JP6420184B2

JP6420184B2 - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP6420184B2
Application number: JP2015044511A
Authority: JP
Inventors: 雅秀仁田野; 雅文高橋; 内山　清; 清内山; 山口　真司; 真司山口
Original assignee: JTEKT Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: JTEKT Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-03-06
Filing date: 2015-03-06
Publication date: 2018-11-07
Anticipated expiration: 2035-03-06
Also published as: CN105936295B; EP3064414B1; US20160257337A1; US9744988B2; CN105936295A; EP3064414A1; JP2016164025A

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置、特に、電動モータの回転トルクが歯付ベルトを介してボールねじナットに伝達されることにより、ラック軸に軸方向駆動力が付与されて、操舵アシストが行われるように構成されている電動パワーステアリング装置に関する。

この種の電動パワーステアリング装置は、例えば、下記特許文献１に示されている。下記特許文献１に記載されている電動パワーステアリング装置において、ラック軸の端部に設けられているラックエンドとハウジングが軸方向にて当接することにより前記ラック軸の軸方向移動量（ストローク量）が規定されている場合には、ストロークエンドにて、従動歯付プーリの回転が規制されるのに対して、電動モータ等の駆動側の回転慣性によって歯付ベルトの一部の張力が増大して、歯付ベルトの歯跳び（噛み合いずれ）が発生するおそれがある。なお、上記した歯付ベルトの歯跳びは、例えば、歯付ベルトの一部の張力増大により、駆動歯付プーリと従動歯付プーリ間の回転中心間距離が短くなるように、ボールねじナットがボールねじ軸に対して傾動することに起因したものである。この場合には、前記両プーリ間の回転中心間距離が短くなることにより、駆動歯付プーリおよび従動歯付プーリによる歯付ベルトの支持剛性が低下して、上記した歯付ベルトの歯跳びが起き易くなる。

特開２０１３−１８４６８２号公報特開２０１３−１９４９０１号公報

本発明は、上記した課題（歯付ベルトの歯跳び）に着目してなされたものであり、
ハウジングに対して車幅方向に移動可能に組付けたラック軸に一体的に設けられたボールねじ軸と、
前記ボールねじ軸上に回転可能に組付けられて、軸方向の一側外周にて前記ハウジングに対して軸受を介して回転可能かつ軸方向移動不能に組付けられたボールねじナットと、
前記ボールねじナットの軸方向の他側外周に一体的に組付けられて前記ボールねじナットと一体的に回転する従動歯付プーリと、
前記ハウジングに組付けられる電動モータと、
前記電動モータの回転トルクが伝達され且つ前記従動歯付プーリと軸方向位置を同一とされる駆動歯付プーリと、
前記駆動歯付プーリと前記従動歯付プーリに装着されて前記電動モータの回転トルクを前記ボールねじナットに伝達する歯付ベルトを備えていて、
前記電動モータの回転トルクが前記ボールねじナットに伝達されることにより、前記ラック軸に軸方向駆動力が付与されて、操舵アシストが行われるように構成されているとともに、
前記ラック軸の端部に設けられているラックエンドと前記ハウジングが軸方向にて当接することにより前記ラック軸の軸方向移動量が規定されている電動パワーステアリング装置において、
前記ラックエンドと前記ハウジングが軸方向にて当接する際に、前記両プーリ間の回転中心間距離が増大するように、前記ボールねじナットを前記ボールねじ軸に対して傾動させる傾動許容手段を設けたことに特徴がある。

本発明において、前記両プーリと前記歯付ベルトが前記軸受と前記ラックエンド間に配置されている場合、前記傾動許容手段は、前記ハウジングに設けられていて、前記軸受の駆動歯付プーリ側において前記軸受の軸方向移動を規制するハウジング第１ストッパ部の軸方向の剛性が、前記軸受の従動歯付プーリ側において前記軸受の軸方向移動を規制するハウジング第２ストッパ部の軸方向の剛性に比して低く設定されていることも可能である。また、前記両プーリと前記歯付ベルトが前記軸受と前記ラックエンド間に配置されている場合、前記傾動許容手段は、前記軸受のアウターレースに設けられていて、前記軸受の駆動歯付プーリ側において前記軸受の軸方向移動を規制するハウジング第１ストッパ部と当接するアウターレースの軸方向の剛性が、前記軸受の従動歯付プーリ側において前記軸受の軸方向移動を規制するハウジング第２ストッパ部と当接するアウターレースの軸方向の剛性に比して低く設定されていることも可能である。

