JPH11129919A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動式パワーステアリング装置において電動
モータの小型化を図って車両搭載性を向上させること。 【解決手段】 操舵時に軸方向へ移動する操舵軸３０の
外周に形成した螺旋溝３０ｂと、この螺旋溝３０ｂの一
部に係合してこの螺旋溝３０ｂに沿って移動可能な係合
体（転動リング）４０と、この係合体４０を保持して電
動モータ６０によって操舵軸３０回りに回転駆動される
ホルダ５０を備えて、ホルダ５０が電動モータ６０によ
って回転駆動されることにより操舵軸３０が軸方向へ移
動されるように構成した電動式パワーステアリング装置
Ａにおいて、螺旋溝３０ｂを不等ピッチで形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等車両にお
いて採用される電動式パワーステアリング装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電動式パワーステアリング装置の一つと
して、操舵時に軸方向へ移動する操舵軸の外周に形成し
た螺旋溝と、この螺旋溝の一部に係合する係合体と、こ
の係合体を保持して電動モータによって前記操舵軸回り
に回転駆動されるホルダを備えて、前記ホルダが前記電
動モータによって回転駆動されることにより前記操舵軸
が軸方向へ移動されるように構成したものがあり、例え
ば特開平２−１７５４６５号公報に示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した公報に示され
ているパワーステアリング装置においては、螺旋溝が等
ピッチで形成されているため、ホルダが一回転すること
により得られる操舵軸の軸方向移動量（変速比）は一定
である。したがって、電動モータによって得られる車両
大舵角時（据え切り時）の最大軸力と急操舵時に必要な
モータ回転速度を配慮すると電動モータの大型化が不可
欠であり、この電動モータの大型化によって車両搭載性
が阻害されるおそれがある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した問題
に対処すべくなされたものであり、操舵時に軸方向へ移
動する操舵軸の外周に形成した螺旋溝と、この螺旋溝の
一部に係合する係合体と、この係合体を保持して電動モ
ータによって前記操舵軸回りに回転駆動されるホルダを
備えて、前記ホルダが前記電動モータによって回転駆動
されることにより前記操舵軸が軸方向へ移動されるよう
に構成した電動式パワーステアリング装置において、前
記螺旋溝を不等ピッチで形成したことに特徴がある。

【０００５】この場合において、前記螺旋溝の軸方向中
央部分ではピッチを大きく設定し、また前記螺旋溝の軸
方向両端部ではピッチを小さく設定して、前記螺旋溝を
不等ピッチで形成し、車両直進時には前記螺旋溝の軸方
向中央部分に前記係合体が係合し、車両大舵角時には前
記螺旋溝の軸方向端部に前記係合体が係合するようにす
るのが望ましい。

【０００６】

【発明の作用・効果】本発明による電動式パワーステア
リング装置においては、操舵軸の外周に螺旋溝を不等ピ
ッチで形成したため、この不等ピッチを例えば車両大舵
角時（据え切り時）の最大軸力と車両直進中の急操舵時
に必要なモータ回転速度を配慮して設定することによ
り、電動モータの小型化を図って車両搭載性を向上させ
ることができる。

【０００７】特に、前記螺旋溝の軸方向中央部分ではピ
ッチを大きく設定し、また前記螺旋溝の軸方向両端部で
はピッチを小さく設定して、前記螺旋溝を不等ピッチで
形成し、車両直進時には前記螺旋溝の軸方向中央部分に
前記係合体が係合し、車両大舵角時には前記螺旋溝の軸
方向端部に前記係合体が係合するようにすれば、アシス
ト特性の最適な設定と電動モータの小型化が可能であ
り、アシスト特性の向上と車両搭載性の向上を共に図る
ことができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施形態を図
面に基づいて説明する。図１〜図３は本発明による電動
式パワーステアリング装置を概略的に示したものであ
り、このパワーステアリング装置Ａにおいては、車両の
左右方向に延在して配設されて車体（図示省略）に組付
けられるハウジング１０に対して入力軸２０、操舵軸
（出力軸）３０、転動リング（係合体）４０、ホルダ５
０及び電動モータ６０等が組付けられている。

【０００９】入力軸２０は、トーションバー（図示省
略）によって連結した第１軸２１及び第２軸２２によっ
て構成されていて、ニードル軸受７１とボール軸受７
２，７３を介してハウジング１０に回転可能かつ軸方向
へ移動不能に組付けられており、ハウジング１０から突
出した第１軸２１の端部にて自在継手，中間シャフト，
自在継手，ステアリングメインシャフト等を介してステ
アリングホイール（全て図示省略）にトルク伝達可能に
連結されるようになっている。

