JP2010132060A - Electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ラック軸に作用するラジアル荷重をボールナットを利用して受承するようにした電動パワーステアリング装置に関するものである。 The present invention relates to an electric power steering apparatus configured to receive a radial load acting on a rack shaft by using a ball nut.
電動パワーステアリング装置には、例えば、特許文献1に記載されているように、ラック軸に形成したボールねじ軸にボールを介してボールナットを螺合させ、このボールナットと平行に電動モータを配置し、電動モータのモータシャフトに駆動歯車を連結するとともに、ボールナットに被動歯車を設け、これら駆動歯車と被動歯車とを中間歯車を介して噛合させた歯車減速機構を備えたモータ平行タイプの電動パワーステアリング装置がある。 In the electric power steering apparatus, for example, as described in Patent Document 1, a ball nut is screwed onto a ball screw shaft formed on a rack shaft via a ball, and an electric motor is arranged in parallel with the ball nut. In addition, a drive gear is connected to the motor shaft of the electric motor, a driven gear is provided on the ball nut, and a motor parallel type electric motor provided with a gear reduction mechanism in which the drive gear and the driven gear are engaged via an intermediate gear. There is a power steering device.
この種の電動パワーステアリング装置においては、転舵輪の転舵操作によってラック軸にラジアル荷重が作用する。このラジアル荷重が、ボールねじ軸に螺合するボールナットに伝えられ、ボールナットに偏荷重が作用すると、ボールナットの耐久性を低下させる要因となる。このために、一般にラック軸のエンド側をラックブッシュを介してハウジングに摺動可能にガイドし、ラック軸に作用するラジアル荷重によってボールナットに偏荷重を作用させないようにしている。 In this type of electric power steering apparatus, a radial load is applied to the rack shaft by the turning operation of the steered wheels. If this radial load is transmitted to a ball nut that is screwed onto the ball screw shaft, and an unbalanced load acts on the ball nut, this will cause a decrease in the durability of the ball nut. For this purpose, generally, the end side of the rack shaft is slidably guided to the housing via the rack bushing so that the radial load acting on the rack shaft does not apply an uneven load to the ball nut.
ところで、車両への搭載性を確保するために、ボールナットをラック軸のエンド(端部)側に配置せざるを得ない場合がある。例えば、車両によっては、エンジンのオイルパン等がラック軸の軸線上に接近して配置される場合があり、このような車両においては、オイルパン等との干渉を避けるために、ハウジングの径が大きくなるボールナット部分をラック軸のエンド側に配設することを余儀なくされる。 By the way, in order to ensure the mountability to the vehicle, the ball nut may be arranged on the end (end) side of the rack shaft. For example, depending on the vehicle, the engine oil pan or the like may be disposed close to the axis of the rack shaft. In such a vehicle, the diameter of the housing is small in order to avoid interference with the oil pan or the like. It is necessary to dispose a large ball nut portion on the end side of the rack shaft.
ところが、ボールナットをラック軸のエンド側に配設すると、ラック軸のエンド側を支持するラックブッシュをハウジングに配置するスペースを確保できなくなることになる。このような場合には、ラック軸のエンド側に配設されるボールナットにラックブッシュを取付け、ラック軸のエンド側をラックブッシュを介してボールナットに摺動可能にガイドすることが考えられる。 However, if the ball nut is disposed on the end side of the rack shaft, it becomes impossible to secure a space for arranging the rack bush supporting the end side of the rack shaft in the housing. In such a case, a rack bush may be attached to a ball nut disposed on the end side of the rack shaft, and the end side of the rack shaft may be slidably guided to the ball nut via the rack bush.
従来、ボールナットの先端側内周部にブッシュを圧入固定し、ラック軸を直線摺動可能に支持するものが知られている(例えば、特許文献2参照)特許文献2に記載されたものは、ハウジングのブッシュ支持部(17)とボールナット(32)との間にブッシュ(40)を掛け渡したものである。
しかしながら、特許文献2に記載されているように、ボールナットに圧入固定したブッシュ(ラックブッシュ)によって、ラック軸を摺動可能にガイドするように構成すると、ラック軸に作用するラジアル荷重によってラック軸がガイドブッシュに当接し、ラックブッシュとラック軸間にすべり摩擦が発生する。このために、図4に示すように、ボールナット1の回転力F1がラックブッシュ2とラック軸3間のすべり摩擦力F3によってロスされ、ボールねじ機構のトルク伝達効率が低下する問題がある。
However, as described in
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、トルク伝達効率が低下しない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。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide an electric power steering device in which torque transmission efficiency does not decrease.
