【手続補正書】
【提出日】平成20年6月6日(2008.6.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】  電動式パワーステアリング装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】  少なくとも外周の歯が合成樹脂よりなる環状部材及び該環状部材の内側に嵌合された芯部材を有する大歯車と、該大歯車に噛合する小歯車とを備えた電動式パワーステアリング装置において、前記芯部材と前記環状部材との嵌合部に、前記環状部材の膨張によるラジアル方向への体積増加を抑制するための空所を周方向に離間して複数配置してあることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
【請求項２】  前記空所は周方向に長い長孔からなる請求項１記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項３】  少なくとも外周の歯が合成樹脂よりなる環状部材及び該環状部材の内側に嵌合された芯部材を有する大歯車と、該大歯車に噛合する小歯車とを備えた電動式パワーステアリング装置において、前記環状部材の両側面間の中央部に、該環状部材の膨張によるラジアル方向への体積増加を抑制するための空所を全周に亘って配置してあることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
【請求項４】  少なくとも外周の歯が合成樹脂よりなる環状部材及び該環状部材の内側に嵌合された芯部材を有する大歯車と、該大歯車に噛合する小歯車とを備えた電動式パワーステアリング装置において、前記環状部材の内側に、該環状部材の膨張によるラジアル方向への体積増加を抑制するための空所を周方向に離間して複数配置してあることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも外周の歯が合成樹脂よりなる環状部材及び該環状部材の内側に嵌合された芯部材を有する大歯車と、該大歯車に噛合する小歯車とを備えた電動式パワーステアリング装置に関する。
【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１１は従来の電動式パワーステアリング装置の構成を示す断面図、図１２は従来の電動式パワーステアリング装置が備える減速歯車機構の構成を示す断面図である。
自動車用の電動式パワーステアリング装置としては、図１１、図１２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を介してその下端が同軸的に連結され、その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、車速、操舵輪１００の舵角等に基づいて駆動される操舵補助用のモータ１０５と、該モータ１０５の回転に連動するウォーム１０６と、該ウォーム１０６に噛合するウォームホイール１０７と、前記ウォーム１０６及び操舵軸１０３を回転可能に支持したハウジング１０８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１０５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】
ウォームホイール１０７は、前記ウォーム１０６に噛合する歯を有する合成樹脂製の環状部材１０９と、該環状部材１０９の内側に嵌合された金属製の芯部材１１０とを備え、該芯部材１１０が前記操舵軸１０３に支持され、ウォーム１０６との噛合による騒音を小さくするようにしてある。
【０００５】
ウォーム１０６は、前記操舵軸１０３の軸芯と交叉するように配置され、一対の転がり軸受１１２，１１３を介してハウジング１０８の嵌合孔内に支持されており、ウォームホイール１０７を支持した第２の操舵軸１０３は一対の転がり軸受１１４，１１５を介してハウジング１０８内に支持されており、ウォーム１０６及びウォームホイール１０７のラジアル方向及びアキシアル方向への移動が阻止されている。
【０００６】
このようにウォーム１０６及びウォームホイール１０７が用いられた電動式パワーステアリング装置にあっては、ウォーム１０６及びウォームホイール１０７の噛合部に適宜のバックラッシュ量を設けてウォーム１０６及びウォームホイール１０７をスムースに回転させるようにしてある。このバックラッシュ量が大きいときは歯打ち音が発生し、該歯打ち音が自動車の室内に洩れることになり、また、噛合部のバックラッシュ量が小さいときは負荷が大きくなり、ウォーム１０６及びウォームホイール１０７を円滑に回転させることができなくなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、以上の如く構成された従来の電動式パワーステアリング装置は、ウォーム１０６及びウォームホイール１０７のラジアル方向への移動が阻止されており、ウォーム１０６及びウォームホイール１０７の回転中心間距離が固定されているため、雰囲気温度が高くなり、減速歯車機構の温度が例えば８０〜１４０℃の高温になったとき、又は、減速歯車機構周りの湿度が比較的高くなったとき、噛合い詰まりが発生することになり、改善策が要望されていた。
