JP2006123729A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】減速機構の位置決め部材が移動した場合でも位置決め部材が変換機構の作動に悪影響を及ぼすことを防止できる電動式パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】操舵補助力を発生する電動モータ４６と、車輪２４と連結する操舵軸１２と、電動モータ４６の回転を減速する減速機構４０、５０、５２と、減速機構４０、５０、５２の出力回転を操舵軸１２の軸方向の移動に変換する変換機構３０、３２と、操舵軸１２が貫通するとともに減速機構４０、５０、５２を収容するギヤハウジング４２と、減速機構４０、５０、５２を位置決めする位置決め部材６０と、を有する電動式パワーステアリング装置１０において、ギヤハウジング４２は、位置決め部材６０が退避する退避手段６２を備えている構成とした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電動モータにより操舵補助力を発生する電動式パワーステアリング装置に関する。

図５に示すように、従来の電動式パワーステアリング装置１００は、電動モータ１０２と、電動モータ１０２の駆動により車両の左右方向（図５中矢印Ｘ方向）に移動するラック軸１０４と、電動モータ１０２の回転軸１０２Ａの回転力を減速させる減速機構１０６と、減速機構１０６の出力回転をラック軸１０４の軸方向移動（図５中矢印Ｘ方向）に変換する変換機構１０８と、を有している。
この減速機構１０６は、電動モータ１０２の回転軸１０２Ａと共に回転する入力プーリ１１０と、ラック軸１０４の外周側に設けられたボールナット１１６の外周部に取り付けられボールナット１１６と共に回転する出力プーリ１１２と、入力プーリ１１０と出力プーリ１１２とに掛け渡されたベルト１１４と、で構成されている。なお、出力プーリ１１２は、ロックナット１２０によりボールナット１１６上で位置決めされている。
また、変換機構１０８は、電動モータ１０２の駆動力により回転しラック軸１０４を軸方向に移動させるボールナット１１６、ボールナット１１６とラック軸１０４との間に配置されるボール１１８と、で構成されている。

また、ラック軸１０４には、ステアリングシャフト（図示省略）の先端部に設けられたピニオンギヤ（図示省略）と噛み合うラックギヤ（図示省略）が形成されている。このステアリングシャフトは、ステアリングホイールと連結されている。
この電動式パワーステアリング装置１００によれば、ステアリングホイールの回転によりピニオンギヤ及びラックギヤを介してラック軸１０４が軸方向（図５中矢印Ｘ方向）に移動されるとともに、電動モータ１０２の回転駆動力が減速機構１０６及び変換機構１０８を介してラック軸１０４に伝達され、ステアリングホイールの操舵が補助される。

また、電動モータ１０２は、モータハウジング１２２を介して、ラック軸１０４の一部、減速機構１０６及び変換機構１０８をそれぞれ収容するギヤハウジング１２４に支持されている。また、このギヤハウジング１２４は、ラック軸１０４を収容するラックハウジング１２６にボルト１２８によって固定されている。
特開２００３−２２０９５９号公報

ところで、ボールナットの軸方向端部の近傍にギヤハウジングが位置している場合には、振動等によりロックナットが緩んでボールナット上を移動しギヤハウジングにくい込んでしまうおそれがある。ロックナットがギヤハウジングにくい込むと、ロックナットの一部がボールナット上に位置しているため、ボールナットの回転を止めてしてしまう問題がある。
また、ロックナットが緩んだ場合にギヤハウジングにくい込まないように、ボールナットの軸方向端部とギヤハウジングとの間に所定の寸法以上の隙間を設けると、ロックナットが隙間に落下して挟まり、ボールナットの回転を阻止してしまうおそれがある。

