特許 6040781 電動パワーステアリング装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6040781

(24)【登録日】2016年11月18日

(45)【発行日】2016年12月7日

(54)【発明の名称】電動パワーステアリング装置

(51)【国際特許分類】

   B62D 5/04 20060101AFI20161128BHJP

   F16H 25/22 20060101ALI20161128BHJP

   F16H 7/02 20060101ALI20161128BHJP

【ＦＩ】

   B62D5/04

   F16H25/22 Z

   F16H7/02 Z

【請求項の数】2

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2013-5087(P2013-5087)

(22)【出願日】2013年1月16日

(65)【公開番号】特開2014-136467(P2014-136467A)

(43)【公開日】2014年7月28日

【審査請求日】2015年12月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(72)【発明者】

【氏名】朝倉 利浩

【審査官】 三宅 龍平

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０２５２４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２８１７７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２１００８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６２Ｄ ５／０４

Ｆ１６Ｈ ７／０２

Ｆ１６Ｈ ２５／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハウジングと、このハウジングに軸方向に移動可能に設けられた転舵軸と、前記ハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータの回転を前記転舵軸の軸方向の移動に変換するボールネジ機構と、前記電動モータの出力軸の回転を前記ボールネジ機構に回転伝達するプーリ機構とを備え、前記ボールネジ機構は、前記ハウジングに回転可能に支持されるボールナットと、転舵軸に設けたボールネジと、前記ボールナットおよび前記ボールネジ間に介挿されたボールとからなり、前記プーリ機構は、前記出力軸に取付けられ、第１直径を有する駆動プーリと、前記ボールナットと一体的に取付けられ、前記第１直径よりも大きな第２直径を有する従動プーリと、前記駆動プーリおよび前記従動プーリに掛け渡された輪状のベルトとからなる電動パワーステアリング装置であって、前記ベルトは、前記駆動プーリおよび前記従動プーリのいずれにも掛け渡されていない状態では、前記第１直径を持つ第１円弧および前記第２直径を持つ第２円弧を有し、前記従動プーリに掛け渡されて前記駆動プーリには掛け渡されていない状態では、前記第２円弧の中心は前記従動プーリの回転軸線上に位置し、前記第１円弧の中心は前記駆動プーリの回転軸線上に位置することを特徴とする電動パワーステアリング装置。

【請求項2】

前記ベルトが、ゴム製であり、ゴム製の内部に塑性変形可能な輪状の心線を有することを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動モータの回転をボールネジ機構によって転舵軸の直線運動に変換するようにした電動パワーステアリング装置に関する。

【背景技術】

【0002】

前記電動パワーステアリング装置として、例えば特許文献１に記載のものが知られている。このものは、電動モータの出力軸の回転を、駆動プーリ、ベルトを介して従動プーリに伝え、従動プーリの回転を、ボールナット、ボール、ボールネジを介してラック軸の軸方向移動に変換している。

【0003】

ラックハウジングに転がり軸受を介して従動プーリおよびボールナットが回転可能に支持され、ラックハウジングに電動モータがラック軸と平行になるように取付けられている。ラックハウジングは、電動モータが取付けられる第２ハウジングと、転がり軸受を嵌合支持する第１ハウジングとからなり、第１ハウジングおよび第２ハウジングはボルトを介して互いに連結されている。第1ハウジングおよび第２ハウジングには、駆動プーリおよび従動プーリが回転し、ベルトが走行するための作動空間が形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−２５２４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

電動パワーステアリングの組み立ては、ボールネジに螺合しているボールナットの外周に転がり軸受を取付け、この転がり軸受を第１ハウジングの内周に嵌合させ、従動プーリにベルトを掛け、第1ハウジングおよび第２ハウジングを互いに嵌め合わせ、かかる状態でこれらをボルトによって一体的に連結し、駆動プーリをベルトに掛けるとともに電動モータを第２ハウジングに取付けることによってなされている。ベルトは、両側の半円を略直線で結ぶ陸上のトラック形状を有する。この半円は従動プーリの外径よりも大きい。このため、第1ハウジングおよび第２ハウジングを互いに嵌め合わせるときに、ベルトが第２ハウジングに引っ掛かったり、駆動プールをベルトに掛けるときに駆動プーリがベルトに引っ掛かったりして組付け作業性が悪い問題があった。本発明は上述した問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ベルトの組付け作業性を改善した電動パワーステアリング装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決する電動パワーステアリング装置は、ハウジングと、このハウジングに軸方向に移動可能に設けられた転舵軸と、前記ハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータの回転を前記転舵軸の軸方向の移動に変換するボールネジ機構と、前記電動モータの出力軸の回転を前記ボールネジ機構に回転伝達するプーリ機構とを備え、前記ボールネジ機構は、前記ハウジングに回転可能に支持されるボールナットと、転舵軸に設けたボールネジと、前記ボールナットおよび前記ボールネジ間に介挿されたボールとからなり、前記プーリ機構は、前記出力軸に取付けられ、第１直径を有する駆動プーリと、前記ボールナットと一体的に取付けられ、前記第１直径よりも大きな第２直径を有する従動プーリと、前記駆動プーリおよび前記従動プーリに掛け渡された輪状のベルトとからなる電動パワーステアリング装置であって、前記ベルトは、前記駆動プーリおよび前記従動プーリのいずれにも掛け渡されていない状態では、前記第１直径を持つ第１円弧および前記第２直径を持つ第２円弧を有し、前記従動プーリに掛け渡されて前記駆動プーリには掛け渡されていない状態では、前記第２円弧の中心は前記従動プーリの回転軸線上に位置し、前記第１円弧の中心は前記駆動プーリの回転軸線上に位置することを特徴とするものである。

