JP5138672B2 - ステアリング補助駆動装置のウオーム・ベルト式伝動機構 - Google Patents

Description

本発明は請求項１の上位概念に基づくステアリング補助駆動装置及び請求項１０の上位概念に基づくステアリング補助駆動装置の伝動機構の調整方法に関する。

１段又は２段ベルト式伝動機構を有するステアリング補助駆動装置は周知である。２段ベルト式伝動機構ではベルト車が１段ベルト式伝動機構を有するステアリング補助駆動装置と比較して小さな直径を有する。全変速比は個別変速比の積で決まるからである。周知のステアリング補助駆動装置の欠点は、利用可能な取付けスペースが限られているため、最大可能なギヤ変速比が限られていることである。変速比が非常に大きければ、被駆動ベルト車は自動車に取り付ける見込みがほとんどないような大きさに選定しなければならないであろう。ところが比較的小さな電気モータで大きなサーボトルクを実現したいと思うならば、大きな変速比が望ましいのである。

またウオーム式伝動機構を備えたステアリング補助駆動装置を使用することは周知である。その場合、ウオームは例えばかみ合いクラッチによってモータ軸と連結される。通常、ウオームはステアリングシャフトと回転不能に結合されたウオームホイールを駆動する。有害な騒音を回避するために、しばしばウオームホイールに対してウオームを調整する。ウオーム式伝動機構もやはり変速比が限られている。さもなければ正転又は逆転の効率があまりにも不良になるからである。

本発明の根底にあるのは、小さな取付けスペースで大きな変速比が実現されるステアリング補助駆動装置を提案するという課題である。さらに課題は、このようなステアリング補助駆動装置の伝動機構の調整方法を提案することである。

この課題は装置に関しては請求項１の特徴によって、方法に関しては請求項１０の特徴によって解決される。

発明の有利な改良が従属請求項に示されている。

本発明の基礎をなすのは、モータ軸と出力軸の間の伝動機構を複合ウオーム・ベルト式伝動機構として構成し、その場合全変速比がウオーム式伝動機構部分の変速比とベルト式伝動機構部分の変速比を乗算することによって得られるという着想である。ベルト式伝動機構部分は少なくとも１：２、とりわけ約１：２．５ないし１：４の変速比を有するように設計することが好ましい。ウオーム式伝動機構部分は少なくとも１：８、とりわけ１：１０ないし１：１５の範囲の変速比を有することが好ましい。全変速比は少なくとも１：２５であり、１：３０ないし１：４０の範囲であることが好ましい。本発明によって極めてコンパクトな構造で大きな変速比が実現される。小さな、従って安価な電気モータを使用することができる。さらにベルト張力並びにウオームとウオームホイールの相対位置を簡単かつ安価に調整することが可能である。ステアリング補助駆動装置の出力軸はステアリングのステアリングシャフトないしステアリング装置特にラック式ステアリングの入力軸であることが好ましい。

好ましい実施形態によれば、本発明に基づくステアリング補助駆動装置の伝動機構はモータ軸及び出力軸のほかに中間軸を有し、中間軸はウオームとして形成されている。

本発明によれば中間軸はベルトによってモータ軸と連結され、その際ベルトはモータ軸に回転不能に取り付けられた第１のベルト車及び中間軸に回転不能に取り付けられた第２のベルト車に張り渡されている。

発明をさらに発展させて、中間軸又は中間軸のウオーム部分は出力軸、特にステアリングシャフトに回転不能に配置されたウオームホイールとかみ合う。

中間軸はモータ軸と平行に配置され、出力軸は中間軸及びモータ軸を横切って伸びることが好ましい。

発明の好ましい実施形態によれば、とりわけ中間軸だけがモータ軸及び／又は出力軸に対して相対位置を調整できるようになっている。中間軸の固定を解除した後、中間軸を調整することが可能であり、それによって所望のベルト張力を働かせ、及び／又はウオームとウオームホイールの間の所望の相対位置を特に１工程で調整することができる。ただ１つの部材、この場合中間軸を、とりわけ外部軸移動工具で所定の調整力を所定の力方向に働かせて移動させることにより、全伝動機構を調整することができる。外部軸移動工具で調整を行う場合は、ステアリング補助駆動装置に組み込まれる調整補助手段を廃止することができる。例えば調整ねじ及び／又はばね力支援張り車のような調整補助手段を設けることももちろん考えられる。

