JP4341819B2 - Electric power steering device - Google Patents

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Description

本発明は電動パワーステアリング装置に関する。   The present invention relates to an electric power steering apparatus.

電動パワーステアリング装置として、特許文献１に記載の如く、ギヤハウジングにラック軸を直線移動可能に支持し、ラック軸に備えたボールねじにボールを介して噛合うボールナットを設け、ギヤハウジングに電動モータを取付け、電動モータの回転軸に固定した駆動ギヤに噛合う従動ギヤを設け、この従動ギヤの回転力をボールナットに伝えるものがある。運転者がステアリングホイールを操舵し、ステアリング軸に接続したピニオンが噛合うラック軸を移動させる操舵力を、電動モータによりアシストするものである。   As an electric power steering device, as described in Patent Document 1, a rack shaft is supported on a gear housing so as to be linearly movable, and a ball nut that engages with a ball screw provided on the rack shaft via a ball is provided. There is a type in which a motor is mounted and a driven gear is provided that meshes with a drive gear fixed to the rotating shaft of the electric motor, and the rotational force of the driven gear is transmitted to a ball nut. An electric motor assists the steering force that the driver steers the steering wheel and moves the rack shaft with which the pinion connected to the steering shaft engages.

特許文献１の電動パワーステアリング装置は、従動ギヤをボールナットに一体的に固定化している。
特開平8-207796 In the electric power steering device of Patent Document 1, the driven gear is fixed integrally to the ball nut.
JP-A-8-207796

特許文献１の電動パワーステアリング装置では、従動ギヤがボールナットに一体的に固定化されているから、ラック軸の軸方向に作用する操舵反力が、ボールナットから従動ギヤに伝わり、従動ギヤが軸方向に変位してしまい、従動ギヤと駆動ギヤのギヤ同士の噛合いが安定せず、異音も生ずる。   In the electric power steering device of Patent Document 1, since the driven gear is integrally fixed to the ball nut, the steering reaction force acting in the axial direction of the rack shaft is transmitted from the ball nut to the driven gear, and the driven gear is It will be displaced in the axial direction, the meshing of the driven gear and the drive gear will not be stable, and abnormal noise will also occur.

本発明の課題は、電動モータの回転をギヤにより、ラック軸に設けたボールナットに伝える電動パワーステアリング装置において、ギヤ同士の噛合いの安定を図ることにある。   An object of the present invention is to stabilize the meshing of gears in an electric power steering apparatus that transmits rotation of an electric motor to a ball nut provided on a rack shaft by a gear.

請求項１の発明は、ギヤハウジングにラック軸を直線移動可能に支持し、ラック軸に備えたボールねじにボールを介して噛合うボールナットを設け、ギヤハウジングに電動モータを取付け、電動モータの回転軸に固定した駆動ギヤに噛合う従動ギヤを設け、この従動ギヤの回転力をボールナットに伝える電動パワーステアリング装置において、従動ギヤとボールナットを回転方向では噛合い、軸方向ではボールナットの変位が従動ギヤに伝わることがないように相対移動可能に接続するようにしたものである。 According to the first aspect of the present invention, a rack shaft is supported on a gear housing so as to be linearly movable, a ball nut that engages with a ball screw provided on the rack shaft via a ball is provided, and an electric motor is attached to the gear housing. In an electric power steering device that provides a driven gear that meshes with a drive gear fixed to a rotating shaft and transmits the rotational force of the driven gear to a ball nut, the driven gear and the ball nut are engaged in the rotational direction, and the ball nut is axially engaged . The displacement is connected so that the displacement is not transmitted to the driven gear .

請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記ボールナットを第１ギヤハウジングに回転自在に支持し、前記電動モータを第２ギヤハウジングに取付け、前記駆動ギヤと従動ギヤを第２ギヤハウジングに支持し、前記ラック軸を第１ギヤハウジングと第２ハウジングに左右方向に直線移動可能に支持し、従動ギヤとボールナットがスプライン歯を介して同軸結合されてなるようにしたものである。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the ball nut is rotatably supported by the first gear housing, the electric motor is attached to the second gear housing, and the drive gear and the driven gear are second. It is supported by a gear housing, the rack shaft is supported by a first gear housing and a second housing so as to be linearly movable in the left-right direction, and a driven gear and a ball nut are coaxially coupled via spline teeth. is there.

