JP3779743B2 - Electric power steering device - Google Patents
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Description
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両において手動操舵力を補助する補助操舵力を発生する電動パワーステアリング装置、特に電動モータの駆動力をラック軸に伝達する動力伝達機構の改良に関する。
【0002】
【従来技術及びその課題】
自動車等の車両において、転舵輪は運転者がステアリングホイール(ハンドル)を操舵することにより転舵されるが、据切り時等には大きくなるハンドルの操舵力を軽減するために電動パワーステアリング装置が付加される。電動パワーステアリング装置でラック軸に補助操舵力を加えるためには、ラック軸と電動モータとを動力伝達機構で連結しなければならない。
電動モータとラック軸との連結機構については、車両の種類、大きさなどに応じてこれまでにも種々の発明がなされている。例えば、特開昭60−25854号ではボールネジ式の動力伝達機構を電動モータをラック軸と同軸(共軸)的に配置しており、一方特開昭60−25853号では電動モータをラック軸と平行に配置している。
何れの場合にも、電動パワーステアリング装置に大きな操舵補助力が要求される場合には、より大きい大型の電動モータを使用したり、電動モータとボールネジ機構との間の減速比を大きくしたり、ボールネジ溝のリードを小さくするなどの工夫が必要となる。
【0003】
しかし、電動モータを大型にするとステアリング本体が大型化し、電動モータとボールネジ機構との減速比を大きくすれば減速機構が大きくなり、何れの場合も製造コストが上昇する。
また、ボールネジ機構と電動モータとが平行になっている場合には、アイドルギヤーやベルト等を両者間に配置することが必要となり、構造が複雑になるとともに製造コストが上昇する。さらにボールネジ溝のリードを小さくした場合には、必然的にボールの直径も小さくなり、ボールにかかる大きな負荷に耐えるためにはボールネジ溝の巻数を増やす必要が生じ、結局ボールネジ機構の全長が長くなるとともに製造コストが上昇する。
【0004】
本発明は、上記従来技術における課題を解決すること、すなわち電動モータを大型化したり、電動モータとボールネジ機構との減速比を増大したり、ボールネジ溝のリードを小さくすることなくして、電動モータにより大きな補助操舵力を得ることのできる電動パワーステアリング装置を提供することを目的としてなされたものである。
【0005】
【課題を解決するための手段、作用】
上記目的を達成するために、本発明においては電動モータ50の出力軸54とボールネジ機構35のボールナット30とを、同軸でも平行でもなく、所定の鋭角で交差させることとした。そのために、電動モータの出力軸及びボールナットに傘歯車58、31 を固定して互いに噛合させた。
しかして、ラック軸に対して斜め方向に配置された電動モータの駆動力を一対の傘歯車を介してボールナットに伝達して、ボールナットの回転によりラック軸を移動させることとした。
【0006】
【実施例】
以下、本発明の第1実施例を図1に基づき説明する。
図1において、車両の左右方向に延びる円筒状のハウジング10内には長手形状のラック軸20が移動可能に収容され、その各端部はボールジョイント22を介して転舵輪(不図示)に連結されている。ジョイント22はブーツ24で覆われている。ラック軸20に対して斜め方向にステアリング軸16が配置され、その上端にはステアリングホイール(図示せず)が取り付けられている。ステアリング軸16の下端はラックピニオン機構18によりラック軸20に連結されており、ステアリングホイールを回転することによりラックピニオン機構18で運動方向が変換されてラック軸20が左右方向に移動する。
上記ハウジング10は左寄りの部分に円筒状のボールネジ機構収容部12と、これからピニオンラック機構18側に所定の鋭角をなして斜め方向に突出した受け皿状の電動モータ取付け部14とを有し、ボールネジ機構収容部12内にはボールネジ機構35が配置され、電動モータ取付け部14には電動モータ50が取付けられている。
【0007】
次に、ラック軸20、ボールネジ機構35及び電動モータ50の関係について説明する。
ラック軸20の左半分の外周面にはボールネジ溝26が螺旋状に形成されており、その外側に遊嵌された円筒状のボールナット30は一対の軸受38によってボールネジ機構収容部12に対して回転可能に支持されている。ボールナット30の内側には、内周面にボールネジ溝34が螺旋状に形成されている。ラック軸20のボールネジ溝26とボールナット30のボールネジ溝34とにより形成される螺旋状の環状空間内には多数のボール40が充填されている。ボールナット30の外側には回転につれて軸方向に進行したボール40を後方に戻すためのボール戻し管42が配置されている。ボールネジ溝26、ボールナット30及びボール40等によって上記ボールネジ機構35が構成される。
ボールナット30はボールネジ機構収容部12内に挿入された蓋部材44及び締付部材46により所定状態に保持されている。
【0008】
