JP5883693B2 - 電動パワーステアリング装置の減速装置 - Google Patents

Description

本発明は電動パワーステアリング装置の減速装置に関する。

電動パワーステアリング装置の減速装置として、特許文献１、２に記載の如く、ハウジングにラック軸を直線移動可能に支持するとともに、ハウジングに電動モータを取付け、電動モータの回転軸に結合した駆動側歯付プーリの回転力を、該駆動側歯付プーリに歯付ベルトを介して接続された従動側歯付プーリを含む動力伝達機構を介してラック軸に伝えるものがある。

特許文献１、２に記載の減速装置の動力伝達機構は、ラック軸にボールねじを設け、ボールねじにボールを介して噛合うボールナットを、ハウジングに支持した軸受により支持し、このボールナットに従動側歯付プーリを固定している。これにより、電動モータによる駆動側歯付プーリの回転を、ラック軸の直線移動に変換するものである。

特開2003-291830 特開2004-314770

特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置の減速装置では、ラック軸の軸直角方向から視て、駆動側歯付プーリと従動側歯付プーリに巻き掛けられている歯付ベルトのベルト幅内に、ボールナットと、ボールナットの軸受をともに配置していない。

特許文献２に記載の電動パワーステアリング装置の減速装置では、ラック軸の軸直角方向から視て、駆動側歯付プーリと従動側歯付プーリに巻き掛けられている歯付ベルトのベルト幅内に、ボールナットを配置しているものの、ボールナットの軸受を配置していない。

ところで、ボールナットは、ボールねじ及びボールに対し、組付性やフリクションの制限から、ガタをゼロにできず、そのガタが半径方向の隙間になる。このため、ボールナット及び／又はその軸受が、ラック軸の軸直角方向から視て、駆動側歯付プーリと従動側歯付プーリに巻き掛けられている歯付ベルトのベルト幅内に配置されず、オフセットされたものでは、従動側歯付プーリを介してボールナットに作用する歯付ベルトの張力が、ボールナットの軸受まわりの回転モーメントになり、ボールナットをボールねじに対して傾けるものになる。ボールナットの傾きは、ボールナットとボールとボールねじの間のこじれの原因になり、フリクション性能や作動音を損なう。

本発明の課題は、歯付ベルトを用いた減速装置を有する電動パワーステアリング装置において、歯付ベルトの張力によるボールナットの傾きを防止することにある。

請求項１に係る発明は、ハウジングにラック軸を直線移動可能に支持するとともに、ハウジングに電動モータを取付け、電動モータの回転軸に結合した駆動側歯付プーリの回転力を、該駆動側歯付プーリに歯付ベルトを介して接続された従動側歯付プーリを含む動力伝達機構を介してラック軸に伝えるものであり、上記動力伝達機構が、ラック軸にボールねじを設け、ボールねじにボールを介して噛合うボールナットを、ハウジングに支持した軸受により支持し、このボールナットに従動側歯付プーリを固定してなる電動パワーステアリング装置の減速装置において、駆動側歯付プーリと従動側歯付プーリに巻き掛けた歯付ベルトと、ボールナットと、ボールナットの軸受とを、ラック軸の軸方向に沿う同一位置に配置してなるようにしたものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において更に、前記ラック軸の軸直角方向から視て、駆動側歯付プーリと従動側歯付プーリに巻き掛けられている歯付ベルトのベルト幅内に、ボールナットと、ボールナットの軸受を配置してなるようにしたものである。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明において更に、前記駆動側歯付プーリが、プーリ本体に備えた歯部の両側に軸受を設け、これらの軸受を介してハウジングに両持ち支持されてなるようにしたものである。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに係る発明において更に、前記従動側歯付プーリが、カップ状のプーリ本体の外筒部の外周に歯部を備え、カップ状のプーリ本体のカップ底部の中央から上記外筒部に囲まれるカップ内側に向けて突き出る内筒部を備え、この内筒部をボールナットに挿着して固定してなるようにしたものである。

請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の減速装置を備えた電動パワーステアリング装置である。

（請求項１、５）
(a)歯付ベルトを用いた減速装置を有する電動パワーステアリング装置において、駆動側歯付プーリと従動側歯付プーリに巻き掛けた歯付ベルトと、ボールナットと、ボールナットの軸受とを、ラック軸の軸方向に沿う同一位置に配置した。これにより、従動側歯付プーリを介してボールナット（ボールナットにおいて、ボールねじとの間にボールがある範囲）に作用する歯付ベルトの張力が、ボールナット及びその軸受を通る軸直角方向に作用するものになり、ボールナットの軸受まわりの回転モーメントになることがなく、ボールナットをボールねじに対して傾けることがない。即ち、ボールナットとボールとボールねじの間のこじれの原因となるボールナットの傾きがないから、フリクション性能や作動音を損なうことがない。

