(57)【要約】【課題】減速機構の小型化及びコスト低減が図られるとともに、静粛性を確保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。【解決手段】電動モータ６に連結される駆動歯車１４と、この駆動歯車１４に噛合するギヤ歯が外周面に形成された環状の歯部１５ａと、この歯部１５ａの内周に一体に結合され且つ操舵軸４に連結されるボス部１５ｂとを有する従動歯車１５と、を備え、前記電動モータ６の回転によって操舵補助力を付与するものである。前記従動歯車１５の歯部１５ａ及びボス部１５ｂが、互いに密度が異なる焼結金属から形成されているとともに、前記歯部１５ａが鍛造にて仕上げられている。【選択図】図２
2008062717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータに連結される駆動歯車と、
この駆動歯車に噛合するギヤ歯が外周面に形成された環状の歯部と、この歯部の内周に一体に結合され且つ操舵軸に連結されるボス部とを有する従動歯車と、を備え、
前記電動モータの回転によって操舵補助力を付与する電動パワーステアリング装置において、
前記従動歯車の歯部及びボス部が、互いに密度が異なる焼結金属から形成されているとともに、前記歯部が鍛造にて仕上げら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。
【請求項２】
前記従動歯車の歯部の密度が、前記ボス部の密度よりも高い請求項１に記載の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】
本発明は、自動車などの車両に搭載され、電動モータを用いてドライバーの操舵動作を補助する電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の電動パワーステアリング装置は、操舵補助用の電動モータ及び当該電動モータの回転力を減速して舵取手段に伝える減速機構を備えており、操舵手段の回転に応じた舵取手段の動作を前記電動モータの回転により補助し、舵取りのためのドライバーの労力負担を軽減するように構成されている。
【０００３】
コラムタイプやピニオンタイプの電動パワーステアリング装置の減速機構には、基端部が前記電動モータの出力軸に連結され且つ外周にウォームが設けられた駆動歯車としてのウォーム軸と、このウォーム軸のウォームに噛合し、操舵軸に連結された従動歯車としてのウォームホイールとを備えたウォームギヤが採用されている。そして、前記ウォームホイールとして、金属製の芯管の外周に、樹脂（ＭＣ（モノマーキャスト）ナイロン、ポリアミド６６等）製で外周面にギヤ歯を形成してなる歯部を一体化させたものが使用されており、金属製のウォーム軸と樹脂製のギヤ歯を噛合させることで騒音対策が行われている（例えば、特許文献１参照）。
一方、電動パワーステアリング装置を搭載する車種は年々拡大しており、排気量２０００ｃｃ以上の上級車種へもコラムタイプの電動パワーステアリング装置が搭載されるようになってきている。
【特許文献１】特開２００６−４４３０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の電動パワーステアリング装置において高出力化に対応するためには、減速機構のサイズを拡大させる必要があるが、車両搭載レイアウトを考えれば、減速機構のサイズ拡大は非常に厳しい状態にある。また、ウォームホイールの歯部として高級樹脂材が採用されていることにより、コストが高いという問題もある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、減速機構の小型化及びコスト低減が図られるとともに、静粛性を確保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している。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記目的を達成するために次の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明の電動パワーステアリング装置は、電動モータに連結される駆動歯車と、
この駆動歯車に噛合するギヤ歯が外周面に形成された環状の歯部と、この歯部の内周に一体に結合され且つ操舵軸に連結されるボス部とを有する従動歯車と、を備え、
前記電動モータの回転によって操舵補助力を付与する電動パワーステアリング装置において、
前記従動歯車の歯部及びボス部が、互いに密度が異なる焼結金属から形成されているとともに、前記歯部が鍛造にて仕上げられていることを特徴としている。
【０００６】
