JP2022101764A

JP2022101764A - 操舵装置

Info

Publication number: JP2022101764A
Application number: JP2020216032A
Authority: JP
Inventors: 亮太伊藤; Ryota Ito
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2020-12-25
Filing date: 2020-12-25
Publication date: 2022-07-07

Abstract

【課題】転走路の端部において極圧を受けた状態でも、摺動性能を維持することが可能な操舵装置を提供する。【解決手段】車幅方向に移動可能な転舵軸５１と、転舵軸５１と噛合うピニオン軸２１と、転舵軸５１及びピニオン軸２１を収納する第１ハウジング５３と、駆動源の一例であるモーター４１が発生した駆動力を転舵軸５１に伝達するボールねじ機構３０と、ボールねじ機構３０を収納する第２ハウジング５４と、を備え、ボールねじ機構３０は、転舵軸５１の外周面に設けられた雄ねじ溝５２と、筒状のナット部材３１の内周面に設けられた雌ねじ溝３２と、雄ねじ溝５２と雌ねじ溝３２とを繋ぐ転走路内を転動可能な複数の転動体３３と、を有し、雄ねじ溝５２のリードをＬ1、雌ねじ溝３２のリードをＬ２とするとき、Ｌ１＞Ｌ２である、操舵装置１００である。【選択図】図１

Description

本発明は、操舵装置に関する。

車両の操舵用に操舵装置が用いられる。このような操舵装置に関する技術として、例えば特許文献１には、電動モーターと、操舵機構に連結された転舵軸と電動モーターからの動力を転舵軸に伝達する動力伝達機構と、を有し、動力伝達機構は、転舵軸に対して連結され又は一体化され且つ雄ねじ溝を備えたねじ軸と、ねじ軸の周囲に配置され且つ雌ねじ溝を備えたナットと、雄ねじ溝と雌ねじ溝との間に形成された転走路内を転動可能な複数の転動体と、電動モーターから伝達される動力を受ける受け部を有するスリーブと、を有し、ナットは、スリーブに対して、受け部が転走路の半径方向外方に位置するように内挿固定され一体的に回転するようになっていることを特徴とする電動式パワーステアリング装置が記載されている。

特開２００６－０６９５１７号公報

特許文献１に記載されている電動式パワーステアリング装置は、電動モーターからの動力を転舵軸に伝達するために、雄ねじ溝を備えたねじ軸、雌ねじ溝を備えたナット、および、雄ねじ溝と雌ねじ溝との間に形成された転走路内を転動可能な転動体を備えるボールねじ機構を有している。

図４は、ボールねじ機構の雄ねじ溝と雌ねじ溝の詳細形状図である。図４に示したボールねじ機構は、等しいリードを形成した雌ねじ溝３２と、等しいリードを形成した雄ねじ溝９２とを、多数の転動体を介して、螺合せしめて構成されている。このような形態のボールねじ機構を備える電動式パワーステアリング装置では、転舵軸等に掛かるテンション等により、転走路の端部で極圧を受け、転動体同士がぶつかり合う結果、摺動不良を起こすという問題があった。

そこで、本発明は、転走路の端部において極圧を受けた状態でも、摺動性能を維持することが可能な操舵装置を提供することを課題とする。

本発明者らは、鋭意検討の結果、雄ねじ溝のリードＬ１と雌ねじ溝のリードＬ２とするとき、Ｌ１＞Ｌ２とすることにより、摺動性能を維持できることを知見した。前記対策を施すことにより、極圧を受けた状態においても、操舵装置の性能を維持しやすくなると考えられる。本発明は、このような知見に基づいて完成させた。本発明について、以下に説明する。

本発明は、車幅方向に移動可能な転舵軸と、前記転舵軸と噛合うピニオン軸と、前記転舵軸及び前記ピニオン軸を収納する第１ハウジングと、駆動源の一例であるモーターが発生した駆動力を前記転舵軸に伝達するボールねじ機構と、前記ボールねじ機構を収納する第２ハウジングと、を備え、前記ボールねじ機構は、前記転舵軸の外周面に設けられた雄ねじ溝と、筒状のナット部材の内周面に設けられた雌ねじ溝と、前記雄ねじ溝と前記雌ねじ溝とを繋ぐ転走路内を転動可能な複数の転動体と、を有し、前記雄ねじ溝のリードをＬ1、前記雌ねじ溝のリードをＬ２とするとき、Ｌ１＞Ｌ２である、操舵装置である。

本発明によれば、転走路の端部において極圧を受けた状態でも、摺動性能を維持することが可能な操舵装置を提供することができる。

電動パワーステアリング装置１００を説明する図である。ボールねじ機構３０およびその周辺を拡大して示す図である。雄ねじ溝５２と雌ねじ溝３２の形状を示す図である。従来例である雄ねじ溝９２と雌ねじ溝３２の形状を示す図である。

図面を適宜参照しつつ、本発明の操舵装置の一例である電動パワーステアリング装置１００について、以下に説明する。なお、図面に示した形態は本発明の一例であり、本発明は図示の形態に限定されない。

図１は、電動パワーステアリング装置１００を説明する図である。図１に示されるように、電動パワーステアリング装置１００は、左右の車輪１１０，１１０それぞれにナックル１２０，１２０を介して連結されたタイロッドエンド１３０，１３０と、タイロッドエンド１３０，１３０に連結された転舵軸５１とを備えている。電動パワーステアリング装置１００は、車両に設けられたステアリングホイール１１からの操舵力が転舵軸５１へと伝わる。転舵軸５１に形成されたラック歯５１Ｔ及びピニオン軸２１に形成されたピニオン歯２２によって、ラック・ピニオン機構が構成される。ステアリングホイール１１及びピニオン軸２１は、中間軸１２を介して接続されており、中間軸１２には、ステアリングホイール１１からの操舵力が入力される。また、ピニオン軸２１と中間軸１２との間には、不図示のトーションバーが配置される。
また、電動パワーステアリング装置１００は、モーター４１と、モーター４１の駆動力を伝達する伝達手段の一つであるモーター軸４２とを有している。モーター４１の駆動力は、モーター軸４２を介して、操舵補助力として転舵軸５１へと伝達される。これにより、転舵軸５１の移動を補助する。

