JPH11192955A - 骨付き樹脂歯車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特に電動式パワーステアリング装置における
操舵補助力の伝達経路中に使用されて好適な骨付き樹脂
歯車において、強度の向上と、歯車噛合時の打音、摺動
音の低減とを図って、商品性を向上させる。 【解決手段】 歯車16のボス部19a とアーム部19b とリ
ム部の芯部19c とがインサート金具19により形成され、
該リム部の芯部19c が樹脂20によりくるまれて、歯車16
の歯20a の噛合面が該樹脂部20に形成された骨付き樹脂
歯車16において、インサート金具19が、歯車16の歯20a
の芯部にまで挿入されている。骨付き樹脂歯車16は、電
動式パワーステアリング装置における操舵補助力の伝達
経路中に介在させられたウォームホイールとして使用さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願の発明は、骨付き樹脂歯車に
関し、特に電動式パワーステアリング装置における操舵
補助力の伝達経路中に使用されて好適な骨付き樹脂歯車
であって、強度の向上と、歯車噛合時の打音、摺動音の
低減とを図って、商品性を向上させた骨付き樹脂歯車に
関する。

【０００２】

【従来技術】従来、電動式パワーステアリング装置にお
いて、電動機から出力される操舵補助力を車輪に伝達す
る動力伝達経路中に介在させられたウォーム歯車減速機
構を構成するウォームホイールとして、骨付き樹脂歯車
を使用したものがある（特開平７−２１５２２７号公報
参照）。

【０００３】

【解決しようとする課題】このものにおいては、図５に
図示されているように、骨付き樹脂歯車016 の歯020a部
は、全て樹脂により形成され、インサート金具019 は、
歯020a部の歯底よりもやや内方部分にまでしか挿入され
ていなかったので、歯車016 の歯020aが強度的に弱く、
電動機により高パワーアシストを行なわせるには、不向
きであった。020 は、歯020a部を含む骨付き樹脂歯車01
6 の樹脂部である。

【０００４】強度を向上させるために、歯020a部まで全
て金属製にしようとすると、金属製にすることによるコ
ストアップに加えて、歯車の噛合に伴う打音や摺動音な
どの音的な問題が生じて、商品性が損なわれていた。

【０００５】本願の発明は、十分な強度を有し、しか
も、打音や摺動音などの音的な問題が軽減されて、商品
性に優れた骨付き樹脂歯車を提供することを課題とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段および効果】本願の発明
は、前記のような課題を解決した骨付き樹脂歯車の改良
に係り、その請求項１に記載された発明は、歯車のボス
部とアーム部とリム部の芯部とがインサート金具により
一体に形成され、該リム部の芯部が樹脂によりくるまれ
て、歯車の歯の噛合面が該樹脂部に形成された骨付き樹
脂歯車において、前記インサート金具が、前記歯車の歯
の芯部にまで挿入されたことを特徴とする骨付き樹脂歯
車である。

【０００７】請求項１に記載された発明は、前記のよう
に構成されているので、骨付き樹脂歯車は、そのインサ
ート金具が歯車の歯の芯部にまで挿入されており、歯車
の歯の強度が向上して、歯車の噛合に際して、歯の撓み
を防ぐことができる。これにより、電動機による高パワ
ーアシストが可能になる。

【０００８】また、歯車の歯の噛合面は、樹脂部に形成
されているので、歯車の噛合に伴う打音や摺動音などの
音的な問題が軽減される。さらに、以上のように、歯車
の歯の強度が向上し、音的な問題が軽減される結果、商
品性が十分に確保される。

【０００９】また、請求項２記載のように請求項１記載
の発明を構成することにより、骨付き樹脂歯車が、電動
式パワーステアリング装置における操舵補助力の伝達経
路中に介在させられたウォームホイールとされるので、
車両における歯車の噛合に伴う打音や摺動音などの音的
な問題が、さらに大きく軽減される。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図１ないし図４に図示され
る本願の請求項１および請求項２に記載された発明の一
実施形態について説明する。本実施形態において、骨付
き樹脂歯車は、電動式パワーステアリング装置における
操舵補助力の伝達経路中に介在させられたウォームホイ
ールとして使用されている。

