(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵補助用のモータの出力をウォームと、該ウォームに噛合し、少なくとも歯部が合成樹脂製であるウォームホイールとを介して舵取機構に伝え、操舵補助するようにした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の歯部は、その歯底面が、前記ウォームの歯先円の直径及び該歯先円との間の頂隙の和に等しい直径の円弧を有し、該円弧の直径方向と直交する方向に前記ウォームとの噛み合い隙間を有する形状となるように成形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】
前記歯底面は歯幅方向の少なくとも組み込み時に挿入される側の端部に切除部が形成してあることを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
操舵補助用のモータの出力をウォームと、該ウォームに噛合し、少なくとも歯部が合成樹脂製であるウォームホイールとを介して舵取機構に伝え、操舵補助する電動パワーステアリング装置の前記ウォームホイールの製造方法において、歯先円の直径寸法に対応する大きさのキャビティを有する一対の割型と、歯底形状に対応する大きさの複数の抜き型とを備えた射出成形型を用い、前記抜き型をキャビティ内で割型に対して移動させることにより、歯底面が前記ウォームの歯先円の直径及び該歯先円との間の頂隙の和に等しい直径の円弧を有し、該円弧の直径方向と直交する方向に前記ウォームとの噛み合い隙間を有する形状となるように前記歯部を成形することを特徴とする電動パワーステアリング装置のウォームホイールの製造方法。
【請求項４】
前記抜き型は歯底面の歯幅方向両端部を切除するための切除部を備え、歯部の成形時、抜き型の切除部によって歯底面の歯幅方向両端部を切除部として形成することを特徴とする請求項３記載の電動パワーステアリング装置のウォームホイールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は操舵補助力の発生源としてモータを用いてなる電動パワーステアリング装置及びそのウォームホイールの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の舵取りは、車室の内部に配された操舵輪の回転操作を、舵取用の車輪（一般的には前輪）の操向のために車室の外部に配された舵取機構に伝えて行われる。
【０００３】
図６は従来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。
自動車用の電動パワーステアリング装置としては、図６に示すように例えば舵取りのための操舵輪１００に連結される第１の操舵軸１０１と、該操舵軸１０１の下端にトーションバー１０２を介してその上端が同軸的に連結され、下端が車輪に繋がる舵取機構に連結される第２の操舵軸１０３と、操舵輪１００を回転することによって第１の操舵軸１０１に加わるトルクを前記トーションバー１０２に生じる捩れによって検出するトルクセンサ１０４と、該トルクセンサ１０４の検出結果に基づいて駆動される操舵補助用のモータ１１０と、該モータ１１０の出力軸に繋がり、該出力軸の回転を減速して前記第２の操舵軸１０３に伝達するウォーム１０５及びウォームホイール１０６を有する減速機構とを備え、操舵輪１００の回転に応じた舵取機構の動作を前記モータ１１０の回転により補助し、舵取りのための運転者の労力負担を軽減するように構成されている。
【０００４】
図７は減速機構の構成を示す拡大断面図、図８はウォームとホブカッタとの関係を示す模式的説明図、図９はウォーム及びウォームホイールの歯部の拡大断面図である。
減速機構を構成するウォーム１０５は、前記第２の操舵軸１０３の軸芯と交叉するように配置されており、ウォームホイール１０６は合成樹脂製の歯部１０７と、該歯部１０７を保持する保持部１０８とを備え、歯部１０７がホブカッタ１０９によって歯切り加工されている。
【０００５】
