(57)【要約】【課題】歯車軸の心間距離の増大に伴う歯車相互のバックラッシュ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を提供する。【解決手段】アルミ合金製のハウジング２０内に収容され、少なくとも駆動歯車３１および被動歯車３２を備えた歯車減速装置１１であって、駆動歯車は、アルミ合金製の駆動歯車本体３１ａと、駆動歯車本体の外周に焼きばめもしくは冷しばめによって固定される鋼製の駆動歯部３１ｂとを備え、被動歯車は、アルミ合金製の被動歯車本体３２ａと、被動歯車本体の外周に焼きばめもしくは冷しばめによって固定される鋼製の被動歯部３２ｂとを備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミ合金製のハウジング内に収容され、少なくとも駆動歯車および被動歯車を有する歯車減速装置であって、
前記駆動歯車は、アルミ合金製の駆動歯車本体と、該駆動歯車本体の外周に焼きばめもしくは冷しばめによって固定される鋼製の駆動歯部とを備え、
前記被動歯車は、アルミ合金製の被動歯車本体と、該被動歯車本体の外周に焼きばめもしくは冷しばめによって固定される鋼製の被動歯部とを備えている
ことを特徴とする歯車減速装置。
【請求項２】
アルミ合金製のハウジング内に収容され、少なくとも駆動歯車および被動歯車を備えた歯車減速装置であって、
前記駆動歯車は、外周に硬化処理された歯部を有するアルミ合金製の駆動歯車本体を備え、
前記被動歯車は、外周に硬化処理された歯部を有するアルミ合金製の被動歯車本体を備えた
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、前記駆動歯車および前記被動歯車の少なくとも一方は、内側に歯車軸に圧入される鋼製の内側ボスを有し、該内側ボスと前記歯部との間に前記歯車本体が焼きばめもしくは冷しばめによって固定されていることを特徴とする歯車減速装置。
【請求項４】
請求項２において、前記硬化処理は、アルマイト処理からなることを特徴とする歯車減速装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４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中間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においては、一般的に、歯車減速装置を収容するハウジングは、アルミニウム合金にて構成され、歯車減速装置を構成する駆動歯車、被動歯車および中間歯車は、耐摩耗性を向上させるために鉄鋼にて構成されている。
【特許文献１】特開２００５−２８０５５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このために、電動パワーステアリング装置が熱膨張すると、ハウジングと歯車減速装置の各歯車との線膨張係数の差異により、駆動歯車と中間歯車との心間距離および中間歯車と被動歯車との心間距離が増大する。そして、これら心間距離の増大に伴って、駆動歯車と中間歯車とのバックラッシュおよび中間歯車と被動歯車とのバックラッシュが増大し、歯打ち音が発生したり、操舵フィーリングが変化する等の恐れがある。
【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、歯車軸の心間距離の増大に伴う歯車相互のバックラッシュ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、アルミ合金製のハウジング内に収容され、少なくとも駆動歯車および被動歯車を有する歯車減速装置であって、前記駆動歯車は、アルミ合金製の駆動歯車本体と、該駆動歯車本体の外周に焼きばめもしくは冷しばめによって固定される鋼製の駆動歯部とを備え、前記被動歯車は、アルミ合金製の被動歯車本体と、該被動歯車本体の外周に焼きばめもしくは冷しばめによって固定される鋼製の被動歯部とを備えていることである。
【０００７】
請求項２に係る歯車減速装置の発明の特徴は、アルミ合金製のハウジング内に収容され、少なくとも駆動歯車および被動歯車を備えた歯車減速装置であって、前記駆動歯車は、外周に硬化処理された歯部を有するアルミ合金製の駆動歯車本体を備え、前記被動歯車は、外周に硬化処理された歯部を有するアルミ合金製の被動歯車本体を備えたことである。
【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、前記駆動歯車および前記被動歯車の少なくとも一方は、内側に歯車軸に圧入される鋼製の内側ボスを有し、該内側ボスと前記歯部との間に前記歯車本体が焼きばめもしくは冷しばめによって固定されているである。
【０００９】
