JP2006199054A

JP2006199054A - Motor-driven power steering device

Info

Publication number: JP2006199054A
Application number: JP2005009884A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Hatanaka; 和幸畑中; Yasuyuki Matsuda; 靖之松田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-01-18
Filing date: 2005-01-18
Publication date: 2006-08-03

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor-driven power steering device, preventing abnormal sound in a power transmission system while reducing the size. <P>SOLUTION: A ball screw mechanism 11 adopting an end deflector type circulation system is an ordinary tube type or deflector type. As compared with the so-called end cap type circulation system ball screw mechanism, the space in the ball circulating passage is small and a ball 55 can be tangentially scooped up so that it is possible to restrain irregular contact between the balls 55 in the circulating passage. Further, as compared with the tube type, no projection of the tube is caused and the outside diameter of a nut 45 can be reduced to decrease the inertia of the power transmission system. Further, since the effective number of turns per one circulating passage can be made larger, even if a necessary load capacity is set, the nut length can be kept short to contribute to space saving. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電動モータの動力を操舵機構に伝達することで操舵力を発生する電動式パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to an electric power steering apparatus that generates a steering force by transmitting power of an electric motor to a steering mechanism.

車両において、従来から、動力源としてべーン方式の油圧ポンプを用い、この油圧ポンプをエンジンにより駆動することで操舵アシスト力を発生するパワーステアリング装置が知られている。ところが、この種のパワーステアリング装置は、油圧ポンプを常時駆動することによるエンジンの駆動損失が大きい（最大負荷時において、数馬力〜十馬力程度）ため、小排気量の軽自動車等への採用が難しく、比較的大排気量の自動車でも走行燃費に影響を与えることが避けられなかった。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a vehicle, a power steering device that uses a vane hydraulic pump as a power source and generates a steering assist force by driving the hydraulic pump with an engine is known. However, this type of power steering device has a large engine drive loss due to the constant drive of the hydraulic pump (several horsepower to about 10 horsepower at the maximum load), so it can be used in light vehicles with small displacement. It is difficult, and it has been inevitable that the fuel consumption will be affected even by a car with a relatively large displacement.

これらの問題を解決するものとして、電動モータを動力源とする電動式パワーステアリング装置が近年注目されている。電動式パワーステアリング装置は、車載バッテリにより駆動される電動モータを動力源としているために、直接的なエンジンの駆動損失が無く、電動モータが操舵アシスト時にのみに起動されるために走行燃費の低下も抑えられる他、電子制御が極めて容易に行える等の特長がある。 In order to solve these problems, an electric power steering apparatus using an electric motor as a power source has attracted attention in recent years. The electric power steering device uses an electric motor driven by an in-vehicle battery as a power source, so there is no direct engine drive loss, and the electric motor is started only during steering assist, resulting in a decrease in driving fuel consumption. In addition, the electronic control is extremely easy.

一方、乗用車用のステアリング機構としては、高剛性かつ軽量であること等から、現在ではラックピニオン式が主流となっている。このようなラックピニオン式ステアリング機構用の電動式パワーステアリング装置としては、ステアリングシャフトやピニオン自体を駆動するべくコラム側部に電動モータを配置したコラムアシスト型等の他、電動式のボールねじ機構によりラックシャフトを駆動するボールねじ式ラックアシスト型も開発されている。ボールねじ式ラックアシスト型の電動式パワーステアリング装置では、アシスト力がピニオンとラックとの噛合面に作用しないため、摩耗や変形の要因となる両部材間の接触面圧が比較的小さくなる。 On the other hand, as a steering mechanism for a passenger car, a rack and pinion type is currently mainstream because of its high rigidity and light weight. As such an electric power steering device for a rack and pinion type steering mechanism, an electric ball screw mechanism is used in addition to a column assist type in which an electric motor is arranged on the side of a column to drive a steering shaft and pinion itself. A ball screw rack assist type that drives the rack shaft has also been developed. In the ball screw rack assist type electric power steering apparatus, since the assist force does not act on the meshing surface between the pinion and the rack, the contact surface pressure between both members, which causes wear and deformation, is relatively small.