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、ラック軸に形成したボールねじ軸にボールナットを螺合し、前記ラック軸と平行に電動モータを配置し、該電動モータの駆動力を歯車減速機構を介して前記ボールナットに伝達して操舵補助する電動パワーステアリング装置であって、前記ラック軸を軸方向に移動可能に収容するハウジングを備え、該ハウジングに前記ボールナットを前記ラック軸の軸端に近い位置において回転可能に配設し、前記ラック軸の外周を摺動可能にガイドするガイドブッシュを設け、該ガイドブッシュを前記ボールナットの内周にころがり軸受を介して支持したことである。 In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is characterized in that a ball nut is screwed onto a ball screw shaft formed on a rack shaft, an electric motor is disposed in parallel with the rack shaft, and the electric motor An electric power steering device for assisting steering by transmitting a driving force to the ball nut via a gear reduction mechanism, comprising a housing that accommodates the rack shaft so as to be movable in the axial direction. A guide bush that is rotatably disposed at a position near the shaft end of the rack shaft and that slidably guides the outer periphery of the rack shaft is provided, and the guide bush is disposed on the inner periphery of the ball nut via a rolling bearing. It is to support.
請求項2に係る発明の特徴は、請求項1において、前記ガイドブッシュを、前記ころがり軸受よりも軟質の材料にて構成したことである。
A feature of the invention according to
請求項3に係る発明の特徴は、請求項2において、前記ガイドブッシュを、軟質金属材にて構成したことである。
A feature of the invention according to
請求項1に係る発明によれば、ボールナットがラック軸の軸端に近い位置においてハウジングに回転可能に配設されているので、例えば、エンジンのオイルパン等がラック軸の軸線上に接近して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確実に避けることができる。しかも、ラック軸の軸端に近い位置に配設されたボールナットの内周に、ころがり軸受を介してガイドブッシュを支持したので、ラック軸とラックブッシュとの間に発生する摩擦を、ころがり摩擦とすることができる。これによって、摩擦ロスを低減することができ、ボールねじ機構のトルク伝達効率を低下させることがない電動パワーステアリング装置を実現することができる。 According to the first aspect of the invention, since the ball nut is rotatably disposed in the housing at a position close to the end of the rack shaft, for example, an engine oil pan or the like approaches the axis of the rack shaft. Even in a vehicle that is arranged in this manner, it is possible to reliably avoid interference between the housing and the oil pan. In addition, since the guide bush is supported via the rolling bearing on the inner periphery of the ball nut disposed near the shaft end of the rack shaft, the friction generated between the rack shaft and the rack bush is reduced by the rolling friction. It can be. As a result, it is possible to realize an electric power steering device that can reduce friction loss and does not reduce the torque transmission efficiency of the ball screw mechanism.