しかし、ウォームホイール１０６は操舵補助力を得るために必要な歯の強度等に基づいて設定される歯のモジュールが比較的小さいため、既存のウォーム１０５の歯先円の直径寸法Ｄ１とほぼ等径のホブカッタ１０９、換言すればウォーム１０５の歯先円の「直径寸法Ｄ１（図８参照）」＋「頂げき寸法ｈ（図８参照）」＋「歯面間の適正な隙間α（図９参照）」の外形寸法を有するホブカッタ１０９を製作することが困難であった。従って、図７に示す如く既存のウォーム１０５よりも比較的大径のホブカッタ１０９を用い、該ホブカッタ１０９によって歯切り加工されている。
【０００６】
ところで、ウォーム１０５及びウォームホイール１０６の歯面には夫々の歯面が歯すじ方向に膨らむようにクラウニングが施されており、図９に示す如く該クラウニングによる膨らみの中央部が互いに当接し、モータの回転がウォーム１０５から前記当接部を経てウォームホイール１０６に伝達されるようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、以上の如くホブカッタ１０９を用いて歯切り加工されたウォームホイール１０６は、図９に示す如く歯面の間のクラウニングによる隙間βが適正なクラウニングによる隙間よりも過大となり、ウォーム１０５及びウォームホイール１０６の歯面の接触面積が比較的少なく、歯面の面圧が増大し耐久摩耗が発生し易くなり、改善策が要望されていた。
【０００８】
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及びそのウォームホイールの製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【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出力をウォームと、該ウォームに噛合し、少なくとも歯部が合成樹脂製であるウォームホイールとを介して舵取機構に伝え、操舵補助するようにした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の歯部は、その歯底面が、前記ウォームの歯先円の直径及び該歯先円との間の頂隙の和に等しい直径の円弧を有し、該円弧の直径方向と直交する方向に前記ウォームとの噛み合い隙間を有する形状となるように成形してあることを特徴とする。
【００１０】
第１発明にあっては、ウォームホイールの歯部は、ウォームの歯先円の直径及び該歯先円との間の頂隙の和に等しい直径の円弧を有し、該円弧の直径方向と直交する方向にウォームとの噛み合い隙間を有する形状となる歯底面を有し、この歯底面がウォームの回転域の外縁に実質的に沿った円弧となるため、歯面の間の隙間を容易に適正な隙間とすることができ、ウォーム及びウォームホイールの歯面の接触面積を比較的多くすることができ、歯面の面圧を減少でき、耐久摩耗を発生し難くでき、耐久性を向上することができる。
【００１１】
第２発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記ウォームホイールの歯底面は歯幅方向の少なくとも組み込み時に挿入される側の端部に切除部が形成してあることを特徴とする。
【００１２】
第２発明にあっては、ウォームホイールの歯底面の歯幅方向中央部に対する歯幅方向の少なくとも組み込み時に挿入される側の端部の高さが比較的低く形成されているため、ウォームが組込まれた後でウォームホイールを組込みつつ該ウォームホイールの歯をウォームに噛合させるとき、該ウォームと前記歯底面の歯幅方向の組み込み時に挿入される側の端部との干渉を小さくでき、ウォームホイールを容易に組込むことができる。
【００１３】
第３の発明に係る電動パワーステアリング装置のウォームホイールの製造方法は、操舵補助用のモータの出力をウォームと、該ウォームに噛合し、少なくとも歯部が合成樹脂製であるウォームホイールとを介して舵取機構に伝え、操舵補助する電動パワーステアリング装置のウォームホイールの製造方法において、歯先円の直径寸法に対応する大きさのキャビティを有する一対の割型と、歯底形状に対応する大きさの複数の抜き型とを備えた射出成形型を用い、前記抜き型をキャビティ内で割型に対して移動させることにより、歯底面が前記ウォームの歯先円の直径及び該歯先円との間の頂隙の和に等しい直径の円弧を有し、該円弧の直径方向と直交する方向に前記ウォームとの噛み合い隙間を有する形状となるように前記歯部を成形することを特徴とする。
