JP2008044604A - 張力調節機構を備えた電動式操向装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ベルトの張力を調節することができ、騒音の発生を防止できる電動式操向装置を提供する。
【解決手段】操向補助動力を供給するためのモータを含む電動式操向装置を提供する。この電動式操向装置は、ベルト３０３を通じてモータ１３０の駆動プーリ３０１に連結されて駆動力を伝達される従動プーリ３０５と、従動プーリ３０５を囲むギアハウジング３０７と、ギアハウジング３０７に回転可能に結合されるモータハウジング３０９と、モータハウジング３０９の回転角を調節することによって、ベルト３０３の張力を調節する張力調節機構３１１と、を含む。
ギアハウジング３０７に対するモータハウジング３０９の相対回転角を調節することによって、ベルト３０３の張力を容易に調節することができ、ベルト３０３の振動または騒音の発生を防止することができる。
【選択図】図３ｂ

Description

本発明は、電動式操向装置に関し、より詳しくは、ギアハウジングに対して相対回転が可能なモータハウジングの回転角を調節することによって、ベルトの張力を調節できる張力調節機構を備えた電動式操向装置に関する。

一般に、自動車の操向装置としては、油圧ポンプの油圧を利用した油圧式操向装置（Hydraulic Power Steering Apparatus）が使われているが、１９９０年代以後、モータを利用した電動式操向装置（Electric
Power Steering Apparatus）が徐々に普及してきている。

既存の油圧式操向装置は、操向補助動力を供給する動力源である油圧ポンプがエンジンにより駆動されて操向ホイールの回転の可否に関わらず、常にエネルギーを消耗する。これに対して、電動式操向装置は、操向ホイールの回転により操向トルクが発生されれば、モータが発生された操向トルクに比例する操向補助動力を供給する。したがって、電動式操向装置を使用する場合には、油圧式操向装置を使用する場合に比べてエネルギー効率を向上させることができる。

図１は、従来技術に係る電動式操向装置の構成図である。

図１に示すように、一般的に電動式操向装置は、操向ホイール１０１から両側の車輪１０８まで繋がる操向システム１００と、操向システムに操向補助動力を供給する補助動力機構１２０と、を含んで構成される。

操向システム１００は、上段が操向ホイール１０１に連結されて操向ホイール１０１と共に回転し、下段は一対のユニバーサルジョイント１０３を介してピニオン軸１０４に連結される操向軸１０２を含んで構成される。また、ピニオン軸１０４は、ラック−ピニオン機構部１０５を通じてラックバー１０９に連結され、ラックバー１０９の両端はタイロッド１０６及びナックルアーム１０７を通じて自動車の車輪１０８に連結される。

ラック−ピニオン機構部１０５は、ピニオン軸１０４の下段に形成されるピニオンギア１１１とラックバー１０９の外周面一側に形成されているラックギア１１２とが互いに噛み合って形成され、このラック−ピニオン機構部１０５を通じてピニオン軸１０４の回転運動がラックバー１０９の直線運動に変化する。したがって、運転者が操向ホイール１０１を操作すればピニオン軸１０４が回転し、ピニオン軸１０４の回転によってラックバー１０９が軸方向に直線運動をし、ラックバー１０９の直線運動がタイロッド１０６及びナックルアーム１０７を通じて車輪１０８の向きを変更することになる。

補助動力機構１２０は、運転者が操向ホイール１０１に加える操向トルクを感知し、感知された操向トルクに比例する電気信号を出力するトルクセンサ１２１と、トルクセンサ１２１から伝えられる電気信号に基づいて制御信号を発生する電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１２３と、電子制御装置１２３から伝えられる制御信号に基づいて操向補助動力を発生させるモータ１３０と、ベルトを媒介にしてモータ１３０で発生した補助動力をラックバー１０９に伝達するベルト式伝動装置１４０と、を含んで構成される。

したがって、電動式操向装置は、操向ホイール１０１の回転によって発生した操向トルクがラック−ピニオン機構部１０５を経てラックバー１０９に伝達され、発生された操向トルクによりモータ１３０で発生した操向補助動力がベルト式伝動装置１４０によりラックバー１０９に伝えられるように構成される。即ち、操向システム１００で発生した操向トルクとモータ１３０で発生した操向補助動力とが合わせられて、ラックバー１０９を軸方向に運動する。

