(57)【要約】【課題】簡単な構成で、かつ、バックラッシに起因する騒音の発生を確実に抑制することができる歯車および電動パワーステアリング装置を提供すること。【構成】歯車本体２１の第１環状凹部２４および第２環状凹部３４には、それぞれ、止め輪２６，３６および制振材２８，３８が配置されている。止め輪２６、３６は、装着状態で、各環状凹部２４，３４の底面２４Ｃ，３４Ｃに摺動可能である。制振材２８，３８は、第１ねじ３０および第２ねじ４０によって押圧部材２９、３９とともに歯車本体２１に固定されており、歯車本体２１の各環状凹部２４，３４の底面２４Ｃ，３４Ｃに押し付けられている。【効果】止め輪２６，３６および制振材２８，３８という２種の部材で従動歯車本体２１の振動を吸収するので、従動歯車１４の振動を確実に抑えることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯車本体と、歯車本体の側面に相対摺動可能に装着された環状体と、環状体の径方向内方で歯車本体の側面に沿わされた制振材と、制振材を歯車本体の側面に押圧する押圧部材とを備えることを特徴とする歯車。
【請求項２】
請求項１において、前記歯車本体の各側面に、制振材および押圧部材が配置され、
押圧部材を制振材とともに歯車本体の対応する側面に固定するための複数の固定部材を備え、
歯車本体の一側面に対応する固定部材と他側面に対応する固定部材とは、歯車本体の周方向に関して交互に配置されていることを特徴とする歯車。
【請求項３】
操舵補助力を発生する電動モータと、電動モータにより駆動される駆動歯車と、駆動歯車に噛み合う従動歯車とを備え、従動歯車として請求項１または２記載の歯車を用い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、および、この歯車を従動歯車として用い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】
自動車用の電動パワーステアリング装置には、駆動歯車および従動歯車を含む減速機が用いられている。例えばコラム型ＥＰＳでは、電動モータの出力回転を、減速機において小歯車から大歯車に伝えることで減速するとともに出力を増幅した後、操舵軸に付与することで、ステアリング操作をトルクアシストしている。
減速機に含まれる駆動歯車および従動歯車の噛み合いには適度なバックラッシが必要である。しかし、例えば悪路を走行してタイヤからの反力が入力された際などに、このバックラッシに起因して、駆動歯車と従動歯車との間で歯打ち音が発生することがある。これらの音が車室内に騒音として伝わると運転者に不快感を与えることになる。
【０００３】
そこで、駆動歯車と従動歯車との間で歯打ち音が発生しないように、従来から、種々の提案がなされている。たとえば、従動歯車をハブと歯とに分割し、ハブと歯との間に環状の弾性体を介在させることで、従動歯車の振動を低減させたものがある（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−３５５７００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、上記特許文献１などの減速機は構造が複雑化してしまい、コストがかさむという問題がある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で、かつ、バックラッシに起因する騒音の発生を確実に抑制することができる歯車を提供することを目的とする。
また、本発明は、バックラッシに起因する騒音の発生を確実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提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明は、歯車本体（２１）と、歯車本体の側面（２１Ａ，２１Ｂ）に相対摺動可能に装着された環状体（２６，３６）と、環状体の径方向内方で歯車本体の側面に沿わされた制振材（２８，３８）と、制振材を歯車本体の側面に押圧する押圧部材（２９，３９）とを備えることを特徴とする歯車（１４）である。
本発明では、歯車本体の回転に伴って歯車本体の側面と環状体との間に生じる摩擦力によって、歯車本体の振動が減衰する。また、歯車本体の側面には制振材が押圧されており、この制振材の働きによって歯車本体の振動が減衰する。これら環状体および制振材という二部材で歯車本体の振動を吸収させるので、歯車の振動を確実に抑えることができる。これにより、他の歯車との噛み合い時において、バックラッシュに起因する音を低減することができる。
【０００６】
