JP7053336B2 - Power steering device - Google Patents
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Description
本発明は、パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to a power steering device.
モータの回転力(動力)がアシスト力としてラック軸に入力されるラックアシスト型のパワーステアリング装置が知られている(特許文献1参照)。このようなパワーステアリング装置では、モータの回転力がボールねじによって往復運動に変換されてラック軸に入力される。 A rack-assisted power steering device in which a rotational force (power) of a motor is input to a rack shaft as an assist force is known (see Patent Document 1). In such a power steering device, the rotational force of the motor is converted into a reciprocating motion by a ball screw and input to the rack shaft.
ところが、特許文献1では、ボールねじを構成するナットにおいて、その循環路の径方向外側に凸部が突設され、この凸部がスリーブの内周面に形成された凹部に係合する構成であるため、ナット及びスリーブの外径が大きくなっていた。なお、スリーブにはモータからのアシスト力が入力される。
However, in
そこで、本発明は、ナット及びスリーブが小径であるパワーステアリング装置を提供することを課題とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide a power steering device in which a nut and a sleeve have a small diameter.
前記課題を解決するための手段として、本発明は、動力を発生するモータと、操舵輪を操舵するラック軸と、前記モータからの動力を前記ラック軸に伝達する動力伝達機構と、を備えるパワーステアリング装置であって、前記動力伝達機構は、前記ラック軸と一体であると共に外周面に第1ねじ溝が形成されたねじ棒と、前記ねじ棒を中心とすると共に内周面に第2ねじ溝が形成されたナットと、前記第1ねじ溝及び前記第2ねじ溝で構成された転動路を転動する複数の転動子と、前記ナットを中心とするスリーブと、を備え、前記ナットは、内部に前記転動子を循環させる循環路の形成されたナット本体と、前記ナット本体の一端側のナット一端部と、を備え、前記スリーブは、前記ナット本体の径方向外側に配置されると共に前記モータからの動力が入力されるスリーブ本体と、前記スリーブ本体の一端側のスリーブ一端部と、を備え、前記ナット一端部の外周面には径方向外向きに突出する凸部が形成され、前記スリーブ一端部の内周面には前記凸部に係合する凹部が形成され、前記ねじ棒の中心軸線から前記凸部の頂点までの第1長さは、前記中心軸線から前記循環路の径方向外側端までの第2長さよりも短いことを特徴とするパワーステアリング装置である。 As a means for solving the above-mentioned problems, the present invention includes a motor for generating power, a rack shaft for steering steering wheels, and a power transmission mechanism for transmitting power from the motor to the rack shaft. In the steering device, the power transmission mechanism includes a screw rod that is integrated with the rack shaft and has a first thread groove formed on the outer peripheral surface, and a second screw centered on the screw rod and on the inner peripheral surface. A nut having a groove formed therein, a plurality of tumblers for rolling on a rolling path composed of the first threaded groove and the second threaded groove, and a sleeve centered on the nut are provided. The nut includes a nut body having a circulation path for circulating the tumbler inside, and one end of the nut on one end side of the nut body, and the sleeve is arranged radially outside the nut body. A sleeve main body to which power from the motor is input and a sleeve one end portion on one end side of the sleeve main body are provided, and a convex portion protruding outward in the radial direction is provided on the outer peripheral surface of the nut one end portion. A concave portion is formed on the inner peripheral surface of the sleeve end portion to engage with the convex portion, and the first length from the central axis of the screw rod to the apex of the convex portion is the central axis to the convex portion. It is a power steering device characterized in that it is shorter than the second length to the radial outer end of the circulation path.
