JP2006123723A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ギヤハウジングの重量を軽減し、かつ製造コストを低減することができる電動式パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】操舵補助力を発生する電動モータ４６と、車輪と連結する操舵軸１２と、電動モータ４６の駆動力を操舵軸１２の軸方向の移動に変換する変換機構３０、３２と、を有する電動式パワーステアリング装置１０であって、変換機構３０、３２に、操舵軸１２の所定以上の移動を阻止するためのストッパー機能を兼備させた構成とした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電動モータにより操舵補助力を発生する電動式パワーステアリング装置に関する。

図４に示すように、従来の電動式パワーステアリング装置１００は、電動モータ１０２と、電動モータ１０２の駆動により車両の左右方向（図４中矢印Ｘ方向）に移動するラック軸１０４と、電動モータ１０２の回転軸１０２Ａの回転力を減速させる減速機構１０６と、減速機構１０６の出力回転をラック軸１０４の軸方向移動（図４中矢印Ｘ方向）に変換する変換機構１０８と、を有している。また、ラック軸１０４には、ステアリングシャフト（図示省略）の先端部に設けられたピニオンギヤ（図示省略）と噛み合うラックギヤ（図示省略）が形成されている。このステアリングシャフトは、ステアリングホイールと連結されている。この電動式パワーステアリング装置１００によれば、ステアリングホイールの回転によりピニオンギヤ及びラックギヤを介してラック軸１０４が軸方向（図４中矢印Ｘ方向）に移動されるとともに、電動モータ１０２の回転駆動力が減速機構１０６及び変換機構１０８を介してラック軸１０４に伝達され、ステアリングホイールの操舵が補助される。

ここで、電動モータ１０２は、モータハウジング１１０及びラックハウジング１１４を介して、ラック軸１０４の一部、減速機構１０６及び変換機構１０８をそれぞれ収容するギヤハウジング１１２に支持されている。また、このギヤハウジング１１２は、ラック軸１０４の一部を収容するラックハウジング１１４にボルト１１６により固定されている。さらに、ギヤハウジング１１２の外側端部には、ラック軸１０４の所定以上の移動を阻止するためのストッパー部１１２Ａが設けられている。
また、ラック軸１０４の端部には、外側にタイロッド１１８を回転自在に支持したボールジョイント１２０が取り付けられている。このボールジョイント１２０の内側には、衝撃吸収部材としてのゴム部材１２２が取り付けられている。このゴム部材１２２は、ラック軸１０４が所定以上の移動をしようとしたときにギヤハウジング１１２のストッパー部１１２Ａと接触してラック軸１０４の所定以上の移動を阻止するとともに、接触時の衝撃を吸収しボールジョイント１２０及びギヤハウジング１１２が破損してしまうことを防止している。
特開２００３−２２０９５９号公報 特開２００４−１８２１３８号公報

ところで、上記ギヤハウジングにはストッパー部を備えており、このストッパー部にラック軸のストッパー機能を持たせているため、ギヤハウジング（ストッパー部）に高い強度を持たせる必要がある。このため、ギヤハウジングを金属製にする必要があり、金属製にすると重量が大きくなり、かつ製造コストも増大する問題があった。

そこで、本発明は、上記事情を考慮し、ギヤハウジングの重量を軽減し、かつ製造コストを低減することができ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。

