JPH07257404A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

電動式パワーステアリング装置

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Publication number
JPH07257404A
JPH07257404A JP4702694A JP4702694A JPH07257404A JP H07257404 A JPH07257404 A JP H07257404A JP 4702694 A JP4702694 A JP 4702694A JP 4702694 A JP4702694 A JP 4702694A JP H07257404 A JPH07257404 A JP H07257404A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ball
diameter
balls
standard
screw
Prior art date
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Pending
Application number
JP4702694A
Other languages
English (en)
Inventor
Isamu Chikuma
勇 竹間
Kenji Someya
賢司 染谷
Original Assignee
Nippon Seiko Kk
日本精工株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Seiko Kk, 日本精工株式会社 filed Critical Nippon Seiko Kk
Priority to JP4702694A priority Critical patent/JPH07257404A/ja
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Publication of JPH07257404A publication Critical patent/JPH07257404A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の装置と同じくコンパクトな構成であり
ながら、ハンドルの引っ掛かり現象を防止することので
きる電動式パワーステアリング装置を提供する。 【構成】 ボールスクリューナット44とラック軸7と
の間に配された標準径ボール47の間に小径ボール47
が定期的に配置されているため、標準径ボールによって
規定される溝の間隔は、小径ボールにとって若干大きな
ものとなる。したがって、小径ボールが両ねじ溝から受
ける溝・ボール間摩擦力は、標準径ボールが両ねじ溝か
ら受ける溝・ボール間摩擦力よりも小さいものとなるた
め、両ボールを一方向へ回転させる力も異なるものとな
る。それにより、低負荷時に標準径ボールと小径ボール
とが当接した場合でも、小径ボールは滑動するかもしく
は回転を続け、標準ボールは回転を続けるため、引っ掛
かり現象が回避されることとなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電動式パワーステアリン
グ装置に関する。
【0002】
【従来技術】車両の電動式パワーステアリング装置とし
て、電動モータの回転出力をボールスクリュー機構を介
して直線運動に変換し、直接ラック軸を駆動するタイプ
のものが知られている(例えば、特開昭60−2585
4号公報)。
【0003】このような従来技術の電動式パワーステア
リング装置において使用されているボールスクリュー機
構は、ラック軸に連結され軸線方向にのみ移動自在であ
り、外周に外ねじ溝を形成したボールスクリュー軸と、
電動モータに連結されかつラック軸周りに回転自在に設
けられ、内周に内ねじ溝を形成したナット部材と、該外
ねじ溝と内ねじ溝の間を転動自在な複数のボールとから
なっている。電動モータからの回転出力がナット部材を
回転させると、ボールスクリュー軸は回転しないから、
ねじ溝のピッチに比例してボールスクリュー軸がナット
部材に対して軸線方向に移動することとなる。複数のボ
ールは、所定の間隔で両ねじ溝内に連なって配置され
て、ナット部材の回転の際にナット部材とボールスクリ
ュー軸との間に生じる摩擦力を軽減させるよう機能する
ものである。
【0004】
【解決すべき課題】ところで、このようなボールスクリ
ュー機構において、その作動時に問題が生じることがあ
る。ナット部材とボールスクリュー軸との間に大きい力
が伝達されている(高負荷時)場合、ボールは比較的強
