JPH1095356A - 電気式動力操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボールねじ機構の組み付けが容易な電気式動
力操舵装置を提供する。 【解決手段】 操向車輪に連結されたラック軸２と、こ
のラック軸２を摺動自在に収容すると共にラック軸に形
成されたラック歯と操向ハンドルに連結された操舵軸５
のピニオンとを噛合させた結合部６を保持するハウジン
グＡと、ラック軸２の周囲に同軸的に設けられその回転
力がボールねじ機構３を介してラック軸２に操舵補助力
として伝達される電動機１とを有する。ナット部１９
は、アーマチュアシャフト１１とは別体にハウジングＢ
内に回動自在に支持されると共に、再分離可能な状態で
アーマチュアシャフト１１と連結される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用の電気式動
力操舵装置に関し、特に、ラック・アンド・ピニオン式
の操舵装置に用いられる電気式動力操舵装置に適用して
有効な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両の操舵力補助のため、近年多くの車
両にいわゆるパワーステアリング装置が装備されてお
り、油圧式や電気式等、様々な動力操舵装置が提案され
ている。このような動力操舵装置のうち、ラック・アン
ド・ピニオン式の操舵装置に適用される電気式の動力操
舵装置（いわゆる電動パワーステアリング）としては、
特開平８−９８４５１号公報のように、ラック軸に同軸
的に設けた電動機によって操舵補助力を得るものが知ら
れている。

【０００３】このような電気式動力操舵装置は、図１０
に示すように、ラック軸５１と同軸的に電動機５２を設
け、この電動機５２が発生する操舵補助力をボールねじ
機構５３を介してラック軸５１に伝達する。そして、こ
の操舵補助力と手動操舵力とにより操向車輪を転舵し、
運転者の操舵負担を軽減するようになっている。

【０００４】この場合、ラック軸５１は、両端にタイロ
ッドやナックルアーム等を介して操向車輪が連結される
と共に、操向ハンドル等と接続された操舵軸５４とラッ
ク・アンド・ピニオン結合され、運転者の転舵操作によ
り図１０において左右方向に往復運動する。また、電動
機５２は、円筒状のヨーク５５に円筒状のアーマチュア
シャフト５６と界磁装置５７とを同軸的に挿入させた構
成となっており、給電部５８から電力が供給される。さ
らに、界磁装置５７は、ヨーク５５の内周部に取り付け
られたマグネット５９およびアーマチュアシャフト５６
の外周部に取り付けられたアーマチュアコア６０とから
構成されている。そして、電動機５２が発生する回転力
は、アーマチュアシャフト５６の図中左端に設けられた
ボールねじ機構５３を介し操舵補助力としてラック軸５
１に伝達される。なお、アーマチュアシャフト５６の右
端側は、ハウジング６１内に保持されたアンギュラーベ
アリング６５によって支持されている。

【０００５】一方、ボールねじ機構５３は、ナット部６
２とスクリュー部６３との間に多数のボール６４を介装
させてなる一般に周知な構成のものであり、そのナット
部６２はアーマチュアシャフト５６に圧入された上でカ
シメ固定されている。そしてこれにより、電動機５３の
回転力がアーマチュアシャフト５６から、ナット部６
２、ボール６４およびスクリュー部６３を介してラック
軸５１に軸方向の往復運動となって伝達され、操舵力が
補助される。

【０００６】ところで、車輪を限界まで転舵すると、前
記のラック軸５１両端に取り付けられたタイロッドのス
トッパ（図示せず）が、ハウジング６１やヨーク５５の
端部に当接して車輪の動きを規制する。そしてストッパ
当接に伴い、ラック軸５１と共に回転していたアーマチ
ュアシャフト５６等の回動部分も同時に停止され、その
慣性によりラック軸５１にも衝撃力が加わる。このた
め、アーマチュアシャフト５６にもボールねじ機構５３
よりその反力が加わる。

【０００７】例えば図１０のヨーク５５の左端にストッ
パが当接したとき、アーマチュアシャフト５６等の慣性
によりラック軸５１をさらに右に移動させようとする力
が加わり、その反力としてアーマチュアシャフト５６に
は引張力が加えられる。これとは逆に図１０の右端側に
てストッパがハウジング６１に当接すると、ラック軸５
１には、電動機５２の慣性によってさらに左に移動しよ
うとする力が加わり、その反力としてアーマチュアシャ
フト５６には今度は圧縮力が加えられる。このように、
図１０の動力操舵装置では、アーマチュアシャフト５６
に回転力の他に引張、圧縮力が加わるため、アーマチュ
アシャフト５６でナット部６２を包み込むような形で両
者を結合していた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな動力操舵装置にあっては、図１０に示されているよ
うに、アーマチュアシャフト５６が複雑な形状となり、
加工難度が高くなるという問題があった。また、アーマ
チュアシャフト５６は、ナット部６２を包み込む形でカ
シメられるため、装置の組み付け性が良くないという問
題もあった。

