JP3611038B2 - Electric power steering device - Google Patents

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JP3611038B2 JP2002306060A JP2002306060A JP3611038B2 JP 3611038 B2 JP3611038 B2 JP 3611038B2 JP 2002306060 A JP2002306060 A JP 2002306060A JP 2002306060 A JP2002306060 A JP 2002306060A JP 3611038 B2 JP3611038 B2 JP 3611038B2
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Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は電動式パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
車両の電動式パワーステアリング装置として、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、操舵機構の出力軸に適当なトルクと速度とを伝達するように構成したものが知られている。ところで、このような電動式パワーステアリング装置においてその作動時に、歯車装置の駆動歯車と被駆動歯車との間で生ずる騒音が問題となっている。このような騒音を防止する方法として、駆動歯車と被駆動歯車の少なくとも一方において、円筒形の芯金の周りに樹脂製の歯を形成し、それにより歯車噛合時の騒音を減少することも知られている。
【０００３】
【解決すべき課題】
ところが、このような芯金樹脂歯製の歯車においては、樹脂の線膨張係数が金属に比して大きいため、歯車の歯先円から芯金外径までの樹脂肉厚を比較的厚めに設定すると、以下の問題点が生じる。すなわち高温雰囲気内で使用する場合、芯金樹脂歯製歯車の樹脂部が著しく膨張するため、歯車のバックラッシュ量が減少して、歯車周りの伝達効率が低下するとともに摺動部の摩耗量も増大する。一方、高温雰囲気内で使用することを前提にバックラッシュ量を定めた場合、使用条件が低温雰囲気内に変わったとき、芯金樹脂歯製歯車の樹脂部が著しく収縮するため、歯車のバックラッシュ量が許容量を超えて増大し、歯車の噛合音の増大や動力伝達遅れ等を招来する。
【０００４】
本願発明は、芯金樹脂歯製歯車を用いた場合において、雰囲気温度が変化するような条件下でも、歯車間の適切なバックラッシュを維持することのできる電動式パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決する手段】
上記目的を達成すべく、本願発明の第１の態様による電動式パワーステアリング装置は、
ハウジングと、
該ハウジングに取り付けられ、回転軸を有するモータと、
該モータの回転軸に連結された駆動歯車と、
該ハウジングに回転自在に支持された出力軸と、
被駆動歯車とからなり、
該被駆動歯車が、前記駆動歯車と噛合する歯を形成した弾性体製の外周部と、
該外周部を支持し前記出力軸に連結された金属製の円筒部とからなり、
該ハウジングの線膨張係数は該円筒部の線膨張係数及び該駆動歯車の線膨張係数より高く、前記外周部の肉厚をｔとし、前記円筒部の線膨張係数をｋ３ とし、前記駆動歯車の噛合半径をｒ１とし、前記外周部の線膨張係数をｋ2 とし、前記駆動歯車の線膨張係数をｋ１とし、被駆動歯車の歯末の丈をｈk とし、該駆動歯車と該被駆動歯車との中心間距離をＣＤとし、ハウジングの線膨張係数をｋ4 とすると、以下の式が成立する。
ｔ＝ｈk ＋｛（ＣＤ−ｒ１）・（ｋ１−ｋ３）＋ＣＤ（ｋ４−ｋ１）｝／（ｋ２−ｋ３）
また、本願発明の第２の態様による電動式パワーステアリング装置は、
ハウジングと、
該ハウジングに取り付けられ、回転軸を有するモータと、
該モータの回転軸に連結された駆動歯車と、
該ハウジングに回転自在に支持された出力軸と、
被駆動歯車とからなり、
該被駆動歯車が、前記駆動歯車と噛合する歯を形成した弾性体製の外周部と、該外周部を支持し前記出力軸に連結された金属製の円筒部とからなり、
前記円筒部と前記出力軸は支持部を構成し、該ハウジングの線膨張係数を該外周部の線膨張係数より低くし、
該駆動歯車の線膨張量と該支持部の線膨張量と該外周部の線膨張量との和を、該ハウジングの線膨張量に等しくすることにより、雰囲気温度の変化に拘わらず前記駆動歯車と前記被駆動歯車との間のバックラッシュを一定に維持できる電動式パワーステアリング装置である。
本願発明の第３の態様による電動式パワーステアリング装置は、
ハウジングと、
該ハウジングに取り付けられ、回転軸を有するモータと、
該モータの回転軸に連結された駆動歯車と、
該ハウジングに回転自在に支持された出力軸と、
被駆動歯車とからなり、
該被駆動歯車が、前記駆動歯車と噛合する歯を形成した弾性体製の外周部と、該外周部を支持し前記出力軸に連結された金属製の円筒部とからなり、
前記円筒部と前記出力軸は支持部を構成し、
該ハウジングの線膨張係数を該円筒部の線膨張係数及び該駆動歯車の線膨張係数より高くし、かつ該外周部の線膨張係数より低くし、
該駆動歯車の線膨張量と該支持部の線膨張量と該外周部の線膨張量との和が、該ハウジングの線膨張量に等しくなるようにした電動式パワーステアリング装置である。
本願発明の第４の態様による電動式パワーステアリング装置は、
ハウジングと、
該ハウジングに取り付けられ、回転軸を有するモータと、
該モータの回転軸に連結された駆動歯車と、
該ハウジングに回転自在に支持された出力軸と、
被駆動歯車とからなり、
該被駆動歯車が、前記駆動歯車と噛合する歯を形成した弾性体製の外周部と、該外周部を支持し前記出力軸に連結された金属製の円筒部とからなり、