い力で両ねじ溝から押圧され、ボールを回転させようと
する比較的強い摩擦力(溝・ボール間摩擦力)が両ねじ
溝とボール間に生じる。このような場合において、一方
向に回転するボール同士が接触しあったときにボール間
に生じる、互いに相手の回転を阻止しようとする摩擦力
(ボール間摩擦力)が、上記溝・ボール間摩擦力に比し
て弱いため、力の伝達に特に問題が生じることはない。
【0005】ところが、ナット部材とボールスクリュー
軸との間に小さい力が伝達されている(低負荷時)場
合、溝・ボール間摩擦力は、ボール間摩擦力と対向しあ
う程度に低くなることがある。このような場合には、ボ
ールが互いに一方向に回転している状態から、共にその
回転を停止して両ねじ溝に対して滑動する状態へと瞬間
的に移行する現象が生じることがある。このような現象
が生じると、ナット部材とボールスクリュー軸との間で
力の伝達が円滑に行なわれず、ハンドルの操作者は、こ
れをハンドルの「引っ掛かり」として認識し、操作にお
いて不快感を感じる。
【0006】このような引っ掛かり現象を防止するため
に、ボールスクリューナットをフローティング支持する
提案も成されている。しかしながら、ボールスクリュー
ナットをフローティング支持するために、ハウジングに
対してボールスクリューナットを支持する軸受の他に、
ハウジングに対して軸受をフローティング支持するか、
軸受に対してボールスクリューナットをフローティング
支持するかいずれかの支持機構が必要であり、いずれに
してもコストが高くなると共にその取付スペースを必要
とする。
【0007】本願発明は、従来の装置と同じくコンパク
トな構成でありながら、ハンドルの引っ掛かり現象を防
止することのできる電動式パワーステアリング装置を提
供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決する手段】上記目的を達成すべく、本願発
明の電動式パワーステアリング装置は、ハンドルに直結
してハンドルと共に回転するハンドル軸と、操向車輪の
旋回運動を行なうために直線運動可能なラック軸と、前
記ハンドル軸および前記ラック軸と駆動的に連結されて
おり、該ハンドル軸に従って回転するピニオンギヤと、
前記ラック軸に設けられて、該ピニオンギヤとかみ合う
ラックギヤとからなるラック・ピニオンギヤ手段と、前
記ラック軸に設けられたねじ手段と、該ねじ手段の少な
くとも一部を取り囲む回転ナット手段と、該回転ナット
手段と前記ねじ手段との間に形成された転動路内に連な
って配置され、該回転ナット手段と前記ねじ手段との間
で力を伝達するための複数のボールとからなるボールス
クリュー手段と、前記回転ナット手段に連結された電動
モータユニットと、からなる電動式パワーステアリング
装置において、前記複数のボールは、標準径の大きさの
標準径ボールと、該標準径ボールの間に定期的に配置さ
れた、標準径より小さな径を有する小径ボールとからな
り、該標準径ボールの標準径をDa とした場合、該小径
ボールの径Db は以下の式で表わされる。 Da −4Da /1000 ≦ Db ≦ Da −Da /1000
【0009】
【作用】標準径ボールの間に小径ボールが定期的に配置
されているため、標準径ボールによって規定される溝の
間隔は、小径ボールにとって若干大きなものとなる。し
たがって、小径ボールが両ねじ溝から受ける溝・ボール
間摩擦力は、標準径ボールが両ねじ溝から受ける溝・ボ
ール間摩擦力よりも小さいものとなるため、両ボールを
一方向へ回転させる力も異なるものとなる。それによ
り、低負荷時に標準径ボールと小径ボールとが当接した
場合でも、小径ボールは滑動するかもしくは回転を続
け、標準ボールは回転を続けるため、引っ掛かり現象が
回避されることとなる。一方、小径ボールの径が標準径
ボールの径よりも相当小さければ、両ねじ溝間の力はす
べて標準径ボールにより受けられるため、伝達容量が減
少する。そこで、小径ボールの適切な径の範囲を設定し
たものである。
【0010】
【実施例】以下、本願発明の実施例を図面を参照して以
下に詳細に説明する。図1は、本願発明の実施例である
電動式パワーステアリング装置の概略を示す図である。
【0011】図1において、ハンドル1は、ハンドル軸
2の上端に取り付けられて一体となっており、図示しな
い車体に対して回転自在に支持されている。ハンドル軸
2は、ユニバーサルジョイント6を介してピニオン軸5
に連結されている。ピニオン軸5は、その先端にピニオ
ンギヤを有し、該ピニオンギヤは、後述する舵取装置本
体部3における、図面左右方向に移動可能に設けられた
横長のラック軸7に形成されたラックにかみ合ってお