なお、電動式操向装置は、モータ１３０で発生した操向補助動力を操向軸１０２、またはピニオン軸１０４に伝達する方式で構成されてもよい。

図２は、従来技術に係る電動式操向装置の部分断面図である。

図２に示すように、従来技術に係る電動式操向装置は、自動車の横方向に延長され、かつ、外周面の一側にラックギアを備えるラックバー１０９と、ラックギアと噛み合うピニオンギアを備えるピニオン軸１０４と、ボール２０１を媒介にしてボールスクリュー２０３と噛み合うボールナット２０５を含むボールスクリュー部２１０、ボールナット２０５とモータ軸２２１とを連結するベルト式伝動装置１４０と、モータ１３０と、を含んで構成される。

ピニオン軸１０４は、操向軸を通じて操向ホイールに連結され、外周面の一側に一定の長さのスクリューが形成されているラックバー１０９は、ラックハウジング２２３に内蔵される。また、ラックハウジング２２３は、ラックギア側の第１ハウジング２２５とモータ側の第２ハウジング２２７とに分けられる。

ベルト式伝動装置１４０は、モータ軸２２１とボールナット２０５とを連結するベルトを含んで形成され、操向ホイールに加えられた操向トルクに比例してモータ１３０によって発生される操向補助動力を、ボールナット２０５を通じてラックバー１０９に伝達する。

この従来の電動式操向装置によれば、ベルト式伝動装置１４０は、ラックバー１０９の振動と衝撃などがモータ１３０に直接伝えられることを防止する長所がある一方、ベルトやプーリの摩耗などによって、ベルトの張力が変動する。よって、ベルトで振動が発生し、その振動が車体に伝えられることにより、騒音が発生するという問題があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ベルトの張力を調節することができ、騒音の発生を防止可能な、新規かつ改良された電動式操向装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、操向補助動力を供給するためのモータを含む電動式操向装置であって、ベルトを通じてモータの駆動プーリに連結されて駆動力を伝達される従動プーリと、従動プーリを囲むギアハウジングと、ギアハウジングに回転可能に結合されるモータハウジングと、モータハウジングの回転角を調節することによって、ベルトの張力を調節する張力調節機構と、を含むことを特徴とする、電動式操向装置が提供される。

かかる構成によれば、ギアハウジングに対するモータハウジングの相対回転角を調節することによって、ベルトの張力を容易に調節することができ、ベルトの振動または騒音の発生を防止することができる。

また、モータハウジングの回転中心と駆動プーリの軸中心とは、相互に所定距離離隔するように形成されてもよい。

また、ギアハウジングの外側に突出形成される結合部と、結合部に形成され、かつモータハウジングの回転中心を中心とする円弧形状のガイド孔と、ガイド孔を貫通してモータハウジングに結合される締結手段と、を更に含んでもよい。

また、締結手段は、ボルトであってもよい。

また、張力調節機構は、結合部から突出形成される支持部材と、支持部材に貫通結合する調節手段と、を含んでもよい。

また、調節手段は、ボルトであってもよい。

また、結合部は、ギアハウジングの両側に各々形成されてもよい。

また、ギアハウジングの外側に突出形成され、かつ結合部から離隔するヒンジ部と、ヒンジ部を貫通してモータハウジングに結合するヒンジ軸と、を更に含んでもよい。

また、モータハウジングは、ヒンジ軸を中心に回転可能であってもよい。

以上説明したように本発明によれば、ベルトの張力を調節することができ、騒音の発生を防止できる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜第１実施形態＞
図３ａは、本発明の第１実施形態に係る電動式操向装置を示す部分斜視図であり、図３ｂは、図３ａのＡ−Ａ方向の断面図である。

