(57)【要約】【課題】ウォームホイールのいずれの周方向位置においても弾性部材による弾性効果が均一に得られるようにし、操舵軸を介して接続されているステアリングホイールの操舵フィーリングを向上させる。【解決手段】外周に歯部１１が形成された円盤状の歯車本体１３に周方向のほぼ等間隔位置に軸方向に向かって貫通する複数のボルト孔１２を形成すると共に、前記各ボルト孔１２に円筒状のゴムチューブ１４をそれぞれ収容する。そして、各ボルト１８を前記各ゴムチューブ１４に挿通し、第１，２フランジ１６，１７にて前記歯車本体１３の軸方向両側から歯車本体１３を挟持して両フランジ１６，１７同士を締結する。【選択図】図２
2006200595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に複数の歯部を有すると共に、周方向のほぼ等間隔位置に軸方向に向かって貫通する複数の貫通孔を有する円盤状の歯車本体と、
前記各貫通孔に収容された筒状の弾性部材と、
前記歯車本体の軸方向両側に配置された連結部材と、
前記各弾性部材内を挿通し、前記歯車本体を挟持しつつ前記連結部材同士を接続する接続部材と、を備えることを特徴とする歯車。
【請求項２】
ステアリングホイールに接続された操舵軸と、
該操舵軸の回転に伴い前記ステアリングホイールの操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、
前記操舵軸に結合されたウォームホイールと、
該ウォームホイールに噛合するウォームシャフトと、
該ウォームシャフトを有し、このウォームシャフトおよび前記ウォームホイールを介して前記操舵軸に操舵アシストトルクを付与する電動機と、
前記操舵状態検出手段の出力信号に基づき前記電動機を制御する電動機制御機構と、を備える電動パワーステアリング装置において、
前記ウォームホイールは、
外周に複数の歯部を有すると共に、周方向のほぼ等間隔位置に軸方向に向かって貫通する複数の貫通孔を有する円盤状の歯車本体と、
前記各貫通孔に収容された筒状の弾性部材と、
前記歯車本体の軸方向両側に配置された連結部材と、
前記各弾性部材内を挿通し、前記歯車本体を挟持しつつ前記連結部材同士を接続する接続部材と、を備え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】
前記歯車本体を合成樹脂材で形成すると共に、前記弾性部材の弾性係数を前記歯車本体の弾性係数よりも大きく設定したことを特徴とする請求項１に記載の歯車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車が回転した際に、歯車のいずれの周方向位置から力が加わっても均一な弾性効果を得られるようにした歯車およびこの歯車を適用した電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電動パワーステアリング装置としては、例えば以下の特許文献１に記載されたものが提案されている。
【０００３】
この種の電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールに接続した操舵軸と、この操舵軸に結合し、操舵軸と共に回転する歯車であるウォームシャフトと、このウォームシャフトに噛合するウォームシャフトを有する電動機と、をそれぞれ備えており、前記電動機がウォームシャフトの回転量を制御することによって、前記ウォームシャフトに噛合しているウォームホイールの回転角を制御するものである。
【０００４】
そして、前記ウォームホイールは、外周に歯部が形成された樹脂製の歯車本体と、この歯車本体の軸方向両側に前記歯車本体を挟持するようにして設けられた金属製で円盤状の連結部材と、前記歯車本体と前記連結部材との間に介装された円環状の弾性部材とを備えている。
【０００５】
前記連結部材には、周方向に軸方向に向かって突出部が形成されており、前記弾性部材の外周側には、この突出部と歯車本体とが交互に当接するように配置され、この弾性部材が自己弾性力を発揮することによって前記電動機からステアリングホイールに振動が伝達されるのを抑制している。
