JP2001114117A - Electically driven power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ラックピニオン式
の舵取り装置におけるラック軸等の舵取り軸に操舵補助
用のモータの回転を直線運動に変換して伝え、前記舵取
り軸を軸長方向に移動させて操舵を補助する構成とした
電動パワーステアリング装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rack-and-pinion type steering device which converts a rotation of a steering assist motor into a linear motion and transmits it to a steering shaft such as a rack shaft, and moves the steering shaft in the axial direction. The present invention relates to an electric power steering device configured to assist the steering by performing the steering.
【０００２】[0002]
【従来の技術】舵取りのためにステアリングホイールに
加えられる操舵トルクの検出結果に基づいて操舵補助用
のモータを駆動し、該モータの回転力を舵取り装置に伝
えて操舵を補助する構成とした電動パワーステアリング
装置は、操舵補助力の発生源として油圧アクチュエータ
を用いる油圧パワーステアリング装置と比較して、車速
の高低，操舵の頻度等、走行状態に応じた補助力特性の
制御が容易に行えるという利点を有することから、近
年、その適用範囲が拡大する傾向にある。2. Description of the Related Art An electric motor configured to drive a steering assist motor based on a detection result of a steering torque applied to a steering wheel for steering, and to transmit a rotational force of the motor to a steering device to assist the steering. The power steering device has an advantage that the control of the assist force characteristics according to the driving state such as the speed of the vehicle, the frequency of the steering, and the like can be easily performed as compared with the hydraulic power steering device using the hydraulic actuator as a source of the steering assist force. In recent years, the range of application has tended to expand.
【０００３】自動車の舵取り装置としては種々の形式の
ものが実用化されており、その一つにラックピニオン式
の舵取り装置がある。これは、軸長方向に所定の長さに
亘ってラック歯を形成してなるラック軸を車体の左右方
向に延設し、このラック軸の両端部をタイロッドを介し
て操向用の車輪（一般的には左右の前輪）に連結すると
共に、前記ラック歯に噛合するピニオン軸をコラム軸を
介してステアリングホイールに連結して構成され、舵取
りのためのステアリングホイールの操作を、前記ピニオ
ン軸を介してラック軸に伝え、該ラック軸を軸長方向に
移動させて操舵を行わせる構成としたものである。[0003] Various types of steering devices for automobiles have been put into practical use, one of which is a rack and pinion type steering device. That is, a rack shaft having rack teeth formed over a predetermined length in the axial direction extends in the left-right direction of the vehicle body, and both ends of the rack shaft are connected to steering wheels (through tie rods). (In general, the left and right front wheels) and a pinion shaft meshing with the rack teeth is connected to a steering wheel via a column shaft. The steering wheel for steering is operated by the pinion shaft. The steering is transmitted to the rack shaft via the shaft shaft, and the rack shaft is moved in the axial direction to perform steering.
【０００４】このようなラックピニオン式の舵取り装置
を電動パワーステアリング装置として構成する場合、操
舵補助用のモータの回転（回転運動）を前記ラック軸の
軸長方向の移動（直線運動）に変換する運動変換機構が
必要である。またこの運動変換機構は、操舵補助用のモ
ータの出力不足を補い、該モータを小型化して車載性の
向上を図るべく、前記運動変換の過程で所定の減速（増
力）を伴うことが望ましく、このような要求に応え得る
高効率の運動変換機構として、従来からボールねじ機構
が広く採用されている。When such a rack-and-pinion type steering device is configured as an electric power steering device, the rotation (rotational motion) of a steering assist motor is converted into a movement (linear motion) in the axial direction of the rack shaft. A motion conversion mechanism is required. Further, it is preferable that the motion conversion mechanism accompanies a predetermined deceleration (increase) in the process of the motion conversion in order to compensate for the output shortage of the steering assist motor and reduce the size of the motor to improve the on-board performance. Conventionally, a ball screw mechanism has been widely used as a high-efficiency motion conversion mechanism that can meet such demands.
【０００５】このようなボールねじ機構を備える電動パ
ワーステアリング装置は、ラック軸の外周の一部に前記
ラック歯の形成域を避けて雄ねじ軌条を形成する一方、
ラック軸を支持するハウジングの内部に、該ラック軸と
同軸上での回動自在に筒形のナット部材を支持し、該ナ
ット部材の内周に形成された雌ねじ軌条と前記ラック軸
外周の雄ねじ軌条とを、これらに沿って転動する多数個
のボールを介して螺合させ、操舵補助用のモータからの
伝動により生じる前記ナット部材の回動を、前記ねじ軌
条に沿って転動する多数個のボールを介してラック軸に
伝え、該ラック軸を軸長方向に移動せしめ、この移動に
応じて前述の如く行われる操舵を補助する構成となって
いる。In an electric power steering apparatus having such a ball screw mechanism, a male screw track is formed on a part of the outer periphery of a rack shaft while avoiding the area where the rack teeth are formed.