【０００８】
発明者はこの噛合い詰まりの原因を追及した結果、環状部材１０９及び該環状部材１０９の内側に嵌合された芯部材１１０を有するウォームホイール１０７の環状部材１０９は合成樹脂製であり、芯部材１１０とウォーム１０６とは金属製であり、何れも材質の線膨張係数が異なるにも拘らず、線膨張係数を考慮することなく、個々の部品が許容寸法となるように加工されているため、組み立てるときの室温及び湿度においてバックラッシュ量が適正であったものが、雰囲気温度等による減速歯車機構の温度上昇、減速歯車機構周りの湿度上昇によって合成樹脂製の環状部材１０９が金属製の芯部材１１０及びウォーム１０６に比べて大きく膨張し、該環状部材１０９のラジアル方向外方への体積が増加し、噛合い詰まりが発生することを見出した。
【０００９】
本発明は斯かる知見に基づいてなされたものであり、主たる目的はラジアル方向への体積増加による噛合い詰まりを抑制し得る歯車を備える電動式パワーステアリング装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る電動式パワーステアリング装置は、少なくとも外周の歯が合成樹脂よりなる環状部材及び該環状部材の内側に嵌合された芯部材を有する大歯車と、該大歯車に噛合する小歯車とを備えた電動式パワーステアリング装置において、前記芯部材と前記環状部材との嵌合部に、前記環状部材の膨張によるラジアル方向への体積増加を抑制するための空所を周方向に離間して複数配置してあることを特徴とする。
【００１１】
第１発明にあっては、雰囲気温度等による大歯車の温度上昇、湿度上昇によって環状部材が膨張し、ラジアル方向への体積が増加するとき、前記空所が狭くなり、膨張による体積増加の一部を空所によって吸収することができる。この結果、ラジアル方向外方への体積増加を空所によって抑制でき、この体積増加による噛合い詰まりをなくし得る。また、体積増加によって前記空所があまり狭くならない場合、小歯車との噛合によって前記空所と環状部材の歯面との間を空所の方向に撓ませることが可能であるため、小歯車との噛合状態でラジアル方向外方への体積増加を抑制でき、体積増加による噛合い詰まりをなくし得る。しかも、空所が周方向に分散されているため、所望の耐久性を確保しつつラジアル方向外方への体積増加を抑制できる。また、芯部材によって環状部材の絶対量を少なくすることができ、膨張による体積増加量を少なくすることができるとともに、環状部材を成形するとき、成形用型によって前記空所を簡易に得ることができる。
【００１２】
第２発明に係る電動式パワーステアリング装置は、前記空所は周方向に長い長孔からなることを特徴とする。
第２発明にあっては、空所が周方向に長いため、空所の全長に亘ってラジアル方向への体積増加の一部を吸収することができ、噛合い詰まりをより一層なくし得る。
【００１３】
第３発明に係る電動式パワーステアリング装置は、少なくとも外周の歯が合成樹脂よりなる環状部材及び該環状部材の内側に嵌合された芯部材を有する大歯車と、該大歯車に噛合する小歯車とを備えた電動式パワーステアリング装置において、前記環状部材の両側面間の中央部に、該環状部材の膨張によるラジアル方向への体積増加を抑制するための空所を全周に亘って配置してあることを特徴とする。
第３発明にあっては、雰囲気温度等による大歯車の温度上昇、湿度上昇によって環状部材が膨張し、ラジアル方向への体積が増加するとき、前記空所が狭くなり、体積増加の一部を空所によって吸収することができるため、ラジアル方向外方への体積増加を抑制でき、この体積増加による噛合い詰まりをなくし得る。また、体積増加によって前記空所があまり狭くならない場合、小歯車との噛合によって前記空所と歯面との間を撓ませることが可能であるため、小歯車との噛合状態でラジアル方向外方への体積増加を抑制でき、噛合い詰まりをなくし得る。しかも、空所を隠蔽することができるため、空所へのゴミなどの侵入を確実に禁止することができる。また、芯部材によって環状部材の絶対量を少なくすることができ、膨張による体積増加量を少なくすることができるとともに、環状部材を成形するとき、成形用型によって前記空所を簡易に得ることができる。
【００１４】
第４発明に係る電動式パワーステアリング装置は、少なくとも外周の歯が合成樹脂よりなる環状部材及び該環状部材の内側に嵌合された芯部材を有する大歯車と、該大歯車に噛合する小歯車とを備えた電動式パワーステアリング装置において、前記環状部材の内側に、該環状部材の膨張によるラジアル方向への体積増加を抑制するための空所を周方向に離間して複数配置してあることを特徴とする。