【特許文献１】特表２００４−５１３０２１号公報（図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記電動パワーステアリング装置に用いられたウォームホイールは、歯車本体の周方向位置によっては、歯車本体と弾性部材とが接している部分と突出部と弾性部材とが接している部分とが存在する。この結果、前記電動機から歯車本体の歯部を介して弾性部材に伝達される力が、これらの異なる部分での切り替わる位置、すなわち歯車の周方向位置にて弾性部材の弾性効果が異なり、操舵軸を介してウォームホイールに接続しているステアリングホイールの操舵フィーリングが異なってしまうという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、いずれの周方向位置においても弾性部材による弾性効果を均一にすることによって、ステアリングホイールの回転反力が異なることによる違和感を防止し、前記ステアリングホイールの操舵フィーリングを向上できるようにした歯車およびこの歯車を適用した電動パワーステアリング装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、外周に複数の歯部を有すると共に、周方向のほぼ等間隔位置に軸方向に向かって貫通する複数の貫通孔を有する円盤状の歯車本体と、前記各貫通孔に収容された筒状の弾性部材と、前記歯車本体を軸方向両側に配置された連結部材と、前記各弾性部材内を挿通し、前記歯車本体を挟持しつつ前記連結部材同士を接続する接続部材と、を備えることを特徴としている。
【０００９】
この発明によれば、前記弾性部材が、歯車本体のほぼ等間隔位置に収容されていると共に、前記接続部材の全周に渡って嵌着しているため、径方向からの力が弾性部材に挿通している接続部材を介して連結部材に伝達されて、歯車のいずれの周方向位置においても、弾性部材の均一な弾性効果を得ることができる。その結果、例えば前記歯車に結合した軸への力が、歯車のいずれの周方向位置においても均一となる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の歯車を電動パワーステアリング装置のウォームホイールとして適用したものであって、前記ウォームホイールは、外周に複数の歯部を有すると共に、周方向のほぼ等間隔位置に軸方向に向かって貫通する複数の貫通孔を有する円盤状の歯車本体と、前記各貫通孔に収容された筒状の弾性部材と、前記歯車本体を軸方向両側に配置された連結部材と、前記各弾性部材内を挿通し、前記歯車本体を挟持しつつ前記連結部材同士を接続する接続部材と、を備えることを特徴としている。
【００１１】
この発明によれば、請求項１に記載の発明と同様に、前記弾性部材が、歯車本体のほぼ等間隔位置に収容されていると共に、前記接続部材の全周に渡って嵌着しているため、ウォームホイールが回転し、このウォームホイールのいずれの周方向位置から力が加わっても、弾性部材の均一な弾性効果を得ることができる。その結果、前記ウォームホイールに結合した操舵軸の回転反力がいずれの周方向位置においても均一となり、前記操舵軸に接続したステアリングホイールの操舵フィーリングを向上させることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、前記歯車本体を合成樹脂材で形成すると共に、前記弾性部材の弾性係数を前記歯車本体の弾性係数よりも大きく設定したことを特徴としている。
【００１３】
この発明によれば、弾性部材の弾性係数を歯車本体の弾性係数よりも大きく設定しているため、前記歯車に周方向から力が加わった際には主に前記弾性部材が弾性変形し、弾性効果を発揮する。したがって、この弾性効果の調整を前記弾性部材のみを交換することによって実施できるので組付効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図１〜図３は本発明に係る歯車とそれを適用した電動パワーステアリング装置の実施の形態を示している。
【００１５】
電動パワーステアリング装置は、図１に示すように、ステアリングホイール１に接続された操舵軸２と、該操舵軸２の回転に伴い前記ステアリングホイール１の操舵状態を検出する操舵状態検出手段であるセンサ３と、前記操舵軸２に結合された歯車である円盤状のウォームホイール４と、該ウォームホイール４に噛合するウォームシャフト５と、該ウォームシャフト５を有し、このウォームシャフト５および前記ウォームホイール４を介して前記操舵軸２に操舵アシストトルクを付与する電動機６と、前記センサ３の出力信号に基づき前記電動機６を制御する電動機制御機構７とをそれぞれ備えており、前記センサ３、ウォームホイール４、および電動機６がそれぞれハウジング８内に収容されている。
