JP7024302B2 - ベルト張力測定装置および電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、ベルト張力測定装置および電動パワーステアリング装置に関する。

従来、たとえば特許文献１に記載されるように、モータの回転をベルト伝動機構により減速し、当該減速した回転をラック軸に設けられるボールねじ機構によりラック軸の軸方向移動に変換する電動パワーステアリング装置が知られている。ベルト伝動機構は、モータの回転軸に設けられる駆動プーリと、ラック軸のボールねじ部に多数のボールを介して嵌合するボールナットに設けられる従動プーリと、これらプーリの間に掛け渡されるベルトとを有している。モータの駆動を通じたボールナットの回転に伴いラック軸がその軸方向に移動することにより操舵が補助される。

ベルト伝動機構を有する電動パワーステアリング装置では、モータトルクの伝達効率を確保するなどの観点から、駆動プーリと従動プーリとの間に掛け渡されるベルトの張力を適切に設定することが大切である。そして、当該張力を適正値に設定するためには、ベルトの張力を正確に測定することが必要である。ベルトの張力は、特許文献１に記載されるように、たとえば接触式の測定装置を使用して測定される。当該測定装置は、その測定子（プローブ）の先端をベルトの表面に押し付けてベルトに一定のたわみ量を与えたときの荷重（押圧反力）に基づきベルトの張力を測定する。

特開２０１５－３３９５１号公報

しかし、特許文献１に記載される測定装置には、つぎのようなことが懸念される。すなわち、ベルトの張力を測定する際、測定子は電動パワーステアリング装置のハウジングに設けられる貫通孔を介してベルトに押し付けられる。このとき、ベルトの表面に押し付けられる測定子がぐらつくなどして不安定な状態となるおそれがある。このため、ベルトに対して適切なたわみ量が与えられないことが懸念される。

本発明の目的は、測定子を安定させた状態でベルトの張力を測定することができるベルト張力測定装置および電動パワーステアリング装置を提供することにある。

上記目的を達成し得るベルト張力測定装置は、ハウジングに覆われる複数のプーリ間に掛け渡されるベルトの表面に対して、前記ハウジングに設けられる張力測定用の貫通孔を介して測定子を押し付けたときの荷重に基づき前記ベルトの張力を測定するものである。ベルト張力測定装置は、前記測定子を支持する筒状のボディと、前記測定子を前記ボディに対してその軸方向に沿って所定量だけ進退させる送り機構と、前記測定子が前記ボディの先端部から繰り出されて前記ベルトに押し付けられたときの荷重を検出する軸力測定器と、を備えている。前記ボディの先端部は、前記貫通孔に対して着脱可能に嵌合される。

この構成によれば、ベルトの張力を測定する場合、ボディの先端部がプーリなどを覆うハウジングの貫通孔に対して着脱可能に嵌合されることによって固定される。このため、ボディに支持される測定子のぐらつきなどが抑制される。したがって、測定子を安定させた状態でベルトの張力を測定することができる。

上記のベルト張力測定装置において、前記送り機構は、前記ボディに対する前記測定子の移動長さを表示する表示部、または前記ボディに対する前記測定子の移動長さを計測する計測部を備えていることが好ましい。

送り機構に表示部を設ける構成を採用した場合、表示部に表示される測定子の移動長さを確認しながら測定子の位置を調節することができる。また、送り機構に計測部を設ける構成を採用した場合、測定子の移動長さを測定しながら測定子の位置を調節することができる。

上記のベルト張力測定装置において、前記ボディの先端部には、前記貫通孔に螺合されるねじ部が設けられていることが好ましい。
この構成によれば、ベルトの張力を測定する場合、ボディの先端部に設けられたねじ部がハウジングの貫通孔に螺合されることによって、ボディの先端部は貫通孔に嵌合される。このため、測定子をより安定させた状態でベルトの張力を測定することができる。

上記のベルト張力測定装置において、前記ボディは、前記先端部を含む部分である第１の分割体と、前記第１の分割体に対してその軸方向において分割された第２の分割体とを有することを前提として、前記第１の分割体の前記先端部側から通された状態で前記第２の分割体の外周面に締め付けられることにより前記第１の分割体と前記第２の分割体とを連結するナットを有していることが好ましい。

この構成によれば、ナットを緩めることにより第１の分割体と第２の分割体との連結された状態が解除される。このため、先端部を含む第１の分割体を、第２の分割体に対して相対的に回転させることが可能となる。したがって、ボディ（第１の分割体）の先端部に設けられたねじ部をハウジングの貫通孔に螺合させる場合、ナットを緩めたうえで、先端部を含む第１の分割体だけを回転させればよい。ボディ全体を回転させることなく、ねじ部をハウジングの貫通孔に螺合することができる。ねじ部をハウジングの貫通孔に螺合した後、緩めたナットを締め付けることにより、第１の分割体と第２の分割体とは再び連結された状態となる。

上記のベルト張力測定装置において、前記第１の分割体の前記先端部と反対側の端部である基端部の外周面にはフランジ部が設けられていて、前記ナットが前記第２の分割体の外周面に締め付けられた状態において、前記第１の分割体の前記フランジ部が前記第２の分割体における前記第１の分割体側の端部に押し付けられることにより、前記第１の分割体と前記第２の分割体とが連結されていてもよい。

上記のベルト張力測定装置において、前記送り機構は、外部からの動力が伝達されることによって回転しながら進退するシャフトを有し、前記シャフトに連動させて前記測定子を進退させるものであってもよい。この場合、前記送り機構は、前記ボディの内部において軸方向に沿った方向への移動および軸回りの回転が許容された状態で設けられる有底筒状のベアリングホルダと、前記シャフトを前記ベアリングホルダの内周面に対して回転可能に支持するベアリングと、を有することが好ましい。前記ベアリングホルダの底部は、前記軸力測定器を介して前記測定子の基端部に連結されていてもよい。

