JP2017071268A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】テンションプーリの軸受の負荷能力をより低減したステアリング装置を提供する。【解決手段】ベルト張力調整機構５０は、減速機ハウジング１７の内面に揺動可能に設けられる台座５３と、台座５３に回転可能に支持される円筒状のテンションプーリ５１と、台座５３（屈曲部５３ｂ）に当接するロッド５５と、ロッド５５に螺合される送りナット５６と、送りナット５６に一端が固定され、減速機ハウジング１７に他端が固定されるばね部材５７（ねじりコイルばね）とを有している。ベルト４３が緩んだとき、ばね部材５７の弾性力により送りナット５６が回転し、この回転に伴いロッド５５が送りナット５６から離脱する方向へ移動して台座５３（屈曲部５３ｂ）を押す。【選択図】図３

Description

本発明は、ステアリング装置に関する。

従来、モータの回転運動を歯付きベルトおよびプーリを介してボールねじ機構に伝達し、モータの回転運動をラックシャフトの直線運動に変換することにより、運転者のステアリング操作を補助するステアリング装置がある。このベルトのテンションが低減して（ベルトが緩んで）しまうと、ベルトとプーリとの間で伝達されるトルクが大きくなったときに、ベルトの歯とプーリの歯との噛み合いがずれてしまい、大トルクを伝達できないおそれがある。このため、ステアリング装置には、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る。特許文献１に示されるベルト張力調整機構は、ハウジングにピンを介して揺動可能に支持される台座と、台座に回転可能に支持されてベルトと接触するテンションプーリと、テンションプーリがベルトに押し付けられるように台座を押圧する送りねじ機構とを有している。送りねじ機構のねじの送り量を調整することにより、テンションプーリのベルトに対する押し付け量が調整される。

特開２００７−１１２２４５号公報

ところで、経年変化によりベルトが伸びるため、一定の期間が経過したときのベルトの張力は、初期状態のベルトの張力よりも弱くなる。このため、今後想定されるベルトの張力の低下を考慮して、初期状態のベルトの張力を設定する必要がある。一定の期間が経過したときのベルトの張力が規定値を超えるようにするため、初期状態のベルトの張力が規定値よりも大きくなるように、テンションプーリをベルトにより強く押し付ける必要がある。テンションプーリをベルトに強く押し付けようとするほど、送りねじ機構の送り量を増大させる。しかし、ねじの送り量を増大させて台座を強く押圧するほど、たとえばナットを回転可能に支持する軸受に作用する荷重が増大する。このため、軸受の荷重に対する負荷能力を増やす必要があった。

本発明の目的は、テンションプーリ用の軸受の負荷能力をより低減したステアリング装置を提供することである。

上記目的を達成しうるステアリング装置は、モータと、軸方向に往復移動する転舵軸と、複数のボールを介して前記転舵軸と螺合するナットと、前記ナットが挿入されてその外周面に固定される従動プーリと、前記モータの回転軸と一体回転可能に固定される駆動プーリと、前記従動プーリと前記駆動プーリとの間に巻き掛けられるベルトと、を有する減速機と、前記ベルトの張力を調整するために設けられるベルト張力調整機構と、前記転舵軸と、前記ナットと、前記減速機と、前記ベルト張力調整機構とを収容するハウジングと、前記ハウジングの内周面に対して前記ナットを回転可能に支持する軸受と、を備え、前記ベルト張力調整機構は、前記ハウジングに対して相対的に移動可能に設けられた台座と、前記台座に対して回転可能に支持されて前記ベルトに当接するテンションプーリと、前記台座に対して前記テンションプーリを回転可能に支持するテンションプーリ用の軸受と、第１の端部が前記ハウジングに対して軸周りに回転不能かつ軸方向に移動可能に嵌合され、第２の端部が前記台座に当接するロッドと、前記ロッドの第２の端部側から螺合された雌ねじ部材と、第１のばね端が前記雌ねじ部材に固定されるとともに第２のばね端が前記ハウジングに固定されることにより、前記ロッドを前記台座に向かって押すように、前記雌ねじ部材を回転付勢するばね部材と、を有し、前記ロッドが前記台座に押し付けられることにより、前記テンションプーリが前記ベルトに押し付けられる。

この構成によれば、たとえばベルトの張力が低下した場合、ベルトの張力によってベルトがテンションプーリを押す力よりも、ばね部材によってテンションプーリがベルトを押す力の方が大きくなる。このとき、ばね部材の付勢力は、雌ねじ部材とロッドの第２の端部との螺合関係により、ロッドを台座に向かって押す方向に直線移動させる力に変換される。ロッドに押されて台座が移動することに伴い、テンションプーリがベルトに押し付けられることにより、ベルトの張力は増大する。そして、低下したベルトの張力が増大することにより、ベルトがテンションプーリを押す力と、テンションプーリがベルトを押す力とがほとんど等しくなったとき、これ以上ベルトの張力は増大しなくなる。このようにベルトの張力は自動調整される。

ベルトの張力が自動調整されるので、初期状態におけるベルトの張力を、経年劣化などによるベルトの張力の低下を想定して最低限必要なベルトの張力よりもかなり大きい張力にする必要がない。これに伴って、初期状態においてテンションプーリ用の軸受が受ける力が低減されるので、テンションプーリ用の軸受の負荷性能をより低減できる。

上記のステアリング装置において、前記台座は、その第１の端部を中心として揺動可能に設けられ、前記テンションプーリは、前記台座における前記第１の端部を除いた部分に取り付けられており、前記ロッドは前記台座における前記第１の端部を除いた部分を前記揺動方向へ向けて押圧することにより、前記テンションプーリを前記ベルトに押し付けることが好ましい。

