JP2017137027A - ステアリング装置及びアイドラプーリの配置の方法 - Google Patents

Abstract

【課題】歯飛び対策を施したとしても部品点数の増加によるベルト式減速機構の大型化や組付工数の増加を抑えること。【解決手段】ＥＰＳ１は、モータ２０と、ラックシャフト１２と、複数のボールを介してラックシャフト１２と螺合するナット３１とを備えている。また、ＥＰＳ１は、駆動プーリ４１と、従動プーリ４２と、ベルト４３と、ベルト４３に張力を付与するアイドラプーリ５４とを有する減速機構を備えている。また、ＥＰＳ１は、モータ２０と、ラックシャフト１２と、ナット３１と、減速機構とを収容するハウジング１６を備えている。ハウジング１６では、近端部位及び遠端部位で軸方向に対する圧縮剛性が異なるように設定されている。そして、アイドラプーリ５４は、ハウジング１６の軸方向の端部であり、且つ圧縮剛性が高い側の端部での端当て時に緩む側のベルト４３の部分に接するように設けられている。【選択図】図５

Description

本発明は、ステアリング装置及びアイドラプーリの配置の方法に関する。

ベルト式減速機構を介してモータの回転運動を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、ユーザー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。ベルト式減速機構は、一対のプーリと各プーリの間に巻き掛けられる歯付きベルトとを有している。また、ベルト式減速機構には、一対のプーリとは別に、一対のプーリと歯付きベルトとの歯の噛み合いの間における歯飛びが抑えられるように歯付きベルトに張力を付与するプーリを有しているものもある（例えば、特許文献１）。

特許文献１には、モータの回転軸に一体的に設けられる駆動プーリと、ラックシャフト（ラック軸）に外挿される従動プーリと、駆動プーリ及び従動プーリの間に巻き掛けられる歯付きベルトに加えて、両プーリ間にある歯付きベルトを押さえる一つのアイドラプーリを有するベルト式減速機構が開示されている。

ステアリング装置において、ラックシャフトがストロークエンドまで移動すると、ラックシャフトの両端に取り付けられたエンド部材がラックシャフトが収容されているハウジングの端部に衝突する状態、所謂、端当てが生じる。例えば、特許文献１で端当てする場合には、回転が急停止する従動プーリに対して、モータ慣性と自身の慣性とにより回転しようとする衝撃トルクが駆動プーリに加わる。この衝撃トルクによって、駆動プーリと従動プーリの間にある歯付きベルトのうち、駆動プーリの回転方向側にある部分において、歯付きベルトの緩みが生じ、この緩みが原因で駆動プーリの歯からベルトの歯が浮上り、浮上りが顕著な場合は歯飛びにつながる。特許文献１のアイドラプーリは、ラックシャフトがストロークエンドまで移動し、ボールねじ機構のナットから遠い側のハウジングの端部において端当てする場合に歯付きベルトが浮上る側に設けられている。

特開２００７−１１２２４５号公報

端当てで生じる歯付きベルトの浮上りは、アイドラプーリが設けられていればアイドラプーリによって低減されると考えることができ、特許文献１の構成の場合、ボールねじ機構から遠い側のハウジングの端部で端当てする場合に、効果を発揮すると考えることができる。もっとも、特許文献１のステアリング装置において、端当ての際に歯付きベルトが浮上ることは、ボールねじ機構から遠い側のハウジングの端部での端当てに限らず、ボールねじ機構に近い側のハウジングの端部での端当てにおいても生じる。そのため、ボールねじ機構に近い側のハウジングの端部での端当てにおいても効果を発揮するように、この端当て時に歯付きベルトが浮上る側に、アイドラプーリをさらに追加して設けることが考えられる。ただし、アイドラプーリをさらに追加してしまうと、部品点数の増加によりベルト式減速機構が大型化する、組付工数が増加する等の懸念がある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、歯飛び対策を施したとしても部品点数の増加によるベルト式減速機構の大型化や組付工数の増加が抑えられるステアリング装置及びアイドラプーリの配置の方法を提供することにある。

上記課題を解決するステアリング装置は、モータと、軸方向に往復移動するとともに当該軸方向のストロークエンドを規定するエンド部材が一体的に両端に設けられてなる転舵軸と、複数のボールを介して転舵軸と螺合するナットと、モータの回転軸が挿入されてその外周面に固定される駆動プーリと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駆動プーリ及び従動プーリの間に巻き掛けられる歯付きベルトと歯付きベルトの駆動プーリと従動プーリとの間にある部分に接して張力を付与するアイドラプーリとを有するベルト式減速機構と、モータと転舵軸とナットとベルト式減速機構とを収容し転舵軸の軸方向に沿って延びるハウジングとを備えている。そして、ハウジングでは、軸方向の両端部からナットの収容部までの部位について、当該軸方向に対する圧縮剛性が異なっており、アイドラプーリは、駆動プーリと従動プーリとの間にある２つの歯付きベルトの部分のうち、ハウジングの軸方向の端部であり、且つ圧縮剛性が高い側の端部にエンド部材が衝突する時に緩む側の歯付きベルトの部分に接するように設けられている。