このような構成によれば、ナット一端部の凸部とスリーブ一端部の凹部とが周方向におおいて係合しているので、モータの動力がスリーブからナットに伝達される。また、中心軸線から凸部の頂点までの第1長さ、つまり、中心軸線から凸部及び凹部の係合位置までの第1長さは、中心軸線から循環路までの第2長さよりも短い。このように、ナット及びスリーブは、軸方向において循環路とずれた位置で係合しているので、循環路の形成されたナット本体の径方向外側に、スリーブとの被係合部は不要となり、ナット本体及びスリーブ本体の外径は、特許文献1よりも小径となる。
According to such a configuration, since the convex portion of one end of the nut and the concave portion of one end of the sleeve are engaged with each other in the circumferential direction, the power of the motor is transmitted from the sleeve to the nut. Further, the first length from the central axis to the apex of the convex portion, that is, the first length from the central axis to the engagement position of the convex portion and the concave portion is shorter than the second length from the central axis to the circulation path. .. In this way, since the nut and the sleeve are engaged at positions deviated from the circulation path in the axial direction, an engaged portion with the sleeve becomes unnecessary on the radial outer side of the nut body in which the circulation path is formed. , The outer diameter of the nut body and the sleeve body is smaller than that of
本発明によれば、ナット及びスリーブが小径であるパワーステアリング装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a power steering device in which a nut and a sleeve have a small diameter.
本発明の一実施形態について図1~図3を参照して説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
≪パワーステアリング装置の構成≫
本実施形態に係るパワーステアリング装置100は、電動式のモータ140の発生するアシスト力(動力)が、ラック軸130に入力されるラックアシスト型である。
≪Structure of power steering device≫
The
パワーステアリング装置100は、ステアリングホイール110と、ステアリング軸120と、ラック軸130と、モータ140と、モータ140のアシスト力をラック軸130に伝達する動力伝達機構1と、角度センサ191等と、ECU200(Electronic Control Unit)と、を備えている。
The
ステアリングホイール110は、運転者が操作する操作部材である。
The
ステアリング軸120は、細長の円筒状部材であり、軸受(図示しない)を介して車体に回転自在に支持されている。ステアリング軸120の上端は、ステアリングホイール110に連結されており、ステアリング軸120とステアリングホイール110は一体で回転する。
The
ステアリング軸120の下端にはピニオンギヤ121が形成されており、ピニオンギヤ121は後記するラック132に噛合している。ステアリング軸120の中間には周方向に捩れるトーションバー(図示しない)が設けられており、トーションバーは操作トルクに対応して捩れるようになっている。
A
ラック軸130は、車幅方向に延びる細長の棒状部材であって、スライドすることで前輪302を操舵する部材である。ラック軸130は、ブッシュ(図示しない)を介して円筒状のハウジング131(図2参照)にスライド自在で収容されている。ラック軸130には、ラック132が形成されている。
The
ラック軸130の両端には、ラックエンド133がそれぞれ固定されている。各ラックエンド133は、タイロッド301を介して、前輪302(操舵輪)に連結されている。そして、ラック軸130が車幅方向にスライドすると前輪302、302が操舵されるようになっている。
モータ140は、ECU200からの指令に従って、アシスト力を発生する電動式のモータである。ただし、油圧式のモータでもよい。
The
角度センサ191は、ステアリング軸120の操作角度を検出し、ECU200に出力するようになっている。トルクセンサ192は、運転者からステアリング軸120に入力された操作トルクを検出し、ECU200に出力するようになっている。車速センサ193は、車速を検出し、ECU200に出力するようになっている。
The
ECU200は、パワーステアリング装置100を電子制御する制御装置であり、CPU、ROM、RAM、各種インタフェイス、電子回路などを含んで構成されており、その内部に記憶されたプログラムに従って、各種機器を制御し、各種処理を実行するようになっている。