A cylindrical nut member is rotatably supported coaxially with the rack shaft inside a housing that supports the rack shaft, and a female screw rail formed on the inner periphery of the nut member and a male screw on the outer periphery of the rack shaft. The rails are screwed together via a number of balls rolling along the rails, and the rotation of the nut member caused by transmission from the steering assist motor is performed by the number of balls rolling along the screw rails. The rack shaft is transmitted via the balls, the rack shaft is moved in the axial direction, and the steering performed as described above according to the movement is assisted.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】図４は、ボールねじ機
構の螺合部分の拡大断面図である。図中１はラック軸、
２はナット部材であり、ボールねじ機構は、前述の如
く、ラック軸１の外周に形成された雄ねじ軌条10とナッ
ト部材２の内周に形成された雌ねじ軌条20とを、多数個
のボール３，３…を介して螺合せしめて構成されてい
る。この構成によりナット部材２が回転した場合、前記
ボール３，３…は、前記雄ねじ軌条10及び雌ねじ軌条20
に沿って各別に転動しつつ移動し、図示しない循環器に
よって、ナット部材２の一側から他側に戻されて循環す
る動作を行い、このときラック軸１は、前記ボール３，
３…の夫々からの作用力により軸方向に押圧され、軸長
方向に移動せしめられる。FIG. 4 is an enlarged sectional view of a threaded portion of the ball screw mechanism. In the figure, 1 is a rack shaft,
Numeral 2 denotes a nut member. As described above, the ball screw mechanism includes a male screw rail 10 formed on the outer circumference of the rack shaft 1 and a female screw rail 20 formed on the inner circumference of the nut member 2, and a large number of balls 3. , 3... Are screwed together. When the nut member 2 is rotated by this configuration, the balls 3, 3,...
The nut member 2 moves from one side to the other side and circulates by a circulator (not shown). At this time, the rack shaft 1
3 are pressed in the axial direction by the acting force from each of them, and are moved in the axial length direction.
【０００７】前記雄ねじ軌条10及び雌ねじ軌条20は、図
示の如く、ラック軸１とナット部材２との嵌合周上にて
軸方向にオーバラップさせた位置に夫々の中心を有し、
前記ボール３，３…の外径よりも大きい曲率を有する２
つの円弧を組み合わせてなる断面形状を備えており、前
記ボール３，３…は、以上の如き雄ねじ軌条10及び雌ね
じ軌条20の円弧形の内面の夫々に対し、零に近いわずか
な隙間を有して対向するように介装されるのが望まし
い。As shown in the figure, the male screw rail 10 and the female screw rail 20 have respective centers at positions where they overlap in the axial direction on the fitting circumference of the rack shaft 1 and the nut member 2.
2 having a curvature larger than the outer diameter of the balls 3
The balls 3, 3,... Have a slight gap close to zero to each of the arc-shaped inner surfaces of the male screw rail 10 and the female screw rail 20 as described above. It is desirable to be interposed so as to face each other.
【０００８】しかしながら、以上の如きボール３，３…
の介装態様を実現するには、各ボール３，３…の形状、
両ねじ軌条10，20の断面形状及びリード、並びにラック
軸１とナット部材２との同心度に高い精度が要求され、
これらの精度が不十分な状態で組立てがなされた場合、
両ねじ軌条10，20に対する一部のボール３，３…の接触
面圧が過大となり、これらのボール３，３…の滑らかな
転動が阻害されて、高効率での運動変換がなされなくな
る虞れがあった。However, the balls 3, 3.
In order to realize the interposition mode, the shape of each ball 3, 3,.
High precision is required for the cross-sectional shapes and leads of the two screw rails 10 and 20, and the concentricity between the rack shaft 1 and the nut member 2.
If the assembly is performed with insufficient accuracy,
The contact surface pressure of some of the balls 3, 3,... Against the two screw rails 10, 20, becomes excessive, and smooth rolling of these balls 3, 3,. There was.
【０００９】そこで従来においては、各ボール３，３…
の転動を滑らかに行わせることを最優先し、各部の寸法
及び公差を、前記雄ねじ軌条10又は雌ねじ軌条20の内面
と各ボール３，３…の周面との間に比較的大きい隙間δ
を確保するように設定している。なお図４中の隙間δ
は、図示の都合上大きく示してあるが、実際の隙間δは
数十μｍ程度である。Therefore, conventionally, each ball 3, 3,...
The top priority is to make the rolling of the ball smooth, and the size and tolerance of each part is set to a relatively large gap δ between the inner surface of the male screw rail 10 or the female screw rail 20 and the peripheral surface of each ball 3, 3,.
Is set to ensure. The gap δ in FIG.
Is large for convenience of illustration, but the actual gap δ is about several tens μm.
【００１０】ところが、このようなボールねじ機構を備
えた電動パワーステアリング装置においては、ラック軸
１外周の雄ねじ軌条10とナット部材２内周の雌ねじ軌条
20との間に介装された多数個のボール３，３…が、例え
ば、走行中に伝播される振動により、前記隙間δの範囲
内にて遊動して、両ねじ軌条10，20及び相隣するボール
３と衝突して耳障りな衝突音が発生し、車室内部の静粛
性が損なわれる上、前記ボール３，３…の遊動にラック
軸１及びナット部材２が共振した場合、この共振及び騒
音が運転者に体感されて、何らかの異常が発生している
と誤認される虞れがあった。更に、ラック軸１の移動方
向が反転する場合等において、前記隙間δの影響により
ナット部材２との間に生じるガタ付きが運転者に体感さ
れ、操舵感の悪化を招来するという問題もあった。However, in an electric power steering apparatus having such a ball screw mechanism, a male screw rail 10 on the outer circumference of the rack shaft 1 and a female screw rail on the inner circumference of the nut member 2 are provided.
Are interposed between the two screw rails 10, 20 and the phase difference between the two screw rails 10, 20 due to, for example, vibrations propagated during running. When the ball 3 collides with the adjacent ball 3 to generate an unpleasant collision sound, the silence inside the vehicle interior is impaired. In addition, when the rack shaft 1 and the nut member 2 resonate with the free movement of the balls 3, 3,. In addition, there is a possibility that the driver experiences the noise and the noise, and that the driver is erroneously recognized as having an abnormality. In addition, when the moving direction of the rack shaft 1 is reversed, there is also a problem that the backlash generated between the rack member 1 and the nut member 2 due to the influence of the gap δ is perceived by the driver, and the steering feeling is deteriorated. .
