JPS62261573A - 車輪操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、車輌の車輪を操舵する装置、具体的には電動
補助ステアリングシステム圧関し、特に改良されたボー
ルナットを有する電動補助ステアリングシステムに関す
る。

従来技術 自動車のパワーアシストステアリングシステムはよく知
られている。あるシステムは油圧、電気あるいはその結
合によってその動力補助（パワーアシスト）を提供して
いる。ラックとピニオンギヤ−を使用する電動補助ステ
アリングシステムは、（１）ヒニオンギャーに連結され
たステアリング入力シャフトに回転力を用いるために、
あるいは（１１）ラック歯を有するステアリング部材に
直線力を用いるために、電気モータを使用することによ
って動力補助を提供している。そのようなシステムの電
気モータは、（１）自動車のステアリングホイールに用
いられた入力トルクに応じて、あるいは（１１）自動車
速度に応じて制御される。

米国特許第４，４１５，０５４号明細書には、ボールナ
ットに連結された回転電機子を有する電気動力補助モー
タが用いられており、上記ボールナットは、ラック歯を
有するステアリング部材の貫通部を取り囲んでいる。ス
テアリング部材は、自動車の操舵可能な車輪に連結され
ている。回転電気モータは、ステアリングホイールに用
いられるトルクに応じて給電される。ボールナットは、
電気動力補助モータ電機子の回転運動を、自動車のステ
アリングを補助するステアリング部材の直線運動に変換
する。

ステアリング部材を取り囲み、電気モータによって駆動
されるボールナツトを有する従来の電気動力補助ステア
リングシステムは、ステアリング部材を有する電気動力
補助ステアリング組立体ハウジングと、４つの位置忙お
けるハウジングに対して半径方向に支持されたボールナ
ットとを含んでいる。ステアリング部材は、ハウジング
に対して軸方向運動を行い、ボールナットは、ハウジン
グに対魁て軸方向及び半径方向に固定されている。

ボールナットがハウジングに対して半径方向に固定され
るなら、ステアリングギヤパーツの組立は困難であり、
パーツの適当な心合せとボールナットの有効な掃作とを
確保するために極度の製造公差が要求される。

また、ステアリング部材とボールナットのための４つの
半径方向支持を有し、ステアリング部材のたわみの間中
ステアリング部材に荷重がかかる従来の動力補助ステア
リングシステムは、ボールナットに対して半径方向外側
の力を用いている。

ボールナットがステアリングハウジングに対して半径方
向に固定している間、ボールナットはそのような半径方
向の力のもとで望ましくないそして効率の悪い方法で操
作されてしまうという問題があった。

問題点を解決するための手段 本発明の目的は、上記の如き従来技術の欠点を解消した
車輪操舵装置を提供することにある。又、ボールナット
が、極度の製造公差にたよることなくステアリング組立
体のパーツの簡単な心合わせを可能にすることである。

本発明は、さらに上記ボールナットが、ステアリング部
材のラジアル（半径方向）運動に適応するためにボール
ナットの制限されたラジアル運動を可能にする間、ハウ
ジングに対して軸方向運動を制限するように取付けられ
る電気動力補助ステアリングシステムを提供することで
ある。かかる本発明の目的を達成するために本発明は以
下の構成を有する。

本発明の装置はステアリングホイールと連結され、ステ
アリング部材上に配列されたラック歯とかみ合うピニオ
ンギヤ−と；　電気動力補助モータと；ステアリング部
材のねじ部に外接し、電気動力補助モータに連結するボ
ールナットとを有している。ボールナットは、電気動力
補助モータの回転運動をステアリング部材の直線運動に
変換する。軸受手段は、ボールナットの軸運動をハウジ
ングに対して制限し、一方、ボールナットのラジアル運
動をハウジング罠対して可能とする。

