JP4797985B2 - 電動パワーステアリング装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、モータの駆動力を歯車を介して、上方にステアリングホイールを備える操舵軸に伝達することにより運転者の操舵を補助する電動パワーステアリング装置の製造方法に関する。

電動パワーステアリング装置においては、モータの駆動力がモータの出力軸に設けられた小歯車及びこれに噛合する大歯車を介して、大歯車が設けられている操舵軸に減速伝達され、操舵軸の回転運動が補助される。小歯車及び大歯車としては、電動パワーステアリング装置を小型化するために、ウオーム歯車に比べて動力伝達効率の高い平歯車、又は、はすば歯車等が用いられている（特許文献１）。動力伝達効率の高い歯車を用いることにより、操舵補助に必要なモータの出力が小さくなり、モータの小型化を図ることができる。平歯車等を用いた場合、操舵軸と出力軸とは略平行になる。

近年、前記電動パワーステアリング装置を更に小型化すべく、１組の歯車を用いて操舵補助に必要な減速比を保ちつつ、大歯車を可能な限り小型化し、且つ実用に供し得る歯車強度を確保することが可能となる特殊理論歯車を備える電動パワーステアリング装置が提案されている（特許文献２）。特殊理論歯車は、歯形曲線の曲率が歯丈方向に周期的に増減する連続且つ微分可能な関数であることを特徴とする歯車である。

特殊理論歯車を備える電動パワーステアリング装置において、実用に供し得る歯車強度を確保するためには、歯車を高精度で加工し、ハウジングに収容した各歯車間の軸間距離を高精度に保つ必要がある。

また、歯車が円滑に回転するためには、歯面間に適度なバックラッシをもたせる必要がある。つまり、バックラッシが大きすぎる場合、歯面同士の衝突による大きな噛合騒音が発生するバックラッシ騒音の問題が生じ、バックラッシが小さすぎる場合、歯車は円滑に回転しないといった問題が生じる。この問題を解決するためには、ハウジングに収容した各歯車の軸間距離を一定に保つ必要がある。

従来、操舵軸及び出力軸を同一ハウジング内に収容し、更に所定の間隔を有する２つの孔を設けたガイドプレートを操舵軸及び出力軸に嵌入することにより、操舵軸及び出力軸を略平行に保ち、これらの問題を解決していた。

より具体的には、まず操舵軸を２つの転がり軸受を介してハウジング内に収容し、該操舵軸と出力軸とがおよそ平行になるように、モータ及び出力軸を前記ハウジングに収容する。この段階において、操舵軸に設けた大歯車と出力軸に設けた小歯車との軸間距離は高精度で一定とはなっていない。次に、前記ガイドプレートに設けた一方の孔に操舵軸を回転可能に嵌入し、他方の孔にモータの出力軸を回転可能に嵌入する。そして、ガイドプレートが出力軸端部に位置するように、Ｃリングを出力軸又は操舵軸に取り付ける。ガイドプレートが軸方向に移動する力を受けた場合であっても、Ｃリングが留め具として働き、ガイドプレートは出力軸に沿って移動せず、出力軸端部から抜け落ちない。

このようにして製造される電動パワーステアリング装置においては、大歯車及び小歯車の軸間距離を高精度に保つことが可能となる。即ち、ガイドプレートに設けた２つの孔が有する寸法誤差の範囲内で各歯車の軸間距離を一定に保つことが可能となり、実用に供し得る歯車強度を確保し、バックラッシ騒音の問題を解決することが可能となる。
実開昭６２−１４４７７３号公報 特開平１１−１２４０４５号公報