請求項2に係る発明によれば、ガイドブッシュを、ころがり軸受よりも軟質の材料にて構成したので、ラック軸に作用するラジアル荷重によってラック軸がガイドブッシュに押し付けられても、ラック軸を傷つけることなく、ラック軸をスムーズに摺動することができる。
According to the invention of
請求項3に係る発明によれば、ガイドブッシュを、軟質金属材にて構成したので、請求項2と同様な効果を奏せられるとともに、ガイドブッシュの耐久性を向上することができる。
According to the invention of
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、本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置10の模式図を示し、図2は電動パワーステアリング装置10に設けられたボールナット23にガイドブッシュ42を支持した構成を示す断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view of an electric
図1において、電動パワーステアリング装置10は、転舵輪12を転舵するためにステアリングホイール13に加えられる操舵トルクを伝達するステアリングシャフト14と、ステアリングシャフト14からの操舵トルクにより転舵輪12を転舵する、例えばラックアンドピニオン機構からなる操舵機構15と、ステアリングシャフト14と操舵機構15とを連結する軸継手としての中間軸16とを備えている。
In FIG. 1, an electric
操舵機構15は、入力軸としてのピニオン軸17と、自動車の横方向(直進方向と直交する方向)に延びる転舵軸としてのラック軸18と、ピニオン軸17およびラック軸18を収容するハウジング20とを有している。ピニオン軸17は、ハウジング20に回動可能に支持され、ラック軸18は、ハウジング20に直線往復移動可能に支持されている。ピニオン軸17のピニオン歯17aは、ラック軸18のラック歯18aに噛合されている。ラック軸18の両端部は、タイロッドおよびナックルアームを介して転舵輪12に連結されている。
The
これにより、ステアリングホイール13が操舵されると、その操舵トルクがステアリングシャフト14等を介して操舵機構15に伝達され、ピニオン軸17が回転される。ピニオン軸17の回転は、ピニオン歯17aおよびラック歯18aによって、ラック軸18の直線移動に変換され、これによって転舵輪12が転舵される。
Thereby, when the
ラック軸18には、図2に示すように、ボールねじ軸21が一体的に形成され、ボールねじ軸21に多数のボール22を介して螺合するボールナット23が、ラック軸18と同心的にハウジング20に軸受35を介して回転可能に支持されている。かかるボールねじ軸21、ボール22およびボールナット23によって、ボールナット23の回転をボールねじ軸21の軸方向運動に変換するボールねじ機構24を構成している。
As shown in FIG. 2, a
さらに、電動パワーステアリング装置10には、図1に示すように、操舵トルクを検出するトルクセンサ25と、トルクセンサ25の出力に基づいて制御され、操舵トルクをアシストする電動モータ26と、電動モータ26の回転を減速する歯車減速機構27が設けられている。歯車減速機構27は、電動モータ26によって駆動される駆動歯車31と、ボールナット23の一端外周に一体的に圧入された被動歯車32と、これら駆動歯車31および被動歯車32に噛合し、駆動歯車31の回転を被動歯車32に伝達する中間歯車33とによって構成されている。
Further, as shown in FIG. 1, the electric
ボールナット23は、エンジンのオイルパン等との干渉を避けるために、図1に示すように、ラック軸18の軸端に近い位置においてハウジング20に軸受35(図2参照)を介して、ボールねじ軸21(ラック軸18)と同心的に回転可能に配設されている。このために、ラック軸18の軸端側のハウジング20には、ラック軸18をガイドするガイドブッシュを配置するスペースが確保できない構成となっている。
In order to avoid interference with an engine oil pan or the like, the
図2に示すように、被動歯車32はボールナット23の一端外周に一体的に圧入されている。被動歯車32が圧入されたボールナット23の内周には、ボールベアリング等のころがり軸受41の外輪41aが嵌着固定され、ころがり軸受41の内輪41bにラック軸18の外周を摺動可能にガイドするリング状のガイドブッシュ42が嵌着固定されている。ガイドブッシュ42は、比較的軟質の金属、例えば、青銅からなり、通常ラック軸18の外周に僅かな隙間を有して嵌合されている。
As shown in FIG. 2, the driven
これにより、ラック軸18に作用するラジアル荷重によってラック軸18がガイドブッシュ42に当接しても、ラック軸18を傷つけることなく、ラック軸18を軸方向にスムーズにガイドできるとともに、ガイドブッシュ42の耐久性を向上できるようにしている。
Thus, even if the
ハウジング20の内周には、軸受35の外輪が締付けナット36によって一体的に固着され、この軸受35の内輪にボールナット23が締付けナット37によってボールねじ軸21(ラック軸18)と同一軸線上に回転可能に支持されている。ハウジング20には、図1に示すように、電動モータ26がラック軸18と平行に設置されている。電動モータ26のモータシャフトには、駆動歯車31が連結され、駆動歯車31は中間歯車33を介して被動歯車32に噛合されている。
The outer ring of the
上記した駆動歯車31、中間歯車33および被動歯車32によって、電動モータ26の回転をボールナット23に減速して伝達する歯車減速機構27を構成している。
The
次に、上記した実施の形態におけ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。ステアリングホイール13が操舵されると、操舵トルクがピニオン軸17に入力される。ピニオン軸17に入力された操舵トルクは、トルクセンサ25により検出され、検出された操舵トルクに基づいて電動モータ26が回転制御され、操舵補助トルクを発生させる。電動モータ26による操舵補助トルクは、駆動歯車31、中間歯車33および被動歯車32を介してボールナット23に伝達され、ボールナット23の回転によりボールねじ軸21と一体的にラック軸18が軸方向に移動される。ラック軸18の軸方向移動により、タイロッドおよびナックルアームを介して転舵輪12が転舵され、運転者によるステアリングホイール13の操舵力が軽減される。
Next, the operation of the electric
