JP2004351989A - Electric power steering device and manufacturing method of electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの駆動をラック軸に伝え操舵補助を行う電動パワーステアリング装置及び該電動パワーステアリング装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、ラックアシストタイプと称される電動パワーステアリング装置は、操舵軸に連結されたピニオン軸に設けられたピニオンと噛合するラック歯を備えたラック軸と、該ラック軸にボールねじ部を形成して該ボールねじ部にボールナットを外嵌したボールねじ機構と、前記ボールナットの外周に取着された大歯車と、モータの出力軸の端部に設けられ、前記大歯車と噛合する小歯車とを備え、モータの駆動により前記ラック軸を軸長方向へ移動することによって操舵補助を行う。
【0003】
ボールナットの内周には螺旋溝が形成され、この螺旋溝とラック軸のボールねじ部との組み合わせで形成される軌道に複数のボールを充填することにより、ボールナットの滑らかな回転を確保し、ボールナットの回転により軌道内をボールが移動してラック軸を軸長方向に移動させる。ボールナットの外周には、大歯車が嵌合取着され、該大歯車とモータの出力軸に取り付けられた小歯車とを噛合させることで、モータの出力軸の回転が前記小歯車及び大歯車を介してボールナットを減速回転させることができ、ボールナットの回転によりラック軸を軸長方向に移動させて操舵補助を行う。
【0004】
大歯車は、金属製筒状の歯心部材と合成樹脂製の歯部材とから構成され、金型内に前記歯心部材を装填した後に合成樹脂を注入して前記歯心部材を溶融樹脂で包んで硬化させて前記歯部材が成形され、前記大歯車をボールナットに圧入することにより取着される(例えば、特許文献1参照。)。
また、他の従来例として、大歯車の金属製筒状の歯心部材の内周に設けられたキー溝と、筒状のボールナットの外周に設けられたキー溝とが対向するように前記大歯車をボールナットに外嵌し、前記キー溝によって形成された装着孔にキー部材を挿入し、該キー部材をロックナットで固定することにより前記大歯車をボールナットに取着してあるものもある。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−225734号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献1に記載の電動パワーステアリング装置にあっては、ラック軸を補助駆動するモータの出力の大出力化に伴って、大歯車とボールナットとのすべりが生じる可能性がある。
また、前記他の従来例にあっては、大歯車をボールナットに圧入する場合に比べ部品点数が増え、重量も増加する。
さらに、上記いずれの場合にも、取着時に生じる取付け誤差によりボールナットと大歯車との同心精度が損なわれる虞もある。
【0007】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、大歯車の歯心部をボールナットの外周に一体形成して、大歯車の歯部材を該歯心部に成形することにより、大歯車とボールナットとの間のすべりを防止し、部品点数の削減と軽量化した電動パワーステアリング装置及び該電動パワーステアリング装置の製造方法を提供することを目的とする。
また、大歯車の歯部材と歯心部との接触面積を大きくすることにより大歯車の強度が増加した電動パワーステアリング装置及び該電動パワーステアリング装置の製造方法を提供することを目的とする。
さらに、大歯車の歯心部に加工前歯部材が成形された後に歯切り加工して歯部材を成形することにより、大歯車とボールナットとの同心精度を向上した電動パワーステアリング装置の製造方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵軸と連動するラック軸に形成してあるボールねじ部に外嵌してあるボールナットの外周に設けられた大歯車と、モータの出力軸に設けられ、前記大歯車と噛合する小歯車とを備え、前記モータの駆動により前記ラック軸を移動させて操舵補助を行う電動パワーステアリング装置において、前記大歯車は、前記ボールナットの外周に一体形成した歯心部と、該歯心部の外周に設けられた歯部材とからなることを特徴とする。
【0009】
本発明の第2発明に係る電動パワーステアリング装置は、第1発明における歯心部が、軸方向断面が矩形状の該歯心部の外周に軸方向断面が略矩形状の突起部を周設したことを特徴とする。
【0010】
本発明の第3発明に係る電動パワーステアリング装置は、第2発明における突起部の軸方向の寸法が、外周側が内周側より長くなるように形成してあることを特徴とする。
【0011】
本発明の第4発明に係る電動パワーステアリング装置は、第1発明における歯心部が、軸方向断面が略矩形状であって離隔して複数個形成されていることを特徴とする。
【0012】
本発明の第5発明に係る電動パワーステアリング装置は、第1発明における歯心部が、前記ボールナットに形成された溝の底に軸方向断面が略矩形状に形成されていることを特徴とする。
【0013】
本発明の第6発明に係る電動パワーステアリング装置は、第4発明又は第5発明における歯心部の軸方向の寸法が、外周側が内周側より長くなるように形成してあることを特徴とする。
