(57)【要約】【課題】弾性体によるダンパー効果によって歯打ち音の発生を抑制できるようにした歯車減速装置およびそれを備えた電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】ハウジング２０に回転可能に支持され、駆動歯車３１および被動歯車３２をそれぞれ設けた駆動軸３６および被動軸２３と、ハウジングに回転可能に支持され、駆動歯車および被動歯車にそれぞれ噛合うアイドル歯車３３を設けた中間軸３８とを備え、駆動歯車および被動歯車をアイドル歯車の中心に向けてそれぞれ押圧する第１弾性体４１および第２弾性体４２と、アイドル歯車を駆動歯車および被動歯車の軸間の中間方向に向けて押圧する第３弾性体４３とを設けた。【選択図】図２
2010048295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、該ハウジングに互いに平行な軸線の回りに回転可能に支持され、駆動歯車および被動歯車をそれぞれ設けた駆動軸および被動軸と、前記ハウジングに前記駆動軸および前記被動軸に平行な軸線の回りに回転可能に支持され、前記駆動歯車および前記被動歯車にそれぞれ噛合うアイドル歯車を設けた中間軸とを備え、
前記駆動歯車および前記被動歯車を前記アイドル歯車の中心に向けてそれぞれ押圧する第１弾性体および第２弾性体と、前記アイドル歯車を前記駆動歯車および前記被動歯車の軸間の中間方向に向けて押圧する第３弾性体とを設けた
ことを特徴とする歯車減速装置。
【請求項２】
請求項１において、前記第１、第２および第３弾性体を、前記駆動軸、前記被動軸および前記中間軸をそれぞれ回転支持する軸受の各外周と前記ハウジングの内周との各間に配設したことを特徴とする歯車減速装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記第１、第２および第３弾性体を、弾性リングによって構成したことを特徴とする歯車減速装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の歯車減速装置を備えた電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯打ち音の発生を抑制できる歯車減速装置およびそれを備えた電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動パワーステアリング装置には、例えば、特許文献１に記載されているように、ラック軸に形成したボールねじ軸にボールを介して螺合する回転可能なボールナットと平行に電動モータを配置し、電動モータのモータシャフトに駆動歯車を連結するとともに、ボールナットに被動歯車を設け、これら駆動歯車と被動歯車とをアイドル歯車を介して噛合させた歯車減速装置を備えたモータ平行タイプの電動パワーステアリング装置がある。
【０００３】
この種の電動パワーステアリング装置の歯車減速装置は、駆動歯車、被動歯車およびアイドル歯車がそれぞれ金属にて構成されているため、金属歯車相互のバックラッシュによって歯打ち音が発生する問題がある。この歯打ち音を抑制するためには、例えば、特許文献２に記載されているように、金属歯車と樹脂歯車とを組合わせた、いわゆるハイブリッドギヤ（複合歯車）が有効である。
【特許文献１】特開２００５−２８０５５５号公報
【特許文献２】実開平１−１１６２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、歯車減速装置にハイブリッドギヤを用いても、特に伝達トルクが大きい場合には、駆動歯車、被動歯車およびアイドル歯車を設けた駆動軸、被動軸および中間軸の軸剛性や、これら駆動軸、被動軸および中間軸を支持する軸受剛性による撓みによって、結果的にバックラッシュが発生する恐れがあり、歯打ち音を確実に抑制することが難しい問題がある。
【０００５】
本発明は、上記した従来の問題を解消するためになされたもので、弾性体によるダンパー効果によって歯打ち音の発生を抑制できるようにした歯車減速装置およびそれを備えた電動パワーステアリング装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る歯車減速装置の発明の特徴は、ハウジングと、該ハウジングに互いに平行な軸線の回りに回転可能に支持され、駆動歯車および被動歯車をそれぞれ設けた駆動軸および被動軸と、前記ハウジングに前記駆動軸および前記被動軸に平行な軸線の回りに回転可能に支持され、前記駆動歯車および前記被動歯車にそれぞれ噛合うアイドル歯車を設けた中間軸とを備え、前記駆動歯車および前記被動歯車を前記アイドル歯車の中心に向けてそれぞれ押圧する第１弾性体および第２弾性体と、前記アイドル歯車を前記駆動歯車および前記被動歯車の軸間の中間方向に向けて押圧する第３弾性体とを設けたことである。