図３ａ及び図３ｂに各々示すように、本発明の第１実施形態に係る電動式操向装置は、操向補助動力を供給するためのモータ１３０と、モータ１３０の一側から突出する駆動プーリ３０１と、ベルト３０３を通じてモータ１３０の駆動プーリ３０１に連結されて駆動力を伝達される従動プーリ３０５と、駆動プーリ３０１及び従動プーリ３０５を囲むギアハウジング３０７と、ギアハウジング３０７に回転可能に結合されるモータハウジング３０９と、モータハウジング３０９の回転角を調節することによりベルト３０１の張力を調節する張力調節機構３１１と、を含んで構成される。

駆動プーリ３０１は、モータ１３０の回転子（図示せず）に連結されて回転し、従動プーリ３０５は、ベルト３０３を通じて駆動プーリ３０１に連結されてモータ１３０の回転力を伝達されることになる。また、従動プーリ３０５は、ボールスクリュー（図示せず）を通じてラックバー１０９に接している。

ギアハウジング３０７は、駆動プーリ３０１及び従動プーリ３０５を囲むように形成される。

ギアハウジング３０７の上部の左右両側には結合部３１３が突出形成されており、結合部３１３には円弧形状のガイド孔３１５が形成され、ガイド孔３１５を貫通してモータハウジング３０９に挿入されるボルト３１７を通じてギアハウジング３０７とモータハウジング３０９とが結合される。

モータハウジング３０９は、モータ１３０から突出する回転子（図示せず）が貫通して駆動プーリ３０１に連結されるようにする。

また、モータハウジング３０９は、ガイド孔３１５及びボルト３１７を通じてギアハウジング３０７に回転可能に結合されるが、モータハウジング３０９は、円弧形状で形成されたガイド孔３１５に沿って回転することになる。すなわち、ガイド孔３１５の延長線がなす円の中心が、モータハウジング３０９の回転中心３１９となる。

駆動プーリ３０１は、モータハウジング３０９の回転中心３１９から所定距離離隔する地点を貫通して形成される。

したがって、モータハウジング３０９をギアハウジング３０７に対し相対回転させれば、駆動プーリ３０１の軸中心３２１は、モータハウジング３０９の回転中心３１９を中心にして空転することになる。

張力調節機構３１１は、ギアハウジング３０７に対するモータハウジング３０９の相対回転角を調節することによって、ベルト３０３に掛かる張力を調節するための装置であって、支持部材３２３及び調節ボルト３２５を含んで構成される。

支持部材３２３は、ギアハウジング３０７の結合部３１３に形成され、調節ボルト３２５は、支持部材３２３の一側に挿入され、かつ端部がモータハウジング３０９の一側に接する。支持部材３２３は、ボルトなどの締結手段により結合部３１３に固定されるか、必要によって結合部３１３と一体形成されることができる。

モータハウジング３０９を回転させようとする時には、調節ボルト３２５を回転することによって、モータハウジング３０９に所定大きさの力を加えればよい。

即ち、調節ボルト３２５を回転させれば、調節ボルト３２５の端部がモータハウジング３０９を押して、それによってモータハウジング３０９がギアハウジング３０７に対して相対回転をすることになる。よって、相対回転角を容易に調節することができ、結果的に、ベルト３０３に掛かる張力も容易に調節できるようになる。

図３ｂに示すように、モータハウジング３０９を反時計方向に回転させれば、駆動プーリ３０１も反時計方向に回転するので、駆動プーリ３０１と従動プーリ３０５との間の距離が遠くなり、結局、ベルト３０３の張力は大きくなる。

一方、モータハウジング３０９を時計方向に回転させれば、駆動プーリ３０１と従動プーリ３０５との間の距離が近づいてベルト３０３の張力が小さくなる。

一方、ギアハウジング３０７とモータハウジング３０９とを結合させるボルト３１７が緩まる場合にも、調節ボルト３２５がモータハウジング３０９の位置を固定することができる。よって、走行中にボルト３１７が緩まりベルト３０３が張力を失い、操向機能（操向補助機能）を喪失する等の危険を防止することができる。

＜第２実施形態＞
図４は、本発明の第２実施形態に係る電動式操向装置を示す部分横断面図である。

図４に示すように、本発明の第２実施形態に係る電動式操向装置の場合、ギアハウジング３０７の上部の右側には結合部３１３が形成されており、左側にはヒンジ部４０１が形成されている。また、ヒンジ軸４０３がヒンジ部４０１を通過してモータハウジング３０９に挿入されるので、モータハウジング３０９の回転中心３１９がヒンジ軸４０３の軸中心と一致することになる。一方、ガイド孔３１５の延長線がなす円の中心は、ヒンジ軸４０３の軸中心と一致する。