【0014】
本発明の第7発明に係る電動パワーステアリング装置の製造方法は、第1発明乃至第6発明における電動パワーステアリング装置を製造する電動パワーステアリング装置の製造方法において、前記ボールナットの外周に前記大歯車の歯心部を一体形成し、該歯心部の外周に加工前歯部材を成形し、該加工前歯部材を歯切り加工して歯部材を成形することを特徴とする。
【0015】
第1の発明にあっては、大歯車の歯心部はボールナットと一体形成することにより操舵補助駆動力が増加した場合であっても、大歯車とボールナットとのすべりを防止することができ、また、キー部材及びロックナットが省略できるため、部品点数の削減と軽量化を図ることができる。
【0016】
第2の発明、第3の発明、第4の発明、第5の発明及び第6の発明にあっては、大歯車の歯部材と歯心部との接触面積が大きくなり大歯車の強度が増加する。
【0017】
第7の発明にあっては、大歯車の歯心部に加工前歯部材を成形した後に歯切り加工して歯部材を成形することにより、取付け誤差がなくなり、大歯車とボールナットとの同心精度を向上することができる。
【0018】
【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説明する。
実施の形態1
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一部破断正面図である。図において符号5は車両の左右方向に横置きされた長筒状のハウジングである。該ハウジング5の内部には左右方向へ移動可能にラック軸3が支持されている。該ラック軸3の一端部にはラック歯3aが形成されている。縦方向に備えられた操舵軸2の上端部には操舵輪1が取付けられ、操舵軸2の下端部には図示しないピニオンを備えた図示しないピニオン軸が連結され、該ピニオンがラック歯3aに噛合されている。ラック軸3の左右端夫々に取り付けられた図示しないナックルアームを介して連結された図示しない車輪の操向は、操舵輪1を操作することによる操舵軸2の回転に連動してラック軸3が左右方向へ移動されることにより行われる。
【0019】
ラック軸3の他端部にはボールねじ部3bが形成され、該ボールねじ部3bには、金属製の筒状のボールナット7が外嵌される。ボールナット7の外周7aに設けられた大歯車8はモータ4の出力軸4aの端部に設けられた小歯車9と噛合されている。モータ4は、前記ハウジング5に備えられたモータ支持部5aに取り付けられている。
【0020】
操舵輪1を介して操舵軸2に加えられた操舵トルクは、図示しないトルクセンサで検出され、検出されたトルクに応じてモータ4は駆動制御される。モータ4の出力軸4aの回転が小歯車9を介して大歯車8に伝達されてボールナット7を減速回転させ、ラック軸3が左右方向へ移動することによって操舵補助が行われる。
【0021】
図2は本発明に係る大歯車8を示す軸方向断面図である。大歯車8は、金属製の歯心部8bと合成樹脂製の歯部材8aとから構成される。歯心部8bは、金属製の筒状のボールナット7の外周7aに一体となるように周設されている。歯心部8bは、軸方向断面が矩形状であって歯心部8bの外周の中央部に歯心部8bの幅よりも小さい幅に亘って軸方向断面が略矩形状の突起部8cが周設され、該突起部8cの軸方向の寸法は外周側が内周側より長くなるように形成されている。なお、突起部8cは、歯心部8bの外周に複数個周設してもよい。歯部材8aは、歯心部8bの外周に歯心部8bと同じ幅で周設され外周先端部には歯切り加工が施されている。
【0022】
次に歯部材8aの成形について説明する。大歯車8の直径相当の直径と、大歯車8の歯厚相当の長さを有する略中空円筒を備えた金型内に歯心部8bを装填した後、合成樹脂(例えば、強化繊維を配合したナイロン樹脂)を前記金型に注入して歯心部8bの外周に溶融合成樹脂を流して硬化することにより、歯心部8bと同じ幅の加工前歯部材を前記歯心部8bの外周に成形する。前記加工前歯部材の外周先端部は所要の寸法及び精度により歯切り加工を施し、歯部材8aを成形する。
なお、歯部材8aの成形は、歯心部8bに合成樹脂を成形で付着固定させるアウトサート成形を行った後に歯切り加工処理を行ってもよい。
【0023】
大歯車8の歯心部8bをボールナット7の外周7aに一体形成することにより、大歯車8とボールナット7とのすべりが無くなり、大歯車8をボールナット7に取着させるためのキー部材及びロックナットが不要となり部品点数の削減と軽量化ができる。また、歯部材8aは、歯心部8bの外周に周設された突起部8cを包んで成形されるため、歯部材8aと歯心部8bとの接触面積が大きくなり大歯車8の強度が増加する。また、歯心部8bの外周に前記加工前歯部材が成形された後に歯切り加工が施され歯部材8aが成形されるため、取付けによる誤差がなくなり、大歯車8とボールナット7との同心精度が向上する。さらに、歯心部8bの外周に、歯が一体成形された歯部材8aが成形されるため、取付け誤差がなくなり、大歯車8とボールナット7との同心精度が向上する。
【0024】
実施の形態2
図3は本発明に係る大歯車8を示す軸方向断面図である。大歯車8は、金属製の2つの歯心部8b、8bと合成樹脂製の歯部材8aとから構成される。歯心部8b、8b夫々は、適宜の離隔幅を有して金属製の筒状のボールナット7の外周7aに一体となるように適幅に亘って外向きに略矩形状の軸方向断面を有して周設されている。歯心部8b、8b夫々の歯心部8b、8bと対向する側と反対側の各側面は、軸方向に対して垂直に形成されている。前記対向する側の各側面は、歯心部8bの軸方向の寸法が内周側より外周側が長くなるように形成されている。歯部材8aは、歯心部8b、8b夫々の前記反対側の各側面の間の離隔幅と同じ幅で、歯心部8b、8b夫々の外周に周設され外周先端部には歯切り加工が施されている。
