JP5181483B2

JP5181483B2 - 歯車及び電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP5181483B2
Application number: JP2007016937A
Authority: JP
Inventors: 進今垣; 渉山田; 新菊地
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2007-01-26
Filing date: 2007-01-26
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2027-01-26
Also published as: EP1950122B1; JP2008183940A; US20080178697A1; US8096204B2; EP1950122A1; DE602008000307D1

Description

本発明は金属芯体の外周部に合成樹脂歯体を結合してある歯車、及び該歯車を備える電動パワーステアリング装置に関する。

車両用の電動パワーステアリング装置としては、例えば操舵輪に繋がる入力軸及び該入力軸にトーションバーを介して同軸的に繋がる出力軸の相対回転によって前記入力軸に加わる操舵トルクを検出し、検出したトルク等に基づいて操舵補助用の電動モータを駆動し、該電動モータの回転力を歯車対を介して舵取手段に伝達することにより操舵輪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、舵取りのための運転者の労力負担を軽減するように構成されている（例えば、特許文献１参照。）。

このように歯車対が用いられた電動パワーステアリング装置にあっては、歯車対の噛合による騒音を小さくするために合成樹脂歯体を有する歯車が用いられている。

この歯車は、金属芯体と、該金属芯体の外周部に結合してある合成樹脂歯体とを備える（特許文献１参照）。金属芯体は切削加工、冷間鍛造、プレス成形の何れかにより形成されている。切削加工及び冷間鍛造により形成される金属芯体は、特許文献１の第１１図、第１２図に各記載されているように外周部に複数の回止溝を設けてある。また、プレス成形により形成される金属芯体は、特許文献１の第７図に記載されているように外周部に複数の回止溝と、複数の貫通孔とを設けてある。

このように形成された金属芯体は、射出成形用型内に入れられ、射出成形によって前記合成樹脂歯体と一体的に結合され、前記回止溝により、又は回止溝及び貫通孔により合成樹脂歯体と金属芯体との相対回転を防いでいる。
特開２００３−３２７１４３号公報

ところが、金属芯体が切削加工又は冷間鍛造により形成されている歯車にあっては、金属芯体外周部の回止溝だけで合成樹脂歯体及び金属芯体の相対的な回転滑りが阻止されるため、回止溝の長さ、換言すると金属芯体及び合成樹脂歯体の結合面積を十分に確保することができず、金属芯体及び合成樹脂歯体の回転方向の結合強度を高めることが要望されていた。また、金属芯体がプレス成形により形成されている歯車にあっては、金属芯体外周部の回止溝は、貫通孔との２か所で合成樹脂歯体及び金属芯体の相対的な回転滑りが阻止されるため、金属芯体及び合成樹脂歯体の結合面積は確保できるが、回止構造、ひいては成形型の構造が複雑であり、さらなる改善策が要望されていた。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、主たる目的は簡単な回止構造で、且つ歯幅方向の寸法を長くすることなく金属芯体及び合成樹脂歯体の結合面積を確保でき、金属芯体及び合成樹脂歯体の回転方向の結合強度を高めることができる歯車及び電動パワーステアリング装置を提供することにある。

第１発明に係る歯車は、筒部及び該筒部の一端から内側へ延出されている円板部を有する金属芯体の前記筒部に合成樹脂歯体を結合してなる歯車において、前記筒部は他端から径方向外方へ延出されている鍔部を有し、前記筒部の外周部及び内周部に、前記筒部の軸長方向から加えられた成形圧により形成されている複数の回止溝を配してあり、前記外周部の回止溝は前記一端から前記鍔部に亘って設けてあり、前記内周部の回止溝は前記他端から前記円板部に亘って設けてあり、前記合成樹脂歯体は、前記外周部の回止溝及び内周部の回止溝の夫々に結合されていることを特徴とする。

第２発明に係る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の出力軸に繋がる駆動歯車と、該駆動歯車に噛合し、舵取手段に繋がる前述の発明の歯車とを備え、前記電動モータの回転により操舵補助するようになしてあることを特徴とする。

