(57)【要約】【課題】電動モータの出力回転をプーリ・ベルト機構を用いて減速する電動パワーステアリング装置において、小型で車両への搭載性が良く、しかも、高減速比を達成できて耐久性のあること。【解決手段】電動モータの出力軸に一体回転する内接ギヤ３９を内歯歯車４０に内接させる。内歯歯車４０の外周に入力プーリ４１を設ける。内接ギヤ３９及び内歯歯車４０による減速により減速比を稼ぎ、入力プーリ４１をあまり小径化せずに、減速機構１７全体として高い減速比を達成する。入力プーリ４１に巻き掛けられるベルト４３の領域の曲率半径を小さくせず、ベルト４３の寿命を長くする。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵補助力を発生するための電動モータと、電動モータの出力軸の回転を減速するための減速機構と、減速機構の出力回転を車両の左右方向に延在する転舵軸の軸方向移動に変換するための変換機構とを備え、
上記減速機構は、電動モータの出力軸に連動回転する内接ギヤと、この内接ギヤを内接させる内歯歯車と、内歯歯車の外周に設けられる入力プーリと、転舵軸を包囲して配置される出力プーリと、入力プーリと出力プーリとの間を連結する無端帯とを含む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】
請求項１において、上記減速機構のハウジングに、入力プーリをその中心軸線の回りに回転自在に支持する支持手段が設けられ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３】
請求項１において、上記入力プーリと出力プーリとの中心間距離は、内接ギヤと出力プーリとの中心間距離よりも短くされ、
上記内歯歯車の外周に設けられる入力プーリが内接ギヤにより揺動可能に支持されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータにより操舵補助力を発生する電動パワーステアリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ラックアシスト式電動パワーステアリング装置では、電動モータの回転をプーリ・ベルト機構からなる減速機構を介して減速した後、ラック軸を包囲する例えばボールねじ機構を介してラック軸の軸方向移動に変換するようにしている（例えば特許文献１）。
上記プーリ・ベルト機構は、電動モータの出力軸と同軸上に配置される小プーリと、ラック軸を包囲する大プーリとを含む。
【０００３】
【特許文献１】
特公平４−２８５８３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この種の電動パワーステアリング装置の減速機構では、小型で高い減速比を得ることが要求される。
そのために、小プーリを小径化した場合、小プーリに巻き掛けられたベルト領域の曲率半径が小さくなり、ベルトの屈曲疲労に伴う寿命低下が懸念される。また、ベルトの屈曲部分での内部摩擦の増加によるトルク伝達ロスが懸念される。
【０００５】
逆に、大プーリを大型化した場合、装置全体が大型になり、車両への搭載性が悪くなる。
そこで、本発明の課題は小型で車両への搭載性が良く、しかも、高減速比を達成できて耐久性のある電動パワーステアリング装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記課題を解決するため、第１発明は、操舵補助力を発生するための電動モータと、電動モータの出力軸の回転を減速するための減速機構と、減速機構の出力回転を車両の左右方向に延在する転舵軸の軸方向移動に変換するための変換機構とを備え、上記減速機構は、電動モータの出力軸に連動回転する内接ギヤと、この内接ギヤを内接させる内歯歯車と、内歯歯車の外周に設けられる入力プーリと、転舵軸を包囲して配置される出力プーリと、入力プーリと出力プーリとの間を連結する無端帯とを含むことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明では、電動モータの出力軸の回転を、内接ギヤおよび内歯歯車により減速した後、入、出力プーリの径比で減速する。内接ギヤおよび内歯歯車による減速により減速比を稼げるので、入力プーリを小径化したり、出力プーリを大型化したりすることなく、減速機構全体として、小型で高い減速比を達成することができる結果、車両への搭載性を良くすることができる。しかも、入力プーリに巻き掛けられるベルトの領域の曲率半径を小さくせずとも良いので、ベルト寿命を長くすることができる。
