WO2020170417A1 - 車両用ステアリング装置 - Google Patents

車両用ステアリング装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2020170417A1
WO2020170417A1 PCT/JP2019/006749 JP2019006749W WO2020170417A1 WO 2020170417 A1 WO2020170417 A1 WO 2020170417A1 JP 2019006749 W JP2019006749 W JP 2019006749W WO 2020170417 A1 WO2020170417 A1 WO 2020170417A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
elastic body
bearing
axial direction
peripheral surface
elastic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2019/006749
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
裕秋 森
藤田　裕志
典史 寺田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Astemo Ltd
Original Assignee
Showa Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Showa Corp filed Critical Showa Corp
Priority to PCT/JP2019/006749 priority Critical patent/WO2020170417A1/ja
Priority to JP2019510984A priority patent/JP6608563B1/ja
Publication of WO2020170417A1 publication Critical patent/WO2020170417A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C27/00—Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement
    • F16C27/06—Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement by means of parts of rubber or like materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/04—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means
    • F16F15/08—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means with rubber springs ; with springs made of rubber and metal

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle steering device having a ball screw.
  • a vehicle steering device known in Patent Document 1 is a bearing that rotatably supports a ball screw that transmits a driving force generated by an electric motor to a steering shaft and a nut that forms a part of the ball screw in a housing. And are equipped with.
  • the side surface of this bearing is supported by an elastic body in the axial direction of the steered shaft (so-called floating support).
  • the elastic body exhibits the first load characteristic in which the spring rate gradually increases in the set state in which the elastic body is assembled. Therefore, the elastic body can reduce the vibration and the operating noise caused by the axial displacement of the bearing due to the misalignment of the ball screw and the uneven load applied to the nut of the ball screw. Further, the elastic body exhibits the second load characteristic of damping the impact load acting on the bearing in the axial direction.
  • the elastic body can be elastically deformed in the radial direction as it is compressed in the axial direction of the steered shaft, it is required to further enhance the necessary load characteristics described above.
  • An object of the present invention is to provide a technique capable of further improving the necessary load characteristics of an elastic body used in a vehicle steering device having a ball screw.
  • the vehicle steering system includes: A steered shaft that is housed in a housing so as to be movable in the axial direction, A ball screw that transmits the driving force generated by the electric motor to the steered shaft; A bearing that rotatably supports the nut that forms a part of the ball screw in the housing;
  • the steering shaft has a load characteristic that the ratio of the compressive load per unit compression amount that deforms in the axial direction gradually increases, and supports the side surface of the bearing in the axial direction of the steering shaft over the entire circumference.
  • An annular elastic body made of an elastic material In the axial direction of the steered shaft, it is interposed between the elastic body and the housing, the outer cylinder portion on the radially outer side, the inner cylinder portion on the radially inner side, one end of the outer cylinder portion, and An annular bottom portion that closes between one end of the inner cylindrical portion and the inner cylindrical portion forms an annular shape having a U-shaped cross section that opens toward the side surface of the bearing, and is compressed in the axial direction of the steered shaft.
  • a ring-shaped collar having a configuration capable of restricting radial deformation of the elastic body by the outer tubular portion and the inner tubular portion, It is characterized by having.
  • the elastic body has a load characteristic in which the ratio of the compression load per unit compression amount (spring rate) that deforms in the axial direction of the steered shaft gradually increases. For this reason, the elastic body can exhibit a load characteristic in which the spring rate gradually increases in a so-called set state in which the elastic body is assembled.
  • the outer cylinder part and the inner cylinder part of the collar can restrict radial deformation of the elastic body compressed in the axial direction of the steered shaft. Since the compressed elastic body is prevented from bulging in the radial direction by the outer tubular portion and the inner tubular portion, the spring characteristic can be changed to a load characteristic in which the spring rate increases rapidly. In this way, the elastic body can more reliably achieve the two-stage spring rate without changing the hardness of the material. Therefore, the required load characteristics of the elastic body employed in the vehicle steering device having the ball screw can be further enhanced.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a vehicle steering system according to the present invention.
  • FIG. 3 is a sectional view around a second transmission mechanism shown in FIG. 1. It is the figure which expanded the 3rd part of FIG. It is the figure which expanded the support part shown by FIG.
  • FIG. 5 is an exploded view of the support unit shown in FIG. 4. 5 is a compression load-compression amount diagram of the elastic body shown in FIG. 4.
  • FIG. It is explanatory drawing of the state which the front-end
  • a vehicle steering system 10 applies a steering system 20 from a steering wheel 21 of a vehicle to wheels 31, 31 (steering wheels 31, 31) and an auxiliary torque to the steering system 20. And an auxiliary torque mechanism 40.
  • the steering system 20 includes a steering wheel 21, a steering shaft 22 connected to the steering wheel 21, an input shaft 24 connected to the steering shaft 22 by a universal shaft joint 23, and a first transmission mechanism connected to the input shaft 24.
  • a steering shaft 26 connected by 25, and left and right wheels (both sides in the vehicle width direction) connected to both ends of the steering shaft 26 via ball joints 27, 27, tie rods 28, 28 and knuckles 29, 29. 31, 31, and the like.
  • the first transmission mechanism 25 is composed of, for example, a rack and pinion mechanism.
  • the steered shaft 26 is movable in the axial direction (vehicle width direction).
  • the steering torque causes the first transmission mechanism 25, the steered shaft 26, and the left and right tie rods 28, 28 to pass through the left and right wheels 31, 31. Can be steered.
  • the auxiliary torque mechanism 40 includes a steering torque sensor 41, a control unit 42, an electric motor 43, and a second transmission mechanism 44.
  • the steering torque sensor 41 detects the steering torque of the steering system 20 applied to the steering handle 21.
  • the control unit 42 generates a control signal based on the torque detection signal of the steering torque sensor 41.
  • the electric motor 43 generates a motor torque (auxiliary torque) corresponding to the steering torque, that is, a driving force, based on the control signal of the control unit 42.
  • the second transmission mechanism 44 transmits the auxiliary torque generated by the electric motor 43 to the steered shaft 26.
  • the wheels 31, 31 can be steered by the steered shaft 26 by the combined torque of the steering torque of the driver and the auxiliary torque of the electric motor 43.
  • the first transmission mechanism 25 is housed in a housing 50 extending in the vehicle width direction.
  • the steered shaft 26 is also housed in the housing 50 so as to be movable in the vehicle width direction (axial direction).
  • the housing 50 is divided into a first housing half body 51 and a second housing half body 52 in the vehicle width direction, and is integrated with each other by bolt connection. ..
  • the housing 50 has a storage chamber 53 at the connecting portion of the first housing half body 51 and the second housing half body 52.
  • the first wall surface 54 and the second wall surface 55 that form both end surfaces of the storage chamber 53 in the vehicle width direction are flat surfaces orthogonal to the steered shaft 26.
  • the first end surface 54 is provided on the first housing half body 51.
  • the second end surface 55 is provided on the second housing half body 52.
  • a hollow disc 56 is detachably provided in the storage chamber 53 in the vehicle width direction.
  • the disc 56 has a flat side surface 57 that faces the second end surface 55 and is parallel to the second end surface 55.
  • the side surface 57 will be referred to as a third end surface 57.
  • the second transmission mechanism 44 is housed in the housing chamber 53.
  • the second transmission mechanism 44 includes, for example, a belt transmission mechanism 60 and a ball screw 70.
  • the belt transmission mechanism 60 includes a drive pulley 61 provided on the output shaft 43a of the electric motor 43, a driven pulley 62 provided on a nut 73 of a ball screw 70, and a belt wound around the drive pulley 61 and the driven pulley 62. 63 and 63.
  • the ball screw 70 is a kind of conversion mechanism that converts a rotational motion into a linear motion, and a driving force generated by the electric motor 43 (see FIG. 1), that is, an auxiliary torque, is generated. It is transmitted to the steering shaft 26.
  • the ball screw 70 includes a screw portion 71 formed on the steered shaft 26, a plurality of balls 72, and a nut 73 connected to the screw portion 71 via the plurality of balls 72.
  • the nut 73 is rotatably supported by the housing 50 by a bearing 74 and is restricted from moving relative to the bearing 74 in the axial direction.
