JP2015160493A

JP2015160493A - パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2015160493A
Application number: JP2014036106A
Authority: JP
Inventors: 理谷内; Osamu Yanai; 圭祐北村; Keisuke Kitamura; 高太郎椎野; Kotaro Shiino
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Steering Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2014-02-27
Publication date: 2015-09-07

Abstract

【課題】ハウジングの内部に水分が侵入した場合におけるボールねじ機構の錆の発生を抑制し得るパワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】ボールねじ機構４０を介して電動モータ３１の回転力をラック軸７の軸方向運動に変換して操舵アシスト力を付与するパワーステアリング装置において、ボールねじ機構４０に、基油としての合成炭化水素油と増ちょう剤としてのカルシウムスルフォネート複合石鹸とを含有するグリスＧを塗布することとした。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えばベルトを介して伝達されるモータの回転力でもってラック軸の移動をアシストするラックアシスト式の操舵装置として用いられるパワーステアリング装置に関する。

従来のラックアシスト式のパワーステアリング装置としては、例えば以下の特許文献１に記載されたものが知られている。

すなわち、このパワーステアリング装置では、ハウジング内部への水分の侵入を検出する水滴センサを設け、該センサによって水分が検出された場合には、異常処理装置が電動モータの作動を停止させることにより、該モータを短絡等から保護することとしている。

特開２００６−１１１０３２号公報

しかしながら、前記従来のパワーステアリング装置では、ハウジングの内部への水分の侵入は検出できても、かかる水分の侵入による錆の発生までは抑制することができない。

特に、前記従来のパワーステアリング装置のように、転舵軸の外周部に減速機構として金属製のボールねじ機構を設けた場合、ブーツの破れ等によりハウジング内部に水分が侵入すると、該水分によってボールねじ機構に錆が発生し、これによって、運転者の操舵負荷が増大してしまうおそれがあった。

本発明は、かかる技術的課題に鑑みて案出されたものであり、ハウジングの内部に水分が侵入した場合における錆の発生を抑制し得るパワーステアリング装置を提供するものである。

本発明は、鉄系金属材料によって形成され、ステアリングホイールの回転に伴い軸方向移動することで転舵輪の転舵に供する転舵軸と、前記転舵軸の外周に相対回転自在に設けられた筒状のナットと、該ナットと前記転舵軸の間に形成されたボール循環溝と、該ボール循環溝内にて転動可能に介装された鉄系金属材料からなる複数のボールと、からなるボールねじ機構と、前記転舵軸及び前記ボールねじ機構を収容するハウジングと、前記ナットを回転駆動することで、前記ボールねじ機構を介して前記転舵軸に操舵力を付与する電動モータと、前記電動モータの回転力を前記ナットに伝達する伝達機構と、前記ボールねじ機構に塗布され、基油としての合成炭化水素油と増ちょう剤としてのカルシウムスルフォネート複合石鹸とを含有するグリスと、を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、ボールねじ機構に塗布するグリスとして、カルシウムスルフォネート複合石鹸を含有するものを採用したことにより、該カルシウムスルフォネート複合石鹸を含有しないグリスを塗布していた従来の場合と比べて、ボールねじ機構の防錆性が飛躍的に向上し、これによって、ハウジングの内部に水分が侵入した際の錆の発生を抑制することができる。

その結果、鉄系金属材料によってボールねじ機構の強度を確保しつつも、該ボールねじ機構の錆によって運転者の操舵負荷が増大してしまう不具合を抑制することが可能となる。

本発明に係るパワーステアリング装置の略図である。図１に示すモータユニット近傍の拡大断面図である。

以下、本発明に係るパワーステアリング装置の実施形態を図面に基づいて詳述する。なお、下記の実施形態では、当該パワーステアリング装置を自動車の操舵装置に適用したものを示している。

