JP2011088462A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】省スペース化可能な電動パワーステアリング装置を提供すること。
【解決手段】
車輪を操舵するためのラックシャフト１と、ラックシャフト１支持するケーシング２と、ケーシング２に固定され、当該ケーシング２の開口を閉塞するケーシングカバー３と、ケーシング２に収装され電動モータ２１の回転力をラックシャフト１の軸方向への移動へと変換するボールねじ機構３０と、を備え、ボールねじ機構３０は、ラックシャフト１の螺旋溝１ａに螺合する円筒状のボールナット３１と、ボールナット３１を支持して回転するナットホルダ３４と、を備え、ナットホルダ３４をケーシング２に回転自在に支持する軸受３５と、ケーシング２とケーシングカバー３とに挟持されることによって固定され、軸受３５の軸方向への移動を規制するプレート３６と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用の電動パワーステアリング装置に関するものである。

ドライバーが行うハンドル操作をアシストするパワーステアリング装置として、電動モータの回転力を利用してハンドル操作をアシストする電動パワーステアリング装置が知られている。

特許文献１には、左右両輪のタイロッドに両端を連結されたラックバーが、ボールねじ機構を介して伝達される電動モータの回転力によって軸方向に移動してハンドル操作をアシストする電動パワーステアリング装置が開示されている。

特開２００８−２５４４９４号公報

しかしながら、特許文献１では、ラックバーを支持する軸受は、リング状の締結部材が締結されることによってハウジングに固定され、軸方向への移動が規制されている。そのため、締結部材の固定スペースや、締結部材を締結するための作業スペースを確保する必要があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、省スペース化が可能な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。

本発明は、車輪を操舵するためのラックシャフトと、前記ラックシャフトを支持するケーシングと、前記ケーシングに固定され、当該ケーシングの開口を閉塞するケーシングカバーと、前記ケーシングに収装され、電動モータの回転力を前記ラックシャフトの軸方向への移動へと変換するボールねじ機構と、を備え、前記ボールねじ機構を介して伝達される前記電動モータの回転力によって前記ラックシャフトの軸方向への移動をアシストする電動パワーステアリング装置において、前記ボールねじ機構は、前記ラックシャフトに形成された螺旋溝に螺合する円筒状のボールナットと、前記ボールナットを支持して前記電動モータの回転に伴って回転するナットホルダと、を備え、前記ケーシングの開口に臨んで設けられ、前記ナットホルダを前記ケーシングに回転自在に支持する軸受と、前記ケーシングと前記ケーシングカバーとに挟持されることによって固定され、前記軸受の軸方向への移動を規制するプレートと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ナットホルダを支持する軸受は、ケーシングとケーシングカバーとの間に挟持されて固定されるプレートによって軸方向への移動が規制される。プレートにはケーシングに締結するための締結手段が形成されないため、締結手段が形成される場合と比べてプレートを小型化できる。また、軸受を固定するためのプレートは、そのプレートの大きさに対応するスペースがあれば組み付けることができるため、特別な作業スペースを必要としない。

したがって、電動パワーステアリング装置の省スペース化が可能である。

本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の要部断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

まず、図１を参照して、本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１００の全体構成について説明する。電動パワーステアリング装置１００は、車両に搭載され、ドライバーが行うハンドル操作をアシストするものである。

電動パワーステアリング装置１００は、両端にタイロッド（図示省略）を介して左右の車輪が連結されるラックシャフト１と、ハンドル操作をラックシャフト１に伝達するためのステアリング装置１０と、電動モータ２１の回転力をラックシャフト１の軸方向への移動に変換するボールねじ機構３０とを備える。

ラックシャフト１は、車体に締結されラックシャフト１の軸方向端部が開口して形成される略円筒状のケーシング２と、ケーシング２の開口を閉塞するケーシングカバー３とに組み込まれ、ラックシャフト１の両端はケーシング２及びケーシングカバー３を挿通する。ラックシャフト１にはラック（図示省略）が形成される。

ステアリング装置１０は、ステアリングホイールに連動して回転する入力軸１２と、ピニオン（図示省略）が外周に形成されたピニオン軸（図示省略）と、入力軸１２とピニオン軸とを同軸的に連結するトーションバー（図示省略）と、トーションバーに作用するトルクを検出するトルクセンサ（図示省略）とを備える。

