JP2000247245A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

電動パワーステアリング装置

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JP2000247245A
JP2000247245A JP4653399A JP4653399A JP2000247245A JP 2000247245 A JP2000247245 A JP 2000247245A JP 4653399 A JP4653399 A JP 4653399A JP 4653399 A JP4653399 A JP 4653399A JP 2000247245 A JP2000247245 A JP 2000247245A
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JP
Japan
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base material
worm wheel
electric power
power steering
solid lubricant
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Pending
Application number
JP4653399A
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English (en)
Inventor
Takanori Kurokawa
貴則 黒川
Yamato Arai
大和 新井
Takeshi Tsuda
武志 津田
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Koyo Seiko Co Ltd
Original Assignee
Koyo Seiko Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】操舵補助力発生用電動アクチュエータの回転を
伝達する合成樹脂製ギアの寸法安定性や耐久性を低下さ
せることなく高出力化を図ることの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】操舵補助力発生用電動アクチュエータ8の
回転を複数のギア9、10を介してステアリングシャフ
ト3に伝達する。前記ギア9、10の中の少なくとも一
つが、合成樹脂製の母材に耐摩耗性を向上する固体潤滑
剤を添加した材料から成形されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、操舵補助力発生用
電動アクチュエータの回転をギアを介してステアリング
シャフトに伝達する電動パワーステアリング装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】小型自動車においては、操舵補助力を付
与するため、ステアリングシャフトに取り付けられるウ
ォームホイールに噛み合うウォームを電動アクチュエー
タにより駆動する電動パワーステアリング装置が用いら
れ、そのウォームホイールをPA(ポリアミド)6等の
合成樹脂製とすることで軽量化および低騒音化を図って
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】近年、環境問題に対処
するために車両の低燃費化が要望されていることから、
上記のような電動パワーステアリング装置を普通自動車
においても使用することが図られている。そのため、上
記電動アクチュエータの高出力化が必要になる。しか
し、電動アクチュエータを高出力化すると、そのアクチ
ュエータの回転を減速するギアである合成樹脂製ウォー
ムホイールにおいて、クリープや熱収縮による寸法安定
性の低下、摩耗による耐久性の低下という問題が生じ
る。
【0004】本発明は、上記問題を解決することのでき
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
する。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、操舵補助力発
生用電動アクチュエータの回転を複数のギアを介してス
テアリングシャフトに伝達する電動パワーステアリング
装置において、前記ギアの中の少なくとも一つが、合成
樹脂製の母材に耐摩耗性を向上する固体潤滑剤を添加し
た材料から成形されていることを特徴とする。本発明の
構成によれば、電動アクチュエータの回転を伝達するギ
アの成形材料の母材を合成樹脂とすることで軽量化およ
び低騒音化を図ることができ、その母材に固体潤滑剤が
添加されることで耐摩耗性が向上される。そのギア耐摩
耗性の向上により電動アクチュエータの出力を高くして
も、ギアの摩耗を防止して耐久性低下を防止すると共に
噛み合う相手のギアが摩耗するのを防止できる。
【0006】そのギアの母材をナイロン系合成樹脂とす
ることで、潤滑性に優れたものとして噛み合う相手のギ
アの摩耗を防止できる。この場合、その固体潤滑剤は母
材と混合される高密度ポリエチレンおよび二硫化モリブ
デンの中の少なくとも一方であるのが好ましい。これに
より、母材をナイロン系合成樹脂からのみ成形するのに
比べて耐摩耗性を向上できる。
【0007】そのギアの母材をポリアセタールとするこ
とで、潤滑性に優れたものとして噛み合う相手のギアの
摩耗を防止でき、さらに吸水率を低減して寸法安定性を
向上できる。
【0008】その固体潤滑剤を母材中に分散される芳香
族ナイロン繊維とすることで、分散された繊維により単
に剛性を向上するだけでなく、その繊維がナイロン系と
されることで潤滑性も向上できる。
【0009】その母材中に繊維強化材が分散されるのが
好ましい。本発明の構成によれば固体潤滑剤によりギア
の耐摩耗性が向上する。母材中に繊維強化材を分散させ
ることにより剛性を向上できる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。図1に示す電動パワーステアリング
