(57)【要約】【課題】路面からの逆入力を受けると、ウォームとウォームホイールの噛み合い部分でバックラッシに起因する歯打ち音が生ずる。バックラッシを厳密に管理する必要があり、コストが高くなる。ゴム製のダンパーを用いると、長期使用でゴムがへたり、騒音が増大する。【解決手段】ウォーム１９の第１および第２の端部１９ａ，１９ｂを合成樹脂部材２９，３０により形成する。ウォーム１９の歯部６０が設けられる中間部１９ｃを金属部材３１により形成する。合成樹脂部材２９，３０と金属部材３１とを一体回転可能に結合する。合成樹脂部材２９，３０として弾性を有するポリアミド樹脂を用いる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウォームの回転をウォームホイールにより減速する減速装置において、上記ウォームは、一対の端部と、一対の端部間に挟持され歯部が設けられる中間部とを備え、中間部が金属部材により形成され、一対の端部の少なくとも一方が合成樹脂部材により形成されることを特徴とする減速装置。
【請求項２】
請求項１において、上記合成樹脂部材は弾性を有することを特徴とする減速装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記金属部材と合成樹脂部材とが相対回転不能に連結されることを特徴とする減速装置。
【請求項４】
操舵補助用の電動モータの回転を請求項１，２又は３に記載の減速装置により減速することを特徴とする電動式動力舵取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はウォームの回転をウォームホイールに伝えて減速する減速装置およびこれを用いる電動式動力舵取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電動式動力舵取装置では、操舵補助用の電動モータの回転を減速装置を介して減速してラックアンドピニオン機構等の舵取り機構に伝えている。上記の減速装置としては、ウォームおよびウォームホイールを有する減速装置が用いられる場合が多い。
ウォームおよびウォームホイールの噛み合いには適度なバックラッシが必要であるが、例えば悪路を走行した場合、路面からの逆入力によりバックラッシに起因した歯打ち音（ラトル音）が発生することがある。
【０００３】
歯打ち音が発生しないようにするためには、加工精度の範囲内でウォームとウォームホイールとの間に生ずるバックラッシ量を厳密に調整しておく必要がある。従来、ウォームおよびウォームホイールを組み付けるときに、各部品を寸法精度のばらつき度合いに応じて選別し、互いの組合せ精度が適正になるもの同士を組み合わせるようにしている（いわゆるマッチング組立）が、この作業に非常に手間がかかり、製造コストが高くなっている。
【０００４】
そこで、ウォームの端部にウォームの軸方向移動等を吸収するゴム製のダンパーを設け、ウォームの歯部での衝撃を吸収する構造が提案さてれいる（例えば特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−４３０６２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ゴムでは耐久性に問題があり、長期に使用すると、へたりによって衝撃吸収性が低下し、騒音が増大するという問題がある。
そこで、ゴムがへたってきて、ウォームとウォームホイールの噛み合いにがたを生じてきたときに、それ以上のがたの増大を規制するためのストッパをウォーム端部に設けることも考えられるが、そうした場合には、ストッパでの叩き音が新たに騒音の原因となってしまう。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、長期にわたって騒音を低減できる安価な減速装置およびこれを含む電動式動力舵取装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するため、第１発明は、ウォームの回転をウォームホイールにより減速する減速装置において、上記ウォームは、一対の端部と、一対の端部間に挟持され歯部が設けられる中間部とを備え、中間部が金属部材により形成され、一対の端部の少なくとも一方が合成樹脂部材により形成されることを特徴とする減速装置を提供する。
【０００９】
本発明では、ウォームの歯が設けられる中間部を金属部材により形成するので、噛み合い部分の摩耗を抑制して耐久性を向上することができる。また、ウォームの少なくとも一方の端部を合成樹脂部材により形成することで、歯打ち音の伝搬を抑制し、騒音を低減することができる。また、合成樹脂部材であればゴムと比較して耐久性があり、へたり等を生じ難いので長期にわたって制振性を維持することができる。従来のような厳しいマッチング組立をせずとも良く、製造コストを安くすることができる。
【００１０】
第２発明は、第１発明において、上記合成樹脂部材は弾性を有することを特徴とするものである。この場合、制振性を高くすることができる。
第３発明は、第１又は第２発明において、上記金属部材と合成樹脂部材とが相対回転不能に連結されることを特徴とするものである。この場合、ウォームとして一体性を高め、耐久性を向上することができる。