仮に、駆動プーリ及び従動プーリの間に、アイドラプーリが設けられていなければ、ハウジングの軸方向の両端部での端当て時、それぞれで衝撃トルクが生じることによって歯付きベルトに緩みを生じさせる。ハウジングの軸方向の両端部での端当て時、駆動プーリによって送られる側にある歯付きベルトが、当該駆動プーリと従動プーリとの両方から離れていく方向に撓み、ベルトの緩みを生じさせる。

そして、上記構成のように、ハウジングにおいて、軸方向に対する圧縮剛性が当該軸方向の両端部で異なっている場合、各端部での端当ての際に駆動プーリに生じる衝撃トルクに大小差があることが発明者によって見出された。この知見によれば、ハウジングの軸方向の両端部のうち、圧縮剛性が高い側の端部で端当てする場合、圧縮剛性が低い側の端部で端当てする場合と比較して駆動プーリに生じる衝撃トルクが大きくなる。すなわち、駆動プーリ及び従動プーリの間に、アイドラプーリが設けられていなければ、圧縮剛性が高い側の端部で端当てする場合、圧縮剛性が低い側の端部で端当てする場合と比較して衝撃トルクが大きい分、歯付きベルトに生じる緩みが大きくなる。

その点、上記構成のアイドラプーリの配置によれば、駆動プーリ及び従動プーリに対し、ハウジングの軸方向の両端部で生じる端当てでの歯付きベルトに生じる緩みの大小が考慮されている。歯付きベルトの緩みが大きいほど駆動プーリ又は従動プーリと歯付きベルトとの歯の噛み合いにおける歯飛びが生じ易いことに対し、歯付きベルトの緩みによる歯飛びをアイドラプーリによって抑えることができるようになる。この場合、歯付きベルトに生じる緩みの大小のうち、緩みが大きい側の歯付きベルトの緩みを１個のアイドラプーリによって抑えることによりハウジングの軸方向の両端部で生じる端当てにおいて、歯飛びの可能性を効果的に低下させることができるようになる。したがって、アイドラプーリをさらに追加して設けることなく歯飛び対策を施すことができ、歯飛び対策を施したとしても部品点数の増加によるベルト式減速機構の大型化や組付工数の増加を抑えることができる。

具体的に、ハウジングの軸方向の一方側の端部は、他方側の端部と比較してナットの収容部までの距離が小さく設定されていることによって、当該他方側の端部と比較して圧縮剛性が高く構成されていることが望ましい。

上記構成のアイドラプーリの配置によれば、ナットの収容部が左右どちらかの端部によっているステアリング装置において、１個のアイドラプーリによりハウジングの軸方向の両端部での端当てに対して、歯飛びの可能性を効果的に低下させることができる。

また、上述の作用及び効果をより好適に奏するためにアイドラプーリは、具体的に、その外周の少なくとも一部が駆動プーリ及び従動プーリの外周の共通接線に対して駆動プーリ及び従動プーリ側に進入された状態で設けられている必要がある。

また、上記ステアリング装置において、アイドラプーリの配置は、転舵軸に設けられるねじ溝が右ねじ方向の場合と左ねじ方向の場合とで、駆動プーリの中心及び従動プーリの中心を結ぶ線分を跨いで反転の関係を有していることが望ましい。

ねじ溝として、右ねじ方向と左ねじ方向との何れが選択されるかは任意である。しかしながら、上記構成のアイドラプーリの配置によれば、何れのねじ方向が選択されていたとしても駆動プーリの中心及び従動プーリの中心を結ぶ線分に対する配置が反転するのみで、何れのねじ方向に対しても容易に適用することができるようになっている。したがって、ベルト式減速機構を備えているステアリング装置であれば仕様を選ばず適用可能であり、汎用性の観点で有利である。

また、上記アイドラプーリの配置の方法として、ハウジングでは、軸方向の両端部からナットの収容部までの部位について、当該軸方向に対する圧縮剛性が異なるように設定し、駆動プーリと従動プーリとの間にある２つの歯付きベルトの部分のうち、ハウジングの軸方向の端部であり、且つ圧縮剛性が高い側の端部にエンド部材が衝突する時に緩む側の歯付きベルトの部分に接するようにアイドラプーリを設けるようにしている。

本発明によれば、歯飛び対策を施したとしても部品点数の増加によるベルト式減速機構の大型化や組付工数の増加を抑えることができる。

電動パワーステアリング装置についてその概略構成を示す構成図。 電動パワーステアリング装置についてそのアシスト機構の概略構成を示す断面図。 図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図。 端当て時にベルトが緩む態様を模式的に示す図。 （ａ），（ｂ）は、端当て時におけるベルトの状態を模式的に示す図。 左ねじ仕様の電動パワーステアリング装置についてその概略構成を示す構成図。 図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図。 左ねじ仕様の電動パワーステアリング装置において端当て時にベルトが緩む態様を模式的に示す図。

