JP4114543B2

JP4114543B2 - 電動パワーステアリング装置及び電動パワーステアリング装置の製造方法

Info

Publication number: JP4114543B2
Application number: JP2003149667A
Authority: JP
Inventors: 裕人佐々木
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2003-05-27
Filing date: 2003-05-27
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2023-05-27
Also published as: JP2004351989A

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を備え、該歯心部は、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。
【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。
【００１３】
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６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５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し、さらに、前記歯心部を、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。また、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。
【００１６】
第２の発明、第３の発明、第４の発明及び第５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６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

Claims

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
を備え、
該歯心部は、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電動パワーステアリング装置。
前記歯心部は、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請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
前記突起部の軸方向の寸法は、外周側が内周側より長くなるように形成してあることを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
前記歯心部は、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請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
前記歯心部の軸方向の寸法は、外周側が内周側より長くなるように形成してあることを特徴とする請求項１又は４に記載の電動パワーステアリング装置。
請求項１乃至請求項５に記載の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し、
さらに、前記歯心部を、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。