JPH0514939Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は電動機の動力をステアリング系に作用
させて操舵力の軽減を図る電動式パワーステアリ
ング装置に関する。

（従来の技術） 従来の電動式パワーステアリングにおいて、操
舵輪に連結されるラツク軸は、その一端側には、
ステアリングホイールに連結されるピニオン軸の
ピニオンギヤに噛み合うラツク部が形成され、そ
の他端側には、螺旋状のボールねじが形成され、
このボールねじや、このボールねじに循環ボール
を介して係合するナツト部材により構成されるボ
ールねじ機構が設けられており、電動機の回転動
力がボールねじ機構により軸方向変位として変換
してラツク軸に伝達される。また、ラツク軸は、
一端側がピニオンギヤとラツク部の噛み合いとラ
ツク軸を背面から押圧するよう設けられたラツク
ガイドとの協働により、又、他端側が、ボールね
じ機構のナツト部材により、夫々ラツクハウジン
グに対し軸方向移動可能に支持されている。

また、ピニオンギヤとラツク部は、これらの歯
形加工精度が共に所定の公差を有するように加工
せざるを得ないことから、これらの噛み合い位置
が常に一定にならず、そのために従来からラツク
ガイド等からなるラツク軸支持手段を設け、ピニ
オンギヤとラツク部との噛み合い位置のズレをラ
ツク軸支持手段の軸方向変位で吸収すると共に、
ラツクガイドを介して弾性部材で所定の予圧を付
与することにより、噛み合い部のバツクラツシを
除去している。

（考案が解決しようとする問題点） ところが、従来の電動式パワーステアリング装
置においては、ラツク軸に作用する剪断方向の荷
重によりラツク軸の他端側を支承するボールねじ
機構のボールに悪影響を及ぼすおそれがあつた。

つまり、ラツク軸には、一端側のピニオンギヤ
とラツク部との噛み合い部での位置ズレに伴つて
ラツク軸をその半径方向に変位させ、この変位に
より付与される剪断方向の荷重や、操舵輪からナ
ツクルアームやタイロツド等を介して伝達される
剪断方向の荷重が伝達されるのに対し、ラツク軸
の他端側を支承するボールねじ機構の複数のボー
ルがラツク軸の所定範囲長に亘り螺旋状に配設さ
れていることから、螺旋状に配設された複数のボ
ールのうち、螺旋状の巻き始め部分と巻き終り部
分のボールには特に前記剪断方向に荷重が集中す
る。そのため、ボールねじ機構のボールの弾性変
形量が増大し、ボール自体が滑りを生じてなめら
かなボールの転がりが期待できず、ボールねじ機
構の作動が不円滑となる。その結果、電動機の回
転トルクの伝達効率が低下し操舵フイーリングの
向上を阻む要因ともなつている。

また、ボールねじ機構においては、螺旋状に配
設される各ボールに均一な荷重が作用している場
合に耐久寿命が最大となるが、上記剪断方向の荷
重により螺旋状のボールの巻き始め部分と巻き終
り部分とに初期状態から荷重が作用することとな
るため、本来の負荷荷重よりも大きい荷重が作用
したことと同様のこととなり、ボールねじ機構の
耐久寿命を低下させる要因ともなつている。

そこで本考案では、ラツク軸に剪断方向の荷重
が作用しても、ボールねじ機構のナツト部材を揺
動可能に支承することにより、不要な荷重がボー
ル部分に作用するのを防止し、ボールねじ機構を
なめらかに作動させて高伝達効率を維持するとと
もに耐久性を高め、操舵フイーリングの向上を図
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。

（問題点の解決手段およびその作用） 本考案の電動式パワーステアリング装置は、ス
テアリングホイールに連結され回転可能に支承さ
れたピニオン軸と、このピニオン軸のピニオンギ
ヤに噛み合うラツク部を有し車輪に連結されるラ
ツク軸とを有し、ラツク軸の一端側が、ピニオン
ギヤおよびラツク部の噛み合いと、ラツク部に設
けられてラツク軸をラツク部の背面側から押圧す
るラツクガイドとの協働により支持されている。
また、ラツク軸の他端側は、ボールねじ機構によ
り支承され、このボールねじ機構のナツト部材を
球面軸受を介してラツクハウジングに回転可能且
つ揺動可能に支承されたものである。

したがつて、このような電動式パワーステアリ
ング装置において、ラツク軸が半径方向に変位し
ラツク軸の他端側に剪断方向の荷重が作用して
も、ボールねじ機構のナツト部材がラツクハウジ
ングに対しラツク軸の軸心方向に揺動できるた
め、ボールねじ機構のねじに剪断方向の荷重が特
に集中することを防止でき、ボールねじ機構の作
動が円滑となり、電動機の回転トルクの伝達効率
が向上する。また、ボールねじ機構のボールに作
用する荷重が均一となり、ボールねじ機構の耐久
寿命を高めることができる。

