JP2004123024A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ギヤ精度を低下させることなく耐磨耗性及び曲げ強度を向上させた電動パワーステアリング装置を提供すること。
【解決手段】電動パワーステアリング装置は、ラック軸１を取り巻くボールスクリュウナット３と、複数のギヤ（２ａ、６ａ）を備えた回転減速手段を介して該ボールスクリュウナット３を回転させる動力補助用電動モータ５とを備えており、該ギヤ（２ａ、６ａ）の内の少なくとも一つの少なくとも噛合い面（例えば、２ａ）はＮｉ−Ｐを主成分とするメッキ硬化処理が施されている。
【選択図】　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用の電動パワーステアリング装置に関し、特に、ボールスクリューナットによる減速方式を採用した電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両のステアリング装置（舵取装置）には、手動式と動力補助式のものがあり、後者は、手動による操舵力を何らかの動力で補助することで手動力を軽減するものである。この動力補助式のステアリング装置には電気式と油圧式のものがある。前者の電気式のものは電動パワーステアリング装置と呼ばれ、この内、ボールスクリューナットを用いた減速機構付きの電動パワーステアリング装置が開示されている。その構成は、電動モータにモータ軸と同一軸線に第１歯車が連結されており、これと噛合うボールスクリューナットと一体の第２歯車がナットと共に回転自在に支持されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特公平６−５０４号公報（第２頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の上記ボールスクリュー式の電動パワーステアリング装置においては、第１歯車、第２歯車、及びボールスクリューナットのように、歯車同士を組み合わせた減速機構を採用しているため、噛合せの歯面は高い耐磨耗性及び曲げ強度を満足させるため硬化処理が必要とされると共に、伝達効率の向上や作動音対策のため高いギヤ精度が要求される。硬化処理を行う一般的な方法としては浸炭焼入れ等の熱処理や各種窒化処理があるが、ギヤ加工後に熱処理または窒化処理を行うと熱変形によりギヤ精度が低下してしまうという問題がある。また、熱処理の場合、研磨、超硬ホブ等による仕上げ加工を行うことによりギヤ精度を確保することができるが、非常に高価になってしまい量産性が低いといった問題がある。
【０００５】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、ギヤ精度を低下させることなく耐磨耗性及び曲げ強度を向上させ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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、ステアリングホイールに連結されステアリングホイールと共に回転する回転軸手段と、
操向車輪の操舵を行うために反対方向に直線運動可能な長尺部材と、
前記回転軸手段及び前記長尺部材と駆動的に連結されており、前記回転軸手段にしたがって回転するピニオンギヤと、前記長尺部材の第１の軸方向位置に設けられ、このピニオンギヤに噛合うラックギヤとから成るラック及びピニオン手段と、
前記長尺部材の第２の軸方向位置に設けられたねじ手段と、このねじ手段の少なくとも一部を取り巻くナット手段と、前記ねじ手段と前記ナット手段との間に介装された多数のボールとから成るボールスクリュー手段と、
前記長尺部材とは軸線を異にして配置された電動モータユニットと、
この電動モータユニットの出力軸の回転を減速して前記ボールスクリュー手段のナット手段に伝達するために、少なくとも２つの噛合い要素を備えた噛合い式回転減速手段とを具備した電動パワーステアリング装置において、
前記回転減速手段の前記要素のうち、少なくとも一つの要素の、他の要素との接触部分には、硬化被膜が形成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を提供する。
また、本発明の電動パワーステアリング装置では、前記硬化被膜は、Ｎｉ−Ｐが主成分であることが好ましい。
【０００７】
