ラックアシスト式電動パワーステアリング装置
【課題】減速比の設計自由度を向上させると共に、高出力化、且つ小型化が可能なラックアシスト式電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】ラックアシスト式電動パワーステアリング装置１０は、電動モータ３４と、ボールねじ機構３３との間に配置されて、ラック軸３１、電動モータ３４、およびボールねじ機構３３と同軸的に組み込まれる減速機３２を有する。減速機３２は、二対のトロコイド系波形状溝によって構成されるボール減速機である。
【解決手段】ラックアシスト式電動パワーステアリング装置１０は、電動モータ３４と、ボールねじ機構３３との間に配置されて、ラック軸３１、電動モータ３４、およびボールねじ機構３３と同軸的に組み込まれる減速機３２を有する。減速機３２は、二対のトロコイド系波形状溝によって構成されるボール減速機である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラックアシスト式電動パワーステアリング装置に関し、より詳細には、自動車等の車両の操舵力を電動モータで助力するラックアシスト式電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の操舵系では、電動モータを動力源として操舵アシストを行なう電動パワーステアリング装置（Electric Power Steering、以下ＥＰＳとも記す）が広く採用されている。ＥＰＳは、電動モータの電源に車載バッテリを用いるために、直接的なエンジンの駆動損失が無く、また電動モータが操舵アシスト時にのみに起動されるため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。
【０００３】
一方、乗用車用のステアリングギヤとしては、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。そして、ラック＆ピニオン式ステアリングギヤ用のＥＰＳ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式等の他、電動式のボールねじ機構によりラック軸を駆動するラックアシスト式も用いられている。ラックアシスト式ＥＰＳ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。
【０００４】
ラックアシスト式ＥＰＳでは、ラック軸に形成されたボールねじ軸の雄ねじ溝と、ボールねじナットに形成された雌ねじ溝とが、多数個の循環ボール（鋼球）を介して係合しており、ラック軸と同軸あるいは別軸に配置された電動モータによってボールねじナットが回転駆動され、これにより、ラック軸が軸方向に移動する。また、別軸式のラックアシスト式ＥＰＳにおける電動モータとボールねじナットとの間の動力伝達方法としては、ギヤ式、タイミングベルト式等が一般的である。
【０００５】
電動モータがラック軸と同軸に配置されたラックアシスト式ＥＰＳでは、減速機を設けずに電動モータが直接ボールねじナットを駆動する場合、モータを高トルク型にする必要があり、ベルト減速等を用いる別軸式のラックアシスト式ＥＰＳと比べ、電動モータが大型化してコスト高になるという課題がある。
【０００６】
このため、同軸式のラックアシスト式ＥＰＳとしては、ラック軸と、操舵補助用の電動モータと、ボールねじナットの回転運動を直線運動に変換してラック軸に伝達するボールねじ機構と、電動モータの回転力をボールねじナットに伝達する転動ボール形差動減速機とを同軸的に配置して、電動モータの突き出しを小さくすると共に、伝達トルクを高めるようにしたものが考案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
特許文献１に記載のＥＰＳ１００は、図５および図６に示すように、ラック歯１０１が形成されたラック軸１０２と、ラック軸１０２の周りに同軸的に配置された電動モータ１０３と、ラック軸１０２の周りに同軸的に配置されて電動モータ１０３の回転力をラック軸１０２の軸方向への移動力に変換する動力変換機構１０４と、電動モータ１０３および動力変換機構１０４間においてラック軸１０２の周りに同軸的に配置された転動ボール形差動減速機１０５とを備える。
【０００８】
動力変換機構１０４は、ラック軸１０２の外周面に設けられた螺旋溝１０６と、螺旋溝１０６に係合する複数のボール１０７と、回転可能且つ軸方向移動が拘束されて、ボール１０７を保持する保持環１０８を備えるボールねじ機構である。また、転動ボール形差動減速機１０５は、電動モータ１０３のロータ１０９に形成された偏心筒１１１に公転可能に支持される入力環１１２と、入力環１１２の一方の側面に対向配置されてボールねじ機構の保持環１０８に連結される出力部材１１３と、入力環１１２の他方の側面に対向配置される静止部材１１４とを備える。
【０００９】
入力環１１２および出力部材１１３の互いに対向する面には、それぞれハイポサイクロイド曲線の案内溝１１５、エピサイクロイド曲線の案内溝１１６が形成されており、両案内溝１１５、１１６間に複数の転動ボール１１７が保持される。また、入力環１１２および静止部材１１４の互いに対向する面には、それぞれ環状の凹部（図示せず）と複数の凹部１１８が形成されており、複数の転動ボール１１９が凹部１１８に係合して転動ボール形差動減速機１０５が構成されている。
【００１０】
入力環１１２および出力部材１１３に形成された一対のサイクロイド系波形状の案内溝１１５、１１６によって、公転する入力環１１２に自転力を発生させると共に、伝動手段１２０によって入力環１１２の公転によるラジアル方向への変位を吸収し、入力環１１２の自転力を出力部材１１３に伝達している。
【特許文献１】特開２００３−２６１０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に開示されているＥＰＳ１００の転動ボール形差動減速機１０５によると、減速比が制約されるため、設計自由度が得難いという問題点がある。例えば、減速比を小さく設定するには，波形状溝間に入れる転動ボールの数を減らす必要があり、このためには、係合する転動ボールのピッチ円直径を小さくするか、転動ボールの間隔を離間させる必要がある。しかし、転動ボール形差動減速機がラックアシスト式ＥＰＳに用いられる場合、ラック軸が転動ボール形差動減速機中心を貫通するため、係合する転動ボールのピッチ円直径を小さくすることは困難である。また、転動ボールの間隔を確保するためには、保持器が必要になり、コスト的に不利となる。更に、転動ボールの球数を減らすことによって、面圧が増大し、それに伴って耐久性が低下する虞がある。
【００１２】
逆に、減速比を大きく設定するには、転動ボールの数を増やす必要があるため、係合する転動ボールのピッチ円直径が大きくなる。従って、ラックアシスト式ＥＰＳの外形も大きくなって、車両搭載性が低下する問題があり、改善の余地があった。
