JP2008062717A - Electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車などの車両に搭載され、電動モータを用いてドライバーの操舵動作を補助する電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to an electric power steering device that is mounted on a vehicle such as an automobile and assists a driver's steering operation using an electric motor.
車両用の電動パワーステアリング装置は、操舵補助用の電動モータ及び当該電動モータの回転力を減速して舵取手段に伝える減速機構を備えており、操舵手段の回転に応じた舵取手段の動作を前記電動モータの回転により補助し、舵取りのためのドライバーの労力負担を軽減するように構成されている。 An electric power steering apparatus for a vehicle includes an electric motor for assisting steering and a speed reduction mechanism that decelerates and transmits the rotational force of the electric motor to the steering means, and the operation of the steering means according to the rotation of the steering means. Is assisted by the rotation of the electric motor to reduce the labor burden of the driver for steering.
コラムタイプやピニオンタイプの電動パワーステアリング装置の減速機構には、基端部が前記電動モータの出力軸に連結され且つ外周にウォームが設けられた駆動歯車としてのウォーム軸と、このウォーム軸のウォームに噛合し、操舵軸に連結された従動歯車としてのウォームホイールとを備えたウォームギヤが採用されている。そして、前記ウォームホイールとして、金属製の芯管の外周に、樹脂(MC(モノマーキャスト)ナイロン、ポリアミド66等)製で外周面にギヤ歯を形成してなる歯部を一体化させたものが使用されており、金属製のウォーム軸と樹脂製のギヤ歯を噛合させることで騒音対策が行われている(例えば、特許文献1参照)。
一方、電動パワーステアリング装置を搭載する車種は年々拡大しており、排気量2000cc以上の上級車種へもコラムタイプの電動パワーステアリング装置が搭載されるようになってきている。
On the other hand, the number of vehicles equipped with electric power steering devices is increasing year by year, and column-type electric power steering devices are also being installed in high-end models with a displacement of 2000 cc or more.
特許文献1の電動パワーステアリング装置において高出力化に対応するためには、減速機構のサイズを拡大させる必要があるが、車両搭載レイアウトを考えれば、減速機構のサイズ拡大は非常に厳しい状態にある。また、ウォームホイールの歯部として高級樹脂材が採用されていることにより、コストが高いという問題もある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、減速機構の小型化及びコスト低減が図られるとともに、静粛性を確保す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。
In order to cope with higher output in the electric power steering device of Patent Document 1, it is necessary to increase the size of the speed reduction mechanism, but considering the vehicle mounting layout, the size increase of the speed reduction mechanism is in a very severe state. . In addition, since a high-grade resin material is used as the tooth portion of the worm wheel, there is a problem that the cost is high.
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an electric power steering device capable of reducing the size and cost of the speed reduction mechanism and ensuring quietness.
本発明は上記目的を達成するために次の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明の電動パワーステアリング装置は、電動モータに連結される駆動歯車と、
この駆動歯車に噛合するギヤ歯が外周面に形成された環状の歯部と、この歯部の内周に一体に結合され且つ操舵軸に連結されるボス部とを有する従動歯車と、を備え、
前記電動モータの回転によって操舵補助力を付与する電動パワーステアリング装置において、
前記従動歯車の歯部及びボス部が、互いに密度が異なる焼結金属から形成されているとともに、前記歯部が鍛造にて仕上げられていることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention takes the following technical means.
That is, the electric power steering device of the present invention includes a drive gear connected to the electric motor,
An annular tooth portion formed on the outer peripheral surface of the gear teeth meshing with the drive gear, and a driven gear having a boss portion integrally connected to the inner periphery of the tooth portion and connected to the steering shaft. ,
In the electric power steering device that applies steering assist force by rotation of the electric motor,
The tooth part and the boss part of the driven gear are formed of sintered metals having different densities, and the tooth part is finished by forging.
この構成によれば、従動歯車の歯部が焼結鍛造金属により形成されていることで強度及び靱性が向上して許容荷重が上がるため、樹脂製の歯部に比べて小型化することができる。また、歯部を焼結鍛造により製造するため、材料及び加工工程を削減することができ、これによりコストの低減が可能となる。さらに、従動歯車として振動減衰特性の高い焼結金属を用い、さらに歯部とボス部との密度を異ならせることで振動及び騒音の伝播を抑制することができ、これにより防振効果を高めることができる。 According to this structure, since the tooth | gear part of a driven gear is formed with the sintered forging metal, since strength and toughness improve and allowable load goes up, it can reduce in size compared with resin-made tooth parts. . In addition, since the tooth portion is manufactured by sintering forging, materials and processing steps can be reduced, thereby reducing cost. Furthermore, using a sintered metal with high vibration damping characteristics as the driven gear, and further varying the density of the tooth part and the boss part can suppress the propagation of vibration and noise, thereby enhancing the vibration isolation effect Can do.
