(57)【要約】【課題】操舵部材の操作に応じて回転駆動されるモータから操舵のために軸長方向に移動する操舵軸への伝動を、簡素な構成により実現し得る新規な伝動手段を提供する。【解決手段】モータ３のモータ軸３１にベルトプーリ４０を取り付け、操舵軸１の外周面に螺旋形をなすベルト溝４２を形成して、ベルトプーリ４０とベルト溝４２との間に、これらに各複数回巻き掛けられた伝動ベルト４３を張架する。モータ３からの伝動によるベルトプーリ４０の回転によりベルト溝４２との間にて伝動ベルト４３を回転させ、ベルト溝４２の傾斜により発生する軸方向分力の作用により操舵軸１を軸長方向に移動させる。【選択図】        図２
2004148992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材の操作に応じて駆動されるモータの回転力を舵取機構中の操舵軸に伝え、該操舵軸を軸長方向に移動させて操舵を行わせる車両用操舵装置において、
前記モータのモータ軸に同軸固定されたベルトプーリと、
前記操舵軸の外周面に螺旋形をなして形成されたベルト溝と、
該ベルト溝及び前記ベルトプーリに巻き掛けられ、前記操舵軸と前記モータ軸との間に張架された伝動ベルトと
を備えることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
前記伝動ベルトは、前記ベルト溝及びベルトプーリに各複数回巻き掛けてある請求項１記載の車両用操舵装置。
【請求項３】
前記ベルト溝への巻き掛け位置の近傍にて前記伝動ベルトに作用し、該伝動ベルトの前記操舵軸の軸長方向への移動を規制するガイド手段を備える請求項１又は請求項２記載の車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリングホイール等の操舵部材の操作に応じて駆動され、舵取機構中の操舵軸に操舵のための軸長方向の移動力を加えるモータを備える車両用操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の操舵は、車室の内部において運転者によりなされる操舵部材の操作（一般的にはステアリングホイールの回転操作）を、操向車輪（一般的には左右の前輪）の舵取りのために車室の外部に配された舵取機構に伝えて行われる。
【０００３】
このような操舵を行わせるための操舵装置として、近年、操舵部材に加えられる操舵トルクの検出結果に基づいて回転駆動されるモータの回転力を舵取機構に伝え、この回転力により操舵を補助する構成とした操舵装置（電動パワーステアリング装置）が広く実用化されており、また、操舵部材と舵取機構とを機械的に分離して配し、操舵部材の操作の方向、操作量の検出結果に基づいて回転駆動されるモータの回転力のみによって操舵を行わせる構成とした操舵装置、所謂、ステアバイワイヤ式の操舵装置も一部において実用化されている。
【０００４】
この種の操舵装置は、例えば、前記モータの回転運動を直線運動に運動変換して舵取機構中の操舵軸に伝え、該操舵軸の軸長方向の移動を左右の操向車輪に伝えて操舵を行わせる構成となっている。モータの回転から操舵軸の移動への運動変換は、操舵軸の外周面に形成されたねじ溝と、該ねじ溝に螺合するナット部材とを備えるねじ機構を用い、前記モータの回転をナット部材に伝え、該ナット部材の回転に応じたねじ溝の螺進を利用して操舵軸を移動させる構成により実現されている（例えば、特許文献１、２参照）。なお前記操舵軸は、例えば、ラックピニオン式舵取装置におけるラック軸である。
【０００５】
【特許文献１】
実用新案登録第２５９０７９１号公報
【特許文献２】
特公平４−２８５８３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
さて、特許文献１、２に開示された操舵装置は、操舵軸を支持するハウジングの外側に取り付けたモータの回転をナット部材に伝える伝動手段の構成が相違しており、特許文献１においては、前記モータのモータ軸に取り付けた駆動歯車の回転を、中間歯車を介してボールナットの外周に設けた従動歯車に伝え、該ボールナットを回転せしめる歯車伝動が採用されている。
【０００７】
また特許文献２においては、前記モータのモータ軸に取り付けた駆動プーリとナット部材の外周に設けた従動プーリとの間に伝動ベルトを張架し、前記モータ軸の回転を伝動ベルトを介してボールナットに伝え、該ボールナットを回転せしめるベルト伝動が採用されている。