前記円筒部と前記出力軸は支持部を構成し、
該ハウジングの線膨張係数を該円筒部の線膨張係数及び該駆動歯車の線膨張係数より高く、かつ該外周部の線膨張係数は該ハウジングの線膨張係数より高く、
該駆動歯車の線膨張量と該支持部の線膨張量と該外周部の線膨張量との和を、該ハウジングの線膨張量に等しくすることにより、雰囲気温度の変化に拘わらず前記駆動歯車と前記被駆動歯車との間のバックラッシュを一定に維持できる電動式パワーステアリング装置である。
【０００６】
【作用】
本願発明の電動式パワーステアリング装置によれば、被駆動歯車の外周部の肉厚が、上記式に基づき各部の線膨張係数に関連して適切に設定されてなるために、雰囲気温度が変化した場合においても、歯車間の適切なバックラッシュを維持することができる。
【０００７】
【実施例】
以下、本願発明の実施例を図面を参照して以下に詳細に説明する。
図１は、本願発明の実施例である電動式パワーステアリング装置１００の軸線方向一部断面図である。
【０００８】
図１において、電動式パワーステアリング装置１００は、ハウジング１０１とそれから延在するチューブ１２０とから構成されている。ハウジング１０１はブラケット１１４により、またチューブ１２０はブラケット１１５により車体（図示せず）に固定されている。チューブ１２０の内側には、一端をステアリングホイール（図示せず）に連結するようになっている入力軸１２１が延在し、チューブ１２０に対して回転自在に支持されている。入力軸１２１の他端はトルク検出装置１１２に連結している。
【０００９】
トルク検出装置１１２はまたハウジング１０１内を延在し、回転自在に支持されている出力軸１０３に連結されている。出力軸１０３は図示しない操舵装置に連結され、車輪を操舵するトルクを伝達するようになっている。トルク検出装置１１２は、入力軸１２１と出力軸１０３との相対トルクを検出し、それにより補助操舵力を適切に制御すべく設けられているが、その構成についてはよく知られており、以下に詳細は記載しない。
【００１０】
トルク検出装置１１２の近傍において、出力軸１０３にウォームホイール１１１が同軸に取り付けられている。ウォームホイール１１１は、図１において紙面に垂直方向に延在している伝達軸１３０のウォームギヤ１３０ｂ（図２参照）と噛合している。伝達軸１３０は、モータ１０２（図２参照）の回転軸に連結されている。
【００１１】
図１に示す電動式パワーステアリング装置１００の作用について以下に説明する。図示しないステアリングホイールからの操舵トルクの入力により、入力軸１２１が回転し、回転トルク検出装置１１２を介して出力軸１０３に回転トルクが伝達される。出力軸は上述したように操舵装置（図示せず）に連結されており、操舵のためのトルクを伝達するようになっている。この場合において、回転トルク検出装置１１２で検出されたトルクの値は、図示しない判断回路に送られ、そこで所定値と比較される。該トルクが所定値を超えた場合には、補助操舵力を必要とする場合であるので、モータ１０２を駆動すべく駆動指令が出される。駆動指令により駆動されたモータ１０２は伝達軸１３０を回転させ、更にウォームホイール１１１を介して出力軸１０３に回転トルクが伝達される。
回転トルク検出装置１１２で検出されたトルクの値が所定値より低い場合には、補助操舵力は不要であるので、モータ１０２は駆動されない。
【００１２】
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ 線に沿って切断して得られた電動式パワーステアリング装置の要部断面図である。図２において、アルミニウム製のハウジング１０１の右端に、電動モータ１０２が取り付けられている。電動モータ１０２の回転軸（図示せず）は、雌セレーション部（図示せず）を有している。一端に雄セレーション部１３０ａを形成した伝達軸１３０は、該セレーション部同士の係合により電動モータ１０２の回転軸に連結され一体的に回転するようになっている。
【００１３】
両端を、軸受１０４、１０５によりハウジング１０１に対して回転自在に支持された伝達軸１３０は、中央部に駆動歯車であるウォームギヤ１３０ｂを形成している。なお、ウォームギヤ１３０ｂは、通常の構造用鋼であるＳ２０Ｃから作られている。右側の軸受１０４は、間座１０６、１０７によりハウジング１０１に対して軸線方向移動を制限されており、左側の軸受１０５は、間座１０８を介してネジ部材１０９により右方へ押圧されている。この構成により、軸受１０４、１０５に適宜予圧を印加することができる。なお、ロックナット１１０は、ネジ部材１０９の緩み止めである。
【００１４】
ウォームギヤ１３０ｂの上方には、被駆動歯車であるウォームホイール１１１が設けられている。ウォームホイール１１１は、Ｓ２０Ｃ製の芯金部（金属性の円筒部）１１１ａの周りに、ポリアミド系樹脂であるナイロン製（弾性体製）の外周部１１１ｂを接着した構成となっている。図２では一部のみ示すが、外周部１１１ｂの円周部にはウォーム歯１１１ｃが形成されている。ウォームホイール１１１は、出力軸１０３に連結され一体的に回転するようになっている。出力軸１０３は、図示しない操舵機構に連結されている。
【００１５】
図３は、図２の電動式パワーステアリング装置をＩＩＩ−ＩＩＩ 線に沿って切断して得られた図であり、ハウジング１０１については省略している。図３に示す幾何学的関係から、以下の式が得られる。
ｒ１＋ｒ２＝ＣＤ （１）
ここで、
ｒ１：ウォームギヤ１３０ｂの噛合半径
ｒ２：ウォームホイール１１１の噛合半径
ＣＤ：ウォームギヤとホイールの軸間距離
である。
【００１６】
更に、ギヤとハウジングの線膨張量が一致すれば、温度変化に関わらず理論的にバックラッシュの変化はゼロとなるのであるから、ウォームギヤ１３０ｂの線膨張量［ｒ１ ・ｋ１ ］と、ウォームホイールの外周部１１１ｂの線膨張量［（ｒ２ −ｒ３ ）・ｋ２ ］と、ウォームホイールの芯金部１１１ａの線膨張量［ｒ３ ・ｋ３ ］とを加えたものが、ハウジング１０１の線膨張量［ＣＤ・ｋ４ ］と等しくなるべきである。よって、以下の式が得られる。
