JP2004034941A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ウォームホイールの軽量化を図りつつ、インジェクション成形の際における金属製のボス部の変形を確実に防止すること。
【解決手段】ウォームホイール３０は、金属製の芯金３１を備えており、この芯金３１は、操舵軸を嵌合するボス部３２と、ボス部３２の外径側で肉抜きを行って薄肉化した鍔状部３３と、鍔状部３３の外径側で若干厚肉の外周縁部３４とからなっている。インジェクション成形により、芯金３１の外周縁部３４の外径側に、噛合歯３６を有する樹脂製のリム部３５と、鍔状部３３の側面側に、樹脂製のカバー部３７とが一体的に形成してある。樹脂製のカバー部３７は、その内径端部３８がボス部３２の外径側にまで延在することなく、鍔状部３３の側面で止端してあり、且つ、テーパ形状に形成してある。
【選択図】 図４
【解決手段】ウォームホイール３０は、金属製の芯金３１を備えており、この芯金３１は、操舵軸を嵌合するボス部３２と、ボス部３２の外径側で肉抜きを行って薄肉化した鍔状部３３と、鍔状部３３の外径側で若干厚肉の外周縁部３４とからなっている。インジェクション成形により、芯金３１の外周縁部３４の外径側に、噛合歯３６を有する樹脂製のリム部３５と、鍔状部３３の側面側に、樹脂製のカバー部３７とが一体的に形成してある。樹脂製のカバー部３７は、その内径端部３８がボス部３２の外径側にまで延在することなく、鍔状部３３の側面で止端してあり、且つ、テーパ形状に形成してある。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵軸に嵌合する金属製の芯金の外径側に、噛合歯を有する樹脂製のリム部を被冠したウォームホイールを備えた電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動パワーステアリング装置では、補助操舵トルクとなる電動モータの回転出力を歯車装置により減速して操舵軸に伝達し、ステアリングホイールに印加した操舵力を補助して、車輪を転舵するようになっている。
【０００３】
このような電動パワーステアリング装置においては、ハウジング内に設けた動力伝達機構（減速機）を用いて、電動モータの回転を減速しつつ操舵軸に動力を伝達している。
【０００４】
この動力伝達機構（減速機）として、ウォームギヤ機構を用いた電動パワーステアリング装置においては、電動モータの駆動軸側のウォームに、操舵軸側のウォームホイールが噛合してある。
【０００５】
このウォームホイールは、例えば、図７（ａ）に示すように、中実円筒状で金属製の芯金ａの内径側に、操舵軸を嵌合するようにしてあり、芯金ａの外径側には、廻り止め部ｂが設けてあり、この芯金ａの外径側に、合成樹脂製のリム部ｃが形成してある。このリム部ｃに、ウォームとの噛合歯ｄが形成してある。
【０００６】
その製造に際しては、ディスクゲートｅに保持した金属製の芯金ａの外径側と、図示しない金型との間に樹脂を充填して、樹脂製のリム部ｃをインジェクション成形している。このように、金属製の芯金ａの外径側に、合成樹脂製のリム部ｃが被冠してあるのは、減速機のバックラッシュに起因するウォームとウォームホイールの噛合歯同士の衝突音（ラトル音）を低減するためである。
【０００７】
ウォームとウォームホイールの噛合歯のモジュールが大きくなり、その噛合歯の歯数が多くなってくると、芯金ａは、その外径が大きくなり、中実円筒状で金属製であると、その重量の増大を招来するといったことがある。
【０００８】
このようなことから、図７（ｂ）に示すように、芯金ａの内径側には、操舵軸を嵌合するボス部ｆを形成する一方、このボス部ｆの外径側には、肉抜きを行って薄肉化した鍔状部ｇが形成してあり、この鍔状部ｇの外径側には、若干厚肉の外周縁部ｈが形成してある。
【０００９】
インジェクション成形の際には、図７（ｂ）に示すように、中心金型ｊと、中間金型ｋと、外周金型ｍを配置し、これら金型ｋ，ｍ内に樹脂を充填している。
【００１０】
これにより、ボス部ｆの外径側と鍔状部ｇの側面側に、リム部ｃと一体的な樹脂製のカバー部ｐが形成してある。このように、樹脂製のカバー部ｐは、リム部ｃから鍔状部ｇの側面を通ってボス部ｆの外径側にまで延在してある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７（ｂ）に示す薄肉化したウォームホイールでは、金属製のボス部ｆの厚みが比較的薄い一方、このボス部ｆの外径側にも、樹脂製のカバー部ｐが被覆してあることから、インジェクション成形の際、樹脂成形圧力により、金属製のボス部ｆがその内径に向けて若干変形し、その結果、金属製のボス部ｆに、操舵軸を嵌合する作業が困難になるといったことがある。
【００１２】
なお、特開２００１−２０６２３０号公報の図６では、インジェクション成形により、芯金の外周縁部の外径側に、噛合歯を有する樹脂製のリム部と、鍔状部の側面側に、樹脂製のカバー部とが一体的に形成してあるが、樹脂製のカバー部は、その内径端部をテーパ形状に形成していない。
