JP2000309279A - ラックピニオン式電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】操舵補助力発生用モータの回転トルクをラック
に伝達する際に衝突音が発生するのを防止できるラック
ピニオン式電動パワーステアリング装置を提供する。 【解決手段】ピニオンに噛み合うラックに一体化される
ボールスクリューシャフト61に循環ボール62を介してボ
ールナット63がねじ合わされる。そのボールナット63を
回転駆動する操舵補助力発生用モータは、ラックを覆う
ハウジング３１側に固定されるステータ8aと、そのハウ
ジング側により回転可能に支持されると共に前記ラック
が挿入されるロータ8bとを有する。そのロータ8bに一体
化される受け部81にボールナット63の一端をラックの軸
方向に沿って押し付ける手段83が設けられる。そのボー
ルナット63の外周を覆う筒状被覆部82がロータ8bに一体
化される。その受け部81とボールナット63の一端との間
の摩擦抵抗に基づき、そのロータ8bとボールナット63と
の間で回転トルクが伝達される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ラックに一体化さ
れるボールスクリューシャフトに循環ボールを介してね
じ合わされるボールナットを、モータにより回転駆動す
ることで操舵補助力を付与するラックピニオン式電動パ
ワーステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ラックピニオン式電動パワーステアリン
グ装置として、操舵により回転するピニオンに噛み合う
ラックに一体化されるボールスクリューシャフトにねじ
合わされるボールナットを、そのラックの軸方向に沿う
操舵補助力を付与できるようにモータにより回転駆動す
るものが従来から用いられている。

【０００３】そのモータは、そのラックを覆うハウジン
グ側に固定されるステータと、そのハウジング側により
回転可能に支持されると共に前記ラックが挿入されるロ
ータとを有する。そのロータからボールナットに回転ト
ルクを伝達するため、そのロータとボールナットの中の
一方に凸部を設け、この凸部に嵌め合わされる凹部が他
方に設けられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の構成では、凸部
と凹部との間に組み付けのための隙間が存在することか
ら、ロータからボールナットへの回転トルクの伝達時に
凸部と凹部との嵌合部において衝突音が発生する。

【０００５】本発明は、上記問題を解決することのでき
るラックピニオン式電動パワーステアリング装置を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、操舵により回
転するピニオンと、そのピニオンに噛み合うラックと、
そのラックに一体化されるボールスクリューシャフト
と、そのボールスクリューシャフトに循環ボールを介し
てねじ合わされるボールナットと、そのラックの軸方向
に沿う操舵補助力を付与できるように、そのボールナッ
トを回転駆動するモータと、そのラックを覆うハウジン
グとを備え、そのモータは、そのハウジング側に固定さ
れるステータと、そのハウジング側により回転可能に支
持されると共に前記ラックが挿入されるロータとを有す
るラックピニオン式電動パワーステアリング装置におい
て、そのロータに、そのボールナットの一端に対向する
受け部と、そのボールナットの外周を覆う筒状被覆部と
が一体化され、その受け部にボールナットの一端を前記
ラックの軸方向に沿って押し付ける手段が設けられ、そ
の受け部とボールナットの一端との間の摩擦抵抗に基づ
き、そのロータとボールナットとの間で回転トルクが伝
達可能とされていることを特徴とする。本発明によれ
ば、ロータからボールナットに摩擦抵抗に基づき回転ト
ルクを伝達できるので、そのロータとボールナットとの
間において衝突音が発生することはない。

【０００７】そのボールナットの他端に対向するリング
状押し付け部材が、前記ロータ側にねじ合わされ、その
押し付け部材により押されるボールナットの一端が前記
受け部に押し付けられ、そのロータとボールナットとの
間に予め設定したリミットトルク以上の回転トルクが作
用することで、そのロータとボールナットとは相対回転
可能とされ、そのリミットトルクは、その押し付け部材
のロータ側へのねじ込み量に対応するのが好ましい。こ
れにより、リミットトルク以上の車輪側からの逆入力が
あった場合ボールナットをロータに対して相対回転さ
せ、ロータの慣性によるボールねじ機構への過大負荷を
防止することができる。しかも、そのロータとボールナ
ットとの間に専用のトルクリミッターを介在させる必要
がなく、構造が簡単で製造コストを低減できる。