【００１３】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、減速比の設計自由度を向上させると共に、高出力化、且つ小型化が可能なラックアシスト式電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 電動モータがラック軸に同軸に配置され、且つ減速機が前記電動モータと前記ラック軸に同軸的に配置されたラックアシスト式電動パワーステアリング装置において、
前記減速機は、二対のトロコイド系波形状溝の組み合わせで構成されるボール減速機であることを特徴とするラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
（２） 前記ラック軸と、前記ラック軸の周囲に配置されたボールねじナットと、前記ラック軸に形成された雄ねじ部と前記ボールねじナットに形成された雌ねじ部との間に介装される複数のボールと、によってボールねじ機構が構成され、
前記電動モータは、偏芯円筒部を有するロータを備え、
前記ボール減速機は、ハウジングに固定された静止部材と、前記偏心円筒部に自転可能に支持された入力回転部材と、前記ボールねじナットに結合された出力回転部材と、を備えることを特徴とする上記（１）に記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
（３） 前記二対のトロコイド系波形状溝の一方の対は、前記静止部材の溝形状がエピトロコイド曲線、前記入力回転部材の静止部材側溝形状がハイポトロコイド曲線の組み合わせであり、前記二対のトロコイド系波形状溝の他方の対は、前記入力回転部材の出力回転部材側溝形状がエピトロコイド曲線、前記出力回転部材の溝形状がハイポトロコイド曲線の組み合わせであることを特徴とする上記（２）に記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
（４） 前記二対のトロコイド系波形状溝の一方の対は、前記静止部材の溝形状がハイポトロコイド曲線、前記入力回転部材の静止部材側溝形状がエピトロコイド曲線の組み合わせであり、前記二対のトロコイド系波形状溝の他方の対は、前記入力回転部材の出力回転部材側溝形状がハイポトロコイド曲線、前記出力回転部材の溝形状がエピトロコイド曲線の組み合わせであることを特徴とする上記（２）に記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
（５） 前記二対のトロコイド系波形状溝は、係合する転動ボールのピッチ円直径が互いに異なることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
（６） 前記出力回転部材のトロコイド系波形状溝の最外径は、前記ボールねじナットを支持する軸受の外輪内径よりも小さいことを特徴とする上記（２）〜（５）のいずれかに記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のラックアシスト式電動パワーステアリング装置によれば、電動モータおよびラック軸に同軸的に配置された減速機が、二対のトロコイド系波形状溝の組み合わせで構成されるボール減速機であるので、減速比の設定自由度が向上し、ＥＰＳの高出力化や、小型化が可能となる。例えば，ボール減速機の減速比を大きく設定することで、電動モータを高回転低トルク型として電動モータの小型化が可能となる。
【００１６】
また、従来のラックアシスト式ＥＰＳでは、電動モータとボールねじ機構の間に減速機を用いないため、ユニットとして減速比をかせぐために、ボールねじのリードを５〜７ｍｍ程度に設定するのが一般的である。これに対し、本発明のＥＰＳでは、ボール減速機の減速比を任意に設定可能であるので、ボールねじのリードを大きくすることが可能となる。これにより、任意の転舵速度におけるボールねじナットの回転数を抑えることができ、静音化が図れる。また、ボール減速機の寸法を大きく変更することなく減速比を変更することが可能なため、電動モータ、ボールねじの諸元を変更することなく、ラックアシスト式ＥＰＳの諸元を変更することができ、多くの部品の共通化が図れ、コスト低減が可能となる。
【００１７】
また、ボール減速機が、ハウジングに固定された静止部材、電動モータのロータに形成された偏心円筒部に公転可能に支持された入力回転部材、およびボールねじ機構のボールねじナットに結合された出力回転部材を備えて構成されるので、ボール減速機をコンパクトにラック軸と同軸的に配置することができ、ＥＰＳの小型化が可能となり車両搭載性が向上する。
【００１８】
二対のトロコイド系波形状溝の一方の対は、静止部材の溝形状がエピトロコイド曲線、入力回転部材の静止部材側溝形状がハイポトロコイド曲線の組み合わせであり、他方の対は、入力回転部材の出力回転部材側溝形状がエピトロコイド曲線、出力回転部材の溝形状がハイポトロコイド曲線の組み合わせである。或いは、一方の対は、静止部材の溝形状がハイポトロコイド曲線、入力回転部材の静止部材側溝形状がエピトロコイド曲線の組み合わせであり、入力回転部材の出力回転部材側溝形状がハイポトロコイド曲線、出力回転部材の溝形状がエピトロコイド曲線の組み合わせである。これにより、ボール減速機の入力回転部材を公転させることによって、出力回転部材に減速比の大きな自転を発生させることができる。また、各々の溝形状及び二対の組み合わせを変更することによって、ボール減速機の外形寸法を大きく変更することなく、減速比を自由に設定することが可能となる。
【００１９】
二対のトロコイド系波形状溝は、係合する転動ボールのピッチ円直径を任意に設定できるため、例えば、出力回転部材に係合する転動ボールのピッチ円直径を静止部材に係合する転動ボールのピッチ円直径より小さくすることによって、ボールねじナットに出力回転部材を結合した状態で、ボールねじ支持軸受をハウジングに組付けることが可能になり、組み付け工程を簡素化することができる。また、静止部材側の転動ボールのピッチ円直径を大きくすることにより、偏心円筒部からの入力を阻害することなく、任意の減速比が得られる。
【００２０】
更に、出力回転部材のトロコイド系波形状溝の最外径は、ボールねじナットを支持する軸受の外輪内径よりも小さくすることで、ボールねじナットに出力回転部材を結合した状態で、ボールねじ支持軸受をハウジングに組付けることが可能になり、組み付け工程を簡素化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係るラックアシスト式電動パワーステアリング装置（ラックアシスト式ＥＰＳ）の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本実施形態に係るラックアシスト式ＥＰＳの縦断面図、図２は図１に示すラックアシスト式ＥＰＳの要部拡大図、図３は図１に示すボール減速機の分解斜視図、である。
【００２２】
図１に示すように、ラックアシスト式ＥＰＳ１０は、ハウジング３０、ラック軸３１、ボール減速機３２、ボールねじ機構３３、電動モータ３４、およびピニオン部３５を備える。ハウジング３０は、ボール減速機３２とボールねじ機構３３などを収容する第１ハウジング３０Ａと、電動モータ３４などを収容する第２ハウジング３０Ｂとからなり、ラック軸３１を軸方向に移動可能、且つ回転を阻止した状態で支持する。ラック軸３１には、ボール減速機３２、ボールねじ機構３３、および電動モータ３４が同軸的に配置されており、ハウジング３０の両側から突出する両端には、タイロッド（図示せず）が連結される。
