JP2005329897A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
ボールねじ機構とラック・ピニオン機構を有する電動パワーステアリング装置において、ピニオンとラック歯の歯打ち音を低減して装置の振動および騒音を抑制した電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】
ボールねじ機構とラック・ピニオン機構を有する電動パワーステアリング装置において、ピニオン軸５を支承し、スラスト荷重が負荷される転がり軸受に総ボールタイプの四点接触玉軸受１０が用いられているので、軸方向すきまの範囲を抑制することができ、ピニオン軸５の軸方向動き量を最小限に抑えることができると共に、負荷容量を格段に増大させることができる。したがって、ピニオン８とラック歯７の適正な歯当りの確保、および正逆回転時に発生する歯打ち音を低減させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ボールねじ式ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置に関し、特に、ピニオンとラック歯の歯打ち音を低減し振動や騒音の発生を抑制した電動パワーステアリング装置の改良に関する。

自動車の電動パワーステアリング装置（以下、ＥＰＳと呼ぶ）は、ステアリングホイールの操舵力を電動モータでアシストするものであり、種々の形式のものがある。そのうちの一つとして、車輪の操舵機構に連結された進退自在な操舵軸に対して、ステアリングホイールからラック・ピニオン機構等の変換機構を介して軸方向移動力を与えると共に、電動モータの出力を、ボールねじを介して軸方向移動力として与えるようにしたものがある。

このステアリングホイールによる操舵力アシスト用のモータ回転を操舵軸の軸方向の移動に変換するために用いられているボールねじ機構において、ボールの遊動に起因して発生する振動および騒音を、簡単な構成で抑制するＥＰＳが知られている。このＥＰＳは、図８に示すように、操舵力アシスト用モータ１５５は、操舵軸（ラック軸）１０１を包持するラックハウジングＨ１の中途部を適長に亘って拡径して構成された円筒形のモータハウジングＨ３の内部に、このモータハウジングＨ３の内側に設けられたステータ１１１と、このステータ１１１の内側に同軸的に設けられたロータ１１２とを備える３相ブラシレスモータとして構成されている。

ロータ１１２は、操舵軸（ラック軸）１０１の外径より大きな内径を有する円筒体の外周に、ステータ１１１の内周に僅かな径方向すきまを介して対向する磁極１１３を保持して構成されており、左右一対の深溝玉軸受１１４、１１５により、モータハウジングＨ３の軸心回りに回転自在に支承されている。このロータ１１２は、ステータ１１１への通電に応じて正逆両方向に回転することができる。

操舵力アシスト用のモータ１０５は、ピニオン軸１１０を内装するピニオンハウジングＨ２の内部に配設されたトルクセンサ（図示せず）の検出信号に基き、ステアリングホイールに加えられる操舵トルクの方向に、この操舵トルクの大きさに対応する回転力を発すべく駆動制御されている。この駆動制御によりモータ１０５の一側に構成された運動変換用のボールねじ機構により、軸方向移動力に変換されて操舵軸１０１に加えられ、ラックハウジングＨ１内で操舵軸１０１の移動により生じる操舵がアシストされる。１１０ａはピニオン、１０１ａは操舵軸１０１に形成されたラック歯で、ピニオン１１０ａに噛合する。

この運動変換用のボールねじ機構は、ロータ１１２の一側端部に同軸的に圧入固定され、筒形をなすナット部材１０２が、四点接触玉軸受１１６によりラックハウジングＨ１内に回動自在に支持されている。そして、操舵力アシスト用のモータ１０５からの伝動によって軸回りに回転し、ナット部材１０２の内周に形成された雌ねじ溝１０６と、操舵軸１０１の外周に形成された雄ねじ溝１０４とを、これらに沿って転動する複数のボール１０３を介して螺合させて構成している。

このボールねじ機構により、操舵トルクに応じて駆動されるモータ１０５の回転を、操舵軸１０１の軸方向の移動に変換して操舵をアシストするＥＰＳにおいて、エンジンからの振動、あるいは、走行中においては路面からの振動が車輪を介してＥＰＳに伝播される。

このラック・ピニオン機構を用いる形式のＥＰＳでは、ラック歯１０１ａとピニオン１１０ａの噛み合い部のバックラッシによって、運転者に与える操舵感が低下するという課題がある。また、走行時、特に操舵時に、路面反力によってラック軸１０１が撓み、振動が生じるという課題がある。こうしたラック歯１０１ａやピニオン１１０ａの加工誤差等に起因するバックラッシを抑え、操舵感低下の対策をしたものとして、本出願人は図９に示すようなＥＰＳを提案している。