ｒ１・ｋ１ ＋（ｒ２ −ｒ３）・ ｋ２ ＋ｒ３・ｋ３ ＝ＣＤ・ｋ４ （２）
ここで、
ｋ１ ：ウォームギヤ１３０ｂの線膨張係数
ｋ２ ：ウォームホイールの外周部１１１ｂの線膨張係数
ｋ３ ：ウォームホイールの芯金部１１１ａの線膨張係数
ｋ４ ：ハウジング１０１の線膨張係数
ｒ３ ：芯金部１１１ａの半径
である。
【００１７】
（１）、（２）式より、
ｒ2(ｋ2−ｋ1)−ｒ3（ｋ2−ｋ3）＝ＣＤ・（ｋ4−ｋ1） （３）を得る。
ｒ 2 −ｒ 3 は、ウォームホイールの外周部１１１ｂの歯底から芯金部１１１ａの外径までの距離であるから、これに歯丈ｈ k を足したものが外周部１１１ｂの肉厚ｔとなる。すなわち、ｔ＝ｈ k ＋ｒ 2 −ｒ 3 と表せる。この式及び（１）式を（３）式に代入すると、
外周部１１１ｂの肉厚ｔは、ｔ＝ｈ k ＋｛（ＣＤ−ｒ １ ）・（ｋ １ −ｋ ３ ）＋ＣＤ（ｋ ４ −ｋ １ ）｝／（ｋ ２ −ｋ ３ ）で表される。
ウォームギヤ１３０ｂとウォームホイールの芯金部１１１ａの材質が同じ場合には、ｋ 1 ＝ｋ 3 となり、これを上式に代入すると、ｔ＝ｈ k ＋ＣＤ・（ｋ 4 −ｋ 1 ）／（ｋ 2 −ｋ 1 ）となる。
【００１８】
あるいは、本実施例では、ウォームギヤ１３０ｂとウォームホイールの芯金部１１１ａは、材質が同じであるから、ｋ1＝ｋ3となり、これを（３）式に代入して、ｒ2−ｒ3＝ＣＤ・（ｋ4−ｋ1）／(ｋ2−ｋ1) （４）を得る。ｒ2−ｒ3は、ウォームホイールの外周部１１１ｂの歯底から芯金部１１１ａの外径までの距離であるから、これに歯丈ｈk を足したものが外周部１１１ｂの肉厚ｔとなる。よって、樹脂製の外周部１１１ｂの肉厚は、ｔ＝ｈk＋ＣＤ・（ｋ4−ｋ1）／（ｋ2−ｋ1）
なるように設定すれば良い。
【００１９】
ちなみに、本実施例においては、
ｋ１＝１．１７×１０−５／°Ｃ （Ｓ２０Ｃ）
ｋ２＝９×１０−５／°Ｃ （ナイロン）
ｋ４＝２．３６×１０−５／°Ｃ （アルミニウム）
ｈｋ＝１．６８ｍｍ
ＣＤ＝３３ｍｍ
であるから、（５）式よりｔ＝６．６９５≒６．７ｍｍとなる。
【００２０】
以上、本願発明を実施例を参照して説明してきたが、本願発明は上記実施例に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、弾性体の実施例としてポリアミド系樹脂を代表するナイロンを用いたが、他の樹脂材料もしくは天然ゴムも使用可能である。更に、金属材料として一般構造鋼であるＳ２０Ｃを用いたが、他の金属材料も（５）式を満たすかぎり使用可能である。ただし、ハウジング材料は、歯車の金属部よりも線膨張係数が高くなくてはならない。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたように、本願発明の電動式パワーステアリング装置によれば、被駆動歯車の外周部の肉厚が、上記式に基づき各部の線膨張係数に関連して適切に設定されてなるために、雰囲気温度が変化した場合においても、歯車間の適切なバックラッシュを維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施例である電動式パワーステアリング装置の軸線方向要部断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ 面に沿って装置を切断して得られた断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ 面に沿って装置を切断して得られた断面図である。
【符号の説明】
１０１………ハウジング
１０２………モータ
１０３………伝達軸
１１１………ウォームホイール[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an electric power steering apparatus.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art An electric power steering device for a vehicle is known in which a rotation output of an electric motor serving as an auxiliary steering torque is decelerated by a gear device and an appropriate torque and speed are transmitted to an output shaft of a steering mechanism. ing. By the way, in such an electric power steering apparatus, noise generated between the driving gear and the driven gear of the gear device becomes a problem during operation. As a method for preventing such noise, it is also known that at least one of the driving gear and the driven gear is formed with resin teeth around the cylindrical core bar, thereby reducing the noise during gear engagement. It has been.
[0003]
【task to solve】
