JP5597043B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は電動パワーステアリング装置に関する。

特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置は、図４に示す如く、ハウジング１に支持されたボールねじ２Ａを有するラック軸２と、ボールねじ２Ａにボール２Ｂを介して螺合し、かつハウジング１に固定された軸受３を介して回転可能に支持されるボールナット４と、ボールナット４に操舵アシスト力を付与する電動モータ５とを有している。

このとき、ボールナット４の軸受３は、例えば複列アンギュラ玉軸受の如くに、外輪３Ａと内輪３Ｂのボール転走面の間にボール３Ｃを保持して構成されている。

そして、軸受３は、外輪３Ａをハウジング１の内周に設けた段差状の外輪装填部１Ａに装填し、ハウジング１の内周の外輪装填部１Ａの段差状肩部１Ｂの反対側に螺着したロックナット６により、外輪３Ａをその外輪装填部１Ａに固定する。また、軸受３は、内輪３Ｂをボールナット４の外周に設けた段差状の内輪装填部４Ａに装填し、ボールナット４の外周の内輪装填部４Ａの段差状肩部４Ｂの反対側に螺着したロックナット７により、内輪３Ｂを段差状肩部４Ｂとロックナット７によって挟圧し、その内輪装填部４Ａに固定する。

特開2003-104214

従来の電動パワーステアリング装置では、ハウジング１の内周に大トルクで螺着されるロックナット６により、軸受３の外輪３Ａをハウジング１の外輪装填部１Ａに固定している。

軸受３の外輪３Ａは、ハウジング１の外輪装填部１Ａの段差状肩部１Ｂが当たる軸方向の一端面の側と、ロックナット６が当たる軸方向の他端面の側の、軸方向の両側から挟圧され、ロックナット６に付与される締結トルクに基づく大きな挟圧力を軸方向に沿う全体に受ける。

軸受３の外輪３Ａに軸方向の両側から作用する上述の挟圧力は、外輪３Ａのボール転走面に歪を生じさせ、ボール３Ｃの転動性を損なって打音や異音を生じさせるおそれがある。

軸受３の外輪３Ａに軸方向の両側から作用する上述の挟圧力の反力は、外輪３Ａの軸方向に沿う全体が装填されているハウジング１の外輪装填部１Ａに歪を生じさせる。これにより、ハウジング１の外輪装填部１Ａが規制する軸受３の軸芯がボールねじ２Ａやボールナット４の軸芯に対する芯ずれを引き起こし、ボール３Ｃやボール２Ｂの転動性を損なって打音や異音を生じさせるおそれがある。

本発明の課題は、ハウジングにボールナットを支持する軸受を有してなる電動パワーステアリング装置において、軸受やハウジングの歪を抑制することにある。

請求項１に係る発明は、ハウジングに支持されたボールねじを有するラック軸と、ボールねじにボールを介して螺合し、かつハウジングに固定された軸受を介して回転可能に支持されるボールナットと、ハウジングに取付けられるモータハウジングを有し、ボールナットに操舵アシスト力を付与する電動モータとを有する電動パワーステアリング装置において、前記軸受がボール軸受からなり、該軸受の外周部がボール軸受の外輪の外周部からなり、該軸受の外周部における軸方向の一部にアウター取付部を設け、該軸受の外周部における軸方向の両側の残部のそれぞれにアウター取付部より小径のインロー部を設け、該軸受の両側のインロー部がそれぞれハウジングとモータハウジングのそれぞれにインロー結合された状態で、上記両側のインロー部より径方向の外方に位置するアウター取付部だけがハウジングの軸受取付部とモータハウジングの軸受取付部に挟まれて固定されるようにしたものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において更に、前記軸受のアウター取付部が、該軸受の外周部における軸方向の一部に設けたフランジ部からなり、このフランジ部がハウジングの軸受取付部とモータハウジングの軸受取付部に挟まれてボルト止めされる請ようにしたものである。

（請求項１）
(a)ハウジングにボールナットを支持する軸受は、該軸受の外周部における軸方向の一部に設けたアウター取付部をハウジングに取付けられて固定される。これにより、軸受は、軸方向の一端面と他端面の両側から挟圧されてハウジングに取付けられる如くがなく、大きな挟圧力を軸方向に沿う全体に受けることがない。従って、軸受のボール転走面に歪を生じたり、ハウジングの軸受取付部に歪を生じさせることもない。