上記のように構成されたことにより、ギヤ精度を低下させることなく耐磨耗性及び曲げ強度を向上させることができる。また、噛合せ歯面の精度及び硬度が維持できる。このため、２つの噛合い要素の接触時の振動が少なくなり、回転減速手段の駆動時の作動音の発生や、これら要素間の隙間による叩き音の発生が防止できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の車室側部分を示した斜視図であり、図２は本発明に係る電動パワーステアリング装置の断面構成図であり、図３は回転減速手段のギヤ配置を示す図２のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【０００９】
図１において、符号１０１で示した部材は、ステアリングコラムであり、アッパステアリングシャフト１０３を回転自在に支持している。アッパステアリングシャフト１０３には、その上端にステアリングホイール１０５が装着される一方、下端にユニバーサルジョイント１０７を介してロアステアリングシャフト１０９が連結されている。ロアステアリングシャフト１０９には、その下端に更にラック＆ピニオン機構やパワーアシスト機構等からなるステアリングギヤ１１１が連結されている。図１中、符号１１３はステアリングコラム１０１を覆うコラムカバーを示し、符号１５、１５はステアリングギヤ１１１の左右端に連結されたタイロッドをそれぞれ示している。
【００１０】
図２において、電動モータユニットであるブラシレス電動モータ５の出力回転軸の同一軸線上該出力回転軸とは別体の軸１２（図３参照）にピニオンギヤ６が固定され、このピニオンギヤ６に減速ギヤ２が噛合っている。
【００１１】
減速ギヤ２はナット状のボールスクリューナット３に外嵌固定、又はこれと一体的に形成されている。ボールスクリューナット３はハウジング７に対してベアリング８、８及びナットダンパ１３を介して回転自在に支持されており、ラック軸１を内嵌して、すなわち取り巻いて設けてある。ラック軸１には、ボールスクリューナット３の螺条溝３ａと剛体のボール４を介して間接的に係合する螺条溝１ｂが形成されている。すなわち、このボールスクリューナット３とラック軸１とは、螺条溝３ａと螺条溝１ｂの谷部に回転自在に嵌合する多数のボール４を介して間接的に係合しており、螺条溝１ｂの軸方向の一部にボールスクリューナット３が外嵌している。ボールスクリューナット３とボール４により公知のいわゆるボールスクリュー又はボールねじを構成している。ピニオンギヤ６、減速ギヤ２、及びボールスクリューナット３により回転減速手段が、螺条溝１ｂ、ボールスクリューナット３及びボール４によりボールスクリュー手段がそれぞれ構成されている。ハウジング７の一端部にはラックストロークダンパ１４が配設され、ラックエンドでハウジング７とボールジョイント９が衝突した際のエネルギーを散逸するようになっている。
【００１２】
上記電動モータ５は、固定子（図示しない）、回転軸を有する回転子（図示しない）等から成っており、本実施形態の場合、ラック軸１と略平行な軸線方向に配置されている。電動モータ５は設置空間に応じて適宜傾けて配置しても良い。ラック軸１の一端部はボールジョイント９を介してタイロッド１５と連結されている。
【００１３】
ラック軸１の図中、螺条溝１ｂの左側部分（先端部）にはラック１ａが形成されている。このラック１ａは、ステアリングホイール１０５にステアリングシャフト１０３及びユニバーサルジョイント１０７を介して連結されたロアステアリングシャフト１０９の下端部に連結されているピニオンシャフト１０に外嵌固定されかつピニオンギヤボックス１１内に内蔵されたピニオンギヤ（図示しない）と噛合っている。ロアステアリングシャフト１０９等とピニオンシャフト１０により回転軸手段が、ラック１ａとピニオンギヤによりラック及びピニオン手段がそれぞれ構成されている。ラック及びピニオン手段自体は、回転軸手段とラック軸１とを駆動的に連結する周知のものである。
【００１４】
上記電動モータ５の回転軸に固定されたピニオンギヤ６の歯部６ａと減速ギヤ２の歯部２ａとが噛合い電動モータ５の駆動力を回転減速手段を介してラック軸１に伝達している。図３に示すように、減速ギヤ２の歯部２ａ全体若しくは歯車表面には、Ｎｉ−Ｐを主成分としたメッキによる硬化処理が施されている。この硬化処理によって、歯車表面にはＮｉ−Ｐを主成分とした高硬度の被膜が形成される。
【００１５】
本発明によるＮｉ−Ｐを主成分としたメッキによる硬化処理では、熱処理若しくは窒化処理より低い熱処理温度で要求される歯面硬度が確保でき、熱変形等に起因するギヤ精度の低下を生じることなく耐磨耗性及び曲げ強度を向上させることができる。また、Ｎｉ−Ｐを主成分としたメッキによる硬化処理では、研磨、超硬ホブ等が不要であるため、より安価な工程設定を組むことができる。
【００１６】