このＥＰＳは、ピニオン軸１１０を回転自在に支承する転がり軸受１１７、１１８、１１９のうち、ピニオン１１０ａの近傍部分を支持する転がり軸受１１７を、ピニオンハウジングＨ２の軸受取付面となる内径面部１２０に遊嵌させ、転がり軸受１１７とピニオンハウジングＨ２の内径面部１２０との間に、転がり軸受１１７を操舵軸１０１側に付勢する弾性部材１２１が介在されている。これにより、ピニオン軸１１０は、転がり軸受１１７と共に、弾性部材１２１によって操舵軸１０１側へ予圧が与えられ、ラック歯１０１ａとピニオン１１０ａの噛み合い部におけるバックラッシが抑えられ、良好な操舵感が得られる。また、操舵軸１０１、ピニオン軸１１０、ピニオンハウジングＨ２、転がり軸受１１７等の加工精度のバラツキ、および組立誤差（ミスアライメント）による各歯の片辺り等の噛合不具合を、弾性部材１２１による弾性支持によって吸収することができる。

ここで、操舵軸１０１を駆動するピニオン１１０ａに発生するギア反力は大きく、このピニオン１１０ａが設けられたピニオン軸１１０を回転自在に支承する転がり軸受１１７、１１８、１１９は、レイアウト上の制約から規制されて軸受の負荷容量が不足している。そのため、ラジアル荷重を負荷する転がり軸受１１９には、同一断面の中で比較的大きな負荷容量を有する総ころタイプの針状ころ軸受、すなわち、内輪が省略され、ピニオン軸１１０の軸端に直接に設けられた内側転走面１１９ａと、両鍔付きシェル外輪１１９ｂと、両者間に収容された複数の針状ころ１１９ｃとからなる針状ころ軸受が使用されている。
特開２００１−７１９１８号公報

然しながら、この従来のＥＰＳにおいて、ピニオン軸１１０を支承する転がり軸受１１７、１１８、１１９のうち、ラジアル荷重を負荷する転がり軸受１１９には負荷容量の大きな総ころタイプの針状ころ軸受が使用できるが、一方、スラスト荷重を受ける転がり軸受１１７には、軸方向の位置決めが容易な深溝玉軸受が使用されているため、スペース的な制約からその負荷容量が依然不足している。さらに、このスラスト荷重を受ける転がり軸受１１７には、ピニオン１１０ａとラック歯１０１ａの適正な歯当りの確保、および正逆回転時に発生する歯打ち音低減のため、軸方向のガタを抑制することが求められている。

また、こうしたピニオン軸１１０に限らず、ナット部材１０２を回転自在に支承する四点接触玉軸受１１６、すなわち、操舵軸１０１のスラスト荷重を受ける四点接触玉軸受１１６においても同様、軸方向のガタが小さく負荷容量の大きな転がり軸受が求められている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ボールねじ機構とラック・ピニオン機構を有する電動パワーステアリング装置において、ピニオン軸あるいはラック軸におけるスラスト荷重が負荷される部位に、軸方向のガタが小さく、かつ負荷容量の大きな転がり軸受が設けられ、ピニオンとラック歯の歯打ち音を低減して装置の振動および騒音を抑制した電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。

係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、略円筒状をなすハウジングと、このハウジングに貫通し、車輪を操舵する操舵機構に連結され、ラック歯が一体に形成された操舵軸と、ピニオンハウジングに対して転がり軸受を介して回転自在に支承されるピニオン軸と、このピニオン軸に設けられ、前記ラック歯に噛合してステアリングホイールからの回転力を前記操舵軸の長手方向の力に変換するピニオンとを有するラック・ピニオン機構と、前記操舵軸の一部がねじ軸となり、このねじ軸に複数のボールを介して外嵌されたナットとからなるボールねじ機構と、このボールねじ機構のナットに嵌合され、前記ハウジングに対して前記ナットを回転自在に支承する転がり軸受と、前記ステアリングホイールで発生する操舵トルクに応じて補助トルクが発生するモータとを備えた電動パワーステアリング装置において、前記ピニオン軸を支承する転がり軸受のうち、スラスト荷重が負荷される転がり軸受に総ボールタイプの四点接触玉軸受が用いられている構成を採用した。