この構成によれば、台座における第１の端部を除いた部分をロッドによって押すことにより、台座における第１の端部を回転中心として、テンションプーリがベルトに近付けられる。

上記のステアリング装置において、前記雌ねじ部材は、前記ロッドに軸方向の力が加えられても、前記雌ねじ部材が回転することを抑制することにより前記ロッドが軸方向に移動することを抑制するセルフロック機能を有していることが好ましい。

この構成によれば、セルフロック機能によって、雌ねじ部材とロッドとの螺合が緩むことが抑制されるため、静的な状況下では、前記雌ねじ部材がロッドに対してその軸方向に移動することが抑制される。

上記のステアリング装置において、前記ロッドと前記台座との間に弾性体が介在されていることが好ましい。
この構成によれば、ロッドが弾性体を介して台座に当接するため衝撃音が抑制できる。

上記のステアリング装置は、前記ベルトは、歯付きベルトであり、前記駆動プーリおよび前記従動プーリは、それぞれ歯付きプーリであるステアリング装置に好適である。
この構成によれば、ベルトの張力が低下した場合にはベルトの張力が調整されるため、減速機のプーリおよびベルトの歯飛びが抑制される。

上記態様とは別の態様として、上記目的を達成しうるステアリング装置は、モータと、軸方向に往復移動する転舵軸と、複数のボールを介して前記転舵軸と螺合するナットと、前記ナットが挿入されてその外周面に固定される従動プーリと、前記モータの回転軸と一体回転可能に固定される駆動プーリと、前記従動プーリと前記駆動プーリとの間に巻き掛けられるベルトと、を有する減速機と、前記ベルトの張力を調整するために設けられるベルト張力調整機構と、前記転舵軸と、前記ナットと、前記減速機と、前記ベルト張力調整機構とを収容するハウジングと、前記ハウジングの内周面に対して前記ナットを回転可能に支持する軸受と、を備えている。前記ベルト張力調整機構は、前記ハウジングに対して相対的に移動可能に設けられた台座と、前記台座に対して回転可能に支持されて前記ベルトに当接するテンションプーリと、前記台座に対して前記テンションプーリを回転可能に支持するテンションプーリ用の軸受と、第１の端部が前記ハウジングに螺合され、第２の端部が前記台座に当接するロッドと、第１のばね端が前記ロッドに固定されるとともに第２のばね端が前記ハウジングに固定されることにより、前記ロッドを前記台座に向かって押すように、前記ロッドを回転付勢するばね部材と、を有し、前記ロッドが前記台座に押し付けられることにより、前記テンションプーリが前記ベルトに押し付けられる。

この構成によれば、ばね部材の付勢力が、ロッドの第１の端部とロッドのハウジングとの螺合関係により、ロッドを台座に向かって押す方向に直線移動させる力に変換される。ロッドに押されて台座が移動することに伴い、テンションプーリがベルトに押し付けられることにより、ベルトの張力が増大し、ベルトの張力は自動調整される。

本発明のステアリング装置によれば、テンションプーリ用の軸受の負荷能力をより低減できる。

一実施形態の電動パワーステアリング装置の概略構成を示す構成図。 一実施形態の電動パワーステアリング装置において、そのアシスト機構の概略構造を示す断面図。 （ａ）は、図２の３−３線に沿ってハウジングを切断した場合のベルト張力調整機構の斜視図、（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ線に沿ってロッドおよび減速機ハウジングの突出部を切断した断面図。 （ａ）は、ベルト張力調整機構を用いない場合における、駆動プーリおよびベルトの噛み合い範囲を示す概略図、（ｂ）は、一実施形態のベルト張力調整機構を用いた場合における、駆動プーリおよびベルトの噛み合い範囲を示す概略図、（ｃ）は、他の実施形態のベルト張力調整機構を用いた場合における、駆動プーリおよびベルトの噛み合い範囲を示す概略図。 テンションプーリ用の軸受の受ける力とその時間経過を示すグラフ。

以下、ステアリング装置の一実施形態について説明する。
図１に示すように、ＥＰＳ（電動パワーステアリング装置）１は運転者のステアリングホイール１０の操作に基づいて転舵輪１５を転舵させる操舵機構２、および運転者のステアリング操作を補助するアシスト機構３を備えている。

操舵機構２は、ステアリングホイール１０およびステアリングホイール１０と一体回転するステアリングシャフト１１を備えている。ステアリングシャフト１１は、ステアリングホイール１０と連結されたコラムシャフト１１ａと、コラムシャフト１１ａの下端部に連結されたインターミディエイトシャフト１１ｂと、インターミディエイトシャフト１１ｂの下端部に連結されたピニオンシャフト１１ｃとを有している。ピニオンシャフト１１ｃの下端部はラックアンドピニオン機構１３を介して転舵軸としてのラックシャフト１２に連結されている。したがって、ステアリングシャフト１１の回転運動は、ピニオンシャフト１１ｃおよびラックシャフト１２からなるラックアンドピニオン機構１３を介してラックシャフト１２の軸方向（図１の左右方向）の往復直線運動に変換される。当該往復直線運動が、ラックシャフト１２の両端にそれぞれ連結されたタイロッド１４を介して、左右の転舵輪１５にそれぞれ伝達されることにより、転舵輪１５の転舵角が変化する。