【００２３】
ラック軸３１には、ピニオン部３５に内蔵されるラック＆ピニオン機構を構成するラック歯３８と、ボールねじ機構３３を構成する雄ねじ部３９が設けられている。ピニオン部３５は、ステアリングホイール（図示せず）からの操舵力が入力される入力軸３６、ピニオン（図示せず）、およびトルク検出装置３７を備えており、トルク検出装置３７のトーションバー（図示せず）を介して入力軸３６とピニオンとが結合されている。このピニオンはラック軸３１設けられたラック歯３８と噛合する。
【００２４】
図２に示すように、ボールねじ機構３３は、ラック軸３１の外周面に形成された雄ねじ部３９、ラック軸３１の周囲に配置され、複列アンギュラ玉軸受（以下、単に軸受と記す）４０を介して回動自在、且つ軸方向移動が拘束されてハウジング３０に保持されるボールねじナット４１、および雄ねじ部３９とボールねじナット４１の内周面に形成された雌ねじ部４２との間に介装される複数のボール４３とを備え、ラック軸３１と同軸的に配置されている。軸受４０の内輪４４は、ボールねじナット４１に螺合するナット４５によってボールねじナット４１に固定され、また、軸受４０の外輪４６は、ハウジング３０に螺合するナット４７によってハウジング３０に固定されている。
【００２５】
電動モータ３４は、ハウジング３０内に固定されるステータ５０と、該ステータ５０の内周面およびラック軸３１の外周面間に回転可能に支持されるロータ５１と、を備え、ラック軸３１と同軸的に配置されたブラシレスモータである。ステータ５０から軸方向に突出するロータ５１の両端は、軸受５２、５３によってハウジング３０に回転自在に支持されている。
【００２６】
ボール減速機３２は、電動モータ３４とボールねじ機構３３との間に、ラック軸３１および電動モータ３４と同軸的に配置されている。ボール減速機３２は、ロータ５１の一端に、ロータ５１の軸心に対して偏心して形成された偏心円筒部６１と、該偏心円筒部６１に軸受６２を介して自転可能に支持された入力回転部材６３と、ボールねじナット４１に嵌合固定されると共に、入力回転部材６３の一側面に対向配置された環状の出力回転部材６４と、ハウジング３０に固定されて入力回転部材６３の他側面に対向配置された環状の静止部材６５とを備える。
【００２７】
図２及び図３に示すように、入力回転部材６３の一側面（出力回転部材６４側）には、エピトロコイド曲線の波形状溝６７（図２参照。）が形成され、出力回転部材６４の入力回転部材６３側の側面には、ハイポトロコイド曲線の波形状溝６８が形成されている。これら両波形状溝６７、６８は、係合する転動ボール７１のピッチ円直径Ｄ１に対応して互いに等しい径方向位置に配置される。
【００２８】
エピトロコイドの波形状溝６７の波数は、ハイポトロコイド曲線の波形状溝６８の波数よりも２個だけ少ない。本実施例の場合には、ハイポトロコイド形状である出力回転部材６４の波形状溝６８の波数をＮとし、エピトロコイド形状である入力回転部材６３の一側面の波形状溝６７の波数を「Ｎ−２」としている。そして、入力回転部材６３の波形状溝６７と、出力回転部材６４の波形状溝６８との間には、「Ｎ−１」個の転動ボール７１が配置されている。
【００２９】
また、入力回転部材６３の他側面（静止部材６５側）には、ハイポトロコイド曲線の波形状溝６９が形成され、静止部材６５の入力回転部材６３側の側面には、エピトロコイド曲線の波形状溝７０が形成されている。両波形状溝６９、７０は、係合する転動ボール７２のピッチ円直径Ｄ２に対応して互いに等しい径方向位置に配置される。
【００３０】
エピトロコイドの波形状溝７０の波数は、ハイポトロコイド曲線の波形状溝６９の波数よりも２個だけ少ない。本実施例の場合には、ハイポトロコイド形状である入力回転部材６３の他側面の波形状溝６９の波数をＭとし、エピトロコイド形状である静止部材６５の波形状溝７０の波数を「Ｍ−２」としている。そして、入力回転部材６３の波形状溝６９と、静止部材６５の波形状溝７０との間には、「Ｍ−１」個の転動ボール７２が配置されている。
【００３１】
なお、エピトロコイド曲線とは、所定の径寸法の大径円に、小径円を外接させた状態で転動させたときに小径円の一点が描く曲線である。また、ハイポトロコイド曲線とは、所定の径寸法の大径円に、小径円を内接させた状態で転動させたときに小径円の一点が描く曲線である。
【００３２】
尚、二対の波形状溝６７、６８、および６９、７０の断面形状を、それぞれゴシックアーチ状として、波形状溝６７、６８と転動ボール７１との接触部、および波形状溝６９、７０と転動ボール７２との接触部の滑りの要素を大きく設定するようにしてもよい。
【００３３】
静止部材６５、入力回転部材６３、および出力回転部材６４間には、ナットなどの予圧付加機構６６によって定位置予圧または定圧予圧による予圧が付与されている。これによって、波形状溝６７、６８と転動ボール７１との転がり接触部、および波形状溝６９、７０と転動ボール７２の転がり接触部が、がたつくことはない。
【００３４】
このように構成されたボール減速機３２においては、入力回転部材６３の公転に伴って波形状溝６７、６８と転動ボール７１、および波形状溝６９、７０と転動ボール７２との係合位置が変化することにより、出力回転部材６４が減速された自転運動を行う。このときの減速比は、波形状溝６７と６８、および波形状溝６９と７０の波数によって決まるので、減速比を任意に設定可能である。
【００３５】
尚、入力回転部材６３の一側面と出力回転部材６４、および入力回転部材６３の他側面と静止部材６５にそれぞれ形成される波形状溝６７、６８、６９、７０の形状（エピトロコイド、ハイポトロコイド）は、上記した形状と互いに逆であってもよい。
【００３６】
入力回転部材６３の波形状溝６７の波数Ｎおよび波形状溝６９の波数Ｍは、Ｎ＜Ｍに設定されており、これにより波形状溝６７、６８に係合する転動ボール７１のピッチ円直径Ｄ１＜波形状溝６９、７０に係合する転動ボール７２のピッチ円直径Ｄ２となっている。このように、二対の波形状溝６７、６８、および６９、７０に係合する転動ボール７１，７２のピッチ円直径Ｄ１、Ｄ２を異ならせて（Ｎ≠Ｍ）、任意の減速比を得ることができる。
【００３７】
また、図４に示すように、出力回転部材６４の波形状溝６８の最外径Ｄ３は、ボールねじナット４１を支持する軸受４０の外輪４６の内径Ｄ４よりも小さく設定されている。
【００３８】
ボールねじ機構３３およびボール減速機３２のハウジング３０への組付けは、図４（ａ）に示すように、ボールねじ機構３３のボールねじナット４１に、出力回転部材６４を例えば圧入して固定すると共に、軸受４０を外嵌させた後、ナット４５をボールねじナット４１の雄ねじ部に螺合させて内輪４４をボールねじナット４１に固定する。
【００３９】
