわれてしまう恐れがある。
【００８５】
これに対し、図１５に示す実施の形態によれば、ラック支持部をコンパクトにし、搭載性の改善と軽量化による追従性の向上を図りつつ、ニードル軸受の耐久性を向上させることができる。
【００８６】
より具体的には、本実施の形態においては、円筒ローラ７２３，７２３の端面に、外縁を削り取るようにして外向きの円錐面７２３ａ、７２３ａを形成している。図１５の断面で見たときに、円錐面７２３ａ、７２３ａの外形状（本体７１２の軸線から離れた側）は、本体７２１の外周面と平行となっている。かかる構成によれば、円筒ローラ７２３，７２３の外径を大径化させても、本体７２１の軸線方向から見た時の円筒ローラ７２３，７２３の外接円を小さくする事が出来、ニードル軸受１２２ａ、１２２ａの総回転数を低減させる事で、耐久寿命を延ばすことが出来る。
【００８７】
図１６は、第１３の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の、図１５と同様な断面図である。本実施の形態は、図１５に示す実施の形態に対して、主として支持装置の本体の構成が特徴的に異なるので、それ以外の共通する構成は、同一の符号を付して説明を省略する。本実施の形態においては、図１５に示す実施の形態と同様な特徴を有するから、外径の大きな定格負荷容量の大きいニードル軸受７２２ａ、７２２ａを採用する事が出来、それによりにニードル軸受１２２ａ、１２２ａの耐久寿命を更に延長することが出来る。
【００８８】
ここで、支持装置の組み付け手順について説明する。図１，２における実施の形態においては、円筒ローラ１２３，１２３を支持する軸１２２，１２２は、その両端部を本体１２１に支持されているので、本体１２１の外周側の軸支持部を、本体１２１を大径化させずに確保するためには、本体１２１のローラ収納部は、軸１２２，１２２と垂直の方向から組み付ける様にしなければならない。
【００８９】
より具体的に説明する。まず、単体の本体１２１において、ローラ収納部１２１ｇと、軸孔１２１ｈとを、それぞれ鍛造や機械加工で１セット形成する（図１７（ａ））。かかる本体１２１を図１７の矢印ＸＶＩＩＩ方向に見た図が、図１８である。かかる状態の本体１２１に対し、ニードル軸受１２２ａを組み込んだ一方の円筒ローラ１２３を，一方のローラ収納部１２１ｇに収納しつつ、軸孔１２１ｈに差し込んだ軸１２２で串刺しにするように嵌合させる（図１７（ｂ））。更に、ニードル軸受１２２ａを組み込んだ他方の円筒ローラ１２３を，他方のローラ収納部１２１ｇに収納しつつ、軸孔１２１ｈに差し込んだ軸１２２で串刺しにするように嵌合させる（図１７（ｃ））。このようにして本体１２１のアッセンブリが完成する（図１７（ｄ））。しかしながら、図１８から明らかなように、本体１２１は、複雑な機械加工を要し、無駄肉が多くて重く、且つ製作コスト嵩むものとなっている。
【００９０】
これに対し、図１５，１６の実施の形態においては、組み付け状態において、円筒ローラ７２３，７２３に円錐面７２３ａ、７２３ａを設けることによって、本体７２１のの軸線方向からローラを組み付けることができる。
【００９１】
より具体的に説明する。まず、単体の本体７２１において、ローラ収納部７２１ｇと、軸収容部７２１ｈとを、それぞれ１セット形成する（図１９（ａ））。かかる本体７２１を図１９の矢印ＸＸ方向に見た図が図２０であり、図１９の矢印ＸＸＩ方向に見た図が図２１であり、図１９の矢印ＸＸＩＩ方向に見た図が図２２であり、図２２の本体をＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ線で切断して矢印方向に見た図が図２３である。
【００９２】
かかる状態の本体７２１に対し、軸１２２及びニードル軸受１２２ａを組み込んだ円筒ローラ７２３を２個並行に（別々でも良い）、ローラ収納部７２１ｇ及び軸収容部７２１ｈに収容し、本体７２１のアッセンブリが完成する（図１９（ｃ））。従って、本体７２１（少なくとも転動体を支持する部位）を、軸線方向に型成形可能な形状とすることが出来、それ故、機械加工を行うことなく、冷間鍛造、焼結、金属インジェクション成形や樹脂インジェクション成形等の型転写加工によって製造することが可能となるので、無駄肉を除去し軽量化を果たしつつ、大幅なコスト低減ができる。尚、本体１２１の背面に肉盗み部７２１ｓを設けると、本体１の軽量化をより図ることができる。
【００９３】
以上、実施の形態を参照して本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきでなく、その趣旨を損ねない範囲で適宜変更、改良可能であることはもちろんである。例えば、押圧部の押圧方向は３方向以上でもよい。又、本発明は、可変ストロークレシオタイプの電動式パワーステアリング装置に限らず、一定ストロークレシオタイプの電動式パワーステアリング装置、コラムアシストタイプ、ピニオンアシストタイプ或いはラックアシストタイプの電動式パワーステアリング装置にも好適である。
【００９４】
【発明の効果】
第１の本発明の電動式パワーステアリング装置は、電動モータにより補助操舵力を出力可能となっている電動式パワーステアリング装置において、ハウジングと、ラック歯を備え、前記ハウジングに対して移動自在となっているラック軸と、前記ラック歯に噛合するピニオン歯を備え、ステアリングホイールからの操舵力をラック軸に伝達するピニオンと、前記ハウジングに設けられ、前記ラック軸を支持する支持装置とを有し、前記ラック軸の軸線と、前記ピニオンの軸線とは、９０度以外の角度で交差しており、前記ラック軸は、外周面の少なくとも２カ所に長手方向に延在する支持装置案内面を有し、前記支持装置は、前記ラック軸を長手方向に見た場合において、各支持装置案内面を互いに交差する方向に沿って押圧しながら転動する転動体を有し、前記転動体から前記支持装置案内面に付与される押圧力の方向をそれぞれ線で示したときに、前記線の交点は、前記ラック軸の中心からシフトしているので、前記転動体により前記ラック軸を低摩擦で支持できると共に、前記ラック軸の外周面に設けられた支持装置案内面を、前記転動体で押圧することで、異なる２方向から前記ラック軸の支持を行うことができ、従って、ラック軸の軸線とピニオンの軸線とが９０度以外の角度で交差することにより、動作時に回転トルクが発生するラック軸を支持するのに好適な構成となっている。又、前記転動体から前記支持装置案内面に付与される押圧力の方向をそれぞれ線で示したときに、前記線の交点は、前記ラック軸の中心よりシフト（オフセット）しているので、ラック軸の回転を阻止出来、円滑な噛み合い状態を維持でき、かつ前記押圧力の合力により、安定した状態で前記ラック歯を前記ピニオン歯に対して押圧することができる。
【００９５】
第２の本発明の電動式パワーステアリング装置は、電動モータにより補助操舵力を出力可能となっている電動式パワーステアリング装置において、ハウジングと、ラック歯とネジ部を備え、前記ハウジングに対して移動自在となっているラック軸と、前記ラック歯に噛合するピニオン歯を備え、ステアリングホイールからの操舵力をラック軸に伝達するピニオンと、前記ハウジングに設けられ、前記ラック軸を支持する支持装置と、前記電動モータの回転力を前記ネジ部に螺合したナットを用いて、前記ラック軸の推力に変換する変換部材とを有し、前記ラック軸は、外周面の少なくとも２カ所に長手方向に延在する支持装置案内面を有し、前記支持装置は、前記ラック軸を長手方向に見た場合において、各支持装置案内面を互いに交差する方向に沿って押圧しながら転動する転動体を備えているので、前記電動モータの回転力を前記ネジ部に螺合したナットを用いて、前記ラック軸の推力に変換するので、動作時に本来的に生じるラック軸の軸線周りの回転トルクを、前記支持装置案内面に異なる方向から当接する前記転動体により受けることができ、よって前記ラック軸の円滑な軸線方向移動を確保しつつ、適切に支持することができる。
【００９６】
第３の本発明の電動式パワーステアリング装置は、電動モータにより補助操舵力を出力可能となっている電動式パワーステアリング装置において、ハウジングと、ラック歯を備え、前記ハウジングに対して移動自在となっているラック軸と、前記ラック歯に噛合するピニオン歯を備え、ステアリングホイールからの操舵力をラック軸に伝達するピニオンと、前記ハウジングに設けられ、前記ラック軸を支持する支持装置とを有し、前記ラック軸は、外周面の少なくとも２カ所に長手方向に延在する支持装置案内面を有し、前記支持装置は、前記ラック軸を長手方向に見た場合において、各支持装置案内面を互いに交差する方向に沿って押圧しながら転動する転動体と、一端を前記ハウジングに対して揺動自在に支承され且つ前記転動体を回転自在に支持する軸部材と、前記軸部材の他端を付勢することで、前記転動体を前記ラック軸の支持装置案内面に向かって押圧するようになっている付勢手段とを有するので、前記付勢手段により、前記他端のみを適切な押圧力で付勢することにより、前記転動体を揺動させながら前記支持装置案内面に対して押圧させることができるため、簡素な構成で円滑な動作を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態にかかるラックアンドピニオン式ステアリング装置の断面図である。
【図２】第２の実施の形態にかかるラックアンドピニオン式ステアリング装置の断面図である。
【図３】従来技術にかかるラックアンドピニオン式ステアリング装置の断面図である。
【図４】第３の実施の形態にかかるラックアシストタイプの電動式パワーステアリング装置の部分省略断面図である。
【図５】図４の構成を入力軸２０２の軸線方向に切断して示す断面図である。
【図６】第４の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の図５と同様な断面図である。
【図７】第５の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の図５と同様な断面図である。
【図８】第６の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の図５と同様な断面図である。
【図９】第７の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置を示す図である。
【図１０】第８の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置を示す図である。
【図１１】ラックアシストタイプの電動式パワーステアリング装置に適用した第９の実施の形態にかかるラックアンドピニオン式ステアリング装置の図９（ａ）と同様な図である。
【図１２】第９の実施の形態における図１と同様な断面図である。
【図１３】第１０の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の、図２と同様な断面図である。
【図１４】第１１の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の、図２と同様な断面図である。
【図１５】第１２の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の、図２と同様な断面図である。
【図１６】第１３の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の、図２と同様な断面図である。
【図１７】図１，２の実施の形態にかかる本体の組み付け手順を示す図である。
【図１８】図１７（ａ）の構成を矢印ＸＶＩＩＩ方向に見た図である。
【図１９】図１５，１６の実施の形態にかかる本体の組み付け手順を示す図である。
【図２０】図１９（ａ）の構成を矢印ＸＸ方向に見た図である。
【図２１】図１９（ａ）の構成を矢印ＸＸＩ方向に見た図である。
【図２２】図１９（ａ）の構成を矢印ＸＸＩＩ方向に見た図である。
【図２３】図２２の本体をＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ線で切断して矢印方向に見た図である。
【符号の説明】
１、１０１、２０１，５０１　　ハウジング
３，１０３、２０３、５０３　　出力軸
１０，１１０、２１０、５１０、６１０　ラック軸
２０，１２０、３２０，４２０，５２０　支持装置
２３，１２３、２２３，５２３、７２３　円筒ローラ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric power steering device, and more particularly to an electric power steering device having a rack shaft and a pinion.