The ECU 200 is a control device that electronically controls the
具体的には、ECU200は、操作角度、操作トルク及び車速に基づいて、モータ140を駆動させるようになっている。例えば、操作トルクが大きくなるにつれて、モータ140の駆動トルクが大きくなる関係となっている。
Specifically, the ECU 200 drives the
≪動力伝達機構≫
動力伝達機構1は、モータ140のアシスト力をラック軸130に伝達する機構である。動力伝達機構1は、ベルト機構60と、ボールねじ10と、を備えている。
≪Power transmission mechanism≫
The
<ベルト機構>
ベルト機構60は、モータ140のアシスト力(回転力)を後記するナット20に伝達する機構である。ベルト機構60は、モータ140の出力軸に固定された駆動プーリ61と、ナット20に固定された受動プーリ70(スリーブ)と、駆動プーリ61及び受動プーリ70に掛け渡されたベルト62と、を備えている。受動プーリ70については後で詳細に説明する。
<Belt mechanism>
The
<ボールねじ>
ボールねじ10は、モータ140からの回転力を車幅方向の直線運動に変換する変換機構である。ボールねじ10は、ねじ棒11と、ナット20と、複数のボール58(転動子)と、を備えている。
<Ball screw>
The
<ねじ棒>
ねじ棒11は、ラック軸130と一体である棒状部分であり、中心軸線O1を中心としている。ねじ棒11は、本実施形態では、ラック軸130の一部が加工されることで構成されていが、別部材であるねじ棒11がラック軸130に連結された構成でもよい。ねじ棒11の外周面には、断面が半円状である第1ねじ溝12が螺設されている。
<Screw rod>
The
<ナット>
ナット20は、ねじ棒11を中心として、ねじ11を囲むよう配置された円筒状の部材である。ナット20は、ナット本体30と、ナット本体30の左端側(一端側)に形成されたナット左端部40(ナット一端部)と、ナット本体30の右端側(他端側)に形成されたナット右端部50と、を備えている。
<Nut>
The
ナット本体30の内周面には、断面が半円状である第2ねじ溝31が螺設されている。第2ねじ溝31は、第1ねじ溝12とでボール58の転動する断面が円形の転動路15を構成している。
A
ナット本体30の内部、詳細には、外周面に開口すると共に軸方向に延びる循環路32が形成されている。循環路32は、転動路15の両端を連通させ、転動路15を経由するようにボール58を循環させる通路である。なお、循環路32の径方向外側の開口は、受動プーリ70で閉じられている。
Inside the
循環路32の左側、右側には、デフレクタ22がそれぞれ設けられている。各デフレクタ22は、循環路32と転動路15との間でボール58を授受し案内する部材である。すなわち、デフレクタ22は、転動路15からボール58を掬い上げて循環路32に案内したり、循環路32からのボール58を転動路15に案内したりする。
ナット左端部40及びナット右端部50は、ナット本体30よりも薄肉で形成されており、ナット20の外周面は、ナット本体30とナット左端部40又はナット右端部50との境界部分において段違いとなっている。
The
ナット左端部40の外周面には、径方向外向きに突出すると共に軸方向に延びる1本の凸条41(凸部)が形成されている(図3参照)。本実施形態では、周方向において、凸条41と循環路32とは同一位置に形成されている。すなわち、凸条41と循環路32とは同一位相となっている。
On the outer peripheral surface of the
凸条41は後記する凹溝81(凹部)に圧入嵌合し、凸条41と凹溝81とは、周方向において係合すると共に、軸方向においてずれ難くなっている。これにより、ナット20は受動プーリ70と一体で回転するようになっている。なお、ナット左端部40も、後記するプーリ左端部80内に圧入されており、ナット20及び受動プーリ70は、軸方向においてずれ難くなっている。そして、ナット左端部40には、プーリ左端部80の脱落を防止するC字形のクリップ49が取り付けられている。
The
ナット右端部50は、自動調心式であってシールド付きの玉軸受51で回転自在に支持されている。玉軸受51の内輪51aには、ナット右端部50に螺合したロックナット52が当接しており、玉軸受51は位置決めされている。玉軸受51の外輪51bは、ハウジング131に内嵌している。
The
<ボール>
ボール58は、ねじ棒11とナット20との間に形成された転動路15を転動することで、ねじ棒11とナット20との相対回転を容易としている。なお、図2において、ボール58は循環路32に1個のみ記載し、その他を省略している。
<Ball>
The
<受動プーリ>
ベルト機構60の受動プーリ70について説明する。受動プーリ70は、ナット20を中心として、ナット20を囲むよう配置された円筒状の部材である。受動プーリ70は、
プーリ本体71(スリーブ本体)と、プーリ本体71の左端側(一端側)に形成されたプーリ左端部80(スリーブ一端部)と、を備えている。
<Passive pulley>
The
It includes a pulley main body 71 (sleeve main body) and a pulley left end portion 80 (sleeve one end portion) formed on the left end side (one end side) of the pulley
プーリ本体71は、ナット本体30の外側に配置された部分である。プーリ本体71にはベルト62が掛け渡されており、プーリ本体71にモータ140からの動力が入力されるようになっている。プーリ本体71の外周面には、ベルト62を軸方向において規制する断面L字形を呈する環状の規制部材72、72が固定されている。