【０００９】なお、従来の構成では、アーマチュアシャ
フト５６には回転力のみならず引張、圧縮力も加わるた
め、このような複雑な形状であるにもかかわらず厳しい
強度条件を満足させなければならない。このため、材質
や加工工程、加工精度等の安定化が高度に求められ、加
工難度の高さも相俟って製造コストが高くなるという問
題もあった。

【００１０】本発明の目的は、ボールねじ機構の組み付
けが容易な電気式動力操舵装置を提供することにある。

【００１１】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１３】すなわち、本発明の電気式動力操舵装置
は、まず、操向車輪に連結されたラック軸と、このラッ
ク軸を摺動自在に収容すると共にラック軸に形成された
ラック歯と操向ハンドルに連結された操舵軸のピニオン
とを噛合させた結合部を保持する第１ハウジングと、ラ
ック軸の周囲に同軸的に設けられラック軸に対し操舵補
助力を供給する電動機と、電動機のアーマチュアシャフ
トと連結されたナット部とラック軸に形成されたスクリ
ュー部との間をボール部材を介在させて連結して電動機
の回転力を操舵補助力としてラック軸に伝達するボール
ねじ機構とを有する。そして、ボールねじ機構のナット
部が、アーマチュアシャフトとは別体に第２ハウジング
内に回動自在に支持されると共に、再分離可能な状態で
アーマチュアシャフトと連結されることを特徴としてい
る。

【００１４】この場合、ナット部の端部とアーマチュア
シャフトの端部にそれぞれテーパ状のスプラインを形成
し、このスプライン同士を噛合させることによりナット
部とアーマチュアシャフトを連結するようにしても良
い。

【００１５】また、ナット部の端部とアーマチュアシャ
フトの端部にそれぞれテーパ状の摩擦面を形成し、この
摩擦面同士を圧接させることによりナット部とアーマチ
ュアシャフトを連結するようにしても良い。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１７】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１である電気式動力操舵装置の全体構成を示す断面
図、図２は図１に示した電気式動力操舵装置の要部の拡
大断面図である。

【００１８】当該電気式動力操舵装置（以下、動力操舵
装置と略す）は、図１、２に示すように、図１０に示し
た従来の動力操舵装置と同様、中空状の電動機１をラッ
ク軸２の周囲に配した構成となっており、例えば自動車
前輪等の操向車輪の操舵装置として取り付けられる。そ
して、電動機１が発生する操舵補助力をボールねじ機構
３を介してラック軸２に伝達することにより運転者の操
舵負担を軽減させるようになっている。

【００１９】ここで当該動力操舵装置は、図１に示した
ように、ハウジングＡ（第１ハウジング）と電動機１の
ヨーク７とハウジングＢ（第２ハウジング）とをそれぞ
れ複数のねじ８ａ、８ｂにより一体に結合させた構成と
なっており、その内部にラック軸２が左右方向に摺動自
在に取り付けられている。そして、ブラケット９および
ハウジングＢの取り付け孔１０により車両本体に取り付
けられた状態で、ラック軸２の両端にタイロッドやナッ
クルアーム等を介して操向車輪が連結される。

【００２０】ハウジングＡは、鋳鉄またはアルミダイキ
ャスト製の中空部材であり、その図１中の右端側に操向
ハンドルと連結された操舵軸５とラック軸２との結合部
６が形成されている。この結合部６では、操舵軸５に設
けられた図示しないピニオンと、ラック軸２の側部に形
成された図示しないラック歯とが噛み合っており、操舵
軸５の回転がラック軸２の図中の左右方向の動きに変換
される。なお、結合部６の軸上には操舵軸５の回転トル
クを検出する図示しないトルクセンサが設けられてお
り、その検出値に基づき電動機１による補助操舵力が制
御される。

【００２１】次に電動機１は、円筒状のヨーク７内に円
筒状のアーマチュアシャフト１１と界磁装置１２とを同
軸的に挿入させた構成となっている。そして、このアー
マチュアシャフト１１の内部をラック軸２が貫通する形
で組み付けられる。また、界磁装置１２は、ヨーク７の
内周部に取り付けられたマグネット１４およびアーマチ
ュアシャフト１１の外周部に取り付けられたアーマチュ
アコア１５とから構成されており、アーマチュアには給
電部１３から電力が供給される。

【００２２】ヨーク７は、鉄製の円筒形部材であり、円
筒パイプにより略一定の肉厚に形成されている。そし
て、その中に界磁装置１２および給電部１３が収容され
ている。また、ヨーク７の図中において右側は、ハウジ
ングＡと複数のねじ８ａによって連結されており、その
間はＯリング１６によって気密状態にされている。さら
に、その左側はハウジングＢと複数のねじ８ｂによって
連結されている。

