JPS6364868A - 電動式動力操舵装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は自動車等車両の電動式のパワーステアリング装
置に関する。

（従来の技術） 近時、操縦性、走行安定性の面からいわゆるパワーステ
アリング装置が車両に装着され、その普及も著しいもの
がある。パワーステアリングの目的は操舵に関する運転
者の負担軽減にあり、要求される諸機能としては、操舵
力の軽減、操舵に応じた適切な反力のフィードバック、
操舵のなめらかさ等がある。また、これらの諸機能を実
現する装置についての製作精度が良いことも要求される
。

このようなパワーステアリング装置には油圧式、電動式
等のタイプがあるが、系統のシンプルな点から電動式が
着目されている。

従来のこの種の電動式動力操舵装置としては、例えば、
実開昭６０−１２２２７４号公報に記載されているもの
がある。この装置では、手動による操舵入力を受は入れ
るビニオンをラフクシャフトと噛合させるとともに、ラ
ックシャフトにウオームネジを形成しそのウオームネジ
の外周にボールおよびボールナツトを設け、ボールナツ
トに電動機からの動力を減速機を介して伝達することで
、電気的な動力をボールナツトからウオームネジを経て
ランクシャフトに伝達し、パワーアシストを行っている
。

この場合、ラックシャフトの動力伝達部は２つに分割さ
れたステアリングギヤハウジング内に収納され、上記ボ
ールナツトは各ハウジング内に設けられたベアリングに
よって支持されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の電動式動力操舵装置に
あっては、ステアリングギヤハウジングを２分割し、各
ハウジングにボールナツトを支持するベアリングを分断
して設けた構成となっているため、各ハウジングの軸芯
が完全に一致しないような場合、ボールナツトの回転支
持や軸方向の規制が精度良く行われ難いことがある。こ
のような場合ラックシャフト軸芯の十分な精度が維持さ
れず、ボールネジ機構のスムーズな作動が妨げられる。

これは言い換えれば、上記精度維持を図るためには、各
ハウジングの軸芯を精度良く一敗させなければならない
ことを意味しているが、現状はベアリングが別ハウジン
グに支持されていることから、組立段階で十分な精度を
得ることは困難である。

（発明の目的） そこで本発明は、１つのステアリングギヤハウジング内
にボールナツトの支持ベアリングや軸方向調節手段を設
けることにより、各ハウジングの組付ずれに拘らずボー
ルネジ機構の軸芯を精度良く維持して、組立性の向上を
図りつつ装置の作動をスムーズなものとすることを目的
としている。

（問題点を解決するための手段） 本発明による電動式動力操舵装置は上記目的達成のため
、ウオームネジが形成されたラックシャフトと、ラック
シャフトを摺動自在に支持するステアリングギヤハウジ
ングと、ステアリングギヤハウジング内に回動自在に支
持されたボールナツトと、ラックシャフトのウオームネ
ジとボールナツトの間に介在するボールと、ボールナツ
ト近傍に配設される電動機と、を有し、電動機の補助動
力をボールナツト、ボール、ウオームを介してラックシ
ャフトに伝達する電動式動力操舵装置において、前記ス
テアリングギヤハウジングを分割して形成し、その１つ
のステアリングギヤハウジング内に、前記ボールナツト
を回動自在に支持するとともに、該ボールナツトの軸方
向の規制量を調節する調節手段を同ステアリングギヤハ
ウジングに一体的に設けている。

（作用） 本発明では、１つのステアリングギヤハウジング内にボ
ールナツトの支持ベアリングや軸方向調節手段が設けら
れる。したがって、各ハウジングの組立ずれに拘らず、
ボールネジ機構の軸芯を精度良く維持し、組立性を向上
させつつ、装置の作動がスムーズなものとする。

（実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１．２図は本発明の一実施例を示す図であり、本発明
を自動車等車両のパワーステアリング装置に適用した例
である。

まず、構成を説明する。初めに概略の構成を説明する。

第１図において、図中左側のステアリング機構１は手動
の操舵力を伝達する部分であり、ステアリング機構１の
図中右側には一体としてボールネジ変換機構２が配設さ
れる。ボールネジ変換機構２は補助動力を伝達する構成
の一部であり、ボールネジ変換機構２には一体として減
速機構３および動力部４が配設される。動力部４Φ補助
動力は減速機構３を介してボールネジ変換機構２に伝達
され、ボールネジ変換機構２によって手動操舵力に加勢
される。動力部４は制御部５からの駆動信号により駆動
されており、制御部５は操舵状態および車速に応じて動
力部４に駆動信号を出力する。

次に、詳細な構成に移る。

第１．２図において、１１はステアリングホイールであ
り、ステアリングホイール１１の操舵力はステアリング
シャフト１２、ジヨイント１３、ステアリングシャフト
１４およびジヨイント１５を介してステアリング機構１
の一部を構成するビニオンシャフト１６に伝達される。

