JP2003194157A - 減速歯車機構及びこれを用いた電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 噛合反力等によってウォームがラジアル方向
へ動くときに発生する音を低減することができるように
する。 【解決手段】 ウォーム１の軸部１ａを支持しウォーム
１をウォームホイール２に向けて押付ける方向への移動
が可能な押付体６と、該押付体６を付勢するコイルバネ
８と、前記押付体６の移動を案内する案内部３２とを備
え、該案内孔３２の前記押付体６に対して前記コイルバ
ネ８と反対側に閉鎖部３６を設け、該閉鎖部３６と前記
押付体６との間に押付体６のコイルバネ８による移動を
抑制する空気留まり部３７を設け、噛合反力とコイルバ
ネ８との力関係によって押付体６が、ウォーム１及びウ
ォームホイール２の回転中心間距離Ｈが長短となるよう
に動くときの振幅速度、振幅量及び振幅回数を低減する
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】本発明は小歯車及び大歯車の
回転中心間距離を調整可能とした減速歯車機構及びこれ
を用いた電動式パワーステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動式パワーステアリング装置が備える
減速歯車機構はその一端が操舵補助用のモータの駆動軸
に結合されたウォームと、該ウォームに噛合するウォー
ムホイールとを備えている。このウォームホイールは回
転軸に嵌合固定されており、該回転軸が一対の転がり軸
受を介してハウジング内に支持されている。ウォーム
は、前記回転軸の軸芯と交叉するように配置され、一対
の転がり軸受を介して前記ハウジング内に支持されてい
る。

【０００３】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、ウォーム及びウ
ォームホイール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、ウォーム及びウォームホイールの回転中心間距離
が許容範囲となるようにウォーム、ウォームホイール、
ハウジング、転がり軸受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、ウォーム及びウォームホイール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。

【０００４】図５は本発明の出願人が先に提案した減速
歯車機構の構成を示す断面図である。本発明の出願人は
ウォーム１００の反モータ側の他端を支持する転がり軸
受に代えて、その周面にウォーム１００の他端が嵌合さ
れる嵌合孔１０１を有しウォーム１００をウォームホイ
ール１０２に向けて押付ける方向への移動が可能な円柱
形の押付体１０３と、該押付体１０３を付勢するコイル
バネ１０４と、前記押付体１０３の移動を案内する案内
部１０５と、該案内部１０５に螺着され前記押付体１０
３を移動操作する操作体１０６とを設け、前記押付体１
０３の移動によってウォーム１００をウォームホイール
１０２に向けて押し付け、前記噛合部に予圧を加えるこ
とにより前記回転中心間距離Ｈを調整し、歯の摩耗が増
大した場合においてもバックラッシュ量を少なくするよ
うに構成された電動式パワーステアリング装置を先に提
案した。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、コイルバネ
１０４によって噛合部に予圧が加えられるように構成さ
れた場合、ウォーム１００はモータ１０７側に配置され
た転がり軸受１０８への支持部を中心としてウォーム１
００の全体が傾斜し、この傾斜した状態で前記回転中心
間距離Ｈが長短となるように揺動するため、この揺動に
よる振幅を小さくすることが要望されていた。つまり、
減速歯車機構のウォーム歯車等は回転中心線に対しその
歯すじが回転方向へ捩じれており、ウォーム１００から
ウォームホイール１０２へ回転トルクが加わるとき、換
言すればモータ１０７の回転によって操舵補助する場
合、ウォーム１００がウォームホイール１０２の歯すじ
に沿ってラジアル方向へ動くように分力（以下噛合反力
と云う）が発生し、該噛合反力によってコイルバネ１０
４の撓み量が多くなり、ウォーム１００がモータ側転が
り軸受１０８への支持部を中心として傾斜し、この傾斜
した状態で前記噛合反力と前記コイルバネ１０４の弾性
復元力との関係によって前記回転中心間距離Ｈが長短と
なるようにウォーム１００が揺動するため、該ウォーム
１００の他端を支持した押付体１０３が前記操作体１０
６に当接して叩き音が発生したり、前記ウォーム１００
がウォームホイール１０２の歯面に当接して歯打ち音が
発生したりする。

【０００６】また、前記押付体１０３はその周面に嵌合
孔１０１を有する円柱形であり、前記嵌合孔１０１に嵌
合支持されたウォーム１００の他端の軸部１０９及び前
記嵌合孔１０１の間には軸部１０９の円滑な回転を補償
する隙間が設けられているため、前記噛合反力によるウ
ォーム１００の動き、及び減速歯車機構の全体の振動に
よって前記押付体１０３が前記案内部１０５の中心周り
で微小回転することになり、この押付体１０３の回転に
よって嵌合孔１０１と軸部１０９とが当接し、音が発生
することになるし、また、嵌合孔１０１が偏摩耗するこ
とになり、押付体１０３の耐久性、及びウォーム１００
の回転性が低下することになり、改善策が要望されてい
た。

【０００７】本発明は斯る事情に鑑みてなされたもので
あり、主たる目的は、前記噛合反力等によって小歯車が
ラジアル方向へ動くときに発生する音を低減することが
できる減速歯車機構、電動式パワーステアリング装置を
提供することにある。