この構成によれば、従動歯車の歯部が焼結鍛造金属により形成されていることで強度及び靱性が向上して許容荷重が上がるため、樹脂製の歯部に比べて小型化することができる。また、歯部を焼結鍛造により製造するため、材料及び加工工程を削減することができ、これによりコストの低減が可能となる。さらに、従動歯車として振動減衰特性の高い焼結金属を用い、さらに歯部とボス部との密度を異ならせることで振動及び騒音の伝播を抑制することができ、これにより防振効果を高めることができる。
【０００７】
上記電動パワーステアリング装置において、前記従動歯車の歯部の密度が、前記ボス部の密度よりも高いことが好ましい。この場合、歯部の強度をより向上させることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の電動パワーステアリング装置によれば、減速機構の小型化及びコスト低減が図られるとともに、静粛性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の実施形態に係るパワーステアリング装置の要部構成を示す断面図である。
このパワーステアリング装置ＰＳは、上端に操舵輪（ステアリングホイール）１を取り付ける第１操舵軸２と、この第１操舵軸２の下端にトーションバー３を介して連結された筒状の第２操舵軸４と、上記第１操舵軸２と第２操舵軸４との相対的な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、このトルクセンサ５の検出結果や車速、操舵輪１の操舵角等に基づいて駆動される操舵補助用の電動モータ６と、この電動モータ６の回転を減速して第２操舵軸４に伝達する減速機構Ａとを備えている。
上記第１操舵軸２は、第１ステアリングコラム７及び第２ステアリングコラム８に包囲された状態で支持されており、第１ステアリングコラム７は図示しないブラケットを介して車体に取り付けられている。また、上記トルクセンサ５はセンサハウジング９に収容されている。また、上記減速機構Ａはギヤハウジング１０に収容されており、上記電動モータ６はギヤハウジング１０に取り付けられている。
【００１０】
上記第１操舵軸２は、上端部に前記操舵輪が取り付けられた筒状の第１軸体２ａと、この第１軸体２ａの下端部に軸方向への移動が許容された状態で一体回転可能に嵌合された棒状の第２軸体２ｂと、この第２軸体２ｂにピン２ｃにより連結された筒状の第３軸体２ｄとを備えている。上記第１軸体２ａは、その中間部が軸受１１を介して円筒状の第１ステアリングコラム７に回転自在に支持されている。また、上記第１及び第２軸体２ａ，２ｂ間には、自動車の衝突時等においてドライバーから操舵輪１に作用する衝撃エネルギーを吸収するための合成樹脂製の緩衝部材２ｅが設けられている。さらに、第３軸体２ｄと第２操舵軸４との間には上記トルクセンサ５が設けられている。
【００１１】
上記第２ステアリングコラム８は、その上端部が第１ステアリングコラム７に摺動自在に嵌合され、下端部が前記センサハウジング９に嵌合されており、上記衝撃エネルギーを吸収する際に、第１ステアリングコラム７を第２ステアリングコラム８に対して軸方向へ移動させ得るようになっている。
上記第２操舵軸４の内部にはトーションバー３が導入されており、当該第２操舵軸４の下端部は、ピン４ａにより前記トーションバー３に一体回転可能に連結されている。また、この第２操舵軸４の軸方向の中間部は、一対の軸受１２，１３を介して上記ギヤハウジング１０に回転可能に支持されており、これら軸受１２，１３の間に、後述するウォームホイール１５の内周が一体回転可能に嵌合されている。
【００１２】
減速機構Ａは、図２に示すように、基端部が上記電動モータ６の出力軸６ａに連結され、且つ第２操舵軸４の軸線と直交させた状態で配置された駆動歯車としてのウォーム軸１４と、上記第２操舵軸４に一体回転可能に嵌合された従動歯車としてのウォームホイール１５とによって構成されており、ウォーム軸１４外周の軸方向の中間部に一体形成されているウォーム１４ａがウォームホイール１５に噛み合わされている。
したがって、第３軸体２ｄと第２操舵軸４との相対的な回転変位量に基づく操舵トルクが上記トルクセンサ５によって検出され、このトルクセンサ５の検出結果に基づいて電動モータ６を駆動し、この電動モータ６の回転をウォーム１４ａとウォームホイール１５とによって減速して第２操舵軸４に伝達する。そして、この第２操舵軸４の回転が、車輪に連結された、例えばラックピニオン式の舵取手段にユニバーサルジョイントＪ（図１参照）を介して伝達される。
【００１３】
減速機構Ａのウォーム軸１４は、中央部にウォーム１４ａを有し、両端に軸部１４ｂ，１４ｃを有する金属製の軸部材からなる。一端の軸部１４ｂは、外周部にセレーションからなる凹凸条１４ｄを有しており、ボール軸受からなる第１軸受１６を介してアルミニウム製のギヤハウジング１０に回転自在に支持された状態で電動モータ６の出力軸６ａに継合されている。また、他端の軸部１４ｃは、ボール軸受からなる第２軸受１７を介してギヤハウジング１０に支持されている。なお、軸部１４ｂ，１４ｃは、軸受１６，１７の内輪１６ａ，１７ａにそれぞれ圧入されている。
