JP2004114972A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】組付けが容易であり、製造コストの低廉化を実現でき、かつさらに優れた搭載性を実現可能な電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】ステアリングシャフトの回転運動を長手方向の直線運動に変換して操舵角を変更させるラックバー１と、ステアリングシャフト１に発生する操舵トルクに基づいてモータ軸４を回転駆動する電動モータ３と、モータ軸４の回転駆動力をラックバー１に伝達するボールねじ機構２、従動ギヤ１２及び駆動ギヤ７を備えた電動パワーステアリング装置である。電動モータ３のモータ軸４がラックバー１と平行の関係にあり、モータ軸４を回転させるステータ５及びロータ６がラックバー１とともに第１、２ハウジング２０、２１内に収容されている。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特許２９０４３２９号公報又は特開２０００−１６３１５号公報に電動パワーステアリング装置が開示されている。これらの電動パワーステアリング装置は、ステアリングシャフトの回転運動を長手方向の直線運動に変換して操舵角を変更させるラックバーと、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに基づいてモータ軸を回転駆動する電動モータと、モータ軸の回転駆動力をラックバーに伝達するボールねじ機構等の動力伝達手段とを備えている。
【０００３】
これらの電動パワーステアリング装置では、ステアリングシャフトが回転運動されれば、電動モータがステアリングシャフトに発生する操舵トルクに基づいてモータ軸を回転駆動する。そして、動力伝達手段はモータ軸の回転運動をラックバーの長手方向の直線運動に変換する。こうして、これらの電動パワーステアリング装置によれば、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに応じた操舵力がラックバーにアシストされ、ラックバーが操舵角を変更させることとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許２９０４３２９号公報記載の電動パワーステアリング装置では、ラックバーを収容するハウジング内において、ラックバーと同軸をなすモータ軸と、ラックバー及びモータ軸と同心のステータ及びロータとで電動モータが構成されている。そのため、この電動パワーステアリング装置は、モータ軸とラックバーとの同軸化による小型化にもかかわらず、ステータ及びロータがそのハウジングを全周で大径化してしまい、車両への搭載性が十分でない。この傾向は搭載スペースが極めて限られる小型車において顕著である。
【０００５】
一方、特開２０００−１６３１５号公報記載の電動パワーステアリング装置では、ラックバーを収容する第１ハウジングの外部に独自の第２ハウジングを有する電動モータが設けられ、第２ハウジング内のモータ軸は第１ハウジング内のラックバーと平行の関係に維持されている。そして、第１ハウジングと第２ハウジングとの間に動力伝達手段を収容する第３ハウジングが固定されている。そのため、この電動パワーステアリング装置では、第１ハウジングの全周の一部に第２ハウジングが存在することにはなるものの、上記公報の電動パワーステアリング装置のように第１ハウジングが全周で大径化することはなく、より優れた搭載性を実現可能である。
【０００６】
しかしながら、この電動パワーステアリング装置では、第１ハウジングと第２ハウジングとが別体であるため、第１ハウジングに第２ハウジングを組付ける必要がある。この際、モータ軸とラックバーとの平行度、動力伝達手段におけるギヤ間の噛合等を精度よく確保しなければ、振動や異音を生じ、ひいては耐久性が低下することとなる。そのため、モータ軸とラックバーとの間やギヤ間等の芯出し、他の部材を用いた接合等を行わなければならず、組付けが困難である。また、第１、２ハウジング以外でも接合のための部品が増加し、製造コストの高騰化を招来してしまう。さらに、第１ハウジングと第２ハウジングとの間に隙間を生じやすく、搭載性も未だ十分でない。
【０００７】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、組付けが容易であり、製造コストの低廉化を実現でき、かつさらに優れた搭載性を実現可能な電動パワーステアリング装置を提供することを解決すべき課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の電動パワーステアリング装置は、ステアリングシャフトの回転運動を長手方向の直線運動に変換して操舵角を変更させるラックバーと、該ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに基づいてモータ軸を回転駆動する電動モータと、該モータ軸の回転駆動力を該ラックバーに伝達する動力伝達手段とを備えた電動パワーステアリング装置において、
