JP3816691B2 - Rack and pinion type electric power steering system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラックに一体化されるボールスクリューシャフトにねじ合わされるボールナットを、モータにより回転駆動することで操舵補助力を付与するラックピニオン式電動パワーステアリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ラックピニオン式電動パワーステアリング装置として、操舵により回転するピニオンに噛み合うラックに一体化されるボールスクリューシャフトに循環ボールを介してねじ合わされるボールナットを、そのラックの軸方向に沿う操舵補助力を付与できるようにモータにより回転駆動するものが従来から用いられている。そのモータは、そのラックを覆うハウジング側に固定されるステータと、そのハウジング側により転がり軸受を介して回転可能に支持されると共に前記ラックが挿入されるロータとを有する。
【0003】
そのボールスクリューシャフトとボールナットとの相対回転の円滑化のため、循環ボールの軌道面に潤滑用グリースが塗布される。また、そのロータの支持用転がり軸受の回転の円滑化のため、その外輪と内輪との間の軸受内空間には潤滑用グリースが封入され、さらに、その転がり軸受は軸受内空間と外部空間とを遮蔽するシールを有する密封型とされることで、グリースの流出と塵埃の侵入を規制し、塵埃の噛み込みや潤滑不良による寿命低下を防止している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来、その循環ボールの軌道面におけるグリースは組み立て当初において塗布されるだけであったため、長時間の使用によりグリースが切れて軌道面において局所的に摩耗が増大するおそれがある。また、ロータを支持するために用いられる密封型転がり軸受は高価でコスト増大の要因となっている。
【0005】
本発明は、上記問題を解決す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する。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、操舵により回転するピニオンと、そのピニオンに噛み合うラックと、そのラックに一体化されるボールスクリューシャフトと、そのボールスクリューシャフトに循環ボールを介してねじ合わされるボールナットと、そのラックの軸方向に沿う操舵補助力を付与できるように、そのボールナットを回転駆動するモータと、そのラックを覆うハウジングとを備え、そのモータは、そのハウジング側に固定されるステータと、そのハウジング側により回転可能に支持されると共に前記ラックが挿入されるロータとを有するラックピニオン式電動パワーステアリング装置において、前記ハウジングは、前記ラックの軸方向に沿って並列する筒状の第1ハウジングと筒状の第2ハウジングとを有し、その第2ハウジングに、前記ボールスクリューシャフトの外周に対向する開口を有するグリース保持空間が形成され、その第1ハウジングに前記ロータの支持用転がり軸受が挿入され、その転がり軸受の外輪は、その第1ハウジングの内周側に形成される段差と、その第1ハウジングに挿入される第2ハウジングの一端面とにより挟まれ、その第2ハウジングの一端面は、その転がり軸受の外輪と内輪との間の軸受内空間に対向配置され、その転がり軸受は、前記ラックの軸方向において前記ステータと前記グリース保持空間との間に配置されていることを特徴とする。
本発明の構成によれば、グリース保持空間の開口から流出するグリースはボールスクリューシャフトの外周に供給されるので、ボールスクリューシャフトとボールナットにおける循環ボールの軌道面においてグリースが不足することはなく、その軌道面の潤滑を特別な部品を追加することなく長時間に亘り安定して行うことができる。また、そのロータ支持用転がり軸受として高価な密封型を用いることなく、その軸受内空間に封入されたグリースの外部への流出と、その軸受内空間への第2ハウジング側からの塵埃の侵入を、その第2ハウジングの端面により規制できる。
【0007】
本発明において、前記第2ハウジングの内径は前記転がり軸受の内輪の外径よりも小さくされ、その内輪と前記第2ハウジングの一端面とが微小距離を隔てて対向するように、前記第2ハウジングの内周の一端側に面取り部が形成されているのが好ましい。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図1に示すラックピニオン式電動パワーステアリング装置1は、入力シャフト2に連結されるステアリングホイール(図示省略)の操舵により回転するピニオン3と、そのピニオン3に噛み合うラック4とを備える。そのラック4の両端にボールジョイント5、タイロッド6、ナックルアームを介して車輪(図示省略)が連結される。操舵によるピニオン3の回転によりラック4が軸方向に移動することで車両の舵角が変化する。
