JPH11129918A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動式パワーステアリング装置の小型・軽量
化を図って車両搭載性を向上させること。 【解決手段】 ラック軸３０に対して同軸的に設けたボ
ールねじ４０のナット４２がラック軸３０に対して同軸
的に組付けた電動モータ５０によって回転駆動されるよ
うに構成した電動式パワーステアリング装置Ａ１におい
て、電動モータ５０の筒状出力軸５２を回転自在に支持
する転がり軸受（ボール軸受）６６の転動体（ボール）
６６ａとナット４２をラック軸３０の軸回りのトルクを
伝達可能に連結した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等車両にお
いて採用される電動式パワーステアリング装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電動式パワーステアリング装置の一つと
して、ラック軸に対して同軸的に設けたボールねじのナ
ットがラック軸に対して同軸的に組付けた電動モータに
よって回転駆動されるように構成したものがあり、例え
ば特開昭６０−１５４９５５号公報に示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した公報に示され
ているパワーステアリング装置においては、電動モータ
の出力軸とボールねじのナット間に減速機能を有する遊
星歯車機構が介装されていて、この遊星歯車機構による
パワーステアリング装置の大型化によって車両搭載性が
阻害されるおそれがある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した問題
に対処すべくなされたものであり、ラック軸に対して同
軸的に設けたボールねじのナットがラック軸に対して同
軸的に組付けた電動モータによって回転駆動されるよう
に構成した電動式パワーステアリング装置において、前
記電動モータの筒状出力軸を回転自在に支持する転がり
軸受の転動体と前記ナットを前記ラック軸の軸回りのト
ルクを伝達可能に連結したことに特徴がある。

【０００５】

【発明の作用・効果】本発明による電動式パワーステア
リング装置においては、電動モータの出力軸を回転自在
に支持する転がり軸受の転動体、すなわち電動モータの
出力軸が回転するとき同出力軸の回転より減速されてラ
ック軸回りに公転する転動体にボールねじのナットをラ
ック軸の軸回りのトルクを伝達可能に連結したため、電
動モータの出力軸が回転することによりボールねじのナ
ットが電動モータの出力軸に対して減速されて回転され
る。

【０００６】このように、本発明においては、電動モー
タの出力軸を回転自在に支持する転がり軸受を、電動モ
ータの出力軸とボールねじのナット間に介装される減速
機としても機能させることができるため、遊星歯車機構
等の減速機は不要であり、電動式パワーステアリング装
置のコスト低減を図ることができることは勿論のこと小
型・軽量化を図って車両搭載性を向上させることができ
る。

【０００７】また、本発明においては、電動モータの出
力軸が仮にロックして回転不能となった場合にも、転が
り軸受において転動体とこれを転動可能に保持する円形
軌道間に生じるすべりによって転動体のラック軸回りの
公転が保証されるため、ボールねじにおけるナットの回
転が保証されて、必要最小限の操舵特性を確保すること
ができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の各実施形態を図
面に基づいて説明する。図１は本発明による電動式パワ
ーステアリング装置の第１実施形態を概略的に示したも
のであり、このパワーステアリング装置Ａ１において
は、車両の左右方向に延在して配設されて車体（図示省
略）に組付けられるハウジング１０に対して入力軸２
０、ラック軸３０、非循環式ボールねじ４０及び電動モ
ータ５０等が組付けられている。

【０００９】入力軸２０は、トーションバー（図示省
略）によって連結した第１軸２１及び第２軸２２によっ
て構成されていて、ニードル軸受６１とボール軸受６
２，６３を介してハウジング１０に回転可能かつ軸方向
へ移動不能に組付けられており、ハウジング１０から突
出した第１軸２１の端部にて自在継手，中間シャフト，
自在継手，ステアリングメインシャフト等を介してステ
アリングホイール（全て図示省略）にトルク伝達可能に
連結されるようになっている。また、入力軸２０は、第
２軸２２に形成したピニオン２２ａにてラック軸３０の
外周に形成したラック歯３０ａと操舵力伝達可能に係合
していて、その回転によってラック軸３０を車両の左右
方向（ラック軸の軸方向）へ移動させるようになってい
る。また、入力軸２０の相対回転部（第１軸２１と第２
軸２２の対向部）に対応して操舵トルクを検出するトル
クセンサＳ１が組付けられている。