以下、ステアリング装置及びアイドラプーリの配置の方法の一実施形態を説明する。本実施形態のステアリング装置は、ベルト式減速機構を介してモータの回転運動を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、ユーザーのステアリング操作を補助する電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」という）である。

図１に示すように、ＥＰＳ１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、及びユーザー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及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及びラックシャフト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。なお、本実施形態のＥＰＳ１は、図１における紙面裏側を車両の前方側とする場合、車両の前方側に向かって右側にステアリングホイール１０及びステアリングシャフト１１が配置された右ハンドル用のものであって、ピニオンシャフト１１ｃがラックシャフト１２に対して車両の後方側に配置されたものである。

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に伝達するベルト式減速機構（以下、「減速機構」という）４０とを有している。アシスト機構３は、モータ２０の回転軸２１の回転力を減速機構４０及びボールねじ機構３０を介して、ラックシャフト１２を軸方向に往復直線運動させる力に変換する。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、ユーザーのステアリング操作を補助する。

ボールねじ機構３０、減速機構４０、ピニオンシャフト１１ｃ、及びラックシャフト１２は、ラックシャフト１２の軸方向に沿って延びるハウジング１６により覆われている。ハウジング１６は、減速機構４０の付近でラックシャフト１２の軸方向に分割された第１ハウジング１６ａ及び第２ハウジング１６ｂを連結することにより構成されている。第１ハウジング１６ａは、ラックシャフト１２の延びる方向に対して交わる方向（図中の上方）へ突出している。第２ハウジング１６ｂ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を通じて第１ハウジング１６ａの内部に伸びている。モータ２０は、第２ハウジング１６ｂに設けられたフランジ部１７及びモータ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、第２ハウジング１６ｂ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。

ラックシャフト１２の両端には、タイロッド１４を回動自在に連結するエンド部材としてのインナーボールジョイント（以下、「ＩＢＪ」という）１８がそれぞれ設けられている。ＩＢＪ１８は、ハウジング１６の軸方向の両端部に設けられる拡径部１６ｃに出入り可能に設けられている。拡径部１６ｃの内径は、ハウジング１６がラックシャフト１２を収容するラック収容部１６ｄの内径と比較して大きく設定されている。拡径部１６ｃとラック収容部１６ｄとが繋がれる部位には、ＩＢＪ１８側に壁面を有する段差部１６ｅが設けられている。一方、ＩＢＪ１８の外径は、ハウジング１６の拡径部１６ｃの内径と比較して小さい且つラック収容部１６ｄの内径と比較して大きく設定されている。ラックシャフト１２の軸方向の移動は、ＩＢＪ１８が段差部１６ｅに突き当たることによって生じる端当てによって制限されるようになっている。すなわち、ラックシャフト１２の軸方向の移動は、ＩＢＪ１８によってストロークエンド（移動限界）が規定されている。

次に、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が設けられている。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が設けられている。なお、ラックシャフト１２のねじ溝１２ａ及びナット３１のねじ溝３３は、軸方向から見た場合に、ナット３１が右方向（時計周り方向）に回転するとラックシャフト１２が観察者に近付く方向に進む、所謂、右ねじ方向に加工されている。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、例えば、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。

図１に示すように、ボールねじ機構３０、すなわちナット３１は、ハウジング１６の軸方向の両端部のうち、いずれか一方側に寄った状態で設けられている。なお、ハウジング１６の軸方向の両端部のうち、ボールねじ機構３０が寄っている端部の反対側の端部には、ラックアンドピニオン機構１３が寄った状態で設けられている。具体的に、ラックシャフト１２がＡ方向（図１中、実線で示す右方向）に移動することによって端当てが生じる側の端部をハウジング端部１６ｆとし、その反対側の端部をハウジング端部１６ｇとする場合、ハウジング端部１６ｆは、ハウジング端部１６ｇと比較してボールねじ機構３０までの距離が小さく設定されている。なお、ハウジング端部１６ｇは、ラックシャフト１２がＢ方向（図１中、破線で示す左方向）に移動することによって端当てが生じる側の端部である。

各ハウジング端部１６ｆ，１６ｇの間は、ボールねじ機構３０のナット３１を支持する軸受３４を基準とする場合、ハウジングの端部までの距離が小さい近端部位と、ハウジングの端部までの距離が大きい遠端部位とに分割することができる。具体的に、近端部位は、ハウジング端部１６ｆから上記軸受３４のハウジング端部１６ｆ側の端面までの間の部位である。また、遠端部位は、ハウジング端部１６ｇから上記軸受３４のハウジング端部１６ｇ側の端面までの間の部位である。