【００１６】
前記ウォームホイール４とウォームシャフト５は斜状に噛合し、前記ウォームシャフト５が回転することによって前記ウォームホイール４が回転するようになっている。
【００１７】
前記操舵軸２は、一端側が前記ステアリングホイール１に連係されている一方、他端側は、図外のピニオン軸に連係されている。そして、前記操舵軸２は、前記ウォームホイール４およびハウジング８を貫通する共に、前記ウォームホイール４に結合し、一対の円環状ベアリング９にて回転自在に支持されている。
【００１８】
前記ウォームホイール４は、図２，図３に示すように、複数の貫通孔であるボルト孔１２が形成された円盤状の歯車本体１３と、前記各ボルト孔１２に収容された円筒状の弾性部材であるゴムチューブ１４と、前記歯車本体１３の軸方向両側に歯車本体１３を挟持するように配置された連結部材である第１，２フランジ１６，１７と、前記各ゴムチューブ１４内を挿通し、前記第１，２フランジ１６，１７同士を接続する接続部材であるボルト１８，３０とをそれぞれ備えている。
【００１９】
前記歯車本体１３は、例えば合成樹脂にて形成され、周方向のほぼ等間隔位置に軸方向に向かって貫通する八つのボルト孔１２が形成されており、外周には歯部１１が形成されている。そして、中央には前記操舵軸２が挿通される歯車中央孔１５が形成されている。
【００２０】
前記第１フランジ１６は、円盤状に形成され、この中央に前記操舵軸２が挿通される中央孔２０が形成されている。そして、前記第１フランジ１６の周方向のほぼ等間隔位置には、軸方向に向かって貫通するボルト挿通孔２１がそれぞれ四つずつ形成される共に、同じく周方向のほぼ等間隔位置に前記各ボルト１８に締結されるナット部２２が同じく四つずつ形成されている。つまり、ボルト挿通孔２１とナット部２２はそれぞれほぼ等間隔位置に交互に形成されている。
【００２１】
一方、第２フランジ１７は、前記第１フランジ１６とほぼ同径の円盤部２４と、この円盤部２４の中央部に前記操舵軸２が挿通される中央孔２５が形成された筒状部２６とを一体に有している。そして、前記円盤部２４の周方向のほぼ等間隔位置には、軸方向に向かって貫通するボルト挿通孔２７がそれぞれ四つずつ形成される共に、同じく周方向のほぼ等間隔位置にボルト３０に締結されるナット部２８が四つずつ形成されている。
【００２２】
この筒状部２６の先端には縮径部２９が形成されて、筒状部２６の外径が前記歯車中央孔１５の内径よりも若干小さく形成されている一方、縮径部２９の外径が第１フランジ１６の中央孔２０の内径とほぼ同一の大きさに形成されている。この結果、筒状部２６の外周面と歯車中央孔１５の内周面との間には隙間Ｌ１が形成されると共に、縮径部２９が中央孔２０の周縁部に当接している。
【００２３】
前記各ボルト１８，３０には、それぞれの軸部１９，３１の先端部にねじ部１９ａ，３１ａが形成されていると共に、ねじ頭近傍には軸部１９，３０よりも径大である拡径部１９ｂ，３０ｂが形成されている。なお、前記ボルト１８，３０はそれぞれほぼ同型に形成されたものであるので、以下、ボルト１８の構造についてのみ説明する。
【００２４】
前記拡径部１９ｂの外径は、前記歯車本体１３のボルト孔１２の内径よりも小さく、かつ前記第１フランジのボルト挿通孔２１の内径とほぼ同じ大きさに形成されている。この結果、前記拡径部１９ｂの外周面と前記ボルト孔１２の内周面との間には隙間Ｌ２が形成されると共に、前記拡径部１９ｂの外周面はボルト挿通孔２１の内周面に当接している。
【００２５】
そして、前記各ボルト１８の先端部に形成されたねじ山部１９ａが前記各ナット部２８に締結されるため、前記歯車本体１３が、前記第１，２フランジ１６，１７によって挟持状態に保持されている。
【００２６】