また、歯車本体の各側面に、制振材および押圧部材が配置され、押圧部材を制振材とともに歯車本体の対応する側面に固定するための複数の固定部材（３０，４０）を備え、歯車本体の一側面（２１Ａ）に対応する固定部材（３０）と他側面（２１Ｂ）に対応する固定部材（４０）とは、歯車本体の周方向に関して交互に配置されていることが好ましい（請求項２）。
【０００７】
かかる場合は、歯車本体の両側面で歯車本体の振動を吸収するので、歯車本体の振動を確実に抑えることができる。
ところで、歯車本体の両側面から、制振材を押圧部材で各側面に押し付ける際の固定は、その歯車本体の厚みが大きくならないように、両押圧部材を１本のねじを用いてねじ止めすることが考えられるが、両方の押圧部材のねじ孔の位置合わせ等に時間を要する等して、その組立て性が悪くなることが想定される。請求項２のように、歯車本体の一側面側に対応する固定部材と他側面に対応する固定部材とを歯車本体の周方向に交互に配置すれば、ねじ孔の位置合わせの工程等を省略することができ、組立て性が向上する。
【０００８】
操舵補助力を発生する電動モータ（１１）と、電動モータにより駆動される駆動歯車（１３）と、駆動歯車に噛み合う従動歯車（１４）とを備え、従動歯車として上記の歯車を用いた電動パワーステアリング装置（１）であれば好ましい（請求項３）。
本発明によれば、電動パワーステアリング装置において、駆動歯車と従動歯車とのバックラッシュに起因する音を低減することができ、騒音の発生を低減することができる。
【０００９】
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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、本発明にかかる歯車が適用された一実施形態の電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、電動パワーステアリング装置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とは図示しない中間軸を介して連結される、例えばラックアンドピニオン機構からなるステアリング機構４とを有している。ステアリング機構４は、たとえば直線往復動自在のラックバー（図示せず）を有している。このラックバーの両端部にそれぞれ結合されたタイロッド５が、対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する操向輪６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、この回転がステアリング機構４によって、自動車の左右方向に沿ってのラックバーの直線運動に変換され、操向輪６の転舵が達成される。
【００１１】
ステアリングシャフト３は、操舵部材２に連なる入力軸３ａと、ステアリング機構４に連なる出力軸３ｂとに分割されており、これら入力軸３ａ、出力軸３ｂはトーションバー８を介して同一の軸線上で、相対回転可能に互いに連結されている。
トーションバー８を介する入力軸３ａ、出力軸３ｂ間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９が設けられており、このトルクセンサ９のトルク検出結果は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ：電子制御ユニット）１０に与えられる。ＥＣＵ１０では、トルク検出結果や図示しない車速センサから与えられる車速検出結果等に基づいて、操舵補助用の電動モータ１１を駆動制御する。電動モータ１１の出力回転が減速機１２を介して減速されてステアリングシャフト３の出力軸３ｂに伝達され、さらにステアリング機構４にてラックバーの直線運動に変換されて、操舵が補助される。
【００１２】
減速機１２は、電動モータ１１により回転駆動される駆動歯車１３と、この駆動歯車よりも大きな径の従動歯車１４とを有している。駆動歯車１３および従動歯車１４は、周面に回転軸に対して斜め向きの歯すじが刻まれたはすば歯車であり、互いに噛み合った状態でギアハウジング１５内に収容されている。
ギアハウジング１５は、アルミニウム合金等の軽金属または鋳鉄のダイキャスト製であり、駆動歯車１３および従動歯車１４を収容する歯車収容部１５Ａと、電動モータ１１が装着される電動モータ装着部１５Ｂとを有している。歯車収容部１５Ａには、グリース等の潤滑剤が充填されている。
【００１３】