ビニオンシャフト１６はステアリングギヤハウジング１
７に固定されたベアリング１８およびベアリング（又は
ブツシュ）１９によって回動自在に支持されており、ベ
アリング１８はベアリングリテーナ２０によって係止さ
れる。ベアリングリテーナ２０はステアリングギヤハウ
ジング１７との間にシール２１を有する。ビニオンシャ
フト１６にはジヨイントヨーク取付溝１６ａおよびビニ
オン１６ｂが形成されており、ビニオン１６ｂはラック
シャフト２２に一体に形成されたラック２２ａに噛合し
ている。したがって、ステアリングホイール１１を操舵
するとビニオンシャフト１６が回り、ビニオン１６ｂと
ラック２２ａが噛み合ってランクシャフト２２が図中左
右方向に動く。すなわち、ステアリングホイール１１の
回転変位がラックシャフト２２の直線変位に変換される
。上記ビニオンシャフト１６、ステアリングギヤハウジ
ング１７、ベアリング１８、ベアリング１９、ベアリン
グリテーナ２０、シール２１、ランクシャフト２２、お
よびボルト２４は前記ステアリング機構１を構成する。

ステアリングギヤハウジング１７はその外周部にブーツ
取付溝１７ａ、ラックマウントインシュレータ取付溝１
７ｂが形成されており、ステアリングギヤハウジング１
７の図中右側開口部にはステアリングギヤハウジング２
３が配設される。ステアリングギヤハウジング１７およ
びステアリングギヤハウジング２３はそれぞれ嵌合部１
７ｃ、２３ａによって嵌合し、ボルト２４、ワッシャ２
５により固定される。ステアリングギヤハウジング２３
は外周にブーツ取付溝２３ｂが形成されており、ステア
リングギヤハウジング２３の６蔀にはブツシュ２６が配
設される。

ステアリングギヤハウジング１７およびステアリングギ
ヤハウジング２３はステアリングギヤハウジング３０を
構成し、ステアリングギヤハウジング３０の内部にはラ
ックシャフト２２が摺動自在に配設される。ラックシャ
フト２２は前述のラック２２ａおよびウオームネジ２２
ｂの２分割に形成され、ラック２２ａとウオームネジ２
２ｂとは溶接等により一体に接合される。なお、溶接に
よる両部材の熱歪は一律な曲がりであり、修正は容易で
ある。またウオームネジ２２ｂは中空に形成され、ラッ
ク２２ａから突出させたインロー用の突起３２と嵌合し
て、両部材の芯出しが行なわれている。ウオームネジ２
２ｂのように中空なものとしては、例えば中空の素材を
使用し、外周部にウオームネジを形成する方法がある。

また、ラックシャフト２２の両端にはネジ孔３３が設け
られ、ネジ孔３３には図外のステアリングボールジヨイ
ントが取付けられる。

ウオームネジ２２ｂの外周にはボールナツト３４が配設
されており、ウオームネジ２２ｂとボールナット３４の
間には複数のボール３５が介在する。ボール３５はボー
ルナット３４が回転すると、ウォームネジ２２ｂ１ボー
ルナツト３４０間を循環する。したがって、ボールナッ
ト３４の回転変位はウオームネジ２２ｂの直線変位に変
換される。上記ウオームネジ２２ｂ１ボールナツト３４
およびボール３５はボールネジ変換機構２を形成する。

ボールナツト３４はステアリングギヤハウジング１７内
に設けられた軸受３６．３７に回動自在に支持され、軸
受３７はベアリングリテーナ３８により係止される。ベ
アリングリテーナ３８はステアリングギヤハウジング１
７に螺合してボールナツト３４に対する軸受３６．３７
の軸方向のクリアランスおよびプリロードを規制し、ベ
アリングリテーナ３８はロックナツト３９によって固定
される。

なお、ベアリングリテーナ３８およびロックナツト３９
は調節手段を構成する。

ボールナツト３４の一端側にはギヤ４０が嵌合しており
、ギヤ４０はスナップリング４１によって固定される。

また、ボールナツト３４とギヤ４０はキー４２によって
係止され、ギヤ４０はギヤ４３と噛合する。ギヤ４３は
ステアリングギヤハウジング３０内に固定されたベアリ
ング４４およびブツシュ４５によって回動自在に支持さ
れ、ギヤ４３にはギヤ４６が固着されている。ベアリン
グ４４はギヤ４３とスナップリング４７によって係止し
ており、ねじ込み栓４８によってステアリングギヤハウ
ジング２３に固定される。ギヤ４６にはギヤ４９が噛合
しており、ギヤ４９は電磁クラッチ５０の一部を構成す
る従動プレート５１と一体に形成される。上記、各ギヤ
４０．４３．４６．４９は減速機構３を形成する。