【００２３】界磁装置１２を構成する界磁極であるマグ
ネット１４は、ヨーク７内に、周方向に間隔をおいて複
数配置される。一方、アーマチュアシャフト１１は、そ
の一端側（図１、２において右端）はハウジングＡに取
り付けられたベアリング１７によって保持されている。
なお、当該動力操舵装置で用いられるアーマチュアシャ
フト１１は、図１０に示したような従来のそれと比して
形状が簡単かつ小型である。従って、これに要するコス
トを低減できると共に、そのイナーシャも低減でき、電
動機１の小型化や応答速度の向上を図ることも可能とな
る。

【００２４】ここで、アーマチュアシャフト１１の図
１、２において左端側には、図３に示されているよう
に、テーパ状のスプライン１８が形成されている。一
方、ボールねじ機構３のナット部１９の端部にも同様に
スプライン２０が形成されている。また、ベアリング１
７の右側にはゴム２１が取り付けられており、このゴム
２１の弾発力によってアーマチュアシャフト１１は軸方
向、すなわちナット部１９側に押し付けられる。そして
これにより、アーマチュアシャフト１１のスプライン１
８はナット部１９のスプライン２０に押し付けられなが
ら噛み合い、アーマチュアシャフト１１の回転が確実に
ナット部１９に伝達される。なお、ゴム２１は軸方向に
押圧力を発揮する弾性体であればその材質や形態は問わ
れず、例えば皿ばねやウエーブワッシャ、合成樹脂等を
用いることも可能である。

【００２５】また、当該動力操舵装置では、各スプライ
ン１８、２０はテーパ状に形成されているため、両者の
連結部においてストレートのスプラインの場合のような
回転方向のガタは生ぜず、操向ハンドルのガタが発生す
ることもない。さらに、当該動力操舵装置では角形スプ
ラインを用いており、インボリュートスプラインを用い
た場合のように、軸方向の力が発生してアーマチュアシ
ャフト１１が軸方向に逃げスプライン１８、２０が離脱
するのを防止している。但し、軸方向への押圧力を大き
くでき、アーマチュアシャフト１１の逃げの心配がない
場合には、インボリュートスプラインを採用しても差し
支えない。

【００２６】なお、電気式の動力操舵装置としては、実
開平２−１２５８８３号公報に、駆動側と従動側とを弾
性部材の押し付けばね力を利用してスプラインによって
連結する装置が示されている。そして、そこではスプラ
インの不完全部同士を押し付けることによりガタ止めを
行っている。しかしながら、この装置では軸と平行に形
成されたスプラインが用いられており、本発明による動
力操舵装置のようにテーパ状のスプラインは用いられて
いない。すなわち、両者はガタ止め手段を異にしてお
り、前記装置は当該動力操舵装置の構成を開示するもの
ではない。

【００２７】給電部１３は、アーマチュアに電力を供給
する部分であり、アーマチュアシャフト１１に固定され
たコンミテータ２２と、コンミテータ２２の周面に接触
する電気的接点であるブラシ２３とを有する構成となっ
ている。この場合、ブラシ２３は、合成樹脂製のブラシ
ホルダステー２４と一体に形成されたブラシホルダ内に
保持されており、図示しない弾機によりコンミテータ２
２に所定押圧力で摺接するようになっている。一方、ブ
ラシホルダステー２４には、その一端がブラシ２３のピ
グテール２５とスポット溶接された端子板２６が突出部
２４ａを貫通してインサート成形されている。そして、
ブラシホルダステー２４は、ハウジングＡの孔２７を介
してその突出部２４ａの先端部を外部に突出させた状態
でハウジングＡにねじ止めされる。これにより、ブラシ
ホルダステー２４の突出部２４ａと共に端子板２６がハ
ウジングＡから突出して給電用の端子が形成される。

【００２８】図４は、このようにして形成された給電用
の端子にカプラー２８を取り付ける様子を示した斜視図
である。図４に示すように、ハウジングＡの外側には、
突出部２４ａと共に端子板２６が突出してオス端子が形
成されており、そこにＯリング２９を介して防水構造の
メス端子たるカプラー２８がねじ止めされる。この場
合、操舵力の補助という観点から電動機１に対する電力
供給は、たとえ一瞬たりとも途絶えることは許されな
い。しかしながら、当該動力操舵装置では、カプラー２
８をハウジングＡにねじ止め固定することから、振動等
によりカプラー２８が外れて電力供給が途絶えることを
防止でき、製品の信頼性向上を図ることができる。

【００２９】ところで従来の動力操舵装置では、この端
子部分は、図１０に示したように、端子６６と一体成形
されたカプラー６７（オス側）をハウジング６１に差し
込んで固定すると共に、端子６６の一端をブラシのピグ
テール６８と固着させた構成となっている。しかしなが
ら、このような従来の動力操舵装置では、端子６６とピ
グテール６８とは、カプラー６７をハウジング６１に取
り付けた後にスポット溶接される。そのため、従来の動
力操舵装置では、寸法の大きいハウジング６１を固定し
て溶接作業を行う必要があり、作業性が悪いという問題
があった。また、カプラー６７の部分は非分解の構造と
なるため、ブラシを交換する際にはハウジング６１ごと
交換するか、ピグテール６８と端子６６を切断してブラ
シを交換し、改めて溶接を行う必要があった。