駆動歯車１３は、電動モータ装着部１５Ｂに装着された電動モータ１１の出力軸１１ａと同軸上に配置されている。駆動歯車１３は、鋼鉄製であり、その軸長方向に離隔する第１および第２の端部１３ａ，１３ｂを有し、第１および第２の端部１３ａ，１３ｂ間の中間部１３ｃに歯部を有する。駆動歯車１３の第１の端部１３ａと、電動モータ１１の出力軸１１ａとは、筒状の継手１６を介して動力伝達可能に連結されている。駆動歯車１３の第１および第２の端部１３ａ，１３ｂは、対応する軸受１７，１８をそれぞれ介してギアハウジング１５に回転自在に支持されている。
【００１４】
従動歯車１４は、例えば外径が１２０ｍｍ程度の鋼鉄製円板からなる歯車本体２１を有しており、歯車本体２１の外周１４ａには、駆動歯車１３と噛み合う歯部が形成されている。歯車本体２１は、その回転中心に、ステアリングシャフト３の出力軸３ｂが挿通する挿通孔２２を有している。従動歯車１４は、ステアリングシャフト３の出力軸３ｂの軸方向中間部に一体回転可能に、かつ、軸方向に移動不能に連結されている。
【００１５】
図２は、従動歯車の構成を示す図であり、図１の矢印Ａ方向からみた状態を示している。図３は、図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。説明上の便宜のため、従動歯車１４の歯車本体２１の両側面２１Ａ，２１Ｂについて、入力軸３ａ側の面を第１側面２１Ａとし、ステアリング機構４側の面を第２側面２１Ｂとして説明する。
図２および図３を参照して、この従動歯車１４の歯車本体２１の両側面２１Ａ，２１Ｂには、それぞれ、第１環状凹部２４および第２環状凹部３４が形成されている。第１環状凹部２４および第２環状凹部３４は同様の形状を有している。第１環状凹部２４内には、環状体としての止め輪２６および環状の制振材２８が収容されており、第２環状凹部３４内には、環状体としての止め輪３６および環状の制振材３８が収容されている。歯車本体２１を挟むように配置された、これらの止め輪２６，３６および制振材２８，３８によって従動歯車１４の振動が抑制される。
【００１６】
これらの止め輪２６，３６および制振材２８，３８を、第１側面２１Ａ側の止め輪２６および制振材２８を例にとって説明する。
第１環状凹部２４は、歯車本体２１の径方向に互いに対向する環状の第１内壁面２４Ａおよび第２内壁面２４Ｂと、底面２４Ｃとにより区画されている。第１内壁面２４Ａは相対的に大径であり、第２内壁面２４Ｂは、相対的に小径である。
【００１７】
第１環状凹部２４の第１内壁面２４Ａには、底面２４Ｃから連なる第１環状溝２５が全周に渡って形成されている。この第１環状溝２５に、止め輪２６が嵌め入れられている。
止め輪２６はＣ形状のばね鋼製のものである。いったん縮径された止め輪２６は、第１環状溝２５に嵌り込んだ後に弾性的に復元して拡径し、止め輪２６の外径部は、例えば０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの締代で、第１環状溝２５の溝底に嵌合している。このように、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度の緩い締代で嵌合された止め輪２６は、通常は従動歯車１４と一体に回転しているが、従動歯車１４に大きな衝撃や振動が加わったときは従動歯車１４に対して円周方向（矢印Ｃ方向）に摺動するようになっている。すなわち、駆動歯車１３と従動歯車１４との間で歯打ちや噛み合い振動が生じた場合に、止め輪２６が、歯打ちや噛み合い振動の衝撃で歯車本体２１と異なる位相で振動し、その位相の違いにより歯車本体２１の振動を打ち消す。また、止め輪２６と歯車本体２１との間に摩擦が発生し、その摩擦により歯車本体２１の振動エネルギーを吸収する。こうして、従動歯車１４の振動が抑えられる。
【００１８】
この止め輪２６は汎用のものであり、中間部分２６ａにおいて径方向に関する幅が大きく設定され、両端２６ｂ，２６ｃに近づくにつれて径方向の幅が小さく設定された形状を有している。止め輪２６の両端２６ｂ，２６ｃには、径方向内方に膨らんだ膨らみ部２７が形成されている。この膨らみ部２７には、先の尖った工具（図示せず）を係合させるための工具係合孔２７Ａが形成されている。なお、止め輪２６はＣ形状として説明したが、環状であれば、Ｏ形状、すなわち円形のものであってもよいし、多角形のものであってもよい。
【００１９】
本実施の形態では、制振材２８が騒音低減に大きく寄与する。すなわち、上記の制振材２８は、第１環状凹部２４内において、止め輪２６よりも径方向内方に配置され、底面２４Ｃに接している。制振材２８は、例えば外径１００ｍｍ程度、内径５０ｍｍ程度、厚みが１ｍｍ程度のリング状の鉛板である。制振材２８には、後述のねじ孔３１に対応する位置にねじ挿通孔２８ａが形成されている。
【００２０】
