(57)【要約】【課題】歯車の組付け時に、弾性歯車が傷付けられないように、また、スムーズに組付けが行えるようにした歯車装置を提供することを目的とするものである。【解決手段】ハウジング２０と、ハウジングに回転可能に支持され、軸方向に金属歯車４１と弾性歯車とを積層してなる複合歯車３３と、ハウジングに回転可能に支持され、複合歯車に噛合う第２歯車（３１、３２）とを備え、弾性歯車および第２歯車の少なくとも一方に歯部に、弾性歯車および第２歯車の噛合せ時における噛合わせ方向の上流から下流に向けて傾斜する傾斜面４３を形成した。【選択図】図４
2009250354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、該ハウジングに回転可能に支持され、軸方向に金属歯車と弾性歯車とを積層してなる複合歯車と、前記ハウジングに回転可能に支持され、前記複合歯車に噛合う第２歯車とを備え、
前記弾性歯車および前記第２歯車の少なくとも一方の歯部に、前記弾性歯車および前記第２歯車の噛合せ時における噛合わせ方向の上流から下流に向けて傾斜する傾斜面を形成したことを特徴とする歯車装置。
【請求項２】
請求項１において、前記弾性歯車は樹脂歯車からなり、該樹脂歯車に前記傾斜面を形成した歯車装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記第２歯車は、電動モータによって駆動される駆動歯車と、該駆動歯車の回転が前記複合歯車を介して伝達される従動歯車とによって構成され、これら駆動歯車および従動歯車に前記複合歯車を噛合させた歯車装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸方向に金属歯車と樹脂歯車とを積層してなる複合歯車を備えた歯車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、ボールナットに従動歯車を設け、これら駆動歯車と従動歯車とをアイドル歯車を介して噛合させた歯車機構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の歯車機構は、駆動歯車、従動歯車およびアイドル歯車がそれぞれ金属にて構成されているため、金属歯車同士の噛合いによって歯打ち音が発生する問題がある。この歯打ち音を抑制するためには、例えば、特許文献２に記載されているように、金属歯車と樹脂歯車とを組合わせた、いわゆるハイブリッドギヤ（複合歯車）が有効である。当該複合歯車は、樹脂歯車の歯部の回転方向の歯厚を、金属歯車の歯部の歯厚より僅かに大きく成形し、伝達トルクが小さな通常時においては、駆動歯車および従動歯車に樹脂歯車を噛合させることにより、金属歯車同士が噛合わないようにして、歯打ち音を抑制するものである。
【特許文献１】特開２００５−２８０５５５号公報
【特許文献２】実開平１−１１６２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した構成の歯車機構の組付けは、例えば、以下のように行われる。図２において、第２ハウジング２０ｂにハウジングカバー２０ｃが取付けられていない状態で、第２ハウジング２０ｂにボールナット２３が組付けられる。次いで、アイドル歯車３３を設けた中間軸３８が図の左方より第２ハウジング２０ｂに組付けられる。この場合、中間軸３８の左端はフリー状態であるので、中間軸３８の左端を上方に傾斜させた状態で、アイドル歯車３３を従動歯車３２に容易に噛合させることができる。
【０００５】
次いで、駆動軸３６および中間軸３８の左端を支持するハウジングカバー２０ｃを、第２ハウジング２０ｂに組付け固定し、しかる状態で、駆動歯車３１を設けた駆動軸３６を図の右方より組付ける。この場合には、駆動歯車３１とアイドル歯車３３との噛合わせを、駆動軸３６の両端部が軸受３７ａ、３７ｂによって支持された状態、すなわち、駆動軸３６の軸線位置が拘束された状態で行わなければならないため、噛合い時に駆動歯車３１がアイドル歯車３３に干渉する恐れが生ずる。
【０００６】
この場合、駆動歯車３１とアイドル歯車３３が共に金属歯車であれば、組付け作業性が悪くなるにしても、それほど大きな問題にはならないが、歯打ち音を抑制する目的で、アイドル歯車２６を金属歯車と樹脂歯車からなる複合歯車で構成した場合には、金属歯車からなる駆動歯車３１によって、樹脂歯車が削られる不具合が発生する。
【０００７】
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、歯車の組付け時に、樹脂歯車が傷付けられないように、また、スムーズに組付けが行えるようにした歯車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】
