JP2010069986A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ラック軸線上におけるハウジング径を小さくして、ハウジングとエンジンルーム内の部品との干渉を回避できるようにした電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】ハウジング１１と、ハウジングに軸方向に移動可能に収容されたラック軸１２と、ハウジングにラック軸と平行に収容され、ラック軸と平行な軸線の回りに回転可能に支持されたボールねじ軸１５と、ボールねじ軸に螺合しボールねじ軸の軸線方向に移動可能なボールナット２２と、ボールナットのボールねじ軸の軸線方向の移動をラック軸に駆動伝達する駆動伝達部材２４と、ハウジングにボールねじ軸と同軸上に配設され、ボールねじ軸を回転駆動する電動モータ１３とによって構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、ラック軸線上のハウジング径を小さくした電動パワーステアリング装置に関するものである。

ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置として、例えば、特許文献１に記載されているように、ラック軸と同軸に電動モータを配置し、電動モータの回転をラック軸と同軸上に設けたボールねじ軸に螺合するボールナットに直接伝達するものや、例えば、特許文献２に記載されているように、ラック軸と平行に電動モータを配置し、電動モータの回転を歯車減速機構を介してラック軸と同軸上に設けたボールねじ軸に螺合するボールナットに伝達するものがある。

前者の電動パワーステアリング装置においては、ラック軸線上に電動モータを配設するために、電動モータを収容するハウジングのラック軸線上の径が大きくなり、一方、後者の電動パワーステアリング装置においては、ラック軸線上に歯車減速機構の歯車（被動歯車）を配設するために、歯車減速機構を収容するラック軸線上のハウジング径が大きくなる。
特開２０００−３０９２７９号公報 特開２００８−１０５６４９号公報

ところで、近年、一部の車両において、エンジンルームの省スペース化などのために、電動パワーステアリング装置のラック軸線上におけるハウジング径の縮小が求められている。これは、電動パワーステアリング装置のラック軸線上に接近して、例えばエンジンのオイルパン等を配設できるようにするためであり、その結果、上記した特許文献１あるいは特許文献２に記載されているように、ラック軸と同軸上に配設した電動モータや、歯車減速機構によってハウジング径が大きくなると、ハウジングがオイルパン等に干渉する恐れが生ずる。

本発明は、上記した従来の問題を解消するためになされたもので、ラック軸線上におけるハウジング径を小さくして、ハウジングとエンジンルーム内の部品との干渉を回避できるようにした電動パワーステアリング装置を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、ハウジングと、該ハウジングに軸方向に移動可能に収容されたラック軸と、前記ハウジングに前記ラック軸と平行に収容され、前記ラック軸と平行な軸線の回りに回転可能に支持されたボールねじ軸と、該ボールねじ軸に螺合しボールねじ軸の軸線方向に移動可能なボールナットと、該ボールナットの前記ボールねじ軸の軸線方向の移動を前記ラック軸に駆動伝達する駆動伝達部材と、前記ハウジングに前記ボールねじ軸と同軸上に配設され、前記ボールねじ軸を回転駆動する電動モータとによって構成したことである。

請求項２に係る発明の特徴は、請求項１において、前記ハウジングは、前記ラック軸の一部および前記ボールねじ軸を収容する第１ハウジングと、前記ラック軸の他部を収容しかつ前記電動モータを取付けた第２ハウジングからなっていることである。

請求項１に係る発明によれば、ハウジングに軸方向に移動可能に収容されたラック軸と、ハウジングにラック軸と平行に収容され、ラック軸と平行な軸線の回りに回転可能に支持されたボールねじ軸と、ボールねじ軸に螺合しボールねじ軸の軸線方向に移動可能なボールナットと、ボールナットのボールねじ軸の軸線方向の移動をラック軸に駆動伝達する駆動伝達部材と、ハウジングにボールねじ軸と同軸上に配設され、ボールねじ軸を回転駆動する電動モータとによって構成したので、ラック軸の軸線上におけるハウジングの径を全長に亘って小さくすることができる。この結果、例えば、ラック軸の軸線上に接近してエンジンルーム内の部品（例えばエンジンのオイルパン等）が配置される車両においても、ハウジングとオイルパン等との干渉を容易に回避することができる。