【００１３】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、ウォームホイールの軽量化を図りつつ、インジェクション成形の際における金属製のボス部の変形を確実に防止することができる電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、補助操舵トルクとなる電動モータの回転出力をウォームとウォームホイールを介して減速して操舵軸に伝達し、ステアリングホイールに印加した操舵力を補助して、車輪を転舵する電動パワーステアリング装置において、
前記ウォームホイールは、前記操舵軸を嵌合するボス部と、当該ボス部の外径側で肉抜きを行って薄肉化した鍔状部と、当該鍔状部の外径側で若干厚肉の外周縁部とからなる金属製の芯金を備え、
インジェクション成形により、前記芯金の外周縁部の外径側に、噛合歯を有する樹脂製のリム部と、前記鍔状部の側面側に、樹脂製のカバー部とを一体的に形成し、
当該樹脂製のカバー部は、その内径端部が前記ボス部の外径側にまで延在することなく、前記鍔状部の側面で止端してあり、且つ、テーパ形状に形成してあることを特徴とする。
【００１５】
このように、本発明によれば、樹脂製のカバー部は、その内径端部が前記ボス部の外径側にまで延在することなく、前記鍔状部の側面で止端してある。そのため、インジェクション成形の際、樹脂成形圧力により、金属製のボス部がその内径に向けて変形することがない。また、金属製の芯金では、ボス部の外径側に、肉抜きを行って薄肉化した鍔状部が形成してある。従って、ウォームホイールの軽量化を図りつつ、インジェクション成形の際における金属製のボス部の変形を確実に防止することができる。
【００１６】
また、樹脂製のカバー部は、その内径端部がテーパ形状に形成してあるため、インジェクション成形後、ウォームホイールを成形金型から容易に離型することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置を図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
（ピニオンアシスト式の電動パワーステアリング装置）
図１は、本発明のピニオンアシスト式の電動パワーステアリング装置の部分切欠き正面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００１９】
図１に示すように、ピニオンアシスト式の電動パワーステアリング装置では、ギヤボックス１内に、ラック２が車幅方向移動自在に設けてあり、その両端部には、一対のタイロッド３（一方のみ図示）が連結してある。
【００２０】
図２に示すように、その上端を図示しないステアリングホイールに中間シャフトや自在継手等を介して連結した中空の入力軸４が回転自在に支持してある。
【００２１】
入力軸４の車両前方側には、出力軸５が連結してある。この出力軸５は、車両前方側では、ラック２に噛合するピニオン軸になっている。なお、出力軸５（ピニオン軸）は、一対の軸受６，７を介して支持してある。
【００２２】
出力軸５（ピニオン軸）では、その車両後方側に、トーションバー８の基端部が圧入固定してあり、トーションバー８は、中空に形成した入力軸４の内部を延在して、その先端部が入力軸４の端部に固定ピン９により固定してある。
【００２３】
入力軸４の車両前方側には、トルクセンサー検出用の溝１０が形成してあり、これらの溝１０の径方向外方には、トルクセンサーが配置してある。トルクセンサーは、検出用の複数の窓を有するスリーブ１１を備えており、スリーブ１１の径方向外方に、コイル１２や基板等が設けてある。
【００２４】
出力軸５（ピニオン軸）には、電動モータ１３（図１）の駆動軸のウォーム１４に噛合したウォームホイール３０が嵌合してある。
【００２５】
ラック２は、筒状のラックガイド１５を介してコイルスプリング１６により、ピニオン軸５（出力軸）に押圧付勢してある。
【００２６】
従って、運転者がステアリングホイール（図示略）を操舵することにより発生した操舵力は、入力軸４、トーションバー８、出力軸５（ピニオン軸）、ラック２を介して、タイロッド３に伝達され、図示しない車輪が転舵される。また、電動モータ１３の回転力は、そのウォーム１４及びウォームホイール３０を介して出力軸５（ピニオン軸）に伝達されて、電動モータ１３の回転力及び回転方向を適宜制御することにより、出力軸５（ピニオン軸）に適切な操舵補助トルクが付与できるようになっている。
【００２７】
次に、より詳細には、操舵系が直進状態にあり、操舵トルクが零であるものとすると、入力軸４及び出力軸５（ピニオン軸）間には、相対回転は生じない。従って、入力軸４とスリーブ１１との間にも、相対回転は生じない。
【００２８】
これに対し、ステアリングホイールを操舵して入力軸４に回転力が生じると、その回転力は、トーションバー８を介して出力軸５（ピニオン軸）に伝達される。
【００２９】