【０００８】
しかしながらこれらにおいては、モータから操舵軸までの伝動系に夫々２種の伝動機構（歯車機構又はベルト機構とねじ機構）が存在する上、前記ねじ機構として、ねじ軸とナット部材とを多数のボールを介して螺合させてなり、伝動効率が良好である反面、構造が複雑なボールねじ機構が多く採用されており、伝動系の全体構成が複雑であり、各部の加工及び組立てに多大の工数を要するという問題があった。
【０００９】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、操舵部材の操作に応じて回転駆動されるモータから、操舵のために軸長方向に移動する操舵軸への伝動を、簡素な構成により確実に行わせ得る新規な伝動手段を備える車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１発明に係る車両用操舵装置は、操舵部材の操作に応じて駆動されるモータの回転力を舵取機構中の操舵軸に伝え、該操舵軸を軸長方向に移動させて操舵を行わせる車両用操舵装置において、前記モータのモータ軸に同軸固定されたベルトプーリと、前記操舵軸の外周面に螺旋形をなして形成されたベルト溝と、該ベルト溝及び前記ベルトプーリに巻き掛けられ、前記操舵軸と前記モータ軸との間に張架された伝動ベルトとを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明においては、モータからの伝動により回転するベルトプーリにより伝動ベルトを巻き取り、該伝動ベルトが巻き掛けられた操舵軸外周面の螺旋形をなすベルト溝にこれの傾斜に沿う向きの力を加え、この力の軸長方向分力の作用により操舵軸を移動させて操舵を行わせる。モータから操舵軸への伝動は、両者間に張架された伝動ベルトのみによる簡素な構成によってなされる。
【００１２】
また本発明の第２発明に係る車両用操舵装置は、第１発明における伝動ベルトが、前記ベルト溝及びベルトプーリに各複数回巻き掛けてあることを特徴とする。
【００１３】
この発明においては、モータと操舵軸との間に張架される伝動ベルトを、モータ軸に固定されたベルトプーリ及び操舵軸外周のベルト溝の夫々に各複数回巻き掛け、巻き掛け部分の摩擦抵抗を高めてモータから操舵軸への伝動を確実に行わせる。
【００１４】
更に本発明の第３発明に係る車両用操舵装置は、前記ベルト溝への巻き掛け位置の近傍にて前記伝動ベルトに作用し、該伝動ベルトの前記操舵軸の軸長方向への移動を規制するガイド手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
この発明においては、モータと操舵軸との間に張架される伝動ベルトに、操舵軸に可及的に近付けて配したガイド手段を作用させ、操舵軸の軸長方向への伝動ベルトの移動を規制して、この伝動ベルトが巻き掛けられたベルト溝に加わる力の軸長方向分力による操舵軸の移動を確実に行わせる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る車両用操舵装置の全体構成を示す模式図である。本図に示す車両用操舵装置は、操舵補助用のモータ３の回転力を操舵軸としてのラック軸１に伝え、該ラック軸１を軸長方向に移動させて操舵を補助するラックピニオン式の電動パワーステアリング装置として構成されている。
【００１７】
ラック軸１は、円筒形をなすラックハウジングＨ１  の内部に軸長方向への移動自在に支持され、図示しない車体の左右方向に延設されている。ラックハウジングＨ１  の両側に突出するラック軸１の両端は、操向車輪としての左右の前輪１０，１０のナックルアーム１１，１１に各別のタイロッド１２，１２を介して連結されており、ラック軸１の左右両方向の移動によりタイロッド１２，１２を介してナックルアーム１１，１１を押し引きし、左右の前輪１０，１０を転舵せしめる構成となっている。
【００１８】
ラックハウジングＨ１  の一側端部近傍には、これと軸心を交叉させてピニオンハウジングＨ２  が連設されており、該ピニオンハウジングＨ２  の内部には、軸回りでの回転自在にピニオン軸２が支持されている。ピニオン軸２は、ピニオンハウジングＨ２  の上方への突出端のみが図示してあり、この突出端は、コラム軸２０を介して操舵部材としてのステアリングホイール２１に連結されている。
【００１９】