次いで、図４（ｂ）に示すように、軸受４０が組み付けられたボールねじ機構３３をハウジング３０Ａに挿入して外輪４６を内嵌させた後、ナット４７をハウジング３０Ａに螺合させて外輪４６を固定する。このとき、出力回転部材６４の波形状溝６８の最外径Ｄ３は、ボールねじナット４１を支持する軸受４０の外輪４６の内径Ｄ４よりも小さいので、ナット４７の締め付け作業が出力回転部材６４によって阻害されることがなく、ハウジング３０Ａの開口側（図中右側）から容易に作業することができる。
【００４０】
更に、図４（ｃ）に示すように、ボール減速機３２をハウジング３０に挿入して、ナット（予圧付加機構）６６をハウジング３０Ａに螺合させて、静止部材６５、入力回転部材６３、および出力回転部材６４間に定位置予圧による予圧を付与する。上記したように、ボールねじ機構３３およびボール減速機３２を軸方向の一方側（図４においては右側）からハウジング３０に組み込むことができ、組み付け工程を簡素化することができる。
【００４１】
本実施形態の作用を説明する。図１に示すように、不図示のステアリングホイールが操作されると、入力軸３６にその回転が伝達され、トーションバーをねじりながらこれを介してピニオンを回転させる。ピニオンの回転はラック歯３８が噛合するラック軸３１に伝達されてラック軸３１を軸方向（図１の上下方向）に移動させる。
【００４２】
一方、トーションバーのねじり量は、トルク検出装置３７によって検出され、ねじり量に対応する出力信号が不図示の制御装置に入力され、電動モータ３４が制御装置からの回転指令に基づいて回転する。電動モータ３４（ロータ５１）の回転は、ボール減速機３２の偏心円筒部６１に自転可能に支持された入力回転部材６３を公転させ、この入力回転部材６３の公転及び自転に伴って波形状溝６７、６８と転動ボール７１、および波形状溝６９、７０と転動ボール７２との係合位置が変化することにより、出力回転部材６４が減速された自転運動を行う。
【００４３】
出力回転部材６４の回転は、出力回転部材６４に固定されたボールねじナット４１を回転させるので、ボールねじ機構３３の作用によりラック軸３１が軸方向に移動する。ラック軸３１の移動方向は、ピニオンによって駆動される方向と同一方向であり、これによってピニオンがラック軸３１を動かそうとする力を補助する。
【００４４】
上記したように、本実施形態のラックアシスト式ＥＰＳ１０によれば、電動モータ３４およびラック軸３１に同軸的に配置された減速機が、二対のトロコイド系波形状溝６７、６８、および６９、７０の組み合わせで構成されるボール減速機３２であるので、減速比の設定自由度が向上し、ＥＰＳ１０の高出力化や、小型化が可能となる。また、ボール減速機３２の減速比を任意に設定可能であるので、ボールねじ機構３３のリードを大きくしてボールねじナット４１の回転数を抑え、これによって静音化が図れる。また、ボール減速機３２の外形寸法を大きく変更することなく、減速比を変更することが可能なため、電動モータ３４、ボールねじの機構３３の諸元を変更することなく、ラックアシスト式ＥＰＳの諸元を変更することが可能となって多くの部品の共通化が可能となり、コストを削減することができる。
【００４５】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、本実施形態においては、入力回転部材６３の波形状溝６７の波数Ｎおよび波形状溝６９の波数Ｍは、Ｎ＜Ｍとして説明したが、波数Ｎ、Ｍはこれに限定されず、任意（Ｎ≧Ｍ）に設定することができ、これによって減速比も任意に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本実施形態のラックアシスト式ＥＰＳの縦断面図である。
【図２】図１に示すラックアシスト式ＥＰＳの要部拡大図である。
【図３】図１に示すボール減速機の分解斜視図である。
【図４】ボール減速機の組み付け手順を示す断面図である。
【図５】従来のＥＰＳの要部断面図である。
【図６】図５に示す転動ボール形差動減速機の分解斜視図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０ ラックアシスト式電動パワーステアリング装置（ラックアシスト式ＥＰＳ）
３０（３０Ａ、３０Ｂ） ハウジング
３１ ラック軸
３２ ボール減速機
３３ ボールねじ機構
３４ 電動モータ
４１ ボールねじナット
６１ 偏心円筒部
６３ 入力回転部材
６４ 出力回転部材
６５ 静止部材
６７，６８，６９，７０ トロコイド系波形状溝
Ｄ１ トロコイド系波形状溝に係合する転動ボールのピッチ円直径
Ｄ２ トロコイド系波形状溝に係合する転動ボールのピッチ円直径
Ｄ３ 出力回転部材のトロコイド系波形状溝の最外径
Ｄ４ 外輪内径
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラックアシスト式電動パワーステアリング装置に関し、より詳細には、自動車等の車両の操舵力を電動モータで助力するラックアシスト式電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の操舵系では、電動モータを動力源として操舵アシストを行なう電動パワーステアリング装置（Electric Power Steering、以下ＥＰＳとも記す）が広く採用されている。ＥＰＳは、電動モータの電源に車載バッテリを用いるために、直接的なエンジンの駆動損失が無く、また電動モータが操舵アシスト時にのみに起動されるため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。
【０００３】
一方、乗用車用のステアリングギヤとしては、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。そして、ラック＆ピニオン式ステアリングギヤ用のＥＰＳ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式等の他、電動式のボールねじ機構によりラック軸を駆動するラックアシスト式も用いられている。ラックアシスト式ＥＰＳ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。
【０００４】
ラックアシスト式ＥＰＳでは、ラック軸に形成されたボールねじ軸の雄ねじ溝と、ボールねじナットに形成された雌ねじ溝とが、多数個の循環ボール（鋼球）を介して係合しており、ラック軸と同軸あるいは別軸に配置された電動モータによってボールねじナットが回転駆動され、これにより、ラック軸が軸方向に移動する。また、別軸式のラックアシスト式ＥＰＳにおける電動モータとボールねじナットとの間の動力伝達方法としては、ギヤ式、タイミングベルト式等が一般的である。
【０００５】
電動モータがラック軸と同軸に配置されたラックアシスト式ＥＰＳでは、減速機を設けずに電動モータが直接ボールねじナットを駆動する場合、モータを高トルク型にする必要があり、ベルト減速等を用いる別軸式のラックアシスト式ＥＰＳと比べ、電動モータが大型化してコスト高になるという課題がある。
【０００６】
