JP2018154274A - Power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to a power steering apparatus.
従来のパワーステアリング装置としては、例えば以下の特許文献に記載されたものが知られている。 As a conventional power steering device, for example, those described in the following patent documents are known.
すなわち、このパワーステアリング装置では、ウォームホイールの芯金部が鍛造により形成され、この芯金部の内周側のボス部と外周側の周壁との間が、ボス部の径方向（中心軸線に直交する方向）に沿って延設されたフランジ部として構成されている。換言すれば、このフランジ部は、ボス部に対しほぼ直角に屈曲形成されている。 That is, in this power steering device, the cored bar part of the worm wheel is formed by forging, and the radial direction of the boss part (the central axis line is between the bossed part on the inner peripheral side and the peripheral wall on the outer peripheral side of the cored bar part. It is comprised as a flange part extended along the direction orthogonally crossed. In other words, the flange portion is bent at a substantially right angle with respect to the boss portion.
ここで、前記従来のパワーステアリング装置の場合、鍛造によって芯金部を比較的厚肉に形成することで芯金部の強度の向上が図られ、ウォームホイールの十分な強度が担保されている。 Here, in the case of the conventional power steering device, the core metal part is made relatively thick by forging, whereby the strength of the core metal part is improved and the sufficient strength of the worm wheel is secured.
ところが、ウォームホイールの軽量化を図るべく薄肉の金属板をプレス成型することにより芯金部を形成する場合には、以下の問題を招来する。すなわち、前記従来の芯金部のように、ボス部からほぼ直角に屈曲し径方向に沿ってフランジ部が延出する構成では、当該芯金部の強度を十分に確保することができず、ウォームホイールの強度が低下してしまうおそれがあった。 However, when the cored bar part is formed by press-molding a thin metal plate in order to reduce the weight of the worm wheel, the following problems are caused. That is, as in the conventional core metal part, the configuration in which the flange part is bent substantially perpendicularly from the boss part and extends along the radial direction cannot sufficiently ensure the strength of the core metal part, There was a risk that the strength of the worm wheel would decrease.
本発明は、かかる技術的課題に鑑みて案出されたものであり、ウォームホイールの強度を向上させることができるパワーステアリング装置を提供するものである。 The present invention has been devised in view of such technical problems, and provides a power steering device capable of improving the strength of a worm wheel.
本発明は、その一態様として、ウォームホイールの芯金部におけるボス部とフランジ部の間に、操舵軸の回転軸線に沿う断面において回転軸線と回転軸線に直交する軸線との両方に対して傾斜する傾斜部を有する。 As an aspect of the present invention, between the boss portion and the flange portion of the core metal portion of the worm wheel, the cross section along the rotation axis of the steering shaft is inclined with respect to both the rotation axis and the axis perpendicular to the rotation axis. It has an inclined part.
本発明によれば、ウォームホイールの強度を向上することができる。 According to the present invention, the strength of the worm wheel can be improved.
以下、本発明に係るパワーステアリング装置の実施形態を、図面に基づいて詳述する。なお、下記の実施形態では、このパワーステアリング装置を、従来と同様、自動車の操舵装置に適用したものを示している。 Hereinafter, embodiments of a power steering apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiment, the power steering device is applied to a steering device for an automobile as in the conventional case.
（パワーステアリング装置の構成）
図１は、本実施形態に係るパワーステアリング装置の外観を表した斜視図を示している。なお、本図の説明では、操舵軸２の回転軸線Ｚに平行な方向を「軸方向」、操舵軸２の回転軸線Ｚに直交する方向を「径方向」、そして操舵軸２の回転軸線Ｚ周りの方向を「周方向」として説明する。また、「軸方向」については、ステアリングホイールに連係される側である図中の上側を「一端側」、下側を「他端側」として説明する。
(Configuration of power steering device)
FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a power steering apparatus according to the present embodiment. In the description of this figure, the direction parallel to the rotation axis Z of the
図１に示すように、パワーステアリング装置は、運転者による操作に基づき操舵に供する操舵機構ＳＭと、運転者の操舵操作をアシストする操舵アシスト機構ＡＭと、を備える。また、このパワーステアリング装置は、操舵機構ＳＭを収容するラックハウジング１に付設されたブラケット１０を介して図示外の自動車の車体に懸架される。
As shown in FIG. 1, the power steering apparatus includes a steering mechanism SM that is used for steering based on an operation by the driver, and a steering assist mechanism AM that assists the steering operation of the driver. The power steering device is suspended from a vehicle body (not shown) via a
操舵機構ＳＭは、図示外のステアリングホイールに連係された操舵軸２と、図示外の転舵輪に連係されたラックバー３と、を有し、操舵軸２とラックバー３とは、変換機構ＲＰ（図２参照）を介して連係されている。変換機構ＲＰは、操舵軸２（後述する出力軸２２）に形成されたピニオン歯２２０（図２参照）と、ラックバー３に形成されたラック歯３０（図２参照）と、から構成される、いわゆるラック・ピニオン機構である。
The steering mechanism SM includes a
操舵軸２は、図示外のステアリングホイールと一体回転する入力軸２１と、ラックバー３に連係する出力軸２２（図２参照）とが図示外のトーションバーによって連結されることにより構成される。入力軸２１は、軸方向の一端側が図示外のステアリングホイールに接続されると共に、他端側が図示外のトーションバーに接続されている。出力軸２２は、軸方向の一端側が図示外のトーションバーに接続されると共に、他端側がラックバー３に連係されている。すなわち、出力軸２２の他端側外周にはピニオン歯２２０（図２参照）が形成され、このピニオン歯２２０がラックバー３のラック歯３０（図２参照）に噛み合うことで、出力軸２２の回転がラックバー３の軸方向運動に変換され伝達される。また、操舵軸２の外周側には、運転者により操舵軸２に入力された操舵トルクの検出に供するトルクセンサＴＳが配置されている。このトルクセンサＴＳは、入力軸２１と出力軸２２との相対回転の変位量に基づいて、前記操舵トルクを検出する。
The
ラックバー３は、軸方向の両端部が、タイロッド３１及び図示外のナックルアームを介して、図示外の転舵輪に連係されている。すなわち、ラックバー３が軸方向へ移動して、タイロッド３１を介して図示外のナックルアームが押し引きされることで、図示外の転舵輪の向きが変更される。また、ラックバー３とタイロッド３１の間には、これら両者を接続する図示外のジョイントを覆うゴム製のブーツ部材３２が取り付けられて、このブーツ部材３２により、前記ジョイントが水や粉塵から保護されている。ブーツ部材３２，３２は、ラックバー３の軸方向移動に伴い伸縮可能な蛇腹筒状を呈し、一端側がラックハウジング１に固定されると共に、他端側がタイロッド３１に固定されることにより、前記ジョイントを包囲している。
Both ends of the rack bar 3 in the axial direction are linked to a steered wheel (not shown) via a
操舵アシスト機構ＡＭは、操舵アシスト力を生成する電動モータ４と、この電動モータ４を駆動制御する制御装置５と、電動モータ４の回転をラックバー３に減速して伝達する伝達機構６と、を有する。すなわち、操舵アシスト機構ＡＭは、制御装置５に入力されるトルクセンサＴＳや図示外の車速センサなど各種センサの検出結果に基づき駆動制御される電動モータ４の回転力をもって、ラックバー３の軸方向移動を補助する。伝達機構６は、周知のウォームギヤであって、電動モータ４の出力軸に設けられたウォームシャフト６１と、出力軸２２の軸方向の他端部外周に一体回転可能に固定され、ウォームシャフト６１と噛み合うウォームホイール６２と、を有する。
The steering assist mechanism AM includes an electric motor 4 that generates a steering assist force, a control device 5 that drives and controls the electric motor 4, a
図２は、図１に示す伝達機構を操舵軸２の回転軸線Ｚに沿って切断して表示した縦断面図を示している。なお、本図の説明では、操舵軸２の回転軸線Ｚに平行な方向を「軸方向」、操舵軸２の回転軸線Ｚに直交する方向を「径方向」、そして操舵軸２の回転軸線Ｚ周りの方向を「周方向」として説明する。また、「軸方向」については、ステアリングホイールに連係される側である図中の上側を「一端側」、下側を「他端側」として説明する。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the transmission mechanism shown in FIG. 1 cut along the rotation axis Z of the
図２に示すように、ラックハウジング１は、鉄系の金属材料、例えばアルミニウム合金材料を鋳造することにより形成される。そして、ラックハウジング１の内部には、出力軸２２の軸方向の他端側を収容するほぼ筒状のギヤ収容部１１が、軸方向に沿って貫通するように形成されている。このギヤ収容部１１は、ピニオン歯２２０を収容するピニオン収容部１１１と、このピニオン収容部１１１と連通可能に設けられ、伝達機構６を収容する伝達機構収容部１１２と、を有する。また、ラックハウジング１の内部には、ラックバー３の中心軸線Ｘの方向に沿って延びるほぼ筒状のラック収容部１２（図１参照）が、ギヤ収容部１１と直交するように設けられている。
As shown in FIG. 2, the
また、ラックハウジング１には、ギヤ収容部１１とラック収容部１２とが交差する箇所に、ギヤ収容部１１及びラック収容部１２の両方に対して直交するリテーナ収容部１３が形成されている。このリテーナ収容部１３は、ほぼ筒状を呈し、その内部には、ラックバー３を支持することによりピニオン歯２２０とラック歯３０との噛み合いを調整する調整機構７を収容する。
In the
この調整機構７は、ラックバー３の背面側（ラック歯３０の周方向反対側）を支持するラックリテーナ７１と、このラックリテーナ７１をラックバー３側へと付勢するスプリング７２と、このスプリング７２の付勢力を調整する調整部材７３と、を有する。ラックリテーナ７１は、ラックバー３の背面側に摺接可能に設けられ、ラックバー３を支持しつつ、スプリング７２より付与される付勢力に基づいてラックバー３を出力軸２２側へ付勢する。調整部材７３は、外周側に、リテーナ収容部１３の外端部内周側に形成される雌ねじ部１３０に噛み合う雄ねじ部７３０を有し、調整部材７３のねじ込み具合を調整することによって、スプリング７２の付勢力が調整される。
