(57)【要約】【課題】電動モータで駆動されるウォームギアの回転が樹脂製の平ギアを介して伝動軸に伝達されるパワーステアリング装置において、平ギアの強度低下を招来することなく、円滑な動力伝達を実現する。【解決手段】伝動軸３のうち平ギア９に固定されている部分を、ニュートラル状態においてウォームギア６の側にずれた偏心部３ａと成すことで、平ギア９を、ウォームギア６に近い側は薄肉部９ａでウォームギア６から遠い側は厚肉部９ｂと成している。平ギア９の薄肉部９ａが最も使用頻度が高いが、薄肉部９ａの箇所では温度変化による熱膨張量が少なくてバックラッシの変化量が小さいため、ガタ付きや異音の発生を招来することなく円滑に動力伝達できる。しかも、平ギア９の体積は低減させる必要はないため、薄肉部９ａを設けたことに起因して平ギア９に割れが発生することもない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータで回転駆動されるウォームギアと、前記ウォームギアで回転駆動される金属製の伝動軸とを有しており、前記伝動軸には、外周に前記ウォームギアに噛合する樹脂製の平ギアが一体に固定されており、ハンドルの回転が前記電動モータでアシストされる構成であって、
前記伝動軸のうち前記平ギアが固着されている部分を、前記ハンドルを左右いずれにも回転させていないニュートラル状態で前記平ギアの軸心よりも前記ウォームギアの側に偏心させることにより、前記ニュートラル状態において前記平ギアのうちウォームギアに近い側が薄くてウォームギアから遠い部分が厚くなるように設定している、
電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、ハンドルの動きを電動モータでアシストする車両用の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】
電動パワーステアリング装置は、ハンドルで回転させられる伝動軸の回転を電動モータでアシストするようになっており、電動モータの動力は、一般に、ウォームギアを介して伝動軸に伝えられる。従って、伝動軸の軸心と電動モータの回転軸心とは直交した姿勢になっており、伝動軸には、ウォームギアに噛合する歯を外周に形成した平ギアを設けている。
【０００３】
そして、ウォームギアと平ギアとがともに金属製であると騒音が発生する等の問題があることから、平ギアをＭＣナイロン等の樹脂製として、これを伝動軸に一体に設ける（固定する）ことが行われている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−２１５２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
伝動軸の平ギアを樹脂製とすることで騒音は防止できるが、樹脂は金属よりも熱膨張率が大きいため、雰囲気温度が高くなるとバックラッシが減少し過ぎて円滑な回転が阻害され、さりとて、熱膨張時に適切なバックラッシが保持されるように設定していると、低温時にバックラッシが大きくなり過ぎてガタや異音が発生し、ドライバビリティが著しく悪化するという問題がある。
【０００６】
平ギアの熱膨張量は体積に比例するので、平ギアの厚さ（放射方向の厚さ）を薄くするとバックラッシの変化を抑制できるが、平ギアの肉厚が薄くなることで割れが発生しやすくなるという問題がある。
【０００７】
この点、特許文献１は、伝動軸及び平ギアの熱膨張率や直径等の数値から適切な厚さを得ることを提案しているが、熱膨張自体を低減できるわけではないため、高温雰囲気時と低温雰囲気時とのバックラッシの違いは依然として残っており、抜本的な対策と云えるか否か疑問である。また、高温雰囲気下ではバックラッシが減少して磨耗も発生しやすいため、経年的な使用によってバックラッシが大きくなり、異音が発生しやすくなる虞も懸念される。
【０００８】
本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明のパワーステアリング装置は、電動モータで回転駆動されるウォームギアと、前記ウォームギアで回転駆動される金属製の伝動軸とを有しており、前記伝動軸には、外周に前記ウォームギアに噛合する樹脂製の平ギアが一体に固定されており、ハンドルの回転が前記電動モータでアシストされる構成であって、
前記伝動軸のうち前記平ギアが固着されている部分を、前記ハンドルを左右いずれにも回転させていないニュートラル状態で前記平ギアの軸心よりも前記ウォームギアの側に偏心させることにより、前記ニュートラル状態において前記平ギアのうちウォームギアに近い側が薄くてウォームギアから遠い部分が厚くなるように設定している。
【００１０】
本願発明においては、伝動軸をそのまま操舵軸と成してもよいし、伝動軸の回転を中間伝達手段にて操舵軸に伝達してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
さて、乗用車等の車両において、ハンドルの最大回転角度は２回転程度に設定されていることが一般的であるが、車両の運転時間のうちハンドルを大きく切る割合はそれほど高くはなく、ハンドルを回転させていないニュートラル状態を基準にして、右又は左に僅かに回転させることが圧倒的に多いと云える。特に、例えば時速８０Ｋｍ以上のような高速走行状態では、ハンドルの回転量はごく僅かである。
【００１２】