[0002]
[Prior art]
As one type of vehicle steering device, a rack-and-pinion type steering that converts the rotational force and rotation amount (steering horsepower) of the pinion into axial thrust and stroke of the rack shaft by engaging a pinion with rack teeth of the rack shaft. Devices are known. Here, in a vehicle having a relatively light vehicle weight, a configuration in which a rack and pinion type steering device is incorporated in a so-called manual steering device that does not output an auxiliary steering force may be used. In such a case, since the steered wheels must be driven only by the steering of the driver, the stroke amount per one pinion (stroke ratio) is reduced to reduce the steering torque and increase the steering amount. Is set to Further, in a rack holding mechanism for holding a rack, a rolling type rack guide (shown in FIG. 3) that is rotatably supported by a single roller or the like is provided on a holding portion that holds the rear surface of the rack shaft (the side opposite to the rack tooth surface). As described above, the transmission efficiency is improved by providing the single roller 73 with an arc surface 73a pressed against the rear cylindrical surface of the rack shaft 60 so as to secure the engagement between the pinion 53 and the rack shaft 60). Is being reduced.
[0003]
On the other hand, in a vehicle having a relatively heavy vehicle weight, it is generally necessary to provide a so-called power steering device that outputs an auxiliary steering force in order to reduce the steering horsepower. Here, power steering devices are roughly classified into a hydraulic power steering device and an electric power steering device. A hydraulic power steering device generates hydraulic pressure by a control valve provided on a pinion shaft according to a steering torque applied to a driver's steering wheel, and applies hydraulic pressure to a hydraulic cylinder provided on a rack shaft. Thus, thrust is generated directly in the moving direction of the rack shaft. Therefore, the steering torque applied to the steering wheel by the driver is small enough to operate the control valve, and the stroke ratio is set to be larger than that of the manual steering device in order to further reduce the amount of steering. . Therefore, since the torque transmitted to the rack shaft via the rack and pinion device is extremely small, even if the transmission efficiency is slightly deteriorated, the steering of the driver is not hindered. A sliding rack guide is used, which is cheaper than a rolling rack guide (see Patent Documents 1 and 2).
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Laid-Open No. 61-18976
[Patent Document 2]
Japanese Utility Model Publication No. 61-124471
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In contrast, an electric power steering device outputs auxiliary steering force to a steering shaft or a rack shaft by an electric motor according to a steering torque applied to a steering wheel. It has excellent features such as having a compact configuration, such as not requiring a hydraulic pump, hydraulic piping, hydraulic oil tank, etc., and was initially adopted for lightweight vehicles such as mini cars, It is also being applied to heavy vehicles. Here, the electric power steering device is a so-called column assist type electric power steering device that outputs an auxiliary steering force directly to a steering shaft by attaching an electric motor to a steering column, or an electric motor to a rack and pinion device. There is a so-called pinion assist type electric power steering device that outputs an auxiliary steering force directly to a pinion shaft by attaching the power steering device. According to the latter type of electric power steering apparatus, a large force to which the auxiliary steering force of the electric motor is added is transmitted between the pinion and the rack teeth of the rack shaft.
[0005]
Further, in a vehicle having a relatively heavy vehicle weight, the transmission of a much larger force between the pinion and the rack teeth of the rack shaft, which is much larger than that of a manual steering device or a hydraulic power steering device, becomes steady, so that the pinion Alternatively, the bending stress and the surface pressure acting on the rack teeth increase. On the other hand, by increasing the pressure angle and the torsion angle, the bending stress and the surface pressure can be reduced. In particular, a variable stroke ratio type rack-and-pinion type with a larger stroke ratio near the center of the rack teeth and a smaller stroke ratio at both ends so that the auxiliary steering force can be covered even with the output of a relatively small capacity electric motor. In the steering device, the pressure angle near the center of the rack teeth, which is most frequently used in normal running, tends to be further increased.
[0006]
Here, when a strong force is transmitted between the pinion and the rack teeth of the rack shaft, the separating force for separating the rack from the pinion also increases. Also, as the pressure angle increases, the separation force further increases. For example, in the case of a manual steering device or a hydraulic power steering device, a pressure angle is generally about 20 degrees, and in an electric power steering device, a rack and pinion type steering device of a fixed stroke ratio type is applied. Even in this case, the pressure angle is about 30 degrees, and when a variable stroke ratio type rack and pinion type steering device is applied, the pressure angle reaches 45 degrees. According to a simple calculation, in the case of the same rack thrust, the electric power steering device to which the variable stroke ratio type rack and pinion type steering device is applied is tan45 ° / tan20 ° = 2.75 times the hydraulic pressure compared to the manual steering device. In comparison with the power steering apparatus of the formula, if the amplification factor of the steering torque of the driver by the hydraulic assist is set to about 10 times, the separation force is actually received by 10 × 2.75 = 27.5 times.
[0007]
However, when such a separating force is to be received, if a sliding guide is used to support the rear surface of the rack shaft, the frictional force increases, and the steering force transmission efficiency decreases. That is, in a manual steering device or a hydraulic power steering device, a slide guide is sufficient for supporting the rack shaft, but in an electric power steering device, a rack support device having a smaller friction force is required instead of the slide guide. Will be.
[0008]
Further, in the electric power steering apparatus, in addition to the problem caused by the increase in the separation force, there is also a problem caused by the torsion angle of the rack teeth of the rack shaft. That is, when the torsion angle increases, the rotational force for rotating the rack shaft around its axis also increases, causing problems such as abrasion of the pinion and rack teeth due to one-side contact between the rack teeth and the pinion, and an increase in operating torque. In particular, in the case of a so-called rack assist type electric power steering device in which an electric motor is arranged around the rack shaft and a thrust is applied to the rack shaft using a ball screw mechanism including a ball screw and a nut, the nut and the like are used. The rack shaft is further twisted by the reaction force, and the contact between the rack teeth and the pinion becomes more remarkable. However, there is a problem that such a torsion of the rack shaft cannot be properly supported by the conventional rolling rack guide.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the related art, and has as its object to provide an electric power steering apparatus capable of suppressing torsion of a rack shaft and supporting a low friction.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an electric power steering apparatus according to a first aspect of the present invention includes:
In an electric power steering device that can output auxiliary steering force by an electric motor,
A housing,
A rack shaft having rack teeth and being movable with respect to the housing;
A pinion having pinion teeth meshing with the rack teeth, and transmitting a steering force from a steering wheel to a rack shaft;
A support device provided on the housing and supporting the rack shaft;
The axis of the rack shaft and the axis of the pinion intersect at an angle other than 90 degrees,
The rack shaft has a support device guide surface extending in a longitudinal direction at at least two places on an outer peripheral surface,
The support device includes a rolling element that rolls while pressing each support device guide surface along a direction intersecting with each other when the rack axis is viewed in the longitudinal direction, and the support device guides from the rolling element. When the direction of the pressing force applied to the surface is indicated by a line, the intersection of the line is shifted from the center of the rack axis.
[0011]
A second aspect of the present invention is an electric power steering apparatus,
In an electric power steering device that can output auxiliary steering force by an electric motor,
A housing,
A rack shaft having a rack tooth and a screw portion and being movable with respect to the housing;
A pinion having pinion teeth meshing with the rack teeth, and transmitting a steering force from a steering wheel to a rack shaft;
A support device provided on the housing and supporting the rack shaft;
A conversion member that converts the rotational force of the electric motor into a thrust of the rack shaft using a nut screwed into the screw portion;
The rack shaft has a support device guide surface extending in a longitudinal direction at at least two places on an outer peripheral surface,
The support device includes a rolling element that rolls while pressing each support device guide surface along a direction intersecting with each other when the rack axis is viewed in the longitudinal direction, and the support device guides from the rolling element. When the direction of the pressing force applied to the surface is indicated by a line, the intersection of the line is shifted from the center of the rack axis.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, there is provided an electric power steering device.
In an electric power steering device that can output auxiliary steering force by an electric motor,
A housing,
A rack shaft having rack teeth and being movable with respect to the housing, a pinion having pinion teeth meshing with the rack teeth, and transmitting a steering force from a steering wheel to the rack shaft;
A support device provided on the housing and supporting the rack shaft;
The rack shaft has a support device guide surface extending in a longitudinal direction at at least two places on an outer peripheral surface,
The support device is configured such that, when the rack shaft is viewed in the longitudinal direction, a rolling element that rolls while pressing each support device guide surface along a direction intersecting with each other, and one end is swingable with respect to the housing. The rolling member is pressed toward the support device guide surface of the rack shaft by urging the other end of the shaft member and the shaft member rotatably supporting the rolling member. And a biasing means.