The
伝達機構収容部１１２は、ウォームホイール６２を収容するホイール収容部１１２ａと、このホイール収容部１１２ａの径方向外側に相互連通可能に設けられ、ウォームシャフト６１を収容するシャフト収容部１１２ｂと、を有する。
ホイール収容部１１２ａは、ピニオン収容部１１１の軸方向他端側に段差拡径状に設けられ、ピニオン収容部１１１側からホイール収容部１１２ａ内に臨む出力軸２２の軸方向他端部に取り付けられたウォームホイール６２を収容する。そして、このホイール収容部１１２ａは、ウォームギヤの潤滑に供する図示外のグリスを封入した状態で、他端側開口部がほぼ蓋状の閉塞部材１４によって閉塞される。
The transmission
The wheel accommodating
出力軸２２は、ピニオン収容部１１１の軸方向両端側に段差拡径状に設けられた第１軸受収容部１１１ａ及び第２軸受収容部１１１ｂ内に収容保持された第１軸受Ｂ１及び第２軸受Ｂ２を介して、回転可能に支持される。すなわち、出力軸２２は、軸方向の一端側が第１軸受Ｂ１により支持され、他端側が第２軸受Ｂ２により支持される。第１軸受Ｂ１は、内輪が、出力軸２２の一端側の外周面に圧入される一方、外輪が、第１軸受収容部１１１ａにおいて、図示外のアッパハウジングとの間に挟まれるかたちで固定される。第２軸受Ｂ２は、内輪が、出力軸２２の他端側の外周面に圧入される一方、外輪が、第２軸受収容部１１１ｂにおいて、ほぼ円板状の固定部材１５との間に挟まれるかたちで固定される。なお、固定部材１５は、複数のボルト１６によって、ラックハウジング１に固定される。
The
ウォームシャフト６１は、金属材料を、例えば鍛造などによってプレス成型してなるもので、棒状の軸部６１１と、この軸部６１１の先端部の外周側に形成された円筒ウォーム状の歯部６１２と、を有する。他方、ウォームホイール６２は、金属材料でほぼ円板状に形成された芯金部６３と、この芯金部６３の径方向外側（外周側）に一体回転可能に設けられ、樹脂材料で形成された歯部６４と、を有する。歯部６４は、芯金部６３に樹脂モールドされることにより、芯金部６３と一体に形成されている。
The
図３は、図２に示すウォームホイール６２の芯金部６３の縦断面図を示している。なお、本図の説明では、操舵軸２の回転軸線Ｚに平行な方向を「軸方向」、操舵軸２の回転軸線Ｚに直交する方向を「径方向」、そして操舵軸２の回転軸線Ｚ周りの方向を「周方向」として説明する。また、「軸方向」については、ステアリングホイールに連係される側である図中の上側を「一端側」、下側を「他端側」として説明する。
FIG. 3 shows a longitudinal sectional view of the cored
図３に示すように、芯金部６３は、薄板状に形成された金属板をプレス成型してなるもので、中央部に、出力軸２２が挿入（圧入）されることで該出力軸２２との固定に供するほぼ筒状のボス部６３１が形成されている。このボス部６３１は、出力軸２２に挿入された状態で出力軸２２の他端側に位置し、後述する傾斜部６３３（平面部６３３ｃ）と連続する第１端部６３１ａを有する。また、このボス部６３１は、第１端部６３１ａと反対側の軸方向端部に、出力軸２２に挿入された状態で出力軸２２の一端側に位置する第２端部６３１ｂを有する。そして、ボス部６３１は、第１端部６３１ａが出力軸２２の軸方向の他端部と面一となるように、すなわち軸方向において第１端部６３１ａの端面と出力軸２２の他端面とが一致するように、出力軸２２に固定される。他方、第２端部６３１ｂは、軸方向において第１軸受Ｂ１から離間した状態で、出力軸２２に固定される。
As shown in FIG. 3, the cored
また、芯金部６３は、ボス部６３１と歯部６４との径方向間に、回転軸線Ｚに直交する平面と平行に形成されたほぼ平坦状のフランジ部６３２を有する。このフランジ部６３２は、ボス部６３１の軸方向領域におけるほぼ中間位置に位置するように形成される。換言すれば、このフランジ部６３２は、軸方向においてウォームホイール６２の噛み合い中心Ｃよりもボス部６３１の第２端部６３１ｂ側（軸方向の一端側）に位置するように形成される。また、フランジ部６３２には、前記各ボルト１６と軸方向に対向する位置に、パワーステアリング装置の分解の際に前記各ボルト１６を取り外すための図示外の工具を挿入する複数の貫通孔６３２ａが、軸方向に沿って形成されている。これら各貫通孔６３２ａは、図３（ｂ）に示すように、内径Ｄｘが軸方向においてボス部６３１の第１端部６３１ａ側から第２端部６３１ｂ側へ向かって徐々に減少するように、ほぼ円錐テーパ状に形成されている。なお、本実施形態では、前記各貫通孔６３２ａは、前述のような工具挿入孔としての機能を有するものであるが、当該各貫通孔６３２ａの機能（目的）は、必ずしも前記工具挿入孔に限定されず、例えば軽量化のための肉抜き孔であってもよい。
Further, the cored
また、芯金部６３は、ボス部６３１とフランジ部６３２の径方向間に、回転軸線Ｚに沿う断面において回転軸線Ｚと回転軸線Ｚに直交する軸線Ｙの両方に対して傾斜するように形成された傾斜部６３３を有する。この傾斜部６３３は、フランジ部６３２側からボス部６３１の第１端部６３１ａ側に、上り傾斜状に屈曲して形成される。換言すれば、傾斜部６３３は、回転軸線Ｚとの間の最短距離である第１半径ｒ１が、軸方向において、フランジ部６３２側からボス部６３１の第１端部６３１ａ側へ向かって徐々に減少するように形成されている。このように、前記傾斜部６３３は、平面部６３３ｃとのなす角である第１角度θ１が鋭角となるように形成され、後述するウォームホイール６２の歯部６４の成形後のいわゆる抜き勾配としても機能する。なお、この第１角度θ１は、後述する第２角度θ２よりも小さくなるように形成されている。また、傾斜部６３３は、軸方向において、ボス部６３１とオーバーラップするように設けられている。さらに、傾斜部６３３は、軸方向における歯部６４の中央部（噛み合い中心Ｃ）を跨ぐように形成されている。
Further, the cored
また、傾斜部６３３の径方向の一端部となる内周側端部は、塑性変形により屈曲する第１塑性変形屈曲部６３３ａを介して径方向内側へと延び、回転軸線Ｚに直交する平面と平行な平面部６３３ｃを介してボス部６３１の第１端部６３１ａに連続する。他方、傾斜部６３３の径方向の他端部となる外周側端部は、塑性変形により屈曲した第２塑性変形屈曲部６３３ｂを介して径方向外側へと延び、フランジ部６３２に連続する。なお、前記平面部６３３ｃについては、本実施形態のような、軸方向において第１端部６３１ａと同じ位置のみならず、軸方向において当該第１端部６３１ａよりも外側、すなわち軸方向の他端側に設けられていてもよい。また、傾斜部６３３は、ボス部６３１に隣接する領域、すなわち平面部６３３ｃにおいて、軸方向における平面部６３３ｃの肉厚ｔ１が、軸方向におけるフランジ部６３２の肉厚ｔ２よりも大きくなるように形成されている。
Further, the inner peripheral side end portion which is one end portion in the radial direction of the