However, in such a gear made of a metal core resin tooth, since the linear expansion coefficient of the resin is larger than that of metal, the resin wall thickness from the gear tip circle to the outer diameter of the metal core is set to be relatively thick. Then, the following problems arise. In other words, when used in a high temperature atmosphere, the resin part of the core metal resin toothed gear significantly expands, reducing the backlash amount of the gear, reducing the transmission efficiency around the gear and reducing the wear amount of the sliding part. Increase. On the other hand, if the amount of backlash is determined on the assumption that it will be used in a high temperature atmosphere, the gear backlash will shrink significantly when the operating conditions change to a low temperature atmosphere, and the resin part of the cored metal toothed gear will remarkably shrink. The amount increases beyond the allowable amount, leading to an increase in gear meshing noise and power transmission delay.
[0004]
The present invention provides an electric power steering device capable of maintaining an appropriate backlash between gears even under conditions in which the ambient temperature changes in the case of using a metal core resin toothed gear. Objective.
[0005]
[Means for solving the problems]
In order to achieve the above object, an electric power steering apparatus according to the first aspect of the present invention provides:
A housing;
A motor attached to the housing and having a rotating shaft;
A drive gear coupled to the rotating shaft of the motor;
An output shaft rotatably supported by the housing;
Consisting of driven gears,
An outer peripheral portion made of an elastic body in which the driven gear forms teeth that mesh with the driving gear;
A metal cylindrical portion that supports the outer peripheral portion and is connected to the output shaft;
Linear expansion coefficient of the housing is higher than the linear expansion coefficient of the linear expansion coefficient and the drive gear of the cylindrical portion, the thickness of the outer peripheral portion and t, the linear expansion coefficient of the cylindrical portion and k 3, said drive gear the meshing radius as r 1, the linear expansion coefficient of the outer peripheral portion and k 2, the linear expansion coefficient of the drive gear and k 1, the addendum of the height of the driven gear and h k, the drive gear and the When the center-to-center distance with the driven gear is CD and the linear expansion coefficient of the housing is k 4 , the following equation is established.
