JP2018070118A - Steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ステアリング装置に関する。 The present invention relates to a steering device.
従来、特許文献1に示されるように、モータにより、転舵シャフトの軸方向推力を発生するようにした自動車用のステアリング装置がある。特許文献1に示されるステアリング装置では、両側にタイロッド等を介して転舵輪が連結され、転舵シャフトの外周面にボールネジ軸が形成され、ボールネジ軸にボールを介してボールナットが螺合している。そして、ボールナットは軸線方向で歯付きのプーリである従動部材と一体回転可能に連結され、従動部材はモータの出力軸に固定された歯付きのプーリである駆動部材とベルトによって接続されている。従動部材は、転舵シャフトを収納するハウジングに軸受によって回転可能に取り付けられて、ハウジング内に収納されている。このような構成によって、運転者がステアリングホイールを操舵すると、ボールナットがモータによって駆動されてボールネジ軸に対して回転し、ボールネジ軸にモータによるアシスト力が軸力として付与されて、運転者によってステアリングホイールに入力される操舵トルクがアシストされる。 Conventionally, as disclosed in Patent Document 1, there is a steering apparatus for an automobile in which an axial thrust of a steered shaft is generated by a motor. In the steering device disclosed in Patent Document 1, steered wheels are connected to both sides via tie rods, a ball screw shaft is formed on the outer peripheral surface of the steered shaft, and a ball nut is screwed onto the ball screw shaft via a ball. Yes. The ball nut is connected to a driven member that is a toothed pulley in the axial direction so as to be integrally rotatable, and the driven member is connected to a driving member that is a toothed pulley fixed to the output shaft of the motor by a belt. . The driven member is rotatably mounted by a bearing on a housing that houses the steered shaft, and is housed in the housing. With this configuration, when the driver steers the steering wheel, the ball nut is driven by the motor and rotates with respect to the ball screw shaft, and the assist force by the motor is applied to the ball screw shaft as an axial force. The steering torque input to the wheel is assisted.
引用文献1に示されるようなステアリング装置では、軸受の内輪の内周面と、従動部材の外周面との嵌め合いは、隙間嵌めである。このため、従動部材がハウジングに対して、傾き、従動部材に連結されているボールナットが傾き、ボールナットがボールネジ軸に対して傾く。すると、ボールナットがボールネジ軸に対して回転する際に、ボールナットとボール間、及び、ボールとボールネジ軸間の摺動抵抗が変動し、モータからボールネジ軸に伝達される回転トルクが変動する。 In the steering device as shown in the cited document 1, the fit between the inner peripheral surface of the inner ring of the bearing and the outer peripheral surface of the driven member is a clearance fit. For this reason, the driven member is inclined with respect to the housing, the ball nut connected to the driven member is inclined, and the ball nut is inclined with respect to the ball screw shaft. Then, when the ball nut rotates with respect to the ball screw shaft, the sliding resistance between the ball nut and the ball and between the ball and the ball screw shaft varies, and the rotational torque transmitted from the motor to the ball screw shaft varies.
本発明は、上記課題に鑑みてなされた発明であり、転舵シャフトの外周面に形成されたボールネジ軸と螺合したボールナットにモータからの回転トルクが伝達されるステアリング装置において、モータからボールネジ軸に伝達される回転トルクの変動を抑制することができるステアリング装置を提供する。 The present invention has been made in view of the above problems, and in a steering device in which rotational torque from a motor is transmitted to a ball nut screwed with a ball screw shaft formed on an outer peripheral surface of a steered shaft, A steering device capable of suppressing fluctuations in rotational torque transmitted to a shaft is provided.
本発明の請求項1に係るステアリング装置は、軸線方向に移動して転舵輪を転舵する転舵シャフトと、前記転舵シャフトの外周面に形成されたボールネジ軸、及び前記ボールネジ軸に複数のボールを介して螺合するボールナットを備えるボールネジ機構と、回転トルクを出力するモータと、前記ボールナットに一体回転可能に設けられ、前記モータから出力された前記回転トルクが伝達される従動部材と、前記転舵シャフト、前記ボールネジ機構、及び前記従動部材を収容するハウジングと、前記ボールナット又は前記従動部材の外周面に取り付けられ、外周面に内輪軌道面が形成された内輪と、前記内輪の外周側に前記内輪に対して相対回転可能に設けられ、前記ハウジングに取り付けられ、内周面に外輪軌道面が形成された外輪と、前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間に、転動可能に複数配置された転動体とを備え、前記ボールナット又は前記従動部材を前記ハウジングに回転可能に軸支する軸受と、を有し、前記内輪と前記ボールナット又は前記従動部材との嵌め合いが、中間嵌めである。 A steering apparatus according to claim 1 of the present invention includes a steered shaft that moves in the axial direction to steer a steered wheel, a ball screw shaft formed on an outer peripheral surface of the steered shaft, and a plurality of balls on the ball screw shaft. A ball screw mechanism including a ball nut screwed through a ball, a motor that outputs rotational torque, a driven member that is rotatably provided integrally with the ball nut and that transmits the rotational torque output from the motor; A housing that houses the steered shaft, the ball screw mechanism, and the driven member, an inner ring that is attached to an outer peripheral surface of the ball nut or the driven member, and an inner ring raceway surface is formed on the outer peripheral surface; An outer ring provided on the outer peripheral side so as to be rotatable relative to the inner ring, attached to the housing, and formed with an outer ring raceway surface on the inner peripheral surface; A plurality of rolling elements arranged so as to be able to roll between a ring raceway surface and the outer ring raceway surface; and a bearing that rotatably supports the ball nut or the driven member on the housing. The fit between the inner ring and the ball nut or the driven member is an intermediate fit.