[0013]
[Action]
An electric power steering device according to a first aspect of the present invention is an electric power steering device capable of outputting an auxiliary steering force by an electric motor, comprising a housing and rack teeth, and being movable with respect to the housing. A rack shaft, a pinion that includes pinion teeth meshing with the rack teeth, and transmits a steering force from a steering wheel to the rack shaft, and a support device provided on the housing and supporting the rack shaft. The axis of the rack shaft and the axis of the pinion intersect at an angle other than 90 degrees, and the rack shaft has a supporting device guide surface extending in at least two places on the outer peripheral surface in the longitudinal direction. The support device rolls while pressing the support device guide surfaces along the direction intersecting each other when the rack axis is viewed in the longitudinal direction. It has a rolling element, and when the direction of the pressing force applied from the rolling element to the support device guide surface is indicated by a line, the intersection of the line is shifted from the center of the rack axis. By supporting the rack shaft with low friction by the rolling elements, and by pressing the support device guide surface provided on the outer peripheral surface of the rack shaft with the rolling elements, the rack shaft can be supported from two different directions. Therefore, since the axis of the rack shaft and the axis of the pinion intersect at an angle other than 90 degrees, the configuration is suitable for supporting a rack shaft that generates rotational torque during operation. Further, when the directions of the pressing force applied from the rolling elements to the guide surface of the support device are indicated by lines, the intersections of the lines are shifted (offset) from the center of the rack axis. The rotation of the shaft is prevented, smooth engagement can be maintained, and the rack teeth can be pressed against the pinion teeth in a stable state by the resultant force of the pressing force. Note that the axis of the rack shaft refers to a line passing through the center of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the rack shaft (for example, when a rack shaft is formed from a cylindrical material, the axis of the original material).
[0014]
By the way, in a certain type of a so-called rack assist type electric power steering device, there is a type in which a rotational force of an electric motor is changed to a thrust in an axial direction of a rack shaft using a ball screw and a nut. In this type of rack-assisted electric power steering apparatus, a rotational torque is inherently generated around the axis of the rack shaft due to the rotational reaction force of the nut.
[0015]
On the other hand, an electric power steering device according to a second aspect of the present invention is an electric power steering device capable of outputting an auxiliary steering force by an electric motor, comprising a housing, a rack tooth, and a screw portion. A rack shaft that is movable with respect to the rack shaft; a pinion that meshes with the rack teeth; a pinion that transmits a steering force from a steering wheel to the rack shaft; and a pinion that is provided on the housing and supports the rack shaft. And a conversion member for converting the rotational force of the electric motor into a thrust of the rack shaft by using a nut screwed into the screw portion, wherein the rack shaft has at least two positions on an outer peripheral surface. The supporting device rolls while pressing each supporting device guide surface along a direction intersecting with each other. It has a rolling element, and when the direction of the pressing force applied from the rolling element to the support device guide surface is indicated by a line, the intersection of the line is shifted from the center of the rack axis. To convert the rotational force of the electric motor to the thrust of the rack shaft using a nut screwed into the screw portion, the rotational torque around the axis of the rack shaft, which is originally generated during operation, is applied to the support device guide surface. Therefore, the rack can be properly supported while ensuring smooth axial movement of the rack shaft. That is, without the shifted rolling element, it is impossible to receive the rotational torque around the axis of the rack shaft.
[0016]
By the way, in consideration of providing a plurality of the rolling elements as in the first aspect of the present invention, it is necessary to adjust the pressing force for pressing the support device guide surface for each rolling element.
[0017]
On the other hand, an electric power steering device according to a third aspect of the present invention is an electric power steering device capable of outputting an auxiliary steering force by an electric motor, comprising a housing and rack teeth. A rack shaft that is movable, a pinion that includes pinion teeth meshing with the rack teeth, and transmits a steering force from a steering wheel to the rack shaft; and a support device that is provided on the housing and supports the rack shaft. And the rack shaft has a support device guide surface extending in a longitudinal direction at at least two places on an outer peripheral surface, and the support device is configured such that, when the rack shaft is viewed in the longitudinal direction, A rolling element that rolls while pressing the device guide surfaces along directions intersecting each other, and one end of which is swingably supported with respect to the housing and A shaft member that rotatably supports the moving body, and a biasing unit configured to bias the other end of the shaft member to press the rolling body toward a support device guide surface of the rack shaft. Since the urging means urges only the other end with an appropriate pressing force, the rolling element can be pressed against the support device guide surface while oscillating the rolling element. Smooth operation can be secured with a simple configuration.
[0018]
In particular, if the urging means has a pressing portion that abuts on the other end of each shaft member and an elastic member that elastically urges the pressing portion, for example, each shaft is formed using a single pressing portion. The urging of the members can be performed at one time, and the elastic force of the elastic member is used. Even if abrasion or the like occurs between the rolling element and the guide surface of the support device, a stable urging force can be obtained. Can be supplied.
[0019]
Further, when the directions of the pressing force applied from the rolling elements to the support device guide surface are indicated by lines, it is preferable that the intersection of the lines is shifted from the center of the rack axis.
[0020]
Further, it is preferable that the rack shaft has a position regulating portion for regulating the position of the rolling element.
[0021]
Further, it is preferable that an outward conical surface is formed on at least one end surface of the rolling element.
[0022]
Further, it is preferable that at least a portion of the support device that supports the rolling element is formed by die transfer processing.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a rack and pinion type steering device according to a first embodiment. FIG. 1A shows a state where a support device is assembled, and FIG. 1B is an exploded view of the support device. Although the state is shown, cross sections of respective parts are shown in combination for easy understanding (hereinafter, the same applies to similar cross sections).
[0024]
In FIG. 1, an output shaft (pinion) 3 extending inside the housing 1 is connected to a steering shaft (not shown) and is rotatably supported by the housing 1 by bearings 5 and 6. An inner ring of the bearing 6 is fixed to an end of the output shaft 3 by a nut 7, and an outer ring of the bearing 6 is attached to the housing 1 by screwing a fixing member 8.
[0025]
The housing 1 forms a hollow pillar portion 1c extending leftward in the figure from the periphery of the rack shaft 10. The support device 20 is arranged in the hollow pillar portion 1c. The support device 20 includes a substantially cylindrical main body 21, two shafts 22 mounted in a blind hole of the main body 21, a cylindrical roller 23 as a rolling element mounted on each shaft 22, and a main body 21. 24, which is arranged between the screw member 24 and the main body 21 to bias the main body 21 toward the rack shaft 10, and a lock of the screw member 24. And a member 26. By adjusting the screwing amount of the screw member 24, the compression amount of the disc spring 25 changes, and the pressing force of the rack shaft 10 can be adjusted. After the adjustment, the screw member 24 can be locked and locked by the lock member 26 to prevent the screw member 24 from being loosened. A surface (referred to as a back surface) of the rack shaft 10 on the opposite side to the rack teeth 10a has a cross-sectional shape in which an upper left portion and a lower left portion are cut away in FIG. Two rolling surfaces (that is, support device guide surfaces extending in the longitudinal direction) 10b and 10b are formed, and a raised portion 10c is formed therebetween. The rolling surfaces 10b and 10b are arranged symmetrically with respect to the center of the cross section of the rack shaft 10. The axis of the rack shaft 10 intersects the axis of the pinion 3 at an angle other than 90 degrees. The rack shaft 10 is formed by subjecting a round bar as a material to machining or cold forming to form rack teeth 10a. In the case of a rack assist type electric power steering device, a thread groove is formed on the outer peripheral surface of a round bar as a material (not shown). Therefore, the center of the rack shaft 10 refers to the center of the round bar or the center of the thread groove.
[0026]
The two shafts 22 are arranged parallel to the rolling surface 10b and perpendicular to the rack axis, and rotatably support the cylindrical roller 23 via a bearing 22a. The position K at which the bisector L (same in the direction of the pressing force of the cylindrical roller 23 against the rolling surface 10b) that bisects the two cylindrical rollers 23 in the axial direction intersects the rack teeth 10a from the center O of the rack shaft 10. On the side so as to be offset by Δ. The bisectors L are orthogonal to each other here. Both ends of the cylindrical roller 23 are preferably subjected to a crowning process to reduce an edge load on the rolling surfaces 10b and 10b. The two cylindrical rollers 23 constitute pressing means for pressing the rack shaft 10 from two directions toward the output shaft 3.
[0027]
The operation of the present embodiment will be described. When a steering force is input to a steering wheel (not shown), the steering force is transmitted to the output shaft 3 via a steering shaft (not shown), and the pinion teeth mesh with each other. The rotational force of the output shaft 3 is converted into the longitudinal thrust of the rack shaft 10 via the rack teeth 3a and the rack teeth 10a, and the rack shaft 10 moves in the direction perpendicular to the plane of the drawing due to the longitudinal thrust. It will be steered. At this time, the cylindrical roller 23 rolls on the rolling surface 10b and allows the rack shaft 10 to move with low friction.
[0028]
Here, when a strong force is transmitted between the output shaft 3 and the rack shaft 10, a separating force is generated to separate the rack shaft 10 from the output shaft 3. In the present embodiment, the separating force can be appropriately supported by the pair of cylindrical rollers 23 arranged symmetrically with respect to the center of the rack shaft 10. On the other hand, when a strong force is transmitted between the output shaft 3 and the rack shaft 10, a rotational force is generated to rotate the rack shaft 10 around its center. Such a rotational force becomes particularly large when the axis of the rack shaft 10 intersects the axis of the pinion 3 at an angle other than 90 degrees. In the present embodiment, this rotational force can be supported by a pair of cylindrical rollers 23 arranged symmetrically with respect to the center of the rack shaft 10. Since the equal lines L of the two cylindrical rollers 23 intersect at right angles, the force pressing one of the rolling surfaces 10b is reduced by the pressing force between the other rolling surface 10b and the cylindrical roller 23. There is also the advantage of not having any effect.
[0029]
Further, in the present embodiment, the position K where the equal lines L of the two cylindrical rollers 23 intersect is arranged so as to be offset by Δ from the center O of the rack shaft 10 toward the rack teeth 10a. Therefore, the resultant force presses the rack shaft 10 in the direction toward the output shaft 3, so that the engagement between the rack shaft 10 and the output shaft 3 can be stably performed.
