JP2005319961A

JP2005319961A - 電動パワーステアリング装置用ウォームホイール

Info

Publication number: JP2005319961A
Application number: JP2004141343A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Iwano; 敏行岩野; Takeshi Yamamoto; 武士山本
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-05-11
Filing date: 2004-05-11
Publication date: 2005-11-17

Abstract

【課題】軽量化を図りつつ金属製ホイールの強度を向上させた電動パワーステアリング装置用ウォームホイールを提供する。
【解決手段】
金属製ホイールは、その内径をＤｏ、ボスの肉厚をＴｂ、リムの肉厚をＴｒとするとき、
０．１６７＜Ｔｂ／Ｄｏ＜１．０、および
２．０ｍｍ＜Ｔｒ
の関係を満たし、かつ金属製ホイール単体での共振周波数が第７次成分が、４ＫＨＺ以下または８ＫＨＺ以上となるように設定されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、芯金となる金属製ホイールに合成樹脂製ギヤリングを固着してなる電動パワーステアリング装置用ウォームホイールに関する。

自動車用の操舵系では、外部動力源を用いて操舵アシストを行わせる、いわゆるパワーステアリング装置が広く採用されている。

従来、パワーステアリング装置用の動力源としては、ベーン方式の油圧ポンプが一般に用いられており、この油圧ポンプをエンジンにより駆動するものが多かった。ところが、この種のパワーステアリング装置は、油圧ポンプを常時駆動することによるエンジンの駆動損失が大きい（最大負荷時において、数馬力〜十馬力程度）ため、小排気量の軽自動車等への採用が難しく、比較的大排気量の自動車でも走行燃費が低下することが避けられなかった。そこで、これらの問題を解決するものとして、電動モータを動力源とする電動パワーステアリング装置が近年注目されている。電動パワーステアリング装置では、電動モータの電源に車載バッテリを用いるために直接的なエンジンの駆動損失が無く、電動モータが操舵アシスト時にのみに起動されるために走行燃費の低下（オルタネータに係るエンジンの駆動損失）も抑えられる他、走行速度等に応じた電子制御が極めて容易に行える等の特長を有している。

電動パワーステアリング装置では、電動モータに比較的高回転・低トルクのものが使用されるため、電動モータとステアリングシャフトとの間に減速機構が組み込まれる。減速機構としては、一組で大きな減速比が得られること等から、ウォームとウォームホイールとからなるウォーム減速機構が用いられることが多い。ウォームは電動モータの回転軸に連結される一方、ウォームに噛み合うウォームホイールはアウトプットシャフトに外嵌され、これらがギヤボックスを兼ねたモータハウジング内に配置される。また、ウォームホイールには、駆動騒音を低減させるべく、金属製ホイールから成る芯金の外周部に合成樹脂製のギヤリングを固着させたものが一般に用いられている。

図６に例示したように、この種のウォームホイール４１では、鋳鉄等からなる中実な金属製ホイール５１に合成樹脂製のギヤリング５３を固着させたもの（例えば、特許文献１参照）が公知となっている。また、図７に例示したように、比較的薄肉の鋼板等をプレス成形してなる金属製ホイール５１に合成樹脂製のギヤリング５３を固着させたもの（例えば、特許文献２，３参照）が公知となっている。更に、図８に例示したように、円筒状のボス５５にＬ字断面の板状リム５７を溶接等により固着してなる金属製ホイール５１に合成樹脂製のギヤリング５３を固着させたもの（例えば、特許文献４参照）が公知となっている。
特開２０００−３２９２１７号公報（第２頁、図２３）特開平１１−３０１５０１号公報（第１〜４頁、図２，図３）特開２００１−２０６２３０号公報（第４頁、図４，図６，図８）特開２０００−３２９２１７号公報（第３〜４頁、図３〜図２２）

これら従来技術において、自動車走行中に生じるラトル音の問題は無視できない。

本発明は、上記状況に鑑みなされたもので、ラトル音を極力減らすことのできる電動パワーステアリング装置用ウォームホイールを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、電動パワーステアリング装置の動力伝達機構の構成要素として用いられ、軸孔がその回転中心に形成された円筒状のボスと、このボスの外周面から延設された円盤状のリムとを有する金属製ホイールと、当該金属製ホイールの外周部に固着された合成樹脂製ギヤリングとを備えた電動パワーステアリング装置用ウォームホイールにおいて、前記金属製ホイールが単一の金属素材に塑性加工を施すことにより形成されると共に、前記ボスの径方向肉厚が前記リムの軸方向肉厚より大きく設定されたものを提案する。

本発明の電動パワーステアリング装置用ウォームホイールにおいて、金属製ホイールはプレス成形法により製造することが好ましい。

本発明の電動パワーステアリング装置用ウォームホイールにおいて
前記金属製ホイールは、その内径をＤｏ、前記ボスの径方向肉厚をＴｂ、前記リムの軸方向肉厚をＴｒとするとき、
０．１６７＜Ｔｂ／Ｄｏ＜１．０、および
２．０ｍｍ＜Ｔｒ
の関係を満たし、かつ金属製ホイール単体での共振周波数が第７次成分が、４ＫＨＺ以下または８ＫＨＺ以上となることが好ましい。

本発明の電動パワーステアリング装置用ウォームホイールにおいて、
前記ボスは、内径が２０〜３０ｍｍ、径方向肉厚が５．５〜６．０ｍｍの範囲にあり、前記リムの軸方向肉厚が２ｍｍ以上であることが好ましい。