このとき、出力軸５（ピニオン軸）には、転舵輪及び路面間の摩擦力やラックアンドピニオン式ステアリング装置のギアの噛み合い等の摩擦力に応じた抵抗力が生じるため、入力軸４及び出力軸５（ピニオン軸）間には、トーションバー８が捩じれることによって、出力軸５（ピニオン軸）が遅れる相対回転が発生し、入力軸４及びスリーブ１１間にも、相対回転が生じる。その相対回転の方向及び量は、ステアリングホイールの操舵方向や発生している操舵トルクに応じて決まる。
【００３０】
入力軸４及びスリーブ１１間に、相対回転が生じると、この相対回転に応じて、コイル１２の自己インダクタンスが変化し、操舵トルクの方向及び大きさに従ってリニアに変化する。
【００３１】
モータ制御回路内のトルク演算部が、差動アンプの出力に基づいて操舵トルクを求め、モータ駆動部が、その操舵トルクの方向及び大きさに応じた駆動電流を電動モータ１３（図１）に供給する。すると、電動モータ１３には、操舵系に発生している操舵トルクの方向及び大きさに応じた回転力が発生し、その回転力がウォーム１４及びウォームホイール３０を介して出力軸５（ピニオン軸）に伝達され、出力軸５（ピニオン軸）に操舵補助トルクが付与され、操舵トルクが減少して、運転者の負担が軽減される。
【００３２】
（コラムアシスト式の電動パワーステアリング装置）
図３は、本発明のコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置の断面図である。
【００３３】
コラムアシスト式の電動パワーステアリング装置では、出力軸２０は、中空に形成してあり、その内部には、トーションバー２１が延在してある。トーションバー２１の車両前方側端部は、固定ピン２２により出力軸２０に固定してあり、トーションバー２１の車両後方側端部は、図示しないが、ステアリングホイールが取付けてあるステアリングシャフトに固定してある。出力軸２０の車両前方側の径方向外方には、詳細に図示しないトルクセンサー（ポテンシオメータ）２３が設けてある。
【００３４】
出力軸２０の車両前方側端部は、図示しないが、自在継手や中間シャフトを介してギヤボックスに連結してある。
【００３５】
出力軸２０には、電動モータ２４の駆動軸のウォーム２５に噛合したウォームホイール３０が嵌合してある。
【００３６】
このコラムアシスト式の場合にも、運転者がステアリングホイール（図示略）を操舵することにより発生した操舵力は、トーションバー２１、出力軸２０、ラック２を介して伝達され、図示しない車輪が転舵される。また、電動モータ２４の回転力は、そのウォーム２５及びウォームホイール３０を介して出力軸２０に伝達されて、電動モータの回転力及び回転方向を適宜制御することにより、出力軸２０に適切な操舵補助トルクが付与できるようになっている。
【００３７】
（第１実施の形態）
図４は、本発明の第１実施の形態に係る電動パワーステアリング装置に装着するウォームホイールの断面図である。
【００３８】
ウォームホイール３０は、金属製の芯金３１を備えており、この芯金３１は、操舵軸を嵌合するボス部３２と、ボス部３２の外径側で肉抜きを行って薄肉化した鍔状部３３と、鍔状部３３の外径側で若干厚肉の外周縁部３４とからなっている。芯金３１の全体的な断面形状は、略Ｌ字状になっている。
【００３９】
インジェクション成形により、芯金３１の外周縁部３４の外径側に、噛合歯３６を有する樹脂製のリム部３５と、鍔状部３３の側面側に、樹脂製のカバー部３７とが一体的に形成してある。
【００４０】
このインジェクション成形の際には、芯金３１をディスクゲート４０に保持し、中心金型４１と、中間金型４２と、外周金型４３を配置し、これら金型４２，４３内に樹脂を充填している。
【００４１】
本実施の形態では、樹脂製のカバー部３７は、その内径端部３８がボス部３２の外径側にまで延在することなく、鍔状部３３の側面で止端してあり、且つ、テーパ形状に形成してある。
【００４２】
本実施の形態によれば、樹脂製のカバー部３７は、その内径端部３８がボス部３２の外径側にまで延在することなく、鍔状部３３の側面で止端してある。そのため、インジェクション成形の際、樹脂成形圧力により、金属製のボス部３２がその内径に向けて変形することがない。また、金属製の芯金３１では、ボス部３２の外径側に、肉抜きを行って薄肉化した鍔状部３３が形成してある。従って、ウォームホイール３０の軽量化を図りつつ、インジェクション成形の際における金属製のボス部３２の変形を確実に防止することができる。
【００４３】
また、樹脂製のカバー部３７は、その内径端部３８がテーパ形状に形成してあるため、インジェクション成形後、ウォームホイール３０を成形金型４１〜４３から容易に離型することができる。
【００４４】
さらに、金属製のボス部３２と、金型４１，４２との間には、隙間が設けてあり、金属製のボス部３２は、樹脂成形圧力をより受け難くしてある。
【００４５】
また、樹脂成形圧力による芯金の曲げ力をより小さくするため、隙間を設けないようにしても良い。他の実施の形態でも同様である。
【００４６】
さらに、金属製のボス部３２の周囲まで合成樹脂を流し込まないため、樹脂量を削減することができ、製造コストを低減することができる。
【００４７】
（第２実施の形態）
図５（ａ）（ｂ）は、夫々、本発明の第２実施の形態に係る電動パワーステアリング装置に装着するウォームホイールの断面図である。
【００４８】
