(57)【要約】【課題】騒音低減と伝達トルクの増大を図ることができる歯車を提供する。【解決手段】歯車１０における各歯１０Ａが少なくとも一つの合成樹脂材製部分１０Ａ′と少なくとも一つの金属材製部分１０Ａ″とを有する。合成樹脂材製部分１０Ａ′と前記金属材製部分１０Ａ″とは互いに隣接すると共に歯幅方向に沿って並んで配置される。合成樹脂材製部分１０Ａ′の歯厚は金属材製部分１０Ａ″の歯厚よりも大きくされる。合成樹脂材製部分１０Ａ′は、噛み合い対象の歯車の歯面により押し付けられることで弾性変形可能とされ、この合成樹脂材製部分１０Ａ′の弾性変形により、噛み合い対象の歯車の歯面が金属材製部分１０Ａ″の歯面１０ａに当接可能とされている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の歯を有する歯車において、
前記各歯が少なくとも一つの合成樹脂材製部分と少なくとも一つの金属材製部分とを有し、
前記合成樹脂材製部分と前記金属材製部分とは互いに隣接すると共に歯幅方向に沿って並んで配置され、
前記合成樹脂材製部分の歯厚は前記金属材製部分の歯厚よりも大きくされ、
前記合成樹脂材製部分は、噛み合い対象の歯車の歯面により押し付けられることで弾性変形可能とされ、この合成樹脂材製部分の弾性変形により、前記噛み合い対象の歯車の歯面が前記金属材製部分の歯面に当接可能とされていることを特徴とする歯車。
【請求項２】
前記合成樹脂材製部分は、合成樹脂材製環状部材の外周部により構成され、
前記金属材製部分は、前記合成樹脂材製環状部材の側面に接合される側面を有する金属材製環状部材の外周部により構成されている請求項１に記載の歯車。
【請求項３】
前記合成樹脂材製環状部材と前記金属材製環状部材との接合部の外周に、グリース溜置用の溝が形成されている請求項２に記載の歯車。
【請求項４】
前記合成樹脂材製部分と前記金属材製部分は、一体化された状態の前記合成樹脂材製環状部材と前記金属材製環状部材の外周部を機械加工することで形成され、
その機械加工後に前記合成樹脂材が膨潤されることで前記合成樹脂材製部分の歯厚は前記金属材製部分の歯厚よりも大きくされる請求項２または３に記載の歯車。
【請求項５】
前記合成樹脂材製部分と前記金属材製部分の中の一方は２つとされると共に他方は単一とされ、その一方の部分により他方の部分が挟まれる請求項１〜４の中の何れかに記載の歯車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はウォームホイール等の歯車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、操舵補助力発生用モータの回転を、ウォームと、このウォームに噛み合うウォームホイールによって減速させた後に舵角が変化するように車輪に伝達する電動パワーステアリング装置において、ウォームの歯とウォームホイールの歯の衝突音を低減するため、ウォームホイールを合成樹脂材製とすることが行われている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３３３０５９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、歯車を減速ギヤとして使用する場合、合成樹脂材は金属材に比べて通常は強度が制限されることから伝達トルクが制限されるという問題がある。
本発明は上記問題を解決することのできる歯車を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の歯を有する歯車において、前記各歯が少なくとも一つの合成樹脂材製部分と少なくとも一つの金属材製部分とを有し、前記合成樹脂材製部分と前記金属材製部分とは互いに隣接すると共に歯幅方向に沿って並んで配置され、前記合成樹脂材製部分の歯厚は前記金属材製部分の歯厚よりも大きくされ、前記合成樹脂材製部分は、噛み合い対象の歯車の歯面により押し付けられることで弾性変形可能とされ、この合成樹脂材製部分の弾性変形により、前記噛み合い対象の歯車の歯面が前記金属材製部分の歯面に当接可能とされていることを特徴とする。
本発明の歯車によれば、各歯における合成樹脂材製部分の歯厚は金属材製部分の歯厚よりも大きくされているので、噛み合い対象の歯車の歯面は、噛み合い開始時点では合成樹脂材製部分の歯面に接する。これにより、歯と歯の衝突音を低減できる。しかる後に、各歯における合成樹脂材製部分は、その噛み合い対象の歯車の歯面により押し付けられることで弾性変形する。これにより、噛み合い対象の歯車の歯面は金属材製部分の歯面に接するので、その金属材製部分を介してトルクを伝達できる。すなわち、合成樹脂材製部分により歯の衝突音を低減し、金属材製部分により強度を確保できる。
