JP3698605B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵補助用のモータに連動するウォーム、及び操舵軸に嵌合された金属製の嵌合部と嵌合部の外周部に一体化され、ウォームと噛合する合成樹脂製の歯部とを有するウォームホイールを備え、モータの回転により操舵補助する電動パワーステアリング装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、従来の電動パワーステアリング装置の構成例を示す断面図である。この電動パワーステアリング装置は、操舵輪１に連なる第１操舵軸２と、この第１操舵軸２及び第１操舵軸２にトーションバー３を介して連結された第２操舵軸４の回転方向への相対変位量により、操舵トルクを検出するトルクセンサ５とを備えている。
この電動パワーステアリング装置は、また、トルクセンサ５の検出結果に基づいて駆動される操舵補助用のモータ６の出力軸に繋がり、この出力軸の回転を減速して第２操舵軸４に伝達するウォーム７１及びウォームホイール７２を有する減速機構７と、第１操舵軸２を取り囲んで支持する第１軸ハウジング９及び第２軸ハウジング１０と、トルクセンサ５及び減速機構７を収納するハウジング８とを備えている。
【０００３】
図１０は、減速機構７及びモータ６の構成例を示す部分断面図である。
減速機構７は、モータ６の出力軸６０に連結されたウォーム７１と、第２操舵軸４に嵌合されたウォームホイール７２とを備えている。
ウォームホイール７２は、第２操舵軸４に嵌合された金属製の嵌合部４１と、嵌合部４１の外周部に一体化された合成樹脂製の歯部７２ａとから構成されている。
減速機構７は、これらウォーム７１及びウォームホイール７２の噛合により、モータ６の出力軸６０の回転を減速して第２操舵軸４に伝達し、この第２操舵軸４から等速ジョイントを経て舵取機構へ伝達するようにしてある。
【０００４】
ウォーム７１は、第２操舵軸４の軸芯と交叉するように配置され、その両端が第１玉軸受１６及び第２玉軸受１７を介して、ハウジング８内に回転可能に支持されており、また、連結部７７が継筒１８の内面にスプライン嵌合されてモータ６の出力軸６０に連結され、出力軸６０の回転に連動するようになっている。
【０００５】
図１１は、ウォームホイール７２の嵌合部４１の一例を示す縦断面図である。この嵌合部は、冷間鍛造により形成されており、第２操舵軸４に嵌合される円筒部５６と、円筒部５６の一端の外周部全周に亘って設けられた鍔部５６ａと、鍔部５６ａの外縁部に支持され、円筒部５６を同心円状に囲む円筒部５６ｂと、円筒部５６ｂの外周部に設けられ、ウォームホイール７２の回転軸に略平行方向のスプライン５６ｃとを備え、歯部７２ａにスプライン嵌合するようになっている。
【０００６】
図１２は、ウォームホイール７２の嵌合部４１の他の例を示す縦断面図である。この嵌合部は、切削により形成されており、図１１に示した嵌合部と同様に、第２操舵軸４に嵌合される円筒部５７と、円筒部５７の一端の外周部全周に亘って設けられた鍔部５７ａと、鍔部５７ａの外縁部に支持され、円筒部５７を同心円状に囲む円筒部５７ｂと、円筒部５７ｂの外周部に設けられ、ウォームホイール７２の回転軸に略平行方向のスプライン５７ｃとを備えているが、鍔部５７ａ及び円筒部５７ｂは、冷間鍛造の場合に較べて、不要な駄肉を除くべく切削されており、図１１に示した鍔部５６ａ及び円筒部５６ｂに比較して肉薄、小型に形成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電動パワーステアリング装置では、上述したように、ウォームホイールの嵌合部を、冷間鍛造又は切削により形成して製作していた。しかし、嵌合部を冷間鍛造又は切削により形成すると、不要な駄肉を十分に除去することが出来ず、嵌合部の重量が大きくなり、その為、操舵時の慣性力が大きくなって、操舵感覚が悪くなるという問題があった。また、製造コスト的にも不利であった。
本発明は、上記問題点を解決することができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
