JPH10329727A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コストを大幅に増大させることなく、組立容
易性及び信頼性を確保した電動式パワーステアリング装
置用のシールを提供する。 【解決手段】スリット１７ｄは、突起１７ｂが半径方向
内方に向かう力を付与されたときは、突起１７ｂの変位
を許容するが、突起１７ｂが取付孔１０ｈに係合した状
態でシール１７の内周部が軸線方向に向かう力を付与さ
れたときは、前記軸線方向の力により生じた応力の伝達
を制限し、それにより突起１７ｂの変位を抑止するよう
になっているので、例えば、シール１７の組付時には、
半径方向外方から押圧すれば、突起１７ｂは容易に変位
して取付孔１０ｈに係合するが、一旦取り付けられた後
は、たとえシール１７の内周部に軸線方向外方に向かう
力が加わっても、突起１７ｂは容易に変位せず、それに
より突起１７ｂと取付孔１０ｈとの係合を確保でき、も
ってシール１７の脱落を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両の電動式パワー
ステアリング装置に関し、より詳細には、ボールねじを
介して同軸電動モータの出力をラック軸に伝達するよう
にした電動式パワーステアリング装置のシールに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】車両の電動式パワーステアリング装置と
して、補助操舵トルクとなる電動モータの回転出力を歯
車装置により減速して操舵機構の出力軸に伝達し、ステ
アリングホイールに印加された操舵力を補助して、車輪
の操舵を行なうように構成したものが知られている。

【０００３】ところで、かかる電動式パワーステアリン
グ装置の一形式として、ラックピニオン式舵取装置のラ
ック軸周囲に配置されたスリーブ部材を、電動モータの
回転子として回転させ、その回転出力をボールねじ機構
を介してラック軸の長手方向推力に変換するようにした
ものが知られている。

【０００４】この形式の電動式パワーステアリング装置
において、ボールねじ機構は、ラック軸の外周に設けら
れた外ねじ溝と、この外ねじ溝に対向するように形成さ
れた内ねじ溝を内周に有し、軸受によりラック軸に対し
て回転可能に支持されたボールスクリューナットと、両
ねじ溝間に形成された転動路内に転動自在に配置された
多数のボールとによって構成されている。

【０００５】ところで、かかる転動路内に異物が侵入す
ると、両ねじ溝若しくはボールが早期に摩耗し、電動式
パワーステアリング装置の作動時の騒音等を招来する恐
れがある。これに対し、ラック軸が外部に露出されてボ
ールねじ機構に異物が到達しないよう、通常ハウジング
とタイロッド等を連結する伸縮自在な防塵ブーツが通常
設けられているが、長期間使用する内に防塵ブーツが破
れ、そこから侵入した塵芥等の異物がボールスクリュー
ナット内部に到達する恐れがある。そこで、ボールスク
リューナットの端部にシールを設け、転動路内に異物が
侵入するのを防止することが、例えば実開昭６３−５９
７７６号に示すように既に提案されている。

【０００６】

【解決しようとする課題】ここで、ボールスクリューナ
ットにシールを取り付ける際には、作業効率アップを図
るべく組立容易性が要求されている。一方、シールを一
旦取り付けた後はしっかりと固着し、ラック軸の摺動摩
擦等により脱落しないという信頼性も要求されている。
更には、シールの製造コストをなるべく抑えたいという
要求もある。このように互いに相反する要求を満足する
ことは一般的に困難であり、従って従来技術のシールに
おいては、例えば組立容易性やコストをある程度犠牲に
して信頼性を確保するというような設計を行っていた。

【０００７】このような問題点に鑑み、本願発明は、コ
ストを大幅に増大させることなく、組立容易性及び信頼
性を確保したシールを有す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】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成すべ
く、本願発明のシールは、操舵軸の外周において螺旋状
に形成された外溝と、該外溝に対向するようにして内溝
を内周に形成した回転ナット部材と、前記外溝と前記内
溝とで形成する転動路内に転動自在に配置された複数の
ボールとからなり、前記回転ナット部材が内周に取付孔
を形成している、電動式パワーステアリング装置用のボ
ールスクリュー機構に用いるシールにおいて、前記取付
孔に係合するようになっている、半径方向に突出する突
起と、前記突起が半径方向内方に向かう力を付与された
ときは、前記突起の変位を許容するが、前記突起が前記
取付孔に係合した状態で前記シールの内周部が軸線方向
に向かう力を付与されたときは、前記軸線方向の力によ
り生じた応力の伝達を制限し、それにより前記突起の変
位を抑止するようになっている制御手段とを有してい
る。