電磁クラッチ５０は従動プレート５１．駆動プレート５
２およびコイル５３によって構成され、コイル５３はス
テアリングギヤハウジング１７の図中上方に配設された
電動機５４のシャツ）５４ａの周方向に配設される。即
ち上記従動プレート５１、駆動プレート５２およびコイ
ル５３により電磁クラッチ５ｏが形成される。コイル５
３は環状に形成され、制御回路５６の駆動信号によって
駆動される。駆動プレート５２はシャフト５４ａにキー
５７によって固定され、駆動プレート５２とコイル５３
は微少の隙間を有する。従動プレート５１はベアリング
５８によって回動自在に支持されるとともに、従動プレ
ート５１は駆動プレート５２に当接または離反するよう
に支持される。ベアリング５８は従動プレート５１内に
スナップリング５９によって固定され、シャフト５４ａ
に摺動自在に支持される。シャフト５４ａの先端にはナ
ツト６０、ワッシャ６１が設けられており、ナンド６ｏ
、ワッシャ６１はベアリング５８の図中軸方向右側への
動きを規制する。したがって、制御回路５６が駆動信号
を出力するとコイル５３が駆動され、コイル５３の磁力
によって従動プレート５１は駆動プレート５２に当接す
る。そして、従動プレート５１は駆動プレート５２すな
わちシャフト５４ａとともに回転し、電動機５４の補助
動力をギヤ４９、ギヤ４６、ギヤ４３およびギヤ４０を
介してボールナフト３４に伝達する。ボールナツト３４
はボール３５の循環によって電動機５４の回転変位をラ
ックシャフト２２の直線変位に変換する。

上記電動機５４および電磁クラッチ５０は動力部４を構
成する。

電動機５４はステアリングギヤハウジング１７に取付孔
１７ｄ、嵌合部５４ｂによって嵌合し、ボルト６２、ワ
ッシャ６３によって固定される。電動機５４は電動機駆
動回路６４からの駆動信号によって駆動され、電動機駆
動回路６４は制御回路５６からの制御信号によって制御
される。制御回路５６は例えばマイクロコンピュータに
よって構成され、制御回路５６にはトルクセンサ６５お
よび車速センサ６６からの信号が入力される。トルクセ
ンサ６５はステアリングシャフト１２に装着され、ステ
アリングホイール１１の操舵力の方向および大きさを検
出するものである。

このような操舵力を検出するものとしては、例えばトル
クによる生じる歪量を電気量に検出する歪ゲージ式のも
の、トルクによる捩れを変位量として電気的に検出する
ポテンショ式のもの、あるいは涙れ変位を磁界の変化量
として検出するホール素子を利用するもの等を用いるこ
とができる。また、操舵角を検出するものとしては、例
えば回転板のスリットを通過する光をパルス信号として
検出する方法のもの等を用いることができる。車速セン
サ６６は車速を検出するもので、例えば、スピードメー
タの信号等が利用できる。

制御回路５６は各センサ６５．６６からの検出情報に基
づき内部に記憶されているプログラムに従って車両の操
舵力補助に必要な処理値を演算し、必要に応じて制御信
号を電動機駆動回路６４に出力するとともに、コイル５
３に駆動信号を出力する。電動機駆動回路６４は制御信
号が入力されると、この信号から操舵力補助に必要な駆
動信号を発生させて電動機５４に出力する。電動機５４
は駆動信号に応じた回転力を発生し、この回転力をシャ
ツ）５４ａにより電磁クラッチ５０、減速機構３および
ボールネジ変換機構２を介してラックシャフト２２に伝
達する。上記制御回路５６、電動機駆動回路６４、トル
クセンサ６５および車速センサ６６は制御部５を構成す
る。なお、第２図はｎ−ｎ矢視断面図であり、ステアリ
ングギヤハウジング２３をはずした状態を示す。

次に、作用を説明する。　。

ステアリングホイール１１が操舵されると、その操舵力
はステアリングシャフト１２、ジヨイント１３、ステア
リングシャフト１４およびジヨイント１５を介してとニ
オンシャフト１６に伝達され、ラックシャフト２２がス
テアリングギヤハウジング３０内を操舵力に応じて図中
左右に移動する。ステアリングホイール１１の操舵力お
よび操舵方向はトルクセンサ６５により検出され、車速
は車速センサ６６により検出される。これら各センサ６
５．６６の検出結果から操舵力補助に必要な処理値が制
御回路５６で演算され、電動機駆動回路６４から駆動信
号が電動機５４に出力される。これにより、電動機５４
は真に操舵力の補助を必要とするときのみ正転あるいは
逆転して操舵力、操舵方向および車速に応じた動力を発
生させる。制御回路５６からコイル５３に制御信号が出
力されると、コイル５３の磁力により従動プレート５１
が駆動プレート５２に面接触して従動プレート５１は駆
動プレート５２と一体となり、電動機５４の補助動力は
シャフト５４ａにより駆動プレート５２および従動プレ
ート５１に伝達される。この補助動力はギヤ４９．４６
．４３．４０によって減速され、ボールナツト３４およ
びボール３５を介してラックシャフト２２に伝達されス
テアリングホイール１１の補助力として作用する。この
ため、ステアリングに際して適切なパワーアシストがな
される。この場合、電動機５４はパワーアシストに必要
な場合のみ駆動されるから、例えば、常時回転している
ような従来のタイプの電動式のものと異なり、所要動力
の低減が図られる。