ラックアシスト型電動式パワーステアリング装置では、ラックシャフトに形成されたボールねじ軸の雄ねじ溝とボールナットに形成された雌ねじ溝とで形成される転走路には多数個の循環ボール（鋼球）が転動自在に配置されており、電動モータによりボールナットを回転駆動することでラックシャフトが軸方向に移動する。電動モータとボールナットとの間で動力伝達を行うため、特許文献１に示すように歯車列を用いたものがある。
特開２００３−２２１９号公報 In a rack assist type electric power steering apparatus, a large number of circulating balls (steel balls) are formed on a rolling path formed by a male screw groove of a ball screw shaft formed on a rack shaft and a female screw groove formed on a ball nut. The rack shaft is axially moved by rotating the ball nut with an electric motor. In order to transmit power between the electric motor and the ball nut, there is one using a gear train as shown in Patent Document 1.
JP 2003-2219 A

ここで、ラックアシスト型電動式パワーステアリング装置にボールねじ機構を採用したときに、電動モータにより駆動されるボールねじの作動音が、運転者や同乗者に不快感をあたえる恐れがあることが判明した。また、ボールねじ機構はナット回転で使用されるため、必要な負荷容量を確保しつつも可能な限り小型化されることが望ましい。 Here, when the ball screw mechanism is adopted in the rack assist type electric power steering device, it has been found that the operation sound of the ball screw driven by the electric motor may cause discomfort to the driver and passengers. did. Further, since the ball screw mechanism is used by rotating the nut, it is desirable to make it as small as possible while ensuring the necessary load capacity.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、小型化を図りつつ、動力伝達系における異音防止等を図った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。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an electric power steering device which is aimed at preventing noise and the like in a power transmission system while reducing the size.

本発明の電動式パワーステアリング装置は、
電動モータと、
操舵機構に連結されたラック軸と
前記電動モータからの動力を前記ラック軸に伝達するボールねじ機構と、を有し、
前記ボールねじ機構は、前記ラック軸に連結された又は一体化されたねじ軸と、前記ねじ軸の周囲に配置されたナットと、前記ねじ軸と前記ナットとの間に形成された転走路に沿って転動するボールとからなり、
前記ナットは、前記転走路に沿って転動してきたボールを接線方向にすくい上げるボールすくい上げ部と、前記すくい上げ部に接続され軸線方向に延在するボール戻し通路と、前記ボール戻し通路に接続され前記転走路にボールを戻すボール戻し部とを有することを特徴とする。 The electric power steering apparatus of the present invention is
An electric motor;
A rack shaft coupled to a steering mechanism, and a ball screw mechanism for transmitting power from the electric motor to the rack shaft,
The ball screw mechanism includes a screw shaft connected to or integrated with the rack shaft, a nut disposed around the screw shaft, and a rolling path formed between the screw shaft and the nut. A ball that rolls along,
The nut includes a ball scooping portion that scoops a ball that has rolled along the rolling path in a tangential direction, a ball return passage that is connected to the scooping portion and extends in an axial direction, and is connected to the ball return passage. And a ball return portion for returning the ball to the rolling path.

本発明の電動式パワーステアリング装置によれば、前記ナットが、前記転走路に沿って転動してきたボールを接線方向にすくい上げるボールすくい上げ部と、前記すくい上げ部に接続され軸線方向に延在するボール戻し通路と、前記ボール戻し通路に接続され前記転走路にボールを戻すボール戻し部とを有するものであり、このようなボールねじ機構としては、いわゆるエンドデフレクタ型と呼ばれるボール循環方式等がある。ボールねじ機構を例えばエンドデフレクタ型とすることで、不快とされる作動音の発生を抑制することができる。かつ、同方式を使用すれば必要な負荷容量を確保しつつ製品の小型化を図ることが可能となる。 According to the electric power steering apparatus of the present invention, the nut scoops the ball rolling along the rolling path in the tangential direction, and the ball connected to the scooping part and extending in the axial direction. It has a return passage and a ball return portion connected to the ball return passage to return the ball to the rolling path, and as such a ball screw mechanism, there is a ball circulation system called a so-called end deflector type. By making the ball screw mechanism, for example, an end deflector type, generation of unpleasant operating noise can be suppressed. In addition, if this method is used, it is possible to reduce the size of the product while ensuring the necessary load capacity.

