(57)【要約】【課題】歯打ち音を抑制できるとともに、弾性歯部の摩耗の抑制できるようにした歯車減速装置およびそれを備えた電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】少なくとも金属製の第１歯車１９、２４と、第１歯車に噛合う第２歯車２６とを有する駆動伝達歯車列を備え、第２歯車は、金属製の歯車心金３１と、歯車心金に外嵌された弾性（樹脂製）歯部３２と、樹脂製歯部に外嵌され歯車心金に対して歯厚方向に所定の隙間を有して対向する作動制限部３３ａを持ち第１歯車に噛合う硬質（金属製）表装部３３とによって構成されている。【選択図】図３
2009250321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも金属製の第１歯車と、該第１歯車に噛合う第２歯車とを有する駆動伝達歯車列を備え、
前記第２歯車は、金属製の歯車心金と、該歯車心金に外嵌された弾性歯部と、該弾性歯部に外嵌され前記歯車心金に対して円周方向に所定の隙間を有して対向する作動制限部を持ち前記第１歯車に噛合う硬質表装部と、
によって構成されていることを特徴とする歯車減速装置。
【請求項２】
請求項１において、前記弾性歯部は樹脂からなり、前記硬質表装部は金属からなっている歯車減速装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記第１歯車および第２歯車は、はすば歯車からなっている歯車減速装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の歯車減速装置を備えた電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
請求項４において、前記歯車減速装置の第１歯車は、電動モータによって駆動される金属製の駆動歯車と、ボールねじ軸に螺合するボールナットに設けられた金属製の従動歯車からなり、これら駆動歯車および従動歯車に前記第２歯車が噛合されてい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、歯打ち音の抑制と弾性歯部の摩耗の抑制を可能にした歯車減速装置およびそれを備え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】
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減速装置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減速装置は、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】
しかしながら、特許文献２に記載された複合歯車を、例えば、特許文献１に記載されているようなモータ平行タイプの電動パワーステアリング装置の歯車減速装置に適用すると、金属歯車に噛合う樹脂歯車が使用につれて漸次摩耗し、歯打ち音の抑制を長期に亘って安定的に維持することが難しい問題がある。
【０００５】
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、歯打ち音を抑制できるとともに、弾性歯部の摩耗を抑制できるようにした歯車減速装置およびそれを備えた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ものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、少なくとも金属製の第１歯車と、該第１歯車に噛合う第２歯車とを有する駆動伝達歯車列を備え、前記第２歯車は、金属製の歯車心金と、該歯車心金に外嵌された弾性歯部と、該弾性歯部に外嵌され前記歯車心金に対して円周方向に所定の隙間を有して対向する作動制限部を持ち前記第１歯車に噛合う硬質表装部とによって構成されている歯車減速装置である。
【０００７】
請求項２に係る発明の特徴は、請求項１において、前記弾性歯部は樹脂からなり、前記硬質表装部は金属からなっている歯車減速装置である。
【０００８】
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１歯車および第２歯車は、はすば歯車からなっている歯車減速装置である。
【０００９】
請求項４に係る発明の特徴は、請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の歯車減速装置を備えた電動パワーステアリング装置である。
【００１０】