しかしながら、従来の構成においては、電動パワーステアリング装置を長期間使用した場合、各歯車の軸間距離を高精度に保つことができず、十分な歯車強度を確保し、各歯車のバックラッシを適切に保つことができないという問題があった。つまり、従来の構成においては、各歯車間の軸間距離を高精度に保つためにガイドプレートに設けた孔と出力軸及び操舵軸とは強く接触している状態にあり、電動パワーステアリング装置を長期間使用した場合、操舵軸及び出力軸の回転により孔が摩耗し、変形することは避けられない。従って、孔の摩耗により大歯車及び小歯車の軸間距離を高精度に保てなくなり、設計段階において想定される歯車強度を維持することができなくなる。また、同様の理由により、各歯車のバックラッシを適切に保つことができなくなる。

また、特殊理論歯車は特殊な歯面形状を有しているため、既存の汎用設備を用いて歯車を加工できず、また歯車の加工精度を効率的に検査することができないという問題があった。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、大歯車及び小歯車の軸間距離を一定に保ち、各歯車の歯車強度、及び各歯車の適度なバックラッシを確保することを可能とし、また電動パワーステアリング装置を長期間使用した場合であっても、各歯車の歯車強度及び適度なバックラッシを維持することを可能とする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。

また本発明は、一対の平歯車、又は、はすば歯車で構成された場合であっても所定の減速比を実現し、簡易な構造で十分な歯車強度を確保することを可能とする電動パワーステアリング装置の提供他の目的とする。

本発明に係る電動パワーステアリング装置の製造方法は、モータの駆動力を、該モータの出力軸に設けられた小歯車及び該小歯車に噛合する大歯車を介して、該大歯車を設けた操舵軸に伝達することにより操舵補助を行い、前記操舵軸及び前記出力軸を収容する第１及び第２ハウジングを備え、該第２ハウジングは前記第１ハウジングに取り付けられている電動パワーステアリング装置の製造方法において、前記第１ハウジングに対する前記第２ハウジングの取り付け位置を所定位置に合わせる位置決め手段により前記所定位置に合わせた状態で前記第１ハウジングに前記第２ハウジングを仮に取り付け、前記第１ハウジング及び前記第２ハウジング夫々に前記操舵軸を支持する操舵軸支持部及び前記出力軸を前記操舵軸に略平行に支持する出力軸支持部を設け、前記第１ハウジングから前記第２ハウジングを取り外し、前記操舵軸支持部及び前記出力軸支持部に前記操舵軸及び前記出力軸を軸受を介装して支持させ、前記位置決め手段により前記所定位置に合わせて前記第１ハウジングに前記第２ハウジングを取り付けることを特徴とする。

本発明にあっては、位置決め手段により、第１ハウジングに対する第２ハウジングの取り付け位置を所定位置に合わせることができるため、前記所定位置に合わせた状態で第１ハウジングに第２ハウジングを取り付け、第１ハウジング及び第２ハウジング夫々に操舵軸支持部及び出力軸支持部を設けた後、操舵軸及び出力軸を各ハウジングに収容するために第２ハウジングを第１ハウジングから取り外した場合であっても、再び、位置決め手段により第１ハウジングに対する第２ハウジングの相対位置を前記所定位置に合わせ、第１ハウジングに第２ハウジングを取り付けることができる。従って、各歯車間の軸間距離は、操舵軸支持部、出力軸支持部及び各軸受が有する寸法誤差、並びに位置決め手段が有する取り付け位置精度の範囲内で一定に保たれる。

また、操舵軸及びモータの出力軸は操舵軸支持部及び出力軸支持部に軸受を介して支持されているため、操舵軸及び出力軸の回転により操舵軸支持部又は出力軸支持部等が摩耗することはなく、操舵軸及び出力軸の軸間距離を高精度に保つことができる。

本発明に係る電動パワーステアリング装置の製造方法において、前記位置決め手段は、前記第１ハウジング及び前記第２ハウジング夫々に設けられた２組のピン穴と、該ピン穴に係合する２本のピンとから構成されることを特徴とする。