ウォームホイール１５は、ギヤ歯が外周面に形成された環状の歯部１５ａと、この歯部１５ａの内周に一体に結合されたボス部１５ｂとからなり、このボス部１５ｂが第２操舵軸４の途中に嵌合固定されている。
【００１４】
電動モータ６の出力軸６ａとウォーム軸１４の軸部１４ｂとは、軸継手１８を介して継合されている。この軸継手１８は、軸部１４ｂの凹凸条１４ｄと、その一端部が出力軸６ａに一体回転可能に外嵌され、他端部に前記凹凸条１４ｄと噛合する凹凸条１９ａを有する連動連結筒１９とで構成される。
ギヤハウジング１０はウォーム軸１４を収容し、このウォーム軸１４の軸部１４ｂ，１４ｃを、軸受１６，１７を介して回転自在に支持した第１収容部２０と、ウォームホイール１５を収容し、このウォームホイール１５を第２操舵軸４及びこの第２操舵軸４に嵌合された２つの軸受１２，１３（図１参照）を介して支持した第２収容部２１とを有する。
第１収容部２０は、ウォーム軸１４の軸長方向に長くなっており、その長手方向一端部には第１軸受１６を嵌合支持する支持孔２０ａと、この支持孔２０ａに連なるねじ孔２０ｂと、このねじ孔２０ｂに連なる円筒形のモータ取付部２０ｃとが設けられている。そして、支持孔２０ａに第１軸受１６の外輪１６ｂが内嵌されており、ねじ孔２０ｂに螺着されたねじ環２２によって第１軸受１６の軸長方向への移動を規制している。また、モータ取付部２０ｃには電動モータ６が取り付けられている。
【００１５】
ここで、ウォームホイール１５は、高密度の焼結鍛造金属により形成された歯部１５ａと、低密度の焼結金属により形成されたボス部１５ｂとを焼結結合で一体化させたものである。
従動歯車（ウォームホイール）１５の歯部１５ａが焼結鍛造金属により形成されていることで強度及び靱性が向上して許容荷重が上がるため、樹脂製の歯部に比べて小型化することができる。また、歯部１５ａを焼結鍛造により製造するため、材料及び加工工程を削減することができ、これによりコストの低減が可能となるとともに、ギヤ歯の歯面の粗さを抑えることができる。さらに、ウォームホイール１５として振動減衰特性の高い焼結金属を用い、さらに歯部１５ａとボス部１５ｂとの密度を異ならせることで振動及び騒音の伝播を抑制することができ、これにより防振効果を高めることができる。ここでは、歯部１５ａをボス部１５ｂよりも高密度とすることで、歯部１５ａ、特にギヤ歯の強度をより向上させることができる。
【００１６】
歯部１５ａ及びボス部１５ｂは、粉末冶金の焼結鍛造法により製造することができる。焼結鍛造法では、まず原料粉末を粉末成形プレスにより圧縮して圧粉体を成形し（粉末成形工程）、次に得られた圧粉体を焼結炉で加熱して焼結し（焼結工程）、さらに得られた焼結体を鍛造プレスにより圧縮して熱間又は冷間鍛造する（鍛造工程）。
粉末成形工程において、歯部１５ａ及びボス部１５ｂの原料粉末としては、ウォームホイール１５に通常使用される１種以上の金属粉末を用いることができ、また用いる金属は歯部１５ａとボス部１５ｂとで同一であっても異なっていてもよい。圧縮成形する際に、歯部１５ａの原料粉末を、ボス部１５ｂよりも多く充填したり、高い圧縮率で加圧成形したりすることで、歯部１５ａの圧粉体をボス部１５ｂの圧粉体よりも高密度にすることができる。
焼結工程では、歯部１５ａの圧粉体の内側にボス部１５ｂの圧粉体をセットした状態で焼結を行う。これにより、両者１５ａ，１５ｂが焼結結合により一体化する。
そして、鍛造工程で歯部１５ａの焼結体を鍛造する。これにより歯部１５ａの強度及び靭性を向上させることができる。
【００１７】
なお、上記実施の形態では、従動歯車としてウォームホイール１５を使用しているが、ウォームホイール１５に限定されるものではなく、例えば、ヘリカルギヤ、スパーギヤを使用することも可能である。
また、歯部１５ａを高密度、ボス部１５ｂを低密度としているが、互いの密度が異なっていればよく、歯部１５ａが低密度、ボス部１５ｂが高密度であってもかまわない。歯部１５ａとボス部１５ｂとは焼結結合により一体化されているが、両者１５ａ，１５ｂの結合は焼結結合に限られるものではなく、スプライン等により結合させてもかまわない。また、歯部１５ａに潤滑油を含浸させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係るパワーステアリング装置の要部構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るパワーステアリング装置の減速機構を示す断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
６      電動モータ
１４    ウォーム軸（駆動歯車）
１４ａ  ウォーム
１５    ウォームホイール（従動歯車）
１５ａ  歯部
１５ｂ  ボス部
ＰＳ    パワーステアリング装置
【図１】
2008062717.tif 000003
【図２】
2008062717.tif 000004