JP2017128210A - Gear for steering device, and steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、操舵装置用ギヤ、及び操舵装置に関する。 The present invention relates to a steering gear and a steering device.
電動パワーステアリング装置等、動力発生部を備えた車両の操舵装置では、動力発生部が発生させた動力を、例えば、ウォームギヤ及びウォームホイールを介してステアリングシャフト等に伝達する。このとき、歯打ち音等を抑制するために、ウォームホイールの歯を樹脂によって形成することが知られている(例えば、特許文献1〜2)。
In a vehicle steering apparatus including a power generation unit such as an electric power steering apparatus, the power generated by the power generation unit is transmitted to a steering shaft or the like via, for example, a worm gear and a worm wheel. At this time, in order to suppress rattling noise and the like, it is known that the teeth of the worm wheel are formed of resin (for example,
ところで、車両の操舵装置において、動力発生部が発生させた動力を伝達するギヤには大きな負荷が掛かる。そのため、ギヤの歯を樹脂によって形成する場合、歯面の摩耗及び破損を低減することが好ましい。 By the way, in a vehicle steering apparatus, a large load is applied to a gear that transmits power generated by a power generation unit. Therefore, when the gear teeth are formed of resin, it is preferable to reduce wear and damage on the tooth surfaces.
本発明は、車両の操舵装置において、動力発生部が発生させた動力を伝達するギヤの歯を樹脂によって形成する場合に、歯面の摩耗及び破損を低減することを目的とする。 An object of the present invention is to reduce wear and breakage of a tooth surface when a tooth of a gear that transmits power generated by a power generation unit is formed of resin in a vehicle steering apparatus.
かかる目的のもと、本発明は、車両の操舵装置が備える動力発生部に対してトルク伝達可能に接続される操舵装置用ギヤにおいて、ポリアミド樹脂を主成分とするポリアミド樹脂組成物を成形してなる歯部を備え、前記ポリアミド樹脂の粘度数が、190ml/g以上である。 For this purpose, the present invention provides a steering gear that is connected to a power generation unit of a vehicle steering device so that torque can be transmitted, by molding a polyamide resin composition containing polyamide resin as a main component. The polyamide resin has a viscosity number of 190 ml / g or more.
このような構成とすることにより、歯面の摩耗及び破損を低減することができる。 By setting it as such a structure, the abrasion and damage of a tooth surface can be reduced.
また、かかる目的のもと、本発明は、車両の操舵装置において、動力発生部と、前記動力発生部に対してトルク伝達可能に接続される操舵装置用ギヤとを備え、前記操舵装置用ギヤは、ポリアミド樹脂を主成分とするポリアミド樹脂組成物を成形してなる歯部を備え、前記ポリアミド樹脂の粘度数が、190ml/g以上である。 In addition, for this purpose, the present invention provides a steering apparatus for a vehicle, comprising: a power generation section; and a steering apparatus gear connected to the power generation section so as to be able to transmit torque. Comprises a tooth part formed by molding a polyamide resin composition containing a polyamide resin as a main component, and the viscosity number of the polyamide resin is 190 ml / g or more.
本発明によれば、車両の操舵装置において、動力発生部が発生させた動力を伝達するギヤの歯を樹脂によって形成する場合に、歯面の摩耗及び破損を低減することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when the tooth | gear of the gear which transmits the motive power which the motive power generation part generated is formed with resin in the steering apparatus of a vehicle, abrasion and damage of a tooth surface can be reduced.
本発明は、車両の操舵装置が備える動力発生部に対してトルク伝達可能に接続される操舵装置用ギヤであって、ポリアミド樹脂(PA)を主成分とするポリアミド樹脂組成物を成形してなる歯部を備え、前記ポリアミド樹脂の粘度数が、190ml/g以上である操舵装置用ギヤ(以降、「本発明に係る操舵装置用ギヤ」と称する。)を提供する。「操舵装置用ギヤ」とは、操舵装置において使用されるギヤを指す。 The present invention is a gear for a steering device that is connected so as to be able to transmit torque to a power generation unit provided in a steering device of a vehicle, and is formed by molding a polyamide resin composition containing polyamide resin (PA) as a main component. There is provided a gear for a steering device (hereinafter referred to as “steering device gear according to the present invention”) having tooth portions and having a viscosity number of 190 ml / g or more of the polyamide resin. The “steering device gear” refers to a gear used in the steering device.
なお、「車両の操舵装置」とは、車両に備えられた装置であって、運転者による操舵操作に応じて車輪を転舵する機能を有するものを指す。「車両の操舵装置が備える動力発生部」とは、操舵装置において使用される動力を発生させるモータ等の原動機を指す。操舵装置において使用される動力の例としては、例えば、電動パワーステアリング装置におけるアシスト力、又は、ステアバイワイヤ方式の操舵装置における反力若しくは転舵力等が挙げられる。 “Vehicle steering device” refers to a device provided in a vehicle and having a function of turning wheels according to a steering operation by a driver. The “power generation unit included in the vehicle steering device” refers to a prime mover such as a motor that generates power used in the steering device. Examples of power used in the steering device include assist force in an electric power steering device, reaction force or steering force in a steer-by-wire type steering device, and the like.
「トルク伝達可能に接続」とは、一方の部材の回転に伴い他方の部材の回転が生じるように接続されていることを指し、例えば、一方の部材と他方の部材とが一体的に成形されている場合、一方の部材に対して他方の部材が直接的又は間接的に固定されている場合、及び、一方の部材と他方の部材とが継手部材等を介して連動するよう接続されている場合を少なくとも含む。 “Connecting so that torque can be transmitted” means that the other member rotates so as to rotate as one member rotates. For example, one member and the other member are integrally formed. If the other member is fixed directly or indirectly to one member, and one member and the other member are connected to each other via a joint member or the like Including at least cases.