【００１１】なお、以上の如きボールねじ機構は、ラッ
クピニオン式の舵取り装置におけるラック軸１に限ら
ず、軸長方向の移動に応じて舵取りがなされる舵取り軸
を備える各種形式の舵取り装置を電動パワーステアリン
グ装置として構成する場合に、前記舵取り軸に操舵補助
用のモータの回転を伝えるべく広く用いられており、こ
のような電動パワーステアリング装置においても前述し
た問題は全く同様に発生する。The above-described ball screw mechanism is not limited to the rack shaft 1 in the rack and pinion type steering device, and various types of steering devices having a steering shaft that is steered according to movement in the axial direction are electrically operated. When configured as a power steering device, it is widely used to transmit the rotation of a steering assist motor to the steering shaft, and the above-described problem also occurs in such an electric power steering device.
【００１２】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、操舵補助用のモータの回転を舵取り軸の軸長方
向の移動に変換すべく用いられているボールねじ機構に
おいてボールの遊動に起因して発生する振動及び騒音、
並びにガタ付きを、周辺各部に高い精度を要求すること
なく簡素な構成にて防止し得る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。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has been described in connection with the movement of a ball in a ball screw mechanism used to convert the rotation of a steering assist motor into the movement of a steering shaft in the axial direction. Vibration and noise generated due to
It is another object of the present invention to provide an electric power steering apparatus capable of preventing backlash with a simple configuration without requiring high accuracy in each peripheral part.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明に係る電動パワー
ステアリング装置は、操舵補助用のモータからの伝動に
より軸回りに回転する筒形のナット部材の内周に形成さ
れた雌ねじ軌条と、舵取り軸の外周に形成された雄ねじ
軌条とを、これらに沿って転動する複数のボールを介し
て螺合させて運動変換用のボールねじ機構を構成し、該
ボールねじ機構により、ステアリング操作に応じて駆動
される前記モータの回転を前記舵取り軸の軸長方向の移
動に変換して操舵を補助する電動パワーステアリング装
置において、前記ナット部材内周の雌ねじ軌条のリード
と、前記舵取り軸外周の雄ねじ軌条のリードとを異なら
せてあることを特徴とする。An electric power steering apparatus according to the present invention comprises: a female screw rail formed on an inner periphery of a cylindrical nut member which rotates around an axis by transmission from a steering assist motor; A male screw rail formed on the outer periphery of the shaft is screwed together through a plurality of balls rolling along the shaft to form a ball screw mechanism for motion conversion, and the ball screw mechanism responds to a steering operation by the ball screw mechanism. An electric power steering device for converting the rotation of the motor driven by the motor into movement in the axial direction of the steering shaft to assist steering, wherein a lead of a female screw rail on an inner periphery of the nut member and a male screw on an outer periphery of the steering shaft are provided. The rail is different from the lead.
【００１４】更に、前記リードの相違が、前記ナット部
材の両端部内周の雌ねじ軌条と、夫々に対応する前記舵
取り軸の外周の雄ねじ軌条との間にて、前記ボールが相
異なる向きに２点接触すべく決定してあることを特徴と
する。[0014] Furthermore, the difference between the leads is that two points of the ball are provided in different directions between the female screw rails on the inner periphery of both ends of the nut member and the corresponding male screw rails on the outer periphery of the steering shaft. It is characterized in that it has been decided to make contact.
【００１５】本発明においては、舵取り軸外周の雄ねじ
軌条とナット部材内周の雌ねじ軌条とを、夫々のリード
を異ならせて形成し、舵取り軸とナット部材との嵌合部
において両者のねじ軌条を軸長方向に位置ずれさせて、
これらの間に介装された複数のボールの内、軸長方向に
異なる位置にあるボールが、対応するねじ軌条に対して
相異なる向きに２点接触するようにし、これらのボール
のねじ軌条間での遊動を防止して、この遊動に起因する
振動、騒音及びガタ付きの発生を緩和する。２点接触の
状態にあるボールは、ナット部材の回転に伴って両ねじ
軌条間にて滑らかに転動することができ、本来の効率を
損なうことなく運動変換がなされる。In the present invention, the male screw rail on the outer periphery of the steering shaft and the female screw rail on the inner periphery of the nut member are formed with different leads, and the two screw rails are fitted at the fitting portion between the steering shaft and the nut member. Is displaced in the axial direction,
Among the plurality of balls interposed therebetween, the balls at different positions in the axial direction are brought into two-point contact with the corresponding screw rails in different directions, and the distance between the screw rails of these balls is adjusted. To prevent vibration, noise and rattling caused by the movement. The ball in a two-point contact state can smoothly roll between the two screw rails with the rotation of the nut member, and the motion is converted without impairing the original efficiency.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】以下本発明をその実施の形態を示
す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る電動
パワーステアリング装置（以下本発明装置という）の要
部の構成を示す一部破断正面図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings showing the embodiments. FIG. 1 is a partially broken front view showing a configuration of a main part of an electric power steering device according to the present invention (hereinafter referred to as the present device).