この構成によれば、シャフト、ベアリングホルダ、軸力測定器および測定子は、軸方向に沿って一体的に進退する。また、シャフトはベアリングを介してベアリングホルダの内周面に対して相対的に回転する。このため、シャフトの回転がベアリングホルダ、ひいてはベアリングホルダに連結される軸力測定器に伝わることが抑制される。

上記のベルト張力測定装置において、前記ベアリングホルダの外周面には、前記ボディの一部分に対してその周方向において係合する係合突部が設けられていてもよい。
この構成によれば、ベアリングホルダが回転しようとしたとき、その回転方向において係合突部がボディの一部分に対して係合する。このため、ベアリングホルダの回転がより確実に抑えられる。

上記のベルト張力測定装置において、前記送り機構は、マイクロメータヘッドを有し、前記マイクロメータヘッドは、回転操作される部分であるシンブル、および前記シンブルの回転操作を通じて回転しながら進退するスピンドルを有し、前記スピンドルは、カップリングを介して前記シャフトと連結されていてもよい。

この構成によれば、マイクロメータヘッドを送り機構として利用することにより、測定子の送り量（繰り出し量）をより正確に調節することができる。
上記のベルト張力測定装置において、前記測定子は、前記ボディの内部に収容される退避位置と、前記ボディの先端部から突出する測定位置との間を移動することが好ましい。

この構成によれば、たとえば張力を測定しないとき、測定子を測定位置から退避位置に移動させることができる。測定子がボディの内部に収容されることにより、何らかの外力が測定子を介して軸力測定器に伝達されることを抑制することができる。

本発明によれば、測定子を安定させた状態でベルトの張力を測定することができる。

ベルト張力測定装置の一実施の形態の計測対象である電動パワーステアリング装置の正面図。 電動パワーステアリング装置の要部を拡大した断面図。 図２の３－３線断面図。 ベルト張力測定装置をその軸線に沿って切断した断面図。 ベルト張力測定装置の上部をその軸線に沿って切断した断面図。 ベルト張力測定装置の下部をその軸線に沿って切断した断面図。 図５の７－７線断面図。 カップリングの斜視図。 図４のＡ矢視図。 ナットを緩めた状態のベルト張力測定装置の下部を示す断面図。 図２の４－４線断面図。 張力と荷重との関係を示すグラフ。

以下、ステアリング装置を電動パワーステアリング装置に具体化した一実施の形態を説明する。
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１１を有している。ハウジング１１はその筒状の本体１２が車体の左右方向（図１中の左右方向）へ延びるように設けられる。本体１２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車輪（転舵輪）Ｗが連結される。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Ｗの向きが変えられる。

＜第１の収容部＞
本体１２の右端寄りの部位には第１の収容部１４が設けられている。第１の収容部１４は、本体１２の軸線方向（図１中の左右方向）に対して斜めに交わる方向へ延びている。第１の収容部１４には、ピニオンシャフト１５が挿入された状態で回転可能に支持されている。ピニオンシャフト１５の内端部に設けられるピニオン歯は、ラック軸１３の右端寄りの一定範囲に形成されるラック歯に噛み合う。また、ピニオンシャフト１５のピニオン歯と反対側の外端部は、図示しない複数のシャフトを介してステアリングホイールＨに連結される。したがって、ステアリング操作に伴いラック軸１３は自身の軸線方向に沿って直線運動を行う。ステアリング操作を通じてピニオンシャフト１５に作用するトルクは、第１の収容部１４に設けられたトルクセンサ１６により検出される。

＜第２の収容部＞
本体１２の左端寄りの部位には第２の収容部１７が設けられている。第２の収容部１７は、本体１２よりも大径の円筒部分の下部が下方へ延びてなる。第２の収容部１７の下部右側壁には、モータ１８が固定されている。モータ１８の出力軸１８ａは、ラック軸１３の軸線に沿って延び、かつ第２の収容部１７の側壁を貫通して内部に挿入されている。第２の収容部１７の内部には、動力変換機構２０が設けられている。動力変換機構２０にはモータ１８の出力軸１８ａが連結されている。動力変換機構２０は、モータ１８の回転運動をラック軸１３の直線運動に変換する。すなわち、モータ１８の回転力の利用を通じてラック軸１３の動作が補助されることにより、ステアリング操作が補助される。モータ１８は、図示しない制御装置によりトルクセンサ１６の検出結果などに応じて制御される。

ここで、第２の収容部１７の構成について詳述する。
図２に示すように、第２の収容部１７は、円筒状の支持部２１、および段付き円筒状の蓋部材２２を有している。支持部２１は、本体１２の左端に一体形成されている。支持部２１の下部は下方へ延設されていて、当該延設された部分における図中右側の側壁２１ａには孔２１ｂが形成されている。孔２１ｂには、その右方からモータ１８の出力軸１８ａが挿入されている。支持部２１の左開口部は蓋部材２２により塞がれている。これら支持部２１と蓋部材２２との間に形成される空間に動力変換機構２０が設けられている。

図２に二点鎖線で示されるように、第２の収容部１７の支持部２１には、張力測定用の貫通孔１７ａが設けられている。貫通孔１７ａは、支持部２１の周壁におけるベルト３３の表面に対向する部分に設けられている。貫通孔１７ａの内周面には雌ねじ部（図示略）が設けられている。通常時、貫通孔１７ａには図示しないキャップが螺合されている。ベルト３３の張力を測定するときには、キャップが取り外される。

＜動力変換機構＞
図２に示すように、動力変換機構２０は、ベルト伝動機構３０およびボールねじ機構４０を有している。ベルト伝動機構３０は、モータ１８の回転運動をボールねじ機構４０に伝達する。ボールねじ機構４０は、ベルト伝動機構３０を通じて伝達されるモータ１８の回転運動をラック軸１３の直線運動に変換する。

＜ボールねじ機構＞
ボールねじ機構４０は、ラック軸１３に設けられたボールねじ部４１、円筒状のボールナット４２および多数のボール４３を有している。

ボールねじ部４１は、ラック軸１３の外周面におけるボールねじ溝１３ａが形成された部分である。ボールねじ部４１は、ラック軸１３の左端を基準として右端へ向けた一定範囲に設けられている。