第４発明にあっては、雰囲気温度等による大歯車の温度上昇、湿度上昇によって環状部材が膨張し、ラジアル方向への体積が増加するとき、前記空所が狭くなり、体積増加の一部を空所によって吸収することができるため、ラジアル方向外方への体積増加を抑制でき、この体積増加による噛合い詰まりをなくし得る。また、体積増加によって前記空所があまり狭くならない場合、小歯車との噛合によって前記空所と歯面との間を撓ませることが可能であるため、小歯車との噛合状態でラジアル方向外方への体積増加を抑制でき、噛合い詰まりをなくし得る。また、芯部材によって環状部材の絶対量を少なくすることができ、膨張による体積増加量を少なくすることができるとともに、環状部材を成形するとき、成形用型によって前記空所を簡易に得ることができる。
【００１５】
【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式パワーステアリング装置が備える歯車の実施の形態１の構成を示す一部切欠正面図、図２は図１のII−II線の拡大断面図である。この歯車１はモータ３の回転によって回転されるウォーム２と噛合するウォームホイールであり、外周に歯１１を有する合成樹脂製の環状部材１２と、該環状部材１２の内側に嵌合された金属製の芯部材１３とを備え、該芯部材１３と環状部材１２との嵌合部１４に、環状部材１２の膨張によるラジアル方向への体積増加を抑制すべき複数の空所４を周方向に離間して設けられている。
【００１６】
芯部材１３は軟鋼等の金属材料によって円板形に形成してあり、外周面には両側面に亘って突出する複数の凸起１３ａ…が周方向に離間して一体に突設されている。この凸起１３ａ…は例えば前記歯１１に対して１歯とびの歯１１と対応する位置に０．０１〜１．００mmの高さで突設されている。また、芯部材１３の中心部には嵌合孔１３ｂが穿設されており、該嵌合孔１３ｂに回転軸（例えば後記する第２の操舵軸３１）が嵌合される。
【００１７】
環状部材１２は前記芯部材１３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することにより成形してあり、芯部材１３と一体に結合してある。
【００１８】
空所４は前記環状部材１２が成形されるとき、前記芯部材１３の外周面における隣り合う凸起１３ａ，１３ａ間に帯形の中子を配置した状態で成形した後、前記中子を抜き出すことにより芯部材１３の環状部材１２への嵌合部１４、換言すれば、芯部材１３の外周面と環状部材１２の内側との間に環状部材１２の両側面にかけて貫通するように形成してある。この空所４は前記凸起１３ａ…の高さに見合う０．０１〜１．００mmの幅としてあり、温度上昇、湿度上昇によって環状部材１２がラジアル方向へ膨張したとき、この膨張の一部を空所４で吸収するようにしてある。なお、環状部材１２は例えばポリアミド樹脂が用いられる。
【００１９】
このように構成された歯車１は、電動式パワーステアリング装置が備える減速歯車機構Ａのウォームホイールとして使用される。図３は減速歯車機構の構成を示す断面図である。
この減速歯車機構Ａは芯部材１３の貫通孔１３ｂが回転軸５に嵌合固定されたウォームホイール１と、該ウォームホイール１の歯１１と噛合する金属製のウォーム２と、該ウォーム２の歯部２１の両端に連なる軸部２２，２３に嵌合された軸受６，７と、該軸受６，７を介して前記ウォーム２を回転可能に支持したアルミニウム製のハウジング８とを備えており、一方の軸部２３に連結されるモータ３の回転を減速してウォームホイール１に伝達し、回転軸５を回転させるように構成されている。
【００２０】
図４は本発明に係る電動式パワーステアリング装置の構成を示す断面図である。
【００２１】
電動式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１０に繋がり、下端に筒部を有する第１の操舵軸１０と、前記筒部内に挿入されてその上端が前記操舵軸１０の筒部に同軸的に連結され、前記操舵輪９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３０と、下端が前記トーションバー３０の下端に同軸的に連結される第２の操舵軸３１と、前記トーションバー３０の捩れに応じた第１及び第２の操舵軸１０，３１の相対回転変位量によって前記操舵輪９に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ３２と、該トルクセンサ３２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３と、該モータ３の回転に連動し、該回転を減速して第２の操舵軸３１に伝達する前記減速歯車機構Ａと、前記トルクセンサ３２及び前記減速歯車機構Ａが収容されたハウジング８とを備え、このハウジング８に前記モータ３が取付けられている。尚、第２の操舵軸３１が前記回転軸５を構成している。