【００１０】また、入力軸２０は、第２軸２２に形成し
たピニオン２２ａにて操舵軸３０の外周に形成したラッ
ク歯３０ａと操舵力伝達可能に係合していて、その回転
によって操舵軸３０を車両の左右方向（操舵軸の軸方
向）へ移動させるようになっている。また、入力軸２０
の相対回転部（第１軸２１と第２軸２２の対向部）に対
応して操舵トルクを検出するトルクセンサＳ１が組付け
られている。

【００１１】操舵軸３０は、ピニオン２２ａに対向して
設けた周知のラックガイド（図示省略）と一対の支持軸
受３１を介して、車両の左右方向（操舵軸の軸方向）へ
移動可能に組付けられていて、ハウジング１０を貫通し
ており、左右両端にてタイロッドとナックルアームを介
して転舵輪（全て図示省略）に操舵力伝達可能に連結さ
れるようになっている。各支持軸受３１は、ニードル軸
受であり、図１に示したように支持ピン３２によってハ
ウジング１０に組付けられていて、図２に示したように
配置されている。なお、図２に示した操舵軸３０の図示
上方部位にラック歯３０ａが形成されている。

【００１２】また、操舵軸３０の外周には、ラック歯３
０ａとは別に不等ピッチの螺旋溝３０ｂが形成されてい
る。螺旋溝３０ｂは、その軸方向中央部分にてピッチを
大きく設定されるとともに、その軸方向両端部にてピッ
チを小さく設定されていて、車両直進時にはその軸方向
中央部分に転動リング４０が係合し、また車両大舵角時
にはその軸方向端部に転動リング４０が係合するように
なっている。

【００１３】転動リング４０は、操舵軸３０に形成した
螺旋溝３０ｂとの協同作用によって電動モータ６０の回
転出力を操舵軸３０に操舵軸方向の押動力に変換して伝
達するものであり、図２及び図３に示したように操舵軸
３０に対して径方向に所定量変位して設けられていて、
操舵軸３０における螺旋溝３０ｂの一部に転動可能に係
合している。

【００１４】また、転動リング４０は、多数のボール４
１及びアウタレース４２を介してホルダ５０に回転可能
に組付けられていて、その内周部にて操舵軸３０の螺旋
溝３０ｂに沿って転動移動可能とされている。アウタレ
ース４２はホルダ５０に一体的に組付けられていて、ホ
ルダ５０と一体的に操舵軸３０回りに回転するようにな
っている。また、各ボール４１はボール軸受において周
知のようにケージ（図示省略）によって回転可能に保持
されていて、転動リング４０の転動に伴って転動リング
４０とアウタレース４２間にて転動するようになってい
る。

【００１５】ホルダ５０は、操舵軸３０の外周に同軸的
に配設されていて、ボール軸受７４を介してハウジング
１０に回転可能に組付けられており、転動リング４０を
多数のボール４１及びアウタレース４２とともに保持し
て電動モータ６０によって操舵軸３０回りに回転駆動さ
れるようになっている。

【００１６】電動モータ６０は、ホルダ５０、アウタレ
ース４２、ボール４１、転動リング４０及び螺旋溝３０
ｂを介して操舵軸３０に軸方向の操舵助勢力を付与する
ものであり、操舵軸３０に対して同軸的に組付けられて
いて、ハウジング１０に一体的に組付けたステータ６１
と、一端にてホルダ５０にねじ結合されハウジング１０
にボール軸受７４，７５を介して回転可能かつ軸方向へ
移動不能に組付けた筒状の出力軸６２を備えており、そ
の回転出力をトルクセンサＳ１からの信号に基づいて制
御装置（図示省略）によって制御されるようになってい
る。なお、出力軸６２の回転はハウジング１０に組付け
た回転センサＳ２によって検出されるようになってい
る。

【００１７】上記のように構成したパワーステアリング
装置Ａにおいては、操舵力が入力軸２０のピニオン２２
ａから操舵軸３０のラック歯３０ａ形成部位に直接伝達
されるとともに、電動モータ６０の出力が制御装置（図
示省略）の制御下にて出力軸６２からホルダ５０、アウ
タレース４２、ボール４１、転動リング４０及び螺旋溝
３０ｂを介して操舵軸３０に伝達され、この電動モータ
５０の出力（操舵助勢力）によって操舵トルクが的確に
アシストされる。