【０００９】
前記電動モータは、前記モータ軸が前記ラックバーと平行又はねじれの関係にあり、該モータ軸を回転させるステータ及びロータは該ラックバーとともにハウジング内に収容されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の電動パワーステアリング装置では、電動モータのモータ軸がラックバーと平行又はねじれの関係にあり、モータ軸と同心のステータ及びロータはラックバーとは同心にならない。そして、ステータ及びロータがラックバーとともにハウジング内に収容されている。そのため、そのハウジングは全周の一部が膨出することにはなるものの、特許２９０４３２９号公報の電動パワーステアリング装置のようにハウジングが全周で大径化することはない。また、ラックバーを収容するハウジング自体が膨出してモータ軸、ステータ及びロータを収容するため、特開２０００−１６３１５号公報記載の電動パワーステアリング装置のような第１ハウジングと第２ハウジングとの間に隙間を生じることはなく、より優れた搭載性を実現可能である。
【００１１】
また、この電動パワーステアリング装置では、同一のハウジング内にモータ軸、ステータ及びロータ並びにラックバーが収容されているため、そのハウジングさえ精度よく形成すれば、モータ軸とラックバーとの平行度、動力伝達手段におけるギヤ間の噛合等が精度よく確保される。このため、振動や異音を生じ難く、耐久性が向上する。また、ハウジング自体によってモータ軸とラックバーとの間やギヤ間等の芯出しを行うことができるとともに、他の部材による接合等を行う必要がないため、組付けが容易である。さらに、接合のための部品が不要となり、製造コストの低廉化を実現できる。
【００１２】
したがって、この電動パワーステアリング装置によれば、組付けが容易であり、製造コストの低廉化を実現でき、かつさらに優れた搭載性を実現することができる。
【００１３】
本発明の電動パワーステアリング装置では、ハウジングは、ラックバーの少なくとも一部を収容する第１ハウジングと、第１ハウジングと一体をなし、ステータ及びロータを収容する第２ハウジングと、第１ハウジング及び第２ハウジングとは別体をなし、動力伝達手段を収容する第３ハウジングとを有することが好ましい。第２ハウジングは第１ハウジングから膨出した部分である。これにより、第１ハウジングにラックバーの少なくとも一部を組付け、第２ハウジングにモータ軸、ステータ及びロータを組付け、さらに第３ハウジングに動力伝達手段を組付けた後、第１ハウジング及び第２ハウジングと第３ハウジングとを組付けることにより、電動パワーステアリング装置を容易に組付けることができる。
【００１４】
また、本発明の電動パワーステアリング装置では、動力伝達手段は、モータ軸と同期回転する駆動部材と、ラックバーに設けられ、回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構と、ボールねじ機構のナット部と同期回転し、駆動部材により従動する従動部材とからなり、駆動部材及び従動部材の両端はハウジングとの間で軸受により支承されていることが好ましい。こうであれば、ハウジング及び軸受を精度良く製造することにより、駆動部材と従動部材との位置関係を精度良く確保することができる。こうして、この電動パワーステアリング装置では、振動や異音がより生じ難く、耐久性がより向上する。
【００１５】
本発明の電動パワーステアリング装置では、動力伝達手段は、モータ軸と同期回転する駆動部材と、ラックバーに設けられ、回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構と、ボールねじ機構のナット部と同期回転し、駆動部材により従動する従動部材とからなり、第１ハウジングに保持された第１軸受により従動部材の一端が支承され、第２ハウジングに保持された第２軸受により駆動部材の一端が支承され、第３ハウジングに保持された第３軸受により従動部材の他端が支承され、第３ハウジングに保持された第４軸受により駆動部材の他端が支承されていることが好ましい。こうであれば、第１ハウジング、第１軸受、第２ハウジング、第２軸受、第３ハウジング、第３軸受及び第４軸受を精度良く製造することにより、駆動部材と従動部材との位置関係を精度良く確保することができる。こうして、この電動パワーステアリング装置では、振動や異音がより生じ難く、耐久性がより向上する。
