JP3543307B2 - Electric power steering device - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は電動式パワーステアリング装置に関する。
【0002】
【従来技術】
車両の電動式パワーステアリング装置として、電動モータの回転出力をボールスクリュー機構を介して直線運動に変換し、直接ラック軸を駆動するタイプのものが知られている(例えば、特開昭60−25854号公報)。
【0003】
このような従来技術の電動式パワーステアリング装置において使用されているボールスクリュー機構は、ラック軸に連結され軸線方向にのみ移動自在であり、外周に外ねじ溝を形成したボールスクリュー軸と、電動モータに連結されかつラック軸周りに回転自在に設けられ、内周に内ねじ溝を形成したナット部材と、該外ねじ溝と内ねじ溝の間を転動自在な複数のボールとからなっている。電動モータからの回転出力がナット部材を回転させると、ボールスクリュー軸は回転しないから、ねじ溝のピッチに比例してボールスクリュー軸がナット部材に対して軸線方向に移動することとなる。複数のボールは、所定の間隔で両ねじ溝内に連なって配置されて、ナット部材の回転の際にナット部材とボールスクリュー軸との間に生じる摩擦力を軽減させるよう機能するものである。
【0004】
【解決すべき課題】
ところで、このようなボールスクリュー機構において、ナット部材をハウジングに対して回転自在に支持する場合、通常のベアリングを用いると、ナット部材とボールスクリュー軸との軸線がずれて、ナット部材のこじれ等を招く恐れがある。一方、ナット部材の支持に調心ベアリングを用いると、そのようなこじれは有効に防止されるものの、調心ベアリングは高価であることから、製造コストの増大を招く。
【0005】
更に、ナット部材のこじれを防止するために、ナット部材を揺動可能にフローティング支持する構成の提案も成されている。しかしながらこの提案によれば、揺動方向にのみナット部材を支持するために、効果的にナット部材のこじれが防止されないという問題がある。
【0006】
本願発明は、安価でありかつ従来の装置と同じくコンパクトな構成でありながら、ナット部材のこじれ等を防止することのできる電動式パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決する手段】
上記目的を達成すべく、本願発明の電動式パワーステアリング装置は、
ハウジングと、
ハンドルに連結してハンドルと共に回転するハンドル軸と、
操向車輪の旋回運動を行なうために直線運動可能なラック軸と、
前記ハンドル軸および前記ラック軸と駆動的に連結されており、該ハンドル軸に従って回転するピニオンギヤと、前記ラック軸に設けられて、該ピニオンギヤとかみ合うラックギヤとからなるラック・ピニオンギヤ手段と、
前記ラック軸に設けられたねじ手段と、該ねじ手段の少なくとも一部を取り囲む回転ナット手段と、該回転ナット手段と前記ねじ手段との間に形成された転動路内に連なって配置され、該回転ナット手段と前記ねじ手段との間で力を伝達するための複数のボールとからなるボールスクリュー手段と、
該回転ナット手段を回転自在に支持する支持体と、
該支持体を前記ハウジングに対して軸線方向及び半径方向に微少変位可能に弾性的に支持する弾性体と、
前記回転ナット手段に連結された電動モータユニットと、からなる。
【0008】
【作用】
本願発明によれば、前記回転ナット手段を回転自在に支持する支持体自体を、弾性的に支持する弾性体が設けられているので、前記回転ナット手段と前記ね自主団との間に生じる加工上の心ズレ、組立上の心ズレ、作動中の心ズレに応じて、前記支持体が軸線方向及び半径方向に微少変位でき、それにより前記回転ナット手段が前記ネジ手段もしくは支持体に対して、こじれを起こさないようになっている。
【0009】
【実施例】
以下、本願発明の実施例を図面を参照して以下に詳細に説明する。
図1は、本願発明の実施例である電動式パワーステアリング装置の概略を示す図である。
【0010】
図1において、ハンドル1は、ハンドル軸2の上端に取り付けられて一体となっており、図示しない車体に対して回転自在に支持されている。ハンドル軸2は、ユニバーサルジョイント6を介してピニオン軸5に連結されている。ピニオン軸5は、その先端にピニオンギヤを有し、該ピニオンギヤは、後述する舵取装置本体部3における、図面左右方向に移動可能に設けられた横長のラック軸7に形成されたラックにかみ合っており、ピニオン軸5が回転することにより公知の態様でラック軸7は図中左右方向に移動する。
【0011】
ハンドル1からの回転出力を伝達するためのピニオン軸5は、その周囲にトルク検出手段4を設けている。このトルク検出手段4は、受けたトルクに比例してねじれるトーションバーを用いるものであり、このねじれを軸線方向量に変換してポテンショメータで測定することにより、ピニオン軸5の受けたトルクを測定し、制御回路11へと送信するものである。この検出手段自体は、例えば実開昭60−179944号公報にて代表されるように既に公知であり、よってその構成については以下に詳細は記載しない。