このように、ボールねじ機構とラック・ピニオン機構を有する電動パワーステアリング装置において、ピニオン軸を支承する転がり軸受のうち、スラスト荷重が負荷される転がり軸受に総ボールタイプの四点接触玉軸受が用いられているので、軸受の径方向すきまに対して軸方向すきまの範囲を抑制することができ、組立後のピニオン軸の軸方向動き量を最小限に抑えることができると共に、負荷容量を格段に増大させることができ、軸受剛性を高めることができる。したがって、ピニオンとラック歯の適正な歯当りの確保、および正逆回転時に発生する歯打ち音を低減させることができ、振動および騒音を抑制した電動パワーステアリング装置を提供することができる。

また、請求項２に記載の発明は、前記ナットを支承する転がり軸受のうち、スラスト荷重が負荷される転がり軸受に総ボールタイプの四点接触玉軸受が用いられているので、軸受の径方向すきまに対して軸方向すきまの範囲を抑制することができ、組立後のナットの軸方向動き量を最小限に抑えることができると共に、負荷容量を格段に増大させることができ、軸受剛性を高めることができる。したがって、ナットに嵌挿された操舵軸におけるラック歯と、このラック歯に噛合するピニオンの適正な歯当りの確保、および正逆回転時に発生する歯打ち音を低減させることができ、振動および騒音を抑制した電動パワーステアリング装置を提供することができる。

また、請求項３に記載の発明は、前記外輪および内輪のうち少なくとも内輪が一対のリング部材で構成されているので、外輪と内輪とで形成される環状の空間内に多数のボールを有効に収容することができ、負荷容量を格段に増大させることができる。

また、請求項４に記載の発明は、前記一対のリング部材が連結手段によって一体化されているので、軸受の取扱いが簡便になると共に、装置等に軸受を組み立てる際のミスアライメントを抑制することができる。

また、請求項５に記載の発明は、前記外輪および内輪のそれぞれの転走面に所定の表面粗さを有する超仕上面が形成されているので、所定の母線形状を得ることができ、かつその表面粗さを小さくすることができる。したがって、摩擦トルク低減と偏摩耗防止および寿命を向上させることができると共に、所定の接触角が得られることで、左右接触角のバラツキによってボールの自転中心が定まらずに発生するボールの振動を抑制することができる。

また、請求項６に記載の発明は、前記各転走面における少なくとも転走方向の表面粗さが０．１Ｒａ以下に規制されているのでその騒音低減効果は顕著に現われる。

本発明に係る電動パワーステアリング装置は、略円筒状をなすハウジングと、このハウジングに貫通し、車輪を操舵する操舵機構に連結され、ラック歯が一体に形成された操舵軸と、ピニオンハウジングに対して転がり軸受を介して回転自在に支承されるピニオン軸と、このピニオン軸に設けられ、前記ラック歯に噛合してステアリングホイールからの回転力を前記操舵軸の長手方向の力に変換するピニオンとを有するラック・ピニオン機構と、前記操舵軸の一部がねじ軸となり、このねじ軸に複数のボールを介して外嵌されたナットとからなるボールねじ機構と、このボールねじ機構のナットに嵌合され、前記ハウジングに対して前記ナットを回転自在に支承する転がり軸受と、前記ステアリングホイールで発生する操舵トルクに応じて補助トルクが発生するモータとを備えた電動パワーステアリング装置において、前記ピニオン軸を支承する転がり軸受のうち、スラスト荷重が負荷される転がり軸受に総ボールタイプの四点接触玉軸受が用いられているので、軸受の径方向すきまに対して軸方向すきまの範囲を抑制することができ、組立後のピニオン軸の軸方向動き量を最小限に抑えることができると共に、負荷容量を格段に増大させることができ、軸受剛性を高めることができる。したがって、ピニオンとラック歯の適正な歯当りの確保、および正逆回転時に発生する歯打ち音を低減させることができ、振動および騒音を抑制した電動パワーステアリング装置を提供することができる。

