JP2006182310A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 玉軸受からの異音の発生を抑制することが可能な電動式パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】 電動式パワーステアリング装置1は、ラックアンドピニオン式のステアリングギヤ8を構成するラックシャフト12と、ラックシャフト12の外周を覆うように同軸的に配置された電動モータ16のロータ162と、ラックシャフト12とロータ162との間に介在するように設けられ、ロータ162の回転力をラックシャフト12の軸線12a方向の駆動力に変換するボールねじ機構18と、電動モータ16のステータ161が取り付けられたハウジング10とロータ162との間に配設され、ロータ162をハウジング10に対して回転可能に支持する玉軸受165とを備え、玉軸受165の内輪166の熱膨張係数は、外輪167の熱膨張係数よりも大きい。
【選択図】 図1
【解決手段】 電動式パワーステアリング装置1は、ラックアンドピニオン式のステアリングギヤ8を構成するラックシャフト12と、ラックシャフト12の外周を覆うように同軸的に配置された電動モータ16のロータ162と、ラックシャフト12とロータ162との間に介在するように設けられ、ロータ162の回転力をラックシャフト12の軸線12a方向の駆動力に変換するボールねじ機構18と、電動モータ16のステータ161が取り付けられたハウジング10とロータ162との間に配設され、ロータ162をハウジング10に対して回転可能に支持する玉軸受165とを備え、玉軸受165の内輪166の熱膨張係数は、外輪167の熱膨張係数よりも大きい。
【選択図】 図1
Description
本発明は、電動式パワーステアリング装置に関し、特にラック同軸型の電動式パワーステアリング装置に関する。
電動式パワーステアリング装置の一型式として、ステアリングギヤハウジング(以下、単に「ハウジング」という)内にラックシャフトと同軸的に配置された電動モータによりラックシャフトを直接駆動するラック同軸型電動式パワーステアリング装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1記載のラック同軸型電動式パワーステアリング装置では、ハウジングに対してラックシャフトがその軸線周りには回転不能かつ軸線方向には移動可能に支持され、ラックシャフトの外周を覆うように同軸的に配置された電動モータのロータが、ステータが取り付けられたハウジングに対しては回転可能かつ軸線方向には移動不能に支持され、ロータの回転をラックシャフトの軸線方向の動きに変換するボールねじ機構が、ラックシャフトとロータとの間に介在するように設けられている。
特開2001−97232号公報
上記ラック同軸型電動式パワーステアリング装置では、ステータが取り付けられたハウジングとロータとの間には玉軸受が配設されており、この玉軸受によりロータがハウジングに対して回転可能に支持されている。そのため、ロータを支持する玉軸受にがたつきがあると、悪路走行時などに車輪から入力され、ラックシャフト、ボールねじ機構、ロータを介して玉軸受に伝達される振動により、打音等の異音が発生することがある。特に、玉軸受の暖機時や高温時に異音が発生しやすい。
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、玉軸受からの異音の発生を抑制することが可能な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。
本発明者は、上記の問題点につき鋭意検討を重ねた結果、次の知見を得た。電動モータのステータコイルに通電されることにより発生する熱やエンジン等からの輻射熱はハウジングを通して玉軸受の外輪側に伝達され、外輪側から玉軸受が暖機される。温度の上昇に伴ない、玉軸受の内輪径及び外輪径が熱膨張によって増大する。ここで、玉軸受は外輪側から熱を受けるため、外輪温度が内輪温度と比較して高くなる。そのため、外輪径の増大量が内輪径の増大量よりも大きくなり、外輪と内輪とのすきまが増大して玉軸受のがたつきが増大する。その結果、玉軸受の異音が発生しやすくなる。
そこで本発明に係る電動式パワーステアリング装置は、ラックアンドピニオン式のステアリングギヤを構成するラックシャフトと、ラックシャフトの外周を覆うように同軸的に配置された電動モータのロータと、ラックシャフトとロータとの間に介在するように設けられ、ロータの回転力をラックシャフトの長手方向の駆動力に変換するボールねじ機構と、電動モータのステータが取り付けられたハウジングとロータとの間に配設され、ロータをハウジングに対して回転可能に支持する玉軸受とを備える電動式パワーステアリング装置において、玉軸受を構成する内輪の熱膨張係数が外輪の熱膨張係数よりも大きいことを特徴とする。
本発明に係る電動式パワーステアリング装置によれば、内輪の熱膨張係数が外輪の熱膨張係数よりも大きいので、内輪径の増大量はより低温で外輪径の増大量と等しくなる。そのため、ステータコイルで発生する熱やエンジン等からの輻射熱がハウジングを通して玉軸受の外輪側に伝達され、外輪温度が内輪温度よりも高くなった場合であっても、外輪と内輪とのすきまの増大が抑制され、玉軸受のがたつきの増大が抑制される。その結果、玉軸受の異音の発生を抑制することが可能となる。