本発明によれば、ステアリングホイールの手動回転に基
づいて自動車の操舵可能な１Ｆ＠を回転させるための装
置において、自動車の操舵可動な車輪に回転運動をもた
らすために軸方向運動をするステアリング部材と；該ス
テアリング部材の少なくとも一部を囲むハウジングと；
該ハウジングに対し２軸運動のために上記ステアリング
部材を離れた位置で支持するための第１の軸受手段と；
電気動力補助モータと；上記ステアリング部材のねじ部
及び上記電気動力補助モータと連結され、上記ステアリ
ング部材の軸方向運動のためのボールナットと；該ボー
ルナ７）の軸方向運動をハウジングに対し制限し、ボー
ルナットのラジアル運動をハウジングに対し可能とする
ための第２の軸受手段とを有している。

ピニオンギヤ−は、ハウジング内に回転可能に取付けら
れており、ステアリングホイールに機械的に連結され、
ステアリング部材上に配列されたラック歯とかみ合って
いる。軸受ヨークは、第１の位置におけるステアリング
部材をラジアル（半径方向）に支持するピニオンギヤ−
と連動してハウジング内に取付けられている。第２の軸
受支持は、第２の位置においてハウジングに対しステア
リング部材をラジアルに支持するために、第１の支持位
置から離れたハウジング内の第２の位置で支持されてい
る。さらに、ステアリング部材のねじ部に外接するボー
ルナットと軸方向に離れて連結する電気動力補助モータ
が設けられている。ボールナットは、電気動力補助モー
タの回転運動をステアリング部材の軸方向の直線運動に
変換する。

スラスト軸受手段は、ボールナットの軸方向運動をハウ
ジングに対し制限し、ボールナットのラジアル運動をハ
ウジングに対し、ステアリング部材のラジアル運動に基
づき可能にする。

横荷重調節手段がスラスト軸受手段に対して横荷重の量
を変化させるために、ハウジングとスラスト軸受手段と
の間に効果的に配置される。ボールナツトのラジアル運
動のインピーダンスは、スラスト軸受手段の横荷重の変
化にともない変化する。

軸方向のスプライン接続部が相対的な軸運動を可能とす
るために、゛電気動力補助モータの電機子とボールナッ
トとの間に配置される。

実施例 図面を参照すると、本発明に係る車輪操舵＠置、即ち′
眠気動力補助ステアリングシステム２０は、ステアリン
グ部材２４と作動的に連結された運転者の操作するステ
アリングホイール２６とを有している。そのステアリン
グ部材２４は、車輌の操舵可能な車輪（図示せず）と係
合して伝達される。

特に、自動車のステアリングホイール２６は、ピニオン
タワー４４に延びている入力シャフト４２と作動的に連
結されており、またピニオンギヤ−４６とは機械的に連
結されている。

ステアリング部材２４は、該ステアリング部材２４上に
配列されたラック歯５５を有する第１の部分と、該ラッ
ク歯５５と軸方向で離れていて、上記ステアリング部材
２４上に配列された連続表面のねじ部５６を有する第２
の部分とを有している。ピニオンギヤー４６は、ラック
歯５５とかみ合うギヤー歯を有している。ステアリング
メンバー２４は、タイロッド５７．５８を介して自動車
のステアリングホイールと作動的に連結されている。ス
テアリングトルクが、ステアリングホイール２６に働い
た時、電気動力補助（パワーアシスト）は、ボールナッ
ト２００と連結された電気動力補助モータ３６により供
給され、次にステアリング部材２４に連結される。電気
動力補助ステアリングを供給するためのボールナットを
駆動する電気動力補助モータの利用に関する詳細は米国
特許第４，４１５，０５４号明細書に記載されており、
その記載により充分に理解することができる。

モータハウジング６０は、ステアリング部材２４を部分
的に囲んでおり、その一端は、ピニオンハウジング６２
とボルトで締められている。ピニオンタワー４４は、ピ
ニオンハウジング６２とボルトで締付けられており、外
側ハウジング６４は、モータハウジング６０の他端にボ
ルトで締付けられている。タイロッド５７．５８は、ス
テアリング部材２４０両端に夫々連結されている。ダス
トブーツ７０．７２は、タイロッド５７とピニオンハウ
ジング６２に、またタイロッド５８と外側ハウジング６
４に各々連結されており、周囲汚染物質がステアリング
システム２０に侵入するのを防いでいる。ステアリング
部材２４は、−受７６によって外側ハウジング６４内に
ラジアルに支持されており、またピニオンギヤー４６と
連結する軸受ヨーク７８によってピニオンハウジング６
２内に支持されている。