本発明にあっては、第１ハウジングに第２ハウジングを合わせ、第１及び第２ハウジングに設けられた２組のピン穴に２本のピンを係合させることにより、第１ハウジングに対する第２ハウジングの取り付け位置を所定位置に合わせることが可能となる。該所定位置は２組のピン穴の位置により定まる位置である。前記位置決め手段によれば、単にねじを用いて第２ハウジングを第１ハウジングに取り付ける場合に比べ、より高い位置精度で、第２ハウジングを第１ハウジングに位置合わせすることが可能となる。すなわち、２組のピン穴が有する寸法誤差及び各ピン穴に係合する２本のピンが有する寸法誤差の範囲内で第２ハウジングを第１ハウジングに位置決めすることが可能となる。なお、第１ハウジングに対する第２ハウジングの取り付け位置の位置合わせは、２次元平面上での位置合わせであるため、２組のピン穴及び２本のピンを用いれば十分である。

本発明に係る電動パワーステアリング装置の製造方法において、前記ピン穴はテーパ穴であり、前記ピンはテーパピンであることを特徴とする。

本発明にあっては、テーパ穴である２組のピン穴に２本のテーパピンを係合させることにより、平行ピン等の他のピンを用いて位置決めする場合に比べ、より高い位置精度で第１ハウジングに第２ハウジングを位置合わせすることが可能となる。

更に、歯筋方向にクラウニング処理を施したインボリュートはすば歯車を用いることから、歯面応力が緩和される。これにより、定格負荷条件下での連続運転を行う場合であっても、歯車の耐久性を確保することが可能となる。

本発明にあっては、電動パワーステアリング装置の組み立て工程において、歯車の設計により想定される歯車強度及び適度なバックラッシを確保することが可能となり、電動パワーステアリング装置を長期間使用した場合であっても、前記歯車強度及び適度なバックラッシを維持することが可能となる。

また、本発明にあっては、第２ハウジングを第１ハウジングに、高い取り付け位置精度で簡易に取り付けることが可能となる。

更に、本発明にあっては、大歯車及び小歯車を小型なものとし、且つ実用に供し得る歯車強度を長期間確保することが可能となる。

また更に、本発明にあっては、平行ピン等を用いて第２ハウジングを第１ハウジングに位置決めする場合に比べ、より高い位置精度で第２ハウジングを第１ハウジングに取り付けることが可能となる。

車両側面方向から見た本発明に係る方法により製造される電動パワーステアリング装置の要部を模式的に示した断面図である。 車両側面方向から見た本発明に係る方法により製造される電動パワーステアリング装置の要部を模式的に示した分解斜視図である。 第１ハウジング及び第２ハウジング夫々に操舵軸支持部及び出力軸支持部を設ける工程を模式的に示す要部断面図である。 操舵軸支持部及び出力軸支持部に軸受を介して操舵軸及び出力軸を支持させる工程を模式的に示す要部断面図である。 位置決め手段により、所定位置に第２ハウジングを第１ハウジングに合わせ、取り付ける工程を模式的に示す要部断面図である。 小歯車の歯数と小歯車のモジュールとの関係を示す図である。 小歯車の圧力角とトロコイド干渉クリアランス、及び歯先の歯厚との関係を示す図である。 小歯車の歯丈に対する歯面応力及び歯先の歯厚の関係を示す図である。 本発明に係る方法により製造される電動パワーステアリング装置に使用する歯車の望ましい歯面形状の説明図である。

符号の説明

１ 第１ハウジング
２ 第２ハウジング
３ 操舵軸
４ 出力軸
５ａ、５ｂ ピン（位置決め手段）
７、８、９ａ、９ｂ 軸受
１０、２０ 操舵軸支持部
１１、２１ 出力軸支持部
１２ａ、１２ｂ ピン穴（位置決め手段）
２２ａ、２２ｂ ピン穴（位置決め手段）
３０ 大歯車
３３ ステアリングホイール
４０ 小歯車
４１ モータ
ｈ 歯丈
ｍ モジュール
Ｌ 軸間距離
Ｚ 歯数
α 圧力角
β 捩れ角

