JP3869973B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
【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電動パワーステアリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
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、操舵補助力付与用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、上記ラックが挿入されるロータを有し、そのロータと上記ボールナットの中の一方に形成される凸部が他方に形成される凹部に隙間を介して嵌め合わされる。そのロータの回転周方向において互いに接する凸部の外側面と凹部の内側面とを介して、そのロータからボールナットに回転が伝達される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来の構成では、ロータからボールナットへの回転伝達当初において、その凸部の外側面と凹部の内側面とが金属接触する際に打撃音が発生する。そこで、その凸部と凹部との間にゴム等の弾性部材を介在させることが考えられる。しかし、その弾性部材は大きな回転トルクを受けるため寿命が短く早期に劣化してしまう。
【0005】
本発明は、上記問題を解決することのでき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。
【0006】
【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、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ねじ合わされるボールナットと、そのボールナットを回転駆動する操舵補助力付与用モータとを備え、そのモータは、前記ラックが挿入されるロータを有し、そのロータ側に、第1回転伝達面と第2回転伝達面とが形成され、前記ボールナット側に、そのロータの回転周方向において、その第1回転伝達面に弾性部材を介して対向する第1回転受け面と、その第2回転伝達面に隙間を介して対向する第2回転受け面とが形成され、そのモータからボールナットに伝達される回転トルクが一定未満である時、そのロータの回転は第1回転伝達面から弾性部材を介して第1回転受け面を経てボールナットに伝達され、そのモータからボールナットに伝達される回転トルクが一定以上である時、その弾性部材の弾性変形により前記隙間がなくされて第2回転伝達面と第2回転受け面とが金属接触すると共に、そのロータの回転は第2回転伝達面から第2回転受け面を経てボールナットに伝達され、そのロータとボールナットの中の一方は凸部を有し、そのロータとボールナットの中の他方は、その凸部がラック軸方向から嵌め合わされる凹部を有し、その凹部に前記弾性部材が凸部と並列するように嵌め合わされ、その凸部側に一体化される挿入部が、その弾性部材に挿入され、その挿入部の外側面と凹部の内側面の中の一方により前記第1回転伝達面が構成され、他方により前記第1回転受け面が構成され、その凸部の外側面と凹部の内側面の中の一方により前記第2回転伝達面が構成され、他方により前記第2回転受け面が構成されていることを特徴とする。
本発明の構成によれば、ロータからボールナットへの回転伝達当初においては、そのロータの回転は第1回転伝達面から弾性部材を介して第1回転受け面に伝達される。しかる後に、モータからボールナットに伝達される回転トルクが大きくなると、その弾性部材が上記隙間分だけ弾性変形して第2回転伝達面と第2回転受け面とが金属接触し、そのロータの回転は第2回転伝達面から第2回転受け面に伝達される。これにより、ロータからボールナットへの回転伝達当初はロータとボールナットとが金属接触するのを弾性部材により防止できるので打撃音の発生を防止できる。その回転トルクの増加時は、第2回転伝達面と第2回転受け面とが金属接触することで弾性部材は弾性変形が規制されて一定以上のトルクを受けることはなく、その第2回転伝達面と第2回転受け面の金属接触面を介して回転を伝達できるので、弾性部材の負荷を低減して寿命を延長できる。また、弾性部材による打撃音発生の防止と、その弾性部材の寿命向上とを、コンパクトな構成で実現することができる。
【0008】
【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、そのラック4の両端に車輪(図示省略)が連結される。そのピニオン3の回転によりラック4が車両幅方向に沿う長手方向に移動することで、車両の舵角が変化する。
【0009】
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。
【0010】
図2、図3に示すように、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、そのボールスクリューシャフト61に循環ボール62を介して金属製ボールナット63がねじ合わされている。そのボールナット63の外周に、循環ボール62の循環通路を構成する突出部63aが設けられている。