第１発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵補助用のモータの回転軸に連動するウォーム、及び操舵軸に嵌合された金属製の嵌合部と、該嵌合部の外周部に一体化され、前記ウォームと噛合する合成樹脂製の歯部とを有するウォームホイールを備え、前記モータの回転により操舵補助する電動パワーステアリング装置において、前記嵌合部は、前記操舵軸に嵌合する内側円筒部と、該内側円筒部の一端側が全周に亘って折返された折返し部と、該折返し部の端部の全周に亘って径方向外方に延設された鍔部と、該鍔部の端部の全周に亘って軸方向一端側に延設された外側円筒部と、該外側円筒部の外周部にその回転軸と略平行方向に刻設された複数の溝とを備え、金属材料のプレス成形により形成してあり、前記溝により前記嵌合部及び歯部の回転方向の摺動を防止すべくなしてあり、前記内側円筒部及び外側円筒部は、前記操舵軸の軸方向における各幅が前記歯部の該軸方向における幅より小さく、かつ、該歯部の該軸方向の略中央に配置されていることを特徴とする。
【０００９】
この電動パワーステアリング装置では、ウォームが、操舵補助用のモータの回転軸に連動し、ウォームホイールは、操舵軸に嵌合された金属製の嵌合部と嵌合部の外周部に一体化され、ウォームと噛合する合成樹脂製の歯部とを有しており、モータの回転により操舵補助する。嵌合部は、内側円筒部が、操舵軸に嵌合し、折返し部が、内側円筒部の一端側の全周に亘って折返されている。鍔部が、折返し部の端部の全周に亘って径方向外方に延設され、外側円筒部が、鍔部の端部の全周に亘って軸方向一端側に延設されて、複数の溝が、外側円筒部の外周部にその回転軸と略平行方向に刻設されている。また、金属材料のプレス成形により形成してあり、複数の溝により嵌合部及び歯部の回転方向の摺動を防止する。また、内側円筒部及び外側円筒部は、操舵軸の軸方向における各幅が歯部の軸方向における幅より小さく、かつ、歯部の軸方向の略中央に配置されている。
これにより、金属材料をプレス成形して形成してあるので、嵌合部の肉厚を均一に出来、不要な駄肉を十分に除去することが出来、嵌合部の軽量化が可能である。従って、操舵時の慣性力が小さくなり、操舵感覚を良くすることが出来る。また、製造コスト的にも有利であり、より大きい回転力に対しても回り止めが可能であり、搭載車両の大型化に伴う高出力化に対応することが出来る。
【００１０】
第２発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記嵌合部は、前記歯部の合成樹脂の一部を充填する為の複数の穴を備えることを特徴とする。
【００１１】
この電動パワーステアリング装置では、嵌合部は、歯部の合成樹脂の一部を充填する為の複数の穴を備えるので、嵌合部及び歯部の回り止め及び軸方向への抜け止めを容易にすることが出来、嵌合部の外周部にスプラインを設ける必要がない。また、樹脂成形時の樹脂の収縮力により、前記嵌合部の穴の周辺部分を保持するので、前記回り止め及び抜け止めを強化出来る。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置を説明する為の電動パワーステアリング装置の構成を示す断面図である。
この電動パワーステアリング装置は、操舵輪１に繋がる第１操舵軸２と、この第１操舵軸２及び第１操舵軸２にトーションバー３を介して連結された第２操舵軸４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５と、第２操舵軸４の回転を舵取機構に伝達する等速ジョイント（図示せず）とを備えている。
【００１５】
この電動パワーステアリング装置は、また、トルクセンサ５の検出結果に基づき駆動される操舵補助用のモータ６の回転に連動し、この回転を減速して第２操舵軸４に伝達するウォーム７１及びウォームホイール７３を有する減速機構７ａと、第１操舵軸２を取り囲んで支持する第１軸ハウジング９及び第２軸ハウジング１０と、トルクセンサ５及び減速機構７ａが収納されるハウジング８と、第１軸ハウジング９を車体に取付ける取付ブラケット１２とを備えている。ハウジング８にはモータ６が取付けられており、また、第１軸ハウジング９の他端部は、第２軸ハウジング１０の一端部に軸長方向の相対移動が可能なように嵌合してある。
【００１６】
第１操舵軸２は、一端部に操舵輪１が取付けられ、中間部が軸受１３を介して円筒状の第１軸ハウジング９に支持された筒状の第１軸体２ａと、この第１軸体２ａの他端部に相対回転が不能であり、軸長方向への移動が可能に嵌合された棒状の第２軸体２ｂと、この第２軸体２ｂにダウエルピン２ｃにより連結された筒状の第３軸体２ｄとを備えており、第１軸体２ａ及び第２軸体２ｂ間に、車両が衝突した際に、運転者から操舵輪１に作用する衝撃エネルギーを吸収する合成樹脂製の衝撃エネルギー吸収体２ｅが設けてあり、また、第３軸体２ｄと第２操舵軸４との間に、上述したトルクセンサ５を配置している。
【００１７】
また、第２操舵軸４は、筒状に形成されており、一端部が、第２軸体２ｂの他端部にダウエルピン２ｃにより連結されているトーションバー３の他端部に嵌合され、ダウエルピン４ａにより連結されている。第２操舵軸４の軸長方向中間部は、一対の軸受１４，１５を介してハウジング８に回転が可能に支持されており、また、これら軸受１４，１５間に、ウォームホイール７３の嵌合部４２が嵌合されている。
