JP2000280920A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
電動パワーステアリング装置Info
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Abstract
度を増すと同時に、大きな減速比を有する電動パワース
テアリング装置を提供すること。 【解決手段】 電動パワーステアリング装置は、操舵力
に応じて移動自在なラック軸5と、ラック軸5と同軸の
ボールナット31を有するボールねじ機構30と、電動
モータ6の出力軸20に取り付けられた第1歯車21
と、ボールナット31に同軸に取り付けられた第2歯車
22とを備えており、電動モータ6の軸線がラック軸5
の軸線に対して傾斜して配置され、かつ第1歯車21と
第2歯車22との噛み合い部分が、出力軸20の軸線と
ラック軸5の軸線とがなす角度の鈍角α側に位置してい
る。
Description
を軽減するための操舵補助力を発生する電動パワーステ
アリング装置に関し、さらに詳細には、電動パワーステ
アリング装置の電動モータの回転駆動力をラック軸に伝
達するための駆動力伝達構造に関する。
による操舵力を軽減するために、該操舵力に電動モータ
の発生する操舵補助力を付加する種々の電動パワーステ
アリング装置が知られている。例えば、特開平8−20
7796号公報に記載された電動パワーステアリング装
置では、ステアリングホイールからの操舵力に応じて転
舵輪を転舵すべく軸方向に移動自在なラック軸が、ボー
ルねじ機構を介して伝達される電動モータの回転駆動力
により移動されて、操舵力を補助するようになってい
る。ここでは、ボールねじ機構のボールナットに固定さ
れた傘歯車が、電動モータの出力軸に固定された傘歯車
と噛み合って、回転駆動される。また、電動モータは、
その軸線がラック軸の軸線に対して鋭角をなすように配
置されている。
り、例えば実公平5−20626号公報の第1図に記載
されているような、電動モータの軸線とラック軸の軸線
とが直交して配置されている電動パワーステアリング装
置に比べて、ラック軸と直交する方向への電動モータの
突出量が少なくなるため、電動パワーステアリング装置
がコンパクトになり、レイアウトの自由度を増すことが
できる。
開平8−207796号公報に記載された電動パワース
テアリング装置では、電動モータの出力軸に固定された
傘歯車とボールナットに固定された傘歯車との噛み合い
部分は、電動モータの軸線とラック軸の軸線とがなす角
度の鋭角側にあるため、ボールナット側の傘歯車の大き
さが制限され、大きな減速比を得ることが困難であっ
た。また、大きな減速比を得ようとすると、ボールナッ
ト側の傘歯車の径を大きくせざるを得ず、結果的に装置
が大型化して、電動モータを鋭角に配置したことによる
レイアウト上の利点が失われるおそれがあった。
されたものであって、請求項1および請求項2記載の発
明は、装置をコンパクトにして、レイアウトの自由度を
増すと同時に、大きな減速比を有する電動パワーステア
リング装置を提供することを共通の課題とする。また、
請求項2記載の発明は、さらに、電動パワーステアリン
グ装置の耐久性の向上を図ることを課題とする。
項1記載の発明は、入力された操舵力に応じて車両の転
舵輪を転舵すべく軸方向に移動自在なラック軸と、該ラ
ック軸と同軸に配置された回転部材を有するとともに該
回転部材の回転を前記ラック軸の軸方向の移動に変換す
る変換機構と、前記操舵力を補助する補助力を発生する
電動モータと、該電動モータの出力軸に取り付けられた
第1歯車と、該第1歯車との噛み合いにより回転駆動さ
れるとともに前記回転部材に同軸に設けられて該回転部
材を回転駆動する第2歯車とを備え、前記電動モータの
軸線が前記ラック軸の軸線に対して傾斜して配置された
電動パワーステアリング装置において、前記第1歯車と
前記第2歯車との噛み合い部分が、前記電動モータの前