【０００８】そのボールナットの外周に雄ねじ部が形成
され、その筒状被覆部の内周に雌ねじ部が形成され、そ
の雄ねじ部と雌ねじ部とを介してボールナットが筒状被
覆部にねじ込まれることで、前記受け部にボールナット
の一端が押し付けられるのが好ましい。これにより、そ
の受け部にボールナットの一端を押し付けるのに専用の
部材が不要で、部品点数の削減により製造コストを低減
できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。図１に示すラックピニオン式電動パ
ワーステアリング装置１は、入力シャフト２に連結され
るステアリングホイール（図示省略）の操舵により回転
するピニオン３と、そのピニオン３に噛み合うラック４
とを備える。そのラック４の両端にボールジョイント
５、タイロッド６、ナックルアームを介して車輪（図示
省略）が連結される。そのラック４の両端側を覆う伸縮
カバー９２が設けられている。そのピニオン３の回転に
よりラック４が軸方向に移動することで車両の舵角が変
化する。

【００１０】そのピニオン３とラック４を覆うピニオン
ハウジング３０が設けられる。そのピニオンハウジング
３０内に、ステアリングホイールの操舵によりピニオン
３に伝達される操舵トルクを検出するトルクセンサ７が
設けられる。そのトルクセンサ７は公知のものを採用で
きる。

【００１１】そのラック４にボールスクリューシャフト
６１が一体化される。図２に示すように、そのボールス
クリューシャフト６１に循環ボール６２を介してボール
ナット６３がねじ合わされる。

【００１２】そのボールナット６３に形成された複数の
貫通孔６３ｂに、それぞれ循環用部材６４が挿入されて
いる。各循環用部材６４は循環ボール６２に対向するガ
イド曲面６４ａを有する。そのガイド曲面６４ａは、ボ
ールスクリューシャフト６１のスクリュー溝６１ａ内の
循環ボール６２のボールナット６３に対するラック軸方
向への相対変位を一定範囲に規制し、また、その変位規
制された循環ボール６２をスクリュー溝６１ａから径方
向外方へ案内してボールスクリューシャフト６１に対し
て相対変位させて再びスクリュー溝６１ａへ案内する。
これにより、循環ボール６２はボールナット６３の外方
へ抜け出ることなく、ボールスクリューシャフト６１と
ボールナット６３との間において循環する。

【００１３】そのラック４の軸方向に沿う操舵補助力を
付与できるように、そのボールナット６３を回転駆動す
るブラシレスモータ８が設けられている。そのブラシレ
スモータ８は、ラック４を覆う筒状のラックハウジング
３１の内周側に固定されるステータ８ａと、このステー
タ８ａに挿入されると共にラックハウジング３１の内周
側により回転可能に支持される円筒状のロータ８ｂと、
そのロータ８ｂの回転位相検出用センサ８ｃと、このロ
ータ８ｂの外周側に一体化されるマグネット８ｄとを有
する。そのロータ８ｂに上記ラック４が隙間を介して軸
方向移動可能に挿入される。