（実施の形態１）
以下に、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及び図２は、車両側面方向から見た本発明に係る方法により製造される電動パワーステアリング装置の要部を模式的に示した断面図及び分解斜視図である。図中３は外周に大歯車３０が圧入されている筒状の操舵軸であり、操舵軸３はその軸方向が上下方向となるように第１ハウジング１及び第２ハウジング２内に回転可能に収容されている。操舵軸３は、操舵軸３に内嵌固定されている弾性体のトーションバー３１を介して、上方にステアリングホイール３３を備えるコラム軸３２に繋がっている。また、操舵軸３は、下端部にユニバーサルジョイント（不図示）を備えており、ユニバーサルジョイントを介して、例えばラックピニオン式の舵取機構に繋がっている。大歯車３０は平歯車であり、モータ４１の出力軸４に設けられた平歯車である小歯車４０に、平行的に噛合し、出力軸４が操舵軸３に略平行となるように第１ハウジング１及び第２ハウジング２内に回転可能に収容されている。出力軸４を備えるモータ４１本体は第１ハウジング１に取り付けられている。第１及び第２ハウジング１、２夫々には、操舵軸３を支持する操舵軸支持部１０、２０及び出力軸４を支持する出力軸支持部１１、２１が設けられており、操舵軸３及び出力軸４は、転がり軸受等の軸受７、８、９ａ、９ｂを介して、操舵軸支持部１０、２０及び出力軸支持部１１、２１に支持される。

第２ハウジング２は、位置決め手段により、第１ハウジング１に対する第２ハウジング２の取り付け位置を所定位置に位置決めされ、取り付けられている。本実施の形態においては、第１ハウジング１及び第２ハウジング２夫々に設けられた２組のピン穴１２ａ、２２ａ、１２ｂ、２２ｂに２本のピン５ａ、５ｂを係合させることにより第１ハウジング１に対する第２ハウジング２の取り付け位置を所定位置に合わせている（図２を参照）。すなわち、第１ハウジング１に設けられた一方のピン穴１２ａと、第２ハウジング２に設けられた、ピン穴１２ａに対応するピン穴２２ａとを合わせ、１組のピン穴１２ａ、２２ａに１本のピン５ａを係合することにより、一点が位置決めされる。更に、第１ハウジング１に設けられた他方のピン穴１２ｂと、第２ハウジング２に設けられた、ピン穴１２ｂに対応するピン穴２２ｂとを合わせ、１組のピン穴１２ｂ、２２ｂに一本のピン５ｂを係合することにより、第１ハウジング１に対する第２ハウジング２の取り付け位置が所定位置に合わせられる。

このように構成される電動パワーステアリング装置においては、運転者の操舵によるステアリングホイール３３の回転が、操舵軸３を介して、舵取機構に伝達され、車両が操向される。一方、モータ４１の回転は小歯車４０及び大歯車３０を介して操舵軸３の回転運動として減速伝達され、伝達されたモータ４１の駆動力によって運転者の操舵が補助される。

次に、本発明に係る電動パワーステアリング装置の製造方法を説明する。
図３は、第１ハウジング１及び第２ハウジング２夫々に操舵軸支持部１０、２０及び出力軸支持部１１、２１を設ける工程を模式的に示す要部断面図である。下図は上図のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

まず、位置決め手段により第１ハウジング１に対する第２ハウジング２の取り付け位置を所定位置に合わせた状態で、第１ハウジング１に第２ハウジング２をねじ６等を用いて取り付ける（図２参照）。そして、第１ハウジング１に第２ハウジング２を取り付けた状態で、第１及び第２ハウジング１、２夫々に筒状の操舵軸支持部１０、２０、及び筒状の出力軸支持部１１、２１を加工形成する。