中間軸が固定の解除の後に移動しうるように配置されている場合は、発明をさらに発展させて、モータ軸と出力軸を固定された変位不能な相互の相対位置でステアリング補助駆動装置に配置することができ、それによって当該の調整装置や固定装置を廃止することができるから、必要な構造上の処置を全体として大幅に減少することができる。

正確な位置に置かれた中間軸を、例えば溶接、板金部材の折り曲げ、かしめ又はねじ止めにより所望の位置に固定することが可能である。但し少なくとも１つの部材、特にステアリング補助駆動装置の部材、とりわけハウジングで軸方向に緊定するだけで中間軸の固定を行うことが好ましい。半径方向の直接支持を廃止することができる利点がある。その場合中間軸又は中間軸を担持する部材は全周にわたる半径方向すき間を設けて少なくとも１つのソケット穴に収容し、又はこれに貫挿することが好ましい。

中間軸を回転可能に支承する様々なやり方がある。第１の案によれば、中間軸が１つの軸に回転可能に支承されるようになっている。特にこの軸は固定手段によって１つの部材に対して軸方向に緊定されている。その場合軸は全周に半径方向すき間を設けて少なくとも１個の開口に通し、軸方向緊定を解いたときに軸及び中間軸が開口の周縁で決まる範囲内で半径方向に移動可能であることが好ましい。軸を片側だけ又は両側で１つの部材で緊定することが可能である。

１つの代案によれば、中間軸は半径方向に１つの軸受の中に納められている。また軸受又は軸受ケースと回転不能に固結された軸は単数個又は複数個の部材で軸方向に緊定することができる。その場合固定手段を外したときに、中間軸と軸受を１つの半径方向平面で変位させ、それとともに少なくとも１個のベルトを緊張し及び／又はウオームとウオームホイールの相対位置を調整することができるように、軸受又は軸の周囲に半径方向すき間を設けることが好ましい。

さらに本発明は自動車用ステアリング補助駆動装置の伝動機構の組立又は調整のための方法に関する。その場合ステアリング補助駆動装置はモータ軸、ウオームとして形成された中間軸及び出力軸を有する。本発明に基づき伝動機構の調整、即ちベルト式伝動機構部分のプリテンション及び／又はウオームとウオームホイールの相対位置の変更はウオームとして形成された中間軸の調整だけで行われるようになっている。

第１案によれば、中間軸の調整はあらかじめ定められた所定の調整力で所定の力方向に行われる。その場合現在負荷される調整力を少なくとも１個のセンサにより調整操作中に測定することが好ましい。ステアリング補助駆動装置の一部ではなく、とりわけ軸方向に間隔を置いた２個の突合せ片、但し少なくとも１つの突合せ片、即ち中間軸又は中間軸に固結された部材に作用する、とりわけ電動操作式の独立の軸移動装置によって調整を行うことが好ましい。その場合ベルト張力の調整は所定の距離の調整によってではなく、所定の調整力を働かせることによって行われる。調整すべき中間軸に所定の調整力を働かせると、その結果中間軸と結合された単数個又は複数個のベルトの所定のプリテンション力が生じる。調整中又は調整後のベルト張力の測定は不要である。所望の力方向に負荷される調整力だけを測定することが好ましい。

第２案によれば、ベルト張力及び／又はウオーム部分を有する中間軸とウオームホイールの相対位置の調整は距離の調整によって行われる。ベルト張力を距離調整によって調整するときは、調整操作中にベルト張力を測定しなければならない。距離による調整はウオーム部分を有する中間軸とウオームホイールの相対位置の調整に特に適している。その場合力が調整方向に増加するまで、ウオーム部分を有する中間軸をウオームホイールに対して、例えばウオームホイールの方向に変位させる。力の増加は、中間軸のウオーム部分がウオームホイールに接することを示す指標である。ウオームホイールへの接触が確認された後、中間軸又はウオーム部分とウオームホイールの間に所定のすき間を得るために、中間軸を所定の距離だけ逆に変位させることができる。

発明のその他の細部と利点は下記の図の説明及び幾つかの実施形態を例示した添付の図面で明かである。

図で同じ部材及び同じ機能を有する部材は同じ参照符号で表示した。

図１に、詳しく図示しない自動車ステアリングのためのステアリング補助駆動装置１が示されている。ステアリング補助駆動装置１によって、運転者が働かせる舵取り力をアシストすることができる。そのために電気モータ２が供給するトルクが伝動機構３を介して出力軸４、即ちステアリングシャフトに伝達される。