（請求項１）
ａ 従動ギヤとボールナットを軸方向で相対移動可能に噛合いさせたから、ラック軸の軸方向に作用する操舵反力が、ボールナットを軸方向に変位させても、この変位が従動ギヤに伝わることが回避される。これにより、従動ギヤと駆動ギヤのギヤ同士の噛合いは安定化し、異音も生じない。 (Claim 1)
a Since the driven gear and the ball nut are engaged with each other so as to be relatively movable in the axial direction, even if the steering reaction force acting in the axial direction of the rack shaft displaces the ball nut in the axial direction, this displacement is transmitted to the driven gear. It is avoided. As a result, the meshing between the driven gear and the drive gear is stabilized and no abnormal noise is generated.

ｂ 駆動ギヤと従動ギヤの組付け、分解に際し、従動ギヤをボールナットから容易に切離しできるから、それらギヤ同士の組付け／分解作業性を向上できる。   b Since the driven gear can be easily separated from the ball nut when the drive gear and the driven gear are assembled and disassembled, the assembling / disassembling workability between these gears can be improved.

（請求項２）
ｃ 第１ギヤハウジングに支持したボールナットと、第２ギヤハウジングに支持した従動ギヤをスプライン歯を介して同軸結合したから、従動ギヤとボールナットの組付作業性を向上して上述ａ、ｂを実現できる。 (Claim 2)
c Since the ball nut supported by the first gear housing and the driven gear supported by the second gear housing are coaxially coupled via spline teeth, the workability of assembling the driven gear and the ball nut is improved, and the above-mentioned a, b Can be realized.

図１は電動パワーステアリング装置を示す一部破断の正面図、図２は図１の要部拡大断面図、図３は従動ギヤとボールナットの接続構造を示す断面図である。   FIG. 1 is a partially cutaway front view showing an electric power steering apparatus, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing a connection structure between a driven gear and a ball nut.

電動パワーステアリング装置１０は、図１に示す如く、ギヤハウジング１１（第１ギヤハウジング１１Ａと第２ギヤハウジング１１Ｂ）を有し、このギヤハウジング１１（第１ギヤハウジング１１Ａ）にステアリング入力軸１２を支持し、入力軸１２にトーションバー１３を介して出力軸（不図示）を連結し、この出力軸にピニオン（不図示）を設け、このピニオンに噛合うラック軸１４をギヤハウジング１１（第１ギヤハウジング１１Ａ、第２ギヤハウジング１１Ｂ）に左右方向に直線移動可能に支持している。入力軸１２と出力軸の間には、不図示の操舵トルクセンサを設けている。操舵トルクセンサは、ステアリングホイールに加えた操舵トルクに起因するトーションバーの弾性ねじり変形により、入力軸１２と出力軸の間に生ずる相対回転変位に基づき、操舵トルクを検出する。   As shown in FIG. 1, the electric power steering apparatus 10 has a gear housing 11 (first gear housing 11A and second gear housing 11B), and a steering input shaft 12 is connected to the gear housing 11 (first gear housing 11A). An output shaft (not shown) is connected to the input shaft 12 via a torsion bar 13, a pinion (not shown) is provided on the output shaft, and the rack shaft 14 meshing with the pinion is connected to the gear housing 11 (first housing). The gear housing 11A and the second gear housing 11B) are supported so as to be linearly movable in the left-right direction. A steering torque sensor (not shown) is provided between the input shaft 12 and the output shaft. The steering torque sensor detects the steering torque based on the relative rotational displacement generated between the input shaft 12 and the output shaft due to the elastic torsional deformation of the torsion bar caused by the steering torque applied to the steering wheel.

電動パワーステアリング装置１０は、ラック軸１４の両端部をギヤハウジング１１（第１ギヤハウジング１１Ａ、第２ギヤハウジング１１Ｂ）の両側に突出し、それらの端部にタイロッド１５Ａ、１５Ｂを連結し、ラック軸１４の直線移動に連動するタイロッド１５Ａ、１５Ｂを介して、左右の車輪を転舵可能にする。   The electric power steering apparatus 10 has both end portions of the rack shaft 14 projecting from both sides of the gear housing 11 (first gear housing 11A, second gear housing 11B), and tie rods 15A, 15B are connected to the end portions of the rack shaft 14, The left and right wheels can be steered via tie rods 15A and 15B interlocking with 14 linear movements.