請求項５に係る発明の特徴は、請求項４において、前記歯車減速装置の第１歯車は、電動モータによって駆動される金属製の駆動歯車と、ボールねじ軸に螺合するボールナットに設けられた金属製の従動歯車からなり、これら駆動歯車および従動歯車に前記第２歯車が噛合されている電動パワーステアリング装置である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る歯車減速装置の発明によれば、金属製の第１歯車に噛合う第２歯車は、金属製の歯車心金と、歯車心金に外嵌された弾性歯部と、弾性歯部に外嵌され歯車心金に対して円周方向に所定の隙間を有して対向する作動制限部を持つ硬質表装部とによって構成されているので、第１歯車と第２歯車との噛合いによる歯打ち音を抑制することができるとともに、弾性歯部が金属歯車に直接噛合することがないので、弾性歯部の摩耗を抑制することができる。しかも、作動制限部によって、弾性歯部の弾性変形を制限することができるので、高剛性な伝達を可能にできるとともに、弾性歯部の耐久性を向上することができる。
【００１２】
請求項２に係る歯車減速装置の発明によれば、弾性歯部は樹脂からなり、硬質表装部は金属からなっているので、樹脂性歯部の摩耗を抑制することができるとともに、作動制限部による弾性変形の制限によって樹脂性歯部の寿命を向上することができる。
【００１３】
請求項３に係る歯車減速装置の発明によれば、第１歯車および第２歯車は、はすば歯車からなっているので、第１歯車と第２歯車との噛合い率を増加させることができ、弾性歯部（樹脂製歯部）と相俟って噛合いによる騒音を効果的に低減することができる。
【００１４】
請求項４に係る電動パワーステアリング装置の発明によれば、上記した構成の歯車減速装置を備えているので、低騒音でかつ高寿命の電動パワーステアリング装置を実現することができる。
【００１５】
請求項５に係る電動パワーステアリング装置の発明によれば、歯車減速装置の第１歯車は、電動モータによって駆動される金属製の駆動歯車と、ボールねじ軸に螺合するボールナットに設けられた金属製の従動歯車からなり、これら駆動歯車および従動歯車に第２歯車が噛合されているので、ラック軸に形成したボールねじ軸と平行に電動モータを配置したモータ平行タイプの電動パワーステアリング装置に容易に適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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、本発明の歯車減速装置を備えた電動パワーステアリング装置１０の外観図を示し、図２は電動パワーステアリング装置１０の要部断面図を示す。
【００１７】
図１および図２において、電動パワーステアリング装置１０は、ギヤハウジング１１を備え、ギヤハウジング１１は、互いに一体結合された第１および第２ハウジング１１ａ、１１ｂと、第２ハウジング１１ｂに固定されたエンドカバー１１ｃからなっている。第１ハウジング１１ａには、図略のステアリングホイールによって回転される入力軸としてのピニオン軸１３が回転可能に支持されている。また、第１および第２ハウジング１１ａ、１１ｂならびにエンドカバー１１ｃには、ピニオン軸１３と噛合い、自動車の進行方向と直交する幅方向に延びる転舵軸としてのラック軸１４が軸方向移動可能に貫挿され、ラック軸１４にはボールねじ軸１５が一体的に形成されている。ラック軸１４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車輪に連結されるようになっている。
【００１８】
第２ハウジング１１ｂには、図２に詳細図示するように、ボールナット１６が軸受１７を介して、ラック軸１４と同心的に回転可能に支持されている。ボールねじ軸１５の外周およびボールナット１６の内周には、ねじ溝１５ａ、１６ａが形成され、これらねじ溝１５ａ、１６ａはボール１８を介して螺合されている。ボールナット１６の外周には、金属製の従動歯車１９が一体的に取付けられている。上記したボールねじ軸１５およびボールナット１６の各ねじ溝１５ａ、１６ａならびにボール１８によって、ボールねじ機構２０が構成され、このボールねじ機構２０によって、ボールナット１６の回転運動がボールねじ軸１５（ラック軸１４）の軸方向運動に変換されるようになっている。
【００１９】
