JPH0753507B2 - 補助用電動モータを用いた車輪操舵装置 - Google Patents

補助用電動モータを用いた車輪操舵装置

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JPH0753507B2
JPH0753507B2 JP3998387A JP3998387A JPH0753507B2 JP H0753507 B2 JPH0753507 B2 JP H0753507B2 JP 3998387 A JP3998387 A JP 3998387A JP 3998387 A JP3998387 A JP 3998387A JP H0753507 B2 JPH0753507 B2 JP H0753507B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、車両の操舵装置に関し、より詳しくは、操舵
のための力を補助用の電動モータによって増大させる電
動補助形式の車両操舵装置に関する。
従来の技術 上述した電動補助形式の車両操舵装置は既に知られてい
る。このような装置ではステアリングホイールの手動に
よる回転をピニオン・ラック機構によってステアリング
ロッドの軸線方向の運動に変え、この軸線方向の運動を
操舵可能な車輪に伝達する。ステアリングロッドにはね
じ部が形成され、このねじ部を取り巻くようにボールナ
ットが設けられ、該ボールナットには補助用の電動モー
タの電機子が結合される。ステアリングホイールに働く
抵抗が感知されこれに応じてモータが駆動されてステア
リングロッドへの軸線方向の力が加えられる。
発明が解決しようとする課題 上述の形式の車輪操舵装置では、一般に補助用の電動モ
ータはその電機子がステアリングロッドとは平行になる
ように配置され、電機子からボールナットへの動力伝達
は歯車列あるいはプーリを介して行われている。このた
めステアリングロッドの半径方向にスペースを必要とし
操舵装置の車輪への取り付けの自由度を制約していた。
この問題点に鑑み電動モータをステアリングロッドと同
軸に設けた構成とすることも考えられている（例えば米
国特許第4,415,054号明細書参照）。しかしながこのよ
うにすると必然的にステアリングロッドが長くなり荷重
を受けたときに半径方向にたわむ度合いが大きくなる。
一方ボールナットはステアリングロッドに相対的に回転
するように軸受けで支持されているので、ステアリング
ロッドがたわむとそれとの軸心がずれて良好な作動が望
めなくなる。従ってかかる問題点の存在しない車輪操舵
装置の提供が望まれていた。
課題を解決するための手段 上述の課題を達成するため、本発明における車輪操舵装
置では、補助用の電動モータを、その電機子がステアリ
ングロッドと同軸になるように設け、またステアリング
ロッドのねじ部を取り囲むボールナットを、その軸線方
向に対して拘束するように、該ボールナットの両端部で
回転可能に支持する第１及び第２の軸受からなる軸受手
段を設け、該軸受手段をステアリングロッドのハウジン
グに対して取付ける取付手段を、この軸受手段を軸線方
向の両側から挟む面を備えたものとし、またステアリン
グロッドの半径方向に関して軸受手段とハウジングとの
間に軸受手段の半径方向の運動を許容するスペースを設
けて、軸受手段にかかる半径方向の力が所定の値を越え
ると該軸受手段が半径方向に変位できるようにした。
実施例 図面を参照すると、本発明に係る車輪操舵装置、即ち電
気動力補助ステアリングシステム20は、ステアリングロ
ッド24と作動的に連結された運転者の操作するステアリ
ングホイール26を有している。そのステアリングロッド
24は、車輌の操舵可能な車輪（図示せず）に接続され
て、ステアリングロッドの軸線方向の移動により、車輪
の操舵運動をさせるようになっている。自動車のステア
リングホイール26は、ピニオンタワー44内に延びている
入力シャフト42と作動的に連結されており、またピニオ
ンラック機構のピニオンギヤー46とは機械的に連結され
ている。
ステアリングロッド24は、該ステアリングロッド24上に
配列されたラック歯55を有する第１の部分と、該ラック
歯55とは軸線方向に離れていて、上記ステアリングロッ
ド24上に形成されたねじ部56を有する第２の部分とを有
している。ピニオンギヤー46は、ラック歯55とかみ合う
ギヤー歯を有している。ステアリングロッド24は、タイ
ロッド57、58を介して自動車の操舵運動可能な車輪と作
動的に連結されている。ステアリングトルクが、ステア
リングホイール26に働いた時、電気動力補助（パワーア
シスト）は、ボールナット200と連結された補助用電動
モータ36により提供される。またこのボールナット200
はステアリングロッド24に連結されている。電気動力補
助ステアリングを提供するためのボールナットを駆動す
る補助用電動モータの利用に関する詳細は米国特許第4,
415,054号明細書に記載されており、その記載により充
分に理解することができる。
モータハウジング60は、ステアリングロッド24を部分的
に囲んでおり、その一端は、ピニオンハウジング62とボ
ルトで締められている。ピニオンタワー44は、ピニオン
ハウジング62とボルトで締付けられており、外側ハウジ
ング64は、モータハウジング60の他端にボルトで締付け
られている。このように、ピニオンハウジング62とモー
タハウジング60と外側ハウジング64との組合せが、ステ
アリングロッドの少くとも一部を囲むハウジングを形成