t = h k + {(CD−r 1 ) · (k 1 −k 3 ) + CD (k 4 −k 1 )} / (k 2 −k 3 )
Moreover, the electric power steering apparatus according to the second aspect of the present invention is:
A housing;
A motor attached to the housing and having a rotating shaft;
A drive gear coupled to the rotating shaft of the motor;
An output shaft rotatably supported by the housing;
Consisting of driven gears,
The driven gear includes an outer peripheral portion made of an elastic body formed with teeth meshing with the driving gear, and a metal cylindrical portion that supports the outer peripheral portion and is connected to the output shaft,
The cylindrical portion and the output shaft constitute a support portion, and the linear expansion coefficient of the housing is made lower than the linear expansion coefficient of the outer peripheral portion,
By making the sum of the linear expansion amount of the drive gear, the linear expansion amount of the support portion, and the linear expansion amount of the outer peripheral portion equal to the linear expansion amount of the housing, the drive gear regardless of changes in ambient temperature. And an electric power steering device capable of maintaining a constant backlash between the driven gear and the driven gear.
The electric power steering device according to the third aspect of the present invention is:
A housing;
A motor attached to the housing and having a rotating shaft;
A drive gear coupled to the rotating shaft of the motor;
An output shaft rotatably supported by the housing;
Consisting of driven gears,
The driven gear includes an outer peripheral portion made of an elastic body formed with teeth meshing with the driving gear, and a metal cylindrical portion that supports the outer peripheral portion and is connected to the output shaft,
The cylindrical part and the output shaft constitute a support part,
Making the linear expansion coefficient of the housing higher than the linear expansion coefficient of the cylindrical portion and the linear expansion coefficient of the drive gear, and lower than the linear expansion coefficient of the outer peripheral portion;
In the electric power steering apparatus, the sum of the linear expansion amount of the drive gear, the linear expansion amount of the support portion, and the linear expansion amount of the outer peripheral portion is equal to the linear expansion amount of the housing.
The electric power steering device according to the fourth aspect of the present invention is:
A housing;
A motor attached to the housing and having a rotating shaft;
A drive gear coupled to the rotating shaft of the motor;
An output shaft rotatably supported by the housing;
Consisting of driven gears,
The driven gear includes an outer peripheral portion made of an elastic body formed with teeth meshing with the driving gear, and a metal cylindrical portion that supports the outer peripheral portion and is connected to the output shaft,
The cylindrical part and the output shaft constitute a support part,
The linear expansion coefficient of the housing is higher than the linear expansion coefficient of the cylindrical portion and the linear expansion coefficient of the drive gear, and the linear expansion coefficient of the outer peripheral portion is higher than the linear expansion coefficient of the housing;
By making the sum of the linear expansion amount of the drive gear, the linear expansion amount of the support portion, and the linear expansion amount of the outer peripheral portion equal to the linear expansion amount of the housing, the drive gear regardless of changes in ambient temperature. And an electric power steering device capable of maintaining a constant backlash between the driven gear and the driven gear.
[0006]
[Action]
According to the electric power steering apparatus of the present invention, since the thickness of the outer peripheral portion of the driven gear is appropriately set in relation to the linear expansion coefficient of each portion based on the above formula, the ambient temperature has changed. In some cases, proper backlash between the gears can be maintained.
[0007]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a partial cross-sectional view in the axial direction of an electric power steering apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
[0008]
In FIG. 1, an electric power steering apparatus 100 includes a housing 101 and a tube 120 extending from the housing 101. The housing 101 is fixed to a vehicle body (not shown) by a bracket 114, and the tube 120 is fixed by a bracket 115. An input shaft 121 whose one end is connected to a steering wheel (not shown) extends inside the tube 120 and is rotatably supported with respect to the tube 120. The other end of the input shaft 121 is connected to the torque detection device 112.
[0009]
The torque detection device 112 also extends through the housing 101 and is connected to an output shaft 103 that is rotatably supported. The output shaft 103 is connected to a steering device (not shown) and transmits torque for steering the wheels. The torque detection device 112 is provided to detect the relative torque between the input shaft 121 and the output shaft 103 and thereby appropriately control the auxiliary steering force. However, the configuration thereof is well known. Details are not described.
[0010]
A worm wheel 111 is coaxially attached to the output shaft 103 in the vicinity of the torque detection device 112. The worm wheel 111 meshes with a worm gear 130b (see FIG. 2) of the transmission shaft 130 extending in a direction perpendicular to the paper surface in FIG. The transmission shaft 130 is connected to the rotation shaft of the motor 102 (see FIG. 2).
[0011]
The operation of the electric power steering apparatus 100 shown in FIG. 1 will be described below. The input shaft 121 rotates by the input of steering torque from a steering wheel (not shown), and the rotational torque is transmitted to the output shaft 103 via the rotational torque detector 112. The output shaft is connected to a steering device (not shown) as described above, and transmits torque for steering. In this case, the torque value detected by the rotational torque detector 112 is sent to a determination circuit (not shown), where it is compared with a predetermined value. When the torque exceeds a predetermined value, an auxiliary steering force is required, so that a drive command is issued to drive the motor 102. The motor 102 driven by the drive command rotates the transmission shaft 130, and further the rotational torque is transmitted to the output shaft 103 via the worm wheel 111.