アシスト機構３は、ラックシャフト１２の周囲に設けられている。アシスト機構３は、アシスト力の発生源であるモータ２０と、ラックシャフト１２の周囲に一体的に取り付けられたボールねじ機構３０と、モータ２０の回転軸２１の回転力をボールねじ機構３０に伝達する減速機４０からなる。アシスト機構３は、モータ２０の回転軸２１の回転力を減速機４０およびボールねじ機構３０を介してラックシャフト１２の軸方向の往復直線運動に変換する。このラックシャフト１２に付与される軸方向の力がアシスト力となり、運転者のステアリング操作を補助する。

ボールねじ機構３０、減速機４０、ピニオンシャフト１１ｃ、およびラックシャフト１２はハウジング１６により覆われている。ハウジング１６には、減速機４０の一部を収容する減速機ハウジング１７が設けられている。減速機ハウジング１７は、ラックシャフト１２の延びる方向に対して交わる方向（図中の下方）へ突出している。減速機ハウジング１７の外壁（図中の右側壁）には、貫通孔２２が設けられている。モータ２０の回転軸２１は、貫通孔２２を通じて減速機ハウジング１７の内部に伸びている。減速機ハウジング１７に設けられたフランジ部１７ａおよびモータ２０に設けられたフランジ部２４をボルト２３により連結することで、モータ２０は減速機ハウジング１７に固定されている。回転軸２１はラックシャフト１２に対して平行である。

つぎに、アシスト機構３について詳細に説明する。
図２に示すように、ボールねじ機構３０は、ラックシャフト１２に複数のボール３２を介して螺合する円筒状のナット３１を備えている。ナット３１は、円筒状の軸受３４を介してハウジング１６の内周面に対して回転可能に支持されている。ラックシャフト１２の外周面には螺旋状のねじ溝１２ａが形成されている。ナット３１の内周面には、ラックシャフト１２のねじ溝１２ａに対応する螺旋状のねじ溝３３が形成されている。ナット３１のねじ溝３３とラックシャフト１２のねじ溝１２ａにより囲まれる螺旋状の空間は、ボール３２が転動する転動路Ｒとして機能する。また、図示しないが、ナット３１には転動路Ｒの２箇所に開口して、当該２箇所の開口を短絡する循環路が設けられている。したがって、ボール３２はナット３１内の循環路を介して転動路Ｒ内を無限循環することができる。なお、転動路Ｒにはたとえばグリース等の潤滑剤が塗布されて、ボール３２が転動する際の摩擦抵抗等が低減されている。軸受３４は、規定回数だけ繰り返し負荷されても故障しないと推定される力（定格荷重）が作用しても、継続して使用できる程度の負荷能力を有している。

減速機４０は、モータ２０の回転軸２１に一体的に取り付けられた駆動プーリ４１、ナット３１の外周に一体的に取り付けられた従動プーリ４２、および駆動プーリ４１と従動プーリ４２との間に巻き掛けられたベルト４３を備えている。減速機ハウジング１７の内部空間には、モータ２０の回転軸２１と、回転軸２１に取り付けられた駆動プーリ４１と、ベルト４３の一部が配置される。ベルト４３は、たとえば芯線を含むゴム製の歯付きベルトが採用される。また、駆動プーリ４１および従動プーリ４２も、たとえば歯付きプーリが採用される。なお、図３（ａ）に示されるように、ベルト４３の内周面（駆動プーリ４１および従動プーリ４２にそれぞれ接触する面）には歯４３ａが形成されている。駆動プーリ４１および従動プーリ４２の外周面には、それぞれ歯４３ａと噛み合う歯４１ａ，４２ａが形成されている。

したがって、モータ２０の回転軸２１が回転すると、回転軸２１と一体となって駆動プーリ４１が回転する。駆動プーリ４１の回転は、ベルト４３を介して従動プーリ４２に伝達される。これにより、従動プーリ４２はナット３１と一体に回転する。ナット３１はラックシャフト１２に対して相対回転するため、ナット３１とラックシャフト１２との間に介在される複数のボール３２は双方から負荷を受けて転動路Ｒ内を無限循環する。ボール３２が無限循環することにより、ナット３１に付与されたトルクがラックシャフト１２の軸方向に付与される力に変換される。このため、ラックシャフト１２はナット３１に対して軸方向に移動する。このラックシャフト１２に付与される軸方向の力がアシスト力となり、運転者のステアリング操作を補助する。減速機ハウジング１７の内部には、ベルト４３に張力を付与するベルト張力調整機構５０が設けられている。

つぎに、ベルト張力調整機構５０について詳しく説明する。
図３（ａ）に示すように、ベルト張力調整機構５０は、減速機ハウジング１７（フランジ部１７ａ）の内面に揺動可能に設けられる台座５３と、台座５３に回転可能に支持される円筒状のテンションプーリ５１と、台座５３を押圧する送りねじ機構Ｓとを有している。

台座５３は、長方形状の平板部５３ａと、屈曲部５３ｂとを有している。平板部５３ａは駆動プーリ４１の中心軸に直交する平面上に位置している。屈曲部５３ｂは、平板部５３ａに対して直交している。平板部５３ａの第１の端部は、減速機ハウジング１７から突出した円筒部材１７ｂの先端面にボルト５４によって回転可能に連結されている。屈曲部５３ｂは、平板部５３ａの長手方向における第２の端部に設けられている。台座５３は、たとえばＬ字状の金属板材の短手方向に突出した部分が折り曲げられてなる。

