JP2003184995A - 減速歯車機構及び電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 対の歯車の回転中心間距離を調整するための
調整手段を歯車と別に設けることなく、バックラッシュ
量を少なくすることができるようにする。 【解決手段】 外周に歯１１を有する大歯車１と、該大
歯車に噛合する小歯車とを備えた減速歯車機構におい
て、前記大歯車は少なくとも歯が合成樹脂よりなり、前
記歯の側面から歯幅方向へ凹入する空所１４を設け、歯
面部を歯厚方向へ撓ませつつ小歯車と噛合させ、噛合部
のバックラッシュ量が負数となるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも外周の
歯が合成樹脂よりなる歯車を備える減速歯車機構、及び
該減速歯車機構を備える電動式パワーステアリング装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来の減速歯車機構及び電動式パ
ワーステアリング装置の構成を示す断面図である。電動
式パワーステアリング装置は、操舵輪１００に連結され
る入力軸１０１と、該入力軸１０１にトーションバー１
０２を介して連結される出力軸１０３と、操舵輪１００
を操舵することによって入力軸１０１に加わる回転トル
クを前記トーションバー１０２に生じる捩れによって検
出するトルクセンサ１０４と、該トルクセンサ１０４が
検出した操舵トルクに基づいて駆動される操舵補助用の
モータ１０５とを備え、該モータ１０５の回転を減速歯
車機構１０６を介して前記出力軸１０３及び該出力軸１
０３に連結される伝達手段（不図示）を介して舵取機構
（不図示）に伝達するように構成されている。

【０００３】減速歯車機構１０６は前記モータ１０５の
回転に連動するウォーム１０７と、該ウォーム１０７に
噛合するウォームホイール１０８とを備えている。ウォ
ームホイール１０８は、前記ウォーム１０７に噛合する
歯を外周に有する合成樹脂製の環状部材１０９と、該環
状部材１０９の内側に嵌合された金属製の芯部材１１０
とを備え、該芯部材１１０が前記出力軸１０３に支持さ
れ、ウォーム１０７との噛合による騒音を小さくするよ
うにしてある。

【０００４】ウォーム１０７は、前記入力軸１０１及び
出力軸１０３の軸芯と交叉するように配置され、一対の
転がり軸受（不図示）を介してハウジング１１０内に支
持されており、ウォームホイール１０８を支持した出力
軸１０３は一対の転がり軸受１１１，１１２を介してハ
ウジング１１０内に支持されている。また、このウォー
ムホイール１０８の歯は、歯先面の近傍から歯底面の近
傍に亘って等しい曲率となるように凸に湾曲する歯形に
なっている。

【０００５】このように減速歯車機構が用いられた電動
式パワーステアリング装置にあっては、ウォーム１０７
及びウォームホイール１０８の噛合部のバックラッシュ
量を少なくし、転舵時のバックラッシュによる歯打ち音
をなくするため、ウォーム１０７及びウォームホイール
１０８の回転中心間距離が許容範囲となるようにウォー
ム１０７、ウォームホイール１０８、転がり軸受１１
１，１１２、ハウジング１１０等が選択され組み立てら
れているが、この組立てに多くの時間を要することにな
り、また、ウォーム１０７及びウォームホイール１０８
の歯の摩耗が増大することによってバックラッシュ量が
増加することになり、改善策が要望されていた。

【０００６】そこで、特開２０００−４３７３９に記載
されているようにモータ側軸部が転がり軸受を介してハ
ウジングに回転可能に支持されたウォームのモータと反
対側軸部をウォームホイールに向けて押付ける押付体を
有する調整手段を設け、該調整手段を操作することによ
り、ウォーム及びウォームホイールの回転中心間距離を
調整し、バックラッシュ量を適正にするように構成され
た電動式パワーステアリング装置が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、以上のよう
に調整手段を設けてバックラッシュ量を適正にするよう
に構成された電動式パワーステアリング装置にあって
は、前記回転中心間距離を調整するための調整手段が歯
車とは別に設けられているため、構造が複雑であり、組
立て作業性も低下することになり、改善策が要望されて
いた。