上記ステアリング装置によれば、内輪とボールナット又は従動部材との嵌め合いが、中間嵌めである。これにより、内輪とボールナット又は従動部材との間のガタツキを抑制することができ、内輪に対するボールナットの傾きを抑制することができ、ハウジングに対するボールナットの傾きを抑制することができる。このため、ボールナットがボールネジ軸に対して回転する際における、ボールナットとボール間、及び、ボールとボールネジ軸間の摺動抵抗の変動を抑制することができ、モータからボールネジ軸に伝達される回転トルクの変動を抑制することができる。 According to the steering device, the fit between the inner ring and the ball nut or the driven member is an intermediate fit. Thereby, the play between the inner ring and the ball nut or the driven member can be suppressed, the inclination of the ball nut with respect to the inner ring can be suppressed, and the inclination of the ball nut with respect to the housing can be suppressed. For this reason, when the ball nut rotates with respect to the ball screw shaft, fluctuations in sliding resistance between the ball nut and the ball and between the ball and the ball screw shaft can be suppressed, and the ball screw shaft is transmitted to the ball screw shaft. Variations in rotational torque can be suppressed.
(ステアリング装置の構成)
以下、本発明のステアリング装置S1の具体的な実施形態について図面を参照しつつ説明する。図1において、ステアリング装置S1は、操舵機構10、転舵機構20、操舵補助機構30、及びトルク検出装置40を有する。
(Structure of steering device)
Hereinafter, a specific embodiment of the steering device S1 of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, the steering device S1 includes a
操舵機構10は、ステアリングホイール11、及びステアリングシャフト12を備える。ステアリングホイール11は、ステアリングシャフト12の端部に固定される。ステアリングシャフト12は、転舵輪26を転舵するために、ステアリングホイール11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12は、コラム軸13、中間軸14、及びピニオン軸15を連結して構成される。ピニオン軸15は、入力シャフト15a、出力シャフト15b、及びトーションバー15cを有する。入力シャフト15aの入力側部分には、中間軸14の出力側部分が接続され、出力シャフト15bの出力側部分には、ピニオン歯15dが形成される。
The
転舵機構20は、転舵シャフト21、及び略円筒形状に形成されたハウジング22を有する。転舵シャフト21は、軸線方向に沿って直線往復移動可能にハウジング22に収容されて支持される。以下の説明において、この転舵シャフト21の軸線方向に沿った方向を単に「軸線方向A(図1〜図3参照)」とも称する。ハウジング22は、アルミニウム合金等の軽金属で構成されている。ハウジング22は、第一ハウジング22aと、第一ハウジング22aの軸線方向Aの一端側(図1中、左側)に固定された第二ハウジング22bとを備える。ハウジング22は、転舵シャフト21、後述するボールネジ機構33、及び従動部材34を収容するものである。ピニオン軸15は、第一ハウジング22a内において回転可能に支持される。転舵シャフト21には、ラック歯21aが形成され、ラック歯21a及びピニオン歯15dは、互いに噛合されて、ラックアンドピニオン機構を構成する。
The
転舵シャフト21は、両端部にジョイント27,28を有する。ジョイント27,28は、転舵シャフト21の両端が拡径されて形成される。ジョイント27,28の両端部には、タイロッド24,24が連結されており、タイロッド24,24の先端は、転舵輪26が組み付けられた図示しないナックルに連結される。これにより、ステアリングホイール11が操舵されて回転すると、その操舵トルクがステアリングシャフト12に伝達され、ピニオン軸15が回転される。ピニオン軸15の回転は、ピニオン歯15d及びラック歯21aによって、転舵シャフト21が軸線方向Aに沿った移動(直線往復移動)に変換され、転舵シャフト21が軸線方向Aに沿って移動する。そして、この軸線方向Aに沿った転舵シャフト21の移動がタイロッド24,24を介してナックル(図略)に伝達されることにより、転舵輪26,26が転舵され、車両の進行方向が変更される。
The steered
また、ハウジング22の両端には、ジョイント27,28とタイロッド24,24とのジョイント部分を覆う、軸線方向Aに伸縮可能な樹脂からなる筒状の蛇腹部を有するブーツ25,25の一端部が固定される。ブーツ25,25の他端部はタイロッド24,24に固定され、ハウジング22の内部を含む転舵機構20の収容空間の気密性がブーツ25,25によって保たれる。これにより、ハウジング22内部への異物の混入や浸水が防止される。
Further, at both ends of the
トルク検出装置40は、ピニオン軸15の周囲にあるハウジング22の取付開口部22cに固定される。トルク検出装置40は、トーションバー15cの捩れ量を検出し、捩れ量に応じた信号を制御部ECUに出力する。ここでいう、トーションバー15cとは、入力シャフト15aのトルクと出力シャフト15bのトルクとの差に応じて捩れる特性を有する部材である。
The
操舵補助機構30は、トルク検出装置40の出力に基づいて制御されるモータMを駆動源として操舵機構10に操舵補助力を付与する機構である。操舵補助機構30は、第一ハウジング22a、第二ハウジング22b、第三ハウジング31、電装装置MCU、回転軸32、ボールネジ機構33、及び伝達機構35を備える。図1に示すように、操舵補助機構30では、制御部ECUとモータMを一体化した電装装置MCUが、転舵シャフト21よりも下側(重力方向下方)に配置される。本実施形態のステアリング装置S1は、所謂、ラックパラレル型の装置として構成され、車両前方のエンジンルーム内(車室外)に配置される。
The
操舵補助機構30は、モータMが出力する回転トルクを、伝達機構35を介してボールネジ機構33に伝達し、ボールネジ機構33によって回転トルクを転舵シャフト21の直線往復動の移動力に変換することで操舵機構10に操舵補助力を付与する。
The
