JP2005178538A - ベルト駆動式電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ベルト駆動式電動パワーステアリング装置において、ベルトが切れても、ベルトがハウジングの内面とプーリの間に噛み込むことのないようにし、信頼性を向上すること。
【解決手段】 ギヤハウジング１１にラック軸１４を直線移動可能に支持するとともに、ギヤハウジング１１に電動モータ２０を取付け、電動モータ２０の回転軸２０Ａに結合した駆動プーリ２２の回転力を、該駆動プーリ２２にベルトを介して接続された従動プーリ３６を含む動力伝達機構を介してラック軸に伝えるベルト駆動式電動パワーステアリング装置１０において、駆動プーリ２２と従動プーリ３６とベルト３７を収容するハウジング１１の内面が、各プーリの外周に対してなす距離Ｋを、ベルト３７の厚みｈより大きく設定してなるもの。
【選択図】 図３

Description

本発明はベルト駆動式電動パワーステアリング装置に関する。

特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置は、ギヤハウジングにラック軸を直線移動可能に支持するとともに、ギヤハウジングに電動モータを取付け、電動モータの回転軸に結合した駆動プーリの回転力を、該駆動プーリにベルトを介して接続された従動プーリを含む動力伝達機構を介してラック軸に伝える。運転者がステアリングホイールを操舵し、ステアリング軸に接続したピニオンが噛合うラック軸を移動させる操舵力を、電動モータによりアシストするものである。
特開昭62-85763

特許文献１の電動パワーステアリング装置では、駆動プーリと従動プーリに巻掛けられて周回中のベルトが切れたとき、ベルトがそれらのプーリとハウジングの内面の間に噛み込み、ステアリングロックするおそれがある。
本発明の課題は、ベルト駆動式電動パワーステアリング装置において、ベルトが切れても、ベルトがハウジングの内面とプーリの間に噛み込むことのないようにし、信頼性を向上することにある。

請求項１の発明は、ギヤハウジングにラック軸を直線移動可能に支持するとともに、ギヤハウジングに電動モータを取付け、電動モータの回転軸に結合した駆動プーリの回転力を、該駆動プーリにベルトを介して接続された従動プーリを含む動力伝達機構を介してラック軸に伝えるベルト駆動式電動パワーステアリング装置において、駆動プーリと従動プーリとベルトを収容するハウジングの内面が、各プーリの外周に対してなす距離を、ベルトの厚みより大きく設定してなるようにしたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記駆動プーリと従動プーリのうちで、大径をなすプーリを、鉛直方向に関する下側に配置したものである。

（請求項１）
(a)ベルトが切れても、ハウジングの内面と各プーリの外周との間にベルトの厚みより大きな間隔が確保されているため、ベルトがそれらのプーリとハウジングの内面の間に噛み込むことがない。ベルトの噛み込みに起因するステアリングロックを生ずることがなく、信頼性を向上できる。

尚、ベルトは切れたときに曲率半径を大きくするように展開する習性があり、各プーリの外周から離れてハウジングの内面に貼り付く側に展開する。これにより、各プーリはベルトを引きずることなく空転し、ベルトの噛み込みを生じない。

（請求項２）
(b)小径プーリを上側に、大径プーリを下側に配置した。切れたベルトの上側に位置する部分は、重力により上側のプーリの上半周の外周上に落下する傾向があるが、落下しても、上側のプーリは小径であって上半周の周長が短いから、該プーリの上半周に引っかかり続けることなく下方に落下し、該プーリにからみつきにくい。他方、切れたベルトの下側に位置する部分は、前述の展開習性及び重力により下側のプーリの外周から直ちに離れ、ベルトの噛み込みを生じない。

図１はベルト駆動式電動パワーステアリング装置を示す全体側面図、図２は電動パワーステアリング装置の要部を示す断面図、図３はベルトの切れた状態を示す図２のIII−III線に沿う断面図、図４は図３の要部拡大図である。

ベルト式電動パワーステアリング装置１０は、図１に示す如く、ギヤハウジング１１（第１ギヤハウジング１１Ａと第２ギヤハウジング１１Ｂ）を有し、このギヤハウジング１１（第１ギヤハウジング１１Ａ）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（不図示）を連結し、この出力軸にピニオン（不図示）を設け、このピニオンに噛合うラック軸１４をギヤハウジング１１に左右方向に直線移動可能に支持している。入力軸１２と出力軸の間には、不図示の操舵トルクセンサを設けている。操舵トルクセンサは、ステアリングホイールに加えた操舵トルクに起因するトーションバーの弾性ねじり変形により、入力軸１２と出力軸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。