（請求項２）
(b)前記ラック軸の軸直角方向から視て、駆動側歯付プーリと従動側歯付プーリに巻き掛けられている歯付ベルトのベルト幅内に、ボールナットと、ボールナットの軸受を配置した。これにより、上述(a)を確実に実現できる。

（請求項３）
(c)前記駆動側歯付プーリが、プーリ本体に備えた歯部の両側に軸受を設け、これらの軸受を介してハウジングに両持ち支持された。これにより、駆動側歯付プーリがラック軸まわりの従動側歯付プーリ、ボールナット、ボールナットの軸受に対して安定的に平行配置され、駆動側歯付プーリに巻き掛けられる歯付ベルトの張力が、確実に、ボールナット及びその軸受を通る軸直角方向に作用するものになる。

（請求項４）
(d)前記従動側歯付プーリが、カップ状のプーリ本体の外筒部の外周に歯部を備え、カップ状のプーリ本体のカップ底部の中央から上記外筒部に囲まれるカップ内側に向けて突き出る内筒部を備え、この内筒部をボールナットに挿着して固定した。この従動側歯付プーリを用いることにより、上述(a)、(b)を確実に実現できる。

図１は電動パワーステアリング装置の全体を示す正面図である。 図２は減速装置を示す断面図である。 図３は減速装置の要部を拡大して示す断面図である。

電動パワーステアリング装置１０は、図１に示す如く、ギヤハウジング１１を分割した、第１ギヤハウジング１１Ａと第２ギヤハウジング１１Ｂを有するものにし、このギヤハウジング１１（第１ギヤハウジング１１Ａ）にステアリング入力軸１２を支持し、入力軸１２にトーションバー１３を介して出力軸（不図示）を連結し、この出力軸にピニオン（不図示）を設け、このピニオンに噛合うラック軸１４をギヤハウジング１１に左右方向に直線移動可能に支持している。入力軸１２と出力軸の間には、不図示の操舵トルクセンサを設けている。操舵トルクセンサは、ステアリングホイールに加えた操舵トルクに起因するトーションバーの弾性ねじり変形により、入力軸１２と出力軸の間に生ずる相対回転変位に基づき、操舵トルクを検出する。

電動パワーステアリング装置１０は、ラック軸１４の両端部をギヤハウジング１１（第１ギヤハウジング１１Ａ、第２ギヤハウジング１１Ｂ）の両側に突出し、それらの端部にタイロッド１５Ａ、１５Ｂを連結し、ラック軸１４の直線移動に連動するタイロッド１５Ａ、１５Ｂを介して、左右の車輪を転舵可能にする。

電動パワーステアリング装置１０は、電動モータ２０を有する。電動モータ２０は、第１ギヤハウジング１１Ａに固定された軸受ハウジング２１に取付けられ、電動モータ２０の回転軸２０Ａのセレーション孔に駆動側歯付プーリ３０の駆動軸３２のセレーションを同軸的に結合している。

電動パワーステアリング装置１０は、電動モータ２０が付与する駆動側歯付プーリ３０の回転力を、小径駆動側歯付プーリ３０に歯付ベルト５０を介して接続された大径従動側歯付プーリ４０を含む動力伝達機構を介してラック軸１４に伝えることにより、減速装置を構成する。

駆動側歯付プーリ３０は、図２、図３に示す如く、プーリ本体３１の駆動軸３２が備える歯部３１Ａの両側に、該歯部３１Ａより外径の大きなフランジ部材３３、３４を固定して備える。両側のフランジ部材３３、３４は、歯部３１Ａに巻き掛けられた歯付ベルト５０の巻掛け位置を規制し、その脱落を防止する。

駆動側歯付プーリ３０は、プーリ本体３１の歯部３１Ａの両側に延びる駆動軸３２のそれぞれにころがり軸受３５、３６を装填し、これらの軸受３５、３６を介して軸受ハウジング２１に両持ち支持される。

軸受３５は、軸受ハウジング２１のモータ寄りの軸受保持孔に装填されて固定される。軸受３５は、外輪３５Ａの両端面を、軸受ハウジング２１のモータ寄りの軸受保持孔の段差部２１Ｊと軸受ハウジング２１のその軸受保持孔に係着した止め輪３５Ｃに挟まれて位置規制されて固定される。軸受３５は、プーリ本体３１の歯部３１Ａの一側に延在させた駆動軸３２にフランジ部材３３とともに装填した内輪３５Ｂを、該駆動軸３２に係着した止め輪３５Ｄとプーリ本体３１の歯部３１Ａのモータ寄り端面との間に、フランジ部材３３とともに挟み込み固定される。