【０００８】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、前記回転中心間距離を調整するための調整手段
を歯車と別に設けることなく、バックラッシュ量を適正
にすることができる減速歯車機構、及び電動式パワース
テアリング装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１発明に係る減速歯車
機構は、外周に歯を有する大歯車と、該大歯車に噛合す
る小歯車とを備えた減速歯車機構において、前記大歯車
は少なくとも歯が合成樹脂よりなり、前記歯の側面から
歯幅方向へ凹入する空所を有していることを特徴とす
る。

【００１０】第１発明にあっては、歯の側面部に設けた
空所によって歯面部を歯厚方向へ撓ませることが可能で
あるため、この歯面部を撓ませつつ小歯車と噛合させ、
噛合部のバックラッシュ量を負数にした状態で組立てる
ことが可能である。この結果、前記回転中心間距離が許
容範囲となるように簡易に組み立てることができ、しか
も、歯の摩耗が増大した場合においても前記回転中心間
距離を許容範囲に維持することが可能である。また、小
歯車との噛合によって歯の歯面部を歯厚方向へ撓ませる
ことが可能であるため、噛合部の噛合抵抗の増加を抑制
でき、大歯車及び小歯車をスムーズに回転させ得る。

【００１１】第２発明に係る減速歯車機構は、前記空所
は歯厚方向に離間して複数配置されていることを特徴と
する。第２発明にあっては、歯車が一方向及び他方向に
回転される場合でも、空所の容積を比較的小さくするこ
とができ、歯の耐強度を高めることができる。

【００１２】第３発明に係る減速歯車機構は、前記空所
はピッチ円よりも歯先側から歯底側にかけて設けられて
いることを特徴とする。第３発明にあっては、歯先面に
連なる一対の歯面と空所との間の肉厚を均等化でき、歯
面部の歯厚方向への撓み性を良好にできる。

【００１３】第４発明に係る減速歯車機構は、前記歯の
歯面は凸に湾曲する歯形であり、ピッチ円近傍の歯面の
歯形は、歯先側及び歯底側の曲率半径よりも小さい曲率
半径になっていることを特徴とする。第４発明にあって
は、小歯車と噛合するとき、ピッチ円近傍の歯面が小歯
車の歯面と接触するため、この接触部の接触面積を低減
でき、噛合による歯の摩耗を抑制できる。この結果、バ
ックラッシュ量の増加を抑制できる。

【００１４】第５発明に係る減速歯車機構は、前記大歯
車及び小歯車が噛合する噛合部のバックラッシュ量を負
数としてあることを特徴とする。

【００１５】第６発明に係る電動式パワーステアリング
装置は、請求項１乃至５の何れかに記載された減速歯車
機構と、前記小歯車に連結された操舵補助用のモータ
と、該モータの回転に伴う前記大歯車の回転力を舵取機
構に伝達する伝達手段とを備えていることを特徴とす
る。

【００１６】第５発明及び第６発明にあっては、大歯車
及び小歯車の噛合部に生じる回転トルクによって大歯車
の歯の歯面部を歯厚方向へ撓ませ得るため、この歯面部
を予め撓ませ、噛合部のバックラッシュ量を負数にした
状態で組立てることが可能である。この結果、前記回転
中心間距離が許容範囲となるように簡易に組み立てるこ
とができ、しかも、歯の摩耗が増大した場合においても
前記回転中心間距離を許容範囲に維持することが可能で
ある。また、合成樹脂製の歯を撓ませ得るため、噛合部
の噛合抵抗の増加を抑制でき、大歯車及び小歯車をスム
ーズに回転させ得る。また、大歯車の歯自体の撓みによ
って前記回転中心間距離を変えることができるため、構
造を簡単にでき、小形化できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下本発明をその実施の形態を示
す図面に基づいて詳述する。 実施の形態１ 図１は本発明に係る減速歯車機構の大歯車の実施の形態
１の正面図、図２は減速歯車機構の大歯車の歯の拡大断
面図、図３は減速歯車機構の断面図である。大歯車１は
モータ３の回転によって回転されるウォーム２と噛合す
るウォームホイールであり、外周に歯１１を有する合成
樹脂製の環状部材１２と、該環状部材１２の内側に嵌合
された金属製の芯部材１３とを備え、前記歯１１の側面
で、歯先面１１ａ及び該歯先面１１ａに連なる一対の歯
面１１ｂ，１１ｂの間に歯幅方向へ凹入する空所１４が
設けられており、大歯車１がウォーム２と噛合すると
き、空所１４と歯面１１ｂ，１１ｂとの間の歯面部１１
ｃ，１１ｃを歯厚方向へ撓ませることができるようにし
てある。