請求項２に係る発明によれば、ハウジングは、ラック軸の一部およびボールねじ軸を収容する第１ハウジングと、ラック軸の他部を収容しかつ前記電動モータを取付けた第２ハウジングからなっているので、質量の大きな電動モータを第１ハウジングによって高剛性に支持することができる。

以下本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、第１の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１０の全体を示すもので、当該電動パワーステアリング装置１０は、車両の左右方向に延在して配設されたハウジング１１を備えている。ハウジング１１は、ラック軸１２の軸方向の略半分（図１における略右半分）を収容するラック収容部１１ａ１、および電動モータ１３をラック軸１２と平行に収容するモータ収容部１１ａ２を形成した第１ハウジング１１ａと、ラック軸１２の軸方向の残りの略半分（図１における略左半分）を収容するラック収容部１１ｂ１、およびボールねじ軸１５をラック軸１２と平行に収容するボールねじ収容部１１ｂ２を形成した第２ハウジング１１ｂとによって構成されている。

第１ハウジング１１ａには、図略のステアリングホイールによって回転されるピニオン軸１７がラック軸１２と交差する軸線の回りに回転可能に支持され、ピニオン軸１７はラック軸１２に噛合されている。また、第１ハウジング１１ａには、ラック軸１２をピニオン軸１７に向けて押圧するサポートヨーク１８が設けられ、このサポートヨーク１８によってラック軸１２とピニオン軸１７との噛合いを適正に維持するようにしている。

第２ハウジング１１ｂは、図２に示すように、略円筒状のラック収容部１１ｂ１と、円筒状のボールねじ収容部１１ｂ２を一体形成した断面略ダルマ形状をなし、同様に、図には示されていないが、第１ハウジング１１ａも、略円筒状のラック収容部１１ａ１と、円筒状のモータ収容部１１ａ２を一体形成した断面略ダルマ形状をなしている。第１ハウジング１１ａおよび第２ハウジング１１ｂの互いに対向する周縁部には、図１に示すように、フランジ部１１ａ３、１１ｂ３がそれぞれ形成され、これらフランジ部１１ａ３、１１ｂ３が図略のボルトによって一体に結合されるようになっている。

ラック軸１２は、これら第１および第２ハウジング１１ａ、１１ｂのラック収容部１１ａ１、１１ｂ１を貫挿され、その両端には、図略のタイロッドおよびナックルアームを介して転舵輪が連結されるようになっている。

第２ハウジング１１ａのボールねじ収容部１１ｂ２には、ラック軸１２の軸線と径方向に所定量オフセットした位置に、ボールねじ軸１５が軸受２１によってラック軸１２と平行な軸線の回りに回転可能に支持されている。ボールねじ軸１５にはボールナット２２が図略のボールを介して螺合されている。ボールナット２２は、ラック軸１２に結合された駆動伝達部材２４に一体的に取付けられ、回り止めされている。すなわち、ボールナット２２を取付けた駆動伝達部材２４の一端には、ラック軸１２の軸方向の中央部にスリット２４ａ1を形成した結合部２４ａが設けられている。結合部２４ａはラック軸１２に切欠かれた２面取り部１２ａに係合され、その状態で止めねじ２５によってスリット２４ａ1を拡張するように結合部２４ａをラック軸１２の軸線方向に変形させることにより、結合部２４ａがラック軸１２の２面取り部１２ａに隙間なく係合され、駆動伝達部材２４がラック軸１２に一体結合されるようになっている。

これにより、ボールねじ軸１５が回転されると、ボールナット２２がボールねじ軸１５に沿って軸方向に移動され、駆動伝達部材２４を介してラック軸１２がボールねじ軸１５と一体的に軸方向に移動される。上記したボールねじ軸１５、ボールおよびボールナット２２により、ボールねじ軸１５の回転運動をラック軸１２の軸方向運動に変換するボールねじ装置２７を構成している。