記出力軸の軸線と前記ラック軸の軸線とがなす角度の鈍
角側に位置する電動パワーステアリング装置である。
電動モータの軸線がラック軸の軸線に対して傾斜して配
置されているため、電動モータがラック軸の径方向外方
に突出する度合いは、電動モータの軸線がラック軸の軸
線と直交するように配置されたものに比べて小さくな
る。その結果、電動パワーステアリング装置がコンパク
トとなって、そのレイアウトの自由度を増すことができ
る。
部分が、電動モータの出力軸の軸線とラック軸の軸線と
がなす角度の鈍角側にあるので、第2歯車の大きさは、
傾斜している出力軸の位置および第1歯車に基づく制約
を受けることが少なく、電動モータの軸線および出力軸
の軸線が傾斜して配置されているにも拘わらず、第2歯
車として、比較的径の大きな歯車を採用することが可能
となる。その結果、減速比も大きくすることができて、
減速比に関する設計の自由度が増える。また、第1およ
び第2歯車のみで所望の減速比が得られるため、所望の
減速比を得るために3個以上の歯車から構成される複雑
な減速機構が不要となるので、部品点数を削減でき、減
速機構をコンパクトに構成することができる。
求項1記載の電動パワーステアリング装置において、前
記第2歯車の基準ピッチ面から歯先側に向かって延びる
該基準ピッチ面の法線が、前記ラック軸を指向している
ことにより、第1および第2歯車の噛み合い率を高める
ことができるので、操舵補助力の源である電動モータか
らの大きなトルクも、確実に第2歯車に伝達できる。ま
た、噛み合い部分の個々の歯に作用する伝達荷重を分散
して小さくできるので、歯車の耐強度および耐久性を向
上させることができる。
軸線とは電動モータのロータの回転中心線を意味する。
1および図2を参照して説明する。図1は、本出願発明
の実施形態である電動パワーステアリング装置の概略全
体図であり、図2は、その要部拡大図である。
左右方向に延びる略円筒状のハウジング2を備えてお
り、該ハウジング2内にラック軸5が軸方向に移動自在
に収容されている。ハウジング2は、ハウジング本体3
とハウジング本体3の一端部である拡開した開口端部に
装着された歯車収容ハウジング4とから構成されてい
る。そして、この歯車収容ハウジング4は、電動モータ
6の取付部4aと、ラック軸5が軸方向に移動自在に挿
通する挿通部4bとを有している。また、ラック軸5の
両端部は、それぞれボールジョイントを介してタイロッ
ド7,7に連結されていて、ラック軸5の移動によりタ
イロッド7,7が動かされ、さらに転舵機構を介して、
車両の転舵輪が転舵される。
ジング本体3の端部に嵌着され、他端部がタイロッド7
に嵌着された防塵用の第1ブーツ8により覆われてい
る。そして、他方のボールジョイントは、一端部が歯車
収容ハウジング4の挿通部4bに嵌着され、他端部がタ
イロッド7に嵌着された防塵用の第2ブーツ9により覆
われている。
ブーツ8の嵌着部分より中央寄りには、ステアリングギ
ヤボックス3aが、ハウジング本体3から傾斜して延び
て配置されている。すなわち、ラック軸5の軸線を含み
かつ後述する入力軸10の軸線と平行な平面上で、ステ
アリングギヤボックス3aの中心線(この実施形態で
は、この中心線と入力軸10の軸線とは一致している)
と平行な第1直線とラック軸5の軸線との交点から、ラ
ック軸5の軸線の一部であってラック軸5の中央位置の
向きに延びる半直線と、該交点から前記第1直線の一部
であって入力軸10がある向きに延びる半直線とがなす
角度が鈍角となるように傾斜している。この鈍角の大き
さは必要に応じて適宜設定されるものである。
アリングホイールが一体的に取り付けられたステアリン
グ軸にジョイントを介して連結されている入力軸10
が、軸受を介して回動自在に支持されている。ステアリ
ングギヤボックス3a内では、出力軸が軸受を介して該
ギヤボックス3aに回動自在に支持されており、さらに
入力軸10が、トーションバーを介して、相対的に捩り
可能に出力軸と連結されている。