【００１８】環状部材１２は前記芯部材１３を射出成形
型のキャビティにインサートとして収容配置し、ポリア
ミド樹脂等の溶融された合成樹脂（熱硬化性合成樹脂）
を射出することにより成形してあり、芯部材１３と一体
に結合してある。また、歯１１の歯面１１ｂ，１１ｂは
凸に湾曲する歯形であり、ピッチ円ｐ近傍の歯面１１
ｂ，１１ｂの歯形が、一般的な基準歯形の歯先側及び歯
底側の曲率半径よりも小さい曲率半径になっている。

【００１９】空所１４は前記環状部材１２が成形される
とき、前記射出成形型によって歯１１の側面を貫通する
ように形成してある。また、空所１４は歯厚方向に離間
して２つ配置し、空所１４，１４の間に歯先面部１１ｅ
に連なる歯芯部１１ｆが形成されている。また、空所１
４は歯車１のピッチ円ｐよりも歯先側から歯底側にかけ
て歯面１１ｂ，１１ｂとの間の間隔がほぼ均等となるよ
うに形成されている。

【００２０】芯部材１３は軟鋼等の金属材料によって円
板形に形成してあり、中心部には嵌合孔１３ａが穿設さ
れており、該嵌合孔１３ａに回転軸（例えば後記する出
力軸３０）が嵌合される。

【００２１】このように構成された大歯車１は、減速歯
車機構Ａのウォームホイールとして使用される。この減
速歯車機構Ａは芯部材１３の貫通孔１３ａが回転軸４に
嵌合固定されたウォームホイール１と、該ウォームホイ
ール１の歯１１と噛合する金属製のウォーム２と、該ウ
ォーム２の歯部２１の両端に連なる軸部２２，２３に嵌
合された軸受５，６と、該軸受５，６を介して前記ウォ
ーム２を回転可能に支持したアルミニウム製のハウジン
グ７とを備えており、一方の軸部２２に連結されるモー
タ３の回転を減速してウォームホイール１に伝達し、回
転軸４を回転させるように構成されている。

【００２２】このように構成された減速歯車機構Ａは、
例えば電動式パワーステアリング装置に適用される。図
４は本発明に係る電動式パワーステアリング装置の断面
図である。

【００２３】電動式パワーステアリング装置は、上端が
舵取りのための操舵輪８に繋がり、下端に筒部を有する
入力軸９と、前記筒部内に挿入されてその上端が前記入
力軸９の筒部に同軸的に連結され、前記操舵輪８に加わ
る操舵トルクの作用によって捩れるトーションバー１０
と、下端が前記トーションバー１０の下端に同軸的に連
結される出力軸３０と、前記トーションバー１０の捩れ
に応じた入力軸９及び出力軸３０の相対回転変位量によ
って前記操舵輪８に加わる操舵トルクを検出するトルク
センサ３１と、該トルクセンサ３１が検出したトルクに
基づいて駆動される操舵補助用のモータ３と、該モータ
３の回転に連動し、該回転を減速して出力軸３０に伝達
する前記減速歯車機構Ａと、前記トルクセンサ３１及び
前記減速歯車機構Ａが収容されたハウジング７とを備
え、このハウジング７に前記モータ３が取付けられてい
る。尚、出力軸３０が前記回転軸４を構成している。