テンションプーリ５１は、平板部５３ａにおけるボルト５４の挿入された部分と屈曲部５３ｂの設けられた部分との間に配置されている。テンションプーリ５１の中心軸の回りには軸受５１ｂが設けられ、その軸受５１ｂの中心軸に沿って形成された貫通孔にボルト５２が挿入される。ボルト５２によって、テンションプーリ５１は平板部５３ａに対して回転可能に連結されている。台座５３を、ボルト５４を中心として回転させることにより、テンションプーリ５１をベルト４３に押し付ける力を強めたり弱めたりすることが可能である。また、テンションプーリ５１の軸方向両端部には、テンションプーリ５１におけるベルト４３が接触する円筒部分よりも拡径したつば５１ａが設けられている。ベルト４３は、これら２つのつば５１ａに挟み込まれた状態でテンションプーリ５１に接触している。つば５１ａは、ベルト４３からテンションプーリ５１が外れることを抑制する。なお、テンションプーリ５１は、ベルト４３における駆動プーリ４１と従動プーリ４２との間の部分を、その内側にわずかに押し込む程度に当接している。

送りねじ機構Ｓは、屈曲部５３ｂと減速機ハウジング１７の周壁との間に設けられている。送りねじ機構Ｓは、ロッド５５、雌ねじ部材としての送りナット５６、およびばね部材５７を有している。ロッド５５の外周面には、雄ねじ部が形成されている。雄ねじ部は、ロッド５５の第２の端部を含む一定範囲に設けられている。図３（ｂ）に示すように、ロッド５５の第１の端部には回り止め部として、２つの平面Ｐ１，Ｐ２が設けられている。この２つの平面Ｐ１，Ｐ２は、ロッド５５の軸方向に直交する方向において、互いに平行に設けられている。この第１の端部は、減速機ハウジング１７の周壁から突出した突出部１７ｄに設けられた回り止め穴１７ｅに挿入されている。この回り止め穴１７ｅは、ロッド５５の回り止め部とほとんど同じ断面形状を持ち、わずかな隙間を介してロッド５５の回り止め部と嵌合している。また、図３（ａ）に示すように、ロッド５５の第２の端部には、弾性体５５ｂが設けられている。ロッド５５の第２の端部は、弾性体５５ｂを介して屈曲部５３ｂに当接する。弾性体５５ｂとしては、たとえば樹脂などが用いられる。弾性体５５ｂは、ロッド５５が屈曲部５３ｂに当接するときの衝撃を吸収する。このため、ロッド５５が屈曲部５３ｂに当接するときの衝突音が抑制される。

送りナット５６は、その内周面に雌ねじ部が形成されている。この雌ねじ部がロッド５５の雄ねじ部に螺合する。送りナット５６の両端面のうち、ロッド５５の第１の端部の側にある送りナット５６の端面は、減速機ハウジング１７の突出部１７ｄの端面に当接している。送りナット５６に付与されるねじり力（回転力）は、送りナット５６とロッド５５とが螺合することにより、送りナット５６に対してロッド５５を軸方向に移動させる力へ変換される。このため、軸方向に固定される送りナット５６に対して、ロッド５５は屈曲部５３ｂに近づいたり遠ざかったりする。また、送りナット５６には軸方向に孔状に凹んだ保持部５６ａが設けられている。

ばね部材５７は、テンションプーリ５１をベルト４３に押し付けるための付勢力を発生させる。ばね部材５７としては、たとえば、ねじりコイルばねが採用される。ばね部材５７の外径および内径は、それぞれ軸方向において、一律に等しい。また、ばね部材５７の内径はロッド５５の外径よりもわずかに大きく設定されている。ばね部材５７には、ロッド５５が挿通されている。ばね部材５７の一端は送りナット５６の保持部５６ａに固定されており、他端は減速機ハウジング１７に形成された穴状の保持部１７ｃに固定されている。保持部５６ａおよび保持部１７ｃに取り付けられたばね部材５７の端部は容易に動くことはできない。また、ばね部材５７は、その一端と他端を中心軸周りにねじるような力（ねじれトルク）を発生させる。このねじれトルクは、送りナット５６の雌ねじ部とロッド５５の雄ねじ部とが螺合関係により、ロッド５５を台座５３の屈曲部５３ｂに向かって押す方向に直線移動させる力に変換される。したがって、ばね部材５７のねじれトルクによって、ロッド５５は屈曲部５３ｂに常時押し付けられた状態に維持される。

ところで、送りナット５６の雌ねじ部とロッド５５の雄ねじ部とは、右ねじのねじ山を備えている。ばね部材５７は、ばね部材５７から送りナット５６を見る方向において、送りナット５６に対して反時計回りのねじれトルクを作用させるように設ける。なお、送りナット５６の雌ねじ部とロッド５５の雄ねじ部とは、左ねじのねじ山を備えていてもよい。この場合、ばね部材５７は、ばね部材５７から送りナット５６を見る方向において、送りナット５６に対して時計回りのねじれトルクを作用させるように設ける。

なお、ロッド５５を屈曲部５３ｂに常時押し付けることにより、テンションプーリ５１はベルト４３に押し付けられる。このため、テンションプーリ５１にはベルト４３の張力の増大に起因して、ベルト４３から離れる方向へ向けた力が作用する。すなわち、送りねじ機構Ｓによって発生するテンションプーリ５１をベルト４３に押し付ける力はベルト４３の張力を増大させるのに対し、ベルト４３の張力に起因して、テンションプーリ５１が反作用として受ける力（ベルト４３の張力の増大に反発する力）はベルト４３の張力を低減させるものであり、これらの力は互いに反対向きである。テンションプーリ５１がある程度、ベルト４３に押し付けられることにより、これら２つの力は互いにつり合う。これら２つの力がつり合っているとき、ロッド５５は送りナット５６に対して移動しない。テンションプーリ５１がベルト４３に押し付けられることにより、ベルト４３の張力は調整される。なお、ベルト４３の駆動に伴って、テンションプーリ５１は、その中心軸を回転中心として回転する。テンションプーリ５１がベルト４３の駆動に伴って回転することにより、テンションプーリ５１とベルト４３との間の摩擦力は低減される。