より具体的には、第１ハウジング１に対する第２ハウジング２の取り付け位置の位置決めは、２本のピン５ａ、５ｂ（位置決め手段）及び２組のピン穴１２ａ、２２ａ、１２ｂ、２２ｂ（位置決め手段）を用いて行う。すなわち、第１ハウジング１及び第２ハウジング２夫々に設けられたテーパ穴等の２組のピン穴１２ａ、２２ａ、１２ｂ、２２ｂにテーパピン等の２本のピン５ａ、５ｂを係合させることにより、第１ハウジング１に対する第２ハウジング２の取り付け位置を各ピン５ａ、５ｂ及び各ピン穴１２ａ、２２ａ、１２ｂ、２２ｂにより定まる所定位置に合わせる。次に、第１及び第２ハウジング１、２に操舵軸支持部１０、２０及び出力軸支持部１１、２１を設けるために、第２ハウジング２を第１ハウジング１にねじ６等を用いて取り付け、第１ハウジング１に対する第２ハウジング２の取り付け位置を所定位置に合わせた状態において、操舵軸３を軸受７を介して第１ハウジング１に支持させるための操舵軸支持部１０と、操舵軸３を軸受８を介して第２ハウジング２に支持させるための操舵軸支持部２０とを夫々第１ハウジング１及び第２ハウジング２に、一工程で加工形成し、また同様に、出力軸４を軸受９ａを介して第１ハウジング１に支持させるための出力軸支持部１１と、出力軸４を軸受９ｂを介して第２ハウジング２に支持させるための出力軸支持部２１とを夫々第１ハウジング１及び第２ハウジング２に、一工程で加工形成する。

なお、２組のピン穴１２ａ、２２ａ、１２ｂ、２２ｂは、第１ハウジング１に第２ハウジング２を適当な位置に合わせ、ねじ６等を用いて一旦固定し、固定した状態で第１及び第２ハウジング１、２にドリル等を用いて穴をあけることにより形成される。

なお、第１ハウジング１の操舵軸支持部１０は、操舵軸３を支持する軸受７が取り付けられる筒状部分であり、第２ハウジング２の操舵軸支持部２０は、操舵軸３を支持する軸受８が取り付けられる筒状部分である。第１ハウジング１の出力軸支持部１１は、出力軸４を支持する軸受９ａが取り付けられる筒状部分であり、第２ハウジング２の出力軸支持部２１は、出力軸４を支持する軸受９ｂが取り付けられる筒状部分である。

図４は、操舵軸支持部１０、２０及び出力軸支持部１１、２１に軸受７、８、９ａ、９ｂを介して操舵軸３及び出力軸４を支持させる工程を模式的に示す要部断面図である。下図は上図のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

まず、操舵軸３及び出力軸４を第１及び第２ハウジング１、２内に収容するために、２本のピン５ａ、５ｂ及びねじ６を外し、第２ハウジング２を第１ハウジング１から一旦取り外す。そして、操舵軸３及び出力軸４を軸受７、８、９ａ、９ｂを介して操舵軸支持部１０、２０及び出力軸支持部１１、２１に支持させ、第１ハウジング１及び第２ハウジング２内に収容する。

具体的には、出力軸４の根元と端部とに２つの軸受９ａ、９ｂを圧入し、モータ４１本体を第１ハウジング１に取り付ける。同様に、操舵軸３に大歯車３０と大歯車３０を挟むように２つの軸受７、８とを圧入し、操舵軸３を第１ハウジング１に収容する。収容後、第１ハウジング１に第２ハウジング２を合わせることにより、操舵軸３は、軸受７を介して第１ハウジング１の操舵軸支持部１０に支持され、軸受８を介して第２ハウジング２の操舵軸支持部２０に支持される。同様に、出力軸４は、軸受９ａを介して第１ハウジング１の出力軸支持部１１に支持され、軸受９ｂを介して第２ハウジング２の出力軸支持部２１に支持される。

なお、操舵軸３及び出力軸４を操舵軸支持部１０、２０及び出力軸支持部１１、２１に支持させる時に、軸受７、８、９ａ、９ｂに予圧を軸方向に加え、軸受７、８、９ａ、９ｂの内部すきまを負のラジアル内部すきまにすると良い。これにより、操舵軸３及び出力軸４と軸受７、８、９ａ、９ｂとが有するがた付きを除くことができる。