略円筒状をなすハウジングと、このハウジングに貫通し、車輪を操舵する操舵機構に連結され、ラック歯が一体に形成された操舵軸と、ピニオンハウジングに対して転がり軸受を介して回転自在に支承されるピニオン軸と、このピニオン軸に設けられ、前記ラック歯に噛合してステアリングホイールからの回転力を前記操舵軸の長手方向の力に変換するピニオンとを有するラック・ピニオン機構と、前記操舵軸の一部がねじ軸となり、このねじ軸に複数のボールを介して外嵌されたナットとからなるボールねじ機構と、このボールねじ機構のナットに嵌合され、前記ハウジングに対して前記ナットを回転自在に支承する転がり軸受と、前記ステアリングホイールで発生する操舵トルクに応じて補助トルクが発生するモータとを備えた電動パワーステアリング装置において、前記ピニオン軸およびナットを支承する転がり軸受のうち、スラスト荷重が負荷される転がり軸受に総ボールタイプの四点接触玉軸受が用いられている。

以下、本発明の実施の形態を図面に基いて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の第１の実施形態を示す一部破断側面図、図２は、図１のラック・ピニオン機構を示す要部拡大断面図、図３は、図２のボールねじ機構を示す一部破断要部拡大図、図４は、図３の四点接触玉軸受の一実施形態を示す縦断面図である。

モータハウジング１は、図示しないブラケットを介して車体に固定される。このモータハウジング１内には操舵軸（ラック軸）２が貫通している。操舵軸２の両端部にはタイロッド３、４が連設され、車輪を操舵する操舵機構（図示せず）に連結されている。モータハウジング１の一側から斜め上方に延びるようにピニオン軸５が設けられ、このピニオン軸５は上端でステアリングホイール（図示せず）に連結される。

ピニオン軸５は、図２に示すように、その回転は下端の変換機構（ラック・ピニオン機構）６を介して操舵軸２に軸方向の移動力として伝達される。変換機構６は、操舵軸２の長手方向の一部に形成されているラック歯７と、ピニオン軸５の下端に設けられ、ラック歯７と噛合するピニオン８とからなる。ピニオン軸５の一部には、その操舵トルクを検出し、モータ制御装置（図示せず）にその検出信号を送信するトルク検出器（図示せず）が設けられている。

ピニオン軸５は、深溝玉軸受からなる転がり軸受９と四点接触玉軸受１０を介してピニオンハウジング１１に対して回転自在に支承されている。また、ピニオン軸５の端部にはラジアル荷重を負荷する針状ころ軸受１２が設けられている。この針状ころ軸受１２は、内輪が省略され、ピニオン軸５の軸端に直接に設けられた内側転走面５ａと、両鍔付きシェル外輪１２ａと、両者間に収容された複数の針状ころ１２ｂとからなる総ころタイプで、所定のラジアルすきまを有している。一方、転がり軸受９は主としてラジアル荷重を負荷し、この転がり軸受９よりも軸方向すきまが小さく設定された四点接触玉軸受１０はスラスト荷重を負荷する。

図１において、モータハウジング１は略円筒状に形成され、中央の筒体１ａの両端に支持部材１ｂ、１ｃをそれぞれ結合して構成されている。モータハウジング１の内周中央部には、モータ１３を構成するステータ１４が圧入固定されている。ステータ１４は、コアおよびステータコイルからなり、この内周には、モータ１３のロータ１５が所定の径方向すきまを介して対向配置されている。このロータ１５は磁性体により円筒状に形成され、スリーブ１６の外周に一体固定されている。こうしたモータ１３は、図示しないモータ制御装置により、前述したトルク検出器の検出信号に従って制御される。

スリーブ１６はボールねじを構成するナット２０に連結され、転がり軸受（深溝玉軸受）１７および四点接触玉軸受２２によりモータハウジング１内に回転自在に支承されている。スリーブ１６の内周には操舵軸２が軸方向移動自在に挿通されている。モータ１３の回転は、ボールねじ１８を介してこの操舵軸２に対して軸方向の移動力として伝達される。また、ボールねじ１８は、操舵軸２の軸方向の一部として構成され、外周に螺旋状のねじ溝１９ａが形成されたボールねじ軸１９と、内周にねじ溝１９ａに対応するねじ溝２０ａが形成されたナット２０と、これらのねじ溝１９ａ、２０ａ間に転動自在に収容された多数のボール２１とからなる。ナット２０は、その外径部に嵌合された四点接触玉軸受２２を介してモータハウジング１内に回転自在に支承されている。この四点接触玉軸受２２は、図３に示すように、ナット２０の外径部に突設された位置決め用のフランジ２３と止め輪２４とで挟持された状態で軸方向に位置決め固定されている。さらに、このナット２０の一端部には、前述したロータ１５の一端部が外嵌されている。