(b)上述(a)の軸受は、インロー部がハウジングにインロー結合された状態で、アウター取付部がハウジングに取付けられて固定される。従って、軸受はハウジングにインロー結合され、軸受の軸芯がボールねじやボールナットの軸芯に対して芯ずれを生ずることがない。

(c)上述(a)、(b)により、軸受のボール転走面を転走するボールや、ボールねじを循環するボールの転動性を損なうことがなく、打音や異音を生じない。

（請求項２）
(d)軸受のアウター取付部が、該軸受の外周部における軸方向の一部に設けたフランジ部からなり、このフランジ部がハウジングにボルト止めされる。これにより、軸受は、外周部における軸方向の一部に設けたフランジ部がハウジングにボルト止めされるものになり、軸方向の一端面と他端面の両側から挟圧されてハウジングに取付けられる如くがなく、大きな挟圧力を軸方向に沿う全体に受けることがない。従って、軸受のボール転走面に歪を生じたり、ハウジングの軸受取付部に歪を生じさせることもない。

図１は実施例１の電動パワーステアリング装置を示す断面図である。 図２は図１の要部拡大断面図である。 図３は参考例の要部拡大断面図である。 図４は従来例の要部拡大断面図である。

（実施例１）（図１、図２）
電動パワーステアリング装置１０は、図１に示す如く、ステアリングホイールが結合される入力軸１１を支持するギヤボックス１２を有し、ギヤボックス１２を第１ハウジング１３に取付けている。第１ハウジング１３は車体への取付部１３Ａを有し、第１ハウジング１３にはモータ部１５を介して第２ハウジング１４が取付けられている。ギヤボックス１２内では、入力軸１１にトーションバーを介して出力軸（不図示）が連結され、入力軸１１と出力軸の間に操舵トルク検出装置（不図示）を組付けている。第１ハウジング１３、第２ハウジング１４、モータ部１５にはラック軸１６が挿入されて支持され、ラック軸１６のラック歯はギヤボックス１２内で出力軸のピニオン歯と噛み合いしてラック・アンド・ピニオン機構を形成し、ステアリングホイールの操作に応じて軸方向に直線移動する。尚、ラック軸１６の両端部にはタイロッド１７Ａ、１７Ｂが連結され、ラック軸１６の直線移動によりタイロッド１７Ａ、１７Ｂを介して左右の車輪を操舵可能にする。

電動パワーステアリング装置１０は、第１ハウジング１３と第２ハウジング１４のそれぞれにボルト１８、１９によりモータ部１５のヨークを構成するようにアルミニウム等からなるモータハウジング２１を取付け、ラック軸１６と同軸をなすブラシレスモータ２０を構成する。ブラシレスモータ２０（電動モータ）は、モータ固定子３０と、モータ固定子３０の内周側に回転自在に配置されるモータ回転子４０と、モータ固定子３０に対するモータ回転子４０の回転位置を検出するレゾルバ５０を有する。

モータ回転子４０は、モータハウジング２１の長手方向に渡ってラック軸１６の周囲に配置される中空回転軸４１を有し、回転軸４１の一端部には後述するボールナット６３が固定されている。

電動パワーステアリング装置１０は、図２に示す如く、ラック軸１６にボールねじ６１を設けてあり、ボールねじ６１にボール６２を介して螺合するボールナット６３を回転軸４１の一端部に固定している。ボールねじ６１のねじ溝とボールナット６３のねじ溝にスチールボール６２を保持し、ボールナット６３の回転をボールねじ６１によりラック軸１６の直線移動に変換する。回転軸４１の一端部に固定されたボールナット６３が第１ハウジング１３とモータハウジング２１に取付けられて固定された軸受７０を介して回転可能に支持され、回転軸４１の他端部が第２ハウジング１４に取付けられて固定された軸受８０を介して回転可能に支持される。

電動パワーステアリング装置１０は以下の如くに動作する。
(1)操舵トルク検出装置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。