ところで、転舵輪12の転舵に伴い、ラック軸18にラジアル荷重が作用し、このラジアル荷重は、ラックブッシュ42、ころがり軸受41を介してボールナット23に伝えられ、ボールナット23にてラジアル荷重が受承される。この際、ラック軸18の外周とラックブッシュ42の内周との間には、図3に示すようなころがり摩擦力F2しか発生しないので、ボールねじ機構24のトルク伝達効率を低下させることがない。すなわち、ボールナット23とラックブッシュ42との間にころがり軸受41を配置したことにより、ラック軸18とラックブッシュ42との間に発生する摩擦力を、図4に示すすべり摩擦F3から図3に示すころがり摩擦F2に転換することができ、これにより、摩擦ロスが低減され、ボールねじ機構24によるトルク伝達を高効率に維持することができる。
By the way, as the steered
上記した実施の形態における電動パワーステアリング装置10によれば、ボールナット23がラック軸18の軸端に近い位置においてハウジング20に回転可能に配設されているので、例えば、エンジンのオイルパン等がラック軸18の軸線上に接近して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的確に避けることができる。
According to the electric
しかも、ラック軸18の軸端に近い位置に配設されたボールナット23の内周に、ころがり軸受41を介してガイドブッシュ42を支持したので、ラック軸18とラックブッシュ42との間に発生する摩擦力を、ころがり摩擦とすることができる。その結果、摩擦ロスを低減でき、ボールねじ機構24のトルク伝達効率の低下を抑制することができる電動パワーステアリング装置10を実現することができる。
In addition, since the
上記した実施の形態においては、ガイドブッシュ42を軟質な金属にて構成した例について述べたが、ガイドブッシュ42を樹脂にて構成することも可能である。
In the above-described embodiment, the example in which the
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態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変形が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention described in the claims. Is possible.
10…電動パワーステアリング装置、18…ラック軸、20…ハウジング、21…ボールねじ軸、23…ボールナット、24…ボールねじ機構、26…電動モータ、27…歯車減速機構、41…ころがり軸受、42…ガイドブッシュ。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ラック軸を軸方向に移動可能に収容するハウジングを備え、該ハウジングに前記ボールナットを前記ラック軸の軸端に近い位置において回転可能に配設し、前記ラック軸の外周を摺動可能にガイドするガイドブッシュを設け、該ガイドブッシュを前記ボールナットの内周にころがり軸受を介して支持したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 A ball nut is screwed onto a ball screw shaft formed on the rack shaft, an electric motor is arranged in parallel with the rack shaft, and the driving force of the electric motor is transmitted to the ball nut via a gear reduction mechanism to assist steering. An electric power steering device that
A housing for accommodating the rack shaft so as to be movable in the axial direction is provided, and the ball nut is rotatably disposed in the housing at a position near the shaft end of the rack shaft so that the outer periphery of the rack shaft can be slid. An electric power steering apparatus comprising a guide bush for guiding and supporting the guide bush on the inner periphery of the ball nut via a rolling bearing.
3. The electric power steering apparatus according to claim 2, wherein the guide bush is made of a soft metal material.
Priority Applications (1)
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JP2008308234A JP2010132060A (en) | 2008-12-03 | 2008-12-03 | Electric power steering device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP2444298A1 (en) | 2010-10-21 | 2012-04-25 | JTEKT Corporation | Motor vehicle steering system |
JP2012091580A (en) * | 2010-10-25 | 2012-05-17 | Jtekt Corp | Vehicle steering device |
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2008
- 2008-12-03 JP JP2008308234A patent/JP2010132060A/en active Pending
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EP2444298A1 (en) | 2010-10-21 | 2012-04-25 | JTEKT Corporation | Motor vehicle steering system |
US8827031B2 (en) | 2010-10-21 | 2014-09-09 | Jtekt Corporation | Motor vehicle steering system |
JP2012091580A (en) * | 2010-10-25 | 2012-05-17 | Jtekt Corp | Vehicle steering device |
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