このため、同軸式のラックアシスト式ＥＰＳとしては、ラック軸と、操舵補助用の電動モータと、ボールねじナットの回転運動を直線運動に変換してラック軸に伝達するボールねじ機構と、電動モータの回転力をボールねじナットに伝達する転動ボール形差動減速機とを同軸的に配置して、電動モータの突き出しを小さくすると共に、伝達トルクを高めるようにしたものが考案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
特許文献１に記載のＥＰＳ１００は、図５および図６に示すように、ラック歯１０１が形成されたラック軸１０２と、ラック軸１０２の周りに同軸的に配置された電動モータ１０３と、ラック軸１０２の周りに同軸的に配置されて電動モータ１０３の回転力をラック軸１０２の軸方向への移動力に変換する動力変換機構１０４と、電動モータ１０３および動力変換機構１０４間においてラック軸１０２の周りに同軸的に配置された転動ボール形差動減速機１０５とを備える。
【０００８】
動力変換機構１０４は、ラック軸１０２の外周面に設けられた螺旋溝１０６と、螺旋溝１０６に係合する複数のボール１０７と、回転可能且つ軸方向移動が拘束されて、ボール１０７を保持する保持環１０８を備えるボールねじ機構である。また、転動ボール形差動減速機１０５は、電動モータ１０３のロータ１０９に形成された偏心筒１１１に公転可能に支持される入力環１１２と、入力環１１２の一方の側面に対向配置されてボールねじ機構の保持環１０８に連結される出力部材１１３と、入力環１１２の他方の側面に対向配置される静止部材１１４とを備える。
【０００９】
入力環１１２および出力部材１１３の互いに対向する面には、それぞれハイポサイクロイド曲線の案内溝１１５、エピサイクロイド曲線の案内溝１１６が形成されており、両案内溝１１５、１１６間に複数の転動ボール１１７が保持される。また、入力環１１２および静止部材１１４の互いに対向する面には、それぞれ環状の凹部（図示せず）と複数の凹部１１８が形成されており、複数の転動ボール１１９が凹部１１８に係合して転動ボール形差動減速機１０５が構成されている。
【００１０】
入力環１１２および出力部材１１３に形成された一対のサイクロイド系波形状の案内溝１１５、１１６によって、公転する入力環１１２に自転力を発生させると共に、伝動手段１２０によって入力環１１２の公転によるラジアル方向への変位を吸収し、入力環１１２の自転力を出力部材１１３に伝達している。
【特許文献１】特開２００３−２６１０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に開示されているＥＰＳ１００の転動ボール形差動減速機１０５によると、減速比が制約されるため、設計自由度が得難いという問題点がある。例えば、減速比を小さく設定するには，波形状溝間に入れる転動ボールの数を減らす必要があり、このためには、係合する転動ボールのピッチ円直径を小さくするか、転動ボールの間隔を離間させる必要がある。しかし、転動ボール形差動減速機がラックアシスト式ＥＰＳに用いられる場合、ラック軸が転動ボール形差動減速機中心を貫通するため、係合する転動ボールのピッチ円直径を小さくすることは困難である。また、転動ボールの間隔を確保するためには、保持器が必要になり、コスト的に不利となる。更に、転動ボールの球数を減らすことによって、面圧が増大し、それに伴って耐久性が低下する虞がある。
【００１２】
逆に、減速比を大きく設定するには、転動ボールの数を増やす必要があるため、係合する転動ボールのピッチ円直径が大きくなる。従って、ラックアシスト式ＥＰＳの外形も大きくなって、車両搭載性が低下する問題があり、改善の余地があった。
【００１３】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、減速比の設計自由度を向上させると共に、高出力化、且つ小型化が可能なラックアシスト式電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 電動モータがラック軸に同軸に配置され、且つ減速機が前記電動モータと前記ラック軸に同軸的に配置されたラックアシスト式電動パワーステアリング装置において、
前記減速機は、二対のトロコイド系波形状溝の組み合わせで構成されるボール減速機であることを特徴とするラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
（２） 前記ラック軸と、前記ラック軸の周囲に配置されたボールねじナットと、前記ラック軸に形成された雄ねじ部と前記ボールねじナットに形成された雌ねじ部との間に介装される複数のボールと、によってボールねじ機構が構成され、
前記電動モータは、偏芯円筒部を有するロータを備え、
前記ボール減速機は、ハウジングに固定された静止部材と、前記偏心円筒部に自転可能に支持された入力回転部材と、前記ボールねじナットに結合された出力回転部材と、を備えることを特徴とする上記（１）に記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
（３） 前記二対のトロコイド系波形状溝の一方の対は、前記静止部材の溝形状がエピトロコイド曲線、前記入力回転部材の静止部材側溝形状がハイポトロコイド曲線の組み合わせであり、前記二対のトロコイド系波形状溝の他方の対は、前記入力回転部材の出力回転部材側溝形状がエピトロコイド曲線、前記出力回転部材の溝形状がハイポトロコイド曲線の組み合わせであることを特徴とする上記（２）に記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
（４） 前記二対のトロコイド系波形状溝の一方の対は、前記静止部材の溝形状がハイポトロコイド曲線、前記入力回転部材の静止部材側溝形状がエピトロコイド曲線の組み合わせであり、前記二対のトロコイド系波形状溝の他方の対は、前記入力回転部材の出力回転部材側溝形状がハイポトロコイド曲線、前記出力回転部材の溝形状がエピトロコイド曲線の組み合わせであることを特徴とする上記（２）に記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
（５） 前記二対のトロコイド系波形状溝は、係合する転動ボールのピッチ円直径が互いに異なることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
（６） 前記出力回転部材のトロコイド系波形状溝の最外径は、前記ボールねじナットを支持する軸受の外輪内径よりも小さいことを特徴とする上記（２）〜（５）のいずれかに記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のラックアシスト式電動パワーステアリング装置によれば、電動モータおよびラック軸に同軸的に配置された減速機が、二対のトロコイド系波形状溝の組み合わせで構成されるボール減速機であるので、減速比の設定自由度が向上し、ＥＰＳの高出力化や、小型化が可能となる。例えば，ボール減速機の減速比を大きく設定することで、電動モータを高回転低トルク型として電動モータの小型化が可能となる。
【００１６】
