(57)【要約】【課題】軽量なアルミニウム製ハウジングを有し、且つ歯車間の芯間距離の不用意な変動を少なくすることのできる減速機を提供すること。【解決手段】減速機２１は、ハウジング２５内に収容された駆動ギヤ２３および被動ギヤ２４と、駆動ギヤ２３を支持する第１の軸受２９と、被動ギヤ２４を支持する第２の軸受３３とを備えている。ハウジング２５は、アルミニウムを含む主ハウジング３７と、主ハウジング３７により支持された副ハウジング３８とを含んでいる。副ハウジング３８は、第１の軸受２９を支持する第１の部分３８ａと、第２の軸受３３を支持する第２の部分３８ｂと、第１および第２の部分３８ａ，３８ｂを互いに連結する連結部３８ｃとを含んでいる。副ハウジング３８は、アルミニウムよりも熱膨張係数の低い材料により形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
ハウジング内に収容され互いに噛み合う駆動ギヤおよび被動ギヤと、
駆動ギヤを回転自在に支持する第１の軸受と、
被動ギヤを回転自在に支持する第２の軸受とを備え、
上記ハウジングは、アルミニウムを含む主ハウジングと、主ハウジングにより支持された副ハウジングとを含み、
副ハウジングは、第１の軸受を支持する第１の部分と、第２の軸受を支持する第２の部分と、第１および第２の部分を互いに連結する連結部とを含み、
副ハウジングは、アルミニウムよりも熱膨張係数の低い材料により形成されていることを特徴とする減速機。
【請求項２】
請求項１において、上記副ハウジングは鉄を含むことを特徴とする減速機。
【請求項３】
請求項２において、上記駆動ギヤおよび被動ギヤは鉄を含むことを特徴とする減速機。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項において、副ハウジングの少なくとも一部は主ハウジングに鋳ぐるまれていることを特徴とする減速機。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の減速機を用いて、操舵補助用の電動モータの出力回転を減速することを特徴とする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、減速機およびこれを用いる電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両に備えられる電動パワーステアリング装置には、電動モータの出力回転を減速機を介して舵取り機構に伝達するものがある（例えば、特許文献１参照）。具体的には、電動モータの出力軸からの出力が、減速機の小歯車に入力され、さらに、小歯車に噛み合う大歯車に伝えられる。大歯車に伝えられた動力は、ステアリングシャフト等を介して舵取り機構に与えられる。
【特許文献１】特開２００３−１５６１２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
通常、上記の小歯車および大歯車は、軽量なアルミニウム製のハウジングに収容されている。ハウジングは、軸受を介して小歯車および大歯車のそれぞれを回転自在に支持している。
アルミニウムは、熱膨張係数が比較的高いことにより、周囲の温度変化に起因して比較的大きく膨張、収縮する。その結果、ハウジングに支持されている小歯車用の軸受と大歯車用の軸受との相対位置が温度変化に起因して変動し易く、両歯車の軸線間の距離（芯間距離）が変動し易い。芯間距離が変動すると、両歯車の噛み合いに悪影響が出てしまう。具体的には、芯間距離が短くなることにより、両歯車間のバックラッシが過度に詰まって駆動トルクが増大してしまう。また、芯間距離が遠くなることにより、両歯車間のバックラッシが過度に広がって歯打ち音が大きくなってしまう。
【０００４】
上記の問題は、ハウジングの近傍に配置される電動モータの発熱量が大きく、また、使用時の温度範囲が幅広い電動パワーステアリング装置に顕著であるが、減速機を備える他の一般の装置にも存在する。