本発明に係る電動式パワーステアリング装置は、ラックアンドピニオン式のステアリングギヤを構成するラックシャフトと、ラックシャフトの外周を覆うように同軸的に配置された電動モータのロータと、ラックシャフトとロータとの間に介在するように設けられ、ロータの回転力をラックシャフトの長手方向の駆動力に変換するボールねじ機構と、電動モータのステータが取り付けられたハウジングとロータとの間に配設され、ロータをハウジングに対して回転可能に支持する玉軸受とを備える電動式パワーステアリング装置において、ロータが玉軸受を構成する内輪に圧入されており、ロータの熱膨張係数が内輪の熱膨張係数よりも大きいことを特徴とする。
玉軸受のがたつきは、圧入部材であるロータの圧入代の影響を受ける。本発明に係る電動式パワーステアリング装置によれば、ロータの熱膨張係数が内輪の熱膨張係数よりも大きいので、より低い温度でロータの径が増大し、圧入代が増大することにより、玉軸受のがたつきの増大が抑制される。その結果、玉軸受の異音の発生を抑制することが可能となる。
また、本発明に係る電動式パワーステアリング装置では、上記玉軸受が複列式玉軸受であることが好ましい。この場合、軸受の剛性を高めることができ、ロータをより滑らかに回転させることができる。
本発明によれば、玉軸受を構成する内輪の熱膨張係数を外輪の熱膨張係数よりも大きくしたので、内輪と外輪との温度差から生じる玉軸受のがたつきの増大を抑制することができ、その結果、玉軸受からの異音の発生を抑制することが可能となる。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。
(第1実施形態)
図1及び図2を用いて、実施形態に係る電動式パワーステアリング装置1の構成について説明する。図1は、電動式パワーステアリング装置1の要部断面図である。図2は、図1のII−II断面図である。
図1及び図2を用いて、実施形態に係る電動式パワーステアリング装置1の構成について説明する。図1は、電動式パワーステアリング装置1の要部断面図である。図2は、図1のII−II断面図である。
電動式パワーステアリング装置1は、車両のステアリングホイールと車輪との間に設けられたステアリング系の一部を構成するラックアンドピニオン式のステアリングギヤ8を用いたパワーステアリング装置である。
まず、ラックアンドピニオン式のステアリングギヤ8の構成について説明する。図2に示されるように、ラックシャフト12に形成されたラック歯122にはピニオン22が噛み合うように配置されている。ラックシャフト12は、ラックガイド33を介してセットばね331の圧縮力によってピニオン22に付勢されている。
ピニオン22にはピニオンシャフト24が連結されている。ピニオンシャフト24は軸受を介してハウジング10に取り付けられており、ピニオンシャフト24の軸線周りに回転可能なように構成されている。ピニオンシャフト24にはトーションバー28を介してメインシャフト26が連結されている。メインシャフト26は図示しないステアリングホイールに繋がるシャフトである。
ステアリングホイールの操作によるピニオン22の回転運動は、ステアリングギヤ8によりラックシャフト12の軸線12a方向(長手方向)の動きに変換される。ラックシャフト12の両端はタイロッド等を介して左右の車輪に接続されており、ラックシャフト12が軸線12a方向に摺動されることにより左右車輪が転舵される。
続いて、ステアリングホイールの操舵力を補助するための補助動力を付与する機構について説明する。図1に示されるように、電動式パワーステアリング装置1は、ハウジング10内にラックシャフト12、電動モータ16、及びボールねじ機構18を備えている。
ラックシャフト12は、上述したように左右車輪間に延設されており、その軸線12aが車幅方向に沿うように配置されている。ラックシャフト12は、ハウジング10に対して軸線12a周りには回転不能かつ軸線12aに沿った方向には移動可能に支持されている。
ラックシャフト12の外周を覆うように同軸的に軸線12aに沿って電動モータ16が配置されている。電動モータ16は、ステータ161、及びロータ162を有している。
ステータ161は電磁石であって、電流の流れに応じて電磁力を発生するように構成されている。ロータ162は、ラックシャフト12の外周を覆うように円筒状をなしており、その円筒状形状の外側に対向するようにステータ161が配置されている。ステータ161は、ハウジング10に回転不能に取り付けられている。
ロータ162は、ハウジング10に対して2個の玉軸受164、165で支持されているため、軸方向及び径方向には動けないように拘束され、回転方向には自由である。従って、ステータ161に所定の電流が流れ、その電流に応じた電磁力がステータ161に発生すると、ロータ162が軸線12a周りに回転する。
ボールねじ機構18は、電動モータ16とラックシャフト12との間に介在するように設けられており、ロータ162の回転を軸線12a方向の動きに変換するように減速機として構成されている。ボールねじ機構18は、ボールねじナット181、ボール182、及びボール182を循環させるコマ184を有している。