本明細書において、「主成分」とは、組成物中における含有量が、他の成分よりも多い成分を指す。「組成物」とは、一種類以上の成分を含有している物質を指す。「ポリアミド樹脂組成物を成形してなる」とは、ポリアミド樹脂組成物が所望の形状に成形された状態であることを指す。「歯部」とは、ギヤにおける、歯を含む部分を指す。「粘度数」は、JIS K6933:2013に準拠して測定される粘度数を指す。 In the present specification, the “main component” refers to a component having a higher content in the composition than other components. "Composition" refers to a substance that contains one or more components. “Made of the polyamide resin composition” means that the polyamide resin composition is molded into a desired shape. The “tooth portion” refers to a portion including a tooth in the gear. “Viscosity number” refers to the viscosity number measured according to JIS K6933: 2013.
本発明に係る操舵装置用ギヤは、動力発生部に対してトルク伝達可能に接続されるため、歯部に大きな負荷が掛かる。しかしながら、本発明に係る操舵装置用ギヤが備える歯部は、粘度数が、190ml/g以上であるポリアミド樹脂組成物を成形してなるため、疲労強度が高く、歯面の摩耗及び破損を低減することができる。 Since the gear for a steering device according to the present invention is connected to the power generation unit so that torque can be transmitted, a large load is applied to the tooth portion. However, the tooth portion provided in the steering gear according to the present invention is formed by molding a polyamide resin composition having a viscosity number of 190 ml / g or more, and thus has high fatigue strength and reduces tooth surface wear and damage. can do.
特に、ラックバーの推力を大きくするために、動力発生部の出力を大きくすることが求められる場合、動力発生部に対してトルク伝達可能に接続されるギヤにはより大きい負荷が掛かる。本発明に係る操舵装置用ギヤは、このような高耐久性が求められる条件において好適に使用することができる。後述する実施例に示されるように、本発明に係る操舵装置用ギヤは、負荷が大きい場合ほど、歯面の摩耗及び破損の低減に有効である。例えば、本発明に係る操舵装置用ギヤは、動力発生部から伝達されるトルクの最大値が、63.7Nm以上である条件において特に好適に使用することができる。 In particular, when it is required to increase the output of the power generation unit in order to increase the thrust of the rack bar, a larger load is applied to the gear connected to the power generation unit so as to transmit torque. The gear for a steering device according to the present invention can be suitably used under such conditions that require high durability. As shown in the examples described later, the steering gear according to the present invention is more effective in reducing tooth surface wear and damage as the load increases. For example, the steering gear according to the present invention can be particularly preferably used under the condition that the maximum value of the torque transmitted from the power generation unit is 63.7 Nm or more.
また、本発明に係る操舵装置用ギヤは、ポリアミド樹脂組成物を成形してなる歯部を備えることによって、歯打ち音を低減することができると共に、良好な耐油性及び耐熱性を得ることができる。 In addition, the gear for a steering device according to the present invention includes a tooth portion formed by molding a polyamide resin composition, so that it is possible to reduce rattling noise and to obtain good oil resistance and heat resistance. it can.
一実施形態において、ポリアミド樹脂の粘度数は、190ml/g以上であればよいが、例えば、200ml/g以上、210ml/g以上であることがより好ましい。また、ポリアミド樹脂の粘度数の上限値は特に限定されず、成形性等を勘案して選択することができる。 In one embodiment, the viscosity number of the polyamide resin may be 190 ml / g or more, and for example, 200 ml / g or more and 210 ml / g or more is more preferable. The upper limit of the viscosity number of the polyamide resin is not particularly limited, and can be selected in consideration of moldability and the like.
粘度数がこのような範囲であるポリアミド樹脂は、分子量が大きいため、当該ポリアミド樹脂を主成分とするポリアミド樹脂組成物によって形成した歯の疲労強度を向上させることができる。これにより、歯面の摩耗及び破損を好適に低減することができる。 Since the polyamide resin having a viscosity number in such a range has a large molecular weight, it is possible to improve the fatigue strength of teeth formed by a polyamide resin composition containing the polyamide resin as a main component. Thereby, abrasion and damage of a tooth surface can be reduced suitably.
また、一実施形態において、ポリアミド樹脂組成物の引張降伏伸びは、特に限定されないが、6%以上であることがより好ましく、8%以上、10%以上、又は12%以上であることがさらに好ましい。 In one embodiment, the tensile yield elongation of the polyamide resin composition is not particularly limited, but is preferably 6% or more, more preferably 8% or more, 10% or more, or 12% or more. .
粘度数が190ml/g以上であり、かつポリアミド樹脂組成物の引張降伏伸びが6%以上であるポリアミド樹脂組成物によって形成した歯は、大きな負荷が掛かったとき、樹脂製組成物中の分子同士の乖離が生じ難く、相手ギヤの歯の形状に追従するように変形して、歯と歯の間の接触面積を増大させることができる。特に、ウォームギヤとウォームホイールとの噛み合わせのように、初期状態における歯と歯の間の接触がほぼ線接触である場合には、より好適に接触面積を増大させることができる。そして、歯と歯の間の接触面積を増大させることにより、歯面に係る面圧を低減させることができ、歯面の摩耗及び破損を好適に低減することができる。 Teeth formed with a polyamide resin composition having a viscosity number of 190 ml / g or more and a tensile yield elongation of the polyamide resin composition of 6% or more are molecules between the resins in the resin composition when a large load is applied. Therefore, the contact area between the teeth can be increased by being deformed so as to follow the shape of the teeth of the counterpart gear. In particular, when the contact between the teeth in the initial state is almost a line contact, such as meshing between the worm gear and the worm wheel, the contact area can be increased more suitably. And by increasing the contact area between teeth, the surface pressure concerning a tooth surface can be reduced and wear and breakage of a tooth surface can be reduced suitably.
また、一実施形態において、23℃50%R.H.におけるポリアミド樹脂組成物の平衡吸水率は、特に限定されないが、3.0%以下であることがより好ましい。 In one embodiment, 23 ° C. 50% R.D. H. Although the equilibrium water absorption of the polyamide resin composition in is not particularly limited, it is more preferably 3.0% or less.