【００１７】図中１は、ラック軸であり、図示しない車
体の左右方向に延設された筒形をなすラックハウジング
Ｈ1 の内部に軸長方向への移動自在に支承してあり、該
ラックハウジングＨ1 の両側に夫々突出するラック軸１
の両端は、各別のタイロッドを介して図示しない左右の
車輪（一般的には前輪）に連結されている。[0017] figure 1 is a rack shaft, Yes and movably supported to the inside in the axial direction of the rack housing H 1 forming the lateral direction extending in-cylinder-shaped body, not shown, the rack the rack shaft 1 respectively projecting on either side of the housing H 1
Are connected to unillustrated left and right wheels (generally, front wheels) via separate tie rods.
【００１８】ラックハウジングＨ1 の中途部には、これ
と軸心を交叉させてピニオンハウジングＨ2 が連設され
ている。ピニオンハウジングＨ2 の内部には、その軸心
回りでの回転自在にピニオン軸４が支承されている。ピ
ニオン軸４は、ピニオンハウジングＨ2 の上部に適長突
出させてあり、この突出部は、図示しないステアリング
ホイールに連結され、舵取りのためのステアリングホイ
ールの操作に応じて軸回りに回転するようになしてあ
る。[0018] The intermediate portion of the rack housing H 1, the pinion housing H 2 by crossing are continuously provided so the axis. Inside the pinion housing H 2, its rotation in the axis around freely pinion shaft 4 is supported. Pinion shaft 4, Yes by suitable lengths projecting on top of the pinion housing H 2, the protrusion is connected to a steering wheel, not shown, for rotation about an axis in response to operation of the steering wheel for steering There is something.
【００１９】ピニオンハウジングＨ2 の内部に延設され
たピニオン軸４の下部には、図中に破線により示す如
く、ピニオン40が一体的に形成してある。また、ラック
ハウジングＨ1 内に支承されたラック軸１には、軸長方
向に所定の長さ範囲に亘ってラック歯11が形成してあ
り、ピニオンハウジングＨ2 との交叉位置においてピニ
オン軸４の下部のピニオン40に噛合させてある。[0019] The lower part of the pinion housing of H 2 pinion shaft 4 which extends inside, as shown by the dashed line in the figure, the pinion 40 is formed integrally. Further, the bearing has been to the rack shaft 1 in the rack housing H in. 1 are formed rack teeth 11 over the axial direction to a predetermined length range, the pinion shaft at the intersecting position between the pinion housing H 2 4 In the lower part of the pinion 40.
【００２０】而して、ステアリングホイールの操作に伴
うピニオン軸４の回転が、ピニオン40及びラック歯11の
噛合によりラック軸１の軸長方向の移動に変換され、ラ
ックハウジングＨ1 内でのラック軸１の移動が、これの
両端のタイロッドを介して左右の車輪に伝達され、これ
らの車輪が前記ステアリングホイールの操作に応じて操
舵されるラックピニオン式の舵取り機構が構成されてい
る。[0020] In Thus, the rotation of the pinion shaft 4 caused by the operation of the steering wheel is converted by the meshing of the pinion 40 and the rack teeth 11 into movement in the axial direction of the rack shaft 1, the rack in the rack housing H 1 The movement of the shaft 1 is transmitted to left and right wheels via tie rods at both ends of the shaft 1, and a rack-and-pinion type steering mechanism is configured in which these wheels are steered according to the operation of the steering wheel.
【００２１】図示の電動パワーステアリング装置におい
て、以上の如く行われる操舵を補助するモータ５が、ラ
ック軸１を囲繞するラックハウジングＨ1 の中途部を適
長に亘って拡径して構成された円筒形のモータハウジン
グＨ3 の内部に、該モータハウジングＨ3 の内周面に固
設されたステータ51と、該ステータ51の内側に同軸的に
配されたロータ52とを備える３相ブラシレスモータとし
て構成されている。[0021] The electric power steering apparatus shown, the motor 5 for assisting the steering operation performed as described above, is configured with increased diameter over the intermediate portion of the rack housing H 1 surrounding the rack shaft 1 to an appropriate length inside a cylindrical motor housing H 3, 3-phase brushless motor comprising a stator 51 which is fixed to the inner peripheral surface of the motor housing H 3, and a rotor 52 which is arranged coaxially to the inside of the stator 51 Is configured as
【００２２】ロータ52は、ラック軸１の外径よりも大な
る内径を有する円筒体の外周に、前記ステータ51の内面
にわずかな隙間を有して対向する磁極53を保持して構成
されており、左右一対の玉軸受54，55により、モータハ
ウジングＨ3 の軸心回りに回転自在に支承され、前記ス
テータ51への通電に応じて正逆両方向に回転するように
なしてある。The rotor 52 is constructed by holding a magnetic pole 53 opposed to the outer periphery of a cylindrical body having an inner diameter larger than the outer diameter of the rack shaft 1 with a small gap on the inner surface of the stator 51. cage, the pair of ball bearings 54 and 55 are rotatably supported about the axis of the motor housing H 3, are no so as to rotate in the forward and reverse directions in response to energization of the stator 51.
【００２３】以上の如く構成された操舵補助用のモータ
５は、ピニオンハウジングＨ2 の内部に構成された図示
しないトルクセンサの検出結果に基づいて、ステアリン
グホイールに加えられる操舵トルクの方向に、この操舵
トルクの大きさに対応する回転力を発すべく駆動制御さ
れている。この駆動制御によりモータ５が発生する回転
力は、前記ロータ52の一側に構成された運動変換用のボ
ールねじ機構により軸方向力に変換されてラック軸１に
加えられ、ラックハウジングＨ1 内でのラック軸１の移
動により生じる操舵が補助される。[0023] The motor 5 for steering assist which is constructed as described above, based on the detection result of the torque sensor (not shown) configured in the interior of the pinion housing H 2, in the direction of the steering torque applied to the steering wheel, this Drive control is performed to generate a rotational force corresponding to the magnitude of the steering torque. Rotational force motor 5 is generated by the drive control, the is converted to axial force by a ball screw mechanism for motion converting configured on one side of the rotor 52 is applied to the rack shaft 1, the rack housing H 1 The steering caused by the movement of the rack shaft 1 at the time is assisted.
