(57)【要約】【課題】車両の操舵装置において、動力発生部が発生させた動力を伝達するギヤの歯を樹脂によって形成する場合に、歯面の摩耗及び破損を低減する。【解決手段】第１のウォームホイール（２２３）は、ポリアミド樹脂を主成分とするポリアミド樹脂組成物を成形してなる歯部（２２３ａ）を備え、ポリアミド樹脂の粘度数が、１９０ｍｌ／ｇ以上である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操舵装置が備える動力発生部に対してトルク伝達可能に接続される操舵装置用ギヤであって、
ポリアミド樹脂を主成分とするポリアミド樹脂組成物を成形してなる歯部を備え、
前記ポリアミド樹脂の粘度数が、１９０ｍｌ／ｇ以上であることを特徴とする操舵装置用ギヤ。
【請求項２】
前記ポリアミド樹脂組成物の引張降伏伸びが、６％以上である、請求項１に記載の操舵装置用ギヤ。
【請求項３】
２３℃５０％Ｒ．Ｈ．における前記ポリアミド樹脂組成物の平衡吸水率が、３．０％以下である、請求項１又は２に記載の操舵装置用ギヤ。
【請求項４】
前記ポリアミド樹脂が、ポリアミド４１０である、請求項１から３の何れか１項に記載の操舵装置用ギヤ。
【請求項５】
前記ポリアミド樹脂組成物における強化繊維の含有量が、５．０質量％未満である、請求項１から４の何れか１項に記載の操舵装置用ギヤ。
【請求項６】
前記動力発生部によって回転駆動されるウォームギヤに噛み合うウォームホイールである、請求項１から５の何れか１項に記載の操舵装置用ギヤ。
【請求項７】
操舵部材に対してトルク伝達可能に接続される第１のピニオンギヤとは異なる位置において転舵軸に設けられたラック歯に噛み合う第２のピニオンギヤと一体的に回転する、請求項６に記載の操舵装置用ギヤ。
【請求項８】
前記動力発生部から伝達されるトルクの最大値が、６３．７Ｎｍ以上である、請求項１から７の何れか１項に記載の操舵装置用ギヤ。
【請求項９】
車両の操舵装置において、
動力発生部と、
前記動力発生部に対してトルク伝達可能に接続される操舵装置用ギヤと
を備え、
前記操舵装置用ギヤは、
ポリアミド樹脂を主成分とするポリアミド樹脂組成物を成形してなる歯部を備え、
前記ポリアミド樹脂の粘度数が、１９０ｍｌ／ｇ以上であることを特徴とする操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵装置用ギヤ、及び操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動パワーステアリング装置等、動力発生部を備えた車両の操舵装置では、動力発生部が発生させた動力を、例えば、ウォームギヤ及びウォームホイールを介してステアリングシャフト等に伝達する。このとき、歯打ち音等を抑制するために、ウォームホイールの歯を樹脂によって形成することが知られている（例えば、特許文献１〜２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１５５７８８号公報
【特許文献２】特開２０１５−１２７１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、車両の操舵装置において、動力発生部が発生させた動力を伝達するギヤには大きな負荷が掛かる。そのため、ギヤの歯を樹脂によって形成する場合、歯面の摩耗及び破損を低減することが好ましい。
【０００５】
本発明は、車両の操舵装置において、動力発生部が発生させた動力を伝達するギヤの歯を樹脂によって形成する場合に、歯面の摩耗及び破損を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的のもと、本発明は、車両の操舵装置が備える動力発生部に対してトルク伝達可能に接続される操舵装置用ギヤにおいて、ポリアミド樹脂を主成分とするポリアミド樹脂組成物を成形してなる歯部を備え、前記ポリアミド樹脂の粘度数が、１９０ｍｌ／ｇ以上である。
【０００７】
このような構成とすることにより、歯面の摩耗及び破損を低減することができる。
【０００８】
また、かかる目的のもと、本発明は、車両の操舵装置において、動力発生部と、前記動力発生部に対してトルク伝達可能に接続される操舵装置用ギヤとを備え、前記操舵装置用ギヤは、ポリアミド樹脂を主成分とするポリアミド樹脂組成物を成形してなる歯部を備え、前記ポリアミド樹脂の粘度数が、１９０ｍｌ／ｇ以上である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、車両の操舵装置において、動力発生部が発生させた動力を伝達するギヤの歯を樹脂によって形成する場合に、歯面の摩耗及び破損を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態１に係る操舵装置の概略構成を模式的に示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る操舵装置における第１のアシスト力発生装置の部分構造を模式的に示す模式図である。
【図３】（ａ）は、本発明の実施形態１に係る第１のウォームホイールの斜視図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態１に係る第１のウォームホイールの断面図である。
【図４】本発明の実施形態２に係る操舵装置の概略構成を模式的に示す模式図である。