吸水率がこのような範囲であるポリアミド樹脂組成物によって形成した歯は、吸水による膨張を抑制することができる。 Teeth formed from a polyamide resin composition having a water absorption rate in such a range can suppress expansion due to water absorption.
また、一実施形態において、ポリアミド樹脂の種類は特に限定されず、上述した条件を満たすように適宜選択すればよいが、例えば、ポリアミド410、ポリアミド66、ポリアミド46等のナイロン樹脂を好適に用いることができる。また、ポリアミド樹脂は、1種類のポリアミド樹脂のみからなるものであってもよいし、複数種類のポリアミド樹脂が混合されたものであってもよい。 In one embodiment, the type of polyamide resin is not particularly limited, and may be appropriately selected so as to satisfy the above-described conditions. For example, a nylon resin such as polyamide 410, polyamide 66, or polyamide 46 is preferably used. Can do. The polyamide resin may be composed of only one type of polyamide resin, or may be a mixture of a plurality of types of polyamide resins.
一実施形態において、好適なポリアミド樹脂としては、例えば、ポリアミド410が挙げられる。ポリアミド410は、例えば、ポリアミド66に比べて、引張降伏伸びが大きく、吸水性が小さいという良好な特性を有している。中でも、ポリアミド410「EcoPaXX Q210E−H」(DSM社)は、粘度数が210ml/gであり、本発明に掛かる操舵装置用ギヤの材料として特に好適に用いることができる。 In one embodiment, a suitable polyamide resin includes, for example, polyamide 410. For example, the polyamide 410 has good characteristics such as a larger tensile yield elongation and a lower water absorption than the polyamide 66. Among them, polyamide 410 “EcoPaXX Q210E-H” (DSM) has a viscosity number of 210 ml / g, and can be particularly preferably used as a material for a gear for a steering device according to the present invention.
一実施形態において、ポリアミド樹脂組成物中のポリアミド樹脂の含有量は、例えば、50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることが特に好ましい。 In one embodiment, the content of the polyamide resin in the polyamide resin composition is, for example, preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, and particularly preferably 90% by mass or more. preferable.
また、一実施形態において、ポリアミド樹脂組成物は、ポリアミド樹脂以外の樹脂、例えば、ポリアセタール(POM)、ポリカーボネート(PC)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリアリレート(PAR)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリテトラフロロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等を含有していてもよい。ポリアミド樹脂組成物中におけるポリアミド樹脂以外の樹脂の含有量は、特に限定されないが、例えば、0質量%以上40質量%以下の範囲とすることができる。 In one embodiment, the polyamide resin composition is a resin other than a polyamide resin, for example, polyacetal (POM), polycarbonate (PC), polybutylene terephthalate (PBT), polyphenylene sulfide (PPS), polyarylate (PAR), Polyamideimide (PAI), polyetheretherketone (PEEK), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF) and the like may be contained. Although content of resin other than the polyamide resin in a polyamide resin composition is not specifically limited, For example, it can be set as the range of 0 to 40 mass%.
また、一実施形態において、ポリアミド樹脂組成物は、添加剤を含んでいてもよい。添加剤としては、例えば、強化繊維、充填剤、可塑剤、着色剤、安定剤、離型剤、難燃剤、助剤等が挙げられる。ポリアミド樹脂組成物中における添加剤の含有量は、特に限定されないが、例えば、0質量%以上40質量%以下の範囲とすることができる。 In one embodiment, the polyamide resin composition may contain an additive. Examples of the additive include reinforcing fibers, fillers, plasticizers, colorants, stabilizers, mold release agents, flame retardants, auxiliaries, and the like. Although content of the additive in a polyamide resin composition is not specifically limited, For example, it can be set as the range of 0 to 40 mass%.
なお、強化繊維としては、例えば、アラミド繊維、ガラス繊維、炭素繊維等を用いることができる。ポリアミド樹脂組成物に対し、強化繊維を、例えば、5質量%以上30質量%以下の範囲で含有させることにより、摩耗耐性を向上させることができるが、一方で、引張降伏伸びが悪くなる場合がある。そのため、一実施形態において、ポリアミド樹脂組成物は、強化繊維を含んでいないか、強化繊維を含んでいたとしても、強化繊維の含有量が15質量%未満であることが好ましく、5質量%未満であることがさらに好ましい。これにより、歯部の引張降伏伸びを確保することができるため、上述したように、歯面に係る面圧を低減させることができ、歯面の摩耗及び破損を好適に低減することができる。 In addition, as a reinforced fiber, an aramid fiber, glass fiber, carbon fiber etc. can be used, for example. Wear resistance can be improved by including reinforcing fibers in the range of 5% by mass or more and 30% by mass or less with respect to the polyamide resin composition, but on the other hand, tensile yield elongation may be deteriorated. is there. Therefore, in one embodiment, the polyamide resin composition does not contain reinforcing fibers, or even if it contains reinforcing fibers, the content of reinforcing fibers is preferably less than 15% by mass, and less than 5% by mass. More preferably. Thereby, since the tensile yield elongation of a tooth part is securable, as mentioned above, the surface pressure concerning a tooth surface can be reduced and wear and damage of a tooth surface can be reduced suitably.
一実施形態において、本発明に係る操舵装置用ギヤは、ポリアミド樹脂組成物を、後述するようなギヤの形状に成形することにより製造することができる。なお、操舵装置用ギヤの全体を、一体的にポリアミド樹脂組成物を成形して作製してもよいし、操舵装置用ギヤを、歯部と、歯部を支持する中央部とから構成するようにして、当該歯部を、ポリアミド樹脂組成物を成形して作製するようにしてもよい。操舵装置用ギヤの中央部は、例えば、金属によって形成されたものを用いることができるが、これに限定されない。 In one embodiment, the steering gear according to the present invention can be manufactured by molding a polyamide resin composition into a gear shape as described later. The entire steering gear may be formed by integrally molding a polyamide resin composition, or the steering gear may be composed of a tooth portion and a central portion that supports the tooth portion. Then, the tooth portion may be produced by molding a polyamide resin composition. For example, a central portion of the steering gear may be formed of metal, but is not limited thereto.
