JPH11301501A - 電動式パワーステアリング装置のウォームホィール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動式パワーステアリング装置に使用するウ
ォームホィールであって、製造コストが低く、軽量化さ
れたウォームホィールを提供すること。 【解決手段】 操舵機構にモータによる補助力を与える
電動式パワーステアリング装置２に使用されるウォーム
ホィール１において、ウォームホィール１を、電動式パ
ワーステアリング装置２の出力軸１１に固定される芯金
部材１４と、モータにより回転するウォーム１３と噛合
する樹脂製の歯付き部材１５とから構成し、芯金部材１
４を、その断面形状がほぼコの字型になるように形成
し、芯金部材１４の外周上に、歯付き部材１５を構成す
る樹脂が載せられる肩部１４ｆと該樹脂が入り込む複数
の溝１４ｄとを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動式パワーステ
アリング装置に使用されるウォームホィールに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電動式パワーステアリング装置で
は、ステアリング装置の出力軸にウォームホィールが同
軸に取り付けられており、該ウォームホィールは、補助
操舵トルクを発生するモータの回転軸に連結された伝達
軸に設けられたウォームと噛合している。該ウォームホ
ィールは、金属製の芯金部と樹脂製の外周部とからな
り、芯金部の外周に軸線方向に凹凸を設けて、樹脂製の
外周部が軸方向に抜けないようにしている。すなわち、
芯金部の外周上に設けた軸線方向の凹凸に軸方向抜け止
めの機能を持たせている。（例えば、特開平７−２１５
２２７号公報の図１参照）。また、ウォームホィールを
金属製のボス部と合成樹脂製のウォームホィール部とか
ら構成して、ボス部の外周に断面凸形のセレーション部
を形成し、このセレーション部の外周にウォームホィー
ル部を一体的に嵌着せしめて、合成樹脂製のウォームホ
ィール部がボス部に対して相対回転しないようにしてい
るものがある。すなわち、セレーション部に円周方向回
り止めの機能を持たせているものがある。（例えば、実
開平２−１０８６５７号公報参照）。このように、従来
の電動式パワーステアリング装置のウォームホィール
は、金属製の芯金部材のような厚肉リングの外周面上に
凹凸を設けて、この凹凸によって、厚肉リングと樹脂製
の歯付き部材との間の回り止めと抜け止めの強度を確保
している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の電動式パワース
テアリング装置において、電動式パワーステアリング装
置の出力が小さい場合には、ウォームホィールの外径も
比較的小さいため、金属製の芯金部材も厚肉にならず、
芯金部材の重量（あるいは慣性）は、さほど問題になら
なかった。しかし、従来の電動式パワーステアリング装
置において、電動式パワーステアリング装置の高出力化
が要求される場合には、モータの出力が大きくなり、そ
れに伴ってウォームホィールの寸法も大きなものが要求
されるようになる。当然、ウォームホィールの外径も大
きくなるが、樹脂製の歯付き部材は、成形性、ボイド等
を考慮するとその肉厚を厚くすることが困難であるた
め、金属製の芯金部材を大きくする必要があった。その
結果、ウォームホィールの重量が増すとともに、コスト
高になるという問題があった。

【０００４】そこで、本発明においては、電動式パワー
ステアリング装置に使用されるウォームホィールであっ
て、製造コストが低く、軽量化されたウォームホィール
を提供することを課題としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、操舵機構にモ
ータによる補助力を与える電動式パワーステアリング装
置２に使用されるウォームホィール１において、ウォー
ムホィール１を、電動式パワーステアリング装置２の出
力軸１１に固定される芯金部材１４と、モータにより回
転するウォーム１３と噛合する樹脂製の歯付き部材１５
とから構成し、芯金部材１４を、その断面形状がほぼコ
の字型になるように形成し、芯金部材１４の外周上に、
歯付き部材１５を構成する樹脂が載せられる肩部１４ｆ
と該樹脂が入り込む複数の溝１４ｄとを設けた。