【００１８】ところで、上記のように構成したパワース
テアリング装置Ａにおいては、螺旋溝３０ｂの軸方向中
央部分ではピッチを大きく設定し、また螺旋溝３０ｂの
軸方向両端部ではピッチを小さく設定して、螺旋溝３０
ｂを不等ピッチで形成し、車両直進時には螺旋溝３０ｂ
の軸方向中央部分に転動リング４０が係合し、車両大舵
角時には螺旋溝３０ｂの軸方向端部に転動リング４０が
係合するようにしたため、アシスト特性の最適な設定と
電動モータ６０の小型化が可能であり、アシスト特性の
向上と車両搭載性の向上を共に図ることができる。

【００１９】また、上記のように構成したパワーステア
リング装置Ａにおいては、ボール軸受７４を挟み込むよ
うにしてホルダ５０と電動モータ６０の出力軸６２をね
じ結合し、ボール軸受７４にてホルダ５０と出力軸６２
の一端を共に軸支するように構成したため、ホルダ５０
自体を軸支する軸受が不要であり、小型化・低コスト化
を図ることができる。

【００２０】また、車両直進時に転動リング４０が係合
する螺旋溝３０ｂのピッチを大きく設定して、車両直進
時のモータ減速比が小さくなるようにしたため、モータ
慣性感及びモータ摩擦感を低減できて、すっきりした操
舵感を与えることができるとともに、ハンドル戻りを良
好とすることができる。また、車両大舵角時（据え切り
時）に転動リング４０が係合する螺旋溝３０ｂのピッチ
を小さく設定して、車両大舵角時（据え切り時）のモー
タ減速比が大きくなるようにしたため、車両大舵角時
（据え切り時）のモータ出力（モータの最大出力）を低
減することができて、電動モータ６０に供給される最大
電流を小さくすることができ、制御装置において使用さ
れるモータ駆動素子のコストを低減することができる。

【００２１】上記実施形態においては、操舵軸３０に形
成した螺旋溝３０ｂの一部に係合して螺旋溝３０ｂに沿
って移動可能で螺旋溝３０ｂとの協同作用によって電動
モータ６０の回転出力を操舵軸３０に操舵軸方向の押動
力に変換して伝達する係合体として、転動リング４０を
採用したが、この係合体として図４及び図５に示した転
動円板１４０、図６及び図７に示した転動ボール２４
０、図８に示した転動ピン３４０または図９に示した転
動ピン４４０を採用して実施することも可能である。

【００２２】図４及び図５に示した転動円板１４０は、
その両側面に円形軌道１４０ａを有していて、その両側
にそれぞれ設けた４個のボール１４１及びスラストロー
タ１４２を介してホルダ１５０に回転可能に組付けられ
ており、その外周部にて操舵軸３０の螺旋溝３０ｂに沿
って転動移動可能とされている。各スラストロータ１４
２は、転動円板１４０の対向面に円形軌道１４２ａを有
していて、ホルダ１５０に一体的に組付けられており、
ホルダ１５０と一体的に操舵軸３０回りに回転するよう
になっている。また、各ボール１４１はケージ（図示省
略）によって回転可能に保持されていて、転動円板１４
０の転動に伴って転動円板１４０の円形軌道１４０ａと
スラストロータ１４２の円形軌道１４２ａ間にて転動す
るようになっている。なお、ホルダ１５０は一対のボー
ル軸受１７４，１７６を介してハウジング１０に回転可
能に組付けられていて、電動モータの出力軸によって回
転駆動されるようになっている。

【００２３】図６及び図７に示した転動ボール２４０
は、一対のローラ２４１によって転動可能に保持されて
いて、操舵軸３０の螺旋溝３０ｂに沿って転動移動可能
とされている。各ローラ２４１は、転動ボール２４０と
係合する円形軌道２４１ａを有していて、ホルダ２５０
に回転可能に組付けられており、転動ボール２４０の転
動に伴って回転するようになっている。なお、ホルダ２
５０は一対のボール軸受２７４，２７６を介してハウジ
ング１０に回転可能に組付けられていて、電動モータの
出力軸によって回転駆動されるようになっている。