また、芯金部６３は、フランジ部６３２の外周側（径方向外側）に、軸方向においてボス部６３１の第１端部６３１ａ側（軸方向の他端側）へ向かって屈曲して形成された屈曲部６３４を有する。換言すれば、この屈曲部６３４は、折り返し状に形成されることにより、軸方向において傾斜部６３３とオーバーラップ（径方向に対向）するように形成されている。また、屈曲部６３４は、径方向外側面に、径方向内側へ凹んで歯部６４の回り止めに供する係止溝６３４ａが、軸方向に沿って切欠形成されている。すなわち、この係止溝６３４ａ内に前記樹脂材料が充填されることによって歯部６４が回転方向に係止され、該歯部６４の回り止めに供する。また、屈曲部６３４は、径方向内側面に、軸方向の他端側へ向かって漸次拡径するほぼ円錐テーパ状のテーパ面６３４ｂが形成されている。換言すれば、この屈曲部６３４は、回転軸線Ｚとの間の最短距離である第２半径ｒ２が、軸方向において、フランジ部６３２側からボス部６３１の第１端部６３１ａ側へ向かって徐々に増大するように形成されている。このように、テーパ面６３４ｂは、平面部６３３ｃとのなす角である第２角度θ２が鋭角となるように形成され、後述するウォームホイール６２の成形後のいわゆる抜き勾配として機能する。
Further, the cored
（ウォームホイールの製造方法）
以下、本実施形態に係るウォームホイール６２の製造方法について、図４に基づいて説明する。なお、図４は、ウォームホイール６２の製造工程を示す図であって、（ａ）は成形工程、（ｂ）は機械加工工程を示している。本図の説明では、操舵軸２の回転軸線Ｚに平行な方向を「軸方向」、操舵軸２の回転軸線Ｚに直交する方向を「径方向」、操舵軸２の回転軸線Ｚ周りの方向を「周方向」として説明する。また、「軸方向」については、ステアリングホイールに連係される側である図中の下側を「一端側」、上側を「他端側」として説明する。
(Worm wheel manufacturing method)
Hereinafter, a method for manufacturing the
まず、図４（ａ）に示すように、予めプレス成型された芯金部６３を成形型８０にセットした後、この成形型８０内に形成されるキャビティ内に、成形型８０のゲート８０ａを介して樹脂材料を充填する（成形工程）。
First, as shown in FIG. 4A, after the
続いて、図４（ｂ）に示すように、図中にハッチングで示す樹脂部分のうち歯部６４に相当する部分のみを残して図中にクロスハッチングで示す不要部分６５を機械加工により除去することにより（機械加工工程）、ウォームホイール６２が完成する。具体的には、図示外の刃具により歯部６４の内周縁に沿って切削し、その後、前記不要部分６５を軸方向の他端側に沿って引き抜くことにより、当該不要部分６５を除去する。
Subsequently, as shown in FIG. 4B, the unnecessary portion 65 shown by cross hatching in the drawing is removed by machining, leaving only the portion corresponding to the
（本実施形態の作用効果）
前記従来のパワーステアリング装置では、鍛造によって芯金部を比較的厚肉に形成することで、芯金部の強度の向上が図られ、ウォームホイールの十分な強度が担保されていた。
(Operational effect of this embodiment)
In the conventional power steering apparatus, by forming the cored bar part relatively thick by forging, the strength of the cored bar part is improved, and sufficient strength of the worm wheel is secured.
ところが、ウォームホイールの軽量化を図るべく薄肉の金属板をプレス成型することにより芯金部を形成する場合には、以下の問題を招来する。すなわち、前記従来の芯金部のように、ボス部からほぼ直角に屈曲し径方向に沿ってフランジ部が延出する構成では、当該芯金部の強度を十分に確保することができず、ウォームホイールの強度が低下してしまうおそれがあった。 However, when the cored bar part is formed by press-molding a thin metal plate in order to reduce the weight of the worm wheel, the following problems are caused. That is, as in the conventional core metal part, the configuration in which the flange part is bent substantially perpendicularly from the boss part and extends along the radial direction cannot sufficiently ensure the strength of the core metal part, There was a risk that the strength of the worm wheel would decrease.
より具体的に説明すれば、ウォームホイールは、ウォームシャフトの回転に伴い、ウォームホイールが撓む方向に力を受ける。すると、この力によって生じる応力は、ボス部とフランジ部の間の領域に集中する。このため、前記従来のような、ボス部からほぼ直角に屈曲されて径方向に沿ってフランジ部が延出する構成では、芯金部が前記集中応力に十分に耐えられないおそれがある。 More specifically, the worm wheel receives a force in a direction in which the worm wheel bends as the worm shaft rotates. Then, the stress generated by this force is concentrated in a region between the boss portion and the flange portion. For this reason, in the conventional configuration in which the flange portion is bent substantially perpendicularly from the boss portion and extends along the radial direction, the core metal portion may not be able to sufficiently withstand the concentrated stress.
これに対し、本実施形態に係るパワーステアリング装置では、以下の効果が奏せられることで、前記従来のパワーステアリング装置の課題を解決することができる。 In contrast, the power steering device according to the present embodiment can solve the problems of the conventional power steering device by providing the following effects.