ところで、ベルト４３の張力は、経年劣化などによって、低下することが想定される。ベルト４３の経年劣化によって、ベルト４３の摩耗や、ベルト４３そのものの伸びが生じるためである。ベルト４３の張力が低下すると、ベルト４３の歯飛びが生じやすくなり、ベルト４３の耐久性が低下するおそれもある。

ベルト４３の張力が低下した場合、２つの力のつり合いが崩れる。すなわち、ベルト４３の張力が低下することにより、ベルト４３の張力によってベルト４３がテンションプーリ５１を押す力（ベルト４３の張力によってロッド５５から送りナット５６に作用する力）よりも、ばね部材５７の付勢力に応じたテンションプーリ５１がベルト４３を押す力（送りナット５６からロッド５５に作用する力）の方が大きくなってしまうためである。このとき、ばね部材５７のねじりトルクに応じて、送りナット５６が回転し、ロッド５５が屈曲部５３ｂに押し付けられることにより、テンションプーリ５１はベルト４３に押し付けられる。テンションプーリ５１がベルト４３に押し付けられると、低下したベルト４３の張力は増大する。ベルト４３の張力が増大するのに伴って、ベルト４３がテンションプーリ５１を押す力は増大する。そして、初期状態のベルト４３の張力とほとんど等しくなったときに、ベルト４３がテンションプーリ５１を押す力と、送りねじ機構Ｓによって発生するテンションプーリ５１がベルト４３を押す力とがつり合い、ロッド５５はこれ以上送りナット５６に対して移動しなくなる。すなわち、ベルト４３の張力が低下すると、送りねじ機構Ｓによってベルト４３の張力は自動的に調整される。

なお、ロッド５５の雄ねじ部と送りナット５６の雌ねじ部との螺合関係を利用して、ロッド５５に対して送りナット５６を軸方向に移動させる際、たとえばベルト４３がテンションプーリ５１を押す力により、送りナット５６がばね部材５７のねじれトルクと反対方向に回転してしまうことも考えられる。送りナット５６がばね部材５７のねじれトルクと反対方向に回転すると、テンションプーリ５１がベルト４３から押し戻され、ベルト張力調整機構５０を用いたとしても、ベルト４３の張力は初期状態の張力よりも小さくなってしまうおそれがある。

このため、送りナット５６がばね部材５７のねじれトルクと反対方向に回転することを抑制すべく、送りナット５６のセルフロック作用が発揮されるよう、送りナット５６に対策がなされている。セルフロック作用とは、送りナット５６に加わるねじりトルクに対しては送りナット５６が回転してロッド５５が軸方向に送られるが、ロッド５５に加わる軸方向の力に対しては送りナット５６が回転せずロッド５５が軸方向に送られない作用である。ロッド５５の雄ねじ部と送りナット５６の雌ねじ部とに十分な摩擦力を確保することにより、セルフロック作用を発揮させている。このとき、ロッド５５の雄ねじ部と送りナット５６の雌ねじ部とは、ねじの自立条件を満たしている。この回り止め対策がなされていることにより、ロッド５５と送りナット５６との螺合がより緩みにくくなっている。

つぎに、ベルト張力調整機構５０を設けることにより得られる駆動プーリ４１の歯４１ａおよびベルト４３の歯４３ａの噛み合い範囲の増加について説明する。まず、比較例としてベルト張力調整機構５０を設けていない場合について説明した後、本実施形態のベルト張力調整機構５０を設けた場合について説明する。

図４（ａ）に示すように、ベルト張力調整機構５０を設けていない場合には、駆動プーリ４１の歯４１ａとベルト４３の歯４３ａとの噛み合いは、駆動プーリ４１およびベルト４３の周方向における一定の範囲である噛み合い範囲Ｒ１で行われる。噛み合い範囲Ｒ１は、駆動プーリ４１における従動プーリ４２と反対側の部分に位置し、一例としては、駆動プーリ４１の全周における半分程度の部分である。噛み合い範囲Ｒ１を除いた領域では、駆動プーリ４１の歯４１ａとベルト４３の歯４３ａとは噛み合っていない。

これに対し、図４（ｂ）に示すように、ベルト張力調整機構５０を設けている場合には、駆動プーリ４１の歯４１ａとベルト４３の歯４３ａとの噛み合いは、駆動プーリ４１の周方向における一定の範囲である噛み合い範囲Ｒ２で行われる。この場合、ベルト４３における駆動プーリ４１と従動プーリ４２との間に掛け渡される部分にテンションプーリ５１が押し付けられることにより、駆動プーリ４１における従動プーリ４２と反対側の部分のみならず、駆動プーリ４１における従動プーリ４２と対向する部分を若干含むかたちで、駆動プーリ４１とベルト４３とは噛み合っている。すなわち、噛み合い範囲Ｒ２は、噛み合い範囲Ｒ１よりも大きくなる。このため、ベルト４３における駆動プーリ４１と従動プーリとの間に掛け渡される部分にテンションプーリ５１が押し付けられることにより、さらに駆動プーリ４１の歯４１ａとベルト４３の歯４３ａとが噛み合う領域を増やすことができ、歯４１ａと歯４３ａとの噛み合い歯数も増加できる。