請求項１に記載の発明は、操舵補助力を発生する電動モータと、車輪と連結する操舵軸と、前記電動モータの駆動力を前記操舵軸の軸方向の移動に変換する変換機構と、を有する電動式パワーステアリング装置であって、前記変換機構に、前記操舵軸の所定以上の移動を阻止するためのストッパー機能を兼備させたことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、電動モータの駆動力が変換機構により変換され、操舵軸が軸方向に移動する。このように操舵軸が軸方向に移動することにより、操舵補助力が発生する。
ここで、変換機構にはストッパー機能が兼備されているため、操舵軸の所定以上の移動が変換機構により阻止される。この変換機構は、電動モータの駆動力が伝達されるために所定の強度が必要とされるが、もともと所定の強度をもつ変換機構にストッパー機能を兼備させることにより、他の構成部材(例えば、ギヤハウジングなど)にストッパー機能を持たせる場合と比較して、他の構成部材に所定の強度を持たせる必要がなくなる。このように、既存の変換機構をそのままストッパーとして利用することにより、他の構成部材の重量を軽減することができ、製造コストを低減させることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動式パワーステアリング装置において、変換機構は、前記操舵軸に形成されたボールねじ溝に配置されるボールと、前記ボールを回転自在に収容するボールナットと、で構成され、前記ボールナットに前記ストッパー機能を兼備させたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、変換機構は、操舵軸に形成されたボールねじ溝に配置されるボールと、ボールを回転自在に収容するボールナットと、で構成されており、ボールナットにストッパー機能を兼備させることにより、変換機構を既存の部材を用いて容易かつ簡易に構成することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の電動式パワーステアリング装置において、前記ボールナットは、前記操舵軸の軸方向に沿って延設されており、前記ボールナットの軸方向端部が前記操舵軸の所定以上の移動を阻止するストッパー部であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、ボールナットが操舵軸の軸方向に沿って延設されており、ボールナットの軸方向端部が操舵軸の所定以上の移動を阻止するストッパー部とすることにより、簡易な構成でボールナットをストッパー部として機能させることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の電動式パワーステアリング装置において、前記電動モータの回転を減速させてその駆動力を前記変換機構に伝達する減速機構と、前記操舵軸が貫通するとともに前記減速機構を収容するギヤハウジングと、を有し、前記ボールナットの軸方向端部は、前記ギヤハウジングの内側に位置していることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、電動モータの回転を減速させてその駆動力を変換機構に伝達する減速機構と、操舵軸が貫通するとともに減速機構を収容するギヤハウジングと、が設けられ、ボールナットの軸方向端部がギヤハウジングの内側に位置していることにより、操舵軸の軸方向の移動量を不変としつつ、ギヤハウジングの軸方向端部と操舵軸の軸方向端部との距離を短く設定することができる。これにより、設計の自由度を向上させることができる。
本明細書において、「ギヤハウジングの内側」とは、ギヤハウジングの軸方向端部が操舵軸の軸方向端部とボールナットの軸方向端部との間に位置していることを意味する。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の電動式パワーステアリング装置において、前記ギヤハウジングは、樹脂で構成されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、ギヤハウジングが樹脂で構成されているため、ギヤハウジングを金属製とする場合と比較して、ギヤハウジングの重量を軽減することができるとともに、ギヤハウジングひいては電動式パワーステアリング装置の製造コストを低減させることができる。

本発明によれば、ギヤハウジングの重量を軽減し、かつ製造コストを低減することができる。

次に、本発明の一実施形態に係る電動式パワーステアリング装置について、図面を参照して説明する。

図１乃至図３に示すように、電動式パワーステアリング装置１０は、車両の左右方向（図１中矢印Ｘ方向）に延びるラック軸（操舵軸）１２を備えている。このラック軸１２の外周の一部には、ピニオンギヤ１４と噛み合うラックギヤ１６が設けられている。このラック軸１２のラックギヤ１６には、ステアリングシャフト１８の先端部に設けられたピニオンギヤ１４が噛み合っている。このステアリングシャフト１８には、ステアリングホイール２０が接続されている。また、ラック軸１２の軸方向両端部には、ボールジョイント２６（図１では図示省略）を介してタイロッド２２が接続されている。このタイロッド２２には、ナックルアーム（図示省略）を介して車輪２４が連結されている。