【０００７】
請求項２に係る歯車減速装置の発明の特徴は、請求項１において、前記第１、第２および第３弾性体を、前記駆動軸、前記被動軸および前記中間軸をそれぞれ回転支持する軸受の各外周と前記ハウジングの内周との各間に配設したことである。
【０００８】
請求項３に係る歯車減速装置の発明の特徴は、請求項１または請求項２において、前記第１、第２および第３弾性体を、弾性リングによって構成したことである。
【０００９】
請求項４に係る電動パワーステアリング装置の発明の特徴は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の歯車減速装置を備えたことである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明によれば、駆動歯車および被動歯車をアイドル歯車の中心に向けてそれぞれ押圧する第１弾性体および第２弾性体と、アイドル歯車を駆動歯車および被動歯車の軸間の中間方向に向けて押圧する第３弾性体とを設けたので、これら第１、第２および第３弾性体によって、駆動歯車および被動歯車とアイドル歯車とのバックラッシュを除去することができる。しかも、第１、第２および第３弾性体によって、各歯車相互の変位を抑制することができるとともに、各歯車が変位された際の変位速度を抑制することができるので、各歯車相互の噛合いを常に適性に維持することができ、バックラッシュによる歯打ち音を効果的に抑制することができる。
【００１１】
請求項２に係る発明によれば、第１、第２および第３弾性体を、駆動軸、被動軸および中間軸をそれぞれ回転支持する軸受の各外周とハウジングの内周との各間に配設したので、歯車減速機構の組付け上発生するクリアランスを利用して、駆動軸、被動軸および中間軸を互いに噛合う方向に容易に押圧することができる。
【００１２】
請求項３に係る発明によれば、第１、第２および第３弾性体を、弾性リングによって構成したので、駆動歯車、被動歯車およびアイドル歯車の配列に係わらず、単に弾性リングを装着するのみで駆動軸、被動軸および中間軸を必要な方向に押圧することができ、弾性体を装着するための構成を簡素化することができる。
【００１３】
請求項４に係る発明によれば、電動パワーステアリング装置は、請求項１ないし請求項３に記載の歯車減速装置を備えているので、歯車減速装置における歯打ち音を抑制でき、低騒音の電動パワーステアリング装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１０の模式図を示し、図２は電動パワーステアリング装置１０に内蔵された歯車減速装置１１の断面図を示す。
【００１５】
図１において、電動パワーステアリング装置１０は、転舵輪１２を転舵するためにステアリングホイール１３に加えられる操舵トルクを伝達するステアリングシャフト１４と、ステアリングシャフト１４からの操舵トルクにより転舵輪１２を転舵する、例えばラックアンドピニオン機構からなる操舵機構１５と、ステアリングシャフト１４と操舵機構１５とを連結する軸継手としての中間軸１６とを備えている。
【００１６】
操舵機構１５は、入力軸としてのピニオン軸１７と、自動車の横方向（直進方向と直交する方向）に延びる転舵軸としてのラック軸１８と、ピニオン軸１７およびラック軸１８を支持するハウジング２０とを有している。ピニオン軸１７は、ハウジング２０に回動可能に支持され、ラック軸１８は、ハウジング２０に直線往復移動可能に支持されている。ピニオン軸１７のピニオン歯１７ａは、ラック軸１８のラック歯１８ａに噛合されている。ラック軸１８の両端部は、タイロッドおよびナックルアームを介して転舵輪１２に連結されている。
【００１７】
これにより、ステアリングホイール１３が操舵されると、その操舵トルクがステアリングシャフト１４等を介して操舵機構１５に伝達され、ピニオン軸１７が回転される。ピニオン軸１７の回転は、ピニオン歯１７ａおよびラック歯１８ａによって、ラック軸１８の直線移動に変換され、これによって転舵輪１２が転舵される。