この場合、近端部位及び遠端部位が軸方向に対して圧縮変形する剛性（軸剛性）をそれぞれ圧縮剛性Ｋ１，Ｋ２とすると、ハウジング１６において、各圧縮剛性Ｋ１，Ｋ２は異なっているとともに、圧縮剛性Ｋ１は圧縮剛性Ｋ２と比較して大きく設定されている。すなわち、近端部位は、遠端部位と比較して軸方向に対して圧縮変形し難く構成されている。

各ハウジング端部１６ｆ，１６ｇでの端当て時、アシスト機構３を収容するハウジング１６には、各ハウジング端部１６ｆ，１６ｇにＩＢＪ１８が速度を伴って衝突することによってラックシャフト１２の移動方向である軸方向に衝撃荷重が生じる。この衝撃荷重は、ハウジング端部１６ｆ側の端当て時、近端部位を軸方向に圧縮変形させるように作用する。また、衝撃荷重は、ハウジング端部１６ｇ側の端当て時、遠端部位を軸方向に圧縮変形させるように作用する。

図２の説明に戻り、減速機構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、及び駆動プーリ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。第１ハウジング１６ａ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とが配置されている。ベルト４３は、芯線を含むゴム製の歯付きベルトである。また、駆動プーリ４１及び従動プーリ４２は、歯付きプーリである。なお、図３に示されるように、ベルト４３の内周面（駆動プーリ４１及び従動プーリ４２にそれぞれ接触する面）には歯４３ａが設けられている。駆動プーリ４１及び従動プーリ４２の外周面には、それぞれ歯４３ａと噛み合う歯４１ａ，４２ａが設けられている。

ナット３１の外周面には、ラックアンドピニオン機構１３とは反対側から順に、ロックナット３６、従動プーリ４２、軸受３４が並んで設けられている。ロックナット３６の内周面には、ねじ溝３５と螺合するねじ溝３７が設けられている。軸受３４の内輪は、ナット３１の外周面において、ナット３１のラックアンドピニオン機構１３側の端部にあるフランジ部と従動プーリ４２との間に挟まれることにより固定されている。軸受３４の外輪は、その外輪の軸方向両側に設けられる固定部材３８を介して第１ハウジング１６ａと第２ハウジング１６ｂとの間に挟まれることにより固定されている。

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が転動路Ｒ内を転動することにより、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。第２ハウジング１６ｂ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。

次に、ベルト張力調整機構５０について詳しく説明する。
図２及び図３に示すように、ベルト張力調整機構５０は、第２ハウジング１６ｂに対して嵌合された調整シャフト５１と、調整シャフト５１の外周に取り付けられた偏心シャフト５２とを有している。また、ベルト張力調整機構５０は、偏心シャフト５２の外周に軸方向において離間して設けられた２つの軸受５３と、軸受５３を介して偏心シャフト５２の外周に回転可能に取り付けられたアイドラプーリ５４とを有している。

偏心シャフト５２は、回転中心が中心軸からずれた（偏心した）円筒体である。すなわち、偏心シャフト５２は、中心軸からの径方向における長さが長い厚肉部分や中心軸からの径方向における長さが短い薄肉部分を有している。そして、偏心シャフト５２は、厚肉部分や薄肉部分が所定の方向となるように調整された状態で、調整シャフト５１によって第２ハウジング１６ｂに固定されている。

アイドラプーリ５４の軸方向における両端部には、その内周面に軸受５３と嵌合する嵌合部５４ａが設けられている。嵌合部５４ａの内径は、アイドラプーリ５４における嵌合部５４ａを除いた部分の内径よりも大きく設定されている。嵌合部５４ａの軸方向における長さは、軸受５３の軸方向における長さと同程度に設定されている。

なお、アイドラプーリ５４は、２つの嵌合部５４ａにそれぞれ軸受５３の外輪が嵌合された状態で、偏心シャフト５２の外周に設けられている。２つの軸受５３の内輪は、偏心シャフト５２の外周面に圧入された状態で固定されている。これにより、アイドラプーリ５４は、２つの軸受５３を介して偏心シャフト５２に対して相対的に回転する。

図３に示すように、アイドラプーリ５４は、駆動プーリ４１と従動プーリ４２との間に設けられている。また、アイドラプーリ５４は、その外周の一部が駆動プーリ４１及び従動プーリ４２の外周の共通接線Ｌに対して駆動プーリ４１及び従動プーリ４２側に進入された状態で設けられている。これにより、駆動プーリ４１及び従動プーリ４２とベルト４３との間の噛み合いは、駆動プーリ４１及び従動プーリ４２の周方向における一定の範囲で行われる。ベルト４３における駆動プーリ４１及び従動プーリ４２の間の部分にアイドラプーリ５４が押し付けられることにより、駆動プーリ４１及び従動プーリ４２とベルト４３との間の噛み合い範囲が増加している。