  • the bearing 74 is located between the second end surface 55 and the third end surface 57 in the storage chamber 53, and is fitted to the inner peripheral surface 58 of the storage chamber 53. There is a very small gap between the inner peripheral surface 58 of the storage chamber 53 and the outer peripheral surface 74a of the bearing 74. Therefore, when an axial load is applied to the bearing 74, the bearing 74 is movable in the axial direction of the steered shaft 26 with respect to the inner peripheral surface 58 of the storage chamber 53.
  • the bearing 74 is preferably composed of “rolling bearings” such as ball bearings and roller bearings.
  • the bearing 74 will be appropriately referred to as the "rolling bearing 74".
  • a pair of annular support portions 75, 75 are located on both sides of the outer ring 74b of the rolling bearing 74.
  • the pair of support portions 75, 75 face each other in the axial direction of the steered shaft 26 with the rolling bearing 74 interposed therebetween.
  • the rolling bearing 74 and the pair of support portions 75, 75 are located between the second end surface 55 and the third end surface 57 in the storage chamber 53.
  • the side surfaces 74c, 74c of the outer ring 74b of the rolling bearing 74 are elastically supported (so-called floating support) in the axial direction of the steered shaft 26 by a pair of annular support portions 75, 75 over the entire circumference. ..
  • the nut 73 is elastically supported in the axial direction of the steered shaft 26 via the bearing 74.
  • the support portion 75 includes an annular elastic body 80 and an annular collar 90 that supports the elastic body 80.
  • the elastic body 80 and the collar 90 are combined and integrated in the axial direction of the steered shaft 26.
  • the elastic body 80 is an annular member made of an elastic material that supports the side surface 74c of the outer ring 74b of the rolling bearing 74 over the entire circumference in the axial direction of the steered shaft 26.
  • the elastic material forming the elastic body 80 include a rubber single body, a resin single body, a combination product of rubber and resin, and a two-color molded product of rubber and resin.
  • the elastic body 80 includes a first elastic portion 81 (base end portion 81) integrally formed with the bottom portion 93, and a second elastic portion extending from the first elastic portion 81 toward the side surface 74c of the bearing 74. It becomes the part 82 and is formed integrally.
  • the first elastic portion 81 is a hollow disc-shaped portion.
  • the second elastic portion 82 is an annular portion that is continuous with the first elastic portion 81.
  • the cross-sectional shape of the second elastic portion 82 is a taper shape that tapers from the first elastic portion 81 toward the side surface 74c of the bearing 74. That is, both the outer peripheral surface 82a and the inner peripheral surface 82b of the second elastic portion 82 are inclined surfaces.
  • the tip end surface 82c of the second elastic portion 82 (the surface 82c opposite to the first elastic portion 81) can support the side surface 74c of the bearing 74 in the axial direction of the steered shaft 26, and is flat, for example. Composed of faces.
  • the inner diameter D12 of the second elastic portion 82 (the inner diameter D12 of the root of the first elastic portion 81) is larger than the inner diameter D11 of the first elastic portion 81.
  • the outer diameter D13 of the second elastic portion 82 is the same as the outer diameter of the first elastic portion 81.
  • the collar 90 is made of a metal material or a hard resin material, and is located between the elastic body 80 and either one of the second end surface 55 and the third end surface 57.
  • the second end surface 55 and the third end surface 57 are a part of the housing 50. That is, the collar 90 is interposed between the elastic body 80 and the housing 50 in the axial direction of the steered shaft 26.
  • the collar 90 is an annular member having a U-shaped cross-section that opens toward the side surface 74c of the bearing 74, and includes an outer tubular portion 91 (first tubular portion 91) on the radially outer side and the outer tubular portion 91. Also includes an inner tubular portion 92 (second tubular portion 92) radially inward, and an annular bottom portion 93 that closes between one end of the outer tubular portion 91 and one end of the inner tubular portion 92, and is integrally configured. Has been done.
  • the outer cylinder part 91, the inner cylinder part 92, and the bottom part 93 are located concentrically with each other.
  • the bottom portion 93 has a flat plate-like configuration, and both surfaces are flat surfaces.
  • the collar 90 which has an annular shape with a U-shaped cross section, has an annular groove 94 (recessed portion 94) with a U-shaped cross section shown in FIG.
  • the elastic body 80 is fitted into the groove 94.
  • the radial deformation of the elastic body 80 compressed in the axial direction of the steered shaft 26 can be restricted by the outer tubular portion 91 and the inner tubular portion 92.
  • the inner peripheral surface 81a of the first elastic portion 81 is in contact with the outer peripheral surface 92a of the inner cylindrical portion 92 (including elastic fitting, that is, pressure contact). That is, the inner diameter D11 of the first elastic portion 81 is set to be equal to or smaller than the outer diameter D21 of the inner tubular portion 92.
  • the inner diameter D12 of the second elastic portion 82 is larger than the outer diameter D21 of the inner tubular portion 92.
  • the outer diameter D13 of the second elastic portion 82 is smaller than the inner diameter D22 of the outer tubular portion 91.
  • a first space S1 is provided between the outer peripheral surface 82a of the second elastic portion 82 and the inner peripheral surface 91a of the outer tubular portion 91.
  • a second space S2 is provided between the inner peripheral surface 82b of the second elastic portion 82 and the outer peripheral surface 92a of the inner cylindrical portion 92.
  • the first spacing C1 (the size C1 of the first space S1) between the outer peripheral surface 82a of the second elastic portion 82 and the inner peripheral surface 91a of the outer tubular portion 91 is equal to the inner peripheral surface of the second elastic portion 82. It is smaller than the second distance C2 (size C2 of the second space S2) between the outer peripheral surface 92a of the inner tubular portion 92 and the inner wall portion 82b.
  • the tip end surface 91b of the outer tubular portion 91 is protruded from the bottom portion 93 more than the tip end surface 92b of the inner tubular portion 92 toward the side surface 74c of the bearing 74 by a protrusion amount X1 (see FIG. 4).
  • the tip end surface 82c of the second elastic portion 82 protrudes from the tip end surface 91b of the outer tubular portion 91 toward the side surface 74c of the bearing 74 by a protrusion amount X2 (see FIG. 4).
  • the elastic body 80 has a first load characteristic and a second load characteristic.
  • the first load characteristic is a characteristic that the ratio of the compression load per unit compression amount that deforms in the axial direction of the steered shaft 26, that is, the spring rate gradually increases. In this first load characteristic, it is preferable that the change in spring rate is linearly approximated. Moreover, the maximum value of the spring rate in the first load characteristic is set to be small enough to reduce the vibration of the bearing 74 in the axial direction of the steered shaft 26.
  • the first load characteristic is that the elastic body 80 starts to receive a compressive load from the side surface 74c of the bearing 74, and the bulging portion that is compressed and bulges in the radial direction is referred to as the outer cylinder portion 91 of the collar 90. It is a load characteristic until it is regulated by at least one of the inner cylinder portion 92.
  • the second load characteristic is a characteristic in which the ratio of compression load per unit compression amount (spring rate) increases rapidly compared to the first load characteristic.
  • the second load characteristic is the load characteristic after the bulging portion of the elastic body 80 is restricted by at least one of the outer cylinder portion 91 and the inner cylinder portion 92 of the collar 90.
  • FIG. 6 is a compression load-compression amount diagram of the elastic body 80.
  • the vertical axis is the compression load fc input to the elastic body 80
  • the horizontal axis is the compression amount ⁇ of the elastic body 80.
  • the characteristic of the compression amount ⁇ of 80 that is, the load characteristic is represented.
  • a compression amount range A1 from the origin to a preset reference compression amount ⁇ a is referred to as a first range A1.
  • the range A2 of the compression amount which is the latter half of the first range A1, is called the second range A2.
  • the characteristic of the elastic body 80 has the first load characteristic of "small spring rate” and “gradual increase of spring rate” in the first range A1, and the second load “rapid increase of spring rate” in the second range A2.
  • the first load characteristic the change in spring rate is linearly approximated, and the spring rate at the reference compression amount ⁇ a is maximized.
  • the characteristic of the elastic body 80 has a so-called two-stage spring rate.
  • the initial value ⁇ s of the compression amount ⁇ is set near the reference compression amount ⁇ a in the first range A1, that is, set small.
  • the rolling bearing 74 is located between the second end surface 55 and the third end surface 57, being sandwiched by the pair of support portions 75, 75 in the axial direction of the steered shaft 26. ..
  • the separation dimension Di (see FIG. 3) between the second end surface 55 and the third end surface 57 is the sum of the width of the rolling bearing 74 and the widths Wd and Wd of the pair of support portions 75 and 75 (see FIG. 4). Is set smaller than. Therefore, in the initial state in which the axial force does not act on the nut 73, the elastic bodies 80, 80 have already been compressed by a certain amount of compression (initial setting). This constant amount of compression corresponds to the initial value ⁇ s of the amount of compression ⁇ shown in FIG. 6, and is set in the first range A1. As a result, an initial compression load fcs (preload) corresponding to the initial value ⁇ s is applied to each side surface 74c, 74c of the rolling bearing 74.