【００１１】図１および図２において、本実施形態にお
ける骨付き樹脂歯車を備えた電動式パワーステアリング
装置１は、図示されないステアリングホイールが、ギヤ
ボックス２から突出して伸長する入力軸３に連動連結さ
れ、入力軸３は、ギヤボックス２内において、トーショ
ンバー４を介して出力軸（ピニオン軸）５に連結されて
いる。ギヤボックス２は、上部ギヤボックス２a と下部
ギヤボックス２b との２つの部分からなっている。

【００１２】出力軸５には、ピニオン５a が形成されて
おり、該ピニオン５a が、ギヤボックス２に一体に連結
され車幅方向に指向したラックハウジング６内に収容さ
れたラック７と噛み合い、該ラック７が、図示されない
タイロッドとリンク機構とを介して車輪に連結されて、
ステアリングホイールの操作で、入力軸３が左右に回転
されると、ラック７が左右に移動して、車輪が左右に旋
回されるようになっている。ラック７は、ピニオン５a
との噛合部において、スプリング８により弾発支持され
たラックガイド９により抑えられ、支持されている。

【００１３】また、入力軸３と出力軸５との間には、そ
れらに係合させられてトルクセンサーのコア10が設けら
れており、これら入力軸３と出力軸５との間にトルクが
作用すると、これら両軸３、５がトーションバー４を介
して相対的に捩れ、該捩れの量に応じて、該コア10が両
軸３、５の軸方向に変位する。

【００１４】このコア10の軸方向変位は、検出コイル11
により電気的に検出され、このようにして、入力軸３と
出力軸５との間に作用するトルクおよび該トルクに基づ
くこれら両軸３、５間の相対的な捩れ量が、電気量とし
て検出されるようになっている。

【００１５】そして、このようにして検出された検出値
に基づいて電動機12が制御され、該電動機12より出力さ
れる操舵補助力が、後述するような伝達経路を経て図示
されない車輪に伝達されて、両軸３、５間に作用するト
ルクおよび該トルクに基づくこれら両軸３、５間の相対
的な捩れを解消するように作用して、操舵の軽快感が得
られるようになっている。

【００１６】ギヤボックス２内において、入力軸３と同
一軸線上に配置された出力軸５は、その一端（図１にお
いて下端）が、ニードル軸受13を介してラックハウジン
グ６に回転自在に支持され、その略中央部分が、ボール
軸受14を介してラックハウジング６に回転自在に支持さ
れ、その他端（図１において上端）が、ボール軸受15を
介して下部ギヤボックス２b に回転自在に支持されてい
る。

【００１７】また、該出力軸５の上端寄り部位には、ウ
ォームホイール16が、キー17を介して出力軸５と一体に
回転するようにして嵌着されており、該ウォームホイー
ル16は、電動機12の出力軸に連結されたウォーム18と噛
み合い、これとともにウォームギヤ減速機構を構成して
いる。ウォームホイール16は、ボール軸受15とストッパ
リング21とにより、上下方向の位置決めがなされてい
る。

【００１８】そして、電動機12が前記のようにして制御
されて、その回転を開始すると、該電動機12より出力さ
れる操舵補助力が、ウォームギヤ減速機構18、16を介し
て出力軸５に伝達され、該出力軸５から、ラック７、図
示されないタイロッドおよびリンク機構を介して車輪に
伝達されるようになっている。

【００１９】ここで、ウォームホイール16は、次のよう
に構成されている。図３および図４において、ウォーム
ホイール16は、その骨格部分を形成するインサート金具
19と、該インサート金具19の後述するリム芯部19c をく
るみ、歯車の歯の噛合面を形成する樹脂部20とにより構
成されている。

【００２０】インサート金具19は、ウォームホイール16
のボス部19a 、アーム部19b およびリム部（歯が形成さ
れるリング部）の芯部（リム芯部）19c をなしていて、
これらは、同じ金属材料により一体に形成されており、
リム芯部19c の外周面には、歯19d が鋳造により形成さ
れている。なお、アーム部19b は、板状もしくは円板状
に形成される場合もある。

【００２１】樹脂部20は、インサート金具19のリム芯部
19c およびアーム部19b のリム芯部19c との接合部のわ
ずかの長さをくるんで、成型加工により形成され、その
成型加工後の半径方向に沿う面で切断した断面形状は、
ウォームホイール16の軸方向に長い長方形状であって
（図３参照）、その後、ホブ加工により、その外周面に
歯20a が加工形成されている。該歯20a は、ウォームホ
イール16の歯をなしている。