また、図２及び図３に示すように、ラック軸１２の外周の一部にはボールねじ溝２８が形成されている。このボールねじ溝２８には複数個のボール（変換機構）３０が配置されている。また、ラック軸１２の径方向外側には、ボール３０を回転自在に支持する筒状のボールナット（変換機構）３２が設けられている。このボールナット３２は、ボール３０が配置する溝部（図示省略）が形成されたボール保持部３２Ａと、ボール保持部３２Ａに一体形成され軸方向に延在したストッパー部３２Ｂと、で構成されている。なお、ボールナット３２は、金属で構成されている。

ボールナット３２の径方向外側（外周側）には、軸受け部３４を介してラックハウジング３６に回転自在に支持されている。この軸受け部３４は、ナット３８によりボールナット３２の軸方向に位置決めされている。ラック軸１２の大部分は、筒状のラックハウジング３６に軸方向に移動可能となるように収容されており、ラックハウジング３６の軸方向端部に形成された拡径部３６Ａに軸受け部３４が保持されている。
また、ボールナット３２の径方向外側（外周側）には、大径の出力プーリ（減速機構）４０がボールナット３２と共に回転可能となるように取り付けられている。また、ラック軸１２の一部は、筒状のギヤハウジング４２に収容されており、このギヤハウジング４２に出力プーリ４０が収容されている。ギヤハウジング４２は、ラックハウジング３６にボルト４４等の固着具により取り付けられている。

また、出力プーリ４０の近傍には、操舵補助力を発生する電動モータ４６が配置されている。この電動モータ４６は、モータハウジング４８及びラックハウジング３６の拡径部３６Ａを介してギヤハウジング４２に取り付けられている。電動モータ４６の回転軸４６Ａには、入力軸（図示省略）が同軸上で接続されている。この入力軸の径方向外側（外周側）には、小径の入力プーリ（減速機構）５０が入力軸と共に回転可能となるように取り付けられている。また、入力プーリ５０と出力プーリ４０には、ベルト（減速機構）５２が掛け渡されている。なお、入力軸は、ギヤハウジング４２の内部に入り込んだモータハウジング４８の支持片４８Ａにより軸受け部５４を介して回転自在となるように保持されている。

また、ギヤハウジング４２の内部には、上述した入力プーリ５０、出力プーリ４０、ベルト５２、ボールナット３２の一部及びラック軸１２の一部が位置しており、ギヤハウジング４２がこれらを収容した構成となっている。なお、このギヤハウジング４２は、樹脂等の比較的低強度の材料で構成されている。

また、ボールナット３２を構成するストッパー部３２Ｂの軸方向端部は、ギヤハウジング４２の軸方向端部よりも内側（図２中矢印Ｘ１方向側）に位置するように設定されている。

また、ボールジョイント２６の内側端部には、衝撃吸収部材としてのゴム部材５６が取り付けられている。ラック軸１２が図２矢印Ｘ１方向に所定以上の移動をしようとしたときに、このゴム部材５６がボールナット３２を構成するストッパー部３２Ｂの軸方向端部と接触するように構成されている。

なお、図１に示すように、電動式パワーステアリング装置１０には、ステアリングシャフト１８に作用するトルクを検出するためのトルクセンサ５８と、トルクセンサ５８のトルク検出結果が送信される制御部６０と、が設けられており、制御部６０により電動モータ４６の駆動が制御されるようになっている。

上記電動式パワーステアリング装置１０によれば、ステアリングホイール２０が操作されてステアリングシャフト１８が回転させられると、この回転がピニオンギヤ１４及びラックギヤ１６によって車両の左右方向に沿ってのラック軸１２の直線運動に変換される。これにより、車輪２４の転舵が達成される。このとき、ステアリングシャフト１８に作用するトルクがトルクセンサ５８により検出され、この検出結果が制御部６０に送信される。制御部６０は、トルクセンサ５８の検出結果等に基づいて電動モータ４６への印加電圧を制御する。制御部６０により制御された電動モータ４６の回転軸４６Ａが回転すると、入力プーリ５０、出力プーリ４０及びベルト５２により減速されて、ボールナット３２にその駆動力が伝達される。ボールナット３２に駆動力が伝達すると、ボールナット３２が回転されるとともに、その出力回転がラック軸１２の軸方向移動に変換され、操舵が補助される。