操舵補助機構30を構成する、第一ハウジング22aは、図2や図3に示すように、円筒状の第一筒状部221と、第一筒状部221の第二ハウジング22b側に形成された第一操舵補助用ハウジング222と、第一筒状部221と第一操舵補助用ハウジング222とを接続する軸線方向Aと直交する方向に形成された壁部224(図3示)とを有する。第一筒状部221は、主に転舵シャフト21を収容するハウジング部分である。第一操舵補助用ハウジング222は、主に操舵補助機構30に係る装置を収容する部分であり、第一筒状部221よりも大径の筒状であって、下側に膨出した形状に形成される。第一操舵補助用ハウジング222における下側に膨出した部分の端面には、転舵シャフト21の軸線方向Aに貫通した開口部222a(図2示)が形成される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
第二ハウジング22bは、円筒状の第二筒状部231と、第二筒状部231の第一ハウジング22a側に形成された第二操舵補助用ハウジング232とを有する。第二筒状部231は主に転舵シャフト21を収容するハウジング部分である。第二操舵補助用ハウジング232は、主に第一操舵補助用ハウジング222と共に操舵補助機構30に係る装置を収容する部分であり、第二筒状部231よりも大径で円筒状に形成される。
The
第一操舵補助用ハウジング222の外周面には、係止突起222bが突出形成されている。係止突起222bの軸線方向Aの一方側の側面は、軸線方向Aに対して直交する方向に延在する当接面222cが形成されている。第二操舵補助用ハウジング232の軸線方向Aの他方側の端部は、第一操舵補助用ハウジング222の軸線方向Aの一方側の端部の外周側にこの端部に重ねられて設けられている。第二操舵補助用ハウジング232の軸線方向Aの一方側の端面は、第一操舵補助用ハウジング222の当接面222cに当接している。このような構造によって、第一操舵補助用ハウジング222(第一ハウジング22a)の開口部と第二操舵補助用ハウジング232(第二ハウジング22b)の開口部が連結している。
On the outer peripheral surface of the first steering assist
図2に示すように、第三ハウジング31は、第一操舵補助用ハウジング222の壁部224(図3示)から軸線方向Aと直交する方向に形成された膨出端面223にプレート36を介して固定される。第一操舵補助用ハウジング222の膨出端面223に対向する第三ハウジング31の面は、開口311を有する。開口311は、プレート36によって塞がれる。また、プレート36には、モータMの出力シャフト32bを軸線方向Aに挿通する貫通孔36aが形成される。モータMを含む電装装置MCUは、第三ハウジング31内に収容される。つまり、電装装置MCUは、転舵シャフト21と離間してハウジング22に取り付けられ、モータMの出力シャフト32bがハウジング22内に延びるよう配置される。詳細には、図2に示すように、出力シャフト32bの軸線が、転舵シャフト21の軸線方向Aと平行となるように、出力シャフト32bがハウジング22の第二ハウジング22b内に延びて設けられる。
As shown in FIG. 2, the
図2に示すように、電装装置MCUは、モータM、並びに、モータMを駆動するための制御部ECU等を備える。モータMは、回転トルクを出力する。モータMは、出力シャフト32bの回転角度を検出する角度センサ(図示しない)を備える。制御部ECUは、トルク検出装置40の出力信号に基づいて、操舵補助トルクを決定し、モータMが出力する回転トルクを制御する。
As shown in FIG. 2, the electrical equipment MCU includes a motor M, a control unit ECU for driving the motor M, and the like. The motor M outputs rotational torque. The motor M includes an angle sensor (not shown) that detects the rotation angle of the output shaft 32b. The control unit ECU determines the steering assist torque based on the output signal of the
図2に示すように、回転軸32は、モータMの出力軸であり、モータMから出力された回転トルクを伝達する。回転軸32は、出力シャフト32bと、出力シャフト32bの外周側に配置された駆動部材32aと、を備える。出力シャフト32bは、プレート36の貫通孔36aに、軸受313を介して回転可能に支持される。出力シャフト32bの一部は、第三ハウジング31内から第三ハウジング31の外部に位置するハウジング22の第一操舵補助用ハウジング222側に延び、第一操舵補助用ハウジング222に収容される。駆動部材32aは、出力シャフト32bの外周面のうち軸線方向Aにおいて第三ハウジング31の外部に位置する部位に設けられている。駆動部材32aには、モータMが発生させる回転トルクが伝達される。
As shown in FIG. 2, the rotating
図2に示すように、ボールネジ機構33は、ボールネジ軸21bと、ボールナット33aと、を備える。ボールネジ軸21bは、図1に示す転舵シャフト21の外周のうち軸線方向Aに沿った一定範囲にわたって溝が螺旋状に形成されている(図1中、左側)。ボールナット33aは、内周に溝が螺旋状に形成され、ボールネジ軸21bに沿って配列される複数のボール33bを介して転舵シャフト21のボールネジ軸21bに螺合されている。ボール33bは、ボールネジ軸21bの外周に螺旋状に形成された溝と、ボールナット33aの内周に螺旋状に形成された溝との間に設けられ、ボールネジ軸21bの外周に螺旋状に形成された溝とボールナット33aの内周に螺旋状に形成された溝の両方に係合している。
As shown in FIG. 2, the
図2に示すように、伝達機構35は、駆動部材32a、環状部材35a、及び従動部材34によって構成される。駆動部材32a、及び従動部材34は、それぞれ外歯を備える歯付きのプーリである。駆動部材32aと従動部材34は、異軸に設けられている。伝達機構35は、環状部材35aを介して駆動部材32aと従動部材34との間で、モータMが発生させる回転トルクを伝達する機構である。駆動部材32aは、出力シャフト32bの先端に設けられている。
As shown in FIG. 2, the
歯付きの従動部材34は、円筒形状であり、ボールナット33aの外周に、ボールナット33aと一体回転可能に設けられている。本実施形態では、図3に示すように、従動部材34の内周面に形成されたキー溝34a及びボールナット33aの外周面に形成されたキー溝33cに係合するキー33dと、従動部材34の開口部に螺着し、ボールナット33aの一端面を押圧するねじ部材33eによって、従動部材34がボールナット33aに一体回転可能に固定されている。
The toothed driven