【0025】
歯部材8aの成形については実施の形態1と同様であるので説明を省略する。
ボールナット7の外周7aに2つの歯心部8b、8b夫々を離隔して周設することによって、1つの歯心部8bを周設した場合に比べて歯心部8b、8bと歯部材8aとの接触面積が大きくなり大歯車8の強度が増加する。
【0026】
実施の形態3
図4は本発明に係る大歯車8を示す軸方向断面図である。金属製の筒状のボールナット7の外周7aには適幅に亘って周設された矩形状の縦断面を有する溝10が設けられている。歯心部8bは、溝10の底中央部に外向きに略矩形状の軸方向断面を有して周設されボールナット7と一体形成されている。歯心部8bの軸方向の寸法は外周側が内周側より長く、歯心部8bの高さは、溝10の深さと同じ寸法の高さに形成されている。なお、歯心部8bの高さは、溝10の深さよりも高くてもよい。歯部材8aは、歯心部8bの外周に溝10の幅と同じ幅で周設されている。
【0027】
歯部材8aの成形については実施の形態1と同様であるので説明を省略する。
ボールナット7の外周7aに適宜の幅の溝10を設け、溝10の底中央部に歯心部8bを周設することによって、ボールナット7の外周7aに歯心部8bを周設した場合に比べて、溝10の側面における接触面積が増加し、歯心部8bと歯部材8aとの接触面積が大きくなり大歯車8の強度が増加する。
なお、上述の実施の形態において、前記歯切り加工に代えて、歯心部8bの外周に溶融合成樹脂を流して硬化することにより、所要の寸法及び精度を備えた歯が一体成形された歯部材8aを成形してもよい。これにより歯切り加工の工程を省くことができる。
【0028】
【発明の効果】
以上に詳述したように、本発明にあっては、大歯車の歯心部をボールナットの外周に一体形成し、大歯車の歯部材を前記歯心部に成形することによって、大歯車とボールナットとのすべりを防止することができる。また、大歯車をボールナットに取着するためのキー部材及びロックナットが不要であるため、部品点数を削減でき、軽量化を図ることができる。
【0029】
また、本発明にあっては、大歯車の歯部材と歯心部との接触面積が大きくなり大歯車の強度が増加する。
【0030】
また、本発明にあっては、ボールナットに一体形成された歯心部に加工前歯部材を成形した後に歯切り加工して歯部材を成形することにより、取付けによる誤差がなくなり、大歯車とボールナットとの同心精度を上げることができる。さらに、所要の寸法及び精度を備えた歯が一体成形された歯部材を成形することにより、取付け誤差がなくなり、大歯車とボールナットとの同心精度を向上することができる。
【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構成を示す一部破断正面図である。
【図2】本発明に係る大歯車を示す軸方向断面図である。
【図3】本発明に係る大歯車を示す軸方向断面図である。
【図4】本発明に係る大歯車を示す軸方向断面図である。
【符号の説明】
2 操舵軸
3 ラック軸
3b ボールねじ部
4 モータ
4a 出力軸
7 ボールナット
7a ボールナット外周
8 大歯車
8a 歯部材
8b 歯心部
8c 突起部
9 小歯車
10 溝[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric power steering device that transmits driving of a motor to a rack shaft to assist steering and a method of manufacturing the electric power steering device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an electric power steering device referred to as a rack assist type includes a rack shaft having rack teeth meshing with a pinion provided on a pinion shaft connected to a steering shaft, and a ball screw portion formed on the rack shaft. A ball screw mechanism having a ball nut externally fitted to the ball screw portion, a large gear attached to the outer periphery of the ball nut, and a small gear provided at an end of an output shaft of the motor and meshing with the large gear. And assists the steering by moving the rack shaft in the axial direction by driving a motor.