電動パワーステアリング装置１０は、ラック軸１４の両端部をギヤハウジング１１（第１ギヤハウジング１１Ａ、第２ギヤハウジング１１Ｂ）の両側に突出し、それらの端部にタイロッド１５Ａ、１５Ｂを連結し、ラック軸１４の直線移動に連動するタイロッド１５Ａ、１５Ｂを介して、左右の車輪を転舵可能にする。

電動パワーステアリング装置１０は、電動モータ２０を取付ボルト２１によりギヤハウジング１１（第２ギヤハウジング１１Ｂ）に取付け、図２に示す如く、電動モータ２０の回転軸２０Ａのセレーション孔に駆動プーリ２２の中心軸２３のセレーションを同軸的に結合している。駆動プーリ２２の中心軸２３は、後述する如く、ギヤハウジング１１（第１ギヤハウジング１１Ａ）に支持される。

電動パワーステアリング装置１０は、ラック軸１４にボールねじ３０を設け、ボールねじ３０にボール３１を介して噛合うボールナット３２を有し、ギヤハウジング１１（第１ギヤハウジング１１Ａ）に支持した軸受３３によりボールナット３２を回転自在に支持する。３４は軸受３３の外輪用ナットである。ボールナット３２の外周には、ロックナット３５により従動プーリ３６が固定される。

電動パワーステアリング装置１０は、電動モータ２０の側の駆動プーリ２２と、ボールナット３２の側の従動プーリ３６にベルト３７を巻掛け、駆動プーリ２２の回転力をベルト３７から従動プーリ３６経由でボールナット３２に伝え、ひいてはラック軸１４に伝えて該ラック軸１４を直線移動させる。

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。

(2)操舵トルクセンサが検出した操舵トルクが所定値を超えるとき、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の発生トルクに基づく駆動プーリ２２の回転力が、ベルト３７から従動プーリ３６経由でボールナット３２に伝えられ、ボールねじ３０を介してラック軸１４を直線移動させる操舵アシスト力になる。

電動パワーステアリング装置１０は、駆動プーリ２２と従動プーリ３６に巻掛けたベルト３７の張力調整構造を以下の如くに有する（図２）。

駆動プーリ２２は調整カラー４０を介してギヤハウジング１１（第１ギヤハウジング１１Ａ）に支持される。即ち、駆動プーリ２２には、その中心孔に圧入されて固定される中心軸２３が同軸的に一体結合される。そして、中心軸２３はボールベアリング等の軸受４１、４２を介して調整カラー４０の円形状内周支持部４０Ｂに枢支され、軸受４１、４２は調整カラー４０に螺着される外輪用ナット４３により該調整カラー４０に固定される。調整カラー４０は円形状外周支持部４０Ａをギヤハウジング１１に設けた支持孔４４に嵌合して支持される。調整カラー４０は、外周支持部４０Ａの大径部と小径部の間の段差面を、ギヤハウジング１１の支持孔４４の内周の段差面に突き当てる状態で、ギヤハウジング１１の支持孔４４から突き出た外周ねじ部に螺着される固定ナット４５をギヤハウジング１１における支持孔４４の開口端面に圧接させることにて、ギヤハウジング１１に取付けられる。

調整カラー４０は、上述の如くに、ギヤハウジング１１に支持される外周支持部４０Ａと、駆動プーリ２２を支持する内周支持部４０Ｂとを備え、外周支持部４０Ａの支持中心Ｏ1に対し、内周支持部４０Ｂの支持中心Ｏ2を偏心量ｅだけ偏心配置する。また、ギヤハウジング１１に対する調整カラー４０の上記外周支持部４０Ａの支持中心Ｏ1まわりにおける取付角度位置を調整可能とするように、調整カラー４０の支持中心Ｏ1上における外端面に例えば六角頭状（又は角孔状）の工具係合部４６を一体的に設けてある。

尚、ギヤハウジング１１（第１ギヤハウジング１１Ａ）に対する調整カラー４０の取付角度位置を調整したとき、ギヤハウジング１１に対する駆動プーリ２２及び中心軸２３の位置が変位するのに応じて、中心軸２３に同軸結合されている電動モータ２０をギヤハウジング１１（第２ギヤハウジング１１Ｂ）に対して変位可能にすべく、電動モータ２０の取付フランジに設けた取付ボルト２１（電動モータ２０のギヤハウジング１１への取付ボルト）のボルト挿通孔を長孔状にしてある。

