(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵補助力を発生する電動モータと、電動モータの回転を減速する減速機構と、減速機構の出力回転を車両の左右方向に延在する操舵軸の軸方向移動に変換する変換機構とを備え、前記減速機構は、電動モータの回転軸の同軸上に取り付けられる一対の小径プーリと、操舵軸を包囲して配置される一対の大径プーリと、相対応する小径プーリと大径プーリとの間をそれぞれ連結する一対のベルトとを含み、
前記電動モータの回転軸と一体回転する入力軸と各小径プーリとの間にそれぞれ介在する一対の第１の一方向クラッチと、各大径プーリと変換機構の入力部との間にそれぞれ介在する一対の第２の一方向クラッチとを備え、一方のベルトに対応する第１及び第２の一方向クラッチと他方のベルトに対応する第１及び第２の一方向クラッチとは、互いに逆向きの回転を許容するようにしてあ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】
請求項１において、各プーリは歯付きプーリからなると共に各ベルトはコッグドベルトからなり、一対の小径プーリ間で歯の位相を逆位相にしてあ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】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
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（例えば特公平４−２８５８３号公報参照）。
この場合、電動モータとラック軸との間の動力伝達経路にベルトが介在することになるので、ラック軸からの衝撃荷重や振動が電動モータに伝達されることがないという利点がある。
【０００３】
しかしながら、ベルトの張力変動に起因してベルトに振動が生じ、これに起因する騒音が生ずる場合がある。また、ステアリングを左右に切り返す際に、ベルトが逆転するが、このとき、ベルトの弛み側部分が張り側部分に入れ代わるため、ベルトがいわゆる鞭打ち音を発する場合がある。ベルトが張るまでの間、トルク伝達にタイムラグが生ずる。
そこで、本発明の課題はベルト伝動にて減速する電動パワーステアリング装置においてベルトに関わる騒音を低減することである。
【０００４】
【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、請求項１記載の発明は、操舵補助力を発生する電動モータと、電動モータの回転を減速する減速機構と、減速機構の出力回転を車両の左右方向に延在する操舵軸の軸方向移動に変換する変換機構とを備え、前記減速機構は、電動モータの回転軸の同軸上に取り付けられる一対の小径プーリと、操舵軸を包囲して配置される一対の大径プーリと、相対応する小径プーリと大径プーリとの間をそれぞれ連結する一対のベルトとを含み、前記電動モータの回転軸と一体回転する入力軸と各小径プーリとの間にそれぞれ介在する一対の第１の一方向クラッチと、各大径プーリと変換機構の入力部との間にそれぞれ介在する一対の第２の一方向クラッチとを備え、一方のベルトに対応する第１及び第２の一方向クラッチと他方のベルトに対応する第１及び第２の一方向クラッチとは、互いに逆向きの回転を許容するようにしてあることを特徴とするものである。
【０００５】
本発明では、単一のベルトで伝達する従来の場合と比較して、各ベルトに負荷されるトルクを半減できるので、ベルト振動やこれに起因する騒音を格段に低減することができる。ベルトに負荷される張力が半減しているので、ステアリングを切り返す際のベルトの張力変動も少なくなる結果、ベルトの鞭打ち音を低減することができる。
また、前記電動モータの回転軸と一体回転する入力軸と各小径プーリとの間にそれぞれ介在する一対の第１の一方向クラッチと、各大径プーリと変換機構の入力部との間にそれぞれ介在する一対の第２の一方向クラッチとを備え、一方のベルトに対応する第１及び第２の一方向クラッチと他方のベルトに対応する第１及び第２の一方向クラッチとは、互いに逆向きの回転を許容するようにしてあるので、下記の効果を奏する。すなわち、ステアリングを切り返す際に、電動モータの回転軸が逆回転し始めると、それまで回転軸の回転方向に回転していた一方のベルトは対応する一方向クラッチによって空回りを始め、それまで空回りしていた他方のベルトが対応する一方向クラッチを介して回転軸の回転方向に回転をし始め、トルクを伝達する。その結果、切り返し時の鞭打ち音を解消することができる。また、ステアリング切り返し時にベルト伝動にタイムラグが生ずることもない。
請求項２記載の発明は、請求項１において、各プーリは歯付きプーリからなると共に各ベルトはコッグドベルトからなり、一対の小径プーリ間で歯の位相を逆位相にしてあることを特徴とするものである。本発明では、一方のベルトの振動の山に他方のベルトの振動の谷が重なることになり、互いの振動を相殺して、全体として、トルク変動を少なくして振動や騒音をより低減することができる。
【０００８】
【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ギヤ４及びこのピニオンギヤ４に噛み合うラックギヤ５を有して車両の左右方向に延びる操舵軸としてのラック軸６とを有している。
【０００９】
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ギヤ４およびラックギヤ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。
【００１０】
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、ピニオンギヤ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の回転軸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。
【００１１】
次いで、図２は電動パワーステアリング装置１の要部拡大図である。図２を参照して、ラック軸６を収容するラックハウジング１９の所定部には保持ハウジング２０が設けられている。電動モータ１５のモータハウジング２１は連結ハウジング２２に嵌合固定され、この連結ハウジング２２が保持ハウジング２０に嵌合固定されることで、モータハウジング２１が保持ハウジング２０に固定されている。