装置1は、ステアリングホイール2の操舵により発生す
る操舵トルクを、ステアリングシャフト3によりピニオ
ン4に伝達することで、そのピニオン4に噛み合うラッ
ク5を移動させ、そのラック5にタイロッドやナックル
アーム等(図示省略)を介し連結される車輪6の舵角を
変化させる。
【0011】そのステアリングシャフト3により伝達さ
れる操舵トルクに応じた操舵補助力を付与するため、そ
の操舵トルクを検出するトルクセンサ7と、その検出さ
れた操舵トルクに応じ駆動されるモータ(電動アクチュ
エータ)8と、そのモータ8により駆動される駆動シャ
フト50の外周に設けられる金属製ウォーム9と、その
ウォーム9に噛み合うと共にステアリングシャフト3に
取り付けられるウォームホイール10とが設けられてい
る。そのモータ8の回転をウォーム9およびウォームホ
イール10を介してステアリングシャフト3に伝達する
ことで操舵補助力を付与できる。図2に示すように、ハ
ウジング21に取り付けられるモータ8により駆動され
る駆動シャフト50は、そのハウジング21により軸受
62、63を介して支持される。
【0012】そのステアリングシャフト3は、ステアリ
ングホイール2に連結される第1シャフト3aと、この
第1シャフト3aにピン22により連結される筒状の第
2シャフト3bと、この第2シャフト3bの外周にブッ
シュ25を介して相対回転可能に嵌め合わされる筒状の
第3シャフト3cとに分割されている。各シャフト3
a、3b、3cの中心に沿って弾性部材としてトーショ
ンバー23が挿入されている。そのトーションバー23
の一端は第1シャフト3aと第2シャフト3bとに前記
ピン22により連結され、他端はピン24により第3シ
ャフト3cに連結されている。これにより、その第2シ
ャフト3bと第3シャフト3cとは操舵トルクに応じて
弾性的に相対回転可能とされている。
【0013】その第2シャフト3bは、そのハウジング
21に圧入されたステアリングコラム30によりブッシ
ュ31を介して支持される。その第3シャフト3cは、
ハウジング21に軸受26、27を介して支持される。
その第3シャフト3cの外周に嵌め合わされる金属製ス
リーブ11の外周に、上記ウォームホイール10が一体
化されている。なお、そのスリーブ11は第3シャフト
3cに圧入されたり、あるいはキー等を介して固定され
てもよい。また、過大なトルクが作用した場合にウォー
ムホイール10とステアリングシャフト3とが相対回転
するように、トルクリミッター機構がスリーブ11と第
3シャフト3cとの間に設けられてもよい。
【0014】そのトルクセンサ7は、第2シャフト3b
に固定される磁性材製の第1検出リング36と、第3シ
ャフト3cに固定される磁性材製の第2検出リング37
と、両検出リング36、37の対向間を覆う検出コイル
33とを有する。第1検出リング36の端面に周方向に
沿って設けられる複数の歯36aと、第2検出リング3
7の端面に周方向に沿って設けられる複数の歯37aと
の対向面積が、第2シャフト3bと第3シャフト3cの
操舵トルクに応じた弾性的な相対回転に応じて変化し、
その変化に対応して検出コイル33の発生磁束に対する
磁気抵抗が変化することから、その検出コイル33の出
力に基づき操舵トルクが検出できる。このトルクセンサ
7は公知の構成のものを用いることができる。その検出
された操舵トルクに対応した信号に応じて上記モータ8
が駆動され、このモータ8の回転はウォーム9、ウォー
ムホイール10を介してステアリングシャフト3に伝達
される。
【0015】そのモータ8の回転の減速ギアであるウォ
ームホイール10は、合成樹脂製の母材に固体潤滑剤が
添加され、好ましくはさらに繊維強化材が添加された材
料から成形される。本実施形態では、上記スリーブ11
が挿入された成形型内にウォームホイール10の材料を
充填することで、そのスリーブ11と一体化されたウォ
ームホイール素材を形成し、そのウォームホイール素材
の外周を歯切り加工することでウォームホイール10を
成形する。その固体潤滑剤としては、ウォームホイール
10の母材の耐摩耗性を向上できるものであればよい。
【0016】そのウォームホイール10の母材として、
PA6、PA66等のナイロン系合成樹脂を採用でき、
この場合、その固体潤滑剤は母材と混合される高密度ポ
リエチレンおよび二硫化モリブデンの中の少なくとも一
方であるのが好ましい。これにより、母材をナイロン系
合成樹脂からのみ成形するのに比べて耐摩耗性を向上で
きる。その高密度ポリエチレンおよび二硫化モリブデン
の混合量は充分に剛性を向上できるように合計でも5重
量%以下とするのが好ましい。また、そのウォームホイ
ール10の母材としてポリアセタールを採用してもよ
い。
【0017】その固体潤滑剤として母材中に分散される
芳香族ナイロン繊維を採用することができる。その芳香
族ナイロン繊維の量は均一分散性を確保するために5重
量%以上であるのが好ましく、成形性を確保するために
20重量%以下とするのが好ましい。上記固体潤滑剤と
して示した高密度ポリエチレン、二硫化モリブデン、芳
香族ナイロン繊維は、何れか一つのみを添加してもよ
く、同時に全てを添加してもよく、あるいは芳香族ナイ
ロン繊維と高密度ポリエチレン、芳香族ナイロン繊維と
二硫化モリブデン、または高密度ポリエチレンと二硫化
モリブデンとの組み合わせで添加してもよい。
【0018】その繊維強化材としては母材中に分散され
る例えばガラス繊維等を添加できる。その母材中におけ
る繊維強化材は、均一分散性を確保するために5重量%
以上、成形性を確保するために30重量%以下分散させ
るのが好ましい。また、繊維強化材のかわりに例えばチ
タン酸カリウムウィスカー等のウィスカーを添加しても
よい。
【0019】上記構成によれば、ウォームホイール10
の成形材料の母材を合成樹脂とすることで軽量化および
低騒音化を図ることができ、その母材に固体潤滑剤が添
加されることで耐摩耗性が向上される。これにより、モ
ータ8の出力を高くしても、そのウォームホイール10
の剛性の向上によりウォームホイール10の吸水による