ボールねじナット181の外周はロータ162の内周に沿うように形成されており、ボールねじナット181はロータ162と嵌合されていて、固定用部品183によって固定されている。ボールねじナット181は、内周に半円状の断面形状を有するボール案内溝181aが設けられている。
ラックシャフト12の、ボールねじナット181のボール案内溝181aに対向する部分には、ボール案内溝121が設けられている。ボールねじナット181のボール案内溝181aと、ラックシャフト12のボール案内溝121との間には多数のボール182が収められている。ロータ162が回転すると、その回転方向に応じてラックシャフト12が移動する向きを変えて摺動運動を行う。ボール182は、ボールねじナット181が1回転するごとにコマ184により元のボール案内溝181aに循環される。
また、ロータ162の回転運動はボール案内溝181a、ボール182、及びボール案内溝121を介してラックシャフト12に摺動運動として伝達されるので、ロータ162の回転運動は減速されてラックシャフト12に伝達される。このようにして、電動モータ16が駆動されることにより、ステアリングホイールの操舵力を補助するための補助動力がラックシャフト12に付与される。
次に、ハウジング10とロータ162との間に配設され、ロータ162をハウジング10に対して回転可能に支持する玉軸受165の詳細を説明する。玉軸受165は、複列式玉軸受であり、環状の内輪166、外輪167、及び内輪166と外輪167の二つの軌道輪の間に挿入された複数の玉(転動体)168を有して構成されている。内輪166にはロータ162が圧入されており、ロータ162と一体的に回転する。一方、外輪167はハウジング10に組み付けられている。玉168は内輪166と外輪167とにより形成された円軌道に転動可能に保持されており、この転がり運動によってロータ162を支持する。
通常、内輪166及び外輪167には、例えば高炭素クロム鋼などが用いられるが、玉軸受165では、内輪166の熱膨張係数が外輪167の熱膨張係数よりも大きくなるように、内輪166の材質及び外輪167の材質が設定される。なお、材質の変更に併せて、又は材質の変更に代えて内輪166の形状等を変更することにより熱膨張係数を調節してもよい。
一方、玉軸受164では、内輪及び外輪に同一の材質が用いられ、内輪の熱膨張係数と外輪の熱膨張係数とは等しい。ただし、内輪の材質などを異ならせることにより、内輪の熱膨張係数を外輪の熱膨張係数よりも大きくしてもよい。
ロータ162を支持する複列式の玉軸受165にがたつきがあると、悪路走行時などに車輪から入力され、ラックシャフト12、ボールねじ機構18、ロータ162を介して玉軸受165に伝達される振動により、打音等の異音が発生する。ここで、電動式パワーステアリング装置1では、電動モータ16のステータ161に通電されることにより発生する熱やエンジン等からの輻射熱がハウジング10を通して玉軸受165の外輪167側に伝達され、外輪167側から玉軸受165が暖機される。そのため、玉軸受165に外輪の熱膨張係数と内輪の熱膨張係数とが等しい従来の玉軸受を用いた場合、外輪167と内輪166との温度差が大きくなる暖機時や高温時に、外輪167の径方向の膨張量が内輪166の膨張量より大きくなり、外輪167と内輪166とのすきまが増大する。その結果、玉軸受165のがたつきが増大し、異音が発生しやすくなる。
本実施形態によれば、玉軸受165を構成する内輪166の熱膨張係数が外輪167の熱膨張係数よりも大きいので、外輪温度が内輪温度よりも高くなった場合であっても、外輪径と内輪径の増大量の差が無いか又は小さく、外輪167と内輪166とのすきまの増大が抑制される。その結果、玉軸受165のがたつきの増大が抑制されるので、玉軸受165の異音の発生を抑制することが可能となる。
一方、暖機完了後の高温時に高速走行するような状況では、ハウジング10が走行風により冷却され、ハウジング10に取り付けられている外輪167側から玉軸受165が冷却される。そのため、玉軸受165に外輪の熱膨張係数と内輪の熱膨張係数とが等しい従来の玉軸受を用いた場合、外輪167の径方向の収縮量が内輪166の収縮量より大きくなり、外輪167と内輪166とのすきまが減少する。その結果、玉軸受165の摩擦が増大し、操舵感が悪化する。
本実施形態によれば、玉軸受165を構成する内輪166の熱膨張係数が外輪167の熱膨張係数よりも大きいので、外輪温度の低下量が内輪温度の低下量よりも大きくなった場合であっても、外輪径と内輪径の縮小量の差が無いか又は小さく、外輪167と内輪166とのすきまの減少が抑制される。その結果、玉軸受165の摩擦の増大が抑制されるので、操舵感の悪化を抑制することが可能となる。
(第2実施形態)
次に、図3を参照しつつ、第2実施形態に係る電動式パワーステアリング装置2の構成について説明する。なお、図3において第1実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。
次に、図3を参照しつつ、第2実施形態に係る電動式パワーステアリング装置2の構成について説明する。なお、図3において第1実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。