【００２２】インサート金具19のリム芯部19c の外周面
に形成された歯19d と、樹脂部20の外周面に形成された
歯20a とは、所定厚さｔの樹脂薄層を残しつつ、相互に
寄り沿った輪郭形状をなしており、これにより、ウォー
ムホイール16の樹脂部20は、その歯20a の芯部まで金属
材料（インサート金具19の歯19d ）により補強されて、
ウォームとの噛合に際して、歯20a の撓みが防止される
ようになっている。

【００２３】なお、インサート金具19の歯19d と樹脂部
20の歯20a とは、図の実施形態においては、平歯車に形
成されているが、はすば歯車に形成される場合もある。

【００２４】本実施形態は、前記のように構成されてい
るので、次のような効果を奏することができる。ウォー
ムホイールとして使用された骨付き樹脂歯車16は、その
インサート金具19の歯19d が歯車16の樹脂部20に形成さ
れた歯20a の芯部にまで挿入されており、歯車16の歯20
a の強度が向上して、歯車の噛合に際し、その撓みを防
ぐことができる。これにより、電動機12による高パワー
アシストが可能になる。

【００２５】また、歯車16の歯20a の噛合面は、樹脂部
20に形成されているので、歯車の噛合に伴う打音や摺動
音などの音的な問題が軽減される。さらに、このよう
に、歯車16の歯20a の強度が向上し、しかも、音的な問
題が軽減される結果、商品性が十分に確保される。

【００２６】また、前記のような骨付き樹脂歯車16が、
回転が静かで騒音が少ない利点を備えるウォームギヤ減
速機構におけるウォームホイールとして使用されるの
で、車両における歯車の噛合に伴う打音や摺動音などの
音的な問題が、さらに大きく軽減される。

【００２７】さらに、歯車16の樹脂部20は、該樹脂部20
に形成される歯20a の芯部にまでインサート金具19の歯
19d が挿入されているので、該樹脂部20の肉厚を薄肉に
形成することができ、この結果、樹脂部20の成型加工に
際して、巣の発生を防止することができる。

【００２８】本実施形態において、骨付き樹脂歯車16
は、電動式パワーステアリング装置１における操舵補助
力の伝達経路中に介在させられるウォームホイールとし
て使用されたが、これに限定されず、該伝達経路中に介
在させられる各種歯車対の構成要素として使用すること
ができる。また、電動式パワーステアリング装置に限定
されず、歯車の強度の確保と音的な問題の軽減の両立が
強く求められる分野における伝動機構要素として、広く
適用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の請求項１および請求項２に記載された発
明の一実施形態における骨付き樹脂歯車を備えた電動式
パワーステアリング装置の部分縦断面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した部分横断面図で
ある。

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断したウォームホ
イールの縦断面図である。

【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線で切断したウォームホイー
ルの部分横断面図である。

【図５】従来例を示す図であって、図４に対応する図で
ある。

【符号の説明】 １…電動式パワーステアリング装置、２…ギヤボック
ス、２a …上部ギヤボックス、２b …下部ギヤボック
ス、３…入力軸、４…トーションバー、５…出力軸（ピ
ニオン軸）、５a …ピニオン、６…ラックハウジング、
７…ラック、８…スプリング、９…ラックガイド、10…
トルクセンサーコア、11…検出コイル、12…電動機、13
…ニードル軸受、14、15…ボール軸受、16…ウォームホ
イール、17…キー、18…ウォーム、19…インサート金
具、19a …ボス部、19b …アーム部、19c…リム芯部、1
9d …歯、20…樹脂部、20a …歯、21…ストッパリン
グ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 歯車のボス部とアーム部とリム部の芯部
   とがインサート金具により一体に形成され、該リム部の
   芯部が樹脂によりくるまれて、歯車の歯の噛合面が該樹
   脂部に形成された骨付き樹脂歯車において、 前記インサート金具が、前記歯車の歯の芯部にまで挿入
   されたことを特徴とする骨付き樹脂歯車。
2. 【請求項２】 前記骨付き樹脂歯車が、電動式パワース
   テアリング装置における操舵補助力の伝達経路中に介在
   させられたウォームホイールであることを特徴とする請
   求項１記載の骨付き樹脂歯車。