また、アイドラプーリ５４は、偏心シャフト５２における厚肉部分と薄肉部分が向く方向に応じた張力をベルト４３に対して付与する。例えば、偏心シャフト５２における厚肉部分が上記共通接線Ｌに対して駆動プーリ４１及び従動プーリ４２側に最も進入された状態の場合、偏心シャフト５２における薄肉部分が上記共通接線Ｌに対して駆動プーリ４１及び従動プーリ４２側に最も進入された状態と比較して、ベルト４３の張力が高められる。

駆動プーリ４１及び従動プーリ４２がＡ方向（図３中、反時計回り方向）に回転する場合に、駆動プーリ４１によってベルト４３が送られる側に、アイドラプーリ５４は配置されている。なお、駆動プーリ４１及び従動プーリ４２がＢ方向（図３中、時計回り方向）に回転する場合に、駆動プーリ４１によってベルト４３が送られる側には、アイドラプーリ５４等、何も設けられていない。

図１及び図３に示すように、Ａ方向（図１中、右方向）へのラックシャフト１２の移動が生じている場合、駆動プーリ４１及び従動プーリ４２にはＡ方向（図３中、反時計回り方向）への回転が生じている。この場合、ラックシャフト１２がストロークエンドに達すると、近端部位での端当てを生じる。また、Ｂ方向（図１中、左方向）へのラックシャフト１２の移動が生じている場合、駆動プーリ４１及び従動プーリ４２にはＢ方向（図３中、時計回り方向）への回転が生じている。この場合、ラックシャフト１２がストロークエンドに達すると、遠端部位での端当てを生じる。

以上に説明した本実施形態によれば、以下に示す作用及び効果を奏する。
（１）例えば、図４に示すように、駆動プーリ４１及び従動プーリ４２の間に、アイドラプーリ５４が設けられていなければ、近端部位及び遠端部位での端当て時、それぞれでモータ２０と駆動プーリ４１の慣性による衝撃トルクが生じることによってベルト４３に緩みを生じる。つまり、近端部位での端当て時、駆動プーリ４１がＡ方向に回転している場合に駆動プーリ４１によってベルト４３が送られる側（図中、左側）、すなわち駆動プーリ４１の中心と従動プーリ４２の中心とを結ぶ線分ＣＬからベルト４３が離れていく側にベルト４３の緩み及び撓みを生じる。一方、遠端部位での端当て時、駆動プーリ４１がＢ方向に回転している場合に駆動プーリ４１によってベルト４３が送られる側（図中、右側）、すなわち上記線分ＣＬからベルト４３が離れていく側にベルト４３の緩み及び撓みを生じる。

そして、本実施形態のように、ハウジング１６において、近端部位及び遠端部位の各圧縮剛性Ｋ１，Ｋ２が異なっている場合、近端部位及び遠端部位での端当ての際に、端当て前のラックシャフト１２の速度が同じでも、駆動プーリ４１に生じる衝撃トルクに大小差があることが発明者によって見出された。この知見によれば、ハウジング１６の近端部位及び遠端部位のうち、圧縮剛性が高い側の近端部位で端当てする場合、圧縮剛性が低い側の遠端部位で端当てする場合と比較して駆動プーリ４１に生じる衝撃トルクが大きくなる。これは、近端部位及び遠端部位での端当ての際に、ハウジング１６の圧縮変形によりラックシャフト１２、減速機構４０、及びモータ２０を減速させるが、この減速度（加速度）の高低が上記圧縮剛性の高低と一致するからである。上記衝撃トルクは、この減速度（加速度）に、モータ２０と駆動プーリ４１の慣性モーメントを乗じたものである。

図４に示すように、駆動プーリ４１及び従動プーリ４２の間に、アイドラプーリ５４が設けられていなければ、近端部位での端当て時においてＡ方向に回転する駆動プーリ４１によってベルト４３が送られる側（図中、左側）に生じるベルト４３の緩みは、遠端部位での端当て時と比較として大きくなる。すなわち、圧縮剛性が高い側の近端部位で端当てする場合、圧縮剛性が低い側の遠端部位で端当てする場合と比較して衝撃トルクが大きい分、ベルト４３に生じる緩み及び撓みが大きくなる。

その点、本実施形態のアイドラプーリ５４の配置によれば、駆動プーリ４１及び従動プーリ４２に対し、ハウジング１６の近端部位及び遠端部位で生じる端当てでのベルト４３に生じる緩みの大小が考慮されている。

具体的に言えば、図５（ａ）に示すように、ラックシャフト１２がＡ方向に移動し、近端部位及び遠端部位のうち圧縮剛性が高い側の近端部位（ハウジング端部１６ｆ）での端当て時、遠端部位での端当て時と比較して衝撃トルクが大きくなる（圧縮剛性高＝衝撃トルク大）。この場合、駆動プーリ４１がＡ方向に回転することによって生じる緩みは、Ｂ方向に回転することによって生じる緩みと比較して大きくなる（緩み大）。このように、近端部位での端当て時、Ａ方向に回転する駆動プーリ４１がベルト４３に大きい緩みを生じさせる側には、アイドラプーリ５４が設けられている。

