JP2014201196A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動パワーステアリング装置において、より簡易にベルトのテンションを適正範囲に設定維持することにある。
【解決手段】コイルばね３５の弾性力により、仕切部２４及び押圧部２６間、ひいては、従動プーリ４２及び駆動プーリ４１間の距離、さらにはベルト３３のテンションが定まることになる。よって、例えば、ボルトの緩みやベルト３３の延びが生じても、コイルばね３５の弾性力によって、ベルト３３のテンションが適正範囲に保たれる。また、両ハウジング２１，２５を組み付けるだけで、コイルばね３５の弾性力を通じてベルト３３のテンションが発生するため、ベルト３３のテンションの初期値への設定が容易となる。
【選択図】図２

Description

この発明は、電動パワーステアリング装置に関する。

従来、ラックアシスト式電動パワーステアリング装置では、電動モータの回転をプーリ・ベルト機構を介して変速してラック軸を包囲するボールねじ機構を回転させる。このボールねじ機構の回転によりラック軸を軸方向に移動させている。

このプーリ・ベルト機構は、駆動プーリと、従動プーリと、ベルトとを備える。ベルトは、両プーリ間に掛け渡されている。これにより、電動モータの駆動により駆動プーリが回転するとその回転トルクが従動プーリに伝達される。

この構成では、電動モータとラック軸との間の動力伝達経路にベルトが介在することになるので、ラック軸からの衝撃荷重や振動が電動モータに伝達されにくいという利点がある。しかしながら、ベルトに弛みが生じると、回転トルクの伝達率が悪化するため、ひいてはステアリングの回動操作が重たくなる。そこで、例えば、駆動プーリを覆うハウジングと、従動プーリを覆うハウジングとの間にスペーサーを設けることで、両プーリ間の距離、ひいてはベルトのテンションを調整する構成が公知である（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２２０９５９号公報

上記特許文献１の構成では、ベルトのテンション調整後に、ベルトの延び等によって、ベルトのテンションが低下するおそれがある。また、ハウジングの構成によっては、ハウジング同士を締結するボルトの緩みによってベルトのテンションが低下するおそれもある。さらに、上記特許文献１の構成では、電動パワーステアリング装置の組み立て時のベルトのテンションの調整作業が面倒であった。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より簡易にベルトのテンションを適正範囲に設定維持できる電動パワーステアリング装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
上記課題を解決する電動パワーステアリング装置は、自身のモータシャフトを回転させるモータと、前記モータシャフトと一体回転する駆動プーリ、従動プーリ及び前記駆動プーリから前記従動プーリへ回転運動を伝達するベルトからなる変速機構と、前記モータを収納するモータハウジングと、前記変速機構を収納するギヤハウジングと、を備えた電動パワーステアリング装置において、前記モータハウジング及び前記ギヤハウジングは、前記従動プーリ及び前記駆動プーリが配列される方向に相対移動可能に構成され、前記モータハウジング及び前記ギヤハウジングにそれぞれ形成され、互いに前記従動プーリ及び前記駆動プーリが配列される方向に対面する作用部と、前記両作用部に対して、それらを離間させる方向に弾性力を加える弾性部材と、備えている。

この構成によれば、弾性部材の弾性力により、両作用部間、ひいては、従動プーリ及び駆動プーリ間の距離、さらには当該距離に応じてベルトのテンションが定まることになる。よって、例えば、ボルトの緩みやベルトの延びが生じても、弾性部材の弾性力によって、ベルトのテンションが適正範囲に保たれる。また、両ハウジングを組み付けるだけで、弾性部材の弾性力を通じてベルトにテンションが発生するため、ベルトのテンションの初期値への設定が容易となる。よって、より簡易にベルトのテンションを適正範囲に設定維持することができる。

上記電動パワーステアリング装置について、前記ギヤハウジングの作用部における、前記モータハウジングの作用部に対面する部位には収納穴が形成され、前記収納穴には、前記弾性部材の先端が突出した状態で、前記弾性部材が収納され、前記モータシャフトの延出方向から前記モータハウジングが前記ギヤハウジングに組みつけられる際に、前記弾性部材の先端に接触する前記モータハウジングの作用部における部分には、前記弾性部材を前記収納穴内に圧縮していく傾斜面が形成されることが好ましい。