【図５】本発明の実施形態３に係る操舵装置の概略構成を模式的に示す模式図である。
【図６】本発明の実施形態４に係る操舵装置の概略構成を模式的に示す模式図である。
【図７】耐久性試験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、車両の操舵装置が備える動力発生部に対してトルク伝達可能に接続される操舵装置用ギヤであって、ポリアミド樹脂（ＰＡ）を主成分とするポリアミド樹脂組成物を成形してなる歯部を備え、前記ポリアミド樹脂の粘度数が、１９０ｍｌ／ｇ以上である操舵装置用ギヤ（以降、「本発明に係る操舵装置用ギヤ」と称する。）を提供する。「操舵装置用ギヤ」とは、操舵装置において使用されるギヤを指す。
【００１２】
なお、「車両の操舵装置」とは、車両に備えられた装置であって、運転者による操舵操作に応じて車輪を転舵する機能を有するものを指す。「車両の操舵装置が備える動力発生部」とは、操舵装置において使用される動力を発生させるモータ等の原動機を指す。操舵装置において使用される動力の例としては、例えば、電動パワーステアリング装置におけるアシスト力、又は、ステアバイワイヤ方式の操舵装置における反力若しくは転舵力等が挙げられる。
【００１３】
「トルク伝達可能に接続」とは、一方の部材の回転に伴い他方の部材の回転が生じるように接続されていることを指し、例えば、一方の部材と他方の部材とが一体的に成形されている場合、一方の部材に対して他方の部材が直接的又は間接的に固定されている場合、及び、一方の部材と他方の部材とが継手部材等を介して連動するよう接続されている場合を少なくとも含む。
【００１４】
本明細書において、「主成分」とは、組成物中における含有量が、他の成分よりも多い成分を指す。「組成物」とは、一種類以上の成分を含有している物質を指す。「ポリアミド樹脂組成物を成形してなる」とは、ポリアミド樹脂組成物が所望の形状に成形された状態であることを指す。「歯部」とは、ギヤにおける、歯を含む部分を指す。「粘度数」は、ＪＩＳ  Ｋ６９３３：２０１３に準拠して測定される粘度数を指す。
【００１５】
本発明に係る操舵装置用ギヤは、動力発生部に対してトルク伝達可能に接続されるため、歯部に大きな負荷が掛かる。しかしながら、本発明に係る操舵装置用ギヤが備える歯部は、粘度数が、１９０ｍｌ／ｇ以上であるポリアミド樹脂組成物を成形してなるため、疲労強度が高く、歯面の摩耗及び破損を低減することができる。
【００１６】
特に、ラックバーの推力を大きくするために、動力発生部の出力を大きくすることが求められる場合、動力発生部に対してトルク伝達可能に接続されるギヤにはより大きい負荷が掛かる。本発明に係る操舵装置用ギヤは、このような高耐久性が求められる条件において好適に使用することができる。後述する実施例に示されるように、本発明に係る操舵装置用ギヤは、負荷が大きい場合ほど、歯面の摩耗及び破損の低減に有効である。例えば、本発明に係る操舵装置用ギヤは、動力発生部から伝達されるトルクの最大値が、６３．７Ｎｍ以上である条件において特に好適に使用することができる。
【００１７】
また、本発明に係る操舵装置用ギヤは、ポリアミド樹脂組成物を成形してなる歯部を備えることによって、歯打ち音を低減することができると共に、良好な耐油性及び耐熱性を得ることができる。
【００１８】
一実施形態において、ポリアミド樹脂の粘度数は、１９０ｍｌ／ｇ以上であればよいが、例えば、２００ｍｌ／ｇ以上、２１０ｍｌ／ｇ以上であることがより好ましい。また、ポリアミド樹脂の粘度数の上限値は特に限定されず、成形性等を勘案して選択することができる。
【００１９】
粘度数がこのような範囲であるポリアミド樹脂は、分子量が大きいため、当該ポリアミド樹脂を主成分とするポリアミド樹脂組成物によって形成した歯の疲労強度を向上させることができる。これにより、歯面の摩耗及び破損を好適に低減することができる。
【００２０】
また、一実施形態において、ポリアミド樹脂組成物の引張降伏伸びは、特に限定されないが、６％以上であることがより好ましく、８％以上、１０％以上、又は１２％以上であることがさらに好ましい。
【００２１】
粘度数が１９０ｍｌ／ｇ以上であり、かつポリアミド樹脂組成物の引張降伏伸びが６％以上であるポリアミド樹脂組成物によって形成した歯は、大きな負荷が掛かったとき、樹脂製組成物中の分子同士の乖離が生じ難く、相手ギヤの歯の形状に追従するように変形して、歯と歯の間の接触面積を増大させることができる。特に、ウォームギヤとウォームホイールとの噛み合わせのように、初期状態における歯と歯の間の接触がほぼ線接触である場合には、より好適に接触面積を増大させることができる。そして、歯と歯の間の接触面積を増大させることにより、歯面に係る面圧を低減させることができ、歯面の摩耗及び破損を好適に低減することができる。
【００２２】
また、一実施形態において、２３℃５０％Ｒ．Ｈ．におけるポリアミド樹脂組成物の平衡吸水率は、特に限定されないが、３．０％以下であることがより好ましい。
【００２３】
吸水率がこのような範囲であるポリアミド樹脂組成物によって形成した歯は、吸水による膨張を抑制することができる。
【００２４】
また、一実施形態において、ポリアミド樹脂の種類は特に限定されず、上述した条件を満たすように適宜選択すればよいが、例えば、ポリアミド４１０、ポリアミド６６、ポリアミド４６等のナイロン樹脂を好適に用いることができる。また、ポリアミド樹脂は、１種類のポリアミド樹脂のみからなるものであってもよいし、複数種類のポリアミド樹脂が混合されたものであってもよい。
