JP2013166527A

JP2013166527A - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2013166527A
Application number: JP2012032545A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Kameda; 佳数亀田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-02-17
Filing date: 2012-02-17
Publication date: 2013-08-29

Abstract

【課題】ベルトの張力を調整する際の作業性を向上させること。
【解決手段】電動パワーステアリング装置１００では、両プーリ３１，３２の回転中心間距離Ｓを変更することによりベルト３３の張力を調整するベルト張力調整機構Ａが設けられている。ベルト張力調整機構Ａは、従動プーリ３２を回転可能に支持する従動プーリ支持ハウジング（ステアリングハウジング１４）に一体的に設けられて両プーリ３１，３２の回転中心間距離Ｓを変更可能な方向に沿って延びるラックギヤ４１と、駆動プーリ３１を回転可能に支持する駆動プーリ支持ハウジング（モータハウジング２２）に一体的に設けられてラックギヤ４１に対して噛合する回転ギヤ４２と、ラックギヤ４１に対して回転ギヤ４２を回転不能に連結する連結具（４３，４４）を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置、特に、電動モータの回転軸と同軸上に結合した駆動プーリの回転力を、ステアリング装置の回転部材と同軸上に結合した従動プーリに、ベルトを介して伝達することによって、操舵アシストを行うように構成した電動パワーステアリング装置に関する。

この種の電動パワーステアリング装置は、例えば、下記特許文献１に示されている。下記特許文献１に記載されている電動パワーステアリング装置においては、従動プーリを回転可能に支持する従動プーリ支持ハウジング（ギヤハウジング）に対して、駆動プーリを回転可能に支持する駆動プーリ支持ハウジング（モータハウジング）がハウジング回転中心を中心として回転可能に組付けられ、駆動プーリの回転中心がハウジング回転中心に対してオフセットした位置に設けられている。このため、駆動プーリ支持ハウジングが従動プーリ支持ハウジングに対してハウジング回転中心を中心として回転されること（モータハウジングの回転角を調整すること）により、前記両プーリの回転中心間距離が変更（芯間距離が調整）されて、ベルトの張力が調整されるように構成されている。

特開２００８−４４６０４号公報

上記特許文献１に記載されている電動パワーステアリング装置では、従動プーリ支持ハウジングにハウジング回転中心を中心とする円弧状のガイド長孔が設けられ、これに挿通されたボルトが駆動プーリ支持ハウジングに螺着されている。このため、ベルトの張力調整に際して、ボルトが緩められて、駆動プーリ支持ハウジングが従動プーリ支持ハウジングに対して回転されると、ボルトがガイド長孔に沿って移動することとなる。

ところで、ボルトがガイド長孔に沿って移動する際には、ボルトがベルトの張力を受けた状態にてガイド長孔の壁面を滑って移動するため、大きくてばらつく摺動抵抗が生じる。したがって、芯間距離の調整とベルトの張力確認（張力調整）を同時に行うこと（駆動プーリ支持ハウジングを従動プーリ支持ハウジングに対して回転させるのに必要なトルクで、ベルトの張力値を代用すること）が困難であり、芯間距離の調整とベルトの張力確認を別個に実施する必要があって、作業性が悪い。

本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、
電動モータの回転軸と同軸上に結合した駆動プーリの回転力を、ステアリング装置の回転部材と同軸上に結合した従動プーリに、ベルトを介して伝達することによって、操舵アシストを行うように構成した電動パワーステアリング装置において、
前記両プーリの回転中心間距離を変更することにより前記ベルトの張力を調整するベルト張力調整機構が設けられていて、同ベルト張力調整機構は、前記従動プーリを回転可能に支持する従動プーリ支持ハウジングに一体的に設けられて前記両プーリの回転中心間距離を変更可能な方向に沿って延びるラックギヤと、前記駆動プーリを回転可能に支持する駆動プーリ支持ハウジングに一体的に設けられて前記ラックギヤに対して噛合する回転ギヤと、前記ラックギヤに対して前記回転ギヤを回転不能に連結する連結具を備えていることに特徴がある。