この構成によれば、ギヤハウジングにモータハウジングを組みつける際に、モータハウジングの作用部に形成される傾斜面を通じて、弾性部材が収納穴内に圧縮されていく。よって、スムーズにギヤハウジングにモータハウジングを組みつけることができる。

上記電動パワーステアリング装置について、前記両作用部及び前記弾性部材は、前記ベルトが囲む領域内であって、かつ前記両プーリ間に設置されることが好ましい。
この構成によれば、従来、利用されていなかったスペースに両作用部及び弾性部材を配置することで、電動パワーステアリング装置をコンパクトに構成することができる。

上記電動パワーステアリング装置について、前記モータハウジング及び前記ギヤハウジングは互いに締結された状態で、前記従動プーリ及び前記駆動プーリが配列される方向に相対移動可能に構成されることが好ましい。

この構成によれば、モータハウジング及びギヤハウジングは互いに締結された状態で、従動プーリ及び駆動プーリが配列される方向に相対移動可能に構成される。よって、モータハウジング及びギヤハウジング間の締結状態が緩まない状態であっても、ベルトのテンションが低下した場合には、弾性部材の弾性力によって、両プーリ間の距離が遠くなることで、ベルトのテンションが適正範囲に保たれる。

本発明によれば、電動パワーステアリング装置において、より簡易にベルトのテンションを適正範囲に設定維持することができる。

本発明の一実施形態における電動パワーステアリング装置の正面図。 本発明の一実施形態における電動パワーステアリング装置の断面図。 図２のＡ−Ａ線断面図。 ハウジング組み立て時における部分拡大断面図。

以下、本発明を具体化した一実施形態について図１〜図３に沿って説明する。ラックパラレルタイプとは、操舵補助用のモータの軸線がラック軸に対して平行をなすタイプをいう。

図１に示すように、電動パワーステアリング装置１０は、図示しない車体に固定されるハウジング２０を有している。ハウジング２０には、ラック軸１３が挿通されている。ラック軸１３の両端にはそれぞれ図示しないボールジョイントを介して図示しない車輪が連結される。ラック軸１３は、ステアリング操作に伴い回転するピニオンによって、自身の軸線方向に沿って直線運動を行う。ラック軸１３が自身の軸方向へ移動することによって車輪の向きが変えられる。

ハウジング２０は、ギヤハウジング２１と、モータハウジング２５とを有する。
図２に示すように、モータハウジング２５内には、モータ本体３０が収納されている。モータ本体３０から円柱状のモータシャフト３１が延出している。このモータシャフト３１は、モータハウジング２５の外側であって、ラック軸１３の軸方向と平行に延出する。モータシャフト３１は、円板状の駆動プーリ４１の中心に圧入される。

ギヤハウジング２１は、ハウジング本体部２２及びハウジング連結部２３から構成されている。
さらに、ハウジング本体部２２は略円筒状に形成されるとともに、その内部には、ラック軸１３の一部、ボールねじナット３４及び従動プーリ４２が収納される。

詳しくは、ハウジング本体部２２は、ラック軸１３の延出方向の途中で２つのハウジング片２２Ｌ，２２Ｒに分割されている。２つのハウジング片２２Ｌ，２２Ｒはボルト等の締結部材（図示略）を通じて嵌合された状態で固定されている。

ハウジング本体部２２には、ラック軸１３が挿通されている。そのラック軸１３の外周には、ボールねじナット３４がボール（図示略）を介して螺合されている。従動プーリ４２は、ボールねじナット３４と一体回転可能に、ボールねじナット３４に嵌合されている。

ハウジング本体部２２の内周面及びボールねじナット３４の外周面間には軸受２７が設置されている。この軸受２７によりボールねじナット３４がハウジング本体部２２に対して軸回転可能となる。

また、ハウジング連結部２３は、ハウジング本体部２２の上部に位置するとともに、図中の左側に開口した凹状に形成されている。そして、ハウジング連結部２３の内部には駆動プーリ４１が収納されている。