電動パワーステアリング装置１０は、電動モータ２０をボルト２１によりギヤハウジング１１（第２ギヤハウジング１１Ｂ）に取付け、電動モータ２０の回転軸２０Ａに駆動ギヤ（傘歯車）２２を同軸的にスプライン結合する。駆動ギヤ２２は、ボールベアリング等からなる軸受２３に支持される。軸受２３の内輪はストッパリング２４により駆動ギヤ２２のシャフト２２Ａの外周に固定され、軸受２３の外輪はロックナット２５により第２ギヤハウジング１１Ｂに固定される。   In the electric power steering apparatus 10, the electric motor 20 is attached to the gear housing 11 (second gear housing 11 </ b> B) with bolts 21, and the drive gear (bevel gear) 22 is coaxially spline-coupled to the rotating shaft 20 </ b> A of the electric motor 20. The drive gear 22 is supported by a bearing 23 made of a ball bearing or the like. The inner ring of the bearing 23 is fixed to the outer periphery of the shaft 22A of the drive gear 22 by the stopper ring 24, and the outer ring of the bearing 23 is fixed to the second gear housing 11B by the lock nut 25.

電動パワーステアリング装置１０は、駆動ギヤ２２に噛合う従動ギヤ（傘歯車）２６を第２ギヤハウジング１１Ｂに支持する。従動ギヤ２６は、ボールベアリング等からなる軸受２７に支持される。軸受２７の内輪はストッパリング２８により従動ギヤ２６のボス２６Ａの外周に固定され、軸受２７の外輪はワッシャ２９Ａ、ロックナット２９Ｂにより第２ギヤハウジング１１Ｂに固定される。   The electric power steering device 10 supports a driven gear (bevel gear) 26 that meshes with the drive gear 22 on the second gear housing 11B. The driven gear 26 is supported by a bearing 27 made of a ball bearing or the like. The inner ring of the bearing 27 is fixed to the outer periphery of the boss 26A of the driven gear 26 by a stopper ring 28, and the outer ring of the bearing 27 is fixed to the second gear housing 11B by a washer 29A and a lock nut 29B.

電動パワーステアリング装置１０は、ラック軸１４にボールねじ３０を設け、ボールねじ３０にボール３１を介して噛合うボールナット３２を有し、ギヤハウジング１１（第１ギヤハウジング１１Ａ）に支持したボールベアリング等からなる軸受３３によりボールナット３２を回転自在に支持する。軸受３３の内輪はボールナット３２の外周に装填され、ボールナット３２の一端のフランジ部３２Ａと、ボールナット３２の外周の中間部の雄ねじ３２Ｂに螺着されたロックナット３４により固定され、軸受３３の外輪はロックナット３５により第１ギヤハウジング１１Ａに固定される。   The electric power steering apparatus 10 is provided with a ball screw 30 on the rack shaft 14, a ball nut 32 that meshes with the ball screw 30 via a ball 31, and a ball bearing supported by the gear housing 11 (first gear housing 11 </ b> A). The ball nut 32 is rotatably supported by a bearing 33 made of, for example. The inner ring of the bearing 33 is loaded on the outer periphery of the ball nut 32, and is fixed by a lock nut 34 screwed to a flange portion 32 A at one end of the ball nut 32 and a male screw 32 B at the intermediate portion of the outer periphery of the ball nut 32. The outer ring is fixed to the first gear housing 11 </ b> A by a lock nut 35.

電動パワーステアリング装置１０は、電動モータ２０の回転力を駆動ギヤ２２から従動ギヤ２６に伝え、従動ギヤ２６の回転力をボールナット３２に伝え、ボールナット３２の回転運動をボールねじ３０によって直線運動に変換してラック軸１４に伝え、ラック軸１４を直線移動させる。   The electric power steering device 10 transmits the rotational force of the electric motor 20 from the drive gear 22 to the driven gear 26, transmits the rotational force of the driven gear 26 to the ball nut 32, and the rotational motion of the ball nut 32 is linearly moved by the ball screw 30. To the rack shaft 14, and the rack shaft 14 is linearly moved.

以下、電動パワーステアリング装置１０の動作について説明する。
(1)操舵トルクセンサが検出した操舵トルクが所定値より低いとき、操舵アシスト力は不要であり、電動モータ２０は駆動されない。 Hereinafter, the operation of the electric power steering apparatus 10 will be described.
(1) When the steering torque detected by the steering torque sensor is lower than a predetermined value, the steering assist force is unnecessary and the electric motor 20 is not driven.

(2)操舵トルクセンサが検出した操舵トルクが所定値を超えるとき、操舵アシスト力を必要とするから、電動モータ２０が駆動される。電動モータ２０の発生トルクに基づく駆動ギヤ２２の回転力が、従動ギヤ２６経由でボールナット３２に伝えられ、ボールねじ３０を介してラック軸１４を直線移動させる操舵アシスト力になる。   (2) Since the steering assist force is required when the steering torque detected by the steering torque sensor exceeds a predetermined value, the electric motor 20 is driven. The rotational force of the drive gear 22 based on the torque generated by the electric motor 20 is transmitted to the ball nut 32 via the driven gear 26 and becomes a steering assist force that linearly moves the rack shaft 14 via the ball screw 30.