そこで、本発明は、上記事情を考慮し、減速機構の位置決め部材が移動した場合でも位置決め部材が変換機構の作動に悪影響を及ぼすことを防止できる電動式パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、操舵補助力を発生する電動モータと、車輪と連結する操舵軸と、前記電動モータの回転を減速する減速機構と、前記減速機構の出力回転を前記操舵軸の軸方向の移動に変換する変換機構と、前記操舵軸が貫通するとともに前記減速機構を収容するギヤハウジングと、前記減速機構を位置決めする位置決め部材と、を有する電動式パワーステアリング装置において、前記ギヤハウジングは、前記位置決め部材が退避する退避手段を備えていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、電動モータの回転が減速機構により減速され、減速機構の出力回転が変換機構により変換され、操舵軸が軸方向に移動する。このように操舵軸が軸方向に移動することにより、操舵補助力が発生する。
ここで、減速機構は位置決め部材により位置決めされており、ギヤハウジングには位置決め部材が退避する退避手段が設けられているため、この位置決め部材が振動等により移動したときに、ギヤハウジングの退避手段に退避する。これにより、位置決め部材がギヤハウジングに食い込むことを防止でき、位置決め部材が変換機構などの作動に悪影響を及ぼすことを防止できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動式パワーステアリング装置において、前記変換機構は、前記操舵軸に形成されたボールねじ溝に配置されるボールと、前記ボールを回転自在に収容するボールナットと、で構成され、前記減速機構は、前記電動モータの回転軸の同軸上に取り付けられる入力プーリと、前記ボールナットの外周に取り付けられる出力プーリと、前記入力プーリと前記出力プーリとを連結するベルトと、で構成され、前記位置決め部材は、前記ボールナットの外周に取り付けられるロックナットであり、前記退避手段は、前記ロックナットが前記ボールナット上を移動して進入する溝部であることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、入力プーリと出力プーリとベルトとにより電動モータの回転軸の回転が減速され、ボールとボールナットとにより出力プーリの出力回転が操舵軸の軸方向の移動に変換される。
ここで、位置決め部材はボールナットの外周に取り付けられるロックナットで構成され、退避手段はロックナットがボールナット上を移動して進入する溝部であるため、振動等によりロックナットがボールナット上を移動した場合には、ロックナットはギヤハウジングに設けられた溝部に進入する。これにより、ロックナットがギヤハウジングに食い込むことを防止でき、ロックナットが変換機構などの作動に悪影響を及ぼすことを防止できる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の電動式パワーステアリング装置において、前記ギヤハウジングの前記溝部と前記ボールナットとの間には、前記ロックナットの厚み寸法以下の寸法の隙間が設けられていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、ギヤハウジングの溝部とボールナットとの間には、ロックナットの厚み寸法（軸方向長さ）以下の寸法の隙間が設けられているため、ロックナットがボールナット上を移動し溝部に進入する場合でも、ロックナットが隙間に落下して隙間に挟まれることがない。これにより、ロックナットがボールナット等の他の構成部材の作動に悪影響を及ぼすことを防止できる。
なお、ギヤハウジングの溝部とボールナットとの間には上記した隙間が設けられているため、ギヤハウジングがボールナットの回転に干渉することがない。

本発明によれば、減速機構の位置決め部材が移動した場合でも位置決め部材が変換機構の作動に悪影響を及ぼすことを防止できる。

次に、本発明の一実施形態に係る電動式パワーステアリング装置について、図面を参照して説明する。

図１乃至図４に示すように、電動式パワーステアリング装置１０は、車両の左右方向（図１中矢印Ｘ方向）に延びるラック軸（操舵軸）１２を備えている。このラック軸１２の外周の一部には、ピニオンギヤ１４と噛み合うラックギヤ１６が設けられている。このラック軸１２のラックギヤ１６には、ステアリングシャフト１８の先端部に設けられたピニオンギヤ１４が噛み合っている。このステアリングシャフト１８には、ステアリングホイール２０が接続されている。また、ラック軸１２の軸方向両端部には、ボールジョイント２６（図１では図示省略）を介してタイロッド２２が接続されている。このタイロッド２２には、ナックルアーム（図示省略）を介して車輪２４が連結されている。

また、図２乃至図４に示すように、ラック軸１２の外周の一部にはボールねじ溝２８が形成されている。このボールねじ溝２８には複数個のボール（変換機構）３０が配置されている。また、ラック軸１２の径方向外側には、ボール３０を回転自在に支持する筒状のボールナット（変換機構）３２が設けられている。