ボールナット４２は、ボールねじ部４１に多数のボール４３を介して進退可能に螺合されている。ボールナット４２の第１の端部（図２中の左端）の外周面には雄ねじ部４２ａが、第２の端部（図２中の右端）の外周面には円環状の鍔部４２ｂがそれぞれ設けられている。雄ねじ部４２ａはボールナット４２の左端を基準としてその軸線方向に沿った一定範囲にわたって設けられている。ボールナット４２の回転に伴い、各ボール４３はボールナット４２とボールねじ部４１との間を転動する。

なお、ボールナット４２の外周面には、玉軸受４４が固定されている。ボールナット４２は、玉軸受４４を介してハウジング１１、正確には蓋部材２２の内周面に対して回転可能に支持されている。玉軸受４４は内輪４４ａ、外輪４４ｂおよび複数のボール４４ｃを有している。内輪４４ａはボールナット４２の外周面に嵌合されている。外輪４４ｂは、蓋部材２２の内周面に嵌合されている。ボール４４ｃはボールナット４２の回転に伴い内輪４４ａと外輪４４ｂとの間において転動する。

＜ベルト伝達機構＞
ベルト伝動機構３０は、円筒状の駆動プーリ３１、円筒状の従動プーリ３２および無端状のベルト３３を備えている。

駆動プーリ３１はモータ１８の出力軸１８ａに固定されている。従動プーリ３２はボールナット４２の外周面に固定されている。従動プーリ３２および玉軸受４４はボールナット４２の軸線方向において互いに隣接している。玉軸受４４は雄ねじ部４２ａ側に、従動プーリ３２は鍔部４２ｂ側に設けられている。ベルト３３は、駆動プーリ３１と従動プーリ３２との間に掛け渡されている。したがって、モータ１８の回転は、駆動プーリ３１、ベルト３３および従動プーリ３２を介してボールナット４２に伝達される。

なお、駆動プーリ３１および従動プーリ３２はこれらの外周面に歯が設けられた歯付きプーリ（タイミングプーリ）である。また、ベルト３３はその内周面に歯が設けられた歯付きベルト（タイミングベルト）である。ベルト３３の歯数は駆動プーリ３１の歯数および従動プーリ３２の歯数のそれぞれに対して非整数倍となるように設定されている。

＜玉軸受および従動プーリの固定構造＞
つぎに、玉軸受４４および従動プーリ３２の固定構造を説明する。
図２に示すように、ボールナット４２の外周面に従動プーリ３２および玉軸受４４が嵌められた状態で、雄ねじ部４２ａにロックナット４５を締め付けることにより従動プーリ３２および玉軸受４４はそれぞれボールナット４２に固定される。

正確には、ロックナット４５が雄ねじ部４２ａに締め付けられることにより、玉軸受４４（正確にはその内輪４４ａ）は従動プーリ３２に、当該従動プーリ３２は鍔部４２ｂに押し付けられる。すなわち、鍔部４２ｂ、従動プーリ３２および玉軸受４４およびロックナット４５は、ボールナット４２の軸線方向において互いに面接触した状態に保持される。このように、玉軸受４４、および従動プーリ３２がボールナット４２の軸線方向においてその鍔部４２ｂとロックナット４５とによって挟み込まれた状態に保持されることにより、玉軸受４４および従動プーリ３２のボールナット４２に対する軸線方向における位置が拘束される。

また、外輪４４ｂと支持部２１の開口端面との間には円環状のサポート部材５１が、外輪４４ｂと蓋部材２２の内底面に形成された環状の段差部２２ａとの間には円環状のサポート部材５２がそれぞれ介在されている。外輪４４ｂがサポート部材５１，５２を介して支持部２１と蓋部材２２とによって挟み込まれることにより、玉軸受４４（外輪４４ｂ）の蓋部材２２に対する軸方向位置が拘束される。

＜モータの固定構造＞
つぎに、モータ１８の固定構造を説明する。本例では、第２の収容部１７（正確には、支持部２１）に対するモータ１８の取付け位置を調節することが可能である。

図２に示すように、支持部２１の下部における周面には板状の固定部６１が設けられている。固定部６１の右側面は、支持部２１の側壁２１ａの右側面に対して段差のない平らな状態である。固定部６１にはラック軸１３の軸線方向に貫通する調節孔６１ａが形成されている。調節孔６１ａは駆動プーリ３１の軸線Ｌ１および従動プーリ３２の軸線Ｌ２の両方に直交する直線Ｌ３に沿う方向に延びる長孔である。なお、軸線Ｌ１はモータ１８、ひいては出力軸１８ａの軸線に一致する。また、軸線Ｌ２はラック軸１３の軸線およびボールナット４２の軸線にそれぞれ一致する。

また、モータ１８の周面には、その取付け対象（ここでは、支持部２１）に固定される部分である取付け部６２が設けられている。取付け部６２にはモータ１８の軸線方向に貫通する雌ねじ部６２ａが設けられている。モータ１８は、取付け部６２が図２中の下部に位置する姿勢で第２の収容部１７、正確には支持部２１の側壁２１ａに取り付けられる。

モータ１８はつぎのようにして側壁２１ａに固定される。すなわち、モータ１８の出力軸１８ａを右方から孔２１ｂに挿入して、モータ１８の左側面（出力軸１８ａが突出する側の側面）を支持部２１の側壁２１ａに接触させる。また、固定部６１の調節孔６１ａと取付け部６２の雌ねじ部６２ａとを互いに一致させる。そしてこの状態で、ボルト６３の雄ねじ部６３ａを取付け部６２と反対側から調節孔６１ａに挿入して雌ねじ部６２ａに締め付ける。これにより、モータ１８は支持部２１の側壁２１ａに固定される。