なお、本発明において、前記軸受が前記両プーリおよび前記歯付ベルトと前記ラックエンド間に配置されている場合、前記傾動許容手段は、前記ハウジングに設けられていて、前記軸受の駆動歯付プーリ側において前記軸受の軸方向移動を規制するハウジング第１ストッパ部の軸方向の剛性が、前記軸受の従動歯付プーリ側において前記軸受の軸方向移動を規制するハウジング第２ストッパ部の軸方向の剛性に比して高く設定されていることも可能である。また、前記軸受が前記両プーリおよび前記歯付ベルトと前記ラックエンド間に配置されている場合、前記傾動許容手段は、前記軸受のアウターレースに設けられていて、前記軸受の駆動歯付プーリ側において前記軸受の軸方向移動を規制するハウジング第１ストッパ部と当接するアウターレースの軸方向の剛性が、前記軸受の従動歯付プーリ側において前記軸受の軸方向移動を規制するハウジング第２ストッパ部と当接するアウターレースの軸方向の剛性に比して高く設定されていることも可能である。

本発明による電動パワーステアリング装置おいては、上記したように、前記ラックエンドと前記ハウジングが軸方向にて当接する際に、前記両プーリ間の回転中心間距離が増大するように、前記ボールねじナットを前記ボールねじ軸に対して傾動させる傾動許容手段が設けられている。このため、ラックエンドとハウジングが軸方向にて当接する際には、ボールねじナットがボールねじ軸に対して傾動して、前記両プーリ間の回転中心間距離が増大する。これにより、駆動歯付プーリおよび従動歯付プーリによる歯付ベルトの支持剛性が高まって、歯付ベルトの歯跳びが起き難くなる。

本発明に係る電動パワーステアリング装置の一実施形態を概略的に示した縦断正面図である。図１の２−２線に沿った断面図である。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１および図２は本発明に係る電動パワーステアリング装置の一実施形態を概略的に示していて、この電動パワーステアリング装置１００は、ボールねじ軸２１と、ボールねじナット３１と、電動モータ４０を備えている。また、電動パワーステアリング装置１００は、駆動歯付プーリ５１、従動歯付プーリ５２および歯付ベルト５３を備えている。

ボールねじ軸２１は、ハウジング６０に対して車幅方向（図１左右方向）に移動可能に組付けたラック軸２２に一体的に設けられている。ラック軸２２は、周知のように、ピニオンシャフト（図示省略）とステアリングシャフト（図示省略）等を介してステアリングホイール（図示省略）に連結されている。また、ラック軸２２の各端部（図示左端部は省略）にはラックエンド２３が設けられている。各ラックエンド２３は、ハウジング６０の端面に当接可能に配設されていて、各ラックエンド２３とハウジング６０が軸方向にて当接することによりラック軸２２の軸方向移動量が規定されるように構成されている。

ボールねじナット３１は、ハウジング６０内にてボールねじ軸２１上に多数のボール３２を介して回転可能に組付けられていて、軸方向の一側（図１左側）外周にてハウジング６０に対して軸受７０を介して回転可能かつ軸方向移動不能に組付けられている。また、ボールねじナット３１の軸方向の他側（図１右側）外周には、従動歯付プーリ５２が一体的に組付けられていて、ボールねじナット３１と一体的に回転するように構成されている。