結合部３１３の上側には支持部材３２３が形成されており、調節ボルト３２５が支持部材３１３を貫通してモータハウジング３０９の外周面に調節ボルト３２５の端部が接する。

したがって、調節ボルト３２５を操作することで、モータハウジング３０９はヒンジ軸４０３を中心にギアハウジング３０７に対して相対回転ができることになり、それによってベルト３０３に掛かる張力の大きさも調節できることになる。

その他の構成及び作用は、本発明の第１実施形態と同一であるので、同一な構成要素に対しては同一な符号を付けて、その詳細な説明及び作用の説明は省略する。

＜第１，第２実施形態による効果＞
以上、本発明の第１，第２実施形態に係る電動式操向装置について説明した。これらの電動式操向装置によれば、ギアハウジング３０７に対して相対回転が可能なようにモータハウジング３０９を形成し、このモータハウジング３０９の相対回転角を調節することによって、ベルト３０３の張力を容易に調節できる。従って、ベルト３０３の振動または騒音の発生を防止することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

従来技術に係る電動式操向装置の構成図である。 従来技術に係る電動式操向装置の部分断面図である。 本発明の第１実施形態に係る電動式操向装置を示す部分斜視図である。 図３ａのＡ−Ａ方向の断面図である。 本発明の第２実施形態に係る電動式操向装置を示す部分横断面図である。

符号の説明

１３０ モータ
３０１ 駆動プーリ
３０３ ベルト
３０５ 従動プーリ
３０７ ギアハウジング
３０９ モータハウジング
３１１ 張力調節機構
３１３ 結合部
３１５ ガイド孔
３１７ ボルト
３１９ 回転中心
３２１ 軸中心
３２３ 支持部材
３２５ 調節ボルト
４０１ ヒンジ部
４０３ ヒンジ軸

Claims (9)

1. 操向補助動力を供給するためのモータを含む電動式操向装置であって、
   ベルトを通じて前記モータの駆動プーリに連結されて駆動力を伝達される従動プーリと、
   前記従動プーリを囲むギアハウジングと、
   前記ギアハウジングに回転可能に結合されるモータハウジングと、
   前記モータハウジングの回転角を調節することによって、前記ベルトの張力を調節する張力調節機構と、
   を含むことを特徴とする、電動式操向装置。
2. 前記モータハウジングの回転中心と前記駆動プーリの軸中心とは、相互に所定距離離隔するように形成されることを特徴とする、請求項１に記載の電動式操向装置。
3. 前記ギアハウジングの外側に突出形成される結合部と、
   前記結合部に形成され、かつ前記モータハウジングの前記回転中心を中心とする円弧形状のガイド孔と、
   前記ガイド孔を貫通して前記モータハウジングに結合される締結手段と、
   を更に含むことを特徴とする、請求項２に記載の電動式操向装置。
4. 前記締結手段は、ボルトであることを特徴とする、請求項３に記載の電動式操向装置。
5. 前記張力調節機構は、
   前記結合部から突出形成される支持部材と、
   前記支持部材に貫通結合する調節手段と、
   を含むことを特徴とする、請求項３に記載の電動式操向装置。
6. 前記調節手段は、ボルトであることを特徴とする、請求項５に記載の電動式操向装置。
7. 前記結合部は、前記ギアハウジングの両側に各々形成されることを特徴とする、請求項３〜６のいずれかに記載の電動式操向装置。
8. 前記ギアハウジングの外側に突出形成され、かつ前記結合部から離隔するヒンジ部と、
   前記ヒンジ部を貫通して前記モータハウジングに結合するヒンジ軸と、
   を更に含むことを特徴とする、請求項３〜６のいずれかに記載の電動式操向装置。
9. 前記モータハウジングは、前記ヒンジ軸を中心に回転可能であることを特徴とする、請求項８に記載の電動式操向装置。

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