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、歯車間の芯間距離の不用意な変動を少なくすることのできる減速機およびこれを用いる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。
【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、ハウジング（２５）と、ハウジング（２５）内に収容され互いに噛み合う駆動ギヤ（２３）および被動ギヤ（２４）と、駆動ギヤ（２３）を回転自在に支持する第１の軸受（２９，３０）と、被動ギヤ（２４）を回転自在に支持する第２の軸受（３３，３４）とを備え、上記ハウジング（２５）は、アルミニウムを含む主ハウジング（３７，３９）と、主ハウジング（３７，３９）により支持された副ハウジング（３８，４０）とを含み、副ハウジング（３８，４０）は、第１の軸受（２９，３０）を支持する第１の部分（３８ａ，４０ａ）と、第２の軸受（３３，３４）を支持する第２の部分（３８ｂ，４０ｂ）と、第１および第２の部分（３８ａ，４０ａ，３８ｂ，４０ｂ）を互いに連結する連結部（３８ｃ，４０ｃ）とを含み、副ハウジング（３８，４０）は、アルミニウムよりも熱膨張係数の低い材料により形成されていることを特徴とする減速機（２１）を提供するものである（請求項１）。
【０００６】
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
本発明によれば、熱膨張係数の低い材料により形成された第１および第２の部分で第１および第２の軸受を支持し、且つこれら第１および第２の部分を熱膨張係数の低い材料により形成された連結部で連結している。これにより、第１および第２の軸受間の距離が温度変化に起因して変動することを抑制できる。その結果、駆動ギヤおよび被動ギヤの互いの軸線間の距離（芯間距離）が不用意に変動することを抑制でき、両歯車間のバックラッシの不用意な変動を抑制できる。バックラッシが過度に詰まって駆動トルクが増大してしまうことや、バックラッシが過度に広がって歯打ち音が大きくなってしまうことを防止できる。
【０００７】
また、本発明において、上記副ハウジング（３８，４０）は鉄を含む場合がある（請求項２）。この場合、主ハウジングの熱膨張係数に比べて、副ハウジングの熱膨張係数を確実に小さくすることができる。
また、本発明において、上記駆動ギヤ（２３）および被動ギヤ（２４）は鉄を含む場合がある（請求項３）。この場合、駆動ギヤおよび被動ギヤの熱膨張係数を小さなものにできる。その結果、駆動ギヤおよび被動ギヤに、熱膨張および熱収縮に起因する芯間距離の不用意な変動が生じることをより確実に防止できる。
【０００８】
また、本発明において、副ハウジング（３８，４０）の少なくとも一部は主ハウジング（３７，３９）に鋳ぐるまれている場合がある（請求項４）。この場合、主ハウジングと副ハウジングとの結合力を高くでき、主ハウジングによって副ハウジングを確実に支持しておくことができる。
また、本発明は、上記の減速機（２１）を用いて、操舵補助用の電動モータ（２０）の出力回転を減速することを特徴とする電動パワーステアリング装置（１）を提供するものである（請求項５）。本発明によれば、駆動ロスが少なく、且つ静粛性に優れた電動パワーステアリング装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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電動パワーステアリング装置１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に連結され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に自在継手４を介して連結されている中間軸５と、この中間軸５に自在継手６を介して連結されているピニオン軸７と、ピニオン軸７の先端部に設けられたピニオン８に噛み合うラック９を形成して車両の左右方向に延びるラック軸１０とを有している。