一方、第１ハウジング１１ａのモータ収容部１１ａ２には、ボールねじ軸１５と同軸的に配設した電動モータ１３が取付けられている。電動モータ１３は、ボールねじ装置２７を介してラック軸１２に軸方向のアシスト力を付与するもので、中空状のロータからなるモータシャフト３１とステータ３２とから構成されている。モータシャフト３１の一端は、モータ収容部１１ａ２に装着されたころがり軸受３３を介して回転可能に軸承され、モータシャフト３１の他端は、モータ収容部１１ａ２の開口部を閉塞するように第１ハウジング１１ａに固定された蓋部材３４にころがり軸受３５を介して回転可能に軸承されている。

モータシャフト３１にはボールねじ軸１５の一端が嵌合され、キー部材３６によって回り止めされている。モータシャフト３１の外周には平板状の永久磁石３７が円周上に複数接着され、この永久磁石３７に対向するようにステータ３２がモータ収容部１１ａ２の内周に装着されている。ステータ３２は円周上複数のコイル３８を備え、コイル３８への通電によって発生する磁束を永久磁石３７に作用させることにより、モータシャフト３１を回転させ、この回転をボールねじ軸１５に伝達するようにしている。

このように、ボールねじ軸１５および電動モータ１３をラック軸１２に対して径方向にオフセットして配設したことにより、ハウジング１１（第１および第２ハウジング１１ａ、１１ｂ）のラック軸１２の軸線上には、ラック軸１２を収容する略円筒状のラック収容部１１ａ１、１１ｂ１を形成するだけでよいので、ラック軸１２の軸線上におけるハウジング１１の径をその全長に亘って小さくすることができ、車両に搭載する上で、エンジンルーム内に設けられる部品、例えば、エンジンのオイルパン等との干渉を容易に回避することができる。

なお、図中４１、４２は、第１ハウジング１１ａおよび第２ハウジング１１ｂにそれぞれ設けられたマウント部を示し、これらマウント部４１、４２を介して第１ハウジング１１ａおよび第２ハウジング１１ｂが図略の車体ボディに支持される。また、４３は第２ハウジング１１ｂに装着されたラックガイドを示し、このラックガイド４３によってサポートヨーク１８と反対側のラック軸１２の端部を摺動可能に支持している。

次に、上記のように構成された第１の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１０の動作について説明する。図略のステアリングホイールを操舵すると、操舵トルクがピニオン軸１７に入力され、ラックピニオン機構によってラック軸１２が軸方向に移動される。

ピニオン軸１７に入力された操舵トルクは図略のトルクセンサにより検出され、また、図略の回転角検出センサによって電動モータ１３のモータシャフト３１の回転位置等が検出される。これら操舵トルクおよびモータシャフト３１の回転位置等に基づいて電動モータ１３が制御され、モータシャフト３１とともにボールねじ軸１５が回転される。ボールねじ軸１５の回転により、ボールナット２２がボールねじ軸１５の軸方向に移動され、ボールナット２２の軸方向移動は駆動伝達部材２４によってラック軸１２に伝達され、ラック軸１２がボールねじ軸１５と一体的に軸方向に移動される。このようにして、ラック軸１２に電動モータ１３によるアシスト力が作用され、このアシスト力によって図略の転舵輪が転舵され、運転者によるステアリングホイールの操舵力が軽減される。

ところで、上記した第１の実施の形態においては、ボールねじ軸１５およびこれと同軸の電動モータ１３がラック軸１２と径方向にオフセットして配設され、ラック軸１２の軸線上には、ラック軸１２を収容する略円筒状のラック収容部１１ａ１、１１ｂ１が形成されているだけであるので、ラック軸１２の軸線上におけるハウジング１１の径をその全長に亘って小さくすることができる。これにより、ラック軸１２の軸線上に接近して、例えばエンジンのオイルパン等が配置される車両においても、ハウジング１１とオイルパン等との干渉を容易に回避することができる。換言すれば、エンジンのオイルパン等をラック軸１２の軸線上に接近して配置することが可能となり、エンジンルーム内の省スペース化に寄与できる。

この場合、電動モータ１３およびボールねじ軸１５を収容する第１および第２ハウジング１１ａ、１１ｂのモータ収容部１１ａ２およびボールねじ収容部１１１１ｂ２は、ラック軸１２に対し、オイルパン等より離間する角度方向に配置されることは勿論である。