つぎに、図２および図３（ａ）を参照して、テンションプーリ５１の軸受５１ｂに作用する荷重について詳しく説明する。比較例として、ばね部材５７を設けないベルト張力調整機構５０を用いた場合について説明する。その後、本実施形態のばね部材５７を設けたベルト張力調整機構５０を用いた場合について説明する。

まず、ばね部材５７を設けないベルト張力調整機構５０の場合、ロッド５５が屈曲部５３ｂに当接した状態から移動しない。このため、ベルト４３が緩んだ場合であっても、テンションプーリ５１は初期状態と同じ位置のまま移動しない。ベルト４３の張力が低下した場合にはベルト４３がテンションプーリ５１を押す力は弱くなる。ベルト４３が緩んだときには、ベルト４３はテンションプーリ５１から離れてしまうため、テンションプーリ５１がベルト４３を押す力は低下する。このため、使用開始後、ベルト張力調整機構５０はベルト４３の張力を十分に調整することができない。このため、ばね部材５７を設けないベルト張力調整機構５０の場合、初期状態においてテンションプーリ５１を強くベルト４３に押し付ける必要がある。一定の期間が経過した後のベルト４３の張力を最低限必要な張力よりも大きくしたいためである。このため、初期状態においては、ベルト４３の張力を最低限必要な規定の張力よりもかなり大きくしておく必要がある。

ところで、ベルト４３の初期状態での張力が大きくなることに伴って、テンションプーリ５１の軸受５１ｂが受ける半径方向の荷重は大きくなる。軸受５１ｂは増大した荷重が作用した場合であっても故障しないような十分に高い負荷能力を有する必要がある。

図５は、軸受５１ｂが受ける力Ｆとその時間ｔの経過との関係を示すグラフである。曲線Ｃ１は、ばね部材５７を設けないベルト張力調整機構５０を用いた場合に軸受５１ｂが受ける最大の力を表した曲線である。曲線Ｃ２は、ばね部材５７を設けたベルト張力調整機構５０を用いた場合に軸受５１ｂが受ける最大の力を表した曲線である。

初期状態（時間ｔが「０」）のとき、ベルト４３の初期状態での張力の大きさに対応して、軸受５１ｂには規定の力Ｆｃよりもかなり大きな力Ｆ０’が作用する。規定の力Ｆｃは、たとえば、ベルト４３の張力が最低限必要とされる規定の張力に保たれているときに軸受５１ｂに作用する力である。そして、初期状態でのベルト４３の張力を最低限必要とされる規定の張力よりも大きくしたことにより、一定の時間ｔｃが経過した後であっても、ベルト４３は最低限必要とされる規定の張力よりも大きな張力を得ることができる。このため、初期状態において、軸受５１ｂが受ける力Ｆも規定の力Ｆｃよりも大きくなる。

これに対し、ばね部材５７を設けたベルト張力調整機構５０を用いた場合、初期状態のとき、理想的には、ベルト４３の張力は最低限必要とされる規定の張力と等しい張力があればよい。なお、ベルト４３がわずかに緩んだときにでも最低限必要とされる規定の張力を得られるようにするために、ベルト４３は最低限必要な規定の張力よりもわずかに大きな張力に設定することにより、ベルト４３の張力に余裕を持たせることが好ましい。このため、軸受５１ｂが受ける力Ｆは、規定の力Ｆｃを受けるときと比べてもほとんど変わらない力Ｆ０となる。このように、ベルト４３の張力が低減した場合であっても、ばね部材５７のねじれトルクによってテンションプーリ５１がベルト４３に押し付けられることによりベルト４３の張力を増大させるので、時間ｔの変化によらずに軸受５１ｂが受ける力Ｆは理想的にはほとんど一定の力Ｆ０である。このため、初期状態のときに、軸受５１ｂに作用する力は規定の力Ｆｃよりもわずかに大きい力Ｆ０である。なお、力Ｆ０は、力Ｆ０’よりも小さい。すなわち、ばね部材５７を設けないベルト張力調整機構５０を用いたときに軸受５１ｂが受ける力よりも、ばね部材５７を設けたベルト張力調整機構５０を用いたときに軸受５１ｂが受ける力の方が小さくなる。このため、軸受５１ｂ負荷能力を低減することができ、軸受５１ｂは少なくともベルト４３の張力が最低限必要とされる規定の張力に保たれるときに作用する力に耐える程度の負荷能力があればよい。

本実施形態の効果を説明する。
（１）ベルト張力調整機構５０により、ベルト４３の張力が自動的に調整されることにより、軸受５１ｂの負荷能力を低減できる。初期状態において、ベルト４３の張力は最低限必要とされる規定の張力程度の張力に設定すればよいためである。また、初期状態におけるベルト４３の張力と、一定時間経過後におけるベルト４３の張力とをほとんど一定に設定することができる。

これに対して、ばね部材５７を設けないベルト張力調整機構５０を用いる場合には、初期状態のときにベルト４３の張力を最低限必要とされる規定の張力よりも大きな張力に設定しなければならないため、軸受５１ｂは大きな力を受けることとなり、軸受５１ｂの負荷能力を十分に確保する必要がある。

（２）テンションプーリ５１をベルト４３に押し付けることにより、駆動プーリ４１の歯４１ａとベルト４３の歯４３ａとが噛み合う領域を増やすことができる。また、歯４１ａと歯４３ａとが噛み合う歯数も増加する。このため、１つ１つの歯に作用する応力を分散できるので、歯４１ａおよび歯４３ａの耐久性を向上させることができる。