【００３０】そこで、当該動力操舵装置においては前記
のような端子構造を採用し、スポット溶接をブラシホル
ダステー２４とピグテール２５の間で行うようにしてこ
れをサブアッシイ化し作業性の向上を図っている。ま
た、ハウジングＡとの間も分解可能な構成となっている
ため、ブラシ２３を交換する際にもブラシホルダステー
２４を交換すれば足り、交換部分の削減と作業性の向上
が図られる。さらに、従来に比して部品点数が１点少な
いため（図１０におけるカプラー６７が不要）、部品コ
スト削減にも寄与している。

【００３１】次にハウジングＢは、ハウジングＡと同
様、鋳鉄またはアルミダイキャスト製の中空部材であ
り、内部にボールねじ機構３が組み込まれている。この
ボールねじ機構３は、ナット部１９と、ラック軸２の外
周に形成されたスクリュー部３０と、ナット部１９とス
クリュー部３０との間に介装された多数のボール３１と
からなる一般に周知な構成のものである。そして、ラッ
ク軸２は、軸回りの回動が規制された状態でナット部１
９によって左右方向に往復動自在支持され、ナット部１
９の回転に伴って左右方向に移動する。

【００３２】ここで、ナット部１９は、ハウジングＢに
固定されたアンギュラーベアリング４を介してハウジン
グＢに対し軸回りに回動自在に保持されている。すなわ
ち、当該動力操舵装置では、図１０の装置とは異なり、
従来別個に設けられていたボールねじ機構３のナット部
１９とアンギュラーベアリング４を一体にした形でハウ
ジングＢに収容した構成となっている。また、ナット部
１９は、図１０の従来の動力操舵装置とは異なり、アー
マチュアシャフト１１とは別体にハウジングＢに収容固
定されており、前述のスプライン１８、２０同士を噛合
させることによりナット部１９とアーマチュアシャフト
１１が連結される。

【００３３】なお、アンギュラーベアリング４は、ハウ
ジングＢの開口部にねじ込まれたベアリング固定用リン
グ３２とハウジングＢの内部に形成された段部３３との
間で軸方向の動きが規制された状態で固定されている。
また、ナット部１９とアンギュラーベアリング４との間
の軸方向の動きは、ナット部１９の左端にねじ込まれた
ベアリング固定用リング３４とナット部１９の外周に形
成された段部３５とによって規制される。

【００３４】ところで、ラック軸２は操向車輪等から加
えられる外力によって曲がりを生じるため、ラック軸２
とアーマチュアシャフト１１との間には、その曲がり量
を考慮したクリアランスが必要となる。従来、この曲が
り量とラック軸２の支持点の位置との関係は考慮されて
おらず、支持点の位置は任意に設定されていた。そのた
め、ラック軸２の曲がりに十分対応できるだけのクリア
ランスを設定せざるを得ず、装置の小型化を難しくする
一因ともなっていた。そこで、当該動力操舵装置では、
ラック軸２がボールねじ機構３と結合部６の２点で支持
されることを生かし、両支点の剛性が等しい場合には、
ラック軸２の端面から支点までの距離を両側で等しくす
ることによりラック軸２の曲がりを最小に抑えるように
している。また、両者の剛性が異なる場合には、その比
を考慮して支点位置を決定すればラック軸２の曲がりを
最小に抑えることができる。そして、このようにラック
軸２の曲がりを最小に抑えることができれば、クリアラ
ンスを最小にすることができ、装置寸法を小さくできコ
スト上も有利となる。

【００３５】次に、このような構成の動力操舵装置の組
み立て方法およびその動作について説明する。

【００３６】当該動力操舵装置にあっては、先ず前述の
４つの部分をそれぞれ組み立てる。すなわち、ハウジン
グＡではゴム２１やベアリング１７、ブラシホルダステ
ー２４等の取り付けを行う。また、ヨーク７ではその内
部にマグネット１４等を組み付け、アーマチュアシャフ
ト１１ではアーマチュアコア１５、コンミテータ２２等
を組み付ける。さらに、ハウジングＢでは、アンギュラ
ーベアリング４とラック軸２の組み合わされたボールね
じ機構３を組み付ける。

【００３７】次に、ハウジングＡとアーマチュアシャフ
ト１１を組み付け、ハウジングＡにヨーク７をねじ止め
した後、ラック軸２が取り付けられたハウジングＢとヨ
ーク７とをねじ止めする。その後、ハウジングＡに挿入
されたラック軸２と操舵軸５とを接続させ、操舵軸５の
ピニオン歯とラック軸２のラック歯とを噛み合わせる。
なお、ハウジングＡはゴム等の弾性体を介した状態でブ
ラケット９により車両本体に取り付けられる。