している。タイロッド57、58は、ステアリングロッド24
の両端に夫々連結されている。ダストブーツ70、72は、
タイロッド57とピニオンハウジング62に、またタイロッ
ド58と外側ハウジング64に各々連結されており、周囲汚
染物質がステアリングシステム20に侵入するのを防いで
いる。ステアリングロッド24は、支承手段76によって外
側ハウジング64内に、軸線方向の運動は許容されるが半
径方向の荷重には対抗するよう支持されており、またも
う１つの支承手段として機能するピニオンギヤー46とヨ
ーク78との組合せによってピニオンハウジング62内に支
持されている。
補助用電動モータ36は、モータハウジング60内に配置さ
れ、ステアリングロッド24を囲んでいる。また該補助用
電動モータ36は、モータハウジング60内部に確保された
４分割永久磁石153により囲まれた電機子151を有してい
る。
連結管170は、電機子151に結合されかつ軸線方向に関し
て電機子151より外側まで延びて、軸受174によって端部
172で回転可能に支持されている。補助用電動モータ36
が給電される時、電機子151及び連結管170は、永久磁石
153がモータハウジング60内で静止している状態でステ
アリングロッド24の囲りで回転する。
ボールナット200は、ステアリングロッド24のねじ部56
と駆動力を伝達するようかみ合う。そのボールナット20
0は、ほぼ円筒状で、主要本体部204と直径の減じられた
延長部206とを有する回転可能なナット部材203から成っ
ている。延長部206の内側壁表面207は、連結管170の端
部210に位置する半径方向の突起と駆動力を伝達するよ
うにかみ合うような内側のまっすぐなスプライン208を
有している。クリップ211は、連結管170とナット部材20
3との間の軸線方向に許容される運動の限界を規定して
いる。電機子151と連結管170とが補助用電動モータ36の
給電により回転するにつれ、ナット部材203も回転駆動
される。
ナット部材を回転可能に、かつその軸線方向に対して拘
束するように軸受手段が設けられている。軸受手段はナ
ット部材の両端に設けられた第１と第２の軸受を有し、
これらは本実施例ではスラスト軸受212と215により提供
されている。
スラスト軸受212は、ナット部材203の主要本体部204の
一端213と、外側ハウジング64の内部表面214との間に位
置している。スラスト軸受215は、主要本体部204の他端
216と、スパナナット217の凹部224との間に位置してい
る。スパナナット217は、外側ハウジング64の内部表面2
14のねじ付き部218に受入れられる。スパナナット217の
突起受け凹部219は、そこにスパナの突起を挿入してス
パナナット217をねじ込むのに使用される。スパナナッ
ト217は、ボールナット200に調節可能に軸線方向の荷重
をかける。
上述の記載から明らかなように、外側ハウジング64の内
部表面214と、スパナナット217の凹部224の底部の内部
表面223はスライト軸受212、215を軸線方向の両側から
挟む面を提供し、内部表面214とスパナナット217はスラ
スト軸受のための取付手段を構成している。
弾性変形性部材の一例として示したＯリング225は、外
側ハウジング64の内部表面214内の環状溝220に支持され
ており、スラスト軸受212と接触している。他のＯリン
グ221は、スパナナット217の凹部224の内部表面223内の
環状溝222に支持されている。Ｏリング221は、スラスト
軸受215に接触している。スラスト軸受212、215の夫々
は、２つのレール233、234を有している。複数のボール
が、そのレール233、234の間にはさまれている。閉鎖カ
ップ236は、２つのレース233、234をいっしょに支持し
ている。
ボールナット200は、主要本体部204の内部ねじ部238と
ステアリングロッド24のねじ部56との間で機械的に結合
している多数のボール237を有している。再循環管239
は、ナット部材203の回転中ボール237を再循環させる。
補助用電動モータが連結管170とナット部材203を回転駆
動させることにより、ボール237は、ステアリングロッ
ド24を直線運動させる。ボールナット200は、補助用電
動モータの回転運動をステアリングロッド24の直線運動
に変換するようにギヤーボックスとして動作する。
環状のフエルトワイパー240、242は、異物がボールナッ
ト200に侵入するのを防ぐために、ナット部材203の主要
本体部204の各々両端に位置している。ピン244、245及
びピン246、247は、ナット部材203の主要本体部204に対
して軸方向の固定した位置にフエルトワイパー240、242
を支持している。
ステアリングロッド24は、ボールナットの部分の支持を
除けば、一方の支承手段76とピニオンハウジング62内に
おけるヨークとピニオンギヤー46との組合せにより提供
される他方の支承手段とによってのみハウジング60、6
2、64に対して支持されている。ボールナット200は、こ
れらのハウジングに対して軸方向についてはほぼ固定と
なっているが、ステアリングロッド24の半径方向の運動
と共に移動することができる。即ちスラスト軸受が半径
方向に所定値以上の力を受けるとそれはハウジングに相
対的に移動できる。このため、スラスト軸受212、215は
半径方向に関しハウジングあるいはそれに固定されるス
パナナットとの間にスペースを有している。
連結管170は、ボールナット200によって一方の端部210