本実施形態は次のように変更してもよい。なお、以下の他の実施形態は、技術的に矛盾しない範囲において、互いに組み合わせることができる。
・本実施形態では、ロッド５５と台座５３の屈曲部５３ｂとの間に弾性体５５ｂが設けられたが、設けなくてもよい。この場合は、弾性体５５ｂを設けない分、衝撃音の吸収性能は低下するが、ベルト張力調整機構５０の作用に大きな変化は生じない。

・本実施形態では、テンションプーリ５１の軸方向両端部につば５１ａが設けられたが、設けなくてもよい。この場合には、テンションプーリ５１からベルト４３が若干外れやすくなるおそれがあるが、テンションプーリ５１からベルト４３が外れない限り、駆動プーリ４１の回転がベルト４３を介して従動プーリ４２に伝達される。

・本実施形態では、駆動プーリ４１とベルト４３との間の噛み合い範囲が増えるようにテンションプーリ５１をベルト４３に押し付けていたが、ほとんど駆動プーリ４１とベルト４３との間の噛み合い範囲に変化がない程度の押し付けであってもよい。

・本実施形態では、台座５３は、平板部５３ａと屈曲部５３ｂを有していたが、これに限らない。たとえば、平板部５３ａの厚みを十分取ることにより、平板部５３ａの側面にロッド５５が当接するようにしてもよい。

・本実施形態では、台座５３を、ボルト５４を中心として回転させることにより、テンションプーリ５１をベルト４３に押し付けたが、これに限らない。たとえば、図４（ｃ）に示すように、テンションプーリ５１を回転可能に支持した台座５８をロッド５５の軸方向に移動させることにより、テンションプーリ５１をベルト４３に押し付けてもよい。

・本実施形態では、ばね部材５７としてねじりコイルばねが採用されたが、これに限らない。ロッド５５を屈曲部５３ｂへ押し付けるための付勢力を発生させるばね部材であればどのようなものであってもよい。

・本実施形態では、図５の曲線Ｃ２において、力Ｆは時間変化によらずに一定（力Ｆ０）に図示したが、これに限らない。実際は、ばね部材５７の伸縮によって付勢力（弾性力）が変化するので、初期状態の力Ｆと一定の時間ｔｃ経過後の力Ｆとでは、異なる値になる。このため、たとえば初期状態の力Ｆを最大として、時間が経過するにつれて力Ｆはわずかに低下していくことも考えられる。この場合であっても、時間経過によってベルト４３の張力が低下したときに、さらにテンションプーリ５１はベルト４３に押し付けられるので、ベルト４３の張力は高められる。このため、テンションプーリ５１が移動しないときと比べて、初期状態のベルト４３の張力は最低限必要な規定の張力により近い張力に設定することも可能である。

・本実施形態では、送りナット５６にセルフロックが生じるよう回り止め対策がなされたが、これに限らない。すなわち、セルフロックが生じる送りナット５６を採用することが好ましいが、セルフロックが生じない送りナットを採用してもよい。セルフロックが生じない送りナットは、セルフロックが生じる送りナット５６に比べて緩みやすいことを考慮して、たとえば軸方向に小さな力が加わるような状況下で使用すればよい。

・本実施形態では、送りナット５６にねじれトルクを付与することによりロッド５５を台座５３の屈曲部５３ｂに向かって押しつけたが、これに限らない。たとえば、送りナット５６を割愛するとともに、減速機ハウジング１７に雌ねじ部を設け、この雌ねじ部にロッド５５の第１の端部を螺合させてもよい。この場合、ばね部材５７の第１のばね端がロッド５５に固定され、第２のばね端が減速機ハウジング１７に固定されることにより、ロッド５５にねじれトルクが付与される。このねじれトルクが、ロッド５５の第１の端部と減速機ハウジング１７との螺合関係により、ロッド５５を台座５３の屈曲部５３ｂに向かって押す方向に直線移動させる力に変換される。このため、ロッド５５の第２の端部は常に台座５３の屈曲部５３ｂに押し付けられる。そして、テンションプーリ５１はベルト４３に常時押し付けられた状態に維持される。

・本実施形態では、テンションプーリ５１は、ベルト４３の外側（ベルト４３における歯４３ａと反対側）から当接したが、ベルト４３の内側（ベルト４３における歯４３ａの側）からテンションプーリ５１に当接してもよい。

・本実施形態において、ベルト４３は一例として歯付きベルトが用いられたが、これに限らない。たとえば、Ｖベルトを採用してもよい。また、駆動プーリ４１および従動プーリ４２は一例として歯付きプーリが用いられたが、これに限らない。本実施形態では、ベルト４３の歯４３ａと駆動プーリ４１の歯４１ａおよび従動プーリ４２の歯４２ａとが噛み合うことにより、駆動プーリ４１の回転がベルト４３を介して従動プーリ４２に伝達されたが、たとえば駆動プーリ４１の回転を駆動プーリ４１とベルト４３との間および従動プーリ４２とベルト４３との間の摩擦によって伝達してもよい。

・本実施形態では、ＥＰＳ１に具体化して示したが、これに限らない。たとえば、ステアバイワイヤ（ＳＢＷ）に適用してもよい。また、ＳＢＷに限らず、後輪操舵装置や４輪操舵装置（４ＷＳ）として具体化してもよい。なお、ＳＢＷの場合、ラックを有するラックシャフト１２に限らず、ラックを有さないシャフトを転舵軸として採用してもよい。この場合、たとえばボールねじ機構を用いることにより、転舵軸に転舵力を付与する。