従って、電動モータ２０の取付ボルト２１と、調整カラー４０の固定ナット４５をゆるめた状態で、ギヤハウジング１１に対する調整カラー４０の取付角度位置を調整することができ、その調整状態は取付ボルト２１と固定ナット４５の締込みにより固定化される。

ギヤハウジング１１に対する調整カラー４０の取付角度位置を調整すると、上記偏心量ｅの存在により、ギヤハウジング１１に対する駆動プーリ２２の中心軸位置が変位するものになる。結果として、ギヤハウジング１１に対する支持軸Ｏ3が固定化されている従動プーリ３６に対する、駆動プーリ２２の軸間距離を設定替えするものになる。これにより、駆動プーリ２２と従動プーリ３６に巻掛けたベルト３７の張力を適度に設定し、ベルト３７のゆるみ、ひいては外れを防止し、電動モータ２０による操舵アシストの安定を図ることができる。

しかるに、電動パワーステアリング装置１０にあっては、図３、図４に示す如く、駆動プーリ２２と従動プーリ３６とベルト３７を収容するハウジングである、ギヤハウジング１１Ｂの内面が、各プーリ２２、３６の外周に対してなす距離Ｋを、ベルト３７の厚みｈより大きく（ｈ＞Ｋ）設定している。

本実施例では、駆動プーリ２２と従動プーリ３６のうちで、小径のプーリ２２を鉛直方向に関する上側に、大径のプーリ３６を鉛直方向に関する下側に配置している。

尚、本実施例のベルト３７としては、ベルト３７の無端周回方向に沿って補強繊維の芯体を入れたゴムベルト等を採用できる。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)ベルト３７が切れても、ハウジング１１Ｂの内面と各プーリ２２、３６の外周との間にベルト３７の厚みより大きな間隔Ｋが確保されているため、ベルト３７がそれらのプーリ２２、３６とハウジング１１Ｂの内面の間に噛み込むことがない。ベルト３７の噛み込みに起因するステアリングロックを生ずることがなく、信頼性を向上できる。

尚、ベルト３７は切れたときに曲率半径を大きくするように展開する習性があり、各プーリ２２、３６の外周から離れてハウジング１１Ｂの内面に貼り付く側に展開する。これにより、各プーリ２２、３６はベルト３７を引きずることなく空転し、ベルト３７の噛み込みを生じない。

(b)小径プーリ２２を上側に、大径プーリ３６を下側に配置した。切れたベルト３７の上側に位置する部分は、重力により上側のプーリ２２の上半周の外周上に落下する傾向があるが、落下しても、上側のプーリ２２は小径であって上半周の周長が短いから、該プーリ２２の上半周に引っかかり続けることなく下方に落下し、該プーリ２２にからみつきにくい。他方、切れたベルト３７の下側に位置する部分は、前述の展開習性及び重力により下側のプーリ３６の外周から直ちに離れ、ベルト３７の噛み込みを生じない。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例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。

図１はベルト駆動式電動パワーステアリング装置を示す全体側面図である。 図２は電動パワーステアリング装置の要部を示す断面図である。 図３はベルトの切れた状態を示す図２のIII−III線に沿う断面図である。 図４は図３の要部拡大図である。

符号の説明

１０ 電動パワーステアリング装置
１１、１１Ａ、１１Ｂ ギヤハウジング
１４ ラック軸
２０ 電動モータ
２０Ａ 回転軸
２２ 駆動プーリ
３６ 従動プーリ
３７ ベルト

Claims (2)

1. ギヤハウジングにラック軸を直線移動可能に支持するとともに、ギヤハウジングに電動モータを取付け、電動モータの回転軸に結合した駆動プーリの回転力を、該駆動プーリにベルトを介して接続された従動プーリを含む動力伝達機構を介してラック軸に伝えるベルト駆動式電動パワーステアリング装置において、
   駆動プーリと従動プーリとベルトを収容するハウジングの内面が、各プーリの外周に対してなす距離を、ベルトの厚みより大きく設定してなることを特徴とするベルト駆動式電動パワーステアリング装置。
2. 前記駆動プーリと従動プーリのうちで、大径をなすプーリを、鉛直方向に関する下側に配置した請求項１に記載のベルト駆動式電動パワーステアリング装置。

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