【００２５】
一実施形態において、好適なポリアミド樹脂としては、例えば、ポリアミド４１０が挙げられる。ポリアミド４１０は、例えば、ポリアミド６６に比べて、引張降伏伸びが大きく、吸水性が小さいという良好な特性を有している。中でも、ポリアミド４１０「ＥｃｏＰａＸＸ  Ｑ２１０Ｅ−Ｈ」（ＤＳＭ社）は、粘度数が２１０ｍｌ／ｇであり、本発明に掛かる操舵装置用ギヤの材料として特に好適に用いることができる。
【００２６】
一実施形態において、ポリアミド樹脂組成物中のポリアミド樹脂の含有量は、例えば、５０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましく、９０質量％以上であることが特に好ましい。
【００２７】
また、一実施形態において、ポリアミド樹脂組成物は、ポリアミド樹脂以外の樹脂、例えば、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等を含有していてもよい。ポリアミド樹脂組成物中におけるポリアミド樹脂以外の樹脂の含有量は、特に限定されないが、例えば、０質量％以上４０質量％以下の範囲とすることができる。
【００２８】
また、一実施形態において、ポリアミド樹脂組成物は、添加剤を含んでいてもよい。添加剤としては、例えば、強化繊維、充填剤、可塑剤、着色剤、安定剤、離型剤、難燃剤、助剤等が挙げられる。ポリアミド樹脂組成物中における添加剤の含有量は、特に限定されないが、例えば、０質量％以上４０質量％以下の範囲とすることができる。
【００２９】
なお、強化繊維としては、例えば、アラミド繊維、ガラス繊維、炭素繊維等を用いることができる。ポリアミド樹脂組成物に対し、強化繊維を、例えば、５質量％以上３０質量％以下の範囲で含有させることにより、摩耗耐性を向上させることができるが、一方で、引張降伏伸びが悪くなる場合がある。そのため、一実施形態において、ポリアミド樹脂組成物は、強化繊維を含んでいないか、強化繊維を含んでいたとしても、強化繊維の含有量が１５質量％未満であることが好ましく、５質量％未満であることがさらに好ましい。これにより、歯部の引張降伏伸びを確保することができるため、上述したように、歯面に係る面圧を低減させることができ、歯面の摩耗及び破損を好適に低減することができる。
【００３０】
一実施形態において、本発明に係る操舵装置用ギヤは、ポリアミド樹脂組成物を、後述するようなギヤの形状に成形することにより製造することができる。なお、操舵装置用ギヤの全体を、一体的にポリアミド樹脂組成物を成形して作製してもよいし、操舵装置用ギヤを、歯部と、歯部を支持する中央部とから構成するようにして、当該歯部を、ポリアミド樹脂組成物を成形して作製するようにしてもよい。操舵装置用ギヤの中央部は、例えば、金属によって形成されたものを用いることができるが、これに限定されない。
【００３１】
また、一実施形態において、本発明に係る操舵装置用ギヤは、動力発生部から転舵軸又は操舵部材に動力を伝達する経路中に設けられたギヤであり得、特に、減速機を構成するギヤであることが好ましい。本発明に係る操舵装置用ギヤは、高負荷が掛かる減速機用ギヤとして好適に使用することができる。
【００３２】
また、一実施形態において、本発明に係る操舵装置用ギヤは、外歯歯車、内歯歯車又は傘歯歯車であってもよい。また、一実施形態において、本発明に係る操舵装置用ギヤは、平歯歯車又は斜歯歯車であってもよい。また、一実施形態において、本発明に係る操舵装置用ギヤは、ウォームホイール、プラネタリーギヤ、サンギヤ又はリングギヤであってもよい。
【００３３】
以下、本発明の幾つかの実施形態について図面を参照して説明する。
【００３４】
〔実施形態１〕
まず、本発明の実施形態１に係る操舵装置１について図１〜図３を参照して説明する。
【００３５】
図１は、操舵装置１の概略構成の一例を模式的に示す模式図である。図１に示すように、操舵装置１は、操舵部材２００、第１のステアリングシャフト１０１、第１の自在継手２０１、中間シャフト１０４、第２の自在継手２０２、第１のピニオンシャフト１０５、第２のピニオンシャフト１０６、第１のトルクセンサー１０７、第１のピニオンギヤ２１０、ラックバー（転舵軸）２１１、タイロッド２１２、ナックルアーム２１３、第１の動力発生部（動力発生部）２２０、第１の動力伝達シャフト２２１、第１のウォームギヤ２２２、第１のウォームホイール（操舵装置用ギヤ）２２３、第２の動力伝達シャフト２２４、第２のピニオンギヤ２２５、制御部３００及び車輪４００を備えている。
【００３６】
操舵装置１は、第１の動力発生部２２０が発生させたアシスト力を、第１のウォームギヤ２２２、第１のウォームホイール２２３、及び第２のピニオンギヤ２２５を介してラックバー２１１に伝達するデュアルピニオンアシスト（ＤＰＡ）タイプの電動パワーステアリング装置である。本実施形態において、第１のウォームホイール２２３が、本発明に係る操舵装置用ギヤである。
【００３７】
操舵部材２００は、運転者によって操舵操作される部材である。操舵部材２００として、図１に示すように、ホイール形状を有するステアリングホイールを例に挙げるが、これは本実施形態を限定するものではなく、運転者による操舵操作を受け付けることができるものであれば他の形状や機構を有するものであってもよい。
【００３８】