The
プーリ左端部80はプーリ本体71よりも厚肉で形成されており、プーリ左端部80の内周面はプーリ本体71の内周面よりも径方向内側(中心軸線O1側)に突出している。すなわち、受動プーリ70の内周面は、プーリ本体71とプーリ左端部80との境界部分において段違いとなっている。
The
プーリ左端部80の内周面には、軸方向に延びる1本の凹溝81(凹部)が形成されている(図3参照)。凹溝81には前記したように凸条41が嵌合しており、凹溝81は凸条41と係合している。
One concave groove 81 (recess) extending in the axial direction is formed on the inner peripheral surface of the
中心軸線O1から凸条41の頂点までの第1長さL1は、中心軸線O1から循環路32の天壁面(径方向外側端)までの第2長さL2よりも短く構成されている。すなわち、径方向において、凸条41と凹溝81との係合位置は、循環路32よりも径方向内側となっている。
The first length L1 from the central axis O1 to the apex of the
≪パワーステアリング装置の作用効果≫
パワーステアリング装置100の作用効果を説明する。
ナット20の凸条41と受動プーリ70の凹溝81とが、軸方向において、循環路32とずれた位置で係合しているので、ナット本体30において循環路32の径方向外側に受動プーリ70との被係合部は不要となる。これにより、ナット20と受動プーリ70の外径は、特許文献1よりも小径となる。
≪Effects of power steering device≫
The operation and effect of the
Since the
≪変形例≫
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、次のように変更してもよい。
≪Variation example≫
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this, and may be modified as follows, for example.
前記した実施形態では、動力伝達機構1がモータ140の回転力をナット20に伝達する機構としてベルト機構60を備える構成を例示したが、その他に例えば、チェーンを介して動力を伝達するチェーン機構を備える構成でもよい。チェーン機構は、モータ140の出力軸に固定された駆動スプロケットと、ナット20に固定された受動スプロケット(スリーブ)と、駆動スプロケット及び受動スプロケットに掛け渡されたチェーンと、を備えて構成される。
In the above-described embodiment, the configuration in which the
その他に例えば、動力伝達機構1がギヤ機構を備える構成としてもよい。ギヤ機構は、モータ140の出力軸に固定された駆動ギヤと、駆動ギヤに噛合するとともにナット20に固定された受動ギヤ(スリーブ)と、を備えて構成される。
Alternatively, for example, the
前記した実施形態では、周方向において、凸条41及び凹溝81と、循環路32とは同一位置(同一位相)である構成を例示したが、凸条41及び凹溝81の位置は変更自由である。例えば、凸条41及び凹溝81が、循環路32の180°反対側に形成された構成でもよい。
In the above-described embodiment, the configuration in which the
前記した実施形態では、1本の凸条41と1本の凹溝81とが係合する構成を例示したが、凸条41及び凹溝81の本数は変更自由である。すなわち、パワーステアリング装置100は、少なくとも1つ以上の凸条41(凸部)と、少なくとも1つ以上の凹溝81(凹部)と、を備え、これらがそれぞれ嵌合し、周方向において係合する構成であればよい。
In the above-described embodiment, the configuration in which one
具体的に例えば、図4に示すように、4つの凸条41及び凹溝81を周方向において等間隔(90°)で備える構成としてもよい。また、図5に示すように、ナット左端部40の外周面にセレーション軸部42が形成され、プーリ左端部80の内周面にセレーション孔部82が形成され、ナット左端部40とプーリ左端部80とがセレーション結合した構成でもよい。この場合、セレーション軸部42は複数の凸部を備え、セレーション孔部82が複数の凹部を備え、複数の凸部と複数の凹部とは嵌合し、周方向において係合している。
Specifically, for example, as shown in FIG. 4, four
前記した実施形態では、図3に示すように、周方向における凸条41の幅は狭めで、中心軸線O1を中心とした場合における凸条41の中心角が10°程度である構成を例示したが、凸条41の幅は変更自由である。例えば、凸条41の幅が半円弧以上である構成、つまり、凸条41の中心角が180°以上である構成でもよい。凹溝81についても同様である。
In the above-described embodiment, as shown in FIG. 3, the width of the
前記した実施形態では、パワーステアリング装置100が、ステアリングホイール110とラック軸130とが機械的に連結された構成を例示したが、その他に例えば、機械的に連結されていないSBW(Steer By Wire、ステアバイワイヤ)方式である構成でもよい。
In the above-described embodiment, the
1 動力伝達機構
10 ボールねじ