図3において、紙面左側を軸線方向Aの一方側(一端側)、紙面右側を軸線方向Aの他方側(他端側)とする。従動部材34は、ハウジング22内に収納され、軸受37を介してハウジング22に回転可能に取り付けられている。軸受37の周囲の構造については、後で詳細に説明する。従動部材34の外周面の軸線方向Aの他方側には、平歯車形状の歯部34bが形成されている。従動部材34の歯部34bの軸線方向Aの他方側に隣接する位置には、歯部34bの歯底よりも外径が小さい外径の第一ガイド凹部34cが形成されている。また、従動部材34の歯部34bの軸線方向Aの一方側に隣接する位置には、歯部34bの歯底よりも外径が小さい外径の第二ガイド凹部34dが形成されている。
In FIG. 3, the left side of the paper surface is one side (one end side) in the axial direction A, and the right side of the paper surface is the other side (other end side) in the axial direction A. The driven
第一ガイド凹部34cの外周面及び第二ガイド凹部34dの外周面には、それぞれ、円環形状のガイド部38が軸線方向Aに移動不能に取り付けられている。ガイド部38は、円筒形状の基部38aと、基部38aの一端から、基部38aの外周側に、基部38aの形成方向と直交する方向に延在する円環板形状のフランジ部38bとから構成されている。フランジ部38bは、歯部34bに隣接する位置に位置している。
An
環状部材35aは、内歯を内周側に複数有する円環状のゴムベルトであり、従動部材34の外周に形成された歯部34bと駆動部材32aの外周に形成された歯部32cとの間に、各歯部34b、32cと噛合した状態で巻き掛けられている。このような構造によって、環状部材35aは駆動部材32aと従動部材34との間で回転トルクを伝達して、従動部材34にモータMから出力された回転トルクが伝達される。従動部材34の歯部34bと係合している環状部材35aは、2つのガイド部38のフランジ部38bで挟まれている。このような構造によって、環状部材35aの軸線方向Aの移動が阻止され、環状部材35aの歯部34bからの脱落が防止される。
The
上記の構成により、操舵補助機構30は、ステアリングホイール11の回転操作に応じてモータMを駆動し、出力シャフト32bを回転させる。出力シャフト32bが回転することにより、回転トルクが駆動部材32aに伝達され、駆動部材32aが回転する。また、駆動部材32aの回転は、環状部材35aを介して従動部材34に伝達される。従動部材34が回転することにより、従動部材34に一体的に設けられるボールナット33aが回転する。そして、ボールナット33aが回転することにより、ボール33bを介して転舵シャフト21の軸線方向への操舵補助力が転舵シャフト21に伝達される。
With the above configuration, the steering assist
(軸受の周囲の構造)
以下に、図3を用いて、軸受37の周囲の構造について説明する。
従動部材34の外周面において、第二ガイド凹部34dの軸線方向Aの一方側に隣接する位置には、歯部34bの歯底や第二ガイド凹部34dよりも外径が小さい外径の軸受取付面34eが形成されている。この軸受取付面34eは、内輪37aが取り付けられる従動部材34の外周面である。軸受取付面34eには、2つの軸受支持突起34iが軸線方向Aに離間して径方向外方に突出形成されている。軸受支持突起34iは、軸受37の軸線方向A長さより短く形成され、軸受取付面34eの周方向の全周にわたって形成されている。軸受支持突起34iは円環状の突起である。軸受支持突起34iの先端には、軸受支持面34jが形成されている。軸受支持面34jは、軸線方向Aと平行であり、円筒の周面形状である。軸受取付面34eの内径側、つまり、内輪37aの内径側には、ボールネジ機構33のボール軌道の少なくとも一部が存在する。なお、ボールネジ機構33のボール軌道とは、ボール33bがボールネジ軸21bに形成された溝とボールナット33aに形成された溝との間において移動する経路であり、つまり、ボール33bがボールナット33aの内周に螺旋状に形成された溝に沿って移動する経路である。
(Structure around the bearing)
Hereinafter, the structure around the
On the outer peripheral surface of the driven
第二ガイド凹部34dと軸受取付面34eとの間には、軸線方向Aと直交する方向に延在する段差面34hが形成されている。従動部材34の第二ガイド凹部34dの軸線方向Aの一方側に隣接する位置には、ネジ溝が螺旋状に形成されたネジ部34fが形成されている。従動部材34のネジ部34fの軸線方向Aの一方側に隣接する位置には、Cリング溝34gが全周にわたって凹んで形成されている。
A
軸受37は、本実施形態では、複列アンギュラ玉軸受である。軸受37は、従動部材34を第一ハウジング22a及び第二ハウジング22bに回転可能に軸支するものである。軸受37は、内輪37a、外輪37b、及び2つの転動体37cを備えている。内輪37aは、略円筒形状に形成され、外周面に2つの内輪軌道面37dが全周にわたって凹んで形成されている。なお、内輪37aの外周面は、円柱の周面形状となっている。本実施形態では、内輪37aは、軸線方向Aに2つに分割されている。外輪37bは、略円筒形状に形成され、内周面に2つの外輪軌道面37eが全周にわたって凹んで形成されている。外輪37bは内輪37aの外周側に、内輪37aに対して相対回転可能に設けられている。
In the present embodiment, the
内輪軌道面37dと外輪軌道面37eとの間には、複数の玉である転動体37cが軸受37の周方向に沿って転動可能に配置されている。このような構造によって、内輪37aと外輪37bは相対回転可能となっている。なお、複数の転動体37cは、内輪軌道面37dと外輪軌道面37eとの間に0°よりも大きな接触角αをもって配置されている。なお、接触角αは、軸線方向Aと直交する半径方向の線(図3の二点鎖線)と、転動体37cの内輪軌道面37dとの内接触点と転動体37cの外輪軌道面37eとの外接触点とを結んだ荷重方向線(図3に示す一点鎖線)との間の角度である。つまり、荷重方向線(図3に示す一点鎖線)は、軸線方向Aと直交する半径方向の線(図3に示す二点鎖線)から傾いている。
Between the inner
なお、軸線方向Aの一方側の荷重方向線(図3に示す一点鎖線)は、外周側に位置するに従って軸線方向Aの他方側に位置するように傾いている。また、軸線方向Aの他方側の荷重方向線(図3に示す一点鎖線)は、外周側に位置するに従って軸線方向Aの一方側に位置するように傾いている。このように、本実施形態では、軸受37として複列アンギュラ玉軸受を用いているので、内輪37aと外輪37bとの間のガタツキを抑制することができ、また、ラジアル荷重とアキシアル荷重を受け持つことができる。