操舵部材２００、第１のステアリングシャフト１０１、中間シャフト１０４、第１のピニオンシャフト１０５、第２のピニオンシャフト１０６、及び第１のピニオンギヤ２１０は、互いにトルク伝達可能に接続されている。
【００３９】
本実施形態では、第１のステアリングシャフト１０１の上端は、操舵部材２００に固定され、操舵部材２００と一体的に回転する。また、第１のステアリングシャフト１０１の下端と、中間シャフト１０４の上端とは、第１の自在継手２０１を介して互いに連動するように接続されている。また、中間シャフト１０４の下端と第１のピニオンシャフト１０５の上端とは、第２の自在継手２０２を介して互いに連動するように接続されている。
【００４０】
なお、「上端」とは、運転者の操舵操作に応じた操舵力の伝達経路において上流側の端部（すなわち、入力側の端部）のことを指し、「下端」とは、操舵力の伝達経路において下流側の端部（すなわち、出力側の端部）のことを指す（以下同様）。
【００４１】
また、第１のピニオンシャフト１０５と第２のピニオンシャフト１０６とはトルク伝達可能かつ弾性的に接続されており、第１のピニオンシャフト１０５と第２のピニオンシャフト１０６との間に生じる捩れを第１のトルクセンサー１０７によって検出する。詳細については後述する。
【００４２】
また、第１のピニオンギヤ２１０は、第２のピニオンシャフト１０６の下端に固定され、第２のピニオンシャフト１０６と一体的に回転する。ラックバー２１１は、第１のピニオンギヤ２１０の回転に応じて車輪４００を転舵させるための構成であり、ラックバー２１１には、第１のピニオンギヤ２１０と噛み合うラック歯が形成されている。
【００４３】
上記のように構成された操舵装置１では、運転者が操舵部材２００を介した操舵操作を行うと、第１のピニオンギヤ２１０が回転し、ラックバー２１１の軸方向に沿って、ラックバー２１１が変位する。これにより、ラックバー２１１の両端に設けられたタイロッド２１２、及び、タイロッド２１２に連結されたナックルアーム２１３を介して、車輪４００が転舵される。
【００４４】
（第１のアシスト力発生装置１０）
続いて、アシスト力を発生させ、当該アシスト力をラックバー２１１に伝達する機能を有する第１のアシスト力発生装置１０について説明する。図２は、第１のアシスト力発生装置１０の部分構造を模式的に示す模式図である。
【００４５】
本実施形態において、第１のアシスト力発生装置１０は、第１のトルクセンサー１０７、第１の動力発生部２２０、第１の動力伝達シャフト２２１、第１のウォームギヤ２２２、第１のウォームホイール２２３、第２の動力伝達シャフト２２４及び第２のピニオンギヤ２２５によって構成される。
【００４６】
第１のトルクセンサー１０７は、第１のピニオンシャフト１０５と第２のピニオンシャフト１０６との間に生じる捩れを検出する。より具体的には、第１のピニオンシャフト１０５及び第２のピニオンシャフト１０６の内部には空洞が形成されており、当該空洞内に、第１のピニオンシャフト１０５と第２のピニオンシャフト１０６とを弾性的に連結するためのトーションバーが配置されている。運転者が操舵部材２００を介した操舵操作を行うと、第１のピニオンシャフト１０５と第２のピニオンシャフト１０６との間に、操舵操作のトルクＴの大きさに応じた捩れ角θTが生じる。第１のトルクセンサー１０７は、この捩れ角θTを検出し、検出結果を示すトルクセンサー信号ＳＬ１０７を制御部３００に供給する。
【００４７】
第１の動力発生部２２０は、制御部３００から供給されるトルク制御信号ＳＬ２２０に従い、第１の動力伝達シャフト２２１及び第１のウォームギヤ２２２に対してトルクを与える。第１の動力発生部２２０は、例えば、モータ本体である。第１のウォームギヤ２２２は、第１の動力伝達シャフト２２１とトルク伝達可能に接続されており、例えば、第１の動力伝達シャフト２２１と一体に回転するようになっている。これにより、第１の動力発生部２２０によって、第１のウォームギヤ２２２は回転駆動される。なお、第１の動力発生部２２０として、汎用の電動モータを用いれば、製造コストを更に抑制することができる。
【００４８】
第１のウォームホイール２２３は、第１のウォームギヤ２２２と噛み合っており、第１のウォームギヤ２２２からトルクが伝達される。なお、第１のウォームギヤ２２２と第１のウォームホイール２２３との組み合わせは、第１の動力発生部２２０が発生させる回転の減速機として機能するようにギヤ比が調整されていることが好ましい。
【００４９】
第１のウォームホイール２２３は、第２の動力伝達シャフト２２４を介して、第２のピニオンギヤ２２５にトルク伝達可能に接続されており、例えば、第２の動力伝達シャフト２２４及び第２のピニオンギヤ２２５と一体に回転するようになっている。これにより、第１の動力発生部２２０が発生させたトルクが、第２のピニオンギヤ２２５に伝達される。
【００５０】
第２のピニオンギヤ２２５には、ラックバー２１１に設けられたラック歯２１１ａが噛み合っており、第２のピニオンギヤ２２５が回転することによって、ラックバー２１１に推力を与えることができる。
【００５１】
なお、図２に示すように、第１のウォームギヤ２２２、第１のウォームホイール２２３、第２の動力伝達シャフト２２４及び第２のピニオンギヤ２２５は、ハウジング２２６内に収容されており、第２のピニオンギヤ２２５にラック歯２１１ａが噛み合うように、ラックバー２１１が、第２のピニオンギヤ２２５に対して付勢部材２２８によって付勢されている。