【００２４】減速歯車機構Ａは、ウォーム２の軸部２２
が前記モータ３の駆動軸３ａに繋がっており、また、ウ
ォームホイール１が前記出力軸３０の中間に嵌合固定さ
れており、これらウォーム２及びウォームホイール１の
噛合により前記駆動軸３ａの回転を減速して出力軸３０
に伝達し、該出力軸３０からユニバーサルジョイントを
経て例えばラックピニオン式の舵取機構（図示せず）へ
伝達するようにしている。尚、出力軸３０及びユニバー
サルジョイントが、ウォームホイール１の回転力を舵取
機構に伝達する伝達手段を構成している。

【００２５】図５はウォーム２及びウォームホイール１
の噛合部の拡大断面図である。以上の如く構成された減
速歯車機構Ａ、電動式パワーステアリング装置におい
て、ウォームホイール１の歯１１の側面には歯幅方向へ
凹入する空所１４，１４が設けられており、歯１１の歯
面部１１ｃ，１１ｃを歯厚方向へ撓み可能としてあるた
め、前記歯１１の撓みによって噛合部のバックラッシュ
量が例えばマイナス２’程度となるようにウォーム２及
びウォームホイール１の回転中心間距離Ｈを予め設定す
ることにより、減速歯車機構Ａを組み立てる場合、前記
歯１１の歯面部１１ｃを撓ませつつウォーム２及びウォ
ームホイール１を噛合させることができる。このように
組立てたとき、前記歯１１の歯面部１１ｃはウォーム２
との噛合によって歯厚方向へ撓むことになり、噛合部の
噛合抵抗の増加を抑制することができるため、ウォーム
２及びウォームホイール１をスムーズに回転させること
ができる。

【００２６】また、長期の使用により、ウォーム２及び
ウォームホイール１の歯１１が摩耗し、バックラッシュ
量が増加するとき、このバックラッシュ量を初期から極
めて長期間に亘って一般的な初期設定値である約プラス
３’と同水準に抑制することが可能であり、前記回転中
心間距離Ｈを許容範囲に維持し得る。

【００２７】また、ウォームホイール１の歯１１の歯形
は、ピッチ円ｐ近傍の曲率半径を一般的な基準歯形の歯
先側及び歯底側の曲率半径よりも小さくしてあるため、
歯面１１ｂ，１１ｂとウォーム２との接触面積を低減で
き、噛合による歯１１の摩耗を抑制できる。

【００２８】また、電動式パワーステアリング装置にあ
っては、操舵輪８の左右方向への操舵によって前記歯１
１の歯面１１ｂ，１１ｂには夫々回転トルクが加わるこ
とになるが、歯１１に設けられた空所１４，１４は歯厚
方向に離間して配置されており、空所１４，１４の間に
歯先面部１１ｅに連なる歯芯部１１ｆが形成されている
ため、空所１４，１４の容積を比較的小さくすることが
できるとともに、歯面部１１ｃ，１１ｃの撓みを歯先面
部１１ｅによって抑制することができ、歯１１の耐強度
を高めることができる。

【００２９】実施の形態２ 図６は大歯車の実施の形態２の歯の拡大断面図である。
この実施の形態２の大歯車１は、実施の形態１において
空所１４，１４を歯厚方向に離間して複数配置とする代
わりに、１つの空所１４ａを設けたものである。

【００３０】実施の形態２において、前記空所１４ａは
ピッチ円ｐ部分に歯厚方向へ長くなるように設けられて
おり、ウォームホイール１がウォーム２と噛合すると
き、空所１４ａと歯面１１ｂ，１１ｂとの間の歯面部１
１ｃ，１１ｃを歯厚方向へ撓ませることができるように
してある。

【００３１】その他の構成及び作用は実施の形態１と同
様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、
その詳細な説明及び作用効果の説明を省略する。

【００３２】尚、以上説明した実施の形態では、歯幅方
向に貫通する空所１４，１４ａとしたが、その他、この
空所１４，１４ａは歯１１の一側面で開口する凹形とし
てもよい。