いて、ラック軸5に形成されたラック部と噛み合ってい
る。そのため、ステアリングホイールからの操舵力の入
力により、ステアリング軸、入力軸10、捩りを伴った
トーションバーそして出力軸が回動し、その出力軸の回
動に応じて、ピニオンとラック部の噛み合いにより、ラ
ック軸5が軸方向に移動するようになっている。
ている歯車収容ハウジング4において、その取付部4a
に、ステアリングホイールからの操舵力を補助する補助
力を発生する電動モータ6が、ボルトにより取り付けら
れている。この取付部4aは、ハウジング2の中央位置
からの軸方向距離がステアリングギヤボックス3aのそ
れと略等しい位置で、歯車収容ハウジング4から傾斜し
て延びて配置されている。
動モータ6の軸線(電動モータ6のロータの回転中心
線)と平行な平面上、またはラック軸5の軸線と電動モ
ータ6の軸線とを含む平面上(この実施形態では、ラッ
ク軸5の軸線と電動モータ6の軸線は同一平面上にあ
る)で、取付部4aの中心線(この実施形態では、この
中心線と電動モータ6の軸線とは一致している)とラッ
ク軸5の軸線との交点(電動モータ6の軸線とラック軸
5の軸線とが捩れの位置にある場合は、取付部4aの中
心線と平行な第2直線とラック軸5の軸線との交点)か
ら、ラック軸5の軸線の一部であってラック軸5の中央
位置の向きに延びる半直線と、該交点から取付部4aの
中心線(すなわち、電動モータ6の軸線)の一部であっ
て電動モータ6がある向き(または前記第2直線の一部
であって電動モータ6がある向き)に延びる半直線とが
なす角度が鈍角αとなるように傾斜している。この鈍角
αの大きさは必要に応じて適宜設定されるものである
が、この実施形態では、ステアリングギヤボックス3a
の前記鈍角の大きさと略等しくされている。
軸5の軸線に対して傾斜しており、電動モータ6は、ハ
ウジング2に対して傾斜して配置されている。そのた
め、電動モータ6がハウジング2から径方向外方に突出
する度合いは、電動モータ6の軸線がラック軸5の軸線
と直交するように配置されたものに比べて小さくなり、
電動パワーステアリング装置1がコンパクトとなる。
関する前記第1直線と電動モータ6の軸線(または第2
直線)とは同一平面上にあるため、ステアリングギヤボ
ックス3aおよび電動モータ6は、ハウジング2に対し
て略同じ側に突出して配置されている。そのため、ハウ
ジング2の中央位置に関して、ステアリングギヤボック
ス3aと、取付部4aおよび電動モータ6とは、略対称
に配置されていて、しかも両者の間の間隔は、ハウジン
グ2から径方向外方に向かうにつれて次第に大きくなっ
ている。
4内に出力軸20が延びており、その先端部には第1歯
車21が取り付けられていて、出力軸20と一体的に回
転するようになっている。また、この出力軸20の軸線
は、この実施形態では電動モータ6の軸線と一致してい
ることから、ラック軸5の軸線とは、電動モータ6の軸
線とラック軸5の軸線とにより形成される前記鈍角αに
等しい角度で傾斜した状態で交わっている。
ハウジング4の装着部分の近傍は、ハウジング本体3の
他の部分に比較して大径とされたボールねじ機構収容部
3bとなっており、このボールねじ機構収容部3bの開
口端部がさらに大径となって、前述の拡開した開口端部
となっている。
は、ラック軸5の径方向外方に配置された回転部材であ
るボールナット31が、ラック軸5と同軸に設けられて
いる。ボールナット31は、アンギュラ玉軸受32を介
して、ハウジング本体3に回転自在にかつ軸方向に移動
不能に支持されている。また、ラック軸5は、その中央
位置近傍から第2ブーツ9側の端部に至る範囲の外周に
螺旋状のねじ溝が形成されたねじ溝部33を有してい
て、該ねじ溝とボールナット31の内周に形成された螺
旋状のねじ溝との間に形成された空間には、多数のボー
ル34が転動自在に介在している。なお、ボールナット
31には、ボールナット31の回転につれて軸方向に進
行したボール34を後方に戻す通路が設けられている。