また、一実施形態において、本発明に係る操舵装置用ギヤは、動力発生部から転舵軸又は操舵部材に動力を伝達する経路中に設けられたギヤであり得、特に、減速機を構成するギヤであることが好ましい。本発明に係る操舵装置用ギヤは、高負荷が掛かる減速機用ギヤとして好適に使用することができる。 In one embodiment, the steering gear according to the present invention may be a gear provided in a path for transmitting power from the power generation unit to the steered shaft or the steering member, and particularly constitutes a reduction gear. A gear is preferred. The gear for a steering device according to the present invention can be suitably used as a gear for a speed reducer to which a high load is applied.
また、一実施形態において、本発明に係る操舵装置用ギヤは、外歯歯車、内歯歯車又は傘歯歯車であってもよい。また、一実施形態において、本発明に係る操舵装置用ギヤは、平歯歯車又は斜歯歯車であってもよい。また、一実施形態において、本発明に係る操舵装置用ギヤは、ウォームホイール、プラネタリーギヤ、サンギヤ又はリングギヤであってもよい。 In one embodiment, the steering gear according to the present invention may be an external gear, an internal gear, or a bevel gear. In one embodiment, the gear for a steering device according to the present invention may be a spur gear or an inclined gear. In one embodiment, the steering gear according to the present invention may be a worm wheel, a planetary gear, a sun gear, or a ring gear.
以下、本発明の幾つかの実施形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
〔実施形態1〕
まず、本発明の実施形態1に係る操舵装置1について図1〜図3を参照して説明する。
First, a
図1は、操舵装置1の概略構成の一例を模式的に示す模式図である。図1に示すように、操舵装置1は、操舵部材200、第1のステアリングシャフト101、第1の自在継手201、中間シャフト104、第2の自在継手202、第1のピニオンシャフト105、第2のピニオンシャフト106、第1のトルクセンサー107、第1のピニオンギヤ210、ラックバー(転舵軸)211、タイロッド212、ナックルアーム213、第1の動力発生部(動力発生部)220、第1の動力伝達シャフト221、第1のウォームギヤ222、第1のウォームホイール(操舵装置用ギヤ)223、第2の動力伝達シャフト224、第2のピニオンギヤ225、制御部300及び車輪400を備えている。
FIG. 1 is a schematic diagram schematically illustrating an example of a schematic configuration of the
操舵装置1は、第1の動力発生部220が発生させたアシスト力を、第1のウォームギヤ222、第1のウォームホイール223、及び第2のピニオンギヤ225を介してラックバー211に伝達するデュアルピニオンアシスト(DPA)タイプの電動パワーステアリング装置である。本実施形態において、第1のウォームホイール223が、本発明に係る操舵装置用ギヤである。
The
操舵部材200は、運転者によって操舵操作される部材である。操舵部材200として、図1に示すように、ホイール形状を有するステアリングホイールを例に挙げるが、これは本実施形態を限定するものではなく、運転者による操舵操作を受け付けることができるものであれば他の形状や機構を有するものであってもよい。
The steering
操舵部材200、第1のステアリングシャフト101、中間シャフト104、第1のピニオンシャフト105、第2のピニオンシャフト106、及び第1のピニオンギヤ210は、互いにトルク伝達可能に接続されている。
The steering
本実施形態では、第1のステアリングシャフト101の上端は、操舵部材200に固定され、操舵部材200と一体的に回転する。また、第1のステアリングシャフト101の下端と、中間シャフト104の上端とは、第1の自在継手201を介して互いに連動するように接続されている。また、中間シャフト104の下端と第1のピニオンシャフト105の上端とは、第2の自在継手202を介して互いに連動するように接続されている。
In the present embodiment, the upper end of the
なお、「上端」とは、運転者の操舵操作に応じた操舵力の伝達経路において上流側の端部(すなわち、入力側の端部)のことを指し、「下端」とは、操舵力の伝達経路において下流側の端部(すなわち、出力側の端部)のことを指す(以下同様)。 The “upper end” refers to the upstream end (that is, the input end) in the steering force transmission path corresponding to the driver's steering operation, and the “lower end” refers to the steering force. It refers to the downstream end (that is, the output end) in the transmission path (the same applies hereinafter).
また、第1のピニオンシャフト105と第2のピニオンシャフト106とはトルク伝達可能かつ弾性的に接続されており、第1のピニオンシャフト105と第2のピニオンシャフト106との間に生じる捩れを第1のトルクセンサー107によって検出する。詳細については後述する。
Further, the
また、第1のピニオンギヤ210は、第2のピニオンシャフト106の下端に固定され、第2のピニオンシャフト106と一体的に回転する。ラックバー211は、第1のピニオンギヤ210の回転に応じて車輪400を転舵させるための構成であり、ラックバー211には、第1のピニオンギヤ210と噛み合うラック歯が形成されている。
The
上記のように構成された操舵装置1では、運転者が操舵部材200を介した操舵操作を行うと、第1のピニオンギヤ210が回転し、ラックバー211の軸方向に沿って、ラックバー211が変位する。これにより、ラックバー211の両端に設けられたタイロッド212、及び、タイロッド212に連結されたナックルアーム213を介して、車輪400が転舵される。
In the
(第1のアシスト力発生装置10)
続いて、アシスト力を発生させ、当該アシスト力をラックバー211に伝達する機能を有する第1のアシスト力発生装置10について説明する。図2は、第1のアシスト力発生装置10の部分構造を模式的に示す模式図である。