図５（ａ）の例では、樹脂製のカバー部３７は、その内径端部３８がボス部３２の外径側にまで延在することなく、鍔状部３３の側面で止端してあり、且つ、テーパ形状に形成してあり、しかも、内径端部３８は、凹曲面状のテーパ形状に形成してある。これにより、インジェクション成形後、ウォームホイール３０の離型作業をより一層容易にしている。
【００４９】
図５（ｂ）の例では、樹脂製のカバー部３７は、その内径端部３８がボス部３２の外径側にまで延在することなく、鍔状部３３の側面で止端してあり、且つ、テーパ形状に形成してあり、しかも、内径端部３８は、凸曲面状のテーパ形状に形成してある。これにより、インジェクション成形後、ウォームホイール３０の離型作業をより一層容易にしている。
【００５０】
（第３実施の形態）
図６（ａ）（ｂ）は、夫々、本発明の第３実施の形態に係る電動パワーステアリング装置に装着するウォームホイールの断面図である。
【００５１】
図６（ａ）の例では、芯金３１は、操舵軸を嵌合するボス部３２と、ボス部３２の外径側で肉抜きを行って薄肉化した鍔状部３３と、鍔状部３３の外径側で若干厚肉の外周縁部３４とからなっている。芯金３１の全体的な断面形状は、ボス部３２の中央から鍔状部３３立設してあると共に、外周縁部３４も中央に位置し、全体的には、左右対称になっている。
【００５２】
また、樹脂製のカバー部３７は、その内径端部３８がボス部３２の外径側にまで延在することなく、鍔状部３３の側面で止端してあり、且つ、テーパ形状に形成してあり、しかも、内径端部３８は、直線状のテーパ形状に形成してある。
【００５３】
さらに、カバー部３７の反対側では、外面をテーパ形状にした厚肉部３９が設けてある。
【００５４】
この場合にも、ウォームホイール３０の軽量化を図りつつ、インジェクション成形の際における金属製のボス部３２の変形を確実に防止することができる。
【００５５】
図６（ｂ）の例では、芯金３１は、操舵軸を嵌合するボス部３２と、ボス部３２の外径側で肉抜きを行って薄肉化した鍔状部３３と、鍔状部３３の外径側で若干厚肉の外周縁部３４とからなっている。芯金３１の全体的な断面形状は、図４及び図５の第１及び第２実施の形態に対して、左右対称的になっている。
【００５６】
また、樹脂製のカバー部３７は、その内径端部３８がボス部３２の外径側にまで延在することなく、鍔状部３３の側面で止端してあり、且つ、テーパ形状に形成してあり、しかも、内径端部３８は、直線状のテーパ形状に形成してある。
【００５７】
さらに、カバー部３７の反対側では、外面をテーパ形状にした厚肉部３９が設けてある。
【００５８】
この場合にも、ウォームホイール３０の軽量化を図りつつ、インジェクション成形の際における金属製のボス部３２の変形を確実に防止することができる。
【００５９】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、樹脂製のカバー部は、その内径端部が前記ボス部の外径側にまで延在することなく、前記鍔状部の側面で止端してある。そのため、インジェクション成形の際、樹脂成形圧力により、金属製のボス部がその内径に向けて変形することがない。また、金属製の芯金では、ボス部の外径側に、肉抜きを行って薄肉化した鍔状部が形成してある。従って、ウォームホイールの軽量化を図りつつ、インジェクション成形の際における金属製のボス部の変形を確実に防止することができる。
【００６１】
また、樹脂製のカバー部は、その内径端部がテーパ形状に形成してあるため、インジェクション成形後、ウォームホイールを成形金型から容易に離型することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のピニオンアシスト式の電動パワーステアリング装置の部分切欠き正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】本発明のコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置の断面図である。
【図４】本発明の第１実施の形態に係る電動パワーステアリング装置に装着するウォームホイールの断面図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は、夫々、本発明の第２実施の形態に係る電動パワーステアリング装置に装着するウォームホイールの断面図である。
【図６】（ａ）（ｂ）は、夫々、本発明の第３実施の形態に係る電動パワーステアリング装置に装着するウォームホイールの断面図である。
【図７】（ａ）（ｂ）は、夫々、従来に係る電動パワーステアリング装置に装着するウォームホイールの断面図である。
【符号の説明】
１ ギヤボックス
２ ラック
３ タイロッド
４ 入力軸
５ 出力軸（ピニオン軸）
６，７ 軸受
８ トーションバー
９ 固定ピン
１０ トルクセンサー検出用の溝
１１ スリーブ
１２ コイル
１３ 電動モータ
１４ ウォーム
１５ ラックガイド
１６ コイルスプリング
２０ 出力軸
２１ トーションバー
２２ 固定ピン
２３ トルクセンサー
２４ 電動モータ
２５ ウォーム