ボールナット３２の径方向外側（外周側）には、軸受け部３４を介してラックハウジング３６に回転自在に支持されている。ラック軸１２の大部分は、筒状のラックハウジング３６に収容されており、ラックハウジング３６の軸方向端部に形成された拡径部３６Ａに軸受け部３４が保持されている。
また、ボールナット３２の径方向外側（外周側）には、大径の出力プーリ（減速機構）４０がボールナット３２と共に回転可能となるように取り付けられている。また、ボールナット３２の径方向外側（外周側）には、ロックナット（位置決め部材）６０が螺合しており、このロックナット６０により出力プーリ４０がボールナット３２上で位置決めされている。
また、ラック軸１２の一部は、筒状のギヤハウジング４２に軸方向に移動可能となるように収容されており、ギヤハウジング４２に出力プーリ４０が収容されている。ギヤハウジング４２は、ラックハウジング３６にボルト４４等の固着具により取り付けられている。
また、ギヤハウジング４２には、ロックナット６０が進入可能となるような溝部６２が形成されている。この溝部６２は、ギヤハウジング４２をラック軸１２の軸方向に凹ませるようにして形成されている。また、溝部６２を構成するとともにロックナット６０が溝部６２に進入したときにロックナット６０に挿入する筒状部４２Ａは、ボールナット３２の軸方向端部と対向するような位置に形成されており、筒状部４２Ａの径はボールナット３２の径と同じか、あるいは若干小さくなるように設定されている。さらに、筒状部４２Ａの軸方向端部とボールナット３２の軸方向端部との間の隙間Ｇの寸法ｍは、ロックナット６０の厚み寸法ｔ（軸方向長さ）以下となるように設定されている。このため、振動等によりロックナット６０のボールナット３２への螺合が緩んだ場合には、ロックナット６０は、ボールナット３２上を移動し、隙間Ｇに落下することなく、そのまま溝部６２に進入することが可能となる。

また、出力プーリ４０の近傍には、操舵補助力を発生する電動モータ４６が配置されている。この電動モータ４６は、モータハウジング４８及びラックハウジング３６の拡径部３６Ａを介してギヤハウジング４２に取り付けられている。電動モータ４６の回転軸４６Ａには、入力軸（図示省略）が同軸上で接続されている。この入力軸の径方向外側(外周側)には、小径の入力プーリ（減速機構）５０が入力軸と共に回転可能となるように取り付けられている。また、入力プーリ５０と出力プーリ４０には、ベルト（減速機構）５２が掛け渡されている。なお、入力軸は、ギヤハウジング４２の内部に入り込んだモータハウジング４８の支持片４８Ａにより軸受け部５４を介して回転自在となるように保持されている。

また、ギヤハウジング４２の内部には、上述した入力プーリ５０、出力プーリ４０、ベルト５２、ボールナット３２の一部及びラック軸１２の一部が位置しており、ギヤハウジング４２がこれらを収容した構成となっている。

また、ボールジョイント２６の内側端部には、衝撃吸収部材としてのゴム部材５６が取り付けられている。ラック軸１２が図２矢印Ｘ１方向に所定以上の移動をしようとしたときに、このゴム部材５６がギヤハウジング４２の軸方向端部と接触するように構成されている。

なお、図１に示すように、電動式パワーステアリング装置１０には、ステアリングシャフト１８に作用するトルクを検出するためのトルクセンサ５８と、トルクセンサ５８のトルク検出結果が送信される制御部６０と、が設けられており、制御部６０により電動モータ４６の駆動が制御されるようになっている。

上記電動式パワーステアリング装置１０によれば、ステアリングホイール２０が操作されてステアリングシャフト１８が回転させられると、この回転がピニオンギヤ１４及びラックギヤ１６によって車両の左右方向に沿ってのラック軸１２の直線運動に変換される。これにより、車輪２４の転舵が達成される。このとき、ステアリングシャフト１８に作用するトルクがトルクセンサ５８により検出され、この検出結果が制御部６０に送信される。制御部６０は、トルクセンサ５８の検出結果等に基づいて電動モータ４６への印加電圧を制御する。制御部６０により制御された電動モータ４６の回転軸４６Ａが回転すると、入力プーリ５０、出力プーリ４０及びベルト５２により減速されて、ボールナット３２にその駆動力が伝達される。ボールナット３２に駆動力が伝達すると、ボールナット３２が回転されるとともに、その出力回転がラック軸１２の軸方向移動に変換され、操舵が補助される。