請求項２の電動パワーステアリング装置は、前記ベルトが、ゴム製であり、ゴム製の内部に塑性変形可能な輪状の心線を有することを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0007】

上記構成によれば、ベルトの組付け作業性を改善した電動パワーステアリング装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態にかかる電動パワーステアリング装置の全体図。

【図2】本発明の一実施形態にかかる図1のＡ矢視図。

【図3】本発明の一実施形態にかかる図１のＢ−Ｂ線断面図。

【図4】本発明の一実施形態にかかる図１相当の電動モータ取付け状態図。

【図5】本発明の一実施形態にかかる図１相当の第1ハウジングおよび第２ハウジングの嵌め合わせ前の状態図。

【図6】本発明の一実施形態にかかる図５のＣ矢視図。

【図7】本発明の一実施形態にかかる図５のＤ矢視図。

【図8】本発明の一実施形態にかかるベルト形状形成治具の断面図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明の一実施形態について、図１乃至図５を参酌しつつ説明する。図１は電動パワーステアリング装置の全体図であり、図２は図１のＡ矢視図であり、図３は図１のＢ−Ｂ線断面図であり、図４は図１相当の電動モータ取付け状態図であり、図５は図１相当の第1ハウジングおよび第２ハウジングの嵌め合わせ前の状態図であり、図６は図５のＣ矢視図であり、図７は図５のＤ矢視図であり、図８はベルト形状形成治具の断面図である。

【0010】

電動パワーステアリング装置は、図１に示すようにピニオンシャフト１３の回転をラック軸１４の軸方向の移動に変換するラックアンドピニオン機構１０と、ハンドルの操舵をアシストする電動モータ３０と、電動モータ３０の回転を伝達するプーリ機構２０と、プーリ機構２０によって伝達された回転をラック軸１４の軸方向の移動に変換するボールネジ機構４０とを有する。

【0011】

ラックアンドピニオン機構１０は、ギヤハウジング１１と、ギヤハウジング１１に対し交差する方向に延びるラックハウジング１２と、ギヤハウジング１１に回転可能に支持されたピニオンシャフト１３と、ラックハウジング１２の挿通穴１２ｃに挿通されるラック軸１４とを有する。ピニオンシャフト１３にはピニオンギヤ１３ａが形成され、ラック軸１４にはラックギヤ１４ａが形成されている。ピニオンギヤ１３ａおよびラックギヤ１４ａは互いに噛合している。ラックアンドピニオン機構１０は、ピニオンシャフト１３の回転をラック軸１４の軸方向の移動に変換する機能を有している。

【0012】

ピニオンシャフト１３の一端には、図略のステアリングシャフトを介してハンドルが回転連結されている。ラック軸１４の両端には、図示しないボールジョイントを介して操舵輪が連結されている。

【0013】

図１および図３に示すようにプーリ機構２０は、電動モータ３０の出力軸に取付けられた駆動プーリ２２と、ラック軸１４上に配置された従動プーリ２３と、駆動プーリ２２および従動プーリ２３に掛け渡されたベルト２４とを有する。プーリ機構２０は、電動モータ３０の回転を減速してボールナット４２に伝える機能を有する。従動プーリ２３は、ボールナット４２、一対のラジアル軸受３２を介してラックハウジング１２に回転可能に支持されている。駆動プーリ２２および従動プーリ２３の外周には複数の外歯が形成され、ベルト２４の内周には前記外歯に噛み合う内歯が形成されている。駆動プーリ２２の外歯のピッチ円を小径の第１直径とし、従動プーリ２３の外歯のピッチ円を大径の第２直径とする。