また、従来のラックアシスト式ＥＰＳでは、電動モータとボールねじ機構の間に減速機を用いないため、ユニットとして減速比をかせぐために、ボールねじのリードを５〜７ｍｍ程度に設定するのが一般的である。これに対し、本発明のＥＰＳでは、ボール減速機の減速比を任意に設定可能であるので、ボールねじのリードを大きくすることが可能となる。これにより、任意の転舵速度におけるボールねじナットの回転数を抑えることができ、静音化が図れる。また、ボール減速機の寸法を大きく変更することなく減速比を変更することが可能なため、電動モータ、ボールねじの諸元を変更することなく、ラックアシスト式ＥＰＳの諸元を変更することができ、多くの部品の共通化が図れ、コスト低減が可能となる。
【００１７】
また、ボール減速機が、ハウジングに固定された静止部材、電動モータのロータに形成された偏心円筒部に公転可能に支持された入力回転部材、およびボールねじ機構のボールねじナットに結合された出力回転部材を備えて構成されるので、ボール減速機をコンパクトにラック軸と同軸的に配置することができ、ＥＰＳの小型化が可能となり車両搭載性が向上する。
【００１８】
二対のトロコイド系波形状溝の一方の対は、静止部材の溝形状がエピトロコイド曲線、入力回転部材の静止部材側溝形状がハイポトロコイド曲線の組み合わせであり、他方の対は、入力回転部材の出力回転部材側溝形状がエピトロコイド曲線、出力回転部材の溝形状がハイポトロコイド曲線の組み合わせである。或いは、一方の対は、静止部材の溝形状がハイポトロコイド曲線、入力回転部材の静止部材側溝形状がエピトロコイド曲線の組み合わせであり、入力回転部材の出力回転部材側溝形状がハイポトロコイド曲線、出力回転部材の溝形状がエピトロコイド曲線の組み合わせである。これにより、ボール減速機の入力回転部材を公転させることによって、出力回転部材に減速比の大きな自転を発生させることができる。また、各々の溝形状及び二対の組み合わせを変更することによって、ボール減速機の外形寸法を大きく変更することなく、減速比を自由に設定することが可能となる。
【００１９】
二対のトロコイド系波形状溝は、係合する転動ボールのピッチ円直径を任意に設定できるため、例えば、出力回転部材に係合する転動ボールのピッチ円直径を静止部材に係合する転動ボールのピッチ円直径より小さくすることによって、ボールねじナットに出力回転部材を結合した状態で、ボールねじ支持軸受をハウジングに組付けることが可能になり、組み付け工程を簡素化することができる。また、静止部材側の転動ボールのピッチ円直径を大きくすることにより、偏心円筒部からの入力を阻害することなく、任意の減速比が得られる。
【００２０】
更に、出力回転部材のトロコイド系波形状溝の最外径は、ボールねじナットを支持する軸受の外輪内径よりも小さくすることで、ボールねじナットに出力回転部材を結合した状態で、ボールねじ支持軸受をハウジングに組付けることが可能になり、組み付け工程を簡素化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係るラックアシスト式電動パワーステアリング装置（ラックアシスト式ＥＰＳ）の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本実施形態に係るラックアシスト式ＥＰＳの縦断面図、図２は図１に示すラックアシスト式ＥＰＳの要部拡大図、図３は図１に示すボール減速機の分解斜視図、である。
【００２２】
図１に示すように、ラックアシスト式ＥＰＳ１０は、ハウジング３０、ラック軸３１、ボール減速機３２、ボールねじ機構３３、電動モータ３４、およびピニオン部３５を備える。ハウジング３０は、ボール減速機３２とボールねじ機構３３などを収容する第１ハウジング３０Ａと、電動モータ３４などを収容する第２ハウジング３０Ｂとからなり、ラック軸３１を軸方向に移動可能、且つ回転を阻止した状態で支持する。ラック軸３１には、ボール減速機３２、ボールねじ機構３３、および電動モータ３４が同軸的に配置されており、ハウジング３０の両側から突出する両端には、タイロッド（図示せず）が連結される。
【００２３】
ラック軸３１には、ピニオン部３５に内蔵されるラック＆ピニオン機構を構成するラック歯３８と、ボールねじ機構３３を構成する雄ねじ部３９が設けられている。ピニオン部３５は、ステアリングホイール（図示せず）からの操舵力が入力される入力軸３６、ピニオン（図示せず）、およびトルク検出装置３７を備えており、トルク検出装置３７のトーションバー（図示せず）を介して入力軸３６とピニオンとが結合されている。このピニオンはラック軸３１設けられたラック歯３８と噛合する。
【００２４】
図２に示すように、ボールねじ機構３３は、ラック軸３１の外周面に形成された雄ねじ部３９、ラック軸３１の周囲に配置され、複列アンギュラ玉軸受（以下、単に軸受と記す）４０を介して回動自在、且つ軸方向移動が拘束されてハウジング３０に保持されるボールねじナット４１、および雄ねじ部３９とボールねじナット４１の内周面に形成された雌ねじ部４２との間に介装される複数のボール４３とを備え、ラック軸３１と同軸的に配置されている。軸受４０の内輪４４は、ボールねじナット４１に螺合するナット４５によってボールねじナット４１に固定され、また、軸受４０の外輪４６は、ハウジング３０に螺合するナット４７によってハウジング３０に固定されている。
【００２５】
電動モータ３４は、ハウジング３０内に固定されるステータ５０と、該ステータ５０の内周面およびラック軸３１の外周面間に回転可能に支持されるロータ５１と、を備え、ラック軸３１と同軸的に配置されたブラシレスモータである。ステータ５０から軸方向に突出するロータ５１の両端は、軸受５２、５３によってハウジング３０に回転自在に支持されている。
【００２６】
ボール減速機３２は、電動モータ３４とボールねじ機構３３との間に、ラック軸３１および電動モータ３４と同軸的に配置されている。ボール減速機３２は、ロータ５１の一端に、ロータ５１の軸心に対して偏心して形成された偏心円筒部６１と、該偏心円筒部６１に軸受６２を介して自転可能に支持された入力回転部材６３と、ボールねじナット４１に嵌合固定されると共に、入力回転部材６３の一側面に対向配置された環状の出力回転部材６４と、ハウジング３０に固定されて入力回転部材６３の他側面に対向配置された環状の静止部材６５とを備える。
【００２７】
図２及び図３に示すように、入力回転部材６３の一側面（出力回転部材６４側）には、エピトロコイド曲線の波形状溝６７（図２参照。）が形成され、出力回転部材６４の入力回転部材６３側の側面には、ハイポトロコイド曲線の波形状溝６８が形成されている。これら両波形状溝６７、６８は、係合する転動ボール７１のピッチ円直径Ｄ１に対応して互いに等しい径方向位置に配置される。
【００２８】
エピトロコイドの波形状溝６７の波数は、ハイポトロコイド曲線の波形状溝６８の波数よりも２個だけ少ない。本実施例の場合には、ハイポトロコイド形状である出力回転部材６４の波形状溝６８の波数をＮとし、エピトロコイド形状である入力回転部材６３の一側面の波形状溝６７の波数を「Ｎ−２」としている。そして、入力回転部材６３の波形状溝６７と、出力回転部材６４の波形状溝６８との間には、「Ｎ−１」個の転動ボール７１が配置されている。