[0030]
In the present embodiment, the main body 21 is integrally formed with the cylindrical roller 23 as shown in FIG. 1 (b) by loosening the lock member 26 and the screw member 24 and removing the lock member 26 and the disc spring 25 together. Since it can be removed from the left end of 1c, disassembly at the time of assembly and maintenance is easy.
[0031]
FIG. 2 is a sectional view of a rack and pinion type steering apparatus according to a second embodiment applied to a rack assist type electric power steering apparatus. In FIG. 2, a housing 101 includes a main body 101a and a cover member 101b which are fixed using bolts (not shown). An input shaft 102 and an output shaft 103 extend inside the housing 101. The input shaft 102 is hollow, and the upper end of the input shaft 102 shown in the drawing is connected to a steering shaft (not shown), and the steering shaft is further connected to a steering wheel (not shown). . The input shaft 102 is rotatably supported on the housing 101 by a bearing 104. A torsion bar 105 whose upper end is pin-connected to the input shaft 102 and whose lower end is serrated to the output shaft 103 extends inside the input shaft 102.
[0032]
A torque sensor 106 for detecting a steering torque based on the torsion bar 105 being twisted in proportion to the received torque is provided around the lower part of the input shaft 102 shown in the drawing (only a part is shown). The torque sensor 106 mechanically (or electromagnetically) detects a relative angular displacement between the input shaft 102 and the output shaft 103 based on the torsion of the torsion bar 105, and outputs it as an electric signal to a control circuit (not shown). Things.
[0033]
The output shaft 103 is rotatably supported by the housing 101 by bearings 115 and 116, and has pinion teeth 103a formed at the center thereof. The pinion teeth 103a extend in a direction perpendicular to the plane of the drawing. And meshes with the rack teeth 110a of the rack shaft 110. Both ends of the rack shaft 110 are connected to a wheel steering device (not shown).
[0034]
The housing 101 forms a hollow column 101c extending leftward in the figure from the periphery of the rack shaft 110. The support device 120 is disposed in the hollow column 101c. The support device 120 includes a substantially cylindrical main body 121, two shafts 122 mounted in a blind hole of the main body 121, a cylindrical roller 123 as a rolling element mounted on each shaft 122, and the main body 121. A screw member 124 for attaching to the hollow pillar portion 101c, a disc spring 125 disposed between the screw member 124 and the main body 121 for urging the main body 121 toward the rack shaft 110, and a lock member for the screw member 124 126. By adjusting the screwing amount of the screw member 124, the compression amount of the disc spring 125 changes, and the pressing force of the rack shaft 110 can be adjusted. After the adjustment, the screw member 124 can be locked and fixed by the lock member 126 to prevent the screw member 124 from being loosened. A surface (referred to as a back surface) of the rack shaft 110 on the opposite side to the rack teeth 110a has a cross-sectional shape in which an upper left portion and a lower left portion are cut out in FIG. Two rolling surfaces (that is, support device guide surfaces extending in the longitudinal direction) 110b, 110b are formed, and a raised portion 110c is formed therebetween. The rolling surfaces 110b, 110b are arranged symmetrically with respect to the center of the cross section of the rack shaft 110. The axis of the rack shaft 110 intersects the axis of the pinion 103 at an angle other than 90 degrees.
[0035]
The two shafts 122 are arranged parallel to the rolling surface 110b and perpendicular to the rack axis, and rotatably support the cylindrical roller 123 via a bearing 122a. The positions where the equal lines (not shown) of the two cylindrical rollers 123 intersect at right angles are off as in the first embodiment. Preferably, both ends of the cylindrical roller 123 are subjected to a crowning process to reduce an edge load on the rolling surface 110b. The two cylindrical rollers 123 constitute a pressing unit that presses the rack shaft 110 from two directions toward the output shaft 103.
[0036]
The operation of the present embodiment will be described. When a steering force is input to a steering wheel (not shown), the torque sensor 106 detects the steering torque from the amount of twist of the torsion bar 105, and outputs an auxiliary steering force from an electric motor (not shown) accordingly. Become. Here, when the steering force is transmitted to the output shaft 103, the rotational force of the output shaft 103 is converted into the longitudinal thrust of the rack shaft 110 via the pinion teeth 103a and the rack teeth 110a meshing with each other, and the longitudinal thrust is applied. As a result, the rack shaft 110 moves in the direction perpendicular to the plane of the drawing, whereby the wheels (not shown) are steered. At this time, the cylindrical roller 123 rolls on the rolling surface 110b, and allows the rack shaft 110 to move with low friction.
[0037]
Similarly to the above-described embodiment, when a strong force is transmitted between the output shaft 103 and the rack shaft 110, a separating force is generated to separate the rack shaft 110 from the output shaft 103. In the present embodiment, the separating force can be appropriately supported by the pair of cylindrical rollers 123 arranged symmetrically with respect to the center of the rack shaft 110. On the other hand, when a strong force is transmitted between the output shaft 103 and the rack shaft 110, a rotational force is generated to rotate the rack shaft 110 around its center. Such a rotational force becomes particularly large when the axis of the rack shaft 110 intersects the axis of the pinion 103 at an angle other than 90 degrees. In the present embodiment, this rotational force can be supported by a pair of cylindrical rollers 123 arranged symmetrically with respect to the center of the rack shaft 110. Since the equal lines L of the two cylindrical rollers 123 intersect at right angles, the force pressing one of the rolling surfaces 110b is equal to the pressing force between the other rolling surface 110b and the cylindrical roller 123. There is also the advantage of not affecting. Furthermore, also in the present embodiment, since the positions where the equal lines of the two cylindrical rollers 123 intersect each other are offset from the center of the rack shaft 110 toward the rack teeth 110a, the rotation of the rack shaft is restricted. The rack shaft 110 can be kept in a smooth meshing state, and the resultant force presses the rack shaft 110 in the direction toward the output shaft 103, so that the engagement between the rack shaft 110 and the output shaft 103 can be stably performed. Can be performed.
[0038]
In the above-described embodiment, the pressing force between the cylindrical rollers 23 and 123 and the rolling surfaces 10b and 110b is adjusted by tightening or loosening the screw members 24 and 124 with respect to the housings 1 and 101. This can be performed by changing the amount of elastic deformation of the disc springs 25 and 125. The elastic force based on the amount of elastic deformation of the disc springs 25 and 125 causes the main bodies 21 and 121 to press the shafts 22 and 122, thereby forming a cylinder. The rollers 23 and 123 are configured to be pressed against the rolling surfaces 10b and 110b.
[0039]
FIG. 4 is a partially omitted sectional view of a rack-assist type electric power steering apparatus according to a third embodiment. In FIG. 4, a lid member 201C is attached to a right end of a rack housing 201A integrally formed with the housing 201 with a bolt 201D via a spacer member 201B. The rack housing 201A is fixed to a vehicle body (not shown). A rack shaft 210 is inserted into the rack housing 201A, and the rack shaft 210 is connected to tie rods 208 and 209 at both ends. The tie rods 208 and 209 are connected to a wheel steering device (not shown).
[0040]
In the vicinity of the right end of the rack shaft 210 in FIG. 4, a helical external thread groove 210d is formed on the outer periphery, and a cylindrical ball screw nut 230 is arranged around the helical outer thread groove 210d. It is rotatably supported by a bearing 232 and is rotatably supported by bearings 233 and 234 with respect to lid member 201C. A spiral inner thread groove 230a is formed on the inner periphery of the ball screw nut 230. A rolling path is formed by the outer screw groove 210d and the inner screw groove 230a, and a number of balls 231 (only some of which are shown) are accommodated in the rolling paths.
[0041]
The ball 231 has a function of reducing a frictional force generated when the ball screw nut 230 and the rack shaft 210 rotate relative to each other. The ball screw nut 231 has a circulation path (not shown). When the ball screw nut 230 rotates, the ball 231 can circulate through the circulation path.
[0042]
The rotational torque output from the electric motor 235 via the rollers 236 that are in rolling contact with the outer peripheral surface of the ball screw nut 230 and the outer peripheral surface of the rotating shaft 235a of the electric motor 235 attached to the rack housing 201A is a so-called rotational torque. The power is transmitted to the ball screw nut 230 by a traction drive method. The transmission of the rotational torque may be performed by a gear transmission method instead of the traction drive method. The ball screw nut 230 forms a nut, and the ball screw nut 230 and the rack shaft 210 provided with the outer screw 210d form a conversion member.
[0043]
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of FIG. 4 cut along the axial direction of the input shaft 202. In FIG. 5, an input shaft 202 and an output shaft 203 extend inside a housing 201. The input shaft 202 is hollow, and the upper end of the input shaft 202 shown in the drawing is connected to a steering shaft (not shown), and the steering shaft is further connected to a steering wheel (not shown). . The input shaft 202 is rotatably supported by the housing 201 by a bearing 204. A torsion bar 205 having an upper end pin-coupled to the input shaft 202 and a lower end serrated to the output shaft 203 extends inside the input shaft 202.
[0044]
A torque sensor 206 for detecting a steering torque based on the torsion bar 205 being twisted in proportion to the received torque is provided around the lower part of the input shaft 202 shown in the drawing (only a part is shown). Since the torque sensor 206 is similar to the torque sensor of the above-described embodiment, a detailed description will be omitted.
[0045]
The output shaft 203 is rotatably supported by the housing 201 by bearings 215 and 216, and has a pinion tooth 203a formed in the center thereof. The pinion tooth 203a extends in a direction perpendicular to the plane of the drawing. Meshing with the rack teeth 210a of the rack shaft 210 to be mounted. As shown in FIG. 4, both ends of the rack shaft 210 are connected to wheel steering devices (not shown) via tie rods 208 and 209.