【0011】
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に挿入される筒状の金属製ロータ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に連結される。そのロータ8bは、一端側がベアリング32bを介して、他端側がベアリング32aを介して、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。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。
【0012】
そのロータ8bの他端側に上記ボールナット63の一端側が連結される。
すなわち、図4に示すように、そのロータ8bに他端と内周とにおいて開口する凹部82a、82bが、周方向において180度離れた2位置に形成されている。
また、図5に示すように、そのボールナット63の一端面の周方向において180度離れた2位置から、一対の凸部83a、83bがラック軸方向に沿って突出する。
図2、図3、図6の(1)に示すように、そのボールナット63が有する凸部83a、83bは、ロータ8bが有する凹部82a、82bにラック軸方向から嵌め合わされる。
図2、図3、図6の(1)、(2)、図8の(1)、(2)に示すように、各凹部82a、82bに弾性部材81a、81bが凸部83a、83bと並列するように嵌め合わされる。本実施形態では、各弾性部材81a、81bはロータ8bの径方向において凸部83a、83bと並列し、凸部83a、83bの外面と凹部82a、82bの内面とで挟まれることで脱落が防止されている。なお、弾性部材81a、81bは、ロータ8bの軸方向において凸部83a、83bと並列し、凹部82a、82bに圧入されることで脱落が防止されてもよい。その弾性部材81a、81bは、金属製のロータ8bや金属製のボールナット63よりも弾性に富むゴムや合成樹脂から成形される。図7に示すように、その弾性部材81a、81bは略直方体形状であって、ボールナット63の一端面との対向端面において開口する切欠81′を有する。
各凸部83a、83bに、ボールナット63の直径上に位置する軸を有するピン状の金属製挿入部84が圧入により一体化されている。各挿入部84は、上記弾性部材81a、81bの切欠81′に挿入される。
【0013】
図2に示すように、そのボールナット63の他端側は、そのラックハウジング31の内周側に嵌め合わされるボールベアリング65により支持される。そのボールベアリング65は、内輪65a、外輪65b、および軸受ボール65cを有する。その内輪65aはボールナット63の他端側外周と一体化される。その外輪65bは軸受ボール65cを挟むようにラック軸方向に並列する一対の環状部材65b′、65b″から構成される。このボールベアリング65は4点接触型であって、各軸受ボール65cは内輪65aに2点で接触し、環状部材65b′、65b″それぞれに1点で接触する。このベアリング65の抜け止め部材50がラックハウジング31の他端部に取り付けられる。
【0014】
図6の(2)、図8の(2)に示すように、そのロータ8b側における各凹部82a、82bは、そのロータ8bの軸方向に沿うと共に周方向において互いに対向する内側面を有し、各内側面により第1回転伝達面S1と第2回転伝達面S2とが構成されている。その第1回転伝達面S1は上記弾性部材81a、81bとロータ8bの回転周方向において相対向し、その第2回転伝達面S2は上記凸部83a、83bとロータ8bの回転周方向において相対向する。
【0015】
そのボールナット63側の挿入部84の外側面により、そのロータ8bの回転周方向において、上記第1回転伝達面S1に弾性部材81a、81bを介して対向する一対の第1回転受け面R1が構成されている。また、そのボールナット63側の凸部83a、83bは、そのロータ8bの軸方向に沿うと共に、そのロータ8bの回転周方向において上記の第2回転伝達面S2に隙間δを介して対向する一対の外側面を有し、各外側面により第2回転受け面R2が構成されている。
【0016】
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。
【0017】
そのモータ8からボールナット63に伝達される回転トルクが一定未満である時、そのロータ8bの回転は第1回転伝達面S1から弾性部材81a、81bを介して第1回転受け面R1を経てボールナット63に伝達される。
そのモータ8からボールナット63に伝達される回転トルクが一定以上である時、その弾性部材81a、81bが上記隙間δだけ弾性変形することにより、その回転トルクの方向に対応するその隙間δがなくされて第2回転伝達面S2と第2回転受け面R2とが金属接触すると共に、そのロータ8bの回転は第2回転伝達面S2から第2回転受け面R2を経てボールナット63に伝達される。
【0018】