[0003]
A spiral groove is formed on the inner periphery of the ball nut, and by filling a plurality of balls into a track formed by a combination of the spiral groove and the ball screw portion of the rack shaft, a smooth rotation of the ball nut is ensured. The rotation of the ball nut moves the ball in the track to move the rack shaft in the axial direction. On the outer periphery of the ball nut, a large gear is fitted and attached, and by engaging the large gear with a small gear attached to the output shaft of the motor, the rotation of the output shaft of the motor causes the small gear and the large gear to rotate. , The ball nut can be rotated at a reduced speed, and the rotation of the ball nut moves the rack shaft in the axial direction to assist the steering.
[0004]
The gear is composed of a metal cylindrical tooth core member and a synthetic resin tooth member, and after the tooth core member is loaded in a mold, a synthetic resin is injected to melt the tooth core member with molten resin. The tooth member is molded by wrapping and hardening, and the gear member is attached by press-fitting the large gear into a ball nut (for example, see Patent Document 1).
Further, as another conventional example, the key groove provided on the inner periphery of the metal cylindrical tooth core member of the large gear and the key groove provided on the outer periphery of the cylindrical ball nut are opposed to each other. The gear is attached to the ball nut by externally fitting the gear to a ball nut, inserting a key member into a mounting hole formed by the key groove, and fixing the key member with a lock nut. There is also.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-225734
[Problems to be solved by the invention]
In the electric power steering apparatus described in Patent Literature 1, there is a possibility that the large gear and the ball nut may slip with the increase in the output of the motor that auxiliary drives the rack shaft.
Further, in the other conventional example, the number of parts is increased and the weight is increased as compared with the case where the large gear is press-fitted into the ball nut.
Further, in any of the above cases, there is a possibility that the concentric accuracy between the ball nut and the large gear may be impaired due to a mounting error occurring at the time of mounting.
[0007]
The present invention has been made in view of such circumstances, and a tooth center portion of a large gear is formed integrally with an outer periphery of a ball nut, and a tooth member of the large gear is formed on the tooth center portion. It is an object of the present invention to provide an electric power steering device in which slip between a gear and a ball nut is prevented, the number of parts is reduced and the weight is reduced, and a method of manufacturing the electric power steering device.
It is another object of the present invention to provide an electric power steering device in which the strength of the large gear is increased by increasing the contact area between the tooth member of the large gear and the tooth center, and a method of manufacturing the electric power steering device.
Furthermore, a method for manufacturing an electric power steering apparatus in which the precision of concentricity between a gear and a ball nut is improved by forming a tooth member by performing gear cutting after a pre-machining tooth member is formed at a tooth center portion of the gear. The purpose is to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
An electric power steering apparatus according to a first aspect of the present invention includes a large gear provided on an outer periphery of a ball nut externally fitted to a ball screw formed on a rack shaft interlocked with a steering shaft, and a motor output. An electric power steering device that is provided on a shaft and includes a small gear that meshes with the large gear, and that drives the motor to move the rack shaft to assist in steering, wherein the large gear is provided on an outer periphery of the ball nut. It is characterized by comprising an integrally formed tooth core and a tooth member provided on the outer periphery of the tooth core.
[0009]
In the electric power steering apparatus according to the second aspect of the present invention, the tooth center in the first aspect is provided with a projection having a substantially rectangular cross section in the axial direction around the outer periphery of the tooth center having a rectangular cross section in the axial direction. It is characterized by having done.
[0010]
An electric power steering apparatus according to a third aspect of the present invention is characterized in that the axial dimension of the projection in the second aspect is formed such that the outer peripheral side is longer than the inner peripheral side.
[0011]
An electric power steering apparatus according to a fourth invention of the present invention is characterized in that a plurality of tooth centers in the first invention have a substantially rectangular cross section in the axial direction and are spaced apart from each other.
[0012]
An electric power steering apparatus according to a fifth aspect of the present invention is characterized in that the tooth center portion according to the first aspect is formed in a substantially rectangular shape in an axial section at a bottom of a groove formed in the ball nut. I do.
[0013]
An electric power steering device according to a sixth aspect of the present invention is characterized in that the axial dimension of the tooth core in the fourth or fifth aspect is formed such that the outer peripheral side is longer than the inner peripheral side. I do.