ク軸5のねじ溝部33およびボール34が構成要素とな
ってボールねじ機構30が形成されている。そして、こ
のボールねじ機構30は、ボールナット31の回転によ
り、ラック軸5の軸方向の移動を生じさせることから、
ボールナット31の回転をラック軸5の軸方向の移動に
変換する変換機構を構成している。
アリングギヤボックス3a、電動モータ6およびボール
ねじ機構30収容部3bのこのような配置により、ハウ
ジング2の中央位置に関して、この取付部4aおよび電
動モータ6と、ステアリングギヤボックス3aとは、略
対称に配置されていて、両者の間の間隔は、ハウジング
2から径方向外方に向かうにつれて次第に大きくなった
うえに、ボールねじ機構30は、電動モータ6よりもハ
ウジング2の中央位置寄りに配置されているので、ハウ
ジング2から径方向外方に大きく突出している電動モー
タ6を可能な限りハウジング2の端部に近づけて配置す
ることができ、ハウジング2の中央部に比較的広い空間
を形成することができる。
には、ラック軸5の中央位置側から順に、アンギュラ玉
軸受32のインナレースを支持する軸受支持部と第2歯
車22が取り付けられる歯車取付部とが、軸方向に並ん
で形成されている。そして、アンギュラ玉軸受32のイ
ンナレースの端面と第2歯車22のボス部の端面とが当
接する状態で、ナットにより締め付けられることで、両
者がボールナット31に一体的に固定されている。
31と同軸に、したがってラック軸5と同軸になるよう
に設けられており、その歯が形成されている部分は、ボ
ールねじ機構収容部3bから、該収容部3bより大径の
歯車収容ハウジング4内に突出している。
電動モータ6の出力軸20に取り付けられた第1歯車2
1が、第2歯車と噛み合っていて、電動モータ6により
回転駆動される第1歯車21により、第2歯車22が回
転駆動される。そして、この第2歯車22によりボール
ナット31が回転駆動されて、両者が一体的に回転する
ようになっている。
それらの軸の軸線である出力軸20の軸線およびボール
ナット31の軸線が傾斜して交わっていることから、そ
れぞれ交差軸歯車からなっており、例えば傘歯車から構
成されている。そして、従来の電動パワーステアリング
装置と同様に、第2歯車22の歯数は第1歯車21の歯
数より大きくされていて、これら両歯車21,22によ
り、減速機構が構成されている。
チ面の法線であって、基準ピッチ面から歯先側に向かっ
て延びる法線が、ラック軸5を指向するように形成され
ている。したがって、第2歯車22の歯が形成された面
はラック軸5を指向している。そして、第1歯車21と
第2歯車22との噛み合い部分は、出力軸20の軸線と
ラック軸5の軸線とがなす角度の前記鈍角α側にある。
との噛み合い部分が鈍角α側にあるので、第2歯車22
の大きさは、傾斜している出力軸20の位置および第1
歯車21に基づく制約を受けることが少なく、電動モー
タ6の軸線および出力軸20の軸線が傾斜して配置され
ているにも拘わらず、第2歯車22として、比較的径の
大きな歯車を採用することが可能となる。その結果、第
1および第2歯車21,22のみで減速比を大きくする
ことができる。
線がラック軸5を指向するように形成されているので、
第1および第2歯車21,22の噛み合い率を高めるこ
とができるので、操舵補助力の源である電動モータ6か
らの大きなトルクも、確実に第2歯車22に伝達でき
る。また、噛み合い部分の個々の歯に作用する伝達荷重
を分散して小さくできる。したがって、歯車の耐強度お
よび耐久性を向上させることができるから、第1および
第2歯車21,22として樹脂製の歯車を採用すること
も可能となる。
明する。運転者が操舵すべくステアリングホイールを回
動させると、ステアリングホイールと一体のステアリン
グ軸が回動し、その回動がジョイントを介して入力軸1
0に伝達される。入力軸10は、トーションバーに捩り
を生じさせつつ出力軸を回動させて、その回動が、ピニ
オンとラック軸5のラック部との噛み合いにより、ラッ