【0012】
ブラケット14、15により図示しない車体に支持された舵取装置本体部3は、舵取用回転入力を車両の操向車輪(図示せず)への回動のための直線運動に変換する運動変換機構ユニットであり、動力補助用のモータユニット8を有する。モータユニット8とクラッチユニット9は電気的に制御回路11に連結されている。制御回路11の支配下で、モータユニット8からの回転出力は、クラッチユニット9を経て舵取装置本体部3により直線運動に変換された後、ラック軸7を駆動するようになっている。モータユニット8からラック軸7への出力伝達系については、図2を参照して以下に詳述する。
【0013】
図2は、図1の舵取装置本体部3の拡大断面図である。ラック軸7周りに、それぞれ円管状の左方部30a、中間部30b、右方部30cとを直列に連結してなる3分割ハウジング30が、図示しない車体にブラケット14、15(図1参照)を介して取り付けられている。右方部30cにおいてはモータユニット8が構成されている。右方部30cの内周には円管状の永久磁石30dが固定されており、その内側には同様に略円管状のアーマチュア32が、細長い円管状のスリーブ17周りに取り付けられている。スリーブ17は、ハウジング30に対して一対の軸受31により回転自在に支承されている。
【0014】
アーマチュア32の左方端に摺動子33が取り付けられている。ハウジング30に取り付けられたブラシホルダ34に支持された環状のブラシ35が、摺動子33の周囲においてそれに対峙している。ブラシ35への電力は、図1の制御回路11から必要に応じて供給され、それに応じたトルクでアーマチュア32およびスリーブ17を回転させるようになっている。
【0015】
中間部30bの内部にはクラッチユニット9が構成されている。スリーブ17の左方端には雄スプライン部7aが形成され、中央開口を有する略環状の摩擦板ホルダ37の内周には雌スプライン部37aが形成されており、両スプライン部を噛合させることにより、スリーブ17に対して摩擦板ホルダ37が軸線方向移動可能だが回転方向移動不能に取り付けられている。摩擦板ホルダ37の右方には、ハウジング30に対して電磁石ホルダ38に支持された電磁石39が、摩擦板ホルダ38に直接対向するよう設けられている。電磁石39への電力は、図1の制御回路11から必要に応じて供給され、それに応じて電磁石39は磁力を発生する。
【0016】
電磁石39に隣接する摩擦板ホルダ37の左方端面には、摩擦板37bが接着されており、摩擦板37bは、磁性体からなる円板状のクラッチプレート40に対向している。電磁石39が磁力を発生することにより、クラッチプレート40は電磁石39に向かって付勢され、摩擦板37bはクラッチプレート40と摩擦板ホルダ37との間で押圧され、それにより回転力伝達に必要な摩擦力が発生することとなる。すなわち、クラッチユニット9は制御回路11からの係合信号により係合し、離脱信号により離脱するようになっている。クラッチプレート40は、複数本の連結ネジ41により当接され、この連結ネジ41により伝達環状部材43に対して、軸線方向位置を調節自在となっている。伝達環状部材43は、クラッチスリーブ17に対して軸受42を介して回転自在に支持されると共に、ボールスクリューナット44の右方端に嵌合されている。
【0017】
略円筒状のボールスクリューナット44は、軸受45、46により回転自在に支持されている。ボールスクリューナット44は、内側に内ネジ溝44aを有し、内ネジ溝44aは、ラック軸7の左方部に形成された外ネジ溝7bに対向して転動路を形成し、該転動路内に複数のボール47が収容されている。ボール47は、ボールスクリューナット44とラック軸7が摺動回転する際に生じる摩擦力軽減のために用いられる。なお図示していないが、ボールスクリューナット44は、その内部に循環路を有し、該循環路を介してボール47は作動時に循環可能となっている。なお、内ネジ溝44aと外ネジ溝7bとでねじ手段を構成し、ボールスクリューナット44により回転ナット手段を構成する。
【0018】
軸受45、46は、略円筒状の支持体すなわちホルダ48に対して、ホルダの内方端内周に螺合する予圧調整ナット53により予圧調整されて(すなわち外輪同士が互いに近接する方向に押圧されて)組み込まれ、かつホルダ48により支持されている。更にホルダ48は、ハウジング30に対して弾性部材49、50により軸線方向及び半径方向に変位可能に弾性的に支持されている。なお、54は予圧調整ナット53のロックナットである。
【0019】
図3は、弾性部材49の斜視図である。弾性部材49は硬質樹脂からなり、ラック軸7から通常の作動力を受けたとき、わずかに撓む程度の弾性力を有する。弾性部材49は更に側部49aと底部49bとを有する。なお弾性部材50は、本実施例においては、弾性部材49と同一なものであり、よってその詳細を省略する。再び図2において、弾性部材49の底部は、ハウジング左方部30aの肩部30eの内側に当接し、弾性部材50の底部は、軸線方向移動制限であるリング51に当接している。弾性部材49、50の側部は、ハウジングの左方部30aの内周に当接している。なお、 ハウジング30の左端には一部のみ示す防塵カバー部材52が取り付けられている。