【００２２】
減速歯車機構Ａは、ウォーム２の軸部２３が前記モータ３の出力軸３ａに繋がっており、また、ウォームホイール１が前記第２の操舵軸３１の中間に嵌合固定されており、これらウォーム２及びウォームホイール１の噛合により前記出力軸３ａの回転を減速して第２の操舵軸３１に伝達し、該第２の操舵軸３１からユニバーサルジョイントを経て例えばラックピニオン式の舵取機構（図示せず）へ伝達するようにしている。尚、第２の操舵軸３１及びユニバーサルジョイントが、ウォームホイール１の回転力を舵取機構に伝達する伝達手段を構成している。
【００２３】
以上の如く構成された電動式パワーステアリング装置において、ウォームホイール１における芯部材１３の環状部材１２への嵌合部１４には膨張による環状部材１２のラジアル方向への体積増加を抑制すべき空所４が設けられているため、温度上昇、湿度上昇によって前記環状部材１２がラジアル方向へ膨張するとき、この環状部材１２は空所４が狭くなるように膨張し、環状部材１２の体積増加の一部が空所４によって吸収される。この結果、ラジアル方向外方への体積増加を抑制でき、この体積増加による噛合い詰まりをなくし得る。また、体積増加によって前記空所４があまり狭くならない場合、体積が増加した環状部材１２の歯１１がウォーム２の歯面に押付けられ、この押付けによって環状部材１２の空所４よりも歯１１側部分が空所４内へ撓み、体積増加の一部を空所４によって吸収することができ、噛合い詰まりをなくし得る。
【００２４】
実施の形態２
図５は歯車の実施の形態２の構成を示す一部切欠正面図、図６は図５のVI−VI線の拡大断面図である。
この実施の形態２の歯車１は、環状部材１２の内側に嵌合された芯部材１３と環状部材１２との嵌合部１４に周方向に離間して複数の空所４を設ける代わりに、前記嵌合部１４における環状部材１２の両側面間の中央部に空所４ａを全周に亘って設けたものである。
【００２５】
軟鋼等の金属材料からなる芯部材１３の外周面で、幅方向両側部には円形のフランジ１３ｃ，１３ｃが突設されており、該フランジ１３ｃ，１３ｃの間を前記空所４ａとしてある。この空所４ａの深さは例えば０．０１〜１．００mmとしてある。
【００２６】
この実施の形態２において、温度上昇、湿度上昇によって前記環状部材１２がラジアル方向へ膨張するとき、この環状部材１２は空所４ａが狭くなるように膨張し、環状部材１２の体積増加の一部が空所４ａによって吸収される。この結果、ラジアル方向外方への体積増加を抑制でき、噛合い詰まりをなくし得る。また、体積増加によって前記空所４ａがあまり狭くならない場合、体積が増加した環状部材１２の歯１１がウォーム２の歯面に押付けられ、この押付けによって環状部材１２の空所４ａよりも歯１１側部分が空所４ａ内へ撓み、体積増加の一部を空所４ａによって吸収することができ、噛合い詰まりをなくし得る。
【００２７】
その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用の説明を省略する。
【００２８】
実施の形態３
図７は歯車の実施の形態３の構成を示す要部の拡大断面図である。
この実施の形態３の歯車１は、環状部材１２の内側に嵌合された芯部材１３と環状部材１２との嵌合部１４に空所４，４ａを設ける代わりに、前記環状部材１２の内周と歯底との間に複数の空所４ｂを周方向に離間して設けたものである。
この空洞４ｂは高さが例えば０．５〜２．０mmであり、周方向に長い長孔としてある。
【００２９】
図８、図９は実施の形態３の歯車が体積増加した状態を示す説明図である。
この実施の形態３において、温度上昇、湿度上昇によって前記環状部材１２がラジアル方向へ膨張するとき、この環状部材１２は空所４ｂが狭くなるように膨張し、環状部材１２の体積増加の一部が空所４ｂによって吸収される。この結果、ラジアル方向外方への体積増加を抑制でき、噛合い詰まりをなくし得る。また、体積増加によって前記空所４ｂがあまり狭くならない場合、体積が増加した環状部材１２の歯１１がウォーム２の歯面に押付けられ、この押付けによって環状部材１２の空所４ｂよりも歯１１側部分が空所４ｂ内へ撓み、体積増加の一部を空所４ｂによって吸収することができ、噛合い詰まりをなくし得る。
【００３０】
その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用の説明を省略する。
【００３１】
実施の形態４
図１０は歯車の実施の形態４の構成を示す要部の拡大断面図である。
この実施の形態４の歯車１は、空所４ｂを周方向に長い長孔とする代わりに、長孔の領域で一列に穿設された複数の丸孔４ｃ…からなる構成としたものである。
【００３２】