(First assist force generator 10)
Next, the first
本実施形態において、第1のアシスト力発生装置10は、第1のトルクセンサー107、第1の動力発生部220、第1の動力伝達シャフト221、第1のウォームギヤ222、第1のウォームホイール223、第2の動力伝達シャフト224及び第2のピニオンギヤ225によって構成される。
In the present embodiment, the first
第1のトルクセンサー107は、第1のピニオンシャフト105と第2のピニオンシャフト106との間に生じる捩れを検出する。より具体的には、第1のピニオンシャフト105及び第2のピニオンシャフト106の内部には空洞が形成されており、当該空洞内に、第1のピニオンシャフト105と第2のピニオンシャフト106とを弾性的に連結するためのトーションバーが配置されている。運転者が操舵部材200を介した操舵操作を行うと、第1のピニオンシャフト105と第2のピニオンシャフト106との間に、操舵操作のトルクTの大きさに応じた捩れ角θTが生じる。第1のトルクセンサー107は、この捩れ角θTを検出し、検出結果を示すトルクセンサー信号SL107を制御部300に供給する。
The
第1の動力発生部220は、制御部300から供給されるトルク制御信号SL220に従い、第1の動力伝達シャフト221及び第1のウォームギヤ222に対してトルクを与える。第1の動力発生部220は、例えば、モータ本体である。第1のウォームギヤ222は、第1の動力伝達シャフト221とトルク伝達可能に接続されており、例えば、第1の動力伝達シャフト221と一体に回転するようになっている。これにより、第1の動力発生部220によって、第1のウォームギヤ222は回転駆動される。なお、第1の動力発生部220として、汎用の電動モータを用いれば、製造コストを更に抑制することができる。
The first
第1のウォームホイール223は、第1のウォームギヤ222と噛み合っており、第1のウォームギヤ222からトルクが伝達される。なお、第1のウォームギヤ222と第1のウォームホイール223との組み合わせは、第1の動力発生部220が発生させる回転の減速機として機能するようにギヤ比が調整されていることが好ましい。
The
第1のウォームホイール223は、第2の動力伝達シャフト224を介して、第2のピニオンギヤ225にトルク伝達可能に接続されており、例えば、第2の動力伝達シャフト224及び第2のピニオンギヤ225と一体に回転するようになっている。これにより、第1の動力発生部220が発生させたトルクが、第2のピニオンギヤ225に伝達される。
The
第2のピニオンギヤ225には、ラックバー211に設けられたラック歯211aが噛み合っており、第2のピニオンギヤ225が回転することによって、ラックバー211に推力を与えることができる。
なお、図2に示すように、第1のウォームギヤ222、第1のウォームホイール223、第2の動力伝達シャフト224及び第2のピニオンギヤ225は、ハウジング226内に収容されており、第2のピニオンギヤ225にラック歯211aが噛み合うように、ラックバー211が、第2のピニオンギヤ225に対して付勢部材228によって付勢されている。
As shown in FIG. 2, the
制御部300は、運転者による操舵操作に応じて、第1の動力発生部220が発生させるアシスト力を制御する。図1では、制御部300は、第1のアシスト力発生装置10とは異なる位置に配置されているが、第1のアシスト力発生装置10内に制御部300を配置してもよい。
The
制御部300は、第1のトルクセンサー107から供給されるトルクセンサー信号SL107を参照して、第1の動力発生部220が発生させるアシスト力を制御するためのトルク制御信号SL220を生成し、第1の動力発生部220に供給する。なお、制御部300は、操舵部材200の操舵角を示す信号、及び車速センサからの車速信号などを更に参照して、トルク制御信号SL220を生成する構成としてもよい。
The
(第1のウォームホイール223)
続いて、本発明に係る操舵装置用ギヤである第1のウォームホイール223について説明する。図3(a)は、第1のウォームホイール223の斜視図であり、図3(b)は、第1のウォームホイール223の断面図である。
(First worm wheel 223)
Then, the
図3に示すように、第1のウォームホイール223は、斜歯が刻まれた歯部223aと、歯部223aを支持する中央部223bとを備えている。歯部223aは、ポリアミド樹脂を主成分とするポリアミド樹脂組成物を成形してなるものである。ポリアミド樹脂及びポリアミド樹脂組成物が満たすべき条件等については、本発明に係る操舵装置用ギヤと同様であるため、説明を省略する。中央部223bは金属からなる。ただし、第1のウォームホイール223の全体を、ポリアミド樹脂組成物から形成してもよい。
As shown in FIG. 3, the
第1のウォームホイール223は、第1の動力発生部220に対してトルク伝達可能に接続されているギヤであり、より詳細には、第1の動力発生部220によって回転駆動される第1のウォームギヤ222に噛み合うギヤである。そして、第1のウォームホイール223は、操舵部材200に対してトルク伝達可能に接続される第1のピニオンギヤ210とは異なる位置においてラックバー211に設けられたラック歯に噛み合う第2のピニオンギヤと一体的に回転する。このような第1のウォームホイール223には、他の構成における操舵装置用ギヤ(例えば、実施形態2における第2のウォームホイール16)に比べて、大きい負荷が掛かるが、第1のウォームホイール223は、本発明に係る操舵装置用ギヤであるため、高耐久性が求められる条件において好適に使用することができる。
The
〔実施形態2〕
本発明の実施形態2に係る操舵装置2について、図4を参照して説明する。本明細書において既に説明した部材には同じ参照符号を付し、以下ではその説明を省略する。
[Embodiment 2]
A
図4に示すように、操舵装置2は、操舵装置1における第1のアシスト力発生装置10の替わりに、第2のアシスト力発生装置20を備えている。第2のアシスト力発生装置20は、第2のトルクセンサー12、第2の動力発生部13、第3の動力伝達シャフト14、第2のウォームギヤ15、及び第2のウォームホイール16を備えている。
As shown in FIG. 4, the
また、操舵装置2では、第1のステアリングシャフト101の下端が、第2のステアリングシャフト102の上端に、トルク伝達可能かつ弾性的に接続されており、第2のステアリングシャフト102の下端が、中間シャフト104の上端と、第1の自在継手201を介して互いに連動するように接続されている。また、第1のピニオンギヤ210は、第1のピニオンシャフト105の下端に固定され、第1のピニオンシャフト105と一体的に回転する。第2のピニオンシャフト106は存在しない。
In the
操舵装置2は、第2の動力発生部13が発生させたアシスト力を、第2のウォームギヤ15及び第2のウォームホイール16を介して第2のステアリングシャフト102に伝達するコラムアシストタイプの電動パワーステアリング装置である。本実施形態において、第2のウォームホイール16が、本発明に係る操舵装置用ギヤである。
The
第2のトルクセンサー12は、第1のトルクセンサー107と同様に、第1のステアリングシャフト101と第2のステアリングシャフト102との間に生じる捩れを検出し、検出結果を示すトルクセンサー信号SL12を制御部300に供給する。