次に、本実施形態に係る電動式パワーステアリング装置１０の作用について説明する。

図３に示すように、通常時では、ロックナット６０はボールナット３２に螺合しており、ロックナット６０がボールナット３２上を移動することがなく、このロックナット６０により出力プーリ４０が位置決めされている。
ここで、車体に大きな衝撃や振動等が生じると、ロックナット６０のボーナット３２への螺合が緩み、ロックナット６０がボールナット３２上を図３中矢印Ｘ２方向に移動する。ロックナット６０が移動すると、図４に示すように、ロックナット６０はやがてギヤハウジング４２に設けられた溝部６２に進入し、筒状部４２Ａにロックナット６０が位置するようになる。これにより、ロックナット６０がギヤハウジング４２に食い込むことを防止でき、ロックナット６０がボールナット３２の回転をロックしてしまうことを防止できる。

特に、筒状部４２Ａの軸方向端部とボールナット３２の軸方向端部との間の隙間Ｇの寸法ｍは、ロックナット６０の厚み寸法ｔ(軸方向長さ)以下となるように設定されているため、ロックナット６０がボールナット３２から溝部６２に移動するときに隙間Ｇに落下して隙間Ｇに挟まれることがない。これにより、ロックナット６０がボールナット３２等の他の構成部材の回転に悪影響を及ぼすことを防止できる。
なお、溝部６２の筒状部４２Ａとボールナット３２との間には上記した隙間Ｇが設けられているため、ギヤハウジング４２がボールナット３２の回転に干渉することがない。

本発明の一実施形態に係る電動式パワーステアリング装置の概略構成を示す概念図である。 本発明の一実施形態に係る電動式パワーステアリング装置の部分断面図である。 本発明の一実施形態に係る電動式パワーステアリング装置を構成する位置決め部材が移動する前の状態を示した部分断面図である。 本発明の一実施形態に係る電動式パワーステアリング装置を構成する位置決め部材が移動した後の状態を示した部分断面図である。 従来の電動式パワーステアリング装置の部分断面図である。

符号の説明

１０ 電動式パワーステアリング装置
１２ ラック軸（操舵軸）
２８ ボールねじ溝
３０ ボール（変換機構）
３２ ボールナット（変換機構）
４０ 出力プーリ（減速機構）
４２ ギヤハウジング
４６ 電動モータ
５０ 入力プーリ（減速機構）
５２ ベルト（減速機構）
６０ ロックナット（位置決め部材）
６２ 溝部（退避手段）
Ｇ 隙間

Claims (3)

1. 操舵補助力を発生する電動モータと、車輪と連結する操舵軸と、前記電動モータの回転を減速する減速機構と、前記減速機構の出力回転を前記操舵軸の軸方向の移動に変換する変換機構と、前記操舵軸が貫通するとともに前記減速機構を収容するギヤハウジングと、前記減速機構を位置決めする位置決め部材と、を有する電動式パワーステアリング装置において、
   前記ギヤハウジングは、前記位置決め部材が退避する退避手段を備えていることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
2. 前記変換機構は、前記操舵軸に形成されたボールねじ溝に配置されるボールと、前記ボールを回転自在に収容するボールナットと、で構成され、
   前記減速機構は、前記電動モータの回転軸の同軸上に取り付けられる入力プーリと、前記ボールナットの外周に取り付けられる出力プーリと、前記入力プーリと前記出力プーリとを連結するベルトと、で構成され、
   前記位置決め部材は、前記ボールナットの外周に取り付けられるロックナットであり、
   前記退避手段は、前記ロックナットが前記ボールナット上を移動して進入する溝部であることを特徴とする請求項１に記載の電動式パワーステアリング装置。
3. 前記ギヤハウジングの前記溝部と前記ボールナットとの間には、前記ロックナットの厚み寸法以下の寸法の隙間が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の電動式パワーステアリング装置。
   

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