伝動機構３はウオーム式伝動機構部分５とベルト式伝動機構部分６からなる。ベルト式伝動機構部分６はモータ軸７に回転不能に取り付けられた第１の小さなベルト車８を備え、ベルト車８はベルト９、とりわけ歯付きベルトにより第２の大きなベルト車１０と連結される。第２のベルト車１０は中間軸１１に回転不能に取り付けられている。中間軸１１は第２のベルト車１０に対して軸方向間隔を置いて、ウオームとして形成されており、即ちウオーム部分１２を有する。ウオーム部分１２はウオームホイール１３とかみ合う。ウオームホイール１３は出力軸に回転不能に取り付けられ、これを駆動する。従って電気モータ２のトルクはモータ軸７及び第１のベルト車８を経て中間軸１１に、又は中間軸１１と回転不能に結合された第２のベルト車１０に、そして中間軸１１のウオーム部分１２から出力軸４と回転不能に結合されたウオームホイール１３に、それとともに出力軸、特にステアリングシャフトに伝達される。

図１で中間軸１１の左端はころ軸受１４により回転可能に支承される。中間軸１１の右端は玉軸受１５によって半径方向及び軸方向に支承される。ころ軸受１４は中間軸１１の縦軸１６と同軸に配置された剛直な第１の延長部１７を有する。同様に玉軸受１５は、縦軸１６と同軸に配置され、第１の延長部１７と逆方向に向いた第２の延長部１８を有する。第１及び第２の延長部１７、１８はころ軸受４又は玉軸受１５、それとともに中間軸１１の固定のために利用される。第１の延長部１７は全周にわたる半径方向すき間を設けてステアリング補助駆動装置１の第１のハウジング部分２０の開口１９に通されている。それと同様に第２の延長部１８も全周にわたる半径方向すき間を設けて第２のハウジング部分２２の第２の開口２１に通されている。２つの延長部１７、１８の自由端はそれぞれ雄ねじ２３、２４を備えている。ころ軸受１４の半径方向部分２５は第１のハウジング部分２０の内側に接する。第１のハウジング部分２０の外側には円板２６が配置されている。円板２６は第１の延長部１７に差し込まれ、ハウジング部分２０に外側から接する。第１の延長部１７の雄ねじ２３に第１のナット２７がねじ込まれ、中間軸１１のころ軸受１４を第１のハウジング部分２０に対して軸方向に緊定する。同様に玉軸受１５は第２のハウジング部分２２で軸方向に緊定される。第２の延長部１８は第２のハウジング部分２２の開口２１に貫挿されている。外側から第２の円板２８が軸方向に差し込まれている。第２の延長部１８の雄ねじ２４にねじ込んだ第２のナットによって軸方向緊定が行われ、玉軸受１８はハウジング部分２２に対して軸方向に緊定される。

２つのナット２７、２９を外した後、中間軸１１を図２に記す半径方向３０、３１に沿ってずらせることができ、それによって中間軸１１とモータ軸７の間隔、それとともにベルト９のプリテンションが変えられる。同時に中間軸１１がウオームホイール１３に対して変位させられ、こうしてウオーム部分１２とウオームホイール１３の協動を特に小さな騒音発生に関して最適化することができる。

中間軸１１の移動は軸方向に間隔を置いた２個の調整アーム３４、３５を備えた、概略図で示す軸移動装置３３によって行われる。調整アーム３４、３５は円錐形尖頭部で延長部１７、１８の中心穴に横から軸方向に係合する。各調整アーム３４、３５に当該の調整力の測定のための図示しないプローブが割当てられている。調整の前に目標ベルト力及びこのベルト力により中間軸に作用するトルクに基づいて調整力が決定される。プローブは軸１１になるべく直接隣接して配置する。次に、あらかじめ決定された調整力又はベルト力が調整アーム３４、３５に働くまで、軸移動装置３３又は調整アーム３４、３５を変位させる。調整アーム３４、３５は少なくとも１個の図示しない電気モータにより互いに独立に変位させることができる。代案によれば、両方の調整アーム３４、３５をもっぱら共同で変位させることも考えられる。また調整アーム３４、３５が軸方向に延長部１７、１８に係合するのではなく、中間軸１１又は中間軸と結合された部材に横から作用することも考えられる。またただ１個の単一の調整アームを設け、調整の際に中間軸１１が半径方向に傾くことができないように、この調整アームが中間軸を保持することも考えられる。所望の調整位置に到達した後、即ち所望の調整力が予定の力方向に働いた後に、ナット２７、２９を締め込み、こうして見出された調整位置を固定する。代案として、固定を溶接、変形等によって行うこともできる。