  • the vehicle steering system 10 includes: A steered shaft 26 housed in a housing 50 so as to be movable in the axial direction; A ball screw 70 that transmits the driving force generated by the electric motor 43 (see FIG. 1) to the steered shaft 26; A bearing 74 for rotatably supporting the nut 73 forming a part of the ball screw 70 on the housing 50;
  • the steering shaft 26 has a load characteristic (first load characteristic) in which the ratio of the compressive load per unit compression amount that deforms in the axial direction gradually increases (first load characteristic), and the side surfaces 74c, 74c (rolling bearing) of the bearing 74 are provided.
  • Annular elastic bodies 80, 80 made of an elastic material for supporting the side surfaces 74c, 74c of the outer ring 74b of 74 in the axial direction of the steered shaft 26 over the entire circumference, It is interposed between the elastic bodies 80, 80 and the housing 50 in the axial direction of the steered shaft 26, and has outer cylinder parts 91, 91 on the radially outer side and inner cylinder parts 92 on the radially inner side. 92 and annular bottoms 93, 93 that close between one end of the outer tubular portions 91, 91 and one end of the inner tubular portions 92, 92, facing the side surfaces 74c, 74c of the bearing 74.
  • annular collars 90, 90 that can be regulated by the tubular portions 92, 92.
  • the elastic body 80 has a load characteristic in which the ratio of the compression load per unit compression amount (spring rate) that deforms in the axial direction of the steered shaft 26 gradually increases. Therefore, the elastic bodies 80, 80 can exhibit a load characteristic in which the spring rate gradually increases in the so-called set state in which the elastic bodies 80, 80 are assembled.
  • the outer cylinder portions 91, 91 and the inner cylinder portions 92, 92 of the collars 90, 90 can restrict the radial deformation of the elastic bodies 80, 80 compressed in the axial direction of the steered shaft 26.
  • the compressed elastic bodies 80, 80 are prevented from bulging in the radial direction by the outer tubular portions 91, 91 and the inner tubular portions 92, 92, so that the spring characteristics can be changed to a load characteristic that increases rapidly. In this way, the elastic bodies 80, 80 can more reliably achieve the two-stage spring rate without changing the hardness of the material. Therefore, the necessary load characteristics of the elastic bodies 80, 80 used in the vehicle steering system 10 having the ball screw 70 can be further enhanced.
  • the elastic bodies 80, 80 are incorporated in the collars 90, 90, it is possible to always maintain an appropriate posture with respect to the side surfaces 74c, 74c of the bearing 74. Since the collars 90, 90 are interposed between the housing 50 and the elastic bodies 80, 80, the collars 90, 90 are not displaced in the housing 50 in the axial direction of the steered shaft 26. Therefore, the elastic bodies 80, 80 can properly support the side surfaces 74c, 74c of the bearing 74 in the axial direction of the steered shaft 26 (so-called floating support).
  • the collars 90, 90 configured in an annular shape having a U-shaped cross section have annular grooves 94, 94 (recesses 94, 94) having a U-shaped cross section.
  • the elastic bodies 80, 80 are fitted into the grooves 94, 94. When the elastic bodies 80, 80 are assembled to the housing 50, there is no concern that the elastic bodies 80, 80 fall off the collars 90, 90.
  • the elastic bodies 80, 80 include base end portions 81, 81 (first elastic portions 81, 81) integrally formed with the bottom portions 93, 93.
  • Front end surfaces 82c and 82c for supporting the side surfaces 74c and 74c of the bearing 74 in the axial direction of the steered shaft 26 First outer spaces S1 and S1 are provided between outer peripheral surfaces 82a and 82a of the elastic bodies 80 and 80 and inner peripheral surfaces 91a and 91a of the outer tubular portions 91 and 91, respectively.
  • Second gaps S2 and S2 are provided between the inner peripheral surfaces 82b and 82b of the elastic bodies 80 and 80 and the outer peripheral surfaces 92a and 92a of the inner cylindrical portions 92 and 92, respectively.
  • the elastic bodies 80 and 80 are deformed in the axial direction of the steered shaft 26 and the ratio of the compression load per unit compression amount.
  • the first load characteristic is that the elastic bodies 80, 80 begin to receive a compressive load from the side surfaces 74c, 74c of the bearing 74, and the bulging portion that is compressed and bulges in the radial direction is referred to as the outer tubular portion 91, It is a load characteristic until it is regulated by at least one of 91 and the inner cylinder portions 92, 92.
  • the second load characteristic is a load characteristic after the bulging portion of the elastic body 80, 80 is restricted by at least one of the outer tubular portion 91, 91 and the inner tubular portion 92, 92 of the collar 90, 90. is there.
  • the vibration and the operation noise caused by the displacement of the bearing 74 in the axial direction are generated by the first elastic body 80. It can be reduced depending on the load characteristics.
  • the impact load acting on the bearing 74 in the axial direction can be damped by the second load characteristics of the elastic bodies 80, 80.
  • the ball screw 70 and the bearing 74 can be protected from an impact load.
  • the axial position of the bearing 74 with respect to the housing 50 can be maintained by the second load characteristic. As a result, it is possible to prevent tapping.
  • the two-stage spring rate reduces vibration and operating noise of the bearing 74 during normal operation, and retains the position of the bearing 74 when an excessive impact load is applied to the steered shaft 26 in the axial direction. It is possible to achieve both.
  • the bulging portion that bulges in the radial direction has the first gaps S1, S1 and the second gaps as shown in FIG. It is possible to swell until the voids S2, S2 of the above are eliminated. Therefore, the bulging portion does not protrude from the collars 90, 90 and are not sandwiched between the side surfaces 74c, 74c of the bearing 74 and the collars 90, 90.
  • the inner peripheral surfaces 81a, 81a of the base end portions 81, 81 of the elastic bodies 80, 80 are in contact with the outer peripheral surfaces 92a, 92a of the inner cylindrical portions 92, 92. Therefore, the radial positions of the elastic bodies 80, 80 with respect to the collars 90, 90 can be accurately set, even though the first voids S1, S1 and the second voids S2, S2 are provided. You can The side surfaces 74c, 74c of the bearing 74 can be accurately supported by the elastic bodies 80, 80 over the entire circumference.
  • first distances C1 and C1 between the outer peripheral surfaces 82a and 82a of the elastic bodies 80 and 80 and the inner peripheral surfaces 91a and 91a of the outer tubular portions 91 and 91 are equal to each other. It is smaller than the second intervals C2, C2 between the peripheral surfaces 82b, 82b and the outer peripheral surfaces 92a, 92a of the inner cylindrical portions 92, 92.
  • the bearing 74 may have a slight inclination due to the uneven load applied to the nut 73 of the ball screw 70.
  • the elastic body 80 tends to bulge outward in diameter rather than inward.
  • the first distances C1 and C1 are smaller than the second distances C2 and C2. Therefore, the outward bulging of the elastic bodies 80, 80 is restricted before the outward bulging. As a result, the elastic bodies 80, 80 can be compressed and deformed substantially uniformly and efficiently.
  • the cross-sectional shape of the elastic bodies 80, 80 is a taper shape that tapers from the base end portions 81, 81 toward the side surfaces 74c, 74c of the bearing 74. Since the elastic bodies 80, 80 have tapered cross-sections, it is possible to sufficiently exhibit the first load characteristic in which the spring rate gradually increases.
  • the front end surfaces 91b, 91b of the outer tubular portions 91, 91 are more lateral than the front end surfaces 92b, 92b of the inner tubular portions 92, 92 to the side surfaces 74c, 74c of the bearing 74. Protruding towards. Therefore, as shown in FIG. 7, the amount of displacement of the bearing 74 in the axial direction can be accurately defined by the tip surfaces 91b and 91b of the outer cylindrical portions 91 and 91 having large diameters. Therefore, the compression amount (crush amount) of the elastic bodies 80, 80 can be regulated.
  • vehicle steering system 10 is not limited to the embodiments as long as the effects and advantages of the present invention are exhibited.
  • the vehicle steering system 10 mechanically separates the steering wheel 21 from the steered shaft 26, and the steering actuator (not shown) steers according to the steering amount of the steering wheel 21. It may be a so-called steer-by-wire type steering device of a system that generates the driving power and transmits the steering power to the steering shaft 26 by the ball screw 70.
  • the bearing 74 is not limited to a rolling bearing, and can be constituted by a sliding bearing, for example.
  • the vehicle steering system 10 of the present invention is suitable for mounting on a vehicle.
  • Vehicle Steering Device 26 Steering Shaft 43 Electric Motor 50 Housing 70 Ball Screw 73 Nut 74 Bearing 74c Side of Bearing 80 Elastic Body 81 First Elastic Portion (Base End) 81a Inner peripheral surface of first elastic portion 82 Second elastic portion 82a Outer peripheral surface of second elastic portion 82b Inner peripheral surface of second elastic portion 82c Tip surface of second elastic portion 90 Collar 91 Outer tubular portion 91a Outer tubular portion Inner peripheral surface 91b End surface of outer cylindrical portion 92 Inner cylindrical portion 92a Outer peripheral surface of inner cylindrical portion 92b End surface of inner cylindrical portion 93 Bottom 94 Groove (recess) C1 Distance between first voids C2 Distance between second voids D12 Inner diameter of second elastic portion (inner diameter of elastic body) D13 Outer diameter of second elastic portion (outer diameter of elastic body) D21 Outer diameter of inner cylinder part D22 Inner diameter of outer cylinder part S1 First void S2 Second void