【００３８】この場合、ヨーク７にハウジングＢを取り
付ける際には、アーマチュアシャフト１１の端部に形成
されたスプライン１８とナット部１９に形成されたスプ
ライン２０を噛み合わせて両者を連結しヨーク７とハウ
ジングＢとをねじ止めする。これにより、当該動力操舵
装置では、ラック軸２の倒れや振れ等をなくすようにハ
ウジングＢの取付位置を調節しつつねじ止めを行い、偏
心等によるラック軸２の芯ずれを吸収、矯正することが
できる。

【００３９】このように当該動力操舵装置では、アーマ
チュアシャフト１１とナット部１９の間はスプライン結
合により連結・分離可能な状態となっているため、カシ
メ作業を行うことなくねじ止め固定によってボールねじ
部３を組み付けることができる。従って、従来に比して
装置の組み付け性が向上が図られ、工数の削減を図るこ
とが可能となる。

【００４０】一方、当該動力操舵装置は次のように動作
する。すなわち、まず操向ハンドルが操作されて操舵軸
５が回動し、この回動に応じた方向にラック軸２が移動
して転舵操作がなされる。この操作により、図示しない
ステアリングトルクセンサが作動すると、検出トルクに
応じてカプラー２８を介して端子板２６からブラシ２３
を経てコンミテータ２２に電力が供給される。そして、
これにより電動機１が作動してアーマチュアシャフト１
１が回転し、これと連結されたナット部１９もまた回転
する。ナット部１９が回転するとボールねじ機構３の作
用によりラック軸３に操舵補助力が伝達され、これによ
りラック軸２の移動が促進されて操舵力が補助される。

【００４１】ところで、当該動力操舵装置にあっては、
限界まで転舵した場合でもアーマチュアシャフト１１等
の慣性によってナット部１９に生じる軸方向の反力はア
ーマチュアシャフト１１には伝達されない。すなわち、
ラック軸２がタイロッドに設けられた図示しないストッ
パに当たって停止させられた場合でも、ナット部１９に
発生する反力はナット部１９からハウジングＢへ伝達さ
れ、アーマチュアシャフト１１には軸方向の力は働かな
い。

【００４２】これを図５、６を参照しつつ説明する。図
５は、ラック軸２が図中において左側に移動し、ラック
軸２の右側に取り付けられたストッパ（図示せず）がハ
ウジングＡに当接した場合における力の伝達経路を示す
説明図である。また、図６は、ラック軸２が図中におい
て右側に移動した場合についての同様の図である。な
お、図５、６は断面図ではあるが、力の伝達経路を見易
くするため、断面を示すハッチングを省略して示してい
る。

【００４３】まず、ラック軸２が左側に移動しストッパ
によって停止させられたとする。このときアーマチュア
シャフト１１も同時に停止させられるが、その慣性力に
よりナット部１９を停止前と同方向に回転させようとす
る力、すなわち、ラック軸２をさらに左側に移動させる
方向の力が発生する。しかしながら、この時既にラック
軸２はストッパによって移動限界まで達しておりこれ以
上左側には動けない。そのため、ナット部１９にはラッ
ク軸２からの反力が発生し、これがベアリング固定用リ
ング３４、アンギュラーベアリング４、ベアリング固定
用リング３２を介してハウジングＢに伝わる。そして、
この力はヨーク７に圧縮方向の力として作用し、ハウジ
ングＡに伝達されてストッパに戻される。

【００４４】次に図８において、ラック軸２が右側に移
動しストッパによって停止させられたとする。このとき
も前述の場合と同様に、アーマチュアシャフト１１の慣
性によりラック軸２をさらに右側に移動させる方向の力
が発生し、ナット部１９にはその反力が発生する。そし
て、これは段部３５、アンギュラーベアリング４、段部
３３を介してハウジングＢに伝わりストッパに戻され
る。

【００４５】このように、当該動力操舵装置では、アー
マチュアシャフト１１の慣性による力は、アンギュラー
ベアリング４やハウジングＢ等を介してストッパに戻さ
れ、アーマチュアシャフト１１には回転方向の力しか働
かない。このため、アーマチュアシャフト１１とナット
部１９の間は回転力のみ伝達され、ゴム２１による押圧
力の下、両者をテーパ状のスプラインとによりガタなく
連結することができる。

【００４６】また、従来のようにアーマチュアシャフト
１１に引張力や圧縮力が働くことがないため、その分ア
ーマチュアシャフト１１に求められる強度条件が緩和さ
れる。従って、材質や板圧等をより緩和された条件で設
計、生産でき、生産性の向上を図りコストダウンを達成
することが可能となる。