図３に示すように、雄ねじ部６３ａは調節孔６１ａの範囲内において移動させることができる。雄ねじ部６３ａを調節孔６１ａの延びる方向（以下、「調節方向Ｄ」という。）における適宜の位置で締め付けることにより、調節方向Ｄにおけるモータ１８の側壁２１ａに対する取付け位置を変更することができる。これは、側壁２１ａの孔２１ｂの内径は、雄ねじ部６３ａの移動に伴う出力軸１８ａの移動が許容される程度に設定されているからである。なお、調節方向Ｄは先の直線Ｌ３（図２参照）に沿う方向でもある。

図２に示すように、駆動プーリ３１はモータ１８の出力軸１８ａに固定されている。このため、調節方向Ｄにおけるモータ１８の取付け位置を変更したとき、駆動プーリ３１の調節方向Ｄにおける位置、ひいては駆動プーリ３１と従動プーリ３２の芯間距離ΔＬも変わる。芯間距離ΔＬは、駆動プーリ３１の軸線Ｌ１と従動プーリ３２の軸線Ｌ２との間の距離である。駆動プーリ３１が従動プーリ３２に近接するほど芯間距離ΔＬは短くなる。駆動プーリ３１が従動プーリ３２から離れるほど芯間距離ΔＬは長くなる。すなわち、モータ１８の取付け位置の調節を通じて芯間距離ΔＬを調節することが可能である。

＜張力の測定装置＞
電動パワーステアリング装置１０では、モータ１８のトルクの伝達効率を確保するなどの観点から、ベルト３３の張力が芯間距離ΔＬの調節を通じて適切に設定される。電動パワーステアリング装置１０の抜き取り検査においては、ベルト３３の張力が適切に設定されているかどうかについての検査が行われる。本例では、接触式の測定装置を使用してベルトの張力を測定する。測定装置の一例としてはつぎの通りである。

図４に示すように、測定装置７０は、ボディ７１、送り機構７２、軸力センサ（ロードセル）７３および測定子７４を有している。
＜ボディ＞
ボディ７１は、ケース８１、クランプ８２、カバー８３、スペーサ８４，ホルダ８５およびナット８６を有し、全体として円筒状をなしている。

ケース８１は、両端が開口した円筒状をなしている。
クランプ８２は、ケース８１の上端部に連結されている。図７に示すように、クランプ８２は、中央に取り付け孔８２ａを有する円環の一部分がスリット８２ｂにより円周方向に分断されてなる締め具である。クランプ８２のスリット８２ｂを介して互いに対向する２つの端部をボルト８２ｃで締め付けることにより、取り付け孔８２ａに挿入された棒状部材が締め付けられて固定される。

図４に示すように、カバー８３は、その上端部が開口した有底円筒状をなしている。カバー８３の上端部は、ケース８１の下端部に連結されている。カバー８３の下端部の外周面には、雄ねじ部８３ａが設けられている。カバー８３の下端部における底壁中央には、貫通孔８３ｂが設けられている。カバー８３の側壁にはスリット８３ｃが設けられている。スリット８３ｃは、カバー８３の軸方向に沿って延び、カバー８３の上端面に開放されている。

スペーサ８４は、カバー８３の下端部（底壁）に連結されている。スペーサ８４は、両端が開口したつば付き円筒状をなしている。スペーサ８４は、円筒状の挿通部８４ａおよび環状のフランジ部８４ｂを有している。フランジ部８４ｂは、挿通部８４ａの上端部における外周面に設けられている。スペーサ８４は、フランジ部８４ｂを貫通するボルト８４ｃがカバー８３の底壁に締め付けられることによって、カバー８３の底壁に固定されている。ボルト８４ｃの頭部は、フランジ部８４ｂのカバー８３と反対側の側面に設けられた座繰り部分に収容されている。

ホルダ８５は、スペーサ８４を介してカバー８３の下部に位置している。ホルダ８５は、両端が開口したつば付き円筒状をなしている。ホルダ８５は、円筒状のホルダ本体８５ａおよび環状のフランジ部８５ｂを有している。フランジ部８５ｂは、ホルダ本体８５ａの基端部（図４中の上端部）における外周面に設けられている。ホルダ本体８５ａの先端部（図４中の下端部）には、雄ねじ部８５ｃが設けられている。雄ねじ部８５ｃの外径は、ホルダ本体８５ａの雄ねじ部８５ｃを除く部分の外径よりも小さく設定されている。ホルダ８５の内部には、大径部８５ｄおよび小径部８５ｅが設けられている。大径部８５ｄはホルダ８５の基端部側に、小径部８５ｅはホルダの先端部側に位置している。大径部８５ｄの内径は、スペーサ８４における挿通部８４ａの外径よりも若干大きく設定されている。ホルダ８５の基端部は、スペーサ８４における挿通部８４ａの外周面に嵌められている。ホルダ８５は、スペーサ８４の挿通部８４ａの外周面に対して、摺動回転可能かつ挿通部８４ａの軸線方向（図４中の上下方向）に沿って摺動可能である。

ナット８６は、両端が開口した円筒状をなしている。ナット８６の上端部における内周面には、雌ねじ部８６ａが設けられている。また、ナット８６の下端部における内周面には、環状の押圧部８６ｂが設けられている。押圧部８６ｂの内径は、ホルダ８５におけるフランジ部８５ｂの外径よりも小さく設定されている。ナット８６の雌ねじ部８６ａは、ナット８６にホルダ本体８５ａが挿通された状態で、カバー８３の雄ねじ部８３ａに締め付けられている。ナット８６の締め付けに伴い、ホルダ８５のフランジ部８５ｂは、ナット８６の押圧部８６ｂによってスペーサ８４のフランジ部８４ｂに対して、軸線方向において押し付けられる。これにより、ホルダ８５がスペーサ８４における挿通部８４ａの外周面に対して摺動回転すること、および挿通部８４ａの軸線方向に沿って摺動することが規制される。