一方、図５（ｂ）に示すように、ラックシャフト１２がＢ方向に移動し、近端部位及び遠端部位のうち圧縮剛性が低い側の遠端部位（ハウジング端部１６ｇ）での端当て時、近端部位での端当て時と比較して衝撃トルクが小さくなる（圧縮剛性低＝衝撃トルク小）。この場合、駆動プーリ４１がＢ方向に回転することによって生じる緩みは、Ａ方向に回転することによって生じる緩みと比較して小さくなる（緩み小）。このように、遠端部位での端当て時、Ｂ方向に回転する駆動プーリ４１がベルト４３に小さい緩みを生じさせる側には、アイドラプーリ５４が設けられていない。

ベルト４３に生じる緩みの大小で言えば、緩みが大きいほど駆動プーリ４１又は従動プーリ４２とベルト４３との歯の噛み合いの間における歯飛びが生じ易いことは明らかである。そのため、歯飛びが生じ易くなるベルト４３の大きな緩みを１個のアイドラプーリ５４によって抑えることができるようになる。この場合、ベルト４３に生じる緩みの大小のうち、緩みが小さい側のベルト４３の緩みを１個のアイドラプーリ５４によって抑える場合と比較して、ＥＰＳ１の近端部位と遠端部位の両方での端当てにおける歯飛びの可能性を低下させることができるようになる。したがって、アイドラプーリ５４を追加して設けることなく効果的に歯飛び対策を施すことができ、アイドラプーリ５４の追加に伴う部品点数の増加による減速機構４０の大型化や組付工数の増加を抑えることができる。

（２）ここで、特許文献１に記載のステアリング装置を検証すると、本実施形態と同様に、ナットからハウジングの軸方向の両端部までの距離が異なるように構成され、ハウジングの両端部のうち、ナットまでの距離が小さい側の端部において、軸方向に対する圧縮剛性が高くなるように構成されている。特許文献１におけるアイドラプーリは、駆動プーリ及び従動プーリに対し、ハウジングの軸方向の両端部のうち、圧縮剛性が低い側（ナットに遠い側）の端部での端当て時に、歯付きベルトが緩む側に設けられている。すなわち、特許文献１のアイドラプーリの配置によれば、駆動プーリ及び従動プーリに対し、ハウジングの軸方向の両端部で生じる端当てでの歯付きベルトに生じる緩みの大小が考慮されていない。したがって、特許文献１では、アイドラプーリを用いてハウジングの軸方向の両端部での端当てにおける歯飛びの可能性を低下させようとする場合、２個のアイドラプーリを用いなければならない。

これに対し、本実施形態のアイドラプーリ５４の配置によれば、特許文献１に記載のステアリング装置であっても、１個のアイドラプーリを設けることによりハウジングの軸方向の両端部での端当てにおける歯飛びの可能性を低下させることができる。

（３）図６に示すように、本実施形態のＥＰＳ１において、ラックシャフト１２のねじ溝１２ａ及びナット３１のねじ溝３３は、軸方向から見た場合に、ナット３１が左方向（反時計周り方向）に回転するとラックシャフト１２が観察者に近付く方向に進む、所謂、左ねじ方向に加工されることも考えられる。以下の説明では、ラックシャフト１２のねじ溝１２ａ及びナット３１のねじ溝３３が右ねじを構成していることを「右ねじ仕様」といい、ラックシャフト１２のねじ溝１２ａ及びナット３１のねじ溝３３が左ねじを構成していることを「左ねじ仕様」という。

左ねじ仕様の場合、図７に示すように、駆動プーリ４１及び従動プーリ４２がＡＡ方向（図７中、時計回り方向）に回転する場合に、駆動プーリ４１によってベルト４３が送られる側に、アイドラプーリ５４が配置されることとなる。なお、駆動プーリ４１及び従動プーリ４２がＢＢ方向（図７中、反時計回り方向）に回転する場合に、駆動プーリ４１によってベルト４３が送られる側には、アイドラプーリ５４等、何も設けられないこととなる。

図６及び図７に示すように、左ねじ仕様において、Ａ方向（図６中、右方向）へのラックシャフト１２の移動が生じている場合、駆動プーリ４１及び従動プーリ４２にはＡＡ方向（図７中、時計回り方向）への回転が生じている。この場合、ラックシャフト１２がストロークエンドに達すると、近端部位での端当てを生じる。また、左ねじ仕様において、Ｂ方向（図６中、左方向）へのラックシャフト１２の移動が生じている場合、駆動プーリ４１及び従動プーリ４２にはＢＢ方向（図７中、反時計回り方向）への回転が生じている。この場合、ラックシャフト１２がストロークエンドに達すると、遠端部位での端当てを生じる。なお、図７は図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線断面の断面図であり、断面を見ている方向は、図３の断面図と同一である。