上記構成における電動パワーステアリング装置の動作について簡単に説明する。運転者がステアリングホイール１０５に加えるトルク、若しくは車速等の情報に基づいて電動モータ５を制御するが、その制御回路に関する詳細な説明は本発明と直接関係がないため省略する。
【００１７】
制御装置は検出されたトルクや車速に応じた好適な補助力が得られるよう電動モータ５の出力を制御する。電動モータ５の回転軸とピニオンギヤ６の軸は結合されている。この場合、ピニオンギヤ６の回転が減速ギヤ２を介してボールスクリューナット３に伝達されてボールスクリューナット３を回転させ、この回転によりラック軸１が矢印Ａのいずれかの方向に駆動されることにより操向車輪の操舵が行われる。この際のラック軸１が受ける負荷に応じたステアリングシャフト１０３のトルク、及び車速が検出され、これらの検出値に応じて電動モータ５の出力が制御されることにより、手動操舵力に電動補助力が適宜加えられる。
【００１８】
本実施の形態では、電動モータ５のピニオンギヤ６が減速ギヤ２と噛合う際、噛合い面のギヤ精度及び硬度がＮｉ−Ｐを主成分としたメッキによる硬化処理により確保されているため、噛合い歯面で発生する振動は非常に少なくなる。また、噛合う歯と歯の隙間も高精度に維持できるため、ギヤ叩き音の発生も十分に防止される。
【００１９】
尚、この実施形態では、減速ギヤ２の歯部２ａのみをＮｉ−Ｐを主成分としたメッキによる硬化処理を行っているが、この構成に限らず、減速ギヤ２と噛合うピニオンギヤ６の歯部６ａのみか、あるいはその両方の歯部２ａ、６ａをＮｉ−Ｐを主成分としたメッキによる硬化処理を行っても良い。要するに、前記回転減速手段のギヤの内、少なくとも一つのギヤの、少なくとも他方のギヤと噛合う部分がＮｉ−Ｐを主成分としたメッキによる硬化処理を行っていれていれば、所望の効果を期待することができる。
【００２０】
尚、本実施の形態の説明では、歯部の硬化処理にＮｉ−Ｐを主成分とするメッキによる硬化処理について説明しているが、主成分はＮｉ−Ｐの限定されるものではない。また硬化処理法もメッキに限定されるものではない。すなわち、低温で所望の歯面硬度が得られる硬化処理であれば同様の効果が期待できる。また、ピニオンギヤ６、減速ギヤ２は、平歯車、ハスバ歯車、カサ歯車又はハイポイドギヤでも良い。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、回転減速手段の噛合い要素のうち、少なくとも一つの要素の他方の要素との接触部分を、Ｎｉ−Ｐを主成分としたメッキによる硬化処理を施すことによって、ギヤ精度を低下させることなく耐磨耗性及び曲げ強度を向上させた電動パワーステアリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の車室側部分を示した斜視図。
【図２】本発明に係る電動パワーステアリング装置の断面構成図。
【図３】回転減速手段のギヤ配置を示す図２のＢ−Ｂ断面図。
【符号の説明】
１　　　ラック軸
１ａ　　ラックギヤ
１ｂ、３ａ　螺条溝
２　　　減速ギヤ
３　　　ボールスクリューナット
４　　　ボール
５　　　電動モータユニット
６　　　ピニオンギヤ（モータ側）
７　　　ハウジング
８　　　ベアリング
１８　　中間ギヤ

Claims (2)

1. ステアリングホイールに連結されステアリングホイールと共に回転する回転軸手段と、
   操向車輪の操舵を行うために反対方向に直線運動可能な長尺部材と、
   前記回転軸手段及び前記長尺部材と駆動的に連結されており、前記回転軸手段にしたがって回転するピニオンギヤと、前記長尺部材の第１の軸方向位置に設けられ、このピニオンギヤに噛合うラックギヤとから成るラック及びピニオン手段と、
   前記長尺部材の第２の軸方向位置に設けられたねじ手段と、このねじ手段の少なくとも一部を取り巻くナット手段と、前記ねじ手段と前記ナット手段との間に介装された多数のボールとから成るボールスクリュー手段と、
   前記長尺部材とは軸線を異にして配置された電動モータユニットと、
   この電動モータユニットの出力軸の回転を減速して前記ボールスクリュー手段のナット手段に伝達するために、少なくとも２つの噛合い要素を備えた噛合い式回転減速手段とを具備した電動パワーステアリング装置において、
   前記回転減速手段の前記要素のうち、少なくとも一つの要素の、他の要素との接触部分には、硬化被膜が形成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. 前記硬化被膜は、Ｎｉ−Ｐが主成分であることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。

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