＜送り機構＞
図５に示すように、送り機構７２は、マイクロメータヘッド９１、カップリング９２、シャフト９３、および回転吸収機構部９４を有している。

マイクロメータヘッド９１は、マイクロメータヘッド本体１０１、シンブル１０２、ステム（取付部）１０３およびスピンドル１０４を有している。シンブル１０２は、回転操作される部分であって、マイクロメータヘッド本体１０１の上部に設けられている。ステム１０３は、マイクロメータヘッド本体１０１の下部に設けられている。スピンドル１０４は、マイクロメータヘッド本体１０１およびステム１０３に対して、その軸方向に沿って進退移動可能に設けられている。スピンドル１０４の先端は球面状をなしている。シンブル１０２の回転操作に伴い、スピンドル１０４は回転しながらマイクロメータヘッド本体１０１に対してその軸方向に沿って進退移動する。

マイクロメータヘッド９１は、スピンドル１０４の先端側からクランプ８２の取り付け孔８２ａを介してボディ７１（より正確には、ケース８１）の内部に挿入されている。マイクロメータヘッド９１は、ステム１０３がクランプ８２により締め付けられることによってクランプ８２に固定されている。ボディ７１の内部において、スピンドル１０４の先端は、カップリング９２を介して、シャフト９３に連結されている。

図８に示すように、カップリング９２は、円筒状をなしている。カップリング９２は、その中央に取り付け孔９２ａを有する円筒の一部分がスリット９２ｂによって円周方向に分断されてなる。また、カップリング９２におけるスリット９２ｂが設けられた側の部分（図８中の右下側の部分）は、スリット９２ｃによって軸線に沿った方向に分断されている。スリット９２ｃは、カップリング９２の円周方向に沿った半周程度にわたって延びている。

カップリング９２において、スリット９２ｃにより軸方向に分断された上側の部分にはスピンドル１０４の先端部が、同じく下側の部分にはシャフト９３の上端部が挿入されている。この状態で、カップリング９２のスリット９２ｂを介して円周方向に分断されている上下２か所をボルト９２ｄ，９２ｄで締め付けることにより、スピンドル１０４とシャフト９３とがカップリング９２を介して連結されている。

図５に示すように、シャフト９３の下端部には、雄ねじ部９３ａが設けられている。また、シャフト９３の中間部分には環状のフランジ部９３ｂが設けられている。ボディ７１の内部において、シャフト９３の下端部は、回転吸収機構部９４に連結されている。

回転吸収機構部９４は、ベアリングホルダ１１１、２つのベアリング１１２，１１３、２つの座金１１４，１１５、ナット１１６、および蓋１１７を有している。
ベアリングホルダ１１１は、その上端部が開口した有底円筒状をなしている。ベアリングホルダ１１１の外径は、ボディ７１（より正確には、ケース８１およびカバー８３）の内径よりも若干小さく設定されている。ベアリングホルダ１１１の内部には、シャフト９３の下端部が挿入されている。シャフト９３の下端部とベアリングホルダ１１１の内底面との間には若干の隙間が形成されている。

ベアリングホルダ１１１の底面には、雄ねじ部１１１ａが突設されている。また、ベアリングホルダ１１１の下端部における外周面には、部分的に平面状の取付面１１１ｂが設けられている。取付面１１１ｂには、直方体状の回り止め部材１１１ｃが設けられている。回り止め部材１１１ｃの先端部（図５中のベアリングホルダ１１１と反対側の左端部）は、カバー８３のスリット８３ｃの内部に位置している。

図９に示すように、回り止め部材１１１ｃは２つのボルト１１１ｄ，１１１ｄによりベアリングホルダ１１１の取付面１１１ｂに固定されている。回り止め部材１１１ｃの幅（図９中の左右方向における長さ）は、スリット８３ｃの幅とほぼ同じ、あるいは若干短く設定されている。回り止め部材１１１ｃは、スリット８３ｃに沿って摺動する。また、回り止め部材１１１ｃが、スリット８３ｃの互いに対向する２つの内側面に係合することにより、ベアリングホルダ１１１の回転が規制される。

図５に示すように、ベアリング１１２，１１３は、シャフト９３における雄ねじ部９３ａとフランジ部９３ｂとの間の部分に取り付けられている。ベアリング１１２はフランジ部９３ｂ側に、ベアリング１１３は雄ねじ部９３ａ側に位置している。シャフト９３は、ベアリング１１２，１１３を介してベアリングホルダ１１１の内周面に対して回転可能に支持されている。このため、たとえスピンドル１０４の回転が伝達されることによりシャフト９３が回転したとしても、当該シャフト９３の回転がベアリングホルダ１１１に伝達されることが抑制される。

フランジ部９３ｂ側のベアリング１１２の内輪は、その軸方向においてフランジ部９３ｂに当接している。２つのベアリング１１２，１１３の間には座金１１４が介在されている。シャフト９３の雄ねじ部９３ａには座金１１５を介してナット１１６が締め付けられている。すなわち、２つのベアリング１１２，１１３（より正確には、それらの内輪）および２つの座金１１４，１１５は、シャフト９３のフランジ部９３ｂとナット１１６とで挟み込まれることによって一体をなしている。また、雄ねじ部９３ａ側のベアリング１１３の外輪は、ベアリングホルダ１１１の内周面に設けられた段差部１１１ｅに対して軸方向において当接している。

蓋１１７は、ベアリングホルダ１１１の上端部に取り付けられている。蓋１１７は、両端が開口したつば付き円筒状をなしている。蓋１１７は、円筒状の押さえ部１１７ａおよび環状のフランジ部１１７ｂを有している。フランジ部１１７ｂは、押さえ部１１７ａの上端部における外周面に設けられている。蓋１１７は、押さえ部１１７ａをベアリングホルダ１１１の開口部分に挿入した状態で、フランジ部１１７ｂを介してボルト１１７ｃが締め付けられることによってベアリングホルダ１１１の開口端面に固定されている。押さえ部１１７ａの先端は、フランジ部９３ｂ側のベアリング１１２の外輪に対して軸方向において当接している。