より具体的には、エンドデフレクタ型の循環方式を採用したボールねじ機構は、ナット内の循環路が直線であるため、ボール径に近い大きさに精度良く形成できるので、通常のチューブ式などの曲がり部を有する循環方式のボールねじ機構に比べ、循環経路内の隙間が小さく、ボールを接線すくい上げ可能且つ容易となっており、循環路内でのボール同士の不規則な接触を抑える事が可能となる。さらにチューブ式と比較してチューブの出っ張りがなくナット外径が小さくなるため、動力伝達系の慣性を小さくすることができる。また、一循環路あたりの有効巻数が大きく取れるため、必要な負荷容量を設定してもナット長を短く保つことができ、省スぺース化にも貢献できる。 More specifically, a ball screw mechanism that employs an end deflector type circulation system can be accurately formed in a size close to the ball diameter because the circulation path in the nut is a straight line. Compared with a circulation type ball screw mechanism with a curved part, the clearance in the circulation path is small, and the balls can be picked up tangentially and easily, and irregular contact between the balls in the circulation path can be suppressed. It becomes. Further, since the tube does not protrude and the nut outer diameter is reduced as compared with the tube type, the inertia of the power transmission system can be reduced. In addition, since the effective number of windings per circuit can be increased, the nut length can be kept short even if a necessary load capacity is set, which contributes to space saving.

以下、本発明の実施の形態に係る電動式パワーステアリング装置を図面を参照しつつ説明する。図１は、第１の実施の形態に係る電動式パワーステアリング装置を含むステアリング系の斜視図である。 Hereinafter, an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a steering system including an electric power steering apparatus according to the first embodiment.

図１において、不図示の車体に対して固定されるコラム１に対して、一端にステアリングホイール５を取り付けたステアリングシャフト３が、回転自在に支持されている。ステアリングシャフト３の他端は、ユニバーサルジョイント７を介して、中間シャフト９に連結されている。中間シャフト９は、電動式パワーステアリング装置１１に連結されている。電動式パワーステアリング装置１１は、不図示の操舵機構に連結された一対のタイロッド１５を駆動可能となっている。 In FIG. 1, a steering shaft 3 having a steering wheel 5 attached to one end is rotatably supported with respect to a column 1 fixed to a vehicle body (not shown). The other end of the steering shaft 3 is connected to the intermediate shaft 9 via the universal joint 7. The intermediate shaft 9 is connected to an electric power steering device 11. The electric power steering apparatus 11 can drive a pair of tie rods 15 connected to a steering mechanism (not shown).

図２は、図１の電動式パワーステアリング装置１１の軸線方向断面図である。図３は、図２の構成におけるIII部を拡大して示す図である。図２において、電動式パワーステアリング装置１１は、不図示の車体に固定された円筒状のハウジング２１を有する。ハウジング２１の左方部に対して、その斜め上方より、中間シャフト９（図１）に連結される入力軸１３が挿通されている。又、ハウジング２１内においては、ラック軸２３が水平方向に延在している。入力軸１３の下方端には不図示のピニオンが形成され、ラック軸２３のラック歯２３ａに噛合しており、入力軸１３の回転によりラック軸２３は図で左右に移動するようになっている。ラック軸２３の両端は、継手２７を介してタイロッド１５に連結されている。尚、本実施の形態では、ラック軸２３の一部に雄ねじ溝２３ｂを形成することで、ラック軸２３はねじ軸を兼ねている（一体となっている）が、ラック軸２３を別のねじ軸に連結してもよい。 FIG. 2 is a sectional view in the axial direction of the electric power steering apparatus 11 of FIG. FIG. 3 is an enlarged view showing a part III in the configuration of FIG. In FIG. 2, the electric power steering apparatus 11 has a cylindrical housing 21 fixed to a vehicle body (not shown). An input shaft 13 connected to the intermediate shaft 9 (FIG. 1) is inserted into the left portion of the housing 21 from an obliquely upper side. In the housing 21, the rack shaft 23 extends in the horizontal direction. A pinion (not shown) is formed at the lower end of the input shaft 13 and meshes with the rack teeth 23a of the rack shaft 23. The rotation of the input shaft 13 causes the rack shaft 23 to move left and right in the figure. . Both ends of the rack shaft 23 are connected to the tie rod 15 via joints 27. In the present embodiment, by forming the male screw groove 23b in a part of the rack shaft 23, the rack shaft 23 also serves as a screw shaft (integrated), but the rack shaft 23 is replaced with another screw. It may be connected to a shaft.