【００１０】ラック軸３０は、ピニオン２２ａに対向し
て設けた周知のラックガイド（図示省略）を介して、車
両の左右方向（ラック軸の軸方向）へ移動可能に組付け
られていて、ハウジング１０を貫通しており、左右両端
にてタイロッドとナックルアームを介して転舵輪（全て
図示省略）に操舵力伝達可能に連結されるようになって
いる。また、ラック軸３０には、ボールねじ４０のねじ
軸４１が一体的に形成されていて、このねじ軸４１の外
周には螺旋溝４１ａが形成されている。

【００１１】ボールねじ４０は、電動モータ５０の回転
出力をラック軸３０にラック軸方向の押動力に変換して
伝達するものであり、ラック軸３０に対して同軸的に設
けられていて、ラック軸３０に一体的に形成したねじ軸
４１と、このねじ軸４１の外周にて一対のボール軸受６
４，６５を介してハウジング１０にラック軸回りに回転
可能かつ軸方向へ移動不能に組付けたナット４２と、こ
のナット４２とねじ軸４１間にて薄肉円筒状のケージ４
３によって回転自在に保持されてねじ軸４１外周に形成
した螺旋溝４１ａとナット４２の内周に形成した螺旋溝
４２ａ間に介装された多数のボール４４によって構成さ
れている。

【００１２】電動モータ５０は、ボールねじ４０を介し
てラック軸３０に軸方向の操舵助勢力を付与するもので
あり、ラック軸３０に対して同軸的に組付けられてい
て、ハウジング１０に組付けたステータ５１と、ハウジ
ング１０にボール軸受６６，６７を介して回転可能かつ
軸方向へ移動不能に組付けた筒状の出力軸５２を備えて
おり、その回転出力をトルクセンサＳ１からの信号に基
づいて制御装置（図示省略）によって制御されるように
なっている。なお、出力軸５２の回転はハウジング１０
に組付けた回転センサＳ２によって検出されるようにな
っている。

【００１３】ところで、この第１実施形態においては、
電動モータ５０の筒状出力軸５２を回転自在に支持する
ボール軸受６６の転動体である各ボール６６ａとボール
ねじ４０のナット４１がラック軸３０の軸回りのトルク
を伝達可能に連結されていて、ナット４１の円筒端部が
ボール６６ａのケージを兼用している。ボール軸受６６
の各ボール６６ａは、電動モータ５０の出力軸５２と一
体的に回転するインナレース６６ｂ及びハウジング１０
に一体的に組付けたアウタレース６６ｃに形成した円形
軌道に転動可能に保持されていて、電動モータ５０の出
力軸５２の回転時に同出力軸５２より減速されてラック
軸回りを公転するようになっている。

【００１４】上記のように構成した第１実施形態のパワ
ーステアリング装置Ａ１においては、操舵力が入力軸２
０のピニオン２２ａからラック軸３０のラック歯３０ａ
形成部位に直接伝達されるとともに、電動モータ５０の
出力が制御装置（図示省略）の制御下にてボール軸受６
６とボールねじ４０を介してラック軸３０のねじ軸４１
形成部位に伝達され、この電動モータ５０の出力（操舵
助勢力）によって操舵トルクが的確に助勢される。

【００１５】ところで、上記のように構成した第１実施
形態のパワーステアリング装置Ａ１においては、電動モ
ータ５０の出力軸５２を回転自在に支持するボール軸受
６６の各ボール６６ａ、すなわち電動モータ５０の出力
軸５２が回転するとき同出力軸５２の回転より減速され
てラック軸回りを公転する転動体にボールねじ４０のナ
ット４２をラック軸３０の軸回りのトルクを伝達可能に
連結したため、電動モータ５０の出力軸５２が回転する
ことによりボールねじ４０のナット４２が電動モータ５
０の出力軸５２に対して減速されて回転される。

【００１６】このように、この第１実施形態において
は、電動モータ５０の出力軸５２を回転自在に支持する
ボール軸受６６を、電動モータ５０の出力軸５２とボー
ルねじ４０のナット４２間に介装される減速機としても
機能させることができるため、遊星歯車機構等の減速機
は不要であり、電動式パワーステアリング装置Ａ１のコ
スト低減を図ることができることは勿論のこと小型・軽
量化を図って車両搭載性を向上させることができる。

【００１７】また、この第１実施形態においては、電動
モータ５０の出力軸５２が仮にロックして回転不能とな
った場合にも、ボール軸受６６において各ボール６６ａ
とこれを転動可能に保持するインナレース６６ｂ及びア
ウタレース６６ｃの円形軌道間に生じるすべりによって
各ボール６６ａのラック軸回りの公転が保証されるた
め、ボールねじ４０におけるナット４２の回転が保証さ
れて、必要最小限の操舵特性を確保することができる。