【００１４】図３に示すように、そのラックハウジング
３１の一端部は、上記ピニオンハウジング３０に環状の
スペーサ３３を介して連結される。そのロータ８ｂの一
端側は、そのスペーサ３３の内周に嵌め合わされるベア
リング３２を介して支持される。そのベアリング３２は
４点接触型ボールベアリングであって、内輪３２ａ、外
輪３２ｂ、および軸受ボール３２ｃを有する。その内輪
３２ａはロータ８ｂの外周の段差とロータ８ｂの外周に
ねじ合わされるナット３４とで挟まれる。その外輪３２
ｂは軸受ボール３２ｃを挟むようにラック軸方向に並列
する一対の環状部材３２ｂ′、３２ｂ″から構成され、
スペーサ３３の内周の段差とスペーサ３３の内周にねじ
合わされる環状ネジ３５とで挟まれる。各軸受ボール３
２ｃは内輪３２ａに２点で接触し、環状部材３２ｂ′、
３２ｂ″それぞれに１点で接触する。そのベアリング３
２として４点接触型ボールベアリングを用いてロータ８
ｂに作用する軸方向力を受けることで、組み合わせアン
ギュラーベアリングや複列アンギュラーベアリングを用
いるのに比べて、ベアリングのコストを低減できると共
にモータ８の軸方向寸法を小さくできる。

【００１５】図２に示すように、そのロータ８ｂの他端
側は、ベアリング３６を介してラックハウジング３１の
内周側により支持される。

【００１６】そのロータ８ｂと上記ボールナット６３と
は同軸心に配置される。そのロータ８ｂの他端側に、そ
のボールナット６３の一端に対向する受け部８１と、そ
のボールナット６３の外周を覆う円筒状被覆部８２とが
一体化されている。その受け部８１はロータ８ｂの他端
に一体化される円環形状を有する。その被覆部８２はロ
ータ８ｂと同軸心で、一端側は受け部８１の外端に一体
化され、他端側は開放されている。

【００１７】その受け部８１にボールナット６３の一端
をラック４の軸方向に沿って押し付ける手段が設けられ
ている。すなわち、外周に雄ねじ部８３ａを有するリン
グ状の押し付け部材８３が、被覆部８２の他端側内周に
形成された雌ねじ部８２ａを介してロータ８ｂ側にねじ
合わされることで、ボールナット６３の他端に対向す
る。これにより、その押し付け部材８３をロータ８ｂ側
にねじ込んでボールナット６３を押すことにより、受け
部８１の端面８１ａにボールナット６３の一端側の端面
６３ａを押し付けることができる。よって、その受け部
８１の端面８１ａとボールナット６３の一端の端面６３
ａとの間の摩擦抵抗に基づき、そのロータ８ｂとボール
ナット６３との間で回転トルクを伝達できる。また、そ
のロータ８ｂとボールナット６３との間に予め設定した
リミットトルク以上の回転トルクが作用することで、そ
のロータ８ｂとボールナット６３とは相対回転可能とさ
れ、そのリミットトルクは、その押し付け部材８３のロ
ータ８ｂ側へのねじ込み量に対応する。なお、押し付け
部材８３の内周には回転操作用工具の挿入用凹部８３ｂ
が形成されている。その押し付け部材８３の回り止め手
段を適宜設けてもよく、例えば被覆部８２をかしめた
り、被覆部８２にロックナットをねじ合わせる。

【００１８】上記トルクセンサ７とセンサ８ｃが制御装
置（図示省略）に接続され、その制御装置が、トルクセ
ンサ７により検出される操舵トルクと、センサ８ｃによ
り検出されるロータ８ｂの回転位相に応じて、回転駆動
用交流電流をブラシレスモータ８に投入する。これによ
り、そのボールナット６３がブラシレスモータ８により
回転駆動され、そのボールナット６３の回転駆動により
ラック４の長手方向に沿う操舵補助力が操舵トルクに応
じて付与される。その制御装置は公知のものを用いるこ
とができる。

【００１９】その被覆部８２の内周とボールナット６３
の外周との隙間は微小とされ、上記循環用部材６４が循
環ボール６２から受けるラック４の径方向外方へ向かう
力を被覆部８２による受けることができる。これによ
り、その循環用部材６４のボールナット６３への接着を
技術的に容易な接着剤を用いて行っても、ボールナット
６３から循環用部材６４が脱落するのを防止できる。