【0020】
次に、図1を参照して本実施例の動作を説明する。
車両が直進状態にあり、ハンドル1からピニオン軸5へ回転力が入力されていない場合、トルク検出器4から実質的なトルク信号が出力されないため、制御回路11は、モータユニット8に回転駆動信号を出力せず、またクラッチユニット9には離脱信号を出力する。それにより、この電動式パワーステアリング装置は補助操舵力を出力しない状態となる。
【0021】
一方、車両がカーブを曲がろうとする場合には、ハンドル1が操舵されて回転力がピニオン軸5へ伝達されるため、トルク検出器4から操舵トルクに応じた信号が制御回路11へと出力され、制御回路11は、クラッチユニット9には係合信号を出力し、モータユニット8には操舵トルクに比例した回転駆動信号を出力する。これにより、この電動式パワーステアリング装置は、操舵力に応じた補助操舵力を出力することとなる。
【0022】
ところで、電動式パワーステアリング装置の動作時において、図2に示すスリーブ17の回転は、クラッチプレート40を介してボールスクリューナット44を回転させることとなる。ボールスクリューナット44は、ハウジング30に対して回転自在ではあるが軸線方向には不動となっているから、ボールスクリューナット44が回転することにより、ボール47を介してラック7の外ネジ溝7bが軸線方向に押圧され、それによりラック軸7が軸線方向に移動して、ラック軸7に連結された図示しないタイロッドを介して操輪動作を行なうようになっている。
【0023】
このようにボールスクリューナット44が回転するときに、一連のボール47は、両ネジ溝7b、44aとで構成される転動路内を、両ネジ溝から押圧されつつ転動し、内ネジ溝44aの一端に到達したボール47は、ボールスクリューナット44内に形成された循環路(不図示)を通って、その他端へと循環されるようになっている。
【0024】
ところで、2つの軸受45、46でボールスクリューナット44を支持しているホルダ48は、弾性体49、50により軸線方向及び半径方向に微少変位可能に支持されているため、たとえ加工上、組立上、もしくは動作時にラック軸7の軸線とボールスクリューナット44の軸線にズレが生じたとしても、このズレはホルダ48自体を半径方向もしくは軸線方向に微少変位させることによって除去可能となる。それにより、ボールスクリューナット44のラック軸7もしくは軸受45、46との間のこじれを防止できる。なお、ホルダ48を半径方向だけでなく軸線方向にも微少変位自在としたのは、ボールスクリューナットとラック軸の軸線が非平行的にずれていた場合に、ボールスクリューナットを揺動させるような調整をも行えるようにするためである。
【0026】
以上、本発明を実施例を参照して説明してきたが、本発明は上記実施例に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、本実施例においては弾性体を樹脂製としたが、適度な弾性力が得られる限り例えばゴム製でも良く、その他の材料製でも良い。
【0028】
【発明の効果】
以上述べたように、本願発明の電動式パワーステアリング装置によれば、
回転ナット手段を回転自在に支持する支持体自体を、弾性的に支持する弾性体が設けられているので、前記回転ナット手段と前記ネジ手段との間に生じる加工上の心ズレ、組立上の心ズレ、作動中の心ズレに応じて、前記支持体が軸線方向及び半径方向に微少変位でき、それにより前記回転ナット手段が前記ネジ手段もしくは支持体に対して、こじれを起こさないようになっている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の実施例である電動式パワーステアリング装置の概略を示す図である。
【図2】図1の舵取装置本体部3の拡大断面図である。
【図3】弾性部材49の斜視図である。
【符号の説明】
1………ハンドル
5………ピニオン軸
7………ラック軸
44………ボールスクリューナット
47………ボール
48………支持体
49、50………弾性体[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to an electric power steering device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art As an electric power steering device for a vehicle, a type in which the rotation output of an electric motor is converted into linear motion via a ball screw mechanism to directly drive a rack shaft is known (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. S60-25854). Publication).