When the torque value detected by the rotational torque detector 112 is lower than a predetermined value, the auxiliary steering force is unnecessary, and the motor 102 is not driven.
[0012]
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of the electric power steering apparatus obtained by cutting along the line II-II in FIG. In FIG. 2, an electric motor 102 is attached to the right end of an aluminum housing 101. A rotating shaft (not shown) of the electric motor 102 has a female serration portion (not shown). The transmission shaft 130 having the male serration portion 130a formed at one end is connected to the rotation shaft of the electric motor 102 by the engagement of the serration portions and rotates integrally therewith.
[0013]
The transmission shaft 130 having both ends rotatably supported by the bearings 104 and 105 with respect to the housing 101 forms a worm gear 130b as a driving gear at the center. The worm gear 130b is made of S20C, which is a normal structural steel. The right bearing 104 is restricted in axial movement with respect to the housing 101 by the spacers 106 and 107, and the left bearing 105 is pressed to the right by the screw member 109 through the spacer 108. With this configuration, a preload can be appropriately applied to the bearings 104 and 105. The lock nut 110 is used to prevent the screw member 109 from loosening.
[0014]
Above the worm gear 130b, a worm wheel 111 as a driven gear is provided. The worm wheel 111 has a configuration in which an outer peripheral portion 111b made of nylon (elastic material), which is a polyamide resin, is bonded around a core metal portion (metallic cylindrical portion) 111a made of S20C. Although only a part is shown in FIG. 2, worm teeth 111c are formed on the circumferential portion of the outer peripheral portion 111b. The worm wheel 111 is connected to the output shaft 103 and rotates integrally. The output shaft 103 is connected to a steering mechanism (not shown).
[0015]
FIG. 3 is a view obtained by cutting the electric power steering apparatus of FIG. 2 along the line III-III, and the housing 101 is omitted. From the geometric relationship shown in FIG.
r 1 + r 2 = CD (1)
here,
r 1 : meshing radius of the worm gear 130 b r 2 : meshing radius of the worm wheel 111 CD: distance between the worm gear and the wheel shaft.
[0016]
Further, if the linear expansion amounts of the gear and the housing coincide with each other, the change in backlash is theoretically zero regardless of the temperature change. Therefore, the linear expansion amount [r 1 · k 1 ] of the worm gear 130b and the worm The housing 101 is obtained by adding the linear expansion amount [(r 2 −r 3 ) · k 2 ] of the outer peripheral portion 111 b of the wheel and the linear expansion amount [r 3 · k 3 ] of the core metal portion 111 a of the worm wheel. Should be equal to the linear expansion amount [CD · k 4 ]. Therefore, the following equation is obtained.
r 1 · k 1 + (r 2 −r 3 ) · k 2 + r 3 · k 3 = CD · k 4 (2)
here,
k 1 : Linear expansion coefficient k 2 of the worm gear 130 b: Linear expansion coefficient k 3 of the outer peripheral part 111 b of the worm wheel k 3 : Linear expansion coefficient k 4 of the core metal part 111 a of the worm wheel: Linear expansion coefficient r 3 of the housing 101: Core metal This is the radius of the portion 111a.
[0017]
From equations (1) and (2)
r 2 (k 2 −k 1 ) −r 3 (k 2 −k 3 ) = CD · (k 4 −k 1 ) (3) is obtained.
Since r 2 -r 3 is the distance from the tooth bottom of the outer peripheral part 111b of the worm wheel to the outer diameter of the cored bar part 111a, the value obtained by adding the tooth height h k to the wall thickness t of the outer peripheral part 111b Become. That is, t = h k It can be expressed as + r 2 −r 3 . Substituting this equation and equation (1) into equation (3) gives
The wall thickness t of the outer peripheral portion 111b is t = h k + {(CD−r 1 ) · (k 1 −k 3 ) + CD (k 4 −k 1 )} / (k 2 −k 3 )
When the material of the worm gear 130b and the core metal part 111a of the worm wheel is the same, k 1 = k 3 , and if this is substituted into the above equation, t = h k + CD · (k 4 −k 1 ) / (k 2 −k 1 ).