図３において、ラック軸２３と軸線が平行になるようにして、電動モータ３５がハウジング２１に取り付けられている。電動モータ３５の出力軸３５ａは、駆動ギヤ３７をキー連結（不図示）で固定しており、更にハウジング２１に対し駆動ギヤ３７の両側で軸受４１，４１により回転自在に支持されている。駆動ギヤ３７に噛合した従動ギヤ３９は、中空となっていてラック軸２３に挿通されており、更に軸線方向両端に円筒部３９ａ、３９ｂを形成しており、この円筒部３９ａ、３９ｂがハウジング２１に対して軸受４３，４３により回転自在に支持されている。従動ギヤ３９の一方（図３で右側）の円筒部３９ｂは、その内周に設けられた雌スプライン部６３と、ナット４５の端部外周に形成された雄スプライン部６５との係合により、ナット４５に対して軸線方向に相対変位可能且つ回転方向に一体的となるように取り付けられている。 In FIG. 3, the electric motor 35 is attached to the housing 21 so that the rack shaft 23 and the axis are parallel to each other. An output shaft 35 a of the electric motor 35 has a drive gear 37 fixed by a key connection (not shown), and is rotatably supported by bearings 41, 41 on both sides of the drive gear 37 with respect to the housing 21. The driven gear 39 meshed with the drive gear 37 is hollow and is inserted through the rack shaft 23, and cylindrical portions 39 a and 39 b are formed at both ends in the axial direction. The cylindrical portions 39 a and 39 b are formed in the housing 21. In contrast, the bearings 43 and 43 are rotatably supported. One of the driven gears 39 (right side in FIG. 3) has a cylindrical portion 39b that is engaged with a female spline portion 63 provided on the inner periphery thereof and a male spline portion 65 formed on the outer periphery of the end portion of the nut 45. The nut 45 is attached so as to be relatively displaceable in the axial direction and integrated in the rotational direction.

ラック軸２３の外周面の一部には、雄ねじ溝２３ｂが形成されている。雄ねじ溝２３ｂの周囲には円筒状のナット４５が配置されており、雄ねじ溝２３ｂに対向して、雌ねじ溝４５ａを形成している。雄ねじ溝２３ｂと雌ねじ溝４５ａとで形成する螺旋状の空間（転送路）内には、複数のボール５５が転動自在に配置されている。ナット４５は、ハウジング２１に対して軸受４７により回転自在に支持されている。軸受４７の内輪は、ナット４５の端部フランジとナット４５の外周面に取り付けられた止め輪４９とにより固定され、軸受４７の外輪は、ハウジング２１の内周面に取り付けられた止め輪５０により固定されており、従ってナット４５は軸線方向に移動せず、回転のみ可能となっている。 A male screw groove 23 b is formed in a part of the outer peripheral surface of the rack shaft 23. A cylindrical nut 45 is disposed around the male screw groove 23b, and a female screw groove 45a is formed facing the male screw groove 23b. In a spiral space (transfer path) formed by the male screw groove 23b and the female screw groove 45a, a plurality of balls 55 are arranged to roll freely. The nut 45 is rotatably supported by a bearing 47 with respect to the housing 21. The inner ring of the bearing 47 is fixed by an end flange of the nut 45 and a retaining ring 49 attached to the outer peripheral surface of the nut 45, and the outer ring of the bearing 47 is fixed by a retaining ring 50 attached to the inner peripheral surface of the housing 21. Therefore, the nut 45 does not move in the axial direction but can only rotate.