において支持され、軸受174によって他方の端部172にお
いて枢動可能に支持されている。もし、ステアリングロ
ッド24が、ハウジング60、62、64に対して半径方向の運
動をするなら、連結管170は、一方の端部210では、ナッ
ト部材203とともに動き、他方の端部172では枢動する。
ステアリングロッド24が、負荷を受けて２つの支承手段
の間でわずかにたわむような場合、即ち一方の支承手段
76とピニオンハウジング62内のヨーク78とピニオンギヤ
ー46との組合せである他方の支承手段との間でたわむ場
合、ナット部材203の位置でステアリングロッド24の半
径方向の変位がひきおこされる。このようなたわみは、
車輪から受ける反力によりステアリングロッド24に軸線
方向の力が加わっても生じる。そのような条件下で、ボ
ールナット200は、ステアリングロッド24がたわめるよ
うに移動し、その結果ボールナット200の正確なそして
有効な操作が保証される。
また、もしボールナット200がハウジング60、62、64に
対して半径方向に関し固定に取付けられるなら、支承手
段76、ボールナット200、ヨークとピニオンギヤーの組
合せから成る他方の支承手段との間の正確な配置を保証
するために極度の製造公差を必要とする。もし正確な配
置が、充分に成し遂げられないから、その組立は困難で
不可能であり、ボールナット200の効率の悪い操作がひ
きおこされてしまう。上記のスラスト軸受212、215を使
用するボールナット200の移動を可能にする即ち浮動的
取付配置は、ボールナット200が、ステアリングロッド2
4の半径方向の運動に伴いそれに相当した量動くことを
可能にすることによって公差の問題を軽減しており、そ
の結果、ボールナット200の組立及び正確で有効な操作
を容易にする。
Ｏリング221、225は、３つの目的を有している。まず第
１は、電気動力補助システムの操作中のノイズを低下さ
せること。第２は、ナット部材203の半径方向の運動に
抵抗を提供すること。第３は、ナット部材203の軸方向
の動きを制限することである。スパナナット217は、軸
方向にナット部材203を充分に制限するになるように締
められる。Ｏリングは、半径方向の運動についても一定
の抵抗を提供し、その量は、スパナナット217からの軸
線方向の荷重の量とともに変化する。Ｏリングは、ナッ
ト部材203の軸線方向のわずかな量の移動を可能とする
ために、弾性材料から形成される。それはスパナナット
217のみで締付けたとき圧縮される量よりも大きな量だ
けＯリングが圧縮できるからである。ナット部材203
は、一方向あるいは他の方向に回転されるときステアリ
ングロッド24の動きを与えるのに必要とされる力により
わずかな量だけ軸方向に動く。
Ｏリング221、225は、波形ワッシャあるいはスプリング
ワッシャーと交換することも可能であり、この場合同様
にスラスト軸受212とハウジング64との間の位置に、ま
たスラスト軸受215とスパナナット217との間の位置に配
置することが可能である。
発明の効果 上述の構成により、本発明では車輪操作装置の組立に当
っては、ボールナット取付の位置の公差がゆるやかとな
り、また車輌の運行時には、ステアリングロッドが２つ
の支承手段の間においてたわんでも、ステアリングロッ
ドとボールナットとの間に過剰な半径方向の力が加わら
ず、安定した操舵作用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による車輪操舵装置の部分的な平面
図、第２図は、第１図の２−２線に沿う断面図、第３図
は、本発明によるボールナットの取付配置を拡大して示
す第１図の一部に相当する部分の断面図である。 20……電気動力補助ステアリングシステム 24……ステアリングロッド 26……ステアリングホイール 36……補助用電動モータ 46……ピニオンギヤー 56……ねじ部 60……モータハウジング 62……ピニオンハウジング 64……外側ハウジング 76……支承手段 78……ヨーク 151……電機子 170……連結管 200……ボールナット 203……ナット部材 208……スプライン 212、215……スラスト軸受 217……取付手段の一部であるスパナナット 221、225……弾性部材の一例のＯリング
フロントページの続き (72)発明者 ジョセフ・エス・クレメント アメリカ合衆国ミシガン州48044，ウォー レン，テン・マイル・ロード 12247 (56)参考文献 特開 昭59−50864（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−122274（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−127867（ＪＰ，Ｕ)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】車両の操舵可能な車輪を操舵するためのス
    テアリングホイール（26）を有した車輪操舵装置におい
    て、 前記車輪に接続されているロッドであり、該ロッドの軸
    線方向の移動によって前記車輪に操舵用の運動を与える
    ステアリングロッド（24）と、 前記ステアリングホイールの回転を前記ステアリングロ
    ッドの軸線方向の運動に変換するピニオン・ラック機構
    と、 前記ステアリングロッドの少なくとも一部を囲むハウジ
    ング（60、26、64）と、 前記ステアリングロッドがハウジングに対して相対的に