【００４７】さらに、当該動力操舵装置では、図１、２
と図１０を比較すれば明らかなように、従来に比してア
ーマチュアシャフトの形状が非常に簡素化されている。
すなわち、アーマチュアシャフト１１のくびれ部分がな
く全長も短い。従って、強度条件の緩和と相俟って、そ
の加工コストを大幅に削減することが可能である。ま
た、この場合、イナーシャも低減されるので、限界転舵
時における衝撃力の緩和や応答速度の向上等を図ること
も可能となる。

【００４８】（実施の形態２）次に、本発明の実施の形
態２である動力操舵装置について図７を参照しつつ説明
する。当該実施の形態２は、アーマチュアシャフト１１
とナット部１９との結合部分のスプライン長を長くして
伝達トルクの向上を図ったものである。なお、それ以外
の部分の構成については実施の形態１のものと同様であ
るのでその詳細は省略する。

【００４９】当該動力操舵装置にあっては、図７に示し
たように、アーマチュアシャフト１１の端部が拡径して
おり、その内面側にスプライン１８が形成されている。
一方、ナット部１９の端部はアーマチュアシャフト１１
の端部と対応して縮径されており、その外面にスプライ
ン２０が形成されている。そして、ナット部１９の端部
をアーマチュアシャフト１１の端部に挿入することによ
り、スプライン１８とスプライン２０が噛み合わされ、
アーマチュアシャフト１１とナット部１９とが連結され
る。

【００５０】また、アーマチュアシャフト１１の他端側
は、ゴム２１を介してハウジングＡに保持されたベアリ
ング１７によって支持されている。これにより、前述の
場合と同様に、このゴム２１の弾発力によってスプライ
ン１８がスプライン２０に押し付けられながら噛み合
い、アーマチュアシャフト１１の回転が確実にナット部
１９に伝達される。なお、ゴム２１も前述同様、皿ばね
等を用いることも可能である。

【００５１】ここで、図３に示した連結方式にあって
は、テーパ状のスプライン１８をアーマチュアシャフト
１１の厚みを用いて形成している。しかしながら、アー
マチュアシャフト１１が薄肉であるためスプライン１８
の長さを長くとれず、伝達トルクが限定されると共に、
スプライン１８に課せられる強度条件が厳しいという不
都合があった。そこで、実施の形態２の動力操舵装置で
は、アーマチュアシャフト１１の端部を拡径させ、その
内面側にスプライン１８を形成することによりスプライ
ン１８の長さを長くとれるようにしている。これによ
り、図７に示したように、スプライン１８、２０を図３
のものに比して長くとることができ、伝達トルクの向上
と強度条件の緩和が図られる。

【００５２】なお、図３のアーマチュアシャフト１１で
は、一端側から突き押し加工によりスプライン１８を形
成するが、この突き押し加工にて同時に端部を拡径させ
ることもできる。従って、図３のアーマチュアシャフト
１１と同様の工程で図７のような形状にスプライン１８
を形成でき、このために特に工数が増加することはな
い。

【００５３】（実施の形態３）さらに、本発明の実施の
形態３である動力操舵装置について図８を参照しつつ説
明する。当該実施の形態３は、アーマチュアシャフト１
１の回転力を摩擦力によってナット部１９に伝達させる
ものであり、その部分にトルクリミッタとしての機能を
も持たせたものである。なお、アーマチュアシャフト１
１とナット部１９との連結部分およびアーマチュアシャ
フト１１の図中右端側を支持するベアリング以外の構成
については実施の形態１のものと同様であるのでその詳
細は省略する。

【００５４】まず、当該動力操舵装置にあっては、図８
に示したように、アーマチュアシャフト１１の端部にテ
ーパ状の摩擦面４０が形成されている。一方、ナット部
１９の端部にもアーマチュアシャフト１１の端部と対応
してテーパ状の摩擦面４１が形成されている。また、ア
ーマチュアシャフト１１の他端側は、皿ばね４２を介し
てハウジングＡに保持されたスラストベアリング４３に
よって支持されている。そして、この皿ばね４２の弾発
力によって、アーマチュアシャフト１１の摩擦面４０を
ナット部１９の摩擦面４１に押し付け、これによりアー
マチュアシャフト１１の回転をナット部１９に伝達す
る。なお、摩擦面４０、４１は、金属面またはフェーシ
ング材等により形成されている。また、皿ばね４２は十
分な摩擦力を発揮できるものであれば、前述同様ゴムや
ウエーブワッシャ等を用いても良い。

【００５５】ここで、当該実施の形態３では、アーマチ
ュアシャフト１１の他端側をスラストベアリング４３で
支持している。これは、アーマチュアシャフト１１を軸
方向に押し付ける力の違いによるものであり、当該装置
のように摩擦力によって回転力を伝達するものは、実施
の形態１、２のようなスプライン結合よりも大きな力が
必要となるからである。このため、スラスト方向の荷重
を受けながらアーマチュアシャフト１１を回転支持する
ため、当該実施の形態３ではスラストベアリング４３を
用いている。