例えば、図８に示すように、左ねじ仕様において、駆動プーリ４１及び従動プーリ４２の間に、アイドラプーリ５４が設けられていなければ、近端部位及び遠端部位での端当て時、それぞれで衝撃トルクが生じることによってベルト４３に緩みを生じる。つまり、左ねじ仕様において、近端部位での端当て時、駆動プーリ４１がＡＡ方向に回転している場合に駆動プーリ４１によってベルト４３が送られる側（図中、右側）、すなわち駆動プーリ４１の中心と従動プーリ４２の中心とを結ぶ線分ＣＬからベルト４３が離れていく側にベルト４３の緩み及び撓みを生じる。一方、左ねじ仕様において、遠端部位での端当て時、駆動プーリ４１がＢＢ方向に回転している場合に駆動プーリ４１によってベルト４３が送られる側（図中、左側）、すなわち上記線分ＣＬからベルト４３が離れていく側にベルト４３の緩み及び撓みを生じる。

同図に示すように、駆動プーリ４１及び従動プーリ４２の間に、アイドラプーリ５４が設けられていなければ、近端部位での端当て時においてＡＡ方向に回転する駆動プーリ４１によってベルト４３が送られる側（図中、右側）に生じるベルト４３の緩みは、遠端部位での端当て時と比較として大きくなる。

そして、左ねじ仕様において、近端部位での端当て時、ＡＡ方向に回転する駆動プーリ４１がベルト４３に大きい緩みを生じさせる側には、アイドラプーリ５４が設けられることとなる。一方、左ねじ仕様において、遠端部位での端当て時、ＢＢ方向に回転する駆動プーリ４１がベルト４３に小さい緩みを生じさせる側には、アイドラプーリ５４が設けられないこととなる。

このように、左ねじ仕様のＥＰＳ１において、アイドラプーリ５４の配置は、右ねじ仕様に対して、駆動プーリ４１の中心と従動プーリ４２の中心とを結ぶ線分ＣＬを跨いで反転の関係（本実施形態では、鏡像対称の関係）を有している。

ラックシャフト１２に設けられるねじ溝１２ａ及びナット３１のねじ溝３３として、右ねじ方向と左ねじ方向との何れが選択されるかは任意である。しかしながら、本実施形態のアイドラプーリ５４の配置によれば、何れのねじ方向が選択されていたとしても上記線分ＣＬに対する配置が反転（図３及び図７の間では左右反転）するのみで、何れのねじ方向に対しても容易に適用することができるようになっている。したがって、ベルト式の減速機構４０を備えているＥＰＳ１であれば仕様を選ばず適用可能であり、汎用性の観点で有利である。

なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・ＥＰＳ１は、図１における紙面裏側を車両の前方側とする場合、車両の前方側に向かって左側にステアリングホイール１０及びステアリングシャフト１１が配置された左ハンドル用のものであってもよい。この場合、ＥＰＳ１の構成は、図１の構成を同図中の左右方向に対称移動したものとなる。また、ＥＰＳ１は、右ハンドル用及び左ハンドル用に関係なく、ピニオンシャフト１１ｃがラックシャフト１２に対して車両の前方側に配置されたものであってもよい。これらの場合、ラックシャフト１２に設けられるねじ溝１２ａ及びナット３１のねじ溝３３として、右ねじ方向と左ねじ方向との何れが選択されるものであってもよい。それぞれの場合においては、駆動プーリ４１及び従動プーリ４２に対して、圧縮剛性が高い側の端部（近端部位）での端当て時にベルト４３が緩む側を特定し、その特定した側にアイドラプーリ５４を設けることで、上記実施形態の作用及び効果に準じた作用及び効果を奏することができる。

・アイドラプーリ５４は、ベルト４３に付与する張力の大きさによってはその外周の全部が駆動プーリ４１及び従動プーリ４２の外周の共通接線Ｌに対して駆動プーリ４１及び従動プーリ４２側に進入された状態で設けられるようにしてもよい。なお、上記実施形態では、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アイドラプーリ５４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。

・ハウジング１６の圧縮剛性は、ボールねじ機構３０、すなわちナット３１の設けられている位置によって設定されるものに限らない。例えば、近端部位及び遠端部位について、各ハウジング１６ａ，１６ｂの肉厚を調整することによって、近端部位の圧縮剛性Ｋ１が遠端部位の圧縮剛性Ｋ２と比較して小さく設定されていてもよい。この場合、ラックシャフト１２がＢ方向に移動し、近端部位及び遠端部位のうち圧縮剛性が高い側の遠端部位での端当て時において、Ｂ方向に回転する駆動プーリ４１がベルト４３に大きい緩みを生じさせる側には、アイドラプーリ５４が設けられるようにすればよい。なお、本変形例では、ボールねじ機構３０、すなわちナット３１をハウジング１６の軸方向の両端部の略中間に設けていてもよい。