【０００８】
第２発明は、第１発明において、上記減速機構のハウジングに、入力プーリをその中心軸線の回りに回転自在に支持する支持手段が設けられることを特徴とするものである。本発明では、入力プーリを安定して支持することができる。
第３発明は、第１発明において、上記入力プーリと出力プーリとの中心間距離は、内接ギヤと出力プーリとの中心間距離よりも短くされ、上記内歯歯車の外周に設けられる入力プーリが内接ギヤにより揺動可能に支持されることを特徴とするものである。本発明では、減速機構の負荷が増大すると、入力プーリの揺動量が大きくなって入、出力プーリ間の中心間距離が増大するので、ベルト張力を累進的に増大できる結果、大出力の伝達が可能となる。すなわち、ベルト張力を負荷感応型にすることができるので、ベルトの初期張力（無負荷時の張力）を低くでき、ベルト寿命を長くすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態の電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）１は、操舵部材としてのステアリングホイール２に連結しているステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３の先端部に設けられたピニオン４と、このピニオン４に噛み合うラック歯５を有して車両の左右方向に延びる転舵軸としてのラック軸６とを有している。
【００１０】
ラック軸６の両端部にはそれぞれタイロッド７が結合されており、各タイロッド７は対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する車輪８に連結されている。ステアリングホイール２が操作されてステアリングシャフト３が回転されると、この回転がピニオン４およびラック歯５によって、車両の左右方向に沿ってのラック軸６の直線運動に変換される。これにより、車輪８の転舵が達成される。
【００１１】
ステアリングシャフト３は、ステアリングホイール２に連なる入力軸９と、ピニオン４に連なる出力軸１０とに分割されており、これら入、出力軸９，１０はトーションバー１１を介して同一の軸線上で互いに連結されている。
トーションバー１１を介する入、出力軸９，１０間の相対回転変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサ１２が設けられており、このトルクセンサ１２のトルク検出結果は制御部１３に与えられる。制御部１３では、トルク検出結果や車速検出結果等に基づいて、ドライバ１４を介して操舵補助用の電動モータ１５への印加電圧を制御する。電動モータ１５の出力軸１６（図２参照）の回転が、プーリ・ベルト機構を含む減速機構１７を介して減速される。減速機構１７の出力回転は変換機構１８を介してラック軸６の軸方向移動に変換され、操舵が補助される。本電動パワーステアリング装置１はいわゆるラックアシストタイプである。
【００１２】
次いで、図２は電動パワーステアリング装置１の要部拡大図であり、図３は図２のＩＩＩ  −ＩＩＩ  線に沿う概略断面図である。
これらの図を参照して、ラックハウジング１９は、筒状をなす主ハウジング２０および端部ハウジング２１を互いに連結して構成されており、これら主ハウジング２０と端部ハウジング２１の連結部分に、減速機ハウジング２２が一体に設けられる。
【００１３】
具体的には、端部ハウジング２１は、ラック軸６を摺動自在に支持するラックブッシュ２３を保持する小径部２４と、減速機ハウジング２２を形成するための大径部２５とを有する。この大径部２５の端部に設けられるフランジ２６と、主ハウジング２０から立ち上がる側板２７とが互いに突き合わされ、連結ねじ２８を介して互いに連結されている。
電動モータ１５は、その出力軸１６がラック軸６に平行となるように、ラックハウジング１９に併設されている。電動モータ１５のモータハウジング２９に筒状の連結ハウジング３０が一体に設けられ、この連結ハウジング３０の取付フランジ３１が主ハウジング２０の側板２７に突き合わされ、連結ねじ３２を介して互いに連結されている。