３０ ウォームホイール
３１ 金属製の芯金
３２ ボス部
３３ 鍔状部
３４ 外周縁部
３５ リム部
３６ 噛合歯
３７ 樹脂製のカバー部
３８ 内径端部
３９ 厚肉部
４０ ディスクゲート
４１ 中心金型
４２ 中間金型
４３ 外周金型
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵軸に嵌合する金属製の芯金の外径側に、噛合歯を有する樹脂製のリム部を被冠したウォームホイールを備えた電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動パワーステアリング装置では、補助操舵トルクとなる電動モータの回転出力を歯車装置により減速して操舵軸に伝達し、ステアリングホイールに印加した操舵力を補助して、車輪を転舵するようになっている。
【０００３】
このような電動パワーステアリング装置においては、ハウジング内に設けた動力伝達機構（減速機）を用いて、電動モータの回転を減速しつつ操舵軸に動力を伝達している。
【０００４】
この動力伝達機構（減速機）として、ウォームギヤ機構を用いた電動パワーステアリング装置においては、電動モータの駆動軸側のウォームに、操舵軸側のウォームホイールが噛合してある。
【０００５】
このウォームホイールは、例えば、図７（ａ）に示すように、中実円筒状で金属製の芯金ａの内径側に、操舵軸を嵌合するようにしてあり、芯金ａの外径側には、廻り止め部ｂが設けてあり、この芯金ａの外径側に、合成樹脂製のリム部ｃが形成してある。このリム部ｃに、ウォームとの噛合歯ｄが形成してある。
【０００６】
その製造に際しては、ディスクゲートｅに保持した金属製の芯金ａの外径側と、図示しない金型との間に樹脂を充填して、樹脂製のリム部ｃをインジェクション成形している。このように、金属製の芯金ａの外径側に、合成樹脂製のリム部ｃが被冠してあるのは、減速機のバックラッシュに起因するウォームとウォームホイールの噛合歯同士の衝突音（ラトル音）を低減するためである。
【０００７】
ウォームとウォームホイールの噛合歯のモジュールが大きくなり、その噛合歯の歯数が多くなってくると、芯金ａは、その外径が大きくなり、中実円筒状で金属製であると、その重量の増大を招来するといったことがある。
【０００８】
このようなことから、図７（ｂ）に示すように、芯金ａの内径側には、操舵軸を嵌合するボス部ｆを形成する一方、このボス部ｆの外径側には、肉抜きを行って薄肉化した鍔状部ｇが形成してあり、この鍔状部ｇの外径側には、若干厚肉の外周縁部ｈが形成してある。
【０００９】
インジェクション成形の際には、図７（ｂ）に示すように、中心金型ｊと、中間金型ｋと、外周金型ｍを配置し、これら金型ｋ，ｍ内に樹脂を充填している。
【００１０】
これにより、ボス部ｆの外径側と鍔状部ｇの側面側に、リム部ｃと一体的な樹脂製のカバー部ｐが形成してある。このように、樹脂製のカバー部ｐは、リム部ｃから鍔状部ｇの側面を通ってボス部ｆの外径側にまで延在してある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７（ｂ）に示す薄肉化したウォームホイールでは、金属製のボス部ｆの厚みが比較的薄い一方、このボス部ｆの外径側にも、樹脂製のカバー部ｐが被覆してあることから、インジェクション成形の際、樹脂成形圧力により、金属製のボス部ｆがその内径に向けて若干変形し、その結果、金属製のボス部ｆに、操舵軸を嵌合する作業が困難になるといったことがある。
【００１２】
なお、特開２００１−２０６２３０号公報の図６では、インジェクション成形により、芯金の外周縁部の外径側に、噛合歯を有する樹脂製のリム部と、鍔状部の側面側に、樹脂製のカバー部とが一体的に形成してあるが、樹脂製のカバー部は、その内径端部をテーパ形状に形成していない。
【００１３】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、ウォームホイールの軽量化を図りつつ、インジェクション成形の際における金属製のボス部の変形を確実に防止することができる電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、補助操舵トルクとなる電動モータの回転出力をウォームとウォームホイールを介して減速して操舵軸に伝達し、ステアリングホイールに印加した操舵力を補助して、車輪を転舵する電動パワーステアリング装置において、
前記ウォームホイールは、前記操舵軸を嵌合するボス部と、当該ボス部の外径側で肉抜きを行って薄肉化した鍔状部と、当該鍔状部の外径側で若干厚肉の外周縁部とからなる金属製の芯金を備え、
インジェクション成形により、前記芯金の外周縁部の外径側に、噛合歯を有する樹脂製のリム部と、前記鍔状部の側面側に、樹脂製のカバー部とを一体的に形成し、
当該樹脂製のカバー部は、その内径端部が前記ボス部の外径側にまで延在することなく、前記鍔状部の側面で止端してあり、且つ、テーパ形状に形成してあることを特徴とする。
【００１５】