【００３３】また、実施の形態における空所１４，１４
ａは、前記歯面部１１ｃ，１１ｃの撓みを許容するゴム
等の弾性材が充填された構造としてもよい。また、以上
説明した実施の形態では、合成樹脂製の環状部材１２の
内側に金属製の芯部材１３が嵌合されたウォームホイー
ル１について説明したが、その他、このウォームホイー
ル１は前記芯部材１３がなく、全体が合成樹脂製であっ
てもよい。

【００３４】また、以上説明した実施の形態の減速歯車
機構は、ウォーム２である小歯車及びウォームホイール
１である大歯車を備えたウォーム歯車である他、平歯の
小歯車及び大歯車を備えた平歯車であってもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上詳述したように第１発明によれば、
互いに噛合する大歯車及び小歯車の回転中心間距離が許
容範囲となるように簡易に組み立てることができ、しか
も、歯の摩耗が増大した場合においても前記回転中心間
距離を許容範囲に維持することが可能である。また、噛
合部の噛合抵抗の増加を抑制でき、大歯車及び小歯車を
スムーズに回転させ得る。

【００３６】第２発明によれば、空所の容積を比較的小
さくすることができ、歯の耐強度を高めることができ
る。

【００３７】第３発明によれば、歯先面に連なる一対の
歯面と空所との間の肉厚を均等化でき、歯面部の歯厚方
向への撓み性を良好にできる。

【００３８】第４発明によれば、小歯車との接触部の接
触面積を低減でき、噛合による歯の摩耗を抑制でき、バ
ックラッシュ量の増加を抑制できる。

【００３９】第５発明及び第６発明によれば、大歯車及
び小歯車の回転中心間距離が許容範囲となるように簡易
に組み立てることができ、しかも、歯の摩耗が増大した
場合においても前記回転中心間距離を許容範囲に維持す
ることが可能である。また、噛合部の噛合抵抗の増加を
抑制でき、大歯車及び小歯車をスムーズに回転させ得
る。また、大歯車の歯自体の撓みによって前記回転中心
間距離を変えることができるため、構造を簡単にでき、
小形化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る減速歯車機構の大歯車の実施の形
態１の正面図である。

【図２】本発明に係る減速歯車機構の大歯車の歯の拡大
断面図である。

【図３】本発明に係る減速歯車機構の断面図である。

【図４】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の
断面図である。

【図５】本発明に係る減速歯車機構のウォーム及びウォ
ームホイールの噛合部の拡大断面図である。

【図６】本発明に係る減速歯車機構の大歯車の実施の形
態２の歯の拡大断面図である。

【図７】従来の減速歯車機構及び電動式パワーステアリ
ング装置の構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１ ウォームホイール（大歯車） １１ 歯 １１ａ 歯先面 １１ｄ 歯底面 １４，１４ａ 空所 ２ ウォーム ３ モータ Ａ 減速歯車機構

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周に歯を有する大歯車と、該大歯車に
   噛合する小歯車とを備えた減速歯車機構において、前記
   大歯車は少なくとも歯が合成樹脂よりなり、前記歯の側
   面から歯幅方向へ凹入する空所を有していることを特徴
   とする減速歯車機構。
2. 【請求項２】 前記空所は歯厚方向に離間して複数配置
   されている請求項１記載の減速歯車機構。
3. 【請求項３】 前記空所はピッチ円よりも歯先側から歯
   底側にかけて設けられている請求項１又は２記載の減速
   歯車機構。
4. 【請求項４】 前記歯の歯面は凸に湾曲する歯形であ
   り、ピッチ円近傍の歯面の歯形は、歯先側及び歯底側の
   曲率半径よりも小さい曲率半径になっている請求項１乃
   至３の何れかに記載の減速歯車機構。
5. 【請求項５】 前記大歯車及び小歯車が噛合する噛合部
   のバックラッシュ量を負数としてある請求項１乃至４の
   何れかに記載の減速歯車機構。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５の何れかに記載された減
   速歯車機構と、前記小歯車に連結された操舵補助用のモ
   ータと、該モータの回転に伴う前記大歯車の回転力を舵
   取機構に伝達する伝達手段とを備えていることを特徴と
   する電動式パワーステアリング装置。