In addition, the load direction line (one-dot chain line shown in FIG. 3) on one side in the axial direction A is inclined so as to be positioned on the other side in the axial direction A as it is positioned on the outer peripheral side. Further, the load direction line on the other side in the axial direction A (the chain line shown in FIG. 3) is inclined so as to be positioned on one side in the axial direction A as it is positioned on the outer peripheral side. Thus, in this embodiment, since the double-row angular ball bearing is used as the
2つの軸受支持突起34iのそれぞれの先端に形成された軸受取付面34eは、転動体37cの内輪軌道面37dとの内接触点と転動体37cの外輪軌道面37eとの外接触点とを結んだ荷重方向線(図3に示す一点鎖線)の延長線上に位置している。それぞれの内輪37aは、軸受支持突起34iの外周側に、それぞれ取り付けられている。つまり、内輪37aの内周面は軸受取付面34eと対向している。内輪37aは、従動部材34及びボールナット33aと一体回転する。内輪37aの軸線方向Aの他端側の端面は、従動部材34の段差面34hと当接している。
The
内輪37aと軸受支持突起34iの軸受支持面34jとの嵌め合いは、中間嵌めである。つまり、内輪37aの内周面の一部のみと軸受支持突起34iの先端との嵌め合いが、中間嵌めである。ここで中間嵌めとは、内輪37aの内径の最小許容寸法より軸受支持面34jの外径の最大許容寸法が大きく、且つ内輪37aの内径の最大許容寸法より軸受支持面34jの外径の最小許容寸法が小さい場合の嵌め合いのことをいう。このため、内輪37aの内周面と、軸受支持面34jとの間には、隙間ができたり、締めしろができたりする。つまり、内輪37aは、軸受支持突起34iの軸受取付面34eに、挿入で取り付けられたり、軽圧入で取り付けられたりする。このように、内輪37aと軸受支持面34jとの嵌め合いが中間嵌めであるので、内輪37aと軸受支持面34jとの間に隙間が有ったとしても、上記嵌め合いが隙間嵌めである場合と比較して、内輪37aと軸受支持面34jとの間に隙間が小さくなる。このため、内輪37aと従動部材34との間のガタツキを抑制することができる。
The fit between the
第二操舵補助用ハウジング232の内周面には、他の部分よりも内径が大きい外輪摺動面232aが形成されている。外輪37bは、外輪摺動面232aの内周側に設けられている。外輪37bの外周面と外輪摺動面232aの嵌め合いは、隙間嵌めとなっている。つまり、外輪摺動面232aの内径は、外輪37bの外周面の外径よりも大きくなっている。このような構造によって、外輪37bは、第二操舵補助用ハウジング232の外輪摺動面232aに対して軸線方向Aに移動可能となっている。なお、外輪37bの外周面と外輪摺動面232aとの間には、グリース等の潤滑剤が塗布されている。
On the inner peripheral surface of the second steering assist
ハウジング22の内部には、外輪37bの両側に位置するものであって、軸線方向Aと直交する方向に延在し、軸線方向Aに離間して対向する一対の係止面222d、232bが形成されている。具体的には、第一操舵補助用ハウジング222の軸線方向Aの一方側の端面に、軸線方向Aと直交する方向に延在する第一係止面222dが形成されている。第一係止面222dと外輪37bの軸線方向Aの他方側の端面とは離間している。第二操舵補助用ハウジング232には、外輪摺動面232aの一端に接続し、軸線方向Aと直交する方向に延在する第二係止面232bが形成されている。第二係止面232bと外輪37bの軸線方向Aの一方側の端面は離間している。第一係止面222dと外輪37bの軸線方向Aの他方側の端面との間、及び第二係止面232bと外輪37bの軸線方向Aの一方側の端面との間には、それぞれ、弾性支持部60が設けられている。この一対の弾性支持部60は、外輪37bを軸線方向Aに弾性的に移動可能に支持することにより、外輪37bを、その移動範囲の中央部に付勢するものである。弾性支持部60は、付勢部材61と保持部材62とから構成されている。
Inside the
外輪37bの軸線方向の他方側の端面と第一係止面222dとの間には、軸線方向Aの一方側から他方側に向かって順番に、付勢部材61と保持部材62が設けられている。外輪37bの軸線方向の一方側の端面と第二係止面232bとの間には、軸線方向Aの他方側から一方側に向かって順番に、付勢部材61と保持部材62が設けられている。付勢部材61は、円環形状であり、弾性を有する金属製の皿バネである。付勢部材61は、外輪37bの端面と当接している。
A biasing
保持部材62は、鉄等の金属製であり、断面L字状に円環形状に形成されている。保持部材62は、円環板形状の防摩耗部62aと、防摩耗部62aの内縁から防摩耗部62aの形成方向と直交する方向に延在する扁平な円筒形状の保持部62bとから構成されている。保持部62bの外径は、付勢部材61の内径よりも僅かに小さく設定されている。
The holding
付勢部材61は、保持部材62の保持部62bに嵌め込まれている。この状態で、保持部62bは、付勢部材61の内周側に全周にわたって位置し、付勢部材61を保持している。そして、防摩耗部62aは、付勢部材61と当接している。また、防摩耗部62aは、第二係止面232bや第一係止面222dと当接している。なお、付勢部材61は、軸線方向Aに圧縮された状態で、外輪37bの端面と第二係止面232b又は第一係止面222dとの間に取り付けられている。付勢部材61の付勢力によって、外輪37bは、軸線方向Aの摺動範囲の中央位置に位置している。このような構造によって、外輪37bは、ハウジング22の第二操舵補助用ハウジング232に対して軸線方向Aに規定距離だけ移動可能となっている。
The urging
軸線方向Aの一方側のガイド部38の基部38aは、軸線方向Aの他方側の保持部材62(弾性支持部60)の内周側に挿通されて位置している。そして、一方側のガイド部38のフランジ部38bは、他方側の保持部材62(弾性支持部60)の軸線方向Aに他方側に隣接する位置に位置している。
The
従動部材34のネジ部34fには、円環形状の締結部材71が螺着して固定している。図3、図4A、図4Bに示すように、締結部材71は、締結部材71の内周面には、ネジ溝71aが形成されている。このネジ溝71aが従動部材34のネジ部34fに螺着して、締結部材71が従動部材34に固定されている。締結部材71の先端には、軸線方向Aと直交する当接面71bが形成されている。この当接面71bは、内輪37aの一方側の側面と当接し、内輪37aの軸線方向Aの他方側に押圧している。このため、内輪37aと外輪37bとの間のガタツキが防止される。また、内輪37aの軸線方向Aの一方側の移動が阻止される。このように、内輪37aの一方側の側面は締結部材71の当接面71bと当接し、内輪37aの他方側の側面は従動部材34の段差面34hと当接している。このため、内輪37aは、従動部材34(ボールナット33a)に対して軸線方向Aに移動不能となっている。Cリング溝34gには、Cリング72が取り付けられている。Cリング72は、締結部材71の一方側の端面と当接し、締結部材71の従動部材34のネジ部34fからの脱落を防止している。