【０００６】
前記合成樹脂材製部分は、合成樹脂材製環状部材の外周部により構成され、前記金属材製部分は、前記合成樹脂材製環状部材の側面に接合される側面を有する金属材製環状部材の外周部により構成されているのが好ましい。
これにより、各歯における合成樹脂材製部分と金属材製部分を容易に構成できる。
【０００７】
前記合成樹脂材製環状部材と前記金属材製環状部材との接合部の外周に、グリース溜置用の溝が形成されているのが好ましい。
これにより、合成樹脂材製環状部材の外周縁と金属材製環状部材の外周縁を面取り加工するだけでグリース溜置用の溝を形成し、噛み合いの円滑化を図ることができる。
【０００８】
前記合成樹脂材製部分と前記金属材製部分は、一体化された状態の前記合成樹脂材製環状部材と前記金属材製環状部材の外周部を機械加工することで形成され、その機械加工後に前記合成樹脂材が膨潤されることで前記合成樹脂材製部分の歯厚は前記金属材製部分の歯厚よりも大きくされるのが好ましい。
これにより、各歯における合成樹脂材製部分の歯厚を金属材製部分の歯厚よりも容易に大きくすることができる。
【０００９】
前記合成樹脂材製部分と前記金属材製部分の中の一方は２つとされると共に他方は単一とされ、その一方の部分により他方の部分が挟まれるのが好ましい。
これにより、噛み合い状態が歯幅方向において非対称になるのを防止でき、噛み合いの円滑化を図ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１、図２に示す第１実施形態の電動パワーステアリング装置Ｐは、ステアリングホイールＨの操舵によるステアリングシャフトＳの回転を、ステアリングギヤ（図示省略）を介して車輪に舵角が変化するように伝達する。そのステアリングギヤは、ステアリングシャフトＳの回転を車輪に舵角が変化するように伝達できれば構成は限定されず、公知のものを用いることができ、例えばステアリングシャフトＳに連結されたピニオンに噛み合うラックの動きをタイロッドやナックルアーム等を介して車輪に伝達するラックピニオン式ステアリングギヤを採用できる。ステアリングシャフトＳにより伝達される操舵トルクを検出するトルクセンサ１が設けられている。トルクセンサ１は、本実施形態では公知の構成のものであり、センサハウジング２と、ステアリングシャフトＳに一体化される入力シャフト３と、入力シャフト３にトーションバー８を介して同軸心かつ弾性的に相対回転可能に連結される出力シャフト４と、磁気回路を構成する磁束発生用コイル７とを備え、操舵トルクによる両シャフト３、４の弾性的な相対回転量に応じて磁気回路における磁気抵抗が変化することに基づき、コイル７の出力から操舵トルクを検出する。
【００１１】
ステアリングシャフトＳの一部を構成する入出力シャフト３、４は、センサハウジング２によりベアリング６ａ、６ｂを介して支持される。センサハウジング２に操舵補助力発生用モータＭが取り付けられている。出力シャフト４にウォームホイール１０が同行回転するように一体化されている。ウォームホイール１０に噛み合う金属製ウォーム１１が操舵補助力発生用モータＭにより駆動される。モータＭはトルクセンサ１により検出された操舵トルクに応じて図外制御装置により制御される。モータＭの回転がウォーム１１、ウォームホイール１０、ステアリングシャフトＳを介して車輪に舵角が変化するように伝達されることで、操舵トルクに応じた操舵補助力が付与される。
【００１２】
図３に示すように、ウォームホイール１０は複数の歯１０Ａを有し、各歯１０Ａがウォーム１１の歯１１Ａに噛み合う。図４に示すように、ウォームホイール１０の各歯１０Ａの歯面１０ａは、ウォーム１１の歯１１Ａの凸曲面状の歯面に沿う凹曲面とされている。図５に示すように、ウォームホイール１０の歯部における歯底１０ｂは、中央に向かうに従い凹む凹曲面とされている。
【００１３】
本実施形態のウォームホイール１０における各歯１０Ａは、２つの合成樹脂材製部分１０Ａ′と単一の金属材製部分１０Ａ″とを有する。両合成樹脂材製部分１０Ａ′により金属材製部分１０Ａ″が挟まれることで、合成樹脂材製部分１０Ａ′と金属材製部分１０Ａ″とは互いに隣接すると共に歯幅方向に沿って並んで配置される。
【００１４】