ハウジング連結部２３及びハウジング本体部２２間には板状の仕切部２４が形成されている。この仕切部２４はギヤハウジング２１に一体形成されるものである。仕切部２４の上面（ハウジング連結部２３の内部を形成する面）には、円柱状の収納穴２４ａが形成されている。この収納穴２４ａには、弾性部材としてコイルばね３５が設置されている。このコイルばね３５は、外力が加わっていない状態で、自身の上部が収納穴２４ａから露出する大きさに形成されている。

図２に示すように、モータハウジング２５は、ギヤハウジング２１のハウジング連結部２３に図中の左側からラック軸１３の軸方向に沿って嵌合可能に構成されている。
また、ギヤハウジング２１及びモータハウジング２５のそれぞれの上部には上方に延出する板状の被締結部２１ａ，２５ａが形成されている。ギヤハウジング２１及びモータハウジング２５が嵌合した状態で両被締結部２１ａ，２５ａが面接触する。

両被締結部２１ａ，２５ａには、その厚さ方向に貫通孔２１ｂ，２５ｂが形成されている。ギヤハウジング２１の貫通孔２１ｂは、ボルト１９ａの軸径に対応して形成されている。一方、モータハウジング２５の貫通孔２５ｂは、ボルト１９ａの軸径より図中の上下方向（ラック軸方向に直交する方向）に長く形成されている。ボルト１９ａの軸が両貫通孔２１ｂ，２５ｂに挿通された状態で、ボルト１９ａの軸端部側からナット１９ｂが螺合されている。これにより、ギヤハウジング２１及びモータハウジング２５が左右方向から締結される。

ここで、この締結された状態であっても、ボルト１９ａ（正確にはその軸）が貫通孔２５ｂ内を相対移動することで、ギヤハウジング２１及びモータハウジング２５間の上下方向の相対移動が可能となる。また、ギヤハウジング２１及びモータハウジング２５間の上下方向の相対移動を可能とするべく、ギヤハウジング２１及びモータハウジング２５が上下方向に面接する箇所には隙間Ｌ１，Ｌ２が形成されている。

モータハウジング２５には、モータシャフト３１と同方向に沿って、その下側において延出する押圧部２６が形成されている。モータハウジング２５がギヤハウジング２１に嵌合された状態において、上側から順に駆動プーリ４１、押圧部２６及び仕切部２４が順に配置された状態となる。このとき、押圧部２６及び仕切部２４は、図中の上下方向（両プーリ４１，４２の配列方向）の隙間を有し対面している。

押圧部２６における先端側の下面には傾斜面２６ａが形成されている。この傾斜面２６ａは、先端側に向かうにつれてモータシャフト３１側（上側）に向かう態様で傾斜している。押圧部２６は、仕切部２４の収納穴２４ａを上側から覆うように位置する。よって、コイルばね３５は押圧部２６によって圧縮されている。このときコイルばね３５は、仕切部２４及び押圧部２６に対して、それらを離間させる方向に自身の弾性力を加える。

図３に示すように、駆動プーリ４１及び従動プーリ４２間には円環状のベルト３３が掛け渡されている。そして、ベルト３３が囲む領域内であって、かつ従動プーリ４２及び駆動プーリ４１間には押圧部２６、コイルばね３５及び仕切部２４が位置する。両プーリ４１，４２及びベルト３３が変速機構の一例である。

つぎに、電動パワーステアリング装置１０の作用について説明する。
モータ本体３０が駆動すると、モータシャフト３１が駆動プーリ４１と一体で回転する。この駆動プーリ４１の回転は、ベルト３３を通じて従動プーリ４２に伝達される。従動プーリ４２は、ボールねじナット３４と一体で回転する。このボールねじナット３４の回転によりラック軸１３が軸方向に移動する。

つぎに、ハウジング２０を組み立てる際の作用について説明する。
モータシャフト３１には予め駆動プーリ４１を圧入する。これにより、モータシャフト３１が駆動プーリ４１と一体となる。そして、ギヤハウジング２１内にベルト３３を配置する。このベルト３３は、工具（図示略）によって駆動プーリ４１が挿入可能な状態に保持される。その状態で、モータハウジング２５をギヤハウジング２１に挿入していく。これにより、ベルト３３の内上部に駆動プーリ４１が進入していく。