すなわち、前記パワーステアリング装置は、ステアリングホイール（図示外）の回転を転舵輪に伝達する操舵軸２と、操舵軸２（出力軸２２）に操舵力を付与する電動モータ４と、電動モータ４の出力軸に設けられたウォームシャフト６１と、操舵軸２（出力軸２２）に設けられたウォームホイールであって、金属材料で形成された芯金部６３と樹脂材料で形成された歯部６４を有し、歯部６４は、操舵軸２の回転軸線Ｚに直交する径方向において芯金部６３の外側に設けられており、芯金部６３は、操舵軸２（出力軸２２）が内部に挿入される筒状のボス部６３１と、径方向においてボス部６３１と歯部６４の間に設けられたフランジ部であって、回転軸線Ｚに直交する平面と平行に形成されているフランジ部６３２と、径方向においてボス部６３１とフランジ部６３２の間に設けられた傾斜部であって、回転軸線Ｚに沿う断面において回転軸線Ｚと回転軸線Ｚに直交する軸線Ｙとの両方に対し傾斜して形成されている傾斜部６３３と、を有していて、ウォームシャフト６１と噛み合うことで電動モータ４の回転を操舵軸２に伝達するウォームホイール６２と、を有する。
That is, the power steering device includes a
このように、本実施形態では、ウォームホイール６２の芯金部６３におけるボス部６３１とフランジ部６３２の間に、操舵軸２の回転軸線Ｚに沿う断面において回転軸線Ｚと回転軸線Ｚに直交する軸線Ｙとの両方に対し傾斜する傾斜部６３３が形成されている。かかる傾斜部６３３によって、芯金部６３の曲げ剛性を向上させることが可能となり、その結果、ウォームホイール６２の強度を向上させることができる。
Thus, in the present embodiment, between the
また、本実施形態では、傾斜部６３３は、前記径方向の両端部に、塑性変形により屈曲した塑性変形屈曲部としての第１塑性変形屈曲部６３３ａ及び第２塑性変形屈曲部６３３ｂを有する。
In the present embodiment, the
このように、第１塑性変形屈曲部６３３ａ及び第２塑性変形屈曲部６３３ｂが設けられていることによって、傾斜部６３３の径方向両端部の剛性がさらに向上する。その結果、ウォームホイール６２の強度をさらに向上させることができる。
As described above, by providing the first plastic deformation
また、本実施形態では、傾斜部６３３は、回転軸線Ｚの方向における歯部６４の中央部を跨ぐように形成されている。
Further, in the present embodiment, the
ウォームシャフト６１から受ける径方向荷重は、歯部６４の軸方向の中央部付近に集中することになる。このため、当該径方向荷重のベクトル線上、すなわち噛み合い中心Ｃ上に傾斜部６３３をオーバーラップさせることによって、傾斜部６３３において前記径方向荷重に効果的に対抗することができる。
The radial load received from the
また、本実施形態では、傾斜部６３３は、回転軸線Ｚの方向において、ボス部６３１とオーバーラップするように設けられている。
In the present embodiment, the
このように、ボス部６３１と傾斜部６３３を軸方向においてオーバーラップさせることで、操舵軸２（出力軸２２）に対するボス部６３１の取り付け代を確保しつつ、芯金部６３の軸方向寸法の増大化を抑制できるメリットがある。
In this way, by overlapping the
また、本実施形態では、傾斜部６３３は、回転軸線Ｚに直交する平面と平行な平面部６３３ｃを有し、平面部６３３ｃは、回転軸線Ｚの方向におけるボス部６３１の１対の端部である第１端部６３１ａと第２端部６３１ｂのうち、第１端部６３１ａと連続して形成されている。
In the present embodiment, the
かかる構成とすることで、ボス部６３１を出力軸２２に圧入する際、ボス部６３１の第１端部６３１ａだけでなく、この第１端部６３１ａと併せて平面部６３３ｃを押圧することが可能となる。これにより、ボス部６３１に作用する圧入荷重を低減することができ、芯金部６３の変形を抑制することができる。
With this configuration, when the
また、本実施形態では、平面部６３３ｃは、回転軸線Ｚの方向において、第１端部６３１ａと同じ位置か、又は第１端部６３１ａよりも外側に位置するように形成されている。
In the present embodiment, the
かかる構成とすることで、芯金部６３を出力軸２２に圧入する際、当該芯金部６３を押圧するにあたり、比較的面積の広い平面部６３３ｃを押圧することが可能となる。これにより、ボス部６３１の第１端部６３１ａを局所的に押圧した場合と比べて、芯金部６３の変形を抑制できるメリットがある。
With this configuration, when pressing the cored
また、本実施形態では、傾斜部６３３は、ボス部６３１に隣接する領域において、回転軸線Ｚの方向の肉厚ｔ１が、フランジ部における回転軸線Ｚの方向の肉厚ｔ２よりも大きい。
In the present embodiment, the
傾斜部６３３とボス部６３１の間の領域は、ウォームシャフト６１からの径方向荷重の影響を受け、内部応力が最も大きく生じやすい部分の１つである。このため、当該部分の肉厚ｔ１を大きくすることによって、芯金部６３全体の重量の増大化を抑制しながら、当該応力集中部分における強度を確保することができる。
The region between the
また、本実施形態では、フランジ部６３２は、回転軸線Ｚの方向に沿って開口する貫通孔６３２ａを有し、貫通孔６３２ａは、貫通孔６３２ａの半径が、回転軸線Ｚの方向におけるボス部６３１の１対の端部である第１端部６３１ａ側から第２端部６３１ｂ側に向かって、徐々に減少するように形成されている。
In the present embodiment, the
前述のように、歯部６４の成形にあたり、ボス部６３１の第１端部６３１ａ側から樹脂材料を充填するように射出成型を行う場合、当該樹脂材料は貫通孔６３２ａにも充填されることになる。そこで、上述のように、貫通孔６３２ａを第１端部６３１ａ側に拡径させ、いわゆる抜き勾配を形成することで、樹脂材料の硬化後、貫通孔６３２ａから前記不要部分６５を引き抜く際、当該不要部分６５を容易に引き抜くことができる。
As described above, when the injection molding is performed so that the resin material is filled from the
また、本実施形態では、芯金部６３は、前記径方向においてフランジ部６３２の外側に設けられた屈曲部６３４を有し、傾斜部６３３及び屈曲部６３４は、回転軸線Ｚの方向において、フランジ部６３２側からボス部６３１の１対の端部である第１端部６３１ａと第２端部６３１ｂのうち、第１端部６３１ａ側に向かって屈曲しており、傾斜部６３３は、傾斜部６３３と回転軸線Ｚとの間の最短距離である傾斜部６３３の半径（第１半径ｒ１）が、回転軸線Ｚの方向においてフランジ部６３２側から第１端部６３１ａ側に向かって徐々に減少するように形成され、屈曲部６３４は、屈曲部６３４と回転軸線Ｚとの間の最短距離である屈曲部６３４の半径（第２半径ｒ２）が、回転軸線Ｚの方向においてフランジ部６３２側から第１端部６３１ａ側に向かって徐々に増大するように形成されている。
In the present embodiment, the cored
このように、本実施形態では、傾斜部６３３、フランジ部６３２及び屈曲部６３４により構成される断面形状が、一面側が開口する箱型断面となっている。このため、芯金部６３全体における剛性を向上させることができる。さらに、前記箱型断面の開口部が、開口部側に向かって拡径する形状となっているため、芯金部６３のプレス成型時における抜き勾配を確保することもできる。
Thus, in this embodiment, the cross-sectional shape comprised by the
また、本実施形態では、屈曲部６３４は、軸方向において、傾斜部６３３とオーバーラップ（径方向に対向）するように形成されている。
In the present embodiment, the
このように、屈曲部６３４が軸方向において傾斜部６３３とオーバーラップするように構成されていることで、芯金部６３の軸方向寸法の増大化を抑制することが可能となり、ウォームホイール６２の大型化を抑制することができる。
As described above, since the
〔第２実施形態〕
図５は、本発明に係るパワーステアリング装置の第２実施形態を示す。なお、本実施形態では、前記第１実施形態における芯金部６３における屈曲部６３４の構成を変更したものであって、他の構成については前記第１実施形態と同様である。よって、第１実施形態と同じ構成については、同一の符号を付すことにより、その説明を省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 5 shows a second embodiment of the power steering apparatus according to the present invention. In the present embodiment, the configuration of the