【０００６】芯金部材１４の断面形状をほぼコの字型に
形成したので、高トルクを伝達するために必要とされる
ウォームホィール１の剛性を維持しつつウォームホィー
ル１の重量を軽減することができ、且つ製造コストを低
減することができる。また、芯金部材１４の外周上に、
肩部１４ｆと溝１４ｄとを設けたことにより、芯金部材
１４と歯付き部材１５との間の回転方向の滑りを溝１４
ｄの側壁面により防止することができるとともに、芯金
部材１４と歯付き部材１５との間の軸線方向の滑りを肩
部１４ｆと溝１４ｄの奥底面とにより防止することがで
きる。さらに、従来のように、芯金部材１４の外周面上
に凹凸を設ける必要がないので、製造コストを低減する
ことができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明による電動式パワーステア
リング装置２に使用されるウォームホィール１において
は、前記ウォームホィール１が、操舵機構に補助力を与
えるために、モータにより回転するウォーム１３と噛合
可能であり、前記ウォームホィール１が、金属製の芯金
部材１４と、樹脂製の歯付き部材１５とからなり、前記
芯金部材１４が、前記電動式パワーステアリング装置２
の出力軸１１に固定されるボス部１４ａと、前記ボス部
１４ａから半径方向外方に延在するフランジ部１４ｂ
と、前記フランジ部１４ｂから軸線方向に折り返された
折返し部１４ｃとからなり、前記折返し部１４ｃに、肩
部１４ｆ及び溝１４ｄが設けられており、前記歯付き部
材１５が、前記折返し部１４ｃの回りを覆うリム部１５
ｂと、前記リム部１５ｂ上に設けられた複数の歯１５ｄ
と、前記芯金部材１４の前記肩部１４ｆ上に延在する部
分と、前記芯金部材１４の前記溝１４ｄに侵入する部分
とからなるように構成した。ウォームホィールを上記の
ように構成することにより、軽量化及び低コスト化を達
成することができる。また、芯金部材１４のボス部１４
ａの肉厚及び長さ寸法を大きくすることにより出力軸と
芯金部材との間の滑りを防止することができる。

【０００８】前記歯付き部材１５は、さらに、前記芯金
部材１４の前記ボス部１４ａの回りを覆うボス部１５ａ
と、前記リム部１５ｂと前記ボス部１５ａとの間を結ぶ
複数のリブ部１５ｃとを有していてもよい。このリブ部
１５ｃにより、歯車の噛合により発生する振動を吸収
し、歯打ち音を低減することができる。また、芯金部材
１４のフランジ部１４ｂに沿って樹脂を融着して芯金部
材１４をほとんど樹脂で覆うことにより、歯車の噛み合
いにより発生する振動の伝達を抑制することができ騒音
低減の面で有利となる。

【０００９】前記歯付き部材１５は、前記芯金部材１４
の上に樹脂材料を射出成形することにより形成されてい
るとよい。それによって、歯付き部材１５は、芯金部材
１４に融着結合する。また、前記芯金部材１４は、板材
を板金プレス加工して形成されているとよい。芯金部材
を板材から形成することにより、軽量化及び低コスト化
を達成できる。

【００１０】前記肩部１４ｆは、テーパーが付けられて
いるとよい。このテーパー付き肩部により芯金部材と歯
付き部材との間の軸線方向の滑りを防止できる。

【００１１】前記肩部１４ｆは、段が付けられていても
よい。この段付き肩部により芯金部材と歯付き部材との
間の軸線方向の滑りを防止できる。

【００１２】前記折返し部１４ｃは、円周方向にほぼ等
間隔に複数の溝１４ｄが設けられているとよい。

【００１３】前記溝２４ｄは、前記芯金部材２４の縁部
で開口し該開口の溝幅よりも広い溝幅部分２４ｅを有す
るとよい。この場合には、芯金部材に肩部を設けなくて
もよい。

【００１４】

【実施例】以下に、本発明の実施例について図面を参照
して説明する。図１は、本発明によるウォームホィール
１を組み込んだ電動式パワーステアリング装置２の部分
断面図である。図１において、電動式パワーステアリン
グ装置２は、ハウジング３とそれから延在するチューブ
４とから構成されている。ハウジング３は、ブラケット
５により車体（不図示）に固定されている。チューブ４
の内部には、一端部にステアリングホィール（不図示）
が連結される入力軸６が延在している。入力軸６は、チ
ューブ４に対して回転自在に支持されている。入力軸６
の他端部には、トルク検出装置７が連結されている。チ
ューブ４には、チューブ４の傾斜角度を変えることによ
って、運転者の体格に応じたステアリングホィールの高
さ位置を調整するためのチルトレバー８が設けられてい
る。

【００１５】ハウジング３には、転がり軸受９、１０を
介して出力軸１１が回転自在に支持されている。トルク
検出装置７は、ハウジング３の内部を延在して、出力軸
１１に連結されている。出力軸１１は、操向車輪を旋回
させるための操舵機構（不図示）に連結されており、該
操舵機構にトルクを伝えることができる。トルク検出装
置７は、入力軸６と出力軸１１との間の相対トルクを検
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いるの
で、ここでは詳細に述べない。

【００１６】出力軸１１のトルク検出装置７の近傍の部
分に、出力軸１１と同軸にウォームホィール１が取り付
けられている。ウォームホィール１は、図１において紙
面に垂直方向に延在している伝達軸１２に設けられてい
るウォーム１３と噛合している。伝達軸１２は、補助操
舵力を発生するためのモータ（不図示）の回転軸に連結
されている。なお、ウォーム１３は、通常の構造用鋼で
つくられているとよい。