【０００９】

【作用】本願発明によれば、前記シールは、前記突起が
半径方向内方に向かう力を付与されたときは、前記突起
の変位を許容するが、前記突起が前記取付孔に係合した
状態で前記シールの内周部が軸線方向に向かう力を付与
されたときは、前記軸線方向の力により生じた応力の伝
達を制限し、それにより前記突起の変位を抑止するよう
になっている制御手段を有しているので、例えば、前記
シールの組付時には、半径方向外方から押圧すれば、前
記突起は容易に変位して前記取付孔に係合するが、一旦
取り付けられた後は、たとえ前記シールの内周に軸線方
向外方に向かう力が加わっても、前記突起は容易に変位
せず、それにより前記突起と前記取付孔との係合を確保
でき、もって前記シールの脱落を防止できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態を図
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軸線方
向一部断面図である。

【００１１】図１において、ハウジング１は、ブラケッ
ト２、３により図示しない車体に固定されている。ハウ
ジング１内を操舵軸であるラック軸４が挿通され、ラッ
ク軸４はその両端において、タイロッド５、６に連結さ
れている。タイロッド５、６は、図示しない操舵機構に
連結されている。

【００１２】ブラケット３の右方において、ハウジング
１から斜め上方に延在するようにステアリング軸７が設
けられている。ステアリング軸７は、その上方端を図示
しない中間軸を介してステアリングホイールに連結する
ように構成され、一方その下方端にピニオン（不図示）
を形成している。

【００１３】ピニオンは、ハウジング１内でラック軸４
のラックに噛合している。なお、このラックとピニオン
とで変換機構を構成する。ステアリングホイールを回転
させると、その回転角度に応じてラック軸４が図中左右
に移動するようになっている。図示していないが、ステ
アリング軸７の一部に、操舵トルクを検出する操舵トル
ク検出器が設けられている。

【００１４】更に図１を参照して、本実施の形態を詳細
に説明する。ハウジング１は、大小円管を直列に連結し
たようなチューブ１ａと、チューブ１ａの右端を閉止す
る基部１ｂとを互いに固定して形成されている。チュー
ブ１ａ内には円管状の固定子８ａが固定されており、ま
た、固定子８ａの一部を巻回する複数のセグメントから
なるコイル８ｂが設けられている。

【００１５】固定子８ａの内側には同様に厚肉円管状の
回転子８ｃが、細長い薄肉円管状のスリーブ９周りに一
体的に回転するように取り付けられている。固定子８ａ
とコイル８ｂと回転子８ｃとスリーブ９とで、ブラシレ
スタイプの電動モータ８を形成している。

【００１６】スリーブ９の外周であって、永久磁石であ
る回転子８ｃと軸受１１との間には、位相検知用の磁石
１６ａが取り付けられている。この磁石１６ａは、永久
磁石の極性を検知するため、永久磁石の極性とある相関
関係を有するように設置されている。この極性位相は、
磁石１６ａに隣接して配置された電気基板１６ｂに取り
付けられたホール素子（不図示）により検知され、かか
る極性位相を示す電気信号が、不図示の制御回路へと出
力されるようになっている。

【００１７】かかる制御回路は、回転方向に分割された
各コイル８ｂのセグメントに順次電流を供給分配し、そ
の結果、電動モータ８は所定の回転出力を発生するよう
に駆動制御されるようになっている。スリーブ９内をラ
ック軸４が延在している。

【００１８】スリーブ９の右方端近傍には、鍔部９ａが
形成されている。スリーブ９の右方端は、軸受１１によ
りハウジング１の基部１ｂに対して回転自在に支持され
ている。アンギュラコンタクトタイプ（又はラジアル玉
軸受）である軸受１１は、外輪、内輪、および両輪間の
ボールとから形成されている。内輪の左端は、スリーブ
９の鍔部９ａに当接している。