ベアリング１１３の外輪がベアリングホルダ１１１の段差部１１１ｅに、ベアリング１１２の外輪が蓋１１７の押さえ部１１７ａの先端に当接することによって、一体をなす２つのベアリング１１２，１１３、２つの座金１１４，１１５およびナット１１６が、ベアリングホルダ１１１に対してその軸方向に沿って相対的に移動することが規制される。すなわち、シャフト９３は、ベアリングホルダ１１１の内周面に対する回転が許容されつつ、その軸方向に沿ってベアリングホルダ１１１と一体的に移動する。ベアリングホルダ１１１に設けられた回り止め部材１１１ｃは、カバー８３のスリット８３ｃに沿って昇降する。

＜軸力センサ＞
図６に示すように、軸力センサ７３は、ベアリングホルダ１１１の下端部に取り付けられている。軸力センサ７３は、その軸方向に作用する荷重である軸力を検出する。軸力センサ７３は、センサ本体１２１、２つの取付部１２２，１２３、およびケーブル１２４を有している。センサ本体１２１は円筒状をなしていて、その内部には印加される軸力に応じた電気信号を生成する歪ゲージあるいは圧電素子などのセンサ素子が設けられている。ケーブル１２４は、センサ素子により生成される電気信号を図示しないコントローラなどの外部機器に伝達する。ケーブル１２４は、センサ本体１２１からカバー８３のスリット８３ｃを介してボディ７１の外部に引き出されている。

取付部１２２はセンサ本体１２１の上部に、取付部１２３はセンサ本体１２１の下部に設けられている。取付部１２２には雌ねじ部１２２ａが、取付部１２３には雌ねじ部１２３ａが設けられている。取付部１２２の雌ねじ部１２２ａには、ベアリングホルダ１１１の雄ねじ部１１１ａが螺合されている。これにより、軸力センサ７３はベアリングホルダ１１１の底壁に固定されている。したがって、軸力センサ７３は、ボディ７１（より正確には、カバー８３）の内部において、その軸方向に沿ってベアリングホルダ１１１と一体的に移動する。ケーブル１２４は、カバー８３のスリット８３ｃに沿って昇降する。

＜測定子＞
測定子７４は、棒状をなしている。測定子７４の後端部（図６中の上端部）には、雄ねじ部１３１が設けられている。雄ねじ部１３１は、軸力センサ７３における取付部１２３の雌ねじ部１２３ａに螺合されている。これにより、測定子７４は、軸力センサ７３に固定されている。したがって、測定子７４は、その軸方向に沿って軸力センサ７３と一体的に移動する。すなわち、測定子７４は、マイクロメータヘッド９１のスピンドル１０４に連動して、軸線方向に沿って移動する。

測定子７４の先端部（図６中の下端部）には、丸みが持たせられている。測定子７４の先端部は、カバー８３の底壁に設けられた貫通孔８３ｂ、およびスペーサ８４の挿通部８４ａを貫通して、ホルダ８５の内部（より正確には、小径部８５ｅ）に挿入されている。

測定子７４は、マイクロメータヘッド９１のスピンドル１０４に連動して、図６に実線で示される退避位置と、図６に二点鎖線で示される測定位置との間を移動する。退避位置は、ベルト３３の張力を測定しないときの位置であって、測定子７４の先端部がホルダ８５の内部に収容される位置である。測定位置は、ベルト３３の張力を測定するときの位置であって、測定子７４の先端部がホルダ８５の先端部から突出する位置である。

＜測定装置の取り付け方法＞
ベルト３３の張力を測定する場合、電動パワーステアリング装置１０のハウジング１１は、張力測定用の貫通孔１７ａが上を向く姿勢に保たれる。この状態で、測定装置７０をハウジング１１に取り付ける。具体的には、つぎの通りである。

図１０に示すように、まずはナット８６を緩める。これにより、ホルダ８５のフランジ部８５ｂがスペーサ８４のフランジ部８４ｂに押し付けられた状態が解除されるとともに、フランジ部８５ｂとフランジ部８４ｂとの間に隙間が形成される。このため、ホルダ８５はスペーサ８４の挿通部８４ａおよびナット８６に対して相対的に回転可能となる。この状態で、ケース８１（図１０では図示略）あるいはカバー８３を支えながら、ホルダ８５を回転させることによりホルダ８５の雄ねじ部８５ｃをハウジング１１の貫通孔１７ａに締め付けて嵌合させる。その後、ナット８６を再び締め付けることにより、ホルダ８５の回転が再び規制されるとともに、ホルダ８５のがたつきが抑えられる。以上で、測定装置７０の取り付け作業が完了となる。

＜張力の測定方法＞
図１１に示すように、測定装置７０をハウジング１１に取り付けた後、シンブル１０２の回転操作を通じて測定子７４を図１１に実線で示される退避位置から、まずベルト３３の背面に接触する位置へ移動させ、さらに図１１に二点鎖線で示される測定位置まで移動させる。これにより、測定子７４の先端がベルト３３に押し付けられて、所定のたわみ量δがベルト３３に与えられる。このベルト３３にたわみ量δを与えたときの荷重Ｆ（押圧反力）が軸力センサ７３により検出される。軸力センサ７３を通じて検出される荷重Ｆあるいは荷重Ｆに応じた張力の値は、軸力センサ７３とケーブル１２４を介して接続されるコントローラなどの外部機器の表示部に表示される。

図１２のグラフに示されるように、ベルト３３に一定のたわみ量（変位）δを与えたときの荷重Ｆと張力Ｔとは相関関係にある。たとえば、ベルト３３のたわみ量δが一定であるとき、荷重Ｆの値が大きくなるほど張力Ｔの値も大きくなる。このため、荷重Ｆから張力Ｔを求めることが可能である。

＜実施の形態の効果＞
したがって、本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）ボディ７１（より正確には、ホルダ８５）の先端部には、ハウジング１１に設けられた張力測定用の貫通孔１７ａに螺合される雄ねじ部８５ｃが設けられている。そして、ベルト３３の張力を測定する場合、ボディ７１の雄ねじ部８５ｃがハウジング１１の貫通孔１７ａに螺合されることによって、ボディ７１の先端部は貫通孔１７ａに嵌合した状態で固定される。このため、ボディ７１に支持される測定子７４のぐらつきなどが抑制される。したがって、測定子７４を安定させた状態でベルト３３の張力を測定することができる。