【００１２】
減速機構１７は、電動モータ１５の回転軸１６に、例えばスプライン２４ａを用いる継手２３を介して同軸上に一体回転可能に連結される入力軸２４と、入力軸２４に一体回転可能に設けられる一対の入力プーリとしての小径プーリ２５，２６と、操舵軸としてのラック軸６の周囲を取り囲んで配置される一対の出力プーリとしての大径プーリ２７，２８と、相対応する小径プーリ２５，２６と大径プーリ２７，２８間にそれぞれ巻き回される一対の無端状のベルト２９，３０とを備える。
【００１３】
入力軸２４の一対の端部はそれぞれ軸受３１，３２を介して保持ハウジング２０及び連結ハウジング２２の対応する支持孔３３，３４に回転自在に支持されている。
ベルト２９は図３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、小径プーリ２５は外周に歯付きベルトに噛み合う歯３５を円周等配に形成した歯付きプーリとして構成される。ベルト３０も歯付きベルトからなり、小径プーリ２６も歯付きプーリとして構成される。また、大径プーリ２７，２８も同様に歯付きプーリが用いられる。ＰＣＤは小径プーリ２５，２６のピッチ円直径である。
【００１４】
模式図である図４を参照して、一対の小径プーリ２５，２６は互いの間で回転位相がずらされることで、互いに他のプーリ２６，２５の歯溝３６に対応する位置に歯３５が位置するようになっている。
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の周囲を取り囲む入力部（回転体）としてのボールナット３７を備える。
【００１５】
ボールナット３７は、ラック軸６の途中部に形成されたボールねじ溝６ａにボール３８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３７はラックハウジング１９に軸受３９を介して回転自在に支持されている。また、ボールナット３７の外周部４０には各大径プーリ２７，２８が一体回転可能に嵌め合わされている。
本実施の形態によれば、一対のベルト２９，３０をトルク伝達経路に並列に用いてトルクを伝達するので、単一のベルトで伝達する従来の場合と比較して、各ベルト２９，３０に負荷されるトルクを半減することができる。その結果、ベルト振動やこれに起因する騒音を格段に低減することができる。特に、ステアリングを切り返す際のベルトの張力変動も少なくなるので、ベルトの鞭打ち音を低減することができる。
【００１６】
しかも、歯付きプーリからなる一対の小径プーリ２５，２６間で互いの歯３５が相手方の歯溝３６の位置に対応するように位相をずらしてあるので、一方のベルト２９（３０）の振動の山に他方のベルト３０（２９）の振動の谷が重なることになり、互いの振動を相殺して、全体として、トルク変動をさらに少なくして振動や騒音をより低減することができる。また、ステアリングを切り返す際の張力変動も相殺でき、鞭打ち音を格段に低減することができる。
【００１７】
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、本実施の形態の特徴とするところは、入力軸２４と各小径プーリ２５，２６との間にそれぞれ一対の第１の一方向クラッチ４１，４２を介在させ、各大径プーリ２７，２８と変換機構１８のボールナット３７との間にそれぞれ一対の第２の一方向クラッチ４３，４４を介在させる点にある。一方向クラッチ４１〜４４としては、例えばデフラグ方式の一方向クラッチの他、種々公知の一方向クラッチを用いることができる。
【００１８】
一方のベルト２９に対応する第１及び第２の一方向クラッチ４１，４３と、他方のベルト３０に対応する第１及び第２の一方向クラッチ４２，４４とは、互いに逆向きの回転を許容する
本実施の形態によれば、ステアリングホイール２を切り返す際に、電動モータ１５の回転軸１６が逆回転し始めると、例えば、それまで回転軸１６の回転方向に回転していた一方のベルト２９は対応する第１及び第２の一方クラッチ４１，４３によって空回りを始め、それまで空回りしていた他方のベルト３０が対応する第１及び第２の一方クラッチ４２，４４を介して回転軸１６の回転方向に回転をし始め、トルクを伝達する。その結果、切り返し時の鞭打ち音を解消することができる。また、ステアリング切り返し時に直ちにそれまで遊んでいたベルトが働くので、切り返し時のベルト伝動にタイムラグが生ずることがなく、応答性を良くすることができる。
【００１９】
なお、本実施の形態においてはベルトとしてコッグドベルトを採用してもしなくても良い。
本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、例えば変換機構としてボールねじ機構に代えてベアリングねじ機構を用いることができる。その他、電動モータ１５の回転軸１６と入力軸２４を一体に形成すること等、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】小径プーリとベルトの要部の拡大図である。
【図４】一対の小径プーリの位相のずれを示す模式図である。
【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断面図である。
【符号の説明】
１    電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）
２    ステアリングホイール（操舵部材）
６    ラック軸（操舵軸）
６ａ  ボールねじ溝
１５  電動モータ
１６  回転軸
１７  減速機構
１８  変換機構
２４  入力軸
２５，２６  小径プーリ（歯付きプーリ）
２７，２８  大径プーリ（歯付きプーリ）
２９，３０  ベルト（コッグドベルト）
３５  歯
３６  歯溝
３７  ボールナット（入力部）
３８  ボール
４１，４２  第１の一方向クラッチ
４３，４４  第２の一方向クラッチ
【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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