【００１８】
ラック軸１８には、図２にも示すように、ボールねじ軸２１が一体的に形成され、ボールねじ軸２１にボール２２を介して螺合するボールナット２３が、ラック軸１８と同心的にハウジング２０に軸受３５によって回転のみ可能に支持されている。
【００１９】
さらに、電動パワーステアリング装置１０には、操舵トルクを検出するトルクセンサ２５（図１参照）と、トルクセンサ２５の出力に基づいて制御され、操舵トルクをアシストする電動モータ２６と、電動モータ２６の回転を減速する歯車減速装置１１が設けられている。歯車減速装置１１は、電動モータ２６によって駆動される駆動歯車３１と、ボールナット２３に設けられた被動歯車３２と、これら駆動歯車３１および被動歯車３２に噛合し、駆動歯車３１の回転を被動歯車３２に伝達するアイドル歯車３３とによって構成されている。なお、ボールナット２３は、請求項における被動軸を構成している。
【００２０】
ハウジング２０は、図２に詳細図示するように、操舵機構１５を収納する第１ハウジング２０ａと、歯車減速装置１１を収納する第２ハウジング２０ｂおよびハウジングカバー２０ｃとによって構成され、これら第１ハウジング２０ａ、第２ハウジング２０ｂおよびハウジングカバー２０ｃは、互いに一体的に結合されている。第２ハウジング２０ｂには、被動軸（ボールナット）２３が軸受３５を介して、ボールねじ軸２１（ラック軸１８）と同心的に回転可能に支持されている。被動軸２３の外周には、被動歯車３２が一体的に取付けられている。
【００２１】
第２ハウジング２０ｂには、電動モータ２６がラック軸１８と平行に設置されている。電動モータ２６のモータシャフトは、駆動歯車３１を設けた駆動軸３６の一端に回転連結されている。駆動軸３６は、第２ハウジング２０ａに装着された軸受３７ａによって軸方向の一端（右端）を支持され、ハウジングカバー２０ｃに装着された軸受３７ｂによって軸方向の他端（左端）を支持され、これら軸受３７ａ、３７ｂによってラック軸１８と平行な軸線の回りに回転可能に支持されている。
【００２２】
また、第２ハウジング２０ｂには、被動軸２３と駆動軸３６との間に、中間軸３８が駆動軸３６と平行に配置されている。中間軸３８は、第２ハウジング２０ｂに装着された軸受３９ａによって軸方向の一端（右端）を回転可能に支持され、ハウジングカバー２０ｃに装着された軸受３９ｂによって軸方向の他端（左端）を回転可能に支持されている。中間軸３８上には、アイドル歯車３３が軸受３９ａ、３９ｂの間に一体的に設けられ、アイドル歯車３３は駆動歯車３１および被動歯車３２にそれぞれ噛合されるようになっている。
【００２３】
上記した駆動歯車３１、アイドル歯車３３および被動歯車３２によって、電動モータ２６の回転を被動軸２３に減速して伝達する歯車減速装置１１を構成している。
【００２４】
ここで、歯車減速装置１１の組付け手順を図２に基づいて簡単に説明すると、第２ハウジング２０ｂにハウジングカバー２０ｃが取付けられるのに先立って、軸受３５を嵌着した被動軸（ボールナット）２３が、第２ハウジング２０ｂに装着される。次いで、駆動歯車３１とアイドル歯車３３が噛合った状態で、駆動軸３１および中間軸３８が、ハウジングカバー２０ｃにそれぞれ嵌着された軸受３７ｂ、３９ｂに密に嵌合される。その状態で、ハウジングカバー２０ｃを、駆動軸３１および中間軸３８の各一端に嵌着した軸受３７ａ、３９ｂを、第２ハウジング２０ｂの内周に嵌合させながら組付け、ハウジングカバー２０ｃをボルト４５によって第２ハウジング２０ｂに固定する。その後、第２ハウジング２０ｂに電動モータ２６を取付け、そのモータシャフトを駆動軸３６に連結する。
【００２５】
このような組付けの関係上、被動軸２３に装着した軸受３５の外周と第２ハウジング２０ｂの内周との間には、数十ミクロンのクリアランスが形成され、このクリアランス分だけ被動軸２３は径方向に変位可能である。すなわち、被動軸２３を支持する軸受３５の外周は、第２ハウジング２０ｂの内周に対し遊嵌した状態で嵌合されている。同様に、駆動軸３６および中間軸３８の各一端を支持する軸受３７ａ、３９ａの外周と、第２ハウジング２０ｂの内周との各間には、数十ミクロンのクリアランスが形成され、駆動軸３６および中間軸３８は、駆動軸３６および中間軸３８の他端を支持する軸受３７ｂ、３９ｂを支点にして径方向に僅かな量だけ変位可能である。従って、駆動軸３６および中間軸３８のアライメントを狂わせることなく、歯車相互の軸間が離れる方向と逆方向に押圧することが可能となる。