【００１８】図２は本発明による電動式パワーステアリ
ング装置の第２実施形態を概略的に示したものであり、
このパワーステアリング装置Ａ２においては、電動モー
タ１５０の出力軸１５２を回転自在に支持する転がり軸
受としてアンギュラ形のボール軸受１６６が採用されて
いる。ボール軸受１６６は、複数のボール１６６ａと、
電動モータ１５０の出力軸１５２に一体的に組付けたイ
ンナレース１６６ｂと、ハウジング１１０間に組付けた
ばね１６８によってラック軸方向に付勢されたアウタレ
ース１６６ｃと、各ボール１６６ａに一端にて固着され
たピン１６６ｄによって構成されていて、各ピン１６６
ｄにてニードル軸受１６９を介してボールねじ１４０の
ナット１４２にラック軸の軸回りのトルクを伝達可能に
連結されている。

【００１９】このため、この第２実施形態においては、
電動モータ１５０の出力軸１５２が回転することにより
ボールねじ１４０のナット１４２が電動モータ１５０の
出力軸１５２に対して減速されて回転される。その他の
構成及び作用効果は上記第１実施形態の構成及び作用効
果と実質的に同じであるため、各構成部材に類似符号を
付して説明は省略する。なお、この第２実施形態におい
ては、各ボール１６６ａ及びピン１６６ｄのラック軸回
りの公転が各ニードル軸受１６９を介してナット１４２
に伝達されるため、ボール軸受１６６とナット１４２間
のトルク伝達において摩擦抵抗を低減することができ
る。

【００２０】図３は本発明による電動式パワーステアリ
ング装置の第３実施形態を概略的に示したものであり、
このパワーステアリング装置Ａ３においては、電動モー
タ２５０の出力軸２５２を回転自在に支持する転がり軸
受としてアンギュラ形のテーパローラ軸受２６６が採用
されている。テーパローラ軸受２６６は、複数のテーパ
ローラ２６６ａと、電動モータ２５０の出力軸２５２に
一体的に組付けたインナレース２６６ｂと、ハウジング
２１０間に組付けたばね２６８によってラック軸方向に
付勢されたアウタレース２６６ｃと、各テーパローラ２
６６ａに一体的に形成したピン２６６ｄによって構成さ
れていて、各ピン２６６ｄにてニードル軸受２６９を介
してボールねじ２４０のナット２４２にラック軸の軸回
りのトルクを伝達可能に連結されている。

【００２１】このため、この第３実施形態においては、
電動モータ２５０の出力軸２５２が回転することにより
ボールねじ２４０のナット２４２が電動モータ２５０の
出力軸２５２に対して減速されて回転される。その他の
構成及び作用効果は上記第１実施形態の構成及び作用効
果と実質的に同じであるため、各構成部材に類似符号を
付して説明は省略する。なお、この第３実施形態におい
ては、各テーパローラ２６６ａ及びピン２６６ｄのラッ
ク軸回りの公転が各ニードル軸受２６９を介してナット
２４２に伝達されるため、テーパローラ軸受２６６とナ
ット２４２間のトルク伝達において摩擦抵抗を低減する
ことができる。また、転がり軸受の転動体としてテーパ
ローラ２６６ａが採用されているため、係合部での面圧
を低減することができて、信頼性（摩耗・すべり等）を
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による電動式パワーステアリング装置
の第１実施形態を概略的に示す全体図である。

【図２】 本発明による電動式パワーステアリング装置
の第２実施形態を概略的に示す全体図である。

【図３】 本発明による電動式パワーステアリング装置
の第３実施形態を概略的に示す全体図である。

【符号の説明】

１０…ハウジング、２０…入力軸、３０…ラック軸、４
０…ボールねじ、４１…ねじ軸、４２…ナット、４３…
ケージ、４４…ボール、５０…電動モータ、５１…ステ
ータ、５２…筒状出力軸、６６…ボール軸受（転がり軸
受）、６６ａ…ボール（転動体）、６６ｂ…インナレー
ス、６６ｃ…アウタレース、Ａ１…電動式パワーステア
リング装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ラック軸に対して同軸的に設けたボール
   ねじのナットがラック軸に対して同軸的に組付けた電動
   モータによって回転駆動されるように構成した電動式パ
   ワーステアリング装置において、前記電動モータの筒状
   出力軸を回転自在に支持する転がり軸受の転動体と前記
   ナットを前記ラック軸の軸回りのトルクを伝達可能に連
   結したことを特徴とする電動式パワーステアリング装
   置。