11 ねじ棒
12 第1ねじ溝
15 転動路
20 ナット
30 ナット本体
31 第2ねじ溝
32 循環路
40 ナット左端部(ナット一端部)
41 凸条(凸部)
58 ボール(転動子)
60 ベルト機構
70 受動プーリ(スリーブ)
71 プーリ本体(スリーブ本体)
80 プーリ左端部(スリーブ一端部)
81 凹溝(凹部)
100 パワーステアリング装置
130 ラック軸
140 モータ
302 前輪(操舵輪)
O1 中心軸線
L1 第1長さ
L2 第2長さ
1
41 Convex (convex part)
58 balls (rollers)
60
71 Pulley body (sleeve body)
80 Pulley left end (sleeve end)
81 concave groove (recess)
100
O1 Central axis L1 1st length L2 2nd length
Claims (2)
操舵輪を操舵するラック軸と、
前記モータからの動力を前記ラック軸に伝達する動力伝達機構と、
を備えるパワーステアリング装置であって、
前記動力伝達機構は、前記ラック軸と一体であると共に外周面に第1ねじ溝が形成されたねじ棒と、前記ねじ棒を中心とすると共に内周面に第2ねじ溝が形成されたナットと、前記第1ねじ溝及び前記第2ねじ溝で構成された転動路を転動する複数の転動子と、前記ナットを中心とするスリーブと、を備え、
前記ナットは、内部に前記転動子を循環させる循環路の形成されたナット本体と、前記ナット本体の一端側のナット一端部と、を備え、
前記スリーブは、前記ナット本体の径方向外側に配置されると共に前記モータからの動力が入力されるスリーブ本体と、前記スリーブ本体の一端側のスリーブ一端部と、を備え、
前記ナット一端部の外周面には径方向外向きに突出する凸部が形成され、
前記スリーブ一端部の内周面には前記凸部に係合する凹部が形成され、
前記ねじ棒の中心軸線から前記凸部の頂点までの第1長さは、前記中心軸線から前記循環路の径方向外側端までの第2長さよりも短い
ことを特徴とするパワーステアリング装置。 A motor that generates power and
The rack axle that steers the steering wheel and
A power transmission mechanism that transmits power from the motor to the rack shaft,
It is a power steering device equipped with
The power transmission mechanism includes a screw rod that is integrated with the rack shaft and has a first thread groove formed on the outer peripheral surface, and a nut centered on the screw rod and having a second thread groove formed on the inner peripheral surface. A plurality of tumblers that roll on a rolling path composed of the first thread groove and the second thread groove, and a sleeve centered on the nut.
The nut includes a nut body having a circulation path for circulating the tumbler inside, and one end of the nut on one end side of the nut body.
The sleeve includes a sleeve body that is arranged radially outside the nut body and to which power from the motor is input, and one end of the sleeve on one end side of the sleeve body.
A convex portion protruding outward in the radial direction is formed on the outer peripheral surface of one end of the nut.
A concave portion that engages with the convex portion is formed on the inner peripheral surface of one end of the sleeve.
A power steering device characterized in that the first length from the central axis of the screw rod to the apex of the convex portion is shorter than the second length from the central axis to the radial outer end of the circulation path.
ことを特徴とする請求項1に記載のパワーステアリング装置。 The power steering device according to claim 1, wherein the convex portion is press-fitted into the concave portion.
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