そして、本願発明では、ニュートラル状態を基準にして、平ギアはウォームギアに近い部分が薄肉になっているため、平ギアは最も使用頻度が高い部分において薄肉になっており、その結果、雰囲気温度の変化に伴う熱膨張量を従来よりも低減して、バックラッシの変化を低減できる。従って、ハンドル操作の多くの領域において、雰囲気温度の変化に関係なく適切なバックラッシが保持されて、異音の発生やガタの発生を防止して高いドライバビリティを確保することができる。
【００１３】
しかも、伝動軸の軸心を偏心させることで平ギアに肉薄部を設けたものであり、平ギア全体としての体積を低減する必要はないため、平ギアの強度は保持して割れの発生も防止できる。
【００１４】
また、ウォームギアは平ギアのうち薄肉部と噛合した状態が圧倒的に多いことにより、平ギアからウォームギアへの放熱や平ギアから伝動軸への放熱も促進されるため、ウォームギアと平ギアとの噛合部の冷却性能が高められることになり、その結果、平ギアの薄肉部の熱膨張・熱収縮自体も抑制できる。この点も本願発明の利点である。
【００１５】
更に、平ギアのうち厚い部分が熱膨張の後の降温することでバックラッシが拡大しても、厚い部分の使用頻度は低いため、ドライバビリティへの影響は殆ど無い。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態を伝動軸の軸心方向から見た要部断面図である。
【図２】図１のII-II 視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。パワーステアリング装置１は、アシスト用の電動モータ２と、電動モータ２で回転がアシストされる金属製の伝動軸３とを有しており、両者はハウジング４に内蔵されている。敢えて述べるまでもないが、ハンドルによって伝動軸３が回転し、これが電動モータ２でアシストされる。
【００１８】
電動モータ２の回転軸５には、外周に螺旋歯を形成したウォームギア６がカップリング等の継手７を介して同心に接続されている。ウォームギア６の両端部は一対のベアリング８で回転自在に保持されている。ウォームギア６は鋼等の金属製である。
【００１９】
伝動軸３はウォームギア６と直交した姿勢に配置されており、この伝動軸３に、ウォームギア６に噛合する樹脂製の平ギア９が一体的に固定されている。従って、伝動軸３と平ギア９とは一体に回転する。伝動軸３は図示しない軸受けでハウジング４に回転自在に保持されており、平ギア９とは同心に配置されている。そして、伝動軸３のうち平ギア９が固定されている部分を、ハンドル（図示せず）を左右いずれにも回転させていないニュートラル状態で、伝動軸３及び平ギア９の回転軸心１０よりもウォームギア６の側に若干の寸法Ｅだけずれた偏心部３ａと成している。なお、図示の偏心部３ａは真円形状になっているが、真円でなくてもよい。
【００２０】
伝動軸３に偏心部３ａを設けたことにより、伝動軸３及び平ギア９は軸心方向から見て、等厚にした場合よりも放射方向の肉厚が小さい薄肉部９ａと、等厚にした場合よりも肉厚が大きい厚肉部９ｂとを有する形態になっている。すなわち、図１のニュートラル状態で、平ギア９の軸心１１よりもウォームギア６の側の半分が薄肉部９ａになって、軸心１１を挟んでウォームギア６と反対側に位置した半分が厚肉部９ｂになっている。なお、平ギア９はインサート成形によって伝動軸３に一体化できる。
【００２１】
ニュートラル状態で薄肉部９ａは薄肉部９ａの側に偏位しているため、運転領域では薄肉部９ａの使用頻度が最も高くなっているが、ハンドルは、右に切ったら必ず左に戻し、左に切ったら必ず右に戻すため、車両の運転においては、ウォームギア６を薄肉部９ａに噛合させて平ギア９を回転させる頻度が圧倒的に高く、ハンドルを大きく回転させることよりも、僅かに回転させる割合の方が圧倒的に高いと云える。
【００２２】
そして、薄肉部９ａにおいては温度変化による熱変形量（膨張量・収縮量）は等厚の場合に比べて小さくなるため、温度変化による薄肉部９ａでのバックラッシの変化量を従来よりも大きく低減できる。
【００２３】
従って、低温下でのバックラッシの増大によるガタ付きや異音の発生、或いは、高温下でのバックラッシの低下によるスムース性の低下といった問題を解消又は著しく抑制できる。しかも、平ギア９の全体の体積は従来と同じでよいため、強度低下を防止して割れの発生も防止できる。
【００２４】
また、薄肉部９ａと薄肉部９ａ及び伝動軸３との伝熱性が高いため、薄肉部９ａから薄肉部９ａや伝動軸３への放熱性に優れていて、薄肉部９ａの温度変化自体も抑制できる。このため、薄肉部９ａの膨張・収縮を抑制して、バックラッシの安定化に一層貢献できる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本願発明は、実際にパワーステアリング装置に具体化できる。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００２６】
１  パワーステアリング装置
２  電動モータ
３  伝動軸
３ａ  偏心部
４  ハウジング
５  電動モータの回転軸
６  ウォームギア
９  平ギア
９ａ  薄肉部
９ｂ  厚肉部
【図１】
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【図２】
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