電気動力補助モータ３６は、モータノ・ウジフグ６０内
に配置され、ステアリング部材２４を囲んでいる。また
該電気動力補助モータ３６は、モータハウジング６０内
部に確保された４分割永久磁石１５３により囲まれた電
機子１５１を有している。

連結管１７０は、電機子１５１の外側で軸方向に延びて
連結されており、軸受１７４によって端部１７２で回転
可能に支持されている。電気動力補助モータ３６が給電
される時、電機子１５１及び連結管１７０は、永久磁石
１５３がモータハウジング６０内で静止していてもステ
アリング部材２４の四りで回転する。

ボールナラ）２００は、ステアリング部材２４のねじ部
５６と積極的にかみ合う。そのボールナンド２００は、
一般的に円筒状で、主要本体部２０４と直径の減じられ
た延長部２０６とを有する回転可能なナツト部材２０３
を備えている。延長部２０６の内側壁表面２０７は、連
結管１７０の端部２１０に位置するラジアルな突起によ
って積極的にかみ合うような内側にまっすぐなスプライ
ン２０８を有している。クリップ２１１は、連結管１７
０とナツト部材２０３との間の軸方向の運動限界を制限
している。電機子１５１と連結管１７０とが電気動力補
助モータ３６の給電により回転するにつれ、ナツト部材
２０３も回転駆動する。

スラスト軸受２１２は、ナツト部材２０３の主要本体部
２０４の一端２１３と、外側ハウジング６４の内部表面
２１４との間に位置している。スラスト軸受２１５は、
主要本体部２０４の他端２１６と、スパナナツト２１７
の凹部２２４との間に位置している。スパナナツト２１
７は、外側ハウジング６４の内部表面２１４０貫通部２
１８に受入れられる。スパナナラ）２１７の取っ手凹部
２１９は、そこにスパナナツト２１７をねじ込むのに使
用される。スパナナツト２１７は、ポールナラ）２００
に調節可能に槽荷重をかける。

０リング２２５は、外側ハウジング６４の内部表面２１
４内の環状溝２２０に支持されており、スラスト軸受２
１２と接触している。他の０リング２２１は、スパナナ
ツト２１７の凹部２２４の内部表面２２３内の環状溝２
２２に支持されている。Ｏリング２２１は、スラスト軸
受２１５に接触している。スラスト軸受２１２．２１５
の夫々は、２つの環状溝２３３．２３４を有している。

多くのボールは、その環状溝２３３，２３４の間で制限
されている。閉釦カップ２３６は、２つの環状溝２３３
．２３４をいっしょに支持している。

ボールナツト２００は、主要本体部２０４の内部渦巻部
２３８とステアリング部材２４の渦巻部５６との間で機
械的に結合している多数のボール２３７を有している。

再循環管２３９は、ナツト部材２０３０回転中ボール２
３７を再循環させる。

電気動力補助モータが連結管１７０とナツト部材２０３
を回転駆動させることにより、ボール２３７は、ステア
リング部材２４を１Ｍ線運動にさせる。

ボールナラ）２００は、電気動力補助モータの回転運動
をステアリング部材２４の直線運動に変換するようにギ
ヤーボックスとして動作する。

環状のフェルトワイパー２４０，２４２は、汚物がボー
ルナラ）２００に侵入するのを防ぐために、ナツト部材
２０３の主要本体部２０４の各々両端に位置している。

ピン２４４．２４５及びピン２４６．２４７は、ナツト
部材２０３の主要本体部２０４に対して軸方向の固定し
た位置にフェルトワイパー２４０．２４２を支持してい
る。

ステアリング部材２４は、軸受７６とヨークピニオン７
８とピニオンハウジング６２内の連結体（ピニオンギヤ
−）４６とによってのみハウジング６０．６２．６４に
対して支持されている。ボールナット２００は、これら
のハウジングに対して実質的に軸方向に制限されるが、
ステアリング部材２４のラジアル運動をともなって“揺
動７ｊることかできる。スラスト軸受け、相対的なラジ
アル運動を可能にする。