このように、本発明によれば、樹脂製のカバー部は、その内径端部が前記ボス部の外径側にまで延在することなく、前記鍔状部の側面で止端してある。そのため、インジェクション成形の際、樹脂成形圧力により、金属製のボス部がその内径に向けて変形することがない。また、金属製の芯金では、ボス部の外径側に、肉抜きを行って薄肉化した鍔状部が形成してある。従って、ウォームホイールの軽量化を図りつつ、インジェクション成形の際における金属製のボス部の変形を確実に防止することができる。
【００１６】
また、樹脂製のカバー部は、その内径端部がテーパ形状に形成してあるため、インジェクション成形後、ウォームホイールを成形金型から容易に離型することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置を図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
（ピニオンアシスト式の電動パワーステアリング装置）
図１は、本発明のピニオンアシスト式の電動パワーステアリング装置の部分切欠き正面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００１９】
図１に示すように、ピニオンアシスト式の電動パワーステアリング装置では、ギヤボックス１内に、ラック２が車幅方向移動自在に設けてあり、その両端部には、一対のタイロッド３（一方のみ図示）が連結してある。
【００２０】
図２に示すように、その上端を図示しないステアリングホイールに中間シャフトや自在継手等を介して連結した中空の入力軸４が回転自在に支持してある。
【００２１】
入力軸４の車両前方側には、出力軸５が連結してある。この出力軸５は、車両前方側では、ラック２に噛合するピニオン軸になっている。なお、出力軸５（ピニオン軸）は、一対の軸受６，７を介して支持してある。
【００２２】
出力軸５（ピニオン軸）では、その車両後方側に、トーションバー８の基端部が圧入固定してあり、トーションバー８は、中空に形成した入力軸４の内部を延在して、その先端部が入力軸４の端部に固定ピン９により固定してある。
【００２３】
入力軸４の車両前方側には、トルクセンサー検出用の溝１０が形成してあり、これらの溝１０の径方向外方には、トルクセンサーが配置してある。トルクセンサーは、検出用の複数の窓を有するスリーブ１１を備えており、スリーブ１１の径方向外方に、コイル１２や基板等が設けてある。
【００２４】
出力軸５（ピニオン軸）には、電動モータ１３（図１）の駆動軸のウォーム１４に噛合したウォームホイール３０が嵌合してある。
【００２５】
ラック２は、筒状のラックガイド１５を介してコイルスプリング１６により、ピニオン軸５（出力軸）に押圧付勢してある。
【００２６】
従って、運転者がステアリングホイール（図示略）を操舵することにより発生した操舵力は、入力軸４、トーションバー８、出力軸５（ピニオン軸）、ラック２を介して、タイロッド３に伝達され、図示しない車輪が転舵される。また、電動モータ１３の回転力は、そのウォーム１４及びウォームホイール３０を介して出力軸５（ピニオン軸）に伝達されて、電動モータ１３の回転力及び回転方向を適宜制御することにより、出力軸５（ピニオン軸）に適切な操舵補助トルクが付与できるようになっている。
【００２７】
次に、より詳細には、操舵系が直進状態にあり、操舵トルクが零であるものとすると、入力軸４及び出力軸５（ピニオン軸）間には、相対回転は生じない。従って、入力軸４とスリーブ１１との間にも、相対回転は生じない。
【００２８】
これに対し、ステアリングホイールを操舵して入力軸４に回転力が生じると、その回転力は、トーションバー８を介して出力軸５（ピニオン軸）に伝達される。
【００２９】
このとき、出力軸５（ピニオン軸）には、転舵輪及び路面間の摩擦力やラックアンドピニオン式ステアリング装置のギアの噛み合い等の摩擦力に応じた抵抗力が生じるため、入力軸４及び出力軸５（ピニオン軸）間には、トーションバー８が捩じれることによって、出力軸５（ピニオン軸）が遅れる相対回転が発生し、入力軸４及びスリーブ１１間にも、相対回転が生じる。その相対回転の方向及び量は、ステアリングホイールの操舵方向や発生している操舵トルクに応じて決まる。
【００３０】
入力軸４及びスリーブ１１間に、相対回転が生じると、この相対回転に応じて、コイル１２の自己インダクタンスが変化し、操舵トルクの方向及び大きさに従ってリニアに変化する。
【００３１】
モータ制御回路内のトルク演算部が、差動アンプの出力に基づいて操舵トルクを求め、モータ駆動部が、その操舵トルクの方向及び大きさに応じた駆動電流を電動モータ１３（図１）に供給する。すると、電動モータ１３には、操舵系に発生している操舵トルクの方向及び大きさに応じた回転力が発生し、その回転力がウォーム１４及びウォームホイール３０を介して出力軸５（ピニオン軸）に伝達され、出力軸５（ピニオン軸）に操舵補助トルクが付与され、操舵トルクが減少して、運転者の負担が軽減される。
【００３２】
（コラムアシスト式の電動パワーステアリング装置）
図３は、本発明のコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置の断面図である。
【００３３】