電動モータ50は電動モータ取付け部14内にボルト52によって取り付けられ、ラックピニオン機構18のすぐ近傍に位置している。電動モータ50の出力軸54は一対の軸受56によって回転可能に支持され、その先端には半径の小さな傘歯車58が固定されている。ボールナット30の一端には半径の大きい傘歯車31が取り付けられ、傘歯車58と噛み合っている。ラック軸20即ちボールナット30の軸線と電動モータ50の軸線とは比較的小さな鋭角(例えば30゜前後)をなしている。
【0009】
次に、本実施例の作動を説明する。
前述した通り、手動操舵は運転者がステアリングホイールを回転することによりステアリング軸16が回転し、ラックピニオン機構18によりこの回転がラック軸20の軸方向の移動に変換されることにより達成される。
これに対して、電動モータ50による操舵力補助は以下の通り行われる。
電動モータ50の出力軸54の回転により一対の傘歯車58、31 を介してボールナット30がラック軸20のまわりに回転する。その結果、公知のボールナット機構の作用によりラック軸20が軸方向に移動され、転舵輪(不図示)が転舵される。
【0010】
本実施例においては、ラック軸20の軸線と電動モータ50の軸線とは30度前後の比較的小さな鋭角で、しかも電動モータ50がラックピニオン機構18側に傾斜して配置されている。上記交角を小さくした結果、電動モータ50全体がよりラック軸20及びラックピニオン機構18に近接することとなり、ステアリング装置の寸法、特にラック軸20の軸線と直交する方向(図1において上下方向)の幅を極力小さくすることができた。
また、ボールナット30と電動モータ50の出力軸54との間には半径の異なる一対の傘歯車58、31 が配置されているのみであり、ベルトやアイドルギヤー等の動力伝達部材は一切配置されていない。これにより、極めて簡単な構造で比較的大きな減速比を得ることができるとともに、動力伝達部周辺の構造を極めてコンパクトにできる。また、ラック軸20と電動モータ50との間に余計な動力伝達部材が不要であるため、ハウジング10のボールネジ機構収容部12と電動モータ取付け部14とを一体構造とすることができる。
【0011】
なお、ラック軸20の軸線と電動モータ50の軸線とがなす交角は、傘歯車31、58の半径や円錐角を変更することにより簡単に変更することができる。
【0012】
次に、図2をもとに本発明の第2実施例を説明する。
この第2実施例が上記第1実施例と異なる点は、電動モータ60の軸線とラック軸20の軸線との交角の大きさ、及びラックピニオン機構18に対する電動モータ60の配置位置、及びモータ出力軸の第2傘歯車の支持方法である。
すなわち、電動モータ60の軸線はラック軸20の軸線に対して比較的大きな鋭角(例えば50゜前後)をなしてラックピニオン機構18とは反対側に配置されている。これに関連して、ハウジング10には円筒状のボールネジ機構収容部11及び受け皿状の電動モータ取付け部13が形成され、またボールナット30の軸方向長さは比較的長くされてその左端及び中間部が軸受38により支持されている。ボールナット30の右端部にはフランジ部15aと円錐部15bとから成る傘歯車15が取り付けられている。また、モータ60の出力軸54は傘歯車64の両側の軸受61、63 により支承されている。
【0013】
本実施例では、上記第1実施例における効果に加えて、電動モータ60は上記第1実施例よりも若干上方に突出するものの、ボールナット30の半径方向外側の空間がより有効に利用される効果がある。
【0014】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明によれば、ラック軸の軸線と電動モータの軸線とは所定の鋭角をなすように配置されている。両者を同軸でも平行でもなく鋭角で交差させたことにより、電動モータがラック軸20に近接した。その結果、ステアリング装置の寸法(特にラック軸の軸線と直交する方向)の寸法を小さくできた。また、ボールナットと電動モータの出力軸との間にはベルトやアイドルギヤー等の動力伝達部材は一切配置されていないので、極めて簡単な構造で比較的大きな減速比を得ることができ、動力伝達部周辺の構造を極めてコンパクトにできる。これに関連して、ハウジングのボールナット機構収容部と電動モータ取付け部とを一体構造とすることができる等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す正面図(一部破断)である。
【図2】本発明の第2実施例を示す正面図(一部破断)である。
【符号の説明】
10:ハウジング
11、12:ボールネジ機構収容部
13、14:電動モータ取付け部
18:ラックピニオン機構
20:ラック軸
26、34、35:ボールネジ溝
30:ボールナット
31、58:傘歯車
40:ボール
50:電動モータ
54:出力軸【Technical field】
[0001]
The present invention relates to an electric power steering device that generates an auxiliary steering force for assisting a manual steering force in a vehicle, and more particularly to an improvement in a power transmission mechanism that transmits a driving force of an electric motor to a rack shaft.