【００１７】図１に示す電動式パワーステアリング装置
２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６
が回転し、トルク検出装置７を介して出力軸１１に回転
トルクが伝達される。出力軸１１は上述したように操舵
機構（図示せず）に連結されており、操向車輪の旋回の
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、トルク検出装置７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は、伝
達軸１２を回転させ、ウォーム１３及びウォームホィー
ル１を介して出力軸１１に回転トルクを与える。トルク
検出装置７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、モータは駆動さ
れない。なお、ウォーム１３及びウォームホィール１と
で減速手段を構成している。

【００１８】図２は、本発明によるウォームホィール１
の正面図である。図３は、本発明によるウォームホィー
ル１の図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿って取った断面図で
ある。ウォームホィール１は、図３に示すように、金属
製の芯金部材１４と、樹脂製の歯付き部材１５とからな
る。芯金部材１４は、板材からつくられているとよい。
また、歯付き部材１５は、ポリアミド系樹脂であるナイ
ロンからつくられているとよい。図２に示すように、歯
付き部材１５は、ボス部１５ａと、リム部１５ｂと、ボ
ス部１５ａとリム部１５ｂとの間を接続するリブ部１５
ｃと、リム部１５ｂ上に設けられた複数の歯１５ｄとか
らなる。リブ部１５ｃは、歯付き部材１５の剛性を高め
ると共に、歯車の噛み合いのときの振動を吸収して、歯
打ち音を小さくする作用を有する。歯付き部材１５は、
芯金部材１４の上に樹脂を射出成形することにより形成
される。

【００１９】芯金部材１４は、金属製の板材を板金プレ
ス加工により成形したものである。芯金部材１４は、ボ
ス部１４ａと、ボス部１４ａから半径方向外方に延在す
るフランジ部１４ｂと、フランジ部１４ｂから軸線方向
に折り返された折返し部１４ｃとからなる。図４は、芯
金部材１４の部分断面側面図である。折返し部１４ｃに
は、複数のスリット溝１４ｄが円周方向にほぼ等間隔で
設けられている。また、折返し部１４ｃは、ほぼ軸線方
向に延在する外縁部１４ｅと、外縁部１４ｅとフランジ
部１４ｂとを結ぶテーパー付き肩部１４ｆからなる。テ
ーパー付き肩部１４ｆは、軸線に対して所定の角度で傾
斜している。

【００２０】芯金部材１４のボス部１４ａは、出力軸１
１に圧入固定されている。ボス部１４ａの肉厚や長さ寸
法を十分に大きくすること、又は、出力軸１１の外周面
にセレーション等を設けて滑りトルクを確保することに
より、伝達トルクが大きくなっても、芯金部材１４と出
力軸１１との間の滑りを防止することができる。

【００２１】芯金部材１４のスリット溝１４ｄ内に歯付
き部材１５を構成する樹脂材料が侵入しているので、歯
付き部材１５が芯金部材１４に対して軸線回りに相対的
に回転することを防止できる。また、歯付き部材１５に
対して、図３の右側から左側に向かって荷重が掛かると
きは、芯金部材１４のテーパー付き肩部１４ｆにより歯
付き部材１５が芯金部材１４から抜けることが防止さ
れ、一方、歯付き部材１５に対して、図３の左側から右
側に向かって荷重が掛かるときは、芯金部材１４のスリ
ット溝１４ｄの奥底面１４ｇにより歯付き部材１５が芯
金部材１４から抜けることが防止される。

【００２２】また、芯金部材１４の断面形状がほぼコの
字型をしていることにより、ウォームホィール１は、高
い剛性を有している。また、歯付き部材１５にリブ部１
５ｃを設けたことにより、ウォームホィール１は、さら
に高い剛性を有している。

【００２３】なお、歯車の噛み合いのときの振動の伝達
に関しても、芯金部材１４が樹脂製の歯付き部材１５に
よってほぼ全体的に覆われているので、振動が吸収され
やすく、さらに、リブ部１５ｃにより振動が吸収される
ので、歯打ち音を低減できるという有利な点がある。

【００２４】芯金部材１４は、金属製板材の板金プレス
加工により形成することができるので、従来の芯金部材
に較べて重量を軽減することができる。さらに、従来の
芯金部材のように外周部分に凹凸形状を設ける必要がな
く、その代わりに板材にスリット溝１４ｄを形成するだ
けですむので、従来の芯金部材に較べて製造コストを低
減することができる。

【００２５】以上、本発明を実施例を参照して説明した
が、本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、上記実施例においては、芯金部材１４の外
縁部１４ｅとフランジ部１４ｂとを、軸線に対して所定
の角度で傾斜しているテーパー付き肩部１４ｆで結んで
いるが、テーパー付き肩部１４ｆの代わりに、段付き肩
部としてもよい。