【００５２】
制御部３００は、運転者による操舵操作に応じて、第１の動力発生部２２０が発生させるアシスト力を制御する。図１では、制御部３００は、第１のアシスト力発生装置１０とは異なる位置に配置されているが、第１のアシスト力発生装置１０内に制御部３００を配置してもよい。
【００５３】
制御部３００は、第１のトルクセンサー１０７から供給されるトルクセンサー信号ＳＬ１０７を参照して、第１の動力発生部２２０が発生させるアシスト力を制御するためのトルク制御信号ＳＬ２２０を生成し、第１の動力発生部２２０に供給する。なお、制御部３００は、操舵部材２００の操舵角を示す信号、及び車速センサからの車速信号などを更に参照して、トルク制御信号ＳＬ２２０を生成する構成としてもよい。
【００５４】
（第１のウォームホイール２２３）
続いて、本発明に係る操舵装置用ギヤである第１のウォームホイール２２３について説明する。図３（ａ）は、第１のウォームホイール２２３の斜視図であり、図３（ｂ）は、第１のウォームホイール２２３の断面図である。
【００５５】
図３に示すように、第１のウォームホイール２２３は、斜歯が刻まれた歯部２２３ａと、歯部２２３ａを支持する中央部２２３ｂとを備えている。歯部２２３ａは、ポリアミド樹脂を主成分とするポリアミド樹脂組成物を成形してなるものである。ポリアミド樹脂及びポリアミド樹脂組成物が満たすべき条件等については、本発明に係る操舵装置用ギヤと同様であるため、説明を省略する。中央部２２３ｂは金属からなる。ただし、第１のウォームホイール２２３の全体を、ポリアミド樹脂組成物から形成してもよい。
【００５６】
第１のウォームホイール２２３は、第１の動力発生部２２０に対してトルク伝達可能に接続されているギヤであり、より詳細には、第１の動力発生部２２０によって回転駆動される第１のウォームギヤ２２２に噛み合うギヤである。そして、第１のウォームホイール２２３は、操舵部材２００に対してトルク伝達可能に接続される第１のピニオンギヤ２１０とは異なる位置においてラックバー２１１に設けられたラック歯に噛み合う第２のピニオンギヤと一体的に回転する。このような第１のウォームホイール２２３には、他の構成における操舵装置用ギヤ（例えば、実施形態２における第２のウォームホイール１６）に比べて、大きい負荷が掛かるが、第１のウォームホイール２２３は、本発明に係る操舵装置用ギヤであるため、高耐久性が求められる条件において好適に使用することができる。
【００５７】
〔実施形態２〕
本発明の実施形態２に係る操舵装置２について、図４を参照して説明する。本明細書において既に説明した部材には同じ参照符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００５８】
図４に示すように、操舵装置２は、操舵装置１における第１のアシスト力発生装置１０の替わりに、第２のアシスト力発生装置２０を備えている。第２のアシスト力発生装置２０は、第２のトルクセンサー１２、第２の動力発生部１３、第３の動力伝達シャフト１４、第２のウォームギヤ１５、及び第２のウォームホイール１６を備えている。
【００５９】
また、操舵装置２では、第１のステアリングシャフト１０１の下端が、第２のステアリングシャフト１０２の上端に、トルク伝達可能かつ弾性的に接続されており、第２のステアリングシャフト１０２の下端が、中間シャフト１０４の上端と、第１の自在継手２０１を介して互いに連動するように接続されている。また、第１のピニオンギヤ２１０は、第１のピニオンシャフト１０５の下端に固定され、第１のピニオンシャフト１０５と一体的に回転する。第２のピニオンシャフト１０６は存在しない。
【００６０】
操舵装置２は、第２の動力発生部１３が発生させたアシスト力を、第２のウォームギヤ１５及び第２のウォームホイール１６を介して第２のステアリングシャフト１０２に伝達するコラムアシストタイプの電動パワーステアリング装置である。本実施形態において、第２のウォームホイール１６が、本発明に係る操舵装置用ギヤである。
【００６１】
第２のトルクセンサー１２は、第１のトルクセンサー１０７と同様に、第１のステアリングシャフト１０１と第２のステアリングシャフト１０２との間に生じる捩れを検出し、検出結果を示すトルクセンサー信号ＳＬ１２を制御部３００に供給する。
【００６２】
第２の動力発生部１３は、制御部３００から供給されるトルク制御信号ＳＬ１３に従い、第３の動力伝達シャフト１４に対してトルクを与える。第２のウォームギヤ１５は、第３の動力伝達シャフト１４とトルク伝達可能に接続されており、例えば、第３の動力伝達シャフト１４と一体に回転するようになっている。これにより、第２の動力発生部１３によって、第２のウォームギヤ１５は回転駆動される。
【００６３】
第２のウォームホイール１６は、第２のウォームギヤ１５と噛み合っており、第２のウォームギヤ１５からトルクが伝達される。なお、第２のウォームギヤ１５と第２のウォームホイール１６との組み合わせは、第２の動力発生部１３が発生させる回転の減速機として機能するようにギヤ比が調整されていることが好ましい。
【００６４】
第２のウォームホイール１６は、第２のステアリングシャフト１０２にトルク伝達可能に接続されており、例えば、第２のステアリングシャフト１０２と一体に回転するようになっている。これにより、第２の動力発生部１３が発生させたトルクが、第２のステアリングシャフト１０２に伝達される。
