JP6247419B1 - ステアリング装置およびウォームホイール - Google Patents
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Abstract
Description
また、上記の目的を達成する本発明は、回転軸が圧入される圧入部と、樹脂材料によって形成されるとともに、外周に歯部が設けられて圧入部と接続し、圧入部を介して回転軸を回転させる本体部と、金属材料によって形成され、圧入部とは接続せずに本体部における半径方向外側に設けられる環状の金属部材と、を備えることを特徴とするウォームホイールである。
また、上記の目的を達成する本発明は、動力部の駆動により回転するウォームギヤと、ウォームギヤに接続し、ウォームギヤの動作に伴って回転するウォームホイールと、ウォームホイールの同軸上に設けられ、ウォームホイールの動作に伴って回転する回転軸と、回転軸の回転に応じて被操舵部を移動させる移動部と、を備え、ウォームホイールは、樹脂材料によって形成され回転する本体部と、樹脂材料によって形成されるとともに、本体部の外周に設けられてウォームギヤに接続する歯部を有する歯形部と、本体部の外側であって歯部よりも内側に設けられる金属部材と、を有し、回転軸方向における金属部材の幅は、回転軸方向における本体部の幅以上であることを特徴とするステアリング装置である。
また、上記の目的を達成する本発明は、樹脂材料によって形成され回転する本体部と、樹脂材料によって形成されるとともに、本体部の外周に設けられてウォームギヤに接続する歯部を有する歯形部と、本体部の外側であって歯部よりも内側に設けられる金属部材と、を有し、回転軸方向における金属部材の幅は、回転軸方向における本体部の幅以上であることを特徴とするウォームホイールである。
〔ステアリング装置の全体構成〕
図1は、ステアリング装置1の全体図である。
図2は、図1に示すステアリング装置1のII−II線の断面図である。
また、ステアリング装置1は、各種部材を収容するハウジング30と、ピニオン軸22に操舵補助力を与えるアシスト部40とを備えている。
ピニオン軸22は、トーションバー(不図示)を介して入力軸11(図1参照)から操舵力を受けて回転する。また、本実施形態では、ピニオン軸22には、アシスト部40が接続する。従って、ピニオン軸22は、入力軸11からの操舵力に加えてアシスト部40からの補助力も受けて回転可能になっている。
ラックハウジング31Rは、軸方向に長く伸びる略円筒状の部材であって、ラック軸21の軸方向に沿うように構成される。そして、ラックハウジング31Rは、不図示のブッシュを介してラック軸21を保持し、ラック軸21を軸方向に移動可能に収納する。
なお、アシスト部40の各構成部については、後に詳しく説明する。
図3は、本実施形態のアシスト部40の断面図である。
図4は、本実施形態の抑制部67の全体斜視図である。
ウォームギヤ51は、電動モータ41の出力軸41Aに沿って延びるねじ状の歯車である。ウォームギヤ51は、出力軸41Aに連結される。そして、ウォームギヤ51は、電動モータ41の動作に伴って回転する。
第1軸受部52は、ウォームギヤ51の軸方向における電動モータ41側に設けられる。そして、第1軸受部52は、ウォームギヤ51を回転可能に支持する。また、第1軸受部52は、ピニオンハウジング31Pに対して位置が固定されている。
第2軸受部53は、ウォームギヤ51の軸方向における第1軸受部52とは逆側に設けられる。そして、第2軸受部53は、ウォームギヤ51を回転可能に支持する。また、第2軸受部53は、ピニオンハウジング31Pに対して位置が固定されている。すなわち、本実施形態において、第2軸受部53は、第1軸受部52とともに、ウォームギヤ51を軸方向および半径方向に移動しないように固定する。
図3に示すように、歯形部61は、周方向において複数の歯が並べられる歯部611と、歯部611の半径方向内側に設けられる環状部612とを有している。歯部611は、ウォームギヤ51の歯と噛み合うことができれば、形状などは特に限定されない。また、環状部612は、歯部611を支持することが出来れば良く、半径方向における厚みなどに関しても特に限定されない。
そして、歯形部61は、ウォームギヤ51に接続する。また、本実施形態の歯形部61は、樹脂材料によって形成されている。なお、歯形部61の材料には、例えばポリアミド(PA)樹脂、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂、ポリエーテルスルホン(PES)樹脂、ポリアミドイミド(PAI)樹脂、ポリエーテルイミド(PEI)樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、ポリアセタール(POM)樹脂などを用いることができる。