Similar to the
第2の動力発生部13は、制御部300から供給されるトルク制御信号SL13に従い、第3の動力伝達シャフト14に対してトルクを与える。第2のウォームギヤ15は、第3の動力伝達シャフト14とトルク伝達可能に接続されており、例えば、第3の動力伝達シャフト14と一体に回転するようになっている。これにより、第2の動力発生部13によって、第2のウォームギヤ15は回転駆動される。
The second
第2のウォームホイール16は、第2のウォームギヤ15と噛み合っており、第2のウォームギヤ15からトルクが伝達される。なお、第2のウォームギヤ15と第2のウォームホイール16との組み合わせは、第2の動力発生部13が発生させる回転の減速機として機能するようにギヤ比が調整されていることが好ましい。
The
第2のウォームホイール16は、第2のステアリングシャフト102にトルク伝達可能に接続されており、例えば、第2のステアリングシャフト102と一体に回転するようになっている。これにより、第2の動力発生部13が発生させたトルクが、第2のステアリングシャフト102に伝達される。
The
制御部300は、運転者による操舵操作に応じて、第2の動力発生部13が発生させるアシスト力を制御する。図4では、制御部300は、第2のアシスト力発生装置20とは異なる位置に配置されているが、第2のアシスト力発生装置20内に制御部300を配置してもよい。
The
制御部300は、第2のトルクセンサー12から供給されるトルクセンサー信号SL12を参照して、第2の動力発生部13が発生させるアシスト力を制御するためのトルク制御信号SL13を生成し、第2の動力発生部13に供給する。なお、制御部300は、操舵部材200の操舵角を示す信号、及び車速センサからの車速信号などを更に参照して、トルク制御信号SL13を生成する構成としてもよい。
The
(第2のウォームホイール16)
続いて、本発明に係る操舵装置用ギヤである第2のウォームホイール16について説明する。第2のウォームホイール16は、図3に示す第1のウォームホイール223のように、斜歯が刻まれた歯部と、歯部を支持する中央部とから構成される。歯部は、ポリアミド樹脂を主成分とするポリアミド樹脂組成物を成形してなるものである。ポリアミド樹脂及びポリアミド樹脂組成物が満たすべき条件等については、本発明に係る操舵装置用ギヤと同様であるため、説明を省略する。中央部は金属からなる。ただし、第2のウォームホイール16の全体を、ポリアミド樹脂組成物から形成してもよい。
(Second worm wheel 16)
Then, the
第2のウォームホイール16は、第2の動力発生部13に対してトルク伝達可能に接続されているギヤであり、より詳細には、第2の動力発生部13によって回転駆動される第2のウォームギヤ15に噛み合うギヤである。そして、第2のウォームホイール16は、操舵部材200に対してトルク伝達可能に接続される第2のステアリングシャフト102と一体的に回転する。このような第2のウォームホイール16に対しても、本発明に係る操舵装置用ギヤを好適に適用することができる。
The
〔実施形態3〕
本発明の実施形態3に係る操舵装置3について、図5を参照して説明する。本明細書において既に説明した部材には同じ参照符号を付し、以下ではその説明を省略する。
[Embodiment 3]
A
図5に示すように、操舵装置3は、操舵装置1における第1のアシスト力発生装置10の替わりに、第3のアシスト力発生装置30を備えている。第3のアシスト力発生装置30は、第1のトルクセンサー107、第3の動力発生部110、第4の動力伝達シャフト111、第3のウォームギヤ112、及び第3のウォームホイール113を備えている。
As shown in FIG. 5, the
操舵装置3は、第3の動力発生部110が発生させたアシスト力を、第3のウォームギヤ112及び第3のウォームホイール113を介して第1のピニオンシャフト105に伝達するピニオンアシストタイプの電動パワーステアリング装置である。本実施形態において、第3のウォームホイール113が、本発明に係る操舵装置用ギヤである。
The
第3の動力発生部110は、制御部300から供給されるトルク制御信号SL110に従い、第4の動力伝達シャフト111に対してトルクを与える。第3のウォームギヤ112は、第4の動力伝達シャフト111とトルク伝達可能に接続されており、例えば、第4の動力伝達シャフト111と一体に回転するようになっている。これにより、第3の動力発生部110によって、第3のウォームギヤ112は回転駆動される。
The third
第3のウォームホイール113は、第3のウォームギヤ112と噛み合っており、第3のウォームギヤ112からトルクが伝達される。なお、第3のウォームギヤ112と第3のウォームホイール113との組み合わせは、第3の動力発生部110が発生させる回転の減速機として機能するようにギヤ比が調整されていることが好ましい。
The
第3のウォームホイール113は、第1のピニオンシャフト105にトルク伝達可能に接続されており、例えば、第1のピニオンシャフト105と一体に回転するようになっている。これにより、第3の動力発生部110が発生させたトルクが、第1のピニオンシャフト105に伝達される。
The
制御部300は、運転者による操舵操作に応じて、第3の動力発生部110が発生させるアシスト力を制御する。図5では、制御部300は、第3のアシスト力発生装置30とは異なる位置に配置されているが、第3のアシスト力発生装置30内に制御部300を配置してもよい。
The
制御部300は、第1のトルクセンサー107から供給されるトルクセンサー信号SL107を参照して、第3の動力発生部110が発生させるアシスト力を制御するためのトルク制御信号SL110を生成し、第3の動力発生部110に供給する。なお、制御部300は、操舵部材200の操舵角を示す信号、及び車速センサからの車速信号などを更に参照して、トルク制御信号SL110を生成する構成としてもよい。
The
(第3のウォームホイール113)
続いて、本発明に係る操舵装置用ギヤである第3のウォームホイール113について説明する。第3のウォームホイール113は、図3に示す第1のウォームホイール223のように、斜歯が刻まれた歯部と、歯部を支持する中央部とから構成される。歯部は、ポリアミド樹脂を主成分とするポリアミド樹脂組成物を成形してなるものである。ポリアミド樹脂及びポリアミド樹脂組成物が満たすべき条件等については、本発明に係る操舵装置用ギヤと同様であるため、説明を省略する。中央部は金属からなる。ただし、第3のウォームホイール113の全体を、ポリアミド樹脂組成物から形成してもよい。
(Third worm wheel 113)
Next, the
第3のウォームホイール113は、第3の動力発生部110に対してトルク伝達可能に接続されているギヤであり、より詳細には、第3の動力発生部110によって回転駆動される第3のウォームギヤ112に噛み合うギヤである。そして、第3のウォームホイール113は、操舵部材200に対してトルク伝達可能に接続される第1のピニオンシャフト105と一体的に回転する。このような第3のウォームホイール113に対しても、本発明に係る操舵装置用ギヤを好適に適用することができる。
The
〔実施形態4〕
本発明の実施形態4に係る操舵装置4について、図6を参照して説明する。本明細書において既に説明した部材には同じ参照符号を付し、以下ではその説明を省略する。
[Embodiment 4]
A