（実施例） 以下に本考案の一実施例を添付図面に基づいて
説明する。

第１図は電動式パワーステアリング装置を示す
縦断面図である。第１図において、１はピニオン
軸であり、このピニオン軸１は、同軸状に互いに
配設された第１軸１Ａと第２軸１Ｂとに分割さ
れ、第１軸１Ａの内端部が軸受２により第２軸１
Ｂの内端部内に支承されている。これらの内端は
トーシヨンバー３により連結され、互いに所定角
度の捩れが許容されている。また、ピニオン軸１
は軸受４，５，６によりラツクハウジング７に一
体的に設けられたピニオンホルダ８に支承されて
いる。第２軸１Ｂにはピニオンギヤ１ｃが形成さ
れ、このピニオンギヤ１ｃがラツク軸９の背面側
に形成されたラツク部９ａと噛合している。ピニ
オン軸１は図示されない自在継手、ステアリング
軸等を介してステアリングホイールに連結され、
ラツク軸９は図示されないタイロツドを介して操
舵輪を回転自在に支承するナツクルに連結され、
ステアリングホイールの操舵回転がピニオン軸１
とラツク軸９により操舵輪の揺動運動に変換して
車両の操舵を可能としている。

また、ピニオン軸１の第１軸１Ａの周囲には、
操舵回転センサ１０が設けられており、この操舵
回転センサ１０は、ピニオンホルダ８に固着され
た直流発電機１１と、この回転軸に軸着された傘
歯車１２と、この傘歯車１２に噛合し第１軸１Ａ
に軸着された傘歯車１３とにより構成されてお
り、ピニオン軸１の回転によつて発生される発電
機１１の直流電圧を回転検出信号として制御装置
１４に出力する。

ピニオン軸１の第１軸１Ａと第２軸１Ｂとの嵌
合部の外周には操舵トルクセンサ１６が設けられ
ており、この操舵トルクセンサ１６は、上記嵌合
部外周に設けられ第１軸１Ａと第２軸１Ｂとの相
対回転に対応して軸方向に変位する磁性体の鉄心
１７と、ピニオンホルダ８内に固着された差動変
圧器１８とにより構成されており、差動変圧器１
８の１次コイル１８ａには制御装置１４からの交
流パルス信号が印加され、上記可動鉄心１７の変
位に伴う電気信号が２次コイル１８ｂ，１８ｂか
ら差動的に出力され、この出力を操舵トルク検出
信号として制御装置１４に出力する。尚、図中、
１５はシール、１９はキヤツプである。

さらに、ラツクハウジング７のピニオンギヤ１
ｃに噛合するラツク部９ａの背面側には、第２図
に示す如く、筒状のギヤボツクス２０が突設さ
れ、このギヤボツクス２０内にはラツクガイド２
１がその軸方向に移動可能に挿入され、このラツ
クガイド２１の後端側にはスプリング２２を介し
て蓋体２３がギヤボツクス２０開口部に螺着され
ている。尚、図中、２４はロツクナツトである。
また、ラツクガイド２１の先端側は、ラツク軸９
の背面側からラツク軸９の上側および下側に突出
する突出部２１Ａ，２１Ｂを備え、これらの突出
部２１Ａ，２１Ｂによりラツク軸９が軸方向移動
可能に支持される。また、ラツク軸９の背面側に
は断面凹状の円弧面に形成されたガイド面９ｂが
設けられており、このガイド面９ｂに係合可能な
周面を有するローラ２５がラツクガイド２１内に
設けられており、このローラ２５はニードル軸受
２６を介してラツクガイド２１に固定された支軸
２７に支承されている。したがつて、ラツク軸９
の一端側はピニオンギヤ１ｃおよびラツク部９ａ
の噛合部とラツクガイド２１等の協働により軸方
向移動可能に支持されることになり、ラツク軸９
はガイド面９ｂ、ローラ２５、ニードル軸受２
６、支軸２７ラツクガイド２１およびスプリング
２２により常時ピニオンギヤ１ｃ側に付勢され、
ピニオンギヤ１ｃとラツク部９ａとの噛合を確実
にし、バツクラツシが除去されるとともに、噛合
部の精度が均一にならないことに伴う図中のＸ方
向の変位も吸収される。また、ラツク軸９は、ラ
ツクガイド２１の突出部２１Ａ，２１Ｂにより規
制されるが、これらの間に所定の間隙が形成され
るために、図中のＹ方向にもラツク軸９が変位す
る。

また、本実施例では、ローラ２５を介してスプ
リング２２の付勢力がラツク軸９に付与されてい
るので、操舵初期では、ラツク軸９の移動ととも
にローラ２５が回転し、従来のすべり抵抗と異な
りころがり抵抗となるため極めて抵抗が少なく、
滑らかにラツク軸９を動かすことができる。

