JP2010105482A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ボールねじ機構を備えた電動パワーステアリング装置において、ボールねじ機構の改善をシンプルな構成で図ること。
【解決手段】電動パワーステアリング装置では、ボールねじ機構３０のボールねじナット３１が、ねじ軸３２の外周部に設けられた雄ねじ溝３２ａとによって螺旋状のボール転動路Ｐａを形成する雌ねじ溝３１ａを内周部に有する円筒状のナット本体３１Ａと、これに組付けられてボール転動路Ｐａに収容した複数のボール３３を無限循環させる循環路Ｐｂを有するデフレクタ３１Ｂを備えている。ナット本体３１Ａの軸方向中央部外周に形成されている環状フランジ部３１ｂは、回転軸１１に設けた段付内孔の段部１１ａ３と、回転軸１１に螺合されて段部１１ａ３に向けて進退可能な固定ナット３４に対して、回転不能に摩擦係合した状態で挟持されている。環状フランジ部３１ｂの軸方向一側と軸方向他側にはデフレクタ３１Ｂがそれぞれ配置されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両に装備される電動パワーステアリング装置、特に、ハウジングに対して回転可能かつ軸方向に移動不能に組付けられた電動機の回転軸に対してボールねじ機構のボールねじナットが同軸的かつ一体回転可能に配置され、同ボールねじ機構のねじ軸が操舵軸と一体に構成されていて、前記回転軸が操舵操作に応じて回転されることにより、前記回転軸からの出力が前記ボールねじ機構を介して前記操舵軸に伝達される電動パワーステアリング装置に関する。

この種の電動パワーステアリング装置は、例えば、下記特許文献１に記載されていて、前記ボールねじナットが、前記ねじ軸の外周部に設けられた雄ねじ溝とによって螺旋状のボール転動路を形成する雌ねじ溝を内周部に有する円筒状のナット本体と、このナット本体に組付けられて前記ボール転動路に転動可能に収容された複数のボールを連続的にすくい上げて通過させ無限循環させる循環路を有するデフレクタを備えている。
特開２００６−２１３２２６号公報

上記した特許文献１に記載されている電動パワーステアリング装置においては、前記ボールねじナットの前記ナット本体が、その軸方向の各端部にて、前記回転軸に設けた段付内孔の段部と、前記回転軸に螺合されて前記段部に向けて進退可能な固定ナットに対して、回転不能に摩擦係合した状態で挟持されていて、電動機の回転軸に対してボールねじ機構のボールねじナットが同軸的かつ一体回転可能に配置されている。

上記した特許文献１に記載されている電動パワーステアリング装置においては、電動機の回転軸に対してボールねじ機構のボールねじナットを同軸的かつ一体回転可能とする構成（固定ナットを締め付けることで、電動機の回転軸に対してナット本体を回転不能に摩擦係合した状態で挟持する構成）がシンプルであるため、安価に実施することが可能である。しかし、ナット本体が、回転軸の段付内孔の段部と固定ナットに対して、回転不能に摩擦係合した状態とするためには、固定ナットを強く締め付ける必要があって、その際に、ナット本体に設けた雌ねじ溝や、循環路を有するデフレクタ自体に、固定ナットの締付力が作用して、ナット本体に設けた雌ねじ溝や循環路を有するデフレクタ自体が変形するおそれがあり、これに起因してボールの滑動が部分的に阻害される（玉詰まり現象が発生する）おそれがある。なお、ボールの滑動が部分的に阻害される場合には、操舵時にトルク変動が生じて、運転者に不快感を与えるおそれがある。

本発明は、上記した問題に対処すべくなされたものであり、ハウジングに対して回転可能かつ軸方向に移動不能に組付けられた電動機の回転軸に対してボールねじ機構のボールねじナットが同軸的かつ一体回転可能に配置され、同ボールねじ機構のねじ軸が操舵軸と一体に構成されていて、前記回転軸が操舵操作に応じて回転されることにより、前記回転軸からの出力が前記ボールねじ機構を介して前記操舵軸に伝達される電動パワーステアリング装置であって、前記ボールねじナットは、前記ねじ軸の外周部に設けられた雄ねじ溝とによって螺旋状のボール転動路を形成する雌ねじ溝を内周部に有する円筒状のナット本体と、このナット本体に組付けられて前記ボール転動路に転動可能に収容された複数のボールを連続的にすくい上げて通過させ無限循環させる循環路を有するデフレクタを備えており、前記ナット本体の軸方向中央部外周には環状フランジ部が形成されていて、この環状フランジ部が、前記回転軸に設けた段付内孔の段部と、前記回転軸に螺合されて前記段部に向けて進退可能な固定ナットに対して、回転不能に摩擦係合した状態で挟持されており、前記環状フランジ部の軸方向一側に前記デフレクタが配置されるとともに、前記環状フランジ部の軸方向他側に前記デフレクタが配置されていることに特徴がある。この場合において、前記環状フランジ部に対して軸方向一側に設けられる前記デフレクタの個数と軸方向他側に設けられる前記デフレクタの個数が同数であることが望ましい。