電動パワーステアリング装置１０は、従動ギヤ２６とボールナット３２の接続構造を以下の如くに有する（図２、図３）。   The electric power steering apparatus 10 has a connection structure of the driven gear 26 and the ball nut 32 as follows (FIGS. 2 and 3).

従動ギヤ２６はボス内周に例えばインボリュートスプライン歯４１を備える。ボールナット３２はフランジ部３２Ａと反対側で、雄ねじ部３２Ｂの側傍となる外周に例えばインボリュートスプライン歯４２を備える。これにより、従動ギヤ２６とボールナット３２は、ラック軸１４の周囲に該ラック軸１４に対して同軸配置され、従動ギヤ２６のスプライン歯４１にボールナット３２のスプライン歯４２を同軸的にスプライン結合し、回転方向では噛合い、軸方向では相対移動可能に接続される。   The driven gear 26 includes, for example, involute spline teeth 41 on the inner periphery of the boss. The ball nut 32 includes, for example, involute spline teeth 42 on the outer periphery on the side opposite to the flange portion 32A and on the side of the male screw portion 32B. As a result, the driven gear 26 and the ball nut 32 are coaxially disposed around the rack shaft 14 with respect to the rack shaft 14, and the spline teeth 42 of the ball nut 32 are coaxially spline-coupled to the spline teeth 41 of the driven gear 26. They are connected so as to be meshed in the rotational direction and relatively movable in the axial direction.

電動パワーステアリング装置１０は、以下の如くに組立てられる。
(1)第１ギヤハウジング１１Ａに軸受３３を介してボールナット３２を支持する。
(2)第２ギヤハウジング１１Ｂに軸受２３を介して駆動ギヤ２２を支持し、軸受２７を介して従動ギヤ２６を支持する。 The electric power steering apparatus 10 is assembled as follows.
(1) A ball nut 32 is supported on the first gear housing 11A via a bearing 33.
(2) The drive gear 22 is supported on the second gear housing 11B via the bearing 23, and the driven gear 26 is supported via the bearing 27.

(3)第１ギヤハウジング１１Ａに支持されている上述(1)のボールナット３２のスプライン歯４２に、第２ハウジング１１Ｂに支持されている上述(2)の従動ギヤ２６のスプライン歯４１をスプライン結合する。同時に、第１ギヤハウジング１１Ａのインロー部５１を第２ギヤハウジング１１Ｂの開口部５２にＯリングを介してインロー結合し、第１ギヤハウジング１１Ａと第２ギヤハウジング１１Ｂをボルト５３で固定する。   (3) The spline teeth 41 of the driven gear 26 (2) supported by the second housing 11B are splined to the spline teeth 42 of the ball nut 32 (1) supported by the first gear housing 11A. Join. At the same time, the spigot portion 51 of the first gear housing 11A is spigot-coupled to the opening 52 of the second gear housing 11B via an O-ring, and the first gear housing 11A and the second gear housing 11B are fixed with bolts 53.

(4)電動モータ２０の回転軸２０Ａを、第２ギヤハウジング１１Ｂに支持されている上述(2)の駆動ギヤ２２にスプライン結合する。同時に、電動モータ２０のインロー部６１を第２ギヤハウジング１１Ｂの開口部６２にインロー結合し、電動モータ２０と第２ギヤハウジング１１Ｂをボルト２１で固定する。   (4) The rotating shaft 20A of the electric motor 20 is splined to the drive gear 22 of the above (2) supported by the second gear housing 11B. At the same time, the spigot portion 61 of the electric motor 20 is sprocketed to the opening 62 of the second gear housing 11B, and the electric motor 20 and the second gear housing 11B are fixed by the bolt 21.

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
ａ 従動ギヤ２６とボールナット３２を軸方向で相対移動可能に噛合いさせたから、ラック軸１４の軸方向に作用する操舵反力が、ボールナット３２を軸方向に変位させても、この変位が従動ギヤ２６に伝わることが回避される。これにより、従動ギヤ２６と駆動ギヤ２２のギヤ同士の噛合いは安定化し、異音も生じない。 According to the present embodiment, the following operational effects can be obtained.
a Since the driven gear 26 and the ball nut 32 are engaged with each other so as to be relatively movable in the axial direction, even if the steering reaction force acting in the axial direction of the rack shaft 14 displaces the ball nut 32 in the axial direction, this displacement Transmission to the driven gear 26 is avoided. As a result, the meshing between the driven gear 26 and the drive gear 22 is stabilized, and no abnormal noise is generated.