【００２４】前記ボールねじ機構は、前記ロータ52の一
側（玉軸受55による支持側）端部に同軸的に圧入固定さ
れた円筒形のナット部材２を、４点接触玉軸受56により
ラックハウジングＨ1 の内部に回動自在に支持し、該ナ
ット部材２の内周に全長に亘って形成された雌ねじ軌条
20と、該ナット部材２の内側への挿通部を含めて前記ラ
ック軸１の外周に所定長に亘って形成された雄ねじ軌条
10とを、両者間に介装された多数のボール３，３…を介
して螺合せしめて構成されている。In the ball screw mechanism, the cylindrical nut member 2 coaxially press-fitted and fixed to one end (support side by the ball bearing 55) of the rotor 52 is mounted on a rack housing by a four-point contact ball bearing 56. A female screw rail rotatably supported inside H 1 and formed on the inner periphery of the nut member 2 over the entire length.
20 and a male screw rail formed over the outer circumference of the rack shaft 1 over a predetermined length, including a portion inserted into the nut member 2.
10 are screwed together via a number of balls 3, 3,... Interposed therebetween.
【００２５】以上の構成により前記ナット部材２は、前
記モータ５の回転、即ち、ステータ51への通電に伴うロ
ータ52の回転に伴って軸回りに一体回転する一方、前記
ラック軸１は、前記ラック歯11の形成域での前記ピニオ
ン40との噛合状態を維持すべく、図示しない回転拘束手
段によりラックハウジングＨ1 内での軸回りの回転を拘
束されている。従って、モータ５からの伝動によりナッ
ト部材２が回転した場合、前記ボール３，３…は、ラッ
ク軸１の外周に形成された雄ねじ軌条10とナット部材２
の内周に形成された雌ねじ軌条20とに沿って転動し、こ
のときラック軸１は、前記ボール３，３…の夫々から外
周の雄ねじ軌条10に沿って加えられる作用力の軸方向分
力により押圧され、軸長方向に移動せしめられることと
なり、この移動によって前述の如く行われる操舵が補助
される。With the above-described configuration, the nut member 2 rotates integrally around the axis with the rotation of the motor 5, that is, the rotation of the rotor 52 due to the energization of the stator 51, while the rack shaft 1 to maintain the engagement state between the pinion 40 in the formation region of the rack teeth 11, it is constrained to rotation about the axis of the inside the rack housing H 1 by a rotation restraining means (not shown). Therefore, when the nut member 2 is rotated by the transmission from the motor 5, the balls 3, 3 are connected to the male screw rail 10 formed on the outer periphery of the rack shaft 1 and the nut member 2.
Rolls along the female screw rail 20 formed on the inner circumference of the rack, and at this time, the rack shaft 1 separates the axial force of the acting force applied from each of the balls 3, 3... It is pressed by the force and moved in the axial direction, and this movement assists the steering performed as described above.
【００２６】以上の如きボールねじ機構による運動変換
において、ナット部材２の一回転当たりに生じるラック
軸１の移動長さは小さく、操舵補助用のモータ５の回転
は、十分な減速（増力）を伴ってラック軸１の移動に変
換され、また、この運動変換が、雄ねじ軌条10と雌ねじ
軌条20との間に介装されたボール３，３…の転動により
高効率にて行われる。従って、操舵補助用のモータ５を
小型に構成することができる。In the motion conversion by the ball screw mechanism as described above, the moving length of the rack shaft 1 generated per one rotation of the nut member 2 is small, and the rotation of the steering assist motor 5 is sufficiently decelerated (increased). Along with this, the movement is converted to the movement of the rack shaft 1, and this movement conversion is performed with high efficiency by the rolling of the balls 3, 3, ... interposed between the male screw rail 10 and the female screw rail 20. Therefore, the steering assist motor 5 can be made compact.
【００２７】ところが一方、前述の如く構成されたボー
ルねじ機構においては、雄ねじ軌条10と雌ねじ軌条20と
の間に介装されたボール３，３…が、これらのねじ軌条
10，20の間に存在する隙間範囲内にて遊動し、周辺各部
と衝突して耳障りな衝突音を発生し、またラック軸１及
びナット部材２の共振により大なる振動及び騒音を発生
し、更にラック軸１の移動にガタ付きを伴う虞れがある
が、本発明装置においては、以下の構成により前記ボー
ル３，３…の遊動を防止して以上の如き不具合の発生を
緩和している。On the other hand, in the ball screw mechanism configured as described above, the balls 3, 3... Interposed between the male screw rail 10 and the female screw rail 20 are mounted on these screw rails.
Floats in the gap existing between 10 and 20, and collides with the surrounding parts to generate an unpleasant collision sound, and generates large vibration and noise due to the resonance of the rack shaft 1 and the nut member 2, Further, there is a possibility that the movement of the rack shaft 1 may be accompanied by backlash. However, in the device of the present invention, the following configuration prevents the balls 3, 3,. .