[0003]
A ball screw mechanism used in such a conventional electric power steering device is connected to a rack shaft and is movable only in the axial direction, and has a ball screw shaft having an outer thread groove formed on the outer periphery, and an electric motor. And a nut member provided rotatably around the rack axis and having an inner thread groove formed in the inner periphery thereof, and a plurality of balls rotatable between the outer thread groove and the inner thread groove. . When the rotation output from the electric motor rotates the nut member, the ball screw shaft does not rotate, so that the ball screw shaft moves in the axial direction with respect to the nut member in proportion to the pitch of the thread groove. The plurality of balls are arranged continuously in the two screw grooves at a predetermined interval, and function to reduce a frictional force generated between the nut member and the ball screw shaft when the nut member rotates.
[0004]
【task to solve】
By the way, in such a ball screw mechanism, when the nut member is rotatably supported with respect to the housing, if a normal bearing is used, the axis of the nut member and the ball screw shaft are shifted, and the nut member is twisted. There is a risk of inviting. On the other hand, when the aligning bearing is used to support the nut member, such twisting is effectively prevented, but the aligning bearing is expensive, which causes an increase in manufacturing cost.
[0005]
Furthermore, in order to prevent the nut member from being twisted, there has been proposed a configuration in which the nut member is swingably floating supported. However, according to this proposal, since the nut member is supported only in the swinging direction, there is a problem that the nut member is not effectively prevented from being twisted.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electric power steering device which is inexpensive and has the same compact structure as a conventional device, but can prevent the nut member from being twisted.
[0007]
[Means to solve the problem]
In order to achieve the above object, an electric power steering device according to the present invention includes:
A housing,
A handle shaft connected to the handle and rotating with the handle,
A rack shaft that can move linearly to perform a turning motion of the steered wheels;
A pinion gear that is drivingly connected to the handle shaft and the rack shaft and rotates according to the handle shaft, and a rack and pinion gear means that is provided on the rack shaft and that includes a rack gear that meshes with the pinion gear;
Screw means provided on the rack shaft, a rotating nut means surrounding at least a part of the screw means, and arranged continuously in a rolling path formed between the rotating nut means and the screw means, Ball screw means comprising a plurality of balls for transmitting a force between the rotating nut means and the screw means,
A support for rotatably supporting the rotating nut means,
An elastic body that elastically supports the support body so that it can be slightly displaced in the axial direction and the radial direction with respect to the housing;
And an electric motor unit connected to the rotating nut means.
[0008]
[Action]
According to the invention of the present application, since the elastic body that elastically supports the support itself that rotatably supports the rotating nut means is provided, processing that occurs between the rotating nut means and the self-governing body. In accordance with the upper misalignment, the misalignment in assembly, and the misalignment during operation, the support can be slightly displaced in the axial direction and the radial direction, so that the rotating nut means can move with respect to the screw means or the support. , So as not to cause twisting.