第４発明は、操舵補助用の電動モータの回転を第１、第２又は第３発明に記載の減速装置により減速することを特徴とする電動式動力舵取装置を提供する。本発明では、電動式動力舵取装置において、上記第１、第２又は第３発明と同様の効果を奏することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態の減速装置を含む電動式動力舵取装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、電動式動力舵取装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結しているステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３の先端部に設けられたピニオン４と、このピニオン４に噛み合うラック５を形成して車両の左右方向に延びるラック軸６とを有している。
【００１２】
ラック軸６の両端部にはそれぞれタイロッド７が結合されており、各タイロッド７は対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する車輪８に連結されている。操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３が回転されると、この回転がピニオン４およびラック５によって、車両の左右方向に沿ってのラック軸６の直線運動に変換される。これにより、車輪８の転舵が達成される。
ステアリングシャフト３は、操舵部材２に連なる筒状の入力軸としての第１の操舵軸９と、ピニオン４に連なる出力軸としての第２の操舵軸１０とに分割されており、これら第１および第２の操舵軸１０はトーションバー１１を介して同一の軸線上で互いに連結されている。
【００１３】
トーションバー１１を介する第１の操舵軸９と第２の操舵軸１０との相対回転変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサ１２が設けられており、このトルクセンサ１２のトルク検出結果は制御部１３に与えられる。制御部１３では、トルク検出結果に基づいて、ドライバ１４を介して操舵補助用の電動モータ１５への印加電圧を制御する。電動モータ１５の回転軸１６（図２参照）の回転が、減速装置１７を介して第２の操舵軸１０に伝達され、操舵が補助される。
【００１４】
図２を参照して、減速装置１７は、電動モータ１５の回転軸１６に例えばスプラインを用いる継手１８を介して一体回転可能に連結されるウォーム１９と、このウォーム１９に噛み合う減速ギヤとしてのウォームホイール２０とを備える。ウォーム１９の軸長方向の第１および第２の端部１９ａ，１９ｂは対応する第１および第２の軸受２１，２２をそれぞれ介して減速ギヤハウジング２３に回転自在に支持されている。
【００１５】
第１および第２の軸受２１，２２は減速ギヤハウジング２３の対応する軸受保持孔２４，２５にそれぞれ保持されている。また、予圧調整用のねじ部材２６が、軸受保持孔２４に連なって形成されるねじ孔２７にねじ込まれることにより、第１および第２の軸受２１，２２に予圧を付与すると共に、ウォーム１９を軸方向に位置決めする。調整後のねじ部材２６はロック部材２８により止定される。
ウォームホイール２０は第２の操舵軸１０に一体回転可能に結合され、その外周に歯部５０を形成する鉄等の金属部材からなっていても良いし、少なくとも歯部５０を含む部分が合成樹脂部材にて形成されていても良い。
【００１６】
図３を参照して、ウォーム１９の上記第１および第２の端部１９ａ，１９ｂは合成樹脂部材２９，３０によりそれぞれ形成されており、ウォーム１９の第１の端部１９ａと第２の端部１９ｂとの間の、歯部６０が設けられる中間部１９ｃは金属部材３１により形成されている。合成樹脂部材２９，３０と金属部材３１とは一体回転可能に結合されている。
合成樹脂部材２９，３０を形成する合成樹脂としては、例えばナイロン６、ナイロン６６、ＭＣナイロン等のポリアミド樹脂（ＰＡ）からなり、弾性を有するものを例示することができる。
【００１７】
本ウォーム１９は、合成樹脂部材２９，３０を成形するための金型内に金属部材３１をインサートして樹脂成形することで一体に形成されてなる。金属部材３１の両端部は例えば断面楔形形状をなす連結突部３２を有しており、各連結突部３２がそれぞれ対応する合成樹脂部材２９，３０の適合形状の連結凹部３３に嵌め合わされ、各合成樹脂部材２９，３０が金属部材３１から離脱することが防止されている。
【００１８】
ウォーム１９の各端部１９ａ，１９ｂには、それぞれ合成樹脂部材２９，３０の一部により形成される小径軸３４，３５が設けられており、各小径軸３４，３５は、対応する軸受２１，２２を介して、図２に示す減速ギヤハウジング２３に回転自在に受けられている。
また、電動モータ１５側の小径軸３４は、対応する軸受２１を貫通して延設され、その延設端３４ａの外周にはスプライン３４ｂが形成され、図２に示す電動モータ１５の回転軸１６への継手１８に一体回転可能に結合されている。ただし、延設端３４ａにはスプラインを設けずに、外周にスプラインを形成した金属スリーブを一体回転可能に延設端３４ａに外嵌固定し、この金属スリーブを継手１８に一体回転可能に結合するようにしても良い。
【００１９】
第１および第２の軸受２１，２２の内輪３６，３７は、対応する小径軸３４，３５の基端の段部３８，３９に当接し、ウォーム１９の軸方向にがたつかないようにしている。
本実施の形態によれば、ウォーム１９の歯が設けられる中間部１９ｃを金属部材３１により形成するので、噛み合い部分の摩耗を抑制して耐久性を向上することができる。また、ウォーム１９の端部１９ａ，１９ｂを合成樹脂部材２９，３０により形成することで、路面側であるウォームホイール２０側からの逆入力による歯打ち音が第１および第２の軸受２１，２２を介して減速ギヤハウジング２３に伝搬したり、電動モータ１５の動作音が減速ギヤハウジング２３に伝搬したりすることを抑制することができる。その結果、騒音を格段に低減することができる。
【００２０】