図４は本実施の形態にかかるボールねじ機構の端部拡大断面図である。図５は、図４の構成をIV-IV線で切断して矢印方向に見た図である。図６は循環こまを示す図で、（ｂ）は正面図、（ａ）は（ｂ）の左側面図、（ｃ）は（ｂ）の平面図である。尚、以下に示すごときタイプのボールねじ機構を、エンドデフレクタ型のボールねじ機構という。 FIG. 4 is an enlarged sectional view of the end of the ball screw mechanism according to the present embodiment. FIG. 5 is a view of the configuration of FIG. 4 taken along line IV-IV and viewed in the direction of the arrow. FIGS. 6A and 6B are diagrams showing a circulating top, where FIG. 6B is a front view, FIG. 6A is a left side view of FIG. 6B, and FIG. 6C is a plan view of FIG. The following type of ball screw mechanism is called an end deflector type ball screw mechanism.

図４および図５に示すように、このボールねじ機構１１は、外周面に断面半円状の雄ねじ溝２３ｂを有して軸方向に延びるねじ軸２３の周囲に、内周面に断面半円状の雌ねじ溝４５ａを有するナット４５が配置されている。ナット４５の雌ねじ溝４５ａとねじ軸２３の雄ねじ溝２３ｂとは互いに対向して両者の間に螺旋状通路（転走路）を形成しており、螺旋状通路には転動体としての多数のボール５５が転動可能に装填されている。 As shown in FIGS. 4 and 5, the ball screw mechanism 11 has a male screw groove 23b having a semicircular cross section on the outer peripheral surface and a semicircular cross section on the inner peripheral surface around the screw shaft 23 extending in the axial direction. A nut 45 having a female thread groove 45a is disposed. The female screw groove 45a of the nut 45 and the male screw groove 23b of the screw shaft 23 are opposed to each other to form a spiral passage (rolling passage) therebetween, and a large number of balls 55 as rolling elements are formed in the spiral passage. Is loaded so that it can roll.

かかるボールねじ機構１１において、ねじ軸２３（又はナット４５）の回転により、ナット４５（又はねじ軸２３）がボール５５の転動を介して直線移動するようになっている。ナット４５の壁部には軸線方向に貫通するボール戻し通路４５ｂが穿設されており、また、ナット４５の端面には、図６に示す循環こま１８が嵌合される切欠４５ｃがボール戻し通路４５ｂおよび両ねじ溝２３ｂ，４５ａ間に連通して形成されている。 In the ball screw mechanism 11, the nut 45 (or the screw shaft 23) moves linearly through the rolling of the ball 55 by the rotation of the screw shaft 23 (or the nut 45). A ball return passage 45b penetrating in the axial direction is formed in the wall portion of the nut 45, and a notch 45c into which the circulating top 18 shown in FIG. 45b and both screw grooves 23b and 45a are formed in communication.

ボールすくい上げ部且つボール戻し部である循環こま１８は、例えば合成樹脂の成形品からなり、図６に示すように、両ねじ溝２３ｂ、４５ａ間のボール５５をすくい上げるタング部１８ａと、ボール戻し通路４５ｂと両ねじ溝２３ｂ，４５ａ間との間を連通する湾曲状のボール循環溝１８ｂとを備えている。タング部１８ａ、ボール循環溝１８ｂ、両ねじ溝２３ｂ，４５ａ間およびボール戻し通路４５ｂによって、ボール５５の無限循環通路を形成している。 The circulating top 18 serving as a ball scooping portion and a ball returning portion is made of, for example, a synthetic resin molded product. As shown in FIG. 6, a tongue portion 18a for scooping up the ball 55 between the screw grooves 23b and 45a, and a ball return passage. 45b and a curved ball circulation groove 18b communicating between the screw grooves 23b and 45a. An infinite circulation passage for the ball 55 is formed by the tongue portion 18a, the ball circulation groove 18b, the space between the screw grooves 23b and 45a, and the ball return passage 45b.