【0014】

ベルト２４は、従動プーリ２３に掛ける前は、第１直径を持つ第１円弧２４ａおよび第２直径を持つ第２円弧２４ｂを有し、従動プーリ２３にベルト２４の第２円弧２４ｂを掛け渡したときには、図５および図６に示すように第２円弧２４ｂの中心は従動プーリ２３の回転軸線上に位置し、第１円弧２４ａの中心は駆動プーリ２２の回転軸線上に位置する。第１円弧２４ａの内歯のピッチ円は第１直径を有し、第２円弧２４ｂの内歯のピッチ円は第２直径を有する。ベルト２４は、ゴム製で、ゴム製の内部に複数のグラスファイバー製で輪状の心線を有する。図示しない心線は、従動プーリ２３の軸線方向に等間隔に並べられている。

【0015】

ベルト２４は、従動プーリ２３に掛ける前は、図８に示すベルト形状形成治具７０に掛けられる。ベルト形状形成治具７０は、小径プーリ７１と、大径プーリ７２と、小径プーリ７１および大径プーリ７２を連結する連結板７３と、連結板７３の一端を小径プーリ７１に取付ける調整ボルト７４と、連結板７３の他端を大径プーリ７２に取付ける連結ボルト７５とからなっている。連結ボルト７５は連結板７３の挿通穴７７に挿通され、大径プーリ７２に螺合されている。調整ボルト７４は連結板７３の調整穴７６に挿通され、小径プーリ７１に螺合されている。調整穴７６は長穴形状に形成され、調整ボルト７４を緩めると小径プーリ７１を大径プーリ７２に対して接近離間させることができる。

【0016】

小径プーリ７１を大径プーリ７２に接近させ、調整ボルト７４を締め付けると、大径プーリ７２および小径プーリ７１からベルト２４を取り外し、取付けが可能となり、小径プーリ７１を大径プーリ７２に対して離間させ、ベルト２４にテンションをかけると、ベルト２４を所定の形状に形成することが可能となる。ゴムおよび心線が塑性変形し、形状を記憶することによって、第１円弧２４ａおよび第２円弧２４ｂが形作られる。

【0017】

図３および図８に示すように、ベルト２４を所定の形状に形成するときの小径プーリ７１および大径プーリ７２間の距離は、従動プーリ２３および駆動プーリ２２間の距離に等しい。大径プーリ７２は、従動プーリ２３と同数の複数の外歯を有し、大径プーリ７２の外歯のピッチ円は、従動プーリ２３の外歯のピッチ円と等しく、第２直径を持つ。大径プーリ７２は、従動プーリ２３と同一の断面形状を有し、複数のベルト２４を同時に掛けられるように、従動プーリ２３に比べて軸方向に長い。小径プーリ７１は、駆動プーリ２２と同数の複数の外歯を有し、小径プーリ７１の外歯のピッチ円は、駆動プーリ２２の外歯のピッチ円と等しく、第１直径を持つ。小径プーリ７１は、駆動プーリ２２と同一の断面形状を有し、複数のベルト２４を同時に掛けられるように、駆動プーリ２２に比べて軸方向に長い。

【0018】

図１に示すようにボールネジ機構４０は、ラックハウジング１２に一対のラジアル軸受３２を介して回転可能に支持されたボールナット４２と、ラック軸１４の外周に形成されたボールネジ４１と、ボールナット４２およびボールネジ４１間に介挿されたボール４３とを有する。ボール４３は、ボールナット４２の一端で内周側へ移動し、ボールネジ４１上を転動し、ボールナット４２の他端で外周側へ移動し、図略の戻し通路を経てボールナット４２の一端側へ戻されるようになっている。ボールネジ機構４０は、電動モータ３０の回転をラック軸１４の軸方向の移動に変換する機能を有する。

【0019】

一対のラジアル軸受３２の内輪は、軸方向において後述するボールナット４２のフランジ部および止め輪４６間で挟み込まれている。一対のラジアル軸受３２の外輪は、後述する第１ハウジング１２ａの内周に嵌合され、第１ハウジング１２ａの段部および後述する第２ハウジング１２ｂの端面によって軸方向に挟み込まれている。

【0020】

ボールナット４２に外周には、一対のラジアル軸受３２が嵌合されるとともに従動プーリ２３が螺着され、軸方向の一側に設けた環状溝に止め輪４６が嵌め込まれている。ボールナット４２の軸方向の他側には、外径方向に突出したフランジ部が形成され、フランジ部に一対のラジアル軸受３２の内輪が当接することによって従動プーリ２３の軸方向の他側への移動が拘束される。すなわち、フランジ部および止め輪４６によって一対のラジアル軸受３２および従動プーリ２３は軸方向に挟み込まれるような形で拘束されている。