An
上記説明したように、内輪37aは、従動部材34(ボールナット33a)に対して軸線方向Aに移動不能となっている一方で、外輪37bは、ハウジング22の第二操舵補助用ハウジング232に対して軸線方向Aに規定距離だけ移動可能となっている。このため、従動部材34、ボールナット33a、及び転舵シャフト21は、ハウジング22に対して軸線方向Aに規定距離だけ移動可能になっている。
As described above, the
次に、本実施形態のステアリング装置S1の作用について説明する。中立位置にあるステアリングホイール11を運転者が操舵すると、上述したように、ピニオン歯15d及びラック歯21aによって、転舵シャフト21に軸線方向Aへの力が加わる。上述したように、従動部材34、ボールナット33a、及び転舵シャフト21は、ハウジング22に対して軸線方向Aに規定距離だけ移動可能になっている。このため、中立位置にあるステアリングホイール11を運転者が操舵すると、転舵シャフト21に軸線方向Aへの力が加わり、付勢部材61の付勢力に抗して、転舵シャフト21がハウジング22に対して軸線方向Aに規定距離を最大として僅かに移動する。この転舵シャフト21の軸線方向Aへの移動は、ボールナット33aの回転に伴うものではない。これにより、転舵輪26,26が中立位置から転舵する。このため、運転者が中立位置にあるステアリングホイール11を操作した場合に、中立位置にある転舵輪26,26の転舵の初期応答性が良好となる。
Next, the operation of the steering device S1 of the present embodiment will be described. When the driver steers the
転舵輪26,26を通じて、ステアリング装置S1に振動が加わった場合でも、保持部材62の保持部62bによって、付勢部材61の重力方向(軸線方向Aと直交する方向)への変位が規制されている。このため、付勢部材61の重力方向への位置ズレが防止される。よって、軸受37の外輪37bを、付勢部材61の付勢力によって、確実に移動範囲の中央位置に付勢させることができる。また、付勢部材61とハウジング22の第二係止面232b又は第一係止面222dとの間には、保持部材62の防摩耗部62aが位置している。このため、ステアリング装置S1に振動が加わり、付勢部材61が振動したとしても、アルミニウム合金等の軽金属で構成されたハウジング22の第二係止面232bや第一係止面222dの摩耗が防止される。
Even when vibration is applied to the steering device S1 through the steered
(本実施形態の効果)
上記実施形態によれば、ステアリング装置S1は、軸線方向Aに移動して転舵輪26,26を転舵する転舵シャフト21と、転舵シャフト21の外周面に形成されたボールネジ軸21b、及びボールネジ軸21bに複数のボール33bを介して螺合するボールナット33aを備えるボールネジ機構33と、回転トルクを出力するモータMと、ボールナット33aに一体回転可能に設けられ、モータMから出力された回転トルクが伝達される従動部材34と、転舵シャフト21、ボールネジ機構33、及び従動部材34を収容するハウジング22と、ボールナット33a又は従動部材34の外周面に取り付けられ、外周面に内輪軌道面37dが形成された内輪37aと、内輪37aの外周側に内輪37aに対して相対回転可能に設けられ、ハウジング22に取り付けられ、内周面に外輪軌道面37eが形成された外輪37bと、内輪軌道面37dと外輪軌道面37eとの間に、転動可能に複数配置された転動体37cとを備え、従動部材34をハウジング22に回転可能に軸支する軸受37と、を有し、内輪37aと従動部材34との嵌め合いが、中間嵌めである。
(Effect of this embodiment)
According to the above embodiment, the steering device S1 is moved in the axial direction A to steer the steered
これにより、内輪37aと従動部材34との間のガタツキを抑制することができ、内輪37aに対するボールナット33aの傾きを抑制することができ、ハウジング22に対するボールナット33aの傾きを抑制することができる。このため、ボールナット33aがボールネジ軸21bに対して回転する際における、ボールナット33aとボールネジ軸21b間の摺動抵抗の変動を抑制することができ、モータMからボールネジ軸21bに伝達される回転トルクの変動を抑制することができる。
Thereby, the play between the
また、内輪37aと軸受支持面34jとの嵌め合いは、中間嵌めであるので、内輪37aの内周面と、従動部材34との間に、締めしろができた場合であったとしても、上記嵌め合いが締まり嵌めである場合と比較して、締めしろが大きくならず、軽圧入で内輪37aを従動部材34に取り付けることができる。このため、上記嵌め合いが締まり嵌めである場合のように、内輪37aの内径を測定するとともに、内輪37aが取り付けられる部分の従動部材34の外径を測定し、締めしろを所定の範囲に収めるために、多数の内輪37aと従動部材34のなかから、1の内輪37a及び1の従動部材34を選択して嵌合させる作業(選択嵌合)が不要となる。この結果、内輪37aを従動部材34に取り付ける際の作業性が大幅に向上する。
In addition, since the fitting between the
また、従動部材34は、内輪37aが取り付けられている外周面に、径方向外方に突出形成され、且つ、軸受37の軸線方向長さより短く形成される軸受支持突起34iを備え、内輪37aの内周面の一部のみと軸受支持突起34iの先端との嵌め合いが、中間嵌めである。これにより、内輪37aが従動部材34に軽圧入で取り付けられる場合であったとしても、内輪37aが従動部材34に押圧される面積が、内輪37aの軸線方向Aの全ての内周面が従動部材34の外周面に嵌め込まれている場合と比較して小さくなる。このため、内輪37aが従動部材34に軽圧入で取り付けられていることに起因する、内輪37aの外輪37b側への弾性変形を抑制することができる。この結果、上記軽圧入に起因する軸受37の回転トルクの増大を抑制することができ、軸受37の耐久性の低下を抑制することができる。また、内輪37aが従動部材34に軽圧入で取り付けられていることに起因する、ボールネジ機構33の弾性変形を抑制することができる。このため、ボールネジ機構33が弾性変形することに起因する、ボールネジ機構33の摺動抵抗の増加や、ボールネジ機構33の耐久性の低下を抑制することができる。
Further, the driven
軸受支持突起34iの先端は、転動体37cの内輪軌道面37dとの内接触点と転動体37cの外輪軌道面37eの外接触点とを結んだ荷重方向線(図3に示す一点鎖線)の延長線上に位置している。これにより、転動体37cから内輪37aに作用する荷重が、当該加重が作用する方向の延長線上にある軸受支持突起34iの先端によって内輪37aが支持される。このため、内輪37aが安定して軸受支持突起34iの先端によって支持され、内輪37aの従動部材34に対する傾きを抑制することができ、ハウジング22に対するボールナット33aの傾きをより抑制することができる。この結果、モータMからボールネジ軸21bに伝達される回転トルクの変動をより抑制することができる。