軸受３６は、軸受ハウジング２１の反モータ寄りの軸受保持孔に装填されて固定される。軸受３６は、外輪３６Ａを軸受ハウジング２１の反モータ寄りの軸受保持孔に固定的に装填される。軸受３６は、内輪３６Ｂをプーリ本体３１の歯部３１Ａの他側に延在させた駆動軸３２に装填されて固定され、この内輪３６Ｂとプーリ本体３１の歯部３１Ａの反モータ寄り端面との間にフランジ部材３４を挟み込み固定している。

従動側歯付プーリ４０は、図２、図３に示す如く、カップ状のプーリ本体４１の外筒部ａの外周に歯部４１Ａを備える。従動側歯付プーリ４０は、カップ状のプーリ本体４１のカップ底部の中央から上記外筒部ａに囲まれるカップ内側に向けて突き出る内筒部ｂを備える。この内筒部ｂは、外筒部ａと同軸をなす中空筒状のボス４２を構成し、ボス４２は後述するボールナット６２に挿着して固定される。従動側歯付プーリ４０は、カップ状のプーリ本体４１において、外筒部ａと内筒部ｂをカップ底部に対し軸方向の同一側に配置するものになる。

電動パワーステアリング装置１０は、ラック軸１４にボールねじ６０を設け、ボールねじ６０にボール６１を介して噛合うボールナット６２を有し、ギヤハウジング１１（第１ギヤハウジング１１Ａ）に支持したころがり軸受６３によりボールナット６２を回転自在に支持する。ボールナット６２の外周には、従動側歯付プーリ４０のボス４２が固定される。ここで、軸受６３は、外輪６３Ａの両端面を第１ギヤハウジング１１Ａの軸受保持孔の段差部１１Ｊと第１ギヤハウジング１１Ａのその軸受保持孔に螺着した軸受ナット６４とに挟まれて位置規制されて固定されている。従動側歯付プーリ４０のボス４２と軸受６３の内輪６３Ｂは、ボールナット６２の外周で、該ボールナット６２の外周の一端側段差部６２Ｊとボールナット６２の外周の他端側に螺着された止めナット６５との間に挟持されて固定されている。

電動パワーステアリング装置１０は、電動モータ２０の側の駆動側歯付プーリ３０のプーリ本体３１の歯部３１Ａと、ボールナット６２の側の従動側歯付プーリ４０のプーリ本体４１の歯部４１Ａに歯付ベルト５０を巻き掛け、駆動側歯付プーリ３０の回転力を歯付ベルト５０から従動側歯付プーリ４０経由でボールナット６２に伝え、ひいてはラック軸１４に伝えて該ラック軸１４を直線移動させる。

以下、電動パワーステアリング装置１０の動作について説明する。
(1)操舵トルクセンサが検出した操舵トルクが所定値より低いとき、操舵アシスト力は不要であり、電動モータ２０は駆動されない。

(2)操舵トルクセンサが検出した操舵トルクが所定値を超えるとき、操舵アシスト力を必要とするから、電動モータ２０が駆動される。電動モータ２０の発生トルクに基づく駆動側歯付プーリ３０の回転力が、歯付ベルト５０から従動側歯付プーリ４０経由でボールナット６２に伝えられ、ボールねじ６０を介してラック軸１４を直線移動させる操舵アシスト力になる。

しかるに、電動パワーステアリング装置１０にあっては、歯付ベルト５０の張力によるボールナット６２の傾きを防止するため、以下の構成を具備する。

電動パワーステアリング装置１０は、図３に示す如く、駆動側歯付プーリ３０と従動側歯付プーリ４０に巻き掛けた歯付ベルト５０と、ボールナット６２（ボールナット６２において、ボールねじ６０との間にボール６１がある範囲）と、ボールナット６２の軸受６３とを、ラック軸１４の軸方向に沿う同一位置に配置している。

即ち、電動パワーステアリング装置１０は、ラック軸１４の軸直角方向から視て（図３）、駆動側歯付プーリ３０と従動側歯付プーリ４０に巻き掛けられている歯付ベルト５０のベルト幅Ｗ内に、ボールナット６２（ボールナット６２において、ボールねじ６０との間にボール６１がある範囲）と、ボールナット６２の軸受６３を配置している。

本実施例によれば、以下の作用効果を奏する。
(a)歯付ベルト５０を用いた減速装置を有する電動パワーステアリング装置１０において、駆動側歯付プーリ３０と従動側歯付プーリ４０に巻き掛けた歯付ベルト５０と、ボールナット６２と、ボールナット６２の軸受６３とを、ラック軸１４の軸方向に沿う同一位置に配置した。これにより、従動側歯付プーリ４０を介してボールナット６２（ボールナット６２において、ボールねじ６０との間にボール６１がある範囲）に作用する歯付ベルト５０の張力が、ボールナット６２及びその軸受６３を通る軸直角方向に作用するものになり、ボールナット６２の軸受６３まわりの回転モーメントになることがなく、ボールナット６２をボールねじ６０に対して傾けることがない。即ち、ボールナット６２とボール６１とボールねじ６０の間のこじれの原因となるボールナット６２の傾きがないから、フリクション性能や作動音を損なうことがない。