本体部63は、半径方向内側にてカラー部65に対向し、半径方向外側にて抑制部67に対向する。なお、本実施形態の本体部63は、例えば回転止めを有するなどカラー部65が回転した際にカラー部65と一体的に回転可能な構成となっている。
なお、本実施形態の本体部63では、歯形部61と同一の樹脂材料を用いている。
なお、これら内側環状部631、外側環状部632、円盤部633およびスポーク部634は、一体成形されている。
スポーク部634は、放射状に延びる板状部634tを複数備えて構成されている。板状部634tは、半径方向内側にて内側環状部631に接続し、半径方向外側にて外側環状部632に接続している。そして、板状部634tは、半径方向内側の軸方向における幅が、半径方向外側の軸方向における幅よりも大きくなっている。
また、スポーク部634は、軸方向において円盤部633の一方側および他方側にそれぞれ設けられる。
カラー部65は、略円筒状の部材である。また、カラー部65は、金属材料によって形成される。そして、カラー部65は、ピニオン軸22が圧入されることで、ピニオン軸22に対して相互に固定される。
なお、カラー部65は、上述のとおり金属材料によって形成されることで、樹脂材料により形成される本体部63よりも線膨張係数が低い。そのため、カラー部65は、本体部63の半径方向内側にて本体部63の熱膨張変形(温度変化による変形)を抑制する。
図4に示すように、抑制部67は、略円筒状の部材である。そして、図3に示すように、抑制部67は、本体部63の半径方向外側であって、歯部611の半径方向内側に設けられる。すなわち、抑制部67は、半径方向において、本体部63と歯部611との間に配置されている。
なお、抑制部67は、例えば歯部611以外であれば、歯形部61における何れの箇所に設けられていても良い。また、抑制部67は、歯形部61ではなく本体部63に設けられていても良い。この場合に、抑制部67は、本体部63において、より外側に設けられることで、本体部63の温度変化による変形をより抑制し易くなる。
また、本実施形態の抑制部67は、金属材料によって形成している。なお、抑制部67の材料には、例えば金属材料として、鉄鋼材料(炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼)や非鉄材料(アルミニウム、マグネシウム、チタンやそれらの合金、それらの焼結)などを用いることができる。
ウォームホイール部60の製造に際しては、まず、本実施形態の歯形部61および本体部63の形状に対応する金型を準備する。そして、金型において、歯形部61を形成する形状部と本体部63を形成する形状部との間に、抑制部67を設置する。さらに、歯形部61および本体部63を形成するための樹脂材を金型内に充填する。本実施形態では、歯形部61と本体部63とを同一の樹脂材料によって形成している。そこで、硬化前の同一の樹脂材料を金型における歯形部61を形成する形状部と本体部63を形成する形状部に流し込む。これによって、本体部63、抑制部67および歯形部61が形成される。
続いて、上記のとおり構成されるアシスト部40の作用について具体的に説明する。
例えばステアリング装置1の外気温の上昇、動作に伴う温度の上昇などによって、本体部63が熱膨張に伴って変形する可能性がある。この場合であっても、本体部63が熱膨張して半径方向外側に拡がろうとしても、抑制部67が本体部63の変形を押さえ込むように抑制する。
ここで、仮に抑制部67を有していない場合に、本体部63が熱膨張によって半径方向外側に変形した場合に、歯形部61を半径方向外側に押出し、その結果、歯形部61とウォームギヤ51との噛み合いが過剰になることが想定される(図3参照)。
これに対して、本実施形態では、抑制部67が本体部63の変形そのものを抑制する。その結果、本実施形態では、ウォームギヤ51とウォームホイール部60の歯形部61とが安定して接続される。
また、本実施形態では、本体部63を例えば金属材料よりも軽量である樹脂材料としている。そのため、本実施形態のステアリング装置1では、装置の軽量化が図られる。
このように本体部63を繊維強化プラスチックによって構成することで、本体部63自体の強度が高まる。さらに、本体部63を繊維強化プラスチックによって構成することで、本体部63の線膨張係数を、強化プラスチックによって構成しない場合と比較して高めても良い。
図5は、変形例1のウォームホイール部60の説明図である。
図5に示すように、変形例1のウォームホイール部60は、歯形部61および本体部63が一体成形されている。すなわち、歯形部61と本体部63とは半径方向において分断されていない。さらに、ウォームホイール部60は、第2抑制部68を有している。