【００１４】
第４の発明に係る電動パワーステアリング装置のウォームホイールの製造方法は、前記抜き型は歯底面の歯幅方向両端部を切除するための切除部を備え、歯部の成形時、抜き型の切除部によって歯底面の歯幅方向両端部を切除部として形成することを特徴とする。
【００１５】
上述のような第３及び第４の発明によれば、第１及び第２の発明の電動パワーステアリング装置のウォームホイールが成形によって製造できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係る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。
【００１７】
電動パワーステアリング装置は、上端が舵取りのための操舵輪１に繋がり、下端に筒部を有する第１の操舵軸２と、前記筒部内に挿入されてその上端が前記操舵軸２の下端に同軸的に連結され、前記操舵輪１に加わる操舵トルクの作用によって捩れるトーションバー３と、上端が前記トーションバー３の下端に同軸的に連結される第２の操舵軸４と、前記トーションバー３の捩れに応じた第１及び第２の操舵軸２，４の相対回転変位量によって前記操舵輪１に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ５と、該トルクセンサ５が検出したトルクに基づいて駆動される操舵補助用のモータ１０と、該モータ１０の回転に連動し、該回転を減速して第２の操舵軸４に伝達するウォーム６及びウォームホイール７を有する減速機構８と、前記トルクセンサ５及び前記減速機構８が収容されているハウジング９とを備え、このハウジング９に前記モータ１０が取付けられている。
【００１８】
ハウジング９は、前記トルクセンサ５を収容する第１の収容部９ａと、該収容部９ａに連続し、前記ウォームホイール７を収容する第２の収容部９ｂと、該収容部９ｂに連続し、前記ウォーム６を収容する第３の収容部９ｃとを備えている。
【００１９】
図２、図３は減速機構の構成を示す拡大断面図である。
減速機構８は、前記モータ１０の出力軸に繋がり、第２の操舵軸４の軸芯と交叉するように第３の収容部９ｃ内に配置され、外側に歯６１を有する金属製のウォーム６と、該ウォーム６に噛合し、前記第２の操舵軸４の中間に嵌合固定されるウォームホイール７とを備え、これらウォーム６及びウォームホイール７の噛合により前記モータ１０の出力軸の回転を減速して第２の操舵軸４に伝達し、該第２の操舵軸４からユニバーサルジョイントを経て例えばラック・アンド・ピニオン式の舵取機構へ伝達するようにしている。
【００２０】
ウォームホイール７は、前記ウォーム６に噛合する複数の歯７１を外側に有する合成樹脂製の環状の歯部７ａと、該歯部７ａを保持した金属製の保持部７ｂとを備え、該保持部７ｂの中心部に穿設された貫通孔７２が前記第２の操舵軸４に嵌合される。また、合成樹脂製の歯部７ａを備えることにより、ウォーム６との噛合による騒音を小さくすることができるようにしてある。
【００２１】
保持部７ｂは金属材料によって円板形に形成してあり、外側周面にはスプライン等の凸条７３を設けて前記歯部７ａと相対回転しないように結合してある。
【００２２】
歯部７ａは前記保持部７ｂを射出成形型にインサートとして収容配置し、溶融された合成樹脂を射出成形型に射出することにより成形してあり、保持部７ｂと一体に結合してある。また、歯部７ａは複数の歯７１と該歯７１を保持する環状部とを備えている。
【００２３】
図４はウォーム及びウォームホイールの歯部の拡大断面図、図５はウォームホイールの製造方法を示す射出成形型の断面図である。
この歯部７ａの成形は、歯先円の直径寸法Ｄ２に対応する大きさのキャビティを有する一対の割型Ａ，Ｂと、歯底形状に対応する大きさの複数の抜き型Ｃとを備えた射出成形型を用い、抜き型Ｃをキャビティ内で割型Ａ，Ｂに対して移動させることにより、歯底面７４が前記ウォーム６の回転域の外縁に沿った円弧、換言すればウォーム６の歯先円の直径寸法Ｄ１＋頂隙ｈ（図８参照）と等径の円弧を有し、該円弧の直径方向と直交する方向に歯面間の適正な隙間α（図９参照）（噛み合い隙間）を有する形状となるように成形してある。また、前記抜き型Ｃは歯底面７４の歯幅方向両端部に切除部を備え、歯部７ａの成形時、抜き型Ｃの切除部によって歯底面７４の歯幅方向両端部を切除部７４ａ，７４ａ（図３参照）とするようにしてある。