【００２８】図２は、本発明装置におけるボールねじ機
構の螺合部分の拡大断面図である。本図において、ラッ
ク軸１外周の雄ねじ軌条10及びナット部材２内周の雌ね
じ軌条20は、図４に示す従来のボールナット機構におけ
るそれらと同じく、ラック軸１とナット部材２との嵌合
周上にて軸方向にオーバラップさせた位置に夫々の中心
を有し、前記ボール３，３…の外径よりも大きい曲率を
有する２つの円弧を組み合わせてなる断面形状を備えて
いるが、更に加えて、ラック軸１外周の雄ねじ軌条10
は、そのリード（一周当たりの進み量）をａとして形成
されているのに対し、ナット部材２内周の雌ねじ軌条20
は、前記リードａよりも大きいリードｂを有して形成さ
れている。FIG. 2 is an enlarged sectional view of a threaded portion of the ball screw mechanism in the device of the present invention. In this figure, the male screw rail 10 on the outer circumference of the rack shaft 1 and the female screw rail 20 on the inner circumference of the nut member 2 are similar to those in the conventional ball nut mechanism shown in FIG. It has a cross-sectional shape formed by combining two arcs each having a center at an axially overlapped position above and having a curvature larger than the outer diameter of the balls 3, 3,. In addition, the external thread rail 10 on the outer circumference of the rack shaft 1
Is formed with its lead (the amount of advance per round) as a, whereas the internal thread rail 20 on the inner circumference of the nut member 2 is formed.
Is formed with a lead b larger than the lead a.
【００２９】従って、図示の如くナット部材２の中央部
をラック軸１の対応部分に整合させた状態において、ナ
ット部材２内周の雌ねじ軌条20は、ラック軸１外周の対
応する雄ねじ軌条10に対し両端部に向けて徐々に位置ず
れした状態となり、前記リードａ，ｂの差Δ（＝ａ−
ｂ）を適正に設定することにより、両軌条10，20間に介
装されたボール３，３…の一部は、ナット部材２の両端
部近傍において、雄ねじ軌条10及び雌ねじ軌条20の相対
向する円弧状の内面の夫々に対し、Ａ点及びＢ点により
２点接触した状態となる。Accordingly, when the center portion of the nut member 2 is aligned with the corresponding portion of the rack shaft 1 as shown in the figure, the female screw rail 20 on the inner periphery of the nut member 2 is brought into contact with the corresponding male screw rail 10 on the outer periphery of the rack shaft 1. In contrast, the position is gradually shifted toward both ends, and the difference Δ (= a−
By setting b) appropriately, a part of the balls 3, 3... interposed between the two rails 10, 20 is opposed to the male screw rail 10 and the female screw rail 20 in the vicinity of both ends of the nut member 2. A point A and a point B are in two-point contact with each of the arcuate inner surfaces.
【００３０】このとき接触状態にあるボール３，３…
は、接触点Ａ，Ｂに加わる予圧により雄ねじ軌条10と雌
ねじ軌条20との間にて遊動不可に拘束され、これらの間
に位置する他のボール３，３…の遊動もまた拘束された
状態となり、これらの遊動に起因する前述した不具合の
発生を有効に防止することができ、振動及び騒音の低減
による車室内部の静粛性の向上が図れると共に、前記振
動及び騒音を体感した運転者により、異常が発生してい
ると誤認される虞れを緩和することができる。At this time, the balls 3, 3,...
Are in a state in which they are immovably restrained between the male screw rail 10 and the female screw rail 20 by the preload applied to the contact points A and B, and the free movement of the other balls 3, 3. It is possible to effectively prevent the occurrence of the above-mentioned inconveniences caused by these movements, to improve the quietness of the vehicle interior by reducing the vibration and noise, and to improve the quietness of the vehicle interior by the driver who has experienced the vibration and noise. In addition, it is possible to mitigate the risk of being erroneously recognized as having an abnormality.
【００３１】また、ナット部材２の両端部における前記
ボール３，３…の接触は、互いに逆向きに生じており、
この接触によりナット部材２とラック軸１との軸方向の
相対変位が拘束される。従って、ナット部材２が正逆両
方向に回転するとき、この回転をラック軸１にガタ付き
なく伝達し、前述した運動変換を滑らかに行わせること
ができ、前記ガタ付きの体感による操舵感の悪化を緩和
することができる。Also, the contact of the balls 3, 3,... At both ends of the nut member 2 occurs in opposite directions.
Due to this contact, the axial relative displacement between the nut member 2 and the rack shaft 1 is restricted. Therefore, when the nut member 2 rotates in both the forward and reverse directions, the rotation is transmitted to the rack shaft 1 without play, so that the above-described motion conversion can be performed smoothly, and the steering feeling due to the play with the play deteriorates. Can be alleviated.
【００３２】また、相対向する位置にあるＡ，Ｂ両点で
の２点接触状態にあるボール３，３…は、前述の如くナ
ット部材２が回転するとき、接触点Ａ，Ｂでの予圧の作
用下においても雄ねじ軌条10及び雌ねじ軌条20に沿って
夫々の接触点Ａ，Ｂを結ぶ軸回りに無理なく転動するこ
とができ、ボールねじ機構本来の高い変換効率を損なわ
ずに前述した運動変換を行わせることができる。The balls 3, 3,... Which are in a two-point contact state at the two opposite points A, B are preloaded at the contact points A, B when the nut member 2 rotates as described above. Can be rolled around the axis connecting the respective contact points A and B along the male screw rail 10 and the female screw rail 20 under the action of, and the ball screw mechanism does not impair the inherent high conversion efficiency. Movement conversion can be performed.
【００３３】なお前記図２においては、ラック軸１外周
の雄ねじ軌条10のリードａに対し、ナット部材２内周の
雌ねじ軌条20のリードｂを大（ｂ＞ａ）としてあるが、
両者の大小関係は逆であってもよい。このような実施の
形態を図３に示す。In FIG. 2, the lead b of the female thread rail 20 on the inner periphery of the nut member 2 is larger (b> a) than the lead a of the male thread rail 10 on the outer periphery of the rack shaft 1.