【００６５】
制御部３００は、運転者による操舵操作に応じて、第２の動力発生部１３が発生させるアシスト力を制御する。図４では、制御部３００は、第２のアシスト力発生装置２０とは異なる位置に配置されているが、第２のアシスト力発生装置２０内に制御部３００を配置してもよい。
【００６６】
制御部３００は、第２のトルクセンサー１２から供給されるトルクセンサー信号ＳＬ１２を参照して、第２の動力発生部１３が発生させるアシスト力を制御するためのトルク制御信号ＳＬ１３を生成し、第２の動力発生部１３に供給する。なお、制御部３００は、操舵部材２００の操舵角を示す信号、及び車速センサからの車速信号などを更に参照して、トルク制御信号ＳＬ１３を生成する構成としてもよい。
【００６７】
（第２のウォームホイール１６）
続いて、本発明に係る操舵装置用ギヤである第２のウォームホイール１６について説明する。第２のウォームホイール１６は、図３に示す第１のウォームホイール２２３のように、斜歯が刻まれた歯部と、歯部を支持する中央部とから構成される。歯部は、ポリアミド樹脂を主成分とするポリアミド樹脂組成物を成形してなるものである。ポリアミド樹脂及びポリアミド樹脂組成物が満たすべき条件等については、本発明に係る操舵装置用ギヤと同様であるため、説明を省略する。中央部は金属からなる。ただし、第２のウォームホイール１６の全体を、ポリアミド樹脂組成物から形成してもよい。
【００６８】
第２のウォームホイール１６は、第２の動力発生部１３に対してトルク伝達可能に接続されているギヤであり、より詳細には、第２の動力発生部１３によって回転駆動される第２のウォームギヤ１５に噛み合うギヤである。そして、第２のウォームホイール１６は、操舵部材２００に対してトルク伝達可能に接続される第２のステアリングシャフト１０２と一体的に回転する。このような第２のウォームホイール１６に対しても、本発明に係る操舵装置用ギヤを好適に適用することができる。
【００６９】
〔実施形態３〕
本発明の実施形態３に係る操舵装置３について、図５を参照して説明する。本明細書において既に説明した部材には同じ参照符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００７０】
図５に示すように、操舵装置３は、操舵装置１における第１のアシスト力発生装置１０の替わりに、第３のアシスト力発生装置３０を備えている。第３のアシスト力発生装置３０は、第１のトルクセンサー１０７、第３の動力発生部１１０、第４の動力伝達シャフト１１１、第３のウォームギヤ１１２、及び第３のウォームホイール１１３を備えている。
【００７１】
操舵装置３は、第３の動力発生部１１０が発生させたアシスト力を、第３のウォームギヤ１１２及び第３のウォームホイール１１３を介して第１のピニオンシャフト１０５に伝達するピニオンアシストタイプの電動パワーステアリング装置である。本実施形態において、第３のウォームホイール１１３が、本発明に係る操舵装置用ギヤである。
【００７２】
第３の動力発生部１１０は、制御部３００から供給されるトルク制御信号ＳＬ１１０に従い、第４の動力伝達シャフト１１１に対してトルクを与える。第３のウォームギヤ１１２は、第４の動力伝達シャフト１１１とトルク伝達可能に接続されており、例えば、第４の動力伝達シャフト１１１と一体に回転するようになっている。これにより、第３の動力発生部１１０によって、第３のウォームギヤ１１２は回転駆動される。
【００７３】
第３のウォームホイール１１３は、第３のウォームギヤ１１２と噛み合っており、第３のウォームギヤ１１２からトルクが伝達される。なお、第３のウォームギヤ１１２と第３のウォームホイール１１３との組み合わせは、第３の動力発生部１１０が発生させる回転の減速機として機能するようにギヤ比が調整されていることが好ましい。
【００７４】
第３のウォームホイール１１３は、第１のピニオンシャフト１０５にトルク伝達可能に接続されており、例えば、第１のピニオンシャフト１０５と一体に回転するようになっている。これにより、第３の動力発生部１１０が発生させたトルクが、第１のピニオンシャフト１０５に伝達される。
【００７５】
制御部３００は、運転者による操舵操作に応じて、第３の動力発生部１１０が発生させるアシスト力を制御する。図５では、制御部３００は、第３のアシスト力発生装置３０とは異なる位置に配置されているが、第３のアシスト力発生装置３０内に制御部３００を配置してもよい。
【００７６】
制御部３００は、第１のトルクセンサー１０７から供給されるトルクセンサー信号ＳＬ１０７を参照して、第３の動力発生部１１０が発生させるアシスト力を制御するためのトルク制御信号ＳＬ１１０を生成し、第３の動力発生部１１０に供給する。なお、制御部３００は、操舵部材２００の操舵角を示す信号、及び車速センサからの車速信号などを更に参照して、トルク制御信号ＳＬ１１０を生成する構成としてもよい。
【００７７】
（第３のウォームホイール１１３）
続いて、本発明に係る操舵装置用ギヤである第３のウォームホイール１１３について説明する。第３のウォームホイール１１３は、図３に示す第１のウォームホイール２２３のように、斜歯が刻まれた歯部と、歯部を支持する中央部とから構成される。歯部は、ポリアミド樹脂を主成分とするポリアミド樹脂組成物を成形してなるものである。ポリアミド樹脂及びポリアミド樹脂組成物が満たすべき条件等については、本発明に係る操舵装置用ギヤと同様であるため、説明を省略する。中央部は金属からなる。ただし、第３のウォームホイール１１３の全体を、ポリアミド樹脂組成物から形成してもよい。