ピニオンハウジングＨ２  の内部に延設されたピニオン軸２の下半部には、図示しないピニオンが一体に設けてある。また、ラックハウジングＨ１  の内部に支持されたラック軸１には、図示しないラック歯が、ピニオンハウジングＨ２  との交叉位置を含めた適長に亘って形成されており、このラック歯が、ピニオン軸２の下半部に設けられた前記ピニオンに噛合させてある。
【００２０】
以上の構成により、操舵のためにステアリングホイール２１が回転操作された場合、該ステアリングホイール２１にコラム軸２０を介して連結されたピニオン軸２が回転し、この回転が、前記ピニオン及びラック歯の噛合部においてラック軸１の軸長方向の移動に変換され、この移動により前述の如く左右の前輪１０，１０が転舵され、ステアリングホイール２１の操作に応じた操舵がなされる。
【００２１】
このような操舵を補助する操舵補助用のモータ３は、ラックハウジングＨ１  の中途部外側に突設されたモータブラケット３０の一側開口部に、ラックハウジングＨ１  内部のラック軸１と略平行をなすようにフランジ固定されており、モータブラケット３０の内部に構成された伝動手段４（図２参照）によりラック軸１に伝動構成されている。
【００２２】
図２は、操舵補助用のモータ３からラック軸１への伝動手段４の概略構成を示す縦断面図である。モータ３が取り付けられるモータブラケット３０は、図示の如くラックハウジングＨ１  の内部に連通しており、このモータブラケット３０の内部に突出するモータ３のモータ軸３１の先端には、円筒形をなすベルトプーリ４０が同軸的に嵌着固定されている。
【００２３】
一方、ラックハウジングＨ１  の内部に支持されたラック軸１には、モータブラケット３０との連通位置の両側を軸長方向の適長に亘って大径化してなる大径部４１が設けてあり、該大径部４１の外周面には、ラック軸１の軸心に対して所定角度傾斜する螺旋形のＶ溝の形態をなしてベルト溝４２が形成されている。
【００２４】
伝動手段４は、以上の如きベルトプーリ４０とベルト溝４２とに伝動ベルト４３を巻き掛け、該伝動ベルト４３を、モータ軸３１とラック軸１との間に適宜の張力下にて張架せしめて構成されている。伝動ベルト４３は、ベルト溝４２に対応するＶ字形の断面形状を有しており、螺旋状をなすベルト溝４２に沿って、これに嵌め込むように複数回に亘って巻き掛けられ、またベルトプーリ４０の外周面にも複数回に亘って巻き掛けられている。
【００２５】
以上の如き伝動ベルト４３は、ベルトプーリ４０とベルト溝４２との連絡のためにモータブラケット３０とラックハウジングＨ１  との間に架け渡された直線部を有しており、これらの直線部には、ラックハウジングＨ１  の内側に支持された各一対のガイドローラ（ガイド手段）４４，４４が、ラック軸１に可及的に近接した位置にて幅方向の両側から転接せしめられている。
【００２６】
これらのガイドローラ４４，４４は、ベルトプーリ４０とベルト溝４２との間での伝動ベルト４３の回転を夫々の転動により許容しつつ、ラック軸１の軸長方向への伝動ベルト４３の移動を規制して、ラック軸１周面のベルト溝４２への伝動ベルト４３の巻き掛け位置の移動を規制するガイド作用をなす。これにより伝動ベルト４３は、ベルトプーリ４０とベルト溝４２との間にて巻き掛け位置を変えずに回転することができる。
【００２７】
なお、伝動ベルト４３のガイド手段は、図示のガイドローラ４４，４４に代えて、例えば、伝動ベルト４３の幅方向両側に当接する板材、棒材等により構成することも可能であるが、伝動ベルト４３に転接するガイドローラ４４，４４を使用することにより、これらの当接部において伝動ベルト４３に加わる抵抗を軽減し、滑らかで確実な動作を行わせることができる。
【００２８】
以上の構成によりモータ３が回転駆動された場合、モータ軸３１に嵌着されたベルトプーリ４０が回転し、該ベルトプーリ４０に巻き掛けられた伝動ベルト４３がラック軸１外周のベルト溝４２との間を循環するように回転する。
【００２９】
図３は、本発明に係る車両用操舵装置の動作説明図であり、ラック軸１外周のベルト溝４２と、これに巻き掛けられた伝動ベルト４３とが示されている。ラック軸１外周のベルト溝４２は、前述の如く、軸心に対して所定角度傾斜する螺旋形の凹溝としてあり、伝動ベルト４３が回転した場合、ベルト溝４２には、これの傾斜に沿う方向の摩擦力Ｆが加わり、ラックハウジングＨ１  の内部に軸長方向への移動自在に支持されたラック軸１には、前記摩擦力Ｆの軸長方向分力Ｆ１  の作用により軸長方向の移動力が加えられ、前述の如く行われる操舵が補助される。