[0009]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a view schematically showing an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
[0010]
In FIG. 1, a handle 1 is attached to an upper end of a
[0011]
The pinion shaft 5 for transmitting the rotation output from the handle 1 is provided with torque detecting means 4 around the pinion shaft 5. The torque detecting means 4 uses a torsion bar that is twisted in proportion to the received torque. The torsion is converted into an axial amount and measured by a potentiometer to measure the torque received by the pinion shaft 5. , To the control circuit 11. The detecting means itself is already known, as represented by, for example, Japanese Utility Model Application Laid-Open No. Sho 60-179944, and its configuration will not be described in detail below.
[0012]
The steering device
[0013]
FIG. 2 is an enlarged sectional view of the steering device
[0014]
A
[0015]
The clutch unit 9 is formed inside the
[0016]
A
[0017]
The substantially cylindrical
[0018]
The
[0019]
FIG. 3 is a perspective view of the
[0020]
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG.
When the vehicle is traveling straight and no torque is input from the steering wheel 1 to the pinion shaft 5, a substantial torque signal is not output from the
[0021]
On the other hand, when the vehicle is going to turn a curve, the steering wheel 1 is steered and the torque is transmitted to the pinion shaft 5, so that a signal corresponding to the steering torque is output from the
[0022]
By the way, during the operation of the electric power steering apparatus, the rotation of the
[0023]
When the
[0024]
By the way, the
[0026]
As described above, the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and it is needless to say that modifications and improvements can be made as appropriate. For example, in this embodiment, the elastic body is made of resin, but may be made of rubber or other materials as long as an appropriate elastic force is obtained.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the electric power steering device of the present invention,
Since the elastic body that elastically supports the support itself that rotatably supports the rotating nut means is provided, the processing center deviation generated between the rotating nut means and the screw means, and assembly error In accordance with the misalignment and the misalignment during operation, the support can be slightly displaced in the axial direction and the radial direction, so that the rotating nut means does not twist with respect to the screw means or the support. ing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view schematically showing an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged sectional view of the steering device
FIG. 3 is a perspective view of an
[Explanation of symbols]
1 Handle 5
Claims (1)
ハンドルに連結して前記ハンドルと共に回転するハンドル軸と、
操向車輪の旋回運動を行うために直線運動可能なラック軸と、
前記ハンドル軸および前記ラック軸と駆動的に連結されており、前記ハンドル軸に従って回転するピニオンギヤと、前記ラック軸に設けられており、前記ピニオンギヤとかみ合うラックギヤとからなるラック・ピニオンギヤ手段と、
前記ラック軸に設けられたねじ手段と、前記ねじ手段の少なくとも一部を取り囲む回転ナット手段と、前記回転ナット手段と前記ねじ手段との間に形成された転動路内に連なって配置され、前記回転ナット手段と前記ねじ手段との間で力を伝達するための複数のボールとからなるボールスクリュー手段と、
前記回転ナット手段を回転自在に支持する軸受が固定されて前記ハウジングに内包される一体の支持体と、
前記支持体を前記ハウジングに対して軸線方向及び半径方向に微小変位可能に弾性的に支持する弾性体と、
前記回転ナット手段に連結された電動モータユニットと、
前記一体の支持体内部に配置される予圧調整手段とを有し、
前記予圧調整手段は、前記一体の支持体に前記ボールスクリュー手段を回転自在に支持する前記軸受の予圧調整を行うことを特徴とする電動式パワーステアリング装置。A housing,
A handle shaft connected to the handle and rotating with the handle,
A rack shaft capable of linear movement to perform a turning movement of the steering wheel,
A pinion gear that is drivingly connected to the handle shaft and the rack shaft and rotates according to the handle shaft, and a rack and pinion gear means that is provided on the rack shaft and that includes a rack gear that meshes with the pinion gear;
Screw means provided on the rack shaft, a rotating nut means surrounding at least a part of the screw means, and arranged continuously in a rolling path formed between the rotating nut means and the screw means, Ball screw means comprising a plurality of balls for transmitting a force between the rotating nut means and the screw means,
An integral support in which a bearing for rotatably supporting the rotating nut means is fixed and is included in the housing;
An elastic body that elastically supports the support body so that it can be minutely displaced in the axial direction and the radial direction with respect to the housing;
An electric motor unit connected to the rotating nut means,
Preload adjusting means disposed inside the integral support,
The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the preload adjusting means adjusts a preload of the bearing that rotatably supports the ball screw means on the integral support.
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