循環こま１８をナット４５の切欠４５ｃに嵌合することにより、循環こま１８がナット４５の端部に径方向および周方向に拘束された状態で嵌合固定される。循環こま１８を切欠４５ｃに嵌合して固定する方法としては、単純な嵌合もあるが、例えば圧入、接着或いは圧入と接着の両方を採用することができる。 By fitting the circulation top 18 into the notch 45 c of the nut 45, the circulation top 18 is fitted and fixed to the end of the nut 45 in a state of being restrained in the radial direction and the circumferential direction. As a method of fitting and fixing the circulating top 18 to the notch 45c, there is a simple fitting method, but for example, press fitting, bonding, or both pressing and bonding can be employed.

本実施の形態では、かかる固定状態で循環こま１８のタング部１８ａを、ねじ軸２３の雄ねじ溝２３ｂに沿って嵌め込んで雄ねじ溝２３ｂに接触させるように構成することにより、循環こま１８の軸方向の抜け止めとしている。 In the present embodiment, the tongue 18a of the circulation top 18 is fitted along the male screw groove 23b of the screw shaft 23 and brought into contact with the male screw groove 23b in such a fixed state. The direction is kept from falling out.

このようにこの実施の形態では、循環こま１８を切欠４５ｃに嵌合した際に、循環こま１８のタング部１８ａをねじ軸２３の雄ねじ溝２３ｂに沿って嵌め込んで雄ねじ溝２３ｂに接触させることにより、循環こま１８の軸方向の抜けを防止した状態で循環こま１８をナット４５の端部に嵌合固定することができるので、従来必要であったナットへのタップ加工およびスクリュードライバー等による循環こまのナットへのねじ止め作業が不要になって、その分加工コストおよび組立コストが削減されて製作コストの低減を図ることができ、しかも、循環こま１８の径方向および軸方向の抜け止めと周方向の回り止めがなされるため、装置の信頼性を高めることができる。 Thus, in this embodiment, when the circulating top 18 is fitted into the notch 45c, the tongue portion 18a of the circulating top 18 is fitted along the male thread groove 23b of the screw shaft 23 and brought into contact with the male thread groove 23b. Thus, the circulating top 18 can be fitted and fixed to the end of the nut 45 while preventing the circulating top 18 from coming off in the axial direction. The screwing operation to the top nut becomes unnecessary, and the machining cost and the assembly cost can be reduced accordingly, so that the manufacturing cost can be reduced. Moreover, the circulating top 18 can be prevented from coming off in the radial direction and the axial direction. Since the circumferential rotation is prevented, the reliability of the apparatus can be improved.

また、タング部１８ａと雄ねじ溝２３ｂとが接触することで殆ど段差がないため、タング部１８ａによるボール５５のすくい上げをスムースに行うことができ、更には、タング部１８ａと雄ねじ溝２３ｂとが接触することから、シール性がアップして潤滑剤の保持や外部からの異物侵入の防止効果を向上させることができる。 Further, since there is almost no step due to the contact between the tongue portion 18a and the male screw groove 23b, the ball 55 can be smoothly picked up by the tongue portion 18a, and the tongue portion 18a and the male screw groove 23b are in contact with each other. As a result, the sealing performance is improved, and the effect of retaining the lubricant and preventing foreign matter from entering from the outside can be improved.