【００１４】
連結ハウジング３０は、モータハウジング２９に連なるテーパ部３３と、側板２７の連結口３４を通して減速機ハウジング２２内に挿入された筒状部３５と、テパ部３３と筒状部３５との間に設けられる環状段部３６とを有する。環状段部３６が側板２７に突き当てられることで、モータハウジング２９が連結ハウジング３０を介して減速機ハウジング２２に対して軸方向に位置決めされる。
主に図３を参照して、減速機構１７は、電動モータ１５の出力軸１６に、例えばセレーションを用いる継手３７を介して同軸上に連結される入力軸３８と、入力軸３８の周面に形成される内接ギヤ３９と、この内接ギヤ３９を内接させる内歯歯車４０と、内歯歯車４０の外周に設けられる第１プーリ４１と、ラック軸６を包囲して配置される第２プーリ４２（図２参照）と、第１プーリ４１と第２プーリ４２との間に巻き回される無端帯としてのベルト４３とを備える。
【００１５】
内接ギヤ３９の中心軸線３９ａ（すなわち入力軸３８の中心軸線３８ａ）と出力プーリ４２の中心軸線４２ａとの距離、すなわち内接ギヤ３９と出力プーリ４２の中心間距離Ｄ１は、入力プーリ４１の中心軸線４１ａと出力プーリ４２の中心軸線４２ａとの距離、すなわち第１および出力プーリ４１，４２の中心間距離Ｄ２よりも短くされている。
ベルト４３は、図４に示すように、例えば歯付きベルト（コッグドベルト）からなり、入力プーリ４１はその外周に歯付きベルトに噛み合う歯４４を円周等配に形成した歯付きプーリとして構成される。出力プーリ４２も同様に歯付きプーリが用いられる。
【００１６】
再び図３を参照して、入力軸３８は第１及び第２の端部４５，４６を有しており、第１の端部４５は、例えばセレーションを有して継手３７内に圧入され、該継手３７を介して電動モータ１５の出力軸１６に一体回転可能に連結されている。また、入力軸３８の第１の端部４５寄りの部分が、第１の軸受４７を介して連結ハウジング３０の筒状部３５の第１の支持孔４８により回転自在に支持されている。
【００１７】
第１の軸受４７の内輪４９は、入力軸３８の位置決め段部５０と入力軸３８のねじ部５１にねじ込まれる止定ナット５２との間に挟持されて入力軸３８に対する軸方向移動が規制される。第１の軸受４７の外輪５３は、第１の支持孔４８の位置決め段部５４と第１の支持孔４８のねじ部５５にねじこまれる筒状の止定ねじ５６に対する軸方向移動が規制されている。
入力軸３８の外周には、その第２の端部４６から軸方向の中央部にかけて内接ギヤ４０が一体に形成されており、筒状の入力プーリ４１の内周に形成される内歯歯車４０に噛み合っている。
【００１８】
入力プーリ４１は一端が開放し他端が端面板５７により閉塞された有底筒状をなす。入力プーリ４１の端面板５７から入力プーリ４１の中心軸線４１ａに沿って延びる支軸５８が形成される。この支軸５８を介して入力プーリ４１を中心軸線４１ａの回りに回転自在に支持するための支持手段としての第２の軸受５９が、連結ハウジング３０の筒状部３５の支持手段としての第２の支持孔６０に保持されている。また、入力プーリ４１は上記の入力軸３８によっても支持されるので、両持ち支持となり、動作が安定する。
【００１９】
再び図２を参照して、変換機構１８としては、例えばボールねじ機構又はベアリングねじ機構（例えば特開２０００−４６１３６号公報参照）を用いて回転運動を直線運動に変換することができる。本実施の形態では、ボールねじ機構が用いられる例に則して説明する。変換機構１８はラック軸６の周囲を取り囲む回転体としてのボールナット６１を備える。
ボールナット６１は、ラック軸６の途中部に形成されたボールねじ溝６２にボール６３を介して螺合しており、これにより変換機構１８が構成されている。ボールナット６２は、ラックハウジング１９に第３および第４の軸受６４，６５を介して回転自在に支持されている。
【００２０】
また、ボールナット６１の外周部６６には上記の出力プーリ４２が一体回転可能に嵌め合わされている。具体的には、ボールナット６１の外周部６６に形成された位置決め段部６７と外周部６６のねじ部６８にねじ込まれた止定ナット６９との間に、第４の軸受６５の内輪７０、環状のスペーサ７１、および出力プーリ４２が一体的に挟持されることで、出力プーリ４２がボールナット６１に一体回転可能に取り付けられている。また、第４の軸受６５の内輪７０および出力プーリ４２がボールナット６１に対して軸方向に移動することが規制されている。