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Support Of The Bearing (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

車両用ステアリング装置(10)は、軸方向へ移動可能にハウジング(50)に収納される転舵軸(26)と、電動モータ(43)が発生した駆動力を前記転舵軸(26)に伝達するボールねじ(70)と、前記ボールねじ(70)のナット(73)を前記ハウジング(50)に回転可能に支持する軸受(74)と、前記軸受(74)の側面(74c,74c)を全周にわたって前記転舵軸(26)の軸方向に支持する環状の弾性体(80,80)と、前記転舵軸(26)の軸方向における、前記弾性体(80,80)と前記ハウジング(50)との間に介在しており、前記軸受(74)の側面(74c,74c)に向いて開口した断面Ｕ字状に構成された環状のカラー(90,90)と、を備えている。外筒部(91,91)と内筒部(92,92)とは、前記転舵軸(26)の軸方向へ圧縮された前記弾性体(80,80)の径方向への変形を規制する。

Description

車両用ステアリング装置
　本発明は、ボールねじを有している車両用ステアリング装置に関する。
　車両用ステアリング装置のなかには、電動モータが発生した駆動力を、ボールねじによって転舵軸（例えばラック軸）に伝達する形式の、いわゆる電動パワーステアリング装置がある。転舵軸が軸方向へ移動することにより、車輪を転舵することができる。この種の車両用ステアリング装置は、例えば許文献１によって知られている。
　特許文献１で知られている車両用ステアリング装置は、電動モータが発生した駆動力を転舵軸に伝達するボールねじと、このボールねじの一部を成すナットをハウジングに回転可能に支持する軸受と、を備えている。この軸受の側面は、弾性体によって転舵軸の軸方向に支持（いわゆる、フローティング支持）されている。この弾性体は、ハウジングに組み付けられたセット状態では、バネレートが徐々に増大する第１荷重特性を発揮する。このため、弾性体は、ボールねじのミスアライメントや、ボールねじのナットに作用する荷重の偏りに起因して、軸受が軸方向へ変位することによる振動や作動音を、低減することができる。また、弾性体は、軸受に対して軸方向に作用する衝撃荷重を減衰する、第２荷重特性を発揮する。
　しかし、弾性体は、転舵軸の軸方向へ圧縮されるにつれて、径方向へも弾性変形し得るので、上述の必要な荷重特性を、より一層高めることが求められている。
特許第６２６６１８２号公報
　本発明は、ボールねじを有している車両用ステアリング装置に採用される弾性体の、必要な荷重特性を、より一層高めることができる技術を提供することを課題とする。
　本発明によれば、車両用ステアリング装置は、
　軸方向へ移動可能にハウジングに収納される転舵軸と、
　電動モータが発生した駆動力を前記転舵軸に伝達するボールねじと、
　前記ボールねじの一部を成すナットを前記ハウジングに回転可能に支持する軸受と、
　前記転舵軸の軸方向へ変形する単位圧縮量当たりの圧縮荷重の比率が徐々に増大する荷重特性を有しており、前記軸受の側面を全周にわたって前記転舵軸の軸方向に支持する、弾性材料から成る環状の弾性体と、
　前記転舵軸の軸方向における、前記弾性体と前記ハウジングとの間に介在しており、径方向外側の外筒部と、径方向内側の内筒部と、前記外筒部の一端と前記内筒部の一端との間を閉鎖している環状の底部とによって、前記軸受の側面に向いて開口した断面Ｕ字状の環状に構成されており、前記転舵軸の軸方向へ圧縮された前記弾性体の径方向への変形を、前記外筒部と前記内筒部とによって規制することが可能な構成の環状のカラーと、
を備えていることを特徴とする。
　本発明では、弾性体は、転舵軸の軸方向へ変形する単位圧縮量当たりの圧縮荷重の比率（バネレート）が徐々に増大する、荷重特性を有している。このため、弾性体は、ハウジングに組み付けられた、いわゆるセットされた状態では、バネレートが徐々に増大する荷重特性を発揮することができる。カラーの外筒部と内筒部は、転舵軸の軸方向へ圧縮された弾性体の、径方向への変形を規制することができる。圧縮された弾性体は、外筒部と内筒部とによって、径方向への膨出を抑制されるので、バネレートが急増する荷重特性に、変化し得る。このように弾性体は、材料の硬度を変えることなく、２段階のバネレートを、より確実に達成することができる。従って、ボールねじを有している車両用ステアリング装置に採用される弾性体の、必要な荷重特性を、より一層高めることができる。
本発明による車両用ステアリング装置の模式図である。 図１に示された第２伝動機構回りの断面図である。 図２の３部を拡大した図である。 図３に示された支持部を拡大した図である。 図４に示された支持部の分解図である。 図４に示された弾性体の圧縮荷重－圧縮量線図である。 図３に示されるカラーの先端面が軸受の外輪の側面に接した状態の説明図である。
　本発明を実施するための形態を添付図に基づいて以下に説明する。
　図１に示されるように、車両用ステアリング装置１０は、車両のステアリングホイール２１から車輪３１，３１（操舵用車輪３１，３１）に至るステアリング系２０と、このステアリング系２０に補助トルクを付加する補助トルク機構４０と、から成る。
　ステアリング系２０は、ステアリングホイール２１と、このステアリングホイール２１に連結されたステアリング軸２２と、このステアリング軸２２に自在軸継手２３によって連結された入力軸２４と、この入力軸２４に第１伝動機構２５によって連結された転舵軸２６と、この転舵軸２６の両端にボールジョイント２７，２７とタイロッド２８，２８とナックル２９，２９とを介して連結された左右（車幅方向両側）の車輪３１，３１と、から成る。
　第１伝動機構２５は、例えばラックアンドピニオン機構によって構成される。転舵軸２６は、軸方向（車幅方向）へ移動可能である。
　ステアリング系２０によれば、運転者がステアリングホイール２１を操舵することによって、操舵トルクにより第１伝動機構２５と転舵軸２６と左右のタイロッド２８，２８とを介して、左右の車輪３１，３１を操舵することができる。
　補助トルク機構４０は、操舵トルクセンサ４１と制御部４２と電動モータ４３と第２伝動機構４４とから成る。操舵トルクセンサ４１は、ステアリングハンドル２１に加えられたステアリング系２０の操舵トルクを検出する。制御部４２は、操舵トルクセンサ４１のトルク検出信号に基づいて制御信号を発生する。電動モータ４３は、制御部４２の制御信号に基づき、前記操舵トルクに応じたモータトルク（補助トルク）、つまり駆動力を発生する。第２伝動機構４４は、電動モータ４３が発生した補助トルクを前記転舵軸２６に伝達する。
　この車両用ステアリング装置１０によれば、運転者の操舵トルクに電動モータ４３の補助トルクを加えた複合トルクにより、転舵軸２６によって車輪３１，３１を転舵することができる。