The tip of the bearing
軸受37は、2つの内輪軌道面37d、2つの外輪軌道面37e、2つの転動体37cを備え、従動部材34は、軸線方向Aに離間した2つの軸受支持突起34iを備える。これにより、内輪37aは、軸線方向Aに離間した2つの軸受支持突起34iによって支持される。このため、内輪37aが1つの軸受支持突起34iによって支持されている構造と比較して、内輪37aが傾き難く、内輪37aの従動部材34に対する傾きをより抑制することができ、ハウジング22に対するボールナット33aの傾きをより抑制することができる。この結果、モータMからボールネジ軸21bに伝達される回転トルクの変動をより抑制することができる。また、1つの転動体を備える軸受と比較して、転動体37cを通じて外輪37bに加わる荷重を分散させることができる。このため、1つの転動体を備える軸受と比較して、外輪37bを薄肉で形成することができ、ハウジング22の外径を抑制することがき、ひいては、ステアリング装置S1の外径を抑制することができる。
The
転動体37cの内輪軌道面37dとの内接触点と転動体37cの外輪軌道面37eとの外接触点とを結んだ荷重方向線(図3に示す一点鎖線)は、軸線方向Aと直交する半径方向の線(図3の二点鎖線示)から傾いて設定されている。これにより、内輪37aと外輪37bとの間のガタツキを抑制することができる。このため、ボールナット33aの傾きをより抑制することができ、モータMからボールネジ軸21bに伝達される回転トルクの変動をより抑制することができる。
A load direction line (a chain line shown in FIG. 3) connecting the inner contact point with the inner
上述したように、内輪37aと軸受支持面34jとの嵌め合いは、中間嵌めであるので、内輪37aの内周面と、従動部材34との間に、締めしろができた場合であったとしても、上記嵌め合いが締まり嵌めである場合と比較して、締めしろが大きくならならず、ボールネジ機構33の弾性変形が抑制される。このため、本実施形態のように、内輪37aの内径側に、ボールネジ機構33のボール軌道の少なくとも一部が存在する構成であっても、ボールネジ機構33が弾性変形することに起因するボールネジ機構33の摺動抵抗の増加や、ボールネジ機構33の耐久性の低下を抑制することができる。
As described above, since the fitting between the
ステアリング装置S1は、モータMから出力された回転トルクが伝達され、従動部材34と異軸に設けられた駆動部材32aと、駆動部材32aと従動部材34との間で回転トルクを伝達する環状の環状部材35aとを有するラックパラレル型である。このように、ラックパラレル型のステアリング装置S1は、ボールナット33a及び従動部材34が軸受37によってハウジング22に片持ちで軸支されている部分と、モータMから出力された回転トルクが入力される従動部材34の歯部34bとの軸線方向Aの位置が離れている。このため、ラックパラレル型のステアリング装置S1では、ボールナット33a及び従動部材34がハウジング22に対して傾き易い。しかし、本発明では、上述したように、内輪37aと従動部材34との嵌め合いを中間嵌めとしたので、ラックパラレル型のステアリング装置S1においても、内輪37aと従動部材34との間のガタツキを抑制することができ、内輪37aに対するボールナット33aの傾きを抑制することができ、ハウジング22に対するボールナット33aの傾きを抑制することができる。よって、ラックパラレル型のステアリング装置S1においても、ボールナット33aがボールネジ軸21bに対して回転する際における、ボールナット33aとボール間、及び、ボールとボールネジ軸21b間の摺動抵抗の変動を抑制することができ、モータMからボールネジ軸21bに伝達される回転トルクの変動を抑制することができる。
The steering device S1 receives the rotational torque output from the motor M, and has an annular shape that transmits the rotational torque between the driven
(別の実施形態)
上記説明した実施形態では、従動部材34が軸受37によってハウジング22に回転可能に軸支されている。しかし、ボールナット33aが軸受37によってハウジング22に回転可能に軸支されている実施形態であっても差し支え無い。この実施形態では、ボールナット33aの外周面に、上記したような先端に軸受支持面34jが形成された軸受支持突起34iが突出形成されている。そして、内輪37aがボールナット33aの外周面に形成された軸受支持突起34iに取り付けられ、軸受37がボールナット33aをハウジング22に回転可能に軸支している。この実施形態でも、内輪37aとボールナット33aに形成された軸受支持突起34iの軸受支持面34jとの嵌め合いが、中間嵌めである。
(Another embodiment)
In the embodiment described above, the driven
上記説明した実施形態では、軸受37として複列アンギュラ玉軸受を用いている。しかし、軸受37として2つの単列アンギュラ玉軸受を用いた実施形態であっても差し支え無い。この実施形態であっても、内輪37aと外輪37bとの間のガタツキを抑制することができ、また、軸受37がラジアル荷重とアキシアル荷重を受け持つことができる。また、軸受37として深溝玉軸受や4点接触玉軸受を用いた実施形態であっても差し支え無い。
In the embodiment described above, a double-row angular contact ball bearing is used as the
上記説明した実施形態では、付勢部材61は皿バネである。しかし、付勢部材61が、ウエーブワッシャーや円環状のゴム部材であっても差し支え無い。
In the embodiment described above, the biasing
上記説明した実施形態では、駆動部材32a及び従動部材34はプーリであり、環状部材35aはベルトである。しかし、駆動部材32a及び従動部材34がスプロケットであり、環状部材35aが駆動部材32a及び従動部材34と係合して巻き掛けられたチェーンである実施形態であっても差し支え無い。
In the embodiment described above, the driving member 32a and the driven
上記説明した実施形態では、ガイド部38は、従動部材34と別体である。しかし、ガイド部38が、従動部材34と一体である実施形態であっても差し支え無い。
In the embodiment described above, the