【００２０】上記ラックハウジング３１の他端部に、筒
状の抜け止め部材５０が取外し可能に取り付けられる。
本実施形態では、そのラックハウジング３１の内周に形
成される雌ねじ部７１に、抜け止め部材５０の一端側の
外周に形成される雄ねじ部７２がねじ合わされること
で、その抜け止め部材５０の外周に形成された段差５
０′がラックハウジング３１の他端面に接する。また、
そのラックハウジング３１に圧入される上記ベアリング
３６の外輪の一端面は、ラックハウジング３１の内周の
段差３１′に接するものとされ、その抜け止め部材５０
の一端面５０ａはベアリング３６の外輪の他端面に微小
隙間を介して対向する。これにより、そのベアリング３
６はラックハウジング３１への圧入が緩んでも、その抜
け止め部材５０により抜けが防止される。また、その抜
け止め部材５０の一端面５０ａは、そのベアリング３６
の外輪と内輪との間の軸受内空間にも微小隙間を介して
対向するものとされ、その抜け止め部材５０の内径とベ
アリング３６の内輪の外径との差も微小とされる。これ
により、その抜け止め部材５０の一端面５０ａにより、
非密封型とされるベアリング３６の軸受内空間に封入さ
れたグリースの外部流出が規制される。

【００２１】図４に示すように、その抜け止め部材５０
の他端側内周にブッシュ９１が嵌め合わされ、このブッ
シュ９１と抜け止め部材５０を介してボールスクリュー
シャフト６１はラックハウジング３１側により支持され
る。そのブッシュ９１におけるボールスクリューシャフ
ト６１の支持領域のラック軸方向寸法Ｌは、そのボール
スクリューシャフト６１のネジピッチＰの整数倍とされ
ている。ボールスクリューシャフト６１はスクリュー溝
の間においてブッシュ９１により支持されることから、
これによりラック４の軸方向移動量に拘らずブッシュ９
１によるボールスクリューシャフト６１の支持面積は一
定になる。よって、ブッシュ９１がボールスクリューシ
ャフト６１から受ける面圧の変動を防止し、ブッシュ９
１の強度を必要最小限にできる。

【００２２】上記構成によれば、ロータ８ｂからボール
ナット６３に摩擦抵抗に基づき回転トルクを伝達できる
ので、そのロータ８ｂとボールナット６３との衝突音が
発生することはない。また、そのロータ８ｂとボールナ
ット６３との間にリミットトルク以上の回転トルクが作
用することで、専用のトルクリミッターを介在させるこ
となくロータ８ｂとボールナット６３とを相対回転させ
ることができるので、モータ８がロックした場合でもリ
ミットトルク以上の操舵トルクでステアリングホイール
を操作することにより操舵を行うことができる。しか
も、リミットトルクは押し付け部材８３のロータ８ｂ側
へのねじ込み量に対応するので、リミットトルクの設定
を容易に行うことができ、構造が簡単で製造コストを低
減できる。

【００２３】本発明は上記実施形態に限定されない。例
えばロータ８ｂとボールナット６３とを相対回転させる
必要がない場合、図６の第１変形例に示すようにボール
ナット６３の一端側の端面６３ａに摩擦増大用の凹凸部
としてローレット溝６３ａ′を形成し、その相対回転を
防止してもよい。この場合、その摩擦増大用の凹凸部は
ボールナット６３の一端側の端面６３ａと受け部８１の
端面８１ａの中の少なくとも一方に形成すればよい。ま
た、ロータ８ｂとボールナット６３とを相対回転させる
必要がない場合、図７の第２変形例に示すように、ボー
ルナット６３の外周に雄ねじ部６３ｃを形成し、被覆部
８２の内周に雌ねじ部８２ｃを形成し、その雄ねじ部６
３ｃと雌ねじ部８２ｃとを介してボールナット６３を被
覆部８２にねじ込むことで、上記実施形態における押し
付け部材８３を用いることなく、ボールナット６３の一
端を受け部８１に押し付けることができる。これによ
り、その押し付けのための専用部材が不要になり、部品
点数の削減、製造コストの低減を図ることができる。こ
の第２変形例においては、被覆部８２の内周溝に嵌め合
わされる止め輪８４と受け部８１とでボールナット６３
を挟み込むことにより、そのボールナット６３の被覆部
８２へのねじ込みが緩むのを防止している。なお、モー
タはブラシレスモータに限定されず、各種モータを採用
できる。各変形例において他は上記実施形態と同様で、
同様部分は同一符号で示す。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、操舵補助力発生用モー
タの回転トルクをラックに伝達する際に衝突音が発生す
るのを防止し、そのモータのロック時におけるフェイル
セーフを簡単な構造で確保でき、また、コスト低減を図
ることのできるラックピニオン式電動パワーステアリン
グ装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態のラックピニオン式電動パワ
ーステアリング装置の断面図