【００７８】
第３のウォームホイール１１３は、第３の動力発生部１１０に対してトルク伝達可能に接続されているギヤであり、より詳細には、第３の動力発生部１１０によって回転駆動される第３のウォームギヤ１１２に噛み合うギヤである。そして、第３のウォームホイール１１３は、操舵部材２００に対してトルク伝達可能に接続される第１のピニオンシャフト１０５と一体的に回転する。このような第３のウォームホイール１１３に対しても、本発明に係る操舵装置用ギヤを好適に適用することができる。
【００７９】
〔実施形態４〕
本発明の実施形態４に係る操舵装置４について、図６を参照して説明する。本明細書において既に説明した部材には同じ参照符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００８０】
図６に示すように、操舵装置４は、操舵装置２における第２のアシスト力発生装置２０の替わりに、転舵力発生装置４０及び反力発生装置５０を備えている。
【００８１】
転舵力発生装置４０は、第１の動力発生部２２０、第１の動力伝達シャフト２２１、第１のウォームギヤ２２２、第１のウォームホイール２２３、第２の動力伝達シャフト２２４及び第２のピニオンギヤ２２５を備え、転舵力を発生させて、当該転舵力をラックバー２１１に伝達する機能を有する。
【００８２】
また、反力発生装置５０は、第２のトルクセンサー１２、第２の動力発生部１３、第３の動力伝達シャフト１４、第２のウォームギヤ１５、第２のウォームホイール１６、及びクラッチ部１７を備え、操舵操作に対する反力を発生させ、当該反力を操舵部材２００に伝達する機能を有する。
【００８３】
また、第２のステアリングシャフト１０２の下端と、第３のステアリングシャフト１０３の上端とが、クラッチ部１７を介して接続されており、第３のステアリングシャフト１０３の下端が、中間シャフト１０４の上端と、第１の自在継手２０１を介して互いに連動するように接続されている。
【００８４】
操舵装置４は、（１）操舵部材２００と第１のピニオンギヤ２１０との間のトルク伝達経路を、クラッチ部１７によって機械的に接続又は遮断することが可能であり、（２）前記トルク伝達経路が遮断された状態において、操舵部材２００を介した操舵操作に応じて車輪４００の転舵角を電気的に制御可能であるという少なくとも２つの機能を備えたステアバイワイヤ方式の操舵装置である。本実施形態において、第１のウォームホイール２２３及び第２のウォームホイール１６が、本発明に係る操舵装置用ギヤである。
【００８５】
クラッチ部１７は、制御部３００から供給されるクラッチ制御信号ＳＬ１７に従い、操舵部材２００と第１のピニオンギヤ２１０との間のトルク伝達経路を機械的に接続するか又は遮断するかを切り替えるための構成である。より具体的には、クラッチ部１７は、クラッチ制御信号ＳＬ１７に従い、第２のステアリングシャフト１０２の下端と、第３のステアリングシャフト１０３の上端との間のトルク伝達を、機械的に接続するか又は遮断するかを切り替える。クラッチ部１７の具体的構成は本実施形態を限定するものではないが、例えば、電磁ソレノイドを用いたロック機構を有する噛み合いクラッチ、ローラクラッチ、又はクラッチ板を複数備える多板クラッチ等を用いることができる。
【００８６】
制御部３００は、運転者による操舵操作に応じて、第１の動力発生部２２０が発生させるトルク及び第２の動力発生部１３が発生させるトルクを制御する。
【００８７】
より具体的には、制御部３００は、第２のトルクセンサー１２から供給されるトルクセンサー信号ＳＬ１２を参照して、第２の動力発生部１３が発生させるトルクを制御するためのトルク制御信号ＳＬ１３と、第１の動力発生部２２０が発生させるトルクを制御するためのトルク制御信号ＳＬ２２０とを生成し、それぞれ、第２の動力発生部１３と第１の動力発生部２２０とに供給する。制御部３００は、操舵部材２００の操舵角を示す信号、及び車速センサからの車速信号などを更に参照して、トルク制御信号ＳＬ１３及びトルク制御信号ＳＬ２２０を生成する構成としてもよい。
【００８８】
また、制御部３００は、クラッチ制御信号ＳＬ１７をクラッチ部１７に供給することにより、クラッチ部１７の接続状態及び遮断状態の切り替えを制御する。
【００８９】
クラッチ部１７が遮断状態にあるとき、制御部３００は、運転者による操舵操作に対する反力を発生させるよう第２の動力発生部１３を制御する。より具体的には、制御部３００は、操舵部材２００を介して入力された運転者の操舵トルクとは逆向きの反力トルクがステアリングシャフトに伝達されるように第２の動力発生部１３を制御する。これにより、運転者は、操舵操作に対する操作感を得ることができる。
【００９０】
制御部３００によるクラッチ部１７の具体的な制御方法は本実施形態を限定するものではないが、例えば、制御部３００は、操舵装置４に何らかの異常が生じた場合やイグニッションオフ時等に、クラッチ部１７を接続状態に切り替える構成とすることができる。このような構成とすれば、異常発生時やイグニッションオフ時等に、運転者は、電気的経路を経由せずとも車輪４００を転舵することができる。
【００９１】