り、ピニオン軸5が回転することにより公知の態様でラ
ック軸7は図中左右方向に移動する。
【0012】ハンドル1からの回転出力を伝達するため
のピニオン軸5は、その周囲にトルク検出手段4を設け
ている。このトルク検出手段4は、受けたトルクに比例
してねじれるトーションバーを用いるものであり、この
ねじれを軸線方向量に変換してポテンショメータで測定
することにより、ピニオン軸5の受けたトルクを測定
し、制御回路11へと送信するものである。この検出手
段自体は、例えば実開昭60−179944号公報にて
代表されるように既に公知であり、よってその構成につ
いては以下に詳細は記載しない。
【0013】ブラケット14、15により図示しない車
体に支持された舵取装置本体部3は、舵取用回転入力を
車両の操向車輪(図示せず)への回動のための直線運動
に変換する運動変換機構ユニットであり、動力補助用の
モータユニット8を有する。モータユニット8とクラッ
チユニット9は電気的に制御回路11に連結されてい
る。制御回路11の支配下で、モータユニット8からの
回転出力は、クラッチユニット9を経て舵取装置本体部
3により直線運動に変換された後、ラック軸7を駆動す
るようになっている。モータユニット8からラック軸7
への出力伝達系については、図2を参照して以下に詳述
する。
【0014】図2は、図1の舵取装置本体部3の拡大断
面図である。ラック軸7周りに、それぞれ円管状の左方
部30a、中間部30b、右方部30cとを直列に連結
してなる3分割ハウジング30が、図示しない車体にブ
ラケット14、15(図1参照)を介して取り付けられ
ている。右方部30cにおいてはモータユニット8が構
成されている。右方部30cの内周には円管状の永久磁
石31が固定されており、その内側には同様に略円管状
のアーマチュア32が、細長い円管状のスリーブ17周
りに取り付けられている。スリーブ17は、ハウジング
30に対して軸受31(一方のみ図示)により回転自在
に支承されている。
【0015】アーマチュア32の左方端に摺動子33が
取り付けられている。ハウジング30に取り付けられた
ブラシホルダ34に支持された環状のブラシ35が、摺
動子36の周囲においてそれに対峙している。ブラシ3
5への電力は、図1の制御回路11から必要に応じて供
給され、それに応じたトルクでアーマチュア32および
スリーブ17を回転させるようになっている。
【0016】中間部30bにはクラッチユニット9が構
成されている。スリーブ17の左方端には雄スプライン
部7aが形成され、中央開口を有する略環状の摩擦板ホ
ルダ37の内周には雌スプライン部37aが形成され、
両スプライン部を噛合させることにより、スリーブ17
に対して摩擦板ホルダ37が回転方向移動不能に取り付
けられている。摩擦板ホルダ37の右方には、ハウジン
グ30に対して電磁石ホルダ38に支持された電磁石3
9が、摩擦板ホルダ38に直接対向するよう設けられて
いる。電磁石39への電力は、図1の制御回路11から
必要に応じて供給され、それに応じて電磁石39は磁力
を発生する。
【0017】電磁石39に隣接する摩擦板ホルダ37の
左方端面には、摩擦板37bが接着されており、摩擦板
37bは、磁性材料からなる円板状のクラッチプレート
40に対向している。電磁石39が磁力を発生すること
により、クラッチプレート40は電磁石39に向かって
付勢され、摩擦板37bは、クラッチプレート40と摩
擦板ホルダ37との間で押圧され、それにより回転力伝
達に必要な摩擦力が発生することとなる。すなわち、ク
ラッチユニット9は制御回路11からの係合信号により
係合し、離脱信号により離脱するようになっている。ク
ラッチプレート40は、複数本の連結ネジ41により当
接され、この連結ネジ41により伝達環状部材43に対
して、軸線方向位置を調節自在となっている。伝達環状
部材43は、クラッチスリーブ17に対して軸受42を
介して回転自在に支持されると共に、ボールスクリュー
ナット44の右方端に嵌合されている。
【0018】略円筒状のボールスクリューナット44
は、軸受45、46によりハウジング30に対して回転
自在に支持されている。ボールスクリューナット44
は、内側に内ネジ溝44aを有し、内ネジ溝44aは、
ラック軸7の左方部に形成された外ネジ溝7bに対向し
て転動路を形成し、該転動路内に複数のボール47が収
容されている。ボール47は、ボールスクリューナット
44とラック軸7が摺動回転する際に生じる摩擦力軽減
のために用いられる。なお図示していないが、ボールス
クリューナット44は、その内部に循環路を有し、該循
環路を介してボール47は作動時に循環可能となってい
る。なお、内ネジ溝44aと外ネジ溝7bとでねじ手段