また、上記した第１の実施の形態によれば、電動モータ１３を、ラック軸１２の軸方向の一部を収容する第１ハウジング１１ａに形成したモータ収容部１１ａ２に収容したので、質量の大きな電動モータ１３を第１ハウジング１１ａによって高剛性に支持することができる。

図３は本発明の第２の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１０を示すもので、第１の実施の形態と異なる点は、主として、市販の電動モータ１１３を第１ハウジング１１ａのフランジ部１１ａ３に形成したモータ取付部１１ａ４にラック軸１２と平行に取付けたことである。なお、第１の実施の形態と基本的に同様の主要部品には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

すなわち、第２の実施の形態においては、第１ハウジング１１ａのフランジ部１１ａ３が、ボールねじ軸１５の軸線に向かってラック軸１２の径方向に伸延され、このフランジ部１１ａ３に電動モータ１１３をボールねじ軸１５と同軸に設置するモータ取付部１１ａ４が形成されている。そして、電動モータ１１３のモータシャフト１１３ａがボールねじ軸１５の一端に連結されている。

なお、第２の実施の形態においては、一端を第２ハウジング１１ｂに軸受２１を介して回転可能に支持されたボールねじ軸１５が、他端を第１ハウジング１１ａと第２ハウジング１１ｂの両フランジ部１１ａ３、１１ｂ３の間に挟持された支持ブロック４５に軸受４６を介して支持されている点、およびボールナット２２を嵌着した駆動伝達部材１２４がボルト４７によってラック軸１２の外周に固定されている点も、第１の実施の形態と構成を異にしている。

上記した第２の実施の形態においても、ラック軸１２の軸線上には、ラック軸１２を収容する略円筒状のラック収容部１１ａ１、１１ｂ１が形成されているだけであるので、ラック軸１２の軸線上におけるハウジング１１の径をその全長に亘って小さくすることができる。これにより、エンジンのオイルパン等をラック軸１２の軸線上に接近して配置することが可能となり、エンジンルーム内の省スペース化に寄与できる。しかも、電動モータ１１３を、ラック軸１２の軸方向の一部を収容する第１ハウジング１１ａに形成したモータ取付部１１ａ４に設置したので、電動モータ１１３を第１ハウジング１１ａによって高剛性に支持することができる。

以上、本発明を実施の形態に即して説明したが、本発明は実施の形態で述べた構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の形態を採り得るものである。

本発明の第１の実施の形態を示す電動パワーステアリング装置の断面図である。 図１の２−２線に沿って切断した断面図である。 本発明の第２の実施の形態を示す電動パワーステアリング装置の断面図である。

符号の説明

１０…電動パワーステアリング装置、１１…ハウジング、１１ａ…第１ハウジング、１１ｂ…第２ハウジング、１１ａ１、１１ｂ１…ラック収容部、１１ａ２…モータ収容部、１１ａ４…モータ取付部、１１ｂ２…ボールねじ収容部、１２…ラック軸、１３、１１３…電動モータ、１５…ボールねじ軸、１７…ピニオン軸、２２…ボールナット、２４,１２４…駆動伝達部材。

Claims (2)

1. ハウジングと、該ハウジングに軸方向に移動可能に収容されたラック軸と、前記ハウジングに前記ラック軸と平行に収容され、前記ラック軸と平行な軸線の回りに回転可能に支持されたボールねじ軸と、該ボールねじ軸に螺合しボールねじ軸の軸線方向に移動可能なボールナットと、該ボールナットの前記ボールねじ軸の軸線方向の移動を前記ラック軸に駆動伝達する駆動伝達部材と、前記ハウジングに前記ボールねじ軸と同軸上に配設され、前記ボールねじ軸を回転駆動する電動モータとによって構成したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 請求項１において、前記ハウジングは、前記ラック軸の一部および前記ボールねじ軸を収容する第１ハウジングと、前記ラック軸の他部を収容しかつ前記電動モータを取付けた第２ハウジングからなっていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
   

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