【００１０】
ラック軸１０の両端部にはそれぞれタイロッド１１が連結されており、各タイロッド１１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１２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、この回転は中間軸５等を介してピニオン８に伝達され、ピニオン８およびラック９によって、車両の左右方向に沿うラック軸１０の直線運動に変換される。これにより車輪１２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に連なる入力軸としての第１の操舵軸１３と、自在継手４に連なる出力軸としての第２の操舵軸１４とを有している。これら第１および第２の操舵軸１３，１４は、トーションバー１５を介して同軸上に互いに連結されている。
トーションバー１５の近傍には、トーションバー１５のねじれに起因する第１の操舵軸１３と第２の操舵軸１４との相対回転変位量を検出するトルクセンサ１６が設けられている。このトルクセンサ１６の検出信号は、制御部１７に与えられる。制御部１７は、トルクセンサ１６からの検出信号に基づいて操舵部材２に加えられた操舵トルクを算出する。そして、算出した操舵トルクや車速センサ１８からの車速検出信号等に基づいて、ドライバ１９を介して操舵補助用の電動モータ２０の駆動を制御する。これにより、電動モータ２０が駆動し、その出力回転（動力）が、減速機２１で減速されて第２の操舵軸１４へ伝達される。第２の操舵軸１４に伝えられた動力は、さらに中間軸５等を介して、上記ラック軸１０、タイロッド１１およびナックルアーム等を含む舵取り機構２２に伝えられ、運転者の操舵が補助される。
【００１２】
減速機２１は、電動モータ２０の出力軸２０ａに連なる小歯車としての駆動ギヤ２３と、駆動ギヤ２３に噛み合い第２の操舵軸１４に連なる大歯車としての被動ギヤ２４と、これら駆動ギヤ２３および被動ギヤ２４を収容するハウジング２５とを含んでいる。
図２は、図１の減速機２１周辺の要部の断面図である。図２を参照して、駆動ギヤ２３および被動ギヤ２４は、それぞれ、例えばはすば歯車からなり、これら駆動ギヤ２３および被動ギヤ２４によって平行軸歯車機構が形成されている。なお、駆動ギヤ２３および被動ギヤ２４は、それぞれ、平歯車等であってもよい。また、駆動ギヤとしてウォーム軸を用い、被動ギヤとしてウォームホイールを用い、ウォーム減速機構を構成してもよい。
【００１３】
駆動ギヤ２３および被動ギヤ２４は、それぞれ、アルミニウムよりも熱膨張係数の低い材料を用いて形成されている。具体的には、鉄を含む材料で形成されている。駆動ギヤ２３および被動ギヤ２４の互いの噛み合いは、金属同士の噛み合いとなり、大きなトルクを伝達することができる。
駆動ギヤ２３の軸線２３ａおよび被動ギヤ２４の軸線２４ａは、それぞれ、ステアリングシャフト３の軸方向Ｓに平行である。駆動ギヤ２３および被動ギヤ２４の互いの軸線２３ａ，２４ａ間には、所定の距離（芯間距離Ｄ）が設けられている。
【００１４】
駆動ギヤ２３は、被動ギヤ２４に噛み合う歯部２６と、歯部２６の一対の端部からそれぞれ延設される一対の支軸２７，２８とを含んでいる。一方の支軸２７は、電動モータ２０の出力軸２０ａにスプライン嵌合等により一体回転可能に連結されている。一方の支軸２７および他方の支軸２８のそれぞれには、駆動ギヤ２３を回転自在に支持する一対の第１の軸受２９，３０が設けられている。これら第１の軸受２９，３０の内輪２９ａ，３０ａが、対応する支軸２７，２８のそれぞれに一体回転可能に外嵌されている。各第１の軸受２９，３０は、アンギュラ玉軸受等の転がり軸受からなる。駆動ギヤ２３と被動ギヤ２４との噛み合いには、適度なバックラッシが設けられている。
【００１５】