次に、本実施形態に係る電動式パワーステアリング装置１０の作用について説明する。

図１乃至図３に示すように、ラック軸１２が図２中矢印Ｘ１方向に移動していくと、やがてゴム部材５６がボールナット３２のストッパー部３２Ｂに接触する。これにより、ラック軸１２のさらなる移動が阻止される。ここで、ボールナット３２は金属製であるため所定の強度を有しており、この既存のボールナット３２にラック軸１２の所定以上の移動を阻止するストッパー機能を兼備させることにより、既存の構成部材を有効に利用することができる。特に、従来から用いられていたボールナット３２をラック軸１２の軸方向に沿って延在させるだけで、容易にストッパー部３２Ｂを形成することができる。

また、従来のようにギヤハウジングにストッパー機能を兼備させていた構成と比較して、ギヤハウジング４２に所定の強度が要求されなくなるため、ギヤハウジング４２を樹脂等で構成することができる。これにより、従来のようにギヤハウジングを金属製としていた場合と比較して、ギヤハウジング４２の重量を軽減することができ、かつギヤハウジング４２ひいては電動式パワーステアリング装置１０の製造コストを低減させることができる。

さらに、ボールナット３２を構成するストッパー部３２Ｂの軸方向端部がギヤハウジング４２の内側に位置していることにより、ラック軸１２の軸方向の移動量を不変としつつ、ギヤハウジング４２の軸方向端部とラック軸１２の軸方向端部との距離(ギヤハウジング４２の軸方向端部から突出したラック軸１２の軸の長さ)を短く設定することができる。これにより、設計の自由度を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る電動式パワーステアリング装置の概略構成を示す概念図である。 本発明の一実施形態に係る電動式パワーステアリング装置の部分断面図である。 本発明の一実施形態に係る電動式パワーステアリング装置の要部の断面図である。 従来の電動式パワーステアリング装置の部分断面図である。

符号の説明

１０ 電動式パワーステアリング装置
１２ ラック軸（操舵軸）
２４ 車輪
２８ ボールねじ溝
３０ ボール（変換機構）
３２ ボールナット（変換機構）
３２Ｂ ストッパー部
４０ 出力プーリ（減速機構）
４２ ギヤハウジング
４６ 電動モータ
５０ 入力プーリ（減速機構）
５２ ベルト（減速機構）

Claims (5)

1. 操舵補助力を発生する電動モータと、車輪と連結する操舵軸と、前記電動モータの駆動力を前記操舵軸の軸方向の移動に変換する変換機構と、を有する電動式パワーステアリング装置であって、
   前記変換機構に、前記操舵軸の所定以上の移動を阻止するためのストッパー機能を兼備させたことを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
2. 変換機構は、前記操舵軸に形成されたボールねじ溝に配置されるボールと、前記ボールを回転自在に収容するボールナットと、で構成され、
   前記ボールナットに前記ストッパー機能を兼備させたことを特徴とする請求項１に記載の電動式パワーステアリング装置。
3. 前記ボールナットは、前記操舵軸の軸方向に沿って延設されており、
   前記ボールナットの軸方向端部が前記操舵軸の所定以上の移動を阻止するストッパー部であることを特徴とする請求項２に記載の電動式パワーステアリング装置。
4. 前記電動モータの回転を減速させてその駆動力を前記変換機構に伝達する減速機構と、前記操舵軸が貫通するとともに前記減速機構を収容するギヤハウジングと、を有し、
   前記ボールナットの軸方向端部は、前記ギヤハウジングの内側に位置していることを特徴とする請求項２又は３に記載の電動式パワーステアリング装置。
5. 前記ギヤハウジングは、樹脂で構成されていることを特徴とする請求項４に記載の電動式パワーステアリング装置。

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