次に、ラツク軸９の周囲には電動機３０が設け
られており、この電動機３０は、ラツクハウジン
グ７の内周面に固着された磁石３１と、ラツク軸
９の周囲に回転自在に配設されたロータ３２と、
ラツクハウジング７に固定されるブラシホルダー
内で半径方向にスプリングで押圧されるブラシ３
３と、から成る。ロータ３２は軸受３４，３５に
より回転自在に支承される筒軸３６を備え、この
筒軸３６の外周にはスキユー溝を有する積層鉄心
３７、多重巻線３８が順次一体的に環装され、前
記磁石３１と鉄心３７の外周には微小な空隙が設
けられている。又、筒軸３６には多重巻線３８に
接続する整流子３９を備え、前記ブラシ３３が押
接される。そして、電動機３０は制御装置１４に
接続され、制御装置１４からの制御信号に基づき
駆動される。

ラツク軸９の他端側の外周には、ボールねじ９
ｃが形成され、このボールねじ９ｃに環装され同
様のねじ４１ａをその内周面に有するボールナツ
ト部材４１と前記ボールねじ９ｃとの間には複数
個のボール４２が嵌合され両ネジ９ｃと４１ａの
間を転動してボールナツト部材４１に設けられる
循環路を経て循環し、ボールねじ９ｃ，４１ａ、
ボール４２、ボールナツト部材４１によりボール
ねじ機構４０が構成されている。このボールねじ
機構４０は、そのナツト部材４１がオルダム継手
４３を介して電動機３０の筒軸３６に連結されて
おり、電動機３０の回転動力がオルダム継手４３
を介してナツト部材４１に回転伝達され、ボール
ねじ機構４０のボール４２の転動により、ナツト
部材４１の回転がラツク軸９の軸方向変位に変換
して伝達される。

さらに、このボールねじ機構４０のナツト部材
４１は両端側の外周部でアンギユラコンタクト軸
受４４と４５により回転可能に支承されており、
アンギユラコンタクト軸受４４と４５の夫々の外
周には環状部材４６又は４７が固着されている。
これらの環状部材４６と４７には、夫々、ラツク
軸９の軸心上の点Ｏを中心点とする凸状の球面４
６ａ，４７ａが形成されており、これらの各球面
４６ａ，４７ａが後述する球面軸受４８，４９と
の摺接面となる。また、一方の環状部材４６は、
ラツクハウジング７に螺着された球面軸受４８を
介して支承されている。尚、図中５０は、球面軸
受４８を固定するロツクナツトである。他方の環
状部材４７は、球面軸受４９に支承されており、
この球面軸受４９はラツクハウジングに固着され
るカラー部材５１にラツク軸７の軸方向に摺動可
能に支持されており、カラー５１の係止部５１Ａ
と球面軸受４９との間にはばね５２が介装され、
球面軸受４９をラツク軸７の軸心方向に沿つて付
勢し、双方の環状部材４７，４７および球面軸受
４８，４９との間のガタを防止している。上記球
面軸受４８，４９は、夫々の環状部材４６と４７
の摺接面４６ａ，４７ａに対応した凹状の球面に
形成されている。したがつて、ボールねじ機構４
０のナツト部材４１は、ラツク軸７の軸まわりで
回転可能に支承され、且つ環状部材４６，４７お
よび球面軸受４８，４９によつてラツク軸７の軸
心に対して揺動可能に支持されることになり、ラ
ツク軸９の一端側のピニオンギヤ１ｃとラツク部
９ａとの噛み合い部において発生するラツク軸９
のその半径方向の変位に伴つて付与される剪断方
向の荷重や、操舵輪からナツクルアーム・タイロ
ツド等を介して伝達される剪断方向の荷重がラツ
ク軸９の他端側に作用しても、ボールねじ機構４
０のナツト部材４１が環状部材４６および球面軸
受４８によりラツクハウジング７に対して揺動可
能に支承されているので、上記剪断方向の荷重に
よるラツク軸９他端側の揺動に対応して揺動する
ことができる。したがつて、ボールねじ機構４０
の螺旋状に設けられるボール４２の特に巻き始め
部分や巻き終り部分には、上記剪断方向の荷重が
集中することがなくなり、ボールの弾性変形を極
力抑えることができる。その結果、各ボールの転
動がなめらかとなつて円滑な作動となり、電動機
の回転トルクの伝達効率を高めることができると
ともに、螺旋状の各ボールには均一な荷重が作用
することとなり、ボールねじ機構の耐久寿命を高
めることができる。尚、図中５４，５５はカラ
ー、５６，５７はシール部材であり、これらはボ
ールねじ機構４０の内部に粉塵等の侵入を防止す
るために設けられている。