(b)前記ラック軸１４の軸直角方向から視て、駆動側歯付プーリ３０と従動側歯付プーリ４０に巻き掛けられている歯付ベルト５０のベルト幅Ｗ内に、ボールナット６２と、ボールナット６２の軸受６３を配置した。これにより、上述(a)を確実に実現できる。

(c)前記駆動側歯付プーリ３０が、プーリ本体３１に備えた歯部３１Ａの両側に軸受３５、３６を設け、これらの軸受３５、３６を介して軸受ハウジング２１に両持ち支持された。これにより、駆動側歯付プーリ３０がラック軸１４まわりの従動側歯付プーリ４０、ボールナット６２、ボールナット６２の軸受６３に対して安定的に平行配置され、駆動側歯付プーリ３０に巻き掛けられる歯付ベルト５０の張力が、確実に、ボールナット６２及びその軸受６３を通る軸直角方向に作用するものになる。

(d)前記従動側歯付プーリ４０が、カップ状のプーリ本体４１の外筒部ａの外周に歯部４１Ａを備え、カップ状のプーリ本体４１のカップ底部の中央から上記外筒部ａに囲まれるカップ内側に向けて突き出る内筒部ｂを備え、この内筒部ｂをボールナット６２に挿着して固定した。この従動側歯付プーリ４０を用いることにより、上述(a)、(b)を確実に実現できる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

本発明は、ハウジングにラック軸を直線移動可能に支持するとともに、ハウジングに電動モータを取付け、電動モータの回転軸に結合した駆動側歯付プーリの回転力を、該駆動側歯付プーリに歯付ベルトを介して接続された従動側歯付プーリを含む動力伝達機構を介してラック軸に伝えるものであり、上記動力伝達機構が、ラック軸にボールねじを設け、ボールねじにボールを介して噛合うボールナットを、ハウジングに支持した軸受により支持し、このボールナットに従動側歯付プーリを固定してなる電動パワーステアリング装置の減速装置において、駆動側歯付プーリと従動側歯付プーリに巻き掛けた歯付ベルトと、ボールナットと、ボールナットの軸受とを、ラック軸の軸方向に沿う同一位置に配置した。これにより、歯付ベルトを用いた減速装置を有する電動パワーステアリング装置において、歯付ベルトの張力によるボールナットの傾きを防止することができる。

１０ 電動パワーステアリング装置
１１ ギヤハウジング
１４ ラック軸
２０ 電動モータ
２０Ａ 回転軸
２１ 軸受ハウジング
３０ 駆動側歯付プーリ
３１ プーリ本体
３１Ａ 歯部
３５、３６ 軸受
４０ 従動側歯付プーリ
４１ プーリ本体
４１Ａ 歯部
５０ 歯付ベルト
６０ ボールねじ
６１ ボール
６２ ボールナット
６３ 軸受
ａ 外筒部
ｂ 内筒部
ｗ ベルト幅

Claims (5)

1. ハウジングにラック軸を直線移動可能に支持するとともに、ハウジングに電動モータを取付け、電動モータの回転軸に結合した駆動側歯付プーリの回転力を、該駆動側歯付プーリに歯付ベルトを介して接続された従動側歯付プーリを含む動力伝達機構を介してラック軸に伝えるものであり、
   上記動力伝達機構が、ラック軸にボールねじを設け、ボールねじにボールを介して噛合うボールナットを、ハウジングに支持した軸受により支持し、このボールナットに従動側歯付プーリを固定してなる電動パワーステアリング装置の減速装置において、
   駆動側歯付プーリと従動側歯付プーリに巻き掛けた歯付ベルトと、ボールナットと、ボールナットの軸受とを、ラック軸の軸方向に沿う同一位置に配置してなることを特徴とする電動パワーステアリング装置の減速装置。
2. 前記ラック軸の軸直角方向から視て、駆動側歯付プーリと従動側歯付プーリに巻き掛けられている歯付ベルトのベルト幅内に、ボールナットと、ボールナットの軸受を配置してなる請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の減速装置。
3. 前記駆動側歯付プーリが、プーリ本体に備えた歯部の両側に軸受を設け、これらの軸受を介してハウジングに両持ち支持されてなる請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置の減速装置。
4. 前記従動側歯付プーリが、カップ状のプーリ本体の外筒部の外周に歯部を備え、カップ状のプーリ本体のカップ底部の中央から上記外筒部に囲まれるカップ内側に向けて突き出る内筒部を備え、この内筒部をボールナットに挿着して固定してなる請求項１〜３のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置の減速装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の減速装置を備えた電動パワーステアリング装置。

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