ク軸5に軸方向の移動を生じさせる。そして、その移動
がタイロッド7,7を介して転舵輪に伝達され、操舵力
に応じた転舵輪の転舵が行われる。
操舵力が検出されて、その検出された操舵力に応じた制
御信号に基づいて電動モータ6が駆動される。そして、
駆動された電動モータ6により回転駆動される出力軸2
0および第1歯車21の回転により、第2歯車22およ
びボールナット31がラック軸5のねじ溝部33の周り
で回転駆動される。ボールナット31の回転により、ボ
ール34と噛み合うボール溝部33を有するラック軸5
がその軸方向に移動し、その動きがタイロッド7,7を
介して転舵輪に伝達されて、ステアリングホイールから
の操舵力の補助を行う。
いるので、以下の効果を奏する。電動モータ6の軸線が
ラック軸5の軸線に対して傾斜しており、電動モータ6
は、ハウジング2に対して傾斜して配置されている。そ
のため、電動モータ6がハウジング2から径方向外方に
突出する度合いは、電動モータ6の軸線がラック軸5の
軸線と直交するように配置されたものに比べて小さくな
る。その結果、電動パワーステアリング装置1がコンパ
クトとなって、そのレイアウトの自由度を増すことがで
きる。
部分が、出力軸20の軸線とラック軸5の軸線とがなす
角度の鈍角α側にあるので、第2歯車22の大きさは、
傾斜している出力軸20の位置および第1歯車21に基
づく制約を受けることが少なく、電動モータ6の軸線お
よび出力軸20の軸線が傾斜して配置されているにも拘
わらず、第2歯車22として、比較的径の大きな歯車を
採用することが可能となる。その結果、減速比も大きく
することができて、減速比に関する設計の自由度が増え
る。また、第1および第2歯車21,22のみで所望の
減速比が得られるため、所望の減速比を得るために3個
以上の歯車から構成される複雑な減速機構が不要となる
ので、部品点数を削減でき、減速機構をコンパクトに構
成することができる。
法線であって、歯先側に向かって延びる基準ピッチ面の
法線がラック軸5を指向するように形成されているの
で、第1および第2歯車21,22の噛み合い率を高め
ることができ、操舵補助力の源である電動モータ6から
の大きなトルクも、確実に第2歯車22に伝達できる。
また、噛み合い部分の個々の歯に作用する伝達荷重を分
散して小さくできるので、歯車の耐強度および耐久性が
向上するとともに、第1および第2歯車21,22とし
て樹脂製の歯車を採用することもでき、それによって噛
み合い音の低減も可能となる。
4aおよび電動モータ6と、ステアリングギヤボックス
3aとは、略対称に配置されていて、両者の間の間隔
は、ハウジング2から径方向外方に向かうにつれて次第
に大きくなっているうえに、ボールねじ機構30は、取
付部4aおよび電動モータ6よりもハウジング2の中央
寄りに位置しているので、ハウジング2から径方向外方
に大きく突出している電動モータ6を可能な限りハウジ
ング2の端部に近づけて配置することができる。そのた
め、前記特開平8−207796号公報に記載されてい
る電動モータ6の取付部分がボールねじ機構30よりラ
ック軸5の中央位置寄りに配置されているものに比べ
て、ハウジング2の中央部には、比較的広い空間が形成
されるので、この空間に周辺装置を配置することがで
き、それら周辺装置のコンパクトなレイアウトが可能と
なる。
は、その基準ピッチ面の法線がラック軸5を指向するよ
うに形成されていたが、第1歯車21と第2歯車22と
の噛み合い部が、出力軸20の軸線とラック軸5の軸線
とがなす角度の鈍角α側にありさえすれば、第2歯車2
2として、比較的径の大きな歯車を採用することが可能
となって、減速比を大きくすることができる。したがっ
て、例えば第2歯車22の基準ピッチ面の法線が、ラッ
ク軸5の軸線と平行またはラック軸5の軸線から径方向
外方に離れる向きに指向しているものであってもよい。
4aおよび電動モータ6と、ステアリングギヤボックス
3aとは、ハウジング2の中央位置に関して略対称に配