請求項４に係る歯車減速装置の発明の特徴は、請求項２において、前記硬化処理は、アルマイト処理からなることである。
【００１０】
請求項５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４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】
【００１１】
請求項１に係る歯車減速装置の発明によれば、アルミ合金製のハウジング内に収容された歯車減速装置の駆動歯車および被動歯車が、アルミ合金製の歯車本体と、駆動歯車本体の外周に焼きばめもしくは冷しばめによって固定される鋼製の歯部とをそれぞれ備えているので、ハウジングの熱膨張によって、歯車相互の心間距離が大きくなっても、駆動歯車および被動歯車もハウジングと同じように熱膨張する。これにより、歯車相互の心間距離の増大に伴う歯車相互のバックラッシュを抑制することができる。しかも、歯部を鋼製にて構成したので、歯部の摩耗を抑制でき、歯車減速装置の耐久性を向上することができる。
【００１２】
請求項２に係る歯車減速装置の発明によれば、アルミ合金製のハウジング内に収容された歯車減速装置の駆動歯車および被動歯車が、外周に硬化処理された歯部を有するアルミ合金製の歯車本体をそれぞれ備えているので、請求項１と同様に、ハウジングの熱膨張によって、歯車相互の心間距離が大きくなっても、歯車相互のバックラッシュを抑制することができる。しかも、歯部を硬化処理しているので、歯部の摩耗を抑制でき、歯車減速装置の耐久性を向上することができる。
【００１３】
請求項３に係る歯車減速装置の発明によれば、駆動歯車および被動歯車の少なくとも一方は、内側に歯車軸に圧入される鋼製の内側ボスを有しているので、歯車本体を内側ボスを介して歯車軸に確実かつ容易に圧入固定することができる。
【００１４】
請求項４に係る歯車減速装置の発明によれば、硬化処理は、アルマイト処理からなっているので、アルミ合金製の駆動歯車本体および被動歯車本体の各歯部を容易に硬化処理することができる。
【００１５】
請求項５に係る電動パワーステアリング装置の発明によれば、上記した構成の歯車減速装置を備えているので、アルミ合金製のハウジングの熱膨張に拘らず、歯車減速装置の歯車相互のバックラッシュを的確に抑制することができる電動パワーステアリング装置を実現することができ、操舵フィーリングを向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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部分の断面図を示す。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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２４によって回転のみ可能に支持されている。
【００２１】
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に伝達する中間歯車３３とによって構成されている。なお、ボールナット２３は、被動歯車軸を構成している。
【００２２】
ハウジング２０は、図２に詳細図示するように、操舵機構１５を構成するラック軸１８の主要部とピニオン軸１７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および第２ハウジング２０ｂの開口部を閉塞するハウジングカバー２０ｃとによって構成されている。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、アルミニウム合金からなり、ボルト２０ｄ等によって互いに一体的に結合されている。第２ハウジング２０ｂには、鋼製の被動歯車軸（ボールナット）２３が軸受２４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。被動歯車軸２３の外周には、後述する構成の被動歯車３２が圧入により固定されるようになっている。
【００２３】
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、後述する構成の駆動歯車３１を取付けた駆動歯車軸３６の一端に回転連結されている。駆動歯車軸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。
【００２４】
また、第２ハウジング２０ｂには、被動歯車軸２３と駆動歯車軸３６との間に、中間歯車軸３８が駆動歯車軸３６と平行に配置されている。中間歯車軸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。中間歯車軸３８上には、後述する構成の中間歯車３３が軸受３９ａ、３９ｂの間に一体的に取付けられ、中間歯車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。