変換機構６において、ピニオン軸５を回転自在に支承する転がり軸受９および四点接触玉軸受１０のうち、ピニオン８の近傍部分を支持するこの四点接触玉軸受１０は、図４に示すように、内周に外側転走面２５ａが形成された外輪２５と、この外側転走面２５ａに対向する内側転走面２６ａが形成された内輪２６と、両転走面２５ａ、２６ａ間に転動自在に収容されたボール２７とを備えている。

外輪２５はゴシックアーチの断面形状、すなわち、軸受の幅中心に対して軸方向に等距離オフセットした一対の曲率中心を有する円弧面を有する外側転走面２５ａが形成されている。一方、内輪２６は、互いに突き合された一対の内リング部材２８、２９から構成されている。各内リング部材２８、２９の外周には所定の曲率半径を有する円弧状の断面形状からなる転走面２８ａ、２９ａがそれぞれ形成され、各転走面２８ａ、２９ａは互いに協働してゴシックアーチの断面形状からなる内側転走面２６ａが形成されている。

内輪２６を構成する一対の内リング部材２８、２９は、予め連結治具等で互いに突き合わされた状態で、外周面が研削加工にて所定の円弧状の断面形状に形成された後、超仕上加工が施されて表面粗さが小さく規制されている。その後、再び一対の内リング部材２８、２９に分離され、各内リング部材２８、２９のそれぞれの突合せ面２８ｂ、２９ｂが研削加工にて所定量カットされる。この幅研削加工後に、一対の内リング部材２８、２９が一体的に組み合わされ、ボールと二点接触するゴシックアーチの断面形状からなる内側転走面２６ａが形成される。

これにより、深溝玉軸受等の一般的な玉軸受と同じ水準の表面粗さ、すなわち、研削加工後の０．２〜０．４Ｒａに対して、超仕上加工後で０．０５〜０．１Ｒａの範囲に規制することが可能となる。したがって、研削加工によって形成された所定の母線形状を崩すことなく、各転走面２８ａ、２９ａの表面粗さを効率良く小さくすることができ、摩擦トルク低減と摩耗防止および寿命を向上させると共に、軸受の昇温や異音の発生を防止した四点接触玉軸受１０を提供することができる。

本実施形態における四点接触玉軸受１０は、外側転走面２５ａおよび内側転走面２６ａの断面形状がゴシックアーチに形成されているので、軸受の径方向すきまに対して軸方向すきまの範囲を抑制することができ、組立後のピニオン軸５の軸方向動き量を最小限に抑えることができる。また、この四点接触玉軸受１０は保持器を廃止した総ボールタイプで、内輪２６が一対の内リング部材２８、２９で構成され、外輪２５と内輪２６とで形成される環状の空間内に多数のボール２７を有効に収容することができるため、負荷容量を格段に増大させることができ、軸受剛性を高めることができる。したがって、軸方向すきま範囲の抑制効果と相俟って、ピニオン８とラック歯７の適正な歯当りの確保、および正逆回転時に発生する歯打ち音を低減させることができる。

また、ボールねじ機構を構成するナット２０をハウジング１に対して回転自在に支承する四点接触玉軸受２２は、図３に示すように、内周に外側転走面３０ａが形成された外輪３０と、この外側転走面３０ａに対向する内側転走面３１ａが形成された内輪３１と、両転走面３０ａ、３１ａ間に転動自在に収容されたボール３２とを備えている。この四点接触玉軸受２２も前述した変換機構６における四点接触玉軸受１０と同様の構成を有しているので、軸受の径方向すきまに対して軸方向すきまの範囲を抑制することができ、組立後のナット２０の軸方向動き量を最小限に抑えることができる。また、この四点接触玉軸受２２は保持器を廃止した総ボールタイプのため、負荷容量を格段に増大させることができ、軸受剛性を高めることができる。したがって、軸方向すきま範囲の抑制効果と相俟って、ピニオン８とラック歯７の適正な歯当りの確保、および正逆回転時に発生する歯打ち音を低減させることができる。

図５は、本発明に係る四点接触玉軸受の他の実施形態を示す縦断面図である。この実施形態は前述した実施形態（図４）と主として外輪の構成が異なるのみで、その他前述した実施形態と同一部品同一部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

この四点接触玉軸受は、内周に外側転走面３３ａが形成された外輪３３と、外周に内側転走面２６ａが形成された内輪３４と、両転走面３３ａ、２６ａ間に転動自在に収容されたボール２７とからなる。