【００１９】スリーブ９の左方端は、略円管状のボール
スクリューナット１０の右方端に形成された拡径部１０
ａに圧入嵌合している。ボールスクリューナット１０
は、内側に螺旋状の内ねじ溝１０ｂを有し、内ねじ溝１
０ｂは、ラック軸４の左方部に形成された外ねじ溝４ａ
に対向して転動路を形成し、該転動路内に複数のボール
１２が収容されている。なお、スリーブ９とボールスク
リューナット１０とで、回転ナット部材を構成する。

【００２０】ボール１２は、ボールスクリューナット１
０とラック軸４が相対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、ボールスクリューナット１０
は、その内部に循環路（不図示）を有し、ボールスクリ
ューナット１０の回転時に、該循環路を介してボール１
２は循環可能となっている。ボールスクリューナット１
０はナット部材を構成する。

【００２１】ボールスクリューナット１０の左方端は、
軸受１３によりハウジング１のチューブ１ａに対して回
転自在に支持されている。軸受１３は、外輪、内輪、お
よび両輪間のボールとから形成される、軸受１１と同じ
アンギュラコンタクトタイプの軸受である。軸受１３の
内輪右方端は、ボールスクリューナット１０の左端に形
成された段部１０ｃに当接している。すなわち、軸受１
１の内輪と軸受１３の内輪とは、スリーブ９とボールス
クリューナット１０を間に介在させて、互いに近接する
方向の相対移動が禁止されるようになっている。

【００２２】軸受１３の外輪は、予圧手段である押圧部
材１４の内方端部に当接している。押圧部材１４は略円
管状の部材であって、その外周に雄ねじが形成され、該
雄ねじは、チューブ１ａの左方端に形成された雌ねじに
噛合している。すなわち、押圧部材１４をねじ込むこと
により、軸受１３の外輪は図中右方に押されるようにな
っている。押圧部材１４の抜け防止のため、固定ねじ環
１５がチューブ１ａの左端外周に螺合取付されている。

【００２３】図２は、図１の電動式パワーステアリング
装置において、ボールスクリューナット１０の近傍を拡
大して示す図である。ボールスクリューナット１０は、
その左端内周にシール取付用段部１０ｄと、その右端の
拡径部１０ａに隣接してシール取付用段部１０ｅとを形
成している。シール取付用段部１０ｄ、１０ｅの上下に
は、シール取付用の上方孔１０ｆ、１０ｇと下方孔１０
ｈ、１０ｉがそれぞれ形成されている。シール取付用段
部１０ｄ、１０ｅ内には、２つのシール１７が、後述す
る突起（図３）を各孔１０ｆ、１０ｇ、１０ｈ、１０ｉ
に係合させるようにして、それぞれ取り付けられてい
る。シール取付用段部１０ｄの左方には、軸線方向外方
に向かうにつれ拡径するテーパ部１０ｋが形成されてい
る。

【００２４】図３は、図２のシール１７をボールスクリ
ューナット内方から見た拡大図である。図４は、図３の
シール１７をＩＶ−ＩＶ線で切断して矢印方向に見た図
である。図４から明らかなように、シール１７はリング
状であって、その内周は、ラック軸４の外ねじ溝４ａに
合致する形状となっている。

【００２５】図３において、樹脂製であるシール１７
は、その上端に半径方向外方に突出する上方突起１７ａ
を形成し、一方その下端にも半径方向外方に突出する下
方突起１７ｂを形成している。上方突起１７ａの幅Ａと
下方突起１７ｂの幅Ｂとの間には、以下の関係が成立し
ている。 Ａ＜Ｂ

【００２６】図２に示すシール取付用の上方孔１０ｆ、
１０ｇの開口形状は、上方突起１７ａの形状に合致し、
下方孔１０ｇ、１０ｉの開口形状は、下方突起１７ｂの
形状に合致している。よって下方突起１７ｂは、開口形
状の小さい上方孔１０ｆ、１０ｇに係合することはでき
ない。これによりシールの誤組防止を図ることができ
る。