連結管１７０は、ボールナラ）２００によって一方の端
部２１０に支持され、軸受１７４によって他方の端部１
７２に枢軸に支持されている。もしステアリング部材２
４が、ハウジング６０　、６２゜６４に対してラジアル
運動をするなら、連結管１７０は、ナツト部材２０３と
ともに一方の端部２１０で動き、他方の端部１７２で回
転する。

ステアリング部材２４が、２つの支持の間の荷重でわず
かにたわむような場合、軸受７６とヨークピニオン７８
とピニオンハウジング６２内の連結体（ピニオンギヤ−
）４６とは、ナツト部材２０３の位置でステアリング部
材２４のラジアル変位がひきおこされる。そのような条
件下で、ボールナツト組立体２００は、ステアリング部
材２４がたわむように揺動し、その結果ボールナツト２
００の正確なそして有効な操作が保証される。

また、もしボールナット２００がハウジング６０゜６２
．６４　Ｋ対して半径方向に取付けられるなら、軸受７
６、ボールナット２００とヨークピニオン７８、連結体
（ピニオンギヤ−）４６との間の正確な配着を保証する
ために極度の製造公差を必要とする。もし正確な配置が
、充分に成し遂げられないなら、その組立は困難で不可
能であり、ボールナット２００の効率の悪い操作がひき
おこされてしまう。上記のスラスト軸受２１２，２１５
を使用するボールナｙ）２００の揺動取付配置は、ボー
ルナット２００が、ステアリング部材２４のラジアル運
動に伴い比例して動くことを可能に丁ることによって公
差の問題を軽減しており、その結果、ボールナツト２０
０の組立及び正確で有効な操作を容易にする。

０１Ｊング２２１．２２５は、３つの目的を有している
。まず第１は、電気動力補助システムの操作中のノイズ
を低下させること。第２は、ナツト部材２０３のラジア
ル運動にインピーダンスを提供すること。第３は、ナツ
ト部材２０３の軸方向の動きを制限することである。ス
パナナツト２１７は、軸方向にナツト部材２０３を充分
に制限する量になるように締められる。Ｏリングは、ラ
ジアル運勢に一定のインピーダンスを提供し、その量は
、スパナナツト２１７からの横荷重の肴とともに変化す
る。ＯＩＪングは、ナツト部材２０３の軸方向の動きを
わずかな量だけ可能とするために、弾性材料から形成さ
れ、それは、スパナナツト２１７による横荷重から生じ
る量より犬ヂな量により操（乍中圧縮されることができ
るからである。

しかし、ナツト部材２０３は、一方向あるいは他の方向
に回転され、しかもステアリング部材２４の動きに必要
とされる力により生ずるわずかな量だけ軸方向に動く。

０リング２２１．２２５は、ウェーブ（ｗａｖｅ）ある
いはスプリングワッシャーと交換することも可能であり
、スラスト軸受２１２とハウジング６４との間の位置に
、またスラスト軸受２１５とスパナナツト２１７との間
の位置に配置することも可能である。