第１発明にあっては、筒部の外周部及び内周部の二つの個所に回止溝を設けてあるため、歯幅方向の寸法を長くすることなく回止溝の長さを十分に確保することができ、金属芯体及び合成樹脂歯体の回転方向の結合強度を高めることができる。しかも、内外の回止溝は冷間鍛造又はプレス成形により形成することができるため、内外に回止溝を備える割りに金属芯体の構造が簡単であり、コストを低減できる。

本発明にあっては、他端から径方向外方へ延出されている鍔部を筒部に設けてあるため、冷間鍛造により外周部の回止溝が形成される際、回止溝のエッジにバリが発生するのを鍔部により防ぐことができ、バリ処理工程をなくすることができ、また、バリによる合成樹脂歯体のクラック発生をなくすることができる。

本発明にあっては、外周部の回止溝と、内周部の回止溝とを歯幅方向に配置してあるため、鍔部を有するにも拘らず歯幅方向両側における回転方向の結合強度を十分に高めることができ、比較的大きい回転トルクが加わる個所に使用される場合においても耐久性をより一層高めることができる。

第２発明にあっては、歯幅方向の寸法を長くすることなく金属芯体及び合成樹脂歯体の回転方向の結合強度を十分に高めることができ、据切り操舵等によって比較的大きい回転トルクが歯車に加わる場合においても、歯車の耐久性、ひいては電動パワーステアリング装置の耐久性を高めることができる。

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。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断面図である。この電動パワーステアリング装置は、操作部材としてのステアリングホイールに連なり、舵取手段としての操舵軸１と、操舵補助用の電動モータ２と、該電動モータ２の回転力を操舵軸１に増加して加える小歯車３及び該小歯車３に噛合する大歯車４と、該小歯車３及び大歯車４を回転自在に支持する支持部材としてのハウジング５と、ステアリングホイールの操作に応じて操舵軸１に加わるトルクを検出するトルクセンサ６とを備え、該トルクセンサ６の検出結果等に基づいて電動モータ２が駆動され、該電動モータ２の回転力が小歯車３及び大歯車４を介して操舵軸１に伝達され、操舵補助するように構成されている。

操舵軸１は、その上部がステアリングホイールに繋がる上側軸体１１と、該上側軸体１１の下部に連結されたトーションバー１２と、該トーションバー１２の下部に連結され、自在軸継手を介して例えばラックピニオン式の転舵機構に繋がる下側軸体１３とを有しており、ステアリングホイールの操作に応じてトーションバー１２が捩じれ、上側軸体１１及び下側軸体１３に操舵トルクが加わるように構成されている。

上側軸体１１の下部にはトーションバー１２の上部が挿入された筒部１１ａが結合されている。下側軸体１３はトーションバー１２の下部及び筒部１１ａの先端部が挿入されるように筒形に形成されており、この下側軸体１３及び筒部１１ａの周りにトルクセンサ６が配置されている。また、下側軸体１３の中途に大歯車４及び軸受７，７が外嵌され、大歯車４を両持ちしている。

図２は大歯車の構成を示す拡大断面図、図３は大歯車の金属芯体の構成を示す断面図、図４は図２のIV−IV線の断面図である。大歯車４は、外周部及び内周部に複数の回止溝４１ａ，４１ｂを有する筒部４１ｃ及び該筒部４１ｃの一端から径方向内側へ延出されている円板部４１ｄを有する金属芯体４１と、筒部４１ｃに一体成形されている合成樹脂歯体４２とを備え、円板部４１ｄの中心部に開設された嵌合孔４１ｅに下側軸体１３（図１参照）が嵌入される。