　第１伝動機構２５は、車幅方向へ延びたハウジング５０に収納されている。転舵軸２６も、車幅方向（軸方向）へ移動可能にハウジング５０に収納されている。
　このハウジング５０について、詳しく説明する。図１及び図２に示されるように、ハウジング５０は、第１ハウジング半体５１と第２ハウジング半体５２とに、車幅方向に二分割されるとともに、互いにボルト結合によって一体化されている。
　さらに、図２に示されるように、ハウジング５０は、第１ハウジング半体５１と第２ハウジング半体５２との結合部分に、収納室５３を有する。ハウジング５０において、収納室５３の車幅方向の両端面を形成する第１壁面５４と第２壁面５５は、転舵軸２６に対して直交した平坦面である。第１端面５４は、第１ハウジング半体５１に有する。第２端面５５は、第２ハウジング半体５２に有する。収納室５３のなかの、車幅方向の途中には、中空状の円板５６が着脱可能に設けられている。この円板５６は、第２端面５５に対して対向し且つ平行な平坦な側面５７を有する。この側面５７のことを、以下、第３端面５７ということにする。
　図１及び図２に示されるように、第２伝動機構４４は収納室５３に収納されている。この第２伝動機構４４は、例えばベルト伝動機構６０とボールねじ７０とから成る。ベルト伝動機構６０は、電動モータ４３の出力軸４３ａに設けられた駆動プーリ６１と、ボールねじ７０のナット７３に設けられた従動プーリ６２と、駆動プーリ６１と従動プーリ６２とに掛けられたベルト６３とから成る。
　図２及び図３に示されるように、ボールねじ７０は、回転運動を直線運動に変換する変換機構の一種であって、電動モータ４３（図１参照）が発生した駆動力、つまり補助トルクを前記転舵軸２６に伝達する。このボールねじ７０は、転舵軸２６に形成されたネジ部７１と、複数のボール７２と、ネジ部７１に複数のボール７２を介して連結されたナット７３とから成る。
　ナット７３は、軸受７４によってハウジング５０に回転可能に支持されるとともに、軸受７４に対して軸方向への相対移動を規制されている。この軸受７４は、収納室５３のなかの、第２端面５５と第３端面５７との間に位置するとともに、収納室５３の内周面５８に嵌合している。収納室５３の内周面５８と軸受７４の外周面７４ａとの間には、極く微小な隙間が有る。このため、軸受７４に対して軸方向への荷重が作用した場合に、軸受７４は、収納室５３の内周面５８に対して、転舵軸２６の軸方向へ移動可能である。
　軸受７４は、ボールベアリングやローラベアリングなどの「転がり軸受」によって構成されることが好ましい。以下、軸受７４のことを、適宜「転がり軸受７４」と言い換える。転がり軸受７４の外輪７４ｂの両側には、一対の環状の支持部７５，７５が位置している。この一対の支持部７５，７５同士は、転がり軸受７４を挟んで、転舵軸２６の軸方向に互いに向かい合っている。このように、収納室５３のなかの、第２端面５５と第３端面５７との間には、転がり軸受７４と一対の支持部７５，７５が位置している。転がり軸受７４の外輪７４ｂの側面７４ｃ，７４ｃは、全周にわたり、一対の環状の支持部７５，７５によって転舵軸２６の軸方向に弾性を有して支持（いわゆる、フローティング支持）されている。この結果、ナット７３は、軸受７４を介して間接的に、転舵軸２６の軸方向に弾性を有して支持されている。
　以下、図３～図５を参照しつつ、一対の支持部７５，７５のなかの、１つの支持部７５を代表して説明する。支持部７５は、環状の弾性体８０と、この弾性体８０を支持する環状のカラー９０と、から成る。弾性体８０とカラー９０とは、転舵軸２６の軸方向に互いに組み合わされて、一体化されている。
　弾性体８０は、転がり軸受７４の外輪７４ｂの側面７４ｃを全周にわたって転舵軸２６の軸方向に支持する、弾性材料から成る環状の部材である。この弾性体８０を構成する弾性材料としては、例えばラバー単体、樹脂単体、ラバーと樹脂との組み合わせ品、ラバーと樹脂の二色成形品がある。
　詳しく説明すると、弾性体８０は、底部９３に一体に構成される第１弾性部８１（基端部８１）と、この第１弾性部８１から軸受７４の側面７４ｃへ向かって延びた第２弾性部８２と成り、一体に形成されて成る。第１弾性部８１は、中空円盤状の部分である。第２弾性部８２は、第１弾性部８１に連なる環状の部分である。この第２弾性部８２の断面形状は、第１弾性部８１から軸受７４の側面７４ｃへ向かって先細りとなるテーパ状である。つまり、第２弾性部８２は外周面８２ａと内周面８２ｂの両方が傾斜面である。第２弾性部８２の先端面８２ｃ（第１弾性部８１に対して反対側の面８２ｃ）は、軸受７４の側面７４ｃを転舵軸２６の軸方向に支持することが可能であり、例えば平坦面から成る。第２弾性部８２の内径Ｄ１２（第１弾性部８１に対する付け根の内径Ｄ１２）は、第１弾性部８１の内径Ｄ１１よりも大きい。第２弾性部８２の外径Ｄ１３は、第１弾性部８１の外径と同じである。
　カラー９０は、金属材料や硬質樹脂材料から成り、第２端面５５と第３端面５７のいずれか一方と、弾性体８０との間に位置している。第２端面５５と第３端面５７は、ハウジング５０の一部である。つまり、カラー９０は、転舵軸２６の軸方向における、弾性体８０とハウジング５０との間に介在している。
　このカラー９０は、軸受７４の側面７４ｃに向いて開口した断面Ｕ字状の環状の部材であって、径方向外側の外筒部９１（第１筒部９１）と、この外筒部９１よりも径方向内側の内筒部９２（第２筒部９２）と、外筒部９１の一端と内筒部９２の一端との間を閉鎖している環状の底部９３とから成り、一体に構成されている。外筒部９１と内筒部９２と底部９３とは、互いに同心上に位置している。底部９３は平板状の構成であって、両面が平坦面である。
　断面Ｕ字状の環状に構成されているカラー９０は、図５に示される断面Ｕ字状の環状の溝９４（凹部９４）を有することになる。弾性体８０は溝９４に嵌め込まれる。転舵軸２６の軸方向へ圧縮された弾性体８０の径方向への変形を、外筒部９１と内筒部９２とによって規制することが可能である。
　第１弾性部８１の内周面８１ａは、内筒部９２の外周面９２ａに接している（弾性を有した嵌合、つまり圧接を含む）。つまり、第１弾性部８１の内径Ｄ１１は、内筒部９２の外径Ｄ２１と同一、又はそれ以下に設定されている。
　第２弾性部８２の内径Ｄ１２は、内筒部９２の外径Ｄ２１よりも大きい。第２弾性部８２の外径Ｄ１３は、外筒部９１の内径Ｄ２２よりも小さい。第２弾性部８２の外周面８２ａと外筒部９１の内周面９１ａとの間には、第１の空隙Ｓ１を有する。第２弾性部８２の内周面８２ｂと内筒部９２の外周面９２ａとの間には、第２の空隙Ｓ２を有する。第２弾性部８２の外周面８２ａと外筒部９１の内周面９１ａとの間の第１の間隔Ｃ１（第１の空隙Ｓ１の大きさＣ１）は、第２弾性部８２の内周面８２ｂと内筒部９２の外周面９２ａとの間の第２の間隔Ｃ２（第２の空隙Ｓ２の大きさＣ２）よりも小さい。