【００３０】
このときラック軸１に加えられる移動力（操舵補助力）は、操舵補助用のモータ３の駆動制御により変更される。モータ３の駆動制御は、例えば、ステアリングホイール２１の操作に応じてコラム軸２０に加わる操舵トルクの検出結果に基づいて決定された制御値を、車速、ヨーレート、横加速度等の走行状態の検出結果に基づいて補正する公知の制御手順に従って行われる。これにより、操舵の状況に応じた操舵補助力がラック軸１に加えられることとなり、ステアリングホイール２１を操作する運転者の操舵負担を軽減し、良好な操舵感を体感させることができる。
【００３１】
本発明に係る車両用操舵装置においては、以上の如く駆動制御される操舵補助用のモータ３からラック軸１への伝動が、モータ３のモータ軸３１に嵌着されたベルトプーリ４０と、ラック軸１の外周面に形成された螺旋形のベルト溝４２と、これらに巻き掛けられた伝動ベルト４３とを備える簡素な構成の伝動手段４により実現される。この伝動を確実に行わせるには、長さ方向に伸縮性を有しない伝動ベルト４３を用いる必要があるが、この種の伝動ベルト４３は、例えば、樹脂材料からなる多数の伝動ブロックを厚さ方向にのみ可撓性を有する薄肉の金属ベルトにより連結してなる構成により実用化されている。
【００３２】
また伝動ベルト４３は、ベルトプーリ４０及びベルト溝４２に各複数回巻き掛けられており、ベルトプーリ４０及びベルト溝４２には、巻き掛け長さの全長に分散して摩擦力Ｆが加わるから、モータ３からラック軸１への伝動は、ベルトプーリ４０又はベルト溝４２の周上での伝動ベルト４３の滑りを伴うことなく確実に行われる。
【００３３】
更に伝動ベルト４３は、ラック軸１の近傍においてガイドローラ４４，４４間に挾持され、軸長方向の移動を規制されており、ベルトプーリ４０とベルト溝４２との間にて巻き掛け位置を変えずに回転することができ、モータ３の回転をラック軸１に確実に伝えることが可能である。
【００３４】
なお以上の実施の形態においては、操舵軸としてのラック軸１を備えるラックピニオン式の電動パワーステアリング装置への適用例について述べたが、本発明は、操舵のために軸長方向に移動する操舵軸を備え、この操舵軸の移動をモータの発生力により補助する構成とした如何なる形式の電動パワーステアリング装置にも適用可能であることは言うまでもない。
【００３５】
また本発明は、ステアリングホイール等の操舵部材を舵取機構から機械的に分離して備え、該操舵部材の操作に応じて駆動されるモータの回転力のみによって操舵を行わせる構成とした操舵装置、所謂、ステアバイワイヤ式の操舵装置への適用も可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明の第１発明に係る車両用操舵装置においては、操舵部材の操作に応じて駆動されるモータから操舵軸への伝動手段を、モータ軸に固定されたベルトプーリと、操舵軸の外周面に形成された螺旋形のベルト溝との間に伝動ベルトを張架してなる簡素な構成により実現することができる。
【００３７】
また第２発明に係る車両用操舵装置においては、ベルトプーリ及びベルト溝に伝動ベルトを各複数回巻き掛けたから、巻き掛け長さの全長に亘って摩擦力が分散され、伝動ベルトの滑りを伴わずに確実な伝動を行わせることが可能となる。
【００３８】
更に第３発明に係る車両用操舵装置においては、ガイド手段の作用により伝動ベルトの巻き掛け位置を保つことができ、モータの回転をラック軸に確実に伝えることが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両用操舵装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】操舵補助用のモータからラック軸への伝動手段の概略構成を示す縦断面図である。
【図３】本発明に係る車両用操舵装置の動作説明図である。
【符号の説明】
１    ラック軸（操舵軸）
２    ピニオン軸
３    モータ
４    伝動手段
２１    ステアリングホイール（操舵部材）
３１    モータ軸
４０    ベルトプーリ
４２    ベルト溝
４３    伝動ベルト
４４    ガイドローラ（ガイド手段）
Ｈ１    ラックハウジング
Ｈ２    ピニオンハウジング
【図１】
2004148992.tif 000003
【図２】
2004148992.tif 000004
【図３】
2004148992.tif 000005