JP4773653B2

JP4773653B2 - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP4773653B2
Application number: JP2001298387A
Authority: JP
Inventors: 晃一岡本; 克友高倉
Original assignee: Showa Corp
Current assignee: Showa Corp
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2021-09-27
Also published as: JP2003104214A

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】
電動パワーステアリング装置として、ハウジングに支持されたボールねじを有するラック軸と、ボールねじに螺合し、かつハウジングに軸受を介して回転可能に支持されるナットと、ナットに操舵アシスト力を付与する電動モータとを有し、電動モータの操舵アシスト力を減速ギヤ列を介してナットに伝えるものがある。この電動パワーステアリング装置では、通常使用される常用域で、電動モータの回転の始動時や電動モータの回転の反転時に、ナットとボールねじの噛み合い部や、ステアリングホィールが結合された入力軸のピニオンとラック軸のラックの噛み合い部が、それらの存在するバックラッシュ分の遊動により衝突し、叩き音を生ずることがある。
【０００３】
従来技術では、特開平2-254057に記載の如く、上述の叩き音を低減するため、ナットと軸受を一体で軸方向に移動可能としておき、軸受とハウジングの間にラック軸の推力を吸収する弾性体を設けるものを開示している。これにより、電動モータ又はラック軸に加わる衝撃力を、ナット及び軸受が弾性体を圧縮して軸方向移動することにより吸収する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術には以下の問題点がある。
▲１▼電動モータ又はラック軸に加わる衝撃力に基づいて移動して弾性体を圧縮する可動部が、ナット以外に軸受も含むものであり、可動部の慣性質量が大きくなるから、弾性体を大型にする必要がある。
【０００５】
▲２▼電動モータの回転力をナットに伝える減速ギヤ列が、電動モータの出力軸に固定の小歯車とナットに固定の大歯車との噛み合いからなっており、ナットの軸方向移動による衝撃力の吸収時に、大歯車と小歯車の伝達トルクに比例して増大する歯面摺動の抵抗力を生ずる。従って、この歯面摺動の抵抗力は電動モータの回転力の変動に伴なって変化してしまい、弾性体による衝撃力の吸収特性が不安定になる。
【０００６】
本発明の課題は、電動パワーステアリング装置において、電動モータのトルク伝達経路における衝撃力を、コンパクトな弾性体の構成により吸収することにある。
【０００７】
本発明の他の課題は、弾性による衝撃力の吸収特性の安定化を図ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ハウジングに支持されたボールねじを有するラック軸と、ボールねじに螺合し、かつハウジングに固定された軸受を介して回転可能に支持されるナットと、ナットに操舵アシスト力を付与する電動モータとを有する電動パワーステアリング装置において、電動モータのロータの内周に一体化されたスリーブを上記ナットに同軸配置するとともに、該ナットにトルクリミッタを介して結合し、ロータの一方に突出するスリーブの一端延長部がハウジングに設けた軸受に対し軸方向に摺動可能に支持され、ロータの他方に突出するスリーブの他端延長部に結合される上記ナットがハウジングに設けた軸受に対し軸方向に摺動可能に支持され、ナットと、該ナットを支持する上記軸受の軸方向で相対する両端面との間に、ラック軸からの衝撃力を吸収する弾性体を設けたものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記軸受の一端面に設けた弾性体がナットに設けた段差部と軸受の一端部との間に、該軸受の他端面に設けた弾性体が該軸受の他端部との間に、それぞれ予圧縮されて介装され、ロックナットの締込位置の調整により、それらの弾性体の予圧縮荷重を調整できるようにしたものである。
【００１０】
【作用】
▲１▼弾性体を圧縮する可動部が、ナット以外の軸受を含むところがない。従って、可動部の慣性質量を小さくし、応答性を向上させ、この慣性力を含む衝撃力を吸収するための弾性体を小型化できる。