ウオームとして形成された中間軸を有する本発明に基づくステアリング補助駆動装置の概略図を示す。 ９０°回転して、図１の切断線Ａ−Ａに沿って断截したステアリング補助駆動装置の図を示す。

Claims (8)

1. 自動車用のステアリング補助駆動装置であって、モータ（２）により駆動されるモータ軸（７）と、中間軸（１１）と、出力軸（４）と、前記モータ軸（７）に対して回転不能に前記モータ軸（７）に設けられた駆動側ベルト車（８）と、前記中間軸（１１）に対して回転不能に前記中間軸（１１）に設けられた被動側ベルト車（１０）と、前記駆動側ベルト車（８）から前記被動側ベルト車（１０）に動力を伝達するために前記駆動側ベルト車（８）および前記被動側ベルト車（１０）に掛け渡されたベルト（９）と、前記中間軸（１１）に対して回転不能に前記中間軸（１１）に設けられたウオーム（１２）と、前記出力軸（４）に対して回転不能に前記出力軸（４）に設けられるとともに前記ウオーム（１２）から動力が伝達されるように前記ウオーム（１２）とかみ合うウオームホイール（１３）と、を備えたものにおいて
   前記中間軸（１１）の位置が、前記中間軸（１１）の全長にわたって、前記中間軸（１１）の任意の半径方向に調整可能となっており、これにより、前記中間軸（１１）を第１の方向（３１）に移動させることによって、前記中間軸（１１）と前記モータ軸（７）との間の距離を変化させて前記ベルト（９）の張力を変化させることが可能であり、かつ、前記中間軸（１１）を第２の方向（３０）に移動させることによって、前記中間軸（１１）と前記出力軸（４）との間の距離を変化させて前記ウオーム（１２）と前記ウオームホイール（１３）との間隔を変化させることが可能であることを特徴とするステアリング補助駆動装置。
2. 前記中間軸（１１）又は前記中間軸（１１）の少なくとも一つの軸受（１４、１５）が、前記中間軸を支持するための少なくとも１個の部材（２０、２２）の少なくとも１個のソケット穴に全周にわたる半径方向すき間を設けて収容されていることを特徴とする請求項１記載のステアリング補助駆動装置。
3. 前記少なくとも一つの軸受け（１４、１５）が、前記中間軸（１１）の軸線方向に延びる、ねじが形成された延長部（１７、１８）を有しており、当該延長部（１７、１８）が、前記少なくとも１個の部材（２０、２２）の少なくとも１個のソケット穴に全周にわたる半径方向すき間を設けて収容されており、ナット（２７、２９）が、前記延長部（１７、１８）のねじ部（２３、２４）に係合して前記延長部（１７、１８）を前記少なくとも１個の部材（２０、２２）に固定していることを特徴とする請求項２記載のステアリング補助駆動装置。
4. 前記中間軸（１１）の２つの軸受け（１４、１５）が、前記中間軸を支持するための２個の部材（２０、２２）の各ソケット穴に、全周にわたる半径方向すき間を設けて収容されている、請求項２または３記載のステアリング補助駆動装置。
5. 前記モータ軸（７）及び前記出力軸（４）が、固定された変位不能な相対位置に配置されていることを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか一項に記載のステアリング補助駆動装置。
6. 請求項１から５のうちのいずれか一項に記載されたステアリング補助駆動装置（１）を調整するための方法において、前記モータ軸（７）及び前記出力軸（４）を動かさずに、前記中間軸（１１）を前記モータ軸（７）及び前記出力軸（４）に対して相対的に変位させることにより調整を行うことを特徴とする方法。
7. 前記第１の方向（３１）への前記中間軸（１１）の位置の調整は、前記ベルト（９）の張力を測定しながら行われることを特徴とする請求項６記載の方法。
8. 前記ステアリング補助駆動装置に組み込まれていない独立の軸移動装置によって前記中間軸（１１）を変位させることを特徴とする請求項６または７記載の方法。

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