被動ギヤ２４は、ステアリングシャフト３の第２の操舵軸１４に一体回転可能且つ軸方向に相対移動不能に外嵌されている。被動ギヤ２４の一側面３１が、第２の操舵軸１４の環状の段部３２に受けられて軸方向Ｓの上方への相対移動が規制されている。
被動ギヤ２４の支軸としての上記第２の操舵軸１４には、被動ギヤ２４を回転自在に支持するための一対の第２の軸受３３，３４が設けられている。各第２の軸受３３，３４は、アンギュラ玉軸受等の転がり軸受からなり、被動ギヤ２４を軸方向に挟んでいる。各第２の軸受３３，３４の内輪３３ａ，３４ａは、第２の操舵軸１４に一体回転可能に外嵌されている。
【００１６】
ハウジング２５は、全体として筒状に形成されており、第１のハウジング３５と第２のハウジング３６とを備えている。これら第１および第２のハウジング３５，３６は、軸方向Ｓに互いに対向している。
第１のハウジング３５は、アルミニウムを含む材料により形成された主ハウジング３７と、アルミニウムよりも熱膨張係数の低い材料により形成され、主ハウジング３７に支持された副ハウジング３８とを含んでいる。主ハウジング３７の熱膨張係数に比べて、副ハウジング３８の熱膨張係数は低くされている。
【００１７】
同様に、第２のハウジング３６は、アルミニウムを含む材料により形成された主ハウジング３９と、アルミニウムよりも熱膨張係数の低い材料により形成され、主ハウジング３９に支持された副ハウジング４０とを含んでいる。主ハウジング３９の熱膨張係数に比べて、副ハウジング４０の熱膨張係数は低くされている。
各主ハウジング３７，３９は、密度が比較的小さい軽量な材料として、例えばアルミニウム合金を用いて形成されている。これら各主ハウジング３７，３８は、車体（図示せず）にボルト等を用いて支持されている。一方の主ハウジング３７の下端の外周部４１と他方の主ハウジング３９の上端の外周部４２とは、互いに当接されており、ボルト（図示せず）を用いて互いに固定されている。一方の主ハウジング３７には、環状のフランジ部４３が設けられており、電動モータ２０のハウジング４４が嵌合固定されている。
【００１８】
各副ハウジング３８，４０は、鉄を含む材料を用いて形成されている。すなわち、各副ハウジング３８，４０は、駆動ギヤ２３および被動ギヤ２４の双方と等しい熱膨張係数を有する材料により形成されている。
各副ハウジング３８，４０は、その一部が、対応する一方の主ハウジング３７および他方の主ハウジング３９にそれぞれ鋳ぐるまれている。換言すれば、一方の主ハウジング３７および他方の主ハウジング３９のそれぞれの鋳造時に、対応する副ハウジング３８，４０がインサートされる。なお、各副ハウジング３８，４０の全部を、対応する主ハウジング３７，３９に鋳ぐるむようにしてもよい。
【００１９】
図３（Ａ）は、一方の副ハウジング３８の単品の斜視図であり、図３（Ｂ）は、他方の副ハウジング４０の単品の斜視図である。図２、図３（Ａ）および図３（Ｂ）を参照して、一方の副ハウジング３８は、全体が単一の部材を用いて一体に形成されており、一方の第１の軸受２９を支持する第１の部分３８ａと、一方の第２の軸受３３を支持する第２の部分３８ｂと、第１および第２の部分３８ａ，３８ｂを互いに連結する連結部３８ｃとを含んでいる。なお、一方の副ハウジング３８は、別個の部材を溶接等により結合させることにより、第１の部分３８ａ、第２の部分３８ｂおよび連結部３８ｃが形成されていてもよい。
【００２０】
同様に、他方の副ハウジング４０は、全体が単一の部材を用いて一体に形成されており、他方の第１の軸受３０を支持する第１の部分４０ａと、他方の第２の軸受３４を支持する第２の部分４０ｂと、第１および第２の部分４０ａ，４０ｂを互いに連結する連結部４０ｃとを含んでいる。なお、他方の副ハウジング４０は、別個の部材を溶接等により結合することにより、第１の部分４０ａ、第２の部分４０ｂおよび連結部４０ｃが形成されていてもよい。
【００２１】