・ナット３１の外周面には、ナット３１のラックアンドピニオン機構１３とは反対側からロックナット３６、軸受３４、従動プーリ４２がこの順に並んで設けられるようにしてもよい。この場合、軸受３４の内輪は、ナット３１の外周面において、ロックナット３６と従動プーリ４２との間に挟まれることにより固定される。この構成であっても、上記実施形態の作用及び効果に準じた作用及び効果を奏することができる。

・上記実施形態は、ＥＰＳ１に具体化したが、これに限られない。例えば、ステアバイワイヤ（ＳＢＷ）方式のステアリング装置に適用してもよい。また、ステアバイワイヤ方式に限らず、後輪操舵装置や４輪操舵装置（４ＷＳ）に具体化してもよい。なお、ステアバイワイヤ方式に具体化する場合、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、例えば、ボールねじ機構３０を用いることにより、転舵軸としての上記シャフトに転舵力を付与する。

１…ＥＰＳ（電動パワーステアリング装置）、１２…ラックシャフト、１６（１６ａ，１６ｂ）…ハウジング（第１ハウジング、第２ハウジング）、１６ｆ，１６ｇ…ハウジング端部、１８…ＩＢＪ（インナーボールジョイント）、２０…モータ、３０…ボールねじ機構、３１…ナット、３２…ボール、４０…減速機構、４１…駆動プーリ、４１ａ…歯、４２…従動プーリ、４２ａ…歯、４３…ベルト、４３ａ…歯、５４…アイドラプーリ、Ｋ１，Ｋ２…圧縮剛性、Ｌ…共通接線。

Claims (5)

1. モータと、
   軸方向に往復移動するとともに当該軸方向のストロークエンドを規定するエンド部材が一体的に両端に設けられてなる転舵軸と、
   複数のボールを介して前記転舵軸と螺合するナットと、
   前記モータの回転軸が挿入されてその外周面に固定される駆動プーリと、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、前記駆動プーリ及び前記従動プーリの間に巻き掛けられる歯付きベルトと、前記歯付きベルトの前記駆動プーリと前記従動プーリとの間にある部分に接して張力を付与するアイドラプーリと、を有するベルト式減速機構と、
   前記モータと、前記転舵軸と、前記ナットと、前記ベルト式減速機構とを収容し、前記転舵軸の軸方向に沿って延びるハウジングと、を備え、
   前記ハウジングでは、軸方向の両端部から前記ナットの収容部までの部位について、当該軸方向に対する圧縮剛性が異なっており、
   前記アイドラプーリは、前記駆動プーリと前記従動プーリとの間にある２つの歯付きベルトの部分のうち、前記ハウジングの軸方向の端部であり、且つ前記圧縮剛性が高い側の端部に前記エンド部材が衝突する時に緩む側の前記歯付きベルトの部分に接するように設けられているステアリング装置。
2. 前記ハウジングの軸方向の一方側の端部は、他方側の端部と比較して前記ナットの収容部までの距離が小さく設定されていることによって、当該他方側の端部と比較して前記圧縮剛性が高く構成されている請求項１に記載のステアリング装置。
3. 前記アイドラプーリは、その外周の少なくとも一部が前記駆動プーリ及び前記従動プーリの外周の共通接線に対して前記駆動プーリ及び前記従動プーリ側に進入された状態で設けられている請求項１又は請求項２に記載のステアリング装置。
4. 前記アイドラプーリの配置は、前記転舵軸に設けられるねじ溝が右ねじ方向の場合と左ねじ方向の場合とで、前記駆動プーリの中心及び前記従動プーリの中心を結ぶ線分を跨いで反転の関係を有している請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載のステアリング装置。
5. モータと、
   軸方向に往復移動するとともに当該軸方向のストロークエンドを規定するエンド部材が一体的に両端に設けられてなる転舵軸と、
   複数のボールを介して前記転舵軸と螺合するナットと、
   前記モータの回転軸が挿入されてその外周面に固定される駆動プーリと、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、前記駆動プーリ及び前記従動プーリの間に巻き掛けられる歯付きベルトと、前記歯付きベルトの前記駆動プーリと前記従動プーリとの間にある部分に接して張力を付与するアイドラプーリと、を有するベルト式減速機構と、
   前記モータと、前記転舵軸と、前記ナットと、前記ベルト式減速機構とを収容し、前記転舵軸の軸方向に沿って延びるハウジングと、を備え、
   前記ハウジングでは、軸方向の両端部から前記ナットの収容部までの部位について、当該軸方向に対する圧縮剛性が異なるように設定し、
   前記駆動プーリと前記従動プーリとの間にある２つの歯付きベルトの部分のうち、前記ハウジングの軸方向の端部であり、且つ前記圧縮剛性が高い側の端部に前記エンド部材が衝突する時に緩む側の前記歯付きベルトの部分に接するように前記アイドラプーリを設けるようにするアイドラプーリの配置の方法。

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