次に本考案の他の実施例について説明する。

本実施例の電動式パワーステアリング装置は、
第３図に示す如く、電動機３０の回転動力をコグ
ベルト６２を介してボールねじ機構４０のナツト
部材４１に直接伝達する構造としたものである。

すなわち、ボールねじ機構４０は、先の実施例
と同様にそのナツト部材４１が軸受４４，４５、
環状部材４６，４７、球面軸受４８，４９を介し
てラツクハウジング７に回転可能且つ揺動可能に
支持されている。

また、上記ナツト部材４１にはその外周に大径
の歯付きプーリ６０が一体的に形成されている。
また、ハウジング７にはフランジ３０Ａがボルト
５９により電動機３０がラツク軸９と略平行とな
るように固着され、電動機３０の回転軸には小径
の歯付きプーリ６１が軸着されており、上記大径
のプーリ６０と小径のプーリ６１との間にはタイ
ミングベルト６２が巻き回されている。そして、
電動機３０の回転は、タイミングベルト６２を介
してボールねじ機構４０のナツト部材４１に伝達
され、ボールねじ機構４０によりラツク軸９の軸
方向変位に変換して伝達され、先の実施例と同様
の効果が得られる。また、この場合のナツト部材
４１の揺動変位は、タイミングベルト６２の弾性
変形により許容されることになる。

さらに、本考案のその他の実施例を説明する。

本実施例の電動式パワーステアリング装置は、
第４図に示す如く、双方の球面軸受４８，４９が
ラツク軸９の軸心上の点Ｏを中心とした凹状の球
面４８ａ，４９ａに形成されており、この球面４
８ａ，４９ａに対応する球面に周面が形成された
複数のコロ６４……，６５……が環状部材４６，
４７に夫々支承されており、この環状部材４６，
４７がボールねじ機構４０のナツト部材４１に固
着されている。また、ナツト部材４１には大径の
歯付きプーリ６０が固着され、この大径プーリ６
０と電動機３０の回転軸に軸着された小径の歯付
きプーリ６１との間にはタイミングベルト６２が
巻き懸けられている。

したがつて、本実施例では、環状部材４６，４
７に支承されるコロ６４……，６５……および、
球面軸受４８，４９により、ナツト部材４１がラ
ツク軸９に対し回転可能且つ、揺動可能にラツク
ハウジング７に支承され、先の実施例と同等の効
果が得られるとともに、ナツト部材４１が環状部
材４６，４７、コロ６４……，６５……および球
面軸受４８，４９により回転可能且つ揺動可能に
支承されるので、支持構造のコンパクト化を図る
ことができる利点を有する。

（考案の効果） 以上の説明で明らかな如く、本考案によれば、
ラツク軸に剪断方向の荷重が作用した場合には、
ボールねじ機構のナツト部材がラツク軸とともに
ラツクハウジングに対し揺動することができるの
で、不要な荷重がボールねじ機構のボール部分に
作用することが回避でき、ボールねじ機構のボー
ル部分に均一に作用させることができ、ボールね
じ機構をなめらかに作動させて高伝達効率を維持
できるとともに耐久性を高め、操舵フイーリング
を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本考案の第１実施例に係
り、第１図は電動式パワーステアリング装置の縦
断面図、第２図は第１図中の−矢視断面図、
第３図は本考案の第２実施例に係る電動式パワー
ステアリング装置の縦断面図、第４図は本考案の
第３実施例に係りボールねじ機構を示す縦断面図
である。 図面中、１，１ｃ……ピニオン軸およびピニオ
ンギヤ、９，９ａ，９ｃ……ラツク軸、ラツク部
およびボールねじ、２１……ラツクガイド、３０
……電動機、４０……ボールねじ機構、４１，４
１ａ……ナツト部材およびそのボールねじ、４２
……ボール、である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ステアリングホイールに連結され回転可能に支
   承されたピニオン軸と、このピニオン軸のピニオ
   ンギヤに噛み合うラツク部を有し車輪に連結され
   るラツク軸と、このラツク軸の前記ラツク部とは
   異なる箇所に形成された螺旋状のボールねじおよ
   びこのボールねじにボールを介して係合されるナ
   ツト部材よりなるボールねじ機構と、このボール
   ねじ機構の前記ナツト部材を介して前記ラツク軸
   に動力を伝達する電動機とを有する電動式パワー
   ステアリング装置において、前記ラツク軸の一端
   側を、前記ピニオンギヤおよびラツク部の噛み合
   いと、前記ラツク部に設けられラツク軸をラツク
   部の背面側から押圧するラツクガイドとの協働に
   より支持する一方、ラツク軸の他端側をボールね
   じ機構により支承し、このボールねじ機構のナツ
   ト部材を球面軸受を介してラツクハウジングに回
   転可能且つ揺動可能に支承したことを特徴とする
   電動式パワーステアリング装置。