一方の副ハウジング３８の第１の部分３８ａは、筒状に形成されて一方の第１の軸受２９を全周に亘って取り囲んでいる。当該第１の部分３８ａの外周面４５は、一方の主ハウジング３７に接合されている。
第１の部分３８ａの内周面４６には、一方の第１の軸受２９の外輪２９ｂが相対回転を規制されて嵌合されている。軸方向Ｓに関して、第１の部分３８ａの内周面４６の長さＡ１は、一方の第１の軸受２９の外輪２９ｂの長さＡ２以上にされている（Ａ１≧Ａ２）。当該外輪２９ｂの外周面の略全面が、第１の部分３８ａの内周面４６に嵌合している。
【００２２】
一方の副ハウジング３８の第２の部分３８ｂは、筒状に形成されて一方の第２の軸受３３を全周に亘って取り囲んでいる。第２の部分３８ｂの内周面４７には、一方の第２の軸受３３の外輪３３ｂが相対回転を規制されて嵌合されている。軸方向Ｓに関して、第２の部分３８ｂの内周面４７の長さは、一方の第２の軸受３３の外輪３３ｂの長さ以上にされている。当該外輪３３ｂの外周面の略全面が、第１の部分３８ｂの内周面４７に嵌合している。
【００２３】
一方の副ハウジング３８の連結部３８ｃの外周面４８は、円環状に形成されており、一方の主ハウジング３７の相対向する部分と接合されている。連結部３８ｃの一側面４９は、一方の主ハウジング３７の相対向する部分と接合されている。
他方の副ハウジング４０の第１の部分４０ａは、筒状の内周面５０を有している。この内周面５０は、他方の第１の軸受３０を全周に亘って取り囲んでおり、当該他方の第１の外輪３０ｂと相対回転を規制されて嵌合されている。軸方向Ｓに関して、第１の部分４０ａの内周面５０の長さは、他方の第１の軸受３０の外輪３０ｂの長さ以上にされている。当該外輪３０ｂの外周面の略全面が、第１の部分４０ａの内周面５０に嵌合している。
【００２４】
他方の副ハウジング４０の第２の部分４０ｂは、筒状に形成されて他方の第２の軸受３４を全周に亘って取り囲んでいる。第２の部分４０ｂの外周面５１は、他方の主ハウジング３９の相対向する部分に接合されている。第２の部分４０ｂの内周面５２には、他方の第２の軸受３４の外輪３４ｂが相対回転を規制されて嵌合されている。軸方向Ｓに関して、第２の部分４０ｂの内周面５２の長さは、他方の第２の軸受３４の外輪３４ｂの長さ以上にされている。当該外輪３４ｂの外周面の略全面が、第２の部分４０ｂの内周面５２に嵌合している。
【００２５】
他方の副ハウジング４０の連結部４０ｃの外周面５３は、円環状に形成されており、他方の主ハウジング３９の相対向する部分と接合されている。連結部４０ｃの一側面５４は、他方の主ハウジング３９の相対向する部分と接合されている。
一対の第１の軸受２９，３０は、以下のようにして軸方向に位置決めされるとともに、予圧を付与されている。すなわち、他方の第１の軸受３０の外輪３０ｂは、他方の主ハウジング３９の段部５５に当接し位置決めされている。他方の第１の軸受３０の内輪３０ａは、駆動ギヤ２３の他端部の位置決め段部５６に当接することにより、駆動ギヤ２３の一端部側（電動モータ側）への移動が規制されている。
【００２６】
一方の第１の軸受２９の内輪２９ａは、一方の支軸２７の位置決め段部５７に当接することにより、駆動ギヤ２３の他端部側への移動が規制されている。一方の第１の軸受２９の外輪２９ｂは、予圧調整用のねじ部材５８により、他方の第１の軸受３０側へ付勢されている。
ねじ部材５８は、一方の主ハウジング３７に形成されるねじ孔５９にねじ込まれることにより、一対の第１の軸受２９，３０に予圧を付与すると共に、駆動ギヤ２３を軸方向に位置決めしている。ロックナット６０が、予圧調整後のねじ部材５８を止定するためにねじ部材５８に係合されている。
【００２７】
一対の第２の軸受３３，３４は、以下のようにして軸方向に位置決めされるとともに、予圧を付与されている。すなわち、他方の第２の軸受３４の外輪３４ｂは、他方の主ハウジング３９の一側面６１に当接し位置決めされている。他方の第２の軸受３４の内輪３４ａは、被動ギヤ２４の他側面６２に当接することにより、被動ギヤ２４の一端部側（一方の第２の軸受３３側）への移動が規制されている。この他方の第２の軸受３４の内輪３４ａは、第２の操舵軸１４にねじ込まれたねじ部材６３と上記一側面６１とによって軸方向Ｓに挟まれている。