本実施の形態の動作について説明する。図１において、運転者がステアリングホイール５を回転させると、ステアリングシャフト３及び中間シャフト９を介して、その回転力が入力軸１３（図２）へと伝達される。図２において、入力軸１３が回転すると、その不図示のピニオンと噛合したラック歯２３ａが、ラック軸２３の軸線方向に押され、ラック軸２３が軸線方向に移動し、タイロッド１５，１５を介して不図示の操舵機構を駆動することで、車輪の操舵が行われるようになっている。 The operation of this embodiment will be described. In FIG. 1, when the driver rotates the steering wheel 5, the rotational force is transmitted to the input shaft 13 (FIG. 2) via the steering shaft 3 and the intermediate shaft 9. In FIG. 2, when the input shaft 13 rotates, the rack teeth 23 a meshing with the pinion (not shown) are pushed in the axial direction of the rack shaft 23, and the rack shaft 23 moves in the axial direction, via the tie rods 15, 15. By driving a steering mechanism (not shown), the wheels are steered.

図３を参照して、このとき図示しないトルクセンサが、入力軸１３に付与された操舵トルクを検出し、その量に応じて、不図示のＥＣＵが電動モータ３５に対して電力を供給するので、出力軸３５ａと共に駆動ギヤ３７が回転し、それに噛合した従動ギヤ３９が、所定の減速比で回転させられる。従動ギヤ３９とナット４５とは、雌スプライン部６３と雄スプライン部６５との係合により回転方向に一体的となっているため、従動ギヤ３９の回転によりナット４５も回転し、かかる回転運動はボール５５を介してラック軸２３の軸線運動に変換される。この軸線方向力を用いて、補助操舵力を出力できるようになっている。ここで、ナット４５の回転に応じてナット４５の雌ねじ溝４５ａとねじ軸２３の雄ねじ溝２３ｂとの螺旋状通路を転動してきたボール５５は、騒音を抑えながら、ナット４５の一端に配置された循環こま１８によりすくい上げられ、ボール戻し通路４５ｂを通って、他端側の循環こま１８から螺旋状通路に戻されるようになっている。 Referring to FIG. 3, a torque sensor (not shown) detects the steering torque applied to input shaft 13 at this time, and an ECU (not shown) supplies electric power to electric motor 35 according to the amount. The drive gear 37 rotates together with the output shaft 35a, and the driven gear 39 engaged therewith is rotated at a predetermined reduction ratio. Since the driven gear 39 and the nut 45 are integrated in the rotation direction by the engagement of the female spline portion 63 and the male spline portion 65, the nut 45 is also rotated by the rotation of the driven gear 39, and the rotational motion is It is converted into an axial movement of the rack shaft 23 via the ball 55. An auxiliary steering force can be output using this axial force. Here, as the nut 45 rotates, the ball 55 that has rolled in the spiral path between the female screw groove 45a of the nut 45 and the male screw groove 23b of the screw shaft 23 is disposed at one end of the nut 45 while suppressing noise. It is scooped up by the circulating top 18 and returned to the spiral passage from the circulating top 18 on the other end side through the ball return passage 45b.

本実施の形態の電動式パワーステアリング装置において、エンドデフレクタ型の循環方式を採用したボールねじ機構１１は、通常のチューブ式やこま式、エンドキャップ式といった循環方式のボールねじ機構に比べ、ボール循環経路内の隙間が小さく、ボール５５を接線すくい上げ可能となっているため、循環路内でのボール５５同士の不規則な接触を抑える事が可能となる。さらにチューブ式と比較してチューブの出っ張りがなくナット４５の外径が小さくなるため、動力伝達系の慣性を小さくすることができる。また、一循環路あたりの有効巻数が大きく取れるため、必要な負荷容量を設定してもナット長を短く保つことができ、省スぺース化にも貢献できる。 In the electric power steering apparatus according to the present embodiment, the ball screw mechanism 11 adopting the end deflector type circulation system has a ball circulation function as compared with a circulation type ball screw mechanism such as a normal tube type, top type, or end cap type. Since the gap in the path is small and the balls 55 can be picked up tangentially, irregular contact between the balls 55 in the circulation path can be suppressed. Furthermore, since the tube does not protrude and the outer diameter of the nut 45 is reduced as compared with the tube type, the inertia of the power transmission system can be reduced. In addition, since the effective number of windings per circuit can be increased, the nut length can be kept short even if a necessary load capacity is set, which contributes to space saving.