本実施形態が第1実施形態と異なるのは、玉軸受165の内輪166に圧入されている電動モータ16のロータ162に代えてロータ162Aが用いられている点である。ロータ162とロータ162Aとは、形状が同一であるが、材質が異なっている。電動モータ16Aのロータ162Aの材質には、玉軸受165の内輪166よりも熱膨張係数の大きいものが用いられる。
また、本実施形態では、玉軸受165に代えて玉軸受165Aが用いられている点で第1実施形態と異なる。玉軸受165Aの構成及び形状は玉軸受165と同一であるが、内輪166Aの材質が外輪167の材質と同一である点で玉軸受165と異なっている。内輪166Aの材質には、外輪167と同一の熱膨張係数を有するものが用いられる。ただし、内輪166Aに外輪167の熱膨張係数よりも大きな熱膨張係数を有する材質を用いてもよい。その他の構成については、上記第1実施形態と同一であるので、ここでは説明を省略する。
玉軸受165Aのがたつきは、圧入部材であるロータ162Aの圧入代の影響を受ける。本実施形態によれば、ロータ162Aの熱膨張係数が内輪166Aの熱膨張係数よりも大きいので、より低い温度でロータ162Aの径が増大し、圧入代が増大することにより、玉軸受165Aのがたつきの増大が抑制される。その結果、玉軸受165Aの異音の発生を抑制することが可能となる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、ボールねじ機構として、ボールねじナット181にボール182を循環させるコマを設け、ボールねじナット181が1回転するごとにボール182を元のボール案内溝181aに循環させるコマ式を採用したが、ボールねじ機構はコマ式に限られることなく、チューブを利用してボールをボールねじナットの端から端まで循環させるチューブ式などを用いてもよい。
1,2…電動式パワーステアリング装置、10…ハウジング、12…ラックシャフト、12a…軸線、16,16A…電動機、18…ボールねじ機構、121…ボール案内溝、161…ステータ、162,162A…ロータ、164…玉軸受、165,165A…玉軸受、166,166A…内輪、167…外輪、168…玉、181…ボールねじナット、181a…ボールねじ案内溝、182…ボール。
Claims (3)
- ラックアンドピニオン式のステアリングギヤを構成するラックシャフトと、前記ラックシャフトの外周を覆うように同軸的に配置された電動モータのロータと、前記ラックシャフトと前記ロータとの間に介在するように設けられ、前記ロータの回転力を前記ラックシャフトの長手方向の駆動力に変換するボールねじ機構と、前記電動モータのステータが取り付けられたハウジングと前記ロータとの間に配設され、前記ロータを前記ハウジングに対して回転可能に支持する玉軸受と、を備える電動式パワーステアリング装置において、
前記玉軸受は、該玉軸受を構成する内輪の熱膨張係数が外輪の熱膨張係数よりも大きいことを特徴とする電動式パワーステアリング装置。 - ラックアンドピニオン式のステアリングギヤを構成するラックシャフトと、前記ラックシャフトの外周を覆うように同軸的に配置された電動モータのロータと、前記ラックシャフトと前記ロータとの間に介在するように設けられ、前記ロータの回転力を前記ラックシャフトの長手方向の駆動力に変換するボールねじ機構と、前記電動モータのステータが取り付けられたハウジングと前記ロータとの間に配設され、前記ロータを前記ハウジングに対して回転可能に支持する玉軸受と、を備える電動式パワーステアリング装置において、
前記ロータは、前記玉軸受を構成する内輪に圧入されており、前記ロータの熱膨張係数が前記内輪の熱膨張係数よりも大きいことを特徴とする電動式パワーステアリング装置。 - 前記玉軸受は、複列式玉軸受であることを特徴とする請求項1又は2に記載の電動式パワーステアリング装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004381152A JP2006182310A (ja) | 2004-12-28 | 2004-12-28 | 電動式パワーステアリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102840135A (zh) * | 2011-06-24 | 2012-12-26 | 三菱电机株式会社 | 多缸旋转式压缩机 |
-
2004
- 2004-12-28 JP JP2004381152A patent/JP2006182310A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN102840135A (zh) * | 2011-06-24 | 2012-12-26 | 三菱电机株式会社 | 多缸旋转式压缩机 |
JP2013007331A (ja) * | 2011-06-24 | 2013-01-10 | Mitsubishi Electric Corp | 多気筒回転式圧縮機 |
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