【０００８】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、ハウジングと、該ハウジングに回転可能に支持され、軸方向に金属歯車と樹脂歯車とを積層してなる複合歯車と、前記ハウジングに回転可能に支持され、前記複合歯車に噛合う第２歯車とを備え、前記樹脂歯車および前記第２歯車の少なくとも一方の歯部に、前記樹脂歯車および前記第２歯車の噛合せ時における噛合わせ方向の上流から下流に向けて傾斜する傾斜面を形成したことである。
【０００９】
請求項２に係る発明の特徴は、請求項１において、前記弾性歯車は樹脂歯車からなり、該樹脂歯車に前記傾斜面を形成したことである。
【００１０】
請求項３に係る発明の特徴は、請求項１または請求項２において、前記第２歯車は、電動モータによって駆動される駆動歯車と、該駆動歯車の回転が前記複合歯車を介して伝達される従動歯車とによって構成され、これら駆動歯車および従動歯車に前記複合歯車を噛合させたことである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、弾性歯車およびこの弾性歯車に噛合う第２歯車の少なくとも一方の歯部に、弾性歯車および第２歯車の噛合せ時における噛合わせ方向の上流から下流に向けて傾斜する傾斜面を形成したので、弾性歯車と第２歯車との噛合せ時に、弾性歯車と第２歯車とをスムーズに噛合わせることができるようになる。これによって、弾性歯車を傷付けることがなく、歯打ち音を的確に抑制できるようになり、しかも、組付け作業を容易に行うことができる。
【００１２】
請求項２に係る発明によれば、弾性歯車は樹脂歯車からなり、樹脂歯車に傾斜面を形成したので、樹脂歯車の成形時に、傾斜面を容易に形成することができる。
【００１３】
請求項３に係る発明によれば、第２歯車は、電動モータによって駆動される駆動歯車と、駆動歯車の回転が複合歯車を介して伝達される従動歯車とによって構成され、これら駆動歯車および従動歯車に複合歯車を噛合させたので、歯車装置に作用する伝達トルクが所定以下の場合には、樹脂歯車が駆動歯車および従動歯車が噛合されることにより、金属歯車同士の噛合いによって発生する歯打ち音を抑制できるとともに、伝達トルクが所定以上になった場合には、樹脂歯車の弾性変形によって、金属歯車を駆動歯車および従動歯車に直接噛合わせることが可能となり、駆動歯車の駆動力を従動歯車に高剛性に伝達することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明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に内蔵された歯車装置の断面図を示す。
【００１５】
図１において、電動パワーステアリング装置１０は、操向輪１２を操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操向輪１２を操舵する、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。
【００１６】
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、図示してないがタイロッドおよびナックルアームを介して操向輪１２に連結されている。
【００１７】
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、これによって操向輪１２を操舵することができる。
【００１８】
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に回転のみ可能に支持されている。
【００１９】
電動パワーステアリング装置１０は、操舵トルクを検出するトルクセンサ２５と、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機構２７を備えている。歯車機構２７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に設けられた従動歯車３２と、駆動歯車３１の回転を従動歯車３２に伝達するアイドル歯車３３とによって構成されている。
【００２０】
ハウジング２０は、図２に詳細図示するように、操舵機構１５を収納する第１ハウジング２０ａと、歯車機構２７を収納する第２ハウジング２０ｂと、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、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、互いに一体的に結合されている。第２ハウジング２０ｂには、ボールナット２３が軸受３５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。ボールナット２３の外周には、金属製の従動歯車３２が一体的に取付けられている。