【００１１】
▲２▼電動パワーステアリング装置の常用域で、ナットの軸方向移動による衝撃力の吸収時に、減速ギヤ列の歯面摺動の抵抗力の変化を生ずることがなく、弾性体による衝撃力の吸収特性の安定を図ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は電動パワーステアリング装置を一部破断して示す正面図、図２は図１の要部断面図、図３は図２の拡大断面図である。
【００１３】
電動パワーステアリング装置１０は、図１に示す如く、ハウジング１１にステアリング入力軸１２を支持し、入力軸１２にトーションバー１３を介して出力軸１４（不図示）を連結し、この出力軸１４にピニオンを設け、このピニオンに噛み合うラックを備えたラック軸１５をハウジング１１に左右動可能に支持している。入力軸１２と出力軸１４の間には操舵トルクセンサ１６（不図示）を設けている。操舵トルクセンサ１６は、ステアリングホィールに加えた操舵トルクが出力軸１４に付与され、トーションバー１３の弾性ねじり変形により、入力軸１２と出力軸１４の間に生ずる相対回転変位に基づき、操舵トルクを検出する。
【００１４】
電動パワーステアリング装置１０は、ラック軸１５の両端部をハウジング１１の両側に突出し、それらの端部にタイロッド１７Ａ、１７Ｂを連結し、ラック軸１５の左右動によりタイロッド１７Ａ、１７Ｂを介して左右の車輪を転蛇可能とする。尚、ラック軸１５の一端はラックガイド（不図示）により、他端は後述する軸受２５によりハウジング１１に支持される。
【００１５】
電動パワーステアリング装置１０は、ハウジング１１内で、ラック軸１５の周囲に電動モータ２０を設けている。電動モータ２０は、ハウジング１１の内周に固定されるステータ２１と、ラック軸１５の外周に間隙をおいて配置され、後述するナット３２に回転力を伝えるロータ２２とを有する。ロータ２２の内周に一体化されたスリーブ２３は、ラック軸１５の外周に間隙をおいてラック軸１５と同軸配置され、ロータ２２の一方に突出する一端延長部を軸受２４により、他方に突出する他端延長部を後述するナット３２を介して軸受２５により支持される。
【００１６】
尚、電動モータ２０にあっては、ハウジング１１の内部にブラシ２６を保持し、このブラシ２６をロータ２２の端面のコンミテータ２７に接触している。電動モータ２０は、ブラシ２６、コンミテータ２７を通じてロータ２２に給電されると、ロータ２２の磁力線がステータ２１の磁界を切ることにより、ロータ２２を回転駆動する。
【００１７】
電動パワーステアリング装置１０は、ラック軸１５にボールねじ３０を設けてあり、ボールねじ３０にボール３１を介して噛み合うナット３２と前述のスリーブ２３を同軸配置し、スリーブ２３の前述した延長部の外周にトルクリミッタ４０を介してこのナット３２を結合し、ナット３２を前述の軸受２５を介してハウジング１１に回転可能に支持している。尚、スリーブ２３とナット３２は軸方向には一体不動に接続される。軸受２５はハウジング１１に螺着したロックナット３３により、ハウジング１１の内周段差部に対しワッシャ３４を介して押付けられて保持される。
【００１８】
トルクリミッタ４０は、ナット３２の内周に設けた差し込み孔に、スリーブ２３の延長部の外周面を嵌合し、スリーブ２３のこの外周面に設けたリング溝に波板状等の弾性リング４１を組込んで構成される。電動パワーステアリング装置１０の常用域のトルク（リミットトルクより小なるトルク）では、弾性リング４１の弾発力によりスリーブ２３とナット３２を滑りなく結合し続け、電動モータ２０の発生トルクを伝達する。他方、タイヤが操舵中に縁石に乗り上げる等により、ラック軸１５のストロークが急停止せしめられ、ボールねじ３０のリードの比率で高速回転していた電動モータ２０の慣性力がボールねじ３０のねじ溝に大きな衝撃力を及ぼすことに起因する、その弾性リング４１の弾発力を超える衝撃トルク（リミットトルク）に対しては、スリーブ２３とナット３２の間に滑りを生じさせ、この衝撃トルクを伝達させないようにし、ボールねじ３０のねじ溝の損傷等を防止可能とする。
【００１９】
以下、電動パワーステアリング装置１０の動作について説明する。
(1)操舵トルクセンサ１６が検出した操舵トルクが所定値より低いとき、操舵アシスト力は不要であり、電動モータ２０は駆動されない。
【００２０】