ステアリング装置１０のピニオンは、ラックシャフト１のラックと噛合する。ラックシャフト１は、ピニオンとの噛合部で一端をケーシング２に支持され、ケーシングカバー３内に設けられたブッシュ（図示省略）で他端をケーシングカバー３に支持される。このように、ラックシャフト１は、ケーシング２及びケーシングカバー３に支持されて径方向への移動が規制され、軸方向のみへ移動可能に設けられる。ケーシングカバー３は、ケーシング２に締結されるボルトによって固定される。

ラックシャフト１とステアリング装置１０とは、ラックとピニオンを介して連結されるため、ドライバーがステアリングホイールを操作することによって、ラックシャフト１が軸方向へと移動し、車輪が操舵される。

ステアリング装置１０のトルクセンサにて検出されたトルクに基づいて電動モータ２１が駆動され、ドライバーがステアリングホイールに加える操舵力を補助するアシスト力がラックシャフト１に付与される。このアシスト力は、ボールねじ機構３０に電動モータ２１の回転力を伝達するアシスト機構２０によって伝達される。

次に、図２を参照して、アシスト機構２０及びボールねじ機構３０について説明する。

アシスト機構２０は、電動モータ２１の回転軸に固定されて一体として回転する駆動プーリ２２と、駆動プーリ２２の回転が伝達されナットホルダ３４に固定されて一体として回転する従動プーリ２４と、駆動プーリ２２と従動プーリ２４との間に掛け回され駆動プーリ２２の回転を従動プーリ２４に伝達するためのベルト２３とを備える。アシスト機構２０は、ケーシングカバー３内に収装される。

従動プーリ２４の径は駆動プーリ２２より大きく設定され、従動プーリ２４には電動モータ２１の回転が減速してトルクを増幅して伝達される。従動プーリ２４の回転力は、ナットホルダ３４に伝達され、ボールねじ機構３０を介してラックシャフト１の軸方向への移動に変換される。

ボールねじ機構３０は、ステアリング装置１０のピニオンとの噛合部と、ケーシングカバー３の内周に設けられたブッシュ（図示省略）との二箇所の支持部の間に配置される。ボールねじ機構３０は、ケーシング２内に収装される。

ボールねじ機構３０は、ラックシャフト１の外周に形成された螺旋溝１ａと、ラックシャフト１の外周を覆う円筒状に形成され、内周に螺旋溝３１ａが形成されたボールナット３１と、ラックシャフト１の螺旋溝１ａとボールナット３１の螺旋溝３１ａとの間に介装された複数のボール３２とを備え、電動モータ２１の回転力をボールナット３１及びボール３２を介してラックシャフト１の軸方向への移動へと変換するものである。なお、ラックシャフト１とボールナット３１は、互いの螺旋溝１ａ，３１ａがボール３２を介して螺合するものであるが、ボール３２を介さずに直接螺合するように構成してもよい。

ボールナット３１は、ラックシャフト１の外周を覆う円筒状のナットホルダ３４の内周に支持される。ナットホルダ３４は、ラックシャフト１の軸方向に延在して形成され、一端部の外周が従動プーリ２４の内周に圧入されて従動プーリ２４に連結される。

ナットホルダ３４は、一端部に従動プーリ２４が設けられ、中間部の外周が軸受３５によって支持され、自由端部の内周にボールナット３１を支持する。ナットホルダ３４の他端部近傍のボールナット３１の外周には、軸受３９が設けられる。これにより、ラックシャフト１の軸方向への移動による力がボール３２を介して伝達されるボールナット３１がケーシング２に回転自在に支持される。

また、ナットホルダ３４の外周とケーシング２の内周との間には軸受３５が介装される。このように、ナットホルダ３４は、軸受３５を介してケーシング２に回転自在に支持され、従動プーリ２４の回転に伴って回転する。