The magnitude relationship between the two may be reversed. Such an embodiment is shown in FIG.
【００３４】本図においては、ナット部材２内周の雌ね
じ軌条20のリードｃは、ラック軸１外周の雄ねじ軌条10
のリードａよりも小（ｃ＜ａ）としてあり、この場合に
おいても、両ねじ軌条10，20間に介装されたボール３，
３…の一部は、雄ねじ軌条10及び雌ねじ軌条20の相対向
する直線状の２辺の夫々にＡ点及びＢ点により２点接触
した状態となり、これらの接触点Ａ，Ｂでの予圧により
遊動不可に拘束され、これらの間に位置する他のボール
３，３…の遊動もまた拘束される。In this figure, the lead c of the female screw rail 20 on the inner circumference of the nut member 2 is connected to the male screw rail 10 on the outer circumference of the rack shaft 1.
Is smaller than the lead a (c <a), and also in this case, the ball 3 interposed between the two screw rails 10 and 20 is also used.
A part of 3 is in two-point contact with points A and B on two opposing linear sides of the male screw rail 10 and the female screw rail 20, respectively. .. Are restricted so as not to move, and the movement of other balls 3, 3,.
【００３５】また図３の構成においては、雄ねじ軌条10
との接触点Ａがナット部材２の内奥側、雌ねじ軌条20と
の接触点Ｂが同じく端部側となっており、これらの位置
関係が、図２における位置関係と逆となっているが、接
触状態にあるボール３，３…は、夫々の接触点Ａ，Ｂを
結ぶ軸回りに転動することができ、ボールねじ機構本来
の高い変換効率を損なわず、滑らかに運動変換を行わせ
ることができる。In the configuration shown in FIG.
The point A of contact with the inner member is on the inner side of the nut member 2, and the point B of contact with the female screw rail 20 is on the end side, and the positional relationship between them is opposite to the positional relationship in FIG. , Which are in contact with each other, can roll about the axis connecting the respective contact points A, B, and smoothly convert the motion without impairing the high conversion efficiency inherent in the ball screw mechanism. be able to.
【００３６】なお以上の実施の形態においては、操舵補
助用のモータの回転をラックピニオン式の舵取り装置の
ラック軸に伝える構成について述べたが、本発明は、前
記ラック軸と同様に軸長方向への移動により舵取りを行
わせる舵取り軸を備える他の形式の舵取り装置におい
て、前記舵取り軸に操舵補助用のモータの回転を伝える
べく適用することができ、これらにおいても同様の効果
が得られることは言うまでもない。In the above embodiment, the structure in which the rotation of the steering assist motor is transmitted to the rack shaft of the rack and pinion type steering device has been described. However, the present invention is similar to the rack shaft in the axial direction. In another type of steering device provided with a steering shaft that performs steering by moving to the steering shaft, the present invention can be applied to transmit the rotation of a steering assist motor to the steering shaft, and the same effect can be obtained in these. Needless to say.
【００３７】なお以上の実施の形態においては、ラック
軸１の一側に操舵補助用のモータ５を同軸的に設け、該
モータ５の回転をロータ52の一側に固定されたナット部
材２に伝達する構成としてあるが、ラックハウジングＨ
1 の外側にこれに沿うようにモータ５を配設し、該モー
タ５の回転を、歯車等の伝動機構を介してラックハウジ
ングＨ1 内側のナット部材２に伝達するように構成した
ものであってもよい。In the above embodiment, the steering assist motor 5 is provided coaxially on one side of the rack shaft 1, and the rotation of the motor 5 is transmitted to the nut member 2 fixed to one side of the rotor 52. The rack housing H
Disposed the motor 5 along to the outside of the 1, be those of the rotation of the motor 5, and configured to transmit to the rack housing H 1 inside the nut member 2 through a transmission mechanism such as a gear You may.
【００３８】更に以上の実施の形態においては、操舵補
助用のモータの回転をラックピニオン式の舵取り装置の
ラック軸に伝える構成について述べたが、本発明は、前
記ラック軸と同様に軸長方向への移動により舵取りを行
わせる舵取り軸を備える他の形式の舵取り装置におい
て、前記舵取り軸に操舵補助用のモータの回転を伝える
べく適用することができ、これらにおいても同様の効果
が得られることは言うまでもない。Further, in the above-described embodiment, the structure in which the rotation of the steering assist motor is transmitted to the rack shaft of the rack and pinion type steering device has been described. In another type of steering device provided with a steering shaft that performs steering by moving to the steering shaft, the present invention can be applied to transmit the rotation of a steering assist motor to the steering shaft, and the same effect can be obtained in these. Needless to say.