本発明による電動パワーステアリング装置においては、ナット本体の軸方向中央部外周に形成した環状フランジ部が、回転軸に設けた段付内孔の段部と、回転軸に螺合されて段付内孔の段部に向けて進退可能な固定ナットに対して、回転不能に摩擦係合した状態で挟持されていて、電動機の回転軸に対してボールねじ機構のボールねじナットが同軸的かつ一体回転可能に配置されている。このため、電動機の回転軸に対してボールねじ機構のボールねじナットを同軸的かつ一体回転可能とする構成（固定ナットを締め付けることで、電動機の回転軸に対してナット本体を回転不能に摩擦係合した状態で挟持する構成）がシンプルであり、安価に実施することが可能である。

しかも、電動機の回転軸に対してボールねじ機構のボールねじナットを一体回転可能とするために、固定ナットを強く締め付けた場合にも、ナット本体に設けた雌ねじ溝やデフレクタ自体に固定ナットの締付力が殆ど作用しなくて、ナット本体に設けた雌ねじ溝や循環路を有するデフレクタ自体は殆ど変形しない。このため、ナット本体に設けた雌ねじ溝や循環路を有するデフレクタ自体の変形に起因する不具合（操舵時に、ボールの滑動が部分的に阻害されることによってトルク変動が生じて、運転者に不快感を与えるといった不具合）を防止することができる。

また、本発明による電動パワーステアリング装置においては、ナット本体の軸方向中央部外周に形成した環状フランジ部の軸方向一側にデフレクタが配置されるとともに、前記環状フランジ部の軸方向他側にデフレクタが配置されている。このため、一方（例えば、左方）への操舵時には、何れか一方のデフレクタを通して循環するボールに作用する荷重が、何れか他方のデフレクタを通して循環するボールに作用する荷重に比して大きくなり、また、他方（例えば、右方）への操舵時には、何れか一方のデフレクタを通して循環するボールに作用する荷重が、何れか他方のデフレクタを通して循環するボールに作用する荷重に比して小さくなって、操舵方向に応じてボールねじナットの左右（軸方向の一方と軸方向の他方）が使い分けられている。

したがって、本発明による電動パワーステアリング装置においては、例えば、ナット本体の軸方向端部外周に環状フランジ部が形成されていて、この環状フランジ部の軸方向一側にのみデフレクタおよびボールが配置されている比較例（この場合には、ボールねじナットの左右が使い分けられない）に比して、ボールねじ機構における構成部材の信頼性や耐久性に影響を与える荷重が作用する状態での使用頻度を左右で分担して少なくすることが可能であり、ボールねじ機構の信頼性、耐久性を向上させることが可能である。

以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１および図２は本発明による電動パワーステアリング装置を概略的に示していて、この電動パワーステアリング装置においては、電動機１０における回転軸１１の回転を操舵軸２０の軸方向移動に変換して伝達するボールねじ機構３０のボールねじナット３１が回転軸１１に対して同軸的かつ一体回転可能に配置されるとともに、ボールねじ機構３０のねじ軸３２が操舵軸２０と一体化されている。

また、この電動パワーステアリング装置においては、操舵操作（ステアリングホイールＳＨの回転操作）に応じて操舵軸２０が軸方向に移動されるとともに、操舵操作（ステアリングホイールＳＨの回転操作）に応じて回転軸１１が回転されることにより、回転軸１１からの出力がボールねじ機構３０を介して操舵軸２０に伝達されて、操舵軸２０が軸方向に移動されるように構成されている。

電動機１０は、電気制御装置ＥＣＵによって作動を制御されるものであり、その回転軸１１は、その左端部にて軸受５１を介してハウジング４０に回転可能かつ軸方向へ移動不能に組付けられ、その右端部にて軸受５２を介してハウジング４０に回転可能かつ軸方向へ移動不能に組付けられている。なお、電気制御装置ＥＣＵは、電動機１０に接続されるとともに、車速センサＳ１と操舵トルクセンサＳ２に接続されていて、車速と操舵トルク（ステアリングホイールＳＨの回転操作力）に応じて電動機１０の作動を制御するように構成されている。

操舵軸２０は、車両の左右方向に延在するように設けられたラックバーであって、ハウジング４０に対して回転不能かつ軸方向へ移動可能に組付けられており、左右各端部（図示省略）にてタイロッド（図示省略）を介してナックルアーム（図示省略）に連結されている。このため、操舵軸２０が軸方向に移動することにより、操舵輪ＲＷ，ＬＷが転舵されるようになっている。