　底部９３に対して、外筒部９１の先端面９１ｂは、内筒部９２の先端面９２ｂよりも、軸受７４の側面７４ｃへ向かって突出量Ｘ１（図４参照）だけ突出している。第２弾性部８２の先端面８２ｃは、外筒部９１の先端面９１ｂから、軸受７４の側面７４ｃへ向かって突出量Ｘ２（図４参照）だけ突出している。
　弾性体８０は、第１荷重特性と第２荷重特性とを有している。
　第１荷重特性は、転舵軸２６の軸方向へ変形する単位圧縮量当たりの圧縮荷重の比率、つまりバネレートが徐々に増大する特性である。この第１荷重特性では、バネレートの変化は線形に近似していることが好ましい。しかも、この第１荷重特性でのバネレートの最大値は、転舵軸２６の軸方向への、軸受７４の振動を低減することが可能な程度に、小さく設定されている。具体的には、この第１荷重特性は、弾性体８０が軸受７４の側面７４ｃから圧縮荷重を受け始め、圧縮されて径方向へ膨出した膨出部分を、カラー９０の外筒部９１と内筒部９２との少なくとも一方により規制されるまでの、荷重特性である。
　第２荷重特性は、単位圧縮量当たりの圧縮荷重の比率（バネレート）が、第１荷重特性に比べて急増する特性である。具体的には、第２荷重特性は、弾性体８０の前記膨出部分が、カラー９０の外筒部９１と内筒部９２との少なくとも一方によって規制された後の、荷重特性である。
　ここで、弾性体８０の荷重特性について、図６を参照しつつ説明する。図６は、弾性体８０の圧縮荷重－圧縮量線図であり、縦軸を弾性体８０に入力する圧縮荷重ｆｃとし、横軸を弾性体８０の圧縮量δとして、圧縮荷重ｆｃに対する弾性体８０の圧縮量δの特性、つまり荷重特性を表している。原点から予め設定された基準圧縮量δａまでの、圧縮量の範囲Ａ１のことを、第１の範囲Ａ１という。第１の範囲Ａ１よりも後半の、圧縮量の範囲Ａ２のことを、第２の範囲Ａ２という。
　弾性体８０の特性は、第１の範囲Ａ１では「バネレートが小さく」且つ「バネレートが徐々に増大する」第１荷重特性を有し、第２の範囲Ａ２では「バネレートが急増する」第２荷重特性を有する。第１荷重特性では、バネレートの変化が線形に近似しているとともに、基準圧縮量δａでのバネレートが最大となる。このように弾性体８０の特性は、いわゆる２段階のバネレートを有している。本発明では、圧縮量δの初期値δｓは、第１の範囲Ａ１において基準圧縮量δａの近くに設定、つまり小さく設定されている。
　次に、一対の支持部７５，７５の作用を説明する。図３に示されるように、転がり軸受７４は、一対の支持部７５，７５によって転舵軸２６の軸方向に挟み込まれて、第２端面５５と第３端面５７との間に位置している。
　第２端面５５と第３端面５７との間の離間寸法Ｄｉ（図３参照）は、転がり軸受７４の幅と一対の支持部７５，７５の各幅Ｗｄ，Ｗｄ（図４参照）との総和よりも、小さく設定されている。このため、軸方向の力がナット７３に作用していない初期状態において、既に弾性体８０，８０は、一定の圧縮量だけ圧縮されている（初期設定されている）。この一定の圧縮量は、図６に示される圧縮量δの初期値δｓに相当し、第１の範囲Ａ１に設定される。この結果、初期値δｓに対応した初期圧縮荷重ｆｃｓ（予圧）が、転がり軸受７４の各側面７４ｃ，７４ｃに付与される。この初期状態では、図３に示されるように、転がり軸受７４の各側面７４ｃ，７４ｃと各カラー９０，９０の先端面９１ａ，９１ａとの間には、転舵軸２６の軸方向に一定の隙間Ｓｐ，Ｓｐを有している。ナット７３や転がり軸受７４に作用した、軸方向の力は、弾性体８０，８０によって減衰される。
　ナット７３や転がり軸受７４に作用した軸方向の力が過大になると、図６に示されるように、転がり軸受７４の側面７４ｃが軸方向へ変位して、カラー９０の外筒部９１の先端面９１ｂに当たる。転がり軸受７４はこれ以上の変位を規制される。弾性体８０は、これ以上の弾性変形をしない。この場合に、弾性体８０は、外筒部９１と内筒部９２とによって径方向への膨出を規制されるので、径方向へ膨出して、転がり軸受７４の側面７４ｃとカラー９０との間に挟み込まれることはない。
　以上の説明をまとめると、次の通りである。
　図２及び図３に示されるように、車両用ステアリング装置１０は、
　軸方向へ移動可能にハウジング５０に収納される転舵軸２６と、
　電動モータ４３（図１参照）が発生した駆動力を前記転舵軸２６に伝達するボールねじ７０と、
　前記ボールねじ７０の一部を成すナット７３を前記ハウジング５０に回転可能に支持する軸受７４と、
　前記転舵軸２６の軸方向へ変形する単位圧縮量当たりの圧縮荷重の比率が徐々に増大する荷重特性（第１荷重特性）を有しており、前記軸受７４の側面７４ｃ，７４ｃ（転がり軸受７４の外輪７４ｂの側面７４ｃ，７４ｃ）を全周にわたって前記転舵軸２６の軸方向に支持する、弾性材料から成る環状の弾性体８０，８０と、
　前記転舵軸２６の軸方向における、前記弾性体８０，８０と前記ハウジング５０との間に介在しており、径方向外側の外筒部９１，９１と、径方向内側の内筒部９２，９２と、前記外筒部９１，９１の一端と前記内筒部９２，９２の一端との間を閉鎖している環状の底部９３，９３とによって、前記軸受７４の側面７４ｃ，７４ｃに向いて開口した断面Ｕ字状の環状に構成されており、前記転舵軸２６の軸方向へ圧縮された前記弾性体８０，８０の径方向への変形を、前記外筒部９１，９１と前記内筒部９２，９２とによって規制することが可能な構成の環状のカラー９０，９０と、を備えている。
　弾性体８０は、転舵軸２６の軸方向へ変形する単位圧縮量当たりの圧縮荷重の比率（バネレート）が徐々に増大する、荷重特性を有している。このため、弾性体８０，８０は、ハウジング５０に組み付けられた、いわゆるセットされた状態では、バネレートが徐々に増大する荷重特性を発揮することができる。カラー９０，９０の外筒部９１，９１と内筒部９２，９２は、転舵軸２６の軸方向へ圧縮された弾性体８０，８０の、径方向への変形を規制することができる。圧縮された弾性体８０，８０は、外筒部９１，９１と内筒部９２，９２とによって、径方向への膨出を抑制されるので、バネレートが急増する荷重特性に、変化し得る。このように弾性体８０，８０は、材料の硬度を変えることなく、２段階のバネレートを、より確実に達成することができる。従って、ボールねじ７０を有している車両用ステアリング装置１０に採用される弾性体８０，８０の、必要な荷重特性を、より一層高めることができる。
　しかも、弾性体８０，８０は、カラー９０，９０に組み込まれているので、軸受７４の側面７４ｃ，７４ｃに対して常に適切な姿勢を維持することができる。カラー９０，９０は、ハウジング５０と弾性体８０，８０との間に介在しているので、ハウジング５０内で転舵軸２６の軸方向へ変位しない。このため、弾性体８０，８０によって、軸受７４の側面７４ｃ，７４ｃを転舵軸２６の軸方向に適切に支持（いわゆる、フローティング支持）することができる。