[0046]
In the lower part of the housing 201 in the figure, a hollow column 201c extending from the periphery of the rack shaft 210 to the lower left in the figure and a hollow column 201e extending to the upper left are formed. Support devices 220 and 220 having the same configuration are arranged in the hollow pillar portions 201c and 201e. Each support device 220 includes a substantially cylindrical main body 221, a shaft 222 mounted in a blind hole of the main body 221, a cylindrical roller 223 which is a rolling element mounted on the shaft 222, and a hollow column portion. A screw member 224 for attaching to the 201c or 201e; a disc spring 225 disposed between the screw member 224 and the main body 221 for urging the main body 221 toward the rack shaft 210; and a lock member 226 for the screw member 224. Consists of By adjusting the amount of screwing of the screw member 224, the amount of compression of the disc spring 225 changes, and the pressing forces F1 and F2 against the rack shaft 210 (the rack shaft 210 moves up and down in the figure so that their vertical components are balanced). (The pressing forces F1 and F2 become equal to each other because of the displacement). After the adjustment, the screw member 224 can be locked and locked by the lock member 226 to prevent loosening thereof.
[0047]
The surface (rear surface) of the rack shaft 210 opposite to the rack teeth 210a has a cross-sectional shape in which the upper left and lower left portions are cut away in FIG. 4, and each extends in the longitudinal direction. Two rolling surfaces (ie, support device guide surfaces extending in the longitudinal direction) 210b, 210b are formed, and a ridge 210c is formed therebetween. The rolling surfaces 210b, 210b are arranged symmetrically with respect to the bisector (the horizontal line in the figure) in the cross section of the rack shaft 210. The axis of the rack shaft 210 intersects the axis of the pinion 203 at an angle other than 90 degrees.
[0048]
The shaft 222 of each support device 220 is arranged perpendicular to the rack axis and parallel to the rolling surface 210b facing the rack axis, and rotatably supports the cylindrical roller 223 via a bearing 222a. The positions where the equal lines of the two cylindrical rollers 223 (corresponding to the directions of the pressing forces F1 and F2) intersect at right angles are offset as in the above-described embodiment. Both ends of the cylindrical roller 223 are preferably subjected to a crowning process to reduce an edge load on the rolling surface 210b. The two cylindrical rollers 223 constitute a pressing unit that presses the rack shaft 210 from two directions toward the output shaft 203.
[0049]
According to the present embodiment, the pressing forces F1 and F2 of the two cylindrical rollers 223 on the rolling surface 210b are adjusted by tightening or loosening the screw member 224 with respect to the housing 201, thereby adjusting the elasticity of the disc spring 225. This can be performed by changing the amount of deformation. In such a case, since the direction of the elastic force of the disc spring 225 and the direction of the pressing forces F1 and F2 match, all such elastic forces can be used as the pressing forces F1 and F2 (excluding the loss of friction). Can be reduced in size and weight. Further, since the rack shaft 210 is supported in three directions, sufficient support rigidity is ensured, and members such as bushings generally used in the related art can be omitted, and effective use of space can be achieved.
[0050]
FIG. 6 is a sectional view similar to FIG. 5 of the electric power steering device according to the fourth embodiment. This embodiment is slightly different from the embodiment shown in FIG. 5 only in the configuration of the supporting device, and the other common components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0051]
In the present embodiment, the lower support device 220 in FIG. 6 is the same as that according to the embodiment of FIG. 5, but the upper support device 220 ′ omits the disc spring, so The only difference is that the member 224 directly presses the main body 221. According to the present embodiment, the adjustment of the pressing forces F1 and F2 on the rolling surface 210b of the two cylindrical rollers 223 is performed by tightening the screw member 224 to the housing 201 as in the embodiment of FIG. Alternatively, when the contact portion between the screw member 224 of the upper support device 220 ′ and the main body 221 wears due to vibration or the like, for example, the disc spring 225 of the lower support device 220 The urging force pushes up the rack shaft 210 in the figure, whereby the surface pressure between the screw member 224 of the upper support device 220 ′ and the main body 221 is substantially maintained, so that the pressing force F1, F2 can stably support the rack shaft 210 for a long period of time without bias.
[0052]
FIG. 7 is a cross-sectional view similar to FIG. 5 of the electric power steering device according to the fifth embodiment. This embodiment also differs from the embodiment shown in FIG. 5 only in the configuration of the support device. Therefore, the other common components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0053]
In this embodiment, the lower supporting device 220 in FIG. 7 is the same as that according to the embodiment in FIG. 5, but the upper supporting device 320 omits a mechanism for independently adjusting the pressing force. ing. More specifically, the support device 320 includes a substantially cylindrical main body 321 fixed by a snap ring 326, a shaft 222 mounted in a blind hole of the main body 321, and a shaft 222. And a cylindrical roller 223 which is a rolling element rotatably supported by a shaft 222a. The space between the main body 321 and the hollow column 201e is sealed by an O-ring 327.
[0054]
In the present embodiment, the adjustment of the pressing forces F1 and F2 on the rolling surface 210b of the two cylindrical rollers 223 is performed by tightening or loosening the screw member 224 of the lower supporting device 220 with respect to the housing 201. This can be performed by changing the amount of elastic deformation of the disc spring 225. In such a case, when the rack shaft 210 is displaced up and down in the figure, the pressing forces F1 and F2 become equal.
[0055]
FIG. 8 is a sectional view similar to FIG. 5 of the electric power steering device according to the sixth embodiment. This embodiment also differs from the embodiment shown in FIG. 5 only in the configuration of the support device. Therefore, the other common components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0056]
In the present embodiment, the lower supporting device 220 in FIG. 8 is the same as that according to the embodiment in FIG. 5, but the upper supporting device 420 has a configuration in which the cylindrical roller 223 is fixed. More specifically, the supporting device 420 includes a shaft 222 inserted into a hole 201f formed in the hollow column 201e, and a cylindrical member that is a rolling element rotatably supported by the bearing 222a with respect to the shaft 222. And a roller 223. The outer end of the hollow column 201e is sealed by a cover member 426.
[0057]
Also in the present embodiment, the adjustment of the pressing forces F1 and F2 on the rolling surface 210b of the two cylindrical rollers 223 is performed by tightening or loosening the screw member 224 of the lower supporting device 220 with respect to the housing 201. This can be performed by changing the amount of elastic deformation of the disc spring 225. In such a case, when the rack shaft 210 is displaced up and down in the figure, the pressing forces F1 and F2 become equal. Further, when each part is worn due to, for example, vibration or the like, the rack shaft 210 is pushed upward by the urging force of the disc spring 225 of the lower supporting device 220, so that the pressing forces F1 and F2 are not biased. Therefore, the rack shaft 210 can be stably supported for a long period of time.
[0058]
By the way, in order to smoothly roll the cylindrical roller 223, the rotation axis of the cylindrical roller 223 needs to be orthogonal to the rolling direction with high accuracy. Here, since the hollow pillars 201c and 201e and the main bodies 221 and 321 fitted thereto are both cylindrical, it is necessary to prevent the main body 221 from rotating in order to position the rotation axis of the cylindrical roller 223. . In order to prevent the rotation, however, it is conceivable to form non-circular inner holes in the hollow pillar portions 201c and 201e for accommodating the cylindrical roller 223, but it is troublesome and cost increases. Thus, in the following embodiment, rotation of the main body 221 (the description is omitted, but the main body 321 is also possible) is achieved as described later.
[0059]
FIG. 9A is a partial cross-sectional view of the electric power steering apparatus according to the seventh embodiment viewed from the same direction as FIG. 4, and FIG. 9B is a configuration of FIG. 9A. FIG. 9C is a view taken along the IXB-IXB line and viewed in the direction of the arrow, and FIG. 9C is a view of the configuration of FIG. 9B taken along the line IXC-IXC and viewed in the direction of the arrow. FIG. 9D is a diagram in which the configuration of FIG. 9B is cut along the IXD-IXD line and viewed in the direction of the arrow. Since the embodiment shown in FIG. 9 is applied to the embodiment shown in FIG. 7, this embodiment will be described with reference to FIGS.
[0060]
In the seventh embodiment, two cylindrical rollers 223 have caster angles. More specifically, the axis of the main body 321 supporting the cylindrical roller 223 of the upper support device 320 in FIG. 9A is orthogonal to the rolling surface 210b of the rack shaft 210 as shown in FIG. 9C. 9A is inclined rightward as viewed in FIG. Therefore, the force by which the main body 321 presses the cylindrical roller 223 passes through the center P1 of the cylindrical roller and crosses the rolling surface 210b at a position shifted from the contact center P2 between the cylindrical roller 223 and the rolling surface 210b. I do. By utilizing this deviation, when the cylindrical roller 223 rolls on the rolling surface 210b, the attitude of the cylindrical roller 223 is adjusted autonomously so that the axis of the cylindrical roller 223 is orthogonal to the rolling direction. Therefore, the rotation of the main body 321 can be achieved without complicated processing or additional components.
[0061]
Similarly, in FIG. 9A, the axis of the main body 221 supporting the cylindrical roller 223 of the lower supporting device 220 in the lower direction is orthogonal to the rolling surface 210b of the rack shaft 210 as shown in FIG. 9D. On the other hand, it is inclined to the left by an angle θ as viewed in FIG. Therefore, the force by which the main body 221 presses the cylindrical roller 223 passes through the center P3 of the cylindrical roller and crosses the rolling surface 210b at a position shifted from the contact center P4 between the cylindrical roller 223 and the rolling surface 210b. I do. By utilizing this deviation, when the cylindrical roller 223 rolls on the rolling surface 210b, the attitude of the cylindrical roller 223 is adjusted autonomously so that the axis of the cylindrical roller 223 is orthogonal to the rolling direction. Therefore, the rotation of the main body 221 can be achieved without complicated processing or additional components. In this embodiment, the components are arranged such that the meshing center point P5 (FIG. 9A) between the pinion teeth 203a (FIG. 7) and the rack teeth 210a and the points P1 to P4 are on the same plane. Do it.
[0062]
FIG. 10A is a partial cross-sectional view of the electric power steering apparatus according to the eighth embodiment viewed from the same direction as FIG. 4, and FIG. 10B is a configuration of FIG. 10B is a diagram cut in the XB-XB line and viewed in the direction of the arrow, and FIG. 10C is a diagram of the configuration in FIG. 10B cut in the XC-XC line and viewed in the direction of the arrow. FIG. 10D is a view of the configuration of FIG. 10B cut along the line XD-XD and viewed in the direction of the arrow. Since the embodiment shown in FIG. 10 is also applied to the embodiment shown in FIG. 7, this embodiment will be described with reference to FIGS.