【００１８】
図２は、減速機構７ａ及びモータ６の構成例を示す部分断面図である。
減速機構７ａは、モータ６の出力軸６０に連結されたウォーム７１と、第２操舵軸４に嵌合されたウォームホイール７３とを備えている。
ウォームホイール７３は、第２操舵軸４に嵌合された金属製の嵌合部４２と、嵌合部４２の外周部に一体化された合成樹脂製の歯部７３ａとから構成されている。
減速機構７ａは、これらウォーム７１及びウォームホイール７３の噛合により、モータ６の出力軸６０の回転を減速して第２操舵軸４に伝達し、この第２操舵軸４から等速ジョイント（図示せず）を経て舵取機構へ伝達するようにしてある。
【００１９】
ウォーム７１は、第２操舵軸４の軸芯と交叉するように配置され、その両端が第１玉軸受１６及び第２玉軸受１７を介して、ハウジング８内に回転可能に支持されており、また、連結部７７が継筒１８の内面にスプライン嵌合されてモータ６の出力軸６０に連結され、出力軸６０の回転に連動するようになっている。
【００２０】
図３は、ウォームホイール７３の嵌合部４２の構成例を示す側断面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。この嵌合部４２は、金属板をプレス成形することにより形成されており、第２操舵軸４に嵌合される円筒部５０と、円筒部５０の一端を折り返し、その外周部全周に亘って設けた鍔部５０ａと、鍔部５０ａの全周に亘って設けた２５個の貫通穴５０ｂとを備えている。
【００２１】
図４は、嵌合部４２を含むウォームホイール７３の構成例を示す側断面図である。このウォームホイール７３は、図３に示した嵌合部４２をウォームホイールの型内に据え付けた状態で、合成樹脂を流し込むことにより製作され、合成樹脂部分が歯部７３ａに形成される。円筒部５０及び折り返し部分の内側には、合成樹脂を流し込まない。
合成樹脂は、各貫通穴５０ｂにも流れ込み充填され、嵌合部４２及び歯部７３ａ間の回転方向の摺動及び軸方向の抜けを防止するようにしてある。
また、樹脂成形時の樹脂の収縮力により、嵌合部４２の穴の周辺部分を保持するので、前記回り止め及び抜け止めを強化出来る。
尚、貫通穴５０ｂに換えて凹部を設けても良い。
【００２２】
実施の形態１．
図５は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態１のウォームホイールの嵌合部の構成例を示す側断面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。この嵌合部４３は、金属板をプレス成形することにより形成されており、第２操舵軸４に嵌合される円筒部５１と、円筒部５１の一端を折り返し、その外周部全周に亘って設けた鍔部５１ａと、鍔部５１ａの外縁部に支持され、円筒部５１を同心円状に囲む円筒部５１ｂと、円筒部５１ｂの外周部に設けられ、このウォームホイールの回転軸に略平行方向のスプライン５１ｃとを備えている。
【００２３】
図６は、嵌合部４３を含むウォームホイール７４の構成例を示す側断面図である。このウォームホイール７４は、図５に示した嵌合部４３をウォームホイールの型内に据え付けた状態で、合成樹脂を流し込むことにより製作され、合成樹脂部分が歯部７４ａに形成される。円筒部５１及び折り返し部分の内側には、合成樹脂を流し込まない。
合成樹脂は、スプライン５１ｃの各溝にも流れ込み、嵌合部４３及び歯部７４ａ間の回転方向の摺動を防止するようにしてある。
また、樹脂成形時の樹脂の収縮力により、鍔部５１ａ及び円筒部５１ｂを保持するので、前記回り止め及び軸方向への抜け止めを強化出来る。
その他の構成及び作用は、上述した図１〜４に示す電動パワーステアリング装置の構成及び作用と同様であるので、説明を省略する。
【００２４】
実施の形態２．
図７は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態２のウォームホイールの嵌合部の構成例を示す側断面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。この嵌合部４４は、金属板をプレス成形することにより形成されており、第２操舵軸４に嵌合される円筒部５２と、円筒部５２の一端を折り返し、その外周部全周に亘って設けた鍔部５２ａと、鍔部５２ａの全周に亘って設けた２５個の貫通穴５２ｂと、鍔部５２ａの外縁部に支持され、円筒部５２を同心円状に囲む円筒部５２ｃと、円筒部５２ｃの外周部に設けられ、このウォームホイールの回転軸に略平行方向のスプライン５２ｄとを備えている。