【0009】
そのピニオン3とラック4を覆うピニオンハウジング30内にトルクセンサ7が設けられる。そのトルクセンサ7は、ステアリングホイールの操舵によりピニオン3に伝達される操舵トルクを検出する公知のものを採用できる。
【0010】
図2に示すように、そのラック4に一体化されるスクリュー溝61aが形成されたボールスクリューシャフト61に循環ボール62を介してボールナット63がねじ合わされる。
【0011】
そのラック4の軸方向に沿う操舵補助力を付与できるように、そのボールナット63を回転駆動するブラシレスモータ8が設けられている。そのブラシレスモータ8は、ラック4を覆う筒状のラックハウジング31の内周側に固定されるステータ8aと、このステータ8aに挿入されると共にラックハウジング31の内周側により回転可能に支持される円筒状のロータ8bと、そのロータ8bの回転位相検出用センサ8cと、このロータ8bの外周側に一体化されるマグネット8dとを有する。そのロータ8bに上記ラック4が隙間を介して軸方向移動可能に挿入される。
【0012】
そのラックハウジング31は、ラック4の軸方向に沿って並列する筒状の第1ハウジング31aと筒状の第2ハウジング31bとを有する。その第2ハウジング31bは、一端側が他端側よりも大径とされている。その第1ハウジング31aの内周に形成される雌ねじ部71に、第2ハウジング31bの一端側の外周に形成される雄ねじ部72がねじ合わされている。これにより、第2ハウジング31bの一端側は第1ハウジング31aの他端側に取外し可能にシール部材85を介して挿入されている。
【0013】
図3に示すように、その第1ハウジング31aの一端部は、上記ピニオンハウジング30に環状のスペーサ33を介して連結される。そのロータ8bの一端側は、そのスペーサ33の内周に嵌め合わされる第1転がり軸受32を介してラックハウジング31側により支持される。そのロータ8bの支持用第1転がり軸受32は4点接触型ボールベアリングであって、内輪32a、外輪32b、および軸受ボール32cを有する。その内輪32aはロータ8bの外周の段差とロータ8bの外周にねじ合わされるナット34とで挟まれる。その外輪32bは軸受ボール32cを挟むようにラック軸方向に並列する一対の環状部材32b′、32b″から構成され、スペーサ33の内周の段差とスペーサ33の内周にねじ合わされる環状ネジ35とで挟まれる。
【0014】
図4に示すように、その第2ハウジング31bの他端側内周に嵌め合わされるブッシュ88を介して、ボールスクリューシャフト61はラックハウジング31側により支持される。上記ピニオンハウジング30の一端側の開口と、その第2ハウジング31bの他端面側の開口からラック4がラックハウジング31外に突出される。そのピニオンハウジング30と第2ハウジング31bから突出するラック4の各端は伸縮カバー89により覆われる。
【0015】
図2に示すように、そのロータ8bと上記ボールナット63とは同軸心に配置される。そのロータ8bの他端側に、そのボールナット63の一端に対向する受け部81と、そのボールナット63の外周を覆う円筒状被覆部82とが一体化されている。その受け部81はロータ8bの他端に一体化される円環形状を有する。その被覆部82はロータ8bと同軸心で、一端側は受け部81の外端に一体化され、他端側は開放されている。
【0016】
その受け部81にボールナット63の一端をラック4の軸方向に沿って押し付ける手段が設けられている。すなわち、外周に雄ねじ部83aを有するリング状の押し付け部材83が、被覆部82の他端側内周に形成された雌ねじ部82aを介してロータ8b側にねじ合わされることで、ボールナット63の他端に対向する。これにより、その押し付け部材83をロータ8b側にねじ込んでボールナット63を押すことにより、受け部81の端面81aにボールナット63の一端側の端面63aを押し付けることができる。よって、その受け部81の端面81aとボールナット63の一端の端面63aとの間の摩擦抵抗に基づき、そのロータ8bとボールナット63との間で回転トルクを伝達できる。なお、押し付け部材83の内周には回転操作用工具の挿入用凹部83bが形成されている。
【0017】
図2に示すように、そのロータ8bの他端側は、第2転がり軸受36を介してラックハウジング31の内周側により支持される。すなわち、そのロータ8bの支持用第2転がり軸受36は非密封型のボールベアリングであって、ロータ8bに一体化された上記被覆部82の外周と第1ハウジング31aの内周との間に挿入され、上記第1転がり軸受32と第2ハウジング31bとの間に配置される。この第2転がり軸受36の外輪36aは、第1ハウジング31aの内周に形成される段差31a′と、上記第2ハウジング31bの一端面31b′とにより挟まれる。
【0018】