[0063]
Also in the eighth embodiment, the two cylindrical rollers 223 have caster angles. More specifically, the axis of the main body 321 supporting the cylindrical roller 223 of the upper support device 320 in FIG. 10A is orthogonal to the rolling surface 210b of the rack shaft 210 as shown in FIG. 10A, it is tilted to the right as viewed in FIG. Therefore, the force by which the main body 321 presses the cylindrical roller 223 passes through the center P1 of the cylindrical roller and crosses the rolling surface 210b at a position shifted from the contact center P2 between the cylindrical roller 223 and the rolling surface 210b. I do. By utilizing this deviation, when the cylindrical roller 223 rolls on the rolling surface 210b, the attitude of the cylindrical roller 223 is adjusted autonomously so that the axis of the cylindrical roller 223 is orthogonal to the rolling direction. Therefore, the rotation of the main body 321 can be achieved without complicated processing or additional components.
[0064]
Similarly, in FIG. 10A, the axis of the main body 221 supporting the cylindrical roller 223 of the lower support device 220 in the lower direction is orthogonal to the rolling surface 210b of the rack shaft 210 as shown in FIG. On the other hand, it is inclined to the left by an angle θ when viewed in FIG. Therefore, the force by which the main body 221 presses the cylindrical roller 223 passes through the center P3 of the cylindrical roller and crosses the rolling surface 210b at a position shifted from the contact center P4 between the cylindrical roller 223 and the rolling surface 210b. I do. By utilizing this deviation, when the cylindrical roller 223 rolls on the rolling surface 210b, the attitude of the cylindrical roller 223 is adjusted autonomously so that the axis of the cylindrical roller 223 is orthogonal to the rolling direction. Therefore, the rotation of the main body 221 can be achieved without complicated processing or additional components. In this embodiment, the points P1, P1 and the points P3, P4 are opposite to each other with respect to the meshing center point P5 (FIG. 10A) between the pinion teeth 203a (FIG. 7) and the rack teeth 210a. Each component is arranged by shifting by a distance Δ.
[0065]
FIG. 11 is a view similar to FIG. 9A of a rack and pinion type steering apparatus according to a ninth embodiment applied to a rack assist type electric power steering apparatus, and FIG. FIG. 2 is a sectional view similar to FIG. 1 of an embodiment. In FIG. 11, an output shaft 503, only a part of which is shown in the housing 501, extends in the vertical direction in FIG. 11, and is rotatably supported by a bearing 516.
[0066]
The output shaft 503 has pinion teeth 503a formed at the center thereof. The pinion teeth 503a mesh with rack teeth 510a of a rack shaft 510 extending in a direction perpendicular to the paper surface. Both ends of the rack shaft 510 are connected to a wheel steering device (not shown).
[0067]
The housing 501 forms a hollow column 501c extending leftward in FIG. 12 from the periphery of the rack shaft 510. A support device 520 is arranged in the hollow column portion 501c. The support device 520 includes a substantially disk-shaped main body 521, a swing shaft 522, which is two shaft members whose one ends are swingably supported by a pin 528 with respect to the housing 501, and each swing shaft 522. A cylindrical roller 523 rotatably supported by a bearing 522a or a rolling element, a screw member 524 for attaching the main body 521 to the hollow column portion 501c, and disposed between the screw member 524 and the main body 521, It comprises a disc spring 525 as an elastic member for urging the main body 521 toward the rack shaft 510, and a lock member 526 for the screw member 524.
[0068]
It is preferable that the two swing shafts 522 be arranged in parallel with the rolling surface 510b in an assembled state. At this time, the position where the equal lines (not shown) of the two cylindrical rollers 523 intersect at right angles is off as in the first embodiment. Both ends of the cylindrical roller 523 are preferably subjected to a crowning process to reduce an edge load on the rolling surface 510b. The two cylindrical rollers 523 constitute a pressing unit that presses the rack shaft 510 from two directions toward the output shaft 503.
[0069]
In the present embodiment, the free side end 522b, which is the other end of the swing shaft 522, has a spherical shape and is in contact with a truncated conical surface 521a as a pressing portion of the main body 521. The swing shaft 522 is inserted and attached to the inside from the open end of the hollow column portion 501c (the portion where the screw member 524 is screwed). The main body 521, the disc spring 525, and the screw member 524 constitute an urging means.
[0070]
In the present embodiment, the adjustment of the pressing forces F1 and F2 (shown by the reaction force in FIG. 12) of the two cylindrical rollers 523 and the rolling surface (supporting device guide surface) 510b is performed by the single supporting device 520. By tightening or loosening the screw member 524 with respect to the housing 501, the amount of elastic deformation of the disc spring 525 can be changed. In such a case, the main body 521 moves to the right in FIG. 12 (substantially equal to the direction formed by dividing the angle between the normal direction of the rolling surface 510b and the normal direction) by the biasing force of the disc spring 525, and the truncated cone is formed. The surface 521a presses the free end 522b of the swing shaft 522. Accordingly, the two swing shafts 522 swing in opposite directions around the center of the pin 528, and adjust the pressing forces F1 and F2 of the two cylindrical rollers 523 and the rolling surface 510b equally and appropriately. be able to. Further, even when each part is worn due to, for example, vibration, the two rocking shafts 522 are simultaneously rocked by the urging force of the disc spring 525 of the support device 520, and the pressing forces F1 and F2 are biased. Therefore, the rack shaft 510 can be stably supported for a long period of time. The free end 522b has a spherical shape, and the tangent of the frustoconical surface 521a to the free end 522b is substantially parallel to the axis of the swing shaft 522. Even if it moves, the unnecessary component force (ie, not contributing to the pressing of the cylindrical roller 523) caused by the movement is small, and no edge load is applied to the frustoconical surface 521a.
[0071]
According to the present embodiment, as shown in FIG. 11, the configuration of the support device 520 can be reduced to the same extent as the configuration of FIGS. There is an advantage that the pressure can be adjusted. In the above embodiment, the main bodies 221 and 521 constitute a holding member.
[0072]
FIG. 13 is a cross-sectional view similar to FIG. 2 of the electric power steering device according to the tenth embodiment. This embodiment mainly differs from the embodiment shown in FIG. 2 mainly in the configuration of the rack shaft. Therefore, other common configurations are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In FIG. 13, a worm 22 formed on a rotating shaft 21 of a motor controlled and driven by a control device (not shown) meshes with a worm wheel 23 attached near an upper end of an output shaft 103. Is transmitted to the output shaft 103 via the worm 22 and the worm wheel 23.
[0073]
By the way, in the embodiment of FIG. 2, the pair of cylindrical rollers 123, which are the rolling elements of the support device 120, are rotatably supported on the shaft 122 by the needle bearings 122a, respectively. Is not constrained with respect to axis 122. Therefore, when an axial load is input from the rack shaft 110 to the cylindrical roller 123, the cylindrical roller 123 may come into contact with the main body 121 of the support device 120 and cause the following problem.
[0074]
In particular, as shown in FIG. 2, the rolling surfaces 110b, 110b of the cylindrical rollers 123, 123 of the rack shaft 110 are arranged at a predetermined angle (90 degrees in the figure) with respect to each other. The rotation axis of 123 is perpendicular to the axis of the rack shaft 110 and parallel to the rolling surfaces 110b, 110b. Further, the two cylindrical rollers 123, 123 are pressed against the rolling surfaces 110b, 110b by pressing the screw members 124, which are urging members, toward the bisector direction of the two rotating shafts.
[0075]
That is, since the pressing direction of the screw member 124 does not match the pressing direction of the cylindrical rollers 123, 123 against the rolling surfaces 110b, 110b, the end surfaces of the cylindrical rollers 123, 123 abut the screw member 124. In this case, depending on the frictional state between the cylindrical roller 123 and the rack shaft 110, an axial frictional force corresponding to the pressing force acting on the rolling surfaces 110b, 110b is generated, and the end faces of the cylindrical rollers 123, 123 are less than the axial frictional force. Is strongly pressed against the main body 121 and frictionally slides, the smooth rotation of the cylindrical rollers 123, 123 is hindered, the operating resistance of the rack shaft 110 increases, and the end faces of the cylindrical rollers 123, 123 Wear or abnormal noise may occur.
[0076]
Therefore, in the embodiment shown in FIG. 13, the width of the raised portion 610c of the rack shaft 610 is increased and the base of the both side surfaces 610d, 610d is used as a position regulating portion to make the cylindrical surface 123, It is configured to abut on the end face 123 (arrow A). In this way, the movement of the cylindrical rollers 123, 123 in the axial direction is restricted by bringing the end faces of the cylindrical rollers 123, 123 into contact with the movement restricting portions (roots of the side surfaces 610d, 610d) provided on the rack shaft 610. A gap is formed between the cylindrical rollers 123, 123 and the main body 121 so as to prevent frictional sliding of the roller end faces.
[0077]
Since the contact radius between the rolling surfaces 610b, 610b of the rack shaft 610 and the cylindrical rollers 123, 123 and the contact radius between the cylindrical rollers 123, 123 and the side surfaces 610d, 610d are slightly different, the cylindrical rollers 123, 123 are different. And a slight speed difference between the movement restricting portions (the roots of the side surfaces 610d and 610d), which is accompanied by sliding. However, the sliding loss is reduced as compared with the case where the entire roller end face is brought into sliding contact, and the rack shaft 610 is formed. Sliding resistance can be reduced.
[0078]
FIG. 14 is a cross-sectional view of the electric power steering device according to the eleventh embodiment, similar to FIG. The present embodiment differs from the embodiment shown in FIG. 12 mainly in the configuration of the rack shaft. Therefore, the other common components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0079]
In the embodiment shown in FIG. 14, the width of the protruding portion 610c of the rack shaft 610 is increased and the side surfaces 610d and 610 are used as position restricting portions as compared with the embodiment shown in FIG. It is configured to make contact (arrow B). In this manner, the movement of the cylindrical rollers 123, 123 in the axial direction is restricted by bringing the end faces of the cylindrical rollers 123, 123 into contact with the movement restricting portions 610d, 610d provided on the rack shaft 610. A gap is formed between 123 and the main body 121 so that frictional sliding of the roller end surface does not occur.