[0018]
Alternatively, in this embodiment, since the worm gear 130b and the core metal part 111a of the worm wheel are made of the same material, k 1 = k 3 is substituted into the equation (3), and r 2 −r 3 = CD · (k 4 −k 1 ) / (k 2 −k 1 ) (4) is obtained. Since r 2 -r 3 is the distance from the tooth bottom of the outer peripheral portion 111b of the worm wheel to the outer diameter of the cored bar portion 111a, the thickness t of the outer peripheral portion 111b is obtained by adding this to the tooth height hk. . Therefore, the thickness of the resin outer peripheral portion 111b is t = h k + CD · (k 4 −k 1 ) / (k 2 −k 1 ).
It should be set so that.
[0019]
By the way, in this example,
k 1 = 1.17 × 10 −5 / ° C. (S20C)
k 2 = 9 × 10 −5 / ° C (nylon)
k 4 = 2.36 × 10 −5 / ° C. (aluminum)
h k = 1.68mm
CD = 33mm
Therefore, from equation (5), t = 6.695≈6.7 mm.
[0020]
The present invention has been described above with reference to the embodiments. However, the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and can be changed or improved as appropriate. For example, although nylon representing a polyamide-based resin is used as an example of the elastic body, other resin materials or natural rubber can be used. Furthermore, although S20C which is general structural steel was used as a metal material, other metal materials can be used as long as the formula (5) is satisfied. However, housing materials, shall not be high coefficient of linear expansion than the metal portion of the gear.
[0021]
【The invention's effect】
As described above, according to the electric power steering device of the present invention, the thickness of the outer peripheral portion of the driven gear is appropriately set in relation to the linear expansion coefficient of each portion based on the above formula. Even when the ambient temperature changes, the appropriate backlash between the gears can be maintained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part in an axial direction of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view obtained by cutting the apparatus along the II-II plane in FIG.
3 is a cross-sectional view obtained by cutting the apparatus along the III-III plane of FIG. 2;
[Explanation of symbols]
101 ......... Housing 102 ......... Motor 103 ......... Transmission shaft 111 ......... Worm wheel

Claims (4)

ハウジングと、
該ハウジングに取り付けられ、回転軸を有するモータと、
該モータの回転軸に連結された駆動歯車と、
該ハウジングに回転自在に支持された出力軸と、
被駆動歯車とからなり、
該被駆動歯車が、前記駆動歯車と噛合する歯を形成した弾性体製の外周部と、
該外周部を支持し前記出力軸に連結された金属製の円筒部とからなり、
該ハウジングの線膨張係数は該円筒部の線膨張係数及び該駆動歯車の線膨張係数より高く、前記外周部の肉厚をｔとし、前記円筒部の線膨張係数をｋ３ とし、前記駆動歯車の噛合半径をｒ１とし、前記外周部の線膨張係数をｋ2 とし、前記駆動歯車の線膨張係数をｋ１とし、被駆動歯車の歯末の丈をｈk とし、該駆動歯車と該被駆動歯車との中心間距離をＣＤとし、ハウジングの線膨張係数をｋ4 とすると、以下の式が成立する電動式パワーステアリング装置。
ｔ＝ｈk ＋｛（ＣＤ−ｒ１）・（ｋ１−ｋ３）＋ＣＤ（ｋ４−ｋ１）｝／（ｋ２−ｋ３）A housing;
A motor attached to the housing and having a rotating shaft;
A drive gear coupled to the rotating shaft of the motor;
An output shaft rotatably supported by the housing;
Consisting of driven gears,
An outer peripheral portion made of an elastic body in which the driven gear forms teeth that mesh with the driving gear;
A metal cylindrical portion that supports the outer peripheral portion and is connected to the output shaft;
Linear expansion coefficient of the housing is higher than the linear expansion coefficient of the linear expansion coefficient and the drive gear of the cylindrical portion, the thickness of the outer peripheral portion and t, the linear expansion coefficient of the cylindrical portion and k 3, said drive gear the meshing radius as r 1, the linear expansion coefficient of the outer peripheral portion and k 2, the linear expansion coefficient of the drive gear and k 1, the addendum of the height of the driven gear and h k, the drive gear and the An electric power steering apparatus in which the following equation is established, where CD is the distance between the center of the driven gear and k 4 is the linear expansion coefficient of the housing.