図５は、位置決め手段により、所定位置に第２ハウジング２を第１ハウジング１に合わせ、取り付ける工程を模式的に示す要部断面図である。下図は上図のＶ−Ｖ線断面図である。
第１ハウジング１に第２ハウジング２を合わせ、第１及び第２ハウジング１、２に設けられた２組のピン穴１２ａ、２２ａ、１２ｂ、２２ｂに２本のピン５ａ、５ｂを係合させることにより、第１ハウジング１に対する第２ハウジング２の取り付け位置を所定位置に定める。この所定位置は、操舵軸支持部１０、２０及び出力軸支持部１１、２１を設ける際に第１ハウジング１に第２ハウジング２を取り付けた所定位置と同じある。この状態で、第１ハウジング１に第２ハウジング２をねじ６等を用いて取り付ける（図２参照）。また、あわせてモータ４１本体を第１ハウジング１にねじ（不図示）などを用いて収容する。

この方法により製造される電動パワーステアリング装置にあっては、第１ハウジング１に第２ハウジング２を所定位置に合わせ、取り付けた状態で操舵軸支持部１０、２０及び出力軸支持部１１、２１が加工されており、一旦第２ハウジング２を第１ハウジング１から取り外し、操舵軸３及び出力軸４を第１及び第２ハウジング１、２に収容後、再び第１ハウジング１に第２ハウジング２を前記所定位置に合わせ、取り付けるため、操舵軸３及び出力軸４の軸間距離、すなわち大歯車３０及び小歯車４０の軸間距離は各支持部１０、２０、１１、２１及び軸受７、８、９ａ、９ｂが有する寸法誤差の範囲内で一定となる。斯くして、歯車の設計により想定される歯車強度及び適度なバックラッシを確保することが可能となる。

また、本実施の形態にあっては、操舵軸３及び出力軸４は、軸受７、８、９ａ、９ｂを介して操舵軸支持部１０、２０、及び出力軸支持部１１、２１に支持されているため、電動パワーステアリング装置を長期間使用した場合であっても、前記歯車強度及びバックラッシを確保することが可能となる。

更に、本実施の形態にあっては、第１及び第２ハウジング１、２夫々に設けた２組のピン穴１２ａ、２２ａ、１２ｂ、２２ｂに２本のピン５ａ、５ｂを係合させることにより、第２ハウジング２に対する第１ハウジング１の取り付け位置を位置決めするため、簡易で且つ高い位置精度で位置決めすることが可能となる。つまり、２組のピン穴１２ａ、２２ａ、１２ｂ、２２ｂ及び２本のピン５ａ、５ｂが有する寸法誤差の範囲内で、第１ハウジング１に対する第２ハウジング２の取り付け位置を所定位置に合わせることが可能となる。これにより小歯車４０及び大歯車３０の軸間距離を高い位置精度で一定にすることが可能となる。

また更に、本実施の形態にあっては、２組のピン穴１２ａ、２２ａ、１２ｂ、２２ｂとしてテーパ穴を、２本のピン５ａ、５ｂとしてテーパピンを用いているため、２組のピン穴１２ａ、２２ａ、１２ｂ、２２ｂ及び２本のピン５ａ、５ｂが有する寸法誤差に左右されることなく、所定位置に第２ハウジング２を第１ハウジング１に位置決めすることが可能となる。

なお、本実施の形態にあっては、２組のピン穴及び２本のピンとしてはテーパ穴及びテーパピンを用いたが、言うまでもなく２組のピン穴及び２本のピンはこれに限るものではなく、平行穴及び平行ピン等を用いても良い。この場合、平行穴及び平行ピンのはめあいは中間ばめにすると良い。中間ばめにすることにより、すきまばめに比べ高い位置精度で位置決めを行うことができる。