【００２７】更にシール１７は、上方突起１７ａの下方
において、袋孔状のスリット１７ｃを形成し、一方 下
方突起１７ｂの上方において、同様に袋孔状のスリット
１７ｄを形成している。両スリット１７ｃ、１７ｄは、
各突起の幅よりも長く周方向に延在している。シール１
７は樹脂製であるので、スリット１７ｃ、１７ｄは型を
適切に成形することによって容易に形成できる。なお、
スリット１７ｃ、１７ｄは、突起１７ａ、１７ｂが半径
方向内方に向かう力を付与されたときは、突起１７ａ、
１７ｂの変位を許容するが、突起１７ａ、１７ｂが前記
孔に係合した状態でシールの内周部が軸線方向に向かう
力を付与されたときは、前記軸線方向の力により生じた
応力の伝達を制限し、それにより突起１７ａ、１７ｂの
変位を抑止するようになっている制御手段を構成する。

【００２８】次に、図面を参照して本実施の形態の動作
を説明する。図１において、車両が直進状態にあり、不
図示のステアリングホイールからラック軸４へ回転力が
入力されていない場合、不図示の操舵トルク検出器から
実質的なトルク信号が出力されないため、不図示の制御
回路は電動モータ８を回転駆動しない。従って、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
状態にある。

【００２９】一方、車両がカーブを曲がろうとする場合
には、ステアリングホイールが操舵されて操舵力がラッ
ク軸４へ伝達されるため、操舵トルク検出器から操舵ト
ルクに応じた信号が出力され、制御回路の駆動制御に応
じて電動モータ８はスリーブ９を回転させる。スリーブ
９が回転するとボールスクリューナット１０も回転し、
それによりラック軸４を左もしくは右方向に移動させて
補助操舵力を発生させるようになっている。この場合、
一連のボール１２は、両ねじ溝１０ｂ、４ａとで構成さ
れる転動路内を、両ねじ溝から押圧されつつ転動し、不
図示のコマ若しくはチューブを通って先のねじ溝へと循
環されるようになっている。

【００３０】この電動式パワーステアリング装置の組立
時に、押圧部材１４は、軸受１３の外輪に予圧力を印加
するため、この力は、軸受１３のボール、内輪、ボール
スクリューナット１０、スリーブ９、軸受１１の内輪、
ボール、外輪を介して伝達され、一方軸受１１は基部１
ｂより反力を受ける。すなわちこの予圧により、軸受１
１、１３において、軸受のボールを外輪および内輪で互
いに反対方向に押圧して、軸受内部のガタを排除するよ
うになっている。

【００３１】なお、この予圧力は、スリーブ９とボール
スクリューナット１０との間で離隔を防止する方向に働
くから、電動モータ動作時にボールスクリューナット１
０を左方に引っ張るような力が加わっても、スリーブ９
からのその抜けを防止できる。すなわち、スリーブ９と
ボールスクリューナット１０との間に抜け対策としてカ
シメ結合等を行なう必要がなく、これら間の圧縮方向の
力および回転方向の力に耐え得るように設計すれば足り
る。

【００３２】次に、本願発明のシールの組付の態様につ
き、以下に説明する。図５（ａ）は、シール１７がボー
ルスクリューナット１０に組み付けられる直前の状態を
示し、図５（ｂ）は、シール１７がボールスクリューナ
ット１０に組み付けられた後の状態を示す部分断面図で
ある。

【００３３】図５（ａ）において、シール１７が軸線方
向右方（矢印方向）に移動させられて、ボールスクリュ
ーナット１０に侵入すると、突起１７ｂはテーパ部１０
ｋより上方に押されて、二点鎖線で示す自由状態から実
線で示すような傾動状態になるよう変位する。かかる場
合、突起１７ｂが上方に押されるとスリット１７ｄがつ
ぶれて、突起１７ｂはより傾動しやすくなっている。従
ってシール１７は、容易にテーパ部１０ｋを乗り越え
て、突起１７ｂを下方孔１０ｈに係合させることがで
き、それによりシールの組付作業性が向上する。

【００３４】一方、図５（ｂ）においては、シール１７
がボールスクリュー１０に組み付けられている状態で、
ラック軸４（図２）の摺動摩擦等によりシール１７の内
周が、軸線方向左方（矢印方向）に外力を受けたとする
と、シール１７は二点鎖線で示す組付状態からスリット
１７ｄが開いた実線で示すような状態まで変形する。し
かしながら、シール１７の内周部が軸線方向に力を受け
ても、スリット１７ｄはシール１７の内周部から外周部
への応力の伝達を制限して、突起１７ｂが変位すること
を極力抑止する。このため、突起１７ｂ自体は下方孔１
０ｈに係合した状態を維持することとなる。従って、シ
ール１７はかかる外力が生じても、ボールスクリューナ
ット１０から脱落しないようになっている。