外輪３３は、互いに突き合された一対の外リング部材３５、３６から構成されている。各外リング部材３５、３６の内周には所定の曲率半径を有する円弧状の断面形状からなる転走面３５ａ、３６ａがそれぞれ形成され、各転走面３５ａ、３６ａは互いに協働してゴシックアーチの断面形状、すなわち、軸受の幅中心に対して軸方向に等距離オフセットした一対の曲率中心を有する円弧面を有する外側転走面３３ａが形成されている。

外輪３３を構成する一対の外リング部材３５、３６は、予め連結治具等で互いに突き合わされた状態で、内周面が研削加工にて所定の円弧状の断面形状に形成された後、超仕上加工が施されて表面粗さが小さく規制されている。その後、再び一対の外リング部材３５、３６に分離され、各外リング部材３５、３６のそれぞれの突合せ面３５ｂ、３６ｂが研削加工にて所定量カットされる。この幅研削加工後に、一対の外リング部材３５、３６が一体的に組み合わされ、ボール２７と二点接触するゴシックアーチの断面形状からなる外側転走面３３ａが形成される。

一方、内輪３４もこの外輪３４と同様、互いに突き合された一対の内リング部材３７、３８から構成され、これら内リング部材３７、３８の外周には所定の曲率半径を有する円弧状の断面形状からなる転走面２８ａ、２９ａがそれぞれ形成され、各転走面２８ａ、２９ａは互いに協働し、ボール２７と二点接触するゴシックアーチの断面形状を有する内側転走面２６ａが形成されている。

これにより、深溝玉軸受等の一般的な玉軸受と同じ水準の転走面の表面粗さ、すなわち、研削加工後の０．２〜０．４Ｒａに対して、超仕上加工後で０．０５〜０．１Ｒａの範囲に規制することが可能となる。したがって、研削加工によって形成された所定の母線形状を崩すことなく、各転走面３３ａ、２６ａの表面粗さを効率良く小さくすることができ、摩擦トルク低減と摩耗防止および寿命を向上させると共に、軸受の昇温や異音の発生を防止した四点接触玉軸受を提供することができる。

超仕上加工としてはこれ以外にも、例えば外輪３３の場合、外輪３３を構成する一対の外リング部材３５、３６を、予め連結治具等で互いに突き合わされた状態で、内周面が研削加工にて所定の円弧状の断面形状に形成された後、一対の外リング部材３５、３６に分離され、一対の外リング部材３５、３６に別々に超仕上加工が施された後に、各外リング部材３５、３６のそれぞれの突合せ面３５ｂ、３６ｂを研削加工にて所定量カットしても良い。

また、一対の外リング部材３５、３６の突合せ面３５ｂ、３６ｂ間に予め所定の厚みを有するスペーサを介在させ、連結治具等で一体にした状態で、内周面が研削加工にて所定の円弧状の断面形状に形成され、さらに一対の外リング部材３５、３６に超仕上加工が施され、その後スペーサを取り外すようにしても良い。こうした製造方法では、従来のように一対のリング部材を前工程で所定の幅寸法に研削加工するだけで良く、一対のリング部材の突合せ面を転走面の超仕上加工後に研削加工しなくても良い。したがって、厳密な取扱いをしなくても幅研削工程で転走面に打ち傷等が発生するのを防止することができる。

また、本実施形態では、外輪３３の外周面に円形溝３９が突合せ面３５ｂ、３６ｂを跨ぐように複数形成されている。また、この円形溝３９は、断面が蟻溝状に開口部が底部よりも狭くなるように形成され、金属製の止め輪４０が嵌合されている。この止め輪４０は円形溝３９の開口部よりも僅かに線径が大きく設定され、シメシロを持って圧入されている。これにより、止め輪４０は僅かに塑性変形した状態で嵌合されるため、一対の外リング部材３５、３６はガタなく強固に一体化される。一方、内輪３４も同様、内周面に円形溝４１が突合せ面２８ｂ、２９ｂを跨ぐように複数形成されている。そして、この円形溝４１に止め輪４２が嵌合され、一対の内リング部材３７、３８はガタなく強固に一体化される。

図６は、本発明に係る四点接触玉軸受のさらに他の実施形態を示す縦断面図である。この実施形態は前述した実施形態（図５）と主として内外輪の固定手段が異なるのみで、その他同一部品同一部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