【００２９】
また、入力回転部材６３の他側面（静止部材６５側）には、ハイポトロコイド曲線の波形状溝６９が形成され、静止部材６５の入力回転部材６３側の側面には、エピトロコイド曲線の波形状溝７０が形成されている。両波形状溝６９、７０は、係合する転動ボール７２のピッチ円直径Ｄ２に対応して互いに等しい径方向位置に配置される。
【００３０】
エピトロコイドの波形状溝７０の波数は、ハイポトロコイド曲線の波形状溝６９の波数よりも２個だけ少ない。本実施例の場合には、ハイポトロコイド形状である入力回転部材６３の他側面の波形状溝６９の波数をＭとし、エピトロコイド形状である静止部材６５の波形状溝７０の波数を「Ｍ−２」としている。そして、入力回転部材６３の波形状溝６９と、静止部材６５の波形状溝７０との間には、「Ｍ−１」個の転動ボール７２が配置されている。
【００３１】
なお、エピトロコイド曲線とは、所定の径寸法の大径円に、小径円を外接させた状態で転動させたときに小径円の一点が描く曲線である。また、ハイポトロコイド曲線とは、所定の径寸法の大径円に、小径円を内接させた状態で転動させたときに小径円の一点が描く曲線である。
【００３２】
尚、二対の波形状溝６７、６８、および６９、７０の断面形状を、それぞれゴシックアーチ状として、波形状溝６７、６８と転動ボール７１との接触部、および波形状溝６９、７０と転動ボール７２との接触部の滑りの要素を大きく設定するようにしてもよい。
【００３３】
静止部材６５、入力回転部材６３、および出力回転部材６４間には、ナットなどの予圧付加機構６６によって定位置予圧または定圧予圧による予圧が付与されている。これによって、波形状溝６７、６８と転動ボール７１との転がり接触部、および波形状溝６９、７０と転動ボール７２の転がり接触部が、がたつくことはない。
【００３４】
このように構成されたボール減速機３２においては、入力回転部材６３の公転に伴って波形状溝６７、６８と転動ボール７１、および波形状溝６９、７０と転動ボール７２との係合位置が変化することにより、出力回転部材６４が減速された自転運動を行う。このときの減速比は、波形状溝６７と６８、および波形状溝６９と７０の波数によって決まるので、減速比を任意に設定可能である。
【００３５】
尚、入力回転部材６３の一側面と出力回転部材６４、および入力回転部材６３の他側面と静止部材６５にそれぞれ形成される波形状溝６７、６８、６９、７０の形状（エピトロコイド、ハイポトロコイド）は、上記した形状と互いに逆であってもよい。
【００３６】
入力回転部材６３の波形状溝６７の波数Ｎおよび波形状溝６９の波数Ｍは、Ｎ＜Ｍに設定されており、これにより波形状溝６７、６８に係合する転動ボール７１のピッチ円直径Ｄ１＜波形状溝６９、７０に係合する転動ボール７２のピッチ円直径Ｄ２となっている。このように、二対の波形状溝６７、６８、および６９、７０に係合する転動ボール７１，７２のピッチ円直径Ｄ１、Ｄ２を異ならせて（Ｎ≠Ｍ）、任意の減速比を得ることができる。
【００３７】
また、図４に示すように、出力回転部材６４の波形状溝６８の最外径Ｄ３は、ボールねじナット４１を支持する軸受４０の外輪４６の内径Ｄ４よりも小さく設定されている。
【００３８】
ボールねじ機構３３およびボール減速機３２のハウジング３０への組付けは、図４（ａ）に示すように、ボールねじ機構３３のボールねじナット４１に、出力回転部材６４を例えば圧入して固定すると共に、軸受４０を外嵌させた後、ナット４５をボールねじナット４１の雄ねじ部に螺合させて内輪４４をボールねじナット４１に固定する。
【００３９】
次いで、図４（ｂ）に示すように、軸受４０が組み付けられたボールねじ機構３３をハウジング３０Ａに挿入して外輪４６を内嵌させた後、ナット４７をハウジング３０Ａに螺合させて外輪４６を固定する。このとき、出力回転部材６４の波形状溝６８の最外径Ｄ３は、ボールねじナット４１を支持する軸受４０の外輪４６の内径Ｄ４よりも小さいので、ナット４７の締め付け作業が出力回転部材６４によって阻害されることがなく、ハウジング３０Ａの開口側（図中右側）から容易に作業することができる。
【００４０】
更に、図４（ｃ）に示すように、ボール減速機３２をハウジング３０に挿入して、ナット（予圧付加機構）６６をハウジング３０Ａに螺合させて、静止部材６５、入力回転部材６３、および出力回転部材６４間に定位置予圧による予圧を付与する。上記したように、ボールねじ機構３３およびボール減速機３２を軸方向の一方側（図４においては右側）からハウジング３０に組み込むことができ、組み付け工程を簡素化することができる。
【００４１】
本実施形態の作用を説明する。図１に示すように、不図示のステアリングホイールが操作されると、入力軸３６にその回転が伝達され、トーションバーをねじりながらこれを介してピニオンを回転させる。ピニオンの回転はラック歯３８が噛合するラック軸３１に伝達されてラック軸３１を軸方向（図１の上下方向）に移動させる。
【００４２】
一方、トーションバーのねじり量は、トルク検出装置３７によって検出され、ねじり量に対応する出力信号が不図示の制御装置に入力され、電動モータ３４が制御装置からの回転指令に基づいて回転する。電動モータ３４（ロータ５１）の回転は、ボール減速機３２の偏心円筒部６１に自転可能に支持された入力回転部材６３を公転させ、この入力回転部材６３の公転及び自転に伴って波形状溝６７、６８と転動ボール７１、および波形状溝６９、７０と転動ボール７２との係合位置が変化することにより、出力回転部材６４が減速された自転運動を行う。
【００４３】
出力回転部材６４の回転は、出力回転部材６４に固定されたボールねじナット４１を回転させるので、ボールねじ機構３３の作用によりラック軸３１が軸方向に移動する。ラック軸３１の移動方向は、ピニオンによって駆動される方向と同一方向であり、これによってピニオンがラック軸３１を動かそうとする力を補助する。
【００４４】
上記したように、本実施形態のラックアシスト式ＥＰＳ１０によれば、電動モータ３４およびラック軸３１に同軸的に配置された減速機が、二対のトロコイド系波形状溝６７、６８、および６９、７０の組み合わせで構成されるボール減速機３２であるので、減速比の設定自由度が向上し、ＥＰＳ１０の高出力化や、小型化が可能となる。また、ボール減速機３２の減速比を任意に設定可能であるので、ボールねじ機構３３のリードを大きくしてボールねじナット４１の回転数を抑え、これによって静音化が図れる。また、ボール減速機３２の外形寸法を大きく変更することなく、減速比を変更することが可能なため、電動モータ３４、ボールねじの機構３３の諸元を変更することなく、ラックアシスト式ＥＰＳの諸元を変更することが可能となって多くの部品の共通化が可能となり、コストを削減することができる。
【００４５】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、本実施形態においては、入力回転部材６３の波形状溝６７の波数Ｎおよび波形状溝６９の波数Ｍは、Ｎ＜Ｍとして説明したが、波数Ｎ、Ｍはこれに限定されず、任意（Ｎ≧Ｍ）に設定することができ、これによって減速比も任意に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本実施形態のラックアシスト式ＥＰＳの縦断面図である。