上記電動パワーステアリング装置において、前記従動歯車の歯部の密度が、前記ボス部の密度よりも高いことが好ましい。この場合、歯部の強度をより向上させることができる。 In the electric power steering apparatus, it is preferable that the density of the tooth portion of the driven gear is higher than the density of the boss portion. In this case, the strength of the tooth portion can be further improved.
本発明の電動パワーステアリング装置によれば、減速機構の小型化及びコスト低減が図られるとともに、静粛性を確保することができる。 According to the electric power steering apparatus of the present invention, it is possible to reduce the size and cost of the speed reduction mechanism and to ensure quietness.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図1は本発明の実施形態に係るパワーステアリング装置の要部構成を示す断面図である。
このパワーステアリング装置PSは、上端に操舵輪(ステアリングホイール)1を取り付ける第1操舵軸2と、この第1操舵軸2の下端にトーションバー3を介して連結された筒状の第2操舵軸4と、上記第1操舵軸2と第2操舵軸4との相対的な回転変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサ5と、このトルクセンサ5の検出結果や車速、操舵輪1の操舵角等に基づいて駆動される操舵補助用の電動モータ6と、この電動モータ6の回転を減速して第2操舵軸4に伝達する減速機構Aとを備えている。
上記第1操舵軸2は、第1ステアリングコラム7及び第2ステアリングコラム8に包囲された状態で支持されており、第1ステアリングコラム7は図示しないブラケットを介して車体に取り付けられている。また、上記トルクセンサ5はセンサハウジング9に収容されている。また、上記減速機構Aはギヤハウジング10に収容されており、上記電動モータ6はギヤハウジング10に取り付けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main configuration of a power steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
The power steering device PS includes a first steering shaft 2 to which a steering wheel (steering wheel) 1 is attached at the upper end, and a cylindrical second steering shaft connected to the lower end of the first steering shaft 2 via a torsion bar 3. 4, a torque sensor 5 that detects a steering torque based on a relative rotational displacement amount between the first steering shaft 2 and the
The first steering shaft 2 is supported by being surrounded by a first steering column 7 and a second steering column 8, and the first steering column 7 is attached to the vehicle body via a bracket (not shown). The torque sensor 5 is accommodated in a sensor housing 9. The speed reduction mechanism A is accommodated in the
上記第1操舵軸2は、上端部に前記操舵輪が取り付けられた筒状の第1軸体2aと、この第1軸体2aの下端部に軸方向への移動が許容された状態で一体回転可能に嵌合された棒状の第2軸体2bと、この第2軸体2bにピン2cにより連結された筒状の第3軸体2dとを備えている。上記第1軸体2aは、その中間部が軸受11を介して円筒状の第1ステアリングコラム7に回転自在に支持されている。また、上記第1及び第2軸体2a,2b間には、自動車の衝突時等においてドライバーから操舵輪1に作用する衝撃エネルギーを吸収するための合成樹脂製の緩衝部材2eが設けられている。さらに、第3軸体2dと第2操舵軸4との間には上記トルクセンサ5が設けられている。
The first steering shaft 2 is integrally formed with a cylindrical first shaft body 2a having the steering wheel attached to an upper end portion thereof and a movement of the first shaft body 2a on the lower end portion of the first shaft body 2a with axial movement permitted. A rod-shaped second shaft body 2b fitted rotatably is provided, and a cylindrical third shaft body 2d connected to the second shaft body 2b by a pin 2c. The intermediate portion of the first shaft body 2 a is rotatably supported by a cylindrical first steering column 7 via a bearing 11. In addition, a buffer member 2e made of a synthetic resin is provided between the first and second shaft bodies 2a and 2b for absorbing impact energy acting on the steering wheel 1 from the driver at the time of a car collision or the like. . Further, the torque sensor 5 is provided between the third shaft body 2 d and the
上記第2ステアリングコラム8は、その上端部が第1ステアリングコラム7に摺動自在に嵌合され、下端部が前記センサハウジング9に嵌合されており、上記衝撃エネルギーを吸収する際に、第1ステアリングコラム7を第2ステアリングコラム8に対して軸方向へ移動させ得るようになっている。
上記第2操舵軸4の内部にはトーションバー3が導入されており、当該第2操舵軸4の下端部は、ピン4aにより前記トーションバー3に一体回転可能に連結されている。また、この第2操舵軸4の軸方向の中間部は、一対の軸受12,13を介して上記ギヤハウジング10に回転可能に支持されており、これら軸受12,13の間に、後述するウォームホイール15の内周が一体回転可能に嵌合されている。
The second steering column 8 has an upper end portion slidably fitted to the first steering column 7 and a lower end portion fitted to the sensor housing 9, and when absorbing the impact energy, One steering column 7 can be moved in the axial direction with respect to the second steering column 8.