コラムアシスト式の電動パワーステアリング装置では、出力軸２０は、中空に形成してあり、その内部には、トーションバー２１が延在してある。トーションバー２１の車両前方側端部は、固定ピン２２により出力軸２０に固定してあり、トーションバー２１の車両後方側端部は、図示しないが、ステアリングホイールが取付けてあるステアリングシャフトに固定してある。出力軸２０の車両前方側の径方向外方には、詳細に図示しないトルクセンサー（ポテンシオメータ）２３が設けてある。
【００３４】
出力軸２０の車両前方側端部は、図示しないが、自在継手や中間シャフトを介してギヤボックスに連結してある。
【００３５】
出力軸２０には、電動モータ２４の駆動軸のウォーム２５に噛合したウォームホイール３０が嵌合してある。
【００３６】
このコラムアシスト式の場合にも、運転者がステアリングホイール（図示略）を操舵することにより発生した操舵力は、トーションバー２１、出力軸２０、ラック２を介して伝達され、図示しない車輪が転舵される。また、電動モータ２４の回転力は、そのウォーム２５及びウォームホイール３０を介して出力軸２０に伝達されて、電動モータの回転力及び回転方向を適宜制御することにより、出力軸２０に適切な操舵補助トルクが付与できるようになっている。
【００３７】
（第１実施の形態）
図４は、本発明の第１実施の形態に係る電動パワーステアリング装置に装着するウォームホイールの断面図である。
【００３８】
ウォームホイール３０は、金属製の芯金３１を備えており、この芯金３１は、操舵軸を嵌合するボス部３２と、ボス部３２の外径側で肉抜きを行って薄肉化した鍔状部３３と、鍔状部３３の外径側で若干厚肉の外周縁部３４とからなっている。芯金３１の全体的な断面形状は、略Ｌ字状になっている。
【００３９】
インジェクション成形により、芯金３１の外周縁部３４の外径側に、噛合歯３６を有する樹脂製のリム部３５と、鍔状部３３の側面側に、樹脂製のカバー部３７とが一体的に形成してある。
【００４０】
このインジェクション成形の際には、芯金３１をディスクゲート４０に保持し、中心金型４１と、中間金型４２と、外周金型４３を配置し、これら金型４２，４３内に樹脂を充填している。
【００４１】
本実施の形態では、樹脂製のカバー部３７は、その内径端部３８がボス部３２の外径側にまで延在することなく、鍔状部３３の側面で止端してあり、且つ、テーパ形状に形成してある。
【００４２】
本実施の形態によれば、樹脂製のカバー部３７は、その内径端部３８がボス部３２の外径側にまで延在することなく、鍔状部３３の側面で止端してある。そのため、インジェクション成形の際、樹脂成形圧力により、金属製のボス部３２がその内径に向けて変形することがない。また、金属製の芯金３１では、ボス部３２の外径側に、肉抜きを行って薄肉化した鍔状部３３が形成してある。従って、ウォームホイール３０の軽量化を図りつつ、インジェクション成形の際における金属製のボス部３２の変形を確実に防止することができる。
【００４３】
また、樹脂製のカバー部３７は、その内径端部３８がテーパ形状に形成してあるため、インジェクション成形後、ウォームホイール３０を成形金型４１〜４３から容易に離型することができる。
【００４４】
さらに、金属製のボス部３２と、金型４１，４２との間には、隙間が設けてあり、金属製のボス部３２は、樹脂成形圧力をより受け難くしてある。
【００４５】
また、樹脂成形圧力による芯金の曲げ力をより小さくするため、隙間を設けないようにしても良い。他の実施の形態でも同様である。
【００４６】
さらに、金属製のボス部３２の周囲まで合成樹脂を流し込まないため、樹脂量を削減することができ、製造コストを低減することができる。
【００４７】
（第２実施の形態）
図５（ａ）（ｂ）は、夫々、本発明の第２実施の形態に係る電動パワーステアリング装置に装着するウォームホイールの断面図である。
【００４８】
図５（ａ）の例では、樹脂製のカバー部３７は、その内径端部３８がボス部３２の外径側にまで延在することなく、鍔状部３３の側面で止端してあり、且つ、テーパ形状に形成してあり、しかも、内径端部３８は、凹曲面状のテーパ形状に形成してある。これにより、インジェクション成形後、ウォームホイール３０の離型作業をより一層容易にしている。
【００４９】
図５（ｂ）の例では、樹脂製のカバー部３７は、その内径端部３８がボス部３２の外径側にまで延在することなく、鍔状部３３の側面で止端してあり、且つ、テーパ形状に形成してあり、しかも、内径端部３８は、凸曲面状のテーパ形状に形成してある。これにより、インジェクション成形後、ウォームホイール３０の離型作業をより一層容易にしている。
【００５０】
（第３実施の形態）
図６（ａ）（ｂ）は、夫々、本発明の第３実施の形態に係る電動パワーステアリング装置に装着するウォームホイールの断面図である。
【００５１】
図６（ａ）の例では、芯金３１は、操舵軸を嵌合するボス部３２と、ボス部３２の外径側で肉抜きを行って薄肉化した鍔状部３３と、鍔状部３３の外径側で若干厚肉の外周縁部３４とからなっている。芯金３１の全体的な断面形状は、ボス部３２の中央から鍔状部３３立設してあると共に、外周縁部３４も中央に位置し、全体的には、左右対称になっている。