【図２】図１に示すラックアシスト式ＥＰＳの要部拡大図である。
【図３】図１に示すボール減速機の分解斜視図である。
【図４】ボール減速機の組み付け手順を示す断面図である。
【図５】従来のＥＰＳの要部断面図である。
【図６】図５に示す転動ボール形差動減速機の分解斜視図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０ ラックアシスト式電動パワーステアリング装置（ラックアシスト式ＥＰＳ）
３０（３０Ａ、３０Ｂ） ハウジング
３１ ラック軸
３２ ボール減速機
３３ ボールねじ機構
３４ 電動モータ
４１ ボールねじナット
６１ 偏心円筒部
６３ 入力回転部材
６４ 出力回転部材
６５ 静止部材
６７，６８，６９，７０ トロコイド系波形状溝
Ｄ１ トロコイド系波形状溝に係合する転動ボールのピッチ円直径
Ｄ２ トロコイド系波形状溝に係合する転動ボールのピッチ円直径
Ｄ３ 出力回転部材のトロコイド系波形状溝の最外径
Ｄ４ 外輪内径
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータがラック軸に同軸に配置され、且つ減速機が前記電動モータと前記ラック軸に同軸的に配置されたラックアシスト式電動パワーステアリング装置において、
前記減速機は、二対のトロコイド系波形状溝を備えたボール減速機であることを特徴とするラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記ラック軸と、前記ラック軸の周囲に配置されたボールねじナットと、前記ラック軸に形成された雄ねじ部と前記ボールねじナットに形成された雌ねじ部との間に介装される複数のボールと、によってボールねじ機構が構成され、
前記電動モータは、偏芯円筒部を有するロータを備え、
前記ボール減速機は、ハウジングに固定された静止部材と、前記偏心円筒部に自転可能に支持された入力回転部材と、前記ボールねじナットに結合された出力回転部材と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記二対のトロコイド系波形状溝の一方の対は、前記静止部材の溝形状がエピトロコイド曲線、前記入力回転部材の静止部材側溝形状がハイポトロコイド曲線の組み合わせであり、前記二対のトロコイド系波形状溝の他方の対は、前記入力回転部材の出力回転部材側溝形状がエピトロコイド曲線、前記出力回転部材の溝形状がハイポトロコイド曲線の組み合わせであることを特徴とする請求項２に記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記二対のトロコイド系波形状溝の一方の対は、前記静止部材の溝形状がハイポトロコイド曲線、前記入力回転部材の静止部材側溝形状がエピトロコイド曲線の組み合わせであり、前記二対のトロコイド系波形状溝の他方の対は、前記入力回転部材の出力回転部材側溝形状がハイポトロコイド曲線、前記出力回転部材の溝形状がエピトロコイド曲線の組み合わせであることを特徴とする請求項２に記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記二対のトロコイド系波形状溝は、係合する転動ボールのピッチ円直径が互いに異なることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記出力回転部材のトロコイド系波形状溝の最外径は、前記ボールねじナットを支持する軸受の外輪内径よりも小さいことを特徴とする請求項２から請求項５のいずれかに記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
【請求項１】
電動モータがラック軸に同軸に配置され、且つ減速機が前記電動モータと前記ラック軸に同軸的に配置されたラックアシスト式電動パワーステアリング装置において、
前記減速機は、二対のトロコイド系波形状溝を備えたボール減速機であることを特徴とするラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記ラック軸と、前記ラック軸の周囲に配置されたボールねじナットと、前記ラック軸に形成された雄ねじ部と前記ボールねじナットに形成された雌ねじ部との間に介装される複数のボールと、によってボールねじ機構が構成され、
前記電動モータは、偏芯円筒部を有するロータを備え、
前記ボール減速機は、ハウジングに固定された静止部材と、前記偏心円筒部に自転可能に支持された入力回転部材と、前記ボールねじナットに結合された出力回転部材と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記二対のトロコイド系波形状溝の一方の対は、前記静止部材の溝形状がエピトロコイド曲線、前記入力回転部材の静止部材側溝形状がハイポトロコイド曲線の組み合わせであり、前記二対のトロコイド系波形状溝の他方の対は、前記入力回転部材の出力回転部材側溝形状がエピトロコイド曲線、前記出力回転部材の溝形状がハイポトロコイド曲線の組み合わせであることを特徴とする請求項２に記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記二対のトロコイド系波形状溝の一方の対は、前記静止部材の溝形状がハイポトロコイド曲線、前記入力回転部材の静止部材側溝形状がエピトロコイド曲線の組み合わせであり、前記二対のトロコイド系波形状溝の他方の対は、前記入力回転部材の出力回転部材側溝形状がハイポトロコイド曲線、前記出力回転部材の溝形状がエピトロコイド曲線の組み合わせであることを特徴とする請求項２に記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記二対のトロコイド系波形状溝は、係合する転動ボールのピッチ円直径が互いに異なることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記出力回転部材のトロコイド系波形状溝の最外径は、前記ボールねじナットを支持する軸受の外輪内径よりも小さいことを特徴とする請求項２から請求項５のいずれかに記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１３２１６２（Ｐ２０１０−１３２１６２Ａ）
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１０８１３（Ｐ２００８−３１０８１３）
【出願日】平成２０年１２月５日（２００８．１２．５）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月５日（２００８．１２．５）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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