【００２１】
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、金属製の駆動歯車３１を設けた駆動軸３６の一端に回転連結されている。駆動軸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。
【００２２】
また、第２ハウジング２０ｂには、ボールナット２３と駆動軸３６との間に、中間軸３８が駆動軸３６と平行に配置されている。中間軸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を回転可能に支持されている。中間軸３９上には、アイドル歯車３３が軸受３９ａ、３９ｂの間に一体的に設けられている。アイドル歯車３３は、金属歯車４１に樹脂歯車４２を軸方向に積層した複合歯車からなり、複合歯車は、駆動歯車３１および従動歯車３２に噛合されるようになっている。
【００２３】
上記した駆動歯車３１、アイドル歯車３３および従動歯車３２は、はすば歯車もしくは平歯車からなり、これら駆動歯車３１、アイドル歯車３３および従動歯車３２によって、電動モータ２６の回転をボールナット２３に減速して伝達する歯車機構２７を構成している。また、駆動歯車３１および／または従動歯車３２は、請求項における第２歯車を構成している。
【００２４】
複合歯車を構成する金属歯車４１および樹脂歯車４２は、ボルトやリベット等によって一体結合されている。金属歯車４１は軸方向の歯幅を厚く形成され、樹脂歯車４２は歯幅を薄く形成され、金属歯車４１および樹脂歯車４２の合計の歯幅が、駆動歯車３１および従動歯車３２の歯幅とほぼ等しくされている。また、金属歯車４１と樹脂歯車４２の歯形は相似形に形成されており、樹脂歯車４２の歯部４２ａは、図３に示すように、回転方向の歯厚が、金属歯車４１の歯部４１ａの歯厚より僅かに大きくされ、金属歯車４１の歯部４１ａの回転方向の両側に、樹脂歯車４２の歯部４２ａが僅かに突出するように構成されている。
【００２５】
アイドル歯車３３を構成する樹脂歯車４２の歯部４２ａの端部外周には、図４（Ａ）に示すように、駆動歯車３１を設けた駆動軸３６の組付け時に、駆動歯車３１が樹脂歯車４２に干渉することなくスムーズに噛合うことができるように、樹脂歯車４２の端部に面取り状の傾斜面４３が形成されている。傾斜面４３は、樹脂歯車４２に対する駆動歯車３１の噛合せ時における噛合い方向の上流から下流に向けてほぼ４５°傾斜されている。実施の形態においては、面取り部４３は金属歯車４１と対抗する端部側に形成されている。この場合、図４の（Ｂ）に示すように、樹脂歯車４２の全幅に亘ってなだらかな傾斜角度の傾斜面４３を形成してもよい。
【００２６】
次に、歯車機構２７の組付け方法を図２に基づいて説明する。第２ハウジング２０ｂにハウジングカバー２０ｃが取付けられるのに先立って、まず、第２ハウジング２０ｂに、ボールナット２３を支持する軸受３５および中間軸３８の右端を支持する軸受３９ａが装着され、その状態で、外周に従動歯車３２を取付けたボールナット２３が軸受３５に嵌合するように、図２の左方より第２ハウジング２０ｂに組付けられる。続いて、アイドル歯車３３を設けた中間軸３８が図２の左方より第２ハウジング２０ｂに組付けられ、中間軸３８の右端に軸受３９ａが嵌合されるとともに、複合歯車２９が従動歯車１９に噛合される。
【００２７】
この際、中間軸２５の左端はフリー状態であるので、中間軸２５の左端を上方に傾斜させた状態で、アイドル歯車３３（金属歯車４１および樹脂歯車４２）を従動歯車３２に噛合させることができ、アイドル歯車３３と従動歯車３２とを樹脂歯車４２を傷付けることなく、容易に噛合わせることができる。
【００２８】
次いで、駆動軸３６および中間軸３８の左端を支持する軸受３７ｂ、３９ｂをそれぞれ装着したハウジングカバー２０ｃを、軸受３９ｂに中間軸３８の左端を嵌合させながら組付け、第２ハウジング２０ｂにボルト４５によって固定する。しかる後、駆動歯車３１を設けた駆動軸３６の右端外周に軸受３７ａを装着した状態で、駆動軸３６を第２ハウジング２０ｂに形成した電動モータ２６取付け穴を利用して図２の右方より組付ける。
【００２９】