t = h k + {(CD−r 1 ) · (k 1 −k 3 ) + CD (k 4 −k 1 )} / (k 2 −k 3 ) ハウジングと、
該ハウジングに取り付けられ、回転軸を有するモータと、
該モータの回転軸に連結された駆動歯車と、
該ハウジングに回転自在に支持された出力軸と、
被駆動歯車とからなり、
該被駆動歯車が、前記駆動歯車と噛合する歯を形成した弾性体製の外周部と、該外周部を支持し前記出力軸に連結された金属製の円筒部とからなり、
前記円筒部と前記出力軸は支持部を構成し、該ハウジングの線膨張係数を該外周部の線膨張係数より低くし、
該駆動歯車の線膨張量と該支持部の線膨張量と該外周部の線膨張量との和を、該ハウジングの線膨張量に等しくすることにより、雰囲気温度の変化に拘わらず前記駆動歯車と前記被駆動歯車との間のバックラッシュを一定に維持できる電動式パワーステアリング装置。A housing;
A motor attached to the housing and having a rotating shaft;
A drive gear coupled to the rotating shaft of the motor;
An output shaft rotatably supported by the housing;
Consisting of driven gears,
The driven gear is composed of an outer peripheral portion made of an elastic body formed with teeth meshing with the driving gear, and a metal cylindrical portion that supports the outer peripheral portion and is connected to the output shaft,
The cylindrical part and the output shaft constitute a support part, and the linear expansion coefficient of the housing is made lower than the linear expansion coefficient of the outer peripheral part,
By making the sum of the linear expansion amount of the drive gear, the linear expansion amount of the support portion, and the linear expansion amount of the outer peripheral portion equal to the linear expansion amount of the housing, the drive gear regardless of changes in the ambient temperature. And an electric power steering device capable of maintaining a constant backlash between the driven gear and the driven gear. ハウジングと、
該ハウジングに取り付けられ、回転軸を有するモータと、
該モータの回転軸に連結された駆動歯車と、
該ハウジングに回転自在に支持された出力軸と、
被駆動歯車とからなり、
該被駆動歯車が、前記駆動歯車と噛合する歯を形成した弾性体製の外周部と、該外周部を支持し前記出力軸に連結された金属製の円筒部とからなり、
前記円筒部と前記出力軸は支持部を構成し、
該ハウジングの線膨張係数を該円筒部の線膨張係数及び該駆動歯車の線膨張係数より高くし、かつ該外周部の線膨張係数より低くし、
該駆動歯車の線膨張量と該支持部の線膨張量と該外周部の線膨張量との和が、該ハウジングの線膨張量に等しくなるようにした電動式パワーステアリング装置。A housing;
A motor attached to the housing and having a rotating shaft;
A drive gear coupled to the rotating shaft of the motor;
An output shaft rotatably supported by the housing;
Consisting of driven gears,
The driven gear is composed of an outer peripheral portion made of an elastic body formed with teeth meshing with the driving gear, and a metal cylindrical portion that supports the outer peripheral portion and is connected to the output shaft,
The cylindrical part and the output shaft constitute a support part,
Making the linear expansion coefficient of the housing higher than the linear expansion coefficient of the cylindrical portion and the linear expansion coefficient of the drive gear, and lower than the linear expansion coefficient of the outer peripheral portion;
An electric power steering apparatus in which the sum of the linear expansion amount of the drive gear, the linear expansion amount of the support portion, and the linear expansion amount of the outer peripheral portion is equal to the linear expansion amount of the housing. ハウジングと、
該ハウジングに取り付けられ、回転軸を有するモータと、
該モータの回転軸に連結された駆動歯車と、
該ハウジングに回転自在に支持された出力軸と、
被駆動歯車とからなり、
該被駆動歯車が、前記駆動歯車と噛合する歯を形成した弾性体製の外周部と、該外周部を支持し前記出力軸に連結された金属製の円筒部とからなり、
前記円筒部と前記出力軸は支持部を構成し、
該ハウジングの線膨張係数を該円筒部の線膨張係数及び該駆動歯車の線膨張係数より高く、かつ該外周部の線膨張係数は該ハウジングの線膨張係数より高く、
該駆動歯車の線膨張量と該支持部の線膨張量と該外周部の線膨張量との和を、該ハウジングの線膨張量に等しくすることにより、雰囲気温度の変化に拘わらず前記駆動歯車と前記被駆動歯車との間のバックラッシュを一定に維持できる電動式パワーステアリング装置。A housing;
A motor attached to the housing and having a rotating shaft;
A drive gear coupled to the rotating shaft of the motor;
An output shaft rotatably supported by the housing;
Consisting of driven gears,
The driven gear includes an outer peripheral portion made of an elastic body formed with teeth meshing with the driving gear, and a metal cylindrical portion that supports the outer peripheral portion and is connected to the output shaft,
The cylindrical part and the output shaft constitute a support part,
The linear expansion coefficient of the housing is higher than the linear expansion coefficient of the cylindrical portion and the linear expansion coefficient of the drive gear, and the linear expansion coefficient of the outer peripheral portion is higher than the linear expansion coefficient of the housing;
By making the sum of the linear expansion amount of the drive gear, the linear expansion amount of the support portion, and the linear expansion amount of the outer peripheral portion equal to the linear expansion amount of the housing, the drive gear regardless of changes in ambient temperature. And an electric power steering device capable of maintaining a constant backlash between the driven gear and the driven gear.
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