電動モータ４０は、その回転軸４１がボールねじ軸２１に対して平行となるようにしてハウジング６０に組付けられている。電動モータ４０の回転軸４１には、駆動歯付プーリ５１が一体的に組付けられていて、駆動歯付プーリ５１と従動歯付プーリ５２は軸方向位置を同一とされている。また、駆動歯付プーリ５１と従動歯付プーリ５２には、歯付ベルト５３が装着されていて、電動モータ４０の回転トルクがボールねじナット３１に伝達されるように構成されている。

ハウジング６０は、左方ハウジング６１と右方ハウジング６２を備えていて、軸受７０のアウターレース７１が左方ハウジング６１の一部６１ａと右方ハウジング６２の一部６２ａによって軸方向にて挟持されている。

上記した電動パワーステアリング装置１００において、電動モータ４０は、ステアリングホイールからステアリングシャフトに伝達される操舵トルクに応じて駆動されるように構成されている。このため、回転軸４１の回転トルクが、駆動歯付プーリ５１、歯付ベルト５３、従動歯付プーリ５２を介してボールねじナット３１に伝達されることにより、ラック軸２２に軸方向駆動力（すなわち、ステアリングホイールの回転操作力がピニオンとラックによって変換されて得られるラック軸方向の駆動力に追加される力）が付与されて、操舵アシストが行なわれるように構成されている。

ところで、この実施形態においては、ラックエンド２３と右方ハウジング６２が軸方向にて当接する際に、両プーリ５１，５２間の回転中心間距離Ｓが増大するように、ボールねじナット３１をボールねじ軸２１に対して傾動させる傾動許容手段Ａが設けられている。傾動許容手段Ａは、軸受７０とラックエンド２３間に配置されている右方ハウジング６２に設けられていて、軸受７０の駆動歯付プーリ側（図１上方）において軸受７０の軸方向移動を規制するハウジング第１ストッパ部６２ａ１の軸方向の剛性が、軸受７０の従動歯付プーリ側（図１下方）において軸受７０の軸方向移動を規制するハウジング第２ストッパ部６２ａ２の軸方向の剛性に比して低く設定（上側のハウジング肉厚が下側のハウジング肉厚に比して薄く設定）されている。このため、軸受７０からハウジング第１ストッパ部６２ａ１とハウジング第２ストッパ部６２ａ２に同じ大きさの軸方向荷重が作用する場合には、矢印で示したように、ハウジング第１ストッパ部６２ａ１がハウジング第２ストッパ部６２ａ２に比して大きく軸方向に撓む。したがって、軸受７０が下端部を支点とするようにして右方に傾動し、これに伴ってボールねじナット３１はボールねじ軸２１に対して図１右方を図示下方（白抜き矢印方向）とするようにして傾動する。

上記のように構成したこの実施形態の電動パワーステアリング装置１００においては、図１右方のラックエンド２３とハウジング６０が軸方向にて当接する際に、両プーリ５１，５２間の回転中心間距離Ｓが増大するように、ボールねじナット３１をボールねじ軸２１に対して傾動させる傾動許容手段Ａが右方ハウジング６２に設けられている。このため、図１右方のラックエンド２３とハウジング６０が図１に示したように軸方向にて当接する際には、ボールねじナット３１がボールねじ軸２１に対して図１右方を図示下方とするように傾動し、両プーリ５１，５２間の回転中心間距離Ｓが増大する。これにより、駆動歯付プーリ５１および従動歯付プーリ５２による歯付ベルト５３の支持剛性が高まって、歯付ベルト５３の歯跳びが起き難くなる。

なお、上記した実施形態においては、ボールねじナット３１をボールねじ軸２１に対して上述したように傾動させる傾動許容手段Ａを右方ハウジング６２に設けて実施したが、上記した傾動許容手段Ａに相当するものを軸受７０のアウターレース７１に設ける場合には、軸受の駆動歯付プーリ側において軸受の軸方向移動を規制するハウジング第１ストッパ部と当接するアウターレースの軸方向の剛性（図１の上側となる部位のアウターレースの軸方向の剛性）を、軸受の従動歯付プーリ側において軸受の軸方向移動を規制するハウジング第２ストッパ部と当接するアウターレースの軸方向の剛性（図１の下側となる部位のアウターレースの軸方向の剛性）に比して低く設定する必要がある。