【００２５】
上記した駆動歯車３１、中間歯車３３および被動歯車３２によって、電動モータ２６の回転を被動歯車軸２３に減速して伝達する歯車減速装置１１を構成している。
【００２６】
上記した被動歯車３２は、図３に示すように、ハウジング２０と同じ材質のアルミニウム合金からなる円筒状の被動歯車本体３２ａと、この被動歯車本体３２ａの外周に一体的に取付けられる鋼製からなるリング状の被動歯部３２ｂと、被動歯車本体３２ａの内周に一体的に取付けられる鋼製からなるリング状の内側ボス３２ｃとによって構成されている。被動歯部３２ｂの内周は被動歯車本体３２ａの外周に焼きばめによって嵌着固定され、内側ボス３２ｃの外周は被動歯車本体３２ａの内周に焼きばめによって嵌着固定される。このように構成された被動歯車３２は、内側ボス３２ｃがこれと同材質（鋼製）の被動歯車軸（ボールナット）２３の外周に圧入される（図２参照）ことにより、被動歯車軸２３に固定される。
【００２７】
また、駆動歯車３１は、図４に示すように、アルミニウム合金からなる円筒状の駆動歯車本体３１ａと、この駆動歯車本体３１ａの外周に一体的に取付けられる鋼製からなるリング状の駆動歯部３１ｂとによって構成されている。駆動歯部３１ｂの内周は駆動歯車本体３１ａの外周に焼きばめによって嵌着固定される。このように構成された駆動歯車３１は、その駆動歯車本体３１ａの内周が鋼製の駆動歯車軸３６の外周取付部３６ａに焼きばめによって嵌着固定されるようになっている。
【００２８】
同様に、中間歯車３３は、図５に示すように、アルミニウム合金からなる円筒状の中間歯車本体３３ａと、この中間歯車本体３３ａの外周に一体的に取付けられる鋼製からなるリング状の中間歯部３３ｂとによって構成されている。中間歯部３３ｂの内周は中間歯車本体３３ａの外周に焼きばめによって嵌着固定される。このように構成された中間歯車３３は、その中間歯車本体３３ａの内周が鋼製の中間歯車軸３８の外周取付部３８ａに焼きばめによって嵌着固定されるようになっている。
【００２９】
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。
【００３０】
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、駆動歯車軸３６上に取付けられた駆動歯車３１および中間歯車軸３８上に取付けられた中間歯車３３を介して被動歯車３２を圧入固定した被動歯車軸（ボールナット）２３に伝達される。そして、被動歯車軸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。
【００３１】
ところで、電動パワーステアリング装置１０のハウジング２０が熱膨張すると、駆動歯車軸３６と中間歯車軸３８との心間距離Ｄ１および中間歯車軸３８と被動歯車軸２３との心間距離Ｄ２（図２参照）がそれぞれ増大するが、駆動歯車軸３６、中間歯車軸３８および被動歯車軸２３上にそれぞれ取付けられた駆動歯車３１の駆動歯車本体３１ａ、中間歯車３３の中間歯車本体３３ａおよび被動歯車３２の被動歯車本体３２ａが、ハウジング２０と同一材質のアルミニウム合金にて構成されているため、駆動歯車３１、中間歯車３３および被動歯車３２もハウジング２０と同じように熱膨張する。これにより、心間距離Ｄ１、Ｄ２の増大に伴う駆動歯車３１と中間歯車３３とのバックラッシュおよび中間歯車３３と被動歯車３２とのバックラッシュを抑制することができる。
【００３２】
しかも、駆動歯車３１、中間歯車３３および被動歯車３２の各歯部３１ｂ、３３ｂ、３２ｂを鋼製にて構成したので、歯部３１ｂ、３３ｂ、３２ｂの強度（硬度）を確保でき、耐摩耗性を高めることができ、歯車減速装置１１の耐久性を向上することができる。また、被動歯車３２の内周には鋼製の内側ボス３２ｃが固定されているので、被動歯車３２を従来と同様に被動歯車軸２３に圧入固定によって容易に組付けることができる。
【００３３】
かかる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、駆動歯車３１と中間歯車３３とのバックラッシュおよび中間歯車３３と被動歯車３２とのバックラッシュの抑制により、歯打ち音を抑制できるとともに、操舵フィーリングを向上することができる。
【００３４】
図６および図７は、本発明の第２の実施の形態を示すもので、第１の実施の形態と異なる点は、駆動歯車３１、被動歯車３２および中間歯車３３の各歯部３１ｂ、３２ｂ、３３ｂを、各歯車本体３１ａ、３２ａ、３３ａと一体にアルミニウム合金にて構成するとともに、各歯部３１ｂ、３２ｂ、３３ｂにアルマイト処理を施して、歯部３１ｂ、３２ｂ、３３ｂの硬度を確保し、耐摩耗性を高めたことである。