（２）ナット８６が、ホルダ８５の先端部側から通された状態でカバー８３の外周面に締め付けられることにより、ホルダ８５とカバー８３とが連結されている。具体的には、ナット８６がカバー８３の外周面に締め付けられた状態において、ホルダ８５のフランジ部８５ｂは、スペーサ８４のフランジ部８４ｂを介してカバー８３におけるホルダ８５側の端部に押し付けられる。これにより、ホルダ８５は、カバー８３に対する相対的な回転が規制された状態に保たれる。

この構成によれば、ナット８６を緩めることによりホルダ８５とカバー８３との連結された状態が解除される。このため、ホルダ８５をカバー８３（スペーサ８４）に対して相対的に回転させることが可能となる。したがって、ボディ７１（ホルダ８５）の先端部に設けられた雄ねじ部８５ｃをハウジング１１の貫通孔１７ａに螺合させる場合、ナット８６を緩めたうえで、ホルダ８５だけを回転させればよい。ボディ７１の全体を回転させる必要がないため、軸力センサ７３のケーブル１２４がボディ７１に巻き付くこともない。ハウジング１１に対する測定装置７０の取り付け作業性を向上させることができる。

（３）また、ホルダ８５は、ナット８６を緩めることにより取り外すことができる。このため、ホルダ８５を簡単に交換することができる。たとえば、電動パワーステアリング装置１０の製品仕様によって張力測定用の貫通孔１７ａの内径が異なることが考えられる。この場合、貫通孔１７ａの内径に応じたホルダ８５を用意し、この用意したホルダ８５を貫通孔１７ａに合わないホルダ８５と交換すればよい。貫通孔１７ａの内径に応じて複数種の測定装置７０を用意する必要がなく、ホルダ８５のみにバリエーションをもたせればよい。

（４）送り機構７２は、ボディ７１の内部において軸方向に沿った方向への移動および軸回りの回転が許容された状態で設けられる有底筒状のベアリングホルダ１１１と、シャフト９３をベアリングホルダ１１１の内周面に対して回転可能に支持するベアリング１１２，１１３と、を有している。ベアリングホルダ１１１の底部は、軸力センサ７３を介して測定子７４の基端部に連結されている。

この構成によれば、シャフト９３、ベアリングホルダ１１１、軸力センサ７３および測定子７４は、軸方向に沿って一体的に進退する。また、シャフト９３はベアリング１１２，１１３を介してベアリングホルダ１１１の内周面に対して相対的に回転する。このため、シャフト９３の回転がベアリングホルダ１１１、ひいてはベアリングホルダ１１１に連結される軸力センサ７３に伝わることが抑制される。

（５）ベアリングホルダ１１１の外周面には、ボディ７１（カバー８３）の一部分であるスリット８３ｃに対してその周方向において係合する回り止め部材１１１ｃが設けられている。このため、ベアリングホルダ１１１が回転しようとしたとき、その回転方向において回り止め部材１１１ｃがボディ７１のスリット８３ｃに対して係合する。したがって、ベアリングホルダ１１１の回転がより確実に抑えられる。

（６）送り機構７２は、マイクロメータヘッド９１を有している。マイクロメータヘッド９１は、回転操作される部分であるシンブル１０２、およびシンブル１０２の回転操作を通じて回転しながら進退するスピンドル１０４を有している。スピンドル１０４は、カップリング９２を介してシャフト９３と連結されている。このように、マイクロメータヘッド９１を送り機構として利用することにより、測定子７４の送り量（繰り出し量）をより正確に調節することができる。また、マイクロメータヘッド９１のスピンドル１０４のストローク量（マイクロメータヘッド本体１０１からの突出し量）には限界がある。このため、スピンドル１０４にシャフト９３を連結することにより、測定装置７０として必要とされるストローク量を確保することができる。

（７）測定子７４は、ボディ７１の内部に収容される退避位置と、ボディ７１の先端部から突出する測定位置との間を移動する。このため、たとえば張力を測定しないとき、測定子７４を測定位置から退避位置に移動させることができる。測定子７４がボディ７１の内部に収容されることにより、何らかの外力が測定子７４を介して軸力センサ７３に伝達されることが抑えられる。

＜他の実施の形態＞
なお、前記実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・本例では、シャフト９３はカップリング９２を介してスピンドル１０４に連結したが、他の連結手段を採用してもよい。

・本例では、ベアリングホルダ１１１に回り止め部材１１１ｃを設けたが、ベアリングホルダ１１１として回り止め部材１１１ｃを割愛した構成を採用してもよい。
・本例では、測定子７４が退避位置に位置しているとき、測定子７４の先端部はホルダ８５の内部に収容されていた。しかし、測定装置７０を保管する観点などから特に問題にならないのであれば、退避位置において測定子７４の先端部がホルダ８５の先端部から突出していてもよい。

・図５に示すように、マイクロメータヘッド９１として、スピンドル１０４のストローク量が表示される表示器１４１を有するものを採用してもよい。表示器１４１は、たとえばマイクロメータヘッド本体１０１に対して一体的に設けられる。表示器１４１は、表示部としての機能だけでなく、ボディ７１に対する測定子７４のストローク量（移動長さ）を計測する計測部（計測器）としての機能も有している。この計測されるストローク量が表示器１４１に表示される。表示器１４１に表示されるスピンドル１０４のストローク量を確認しながら測定子７４の位置を調節することができる。

・本例では、スピンドル１０４が回転しながら進退するタイプのマイクロメータヘッド９１を採用したが、スピンドル１０４が回転することなく進退するタイプのマイクロメータヘッド９１を採用してもよい。この場合、測定装置７０として、回転吸収機構部９４を割愛した構成を採用することができる。この構成を採用する際には、シャフト９３の下端部を軸力センサ７３の取付部１２２の雌ねじ部１２２ａに螺合するなどして、シャフト９３と軸力センサとを連結する。