【００３５】なお、下方突起１７ｂと下方孔１０ｈを例
に取り、シール１７の機能を説明したが、上方突起１７
ａと上方孔１０ｆとの間にも同様な作用が生じる。ま
た、シール１７の機能を達成する上で、テーパ部１０ｋ
は必ずしも必要なものではなく、スリーブ９に隣接する
シール１７はテーパ部を利用することなく、ボールスク
リューナット１０に組み込まれる。

【００３６】シール１７はボールスクリューナット１０
の内周形状に対して方向性を有するため、上方突起１７
ａと下方突起１７ｂとの幅を異ならせることにより、上
下逆に組み付けられることがないようにしている。ま
た、突起１７ａ、１７ｂは、その軸線方向位置によりナ
ット溝とシール溝との相対位置を調整するよう設けられ
ている。

【００３７】以上、本発明を実施の形態を参照して説明
してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈さ
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、本実施の形態においてはシー
ルはボールスクリューナットの両端に取り付けられてい
るが、一方のシールをスリーブに設けても良い。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたように、本願発明のシールに
よれば、シールは、突起が半径方向内方に向かう力を付
与されたときは、前記突起の変位を許容するが、前記突
起が取付孔に係合した状態で前記シールの内周部が軸線
方向に向かう力を付与されたときは、前記軸線方向の力
により生じた応力の伝達を制限し、それにより前記突起
の変位を抑止するようになっている制御手段とを有して
いるので、例えば、前記シールの組付時には、半径方向
外方から押圧すれば、前記突起は容易に変位して前記取
付孔に係合するが、一旦取り付けられた後は、たとえ前
記シールの内周に軸線方向外方に向かう力が加わって
も、前記突起は容易に変位せず、それにより前記突起と
前記取付孔との係合を確保でき、もって前記シールの脱
落を防止できる。

【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
ング装置の軸線方向一部断面図である。

【図２】図１の電動式パワーステアリング装置におい
て、ボールスクリューナット１０の近傍を拡大して示す
図である。

【図３】図２のシール１７をボールスクリューナット内
方から見た拡大図である。

【図４】図３のシール１７をＩＶ−ＩＶ線で切断して矢
印方向に見た図である。図

【図５】図５（ａ）は、シール１７がボールスクリュー
ナット１０に組み付けられる直前の状態を示し、図５
（ｂ）は、シール１７がボールスクリューナット１０に
組み付けられた後の状態を示す部分断面図である。

【符号の説明】

１………ハウジング ４………ラック軸 ９………スリーブ １０………ボールスクリューナット １１、１３………軸受 １７………シール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵軸の外周において螺旋状に形成され
   た外溝と、該外溝に対向するようにして内溝を内周に形
   成した回転ナット部材と、前記外溝と前記内溝とで形成
   する転動路内に転動自在に配置された複数のボールとか
   らなり、前記回転ナット部材が内周に取付孔を形成して
   いる、電動式パワーステアリング装置用のボールスクリ
   ュー機構に用いるシールにおいて、 前記取付孔に係合するようになっている、半径方向に突
   出する突起と、 前記突起が半径方向内方に向かう力を付与されたとき
   は、前記突起の変位を許容するが、前記突起が前記取付
   孔に係合した状態で前記シールの内周部が軸線方向に向
   かう力を付与されたときは、前記軸線方向の力により生
   じた応力の伝達を制限し、それにより前記突起の変位を
   抑止するようになっている制御手段とを有するシール。
2. 【請求項２】 複数組の前記突起と前記取付孔とが設け
   られており、各組の突起と取付孔とは、他の組の突起と
   取付孔とその大きさが異なっており、前記突起を、大き
   さの合致する前記取付孔に係合させることにより、前記
   シールは、前記回転ナット部材の内周に対して所定の位
   相で取り付けられるようになっている請求項１記載のシ
   ール。