図１に示されるように、電動パワーステアリング装置１００は、第１ハウジング５３及び第２ハウジング５４を有する。第１ハウジング５３は、モーター４１から離れる側に延びた転舵軸５１を収容し、第２ハウジング５４は、ボールねじ機構３０及びベルト伝動機構７０を収容している。

図２は、ボールねじ機構３０およびその周辺を拡大して示す図である。また、図３は、本発明における雄ねじ溝５２と雌ねじ溝３２の形状を示す図である。図２に示すように、ボールねじ機構３０は、回転運動を直線運動に変換する変換機構の一種であり、モーター４１が発生した駆動力、つまり補助トルクを、転舵軸５１に伝達する。図２及び図３に示されるように、ボールねじ機構３０は、転舵軸５１の外周面に設けられた雄ねじ溝５２と、筒状のナット部材３１の内周面に設けられた雌ねじ溝３２と、雄ねじ溝５２と雌ねじ溝３２との間に形成される螺旋状の空間である転走路内を転動可能な複数の転動体３３と、を有している。ナット部材３１は、軸受３５によって第１ハウジング５３に回転可能に支持され、ナット部材３１が軸受３５とは独立して転舵軸５１の軸方向に移動することがないように、移動が規制されている。この軸受３５は、第１ハウジング５３の内周面に嵌合しており、軸受３５の内輪は、スクリュー３６によってナット部材３１に押し付けられた状態で、スクリュー３６とナット部材３１との間に固定されている。軸受３５の外輪は、転舵軸５１の軸方向における両端面が弾性体５５によって挟まれており、弾性体５５は、第１ハウジング５３と第２ハウジング５４の端面によって挟まれた状態で、第１ハウジング５３及び上記端面に支持されている。

図１に示されるように、ベルト伝動機構７０は、モーター軸４２に設けられたドライブプーリー４３と、ナット部材３１に設けられたドリブンプーリー４４と、ドライブプーリー４３とドリブンプーリー４４とに掛けられたベルト部材４５とを有している。

図３に示されるように、本発明では、転舵軸５１の外周面に設けられた雄ねじ溝５２のリードＬ１が、筒状のナット部材３１の内周面に設けられた雌ねじ溝３２のリードＬ２よりも大きく、ナット部材３１に対して転舵軸５１が移動する方向をプラス方向とするとき、雄ねじ溝５２のリードＬ１の位相を前記プラス方向にずらす。このような形態にすることにより、転動体３３の公転速度差を減らし、転動体３３に発生する極圧荷重を低減することができる。その結果、転動体３３のスパイク現象の発生を抑えることができる。

これに対し、図４に示すように、従来の雄ねじ溝９２のリードは、雌ねじ溝３２のリードと同じであった。雄ねじ溝９２および雌ねじ溝３２のリードが等しいと、上述のように、転走路の端部で極圧を受け、転動体同士がぶつかり合う結果、摺動不良を起こしやすい。本発明では、雄ねじ溝５２のリードＬ１を雌ねじ溝３２のリードＬ２よりも大きくすることにより、この問題を解決している。本発明の操舵装置（電動パワーステアリング装置）において、転走路の端部において極圧を受けた状態でも、摺動性能を維持しやすい形態にする観点から、１．５μｍ≦Ｌ１－Ｌ２とすることが好ましい。一方、転動体３３の摺動性を確保しやすい形態にする観点から、Ｌ１－Ｌ２≦４μｍとすることが好ましい。すなわち、Ｌ１－Ｌ２は、１．５μｍ≦Ｌ１－Ｌ２≦４μｍであることが好ましい。

１１ステアリングホイール
１２中間軸
２１ピニオン軸
２２ピニオン歯
３０ボールねじ機構
３１ナット部材
３２雌ねじ溝
３３転動体
３５軸受
３６スクリュー
４１モーター（駆動源）
４２モーター軸
４３ドライブプーリー
４４ドリブンプーリー
４５ベルト部材
５１転舵軸
５１Ｔラック歯
５２雄ねじ溝
５３第１ハウジング
５４第２ハウジング
５５弾性体
７０ベルト伝動機構
９２雄ねじ溝
１００電動パワーステアリング装置（操舵装置）
１１０車輪
１２０ナックル
１３０タイロッドエンド
リードＬ１
リードＬ２

Claims

車幅方向に移動可能な転舵軸と、
前記転舵軸と噛合うピニオン軸と、
前記転舵軸及び前記ピニオン軸を収納する第１ハウジングと、
駆動源が発生した駆動力を前記転舵軸に伝達するボールねじ機構と、
前記ボールねじ機構を収納する第２ハウジングと、
を備え、
前記ボールねじ機構は、前記転舵軸の外周面に設けられた雄ねじ溝と、
筒状のナット部材の内周面に設けられた雌ねじ溝と、
前記雄ねじ溝と前記雌ねじ溝とを繋ぐ転走路内を転動可能な複数の転動体と、を有し、
前記雄ねじ溝のリードをＬ1、前記雌ねじ溝のリードをＬ２とするとき、Ｌ１＞Ｌ２である、操舵装置。
１．５μｍ≦Ｌ１－Ｌ２≦４μｍである、請求項１に記載の操舵装置。