・本例では、マイクロメータヘッド９１を利用して送り機構７２を構築したが、送り機構７２としてマイクロメータヘッド９１を利用しない構成を採用してもよい。
・本例において、ケース８１、カバー８３、スペーサ８４、およびホルダ８５を一体形成してもよい。この場合、測定装置７０としてナット８６を割愛した構成を採用することができる。またこの場合、測定装置７０をハウジング１１に取り付ける際には、ボディ７１の全体をその軸線周りに回転させる。

・本例では、ホルダ８５の先端部に設けられた雄ねじ部８５ｃを、ハウジング１１の貫通孔１７ａにねじ込むことにより嵌合するようにしたが、つぎのようにしてもよい。すなわち、ホルダ８５として雄ねじ部８５ｃを割愛した構成を採用し、ホルダ８５の先端部を貫通孔１７ａに対して着脱可能に嵌合させる。このようにしても、ボディ７１に支持される測定子のぐらつきなどが抑制されることにより、測定子７４を安定させた状態でベルト３３の張力を測定することができる。

・測定装置７０は、ベルト伝動機構に対して全般的に使用することができる。たとえば内燃機関のタイミングベルトの張力を測定することもできる。また、３つあるいはそれ以上のプーリ間に掛け渡されたベルトの張力を測定することもできる。ただし、ベルト伝動機構を収容するハウジングなどには、張力測定用の貫通孔（ねじ孔）を設ける。

１１…ハウジング、１７ａ…貫通孔、３１…駆動プーリ、３２…従動プーリ、３３…ベルト、７０…測定装置（ベルト張力測定装置）、７１…ボディ、７２…送り機構、７３…軸力センサ（軸力測定器）、７４…測定子、８１…ケース、８２…クランプ、８３…カバー（第２の分割体）、８４…スペーサ、８４ｂ…フランジ部、８５…ホルダ（第１の分割体）、８５ｂ…フランジ部、８５ｃ…雄ねじ部（ねじ部）、８６…ナット、９１…マイクロメータヘッド、９２…カップリング、９３…シャフト、１０２…シンブル、１０４…スピンドル、１１１…ベアリングホルダ、１１１ｃ…回り止め部材（係合突部）、１１２，１１３…ベアリング、１４１…表示器（表示部、計測部）。

Claims (9)

1. ハウジングに覆われる複数のプーリ間に掛け渡されるベルトの表面に対して、前記ハウジングに設けられる張力測定用の貫通孔を介して測定子を押し付けたときの荷重に基づき前記ベルトの張力を測定するベルト張力測定装置であって、
   前記測定子を支持する筒状のボディと、
   前記測定子を前記ボディに対してその軸方向に沿って所定量だけ進退させる送り機構と、
   前記測定子が前記ボディの先端部から繰り出されて前記ベルトに押し付けられたときの荷重を検出する軸力測定器と、を備え、
   前記ボディの先端部は、前記貫通孔に対して着脱可能に嵌合されるものであって、
   前記送り機構は、外部からの動力が伝達されることによって回転しながら進退するシャフトを有し、前記シャフトに連動させて前記測定子を進退させるものであって、
   前記送り機構は、前記ボディの内部において軸方向に沿った方向への移動および軸回りの回転が許容された状態で設けられる有底筒状のベアリングホルダと、前記シャフトを前記ベアリングホルダの内周面に対して回転可能に支持するベアリングと、を有し、
   前記ベアリングホルダの底部は、前記軸力測定器を介して前記測定子の基端部に連結されているベルト張力測定装置。
2. 請求項１に記載のベルト張力測定装置において、
   前記送り機構は、前記ボディに対する前記測定子の移動長さを表示する表示部、または前記ボディに対する前記測定子の移動長さを計測する計測部を備えているベルト張力測定装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のベルト張力測定装置において、
   前記ボディの先端部には、前記貫通孔に螺合されるねじ部が設けられているベルト張力測定装置。
4. 請求項１～請求項３のうちいずれか一項に記載のベルト張力測定装置において、
   前記ボディは、前記先端部を含む部分である第１の分割体と、前記第１の分割体に対してその軸方向において連結される第２の分割体とを有することを前提として、
   前記第１の分割体の前記先端部側から通された状態で前記第２の分割体の外周面に締め付けられることにより前記第１の分割体と前記第２の分割体とを連結するナットを有しているベルト張力測定装置。
5. 請求項４に記載のベルト張力測定装置において、
   前記第１の分割体の前記先端部と反対側の端部である基端部の外周面にはフランジ部が設けられていて、
   前記ナットが前記第２の分割体の外周面に締め付けられた状態において、前記第１の分割体の前記フランジ部が前記第２の分割体における前記第１の分割体側の端部に押し付けられることにより、前記第１の分割体と前記第２の分割体とが連結されているベルト張力測定装置。
6. 請求項１～請求項５のうちいずれか一項に記載のベルト張力測定装置において、
   前記ベアリングホルダの外周面には、前記ボディの一部分に対してその周方向において係合する係合突部が設けられているベルト張力測定装置。
7. 請求項１～請求項６のうちいずれか一項に記載のベルト張力測定装置において、
   前記送り機構は、マイクロメータヘッドを有し、
   前記マイクロメータヘッドは、回転操作される部分であるシンブル、および前記シンブルの回転操作を通じて回転しながら進退するスピンドルを有し、
   前記スピンドルは、カップリングを介して前記シャフトと連結されているベルト張力測定装置。
8. 請求項１～請求項７のうちいずれか一項に記載のベルト張力測定装置において、
   前記測定子は、前記ボディの内部に収容される退避位置と、前記ボディの先端部から突出する測定位置との間を移動するベルト張力測定装置。
9. 請求項３に記載のベルト張力測定装置によって張力の測定および調整が行われる前記ベルトを有するベルト伝動機構と、
   前記ベルト伝動機構を収容する前記ハウジングと、を備え、
   張力測定用の前記貫通孔の内周面は、前記ベルトの張力が測定される際に、前記ボディの先端部に設けられた前記ねじ部が螺合される雌ねじ部を有している電動パワーステアリング装置。

Images