【００５６】一方、当該動力操舵装置では、アーマチュ
アシャフト１１とナット部１９とが摩擦力により連結さ
れているため、その摩擦力を超える負荷が発生すると、
摩擦面４０、４１の間にすべりを生じる。すなわち、こ
の部分は所定以上の負荷を逃がすトルクリミッタとして
の役割を果たしていることになる。従って、電動機１に
所定以上の負荷をかけないことは勿論のこと、限界転舵
時にラック軸２が急停止しても、アーマチュアシャフト
１１の慣性をこの摩擦面４０、４１間のすべりにより吸
収することができ、前述のような反力の発生を抑えるこ
とが可能となる。従って、これにより各部の強度条件を
緩和することが可能となり、サイズやコストの面でより
有利な条件で製品を設計製造できる。

【００５７】（実施の形態４）次に、本発明の実施の形
態４である動力操舵装置について図９を参照しつつ説明
する。当該実施の形態４は、アーマチュアシャフト１１
とナット部１９の摩擦面４０、４１の面積を大きくして
伝達トルクの向上を図ったものである。なお、それ以外
の部分の構成については実施の形態３のものと同様であ
るのでその詳細は省略する。

【００５８】当該動力操舵装置にあっては、図９に示し
たように、アーマチュアシャフト１１の端部が拡径して
おり、その内面側に摩擦面４０が形成されている。一
方、ナット部１９の端部はアーマチュアシャフト１１の
端部と対応して縮径されており、その外面に摩擦面４１
が形成されている。この摩擦面４０、４１もまた、金属
面またはフェーシング材等により形成されており、ナッ
ト部１９の端部をアーマチュアシャフト１１の端部に挿
入することにより、摩擦面４０、４１同士が密着するよ
うになっている。

【００５９】また、アーマチュアシャフト１１の他端側
は、実施の形態３の場合と同様に、皿ばね４２を介して
ハウジングＡに保持されたスラストベアリング４３によ
って支持されている。これにより、皿ばね４２の弾発力
によって摩擦面４０が摩擦面４１に押し付けられてアー
マチュアシャフト１１とナット部１９が連結され、アー
マチュアシャフト１１の回転力がナット部１９に伝達さ
れる。なお、前述同様、皿ばね４２の代わりにゴムやウ
エーブワッシャ等を用いても良い。

【００６０】ところで、先に述べた図８の装置では、実
施の形態２においても説明したように、摩擦面４０をア
ーマチュアシャフト１１の厚みを用いて形成しているた
め摩擦面４０の面積を大きくとれない。そこで、当該実
施の形態４では、アーマチュアシャフト１１の端部を拡
径させ、その内面側に摩擦面４０を形成することにより
摩擦面４０の径を大きくしている。これにより、摩擦面
４０、４１の平均半径を図８のものに比して大きくとる
ことができ、伝達トルクの向上を図ることができる。ま
た、皿ばね４２の押圧力を下げることも可能となる。さ
らに、接触面の面積が大きいため摩擦力が安定し伝達ト
ルクも安定する。なお、押圧力の低下に伴い、スラスト
ベアリング４３をラジアルベアリングに変更したり、皿
ばね４２をゴムに変更したりしても良い。また、実施の
形態４も摩擦力により回転力を伝達する構成となってお
り、これもまたトルクリミッタとしての機能を有するこ
とは言うまでもない。

【００６１】一方、ボールねじ機構３ではボール３１の
周囲にグリスが塗布されており、それがアーマチュアシ
ャフト１１とナット部１９との接触部から摩擦面４０、
４１に回る恐れがある。そして、摩擦面４０、４１にグ
リスが回るとその間の摩擦力が変動し、アーマチュアシ
ャフト１１からナット部１９への回転力の伝達が阻害さ
れる。そこで、当該動力操舵装置では、図９に示したよ
うに、ナット部１９の先端にグリスストッパ部４４を設
け、摩擦面４０、４１にグリスが回ることを防止してい
る。

【００６２】なお、他の実施の形態においても、グリス
がアーマチュアシャフト１１とナット部１９の接続部に
回る可能性があるため、アーマチュアシャフト１１やナ
ット部１９の先端部にはそれぞれグリスストッパ部４４
が設けられている。

【００６３】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実
施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００６４】たとえば、本発明は、給電部にブラシを用
いないブラシレスモータを用いた電動機にも適用でき
る。この場合、界磁装置としてはコアがヨーク側に、マ
グネットがアーマチュアシャフト側に固装され、給電部
には通電手段およびアーマチュアシャフト回転位置の検
出装置を備えた回路基板が設けられることになる。さら
に、本発明は、前輪操舵装置のみならず、具体的な構成
や取り付け上の環境が同じである後輪操舵装置にも適用
できる。

【００６５】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその利用分野である車両、特に自動車の
動力操舵装置に適用した場合について説明したが、これ
に限定されるものではなく、たとえば、産業機械等、操
舵機構を有する車両に広く適用できる。