[0014]
A method for manufacturing an electric power steering device according to a seventh aspect of the present invention is the method for manufacturing an electric power steering device for manufacturing the electric power steering device according to any of the first to sixth aspects, wherein the large gear is provided on the outer periphery of the ball nut. Are formed integrally with each other, a pre-processed tooth member is formed on the outer periphery of the tooth center portion, and the pre-processed tooth member is subjected to tooth cutting to form a tooth member.
[0015]
According to the first aspect, the tooth center portion of the large gear is formed integrally with the ball nut to prevent slippage between the large gear and the ball nut even when the steering assist driving force is increased. Since the key member and the lock nut can be omitted, the number of parts can be reduced and the weight can be reduced.
[0016]
In the second invention, the third invention, the fourth invention, the fifth invention, and the sixth invention, the contact area between the tooth member of the large gear and the tooth core is increased, and the strength of the large gear is reduced. To increase.
[0017]
According to the seventh aspect of the present invention, by forming a tooth member by forming a pre-working tooth member at the tooth center portion of the gear and then performing tooth cutting to eliminate the mounting error, the concentric accuracy between the gear and the ball nut is eliminated. Can be improved.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings showing the embodiments.
Embodiment 1
FIG. 1 is a partially broken front view showing a configuration of an electric power steering device according to the present invention. In the figure,
[0019]
A
[0020]
The steering torque applied to the
[0021]
FIG. 2 is an axial sectional view showing the
[0022]
Next, molding of the tooth member 8a will be described. After the
Note that the tooth member 8a may be formed by performing an outsert molding in which a synthetic resin is adhered and fixed to the
[0023]
By forming the
[0024]
FIG. 3 is an axial sectional view showing the
[0025]
The molding of the tooth member 8a is the same as that of the first embodiment, and the description is omitted.
By arranging the two
[0026]
FIG. 4 is an axial sectional view showing the
[0027]
The molding of the tooth member 8a is the same as that of the first embodiment, and the description is omitted.
When the
In the above-described embodiment, instead of the above-described tooth cutting, a molten synthetic resin is caused to flow around the outer periphery of the
[0028]
【The invention's effect】
As described in detail above, in the present invention, the gear center of the gear wheel is formed integrally with the outer periphery of the ball nut, and the gear member of the gear wheel is formed on the gear core, so that the gear wheel Sliding with the ball nut can be prevented. Further, since a key member and a lock nut for attaching the large gear to the ball nut are not required, the number of parts can be reduced and the weight can be reduced.
[0029]
Further, in the present invention, the contact area between the tooth member of the large gear and the tooth center increases, and the strength of the large gear increases.
[0030]
Further, according to the present invention, by forming a tooth member by forming a pre-working tooth member at a tooth core portion formed integrally with a ball nut and then forming a tooth member, errors due to mounting are eliminated, and the large gear and the ball are removed. Concentricity with the nut can be improved. Furthermore, by forming a tooth member in which teeth having the required dimensions and precision are integrally formed, mounting errors are eliminated, and concentric precision between the large gear and the ball nut can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially broken front view showing a configuration of an electric power steering device according to the present invention.
FIG. 2 is an axial sectional view showing a large gear according to the present invention.
FIG. 3 is an axial cross-sectional view showing a large gear according to the present invention.
FIG. 4 is an axial sectional view showing a large gear according to the present invention.
[Explanation of symbols]
2
Claims (7)
前記大歯車は、前記ボールナットの外周に一体形成した歯心部と、該歯心部の外周に設けられた歯部材とからなることを特徴とする電動パワーステアリング装置。A large gear provided on the outer periphery of a ball nut externally fitted to a ball screw portion formed on a rack shaft interlocked with the steering shaft, and a small gear provided on the output shaft of the motor and meshing with the large gear. In the electric power steering device that comprises, to move the rack shaft by driving the motor to assist in steering,
The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the large gear includes a toothed portion integrally formed on an outer periphery of the ball nut and a tooth member provided on an outer periphery of the toothed portion.
前記ボールナットの外周に前記大歯車の歯心部を一体形成し、該歯心部の外周に加工前歯部材を成形し、該加工前歯部材を歯切り加工して歯部材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製造方法。A method for manufacturing an electric power steering apparatus for manufacturing the electric power steering apparatus according to claim 1, wherein:
A toothed portion of the large gear is integrally formed on the outer periphery of the ball nut, a processed front tooth member is formed on the outer periphery of the toothed portion, and the toothed portion is formed by cutting the processed front tooth member. Manufacturing method of an electric power steering device.
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2003
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