【００２５】
図８は、嵌合部４４を含むウォームホイール７５の構成例を示す側断面図である。このウォームホイール７５は、図７に示した嵌合部４４をウォームホイールの型内に据え付けた状態で、合成樹脂を流し込むことにより製作され、合成樹脂部分が歯部７５ａに形成される。円筒部５２及び折り返し部分の内側には、合成樹脂を流し込まない。
合成樹脂は、各貫通穴５２ｂにも流れ込み充填され、また、スプライン５２ｄの各溝にも流れ込み、嵌合部４４及び歯部７５ａ間の回り止め及び軸方向の抜けを防止するようにしてある。
【００２６】
また、樹脂成形時の樹脂の収縮力により、鍔部５２ａ及び円筒部５２ｃを保持するので、前記回り止め及び軸方向への抜け止めを強化出来る。
その他の構成及び作用は、上述した図１〜４に示す電動パワーステアリング装置の構成及び作用と同様であるので、説明を省略する。
尚、貫通穴５２ｂに換えて凹部を設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る電動パワーステアリング装置を説明する為の電動パワーステアリング装置の構成を示す断面図である。
【図２】 図１に示す電動パワーステアリング装置の減速機構及びモータの構成例を示す部分断面図である。
【図３】 図１に示す電動パワーステアリング装置のウォームホイールの嵌合部の構成例を示す側断面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。
【図４】図３に示す嵌合部を含むウォームホイールの構成例を示す側断面図である。
【図５】 本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態のウォームホイールの嵌合部の構成例を示す側断面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。
【図６】図５に示す嵌合部を含むウォームホイールの構成例を示す側断面図である。
【図７】 本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態のウォームホイールの嵌合部の構成例を示す側断面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。
【図８】図７に示す嵌合部を含むウォームホイールの構成例を示す側断面図である。
【図９】従来の電動パワーステアリング装置の構成例を示す断面図である。
【図１０】従来の電動パワーステアリング装置の減速機構及びモータの構成例を示す部分断面図である。
【図１１】従来の電動パワーステアリング装置のウォームホイールの嵌合部の一例を示す縦断面図である。
【図１２】従来の電動パワーステアリング装置のウォームホイールの嵌合部の他の例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ 操舵輪
４ 第２操舵軸（操舵軸）
５ トルクセンサ
６ モータ
７ａ 減速機構
８ ハウジング
４２〜４４ 嵌合部
５０〜５２，５１ｂ，５２ｃ 円筒部
５０ａ〜５２ａ 鍔部
５０ｂ，５２ｂ 貫通穴（穴）
５１ｃ，５２ｄ スプライン（複数の溝）
７１ ウォーム
７３〜７５ ウォームホイール
７３ａ〜７５ａ 歯部

Claims (2)

1. 操舵補助用のモータの回転軸に連動するウォーム、及び操舵軸に嵌合された金属製の嵌合部と、該嵌合部の外周部に一体化され、前記ウォームと噛合する合成樹脂製の歯部とを有するウォームホイールを備え、前記モータの回転により操舵補助する電動パワーステアリング装置において、
   前記嵌合部は、前記操舵軸に嵌合する内側円筒部と、該内側円筒部の一端側が全周に亘って折返された折返し部と、該折返し部の端部の全周に亘って径方向外方に延設された鍔部と、該鍔部の端部の全周に亘って軸方向一端側に延設された外側円筒部と、該外側円筒部の外周部にその回転軸と略平行方向に刻設された複数の溝とを備え、金属材料のプレス成形により形成してあり、前記溝により前記嵌合部及び歯部の回転方向の摺動を防止すべくなしてあり、前記内側円筒部及び外側円筒部は、前記操舵軸の軸方向における各幅が前記歯部の該軸方向における幅より小さく、かつ、該歯部の該軸方向の略中央に配置されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記嵌合部は、前記歯部の合成樹脂の一部を充填する為の複数の穴を備える請求項１記載の電動パワーステアリング装置。

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