合成樹脂材製部分１０Ａ′は合成樹脂材製環状部材１０′の外周部により構成される。各合成樹脂材製環状部材１０′の側面に接合される側面を有する一つの金属材製環状部材１０″を備え、金属材製環状部材１０″の外周部により金属材製部分１０Ａ″は構成される。本実施形態においては、合成樹脂材製環状部材１０′は金属材製環状ベース部材１０Ｂの外周に一体化されている。合成樹脂材製環状部材１０′と環状ベース部材１０Ｂとの一体化の手段は特に限定されず、例えば合成樹脂材製環状部材１０′を成形型を用いて射出成形し、その射出成形時に成形型内に環状ベース部材１０Ｂをインサートすることで一体化したり、合成樹脂材製環状部材１０′を成形後に環状ベース部材１０Ｂに融着する。一方の環状ベース部材１０Ｂは金属材製環状部材１０″の一側に一体化され、他方の環状ベース部材１０Ｂは金属材製環状部材１０″の他側に一体化されている。各環状ベース部材１０Ｂと金属材製環状部材１０″との一体化の手段は特に限定されず、例えばボルトにより環状ベース部材１０Ｂを金属材製環状部材１０″に連結してもよいし、環状ベース部材１０Ｂと金属材製環状部材１０″とをインロー嵌合部を介して一方を他方に圧入するようにしてもよい。これにより、一対の合成樹脂材製環状部材１０′により金属材製環状部材１０″が挟まれている。
【００１５】
歯１０Ａの歯形の形成手段も特に限定されない。例えば両合成樹脂材製環状部材１０′を金属材製環状部材１０″に接合した後に、ホブ等を用いた機械加工により両合成樹脂材製部分１０Ａ′と金属材製部分１０Ａ″とを成形してもよいし、各合成樹脂材製部分１０Ａ′と金属材製部分１０Ａ″とを個別に成形した後に両合成樹脂材製環状部材１０′を金属材製環状部材１０″に接合してもよい。各合成樹脂材製部分１０Ａ′と金属材製部分１０Ａ″とを個別に成形する場合、機械加工により成形してもよいし、射出成形等により合成樹脂材製部分１０Ａ′を含む合成樹脂材製環状部材１０′を型成形し、焼結成形等により金属材製部分１０Ａ″を含む金属材製環状部材１０″を型成形してもよい。
【００１６】
合成樹脂材製部分１０Ａ′を含む合成樹脂材製環状部材１０′の材料としては、例えばＰＡ（ポリアミド）６、ＰＡ６６、ＰＡ４６、ＰＡ１１、ＰＡ１２、ＰＡ６Ｔ、ＰＡ９Ｔ、ＰＰＡ（ポリフタールアミド）、ＭＣナイロンのようなナイロン系樹脂や、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＭＸＤ６（メタキシレンダイアミン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等の熱可塑性エラストマー樹脂を用いることができる。金属材製部分１０Ａ″を含む金属材製環状部材１０″や環状ベース部材１０Ｂの材料は、合成樹脂材製環状部材１０′の材料よりも強度の大きな金属材であればよく、例えば鋼を用いることができる。
【００１７】
各歯１０Ａにおいて、合成樹脂材製部分１０Ａ′の歯厚は金属材製部分１０Ａ″の歯厚よりも大きくされている。これにより、合成樹脂材製部分１０Ａ′の歯面は金属材製部分１０Ａ″の歯面よりも隆起し、その隆起寸法δは例えば数十μｍ〜数百μｍ程度に設定され、より具体的には要求される騒音レベルや伝達トルクに応じて適宜設定すればよい。例えば、合成樹脂材製環状部材１０′と金属材製環状部材１０″とを一体化した後に、その外周部の機械加工により合成樹脂材製部分１０Ａ′と金属材製部分１０Ａ″とを成形する場合、その機械加工後に合成樹脂材製部分１０Ａ′に吸水させて膨潤させることで、合成樹脂材製部分１０Ａ′の歯厚を金属材製部分１０Ａ″の歯厚よりも容易に大きくすることができる。また、合成樹脂材製部分１０Ａ′と金属材製部分１０Ａ″とを個別に機械加工や成形型を用いて成形した後に合成樹脂材製環状部材１０′と金属材製環状部材１０″とを一体化する場合、合成樹脂材製部分１０Ａ′の歯厚が金属材製部分１０Ａ″の歯厚よりも大きくなるように型寸法を設定すればよい。これにより、各歯１０Ａの合成樹脂材製部分１０Ａ′は噛み合い対象のウォーム１１の歯面ににより押し付けられることで弾性変形可能とされ、この合成樹脂材製部分１０Ａ′の弾性変形によりウォーム１１の歯面が金属材製部分１０Ａ″の歯面に当接可能とされている。
【００１８】