その第2転がり軸受36の外輪36aと内輪36bとの間の軸受内空間36′にはグリースが封入される。上記第2ハウジング31bの一端面31b′は、その第2転がり軸受36の軸受内空間36′に対向配置されている。本実施形態では、図5に示すように、第2ハウジング31bの内径dが第2転がり軸受36の内輪36bの外径Dよりも小さくされ、その内輪36bと第2ハウジング31bの一端面31b′とが微小距離δを隔てて対向するように、第2ハウジング31bの内周の一端側に面取り部31b″が形成されている。その微小距離δは、軸受内空間36′、特に外輪36aと内輪36bと転動体36cとリテーナ36dとで囲まれた空間に封入されたグリースの軸受36外への流出と、軸受内空間36′への塵埃の第2ハウジング31b側からの侵入を第2ハウジング31bの一端面31b′により規制するため、可及的に小さくするのが好ましい。なお、第2ハウジング31bの内径を第2転がり軸受36の内輪36bの外径よりも僅かに大きくすることで、その内輪36bと第2ハウジング31bの一端面31b′とが微小距離を隔てて対向するようにしてもよい。
【0019】
そのラックハウジング31の内周に、グリースを保持するグリース保持空間90が形成されている。本実施形態では、そのグリース保持空間90はボールスクリューシャフト61の外周を囲む円環状であって、ボールスクリューシャフト61の外周と上記押し付け部材83とに対向する開口90aを有する。また、そのグリース保持空間90にラックハウジング31の外部からグリースを補給するためのグリースニップル91が、その第2ハウジング31bに取り付けられている。これにより、そのグリース保持空間90にグリースを定期的に補給し、ボールスクリューシャフト61とボールナット63のボール軌道面におけるグリース切れを永続的に防止できる。
【0020】
上記トルクセンサ7とセンサ8cが制御装置(図示省略)に接続され、その制御装置が、トルクセンサ7により検出される操舵トルクと、センサ8cにより検出されるロータ8bの回転位相に応じて、回転駆動用交流電流をブラシレスモータ8に投入する。これにより、そのボールナット63がブラシレスモータ8により回転駆動され、そのボールナット63の回転駆動によりラック4の長手方向に沿う操舵補助力が操舵トルクに応じて付与される。その制御装置は公知のものを用いることができる。
【0021】
上記構成によれば、グリース保持空間90の開口90aから流出するグリースはボールスクリューシャフト61の外周に供給されるので、ボールスクリューシャフト61とボールナット63における循環ボール62の軌道面においてグリースが不足することはなく、その軌道面を特別な部品を追加することなく長時間に亘り安定して潤滑できる。また、第2ハウジング31bの一端面31b′により、第2転がり軸受36の軸受内空間36′に封入されたグリースの外部への流出と、その軸受内空間36′内への第2ハウジング31b側からの塵埃の侵入を規制できる。
【0022】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、第2ハウジングの内周におけるグリース保持空間と共に、ロータ8bの内周や押し付け部材83にボールスクリューシャフト61の外周に対向する開口を有するグリース保持空間を形成してもよい。また、グリース保持空間は環状に限定されず、例えばボールスクリューシャフトの周方向の一部に対向する開口を有する凹部を、第2ハウジングに形成することで構成してもよい。また、モータは、ブラシレスモータに限定されず、各種モータを採用できる。
【0023】
【発明の効果】
本発明によれば、ボールスクリューシャフトとボールナットにおけるボール軌道面に局所的な摩耗が生じるのを防止でき、さらに操舵補助力発生用モータのロータ支持用ベアリングの低コスト化と長寿命化を図ることができる電動パワーステアリング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態のラックピニオン式電動パワーステアリング装置の断面図
【図2】本発明の実施形態のラックピニオン式電動パワーステアリング装置における要部の断面図
【図3】本発明の実施形態のラックピニオン式電動パワーステアリング装置におけるモータ一端側の部分断面図
【図4】本発明の実施形態のラックピニオン式電動パワーステアリング装置における部分断面図
【図5】本発明の実施形態のラックピニオン式電動パワーステアリング装置の部分拡大断面図
【符号の説明】
3 ピニオン
4 ラック
8 モータ
8a ステータ
8b ロータ
31 ラックハウジング
31a 第1ハウジング
31a′ 段差
31b 第2ハウジング
31b′ 一端面
36 第2転がり軸受
61 ボールスクリューシャフト
62 循環ボール
63 ボールナット
90 グリース保持空間[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rack and pinion type electric power steering apparatus that applies a steering assist force by rotating a ball nut screwed to a ball screw shaft integrated with a rack by a motor.