更に、本実施の形態にあっては、通常の円筒穴である軸受を用いたが、これに限らずテーパ穴軸受を用いても良い。テーパ穴軸受を用いた場合、より正確な位置に操舵軸及び出力軸を操舵軸支持部及び出力軸支持部に支持させることが可能となる。

以上のように製造される電動パワーステアリング装置において、１組の歯車を用いて操舵補助に必要な減速比を保ちつつ、大歯車を可能な限り小型化し、且つ実用に供し得る歯車強度を確保することが可能となるはすば歯車について説明する。

前述したように電動パワーステアリング装置は、操舵軸３に設けられた大歯車３０と、モータ４１の出力軸４に設けられた小歯車４０とを備えており、大歯車３０及び小歯車４０は、平歯車、又は、はすば歯車によって構成される。平歯車、又は、はすば歯車を用いることにより、モータ４１を操舵軸３と略平行となるよう配置することができる。しかし、操舵軸３とモータ４１の出力軸４との軸間距離Ｌに応じて、モータ４１の外形寸法にレイアウト上の物理的な制約が生じる。例えば、レイアウト上の制約より、モータ４１の最大許容外形寸法は、直径８０ｍｍ、高さ９５ｍｍとなる。この場合、操舵軸周りの操舵補助トルクとして３５Ｎｍ以上の回転トルクを確保するため、定格トルクを４Ｎｍ、軸間距離Ｌを５５ｍｍとして、減速比Ｎは１０前後に設定される。

図６は、操舵軸３とモータ４１の出力軸４との軸間距離Ｌを５５ｍｍ、減速比Ｎを１０、捩れ角βを２５度とした場合の、はすば歯車として構成された小歯車１４０の歯数Ｚとこの小歯車１４０のモジュールｍとの関係を示す図である。小歯車１４０のピッチ円の直径ｄ（＝Ｚ×ｍ）は８〜１０ｍｍ程度であるが、歯数が極端に多い、又は極端に少ない状況を回避すべく、歯数Ｚは６以上１５以下、モジュールｍは０．８以上１．５以下が実用に耐える範囲である。

次に、歯車の製造誤差と、定格負荷運転を実施する場合の歯車の歯の弾性変形量を考慮し、トロコイド干渉クリアランス、歯先の歯厚を適正値とすべく圧力角αを選定する。図７は、軸間距離Ｌが５４．７ｍｍ、歯数Ｚが１０、モジュールｍが０．９５であり、歯丈ｈがモジュールｍの２．２５倍である場合の、小歯車１４０の圧力角αとトロコイド干渉クリアランス、及び歯先の歯厚との関係を示す図である。図７で丸印はトロコイド干渉クリアランスを、四角印は歯先の歯厚をモジュール値で除算した値を、夫々示す。

トロコイド干渉が発生するのを回避するためには、トロコイド干渉クリアランスは０．２ｍｍ以上必要である。図７に示すように、圧力角αがＪＩＳ（日本工業規格）で標準値として定められている２０度以上で３５度以下である場合には、トロコイド干渉クリアランスは圧力角αが２３度以上の領域で０．２ｍｍ以上にあるので、トロコイド干渉は発生しない。一方、歯先強度を確保するためには、歯先の歯厚はモジュールｍの０．３倍以上必要である。図７に示すように、歯先の歯厚がモジュールｍの０．３倍以上であるためには、圧力角αは２７度以下とする必要がある。なお、捩れ角βは０度以上４０度以下が実用域である。

また、小歯車１４０及び大歯車の材質として鋼材を用いる場合、補助回転トルクにより生じる小歯車１４０の歯に垂直な方向の負荷Ｐｎに対する歯面応力σｓは、（数１）を用いて近似的に求めることができる。