１…ＥＰＳ、２…操舵機構、３…アシスト機構、１０…ステアリングホイール、１１…ステアリングシャフト、１１ａ…コラムシャフト、１１ｂ…インターミディエイトシャフト、１１ｃ…ピニオンシャフト、１２…ラックシャフト（転舵軸）、１２ａ…ねじ溝、１３…ラックアンドピニオン機構、１４…タイロッド、１５…転舵輪、１６…ハウジング、１７…減速機ハウジング（ハウジング）、１７ａ…フランジ部、１７ｂ…円筒部材、１７ｃ…保持部、１７ｄ…突出部、１７ｅ…回り止め穴、１７ｆ…突出部、２０…モータ、２１…回転軸、２２…貫通孔、２３…ボルト、２４…フランジ部、３０…ボールねじ機構、３１…ナット、３２…ボール、３３…ねじ溝、３４…軸受、４０…減速機、４１…駆動プーリ、４１ａ…歯、４２…従動プーリ、４２ａ…歯、４３…ベルト、４３ａ…歯、５０…ベルト張力調整機構、５１…テンションプーリ、５１ａ…つば、５１ｂ…軸受（テンションプーリ用の軸受）、５２…ボルト、５３…台座、５３ａ…平板部、５３ｂ…屈曲部、５４…ボルト、５５…ロッド、５５ｂ…弾性体、５６…送りナット（雌ねじ部材）、５６ａ…保持部、５７…ばね部材、５８…台座、Ｃ１，Ｃ２…曲線、Ｆ，Ｆ０，Ｆ０’…力、Ｆｃ…規定の力、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３…噛み合い範囲、ｔ…時間、ｔｃ…一定の時間。

Claims (6)

1. モータと、
   軸方向に往復移動する転舵軸と、
   複数のボールを介して前記転舵軸と螺合するナットと、
   前記ナットが挿入されてその外周面に固定される従動プーリと、前記モータの回転軸と一体回転可能に固定される駆動プーリと、前記従動プーリと前記駆動プーリとの間に巻き掛けられるベルトと、を有する減速機と、
   前記ベルトの張力を調整するために設けられるベルト張力調整機構と、
   前記転舵軸と、前記ナットと、前記減速機と、前記ベルト張力調整機構とを収容するハウジングと、
   前記ハウジングの内周面に対して前記ナットを回転可能に支持する軸受と、を備え、
   前記ベルト張力調整機構は、前記ハウジングに対して相対的に移動可能に設けられた台座と、前記台座に対して回転可能に支持されて前記ベルトに当接するテンションプーリと、前記台座に対して前記テンションプーリを回転可能に支持するテンションプーリ用の軸受と、第１の端部が前記ハウジングに対して軸周りに回転不能かつ軸方向に移動可能に嵌合され、第２の端部が前記台座に当接するロッドと、前記ロッドの第２の端部側から螺合された雌ねじ部材と、第１のばね端が前記雌ねじ部材に固定されるとともに第２のばね端が前記ハウジングに固定されることにより、前記ロッドを前記台座に向かって押すように、前記雌ねじ部材を回転付勢するばね部材と、を有し、
   前記ロッドが前記台座に押し付けられることにより、前記テンションプーリが前記ベルトに押し付けられるステアリング装置。
2. 請求項１に記載のステアリング装置において、
   前記台座は、その第１の端部を中心として揺動可能に設けられ、
   前記テンションプーリは、前記台座における前記第１の端部を除いた部分に取り付けられており、
   前記ロッドは前記台座における前記第１の端部を除いた部分を前記揺動方向へ向けて押圧することにより、前記テンションプーリを前記ベルトに押し付けるステアリング装置。
3. 請求項１または２に記載のステアリング装置において、
   前記雌ねじ部材は、前記ロッドに軸方向の力が加えられても、前記雌ねじ部材が回転することを抑制することにより前記ロッドが軸方向に移動することを抑制するセルフロック機能を有しているステアリング装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のステアリング装置において、
   前記ロッドと前記台座との間に弾性体が介在されているステアリング装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のステアリング装置において、
   前記ベルトは、歯付きベルトであり、
   前記駆動プーリおよび前記従動プーリは、それぞれ歯付きプーリであるステアリング装置。
6. モータと、
   軸方向に往復移動する転舵軸と、
   複数のボールを介して前記転舵軸と螺合するナットと、
   前記ナットが挿入されてその外周面に固定される従動プーリと、前記モータの回転軸と一体回転可能に固定される駆動プーリと、前記従動プーリと前記駆動プーリとの間に巻き掛けられるベルトと、を有する減速機と、
   前記ベルトの張力を調整するために設けられるベルト張力調整機構と、
   前記転舵軸と、前記ナットと、前記減速機と、前記ベルト張力調整機構とを収容するハウジングと、
   前記ハウジングの内周面に対して前記ナットを回転可能に支持する軸受と、を備え、
   前記ベルト張力調整機構は、前記ハウジングに対して相対的に移動可能に設けられた台座と、前記台座に対して回転可能に支持されて前記ベルトに当接するテンションプーリと、前記台座に対して前記テンションプーリを回転可能に支持するテンションプーリ用の軸受と、第１の端部が前記ハウジングに螺合され、第２の端部が前記台座に当接するロッドと、第１のばね端が前記ロッドに固定されるとともに第２のばね端が前記ハウジングに固定されることにより、前記ロッドを前記台座に向かって押すように、前記ロッドを回転付勢するばね部材と、を有し、
   前記ロッドが前記台座に押し付けられることにより、前記テンションプーリが前記ベルトに押し付けられるステアリング装置。

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