ボールねじ機構３０は、上述したボールねじナット３１およびねじ軸３２と、ボールねじナット３１とねじ軸３２間に介装した多数のボール（鋼球）３３を備えている。ボールねじナット３１は、図２に示したように、円筒状のナット本体３１Ａと４個のデフレクタ３１Ｂを備えている。円筒状のナット本体３１Ａは、ねじ軸３２の外周部に設けられた雄ねじ溝３２ａとによって螺旋状のボール転動路Ｐａを形成する雌ねじ溝３１ａを内周部に有していて、軸方向中央部外周に環状フランジ部３１ｂが形成されている。

また、ナット本体３１Ａには、環状フランジ部３１ｂの右方と左方にデフレクタ３１Ｂを組付けるための取付孔３１ｃがそれぞれ２個設けられている。各デフレクタ３１Ｂは、ナット本体３１Ａの取付孔３１ｃに一体的に組付けられていて、略１周のボール転動路Ｐａに必要最小限の隙間で転動可能に収容された複数のボール３３を連続的にすくい上げて通過させ無限循環させる循環路Ｐｂを有している。なお、ナット本体３１Ａの取付孔３１ｃは、図２において周方向で１８０度間隔に設けられているが、周方向で９０度間隔に設けて実施することも可能である。

ところで、この実施形態においては、回転軸１１の右端部内周に大径内孔部１１ａ１側にて開口する段付内孔１１ａが設けられ、この段付内孔１１ａ内にボールねじナット３１が軸方向にて脱着可能に収容されている。また、段付内孔１１ａの開口端部に形成した雌ねじ部１１ａ２には、ボールねじナット３１の環状フランジ部３１ｂを段付内孔１１ａの段部１１ａ３に向けて締付け固定してボールねじナット３１を回転軸１１に対して一体回転可能に結合する固定ナット３４が段部１１ａ３に向けて進退可能に螺合されている。なお、固定ナット３４は、回転軸１１の雌ねじ部１１ａ２に螺合する雄ねじ部３４ａを外周に有する固定ねじであり、右端部に設けた複数個の凹部３４ｂに装着可能な専用工具（図示省略）によって回転軸１１に対して回転可能である。

上記した構成によって、この実施形態では、ボールねじナット３１の環状フランジ部３１ｂが、回転軸１１に設けた段部１１ａ３と、回転軸１１に螺合されて段部１１ａ１に向けて進退可能な固定ナット３４に対して、回転不能に摩擦係合した状態で挟持されている。また、環状フランジ部３１ｂの軸方向一側（図示右方）に２個のデフレクタ３１Ｂが配置されるとともに、環状フランジ部３１ｂの軸方向他側（図示左方）に２個のデフレクタ３１Ｂが配置されている。

なお、固定ナット３４の締付トルクは、低μ路面でのカウンタステアのとき（操舵操作速度が速くて、回転軸１１の回転速度が速く、操舵軸２０の軸方向移動がストッパ（図示省略）によって規制されて、回転軸１１が停止するときの慣性が最も大きいとき）においても、段部１１ａ３および固定ナット３４と環状フランジ部３１ｂ間に滑りが発生しない程度の大きさに設定されていて、固定ナット３４は回転軸１１に対して強く締め付けられている。また、固定ナット３４の締め付け時において、ナット本体３１Ａと回転軸１１が環状フランジ部３１ｂ以外の部分にて係合しないように、ボールねじナット３１と回転軸１１の段付内孔１１ａ間に軸方向クリアランスと径方向クリアランスが設定され、ボールねじナット３１と固定ナット３４が環状フランジ部３１ｂ以外の部分にて係合しないように、ボールねじナット３１と固定ナット３４間に径方向クリアランスが設定されている。

上記のように構成したこの実施形態の電動パワーステアリング装置においては、ナット本体３１Ａの軸方向中央部外周に形成した環状フランジ部３１ｂが、回転軸１１に設けた段付内孔１１ａの段部１１ａ３と、回転軸１１に螺合されて段部１１ａ３に向けて進退可能な固定ナット３４に対して、回転不能に摩擦係合した状態で挟持されていて、電動機１０の回転軸１１に対してボールねじ機構３０のボールねじナット３１が同軸的かつ一体回転可能に配置されている。このため、電動機１０の回転軸１１に対してボールねじ機構３０のボールねじナット３１を同軸的かつ一体回転可能とする構成（固定ナット３４を締め付けることで、電動機１０の回転軸１１に対してボールねじナット３１のナット本体３１Ａを回転不能に摩擦係合した状態で挟持する構成）がシンプルであり、安価に実施することが可能である。