【００１６】
また、第１軸受及び第３軸受はシールをもつものであることが好ましい。駆動部材と従動部材との間に用いる潤滑油はボールねじ機構に用いる潤滑油とは通常異なるものである。第１軸受及び第３軸受がシールをもつことにより、これらの潤滑油の混入を防止することができ、モータ軸の動力をラックバーに効率よく伝達することができる。
【００１７】
さらに、第２ハウジングとモータ軸との間にはステータ及びロータ側と駆動部材側とを封止するシールが設けられていることが好ましい。これにより、駆動部材と従動部材との間に用いる潤滑油がステータ及びロータ側に漏れ出ることを防止することができ、電動モータの確実な動作を確保することができる。
【００１８】
また、本発明の電動パワーステアリング装置では、第２ハウジングには、ロータ又はモータ軸の回転角を検出可能な回転角センサを有するセンサハウジングが軸心回りに回動可能に固定されていることが好ましい。これにより、電動パワーステアリング装置を組付けた後、センサハウジングを回転させて回転角センサの位置調整をすることができる。そのため、回転角センサの位置調整が容易になるとともに組付け性も向上する。
【００１９】
さらに、本発明の電動パワーステアリング装置では、モータ軸と駆動部材とはセレーション嵌合又はスプライン嵌合されていることが好ましい。これにより、容易に駆動部材をモータ軸に嵌合させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２１】
実施形態の電動パワーステアリング装置は、図１に示すように、ステアリングシャフト（図示せず）の回転運動を長手方向の直線運動に変換して操舵角を変更させるラックバー１に、回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構２が設けられている。ボールねじ機構２のナット部２ａには、環状をなし、外周面に歯をもつ従動部材としての従動ギヤ１２が一体に形成されている。
【００２２】
また、モータ軸４がラックバー１と平行になるように電動モータ３が設けられている。電動モータ３はモータ軸４の他、モータ軸４を回転させるステータ５及びロータ６を有している。モータ軸４の一端４ａには、筒状をなし、外周面に従動ギヤ１２の歯と噛合する歯を有する駆動部材としての駆動ギヤ７がセレーション嵌合されている。
【００２３】
そして、ラックバー１の一部が第１ハウジング２０に収容されている。第１ハウジング２０は全周の一部が膨出した第２ハウジング２１を一体に有している。モータ軸４、ステータ５及びロータ６からなる電動モータ３はその第２ハウジング２１内に構成されている。また、第１ハウジング２０及び第２ハウジング２１には、第１ハウジング２０及び第２ハウジング２１と別体をなす第３ハウジング２２が接合されている。ラックバー１の残部、ボールねじ機構２、従動ギヤ１２及び駆動ギヤ７がその第３ハウジング２２に収容されている。ここで、ボールねじ機構２、従動ギヤ１２及び駆動ギヤ７が動力伝達手段である。
【００２４】
駆動ギヤ７は、第２ハウジング２１に保持された第２軸受９により一端７ａが支承され、第３ハウジング２２に保持された第４軸受１１により他端７ｂが支承され、これにより回転可能にされている。また、従動ギヤ１２は、第１ハウジング２０に保持された第１軸受８により一端１２ａが支承され、第３ハウジング２２に保持された第３軸受１０により他端１２ｂが支承され、これによりボールねじ機構２のナット部２ａとともに回転可能にされている。第１〜３軸受８〜１０はシールド軸受である。
【００２５】
第２ハウジング２１の第３ハウジング２２とは逆側には、図２にも示すように、センサハウジング１６が設けられている。センサハウジング１６には周方向に長径をもつ３個の長穴１６ａが周方向に等間隔に設けられている。ただし、図２には、３個の長穴１６ａのうちの１個を示している。そして、長穴１６ａを介して３本のボルト１６ｂにより、センサハウジング１６が第２ハウジング２１に軸心回りに回動可能に固定されている。こうして、センサハウジング１６はモータ軸４の軸心回りに回動可能に固定されている。センサハウジング１６とモータ軸４の他端４ｂとの間には、図１に示すように、モータ軸４の回転角を検出可能な回転角センサ１４が設けられている。また、モータ軸４は、第２ハウジング２１に保持された軸受１３により一端４ａが支承され、センサハウジング１６に保持された軸受１５により他端４ｂが支承され、これにより回転可能にされている。
【００２６】
以上のように構成された実施形態の電動パワーステアリング装置は以下のようにして製造され得る。
【００２７】