(2)操舵トルクセンサ１６が検出した操舵トルクが所定値を越えるとき、操舵アシスト力を必要とするから、電動モータ２０が駆動される。電動モータ２０の発生トルクがロータ２２からスリーブ２３を介してナット３２に操舵アシスト力として付与され、ナット３２の回転をボールねじ３０によりラック軸１５の直線運動に変換し、ラック軸１５に連動する車輪を転蛇する。
【００２１】
ここで、電動パワーステアリング装置１０にあっては、ナット３２を軸受２５に対し軸方向に摺動可能とし、かつスリーブ２３を軸受２４に対し軸方向に摺動可能としている。そして、ナット３２と軸受２５の間に、ラック軸１５からの衝撃力を吸収する弾性体５１、５２を設けている。弾性体５１は、ナット３２に設けた段差部５３と軸受２５の内輪の一端部との間に、弾性体５２は、ナット３２に螺着したロックナット５４と軸受２５の内輪の他端部との間に、それぞれ余圧縮されて介装される。ロックナット５４の締込位置の調整により、弾性体５１、５２の予圧縮荷重を調整できる。
【００２２】
弾性体５１、５２は、電動パワーステアリング装置１０の常用域で、電動モータ２０の回転の始動時や電動モータ２０の回転の反転時等に、トルクリミッタ４０のリミットトルクより比較的小さな衝撃トルク（歯面当たり等の衝撃力）が電動モータ２０又はラック軸１５に作用したときに、弾性的に圧縮変形してナット３２を軸方向に可動とし、このナット３２の慣性力を含む衝撃力を吸収する。
【００２３】
尚、弾性体５１、５２は皿ばね等の板ばねの他、ゴム、樹脂ブロック等でも良い。
【００２４】
本実施形態によれば以下の作用がある。
▲１▼電動モータ２０又はラック軸１５に加わるトルクリミット荷重よりも小さな衝撃力に基づいて移動して弾性体５１、５２を圧縮する可動部が、ナット３２以外の軸受２５を含むところがない。従って、可動部の慣性質量を小さくし応答性を向上させ、この慣性力を含む衝撃力を吸収するための弾性体５１、５２を小型化できる。
【００２５】
▲２▼電動モータ２０のロータ側部材であるスリーブ２３とナット３２の間にトルクリミッタ４０を介装するものの、減速ギヤ列は介さない。従って、電動パワーステアリング装置１０の常用域で、ナット３２の軸方向移動による衝撃力の吸収時に、減速ギヤ列の歯面摺動の抵抗力を伴なうことがなく、弾性体５１、５２による衝撃力の吸収特性の安定化を図ることができる。
【００２６】
以上、本発明の実施の形態を図面により記述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、電動パワーステアリング装置において、電動モータのトルク伝達経路における衝撃力を、コンパクトな弾性体の構成により吸収することができる。
【００２８】
また、本発明によれば、弾性による衝撃力の吸収特性の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は電動パワーステアリング装置を一部破断して示す正面図である。
【図２】図２は図１の要部断面図である。
【図３】図３は図２の拡大断面図である。
【符号の説明】
１０電動パワーステアリング装置
１１ハウジング
１５ラック軸
２０電動モータ
２３スリーブ
２４軸受
２５軸受
３０ボールねじ
３２ナット
４０トルクリミッタ
５１、５２弾性体

Claims

ハウジングに支持されたボールねじを有するラック軸と、ボールねじに螺合し、かつハウジングに固定された軸受を介して回転可能に支持されるナットと、ナットに操舵アシスト力を付与する電動モータとを有する電動パワーステアリング装置において、
電動モータのロータの内周に一体化されたスリーブを上記ナットに同軸配置するとともに、該ナットにトルクリミッタを介して結合し、ロータの一方に突出するスリーブの一端延長部がハウジングに設けた軸受に対し軸方向に摺動可能に支持され、ロータの他方に突出するスリーブの他端延長部に結合される上記ナットがハウジングに設けた軸受に対し軸方向に摺動可能に支持され、
ナットと、該ナットを支持する上記軸受の軸方向で相対する両端面との間に、ラック軸からの衝撃力を吸収する弾性体を設けたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記軸受の一端面に設けた弾性体がナットに設けた段差部と軸受の一端部との間に、該軸受の他端面に設けた弾性体が該軸受の他端部との間に、それぞれ予圧縮されて介装され、ロックナットの締込位置の調整により、それらの弾性体の予圧縮荷重を調整できる請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。