【００３９】[0039]
【発明の効果】以上詳述した如く本発明に係る電動パワ
ーステアリング装置においては、舵取り軸外周の雄ねじ
軌条とナット部材内周の雌ねじ軌条とを夫々のリードを
異ならせて形成し、これらの間にボールを介装して運動
変換用のボールねじ機構を構成したから、舵取り軸とナ
ット部材との間にて両者のねじ軌条が軸長方向に位置ず
れし、前記ボールの一部が内外のねじ軌条に対して２点
接触するようになり、これらのボールの遊動に起因する
不具合の発生を、周辺各部に高い精度を要求することな
く簡素な構成にて有効に緩和することができ、車室内部
の静粛性及び操舵感覚の向上を図ることが可能となり、
また運転者に無為な不安を抱かせることがない。また、
２点接触の状態にあるボールは、ナット部材の回転に伴
って両ねじ軌条間にて転動することができ、本来の効率
を損なうことなく運動変換を行わせることができる等、
本発明は優れた効果を奏する。As described in detail above, in the electric power steering apparatus according to the present invention, the male screw rail on the outer periphery of the steering shaft and the female screw rail on the inner circumference of the nut member are formed with different leads, and the Since a ball screw mechanism for motion conversion is configured with a ball interposed therebetween, both screw rails are displaced in the axial direction between the steering shaft and the nut member, and a part of the ball is inside and outside. Two points of contact with the threaded rail can be achieved, and the occurrence of troubles caused by the movement of these balls can be effectively mitigated with a simple configuration without requiring high accuracy in the surrounding parts. It is possible to improve the quietness and steering feeling inside the room,
Also, it does not cause the driver to have uneasy anxiety. Also,
The ball in the state of two-point contact can roll between the two screw rails with the rotation of the nut member, and can perform motion conversion without impairing the original efficiency.
The present invention has excellent effects.
【図１】本発明装置の要部の構成を示す一部破断正面図
である。FIG. 1 is a partially cutaway front view showing a configuration of a main part of a device of the present invention.
【図２】本発明装置におけるボールねじ機構の螺合部分
の拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged sectional view of a threaded portion of a ball screw mechanism in the device of the present invention.
【図３】本発明装置におけるボールねじ機構の螺合部分
の他の実施の形態を示す拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged sectional view showing another embodiment of the threaded portion of the ball screw mechanism in the device of the present invention.
【図４】従来の電動パワーステアリング装置に用いられ
ているボールねじ機構の螺合部分の拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged sectional view of a threaded portion of a ball screw mechanism used in a conventional electric power steering device.
１ ラック軸 ２ ナット部材 ３ ボール ４ ピニオン軸 ５ モータ 10 雄ねじ軌条 20 雌ねじ軌条 51 ステータ 52 ロータ Ｈ1 ラックハウジング Ｈ2 ピニオンハウジング Ｈ3 モータハウジングDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rack shaft 2 Nut member 3 Ball 4 Pinion shaft 5 Motor 10 Male screw rail 20 Female screw rail 51 Stator 52 Rotor H 1 Rack housing H 2 Pinion housing H 3 Motor housing
Claims (2)
回りに回転する筒形のナット部材の内周に形成された雌
ねじ軌条と、舵取り軸の外周に形成された雄ねじ軌条と
を、これらに沿って転動する複数のボールを介して螺合
させて運動変換用のボールねじ機構を構成し、該ボール
ねじ機構により、ステアリング操作に応じて駆動される
前記モータの回転を前記舵取り軸の軸長方向の移動に変
換して操舵を補助する電動パワーステアリング装置にお
いて、前記ナット部材内周の雌ねじ軌条のリードと、前
記舵取り軸外周の雄ねじ軌条のリードとを異ならせてあ
ることを特徴とする電動パワーステアリング装置。1. A female screw rail formed on the inner periphery of a cylindrical nut member that rotates around an axis by transmission from a steering assist motor, and a male screw rail formed on the outer periphery of a steering shaft. A ball screw mechanism for motion conversion is formed by screwing together via a plurality of balls rolling along the axis, and the rotation of the motor driven in accordance with a steering operation is performed by the ball screw mechanism. In an electric power steering apparatus for assisting steering by converting into longitudinal movement, a lead of a female screw rail on the inner periphery of the nut member is different from a lead of a male screw rail on the outer periphery of the steering shaft. Electric power steering device.
両端部内周の雌ねじ軌条と、夫々に対応する前記舵取り
軸の外周の雄ねじ軌条との間にて、前記ボールが相異な
る向きに２点接触すべく決定してある請求項１記載の電
動パワーステアリング装置。2. The difference between the leads is that two points of the ball are provided in different directions between a female screw rail on the inner periphery of both ends of the nut member and a corresponding male screw rail on the outer periphery of the steering shaft. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the electric power steering apparatus is determined to contact.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29738299A JP3856606B2 (en) | 1999-10-19 | 1999-10-19 | Electric power steering device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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|---|---|
| JP2001114117A true JP2001114117A (en) | 2001-04-24 |
| JP3856606B2 JP3856606B2 (en) | 2006-12-13 |
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|---|---|---|---|
| JP29738299A Expired - Fee Related JP3856606B2 (en) | 1999-10-19 | 1999-10-19 | Electric power steering device |
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|---|---|
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1323952A3 (en) * | 2001-12-19 | 2005-04-06 | NSK Ltd., | Rolled ball screw and method for rolling ball screw groove |
| JP2007192332A (en) * | 2006-01-19 | 2007-08-02 | Nsk Ltd | Ball screw |
| JP2007285351A (en) * | 2006-04-13 | 2007-11-01 | Nsk Ltd | Ball screw |
| JP2010179835A (en) * | 2009-02-06 | 2010-08-19 | Nippon Soken Inc | Electric power steering device |
-
1999
- 1999-10-19 JP JP29738299A patent/JP3856606B2/en not_active Expired - Fee Related
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| EP1323952A3 (en) * | 2001-12-19 | 2005-04-06 | NSK Ltd., | Rolled ball screw and method for rolling ball screw groove |
| JP2007192332A (en) * | 2006-01-19 | 2007-08-02 | Nsk Ltd | Ball screw |
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| JP2010179835A (en) * | 2009-02-06 | 2010-08-19 | Nippon Soken Inc | Electric power steering device |
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