【００５２】
また、樹脂製のカバー部３７は、その内径端部３８がボス部３２の外径側にまで延在することなく、鍔状部３３の側面で止端してあり、且つ、テーパ形状に形成してあり、しかも、内径端部３８は、直線状のテーパ形状に形成してある。
【００５３】
さらに、カバー部３７の反対側では、外面をテーパ形状にした厚肉部３９が設けてある。
【００５４】
この場合にも、ウォームホイール３０の軽量化を図りつつ、インジェクション成形の際における金属製のボス部３２の変形を確実に防止することができる。
【００５５】
図６（ｂ）の例では、芯金３１は、操舵軸を嵌合するボス部３２と、ボス部３２の外径側で肉抜きを行って薄肉化した鍔状部３３と、鍔状部３３の外径側で若干厚肉の外周縁部３４とからなっている。芯金３１の全体的な断面形状は、図４及び図５の第１及び第２実施の形態に対して、左右対称的になっている。
【００５６】
また、樹脂製のカバー部３７は、その内径端部３８がボス部３２の外径側にまで延在することなく、鍔状部３３の側面で止端してあり、且つ、テーパ形状に形成してあり、しかも、内径端部３８は、直線状のテーパ形状に形成してある。
【００５７】
さらに、カバー部３７の反対側では、外面をテーパ形状にした厚肉部３９が設けてある。
【００５８】
この場合にも、ウォームホイール３０の軽量化を図りつつ、インジェクション成形の際における金属製のボス部３２の変形を確実に防止することができる。
【００５９】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、樹脂製のカバー部は、その内径端部が前記ボス部の外径側にまで延在することなく、前記鍔状部の側面で止端してある。そのため、インジェクション成形の際、樹脂成形圧力により、金属製のボス部がその内径に向けて変形することがない。また、金属製の芯金では、ボス部の外径側に、肉抜きを行って薄肉化した鍔状部が形成してある。従って、ウォームホイールの軽量化を図りつつ、インジェクション成形の際における金属製のボス部の変形を確実に防止することができる。
【００６１】
また、樹脂製のカバー部は、その内径端部がテーパ形状に形成してあるため、インジェクション成形後、ウォームホイールを成形金型から容易に離型することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のピニオンアシスト式の電動パワーステアリング装置の部分切欠き正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】本発明のコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置の断面図である。
【図４】本発明の第１実施の形態に係る電動パワーステアリング装置に装着するウォームホイールの断面図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は、夫々、本発明の第２実施の形態に係る電動パワーステアリング装置に装着するウォームホイールの断面図である。
【図６】（ａ）（ｂ）は、夫々、本発明の第３実施の形態に係る電動パワーステアリング装置に装着するウォームホイールの断面図である。
【図７】（ａ）（ｂ）は、夫々、従来に係る電動パワーステアリング装置に装着するウォームホイールの断面図である。
【符号の説明】
１ ギヤボックス
２ ラック
３ タイロッド
４ 入力軸
５ 出力軸（ピニオン軸）
６，７ 軸受
８ トーションバー
９ 固定ピン
１０ トルクセンサー検出用の溝
１１ スリーブ
１２ コイル
１３ 電動モータ
１４ ウォーム
１５ ラックガイド
１６ コイルスプリング
２０ 出力軸
２１ トーションバー
２２ 固定ピン
２３ トルクセンサー
２４ 電動モータ
２５ ウォーム
３０ ウォームホイール
３１ 金属製の芯金
３２ ボス部
３３ 鍔状部
３４ 外周縁部
３５ リム部
３６ 噛合歯
３７ 樹脂製のカバー部
３８ 内径端部
３９ 厚肉部
４０ ディスクゲート
４１ 中心金型
４２ 中間金型
４３ 外周金型
Claims (1)
- 補助操舵トルクとなる電動モータの回転出力をウォームとウォームホイールを介して減速して操舵軸に伝達し、ステアリングホイールに印加した操舵力を補助して、車輪を転舵する電動パワーステアリング装置において、
前記ウォームホイールは、前記操舵軸を嵌合するボス部と、当該ボス部の外径側で肉抜きを行って薄肉化した鍔状部と、当該鍔状部の外径側で若干厚肉の外周縁部とからなる金属製の芯金を備え、
インジェクション成形により、前記芯金の外周縁部の外径側に、噛合歯を有する樹脂製のリム部と、前記鍔状部の側面側に、樹脂製のカバー部とを一体的に形成し、
当該樹脂製のカバー部は、その内径端部が前記ボス部の外径側にまで延在することなく、前記鍔状部の側面で止端してあり、且つ、テーパ形状に形成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。
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