　また、断面Ｕ字状の環状に構成されているカラー９０，９０は、断面Ｕ字状の環状の溝９４，９４（凹部９４，９４）を有することになる。この溝９４，９４に弾性体８０，８０が嵌め込まれる。ハウジング５０に弾性体８０，８０を組み付ける際に、弾性体８０，８０がカラー９０，９０から脱落する心配はない。
　さらに、図３及び図４に示されるように、前記弾性体８０，８０は、前記底部９３，９３に一体に構成される基端部８１，８１（第１弾性部８１，８１）と、前記軸受７４の側面７４ｃ，７４ｃを前記転舵軸２６の軸方向に支持する先端面８２ｃ，８２ｃと、を有し、
　前記弾性体８０，８０の外周面８２ａ，８２ａと前記外筒部９１，９１の内周面９１ａ，９１ａとの間には第１の空隙Ｓ１，Ｓ１を有し、
　前記弾性体８０，８０の内周面８２ｂ，８２ｂと前記内筒部９２，９２の外周面９２ａ，９２ａとの間には第２の空隙Ｓ２，Ｓ２を有している。
　このように、第１の空隙Ｓ１，Ｓ１及び第２の空隙Ｓ２，Ｓ２を有することにより、弾性体８０，８０は、転舵軸２６の軸方向へ変形する単位圧縮量当たりの圧縮荷重の比率が徐々に増大する第１荷重特性と、前記比率が第１荷重特性に比べて急増する第２荷重特性との、いわゆる２段階のバネレートを有することができる。
　第１荷重特性は、弾性体８０，８０が軸受７４の側面７４ｃ，７４ｃから圧縮荷重を受け始め、圧縮されて径方向へ膨出した膨出部分を、カラー９０，９０の外筒部９１，９１と内筒部９２，９２との少なくとも一方により規制されるまでの、荷重特性である。第２荷重特性は、弾性体８０，８０の前記膨出部分が、カラー９０，９０の外筒部９１，９１と内筒部９２，９２との少なくとも一方によって規制された後の、荷重特性である。
　このため、ボールねじ７０のミスアライメントや、ボールねじ７０のナット７３に作用する荷重の偏りに起因して、軸受７４が軸方向へ変位することによる振動や作動音を、弾性体８０の第１荷重特性によって低減することができる。
　また、軸受７４に対して軸方向に作用する衝撃荷重を、弾性体８０，８０の第２荷重特性によって減衰することができる。この結果、ボールねじ７０や軸受７４を衝撃荷重から保護することができる。加えて、ハウジング５０に対する軸受７４の、軸方向の位置を、第２荷重特性によって保持することができる。この結果、打音の発生を防止することができる。
　このように、２段階のバネレートによって、通常運転時における軸受７４の振動や作動音の低減と、転舵軸２６に軸方向の過大な衝撃荷重を受けたときの軸受７４の位置の保持性との、両立を図ることができる。
　しかも、弾性体８０，８０が転舵軸２６の軸方向へ圧縮されるにつれて、径方向へ膨出した膨出部分は、図７に示されるように、第１の空隙Ｓ１，Ｓ１や第２の空隙Ｓ２，Ｓ２が無くなるまで、膨出することができる。このため、膨出部分がカラー９０，９０から、はみ出して、軸受７４の側面７４ｃ，７４ｃとカラー９０，９０との間に挟み込まれることはない。
　さらに、前記弾性体８０，８０の前記基端部８１，８１の内周面８１ａ、８１ａは、前記内筒部９２，９２の外周面９２ａ，９２ａに接している。このため、第１の空隙Ｓ１，Ｓ１及び第２の空隙Ｓ２，Ｓ２を有しているにもかかわらず、カラー９０，９０に対する弾性体８０，８０の径方向の位置を、正確に設定することができる。軸受７４の側面７４ｃ，７４ｃを全周にわたり、弾性体８０，８０によって正確に支持することができる。しかも、弾性体８０，８０の基端部８１，８１の内周面８１ａ，８１ａのみが、内筒部９２，９２の外周面９２ａ，９２ａに接するので、圧縮された弾性体８０，８０が径方向へ膨出する作用に、影響を及ぼすことはない。
　さらに、前記弾性体８０，８０の外周面８２ａ，８２ａと前記外筒部９１，９１の内周面９１ａ，９１ａとの間の第１の間隔Ｃ１，Ｃ１は、前記弾性体８０，８０の内周面８２ｂ，８２ｂと前記内筒部９２，９２の外周面９２ａ，９２ａとの間の第２の間隔Ｃ２，Ｃ２よりも小さい。
　上述のように、ボールねじ７０のナット７３に作用する荷重の偏りに起因して、軸受７４には微小な傾きが発生し得る。この場合に、弾性体８０は、径内方よりも径外方へ膨出する傾向になる。これに対し、第１の間隔Ｃ１，Ｃ１は、第２の間隔Ｃ２，Ｃ２よりも小さい。このため、弾性体８０，８０の径外方への膨出は、径内方への膨出よりも先に規制される。この結果、弾性体８０，８０を、概ね均等に効率よく圧縮変形させることができる。
　さらに、前記弾性体８０，８０の断面形状は、前記基端部８１，８１から前記軸受７４の側面７４ｃ，７４ｃへ向かって先細りとなるテーパ状である。弾性体８０，８０の断面形状が先細りテーパ状であるから、バネレートが徐々に増大する第１荷重特性を、十分に発揮することができる。
　さらに、前記底部９３，９３に対して、前記外筒部９１，９１の先端面９１ｂ，９１ｂは、前記内筒部９２，９２の先端面９２ｂ，９２ｂよりも、前記軸受７４の側面７４ｃ，７４ｃへ向かって突出している。このため、図７に示されるように、軸受７４が軸方向へ変位する変位量を、大径である外筒部９１，９１の先端面９１ｂ，９１ｂによって、正確に規定することができる。従って、弾性体８０，８０の圧縮量（潰れ量）を規制することができる。
　なお、本発明による車両用ステアリング装置１０は、本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、実施例に限定されるものではない。
　例えば、本発明では、車両用ステアリング装置１０は、ステアリングホイール２１と転舵軸２６との間を機械的に分離し、ステアリングホイール２１の操舵量に従って転舵用アクチュエータ（図示せず）が転舵用動力を発生し、この転舵用動力をボールねじ７０によって転舵軸２６に伝える方式の、いわゆる、ステア バイ ワイヤ（steer-by-wire）式ステアリング装置であってもよい。
　また、軸受７４は、転がり軸受に限定されるものではなく、例えば滑り軸受によって構成することができる。
　本発明の車両用ステアリング装置１０は、自動車に搭載するのに好適である。
　１０　　車両用ステアリング装置
　２６　　転舵軸
　４３　　電動モータ
　５０　　ハウジング
　７０　　ボールねじ
　７３　　ナット
　７４　　軸受
　７４ｃ　軸受の側面
　８０　　弾性体
　８１　　第１弾性部（基端部）
　８１ａ　第１弾性部の内周面
　８２　　第２弾性部
　８２ａ　第２弾性部の外周面
　８２ｂ　第２弾性部の内周面
　８２ｃ　第２弾性部の先端面
　９０　　カラー
　９１　　外筒部
　９１ａ　外筒部の内周面
　９１ｂ　外筒部の先端面
　９２　　内筒部
　９２ａ　内筒部の外周面
　９２ｂ　内筒部の先端面
　９３　　底部
　９４　　溝（凹部）
　Ｃ１　　第１の空隙の間隔
　Ｃ２　　第２の空隙の間隔
　Ｄ１２　第２弾性部の内径（弾性体の内径）
　Ｄ１３　第２弾性部の外径（弾性体の外径）
　Ｄ２１　内筒部の外径
　Ｄ２２　外筒部の内径
　Ｓ１　　第１の空隙
　Ｓ２　　第２の空隙