上記構成によれば、ロータ8bからボールナット63への回転伝達当初においては、そのロータ8bの回転は第1回転伝達面S1から弾性部材81a、81bを介して第1回転受け面R1に伝達される。しかる後に、モータ8からボールナット63に伝達される回転トルクが大きくなると、その弾性部材81a、81bが弾性変形して第2回転伝達面S2と第2回転受け面R2とが金属接触し、そのロータ8bの回転は第2回転伝達面S2から第2回転受け面R2に伝達される。これにより、ロータ8bからボールナット63への回転伝達当初はロータ8bとボールナット63とが金属接触するのを弾性部材81a、81bにより防止できるので打撃音の発生を防止できる。その回転トルクの増加時は、第2回転伝達面S2と第2回転受け面R2とが金属接触することで弾性部材81a、81bは弾性変形が規制されて一定以上のトルクを受けることはなく、その第2回転伝達面S2と第2回転受け面R2の金属接触面を介して回転を伝達できるので、弾性部材81a、81bの負荷を低減して寿命を延長できる。また、その弾性部材81a、81bによる打撃音発生の防止と、その弾性部材81a、81bの寿命向上とを、コンパクトな構成で実現できる。
【0019】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、ロータとボールナットの連結のため、ボールナット側に凹部を形成し、その凹部に嵌め合わされる凸部をロータ側に形成してもよい。この場合、その挿入部の外側面により第1回転伝達面が構成され、凸部の外側面により第2回転伝達面が構成され、凹部の内側面により第1、第2回転受け面が構成される。また、ロータとボールナットの両者側に凹部と凸部の双方を形成してもよい。
【0020】
【発明の効果】
本発明によれば、コンパクトな構成で弾性部材により打撃音の発生を防止でき、且つ、その弾性部材の寿命を向上できる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電動パワーステアリング装置における部分断面図
【図3】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置において、ボールナットを図2の状態から90度回転させた状態での部分断面図
【図4】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置におけるロータの部分斜視図
【図5】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置におけるボールナットの部分斜視図
【図6】(1)は図2のVI‐VI線断面図、(2)は(1)の部分拡大図
【図7】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置における弾性部材の斜視図
【図8】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置における(1)は要部の断面図、(2)は(1)のA矢視図
【符号の説明】
3 ピニオン
4 ラック
8 モータ
8b ロータ
61 ボールスクリューシャフト
63 ボールナット
81a、81b 弾性部材
82a、82b 凹部
83a、83b 凸部
84 挿入部
R1 第1回転受け面
R2 第2回転受け面
S1 第1回転伝達面
S2 第2回転伝達面
Claims (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ねじ合わされるボールナットと、
そのボールナットを回転駆動する操舵補助力付与用モータとを備え、
そのモータは、前記ラックが挿入されるロータを有し、
そのロータ側に、第1回転伝達面と第2回転伝達面とが形成され、
前記ボールナット側に、そのロータの回転周方向において、その第1回転伝達面に弾性部材を介して対向する第1回転受け面と、その第2回転伝達面に隙間を介して対向する第2回転受け面とが形成され、
そのモータからボールナットに伝達される回転トルクが一定未満である時、そのロータの回転は第1回転伝達面から弾性部材を介して第1回転受け面を経てボールナットに伝達され、
そのモータからボールナットに伝達される回転トルクが一定以上である時、その弾性部材の弾性変形により前記隙間がなくされて第2回転伝達面と第2回転受け面とが金属接触すると共に、そのロータの回転は第2回転伝達面から第2回転受け面を経てボールナットに伝達され、
そのロータとボールナットの中の一方は凸部を有し、
そのロータとボールナットの中の他方は、その凸部がラック軸方向から嵌め合わされる凹部を有し、
その凹部に前記弾性部材が凸部と並列するように嵌め合わされ、
その凸部側に一体化される挿入部が、その弾性部材に挿入され、
その挿入部の外側面と凹部の内側面の中の一方により前記第1回転伝達面が構成され、他方により前記第1回転受け面が構成され、
その凸部の外側面と凹部の内側面の中の一方により前記第2回転伝達面が構成され、他方により前記第2回転受け面が構成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。
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