その他の構成及び作用は実施の形態１、３と同様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用の説明を省略する。
【００３３】
尚、以上説明した実施の形態では、空所４，４ｂを環状部材１２の両側面に貫通させたが、その他、この空所４，４ｂは環状部材１２の一側面で開口する凹形としてもよい。
また、実施の形態における空所４，４ａ，４ｂは、全体が合成樹脂製のウォームホイール１、環状部材１２の膨張によって撓むことが可能であるか、又は、環状部材１２の空所４ｂよりも歯１１側部分の前記した撓みによって撓むことが可能な可撓性を有する材料が充填された構造としてもよい。
また、以上説明した実施の形態の減速歯車機構は、ウォーム２である小歯車及びウォームホイール１である大歯車を備えたウォーム歯車である他、平歯の小歯車及び大歯車を備えた平歯車であってもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳述したように第１発明によれば、大歯車周りの温度上昇、湿度上昇によって環状部材のラジアル方向への体積が増加するとき、該体積増加の一部を空所によって吸収し得るため、所望の耐久性を確保しつつラジアル方向外方への体積増加を抑制でき、噛合い詰まりをなくし得る。しかも、芯部材によって環状部材の絶対量を少なくすることができ、膨張による体積増加量を少なくすることができるとともに、環状部材を成形するとき、成形用型によって前記空所を簡易に得ることができる。
【００３５】
第２発明によれば、空所が周方向に長いため、空所の全長に亘ってラジアル方向への体積増加の一部を吸収することができ、噛合い詰まりをより一層なくし得る。
【００３６】
第３発明によれば、雰囲気温度等による大歯車の温度上昇、湿度上昇によって環状部材が膨張し、ラジアル方向への体積が増加するとき、前記空所が狭くなり、体積増加の一部を空所によって吸収することができるため、ラジアル方向外方への体積増加を抑制でき、この体積増加による噛合い詰まりをなくし得る。また、体積増加によって前記空所があまり狭くならない場合、小歯車との噛合によって前記空所と歯面との間を撓ませることが可能であるため、小歯車との噛合状態でラジアル方向外方への体積増加を抑制でき、噛合い詰まりをなくし得る。しかも、空所を隠蔽することができるため、空所へのゴミなどの侵入を確実に禁止できる。また、芯部材によって環状部材の絶対量を少なくすることができ、膨張による体積増加量を少なくすることができるとともに、環状部材を成形するとき、成形用型によって前記空所を簡易に得ることができる。
【００３７】
第４発明によれば、雰囲気温度等による大歯車の温度上昇、湿度上昇によって環状部材が膨張し、ラジアル方向への体積が増加するとき、前記空所が狭くなり、体積増加の一部を空所によって吸収することができるため、ラジアル方向外方への体積増加を抑制でき、この体積増加による噛合い詰まりをなくし得る。また、体積増加によって前記空所があまり狭くならない場合、小歯車との噛合によって前記空所と歯面との間を撓ませることが可能であるため、小歯車との噛合状態でラジアル方向外方への体積増加を抑制でき、噛合い詰まりをなくし得る。また、芯部材によって環状部材の絶対量を少なくすることができ、膨張による体積増加量を少なくすることができるとともに、環状部材を成形するとき、成形用型によって前記空所を簡易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に係る電動式パワーステアリング装置が備える歯車の実施の形態１の構成を示す一部切欠正面図である。
【図２】
図１のII−II線の拡大断面図である。
【図３】
本発明に係る電動式パワーステアリング装置が備える減速歯車機構の構成を示す断面図である。
【図４】
本発明に係る電動式パワーステアリング装置の構成を示す断面図である。
【図５】
本発明に係る電動式パワーステアリング装置が備える歯車の実施の形態２の構成を示す一部切欠正面図である。
【図６】
図５のVI−VI線の拡大断面図である。
【図７】
本発明に係る電動式パワーステアリング装置が備える歯車の実施の形態３の構成を示す要部の拡大断面図である。
【図８】
実施の形態３の歯車が体積増加した状態を示す説明図である。
【図９】
実施の形態３の歯車が体積増加した状態を示す説明図である。
【図１０】
本発明に係る電動式パワーステアリング装置が備える歯車の実施の形態４の構成を示す要部の拡大断面図である。
【図１１】
従来の電動式パワーステアリング装置の構成を示す断面図である。
【図１２】
従来の電動式パワーステアリング装置が備える減速歯車機構の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１    ウォームホイール（大歯車）
１１  歯
１２  環状部材
１３  芯部材
１４  嵌合部
２    ウォーム（小歯車）
４、４ａ、４ｂ  空所