上記実施形態のウォームホイール１０によれば、各歯１０Ａにおける合成樹脂材製部分１０Ａ′の歯厚は金属材製部分１０Ａ″の歯厚よりも大きくされているので、ウォーム１１の歯面は、噛み合い開始時点では合成樹脂材製部分１０Ａ′の歯面に接する。これにより、ウォームホイール１０の歯１０Ａとウォーム１１の歯１１Ａの衝突音を低減できる。しかる後に、各歯１０Ａにおける合成樹脂材製部分１０Ａ′はウォーム１１の歯面により押し付けられることで弾性変形する。これにより、ウォーム１１の歯面は金属材製部分１０Ａ″の歯面に接するので、その金属材製部分１０Ａ″を介してトルクを伝達できる。すなわち、合成樹脂材製部分１０Ａ′により歯の衝突音を低減し、金属材製部分１０Ａ″により強度を確保できる。また、合成樹脂材製部分１０Ａ′を合成樹脂材製環状部材１０′の外周部により構成し、金属材製部分１０Ａ″を金属材製環状部材１０″の外周部により構成することで、各歯１０Ａにおける合成樹脂材製部分１０Ａ′と金属材製部分１０Ａ″を容易に構成できる。合成樹脂材製部分１０Ａ′により金属材製部分１０Ａ″が挟まれることで、ウォームホイール１０とウォーム１１の噛み合い状態が歯幅方向において非対称になるのを防止でき、噛み合いの円滑化を図ることができる。
【００１９】
図６、図７は本発明の第１変形例を示す。上記実施形態との相違は、各合成樹脂材製部分１０Ａ′に、両歯面１０ａの間における一側面と歯１０Ａの先端とにおいて開口する切欠き１０ｃが設けられている点にある。切欠き１０ｃにより合成樹脂材製部分１０Ａ′は弾性変形し易くなるので騒音低減効果を向上できる。なお、本変形例の切欠き１０ｃは歯幅方向において合成樹脂材製部分１０Ａの一部にのみ設けられるが、図８、図９の第２変形例に示すように歯幅方向における全域に設けるようにしてもよい。
【００２０】
図１０は本発明の第３変形例を示す。上記実施形態との相違は、環状ベース部材１０Ｂに代えて、金属材製環状部材１０″は両側に環状膨出部１０ｄ″を有し、各環状膨出部１０ｄ″の外周に合成樹脂材製環状部材１０′が設けられている点にある。この場合、合成樹脂材製環状部材１０′と金属材製環状部材１０″との一体化の手段は特に限定されず、合成樹脂材製環状部材１０′の射出成形時に成形型内に環状膨出部１０ｄ″が設けられた金属材製環状部材１０″をインサートすることで一体化したり、合成樹脂材製環状部材１０′を成形後に金属材製環状部材１０″に融着する。他は上記実施形態と同様とされ、歯面形状を示す展開図は図４と同様となる。図１１は本発明の第４変形例を示し、第３変形例との相違は、第１変形例と同様の切欠き１０ｃを合成樹脂材製部分１０Ａ′に設けた点にあり、歯面形状を示す展開図は図６と同様となる。図１２は本発明の第５変形例を示し、第３変形例との相違は、第２変形例と同様の切欠き１０ｃを合成樹脂材製部分１０Ａ′に設けた点にあり、歯面形状を示す展開図は図８と同様となる。
【００２１】
図１３、図１４は本発明の第６変形例を示す。上記実施形態との相違は、各歯１０Ａは、１つの合成樹脂材製部分１０Ａ′と２つの金属材製部分１０Ａ″とを有し、両金属材製部分１０Ａ″により合成樹脂材製部分１０Ａ′が挟まれる。また、１つの合成樹脂材製環状部材１０′と２つの金属材製環状部材１０″とを備え、合成樹脂材製環状部材１０′に一体化された環状ベース部材１０Ｂが一方の金属材製環状部材１０″の一側と他方の金属材製環状部材１０″の一側に一体化されることで、一対の金属材製環状部材１０″により合成樹脂材製環状部材１０′が挟まれている。他は上記実施形態と同様とされる。図１５、図１６は本発明の第７変形例を示し、第６変形例との相違は、各合成樹脂材製部分１０Ａ′に、両歯面１０ａの間において歯１０Ａの先端において開口する切欠き１０ｃが設けられている点にある。なお、本第７変形例の切欠き１０ｃは歯幅方向において合成樹脂材製部分１０Ａ′の両端間にのみ設けられるが、図１７、図１８の第８変形例に示すように歯幅方向における全域に渡るように切欠き１０ｃを設けてもよい。
【００２２】
図１９は本発明の第９変形例を示す。上記第６変形例との相違は、環状ベース部材１０Ｂに代えて、両金属材製環状部材１０″を連結する環状連結部１０ｅ″を有し、両金属材製環状部材１０″と環状連結部１０ｅ″は一体成形され、環状連結部１０ｅ″の外周に合成樹脂材製環状部材１０′が設けられている点にある。この場合、合成樹脂材製環状部材１０′と金属材製環状部材１０″との一体化の手段は特に限定されず、合成樹脂材製環状部材１０′の射出成形時に成形型内に環状連結部１０ｅ″を介して一体化された両金属材製環状部材１０″をインサートすることで一体化したり、合成樹脂材製環状部材１０′を成形後に金属材製環状部材１０″に融着する。他は第９変形例と同様とされ、歯面形状を示す展開図は図１３と同様となる。図２０は本発明の第１０変形例を示し、第９変形例との相違は、第７変形例と同様の切欠き１０ｃを合成樹脂材製部分１０Ａ′に設けた点にあり、歯面形状を示す展開図は図１５と同様となる。図２１は本発明の第１１変形例を示し、第９変形例との相違は、第８変形例と同様の切欠き１０ｃを合成樹脂材製部分１０Ａ′に設けた点にあり、歯面形状を示す展開図は図１７と同様となる。