図５は、本発明の第２実施形態に係るウォームホイール６２の縦断面図を示している。なお、本図の説明では、操舵軸２の回転軸線Ｚに平行な方向を「軸方向」、操舵軸２の回転軸線Ｚに直交する方向を「径方向」、そして操舵軸２の回転軸線Ｚ周りの方向を「周方向」として説明する。また、「軸方向」については、ステアリングホイールに連係される側である図中の上側を「一端側」、下側を「他端側」として説明する。
FIG. 5 shows a longitudinal sectional view of a
図５に示すように、本実施形態では、ウォームホイール６２の芯金部６３の屈曲部６３４が、フランジ部６３２の外周縁から軸方向においてボス部６３１の第２端部６３１ｂ側（軸方向の一端側）へ向かって屈曲するように形成されている。換言すれば、本実施形態では、傾斜部６３３が噛み合い中心Ｃよりも軸方向の他端側に位置するように設けられ、屈曲部６３４が、軸方向における歯部６４の中央部（噛み合い中心Ｃ）を跨ぐように形成されている。さらに、この屈曲部６３４は、軸方向のほぼ中間部が、軸方向において歯部６４の中央部と一致するように、すなわち噛み合い中心Ｃの軸線が屈曲部６３４の軸方向ほぼ中間位置を通過するように形成されている。なお、屈曲部６３４の内周側のテーパ面６３４ｂは、第２半径ｒ２が、軸方向において、フランジ部６３２側からボス部６３１の第２端部６３１ｂ側へ向かって徐々に増大するように形成され、前記第１実施形態と同様に、歯部６４の成形時のいわゆる抜き勾配として機能する。
As shown in FIG. 5, in the present embodiment, the
以上のような構成から、本実施形態においても、前記第１実施形態と共通の構成からは、前記第１実施形態と同様の作用効果が奏せられる。 From the configuration as described above, also in the present embodiment, the same effects as those in the first embodiment can be obtained from the configuration common to the first embodiment.
本発明は前記実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の作用効果を奏し得る形態であれば、適用するパワーステアリング装置の仕様等に応じて自由に変更可能である。 The present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment, and can be freely changed according to the specifications of the power steering device to be applied as long as it can achieve the effects of the present invention.
例えば、本発明を適用するパワーステアリング装置のアシスト形式としては、前記実施形態で例示したような、出力軸２２（ピニオン軸）に対し電動モータ４による操舵力を付与するいわゆるピニオンアシスト形式には限定されない。換言すれば、本発明に係る操舵軸は、入力軸２１と前記ステアリングホイールとを接続するステアリングコラムを含み、本発明は、当該ステアリングコラムに対し電動モータ４による操舵力を付与するいわゆるコラムアシスト形式にも適用可能である。
For example, the assist type of the power steering apparatus to which the present invention is applied is limited to the so-called pinion assist type that applies the steering force by the electric motor 4 to the output shaft 22 (pinion shaft) as exemplified in the above embodiment. Not. In other words, the steering shaft according to the present invention includes a steering column that connects the
また、本発明を適用するパワーステアリング装置は、前記実施形態で例示したような、操舵軸２がラックバー３を介して前記転舵輪に機械的に連結されることによって操舵軸２の回転を前記転舵輪に伝達するものには限定されない。換言すれば、本発明に係る操舵軸は、前記転舵輪と機械的に連結されないものを含み、本発明は、操舵軸２の回転が電気信号により伝達されて電動モータ４により出力軸２２を回転させるような、いわゆるステアバイワイヤ形式のものにも適用可能である。
Further, the power steering device to which the present invention is applied, the steering
また、前記フランジ部６３２は、前記実施形態で例示したような、操舵軸２の回転軸線Ｚに直交する平面と完全に平行なものに限定されない。換言すれば、本発明の「操舵軸の回転軸線に直交する平面と平行に形成されているフランジ部」は、操舵軸２の回転軸線Ｚに直交する平面と完全に平行なもののみならず、該平面に実質的に沿ったものを含む。
Further, the
以上説明した実施形態に基づくパワーステアリング装置としては、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。 As the power steering device based on the embodiment described above, for example, the following modes can be considered.
すなわち、当該パワーステアリング装置は、その１つの態様において、ステアリングホイールの回転を転舵輪に伝達する操舵軸と、前記操舵軸に操舵力を付与する電動モータと、前記電動モータの出力軸に設けられたウォームシャフトと、前記操舵軸に設けられたウォームホイールであって、金属材料で形成された芯金部と樹脂材料で形成された歯部を有し、前記歯部は、前記操舵軸の回転軸線に直交する径方向において前記芯金部の外側に設けられており、前記芯金部は、前記操舵軸が内部に挿入される筒状のボス部と、前記径方向において前記ボス部と前記歯部の間に設けられたフランジ部であって、前記回転軸線に直交する平面と平行に形成されているフランジ部と、前記径方向において前記ボス部と前記フランジ部の間に設けられた傾斜部であって、前記回転軸線に沿う断面において前記回転軸線と前記回転軸線に直交する軸線との両方に対し傾斜して形成されている傾斜部と、を有していて、前記ウォームシャフトと噛み合うことで前記電動モータの回転を前記操舵軸に伝達するウォームホイールと、を有する。 That is, the power steering device is provided in one aspect thereof on a steering shaft that transmits rotation of a steering wheel to a steered wheel, an electric motor that applies a steering force to the steering shaft, and an output shaft of the electric motor. A worm wheel provided on the steering shaft, having a metal core portion formed of a metal material and a tooth portion formed of a resin material, the tooth portion rotating the steering shaft The core metal part is provided outside the core metal part in a radial direction orthogonal to the axis, and the core metal part includes a cylindrical boss part into which the steering shaft is inserted, and the boss part in the radial direction and the A flange portion provided between the tooth portions, the flange portion formed in parallel with a plane orthogonal to the rotation axis, and provided between the boss portion and the flange portion in the radial direction. An inclined portion that is inclined with respect to both the rotation axis and an axis orthogonal to the rotation axis in a cross section along the rotation axis, and the worm shaft; And a worm wheel that transmits the rotation of the electric motor to the steering shaft by meshing.