を構成し、ボールスクリューナット44により回転ナッ
ト手段を構成する。
【0019】ボール44は、標準径のボールと、それよ
り小径の小径ボールとからなる。標準径ボールの径をD
a とした場合、本実施例では該小径ボールの径Db は、
Da−4Da /1000で表わされるものである。更
に、標準径ボールと小径ボールはそれぞれ一つおきに転
動路内に連なるよう配置されている。
【0020】ハウジング30の左端には、ボールスクリ
ューナット44をハウジング30と共に挟持して、その
軸線方向移動を防止するためのカバー部材48が螺合さ
れている。ロックナット49がカバー部材48の回転を
阻止すべく設けられている。カバー部材48には、ラッ
ク軸7を防塵等するためのブーツ50が取り付けられて
いる。
【0021】次に、図1を参照して本実施例の動作を説
明する。車両が直進状態にあり、ハンドル1からピニオ
ン軸5へ回転力が入力されていない場合、トルク検出器
4から実質的なトルク信号が出力されないため、制御回
路11は、モータユニット8に回転駆動信号を出力せ
ず、この電動式パワーステアリング装置は補助操舵力を
出力しない状態となる。
【0022】一方、車両がカーブを曲がろうとする場合
には、ハンドル1が操舵されて回転力がピニオン軸5へ
伝達されるため、トルク検出器4から操舵トルクに応じ
た信号が制御回路11へと出力され、制御回路11は、
モータユニット8に操舵トルクに応じた予め設定された
値の回転駆動信号を出力する。これにより、この電動式
パワーステアリング装置は、操舵力に応じた補助操舵力
を出力することとなる。なお、操舵トルク出力異常等の
異常時には、制御回路11は、クラッチユニット9に離
脱信号を出力して離脱動作をさせ、それによりモータユ
ニット8とボールスクリューナット44との連結を切り
離すようになっている。
【0023】ところで、電動式パワーステアリング装置
の動作時において、図2に示すスリーブ17の回転は、
クラッチプレート40を介してボールスクリューナット
44を回転させることとなる。ボールスクリューナット
44は、ハウジング30に対して回転自在ではあるが軸
線方向には不動となっているから、ボールスクリューナ
ット44が回転することにより、ボール47を介してラ
ック7の外ネジ溝7bが軸線方向に押圧され、それによ
りラック軸7が軸線方向に移動して、ラック軸7に連結
された図示しないタイロッドを介して操輪動作を行なう
ようになっている。
【0024】このようにボールスクリューナット44が
回転するときに、一連のボール47は、両ネジ溝7b、
44aとで構成される転動路内を、両ネジ溝から押圧さ
れつつ転動し、内ネジ溝44aの一端に到達したボール
47は、ボールスクリューナット44内に形成された循
環路(不図示)を通って、その他端へと循環されるよう
になっている。
【0025】ところでボール47は、上述したように標
準径ボールと小径ボールがそれぞれ一つおきに転動路内
に連なるよう配置されているために、標準径ボールによ
って規定される両ネジ溝の間隔は、小径ボールにとって
若干大きなものとなる。したがって、小径ボールが両ね
じ溝から受ける摩擦力(溝・ボール間摩擦力)は、標準
径ボールが両ねじ溝から受ける摩擦力(溝・ボール間摩
擦力)よりも小さいものとなるため、両ボールを一方向
へ回転させる力も異なるものとなる。それにより、低負
荷時に標準径ボールと小径ボールとが当接した場合で
も、小径ボールは滑動するかもしくは回転を続け、標準
ボールは回転を続けるため、引っ掛かり現象が回避され
ることとなる。
【0026】一方、小径ボールの径が標準径ボールの径
よりも相当小さければ、両ねじ溝間の力はすべて標準径
ボールにより受けられるため、伝達容量が減少する。他
方、小径ボールの径が標準径ボールの径とほぼ同じであ
れば、上述の効果はほとんど期待できない。上述の効果
が期待でき、かつ高荷重時にも標準径ボールの受ける荷
重の約6割を小径ボールが負担するようにするために
は、標準径ボールの標準径をDa とした場合、該小径ボ
ールの径Db を以下の式で表わされるように設定すれば
良いことが分かった。 Da −4Da /1000 ≦ Db ≦ Da −Da /1000 なお、このようなボールスクリュー機構に使用されるボ
ール47の公差は、通常Da /1000よりも小さい値
であり、したがって公差の下限であるボールが一連のボ
ール内に混在していたとしても、本願発明の効果は奏し
得ない。
【0027】以上、本発明を実施例を参照して説明して
きたが、本発明は上記実施例に限定して解釈されるべき
ではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろん
である。例えば、標準径ボールと小径ボールは一つおき
でなく、2つもしくはそれ以上の小径ボールを標準径ボ
ールで挟むように並べても良く、また、小径ボールは上
記範囲内の径を有することを条件に、一種類に限らず2
種類もしくはそれ以上の種類であっても良い。
【0028】
【発明の効果】以上述べたように、本願発明の電動式パ
ワーステアリング装置によれば、標準径ボールの間に小
径ボールが定期的に配置されているため、標準径ボール
によって規定される溝の間隔は、小径ボールにとって若
干大きなものとなる。したがって、小径ボールが両ねじ
溝から受ける溝・ボール間摩擦力は、標準径ボールが両
ねじ溝から受ける溝・ボール間摩擦力よりも小さいもの
となるため、両ボールを一方向へ回転させる力も異なる
ものとなる。それにより、低負荷時に標準径ボールと小
径ボールとが当接した場合でも、小径ボールは滑動する
かもしくは回転を続け、標準ボールは回転を続けるた
め、引っ掛かり現象が回避されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の実施例である電動式パワーステアリ
ング装置の概略を示す図である。
【図2】図1の舵取装置本体部3の拡大断面図である。
【符号の説明】
1………ハンドル 5………ピニオン軸 7………ラック軸 44………ボールスクリューナット 47………ボール

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハンドルに直結してハンドルと共に回転
    するハンドル軸と、 操向車輪の旋回運動を行なうために直線運動可能なラッ
    ク軸と、 前記ハンドル軸および前記ラック軸と駆動的に連結され
    ており、該ハンドル軸に従って回転するピニオンギヤ
    と、前記ラック軸に設けられて、該ピニオンギヤとかみ
    合うラックギヤとからなるラック・ピニオンギヤ手段
    と、 前記ラック軸に設けられたねじ手段と、該ねじ手段の少
    なくとも一部を取り囲む回転ナット手段と、該回転ナッ
    ト手段と前記ねじ手段との間に形成された転動路内に連
    なって配置され、該回転ナット手段と前記ねじ手段との
    間で力を伝達するための複数のボールとからなるボール
    スクリュー手段と、 前記回転ナット手段に連結された電動モータユニット
    と、からなる電動式パワーステアリング装置において、 前記複数のボールは、標準径の大きさの標準径ボール
    と、該標準径ボールの間に定期的に配置された、標準径
    より小さな径を有する小径ボールとからなり、該標準径
    ボールの標準径をDa とした場合、該小径ボールの径D
    b は以下の式で表わされる電動式パワーステアリング装
    置。 Da −4Da /1000 ≦ Db ≦ Da −Da /1000
JP4702694A 1994-03-17 1994-03-17 電動式パワーステアリング装置 Pending JPH07257404A (ja)

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JP4702694A JPH07257404A (ja) 1994-03-17 1994-03-17 電動式パワーステアリング装置

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JP4702694A JPH07257404A (ja) 1994-03-17 1994-03-17 電動式パワーステアリング装置
US08/401,894 US5685390A (en) 1994-03-17 1995-03-10 Electrically-operated power steering apparatus
EP95301651A EP0673827A1 (en) 1994-03-17 1995-03-14 Electrically-operated power steering apparatus

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JPH07257404A true JPH07257404A (ja) 1995-10-09

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017109624A (ja) * 2015-12-17 2017-06-22 日立オートモティブシステムズ株式会社 パワーステアリング装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20010802