前記各ゴムチューブ１４は、前記各ボルト１８の軸部１９に密着するようにして貫装され、前記ボルト１８を前記ナット部２８に締結する際には、ボルト１８と共に回転するようになっている。そして、前記各ゴムチューブ１８の軸方向長さは、前記歯車本体１３の軸方向長さよりも小さく形成されていると共に、各ゴムチューブ１８の外径は、ボルト１８の拡径部１９ｂの外径よりも大きく設定され、前記ボルト孔１２の内周面に当接している。
【００２７】
前記センサ３は、前記第１フランジ１６の外周側外面に固着されたリング状の被検出部材３２と、前記ハウジング８の側部から内部に挿通固定されて、前記被検出部材３２の操舵状態、すなわち回転角度を検出する検出器３３とから構成されている。前記センサ３は、前記被検出部材３２が回転するに伴い、連続的に回転角度の電気信号を前記機制御機構７に送信するようになっている。
【００２８】
前記電動機制御機構７は、例えば図外のマイクロコンピュータが内蔵され、前記センサ３からの操舵角度を受信すると共に演算して、前記電動機６に制御電流を送信し、電動機６のウォームシャフト５の回転量を制御するようになっている。
【００２９】
以下、本実施の形態の電動パワーステアリング装置におけるウォームホイール４の組付手順について述べる。
【００３０】
前記ウォームホイール４は、図２に示すように、まず、前記歯車本体１３の各ボルト孔１２に前記各ゴムチューブ１４をそれぞれ収容し、その後、前記歯車本体１３の軸方向両側に第１，２フランジ１６，１７を配置する。
【００３１】
そして、前記ゴムチューブ１４に前記各ボルト１８を挿通しつつボルト挿通孔２１側から貫通させ、前記各ボルト孔１２からボルト１８のねじ部１９ａが突出した状態にする。
【００３２】
この突出したねじ部１９ａを目印として、前記ねじ部１９ａと第２フランジ１７のナット部２８を合わせ、第１，２フランジ１６，１７の位置決めをした後にボルト挿通孔２７側から各ボルト３０を貫通し、それぞれのボルト３０とナット部２２，２８を締結する。
【００３３】
そして、このウォームホイール４を、前記操舵軸２に貫装し結合すると共に、歯車本体１３の歯部１１が電動機６のウォームシャフト５に噛合するように配置する。
【００３４】
ここで、前記ボルト１８をボルト挿通孔２１側から挿通し、第１，２フランジ１６，１７の周方向の位置決めをした上で両フランジ１６，１７同士を締結しているので、組付効率が向上すると共に、第１，２フランジ１６，１７の相対位置のずれによる前記ゴムチューブ１４のねじれ変形も防止することができる。
【００３５】
また、前記第１フランジ１６の中央孔２０に、前記第２フランジの筒状部２６を貫通させることによって第２フランジ１７を第１フランジ１６に連結することができるため、第１フランジ１６に対する円盤部２４の径方向相対位置を容易に規定でき、組付効率が向上する。
【００３６】
以下、本実施の形態の電動パワーステアリング装置における作用について述べる。
【００３７】
前記ステアリングホイール１を操舵することによって、前記操舵軸２が周方向に向かって回転し、前記操舵軸２の回転に伴い操舵軸２に結合されたウォームホイール４も回転する。
【００３８】
前記ウォームホイール４が回転することによってウォームホイール４の外周側外面に固着された被検出部材３２も回転し、前記ハウジング８に備えられた検出器３３によってウォームホイール４の回転角が検出される。そして、その検出された前記ウォームホイール４の回転角のデータが電気信号として電動機制御機構７に送信される。
【００３９】
この電気信号により前記電動機制御機構７が、前記電動機６を制御、すなわちこの電動機６のウォームシャフト５の回転量を制御し、この結果、前記ウォームホイール４の回転角も制御され、ステアリングホイール１の操舵フィーリングが変化する。
【００４０】
前記ウォームホイール４が回転する際には、図３に示す前記ウォームシャフト４が前記ウォームシャフト６から径方向の力、すなわちｂ方向から力を受け、歯車本体１３が図中右方向へ付勢される。
【００４１】
ここで、前述したように、前記第２フランジ１７の筒状部２６と歯車本体１３の歯車中央孔１５、および前記ボルト１８の拡径部１９ｂと歯車本体１３のボルト孔１２との間には、全周に渡ってそれぞれ隙間Ｌ１，Ｌ２が形成されている。これにより、前記歯車本体１３がｂ方向からの力により前記筒状部２６側に付勢されても、前記ボルト孔１２の内周面が前記ゴムチューブ１４の外周面に圧接し、ゴムチューブ１４は確実に弾性効果を発揮することができる。
【００４２】