【００２６】
駆動軸３６の一端に装着された軸受３７ａの外周に嵌合（遊嵌）する第２ハウジング２０ｂの内周の円周上一部には、駆動軸３６の一端を中間軸３８の軸心に向けて押圧する略直方体状の第１弾性体４１が装着されている。これにより、図３に示すように、第１弾性体４１の弾性力Ｆ１によって、駆動軸３６に設けられた駆動歯車３１を、アイドル歯車３３の中心に向けて押圧し、駆動歯車３１とアイドル歯車３３とのバックラッシュを除去するようになっている。
【００２７】
また、被動軸３６に装着された軸受３５の外周に嵌合（遊嵌）するハウジングカバー２０ｃの内周の円周上一部には、被動軸２３を中間軸３８の軸心に向けて押圧する略直方体状の第２弾性体４２が装着されている。これにより、図３に示すように、第２弾性体４２の弾性力Ｆ２によって、被動軸２３に設けられた被動歯車３２を、アイドル歯車３３の中心に向けて押圧し、被動歯車３２とアイドル歯車３３とのバックラッシュを除去するようになっている。
【００２８】
さらに、中間軸３８の一端に装着された軸受３９ａの外周に嵌合（遊嵌）する第２ハウジング２０ｂの内周の円周上一部には、中間軸３３を駆動歯車３１と被動歯車３２の軸間の中間方向に向けて押圧する略直方体状の第３弾性体４３が装着されている。これにより、図３に示すように、第３弾性体４３の弾性力Ｆ３によって、アイドル歯車３３を駆動歯車３１と被動歯車３２の軸間の中間方向に向けて押圧し、アイドル歯車３３と駆動歯車３１および被動歯車３２とのバックラッシュを除去するようになっている。
【００２９】
これら第１、第２および第３弾性体４１、４２、４３は、その弾性力によって、駆動歯車３１とアイドル歯車３３および被動歯車３２とアイドル歯車３３とのバックラッシュを除去するばかりでなく、駆動歯車３１および被動歯車３２とアイドル歯車３３との噛合いによる歯車相互の変位を抑制するとともに、各歯車３１，３２，３３が変位された際の変位速度を抑制するダンパーとして機能する。すなわち、各歯車３１、３２、３３の軸間が離れて戻る際に、弾性体４１、４２、４３のダンパー効果（制振作用）によって、各歯車３１、３２、３３の変位速度が抑制される。
【００３０】
第１、第２および第３弾性体４１、４２、４３としては、例えば、ブチルゴム等の制振作用に優れた材質のものが好適である。かかる第１、第２および第３弾性体４１、４２、４３によって、駆動歯車３１、アイドル歯車３３および被動歯車３２相互の噛合いが適性に維持され、バックラッシュによる歯打ち音の発生が抑制される。
【００３１】
上記した構成の歯車減速装置１１を備えた電動パワーステアリング装置１０によれば、ステアリングホイール１３を操舵すると、操舵トルクがピニオン軸１７に入力され、ピニオン軸１７とラック軸１８とによる操舵機構１５を介してラック軸１８が軸方向に移動される。
【００３２】
ピニオン軸１７に入力された操舵トルクは、トルクセンサ２５により検出され、検出された操舵トルクに基づいて電動モータ２６が回転制御され、補助トルクを発生させる。電動モータ２６による補助トルクは、駆動軸３６に形成した駆動歯車３１、アイドル歯車３３および被動歯車３２を介して被動軸２３に伝達され、被動軸２３の回転によりラック軸１８が軸方向に移動され、運転者によるステアリングホイール１３の操舵力が軽減される。
【００３３】
この際、歯車減速装置１１を構成する駆動歯車３１、被動歯車３２およびアイドル歯車３３は、第１、第２および第３弾性体４１、４２、４３の弾性作用によって、互いに噛合う方向に押圧されてバックラッシュが除去されるとともに、各歯車３１，３２，３３が変位された際の変位速度を抑制するダンパーとして機能するため、駆動歯車３１および被動歯車３２とアイドル歯車３３との噛合いによる歯打ち音を効果的に低減できるようになる。
【００３４】
上記した第１の実施の形態における歯車減速装置１１によれば、第１、第２および第３弾性体４１、４２、４３によって、駆動歯車３１とアイドル歯車３３および被動歯車３２とアイドル歯車３３とのバックラッシュが除去されるばかりでなく、駆動歯車３１および被動歯車３２とアイドル歯車３３との歯車相互の変位を抑制するとともに、各歯車３１，３２，３３が変位された際の変位速度を抑制する。従って、駆動歯車３１、アイドル歯車３３および被動歯車３２相互の噛合いが常に適性に維持され、バックラッシュによる歯打ち音の発生を的確に抑制できるようになる。