以上、実施の形態を参照して本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきでなく、その趣旨を損ねない範囲で適宜変更、改良可能であることはもちろんである。例えば、上述した実施の形態においては、ラック軸とモータの回転軸とが並行に配置された形式を示しているが、ラック軸とモータの回転軸とが同軸上に配置された形式、或いはラック軸とモータの回転軸とが斜めに交差する形式でもよい。本発明は、ステアリングホイールとラック軸とが機械的に連結されていない、いわゆるステアバイワイヤ（ＳＢＷ）式操舵機構や、４輪操舵（４ＷＳ）車に用いる後輪操舵機構などにも適用可能である。 As described above, the present invention has been described in detail with reference to the embodiments. However, the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed and improved without departing from the spirit thereof. Of course there is. For example, in the above-described embodiment, the rack shaft and the motor rotation shaft are arranged in parallel, but the rack shaft and the motor rotation shaft are arranged coaxially, or the rack. The shaft and the rotating shaft of the motor may be obliquely intersected. The present invention is also applicable to a so-called steer-by-wire (SBW) type steering mechanism in which a steering wheel and a rack shaft are not mechanically connected, a rear wheel steering mechanism used in a four-wheel steering (4WS) vehicle, and the like. .

本実施の形態に係る電動式パワーステアリング装置を含むステアリング系の斜視図である。1 is a perspective view of a steering system including an electric power steering apparatus according to an embodiment. 図１の電動式パワーステアリング装置１１の軸線方向断面図である。FIG. 2 is an axial sectional view of the electric power steering device 11 of FIG. 1. 図２の構成におけるIII部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the III section in the structure of FIG. 本実施の形態にかかるボールねじ機構の端部拡大断面図である。It is an edge part expanded sectional view of the ball screw mechanism concerning this Embodiment. 図４の構成をIV-IV線で切断して矢印方向に見た図である。It is the figure which cut | disconnected the structure of FIG. 4 by the IV-IV line and looked at the arrow direction. 転動体循環部材としての循環こまを示す図で、（ｂ）は正面図、（ａ）は（ｂ）の左側面図、（ｃ）は（ｂ）の平面図である。It is a figure which shows the circulation top as a rolling element circulation member, (b) is a front view, (a) is a left view of (b), (c) is a top view of (b).

符号の説明Explanation of symbols

１コラム
３ステアリングシャフト
５ステアリングホイール
１１電動式パワーステアリング装置
１８循環コマ
２３ラック軸（ねじ軸）
４５ナット

1 Column 3 Steering shaft 5 Steering wheel 11 Electric power steering device 18 Circulation top 23 Rack shaft (screw shaft)
45 nut

Claims

電動モータと、
操舵機構に連結されたラック軸と
前記電動モータからの動力を前記ラック軸に伝達するボールねじ機構と、を有し、
前記ボールねじ機構は、前記ラック軸に連結された又は一体化されたねじ軸と、前記ねじ軸の周囲に配置されたナットと、前記ねじ軸と前記ナットとの間に形成された転走路に沿って転動するボールとからなり、
前記ナットは、前記転走路に沿って転動してきたボールを接線方向にすくい上げるボールすくい上げ部と、前記すくい上げ部に接続され軸線方向に延在するボール戻し通路と、前記ボール戻し通路に接続され前記転走路にボールを戻すボール戻し部とを有することを特徴とする電動式パワーステアリング装置。

An electric motor;
A rack shaft coupled to a steering mechanism, and a ball screw mechanism for transmitting power from the electric motor to the rack shaft,
The ball screw mechanism includes a screw shaft connected to or integrated with the rack shaft, a nut disposed around the screw shaft, and a rolling path formed between the screw shaft and the nut. A ball that rolls along,
The nut includes a ball scooping portion that scoops a ball that has rolled along the rolling path in a tangential direction, a ball return passage that is connected to the scooping portion and extends in an axial direction, and is connected to the ball return passage. An electric power steering device having a ball return portion for returning a ball to a rolling path.