また、パワーアシストの際にコイル５３の駆動信号を変
化させることにより、徐々に補助動力を伝達できるため
、補助動力が自然なフィーリングで伝達される。

装置組立時においては、ボールナット３４を支持する軸
受３６．３７がステアリングギヤハウジング１７内に一
体に配設されているため、ウオームネジ２２ｂをその軸
芯を狂わすことなく支持することができる。したがって
、装置の組立性が向上する。また、ベアリングリテーナ
３８およびロックナツト３９により軸方向の規制をネジ
調節で簡単に行うことができるため、装置の調整を容易
なものとすることができる。その結果、上記のボールナ
ット３４の支持方法として相俟って各ハウジング１７．
２３の組立ずれに拘らず作動をスムーズなものとするこ
とができる。

因に、ランクシャフト２２の製作に際して、従来のもの
には次のような不具合があった。

（１）ラフ久シャフトのラック歯とウオームネジが一体
に形成されており、ラック歯の形成部分の断面が円でな
いため熱処理により？ｊ［雑な熱歪が生じる。一方、ウ
オームネジ部は高精度が要求されるため、前述の熱歪を
修正しないと加工ができず、しかも、修正には多くの時
間を要し、ラックシャフトの製作費が大幅に増大すると
いう欠点がある。

（ＩＩ）ラックシャフトの軽量化を行う方法として、ボ
ールネジ部の軸芯に例えばガンドリル等で加工する際の
方法しかなくコストが高いものとなっている。

そこで本発明では、ラックシャフト２２をラック２２ａ
およびウオームネジ２２ｂの２分割に形成し、ラック２
２ａは従来通りの製作とし、ウオームネジ２２ｂを中空
素材を利用してその外周にウオームネジを加工して、両
部材を溶接により接合している。

したがって、ラック２２ａは一般のランクシャフトの製
作との差異は全くなく、ウオームネジ２２ｂの製作にあ
っても従来のようにラック成形の際の熱歪の影響もなく
一般のウオームネジ同様に高精度のものを製作すること
ができる。また、両部材の接合により熱歪も少なく修正
が容易である。このように、ランクシャフト２２はコス
トアップすることなく軽量化でき、しかも両部材の初期
の精度を維持することができ、従来のランクシャフトの
製　−作における問題点Ｉ、■を解決できる。

なお、本実施例では、ステアリングギヤハウジング１７
を一体に形成しているが、ステアリング機構１を構成す
る部分とボールネジ変換機構２、減速機構３および動力
部４を構成する部分とに分けて形成してもよい。

（効果） 本発明によれば、１つのステアリングギヤハウジング内
にボールナットの支持ベアリングや軸方向調節手段を設
けているので、各ハウジングの組立ずれに拘らずボール
ネジ機構の軸芯を精度良く維持することができ、組立性
を向上させつつ装での作動をスムーズなものとすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１．２図は本発明に係る電動式動力操舵装置の一実施
例を示す図であり、第１図はその全体構底断面図、第２
図はその■−■矢視断面図である。 ２２・・・・・・ランクシャフト、 ２２ｂ・・・・・・ウオームネジ、 ３０・・・・・・ステアリングギヤハウジング、３４・
・・・・・ボールナット、 ３５・・・・・・ボール、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ウォームネジが形成されたラックシャフトと、ラックシ
   ャフトを摺動自在に支持するステアリングギヤハウジン
   グと、ステアリングギヤハウジング内に回動自在に支持
   されたボールナットと、ラックシャフトのウォームネジ
   とボールナットの間に介在するボールと、ボールナット
   近傍に配設される電動機と、を有し、電動機の補助動力
   をボールナット、ボール、ウォームを介してラックシャ
   フトに伝達する電動式動力操舵装置において、前記ステ
   アリングギヤハウジングを分割して形成し、その１つの
   ステアリングギヤハウジング内に、前記ボールナットを
   回動自在に支持するとともに、該ボールナットの軸方向
   の規制量を調節する調節手段を同ステアリングギヤハウ
   ジングに一体的に設けたことを特徴とする電動式動力操
   舵装置。