また、エンドカバー１１ｃには、ラック軸１４と平行に配置された電動モータ２１が設置されている。電動モータ２１のモータシャフトは、第２ハウジング１１ｂに軸受２２を介してラック軸１４と平行な軸線の回りに回転可能に支持された駆動軸２３に連結されている。駆動軸２３の一端には、金属製の駆動歯車２４が一体的に設けられている。第２ハウジング１１ｂには、ラック軸１４と駆動軸２３との間に、中間軸２５がラック軸１４および駆動軸２３と平行に固定配置されている。中間軸２５上には、駆動歯車２４および従動歯車１９に噛合し駆動歯車２４の回転を従動歯車１９に伝達するアイドル歯車２６が、軸受２７を介してラック軸１４と平行な軸線の回りに回転可能に支持されている。
【００２０】
上記した駆動歯車２４、アイドル歯車２６および従動歯車１９は、はすば歯車からなり、はすば歯車によって、駆動歯車２４、アイドル歯車２６および従動歯車１９の噛合い率を増加させている。これら駆動歯車２４、アイドル歯車２６および従動歯車１９によって、電動モータ２１の回転をボールナット１６に減速して伝達する歯車減速機構３０を構成している。
【００２１】
アイドル歯車２６は、図３に示すように、歯車形状をなす金属製の歯車心金３１と、この歯車心金３１の歯部３１ａの両側面に外嵌された樹脂製の歯部３２と、この樹脂製歯部３２に外嵌された金属製の表装部３３からなり、金属製表装部３３が、上記した駆動歯車２４および従動歯車１９に噛合（接触）されるようになっている。
【００２２】
金属製の歯車心金３１は、従来における金属製のアイドル歯車と略相似形をなし、かつそのアイドル歯車の歯形形状より一回り小さな歯形形状に形成されている。歯車心金３１には、隣合う歯部３１ａの対向する側面に跨って略Ｖ字形の樹脂製歯部３２が取付けられ、樹脂製歯部３２は、歯車心金３１の歯部３１ａの各間に円周上に亘って設けられている。各樹脂製歯部３２上には、樹脂製歯部３２を覆うように略Ｖ字形の金属製表装部３３が取付けられている。これら樹脂製歯部３２および金属製表装部３３は、歯車心金３１の軸方向長さとほぼ同一の軸方向長さを有している。
【００２３】
具体的には、歯車心金３１と、この歯車心金３１の円周上に間隔を有して略Ｖ字形に折り曲げられた複数の金属製表装部３３とを図略の型内にセットし、型内に樹脂をインジェクションすることにより、樹脂製歯部３２を介して歯車心金３１と複数の金属製表装部３３とが一体成形される。あるいはまた、略Ｖ字形に折り曲げられた金属製表装部３３に樹脂製歯部３２を加硫接着した後、樹脂製歯部３２を歯車心金３１に一体的に貼付けることによって一体成形される。
【００２４】
金属製表装部３３の両端部には、歯車心金３１の歯部３１ａの先端部側面に少量の隙間Ｓを有して対向する作動制限部３３ａが設けられ、これら作動制限部３３ａは、樹脂製歯部３２が所定量圧縮されると、歯車心金３１の歯部３１ａの先端部側面に当接し、樹脂製歯部３２がそれ以上圧縮されないようにするものである。
【００２５】
上記した駆動歯車２４および／または従動歯車１９は、請求項における第１歯車を構成しており、また、アイドル歯車２６は、請求項における第２歯車を構成している。
【００２６】
次に、上記のように構成された歯車減速機構３０を備えた電動パワーステアリング装置１０の動作について説明する。図略のステアリングホイールを操舵すると、操舵トルクがピニオン軸１３に入力され、ピニオン軸１３とラック軸１４とによるラックピニオン機構を介してラック軸１４が軸方向に移動される。
【００２７】
ピニオン軸１３に入力された操舵トルクは、図略のトルクセンサにより検出され、検出された操舵トルクに基づいて電動モータ２１が回転制御され、補助トルクを発生させる。電動モータ２１による補助トルクは、駆動歯車２４、アイドル歯車２６および従動歯車１９を介してボールナット１６に伝達され、ボールナット１６の回転によりラック軸１４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の操舵力が軽減される。
【００２８】
この際、アイドル歯車２６の樹脂製歯部３２を介して金属製表装部３３が駆動歯車２４および従動歯車１９に噛合されているので、歯車減速機構３０に作用する伝達トルクが所定以下の場合には、アイドル歯車２６の樹脂製歯部３２が弾性変形され、金属歯車同士の噛合い時に発生する歯打ち音を抑制することができる。しかも、樹脂製歯部３２は、駆動歯車２４および従動歯車１９に直接噛合することがないので、長期の使用によっても樹脂製歯部３２の摩耗を抑制することができ、歯車減速機構３０の耐久性を向上することができる。
【００２９】
また、歯車減速機構３０に作用する伝達トルクが所定以上になると、樹脂製歯部３２の弾性変形によって、金属製表装部３３の作動制限部３３ａが歯車心金３１に当接し、樹脂製歯部３２のそれ以上の弾性変形が阻止され、歯車心金３１、樹脂製歯部３２および金属製表装部３３が恰も剛体歯車の如く機能するため、駆動歯車２４の駆動力を従動歯車１９に高剛性に伝達できるとともに、樹脂製歯部３２のへたりを抑制できるようになる。