この四点接触玉軸受は、内周に外側転走面３３ａが形成された外輪４３と、外周に内側転走面２６ａが形成された内輪４４と、両転走面３３ａ、２６ａ間に転動自在に収容されたボール２７とからなる。

外輪４３は、互いに突き合された一対の外リング部材４５、４６から構成されている。各外リング部材４５、４６の内周には所定の曲率半径を有する円弧状の断面形状からなる転走面３５ａ、３６ａがそれぞれ形成され、各転走面３５ａ、３６ａは互いに協働してゴシックアーチの断面形状を有する外側転走面３３ａが形成されている。

一方、内輪４４もこの外輪４３と同様、互いに突き合された一対の内リング部材４７、４８から構成され、これら内リング部材４７、４８の外周には所定の曲率半径を有する円弧状の断面形状からなる転走面２８ａ、２９ａがそれぞれ形成され、各転走面２８ａ、２９ａは互いに協働してゴシックアーチの断面形状を有する内側転走面２６ａが形成されている。

本実施形態では、外輪４３の外周面に突合せ面３５ｂ、３６ｂを挟んで一対の環状溝４９、４９が形成されている。この環状溝４９、４９に断面略コの字形の連結環５０が嵌合されている。この連結環５０を弾性変形させて環状溝４９に装着することにより、一対の外リング部材３５、３６はガタなく強固に一体化される。一方、内輪４４も同様、内周面に一対の環状溝５１、５１が突合せ面２８ｂ、２９ｂを挟んで形成されている。そして、この環状溝５１に連結環５２が装着され、一対の内リング部材４７、４８はガタなく強固に一体化されている。なお、ここでは鋼板製で表面が硬化処理された連結環５０、５２を弾性変形させて環状溝４９、５１に装着したものを例示したが、これに限らず、例えば硬化処理されていない連結環を環状溝に塑性変形させて加締装着し、一対のリング部材をガタなく強固に一体化するようにしても良い。

図７は、本発明に係る四点接触玉軸受のさらに他の実施形態を示す縦断面図である。この実施形態は前述した実施形態（図５、図６）と主として内外輪の固定手段が異なるのみで、その他同一部品同一部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

この四点接触玉軸受は、内周に外側転走面３３ａが形成された外輪５３と、外周に内側転走面２６ａが形成された内輪５４と、両転走面３３ａ、２６ａ間に転動自在に収容されたボール２７とからなる。外輪５３は、一対の外リング部材５５、５６で構成され、内輪５４は、一対の内リング部材５７、５８で構成されている。

外輪５３および内輪５４にはそれぞれ軸方向に延びる貫通孔５９、５９が穿設され、この貫通孔５９、５９に固定ボルト６０、６０が嵌挿され、固定ナット６１、６１で外リング部材５５、５６および内リング部材５７、５８がそれぞれ一体に締結されている。これにより、外輪５３を構成する一対の外リング部材５５、５６および内輪５４を構成する一対の内リング部材５７、５８が連結手段によって一体化されているので、簡単な構成で一対のリング部材を均等に、かつ確実に固定することができ、左右の接触角のバラツキを防止することができ、軸受の振動発生を抑制することができる。また、軸受の取扱いが簡便になると共に、装置等に軸受を組み立てる際のミスアライメントを抑制することができる。

なお、本実施形態では、モータハウジング１内に操舵軸２が貫通し、この操舵軸２と同軸にボールねじ１８を構成するボールねじ軸１９が軸方向の一部として一体形成されると共に、操舵軸２上に中空状のモータ１３が配設された、所謂同軸タイプの伝導構造を例示したが、本発明はこのような構造に限らず、図示はしないが、ハウジングにモータが並設され、ベルトを介してモータの回転を、ボールねじを構成するナットに伝達する、所謂ベルトタイプの伝導構造であっても良い。

以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

本発明に係る電動パワーステアリング装置は、ボールねじ機構とラック・ピニオン機構を有し、ピニオン軸およびラック軸を転がり軸受によって回転自在に支承するようにしたものに適用できる。

本発明に係る電動パワーステアリング装置の第１の実施形態を示す一部破断側面図である。 同上、ラック・ピニオン機構を示す要部拡大断面図である。 同上、ボールねじ機構を示す一部破断要部拡大図である。 本発明に係る四点接触玉軸受の一実施形態を示す縦断面図である。 本発明に係る四点接触玉軸受の他の実施形態を示す縦断面図である。 本発明に係る四点接触玉軸受のさらに他の実施形態を示す縦断面図である。 本発明に係る四点接触玉軸受のさらに他の実施形態を示す縦断面図である。 従来の電動パワーステアリング装置を示す一部破断側面図である。 同上、ラック・ピニオン機構を示す要部拡大断面図である。