【００２４】
以上の如く構成された電動パワーステアリング装置は、図２、図３に示す如くウォームホイール７の歯底面７４がウォーム６の歯先円の直径寸法Ｄ１＋頂隙ｈと等径の円弧を有し、該円弧の直径方向と直交する方向に歯面間の若干の隙間α（噛み合い隙間）を有する形状となるように成形してあるため、図４に示す如くウォーム６及びウォームホイール７の歯面６１ａ，７１ａの間のクラウニングによる隙間βを容易に適正な隙間とすることができ、ウォーム６及びウォームホイール７の歯面の接触面積を図４の太線部の如く比較的多くすることができ、歯面の面圧を減少でき、耐久摩耗を発生し難くでき、耐久性を向上できる。
【００２５】
また、図３に示す如くウォームホイール７の歯底面７４は歯幅方向の両端部が切除部７４ａ，７４ａとしてあり、歯底面７４の歯幅方向中央部に対する歯幅方向両端部の高さを比較的低くしてあるため、ウォーム６がハウジング９の収容部９ｃ内に組込まれた後でウォームホイール７を組込みつつ該ウォームホイール７の歯７１をウォーム６に噛合させるとき、該ウォーム６と前記歯底面７４の歯幅方向両端部との干渉を小さくすることができる。即ち、ウォームホイール７はトルクセンサ５及び軸受等とともに操舵軸４に保持された状態でハウジング９の収容部９ｂ内に挿入しつつウォーム６と噛合されるが、この場合、ウォームホイール７の歯底面７４は歯幅方向中央部に対する歯幅方向両端部の高さが比較的低いため、ウォーム６と前記歯底面７４の歯幅方向両端部との干渉を小さくすることができ、ウォームホイール７の歯７１をウォーム６に容易に噛合させることができ、ホブカッタを用いて歯切り加工されたウォームホイールと同様に組み立てることができる。
【００２６】
尚、以上説明した実施の形態のウォームホイール７は歯部７ａを合成樹脂製とし、該歯部７ａを保持する保持部７ｂを備えた形態としたが、その他、このウォームホイール７は全体が合成樹脂製であってもよい。
【００２７】
なお、上述の説明においては、ウォームホイール７の歯底面７４の歯幅方向の両端部に切除部７４ａ，７４ａを形成した構成を例示した。しかし、ウォームホイール７の歯底面７４の歯幅方向の組み込み時にウォーム６の方向に向く一端部に少なくとも切除部７４ａを形成した構成でもよい。
【００２８】
なお、上記実施の形態においては、モータ１０をトルクセンサ５の検出トルクに応じて駆動する構成としているが、トルクセンサ５の検出トルク、車速、操舵輪１の操舵角などに応じて駆動するような構成を採ってもよいことは言うまでも無い。
【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の構成を示す断面図である。
【図２】本発明に係る電動パワーステアリング装置の減速機構の構成を示す拡大断面図である。
【図３】本発明に係る電動パワーステアリング装置の減速機構の構成を示す拡大断面図である。
【図４】本発明に係る電動パワーステアリング装置のウォーム及びウォームホイールの歯部の拡大断面図である。
【図５】本発明に係る電動パワーステアリング装置のウォームホイールの製造方法を示す射出成形型の断面図である。
【図６】従来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７】従来の電動パワーステアリング装置の減速機構の構成を示す拡大断面図である。
【図８】従来の電動パワーステアリング装置のウォームとホブカッタとの関係を示す模式的説明図である。
【図９】従来の電動パワーステアリング装置のウォーム及びウォームホイールの歯部の拡大断面図である。
【符号の説明】
６      ウォーム
７      ウォームホイール
７ａ    歯部
７ｂ    保持部
７４    歯底部
７４ａ  切除部
Ａ、Ｂ  一対の割型
Ｃ      抜き型
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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