なお、（数１）において、Ｅは歯車の材料（本実施の形態では鋼材）の縦弾性係数を、εｓは歯車の正面噛合い率を、ｂは小歯車１４０の歯幅を、ｄｂは小歯車１４０の噛合いピッチ円直径を、αｂは小歯車１４０の噛合い圧力角を、βｇは小歯車１４０の基礎円筒捩れ角を、Ｚ１は小歯車１４０の歯数を、Ｚ２は大歯車の歯数を、それぞれ示している。

図８は、（数１）で、Ｅを２０６０００Ｎ／ｍｍ２、Ｐｎを９４６Ｎ、ｂを１４ｍｍ、Ｚ１を１０、Ｚ２を９７、ｍを０．９５、圧力角αを２５度、捩れ角βを２５度、ｄｂを１０．２２５ｍｍ、αｂを２５．０６３度、βｇを２１．６３１度とした場合の、小歯車１４０の歯丈ｈに対する歯面応力σｓ及び歯先の歯厚の関係を示す図である。図８で丸印は歯面応力を、四角印は歯先の歯厚をモジュール値で除算した値を、夫々示す。

歯面応力σｓの目標値を、自動車の動力伝達系歯車の設計上の閾値１７６０Ｎ／ｍｍ２以下とし、歯先の歯厚の目標値を、モジュールｍの０．３倍以上とした場合、図８からも明らかなように、歯丈ｈをモジュールｍの２．４倍以下とした場合に、両方の条件を同時に満たすことができる。

図９は、本発明に係る方法により製造される電動パワーステアリング装置に使用する歯車の望ましい歯面形状の説明図である。歯元強度の低下を補うため、大歯車もしくは小歯車１４０のいずれか、又は一対の歯車の双方の歯面形状を図９に示す形態で形成する。図９では、小歯車１４０の歯面を縦横にメッシュ分割して示す。歯形方向は、歯元の圧力角が歯先の圧力角よりも大きくなるよう負の圧力角誤差を設け、相互の噛合い応力が増加する方向に、すなわち中央部分が凸となるよう歯面形状を形成する。また歯筋方向にはクラウニング処理を施し、歯筋方向にも中央部分が凸となるよう歯面形状を形成する。

斯かる歯面形状とすることで、小歯車１４０の歯面における接触応力の分布を、歯形方向及び歯筋方向に均等化することができ、歯面の偏磨耗を防止して歯元強度の不足を補い、耐久性の向上に寄与することが可能となる。

また、小歯車１４０及び大歯車を、実施の形態１で示した製造方法により取り付けることにより、大歯車及び小歯車１４０の軸間距離を高い精度で一定に保つことができ、歯車の設計において想定される歯車強度を確保することが可能となる。

Claims (3)

1. モータの駆動力を、該モータの出力軸に設けられた小歯車及び該小歯車に噛合する大歯車を介して、該大歯車を設けた操舵軸に伝達することにより操舵補助を行い、前記操舵軸及び前記出力軸を収容する第１及び第２ハウジングを備え、該第２ハウジングは前記第１ハウジングに取り付けられている電動パワーステアリング装置の製造方法において、
   前記第１ハウジングに対する前記第２ハウジングの取り付け位置を所定位置に合わせる位置決め手段により前記所定位置に合わせた状態で前記第１ハウジングに前記第２ハウジングを仮に取り付け、
   前記第１ハウジング及び前記第２ハウジング夫々に前記操舵軸を支持する操舵軸支持部及び前記出力軸を前記操舵軸に略平行に支持する出力軸支持部を設け、
   前記第１ハウジングから前記第２ハウジングを取り外し、
   前記操舵軸支持部及び前記出力軸支持部に前記操舵軸及び前記出力軸を軸受を介装して支持させ、
   前記位置決め手段により前記所定位置に合わせて前記第１ハウジングに前記第２ハウジングを取り付け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。
2. 前記位置決め手段は、前記第１ハウジング及び前記第２ハウジング夫々に設けられた２組のピン穴と、該ピン穴に係合する２本のピンとから構成される請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の製造方法。
3. 前記ピン穴はテーパ穴であり、前記ピンはテーパピンで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の製造方法。

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