(2)操舵トルク検出装置が検出した操舵トルクが所定値を越えるとき、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では、必要な操舵アシスト力を発生するようにモータ固定子３０のコイルに通電し、モータ固定子３０に発生する磁界によってモータ回転子４０が回転するように駆動される。モータ２０の発生トルクはモータ回転子４０から回転軸４１を介してボールナット６３に伝えられ、ボールナット６３の回転をボールねじ６１によりラック軸１６の直線運動とし、ラック軸１６に連動する車輪に操舵アシスト力として付与される。

しかるに、電動パワーステアリング装置１０にあっては、軸受７０を用いてハウジング１３、２１にボールナット６３を支持するに際し、軸受７０やハウジング１３、２１の歪を抑制するため、以下の構成を具備する。尚、本実施例において、軸受７０は、複列アンギュラボール軸受からなり、外輪７１と内輪７２のボール転走面の間にボール７３を保持して構成されている。

軸受７０は、外輪７１の外周部における軸方向の一部にアウター取付部１０１を設け、このアウター取付部１０１を円板状フランジ部１０１Ａとしている。そして、外輪７１の外周部における軸方向の両側の残部であって、アウター取付部１０１におけるフランジ部１０１Ａの一側面からハウジング１３側に突き出る部分をフランジ部１０１Ａより小外径の円筒状インロー部１０２とするとともに、アウター取付部１０１におけるフランジ部１０１Ａの他側面からハウジング２１側に突き出る部分をフランジ部１０１Ａより小外径の円筒状インロー部１０３とする。

軸受７０は、外輪７１の両側のインロー部１０２、１０３がそれぞれＯリング１０２Ａ、１０３Ａを介してハウジング１３の真直円形孔状内周部とハウジング２１の真直円形孔状内周部のそれぞれにインロー結合された状態で、アウター取付部１０１のフランジ部１０１Ａがハウジング１３のフランジ状軸受取付部１３Ａとハウジング２１のフランジ状軸受取付部２１Ａに挟まれ、ボルト１８によりボルト止めされて固定される。ボルト１８はハウジング１３のフランジ状軸受取付部１３Ａ、外輪７１のフランジ部１０１Ａを貫通してハウジング２１のフランジ状軸受取付部２１Ａのねじ孔に螺着される。

軸受７０は、外輪７１のボール転走面７１Ａを挟む軸方向の一端面１０４Ａをハウジング１３の内部空間に臨ませ、その他端面１０４Ｂをハウジング２１の内部空間に臨ませている。即ち、軸受７０は、外輪７１のボール転走面７１Ａを挟む軸方向の一端面１０４Ａと他端面１０４Ｂの両側から挟圧されるところがなく、大きな挟圧力を軸方向に沿う全体に受けるところがない。

尚、軸受７０は、ボールナット６３の外周に設けた段差状の内輪装填部６３Ａに内輪７２を装填し、ボールナット６３の外周の内輪装填部６３Ａの段差状肩部６３Ｂの反対側に螺着したロックナット６４により、内輪７２を段差状肩部６３Ｂとロックナット６４によって挟圧し、その内輪装填部６３Ａに固定する。

従って、本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)ハウジング１３、２１にボールナット６３を支持する軸受７０は、該軸受７０の外輪７１の外周部における軸方向の一部に設けたアウター取付部１０１をハウジング１３、２１に取付けられて固定される。これにより、軸受７０の外輪７１は、軸方向の一端面と他端面の両側から挟圧されてハウジング１３、２１に取付けられる如くがなく、大きな挟圧力を軸方向に沿う全体に受けることがない。従って、軸受７０の外輪７１のボール転走面７１Ａに歪を生じたり、ハウジング１３、２１の軸受取付部１３Ａ、２１Ａに歪を生じさせることもない。

(b)上述(a)の軸受７０は、インロー部１０２、１０３がハウジング１３、２１にインロー結合された状態で、アウター取付部１０１がハウジング１３、２１に取付けられて固定される。従って、軸受７０はハウジング１３、２１にインロー結合され、軸受７０の軸芯がボールねじ６１やボールナット６３の軸芯に対して芯ずれを生ずることがない。

(c)上述(a)、(b)により、軸受７０の外輪７１のボール転走面７１Ａを転走するボール７３や、ボールねじ６１を循環するボール６２の転動性を損なうことがなく、打音や異音を生じない。