【００２６】また、本発明においては、芯金部材に肩部
を設けずに、スリット溝の形状を変更することにより、
芯金部材と歯付き部材との間の軸線方向の滑りを防止し
てもよい。図５は、芯金部材のスリット溝の形状を変更
した実施例を示している。前記した実施例と同様に、芯
金部材２４は、金属製の板材を板金プレス加工により成
形したものである。芯金部材２４は、ボス部２４ａと、
ボス部２４ａから半径方向外方に延在するフランジ部２
４ｂと、フランジ部２４ｂから軸線方向に折り返された
折返し部２４ｃとからなる。折返し部２４ｃには、複数
のスリット溝２４ｄが円周方向にほぼ等間隔で設けられ
ている。スリット溝２４ｄは、折返し部２４ｃの外縁部
で開口している。スリット溝２４ｄの円周方向の溝幅
は、該開口から奥底面２４ｅに向かって徐々に広くなっ
ている。芯金部材２４上に射出成形される樹脂製の歯付
き部材に対して、図５の右側から左側に向かって荷重が
掛かるときは、芯金部材２４のスリット溝２４ｄの側壁
部２４ｆにより歯付き部材が芯金部材２４から抜けるこ
とが防止され、一方、歯付き部材に対して、図５の左側
から右側に向かって荷重が掛かるときは、芯金部材２４
のスリット溝２４ｄの奥底面２４ｅにより歯付き部材が
芯金部材２４から抜けることが防止される。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。芯金部
材の断面形状をほぼコの字型に形成したので、高トルク
を伝達するために必要とされるウォームホィールの剛性
を維持しつつ、ウォームホィールの重量を軽減すること
ができ、且つ製造コストを低減することができるという
効果を奏する。また、芯金部材の外周上に、肩部と溝と
を設けたことにより、芯金部材と歯付き部材との間の回
転方向の滑りを溝の側壁部により防止することができる
とともに、芯金部材と歯付き部材との間の軸線方向の滑
りを肩部と溝の奥底面とにより防止することができると
いう効果を奏する。また、スリット溝の開口における溝
幅よりも広い溝幅を有する部分をスリット溝に設けたこ
とにより、芯金部材と歯付き部材との間の軸線方向の滑
りを防止しすることができる。このようにスリット溝の
形状を変更した場合には、肩部を設ける必要がなくなる
という効果を奏する。さらに、従来のように、芯金部材
の外周面上に凹凸を設ける必要がないので、製造コスト
を低減することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるウォームホィールを組み込んだ電
動式パワーステアリング装置の部分断面図である。

【図２】本発明によるウォームホィールの正面図であ
る。

【図３】本発明によるウォームホィールの図２の線ＩＩ
Ｉ−ＩＩＩに沿って取った断面図である。

【図４】本発明によるウォームホィールの芯金部材の部
分断面側面図である。

【図５】本発明による別の実施例の芯金部材の部分断面
側面図である。

【符号の説明】

１・・・・・ウォームホィール ２・・・・・電動式パワーステアリング装置 ３・・・・・ウォーム １１・・・・出力軸 １４・・・・芯金部材 １４ａ・・・ボス部 １４ｂ・・・フランジ部 １４ｃ・・・折返し部 １４ｄ・・・溝 １４ｆ・・・肩部 １５・・・・歯付き部材 １５ａ・・・ボス部 １５ｂ・・・リム部 １５ｃ・・・リブ部 １５ｄ・・・歯

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵機構にモータによる補助力を与える
   電動式パワーステアリング装置に使用されるウォームホ
   ィールであって、 前記ウォームホィールは、前記電動式パワーステアリン
   グ装置の出力軸に固定される芯金部材と、前記モータに
   より回転するウォームと噛合する樹脂製の歯付き部材と
   からなり、 前記芯金部材は、その断面形状がほぼコの字型をなし、
   その外周上に、前記歯付き部材を構成する樹脂が載せら
   れる肩部と該樹脂が入り込む複数の溝とが設けられてい
   ることを特徴とするウォームホィール。
2. 【請求項２】 操舵機構にモータによる補助力を与える
   電動式パワーステアリング装置に使用されるウォームホ
   ィールであって、 前記ウォームホィールは、前記電動式パワーステアリン
   グ装置の出力軸に固定される芯金部材と、前記モータに
   より回転するウォームと噛合する樹脂製の歯付き部材と
   からなり、 前記芯金部材は、その断面形状がほぼコの字型をなし、
   その外周上に、前記歯付き部材を構成する樹脂が入り込
   む複数の溝が設けられており、前記溝が前記芯金部材の
   縁部で開口し該開口の溝幅よりも広い溝幅部分を有する
   ことを特徴とするウォームホィール。