22…ハウジング、21…転舵シャフト、21b…ボールネジ軸、26…転舵輪、33…ボールネジ機構、33b…ボール、34…従動部材、34i…軸受支持突起、34j…軸受支持面、35a…環状部材、37…軸受、37a…内輪、37b…外輪、37c…転動体、37d…内輪軌道面、37e…外輪軌道面
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記転舵シャフトの外周面に形成されたボールネジ軸、及び前記ボールネジ軸に複数のボールを介して螺合するボールナットを備えるボールネジ機構と、
回転トルクを出力するモータと、
前記ボールナットに一体回転可能に設けられ、前記モータから出力された前記回転トルクが伝達される従動部材と、
前記転舵シャフト、前記ボールネジ機構、及び前記従動部材を収容するハウジングと、
前記ボールナット又は前記従動部材の外周面に取り付けられ、外周面に内輪軌道面が形成された内輪と、前記内輪の外周側に前記内輪に対して相対回転可能に設けられ、前記ハウジングに取り付けられ、内周面に外輪軌道面が形成された外輪と、前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間に、転動可能に複数配置された転動体とを備え、前記ボールナット又は前記従動部材を前記ハウジングに回転可能に軸支する軸受と、を有し、
前記内輪と前記ボールナット又は前記従動部材との嵌め合いが、中間嵌めである、ステアリング装置。 A steered shaft that moves in the axial direction to steer the steered wheels; and
A ball screw mechanism including a ball screw shaft formed on the outer peripheral surface of the steered shaft, and a ball nut screwed to the ball screw shaft via a plurality of balls;
A motor that outputs rotational torque;
A driven member which is provided on the ball nut so as to be integrally rotatable, and to which the rotational torque output from the motor is transmitted;
A housing that houses the steered shaft, the ball screw mechanism, and the driven member;
An inner ring attached to the outer peripheral surface of the ball nut or the driven member and having an inner ring raceway surface formed on the outer peripheral surface, and provided on the outer peripheral side of the inner ring so as to be relatively rotatable with respect to the inner ring, and attached to the housing An outer ring having an outer ring raceway surface formed on an inner peripheral surface, and a plurality of rolling elements arranged in a rollable manner between the inner ring raceway surface and the outer ring raceway surface, the ball nut or the driven member And a bearing that rotatably supports the housing.
The steering device, wherein the fit between the inner ring and the ball nut or the driven member is an intermediate fit.
前記内輪の内周面の一部のみと前記軸受支持突起の先端との嵌め合いが、中間嵌めである、請求項1に記載のステアリング装置。 The ball nut or the driven member includes a bearing support protrusion formed on the outer peripheral surface to which the inner ring is attached, projecting radially outward and shorter than the axial length of the bearing,
The steering apparatus according to claim 1, wherein the fit between only a part of the inner peripheral surface of the inner ring and the tip of the bearing support protrusion is an intermediate fit.
前記ボールナット又は前記従動部材は、前記軸線方向に離間した2つの前記軸受支持突起を備える、請求項2又は請求項3に記載のステアリング装置。 The bearing includes two inner ring raceway surfaces, two outer ring raceway surfaces, and two rolling elements.
4. The steering device according to claim 2, wherein the ball nut or the driven member includes two bearing support protrusions spaced apart in the axial direction. 5.
前記駆動部材と前記従動部材との間で前記回転トルクを伝達する環状の環状部材と、を有する、請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載のステアリング装置。 The rotational torque output from the motor is transmitted, and a drive member provided on a different shaft from the driven member;
The steering device according to any one of claims 1 to 6, further comprising an annular member that transmits the rotational torque between the driving member and the driven member.
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