Claims (6)

  1. 　軸方向へ移動可能にハウジングに収納される転舵軸と、
    　電動モータが発生した駆動力を前記転舵軸に伝達するボールねじと、
    　前記ボールねじの一部を成すナットを前記ハウジングに回転可能に支持する軸受と、
    　前記転舵軸の軸方向へ変形する単位圧縮量当たりの圧縮荷重の比率が徐々に増大する荷重特性を有しており、前記軸受の側面を全周にわたって前記転舵軸の軸方向に支持する、弾性材料から成る環状の弾性体と、
    　前記転舵軸の軸方向における、前記弾性体と前記ハウジングとの間に介在しており、径方向外側の外筒部と、径方向内側の内筒部と、前記外筒部の一端と前記内筒部の一端との間を閉鎖している環状の底部とによって、前記軸受の側面に向いて開口した断面Ｕ字状の環状に構成されており、前記転舵軸の軸方向へ圧縮された前記弾性体の径方向への変形を、前記外筒部と前記内筒部とによって規制することが可能な構成の環状のカラーと、
    を備えていることを特徴とする車両用ステアリング装置。
  2. 　前記弾性体は、前記底部に一体に構成される基端部と、前記軸受の側面を前記転舵軸の軸方向に支持する先端面と、を有し、
    　前記弾性体の外周面と前記外筒部の内周面との間には第１の空隙を有し、
    　前記弾性体の内周面と前記内筒部の外周面との間には第２の空隙を有している、
    ことを特徴とする請求項１に記載の車両用ステアリング装置。
  3. 　前記弾性体の前記基端部の内周面は、前記内筒部の外周面に接している、
    ことを特徴とする請求項２に記載の車両用ステアリング装置。
  4. 　前記弾性体の外周面と前記外筒部の内周面との間の第１の間隔は、前記弾性体の内周面と前記内筒部の外周面との間の第２の間隔よりも小さい、
    ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の車両用ステアリング装置。
  5. 　前記弾性体の断面形状は、前記基端部から前記軸受の側面へ向かって先細りとなるテーパ状である、
    ことを特徴とする請求項２～４のいずれか１項に記載の車両用ステアリング装置。
  6. 　前記外筒部の先端面は、前記内筒部の先端面よりも前記軸受の側面へ向かって突出している、
    ことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の車両用ステアリング装置。
PCT/JP2019/006749 2019-02-22 2019-02-22 車両用ステアリング装置 Ceased WO2020170417A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2019/006749 WO2020170417A1 (ja) 2019-02-22 2019-02-22 車両用ステアリング装置
JP2019510984A JP6608563B1 (ja) 2019-02-22 2019-02-22 車両用ステアリング装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2019/006749 WO2020170417A1 (ja) 2019-02-22 2019-02-22 車両用ステアリング装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020170417A1 true WO2020170417A1 (ja) 2020-08-27

Family

ID=68611056

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/006749 Ceased WO2020170417A1 (ja) 2019-02-22 2019-02-22 車両用ステアリング装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6608563B1 (ja)
WO (1) WO2020170417A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12560236B2 (en) 2024-06-20 2026-02-24 Borgwarner Inc. Bearing spacer

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013119322A (ja) * 2011-12-07 2013-06-17 Jtekt Corp 電動パワーステアリング装置
JP2013147074A (ja) * 2012-01-17 2013-08-01 Jtekt Corp 電動パワーステアリング装置
JP2014166790A (ja) * 2013-02-28 2014-09-11 Jtekt Corp 電動パワーステアリング装置
JP2016159668A (ja) * 2015-02-27 2016-09-05 株式会社ショーワ 車両用転舵装置
JP6266182B1 (ja) * 2017-06-29 2018-01-24 株式会社ショーワ 車両用ステアリング装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013119322A (ja) * 2011-12-07 2013-06-17 Jtekt Corp 電動パワーステアリング装置
JP2013147074A (ja) * 2012-01-17 2013-08-01 Jtekt Corp 電動パワーステアリング装置
JP2014166790A (ja) * 2013-02-28 2014-09-11 Jtekt Corp 電動パワーステアリング装置
JP2016159668A (ja) * 2015-02-27 2016-09-05 株式会社ショーワ 車両用転舵装置
JP6266182B1 (ja) * 2017-06-29 2018-01-24 株式会社ショーワ 車両用ステアリング装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12560236B2 (en) 2024-06-20 2026-02-24 Borgwarner Inc. Bearing spacer

Also Published As

Publication number Publication date
JP6608563B1 (ja) 2019-11-20
JPWO2020170417A1 (ja) 2021-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6266182B1 (ja) 車両用ステアリング装置
JP5641195B2 (ja) 電動パワーステアリング装置
CN103857581B (zh) 转向盘的电动位置调节装置
CN102216144B (zh) 具有隔离器的将旋转运动变换成线性运动的机构
US9302697B2 (en) Steering apparatus
US7461571B2 (en) Vehicle steering apparatus
JPWO2004052712A1 (ja) 電動パワーステアリング装置
JP5417840B2 (ja) ステアリング装置
JP2013189112A (ja) 電動パワーステアリング装置
JP6768181B1 (ja) 車両用ステアリング装置
KR102106287B1 (ko) 스티어 바이 와이어식 동력 보조 조향장치
JP2016003760A (ja) ウォーム減速機およびそれを備えた電動パワーステアリング装置
WO2020170417A1 (ja) 車両用ステアリング装置
KR101034099B1 (ko) 전동식 동력조향장치의 웜 기어축 지지장치
US9296414B2 (en) Electric power steering apparatus
JP5245534B2 (ja) 伸縮軸及び伸縮軸を備えたステアリング装置
JP5157410B2 (ja) 伸縮軸及び伸縮軸を備えたステアリング装置
JP4622638B2 (ja) ラックピニオン式ステアリングギヤ
JP2007203947A (ja) 電動式パワーステアリング装置用ウォーム減速機及びこれを組み込んだ電動式パワーステアリング装置
JP5157506B2 (ja) 伸縮軸
JP2009180322A (ja) 伸縮軸及び伸縮軸を備えたステアリング装置
JP5056182B2 (ja) テレスコピック式ステアリング装置
JP2015107683A (ja) ラックシャフト支持装置およびこの装置を備えるステアリング装置
JP2019119274A (ja) ステアリング装置
JP4899706B2 (ja) 十字軸自在継手

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019510984

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19915746

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19915746

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1