しかも、電動機１０の回転軸１１に対してボールねじ機構３０のボールねじナット３１を一体回転可能とするために、固定ナット３４を回転軸１１に対して強く締め付けた場合にも、ナット本体３１Ａに設けた雌ねじ溝３１ａや循環路Ｐｂを有するデフレクタ３１Ｂ自体に固定ナット３４の締付力が殆ど作用しなくて、ナット本体３１Ａに設けた雌ねじ溝３１ａや循環路Ｐｂを有するデフレクタ３１Ｂ自体は殆ど変形しない。このため、ナット本体３１Ａに設けた雌ねじ溝３１ａや循環路Ｐｂを有するデフレクタ３１Ｂ自体の変形に起因する不具合（操舵時に、ボール３３の滑動が部分的に阻害されることによってトルク変動が生じて、運転者に不快感を与えるといった不具合）を防止することができる。

また、この電動パワーステアリング装置においては、ナット本体３１Ａの軸方向中央部外周に形成した環状フランジ部３１ｂの軸方向一側に２個のデフレクタ３１Ｂが配置されるとともに、環状フランジ部３１ｂの軸方向他側に２個のデフレクタ３１Ｂが配置されている。このため、一方（例えば、左方）への操舵時には、何れか一方のデフレクタ３１Ｂを通して循環するボール３３に作用する荷重が、何れか他方のデフレクタ３１Ｂを通して循環するボール３３に作用する荷重に比して大きくなり、また、他方（例えば、右方）への操舵時には、何れか一方のデフレクタ３１Ｂを通して循環するボール３３に作用する荷重が、何れか他方のデフレクタ３１Ｂを通して循環するボール３３に作用する荷重に比して小さくなって、操舵方向に応じてボールねじナット３１の左右（軸方向の一方と軸方向の他方）が使い分けられている。

したがって、この電動パワーステアリング装置においては、例えば、ナット本体（３１Ａ）の軸方向端部外周に環状フランジ部（３１ｂ）が形成されていて、この環状フランジ部（３１ｂ）の軸方向一側にのみデフレクタ（３１Ｂ）およびボール（３３）が配置されている比較例（この場合には、ボールねじナット（３１）の左右が使い分けられない）に比して、ボールねじ機構３０における構成部材の信頼性や耐久性に影響を与える荷重が作用する状態での使用頻度を左右で分担して少なくすることが可能であり、ボールねじ機構３０の信頼性、耐久性を向上させることが可能である。

上記した実施形態においては、デフレクタ３１Ｂの個数を４個として実施したが、この個数は複数個であればよく、適宜増減して実施することも可能である。

本発明による電動パワーステアリング装置の一実施形態を概略的に示す要部縦断正面図である。 図１に示した電動パワーステアリング装置のボールねじ機構部分を拡大して概略的に示した断面図である。

符号の説明

１０…電動機、１１…回転軸、１１ａ…段付内孔、１１ａ１…大径内孔部、１１ａ２…雌ねじ部、１１ａ３…段部、２０…操舵軸、３０…ボールねじ機構、３１…ボールねじナット、３１Ａ…ナット本体、３１Ｂ…デフレクタ、３１ａ…雌ねじ溝、３１ｂ…環状フランジ部、３１ｃ…取付孔、３２…ねじ軸、３２ａ…雄ねじ溝、３３…ボール、３４…固定ナット、３４ａ…雄ねじ部、３４ｂ…凹部、Ｐａ…ボール転動路、Ｐｂ…循環路、４０…ハウジング

Claims (2)

1. ハウジングに対して回転可能かつ軸方向に移動不能に組付けられた電動機の回転軸に対してボールねじ機構のボールねじナットが同軸的かつ一体回転可能に配置され、同ボールねじ機構のねじ軸が操舵軸と一体に構成されていて、前記回転軸が操舵操作に応じて回転されることにより、前記回転軸からの出力が前記ボールねじ機構を介して前記操舵軸に伝達される電動パワーステアリング装置であって、
   前記ボールねじナットは、前記ねじ軸の外周部に設けられた雄ねじ溝とによって螺旋状のボール転動路を形成する雌ねじ溝を内周部に有する円筒状のナット本体と、このナット本体に組付けられて前記ボール転動路に転動可能に収容された複数のボールを連続的にすくい上げて通過させ無限循環させる循環路を有するデフレクタを備えており、
   前記ナット本体の軸方向中央部外周には環状フランジ部が形成されていて、この環状フランジ部が、前記回転軸に設けた段付内孔の段部と、前記回転軸に螺合されて前記段部に向けて進退可能な固定ナットに対して、回転不能に摩擦係合した状態で挟持されており、
   前記環状フランジ部の軸方向一側に前記デフレクタが配置されるとともに、前記環状フランジ部の軸方向他側に前記デフレクタが配置されている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に記載の電動パワーステアリング装置において、前記環状フランジ部に対して軸方向一側に設けられる前記デフレクタの個数と軸方向他側に設けられる前記デフレクタの個数が同数であ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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