軸受３５は、アンギュラベアリングであり、二つ対向した状態で配置される。軸受３５は、ケーシング２の開口に臨んで設けられる。軸受３５の一端はケーシング２の内周に形成された段差部２ａ及びナットホルダ３４の外周に形成された段差部３４ａにて係止されると共に、他端はケーシング２の内周に形成された段差部２ｂに嵌入された環状のプレート３６と、ナットホルダ３４の外周に螺合して締結されたナット３７とによって係止される。このように、軸受３５は、ナットホルダ３４をケーシング２に回転自在に支持すると共に、ナットホルダ３４の軸方向への移動を規制するように構成される。

プレート３６は、ケーシング２とケーシングカバー３との間に挟持されて固定され、軸受３５の軸方向への移動を規制するために設けられる。プレート３６は、環状の軸受け３５に全周に渡って当接するように環状に形成されるが、軸受３５をケーシング２に固定できる形状であればよく、環状に限られるものではない。

プレート３６を挟持するケーシング２には、プレート３６が嵌入される段差部２ｂが形成される。ケーシングカバー３には、ケーシング２にボルトで締結するためのフランジ部３ａと、内側からケーシング２に向けて突起する突起部３ｂとが形成される。

段差部２ｂは、ケーシング２の開口部にプレート３６の形状に対応した凹状に形成される。段差部２ｂにプレート３６が挿入されると、ケーシング２の開口部は略面一になる。実際には、段差部２ｂはプレート３６の厚みより浅く形成され、ケーシング２とケーシングカバー３とによってプレート３６を挟持して、プレート３６ががたつくことを防止する。

フランジ部３ａは、プレート３６の一部に環状に当接し、プレート３６をケーシング２に固定する。ケーシングカバー３は、駆動プーリ２２の外周の一部と、従動プーリ２４の外周の一部とを連続して囲うように形成される。フランジ部３ａが当接しない領域でプレート３６を固定するために、ケーシングカバー３には突起部３ｂが設けられる。

突起部３ｂは、ケーシングカバー３の内側に形成される突起である。突起部３ｂは、フランジ部３ａが当接できない領域を補完するようにプレート３６の一部に当接し、プレート３６をケーシング２に固定する。突起部３ｂは、駆動プーリ２２と従動プーリ２４との間であり、かつ駆動プーリ２２と従動プーリ２４とに掛かる環状のベルト２３内を通過し、その先端でケーシング２とプレート３６とにまたがって当接する。

以上より、プレート３６は、ケーシングカバー３のフランジ部３ａと突起部３ｂとによって、その略全周に渡って均等にケーシング２に向けて押圧される。

なお、ケーシングカバー３におけるフランジ部３ａのケーシング２との当接面と、突起部３ｂの先端面とは面一に形成される。よって、加工が容易なことからコストダウンが可能であり、また、加工精度も向上できる。

プレート３６は、ケーシング２に締結するための締結手段を備えないため、締結手段のためのスペースや、締結するための特別な作業スペースを必要としない。よって、省スペース化が可能である。また、締結手段を形成しなくてよいため、工数やコストを削減できる。

プレート３６は、ケーシング２にボルト４１で仮止めされる。そのため、プレート３６は、ケーシングカバー３が取り付けられていないときでもケーシング２に固定されている。つまり、プレート３６によって軸受３５の軸方向への移動が規制されるため、ボールねじ機構３０がケーシング２の内周に固定される。このボルト４１が仮止め手段に該当する。

ところで、プレート３６をケーシング２とケーシングカバー３とで挟み込んで固定してからベルト２３のテンション調整作業を行う場合には、ベルト２３のテンションを確認するための穴をケーシングカバー３に形成する必要がある。穴が形成されることによって、穴を塞ぐためのプラグが必要になり、部品点数が増加して作業性を悪化させるおそれがあり、また、シール性の面で不利になるおそれがある。

これに対して電動パワーステアリング装置１００では、ボルト４１によってプレート３６をケーシング２に仮止めしておけるため、ケーシングカバー３が外されていてもナットホルダ３４は固定される。よって、駆動プーリ２２と従動プーリ２４との位置が定まるため、ケーシングカバー３を外した状態でベルト２３の張りを調整するテンション調整の作業を行うことができる。

ボルト４１を設けなくても、プレート３６は、ケーシング２とケーシングカバー３とに挟持されることで固定され、また、ケーシングカバー３に穴を形成することでベルト２３のテンション調整が可能である。よって、ボルト４１を設けなくてもよい。ボルト４１を設けない場合には、プレート３６を更に小さくできるため、電動パワーステアリング装置１００の更なる省スペース化が可能である。