【００３０】
上記したように、本実施の形態における歯車減速機構３０によれば、アイドル歯車２６を、金属製の歯車心金３１と、歯車心金３１に外嵌された樹脂製歯部３２と、樹脂製歯部３２に外嵌された金属製表装部３３とによって構成し、金属製表装部３３に、樹脂製歯部３２の弾性変形を制限する作動制限部３３ａを設けたので、アイドル歯車２６と駆動歯車２４および従動歯車１９との噛合いによる歯打ち音を抑制することができるとともに、樹脂製歯部３２が金属製の駆動歯車２４および従動歯車１９に直接接触することがないので、樹脂製歯部３２の摩耗を抑制することができる。しかも、作動制限部３３ａによって、樹脂製歯部３２の弾性変形を制限することができるので、高剛性な伝達を可能にできるとともに、樹脂製歯部３２の耐久性を向上することができる。
【００３１】
また、駆動歯車２４、アイドル歯車２６および従動歯車１９は、はすば歯車からなっているので、駆動歯車２４、アイドル歯車２６および従動歯車１９相互の噛合い率を増加させることができ、上記した樹脂製歯部３２と相俟って噛合いによる騒音を効果的に低減することができる。
【００３２】
さらに、上記した歯車減速機構３０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、低騒音でかつ高寿命の電動パワーステアリング装置１０を実現することが可能となる。
【００３３】
図４は、本発明の第２の実施の形態を示すもので、第１の実施の形態と異なる点は、第１の実施の形態においては、樹脂製歯部３２および金属製表装部３３を、歯車心金３１の軸方向の全長に亘って設けたが、第２の実施の形態においては、樹脂製歯部３２および金属製表装部３３の軸方向長さを、歯車心金３１の軸方向長さより小さくし、樹脂製歯部３２および金属製表装部３３を歯車心金３１の軸方向の一部に設けたことである。この場合、樹脂製歯部３２および金属製表装部３３を、図４に示す如く歯車心金３１の軸方向中央部に１列設ける他、歯車心金３１の軸方向に間隔を有して２列以上設けるようにしてもよい。
【００３４】
上記した実施の形態においては、歯車減速機構３０を、駆動歯車２４、アイドル歯車２６および従動歯車１９で構成した例について説明したが、歯車減速機構３０は、少なくとも金属製の第１歯車（例えば、駆動歯車２４もしくは従動歯車１９）と、歯車心金３１、樹脂製歯部３２および金属製表装部３３からなる第２歯車とを有するものに適用できるものである。この場合、歯車心金３１に外嵌される樹脂製歯部３２および金属製表装部３３は、実施の形態で述べた構成に限定されるものではなく、例えば、樹脂製歯部３２は、樹脂以外の弾性変形可能な弾性歯部にしてもよく、また、金属製表装部３３は、金属以外の硬質材からなる硬質表装部にしてもよい。
【００３５】
さらに、上記した実施の形態においては、駆動歯車２４、アイドル歯車２６および従動歯車１９をはすば歯車で構成したが、これら歯車２４、２６、１９を平歯車で構成しても、同様な作用効果を期待できるものである。
【００３６】
なお、上記した実施の形態においては、歯車減速機構３０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減速機構にも同様に適用できるものである。
【００３７】
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】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す歯車減速装置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】歯車心金に外嵌される樹脂製歯部および金属製表装部を備えたアイドル歯車を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示すアイドル歯車を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０…電動パワーステアリング装置、１１…ギヤハウジング、１３…ピニオン軸、１４…ラック軸、１５…ボールねじ軸、１６…ボールナット、１９、２４…第１歯車（従動歯車、駆動歯車）、２１…電動モータ、２６…第２歯車（アイドル歯車）、３０…歯車減速機構、３１…歯車心金、３２…弾性（樹脂製）歯部、３３…硬質（金属製）表装部、３３ａ…作動制限部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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