そして、前記ゴムチューブ１４が歯車本体１３の周方向に渡ってほぼ等間隔位置に収容されていると共に、各ボルト１８の全周に渡って密着するように貫装されているため、前記ウォームホイール４がいずれの周方向位置から力を受けても均一な弾性効果を得ることができる。この結果、前記操舵軸２を介してウォームホイール４に接続しているステアリングホイール１の操舵フィーリングを向上させることができる。
【００４３】
加えて、前記各ゴムチューブ１４が円筒形であることから、より一層均一な弾性効果を得ることができ、ステアリングホイール１の操舵フィーリングを一段と向上させることができる。
【００４４】
また、前記各ゴムチューブ１４は、前記歯車本体１３よりも弾性係数が大きく設定されているため、歯車本体１３が径方向から力を受けた際にも、各ゴムチューブ１４が積極的に弾性変形する。したがって、前記各ゴムチューブ１４を交換することで弾性特性の調整を実施することができ、作業効率が向上する。
【００４５】
前記実施形態から把握される前記請求項に記載した発明以外の技術的思想について以下に説明する。
【００４６】
請求項（１）  前記弾性部材を、円筒形に形成したことを特徴とする請求項１に記載の歯車。
【００４７】
この発明によれば、前記弾性部材を円筒形に形成したことによって、いずれの周方向位置から力を受けても弾性部材が均一な弾性特性を発揮し、より一層均一な弾性効果を得ることができる。
【００４８】
請求項（２）  前記連結部材は、歯車本体の軸方向両側に設けられる一対の円盤状部と、前記歯車本体の中心に設けられた中央孔に挿入され、かつ前記一対の円盤状部の径方向相対位置を規制する筒状部と、から構成されることを特徴とする請求項１に記載の歯車。
【００４９】
この発明によれば、筒状部が中央孔に挿入され、一対の円盤状部の径方向相対位置を規定するため、前記接続部材で連結部材を歯車本体に組付固定する際には位置決めが容易となり、作業効率が向上する。
【００５０】
請求項（３）  前記歯車本体と前記筒状部との間に、全周に渡って隙間を設定したこと特徴とする請求項（２）に記載の歯車。
【００５１】
この発明によれば、前記歯車本体と前記筒状部との間に、全周に渡って隙間を設定したことによって、歯車本体が周方向位置から力を受けた際には、前記各貫通孔に収容された弾性部材が前記貫通孔の内周面に圧接するため、より確実に弾性部材による弾性効果を得ることができる。
【００５２】
請求項（４）  前記歯車本体の貫通孔と前記各接続部材との間に、全周に渡って隙間を設定したことを特徴とする請求項（２）に記載の歯車。
【００５３】
この発明によれば、前記歯車本体の貫通孔と前記各接続部材との間に、全周に渡って隙間を設定したことによって、歯車本体が周方向位置から力を受けた際には、請求項（３）と同様に、前記接続部材に挿通された弾性部材が前記貫通孔の内周面に圧接するため、より確実に弾性部材による弾性効果を得ることができる。
【００５４】
請求項（５）  前記各接続部材を、前記歯車本体の貫通孔に交互の方向から挿通したことを特徴とする請求項（２）に記載の歯車。
【００５５】
この発明によれば、前記連結部材を歯車本体に連結する際に、いずれか一方から接続部材を挿通し、前記一対の円盤状部の周方向での位置決めをした後、反対方向から接続部材を挿通し連結部材同士を締結できるため、組付効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の簡略断面図である。
【図２】図１のウォームホイールの分解斜視図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１…ステアリングホイール
２…操舵軸
３…センサ（操舵状態検出手段）
４…ウォームホイール（歯車）
５…ウォームシャフト
６…電動機
７…電動機制御機構
１１…歯部
１２…ボルト孔（貫通孔）
１３…歯車本体
１４…ゴムチューブ（弾性部材）
１５…歯車中央孔
１６…第１フランジ（連結部材）
１７…第２フランジ（連結部材）
１８…ボルト（接続部材）
２４…円盤部（円盤状部）
２６…筒状部
Ｌ１，Ｌ２…隙間
【図１】
2006200595.tif 000003
【図２】
2006200595.tif 000004
【図３】
2006200595.tif 000005