ボールナット３１は、ナットホルダ３４の他端部に支持される。ボールナット３１は、ナットホルダ３４の内周に形成された段差部３４ｂとナットホルダ３４の開口部から内周に螺合して締結されたナット３８との間で挟持され、軸方向への移動及び相対回転が規制される。また、ナット３８が万が一緩んだ場合においてナットホルダ３４に対するボールナット３１の相対回転を規制するため、ナットホルダ３４を挿通して螺合すると共に、ボールナット３１の外周に螺合するボルト４０が設けられる。このように、ボールナット３１は、ナットホルダ３４に固定され、ナットホルダ３４と一体に回転する。

ボールナット３１の回転は、ボール３２及びラックシャフト１の螺旋溝１ａを介して、ラックシャフト１の軸方向への移動へと変換される。電動モータ２１が駆動し、ボールナット３１が回転することによって、ドライバーがステアリングホイールに加える操舵力を補助するアシスト力がラックシャフト１に付与される。

以上の実施の形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。

電動パワーステアリング装置１００では、ラックシャフト１を支持する軸受３５は、ケーシング２とケーシングカバー３との間に挟持されて固定される環状のプレート３６によって軸方向への移動が規制される。プレート３６にはケーシング２に締結するための締結手段が形成されないため、締結手段が形成される場合と比べてプレート３６を小型化できる。また、プレート３６は、その大きさに対応するスペースがあれば組み付けて軸受３５を固定することができるため、特別な作業スペースを必要としない。したがって、電動パワーステアリング装置１００の省スペース化が可能である。

また、プレート３６は、ケーシング２にボルト４１で仮止めされるため、ケーシングカバー３が取り付けられていないときでもケーシング２に固定されている。よって、ケーシングカバー３を外した状態でベルト２３のテンション調整を行うことが可能である。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本発明は、車両に搭載される電動パワーステアリング装置に適用することができる。

１００ 電動パワーステアリング装置
１ ラックシャフト
２ ケーシング
３ ケーシングカバー
１０ ステアリング装置
２０ アシスト機構
２１ 電動モータ
２２ 駆動プーリ
２３ ベルト
２４ 従動プーリ
３０ ボールねじ機構
３１ ボールナット
３４ ナットホルダ
３５ 軸受
３６ プレート
４１ ボルト

Claims (4)

1. 車輪を操舵するためのラックシャフトと、
   前記ラックシャフトを支持するケーシングと、
   前記ケーシングに固定され、当該ケーシングの開口を閉塞するケーシングカバーと、
   前記ケーシングに収装され、電動モータの回転力を前記ラックシャフトの軸方向への移動へと変換するボールねじ機構と、を備え、
   前記ボールねじ機構を介して伝達される前記電動モータの回転力によって前記ラックシャフトの軸方向への移動をアシストする電動パワーステアリング装置において、
   前記ボールねじ機構は、
   前記ラックシャフトに形成された螺旋溝に螺合する円筒状のボールナットと、
   前記ボールナットを支持して前記電動モータの回転に伴って回転するナットホルダと、を備え、
   前記ケーシングの開口に臨んで設けられ、前記ナットホルダを前記ケーシングに回転自在に支持する軸受と、
   前記ケーシングと前記ケーシングカバーとに挟持されることによって固定され、前記軸受の軸方向への移動を規制するプレートと、を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記プレートを前記ケーシングに仮止めするための仮止め手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記ケーシングカバーに収装され、前記電動モータの回転を前記ナットホルダに伝達するアシスト機構を備え、
   前記アシスト機構は、
   前記電動モータの回転軸に固定されて一体として回転する駆動プーリと、
   前記ナットホルダに固定されて一体として回転する従動プーリと、
   前記駆動プーリと前記従動プーリとの間に掛け回されるベルトと、を備えることを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記ケーシングカバーは、
   前記プレートの一部に当接して固定するフランジ部と、
   前記ベルトの内周を通過し、前記プレートの一部に当接して固定する突起部と、を備えることを特徴とする請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。

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