【００３５】
すなわち、図６に示すように、被動歯車３２は、アルミニウム合金からなる被動歯車本体３２ａが外周の歯部３２ｂまで一体で構成され、少なくとも外周歯部３２ｂがアルマイト処理によって硬化されている。同様に、図７に示すように、駆動歯車３１は、アルミニウム合金からなる駆動歯車本体３１ａが外周の歯部３１ｂまで一体で構成され、少なくとも外周歯部３１ｂがアルマイト処理によって硬化されている。なお、第１の実施の形態と同一部品には同一の参照符号を示しており、中間歯車３３については、駆動歯車３１と同様な構成であるので、その図示を省略してある。
【００３６】
かかる第２の実施の形態においても、第１の実施の形態で述べたと同様に、電動パワーステアリング装置１０のハウジング２０が熱膨張した場合に、駆動歯車３１と中間歯車３３との心間距離Ｄ１および中間歯車３３と被動歯車３２との心間距離Ｄ２がそれぞれ増大するが、駆動歯車３１、中間歯車３３および被動歯車３２もハウジング２０と同じように熱膨張させることができる。これによって、駆動歯車３１と中間歯車３３とのバックラッシュおよび中間歯車３３と被動歯車３２とのバックラッシュを抑制することができ、しかも、アルミニウム合金からなる各歯部３１ｂ、３２ｂ、３３ｂをアルマイト処理することにより、歯部３１ｂ、３２ｂ、３３ｂの硬度を確保でき、耐摩耗性を高めることができる。
【００３７】
なお、第２の実施の形態において、アルミニウム合金からなる各歯部３１ｂ、３２ｂ、３３ｂの硬化処理は、必ずしもアルマイト処理に限定されるものではなく、他の硬化処理によって歯部３１ｂ、３２ｂ、３３ｂの硬度を確保するようにしてもよい。
【００３８】
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、アルミニウム合金製のハウジング２０に収容された他の歯車減速装置にも適用でき、また、歯車減速装置１１も、必ずしも、駆動歯車３１、被動歯車３２および中間歯車３３で構成する必要はなく、中間歯車３３を省略して、駆動歯車３１と被動歯車３２とを直接噛合させるようにしてもよく、逆に、複数の中間歯車を介して駆動歯車３１と被動歯車３２とを回転連結するようにしてもよい。
【００３９】
また、歯車減速装置１１の構成によっては、被動歯車３２の内周に設ける内側ボス３２ｃをなくし、被動歯車本体３２ａを被動歯車軸２３の外周に焼きばめによって直接取付けることもでき、あるいは、駆動歯車３１の駆動歯車本体３１ａ内周に鋼製の内側ボスを焼きばめによって取付け、駆動歯車軸３６の外周に圧入によって固定するようにしてもよい。
【００４０】
また、上記した第１の実施の形態においては、駆動歯車３１、被動歯車３２および中間歯車３３の各歯車本体３１ａ、３２ａ、３３ａに、各歯部３１ｂ、３２ｂ、３３ｂを焼きばめによって嵌着固定するとともに、各歯車本体３１ａ、３２ａ、３３ａを駆動歯車軸３６、内側ボス３２ｃおよび中間歯車軸３８に、焼きばめによって嵌着固定するようにした例について述べたが、焼きばめに代えて冷しばめによって嵌着固定するようにしてもよい。
【００４１】
以上、本発明を実施の形態に即して説明したが、本発明は実施の形態で述べた構成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形態を採り得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明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】本発明の第１の実施の形態に係る歯車減速装置の断面図である。
【図３】被動歯車の構造を示す断面図である。
【図４】駆動歯車の構造を示す断面図である。
【図５】中間歯車の構造を示す断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る被動歯車の構造を示す断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る駆動歯車の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０…電動パワーステアリング装置、１１…歯車減速装置、２０…ハウジング、２３…被動歯車軸（ボールナット）、２６…電動モータ、３１…駆動歯車、３１ａ…駆動歯車本体、３１ｂ…歯部、３２…被動歯車、３２ａ…被動歯車本体、３２ｂ…歯部、３２ｃ…内側ボス、３３…中間歯車、３３ａ…中間歯車本体、３３ｂ…歯部、３６…駆動歯車軸、３８…中間歯車軸。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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