さらに、第2抑制部68には、歯形部61および本体部63よりも線膨張係数が低い材料を用いている。具体的には、第2抑制部68は、鉄などの金属材料によって形成している。
図6は、変形例2のウォームホイール部60の説明図である。なお、図6において、本体部63のスポーク部634の図示を省略している。
図6に示すように、変形例2のウォームホイール部60は、第3抑制部69を有している点で、上述した実施形態とは異なる。
第3抑制部69は、上述した抑制部67と同様な形状をしている。ただし、第3抑制部69は、本体部63よりも線膨張係数が低い樹脂材料によって形成されている。
図7は、変形例3のウォームホイール部60の説明図である。
図7(A)に示すように、変形例3のウォームホイール部60は、第4抑制部70を有している点で、上述した実施形態とは異なる。
第4抑制部70は、略円盤状に形成されている。そして、第4抑制部70は、本体部63における半径方向外側であって歯形部61よりも半径方向内側に設けられる。
さらに、第4抑制部70には、歯形部61および本体部63よりも線膨張係数が低い材料を用いている。具体的には、第4抑制部70は、鉄などの金属材料によって形成している。
外側突出部72は、複数(本実施形態では6つ)設けられる。そして、各々の外側突出部72は、歯形部61の環状部612内に配置される。
内側突出部73は、複数(本実施形態では6つ)設けられる。そして、各々の内側突出部73は、本体部63の内部であって、面部71よりも半径方向内側に配置される。
なお、変形例3において、面部71の摩擦力は、本体部63が熱膨張により変形しようとするときのみならず、収縮により変形しようとするときにも本体部63の変形を抑制するように作用する。
外側凹部74および内側凹部75には、それぞれ歯形部61および本体部63の一部が入り込む。その結果、外側突出部72および内側突出部73は、歯形部61および本体部63に対して回転止めとして作用する。
また、変形例3において、図7(D)に示す溝76や第2溝77の構成は、図7(B)や図7(C)に適用しても良い。
図8は、変形例4のウォームホイール部60の説明図である。なお、図8において、本体部63のスポーク部634の図示を省略している。
変形例4のウォームホイール部60は、接続部80を有している点で、上述した実施形態とは異なる。
なお、本体部63は、接続部80を内在するように形成される。
Claims (4)
- 動力部の駆動により回転するウォームギヤと、
前記ウォームギヤに接続し、前記ウォームギヤの動作に伴って回転するウォームホイールと、
前記ウォームホイールの同軸上に設けられ、前記ウォームホイールの動作に伴って回転する回転軸と、
前記回転軸の回転に応じて被操舵部を移動させる移動部と、
を備え、
前記ウォームホイールは、
前記回転軸が圧入される圧入部と、
樹脂材料によって形成されるとともに、外周に歯部が設けられて前記圧入部と接続し、前記圧入部を介して前記回転軸を回転させる本体部と、
金属材料によって形成され、前記圧入部とは接続せずに前記本体部における半径方向外側に設けられる環状の金属部材と、
を有することを特徴とするステアリング装置。 - 回転軸が圧入される圧入部と、
樹脂材料によって形成されるとともに、外周に歯部が設けられて前記圧入部と接続し、前記圧入部を介して前記回転軸を回転させる本体部と、
金属材料によって形成され、前記圧入部とは接続せずに前記本体部における半径方向外側に設けられる環状の金属部材と、
を備えることを特徴とするウォームホイール。 - 動力部の駆動により回転するウォームギヤと、
前記ウォームギヤに接続し、前記ウォームギヤの動作に伴って回転するウォームホイールと、
前記ウォームホイールの同軸上に設けられ、前記ウォームホイールの動作に伴って回転する回転軸と、
前記回転軸の回転に応じて被操舵部を移動させる移動部と、
を備え、
前記ウォームホイールは、
樹脂材料によって形成され回転する本体部と、
樹脂材料によって形成されるとともに、前記本体部の外周に設けられてウォームギヤに接続する歯部を有する歯形部と、
前記本体部の外側であって前記歯部よりも内側に設けられる金属部材と、
を有し、
回転軸方向における前記金属部材の幅は、前記回転軸方向における前記本体部の幅以上であることを特徴とするステアリング装置。 - 樹脂材料によって形成され回転する本体部と、
樹脂材料によって形成されるとともに、前記本体部の外周に設けられてウォームギヤに接続する歯部を有する歯形部と、
前記本体部の外側であって前記歯部よりも内側に設けられる金属部材と、
を有し、
回転軸方向における前記金属部材の幅は、前記回転軸方向における前記本体部の幅以上であることを特徴とするウォームホイール。
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