前記パワーステアリング装置の好ましい態様において、前記傾斜部は、前記径方向の両端部に、塑性変形により屈曲した塑性変形屈曲部を有する。 In a preferred aspect of the power steering apparatus, the inclined portion has plastic deformation bent portions bent by plastic deformation at both ends in the radial direction.
別の好ましい態様では、前記パワーステアリング装置の態様のいずれかにおいて、前記傾斜部は、前記回転軸線の方向における前記歯部の中央部を跨ぐように形成されている。 In another preferable aspect, in any one of the aspects of the power steering apparatus, the inclined portion is formed so as to straddle a central portion of the tooth portion in the direction of the rotation axis.
さらに別の好ましい態様では、前記パワーステアリング装置の態様のいずれかにおいて、前記傾斜部は、前記回転軸線の方向において、前記ボス部とオーバーラップするように設けられている。 In still another preferred aspect, in any one of the aspects of the power steering apparatus, the inclined portion is provided so as to overlap the boss portion in the direction of the rotation axis.
さらに別の好ましい態様では、前記パワーステアリング装置の態様のいずれかにおいて、前記傾斜部は、前記回転軸線に直交する平面と平行な平面部を有し、前記平面部は、前記回転軸線の方向における前記ボス部の１対の端部である第１端部と第２端部のうち、前記第１端部と連続して形成されている。 In still another preferred aspect, in any one of the aspects of the power steering apparatus, the inclined portion has a plane portion parallel to a plane orthogonal to the rotation axis, and the plane portion is in the direction of the rotation axis. Of the first end and the second end, which are a pair of end portions of the boss portion, the boss portion is formed continuously with the first end portion.
さらに別の好ましい態様では、前記パワーステアリング装置の態様のいずれかにおいて、前記平面部は、前記回転軸線の方向において、前記第１端部と同じ位置か、又は前記第１端部よりも外側に位置するように形成されている。 In still another preferred aspect, in any one of the aspects of the power steering apparatus, the planar portion is located at the same position as the first end portion or outside the first end portion in the direction of the rotation axis. It is formed to be located.
さらに別の好ましい態様では、前記パワーステアリング装置の態様のいずれかにおいて、前記傾斜部は、前記ボス部に隣接する領域において、前記回転軸線の方向の肉厚が、前記フランジ部における前記回転軸線の方向の肉厚よりも大きい。 In still another preferred aspect, in any one of the aspects of the power steering apparatus, the inclined portion has a thickness in a direction of the rotation axis in a region adjacent to the boss portion. Greater than the wall thickness in the direction.
さらに別の好ましい態様では、前記パワーステアリング装置の態様のいずれかにおいて、前記フランジ部は、前記回転軸線の方向に沿って開口する貫通孔を有し、前記貫通孔は、前記貫通孔の半径が、前記回転軸線の方向における前記ボス部の１対の端部である第１端部側から第２端部側に向かって、徐々に減少するように形成されている。 In still another preferred aspect, in any one of the aspects of the power steering apparatus, the flange portion has a through hole that opens along a direction of the rotation axis, and the through hole has a radius of the through hole. The first boss portion, which is a pair of end portions of the boss portion in the direction of the rotation axis, is formed so as to gradually decrease from the second end portion side.
さらに別の好ましい態様では、前記パワーステアリング装置の態様のいずれかにおいて、前記芯金部は、前記径方向において前記フランジ部の外側に設けられた屈曲部を有し、前記傾斜部及び前記屈曲部は、前記回転軸線の方向において、前記フランジ部側から前記ボス部の１対の端部である第１端部と第２端部のうち、前記第１端部側に向かって屈曲しており、前記傾斜部は、前記傾斜部と前記回転軸線との間の最短距離である前記傾斜部の半径が、前記回転軸線の方向において前記フランジ部側から前記第１端部側に向かって徐々に減少するように形成され、前記屈曲部は、前記屈曲部と前記回転軸線との間の最短距離である前記屈曲部の半径が、前記回転軸線の方向において前記フランジ部側から前記第１端部側に向かって徐々に増大するように形成されている。 In still another preferred aspect, in any one of the aspects of the power steering device, the cored bar part has a bent part provided outside the flange part in the radial direction, and the inclined part and the bent part Is bent toward the first end portion of the first end portion and the second end portion which are a pair of end portions of the boss portion from the flange portion side in the direction of the rotation axis. In the inclined portion, the radius of the inclined portion, which is the shortest distance between the inclined portion and the rotation axis, gradually increases from the flange portion side toward the first end portion side in the direction of the rotation axis. The bent portion is formed such that the radius of the bent portion that is the shortest distance between the bent portion and the rotation axis is the first end portion from the flange portion side in the direction of the rotation axis. Gradually increasing toward the side It is formed in so that.