    軸線方向に運動できるように軸線方向に間隔をあけた位
    置で前記ステアリングロッドを支持する第１及び第２の
    支承手段（76、46、78）と、 を有し、前記ステアリングロッドは前記第１及び第２の
    支承手段の間においてねじ部（56）を有しており、さら
    に、 前記ハウジングの内部に設けられ、前記ステアリングロ
    ッドと同軸の電機子（151）を有している補助用電動モ
    ータ（36）と、 前記補助用電動モータの電機子によって回転駆動される
    ように該電機子に結合され、また前記ステアリングロッ
    ドのねじ部をボールを介在させた状態で取り囲むボール
    ナット（200）と、 該ボールナットを、その軸線方向に対して拘束するよう
    に、該ボールナットの両端部で回転可能に支持する第１
    及び第２の軸受（212、215）よりなる軸受手段と、 前記軸受手段を前記ハウジングに対して取付ける取付手
    段と、 を有し、前記取付手段は前記軸受手段を軸線方向の両側
    から挟む押圧面（214、223）を備え、また前記ハウジン
    グは前記ステアリングロッドの半径方向に関して前記軸
    受手段との間に前記軸受手段の半径方向の運動を許容す
    るスペースを有し、前記軸受手段にかかる半径方向の力
    が所定の値を越えると該軸受手段が半径方向に変位でき
    るようになっている車輪操舵装置。
  2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載の装置におい
    て、前記２つの軸受の少なくとも１つの軸受（215）と
    それに対応する前記押圧面（223）との間には弾性変形
    性の部材（221）が介在している車輪操舵装置。
  3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項に記載の装置におい
    て、前記補助用の電動モータの電機子とボールナットと
    の間にスプライン接続手段（208）が設けられ、該スプ
    ライン接続手段が、電機子とボールナットとの間の相対
    的な軸線方向の運動を可能にしている車輪操舵装置。
  4. 【請求項４】特許請求の範囲第１項に記載の装置におい
    て、前記２つの押圧面の一方は、前記ハウジングとねじ
    係合し回転させることによって軸線方向に変位するスパ
    ナナット（217）により提供され、該スパナナットの回
    転によって前記ボールナットにかかる軸線方向の荷重を
    調節でき、また同時に前記軸受手段が半径方向に変位す
    る荷重の前記所定の値が調節できるようになっている車
    輪操舵装置。
  5. 【請求項５】特許請求の範囲第１項に記載の装置におい
    て、前記第１の支承手段は前記ピニオン・ラック機構の
    ピニオン（46）と該ピニオンの対向側に設けられたヨー
    ク（78）とからなる車輪操舵装置。
  6. 【請求項６】特許請求の範囲第１項に記載の装置におい
    て、前記補助用の電動モータは、前記ハウジングに取り
    付けられた磁界発生手段（153）を有し、またその電機
    子は軸線方向に延びる連結管（170）によって前記ボー
    ルナットに結合されており、前記ステアリングロッドは
    該連結管を貫通して延び、また前記ボールナットは前記
    補助用の電動モータから間隔をあけて位置している車輪
    操舵装置。
JP3998387A 1986-05-08 1987-02-23 補助用電動モータを用いた車輪操舵装置 Expired - Lifetime JPH0753507B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US861054 1986-05-08
US06/861,054 US4666014A (en) 1986-05-08 1986-05-08 Floating ball-nut for an electric assist steering system

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Publication Number Publication Date
JPS62261573A JPS62261573A (ja) 1987-11-13
JPH0753507B2 true JPH0753507B2 (ja) 1995-06-07

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ID=25334744

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3998387A Expired - Lifetime JPH0753507B2 (ja) 1986-05-08 1987-02-23 補助用電動モータを用いた車輪操舵装置

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US (1) US4666014A (ja)
EP (1) EP0244556B1 (ja)
JP (1) JPH0753507B2 (ja)
DE (1) DE3766747D1 (ja)

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