【図２】本発明の実施形態のラックピニオン式電動パワ
ーステアリング装置における要部の断面図

【図３】本発明の実施形態のラックピニオン式電動パワ
ーステアリング装置におけるモータ一端側の部分断面図

【図４】本発明の実施形態のラックピニオン式電動パワ
ーステアリング装置における部分断面図

【図５】図２のＶ‐Ｖ線断面図

【図６】本発明の第１変形例のラックピニオン式電動パ
ワーステアリング装置の部分断面図

【図７】本発明の第２変形例のラックピニオン式電動パ
ワーステアリング装置の部分断面図

【符号の説明】

３ ピニオン ４ ラック ８ モータ ８ａ ステータ ８ｂ ロータ ３１ ハウジング ６１ ボールスクリューシャフト ６２ 循環ボール ６３ ボールナット ６３ｃ 雄ねじ部 ８１ 受け部 ８２ 筒状被覆部 ８２ａ 雌ねじ部 ８２ｃ 雌ねじ部 ８３ 押し付け部材 ８３ａ 雄ねじ部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】操舵により回転するピニオンと、そのピニ
   オンに噛み合うラックと、そのラックに一体化されるボ
   ールスクリューシャフトと、そのボールスクリューシャ
   フトに循環ボールを介してねじ合わされるボールナット
   と、そのラックの軸方向に沿う操舵補助力を付与できる
   ように、そのボールナットを回転駆動するモータと、そ
   のラックを覆うハウジングとを備え、そのモータは、そ
   のハウジング側に固定されるステータと、そのハウジン
   グ側により回転可能に支持されると共に前記ラックが挿
   入されるロータとを有するラックピニオン式電動パワー
   ステアリング装置において、そのロータに、そのボール
   ナットの一端に対向する受け部と、そのボールナットの
   外周を覆う筒状被覆部とが一体化され、その受け部にボ
   ールナットの一端を前記ラックの軸方向に沿って押し付
   ける手段が設けられ、その受け部とボールナットの一端
   との間の摩擦抵抗に基づき、そのロータとボールナット
   との間で回転トルクが伝達可能とされていることを特徴
   とするラックピニオン式電動パワーステアリング装置。
2. 【請求項２】前記ボールナットの他端に対向するリング
   状押し付け部材が、前記ロータ側にねじ合わされ、その
   押し付け部材により押されるボールナットの一端が前記
   受け部に押し付けられ、そのロータとボールナットとの
   間に予め設定したリミットトルク以上の回転トルクが作
   用することで、そのロータとボールナットとは相対回転
   可能とされ、そのリミットトルクは、その押し付け部材
   のロータ側へのねじ込み量に対応する請求項１に記載の
   ラックピニオン式電動パワーステアリング装置。
3. 【請求項３】前記ボールナットの外周に雄ねじ部が形成
   され、前記筒状被覆部の内周に雌ねじ部が形成され、そ
   の雄ねじ部と雌ねじ部とを介してボールナットが筒状被
   覆部にねじ込まれることで、前記受け部にボールナット
   の一端が押し付けられる請求項１に記載のラックピニオ
   ン式電動パワーステアリング装置。