２…操舵軸、４…電動モータ、６１…ウォームシャフト、６２…ウォームホイール、６３…芯金部、６４…歯部、６３１…ボス部、６３２…フランジ部、６３３…傾斜部 2 ... Steering shaft, 4 ... Electric motor, 61 ... Worm shaft, 62 ... Worm wheel, 63 ... Core metal part, 64 ... Tooth part, 631 ... Boss part, 632 ... Flange part, 633 ... Inclined part
Claims (9)
前記操舵軸に操舵力を付与する電動モータと、
前記電動モータの出力軸に設けられたウォームシャフトと、
前記操舵軸に設けられたウォームホイールであって、金属材料で形成された芯金部と樹脂材料で形成された歯部を有し、前記歯部は、前記操舵軸の回転軸線に直交する径方向において前記芯金部の外側に設けられており、前記芯金部は、前記操舵軸が内部に挿入される筒状のボス部と、前記径方向において前記ボス部と前記歯部の間に設けられたフランジ部であって、前記回転軸線に直交する平面と平行に形成されているフランジ部と、前記径方向において前記ボス部と前記フランジ部の間に設けられた傾斜部であって、前記回転軸線に沿う断面において前記回転軸線と前記回転軸線に直交する軸線との両方に対し傾斜して形成されている傾斜部と、を有していて、前記ウォームシャフトと噛み合うことで前記電動モータの回転を前記操舵軸に伝達するウォームホイールと、
を有することを特徴とするパワーステアリング装置。 A steering shaft that transmits the rotation of the steering wheel to the steered wheels;
An electric motor for applying a steering force to the steering shaft;
A worm shaft provided on an output shaft of the electric motor;
A worm wheel provided on the steering shaft, having a cored bar portion made of a metal material and a tooth portion made of a resin material, wherein the tooth portion has a diameter orthogonal to the rotation axis of the steering shaft. The core metal part is provided outside the core metal part in the direction, and is formed between the cylindrical boss part into which the steering shaft is inserted, and between the boss part and the tooth part in the radial direction. A flange portion provided, a flange portion formed parallel to a plane orthogonal to the rotation axis, and an inclined portion provided between the boss portion and the flange portion in the radial direction, The electric motor by engaging with the worm shaft in a cross section along the rotation axis, and an inclined portion that is inclined with respect to both the rotation axis and an axis perpendicular to the rotation axis. Rotation of the steering shaft And the worm wheel for transmitting,
A power steering apparatus comprising:
前記傾斜部は、前記径方向の両端部に、塑性変形により屈曲した塑性変形屈曲部を有することを特徴とするパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to claim 1, wherein
The power steering device according to claim 1, wherein the inclined portion has plastic deformation bent portions bent by plastic deformation at both ends in the radial direction.
前記傾斜部は、前記回転軸線の方向における前記歯部の中央部を跨ぐように形成されていることを特徴とするパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to claim 1, wherein
The power steering device according to claim 1, wherein the inclined portion is formed so as to straddle a central portion of the tooth portion in the direction of the rotation axis.
前記傾斜部は、前記回転軸線の方向において、前記ボス部とオーバーラップするように設けられていることを特徴とするパワーステアリング装置。 In the power steering device according to claim 3,
The power steering apparatus according to claim 1, wherein the inclined portion is provided so as to overlap the boss portion in the direction of the rotation axis.
前記傾斜部は、前記回転軸線に直交する平面と平行な平面部を有し、
前記平面部は、前記回転軸線の方向における前記ボス部の１対の端部である第１端部と第２端部のうち、前記第１端部と連続して形成されていることを特徴とするパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to claim 4, wherein
The inclined portion has a plane portion parallel to a plane orthogonal to the rotation axis,
The planar portion is formed continuously with the first end portion among a first end portion and a second end portion which are a pair of end portions of the boss portion in the direction of the rotation axis. Power steering device.
前記平面部は、前記回転軸線の方向において、前記第１端部と同じ位置か、又は前記第１端部よりも外側に位置するように形成されていることを特徴とするパワーステアリング装置。 In the power steering device according to claim 5,
The power steering device according to claim 1, wherein the planar portion is formed so as to be located at the same position as the first end portion or outside the first end portion in the direction of the rotation axis.
前記傾斜部は、前記ボス部に隣接する領域において、前記回転軸線の方向の肉厚が、前記フランジ部における前記回転軸線の方向の肉厚よりも大きいことを特徴とするパワーステアリング装置。 In the power steering device according to claim 5,
In the region adjacent to the boss portion, the inclined portion has a thickness in the direction of the rotation axis that is greater than a thickness in the direction of the rotation axis of the flange portion.
前記フランジ部は、前記回転軸線の方向に沿って開口する貫通孔を有し、
前記貫通孔は、前記貫通孔の半径が、前記回転軸線の方向における前記ボス部の１対の端部である第１端部側から第２端部側に向かって、徐々に減少するように形成されていることを特徴とするパワーステアリング装置。 In the power steering device according to claim 5,
The flange portion has a through hole that opens along the direction of the rotation axis,
The through hole is configured such that the radius of the through hole gradually decreases from the first end side, which is a pair of end portions of the boss portion in the direction of the rotation axis, toward the second end side. A power steering apparatus characterized by being formed.
前記芯金部は、前記径方向において前記フランジ部の外側に設けられた屈曲部を有し、
前記傾斜部及び前記屈曲部は、前記回転軸線の方向において、前記フランジ部側から前記ボス部の１対の端部である第１端部と第２端部のうち、前記第１端部側に向かって屈曲しており、
前記傾斜部は、前記傾斜部と前記回転軸線との間の最短距離である前記傾斜部の半径が、前記回転軸線の方向において前記フランジ部側から前記第１端部側に向かって徐々に減少するように形成され、
前記屈曲部は、前記屈曲部と前記回転軸線との間の最短距離である前記屈曲部の半径が、前記回転軸線の方向において前記フランジ部側から前記第１端部側に向かって徐々に増大するように形成されていることを特徴とするパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to claim 1, wherein
The core metal part has a bent part provided outside the flange part in the radial direction,
The inclined portion and the bent portion are, in the direction of the rotation axis, the first end portion side of the first end portion and the second end portion that are a pair of end portions of the boss portion from the flange portion side. Bent toward
In the inclined portion, the radius of the inclined portion, which is the shortest distance between the inclined portion and the rotation axis, gradually decreases from the flange portion side to the first end portion side in the direction of the rotation axis. Formed to
In the bent portion, the radius of the bent portion, which is the shortest distance between the bent portion and the rotation axis, gradually increases from the flange portion side toward the first end portion side in the direction of the rotation axis. A power steering device characterized in that the power steering device is formed.
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