【0021】

ラックハウジング１２は、ギヤハウジング１１と一体形成された鋳物製である。ラックハウジング１２は、ギヤハウジング１１と反対側の第１ハウジング１２ａと、ギヤハウジング１１側の第２ハウジング１２ｂとからなり、ボルト１６を介して互いに連結されている。第１ハウジング１２ａにはボルト１６が挿通される挿通穴１２ｊが形成され、第２ハウジング１２ｂにはボルト１６が螺合されるネジ穴１２ｆが形成されている。第１ハウジング１２ａおよび第２ハウジング１２ｂは、端面同士が互いに密接し、第１ハウジング１２ａの内周に第２ハウジング１２ｂの一部が嵌合されている。第１ハウジング１２ａおよび第２ハウジング１２ｂによって内部には作動空間１２ｈが形成されている。作動空間１２ｈ内を駆動プーリ２２および従動プーリ２３が回転し、ベルト２４が走行する。

【0022】

第２ハウジング１２ｂには外部から作動空間１２ｈ内へ駆動プーリ２２を挿入する挿入穴１２ｍが形成されている。第１ハウジング１２ａには外部から作動空間１２ｈを覗く覗き穴１２ｋが形成されている。挿入穴１２ｍおよび覗き穴１２ｋは、ラック軸１４の軸方向に貫通している。覗き穴１２ｋは、ベルト２４に駆動プーリ２２を掛けるときに覗く穴である。ベルト２４に駆動プーリ２２を掛けた後は、閉塞するために覗き穴１２ｋにキャップ８０が嵌め込まれる。

【0023】

第２ハウジング１２ｂにはボルト１５を介して電動モータ３０が取付けられている。第２ハウジング１２ｂにはボルト１５を挿通する挿通穴１２ｄが形成され、電動モータ３０にはボルト１５が螺合される図略のネジ穴が形成されている。挿通穴１２ｄは、ラック軸１４に対し接近離間する方向に延びる長穴形状に形成されており、長穴の範囲でボルト１５を移動させることによってベルト２４のテンションを調整できる。

【0024】

図３に示すように一対のラジアル軸受３２の軸方向の両側には、第１スペーサ４４および第２スペーサ４５が配置され、これらは第１ハウジング１２ａの内周に嵌合されている。第１スペーサ４４、一対のラジアル軸受３２および第２スペーサ４５は、第１ハウジング１２ａの段部および第２ハウジング１２ｂの端面によって軸方向に挟み込まれている。第１スペーサ４４および一対のラジアル軸受３２間には、図示しない皿バネが介挿され、一対のラジアル軸受３２および第２スペーサ４５間には、図示しない皿バネが介挿されている。

【0025】

次に上述した構成にもとづいて組付け動作を説明する。

【0026】

前準備としてベルト２４を所定形状に形成する。この作業手順を説明する。図８に示すように調整ボルト７４を緩め、小径プーリ７１を大径プーリ７２に接近させ、大径プーリ７２に複数のベルト２４を掛け、小径プーリ７１を大径プーリ７２に対して離間させ、小径プーリ７１にもベルト２４を掛け、複数のベルト２４に同時にテンションを多少かけた状態で調整ボルト７４を完全に締め付ける。この状態で塑性変形するまで放置する。

【0027】

組付け開始前に、調整ボルト７４を緩め、小径プーリ７１を大径プーリ７２に対して接近させ、調整ボルト７４を締めていつでもベルト２４を取り外せる状態にして置く。

【0028】

ギヤハウジング１１にピニオンシャフト１３を組付け、ラック軸１４にボール４３を介してボールナット４２を螺合させる。ボールナット４２に一対のラジアル軸受３２を嵌合し、ボールナット４２に従動プーリ２３を螺合させる。従動プーリ２３の緩み止めとして、ボールナット４２の環状溝に止め輪４６を嵌める。

【0029】

ボールナット４２、ラック軸１４および従動プーリ２３等を組付けた一対のラジアル軸受３２を、第１ハウジング１２ａの内周に嵌合させる。一対のラジアル軸受３２を第１ハウジング１２ａに嵌合させる前に、第１ハウジング１２ａに第１スペーサ４４を嵌合させ、一対のラジアル軸受３２を第１ハウジング１２ａに嵌合させた後に、第１ハウジング１２ａに第２スペーサ４５を嵌合させる。