寸法増加、熱収縮による寸法減少、クリープ変形を防止
して寸法安定性を向上し、その耐摩耗性の向上によりウ
ォームホイール10の摩耗を防止して耐久性低下を防止
すると共に噛み合う相手のウォーム9が摩耗するのを防
止できる。その母材をナイロン系合成樹脂とすること
で、潤滑性に優れたものとして噛み合う相手のウォーム
9の摩耗を防止できる。その母材をポリアセタールとす
ることで、潤滑性に優れたものとして噛み合う相手のウ
ォーム9の摩耗を防止でき、さらに吸水率を低減して寸
法安定性を向上できる。その固体潤滑剤を母材中に分散
される芳香族ナイロン繊維とすることで、分散された繊
維により単に剛性を向上するだけでなく、その繊維がナ
イロン系とされることで潤滑性も向上できる。さらに、
固体潤滑剤によりウォームホイール10の耐摩耗性が向
上する。その母材中に繊維強化材を分散させることによ
り剛性を向上できる。
【0020】
【実施例】上記構成の電動パワーステアリング装置にお
いて、従来と同様にPA6のみから成形した比較例1の
ウォームホイールと、繊維強化材としてガラス繊維のみ
をPA6製の母材に添加した比較例2のウォームホイー
ルと、本発明に基づく材料から成形した実施例1〜3の
ウォームホイールの磨耗量比を求め、その結果を以下の
表1に示した。各磨耗量比は比較例1のウォームホイー
ルの磨耗量を1とした場合の比率により示す。各実施例
において母材はPA6とし、実施例1においては固体潤
滑剤として高密度ポリエチレンを母材に混合すると共に
繊維強化材としてガラス繊維を母材中に分散させ、実施
例2においては固体潤滑剤として二硫化モリブデンを母
材に混合すると共に繊維強化材としてガラス繊維を母材
中に分散させ、実施例3においては固体潤滑剤として芳
香族ナイロン繊維を母材中に分散させた。表1より、各
実施例は比較例よりも磨耗量比が小さいことから、ウォ
ームホイールの摩耗を防止して耐久性を向上できること
を確認できる。
【0021】
【表1】
【0022】本発明は上記実施形態に限定されない。例
えば、ウォームホイールに代えてウォームに本発明を適
用してもよいし、ウォームとウォームホイールの双方に
本発明を適用してもよい。また、ウォームとウォームホ
イールに代えて、ベベルギアやハイポイドギア等の他の
ギアを採用してもよい。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、操舵補助力発生用電動
アクチュエータの回転を伝達する合成樹脂製ギアの寸法
安定性や耐久性を低下させることなく高出力化を図るこ
とのできる電動パワーステアリング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装
置の断面図
【図2】図1のII‐II線断面図
【符号の説明】
3 ステアリングシャフト 8 モータ 9 ウォーム 10 ウォームホイール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津田 武志 大阪府大阪市中央区南船場三丁目5番8号 光洋精工株式会社内 Fターム(参考) 3D033 CA04 CA16 CA28 3J009 DA16 EA06 EA19 EA32 EB06 FA08

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 操舵補助力発生用電動アクチュエータの
    回転を複数のギアを介してステアリングシャフトに伝達
    する電動パワーステアリング装置において、前記ギアの
    中の少なくとも一つが、合成樹脂製の母材に耐摩耗性を
    向上する固体潤滑剤を添加した材料から成形されている
    ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  2. 【請求項2】 その母材はナイロン系合成樹脂である請
    求項1に記載の電動パワーステアリング装置。
  3. 【請求項3】 その固体潤滑剤は母材と混合される高密
    度ポリエチレンおよび二硫化モリブデンの中の少なくと
    も一方である請求項2に記載の電動パワーステアリング
    装置。
  4. 【請求項4】その母材はポリアセタールである請求項1
    に記載の電動パワーステアリング装置。
  5. 【請求項5】 その固体潤滑剤は母材中に分散される芳
    香族ナイロン繊維である請求項1〜4の中の何れかに記
    載の電動パワーステアリング装置。
  6. 【請求項6】 その母材中に繊維強化材が分散される請
    求項1〜5の中の何れかに記載の電動パワーステアリン
    グ装置。
JP4653399A 1999-02-24 1999-02-24 電動パワーステアリング装置 Pending JP2000247245A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6557663B2 (en) 2000-07-27 2003-05-06 Koyo Seiko Co., Ltd. Electric power steering apparatus
WO2011158941A1 (ja) * 2010-06-18 2011-12-22 株式会社ジェイテクト 電動パワーステアリング装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6557663B2 (en) 2000-07-27 2003-05-06 Koyo Seiko Co., Ltd. Electric power steering apparatus
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WO2011158941A1 (ja) * 2010-06-18 2011-12-22 株式会社ジェイテクト 電動パワーステアリング装置
JPWO2011158941A1 (ja) * 2010-06-18 2013-08-19 株式会社ジェイテクト 電動パワーステアリング装置

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