発明の効果 本発明によれば、上記の構成によって、前記の目的を達
成できる実用上有益な車輪の操舵装置が提供できるとい
う実益がある。

本発明は、上記実施例に限定されず種々の修正、変更を
することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による車輪の操舵装置の部分的な平面
図、第２図は、第１図の２−２線断面図、第３図は、本
発明によるボールナツトの取付配置の拡大図における第
１図の断片的な断面図である。 ２０・・・電気動力補助ステアリングシステム２４・・
・ステアリング部材 ２６・・・ステアリングホイール ３６・・・電気動力補助モータ ４６・・・ピニオンギヤー（ピニオン手段）５６・・・
ねじ部 ６０・・・モータハウジング ６２・・・ピニオンハウジング ６４・・・外側ハウジング ７６・・・軸受 ７８・・・軸受ヨーク １５１・・・電機子 １７０・・・連結管 ２００・・・ボールナツト ２０３・・・ナツト部材 ２０８・・・スプライン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ステアリングホィールの手動回転に基づいて車輌の
   操舵可能な車輪を操舵するための装置において、前記車
   輪に旋回運動をもたらすために軸方向に移動可能なステ
   アリング部材と；該ステアリング部材の少なくとも一部
   を囲むハウジングと；該ハウジングに対して軸方向運動
   するために前記ステアリング部材を間隔をあけた位置で
   支持する第１の軸受手段と；電動補助モータと；前記ス
   テアリング部材のねじ部と前記電動補助モータとに連結
   されて前記ステアリング部材を軸方向に移動するボール
   ナット駆動手段と；前記ハウジングに対して前記ボール
   ナット駆動手段をラジアル運動せしめる第２の軸受手段
   とを備えて成る車輪操舵装置。 ２、ボールナット駆動手段の軸方向移動が、第２の軸受
   手段とハウジングとの間に位置決めされた少なくとも一
   つの弾性変形部材によって制限されることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３、ボールナット駆動手段のラジアル運動が少なくとも
   一つの弾性変形部材によって妨げられることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載の装置。 ４、電動補助モータの電機子とボールナットとの間にス
   プライン接続手段が設けられ、該スプライン接続手段が
   、電機子とボールナットとの間の相対的なラジアル運動
   を可能にすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の装置。 ５、第２の軸受手段がホールナット駆動手段の各々の軸
   端部に軸受を有することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の装置。 ６、第２の軸受手段に対して軸荷重の量を変化させるた
   めにハウジングと第２の軸受手段との間に横荷重調節手
   段を有し、前記ボールナットのラジアル運動のインピー
   ダンスが、前記第２の軸受手段の軸荷重の変化に伴って
   変化することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   装置。 ７、ステアリングホィールの手動回転に基づいて車輌の
   輪を旋回させるための装置において、自動車の操舵可能
   な車輪に旋回運動をもたらすために軸方向移動するステ
   アリング部材と；該ステアリング部材の少なくとも一部
   を囲むハウジングと；前記ステアリングホィールと前記
   ステアリング部材に伝達力を与えるために前記ハウジン
   グ内に回転可能に取付けられたピニオン手段と；前記ハ
   ウジング内で、前記ピニオン手段と連結され、軸運動の
   ために上記ステアリングメンバーを支持するための第１
   の軸受ヨーク手段と；第２の位置で上記ハウジングに対
   して上記ステアリング部材を支持するための前記第１の
   軸受手段と間隔をあけて設けられた第２の軸受手段と；
   電動補助モータと；前記ステアリング部材のねじ部と連
   結し、前記ステアリング部材を軸方向移動するために前
   記電動補助モータが動作する時、該電動補助モータと連
   結するボールナットと；該ボールナットの一端に位置決
   めされ、該ボールナットと前記ハウジングに対して該ボ
   ールナットのラジアル運動を可能とするために前記ハウ
   ジングとの間に配置された第３の軸受手段とを備えてい
   ることを特徴とする車輌操舵装置。 ８、電動補助モータが、ハウジングに取付けられた界磁
   手段と、長手方向に延びる連結管によってボールナット
   に連結された電機子とを有し、ステアリング部材が前記
   連結管を介して軸方向に延びており、前記ボールナット
   が前記電動補助モータから間隔をあけて位置しているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の装置。 ９、ボールナットの一端に隣接するハウジングの穴に貫
   通可能に受け入れられ、且つ第３の軸受手段に接触する
   スパナナットを有し、該スパナナットがボールナットに
   対して調節可能な軸荷重を与えることを特徴とする特許
   請求の範囲第７項記載の装置。 １０、ハウジングと第３の軸受手段との間に位置した環
   状の弾性リングを有することを特徴とする特許請求の範
   囲第７項記載の装置。 １１、ボールナットのラジアル運動を調節可能に妨げる
   ための手段を有することを特徴とする特許請求の範囲第
   ７項記載の装置。 １２、ボールナットが、該ボールナットと上記電動補助
   モータの電機子との間で相対的なラジアル運動を可能に
   するように連結されたスプラインによって電動補助モー
   タに連結されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   ７項記載の装置。