このとき、図４に拡大して示すように、押圧部２６が仕切部２４の上面に対して右側に移動していく。そして、押圧部２６の傾斜面２６ａがコイルばね３５の左端部に当接する。さらに、押圧部２６が右側に移動すると、コイルばね３５が傾斜面２６ａに沿って相対移動することで、コイルばね３５が収納穴２４ａ内に圧縮されていく。

このとき、コイルばね３５の弾性力が仕切部２４及び押圧部２６間を離間させる方向に作用する。このため、コイルばね３５の弾性力によって、両ハウジング２１，２５間の隙間Ｌ１，Ｌ２、ひいては両プーリ４１，４２間の距離が決まる。この両プーリ４１，４２間の距離に応じてベルト３３のテンションが決まる。つまり、このときのベルト３３のテンションを考慮して、コイルばね３５のばね定数を設定する。よって、ユーザがベルト３３のテンションを初期値に設定する際に、コイルばね３５の弾性力を通じて自動でベルト３３のテンションを一定値まで上げることができる。このため、ベルト３３のテンションを初期値とするために、モータ本体３０を内包する重いモータハウジング２５を持ち上げる力が軽減される。

電動パワーステアリング装置１０が長期間に亘って動作すると、例えばモータ本体３０の振動等によって、ボルト１９ａ及びナット１９ｂの緩みが生じる場合がある。この場合、両ハウジング２１，２５間の相対移動により、両プーリ４１，４２間の距離が小さくなって、ベルト３３のテンションが大きく低下するおそれがある。この場合でも、コイルばね３５が押圧部２６及び仕切部２４に対して、それらを離間させる方向に弾性力を加えるため、上記ハウジング２１，２５間の相対移動を抑制し、ベルト３３のテンションをある程度維持することができる。

また、経年変化等によってベルト３３が延びた場合にも、コイルばね３５が押圧部２６及び仕切部２４、ひいては両プーリ４１，４２を離間させることで、ベルト３３のテンションをある程度維持することができる。

本実施形態では、仕切部２４及び押圧部２６が作用部に相当する。
以上、説明した実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）コイルばね３５の弾性力により、仕切部２４及び押圧部２６間、ひいては、従動プーリ４２及び駆動プーリ４１間の距離が決まる。ここで、従動プーリ４２及び駆動プーリ４１間の距離が遠いほど、ベルト３３のテンションが高くなる。従って、コイルばね３５の弾性力によりベルト３３のテンションが定まることになる。

よって、例えば、ボルトの緩みやベルト３３の延びが生じても、コイルばね３５の弾性力によって、ベルト３３のテンションが適正範囲に保たれる。
また、両ハウジング２１，２５を組み付けるだけで、コイルばね３５の弾性力を通じてベルト３３にテンションが発生するため、ベルト３３のテンションの初期値への設定が容易となる。よって、より簡易にベルト３３のテンションを適正範囲に設定維持することができる。

（２）ギヤハウジング２１にモータハウジング２５を組みつける際に、押圧部２６に形成される傾斜面２６ａを通じて、コイルばね３５が収納穴２４ａ内に圧縮されていく。よって、スムーズにギヤハウジング２１にモータハウジング２５を組みつけることができる。

（３）従来、利用されていなかったスペースである、ベルト３３が囲む領域内であってかつ従動プーリ４２及び駆動プーリ４１間に、仕切部２４、押圧部２６及びコイルばね３５を配置することで、電動パワーステアリング装置１０をコンパクトに構成することができる。