まず、図３に示すように、第１ハウジング２０の一端面２０ａ側から第１軸受８を圧入し、外輪を第１ハウジング２０に固定する。また、第２ハウジング２１の一端面２１ａ側から軸受１３及び第２軸受９を圧入し、各々の外輪を第２ハウジング２１に固定する。そして、第２ハウジング２１の他端面２１ｂ側からステータ５を第２ハウジング２１に固定する。その後、第２ハウジング２１の他端面２１ｂ側から、ロータ６を組み付けたモータ軸４を挿入し、軸受１３により一端４ａが支承されるようにモータ軸４を第２ハウジング２１に組み付ける。また、軸受１５の外輪及び回転角センサ１４等が固定されたセンサハウジング１６を他端面２１ｂ側から第２ハウジング２１に固定する。この際、軸受１５によりモータ軸４の他端４ｂが支承されるようにする。
【００２８】
また、第３ハウジング２２の一端面２２ａ側から第３軸受１０及び第４軸受１１を圧入し、各々の外輪を第３ハウジング２２に固定する。そして、第３ハウジング２２の一端面２２ａ側から、ボールねじ機構２及び従動ギヤ１２が組み付けられたラックバー１及び駆動ギヤ７を固定する。この際、従動ギヤ１２と駆動ギヤ７とが噛合するとともに、従動ギヤ１２の他端１２ｂが第３軸受１０に支承され、かつ駆動ギヤ７の他端７ｂが第４軸受１１に支承されるように固定する。
【００２９】
そして、第１、２ハウジング２０、２１の一端面２０ａ、２１ａと第３ハウジング２２の一端面２２ａとを嵌合させる。この際、ラックバー１が第１ハウジング２０に挿入され、従動ギヤ１２の一端１２ａが第１軸受８により支承されるようにする。また、モータ軸４の一端４ａと駆動ギヤ７とをセレーション嵌合させ、駆動ギヤ７の一端７ａが第２軸受９により支承されるようにする。最後に、第１、２ハウジング２０、２１と第３ハウジング２２とを締着する。
【００３０】
こうして電動パワーステアリング装置を組付けた後、ボルト１６ｂを緩め、センサハウジング１６を回転させて回転角センサ１４の位置調整をすることができる。そのため、回転角センサ１４の位置調整が容易になるとともに組付け性も向上する。こうして、電動パワーステアリング装置が完成する。
【００３１】
この電動パワーステアリング装置では、電動モータ３のモータ軸４がラックバー１と平行の関係にあり、モータ軸４と同心のステータ５及びロータ６はラックバー１とは同心にならない。そして、ステータ５及びロータ６がラックバー１とともに第１、２ハウジング２０、２１内に収容されている。そのため、第１ハウジング２０は全周の一部が膨出した第２ハウジング２１にはなっているものの、第１ハウジング２０が全周で大径化することはない。また、ラックバー１を収容する第１ハウジング２０が膨出した第２ハウジング２１でモータ軸４、ステータ５及びロータ６を収容するため、第１ハウジング２０と第２ハウジング２１との間に隙間を生じることはなく、より優れた搭載性を実現可能である。
【００３２】
また、この電動パワーステアリング装置では、第１、２ハウジング２０、２１内にモータ軸４、ステータ５及びロータ６並びにラックバー１が収容されているため、第１〜３ハウジング２０〜２３及び第１〜４軸受８〜１１さえ精度よく形成すれば、モータ軸４とラックバー１との平行度、駆動ギヤ７と従動ギヤ１２との間の噛合等が精度よく確保される。このため、振動や異音を生じ難く、耐久性が向上する。また、第１、２ハウジング２０、２１自体によってモータ軸４とラックバー１との間や駆動ギヤ７と従動ギヤ１２との間等の芯出しを行うことができるとともに、他の部材による接合等を行う必要がないため、組付けが容易である。さらに、接合のための部品が不要となり、製造コストの低廉化を実現できる。
【００３３】
したがって、この電動パワーステアリング装置によれば、組付けが容易であり、製造コストの低廉化を実現でき、かつさらに優れた搭載性を実現することができる。
【００３４】
また、この電動パワーステアリング装置では、第１〜３軸受８〜１０がシールをもつものである。このため、駆動ギヤ７と従動ギヤ１２との間に用いる潤滑油とボールねじ機構２に用いる潤滑油との混入を防止することができ、モータ軸４の動力をラックバー１に効率よく伝達することができる。また、駆動ギヤ７と従動ギヤ１２との間に用いる潤滑油がステータ５及びロータ６側に漏れ出ることを防止することができ、電動モータ３の確実な動作を確保することができる。
【００３５】
前記実施形態のものでは、回転角センサ１４を第２ハウジング２１上部の左端（図１、図３）に配置したが、同ハウジング２１の右端側に配置することも可能である。
【００３６】
すなわち、第２ハウジング２１の左端を閉塞するとともに右端を開放し、この開放された右端側から、まず電動モータ３（モータ軸４、ステータ５、ロータ６）を組付け、次にセンサハウジング１６に収納された回転角センサ１４を仮組付けるようにする。
【００３７】