符号の説明

１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・モータハウジング
１ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・筒体
１ｂ、１ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・支持部材
２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・操舵軸
３、４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・タイロッド
５・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ピニオン軸
５ａ、２６ａ、３１ａ・・・・・・・・・・・・・・・内側転走面
６・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・変換機構
７・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ラック歯
８・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ピニオン
９・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・転がり軸受
１０、２２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・四点接触玉軸受
１１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ピニオンハウジング
１２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・針状ころ軸受
１２ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・両鍔付きシェル外輪
１２ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・針状ころ
１３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・モータ
１４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ステータ
１５・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ロータ
１６・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・スリーブ
１７・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・転がり軸受
１８・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ボールねじ
１９・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ボールねじ軸
１９ａ、２０ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・ねじ溝
２０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ナット
２１、２７、３２・・・・・・・・・・・・・・・・・ボール
２３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・フランジ
２４、４０、４２・・・・・・・・・・・・・・・・・止め輪
２５、３０、３３、４３、５３・・・・・・・・・・・外輪
２５ａ、３０ａ、３３ａ・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
２６、３１、３４、４４、５４・・・・・・・・・・・内輪
２８、２９、３７、３８、４７、４８、５７、５８・・内リング部材
２８ａ、２９ａ、３５ａ、３６ａ・・・・・・・・・・転走面
２８ｂ、２９ｂ、３５ｂ、３６ｂ・・・・・・・・・・突合せ面
３５、３６、４５、４６、５５、５６・・・・・・・・外リング部材
３９、４１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・円形溝
４９、５１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・環状溝
５０、５２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・連結環
５９・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・貫通孔
６０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・固定ボルト
６１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・固定ナット
１０１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・操舵軸
１０１ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ラック歯
１０２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ナット部材
１０３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ボール
１０４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・雄ねじ溝
１０５・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・モータ
１０６・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・雌ねじ溝
１１０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ピニオン軸
１１０ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ピニオン
１１１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ステータ
１１２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ロータ
１１３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・磁極
１１４、１１５・・・・・・・・・・・・・・・・・・深溝玉軸受
１１６、１１７、１１８、１１９・・・・・・・・・・転がり軸受
１１９ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・内側転走面
１１９ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・両鍔付きシェル外輪
１１９ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・針状ころ
１２０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・内径面部
１２１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・弾性部材
Ｈ１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ラックハウジング
Ｈ２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ピニオンハウジング
Ｈ３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・モータハウジング

Claims (6)

1. 略円筒状をなすハウジングと、
   このハウジングに貫通し、車輪を操舵する操舵機構に連結され、ラック歯が一体に形成された操舵軸と、
   ピニオンハウジングに対して転がり軸受を介して回転自在に支承されるピニオン軸と、
   このピニオン軸に設けられ、前記ラック歯に噛合してステアリングホイールからの回転力を前記操舵軸の長手方向の力に変換するピニオンとを有するラック・ピニオン機構と、
   前記操舵軸の一部がねじ軸となり、このねじ軸に複数のボールを介して外嵌されたナットとからなるボールねじ機構と、
   このボールねじ機構のナットに嵌合され、前記ハウジングに対して前記ナットを回転自在に支承する転がり軸受と、
   前記ステアリングホイールで発生する操舵トルクに応じて補助トルクが発生するモータとを備えた電動パワーステアリング装置において、
   前記ピニオン軸を支承する転がり軸受のうち、スラスト荷重が負荷される転がり軸受に総ボールタイプの四点接触玉軸受が用いら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。
2. 前記ナットを支承する転がり軸受のうち、スラスト荷重が負荷される転がり軸受に総ボールタイプの四点接触玉軸受が用いられている請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記外輪および内輪のうち少なくとも内輪が一対のリング部材で構成されている請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記一対のリング部材が連結手段によって一体化されている請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記外輪および内輪のそれぞれの転走面に所定の表面粗さを有する超仕上面が形成されている請求項１乃至４いずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
6. 前記各転走面における少なくとも転走方向の表面粗さが０．１Ｒａ以下に規制されている請求項１乃至５いずれかに記載の電動パワーステアリング装置。

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