この制振材２８上に、押圧部材２９が重ねて配置されている。押圧部材２９は、リング状の鋼板である。外径および内径が制振材２８と同じ寸法にされており、厚みは、歯車本体２１の第１側面２１Ａよりも外側に突出することがないように例えば５ｍｍ程度に設定されている。押圧部材２９には、後述のねじ孔３１に対応する位置にねじ挿通孔２９ａが形成されている。
【００２１】
複数（本実施形態では４本）の第１ねじ３０が、制振材２８のねじ挿通孔２８ａ、および押圧部材２９のねじ挿通孔２９ａを挿通し、第１環状凹部２４の底面２４Ｃに形成されたねじ孔３１にねじ込まれ、これにより、制振材２８および押圧部材２９が歯車本体２１に４箇所で固定されている。これらの第１ねじ３０は、歯車本体２１の周方向に等しい間隔を隔てて配置されている。押圧部材２９はその第１ねじ３０の締結力を受けて、制振材２８を第１環状凹部２４の底面２４Ｃに向けて押圧しており、制振材２８は、その全周全面において、第１環状凹部２４の底面２４Ｃに密着している。制振材が広い範囲で第１環状凹部２４の底面２４Ｃに密着しており、従動歯車１４の振動は抑えられる。特に、この実施形態では、歯車本体２１の第１側面１４Ａ側において、環状の止め輪２６と制振材２８という二部材の働きにより従動歯車１４の振動が抑えられている。
【００２２】
一方で、歯車本体２１の第２側面２１Ｂ側の第２環状凹部３４には、止め輪３６および制振材３８が収容されている。これらの止め輪３６および制振材３８は、第１側面２１Ａ側の止め輪２６および制振材２８とは対称となるように配置されている。
第２環状凹部３４は、歯車本体の径方向に互いに対向する、環状の第３内壁面３４Ａおよび第４内壁面３４Ｂと、底面３４Ｃとにより区画されている。第３内壁面３４Ａは相対的に大径であり、第４内壁面２４Ｂは、相対的に小径である。
【００２３】
第２環状凹部３４の第３内壁面３４Ａには、底面３４Ｃから連なる第２環状溝３５が全周に渡って形成されている。この第２環状溝３５に、環状体としての止め輪３６が嵌め入れられている。この止め輪３６は、第１側面２１Ａ側の止め輪２６と同じ構成のものであり、第２環状凹部３４からの抜け落ちが達成された状態で、底面３４Ｃに摺動可能に配置されている。この止め輪３６の働きにより、歯車本体２１の振動が抑えられる。
【００２４】
第２環状凹部３４には、環状の制振材３８が配置されている。制振材３８は底面３４Ｃに接している。制振材３８は、上述の制振材２８と同じ構成のものである。第２環状凹部３４内おいては、制振材３８に押圧部材３９が重ねて配置されている。この押圧部材３９も、上述の押圧部材３９と同様の構成である。
この第２側面２１Ｂ側の制振材３８および押圧部材３９も、第１側面２１Ａ側と同様に、歯車本体２１にねじ止めにより固定される。具体的には、複数（本実施形態では４本）の第２ねじ４０が、制振材３８のねじ挿通孔３８ａ、および押圧部材３９のねじ挿通孔３９ａを挿通し、第２環状凹部３４の底面３４Ｃに形成されたねじ孔４１にねじ込まれ、これにより、制振材３８および押圧部材３９が歯車本体２１に４箇所で固定されている。これらの第２ねじ４０は、歯車本体２１の周方向に等しい間隔を隔てて配置されている。押圧部材３９はその第２ねじ４０の締結力を受けて、制振材３８を第２環状凹部３４の底面３４Ｃに向けて押圧しており、制振材３８は、その全周で、第２環状凹部３４の底面３４Ｃに密着している。環状の止め輪３６に加え、歯車本体２１に密着して配置される制振材３８の働きにより、従動歯車１４の振動が抑えられている。
【００２５】
歯車本体２１には、第１および第２側面２１Ａ，２１Ｂから、それぞれ対応する第１ねじ３０および第２ねじ４０が固定されるが、第１ねじ３０と第２ねじ４０とで、歯車本体２１の周方向に関して固定位置がずらされている。歯車本体２１の第１側面２１Ａには、第１側面２１Ａ側から第１ねじ３０を挿入するためのねじ孔３１が４個形成されている。  一方、歯車本体２１の第２側面２１Ｂには、第１側面２１Ｂ側から第２ねじ４０を挿入するためのねじ孔４１が４個形成されている。各ねじ孔３１，４１は、図３のように貫通孔であってもよいが、有底孔であってもよい。
【００２６】
ねじ孔３１は、歯車本体２１の周方向に互いに等しい間隔を隔てて配置されている。ねじ孔４１は、ねじ孔３１と同じ円周上に、周方向に等しい間隔を隔てて配置されている。そして、歯車本体２１の周方向に交互に配置された第１ねじ３０および第２ねじ４０は、歯車本体２１の周方向に互いに等しい間隔を隔てて配置されている。換言すると、歯車本体２１の周方向に関して、隣接する第１ねじ３０と第２ねじ４０の配置間隔は、第１ねじ３０（第２ねじ４０）の配置間隔の半分に設定されている。
【００２７】