この際、駆動軸３６上の駆動歯車３１が、中間軸３８上の樹脂歯車４２に噛合う噛合い時においては、駆動軸３６が軸方向の両端を軸受３７ａ、３７ｂによって支持され、その軸線位置を拘束されるため、駆動軸３６は軸線方向にしか移動できなくなる。このために、駆動歯車３１が樹脂歯車４２に干渉して、樹脂歯車４２を削ってしまう恐れがあるが、本実施の形態においては、樹脂歯車４２の歯部４２ａの端部外周に、噛合わせ方向の上流から下流に向けて傾斜面（面取り）４３が形成されているため、傾斜面４３による案内作用によって、駆動歯車３１は樹脂歯車４２にスムーズに噛合わされるようになり、樹脂歯車４２が傷付けられることを防止することができる。
【００３０】
上記したようにして、駆動軸３６を組付けた後、第２ハウジング２０ｂに電動モータ２６を取付け、そのモータシャフトを駆動軸３６に連結する。
【００３１】
上記した構成の歯車機構２７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。
【００３２】
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、駆動軸３６に形成した駆動歯車３１、複合歯車からなるアイドル歯車３３および従動歯車３２を介してボールナット２３に伝達され、ボールナット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。
【００３３】
この際、歯車機構２７に作用する伝達トルクが所定以上に達するまでは、アイドル歯車３３の樹脂歯車４２に駆動歯車３１および従動歯車３２が噛合されるので、金属歯車同士の噛合いによって発生する歯打ち音を抑制することができる。
【００３４】
歯車機構２７に作用する伝達トルクが所定以上に達すると、アイドル歯車３３の樹脂歯車４２が弾性変形し、金属歯車４１が駆動歯車３１および従動歯車３２に直接噛合うようになるので、駆動歯車３１の駆動力を従動歯車３２に高剛性に伝達できるようになる。
【００３５】
上記したように、本実施の形態における歯車機構２７によれば、アイドル歯車３３の樹脂歯車４２の端部外周に、樹脂歯車４２に対する駆動歯車３１の噛合せ時における噛合い方向の上流から下流に向けて傾斜面４３を形成したので、駆動歯車３１を設けた駆動軸３６の組付け時に、駆動歯車３１を樹脂歯車４２にスムーズに噛合わせることができるようになり、樹脂歯車４２を傷付けることなく、しかも組付け作業を容易に行えるようになる。
【００３６】
また、上記した歯車機構２７を、電動パワーステアリング装置１０に適用することにより、低騒音でかつ組付け性の容易な電動パワーステアリング装置１０を実現できるようになる。
【００３７】
上記した実施の形態においては、樹脂歯車４２に傾斜面４３を形成した例について述べたが、傾斜面４３は、必ずしも樹脂歯車４２に形成することに限定されるものではなく、樹脂歯車４２側に傾斜面４３を形成する代わりに、上記した実施の形態における駆動歯車３１側に形成してもよく、また、傾斜面４３は、樹脂歯車４２とこれに噛合わされる歯車（駆動歯車３１）の双方に形成してもよい。
【００３８】
上記した実施の形態においては、複合歯車を金属歯車４１と樹脂歯車４２とで構成した例について述べたが、樹脂歯車４２に限らず樹脂以外の弾性変形可能な弾性部材からなる弾性歯車と金属歯車とによって複合歯車を構成することもできる。
【００３９】
また、上記した実施の形態においては、樹脂歯車４２をボルト等によって金属歯車４１に一体結合するようにしたが、樹脂歯車４２を金属歯車４１にインサート成形等によって一体成形することもできる。
【００４０】
なお、上記した実施の形態においては、歯車機構２７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、金属歯車同士の噛合い時に発生する歯打ち音が問題となる他の歯車機構に適用できるものである。
【００４１】
斯様に、本発明は上記した実施の形態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ことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態を示す複合歯車を備えた電動パワーステアリング装置の外観図である。
【図２】図１の要部拡大断面図である。
【図３】複合歯車を示す側面図である。
【図４】複合歯車を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０…電動パワーステアリング装置、２０…ハウジング、２１…ボールねじ軸、２３…ボールナット、２６…電動モータ、２７…歯車機構、３１、３２…第２歯車（駆動歯車、従動歯車）、３３…アイドル歯車、４１…金属歯車、４２…樹脂歯車、４３…傾斜面。
【図１】
2009250354.tif 000003
【図２】
2009250354.tif 000004
【図３】
2009250354.tif 000005
【図４】
2009250354.tif 000006