A torsion bar 3 is introduced into the
減速機構Aは、図2に示すように、基端部が上記電動モータ6の出力軸6aに連結され、且つ第2操舵軸4の軸線と直交させた状態で配置された駆動歯車としてのウォーム軸14と、上記第2操舵軸4に一体回転可能に嵌合された従動歯車としてのウォームホイール15とによって構成されており、ウォーム軸14外周の軸方向の中間部に一体形成されているウォーム14aがウォームホイール15に噛み合わされている。
したがって、第3軸体2dと第2操舵軸4との相対的な回転変位量に基づく操舵トルクが上記トルクセンサ5によって検出され、このトルクセンサ5の検出結果に基づいて電動モータ6を駆動し、この電動モータ6の回転をウォーム14aとウォームホイール15とによって減速して第2操舵軸4に伝達する。そして、この第2操舵軸4の回転が、車輪に連結された、例えばラックピニオン式の舵取手段にユニバーサルジョイントJ(図1参照)を介して伝達される。
As shown in FIG. 2, the speed reduction mechanism A is a worm as a driving gear whose base end portion is connected to the
Therefore, a steering torque based on the relative rotational displacement between the third shaft body 2d and the
減速機構Aのウォーム軸14は、中央部にウォーム14aを有し、両端に軸部14b,14cを有する金属製の軸部材からなる。一端の軸部14bは、外周部にセレーションからなる凹凸条14dを有しており、ボール軸受からなる第1軸受16を介してアルミニウム製のギヤハウジング10に回転自在に支持された状態で電動モータ6の出力軸6aに継合されている。また、他端の軸部14cは、ボール軸受からなる第2軸受17を介してギヤハウジング10に支持されている。なお、軸部14b,14cは、軸受16,17の内輪16a,17aにそれぞれ圧入されている。
ウォームホイール15は、ギヤ歯が外周面に形成された環状の歯部15aと、この歯部15aの内周に一体に結合されたボス部15bとからなり、このボス部15bが第2操舵軸4の途中に嵌合固定されている。
The
The
電動モータ6の出力軸6aとウォーム軸14の軸部14bとは、軸継手18を介して継合されている。この軸継手18は、軸部14bの凹凸条14dと、その一端部が出力軸6aに一体回転可能に外嵌され、他端部に前記凹凸条14dと噛合する凹凸条19aを有する連動連結筒19とで構成される。
ギヤハウジング10はウォーム軸14を収容し、このウォーム軸14の軸部14b,14cを、軸受16,17を介して回転自在に支持した第1収容部20と、ウォームホイール15を収容し、このウォームホイール15を第2操舵軸4及びこの第2操舵軸4に嵌合された2つの軸受12,13(図1参照)を介して支持した第2収容部21とを有する。
第1収容部20は、ウォーム軸14の軸長方向に長くなっており、その長手方向一端部には第1軸受16を嵌合支持する支持孔20aと、この支持孔20aに連なるねじ孔20bと、このねじ孔20bに連なる円筒形のモータ取付部20cとが設けられている。そして、支持孔20aに第1軸受16の外輪16bが内嵌されており、ねじ孔20bに螺着されたねじ環22によって第1軸受16の軸長方向への移動を規制している。また、モータ取付部20cには電動モータ6が取り付けられている。
The
The
The
ここで、ウォームホイール15は、高密度の焼結鍛造金属により形成された歯部15aと、低密度の焼結金属により形成されたボス部15bとを焼結結合で一体化させたものである。
従動歯車(ウォームホイール)15の歯部15aが焼結鍛造金属により形成されていることで強度及び靱性が向上して許容荷重が上がるため、樹脂製の歯部に比べて小型化することができる。また、歯部15aを焼結鍛造により製造するため、材料及び加工工程を削減することができ、これによりコストの低減が可能となるとともに、ギヤ歯の歯面の粗さを抑えることができる。さらに、ウォームホイール15として振動減衰特性の高い焼結金属を用い、さらに歯部15aとボス部15bとの密度を異ならせることで振動及び騒音の伝播を抑制することができ、これにより防振効果を高めることができる。ここでは、歯部15aをボス部15bよりも高密度とすることで、歯部15a、特にギヤ歯の強度をより向上させることができる。
Here, the
Since the
歯部15a及びボス部15bは、粉末冶金の焼結鍛造法により製造することができる。焼結鍛造法では、まず原料粉末を粉末成形プレスにより圧縮して圧粉体を成形し(粉末成形工程)、次に得られた圧粉体を焼結炉で加熱して焼結し(焼結工程)、さらに得られた焼結体を鍛造プレスにより圧縮して熱間又は冷間鍛造する(鍛造工程)。
粉末成形工程において、歯部15a及びボス部15bの原料粉末としては、ウォームホイール15に通常使用される1種以上の金属粉末を用いることができ、また用いる金属は歯部15aとボス部15bとで同一であっても異なっていてもよい。圧縮成形する際に、歯部15aの原料粉末を、ボス部15bよりも多く充填したり、高い圧縮率で加圧成形したりすることで、歯部15aの圧粉体をボス部15bの圧粉体よりも高密度にすることができる。
焼結工程では、歯部15aの圧粉体の内側にボス部15bの圧粉体をセットした状態で焼結を行う。これにより、両者15a,15bが焼結結合により一体化する。