金属芯体４１は、筒部４１ｃの他端から径方向外方へ延出されている鍔部４１ｆと、筒部４１ｃの外周部で、且つ一端から鍔部４１ｆに亘って周設されている回止溝４１ａと、筒部４１ｃの内周部で、且つ他端から円板部４１ｄに亘って周設されている回止溝４１ｂとを有し、冷間鍛造により形成されている。冷間鍛造により金属芯体４１が形成される際、外周部の回止溝４１ａは上型により筒部４１ｃの一端から形成されるが、筒部４１ｃの他端には鍔部４１ｆが設けられるため、回止溝４１ａのエッジにバリが発生するのを防ぐことができ、また、内周部の回止溝４１ｂは下型により筒部４１ｃの他端から形成されるが、筒部４１ｃの一端には円板部４１ｄが設けられるため、回止溝４１ｂのエッジにバリが発生するのを防ぐことができる。

以上のように筒部４１ｃの外周部と、内周部とに回止溝４１ａ，４１ｂを設けてあるため、大歯車４の歯幅方向の寸法を長くすることなく比較的長い回止溝にすることができ、合成樹脂歯体４２及び金属芯体４１の回転方向の結合強度を高めることができる。しかも、筒部４１ｃの外周部及び内周部に回止溝４１ａ，４１ｂを有する金属芯体４１を冷間鍛造により形成することができるため、金属芯体の構造が簡単であり、製造コスト、ひいては大歯車４の単価を低減できる。

合成樹脂歯体４２は複数の歯４２ａと該歯４２ａを保持する環状部４２ｂとを有し、該環状部４２ｂの内側を筒部４１ｃに結合してある。この合成樹脂歯体４２は金属芯体４１を射出成形型にインサートとして収容配置し、溶融されたナイロン樹脂等の合成樹脂を筒部４１ｃの一端部から外側周囲及び内側周囲に射出することにより成形してあり、金属芯体４１と一体に結合してある。

この合成樹脂歯体４２の成形により、前記合成樹脂が外周部の回止溝４１ａ、及び内周部の回止溝４１ｂに充填され、合成樹脂歯体４２及び金属芯体４１の回転方向への相対移動と、歯幅方向への相対移動とが阻止される。

以上のように構成された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２の回転が小径歯車３から該小径歯車３に噛合する合成樹脂歯体４２及び該合成樹脂歯体４２の内側に結合された金属芯体４１を有する大歯車４を介して下側軸体１３に伝達される。

尚、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、図１に示してあるようにコラムハウジングの下端部に電動モータ２が装着される構成である他、両端が操向輪に繋がる転舵軸を支持する支持部材に操舵補助用の電動モータが装着され、且つ該電動モータの出力軸が転舵軸と平行に配置され、該出力軸及び転舵軸間に小歯車３及び大歯車４が設けられる構成であってもよい。

また、本発明に係る歯車は、電動パワーステアリング装置以外に用いられてもよい。

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断面図である。本発明に係る大歯車の構成を示す拡大断面図である。本発明に係る大歯車の金属芯体の構成を示す断面図である。図２のIV−IV線の断面図である。

符号の説明

１操舵軸（舵取手段）、２電動モータ、３小歯車、４大歯車（歯車）、４１金属芯体、４１ａ回止溝、４１ｂ回止溝、４１ｃ筒部、４１ｄ円板部、４１ｆ鍔部、４２合成樹脂歯体

Claims

筒部及び該筒部の一端から内側へ延出されている円板部を有する金属芯体の前記筒部に合成樹脂歯体を結合してなる歯車において、
前記筒部は他端から径方向外方へ延出されている鍔部を有し、
前記筒部の外周部及び内周部に、前記筒部の軸長方向から加えられた成形圧により形成されている複数の回止溝を配してあり、
前記外周部の回止溝は前記一端から前記鍔部に亘って設けてあり、
前記内周部の回止溝は前記他端から前記円板部に亘って設けてあり、
前記合成樹脂歯体は、前記外周部の回止溝及び内周部の回止溝の夫々に結合されていることを特徴とする歯車。
操舵補助用の電動モータの出力軸に繋がる駆動歯車と、該駆動歯車に噛合し、舵取手段に繋がる請求項１に記載の歯車とを備え、前記電動モータの回転により操舵補助するようになしてあることを特徴とする電動パワーステアリング装置。