本発明による電動パワーステアリング装置おいては、ベルト張力調整機構が、上記したラックギヤと回転ギヤと連結具を備えているため、連結具による連結固定を解いた状態で、ラックギヤに対して回転ギヤを回転させれば、回転ギヤが転がりながらラックギヤに沿って移動する。これにより、両プーリの回転中心間距離（芯間距離）が変更されて、ベルトの張力が調整される。なお、ベルトの張力が調整された後には、連結具によって、ラックギヤに対して回転ギヤが回転不能に連結されて、両プーリの回転中心間距離が維持される。

ところで、本発明による電動パワーステアリング装置では、回転ギヤのラックギヤに対する転がりによって、両プーリの回転中心間距離が変更されて、ベルトの張力が調整されるため、回転ギヤとラックギヤの接触抵抗は従来の摺動抵抗に比して極めて小さくて安定したものとなる。したがって、芯間距離の調整とベルトの張力確認を同時に行うこと（駆動プーリ支持ハウジングを従動プーリ支持ハウジングに対して回転させるのに必要なトルクで、ベルトの張力値を代用すること）が可能であって、ベルトの張力を調整する際の作業性を向上させることが可能である。

上記した本発明の実施に際して、前記ベルト張力調整機構に、前記従動プーリ支持ハウジングに対して前記駆動プーリ支持ハウジングを回転駆動させる回転駆動装置と、この回転駆動装置によって前記駆動プーリ支持ハウジングに加えられる回転トルクを検出するトルクセンサが設けられていることも可能である。この場合には、連結具による連結固定を解いた状態で、トルクセンサの検出値に基づいて、同検出値が目標値となるように、回転駆動装置により駆動プーリ支持ハウジングを従動プーリ支持ハウジングに対して回転駆動させることが可能であるとともに、トルクセンサによって検出される値が目標値となったときに、回転駆動装置による回転駆動を停止させることが可能であって、ベルトの張力を自動的に調整することが可能である。

なお、上記した本発明の実施に際して、回転ギヤが転がりながらラックギヤに沿って移動する際に、回転ギヤのラックギヤに沿った移動をガイドするガイド手段を従動プーリ支持ハウジングに設けて実施することも可能である。この場合には、ラックギヤに対して回転ギヤを回転させる際の作業性を向上させることが可能である。

本発明による電動パワーステアリング装置の一実施形態を概略的に示した縦断正面図である。図１の２−２線に沿った横断平面図である。図１の３−３線に沿った縦断側面図である。図１に示した電動パワーステアリング装置に、回転駆動装置とトルクセンサを付設した実施形態を概略的に示した縦断正面図である。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図３は本発明による電動パワーステアリング装置の一実施形態を概略的に示していて、この電動パワーステアリング装置１００では、車幅方向に配置されるラック軸１１（ボールねじ軸）に対して電動モータ２０の回転軸２１が平行に配置されている。電動パワーステアリング装置１００は、ラック式のステアリング装置１０と電動モータ２０を備えていて、電動モータ２０の回転軸２１と同軸上にトルク伝達可能に結合した駆動プーリ３１の回転力（電動モータ２０の回転力）を、ステアリング装置１０の回転部材であるボールナット１２と同軸上にトルク伝達可能に結合した従動プーリ３２に、歯付のベルト３３を介して伝達することによって、操舵アシストを行うように構成されている。

ラック式のステアリング装置１０は、それ自体公知のものであり、ステアリングホイール（図示省略）にピニオンシャフト（図示省略）とステアリングシャフト（図示省略）等を介して連結されているラック軸１１が、ステアリングハウジング１４に車幅方向にて移動可能に支持されている。また、このステアリング装置１０では、ボールナット１２が、軸受１３を介してステアリングハウジング１４に回転自在に組付けられている。また、ボールナット１２と軸受１３が、ボールナット１２に組付けた固定ナット１５と、ステアリングハウジング１４に組付けた固定ナット１６によって位置決め固定されている。

電動モータ２０は、ステアリングホイールからステアリングシャフトに伝達される操舵トルクに応じて駆動されるように構成されている。このため、回転軸２１の回転が、駆動プーリ３１、ベルト３３、従動プーリ３２を介してボールナット１２に伝達されて、ラック軸１１の軸方向駆動力（アシスト力）とされて、操舵アシストが行なわれる。なお、回転軸２１は、電動モータ２０のモータハウジング２２に回転自在に組付けられている。