[0002]
[Prior art]
As a rack and pinion type electric power steering device, a ball nut that is screwed via a circulating ball to a ball screw shaft that is integrated with a rack that meshes with a pinion that rotates by steering is given a steering assist force along the axial direction of the rack. A device that is driven to rotate by a motor has been conventionally used. The motor includes a stator that is fixed to a housing side that covers the rack, and a rotor that is rotatably supported by the housing side via a rolling bearing and into which the rack is inserted.
[0003]
In order to facilitate relative rotation between the ball screw shaft and the ball nut, lubricating grease is applied to the raceway surface of the circulating ball. Further, in order to facilitate the rotation of the rolling bearing for supporting the rotor, lubricating grease is sealed in the bearing inner space between the outer ring and the inner ring, and the rolling bearing has a bearing inner space and an outer space. By being a sealed type having a seal that shields the grease, the outflow of grease and the intrusion of dust are restricted, and the life is not shortened due to dust biting and poor lubrication.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, since the grease on the raceway surface of the circulating ball has only been applied at the beginning of assembly, there is a risk that the grease will break due to long-term use and the wear will locally increase on the raceway surface. Further, the sealed rolling bearing used for supporting the rotor is expensive and causes an increase in cost.
[0005]
An object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus that can solve the above-described problems.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes a pinion that rotates by steering, a rack that meshes with the pinion, a ball screw shaft that is integrated with the rack, a ball nut that is screwed to the ball screw shaft via a circulating ball, and a A motor that rotationally drives the ball nut and a housing that covers the rack are provided so that a steering assist force along the axial direction can be applied. The motor includes a stator that is fixed to the housing side, and a housing that is fixed to the housing side. In a rack and pinion type electric power steering apparatus having a rotor that is rotatably supported and into which the rack is inserted, the housing includes a cylindrical first housing and a cylindrical shape that are arranged in parallel along the axial direction of the rack. and a second housing, in its second Haujin grayed, the ball subscriptions Formed grease retaining space having an opening facing the outer periphery of the over the shaft, the said rotor supporting rolling bearing in the first housing is inserted, the outer ring of the rolling bearing is formed on the inner peripheral side of the first housing And one end surface of the second housing inserted into the first housing, the one end surface of the second housing is disposed opposite to the bearing inner space between the outer ring and the inner ring of the rolling bearing. The rolling bearing is arranged between the stator and the grease holding space in the axial direction of the rack .
According to the configuration of the present invention, the grease flowing out from the opening of the grease holding space is supplied to the outer periphery of the ball screw shaft, so that there is no shortage of grease on the raceway surface of the circulating ball in the ball screw shaft and the ball nut. Lubrication of the raceway surface can be stably performed for a long time without adding special parts. In addition, without using an expensive sealed type as a rolling bearing for supporting the rotor, it is possible to prevent the grease sealed in the bearing inner space from flowing out to the outside and to infiltrate dust from the second housing side into the bearing inner space. , And can be regulated by the end surface of the second housing.