置されていたが、両者を同じ傾斜の向きに配置すること
もできる。すなわち、取付部4aの中心線および電動モ
ータ6の軸線が、前記実施形態における入力軸10の軸
線と平行になるように、ハウジング2に対して取付部4
aおよび電動モータ6を配置することができる。そし
て、このときは、ボールねじ機構30を取付部4aより
第2ブーツ9寄りに設け、ボールナット31の歯車取付
部の形成位置を軸受支持部の形成位置よりハウジング2
の中央位置寄りにする。
て、比較的径の大きな歯車を採用することが可能となっ
て、減速比を大きくすることができ、また第2歯車22
の基準ピッチ面の法線がラック軸5を指向するようにす
れば、噛み合い率を高めることができて、前記実施形態
と同じ効果が奏される。
アリング装置の概略全体図である。
…ハウジング本体、4…歯車収容ハウジング、5…ラッ
ク軸、6…電動モータ、7…タイロッド、8,9…ブー
ツ、10…入力軸、20…出力軸、21…第1歯車、2
2…第2歯車、30…ボールねじ機構、31…ボールナ
ット、32…アンギュラ玉軸受、33…ねじ溝部、34
…ボール。
Claims (2)
- 【請求項1】 入力された操舵力に応じて車両の転舵輪
を転舵すべく軸方向に移動自在なラック軸と、該ラック
軸と同軸に配置された回転部材を有するとともに該回転
部材の回転を前記ラック軸の軸方向の移動に変換する変
換機構と、前記操舵力を補助する補助力を発生する電動
モータと、該電動モータの出力軸に取り付けられた第1
歯車と、該第1歯車との噛み合いにより回転駆動される
とともに前記回転部材に同軸に設けられて該回転部材を
回転駆動する第2歯車とを備え、前記電動モータの軸線
が前記ラック軸の軸線に対して傾斜して配置された電動
パワーステアリング装置において、前記第1歯車と前記
第2歯車との噛み合い部分が、前記電動モータの前記出
力軸の軸線と前記ラック軸の軸線とがなす角度の鈍角側
に位置することを特徴とする電動パワーステアリング装
置。 - 【請求項2】 前記第2歯車の基準ピッチ面から歯先側
に向かって延びる該基準ピッチ面の法線が、前記ラック
軸を指向していることを特徴とする請求項1記載の電動
パワーステアリング装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9501099A JP4056172B2 (ja) | 1999-04-01 | 1999-04-01 | 電動パワーステアリング装置 |
| DE2000116197 DE10016197A1 (de) | 1999-04-01 | 2000-03-31 | Elektrische Servolenkvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9501099A JP4056172B2 (ja) | 1999-04-01 | 1999-04-01 | 電動パワーステアリング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000280920A true JP2000280920A (ja) | 2000-10-10 |
| JP4056172B2 JP4056172B2 (ja) | 2008-03-05 |
Family
ID=14125989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9501099A Expired - Fee Related JP4056172B2 (ja) | 1999-04-01 | 1999-04-01 | 電動パワーステアリング装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4056172B2 (ja) |
| DE (1) | DE10016197A1 (ja) |
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