また、合成樹脂部材２９，３０であればゴムと比較して耐久性があり、へたり等を生じ難いので長期にわたって制振性を維持することができる。合成樹脂部材２９，３０は、ゴムと比較して耐グリース性にも優れるので、この点からもへたり等を生じ難い。また、従来のような厳しいマッチング組立をせずとも良く、製造コストを安くすることができる。
特に、合成樹脂部材２９，３０として弾性を有する合成樹脂、例えばポリアミド樹脂（ＰＡ）を用いることで、制振性を高くすることができる。
【００２１】
また、上記中間部１９ｃの金属部材３１と各端部１９ａ，１９ｂの合成樹脂部材２９，３０とをインサート成形により相対回転不能に連結してあるので、互いの結合強度が高くウォーム１９として一体性を高め、耐久性を向上することができる。
以上のような作用効果を奏することから、変速装置１７を電動式動力舵取装置１に好適に用いることができる。
【００２２】
なお、上記の実施の形態においては、ウォーム１９の第１および第２の端部１９ａ，１９ｂの双方を合成樹脂部材２９，３０により形成したが、これに限らず、図４に示すように、一方の端部、例えば電動モータ１５の反対側となる第２の端部１９ｂのみを合成樹脂部材３０で形成し、他方となる第１の端部１９ａおよび中間部１９ｃを一体の金属部材３１Ａにて形成するようにしても良い。
この場合、小径軸３５の外周溝４０に嵌合した止め輪４１と段部３９との間に、第２の軸受２２の内輪３７を挟持することで、第２の軸受２１とウォーム１９との軸方向相対移動を規制する。一方、電動モータ１５側の第１の軸受２１の内輪３６とこの内輪３６に挿通される小径軸３４との嵌合はルーズフィットとし、且つ第１の軸受２１の内輪３６と対応する段部３８との間の微小な隙間Ｓ（例えば１．０ｍｍ）を設けておくことが好ましい。これは、各部品の誤差許容のためやウォーム１９の軸方向移動を許容するためである。
【００２３】
本実施の形態においても、路面からの逆入力による歯打ち音による騒音を長期にわたって低減することができ、且つ製造コストを安価にすることができる。
また、図５に示すように、電動モータ１５となる第１の端部１９ａのみを合成樹脂部材２９で形成し、他方となる第２の端部１９ｂおよび中間部１９ｃを一体の金属部材３１Ｂにて形成するようにしても良い。この場合、小径軸３４の外周溝４２に嵌合した止め輪４３と段部３８との間に、第１の軸受２１の内輪３６を挟持することで、電動モータ１５側の第１の軸受２１とウォーム１９との軸方向相対移動を規制する。一方、電動モータ１５と反対側の第２の軸受２２の内輪３７とこの内輪３７に挿通される小径軸３５との嵌合はルーズフィットとし、且つ第２の軸受２２の内輪３７と対応する段部３９との間の微小な隙間Ｓ（例えば１．０ｍｍ）を設けておく。
【００２４】
本実施の形態においても、路面からの逆入力による歯打ち音による騒音を長期にわたって低減することができ、且つ製造コストを安価にすることができる。
上記した各実施の形態において、金属製のウォームホイール２０に代えて、一部に合成樹脂を用いるウォームホイール２０Ａを用いることができる。具体的には、図６を参照して、このウォームホイール２０Ａは、第２の操舵軸１０に一体回転可能に結合される環状の芯金４４と、芯金４４の周囲を取り囲み、その外周に歯部４５を形成する合成樹脂部材４６とを備える。芯金４４は例えば合成樹脂部材４６の樹脂成形時に金型内にインサートされるものである。合成樹脂部材４６は、例えばポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）またはポリアミド樹脂（ＰＡ）からなる。
【００２５】
また、ウォーム１９を構成する金属部材３１と合成樹脂部材２９（又は３０）とは、上記各実施の形態のようにインサート成形しても良いし、成形後に連結突部３２と連結凹部３３とをスプライン嵌合させるようにしても良い。特に、図４および図５の実施の形態において、連結突部３２と連結凹部３３とが軸方向に所定量だけ相対移動できるようにスプライン嵌合させ、連結突部３２の端面と連結凹部３３の底面との衝突で、路面からの逆入力を緩衝させる働きをさせるようにしても良い。
【００２６】
その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の変更を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の減速装置を含む電動式動力舵取装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１の電動式動力舵取装置の要部の断面図である。
【図３】図１の減速装置の要部の概略断面図である。
【図４】本発明の別の実施の形態の減速装置の要部の断面図である。
【図５】本発明のさらに別の実施の形態の減速装置の要部の断面図である。
【図６】本発明のさらに別の実施の形態の減速装置を含む電動式動力舵取装置の要部の断面図である。
【符号の説明】
１    電動式動力舵取装置
３    ステアリングシャフト
１５  電動モータ
１６  回転軸
１７  減速装置
１８  継手
１９  ウォーム
１９ａ  第１の端部
１９ｂ  第２の端部
１９ｃ  中間部
２０，２０Ａ  ウォームホイール
２１  第１の軸受
２２  第２の軸受
２３  減速ギヤハウジング
２９，３０  合成樹脂部材
３１  金属部材
３２  連結凸部
３３  連結凹部
３４，３５  小径軸
４４  芯金
４６  合成樹脂部材
６０  歯部
【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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