上記した実施形態においては、図１右方のラックエンド２３とハウジング６０が軸方向にて当接する際に、両プーリ５１，５２間の回転中心間距離Ｓが増大するように設定して実施したが、図１左方のラックエンド（図示省略）とハウジング６０が軸方向にて当接する際に、両プーリ５１，５２間の回転中心間距離Ｓが増大するように設定する場合（軸受７０が両プーリ５１，５２および歯付ベルト５３と図１左方のラックエンド（図示省略）間に配置されている場合）には、ラック軸方向にて上記実施形態とは左右逆の荷重が作用するため、ハウジングまたはアウターレースの軸方向の剛性をそれぞれ上下逆に設定して実施する必要がある。

１００…電動パワーステアリング装置、２１…ボールねじ軸、２２…ラック軸、２３…ラックエンド、３１…ボールねじナット、３２…ボール、４０…電動モータ、４１…回転軸、５１…駆動歯付プーリ、５２…従動歯付プーリ、５３…歯付ベルト、６０…ハウジング、６１…左方ハウジング、６２…右方ハウジング、６２ａ１…右方ハウジングの第１ストッパ部、６２ａ２…右方ハウジングの第２ストッパ部、７０…軸受、７１…アウターレース、Ａ…傾動許容手段、Ｓ…回転中心間距離

Claims

ハウジングに対して車幅方向に移動可能に組付けたラック軸に一体的に設けられたボールねじ軸と、
前記ボールねじ軸上に回転可能に組付けられて、軸方向の一側外周にて前記ハウジングに対して軸受を介して回転可能かつ軸方向移動不能に組付けられたボールねじナットと、
前記ボールねじナットの軸方向の他側外周に一体的に組付けられて前記ボールねじナットと一体的に回転する従動歯付プーリと、
前記ハウジングに組付けられる電動モータと、
前記電動モータの回転トルクが伝達され且つ前記従動歯付プーリと軸方向位置を同一とされる駆動歯付プーリと、
前記駆動歯付プーリと前記従動歯付プーリに装着されて前記電動モータの回転トルクを前記ボールねじナットに伝達する歯付ベルトを備えていて、
前記電動モータの回転トルクが前記ボールねじナットに伝達されることにより、前記ラック軸に軸方向駆動力が付与されて、操舵アシストが行われるように構成されているとともに、
前記ラック軸の端部に設けられているラックエンドと前記ハウジングが軸方向にて当接することにより前記ラック軸の軸方向移動量が規定されている電動パワーステアリング装置において、
前記ラックエンドと前記ハウジングが軸方向にて当接する際に、前記両プーリ間の回転中心間距離が増大するように、前記ボールねじナットを前記ボールねじ軸に対して傾動させる傾動許容手段が設けられている電動パワーステアリング装置。
請求項１において、前記両プーリと前記歯付ベルトが前記軸受と前記ラックエンド間に配置されている場合、
前記傾動許容手段は、前記ハウジングに設けられていて、前記軸受の駆動歯付プーリ側において前記軸受の軸方向移動を規制するハウジング第１ストッパ部の軸方向の剛性が、前記軸受の従動歯付プーリ側において前記軸受の軸方向移動を規制するハウジング第２ストッパ部の軸方向の剛性に比して低く設定されている電動パワーステアリング装置。
請求項１において、前記両プーリと前記歯付ベルトが前記軸受と前記ラックエンド間に配置されている場合、
前記傾動許容手段は、前記軸受のアウターレースに設けられていて、前記軸受の駆動歯付プーリ側において前記軸受の軸方向移動を規制するハウジング第１ストッパ部と当接するアウターレースの軸方向の剛性が、前記軸受の従動歯付プーリ側において前記軸受の軸方向移動を規制するハウジング第２ストッパ部と当接するアウターレースの軸方向の剛性に比して低く設定されている電動パワーステアリング装置。