【００３５】
また、上記した歯車減速装置１１を、電動パワーステアリング装置１０に適用することにより、歯車減速装置１１における歯打ち音がなく、低騒音の電動パワーステアリング装置１０を実現できるようになる。
【００３６】
図４は、本発明の第２の実施の形態を示すもので、上記した第１の実施の形態と異なる点は、直方体状の弾性体４１、４２、４３に代えてリング状の弾性体４５、例えばＯリングを用いたことである。すなわち、第２の実施の形態においては、図４に示すように、駆動軸３６の一端を支持する軸受３７ａの外周に遊嵌する第２ハウジング２０ｂの内周に環状凹溝４６を形成し、この環状凹溝４６に軸受３７ａの外周に弾性接触するリング状の弾性体４５を装着している。かかる弾性体４５の弾性力によって、駆動歯車３１をアイドル歯車３３の中心に向けて押圧するようにしている。
【００３７】
同様に、図には示されていないが、被動軸２３および中間軸３８を支持する軸受３５、３９ａの各外周に遊嵌するハウジングカバー２０ｃの各内周に形成された環状凹溝４６に、リング状の弾性体４５が装着されている。これら弾性体４５の弾性力によって、被動歯車３２がアイドル歯車３３の中心に向けて押圧されるとともに、アイドル歯車３３が駆動歯車３１と被動歯車３２の軸間の中間方向に向けて押圧される。
【００３８】
かかる第２の実施の形態においても、リング状の弾性体４５の弾性作用によって、駆動歯車３１および被動歯車３２がそれぞれアイドル歯車３３の中心に向けて押圧されるとともに、アイドル歯車３３が駆動歯車３１と被動歯車３２の軸間の中間方向に向けて押圧される。これによって、第１の実施の形態で述べたと同様に、駆動歯車３１、アイドル歯車３３および被動歯車３２相互の噛合いが常に適性に維持され、バックラッシュによる歯打ち音の発生を的確に抑制できるようになる。
【００３９】
しかも、第２の実施の形態においては、駆動歯車３１、被動歯車３２およびアイドル歯車３３の配列に係わらず、単にリング状の弾性体４５を配設するだけで、駆動軸３６、被動軸２３および中間軸３８を必要な方向に押圧することができるので、弾性体４５を装着するための構成を簡素化することができる。
【００４０】
上記した実施の形態においては、略直方体状あるいはリング状の弾性体４１、４２、４３、４５を、駆動歯車３１、被動歯車３２およびアイドル歯車３３を設けた駆動軸３６、被動軸２３および中間軸３８を支持する軸受３７ａ、３５、３９ａの外周とハウジング２０（２０ｂ）の内周との間に設けた例について述べたが、弾性体は必ずしも軸受外周とハウジング内周との間に設けたものに限定されるものではない。要は、駆動歯車３１および被動歯車２３をアイドル歯車３３の中心に向けてそれぞれ押圧でき、かつアイドル歯車３３を駆動歯車３１および被動歯車２３の軸間の中間方向に向けて押圧できるものであればどのような構成であってもよい。
【００４１】
なお、上記した実施の形態においては、歯車減速装置１１を電動パワーステアリング装置１０に適用した例について述べたが、本発明は、歯車減速装置１１を構成する駆動歯車３１、被動歯車２３およびアイドル歯車３３の噛合い時に発生する歯打ち音が問題となる他の歯車減速装置にも適用できるものである。
【００４２】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る歯車減速装置を備えた電動パワーステアリング装置を示す概略図である。
【図２】歯車減速装置を示す図１の要部拡大断面図である。
【図３】歯車減速装置の噛合い状態を示す説明図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０…電動パワーステアリング装置、２０…ハウジング、２３…被動軸（ボールナット）、２６…電動モータ、１１…歯車減速装置、３１…駆動歯車、３２…被動歯車、３３…アイドル歯車、３５、３７ａ、３９ａ…軸受、３６…駆動軸、３８…中間軸、４１、４２、４３、４５…弾性体。
【図１】
2010048295.tif 000003
【図２】
2010048295.tif 000004
【図３】
2010048295.tif 000005
【図４】
2010048295.tif 000006