(d)軸受７０の外輪７１のアウター取付部１０１が、該軸受７０の外輪７１の外周部における軸方向の一部に設けたフランジ部１０１Ａからなり、このフランジ部１０１Ａがハウジング１３、２１にボルト止めされる。これにより、軸受７０の外輪７１は、外周部における軸方向の一部に設けたフランジ部１０１Ａがハウジング１３、２１にボルト止めされるものになり、軸方向の一端面と他端面の両側から挟圧されてハウジング１３、２１に取付けられる如くがなく、大きな挟圧力を軸方向に沿う全体に受けることがない。従って、軸受７０の外輪７１のボール転走面７１Ａに歪を生じたり、ハウジング１３、２１の軸受取付部１３Ａ、２１Ａに歪を生じさせることもない。

(e)軸受７０がボール軸受７０からなり、該軸受７０の外周部がボール軸受７０の外輪の外周部からなる。これにより、ボール軸受７０の外輪７１は、軸方向の一端面と他端面の両側から挟圧されてハウジング１３、２１に取付けられる如くがなく、大きな挟圧力を軸方向に沿う全体に受けることがない。従って、軸受７０の外輪７１のボール転走面７１Ａに歪を生じたり、ハウジング１３、２１の軸受取付部１３Ａ、２１Ａに歪を生じさせることもない。

（参考例）（図３）
図３に示した参考例が図２に示した実施例１と異なる点は、軸受７０の外輪７１を変形し、この外輪７１をハウジング１３に固定したことにある。

図３において、軸受７０は、外輪７１の外周部における軸方向の一部にアウター取付部１１１を設け、このアウター取付部１１１の外周にねじ部１１１Ａを設けた。そして、外輪７１の外周部における軸方向の残部であって、アウター取付部１１１の一側面からハウジング１３側に突き出る部分をねじ部１１１Ａより小外径の円筒状インロー部１１２とする。尚、図３（Ｂ）に示す如く、アウター取付部１１１の他側面には締結工具係合溝１１３が設けられている。

軸受７０は、外輪７１の一側のインロー部１１２がハウジング１３の真直円形孔状内周部にインロー結合された状態で、外輪７１の締結工具係合溝１１３に係合する工具を用いて外輪７１を螺動操作することにより、アウター取付部１１１のねじ部１１１Ａがハウジング１３のフランジ部１３Ａの根元部分からハウジング２１側に突き出ている円筒状インロー部１３Ｂの内周（軸受取付部）に螺着される。そして、ハウジング１３のインロー部１３ＢがＯリング１３Ｃを介してハウジング２１の真直円形孔状内周部にインロー結合され、該ハウジング１３のフランジ部１３Ａがハウジング２１のフランジ部２１Ａにボルト１８により直にボルト止めされる。

尚、軸受７０は、外輪７１のボール転走面７１Ａを挟む軸方向の一端面１１４Ａをハウジング１３の内部空間に臨ませ、その他端面１１４Ｂをハウジング２１の内部空間に臨ませている。即ち、軸受７０は、外輪７１のボール転走面７１Ａを挟む軸方向の一端面１１４Ａと他端面１１４Ｂの両側から挟圧されるところがなく、大きな挟圧力を軸方向に沿う全体に受けるところがない。

従って、本参考例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)ハウジング１３にボールナット６３を支持する軸受７０は、該軸受７０の外輪７１の外周部における軸方向の一部に設けたアウター取付部１１１をハウジング１３に取付けられて固定される。これにより、軸受７０の外輪７１は、軸方向の一端面と他端面の両側から挟圧されてハウジング１３に取付けられる如くがなく、大きな挟圧力を軸方向に沿う全体に受けることがない。従って、軸受７０の外輪７１のボール転走面７１Ａに歪を生じたり、ハウジング１３の軸受取付部１３Ｂに歪を生じさせることもない。

(b)上述(a)の軸受７０は、インロー部１１２がハウジング１３にインロー結合された状態で、アウター取付部１１１がハウジング１３に取付けられて固定される。従って、軸受７０はハウジング１３にインロー結合され、軸受７０の軸芯がボールねじ６１やボールナット６３の軸芯に対して芯ずれを生ずることがない。