（４）モータハウジング２５及びギヤハウジング２１は、ボルト１９ａ及びナット１９ｂによって図２の左右方向から締結された状態で、従動プーリ４２及び駆動プーリ４１が配列される方向に相対移動可能に構成される。よって、モータハウジング２５及びギヤハウジング２１間の締結状態が緩まない状態であっても、ベルト３３のテンションが低下した場合には、コイルばね３５の弾性力によって、両プーリ４１，４２間が離間することで、ベルト３３のテンションが適正範囲に保たれる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・上記実施形態においては、仕切部２４には、収納穴２４ａが形成されていたが、この収納穴２４ａを省略してもよい。この場合、例えば、仕切部２４の上面に円柱状の芯部を形成し、その芯部の外側にコイルばね３５を設置する。また、仕切部２４の上面にコイルばね３５の下面を接着剤等で接着してもよい。

・上記実施形態においては、仕切部２４に収納穴２４ａが形成されていたが、押圧部２６に収納穴を形成してもよい。この場合、この収納穴の内頂面にコイルばね３５の上端が接着剤等で接着される。そして、仕切部２４におけるコイルばね３５と接触する角部に、上記傾斜面２６ａと同様に機能する傾斜面を形成してもよい。

・上記実施形態における押圧部２６の傾斜面２６ａを省略してもよい。この場合、コイルばね３５の上面を傾斜させてもよい。
・上記実施形態においては、図２に示すように、貫通孔２５ｂは上下方向に長く形成されていたが、ボルト１９ａの軸径に対応した形状であってもよい。この場合、ナット１９ｂを省略して、貫通孔２５ｂの内周面にねじが形成されてもよい。これにより、ボルト１９ａの緩みに伴うベルト３３のテンションの低下を抑制することができる。

・上記実施形態においては、弾性部材としてコイルばね３５が利用されていたが、弾性部材であればこれに限らず、例えばＯリング等であってもよい。
次に、前記実施形態から把握できる技術的思想をその効果と共に記載する。

（イ）前記弾性部材はコイルばねであることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
（ロ）前記傾斜面は、前記モータハウジングの作用部の先端に向かうにつれて、当該作用部の肉厚が薄くなるように形成されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。

１０…電動パワーステアリング装置、１３…ラック軸、１９ａ…ボルト、１９ｂ…ナット、２０…ハウジング、２１…ギヤハウジング、２１…ハウジング、２１ａ…被締結部、２１ｂ…貫通孔、２２…ハウジング本体部、２３…ハウジング連結部、２４…仕切部、２４ａ…収納穴、２５…モータハウジング、２５ａ…被締結部、２５ｂ…貫通孔、２６…押圧部（作用部）、２６ａ…傾斜面、３０…モータ本体、３１…モータシャフト、３３…ベルト、３４…ボールねじナット、３５…コイルばね（弾性部材）、４１…駆動プーリ、４２…従動プーリ。

Claims (4)

1. 自身のモータシャフトを回転させるモータと、
   前記モータシャフトと一体回転する駆動プーリ、従動プーリ及び前記駆動プーリから前記従動プーリへ回転運動を伝達するベルトからなる変速機構と、
   前記モータを収納するモータハウジングと、
   前記変速機構を収納するギヤハウジングと、を備えた電動パワーステアリング装置において、
   前記モータハウジング及び前記ギヤハウジングは、前記従動プーリ及び前記駆動プーリが配列される方向に相対移動可能に構成され、
   前記モータハウジング及び前記ギヤハウジングにそれぞれ形成され、互いに前記従動プーリ及び前記駆動プーリが配列される方向に対面する作用部と、
   前記両作用部に対して、それらを離間させる方向に弾性力を加える弾性部材と、備えた
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記ギヤハウジングの作用部における、前記モータハウジングの作用部に対面する部位には収納穴が形成され、前記収納穴には、前記弾性部材の先端が突出した状態で、前記弾性部材が収納され、
   前記モータシャフトの延出方向から前記モータハウジングが前記ギヤハウジングに組みつけられる際に、前記弾性部材の先端に接触する前記モータハウジングの作用部における部分には、前記弾性部材を前記収納穴内に圧縮していく傾斜面が形成される
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
3. 請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記両作用部及び前記弾性部材は、前記ベルトが囲む領域内であって、かつ前記両プーリ間に設置される
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記モータハウジング及び前記ギヤハウジングは互いに締結された状態で、前記従動プーリ及び前記駆動プーリが配列される方向に相対移動可能に構成される
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。