すなわち、このパワーステアリング装置は、図１に示すように、その一端側がステアリングホイール１と一体回転可能に連係される入力軸２と、その一端側が図示外のトーションバーを介して入力軸２の他端側に相対回転可能に連結され、その他端側がラック・ピニオン機構４を介して転舵輪５Ｌ，５Ｒに連係される出力軸３と、入力軸２の外周側に配置され、この入力軸２と出力軸３の相対回転変位量に基づいて操舵トルクを検出するトルクセンサ６とこのトルクセンサ６や図示外の車速センサ等の検出結果に基づいて運転者の操舵トルクに応じた操舵アシストトルクを後述のラック軸７に付与するモータユニット３０と、該モータユニット３０の出力（回転力）を減速しつつ後述のラック軸７の軸方向移動力へと変換して伝達する伝達機構２０と、から主として構成されている。

前記ラック・ピニオン機構４は、出力軸３の一端部の外周に形成された図外のピニオン歯と当該出力軸３の一端部にほぼ直交するかたちで配置される鉄系金属材料からなるラック軸７の軸方向所定範囲に形成される図外のラック歯とが噛合してなるもので、出力軸３の回転方向に応じてラック軸７が軸方向に移動するようになっている。そして、ラック軸７の各端部はそれぞれタイロッド８，８及びナックルアーム９，９を介して転舵輪５Ｒ，５Ｌに連係されており、ラック軸７が軸方向に移動して各タイロッド８，８を介して各ナックルアーム９，９が引っ張られることにより、転舵輪５Ｒ，５Ｌの向きが変更されるようになっている。

前記ラック軸７は、図２に示すように、ラック・ピニオン機構４を収容する第１ギヤハウジング１１と、伝達機構２０を収容する第２ギヤハウジング１２と、を一体的に構成してなるギヤハウジング１０内に、軸方向移動自在に収容されている。なお、第１ハウジング１１と第２ハウジング１２とは、第２ハウジング１２の接合端部に突設された嵌合凸部１２ａを第１ギヤハウジング１１の接合端部に穿設された嵌合凹部１１ａに嵌合させた状態で、ギヤハウジング１０とモータユニット３０とを締結する複数（本実施形態では３つ）のボルト１３でもって、モータユニット３０と共締め固定されている。

前記伝達機構２０は、後述する電動モータ３１の出力軸３１ａの先端部外周に一体回転可能に設けられ、該出力軸３１ａの軸線Ｌ１を中心に回転する入力側プーリ２１と、ラック軸７の外周に相対回転可能に設けられ、入力側プーリ２１の回転力に基づいてラック軸７の軸線Ｌ２を中心に回転する出力側プーリ２２と、該出力側プーリ２２とラック軸７の間に介装され、出力側プーリ２２の回転を減速しつつラック軸７の軸方向運動に変換するボールねじ機構４０と、入力側プーリ２１と出力側プーリ２２に跨って巻回され、入力側プーリ２１の回転を出力側プーリ２１に伝達することで前記両プーリ２１，２２の同期回転に供するベルト２３と、から主として構成され、前記両ギヤハウジング１１，１２の接合端部間に画成された伝達機構収容部１４内に収容配置されている。

前記ボールねじ機構４０はラック軸７を包囲する筒状に形成され、該ラック軸７に対し相対回転自在に設けられたナット４１と、ラック軸７の外周に設けられた螺旋状の軸側ボールねじ溝４２ａとナット４１の内周に設けられた螺旋状のナット側ボールねじ溝４２ｂとでもって構成されるボール循環溝４２と、該ボール循環溝４２内にて転動可能に介装された鉄系金属材料からなる複数のボール４３と、前記ボール循環溝４２の両端を繋いで該ボール循環溝４２の両端部間におけるボール４３の循環に供する筒状の接続部材であるチューブ４４と、から主として構成されている。

前記ナット４１は、軸方向一端部がボールベアリング２４を介して第１ギヤハウジング１１に回転自在に支持され、他端部の外周面に出力側プーリ２２が嵌着固定されている。なお、前記ボールベアリング２４は、ナット４１と一体に構成された内輪２４ａと、第１ギヤハウジング１１の内周面に圧入されると共にロックナット２５によって締結された外輪２４ｂと、前記内外輪２４ａ，２４ｂ間に転動自在に介装された複数のボール２４ｃと、から構成されている。