この実施形態では、止め輪２６，３６および制振材２８，３８という二種の部材で従動歯車本体２１の振動を吸収するので、従動歯車１４の振動を確実に抑えることができる。これにより、例えば悪路を走行してタイヤからの反力が入力された際などに、駆動歯車と従動歯車との間で歯打ち音が発生することがなく、運転者に不快感を与えることない。
また、歯車本体２１の両側面２１Ａ，２１Ｂを挟むように制振材２８，３８を配置しているので、歯車本体２１の振動を確実に抑えることができる。
【００２８】
さらに、歯車本体２１に第１ねじ３０と第２ねじ４０とを、周方向に交互に配置しているので、歯車本体の肉厚が大きくなることなく、かつ、良好な組み立て性を実現できる。
また、歯車本体２１の各側面２１Ａ，２１Ｂに相対摺動可能な環状体として、汎用の止め輪２６，３６を用いたので、コストを安くすることができる。
本実施形態においては、制振材２８として鉛材を用いたものを例にとって説明したが、これに限られず、たとえば、鋳鉄、Ｆｅ−Ａｌ合金、Ｍｎ−Ｃｕ合金、Ｃｒ合金、Ｓｎキルド鋼、Ｍｇ−Ｚｒ合金等を制振材として用いることもできる。また、この他にも、歯車本体２１の各側面２１Ａ，２１Ｂの環状凹部２４，３４に例えばエラストマを含む制振粘着材の層を介してアルミニウム箔を積層した２層構造の制振材を用いて振動エネルギーを減衰させることもできる。
【００２９】
また、歯車本体２１の両側の制振材２８，３８および押圧部材２９，３９を共通のねじで一括して歯車本体２１に固定するようにしてもよい。
上述の実施形態では、駆動歯車１３および従動歯車１４は、周面に回転軸に対して斜め向きの歯すじが刻まれたはすば歯車であるとして説明したが、駆動歯車がウォーム軸で、従動歯車がこのウォーム軸に噛み合うウォームホイールからなるウォームギアを搭載した電動パワーステアリング装置にも、本発明を適用することができる。
【００３０】
その他、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことが可能である。
【実施例】
【００３１】
実施例１：上記の図３と同じ構造の鋼鉄製の歯車本体の両面に、上記の図３と同様にして、止め輪を取り付けるとともに、制振材および鉄製の押圧板をねじ固定した。歯車本体の外径は１２０ｍｍ、厚みは２０ｍｍである。歯車本体の環状溝の溝底に対する止め輪の締代を０．１５ｍｍとした。押圧板として、外径１０８ｍｍ、内径５２ｍｍ、厚さ５ｍｍの一般構造用圧延鋼材（ＪＩＳ  ＳＳ４０）を用いた。制振材として、押圧板とは同一の内径、外径を持ち、厚みが１ｍｍである鉛板を用いた。
【００３２】
実施例２：実施例１と同じ仕様の歯車本体の両面に、エストラマを含む制振粘着剤の層を介してアルミニウム箔を積層した２層構造の制振材（サウンドダンパー：登録商標。北川工業株式会社製）を取り付けた。
比較例１：実施例１と同じ仕様の歯車本体のみで、歯車を構成した。
（試験方法）
上記の実施例１，２および比較例１をそれぞれワイヤで吊るし、各例の一方の面を樹脂ハンマーで叩き、他方の面にピックアップが取り付けられた加速度式振動計を用いて、振動の加速度振幅が所定レベル（加振直後のレベルよりも４０ｄｂ減衰するレベル）まで減衰するまでの経過時間をそれぞれ測定した。
（試験結果）
樹脂ハンマーによる加振から振動が所定レベルまで減衰するまでに要する時間は、
実施例１：０．０２３秒
実施例２：０．０２５秒
実施例３：０．３秒
試験結果から、止め輪と制振材とを併用した実施例１，２では、これらを用いない比較例１と比較して、格段に短い時間（１０分の１以下の時間）で減衰が達成されており、格段に優れた振動減衰効果を発揮できることが判明した。なお、実施例１，２の振動減衰効果はほぼ同じレベルであった。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明にかかる歯車が適用された一実施形態の電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１の矢印Ａ方向からみた従動歯車の構成を示す図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１…電動パワーステアリング装置、１１…電動モータ、１３…駆動歯車、１４…従動歯車（歯車）、２１…歯車本体、２１Ａ…第１側面、２１Ｂ…第２側面、２６…止め輪（環状体）、２８…制振材、２９…押圧部材、３０…第１ねじ（固定部材）、３６…止め輪（環状体）、３８…制振材、３９…押圧部材、４０…第２ねじ（固定部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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