【００２８】
一方の第２の軸受３３の内輪３３ａは、前述したように、被動ギヤ２４の一側面３１に当接することにより、他方の第２の軸受３４側への移動が規制されている。一方の第２の軸受３３の外輪３３ｂは、予圧調整用のねじ部材６４により、他方の第２の軸受３４側へ付勢されている。
ねじ部材６４は、一方の主ハウジング３７に形成されるねじ孔６５にねじ込まれることにより、一対の第２の軸受３３，３４に予圧を付与すると共に、被動ギヤ２４を軸方向Ｓに位置決めしている。ロックナット６６が、予圧調整後のねじ部材６４を止定するためにねじ部材６４に係合されている。
【００２９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。すなわち、主ハウジング３７，３９の材料に比べて熱膨張係数の低い材料により形成された副ハウジング３８，４０の第１および第２の部分３８ａ，３８ｂ、４０ａ，４０ｂで、対応する第１および第２の軸受２９，３３、３０，３４を支持し、且つこれら第１および第２の部分３８ａ，３８ｂ、４０ａ，４０ｂを対応する連結部３８ｃ、４０ｃで互いに連結している。これにより、第１および第２の軸受２９，３３、３０，３４間の距離が温度変化に起因して変動することを抑制できる。
【００３０】
その結果、駆動ギヤ２３および被動ギヤ２４の互いの軸線２３ａ，２４ａ間の距離（芯間距離Ｄ）が不用意に変動することを抑制でき、両歯車２３，２４間のバックラッシの不用意な変動を抑制できる。バックラッシが過度に詰まって駆動トルクが増大してしまうことや、バックラッシが過度に広がって歯打ち音が大きくなってしまうことを防止できる。
また、各副ハウジング３８，４０を、鉄を含む材料で形成していることにより、各主ハウジング３７，３９の熱膨張係数に比べて、各副ハウジング３８，４０の熱膨張係数を確実に小さくすることができる。
【００３１】
さらに、駆動ギヤ２３および被動ギヤ２４を、鉄を含む材料で形成していることにより、駆動ギヤ２３および被動ギヤ２４の熱膨張係数を小さなものにできる。その結果、駆動ギヤ２３および被動ギヤ２４に、熱膨張および熱収縮に起因する芯間距離Ｄの不用意な変動が生じることをより確実に防止できる。
また、各副ハウジング３８，４０の少なくとも一部が、対応する主ハウジング３７，３９に鋳ぐるまれている。これにより、主ハウジング３７，３９と副ハウジング３８，４０との結合力を高くでき、主ハウジング３７，３９によって対応する副ハウジング３８，４０を確実に支持しておくことができる。
【００３２】
このように、駆動ロスが少なく、且つ静粛性に優れた電動パワーステアリング装置１を実現できる。
本発明は、以上の実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、電動パワーステアリング装置以外の他の一般の装置に用いられる減速機に本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施の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の減速機周辺の要部の断面図である。
【図３】（Ａ）は、一方の副ハウジングの単品の斜視図であり、（Ｂ）は、他方の副ハウジングの単品の斜視図である。
【符号の説明】
【００３４】
１…電動パワーステアリング装置、２０…電動モータ、２１…減速機、２３…駆動ギヤ、２４…被動ギヤ、２５…ハウジング、２９，３０…第１の軸受、３３，３４…第２の軸受、３７，３９…主ハウジング、３８，４０…副ハウジング、３８ａ，４０ａ…第１の部分、３８ｂ、４０ｂ…第２の部分、３８ｃ、４０ｃ…連結部。
【図１】
2007232057.tif 000003
【図２】
2007232057.tif 000004
【図３】
2007232057.tif 000005