ｂ 駆動ギヤ２２と従動ギヤ２６の組付け、分解に際し、従動ギヤ２６をボールナット３２から容易に切離しできるから、それらギヤ同士の組付け／分解作業性を向上できる。   b Since the driven gear 26 can be easily separated from the ball nut 32 when the drive gear 22 and the driven gear 26 are assembled and disassembled, the assembling / disassembling workability between these gears can be improved.

ｃ 第１ギヤハウジング１１Ａに支持したボールナット３２と、第２ギヤハウジング１１Ｂに支持した従動ギヤ２６をスプライン歯４１、４２を介して同軸結合したから、従動ギヤ２６とボールナット３２の組付作業性を向上して上述ａ、ｂを実現できる。   c Since the ball nut 32 supported by the first gear housing 11A and the driven gear 26 supported by the second gear housing 11B are coaxially coupled via the spline teeth 41, 42, the assembly operation of the driven gear 26 and the ball nut 32 is performed. The above-mentioned a and b can be realized with improved performance.

以上、本発明の実施例を図面により記述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、駆動ギヤと従動ギヤは傘歯車からなるものに限らず、平歯車からなるものであっても良く、ウォームギヤとウォームホイールからなるものであっても良い。   The embodiment of the present invention has been described with reference to the drawings. However, the specific configuration of the present invention is not limited to this embodiment, and even if there is a design change or the like without departing from the gist of the present invention. Included in the invention. For example, the drive gear and the driven gear are not limited to bevel gears but may be spur gears, and may be worm gears and worm wheels.

図１は電動パワーステアリング装置を示す一部破断の正面図である。FIG. 1 is a partially broken front view showing an electric power steering apparatus. 図２は図１の要部拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the main part of FIG. 図３は従動ギヤとボールナットの接続構造を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing a connection structure between the driven gear and the ball nut.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 電動パワーステアリング装置
１１ ギヤハウジング
１１Ａ 第１ギヤハウジング
１１Ｂ 第２ギヤハウジング
１４ ラック軸
２０ 電動モータ
２０Ａ 回転軸
２２ 駆動ギヤ
２６ 従動ギヤ
３０ ボールねじ
３１ ボール
３２ ボールナット
４１、４２ スプライン歯 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electric power steering apparatus 11 Gear housing 11A 1st gear housing 11B 2nd gear housing 14 Rack shaft 20 Electric motor 20A Rotating shaft 22 Drive gear 26 Driven gear 30 Ball screw 31 Ball 32 Ball nut 41, 42 Spline teeth

Claims (2)

ギヤハウジングにラック軸を直線移動可能に支持し、ラック軸に備えたボールねじにボールを介して噛合うボールナットを設け、
ギヤハウジングに電動モータを取付け、電動モータの回転軸に固定した駆動ギヤに噛合う従動ギヤを設け、この従動ギヤの回転力をボールナットに伝える電動パワーステアリング装置において、
従動ギヤとボールナットを回転方向では噛合い、軸方向ではボールナットの変位が従動ギヤに伝わることがないように相対移動可能に接続することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 A rack shaft is supported on the gear housing so that the rack shaft can move linearly, and a ball nut that engages with a ball screw provided on the rack shaft via a ball is provided.
In the electric power steering device in which an electric motor is attached to the gear housing, a driven gear that meshes with a drive gear fixed to the rotating shaft of the electric motor is provided, and the rotational force of the driven gear is transmitted to the ball nut.
An electric power steering apparatus characterized in that a driven gear and a ball nut are meshed in the rotational direction and are connected so as to be relatively movable so that the displacement of the ball nut is not transmitted to the driven gear in the axial direction. 前記ボールナットを第１ギヤハウジングに回転自在に支持し、前記電動モータを第２ギヤハウジングに取付け、前記駆動ギヤと従動ギヤを第２ギヤハウジングに支持し、前記ラック軸を第１ギヤハウジングと第２ハウジングに左右方向に直線移動可能に支持し、従動ギヤとボールナットがスプライン歯を介して同軸結合されてなる請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。 The ball nut is rotatably supported on the first gear housing, the electric motor is attached to the second gear housing, the driving gear and the driven gear are supported on the second gear housing, and the rack shaft is connected to the first gear housing. 2. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the second housing is supported so as to be linearly movable in the left-right direction, and the driven gear and the ball nut are coaxially coupled via spline teeth.
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