【００２３】
図２２、図２３は本発明の第１２変形例を示す。上記実施形態との相違は、合成樹脂材製環状部材１０′と金属材製環状部材１０″との接合部の外周に、グリース溜置用の溝２０が形成されている。溝２０は、合成樹脂材製環状部材１０′の外周縁と金属材製環状部材１０″の外周縁を面取りすることで断面Ｖ字状とされている。溝２０にグリースを溜めることでウォームホイール１０とウォーム１１の噛み合いの円滑化を図ることができる。なお、各変形例において同様の溝２０を設けてもよい。
【００２４】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、各歯における合成樹脂材製部分と金属材製部分とは共に単一でもよいし、共に２以上であってもよく、少なくとも一つの合成樹脂材製部分と少なくとも一つの金属材製部分とを備えていればよい。また、ウォームホイール以外の歯車に本発明を適用してもよい。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、騒音低減、伝達トルクの増大、噛み合いの円滑化を図ることができ、しかも容易に製造できる歯車を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置の縦断面図
【図２】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置の横断面図
【図３】本発明の実施形態のウォームホイールとウォームの側面図
【図４】本発明の実施形態のウォームホイールの歯面形状を示す部分展開図
【図５】本発明の実施形態のウォームホイールの断面図
【図６】本発明の第１変形例のウォームホイールの歯面形状を示す部分展開図
【図７】本発明の第１変形例のウォームホイールの断面図
【図８】本発明の第２変形例のウォームホイールの歯面形状を示す部分展開図
【図９】本発明の第２変形例のウォームホイールの断面図
【図１０】本発明の第３変形例のウォームホイールの断面図
【図１１】本発明の第４変形例のウォームホイールの断面図
【図１２】本発明の第５変形例のウォームホイールの断面図
【図１３】本発明の第６変形例のウォームホイールの歯面形状を示す部分展開図
【図１４】本発明の第６変形例のウォームホイールの断面図
【図１５】本発明の第７変形例のウォームホイールの歯面形状を示す部分展開図
【図１６】本発明の第７変形例のウォームホイールの断面図
【図１７】本発明の第８変形例のウォームホイールの歯面形状を示す部分展開図
【図１８】本発明の第８変形例のウォームホイールの断面図
【図１９】本発明の第９変形例のウォームホイールの断面図
【図２０】本発明の第１０変形例のウォームホイールの断面図
【図２１】本発明の第１１変形例のウォームホイールの断面図
【図２２】本発明の第１２変形例のウォームホイールの部分斜視図
【図２３】本発明の第１２変形例のウォームホイールの断面図
【符号の説明】
１０  ウォームホイール（歯車）
１０Ａ  歯
１０Ａ′  合成樹脂材製部分
１０Ａ″  金属材製部分
１０′  合成樹脂材製環状部材
１０″  金属材製環状部材
２０  溝
【図１】
2004225769.tif 000003
【図２】
2004225769.tif 000004
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2004225769.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2004225769.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2004225769.tif 000021
【図２０】
2004225769.tif 000022
【図２１】
2004225769.tif 000023
【図２２】
2004225769.tif 000024
【図２３】
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