[0007]
In the present invention, the inner diameter of the second housing is made smaller than the outer diameter of the inner ring of the rolling bearing, and the second housing is arranged such that the inner ring and one end surface of the second housing face each other with a minute distance therebetween. It is preferable that a chamfered portion is formed on one end side of the inner circumference .
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
A rack and pinion type electric power steering apparatus 1 shown in FIG. 1 includes a
[0009]
A
[0010]
As shown in FIG. 2, a
[0011]
A
[0012]
The
[0013]
As shown in FIG. 3, one end of the
[0014]
As shown in FIG. 4, the
[0015]
As shown in FIG. 2, the
[0016]
The receiving
[0017]
As shown in FIG. 2, the other end side of the
[0018]
Grease is sealed in the bearing
[0019]
A
[0020]
The
[0021]
According to the above configuration, since the grease flowing out from the opening 90 a of the
[0022]
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, a grease holding space having an opening facing the outer periphery of the
[0023]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to prevent local wear on the ball raceway surface of the ball screw shaft and the ball nut, and to further reduce the cost and extend the life of the rotor support bearing of the steering assist force generation motor. It is possible to provide an electric power steering device that can be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a rack and pinion type electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of the rack and pinion type electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a partial sectional view of one end of a motor in a rack and pinion type electric power steering apparatus according to an embodiment. FIG. 4 is a partial sectional view of a rack and pinion type electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention. Partial enlarged sectional view of the pinion type electric power steering device [Explanation of symbols]
3
Claims (2)
そのピニオンに噛み合うラックと、
そのラックに一体化されるボールスクリューシャフトと、
そのボールスクリューシャフトに循環ボールを介してねじ合わされるボールナットと、
そのラックの軸方向に沿う操舵補助力を付与できるように、そのボールナットを回転駆動するモータと、
そのラックを覆うハウジングとを備え、
そのモータは、そのハウジング側に固定されるステータと、そのハウジング側により回転可能に支持されると共に前記ラックが挿入されるロータとを有するラックピニオン式電動パワーステアリング装置において、
前記ハウジングは、前記ラックの軸方向に沿って並列する筒状の第1ハウジングと筒状の第2ハウジングとを有し、
その第2ハウジングに、前記ボールスクリューシャフトの外周に対向する開口を有するグリース保持空間が形成され、
その第1ハウジングに前記ロータの支持用転がり軸受が挿入され、
その転がり軸受の外輪は、その第1ハウジングの内周側に形成される段差と、その第1ハウジングに挿入される第2ハウジングの一端面とにより挟まれ、
その第2ハウジングの一端面は、その転がり軸受の外輪と内輪との間の軸受内空間に対向配置され、
その転がり軸受は、前記ラックの軸方向において前記ステータと前記グリース保持空間との間に配置されていることを特徴とするラックピニオン式電動パワーステアリング装置。A pinion rotating by steering,
A rack meshing with the pinion,
A ball screw shaft integrated into the rack;
A ball nut screwed to the ball screw shaft via a circulating ball;
A motor that rotationally drives the ball nut so that a steering assist force along the axial direction of the rack can be applied;
A housing covering the rack,
In the rack and pinion type electric power steering apparatus, the motor includes a stator fixed to the housing side, and a rotor that is rotatably supported by the housing side and into which the rack is inserted.
The housing has a cylindrical first housing and a cylindrical second housing arranged in parallel along the axial direction of the rack,
In its second Haujin grayed, grease retaining space having an opening facing the outer periphery of the ball screw shaft is formed,
A rolling bearing for supporting the rotor is inserted into the first housing,
The outer ring of the rolling bearing is sandwiched between a step formed on the inner peripheral side of the first housing and one end face of the second housing inserted into the first housing,
One end surface of the second housing is disposed opposite to the bearing inner space between the outer ring and the inner ring of the rolling bearing,
The rolling pinion type electric power steering apparatus , wherein the rolling bearing is disposed between the stator and the grease holding space in the axial direction of the rack.
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