そして、前記両ボールねじ溝４２ａ，４２ｂ及び前記内外輪２４ａ，２４ｂ間には、それぞれ前記各ボール４３，２４ｃの転動に伴う摩擦の潤滑に供する所定のグリスＧが塗布されている。このグリスＧは、合成炭化水素油を主成分とする基油に、増ちょう剤としてカルシウムスルフォネート複合石鹸を加えてなるもので、滴点が２９０℃以上であり、かつ、混和ちょう度が３３０となるように構成されている。

前記モータユニット３０は、出力軸３１ａが突設された軸方向一端側が第２ギヤハウジング１２に支持固定され、入力側プーリ２１を回転駆動することにより前記伝達機構２０を介してラック軸７に操舵アシスト力を発生させる電動モータ３１と、該電動モータ３１の他端側に付設され、操舵トルクや車両速度など所定のパラメータに応じて前記電動モータ３１を駆動制御する電子コントローラ３２と、が一体的に構成されたものである。

以上のように構成された前記パワーステアリング装置によれば、前記ボールねじ機構４０に塗布するグリスＧとしてカルシウムスルフォネート複合石鹸を含有するものを採用したことにより、該カルシウムスルフォネート複合石鹸を含有しないグリスを塗布していた従来の場合と比べて、ボールねじ機構４０やボールベアリング２４の防錆性が飛躍的に向上し、これによって、ギヤハウジング１０の内部に水分が侵入した際のボールねじ機構４０やボールベアリング２４における錆の発生を抑制することができる。

その結果、鉄系金属材料によってボールねじ機構４０の強度を確保しつつも、該ボールねじ機構４０の錆によって運転者の操舵負荷が増大してしまう不具合を抑制することが可能となる。

さらに、本実施形態のように、ラック軸７の外周部に設けられるボールねじ機構４０の場合には、自動車のエンジンルーム内に配置されることになるため、エンジン（図示外）や電動モータ３１から高熱の影響を受け易い状況下にあるところ、前記グリスＧの滴点が２９０℃以上となっていることから、当該高温状況下においてもグリスＧの粘性が維持され、ボールねじ機構４０の滑らかな作動を確保することができる。

加えて、前記グリスＧの場合には混和ちょう度が３３０となっている、すなわちＮＬＧＩ（ＮａｔｉｏｎａｌＬｕｂｕｒｉｃａｔｉｎｇＧｒｅａｓｅＩｎｓｔｉｔｕｔｅ）のちょう度番号における１号に相当する比較的軟らかい状態をなすものであるため、ボールねじ機構の滑らかな作動を確保できるのは勿論のこと、耐フレッチング性にも優れ、ボールねじ機構４０の摩耗抑制にも供される。

本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、例えばグリスＧの他の組成など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、適用するパワーステアリング装置の仕様等に応じて自由に変更することができる。

７…ラック軸（転舵軸）
１０…ギヤハウジング（ハウジング）
１１…第１ギヤハウジング
１２…第２ギヤハウジング
２０…伝達機構
２１…入力側プーリ
２２…出力側プーリ
２３…ベルト
３１…電動モータ
４０…ボールねじ機構
４１…ナット
４２…ボール循環溝
４３…ボール
Ｇ…グリス

Claims

鉄系金属材料によって形成され、ステアリングホイールの回転に伴い軸方向移動することで転舵輪の転舵に供する転舵軸と、
前記転舵軸の外周に相対回転自在に設けられた筒状のナットと、該ナットと前記転舵軸の間に形成されたボール循環溝と、該ボール循環溝内にて転動可能に介装された鉄系金属材料からなる複数のボールと、からなるボールねじ機構と、
前記転舵軸及び前記ボールねじ機構を収容するハウジングと、
前記ナットを回転駆動することで、前記ボールねじ機構を介して前記転舵軸に操舵力を付与する電動モータと、
前記電動モータの回転力を前記ナットに伝達する伝達機構と、
前記ボールねじ機構に塗布され、基油としての合成炭化水素油と増ちょう剤としてのカルシウムスルフォネート複合石鹸とを含有するグリスと、
を備えたことを特徴とするパワーステアリング装置。
前記グリスは、滴点が２９０℃以上であることを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリング装置。
前記グリスは、混和ちょう度が３１０〜３４０であることを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリング装置。