【0030】

ベルト形状形成治具７０からベルト２４を外し、従動プーリ２３にベルト２４の第２円弧２４ｂを掛ける。ボールナット４２、一対のラジアル軸受３２および従動プーリ２３等を組付けたラック軸１４を、第２ハウジング１２ｂの挿通穴１２ｃに挿通し、ピニオンギヤ１３ａにラックギヤ１４ａを噛合させる（図５、図６）。

【0031】

第１ハウジング１２ａの内周に第２ハウジング１２ｂの一部を嵌合させ、第１ハウジング１２ａの端面および第２ハウジング１２ｂの端面を互いに密接させ、第１スペーサ４４、一対のラジアル軸受３２および第２スペーサ４５を、第１ハウジング１２ａの段部および第２ハウジング１２ｂの端面によって軸方向に挟み込んだ状態で、第１ハウジング１２ａおよび第２ハウジング１２ｂをボルト１６で連結する。

【0032】

第１ハウジング１２ａの内周に第２ハウジング１２ｂの一部を嵌合させるときに、ベルト２４は第２ハウジング１２ｂの内周側に位置するので、ベルト２４に第２ハウジング１２ｂが干渉することがない。

【0033】

駆動プーリ２２は電動モータ３０の出力軸に予め取付けられており、電動モータ３０と一体の駆動プーリ２２を挿入穴１２ｍから作動空間１２ｈに挿入し、ベルト２４に駆動プーリ２２を掛ける。このとき、作業者は覗き穴１２ｋから作動空間１２ｈを覗き、ベルト２４の内周側に駆動プーリ２２が入ったのを確認する（図４）。

【0034】

ベルト２４に駆動プーリ２２を掛けるときに、第１円弧２４ａの中心がこれから取付けられる駆動プーリ２２の回転中心に位置し、第１円弧２４ａの内歯のピッチ円の直径（第１直径）が、駆動プーリの外歯のピッチ円の直径（第１直径）に等しいので、駆動プーリ２２はベルト２４に干渉しないで簡単にベルト２４に掛けることができる。

【0035】

ボルト１５を挿通穴１２ｄに挿通して電動モータ３０に螺合させる。ボルト１５を完全に締めていない状態で、挿通穴１２ｄに沿って駆動プーリ２２および電動モータ３０を従動プーリ２３から離間する方向へ移動させ、離間する方向に力を加える。離間する方向に力を加えると、ベルト２４にテンションがかかる。所定のテンションとなったら、離間する方向に加える力を維持したままボルト１５を完全に締め付ける。覗き穴１２ｋにキャップ８０を嵌めて組付けが完了する（図１、図２）。

【0036】

続いてこのように組み付けられた電動パワーステリング装置の動作を説明する。

【0037】

ハンドルを操作すると、ピニオンシャフト１３が回転し、ラックアンドピニオン機構１０によってピニオンシャフト１３の回転はラック軸１４の軸方向の移動に変換される。ピニオンシャフト１３に加えられるハンドルトルクを図略のセンサで感知し、ハンドルトルクに応じた駆動電流を電動モータ３０に印加する。

【0038】

電動モータ３０の出力軸の回転は、駆動プーリ２２、ベルト２４および従動プーリ２３を介してボールナット４２に伝達される。ボールネジ機構４０によって、ボールナット４２の回転はラック軸１４の軸方向の移動に変換される。こうして、ハンドルトルクに応じたパワーアシストがラック軸１４に加えられる。

【0039】

本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

【0040】

上述した実施形態は、ベルト形状形成治具７０からベルト２４が外した時点で、ベルト２４の第１円弧２４ａのピッチ円が、駆動プーリ２２のピッチ円と同じ第１直径を有した。他の実施形態として、ベルト２４の第１円弧２４ａのピッチ円は、駆動プーリ２２のピッチ円よりも若干大きくても良い。

【0041】

上述した実施形態は、ベルト形状形成治具７０からベルト２４を外した時点で、ベルト２４の第２円弧２４ｂのピッチ円が、従動プーリ２３のピッチ円と同じ第２直径を有した。他の実施形態として、ベルト２４の第２円弧２４ｂのピッチ円は、従動プーリ２３のピッチ円よりも若干大きくても良い。

【符号の説明】

【0042】

１２：ラックハウジング（ハウジング）、１４：ラック軸（転舵軸）、２０：プーリ機構、２２：駆動プーリ、２３：従動プーリ、２４：ベルト、２４ａ：第１円弧、２４ｂ：第２円弧、３０：電動モータ、４０：ボールネジ機構、４１：ボールネジ、４２：ボールナット、４３：ボール、６０：玉軸受（転がり軸受）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】