【００６６】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００６７】すなわち、ボールねじ機構のナット部をア
ーマチュアシャフトと別体かつ再分離可能に配設したこ
とにより、カシメ等の工程を廃してねじ止め等の簡単な
作業によってボールねじ機構を装置に組み付けることが
できるという効果がある。これにより、装置の組み付け
性を向上させることができ、組み付け工数の削減による
コストダウンを図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１である動力操舵装置の全
体構成を示す断面図である。

【図２】図１に示した動力操舵装置の要部の拡大断面図
である。

【図３】図１に示した動力操舵装置におけるアーマチュ
アシャフトとボールねじ機構との連結構造を示した拡大
断面図である。

【図４】給電用の端子にカプラーを取り付ける様子を示
した斜視図である。

【図５】ラック軸の右側に取り付けられたストッパがハ
ウジングに当接した場合における力の伝達経路を示す説
明図である。

【図６】ラック軸の左側に取り付けられたストッパがハ
ウジングに当接した場合における力の伝達経路を示す説
明図である。

【図７】本発明の実施の形態２である動力操舵装置のア
ーマチュアシャフトとボールねじ機構との連結構造を示
した拡大断面図である。

【図８】本発明の実施の形態３である動力操舵装置のア
ーマチュアシャフトとボールねじ機構との連結構造を示
した拡大断面図である。

【図９】本発明の実施の形態４である動力操舵装置のア
ーマチュアシャフトとボールねじ機構との連結構造を示
した拡大断面図である。

【図１０】従来の動力操舵装置の全体構成を示す断面図
である。

【符号の説明】

１ 電動機 ２ ラック軸 ３ ボールねじ機構 ４ アンギュラーベアリング ５ 操舵軸 ６ 結合部 ７ ヨーク ８ａ ねじ ８ｂ ねじ ９ ブラケット １０ 取り付け孔 １１ アーマチュアシャフト １２ 界磁装置 １３ 給電部 １４ マグネット １５ アーマチュアコア １６ Ｏリング １７ ベアリング １８ スプライン １９ ナット部 ２０ スプライン ２１ ゴム ２２ コンミテータ ２３ ブラシ ２４ ブラシホルダステー ２４ａ 突出部 ２５ ピグテール ２６ 端子板 ２７ 孔 ２８ カプラー ２９ Ｏリング ３０ スクリュー部 ３１ ボール ３２ ベアリング固定用リング ３３ 段部 ３４ ベアリング固定用リング ３５ 段部 ４０ 摩擦面 ４１ 摩擦面 ４２ 皿ばね ４３ スラストベアリング ４４ グリスストッパ部 ５１ ラック軸 ５２ 電動機 ５３ ボールねじ機構 ５４ 操舵軸 ５５ ヨーク ５６ アーマチュアシャフト ５７ 界磁装置 ５８ 給電部 ５９ マグネット ６０ アーマチュアコア ６１ ハウジング ６２ ナット部 ６３ スクリュー部 ６４ ボール ６５ アンギュラーベアリング ６６ 端子 ６７ カプラー ６８ ピグテール Ａ ハウジング（第１ハウジング） Ｂ ハウジング（第２ハウジング）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操向車輪に連結されたラック軸と、該ラ
   ック軸を摺動自在に収容すると共に前記ラック軸に形成
   されたラック歯と操向ハンドルに連結された操舵軸のピ
   ニオンとを噛合させた結合部を保持する第１ハウジング
   と、前記ラック軸の周囲に同軸的に設けられ前記ラック
   軸に対し操舵補助力を供給する電動機と、前記電動機の
   アーマチュアシャフトと連結されたナット部と前記ラッ
   ク軸に形成されたスクリュー部との間をボール部材を介
   在させて連結し前記電動機の回転力を操舵補助力として
   前記ラック軸に伝達するボールねじ機構とを有する電気
   式動力操舵装置であって、 前記ボールねじ機構のナット部は、前記アーマチュアシ
   ャフトとは別体に第２ハウジング内に回動自在に支持さ
   れると共に、再分離可能な状態で前記アーマチュアシャ
   フトと連結されることを特徴とする電気式動力操舵装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電気式動力操舵装置であ
   って、前記ナット部の端部および前記アーマチュアシャ
   フトの端部にはそれぞれテーパ状のスプラインが形成さ
   れ、前記ナット部と前記アーマチュアシャフトとは前記
   スプライン同士を噛合させることにより連結されること
   を特徴とする電気式動力操舵装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の電気式動力操舵装置であ
   って、前記ナット部の端部および前記アーマチュアシャ
   フトの端部にはそれぞれテーパ状の摩擦面が形成され、
   前記ナット部と前記アーマチュアシャフトとは前記摩擦
   面同士を圧接させることにより連結されることを特徴と
   する電気式動力操舵装置。