[0002]
[Prior art and its problems]
In a vehicle such as an automobile, although the steered wheel by the driver are steered by steering the steering wheel, the electric power steering in order to reduce the steering force of Ru size kuna handle in time like Ri据切A device is added. In order to apply an auxiliary steering force to the rack shaft by the electric power steering device, the rack shaft and the electric motor must be connected by a power transmission mechanism.
Various inventions have been made so far for the coupling mechanism between the electric motor and the rack shaft depending on the type and size of the vehicle. For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 60-25854, a ball screw type power transmission mechanism is arranged such that an electric motor is coaxial (coaxial) with a rack shaft, while in Japanese Patent Laid-Open No. 60-25854, an electric motor is mounted on a rack shaft. They are arranged in parallel.
In any case, when a large steering assist force is required for the electric power steering device, a larger electric motor is used, a reduction ratio between the electric motor and the ball screw mechanism is increased, It is necessary to devise measures such as reducing the lead of the ball screw groove.
[0003]
However, if the electric motor is made larger, the steering body becomes larger, and if the reduction ratio between the electric motor and the ball screw mechanism is made larger, the speed reduction mechanism becomes larger. In either case, the manufacturing cost increases.
In addition, when the ball screw mechanism and the electric motor are parallel, it is necessary to dispose an idle gear, a belt, and the like between them, which complicates the structure and increases the manufacturing cost. If the lead of the ball screw groove is further reduced, the diameter of the ball is inevitably reduced, and it is necessary to increase the number of turns of the ball screw groove in order to withstand a large load applied to the ball. At the same time, the manufacturing cost increases.
[0004]
The present invention solves the above-described problems in the prior art, that is, without increasing the size of the electric motor, increasing the reduction ratio between the electric motor and the ball screw mechanism, or reducing the lead of the ball screw groove. The object of the present invention is to provide an electric power steering device capable of obtaining a large auxiliary steering force.
[0005]
[Means and Actions for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the present invention, the
Thus, the driving force of the electric motor disposed obliquely with respect to the rack shaft is transmitted to the ball nut through the pair of bevel gears, and the rack shaft is moved by the rotation of the ball nut.
[0006]
【Example】
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, a
The
[0007]
Next, the relationship among the rack shaft 2 0 , the
The outer peripheral surface of the left half of the rack shaft 2 0 and
The
[0008]
[0009]
Next, the operation of this embodiment will be described.
As described above, the manual steering the steering shaft 1 6 is rotated by the driver to turn the steering wheel, is achieved by this rotation is converted into axial movement of the
On the other hand, steering force assistance by the
The rotation of the
[0010]
In this embodiment, the axes of the
Further, only a pair of
[0011]
Incidentally, the crossing angle formed by the axes of the
[0012]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The second embodiment differs from the first embodiment in that the angle of intersection between the axis of the
That is, the axis of the
[0013]
In this embodiment, in addition to the effects in the first embodiment, although the
[0014]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the axis of the rack shaft and the axis of the electric motor are arranged to form a predetermined acute angle. The electric motor was brought close to the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view (partially broken) showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view (partially broken) showing a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10: Housing
11, 12: Ball screw mechanism housing
13, 14: Electric motor mounting portion 18: Rack and pinion mechanism 20:
Claims (3)
前記ラック軸及び前記電動モータが、該ラック軸の軸線と該電動モータの軸線とが所定の鋭角をなすように配置されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。In a vehicle, a steering shaft to which a manual steering force is input is connected via a rack and pinion mechanism to a rack shaft that is movable in the axial direction to steer the steered wheels, and is coaxial with the rack shaft. In the electric power steering device in which a ball screw mechanism is arranged and the ball nut fitted to the rack shaft is rotated by an electric motor to move the rack shaft to assist manual steering force.
The electric power steering apparatus, wherein the rack shaft and the electric motor are arranged such that an axis of the rack shaft and an axis of the electric motor form a predetermined acute angle.
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- 1995-02-06 JP JP1800795A patent/JP3779743B2/en not_active Expired - Lifetime
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