図6に示すように、操舵装置4は、操舵装置2における第2のアシスト力発生装置20の替わりに、転舵力発生装置40及び反力発生装置50を備えている。
As shown in FIG. 6, the
転舵力発生装置40は、第1の動力発生部220、第1の動力伝達シャフト221、第1のウォームギヤ222、第1のウォームホイール223、第2の動力伝達シャフト224及び第2のピニオンギヤ225を備え、転舵力を発生させて、当該転舵力をラックバー211に伝達する機能を有する。
The turning
また、反力発生装置50は、第2のトルクセンサー12、第2の動力発生部13、第3の動力伝達シャフト14、第2のウォームギヤ15、第2のウォームホイール16、及びクラッチ部17を備え、操舵操作に対する反力を発生させ、当該反力を操舵部材200に伝達する機能を有する。
The
また、第2のステアリングシャフト102の下端と、第3のステアリングシャフト103の上端とが、クラッチ部17を介して接続されており、第3のステアリングシャフト103の下端が、中間シャフト104の上端と、第1の自在継手201を介して互いに連動するように接続されている。
Further, the lower end of the
操舵装置4は、(1)操舵部材200と第1のピニオンギヤ210との間のトルク伝達経路を、クラッチ部17によって機械的に接続又は遮断することが可能であり、(2)前記トルク伝達経路が遮断された状態において、操舵部材200を介した操舵操作に応じて車輪400の転舵角を電気的に制御可能であるという少なくとも2つの機能を備えたステアバイワイヤ方式の操舵装置である。本実施形態において、第1のウォームホイール223及び第2のウォームホイール16が、本発明に係る操舵装置用ギヤである。
The
クラッチ部17は、制御部300から供給されるクラッチ制御信号SL17に従い、操舵部材200と第1のピニオンギヤ210との間のトルク伝達経路を機械的に接続するか又は遮断するかを切り替えるための構成である。より具体的には、クラッチ部17は、クラッチ制御信号SL17に従い、第2のステアリングシャフト102の下端と、第3のステアリングシャフト103の上端との間のトルク伝達を、機械的に接続するか又は遮断するかを切り替える。クラッチ部17の具体的構成は本実施形態を限定するものではないが、例えば、電磁ソレノイドを用いたロック機構を有する噛み合いクラッチ、ローラクラッチ、又はクラッチ板を複数備える多板クラッチ等を用いることができる。
The
制御部300は、運転者による操舵操作に応じて、第1の動力発生部220が発生させるトルク及び第2の動力発生部13が発生させるトルクを制御する。
The
より具体的には、制御部300は、第2のトルクセンサー12から供給されるトルクセンサー信号SL12を参照して、第2の動力発生部13が発生させるトルクを制御するためのトルク制御信号SL13と、第1の動力発生部220が発生させるトルクを制御するためのトルク制御信号SL220とを生成し、それぞれ、第2の動力発生部13と第1の動力発生部220とに供給する。制御部300は、操舵部材200の操舵角を示す信号、及び車速センサからの車速信号などを更に参照して、トルク制御信号SL13及びトルク制御信号SL220を生成する構成としてもよい。
More specifically, the
また、制御部300は、クラッチ制御信号SL17をクラッチ部17に供給することにより、クラッチ部17の接続状態及び遮断状態の切り替えを制御する。
Further, the
クラッチ部17が遮断状態にあるとき、制御部300は、運転者による操舵操作に対する反力を発生させるよう第2の動力発生部13を制御する。より具体的には、制御部300は、操舵部材200を介して入力された運転者の操舵トルクとは逆向きの反力トルクがステアリングシャフトに伝達されるように第2の動力発生部13を制御する。これにより、運転者は、操舵操作に対する操作感を得ることができる。
When the
制御部300によるクラッチ部17の具体的な制御方法は本実施形態を限定するものではないが、例えば、制御部300は、操舵装置4に何らかの異常が生じた場合やイグニッションオフ時等に、クラッチ部17を接続状態に切り替える構成とすることができる。このような構成とすれば、異常発生時やイグニッションオフ時等に、運転者は、電気的経路を経由せずとも車輪400を転舵することができる。
Although the specific control method of the
また、制御部300は、クラッチ部17が接続状態にあるとき、操舵部材200を介して入力された運転者の操舵トルクと同じ向きのトルクが第2のステアリングシャフト102に伝達されるように第2の動力発生部13を制御する構成としてもよい。これにより、運転者は、クラッチ部17が接続状態であっても、大きな力を要することなく、操舵操作を行うことができる。
Further, the
なお、第1のウォームホイール223及び第2のウォームホイール16のうち一方のみを本発明に係る操舵装置用ギヤとして構成してもよい。
Note that only one of the
以下の樹脂1〜4について物性を測定した。また、各樹脂を成形して歯部を形成し、金属製の中央部と一体化させ、図3に示すようなウォームホイールを作製した。そして、作製した各ウォームホイールを、図1に示すような電動パワーステアリング装置におけるウォームホイールとして実際に使用し、適性を評価した。
The physical properties of the following
樹脂1としては、ポリアミド410「EcoPaXX Q210E−H」(DSM社)を、樹脂2としては、ポリアミド66「Zytel 103HSL」(DuPont社)をそれぞれ使用した。なお、ポリアミド410の構造式を化1に、ポリアミド66の構造式を化2にそれぞれ示す。
Polyamide 410 “EcoPaXX Q210E-H” (DSM) was used as the
結果を表1に示す。なお、粘度数は、JIS規格(JIS K6933)に準拠して測定した。引張降伏伸びは、JIS規格(JIS 7161)に準拠して測定した。吸水率は、JIS規格(JIS 7161)に準拠して測定した23℃50%R.H.における前記ポリアミド樹脂組成物の平衡吸水率である。また、ギヤ適性としては、歯面の摩耗及び破損を低減できたものを○と、特に低減できたものを◎として評価した。結果を表1に示す。 The results are shown in Table 1. The viscosity number was measured according to the JIS standard (JIS K6933). The tensile yield elongation was measured according to the JIS standard (JIS 7161). The water absorption is 23 ° C. 50% R.D. measured in accordance with JIS standard (JIS 7161). H. Is the equilibrium water absorption of the polyamide resin composition. The gear suitability was evaluated as ◯ when the wear and breakage of the tooth surface could be reduced, and ◎ when it was particularly reduced. The results are shown in Table 1.