そして、鍛造工程で歯部15aの焼結体を鍛造する。これにより歯部15aの強度及び靭性を向上させることができる。
The
In the powder molding process, as the raw material powder for the
In the sintering step, sintering is performed with the green compact of the boss portion 15b set inside the green compact of the
And the sintered compact of the
なお、上記実施の形態では、従動歯車としてウォームホイール15を使用しているが、ウォームホイール15に限定されるものではなく、例えば、ヘリカルギヤ、スパーギヤを使用することも可能である。
また、歯部15aを高密度、ボス部15bを低密度としているが、互いの密度が異なっていればよく、歯部15aが低密度、ボス部15bが高密度であってもかまわない。歯部15aとボス部15bとは焼結結合により一体化されているが、両者15a,15bの結合は焼結結合に限られるものではなく、スプライン等により結合させてもかまわない。また、歯部15aに潤滑油を含浸させることも可能である。
In the above embodiment, the
Moreover, although the
6 電動モータ
14 ウォーム軸(駆動歯車)
14a ウォーム
15 ウォームホイール(従動歯車)
15a 歯部
15b ボス部
PS パワーステアリング装置
6
15a Tooth part 15b Boss part PS Power steering device
Claims (2)
この駆動歯車に噛合するギヤ歯が外周面に形成された環状の歯部と、この歯部の内周に一体に結合され且つ操舵軸に連結されるボス部とを有する従動歯車と、を備え、
前記電動モータの回転によって操舵補助力を付与する電動パワーステアリング装置において、
前記従動歯車の歯部及びボス部が、互いに密度が異なる焼結金属から形成されているとともに、前記歯部が鍛造にて仕上げら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。 A drive gear coupled to the electric motor;
An annular tooth portion formed on the outer peripheral surface of the gear teeth meshing with the drive gear, and a driven gear having a boss portion integrally connected to the inner periphery of the tooth portion and connected to the steering shaft. ,
In the electric power steering device that applies steering assist force by rotation of the electric motor,
The electric power steering device, wherein the tooth portion and the boss portion of the driven gear are formed of sintered metals having different densities, and the tooth portion is finished by forging.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (3)
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JP2012112417A (en) * | 2010-11-22 | 2012-06-14 | Jtekt Corp | Reduction gear and method for manufacturing the same, and electric power steering device |
JP2012167734A (en) * | 2011-02-14 | 2012-09-06 | Jtekt Corp | Worm wheel, method of manufacturing the same, and electric power steering device |
JP2013169201A (en) * | 2012-02-23 | 2013-09-02 | Globeride Inc | Gear built in fishing reel |
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2006
- 2006-09-05 JP JP2006240630A patent/JP2008062717A/en active Pending
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JP2012167734A (en) * | 2011-02-14 | 2012-09-06 | Jtekt Corp | Worm wheel, method of manufacturing the same, and electric power steering device |
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