ところで、この実施形態においては、ステアリングハウジング１４とモータハウジング２２間に、図１〜図３に示したように、ベルト３３の張力を調整するためのベルト張力調整機構Ａが設けられている。ベルト張力調整機構Ａは、両プーリ３１，３２の回転中心間距離（芯間距離）を変更することによりベルト３３の張力を調整するものであり、ラックギヤ４１と回転ギヤ４２を備えるとともに、ボルト４３とナット４４を備えている。

ラックギヤ４１は、従動プーリ３２を回転可能に支持するステアリングハウジング１４（従動プーリ支持ハウジング）に一体的に設けられていて、両プーリ３１，３２の回転中心間距離Ｓを変更可能な方向（図１の上下方向）に沿って延びている。回転ギヤ４２は、駆動プーリ３１を回転可能に支持するモータハウジング２２（駆動プーリ支持ハウジング）に一体的に設けられていて、ラックギヤ４１に対して噛合している。

ボルト４３とナット４４は、ラックギヤ４１に対して回転ギヤ４２を回転不能に連結する連結具であり、互いの締結によってステアリングハウジング１４に対してモータハウジング２２を連結固定することが可能である。また、ボルト４３は、モータハウジング２２の環状フランジ部に設けた挿通長孔２２ａに挿通されるとともに、ステアリングハウジング１４に設けた取付長孔１４ａに挿通されている。なお、ボルト４３とナット４４の締結を緩めれば、ステアリングハウジング１４に対してモータハウジング２２が移動可能となって、ラックギヤ４１に対して回転ギヤ４２が回転可能となる。

また、この実施形態においては、回転ギヤ４２のラックギヤ４１に沿った移動（図１の上下方向移動）をガイドするガイド手段Ｂが設けられている。ガイド手段Ｂは、ステアリングハウジング１４に一体的に形成された直線状ガイド５１を備えていて、モータハウジング２２に一体的に形成された円形プレート５２を非接触状態（図２や図３では接触しているように記載されているが、実際には僅かな隙間が設けられている）で上下動可能にガイドしている。直線状ガイド５１は、ステアリングハウジング１４に矩形の凹部を形成することによって、ラックギヤ４１に対して対向する部位にてラックギヤ４１に平行に形成されている。円形プレート５２は、回転ギヤ４２に近接して同軸的に形成されている。

上記のように構成したこの実施形態の電動パワーステアリング装置１００においては、ベルト張力調整機構Ａが、上記したラックギヤ４１と回転ギヤ４２と連結具としてのボルト４３とナット４４を備えているため、連結具（ボルト４３とナット４４）によるステアリングハウジング１４とモータハウジング２２の連結固定を解いた状態で、ラックギヤ４１に対して回転ギヤ４２を回転させれば、回転ギヤ４２が転がりながらラックギヤ４１に沿って移動する。これにより、両プーリ３１，３２の回転中心間距離Ｓが変更されて、ベルト３３の張力が調整される。なお、ベルト３３の張力が調整された後には、連結具（ボルト４３とナット４４）によって、ステアリングハウジング１４とモータハウジング２２が連結固定されることにより、ラックギヤ４１に対して回転ギヤ４２が回転不能に連結されて、両プーリ３１，３２の回転中心間距離Ｓが維持される。

ところで、上記した実施形態の電動パワーステアリング装置１００では、回転ギヤ４２のラックギヤ４１に対する転がりによって、両プーリ３１，３２の回転中心間距離Ｓが変更されて、ベルト３３の張力が調整されるため、回転ギヤ４２とラックギヤ４１の接触抵抗は従来の摺動抵抗に比して極めて小さくて安定したものとなる。したがって、回転中心間距離Ｓ（芯間距離）の調整とベルト３３の張力確認を同時に行うこと（駆動プーリ支持ハウジング（２２）を従動プーリ支持ハウジング（１４）に対して回転させるのに必要なトルクで、ベルト（３３）の張力値を代用すること）が可能であって、ベルト３３の張力を調整する際の作業性を向上させることが可能である。