樹脂1を用いて作製したウォームホイール、及び、樹脂2を用いて作製したウォームホイールのそれぞれについて、ウォームホイールに伝達されるトルクを、(A)29.6Nm、(B)63.7Nmの何れかとして、(1)ステアリングの中立位置から、(2)ステアリングの一方の限界まで転舵し、(3)ステアリングの他方の限界まで転舵し、(4)ステアリングの中立位置に戻すというサイクルを繰り返し行い、各ウォームホイールのバックラッシ角度の変化を測定した。結果を図7に示す。
For each of the worm wheel manufactured using the
図7に示すように、何れのトルクにおいても、サイクル数が多くなると、樹脂1を用いて作製したウォームホイール(PA410)の方が、樹脂2を用いて作製したウォームホイール(PA66)よりも、バックラッシ変化量が小さくなる傾向にあった。すなわち、樹脂1を用いて作製したウォームホイール(PA410)の方が高耐久性であることが示された。
As shown in FIG. 7, at any torque, when the number of cycles increases, the worm wheel (PA410) manufactured using the
特に、トルクが63.7Nmの場合には、サイクル数が70000を超えると、樹脂2を用いて作製したウォームホイール(PA66)は、樹脂1を用いて作製したウォームホイール(PA410)よりも、顕著にバックラッシ変化量が大きくなった。このように、ウォームホイールに伝達されるトルクが増大する程、樹脂1を用いて作製したウォームホイールの方が、樹脂2を用いて作製したウォームホイールよりも有利になることが示された。
In particular, when the torque is 63.7 Nm, when the number of cycles exceeds 70000, the worm wheel (PA66) manufactured using the
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
1〜4 操舵装置
10 第1のアシスト力発生装置
12 第2のトルクセンサー
13 第2の動力発生部(動力発生部)
15 第2のウォームギヤ(ウォームギヤ)
16 第2のウォームホイール(操舵装置用ギヤ、ウォームホイール)
20 第2のアシスト力発生装置
30 第3のアシスト力発生装置
40 転舵力発生装置
50 反力発生装置
101 第1のステアリングシャフト
102 第2のステアリングシャフト
103 第3のステアリングシャフト
105 第1のピニオンシャフト
106 第2のピニオンシャフト
107 第1のトルクセンサー
110 第3の動力発生部(動力発生部)
112 第3のウォームギヤ(ウォームギヤ)
113 第3のウォームホイール(操舵装置用ギヤ、ウォームホイール)
200 操舵部材
210 第1のピニオンギヤ
211 ラックバー(転舵軸)
211a ラック歯
220 第1の動力発生部(動力発生部)
222 第1のウォームギヤ(ウォームギヤ)
223 第1のウォームホイール(操舵装置用ギヤ、ウォームホイール)
223a 歯部
223b 中央部
225 第2のピニオンギヤ
300 制御部
400 車輪
1 to 4
15 Second worm gear (worm gear)
16 Second worm wheel (gear for steering device, worm wheel)
DESCRIPTION OF
112 Third worm gear (worm gear)
113 Third worm wheel (steering gear, worm wheel)
200
222 First worm gear (worm gear)
223 First worm wheel (steering gear, worm wheel)
Claims (9)
ポリアミド樹脂を主成分とするポリアミド樹脂組成物を成形してなる歯部を備え、
前記ポリアミド樹脂の粘度数が、190ml/g以上であることを特徴とする操舵装置用ギヤ。 A gear for a steering device connected to a power generation unit provided in a steering device of a vehicle so as to be able to transmit torque,
A tooth portion formed by molding a polyamide resin composition containing a polyamide resin as a main component,
A gear for a steering device, wherein the polyamide resin has a viscosity number of 190 ml / g or more.
動力発生部と、
前記動力発生部に対してトルク伝達可能に接続される操舵装置用ギヤと
を備え、
前記操舵装置用ギヤは、
ポリアミド樹脂を主成分とするポリアミド樹脂組成物を成形してなる歯部を備え、
前記ポリアミド樹脂の粘度数が、190ml/g以上であることを特徴とする操舵装置。 In a vehicle steering system,
A power generator,
A steering device gear connected to the power generation unit so as to transmit torque,
The steering gear is
A tooth portion formed by molding a polyamide resin composition containing a polyamide resin as a main component,
A steering apparatus, wherein the polyamide resin has a viscosity number of 190 ml / g or more.
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