(c)上述(a)、(b)により、軸受７０の外輪７１のボール転走面７１Ａを転走するボール７３や、ボールねじ６１を循環するボール６２の転動性を損なうことがなく、打音や異音を生じない。

(d)軸受７０の外輪７１のアウター取付部１１１が、該軸受７０の外輪７１の外周部における軸方向の一部に設けたねじ部１１１Ａからなり、このねじ部１１１Ａがハウジング１３に螺着される。これにより、軸受７０の外輪７１は、外周部における軸方向の一部に設けたねじ部１１１Ａがハウジング１３に螺着されるものになり、軸方向の一端面と他端面の両側から挟圧されてハウジング１３に取付けられる如くがなく、大きな挟圧力を軸方向に沿う全体に受けることがない。従って、軸受７０の外輪７１のボール転走面７１Ａに歪を生じたり、ハウジング１３の軸受取付部１３Ｂに歪を生じさせることもない。

(e)軸受７０がボール軸受７０からなり、該軸受７０の外周部がボール軸受７０の外輪７１の外周部からなる。これにより、ボール軸受７０の外輪７１は、軸方向の一端面と他端面の両側から挟圧されてハウジング１３に取付けられる如くがなく、大きな挟圧力を軸方向に沿う全体に受けることがない。従って、軸受７０の外輪７１のボール転走面７１Ａに歪を生じたり、ハウジング１３の軸受取付部１３Ｂに歪を生じさせることもない。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、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、本発明が適用される軸受は、複列アンギュラボール軸受に限らず、他の各種の玉軸受、ころ軸受等であっても良い。

本発明は、ハウジングに支持されたボールねじを有するラック軸と、ボールねじにボールを介して螺合し、かつハウジングに固定された軸受を介して回転可能に支持されるボールナットと、ハウジングに取付けられるモータハウジングを有し、ボールナットに操舵アシスト力を付与する電動モータとを有する電動パワーステアリング装置において、前記軸受がボール軸受からなり、該軸受の外周部がボール軸受の外輪の外周部からなり、該軸受の外周部における軸方向の一部にアウター取付部を設け、該軸受の外周部における軸方向の両側の残部のそれぞれにアウター取付部より小径のインロー部を設け、該軸受の両側のインロー部がそれぞれハウジングとモータハウジングのそれぞれにインロー結合された状態で、上記両側のインロー部より径方向の外方に位置するアウター取付部だけがハウジングの軸受取付部とモータハウジングの軸受取付部に挟まれて固定されるようにしたものにした。従って、ハウジングにボールナットを支持する軸受を有してなる電動パワーステアリング装置において、軸受やハウジングの歪を抑制することができる。

１０ 電動パワーステアリング装置
１３、２１ ハウジング
１６ ラック軸
２０ 電動モータ
６１ ボールねじ
６２ ボール
６３ ボールナット
７０ 軸受
７１ 外輪
７１Ａ ボール転走面
１０１ アウター取付部
１０１Ａ フランジ部
１０２、１０３ インロー部
１１１ アウター取付部
１１１Ａ ねじ部
１１２ インロー部

Claims (2)

1. ハウジングに支持されたボールねじを有するラック軸と、ボールねじにボールを介して螺合し、かつハウジングに固定された軸受を介して回転可能に支持されるボールナットと、ハウジングに取付けられるモータハウジングを有し、ボールナットに操舵アシスト力を付与する電動モータとを有する電動パワーステアリング装置において、
   前記軸受がボール軸受からなり、該軸受の外周部がボール軸受の外輪の外周部からなり、
   該軸受の外周部における軸方向の一部にアウター取付部を設け、該軸受の外周部における軸方向の両側の残部のそれぞれにアウター取付部より小径のインロー部を設け、
   該軸受の両側のインロー部がそれぞれハウジングとモータハウジングのそれぞれにインロー結合された状態で、上記両側のインロー部より径方向の外方に位置するアウター取付部だけがハウジングの軸受取付部とモータハウジングの軸受取付部に挟まれて固定されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記軸受のアウター取付部が、該軸受の外周部における軸方向の一部に設けたフランジ部からなり、このフランジ部がハウジングの軸受取付部とモータハウジングの軸受取付部に挟まれてボルト止めされる請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。

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