[0080]
FIG. 15 is a cross-sectional view similar to FIG. 13 of the electric power steering device according to the twelfth embodiment. This embodiment differs from the embodiment shown in FIG. 13 mainly in the configuration of the cylindrical roller, and therefore, other common configurations are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0081]
As described above, in the embodiment of FIG. 1, the rolling surfaces 110b, 110b of the cylindrical rollers 123, 123 of the rack shaft 110 are arranged at a predetermined angle (90 degrees in the figure) with respect to each other. The rotation axis of the cylindrical roller 123 is perpendicular to the axis of the rack shaft 110 and parallel to the rolling surfaces 110b, 110b. Further, the two cylindrical rollers 123, 123 are pressed against the rolling surfaces 110b, 110b by pressing the screw members 124, which are urging members, toward the bisector direction of the two rotating shafts. That is, the pressing direction of the screw member 124 does not match the pressing direction of the cylindrical rollers 123, 123 against the rolling surfaces 110b, 110b.
[0082]
The separation force for separating the rack shaft 110 from the pinion 103a generated by the transfer of the meshing power between the rack shaft 110 and the pinion 103a is caused by the pressing force acting on the rolling surfaces 110b, 110b of the rack shaft 110 from the respective cylindrical rollers 123. Since the bearing is supported by a resultant force, the load applied by the needle bearing 122a is 1 / sin α times the actual pressing force, if the angle between the pressing force acting direction of the cylindrical rollers 123 and the separating force is α. In the case of α = 45 degrees as in the example, it becomes as large as √2 times).
[0083]
Further, since the rotation axes of the cylindrical rollers 123 are inclined with respect to the direction of the separating force, the main body 121 of the supporting device 120 that is inserted into the mounting hole provided in the housing 101 and supports the cylindrical rollers 123 is When viewed from the axial direction of the main body 121, this is not feasible unless the diameter is larger than the circumscribed circle of the cylindrical rollers 123, 123. Therefore, in order to make the rack support portion compact, the cylindrical rollers 123, 123 also have a diameter in the axial direction. In some cases, the size of the needle bearing 122a may be too small to use. However, if the configuration is not compact, the mountability to the vehicle is deteriorated, and if the main body 1 is large and heavy, the followability to the rack shaft is impaired, and the rack shaft 110 and the pinion 103a or the rack shaft 110 and the cylindrical roller There is a possibility that a striking sound with 123, 123 is generated.
[0084]
Further, the outer diameter of the cylindrical rollers 123, 123 must be set as small as possible. However, when the outer diameter of the cylindrical rollers 123, 123 is reduced, the rotational speed of the cylindrical rollers 123, 123 increases, and the needle bearing 122a As the load increases, the rotational life thereof may be reduced, and the durability may be impaired.
[0085]
On the other hand, according to the embodiment shown in FIG. 15, it is possible to improve the durability of the needle bearing while making the rack support portion compact and improving the followability by improving the mountability and the weight reduction.
[0086]
More specifically, in the present embodiment, outward conical surfaces 723a, 723a are formed on the end surfaces of the cylindrical rollers 723, 723 so as to cut off the outer edges. 15, the outer shape of the conical surfaces 723a, 723a (the side away from the axis of the main body 712) is parallel to the outer peripheral surface of the main body 721. With this configuration, even when the outer diameter of the cylindrical rollers 723 and 723 is increased, the circumcircle of the cylindrical rollers 723 and 723 when viewed from the axial direction of the main body 721 can be reduced, and the needle bearing 122a , 122a, the durable life can be extended.
[0087]
FIG. 16 is a cross-sectional view of the electric power steering device according to the thirteenth embodiment, similar to FIG. This embodiment differs from the embodiment shown in FIG. 15 mainly in the structure of the main body of the support device, and therefore, other common structures are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. . Since the present embodiment has the same features as the embodiment shown in FIG. 15, needle bearings 722a, 722a having a large outer diameter and a large rated load capacity can be employed, thereby enabling the needle bearings 122a, 122a, The durability life of 122a can be further extended.
[0088]
Here, a procedure for assembling the support device will be described. In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, both ends of the shafts 122 supporting the cylindrical rollers 123 are supported by the main body 121. In order to secure the roller 121 without increasing its diameter, the roller storage portion of the main body 121 must be assembled from a direction perpendicular to the shafts 122, 122.
[0089]
This will be described more specifically. First, in the single body 121, one set of the roller storage portion 121g and the shaft hole 121h is formed by forging or machining, respectively (FIG. 17A). FIG. 18 is a view of the main body 121 as viewed in the direction of arrow XVIII in FIG. The cylindrical roller 123 incorporating the needle bearing 122a is fitted into the main body 121 in such a state as being skewered with the shaft 122 inserted into the shaft hole 121h while being housed in the roller housing 121g. FIG. 17 (b). Further, the other cylindrical roller 123 incorporating the needle bearing 122a is fitted into the other roller housing 121g while being skewered with the shaft 122 inserted into the shaft hole 121h (FIG. 17 (c)). . Thus, the assembly of the main body 121 is completed (FIG. 17D). However, as is clear from FIG. 18, the main body 121 requires complicated machining, has a large amount of waste, is heavy, and has a high manufacturing cost.
[0090]
On the other hand, in the embodiment of FIGS. 15 and 16, the cylindrical rollers 723 and 723 are provided with the conical surfaces 723a and 723a in the assembled state, whereby the rollers can be assembled from the axial direction of the main body 721.
[0091]
This will be described more specifically. First, in the unitary body 721, one set of the roller storage portion 721g and one set of the shaft storage portion 721h are formed (FIG. 19A). 19 is a diagram of the main body 721 viewed in the direction of arrow XX in FIG. 19, FIG. 21 is a diagram of the main body 721 viewed in the direction of arrow XXI of FIG. 19, and FIG. 22 is a diagram of the main body 721 viewed in the direction of arrow XXII of FIG. FIG. 23 is a view of the main body of FIG. 22 cut along the line XXIII-XXIII and viewed in the direction of the arrow.
[0092]
In the main body 721 in such a state, two cylindrical rollers 723 incorporating the shaft 122 and the needle bearing 122a are accommodated in parallel (or separately) in the roller accommodating portion 721g and the shaft accommodating portion 721h, and the assembly of the main body 721 is completed. (FIG. 19C). Therefore, the main body 721 (at least a portion supporting the rolling elements) can be formed into a shape that can be molded in the axial direction, and therefore, without any machining, cold forging, sintering, metal injection molding, or the like. Since it can be manufactured by a mold transfer process such as resin injection molding, it is possible to significantly reduce costs while eliminating unnecessary meat and reducing weight. When the meat steal portion 721s is provided on the back surface of the main body 121, the weight of the main body 1 can be further reduced.
[0093]
As described above, the present invention has been described in detail with reference to the embodiments. However, the present invention should not be construed as being limited to the above embodiments, and can be appropriately modified and improved without impairing the spirit thereof. Of course there is. For example, the pressing direction of the pressing portion may be three or more. Further, the present invention is not limited to an electric power steering device of a variable stroke ratio type, but also to an electric power steering device of a constant stroke ratio type, a column assist type, a pinion assist type or a rack assist type. It is suitable.
[0094]
【The invention's effect】
An electric power steering device according to a first aspect of the present invention is an electric power steering device capable of outputting an auxiliary steering force by an electric motor, comprising a housing and rack teeth, and being movable with respect to the housing. A rack shaft, a pinion that includes pinion teeth meshing with the rack teeth, and transmits a steering force from a steering wheel to the rack shaft, and a support device provided on the housing and supporting the rack shaft. The axis of the rack shaft and the axis of the pinion intersect at an angle other than 90 degrees, and the rack shaft has a supporting device guide surface extending in at least two places on the outer peripheral surface in the longitudinal direction. The support device rolls while pressing the support device guide surfaces along the direction intersecting each other when the rack axis is viewed in the longitudinal direction. It has a rolling element, and when the direction of the pressing force applied from the rolling element to the support device guide surface is indicated by a line, the intersection of the line is shifted from the center of the rack axis. By supporting the rack shaft with low friction by the rolling elements, and by pressing the support device guide surface provided on the outer peripheral surface of the rack shaft with the rolling elements, the rack shaft can be supported from two different directions. Therefore, since the axis of the rack shaft and the axis of the pinion intersect at an angle other than 90 degrees, the configuration is suitable for supporting a rack shaft that generates rotational torque during operation. In addition, when the directions of the pressing force applied from the rolling elements to the guide surface of the support device are indicated by lines, the intersection of the lines is shifted (offset) from the center of the rack axis. The rotation of the shaft can be prevented, the smooth meshing state can be maintained, and the rack teeth can be pressed against the pinion teeth in a stable state by the resultant force of the pressing force.
[0095]
An electric power steering apparatus according to a second aspect of the present invention is an electric power steering apparatus capable of outputting an auxiliary steering force by an electric motor, comprising a housing, a rack tooth and a screw portion, and moving with respect to the housing. A rack shaft that is freely movable, a pinion that includes pinion teeth meshing with the rack teeth, and transmits a steering force from a steering wheel to the rack shaft; and a support device that is provided on the housing and supports the rack shaft. A conversion member that converts the rotational force of the electric motor into a thrust of the rack shaft by using a nut screwed into the screw portion, wherein the rack shaft is disposed in at least two places on an outer peripheral surface in a longitudinal direction. An extending support device guide surface, wherein the support device intersects each support device guide surface when the rack axis is viewed in the longitudinal direction. Since it is provided with a rolling element that rolls while pressing along the direction, the torque of the electric motor is converted into the thrust of the rack shaft using a nut screwed into the screw portion, so that during operation, The rotation torque around the axis of the rack shaft, which is caused by the rotation, can be received by the rolling elements abutting on the support device guide surface from different directions, so that the rack shaft can be smoothly moved in the axial direction, Can be supported.