本発明によれば、実車に装備して運転した際に、ラトル音の少ない電動パワーステアリング装置用ウォームホイールが得られる。

以下、本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。

図１は、実施形態に係るステアリング装置の車室側部分を示す側面図であり、同図中の符号１はステアリングコラムを示す。ステアリングコラム１は、ピボットピン３とチルト調整機構５とを介して、車体側構造部材７，９に固定されている。ステアリングコラム１には、その内部にステアリングアッパシャフト１１が回動自在に支持されると共に、下部に電動モータ１３やギヤハウジング１５，アウトプットシャフト１７等からなる電動アシスト機構１９が一体化されている。

ステアリングアッパシャフト１１の後端にはステアリングホイール２１が取り付けられており、運転者がステアリングホイール２１を回動させると、その回転力が電動アシスト機構１９により増大されてアウトプットシャフト１７に伝達される。アウトプットシャフト１７の前端には自在継手２７を介して連結されたロアステアリングシャフト２５が連結されて図示しないギヤボックスに回転を伝達するようになっている。また、符号２９はステアリングコラム１を覆うコラムカバー、符号３１は車室とエンジンルームとを区画するダッシュボード、符号３３はチルトレバーをそれぞれ示す。

図２（図１中のＡ部拡大断面図）に示したように、アウトプットシャフト１７にはウォームホイール４１が外嵌・圧入されている。ウォームホイール４１は、電動モータ１３の図示しない回転軸に接続されたウォーム４３と噛み合っており、電動モータ４３の回転が減速されてアウトプットシャフト１７に伝達される。本実施形態の場合、電動モータ１３は、ウォームホイール４１の後方に配置されたトルクセンサの出力信号に基づき駆動されるが、ここではその説明を省略する。

本実施形態のウォームホイール４１は、図３（正面図）および図４（縦断面図）に示したように、芯金と成る金属製ホイール（以下、単にホイールと記す）５１の外周部に合成樹脂製ギヤリング（以下、単にギヤリングと記す）５３を固着させることにより形成されている。本実施形態の場合、ホイール５１はプレス成形品であり、その回転中心にアウトプットシャフト１７が嵌合する軸孔５４を有する円筒状のボス５５と、ボス５５の軸方向一端部外周から径方向外向きに延設された円盤状のリム５７と、リム５７の外周部でボス５５に対向する軸方向にわずかに延びる環状部４８とから一体に構成されている。一方、ギヤリング５３は、ナイロンやポリプロピレン等の合成樹脂を素材としており、ホイール５１を図示しない金型内にセットした後、射出成形によりリム５７の周囲を覆う形に形成されている。

図５はホイール５１の縦断面図である。この図において、実施形態のホイール５１では、ボス５５は、その内径Ｄｏが２０〜３０ｍｍに設定され、その径方向肉厚Ｔｂが５．５ｍｍ〜６．０ｍｍの範囲に設定されている。ボス５５の径方向肉厚Ｔｂと内径Ｄｏとは、関係０．１６７＜Ｔｂ／Ｄｏ＜１．０を満足している。また、ボス５５の径方向肉厚Ｔｂは、リム５７の軸方向肉厚Ｔｒよりも大きい（Ｔｂ＞Ｔｒ）。リム５７の軸方向肉厚Ｔｒは２ｍｍ以上である。

ホイール５１は単体でその共振周波数が高次成分、特に第7次成分が、4ＫＨＺ以下、または８ＫＨＺ以上となるように設定されている。

本実施形態によるウォームホイールを組み込んだ電動パワーステアリング装置を実車に装着したところ、運転状況下で。ラトル音は殆んど生じない。

本発明に係るステアリング装置の車室側における構造を示す説明図である。図１中のＡ部拡大断面図である。本発明の一実施形態に係るウォームホイールの正面図である。本実施形態に係るウォームホイールの縦断面図である。本実施形態に係る金属製ホイールの縦断面図である。従来の金属製ホイールの例を示す縦断面図である。従来の金属製ホイールの例を示す縦断面図である。従来の金属製ホイールの例を示す縦断面図である。

符号の説明

１‥‥ステアリングコラム
１３‥‥電動モータ
１５‥‥ギヤハウジング
１７‥‥アウトプットシャフト
１９‥‥電動アシスト機構
４１‥‥ウォームホイール
４３‥‥ウォーム
５１‥‥金属製ホイール
５３‥‥合成樹脂製ギヤリング
５５‥‥ボス
５７‥‥リム
Ｔｂ‥‥ボスの径工方向肉厚
Ｔｒ‥‥リムの軸方向肉厚

Claims

電動パワーステアリング装置の動力伝達機構の構成要素として用いられ、
軸孔がその回転中心に形成された円筒状のボスと、このボスの外周面から延設された円盤状のリムとを有する金属製ホイールと、
当該金属製ホイールの外周部に固着された合成樹脂製ギヤリングと
を備えた電動パワーステアリング装置用ウォームホイールにおいて、
前記金属製ホイールが単一の金属素材に塑性加工を施すことにより形成されると共に、前記ボスの肉厚が前記リムの肉厚より大きく設定されたことを特徴とする電動パワーステアリング装置用ウォームホイール。
前記金属製ホイールは、その内径をＤｏ、前記ボスの肉厚をＴｂ、前記リムの肉厚をＴｒとするとき、
０．１６７＜Ｔｂ／Ｄｏ＜１．０、および
２．０ｍｍ＜Ｔｒ
の関係を満たし、かつ金属製ホイール単体での共振周波数が第７次成分が、４ＫＨＺ以下または８ＫＨＺ以上となることを特徴とする、請求項１記載の電動パワーステアリング装置用ウォームホイール。
前記ボスは、内径Ｄｏが２０〜３０ｍｍ、肉厚Ｔｂが５．５〜６ｍｍの範囲にあり、そして前記リムの肉厚Ｔｒが２ｍｍ以上であることを特徴とする、請求項２記載の電動パワーステアリング装置用ウォームホイール。