【００２４】図８に示した転動ピン３４０は、複数個の
ニードル３４１及びケース３４２を介してホルダ３５０
にピン軸回りに回転可能に組付けられていて、その内端
部にて操舵軸３０の螺旋溝３０ｂに沿って転動移動可能
とされている。ケース３４２はホルダ３５０に操舵軸３
０の径方向にて移動可能に組付けられていて、Ｃ形のス
プリングリング３４３によって径内方に向けて付勢され
ており、ホルダ３５０と一体的に操舵軸３０回りに回転
するようになっている。また、各ニードル３４１は周知
のようにケージ３４４によって回転可能に保持されてい
て、転動ピン３４０の転動に伴って転動ピン３４０の外
周とケース３４２の内周間にて転動するようになってい
る。なお、ホルダ３５０は一対のボール軸受３７４，３
７６を介してハウジング１０に回転可能に組付けられて
いて、電動モータの出力軸によって回転駆動されるよう
になっている。

【００２５】図９に示した転動ピン４４０は、複数個の
ボール４４１及びアウタレース４４２を介してホルダ４
５０にピン軸回りに回転可能に組付けられていて、その
内端部にて操舵軸３０の螺旋溝３０ｂに沿って転動移動
可能とされている。アウタレース４４２はホルダ４５０
に操舵軸３０の径方向にて移動可能に組付けられてい
て、Ｃ形のスプリングリング４４３によって径内方に向
けて付勢されており、ホルダ４５０と一体的に操舵軸３
０回りに回転するようになっている。また、各ボール４
４１は周知のようにケージ（図示省略）によって回転可
能に保持されていて、転動ピン４４０の転動に伴って転
動ピン４４０の外周に形成した円形軌道４４０ａとアウ
タレース４４２の内周に形成した円形軌道４４２ａ間に
て転動するようになっている。なお、ホルダ４５０は一
対のボール軸受４７４，４７６を介してハウジング１０
に回転可能に組付けられていて、電動モータの出力軸に
よって回転駆動されるようになっている。

【００２６】また、図１〜図３に示した上記実施形態に
おいては、操舵軸３０に形成した螺旋溝３０ｂのピッチ
を、その軸方向中央部分にて大きく設定するとともに、
その軸方向両端部にて小さく設定し、車両直進時にはそ
の軸方向中央部分に転動リング４０が係合し、また車両
大舵角時にはその軸方向端部に転動リング４０が係合す
るようにしたが、操舵軸に形成する螺旋溝のピッチは所
期の操舵特性に応じて適宜変更可能であり、上記実施形
態に限定されない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による電動式パワーステアリング装置
の一実施形態を概略的に示す全体図である。

【図２】 図１に示した操舵軸と転動リングと支持軸受
の関係を示す図である。

【図３】 図１及び図２に示した操舵軸と転動リングの
関係を示す図である。

【図４】 係合体の第１変形形態を示す要部断面図であ
る。

【図５】 図４の５−５線に沿った部分断面図である。

【図６】 係合体の第２変形形態を示す要部断面図であ
る。

【図７】 図６の７−７線に沿った部分断面図である。

【図８】 係合体の第３変形形態を示す要部断面図であ
る。

【図９】 係合体の第４変形形態を示す要部断面図であ
る。

【符号の説明】

１０…ハウジング、２０…入力軸、３０…操舵軸、３０
ａ…ラック歯、３０ｂ…螺旋溝、４０…転動リング（係
合体）、４１…ボール、４２…アウタレース、５０…ホ
ルダ、６０…電動モータ、６１…ステータ、６２…筒状
出力軸、Ａ…電動式パワーステアリング装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵時に軸方向へ移動する操舵軸の外周
   に形成した螺旋溝と、この螺旋溝の一部に係合する係合
   体と、この係合体を保持して電動モータによって前記操
   舵軸回りに回転駆動されるホルダを備えて、前記ホルダ
   が前記電動モータによって回転駆動されることにより前
   記操舵軸が軸方向へ移動されるように構成した電動式パ
   ワーステアリング装置において、前記螺旋溝を不等ピッ
   チで形成したことを特徴とする電動式パワーステアリン
   グ装置。
2. 【請求項２】 前記螺旋溝の軸方向中央部分ではピッチ
   を大きく設定し、また前記螺旋溝の軸方向両端部ではピ
   ッチを小さく設定して、前記螺旋溝を不等ピッチで形成
   し、車両直進時には前記螺旋溝の軸方向中央部分に前記
   係合体が係合し、車両大舵角時には前記螺旋溝の軸方向
   端部に前記係合体が係合するようにしたことを特徴とす
   る請求項１記載の電動式パワーステアリング装置。