また、上記した実施形態の電動パワーステアリング装置１００においては、回転ギヤ４２のラックギヤ４１に沿った移動（図１の上下方向移動）をガイドするガイド手段Ｂが設けられている。このため、回転ギヤ４２が転がりながらラックギヤ４１に沿って移動する際に、回転ギヤ４２のラックギヤ４１に沿った移動がガイド手段Ｂによってガイドされる。したがって、ラックギヤ４１に対して回転ギヤ４２を回転させる際の作業性を向上させることが可能である。

上記した実施形態では、ベルト張力調整機構Ａが、ラックギヤ４１と回転ギヤ４２を備えるとともに、ボルト４３とナット４４を備える構成として実施したが、図４に示したように、ベルト張力調整機構Ａに、回転駆動装置６０とトルクセンサ７０を設けて実施することも可能である。回転駆動装置６０は、モータハウジング２２を把持・解放可能で脱着可能なチャック機構６１と、モータハウジング２２をチャック機構６１と共に回転駆動可能な駆動モータ６２を備えていて、チャック機構６１と駆動モータ６２の各作動が電気制御装置ＥＣＵによって制御可能に構成されている。トルクセンサ７０は、回転駆動装置６０等によってモータハウジング２２に加えられる回転トルクを検出するものであり、電気制御装置ＥＣＵに接続されていて、回転駆動装置６０と連係して作動するように構成されている。

図４に示した実施形態では、ベルト張力調整機構Ａに回転駆動装置６０とトルクセンサ７０が設けられている。このため、連結具（ボルト４３とナット４４）によるステアリングハウジング１４とモータハウジング２２の連結固定を解いた状態で、トルクセンサ７０の検出値に基づいて、同検出値が目標値となるように、回転駆動装置６０によりモータハウジング２２をステアリングハウジング１４に対して回転駆動させることが可能であるとともに、トルクセンサ７０によって検出される値が目標値となったときに、回転駆動装置６０による回転駆動を停止させることが可能であって、ベルト３３の張力を自動的に調整することが可能である。

また、上記した各実施形態では、車幅方向に配置されるラック軸１１に対して電動モータ２０が並列的に配置されている電動パワーステアリング装置１００に本発明を適用したが、これに限らず、本発明は、種々の電動パワーステアリング装置（例えば、車両前後方向に配置されるステアリングシャフトに対して電動モータが並列的に配置されている電動パワーステアリング装置）にも、同様にまたは適宜変更して実施することが可能である。

１０…ステアリング装置、１１…ラック軸（ボールねじ軸）、１２…ボールナット（回転部材）、１４…ステアリングハウジング（従動プーリ支持ハウジング）、２０…電動モータ、２１…回転軸、２２…モータハウジング（駆動プーリ支持ハウジング）、３１…駆動プーリ、３２…従動プーリ、３３…ベルト、４１…ラックギヤ、４２…回転ギヤ、４３，４４…ボルト、ナット（連結具）、６０…回転駆動装置、７０…トルクセンサ、１００…電動パワーステアリング装置、Ａ…ベルト張力調整機構、Ｂ…ガイド手段

Claims

電動モータの回転軸と同軸上に結合した駆動プーリの回転力を、ステアリング装置の回転部材と同軸上に結合した従動プーリに、ベルトを介して伝達することによって、操舵アシストを行うように構成した電動パワーステアリング装置において、
前記両プーリの回転中心間距離を変更することにより前記ベルトの張力を調整するベルト張力調整機構が設けられていて、同ベルト張力調整機構は、前記従動プーリを回転可能に支持する従動プーリ支持ハウジングに一体的に設けられて前記両プーリの回転中心間距離を変更可能な方向に沿って延びるラックギヤと、前記駆動プーリを回転可能に支持する駆動プーリ支持ハウジングに一体的に設けられて前記ラックギヤに対して噛合する回転ギヤと、前記ラックギヤに対して前記回転ギヤを回転不能に連結する連結具を備えていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記ベルト張力調整機構に、前記従動プーリ支持ハウジングに対して前記駆動プーリ支持ハウジングを回転駆動させる回転駆動装置と、この回転駆動装置によって前記駆動プーリ支持ハウジングに加えられる回転トルクを検出するトルクセンサが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。