[0096]
An electric power steering apparatus according to a third aspect of the present invention is an electric power steering apparatus capable of outputting auxiliary steering force by an electric motor, comprising a housing and rack teeth, and being movable with respect to the housing. A rack shaft, a pinion that includes pinion teeth meshing with the rack teeth, and transmits a steering force from a steering wheel to the rack shaft, and a support device provided on the housing and supporting the rack shaft. The rack shaft has a support device guide surface extending in a longitudinal direction at at least two places on an outer peripheral surface, and the support device is configured such that, when the rack shaft is viewed in the longitudinal direction, each support device guide surface. A rolling element that rolls while pressing along a direction intersecting with each other, and one end pivotally supported with respect to the housing and rotates the rolling element. And a biasing means configured to bias the other end of the shaft member toward the support device guide surface of the rack shaft by biasing the other end of the shaft member. By biasing only the other end with an appropriate pressing force by the biasing means, the rolling element can be pressed against the support device guide surface while swinging, so that the configuration is simple. Smooth operation can be ensured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a rack and pinion type steering device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a rack and pinion type steering device according to a second embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a rack and pinion type steering device according to the related art.
FIG. 4 is a partially omitted cross-sectional view of a rack-assist type electric power steering device according to a third embodiment.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of FIG. 4 cut in the axial direction of the input shaft 202.
FIG. 6 is a sectional view similar to FIG. 5 of an electric power steering device according to a fourth embodiment.
FIG. 7 is a sectional view similar to FIG. 5 of an electric power steering device according to a fifth embodiment;
FIG. 8 is a sectional view similar to FIG. 5 of an electric power steering device according to a sixth embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing an electric power steering device according to a seventh embodiment.
FIG. 10 is a diagram showing an electric power steering device according to an eighth embodiment.
FIG. 11 is a view similar to FIG. 9A of a rack and pinion type steering device according to a ninth embodiment applied to a rack assist type electric power steering device.
FIG. 12 is a sectional view similar to FIG. 1 in a ninth embodiment;
FIG. 13 is a cross-sectional view similar to FIG. 2, of an electric power steering device according to a tenth embodiment.
FIG. 14 is a sectional view similar to FIG. 2 of an electric power steering device according to an eleventh embodiment.
FIG. 15 is a sectional view similar to FIG. 2 of an electric power steering device according to a twelfth embodiment;
FIG. 16 is a sectional view similar to FIG. 2 of an electric power steering device according to a thirteenth embodiment;
FIG. 17 is a diagram showing a procedure for assembling the main body according to the embodiment of FIGS.
FIG. 18 is a view of the configuration of FIG. 17A viewed in the direction of arrow XVIII.
FIG. 19 is a view showing a procedure for assembling the main body according to the embodiment of FIGS. 15 and 16;
FIG. 20 is a view of the configuration of FIG. 19A as viewed in the direction of arrow XX.
FIG. 21 is a view of the configuration of FIG. 19A viewed in the direction of an arrow XXI.
FIG. 22 is a view of the configuration of FIG. 19A as viewed in the direction of arrow XXII.
FIG. 23 is a view of the main body of FIG. 22 cut along a line XXIII-XXIII and viewed in a direction of an arrow.
[Explanation of symbols]
1, 101, 201, 501 housing
3,103,203,503 Output shaft
10,110,210,510,610 Rack axis
20,120,320,420,520 Supporting device
23,123,223,523,723 Cylindrical roller

Claims (8)

電動モータにより補助操舵力を出力可能となっている電動式パワーステアリング装置において、
ハウジングと、
ラック歯を備え、前記ハウジングに対して移動自在となっているラック軸と、前記ラック歯に噛合するピニオン歯を備え、ステアリングホイールからの操舵力をラック軸に伝達するピニオンと、
前記ハウジングに設けられ、前記ラック軸を支持する支持装置とを有し、
前記ラック軸の軸線と、前記ピニオンの軸線とは、９０度以外の角度で交差しており、
前記ラック軸は、外周面の少なくとも２カ所に長手方向に延在する支持装置案内面を有し、
前記支持装置は、前記ラック軸を長手方向に見た場合において、各支持装置案内面を互いに交差する方向に沿って押圧しながら転動する転動体を有し、前記転動体から前記支持装置案内面に付与される押圧力の方向をそれぞれ線で示したときに、前記線の交点は、前記ラック軸の中心からシフトしていることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。In an electric power steering device that can output auxiliary steering force by an electric motor,
A housing,
A rack shaft having rack teeth and being movable with respect to the housing, a pinion having pinion teeth meshing with the rack teeth, and transmitting a steering force from a steering wheel to the rack shaft;
A support device provided on the housing and supporting the rack shaft;
The axis of the rack shaft and the axis of the pinion intersect at an angle other than 90 degrees,
The rack shaft has a support device guide surface extending in a longitudinal direction at at least two places on an outer peripheral surface,
The support device includes a rolling element that rolls while pressing each support device guide surface along a direction intersecting with each other when the rack axis is viewed in the longitudinal direction, and the support device guides from the rolling element. An electric power steering apparatus, wherein when the directions of the pressing force applied to the surface are indicated by lines, the intersections of the lines are shifted from the center of the rack axis. 電動モータにより補助操舵力を出力可能となっている電動式パワーステアリング装置において、
ハウジングと、
ラック歯とネジ部を備え、前記ハウジングに対して移動自在となっているラック軸と、
前記ラック歯に噛合するピニオン歯を備え、ステアリングホイールからの操舵力をラック軸に伝達するピニオンと、
前記ハウジングに設けられ、前記ラック軸を支持する支持装置と、
前記電動モータの回転力を前記ネジ部に螺合したナットを用いて、前記ラック軸の推力に変換する変換部材とを有し、
前記ラック軸は、外周面の少なくとも２カ所に長手方向に延在する支持装置案内面を有し、
前記支持装置は、前記ラック軸を長手方向に見た場合において、各支持装置案内面を互いに交差する方向に沿って押圧しながら転動する転動体を備え、前記転動体から前記支持装置案内面に付与される押圧力の方向をそれぞれ線で示したときに、前記線の交点は、前記ラック軸の中心からシフトしていることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。In an electric power steering device that can output auxiliary steering force by an electric motor,
A housing,
A rack shaft having a rack tooth and a screw portion and being movable with respect to the housing;
A pinion having pinion teeth meshing with the rack teeth, and transmitting a steering force from a steering wheel to a rack shaft;
A support device provided on the housing and supporting the rack shaft;
A conversion member that converts the rotational force of the electric motor into a thrust of the rack shaft using a nut screwed into the screw portion;
The rack shaft has a support device guide surface extending in a longitudinal direction at at least two places on an outer peripheral surface,
The support device includes a rolling element that rolls while pressing each support device guide surface along a direction intersecting with each other when the rack axis is viewed in the longitudinal direction, and the support device guide surface from the rolling element. When the directions of the pressing force applied to the rack are indicated by lines, the intersections of the lines are shifted from the center of the rack shaft. 電動モータにより補助操舵力を出力可能となっている電動式パワーステアリング装置において、
ハウジングと、
ラック歯を備え、前記ハウジングに対して移動自在となっているラック軸と、前記ラック歯に噛合するピニオン歯を備え、ステアリングホイールからの操舵力をラック軸に伝達するピニオンと、
前記ハウジングに設けられ、前記ラック軸を支持する支持装置とを有し、
前記ラック軸は、外周面の少なくとも２カ所に長手方向に延在する支持装置案内面を有し、
前記支持装置は、前記ラック軸を長手方向に見た場合において、各支持装置案内面を互いに交差する方向に沿って押圧しながら転動する転動体と、一端を前記ハウジングに対して揺動自在に支承され且つ前記転動体を回転自在に支持する軸部材と、前記軸部材の他端を付勢することで、前記転動体を前記ラック軸の支持装置案内面に向かって押圧するようになっている付勢手段とを有することを特徴とする電動式パワーステアリング装置。In an electric power steering device that can output auxiliary steering force by an electric motor,
A housing,
A rack shaft having rack teeth and being movable with respect to the housing, a pinion having pinion teeth meshing with the rack teeth, and transmitting a steering force from a steering wheel to the rack shaft;
A support device provided on the housing and supporting the rack shaft;
The rack shaft has a support device guide surface extending in a longitudinal direction at at least two places on an outer peripheral surface,
The support device is configured such that, when the rack shaft is viewed in the longitudinal direction, a rolling element that rolls while pressing each support device guide surface along a direction intersecting with each other, and one end is swingable with respect to the housing. The rolling member is pressed toward the support device guide surface of the rack shaft by urging the other end of the shaft member and the shaft member rotatably supporting the rolling member. An electric power steering device comprising: 前記付勢手段は、各軸部材の他端に当接する押圧部と、前記押圧部を弾性的に付勢する弾性部材とを有することを特徴とする請求項３に記載の電動式パワーステアリング装置。4. The electric power steering apparatus according to claim 3, wherein the urging unit has a pressing portion that abuts on the other end of each shaft member, and an elastic member that elastically urges the pressing portion. 5. . 前記転動体から前記支持装置案内面に付与される押圧力の方向をそれぞれ線で示したときに、前記線の交点は、前記ラック軸の中心からシフトしていることを特徴とする請求項３又は４のいずれかに記載の電動式パワーステアリング装置。4. An intersecting point of the lines is shifted from the center of the rack axis when the directions of the pressing force applied from the rolling elements to the support device guide surface are indicated by lines. Or the electric power steering device according to any one of the above items 4. 前記ラック軸は、前記転動体の位置を規制する位置規制部を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電動式パワーステアリング装置。The electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the rack shaft has a position restricting portion that restricts a position of the rolling element. 前記転動体の少なくとも一方の端面に、外向きの円錐面を形成したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電動式パワーステアリング装置。The electric power steering device according to any one of claims 1 to 6, wherein an outward conical surface is formed on at least one end surface of the rolling element. 前記支持装置の、少なくとも前記転動体を支持する部位は、型転写加工により形成されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の電動式パワーステアリング装置。The electric power steering device according to claim 1, wherein at least a portion of the support device that supports the rolling element is formed by die transfer processing.
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