【００２１】
第４の軸受６５の外輪７２は、ラックハウジング１９の主ハウジング２０の位置決め段部７３と主ハウジング２０のねじ部７４にねじ込まれた止定ねじ７５との間に挟持されることで、主ハウジング２０に固定されている。これにより、第４の軸受６５は、ボールナット６１や出力プーリ４２の軸方向移動を規制する。第４の軸受６５は、例えば複列のアンギュラコンタクト玉軸受からなる。
本実施の形態によれば、電動モータ１５の出力軸１６の回転を、内接ギヤ３９および内歯歯車４０により減速した後、入、出力プーリ４１，４２の径比で減速する。内接ギヤ３９および内歯歯車４０による減速により減速比を稼げるので、入力プーリ４１を小径化したり、出力プーリ４２を大径化したりせずとも、減速機構１７全体として、小型で高い減速比を達成することができ、車両への搭載性を良くすることができる。しかも、入力プーリ４１へのベルト４３の巻き掛け領域の曲率半径を小さくせずとも良いので、ベルト４３の寿命を長くすることができる。
【００２２】
また、減速機ハウジング２２によって第２の軸受５９を介して入力プーリ４１をその中心軸線４１ａの回りに回転自在に支持するので、入力プーリ４１を安定して支持することができる。
次いで、図５は本発明の別の実施の形態を示している。図５を参照して、本実施の形態が図３の実施の形態と異なるのは、図３の実施の形態では、出力プーリ４１がその中心軸線４１ａの回りに回転自在に支持されたが、本実施の形態では、両端の開放する出力プーリ４１０を設け、この出力プーリ４１０を入力軸３８が貫通するようにした。入力軸３８の第２の端部４６が第２の軸受５９を介して連結ハウジング３０の筒状部３５の第２の支持孔６０によって回転自在に支持される。
【００２３】
連結ハウジング３０には、入力プーリ４１０の両端面にそれぞれ対向する案内部７６，７７が形成されており、案内部７６，７７によって入力プーリ４１０の軸方向移動および回転振れが規制されつつ入力プーリ４１０の回転が案内される。これにより、入力プーリ４１０の回転振れを抑えてトルク伝達ロスを低減することができる。
一方、入、出力プーリ４１，４２の中心間距離Ｄ１は、内接ギヤ３９と出力プーリ４２との中心間距離Ｄ２よりも短く（Ｄ１＜Ｄ２）、しかも、入力プーリ４１０が内接ギヤ３９により揺動可能に支持されることになるので、下記の作用効果を奏することができる。
【００２４】
すなわち、図６（ａ）に示す伝達状態から、図６（ｂ）に示すように減速機構１７の負荷が増大すると、入力プーリ４１０の揺動量が大きくなって入、出力プーリ４１０，４２間の中心間距離Ｄ１が増大するので、ベルト張力を累進的に増大できる結果、大出力の伝達が可能となる。このように、ベルト張力を負荷感応型にすることができるので、ベルトの初期張力（無負荷時の張力）を低くでき、ベルト寿命を長くすることができる。
【００２５】
なお、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】電動パワーステアリング装置の要部の断面図である。
【図３】図２の要部を拡大した断面図である。
【図４】減速機構の模式図である。
【図５】本発明の別の実施の形態の電動パワーステアリング装置の要部の拡大断面図である。
【図６】減速機構の模式図であり、（ａ）から（ｂ）へと負荷が増大する状態を示す。
【符号の説明】
１    電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）
６    ラック軸（転舵軸）
１５  電動モータ
１６  出力軸
１７  減速機構
１８  変換機構
１９  ラックハウジング
２２  減速機ハウジング
３０  連結ハウジング
３５  筒状部
３７  継手
３８  入力軸
３８ａ，３９ａ，４１ａ，４２ａ  中心軸線
３９  内接ギヤ
４０  内歯歯車
４１  入力プーリ
４２  出力プーリ
４３  ベルト（無端帯）
４４  歯
５９  第２の軸受（支持手段）
６０  第２の支持孔（支持手段）
Ｄ１，Ｄ２  中心間距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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