こうすることにより、前記実施形態における図３の状態にて、センサハウジング１６が第２ハウジング２１から露出することとなるので、回転角センサ１４の位置調整を行い、固定することができ、優れた組付け性を実現できる。
【００３８】
なお、前記位置調整及び固定の態様は、回転角センサ１４をセンサハウジング１６に固定し、このセンサハウジング１６の第２ハウジング２１に対する位置を調整、固定する、又は第２ハウジング２１にセンサハウジング１６を固定し、このセンサハウジング１６に対する回転角センサ１４の位置を調整、固定する等が想定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の電動パワーステアリング装置の断面図である。
【図２】実施形態の電動パワーステアリング装置に係り、図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【図３】実施形態の電動パワーステアリング装置の組付図である。
【符号の説明】
１…ラックバー
３…電動モータ
４…モータ軸
５…ステータ
６…ロータ
２、１２、７…動力伝達手段（２…ボールねじ機構、１２…従動部材（従動ギヤ）、７…駆動部材（駆動ギヤ））
２ａ…ナット部
８…第１軸受
９…第２軸受
１０…第３軸受
１１…第４軸受
２０…第１ハウジング
２１…第２ハウジング
２２…第３ハウジング
１４…回転角センサ
１６…センサハウジング

Claims (8)

1. ステアリングシャフトの回転運動を長手方向の直線運動に変換して操舵角を変更させるラックバーと、該ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに基づいてモータ軸を回転駆動する電動モータと、該モータ軸の回転駆動力を該ラックバーに伝達する動力伝達手段とを備えた電動パワーステアリング装置において、
   前記電動モータは、前記モータ軸が前記ラックバーと平行又はねじれの関係にあり、該モータ軸を回転させるステータ及びロータは該ラックバーとともにハウジング内に収容されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. ハウジングは、ラックバーの少なくとも一部を収容する第１ハウジングと、該第１ハウジングと一体をなし、ステータ及びロータを収容する第２ハウジングと、該第１ハウジング及び該第２ハウジングとは別体をなし、動力伝達手段を収容する第３ハウジングとを有することを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
3. 動力伝達手段は、モータ軸と同期回転する駆動部材と、ラックバーに設けられ、回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構と、該ボールねじ機構のナット部と同期回転し、該駆動部材により従動する従動部材とからなり、該駆動部材及び該従動部材の両端はハウジングとの間で軸受により支承されていることを特徴とする請求項１又は２記載の電動パワーステアリング装置。
4. 動力伝達手段は、モータ軸と同期回転する駆動部材と、ラックバーに設けられ、回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構と、該ボールねじ機構のナット部と同期回転し、該駆動部材により従動する従動部材とからなり、第１ハウジングに保持された第１軸受により該従動部材の一端が支承され、第２ハウジングに保持された第２軸受により該駆動部材の一端が支承され、第３ハウジングに保持された第３軸受により該従動部材の他端が支承され、該第３ハウジングに保持された第４軸受により該駆動部材の他端が支承されていることを特徴とする請求項２記載の電動パワーステアリング装置。
5. 第１軸受及び第３軸受はシールをもつものであることを特徴とする請求項４記載の電動パワーステアリング装置。
6. 第２ハウジングとモータ軸との間にはステータ及びロータ側と駆動部材側とを封止するシールが設けられていることを特徴とする請求項５記載の電動パワーステアリング装置。
7. 第２ハウジングには、ロータ又はモータ軸の回転角を検出可能な回転角センサを有するセンサハウジングが軸心回りに回動可能に固定されていることを特徴とする請求項２、４、５又は６記載の電動パワーステアリング装置。
8. モータ軸と駆動部材とはセレーション嵌合又はスプライン嵌合されていることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項記載の電動パワーステアリング装置。

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