また、制御部３００は、クラッチ部１７が接続状態にあるとき、操舵部材２００を介して入力された運転者の操舵トルクと同じ向きのトルクが第２のステアリングシャフト１０２に伝達されるように第２の動力発生部１３を制御する構成としてもよい。これにより、運転者は、クラッチ部１７が接続状態であっても、大きな力を要することなく、操舵操作を行うことができる。
【００９２】
なお、第１のウォームホイール２２３及び第２のウォームホイール１６のうち一方のみを本発明に係る操舵装置用ギヤとして構成してもよい。
【実施例】
【００９３】
以下の樹脂１〜４について物性を測定した。また、各樹脂を成形して歯部を形成し、金属製の中央部と一体化させ、図３に示すようなウォームホイールを作製した。そして、作製した各ウォームホイールを、図１に示すような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として実際に使用し、適性を評価した。
【００９４】
樹脂１としては、ポリアミド４１０「ＥｃｏＰａＸＸ  Ｑ２１０Ｅ−Ｈ」（ＤＳＭ社）を、樹脂２としては、ポリアミド６６「Ｚｙｔｅｌ  １０３ＨＳＬ」（ＤｕＰｏｎｔ社）をそれぞれ使用した。なお、ポリアミド４１０の構造式を化１に、ポリアミド６６の構造式を化２にそれぞれ示す。
【００９５】
【化１】
2017128210.tif 000003
【００９６】
【化２】
2017128210.tif 000004
【００９７】
結果を表１に示す。なお、粘度数は、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ  Ｋ６９３３）に準拠して測定した。引張降伏伸びは、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ  ７１６１）に準拠して測定した。吸水率は、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ  ７１６１）に準拠して測定した２３℃５０％Ｒ．Ｈ．における前記ポリアミド樹脂組成物の平衡吸水率である。また、ギヤ適性としては、歯面の摩耗及び破損を低減できたものを○と、特に低減できたものを◎として評価した。結果を表１に示す。
【００９８】
【表１】
2017128210.tif 000005
【００９９】
樹脂１を用いて作製したウォームホイール、及び、樹脂２を用いて作製したウォームホイールのそれぞれについて、ウォームホイールに伝達されるトルクを、（Ａ）２９．６Ｎｍ、（Ｂ）６３．７Ｎｍの何れかとして、（１）ステアリングの中立位置から、（２）ステアリングの一方の限界まで転舵し、（３）ステアリングの他方の限界まで転舵し、（４）ステアリングの中立位置に戻すというサイクルを繰り返し行い、各ウォームホイールのバックラッシ角度の変化を測定した。結果を図７に示す。
【０１００】
図７に示すように、何れのトルクにおいても、サイクル数が多くなると、樹脂１を用いて作製したウォームホイール（ＰＡ４１０）の方が、樹脂２を用いて作製したウォームホイール（ＰＡ６６）よりも、バックラッシ変化量が小さくなる傾向にあった。すなわち、樹脂１を用いて作製したウォームホイール（ＰＡ４１０）の方が高耐久性であることが示された。
【０１０１】
特に、トルクが６３．７Ｎｍの場合には、サイクル数が７００００を超えると、樹脂２を用いて作製したウォームホイール（ＰＡ６６）は、樹脂１を用いて作製したウォームホイール（ＰＡ４１０）よりも、顕著にバックラッシ変化量が大きくなった。このように、ウォームホイールに伝達されるトルクが増大する程、樹脂１を用いて作製したウォームホイールの方が、樹脂２を用いて作製したウォームホイールよりも有利になることが示された。
【０１０２】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１０３】
１〜４  操舵装置
１０    第１のアシスト力発生装置
１２    第２のトルクセンサー
１３    第２の動力発生部（動力発生部）
１５    第２のウォームギヤ（ウォームギヤ）
１６    第２のウォームホイール（操舵装置用ギヤ、ウォームホイール）
２０    第２のアシスト力発生装置
３０    第３のアシスト力発生装置
４０    転舵力発生装置
５０    反力発生装置
１０１  第１のステアリングシャフト
１０２  第２のステアリングシャフト
１０３  第３のステアリングシャフト
１０５  第１のピニオンシャフト
１０６  第２のピニオンシャフト
１０７  第１のトルクセンサー
１１０  第３の動力発生部（動力発生部）
１１２  第３のウォームギヤ（ウォームギヤ）
１１３  第３のウォームホイール（操舵装置用ギヤ、ウォームホイール）
２００  操舵部材
２１０  第１のピニオンギヤ
２１１  ラックバー（転舵軸）
２１１ａ  ラック歯
２２０  第１の動力発生部（動力発生部）
２２２  第１のウォームギヤ（ウォームギヤ）
２２３  第１のウォームホイール（操舵装置用ギヤ、ウォームホイール）
２２３ａ  歯部
２２３ｂ  中央部
２２５  第２のピニオンギヤ
３００  制御部
４００  車輪
【図１】
2017128210.tif 000006
【図２】
2017128210.tif 000007
【図３】
2017128210.tif 000008
【図４】
2017128210.tif 000009
【図５】
2017128210.tif 000010
【図６】
2017128210.tif 000011
【図７】
2017128210.tif 000012