【０００８】また、他の目的は、押付体の案内部内での
回転によって発生する音を低減でき、押付体の耐久性を
高めることができ、小歯車の回転性を高めることができ
る減速歯車機構、電動式パワーステアリング装置を提供
することにある。

【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、軸部を有する小歯車と、該小歯車に噛合する大
歯車と、前記軸部を支持し前記小歯車を大歯車に向けて
押付ける方向への移動が可能な押付体と、該押付体を前
記押付け方向へ付勢する付勢手段と、前記押付体の移動
を案内する案内部とを備えた減速歯車機構において、前
記案内部は前記押付体に対して前記付勢手段と反対側に
閉鎖部を有しており、該閉鎖部と前記押付体との間に空
気留まり部を有していることを特徴とする。

【００１０】第３発明に係る電動式パワーステアリング
装置は、請求項１又は２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動す
る伝動手段とを備えていることを特徴とする。

【００１１】第１発明及び第３発明にあっては、小歯車
に加わる噛合反力と前記付勢手段の付勢力との関係によ
って小歯車及び押付体が、前記回転中心間距離が長短と
なるように動く場合、前記回転中心間距離が短くなると
きの小歯車及び押付体の動きを空気留まり部の留まり空
気によって抑制でき、この抑制の繰り返しにより小歯車
及び押付体の振幅速度、振幅量及び振幅回数を低減でき
る。この結果、前記噛合反力等によって小歯車及び押付
体が動くときに発生する音を低減できる。

【００１２】第２発明に係る減速歯車機構は、前記案内
部は孔からなり、前記押付体を前記案内部の中心周りで
非回転にするための回転止め手段を備えていることを特
徴とする。

【００１３】第２発明にあっては、案内部の中心周りで
押付体が回転することを回転止め手段によって防ぐこと
ができるため、前記噛合反力によってウォームがラジア
ル方向へ動いたり、減速歯車機構の全体が振動したりし
たとき、小歯車の軸部が支持された押付体の支持部と前
記軸部との衝突をなくすることができる。この結果、音
の発生を低減でき、また、押付体の支持部の偏摩耗を少
なくすることができ、押付体の耐久性、及び小歯車の回
転性を高めることができる。

【００１４】

【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は減速歯車機構の実施の形態１の構成を示す縦断面
図である。

【００１５】この減速歯車機構Ａは両端に軸部１ａ，１
ｂを有する金属製のウォーム１と、該ウォーム１に噛合
するウォームホイール２と、該ウォーム１及びウォーム
ホイール２を回転可能に支持したアルミニウム製のハウ
ジング３とを備えており、ウォーム１の他方の軸部１ｂ
に連結されるモータ４の回転を減速してウォームホイー
ル２に伝達するように構成されている。

【００１６】ウォームホイール２は、前記ウォーム１に
噛合する複数の歯を有する合成樹脂製の環状部材２１
と、該環状部材２１の内側に嵌合された金属製の芯部材
２２とを備え、該芯部材２２の中心部に穿設された貫通
孔２３に伝動軸５が嵌合固定されている。ウォーム１は
前記伝動軸５の軸芯と交叉するように配置されている。

【００１７】ハウジング３は、前記ウォーム１を収容
し、該ウォーム１の軸部１ａ，１ｂを、嵌合孔６１から
なる支持部を有する円柱形の押付体６及び転がり軸受７
を介して回転可能に支持した第１収容部３ａと、前記ウ
ォームホイール２を収容し、該ウォームホイール２を前
記伝動軸５及び該伝動軸５に嵌合された２つの転がり軸
受（後記する）を介して支持した第２収容部３ｂとを有
する。

【００１８】第１収容部３ａはウォーム１の軸長方向に
長くなっており、その長手方向一端に、前記ウォーム１
の一端に設けられた軸部１ａが挿入される凹孔３１及び
該凹孔３１の内面に臨み、前記軸部１ａのラジアル方向
に向けて穿設、換言すればウォーム１をウォームホイー
ル２に向けて押し付ける方向に穿設された円柱形の孔か
らなる案内部３２が設けられており、該案内部３２に前
記押付体６と、該押付体６を前記押し付ける方向へ付勢
するコイルバネ８からなる付勢手段と、前記押付体６を
移動操作するための操作体９とが収容されている。

【００１９】また、第１収容部８ａの他端には前記転が
り軸受７を介して前記軸部１ｂを支持する支持孔３３及
び該支持孔３３に連なるねじ孔３４及びモータ取付部３
５が設けられており、前記ねじ孔３４に前記転がり軸受
７を固定するためのねじ環１０が螺着されている。ま
た、前記モータ取付部３５に円筒部を有する前記モータ
４が取付けられている。

【００２０】案内部３２は、ハウジング３の内側となる
一端、換言すれば前記押付体６に対して前記コイルバネ
８と反対側の端を前記第２収容部３ｂと連通しない閉鎖
部３６とし、該閉鎖部３６と前記押付体６の一端との間
に前記押付体６の前記コイルバネ８による移動を抑制す
る空気留まり部３７を設けてある。案内部３２の周面と
押付体６の周面との間の隙間は約５０μｍであり、コイ
ルバネ８によって押付体６が付勢されたとき、前記空気
留まり部３７に留っている空気は前記隙間から流出し難
い。また、前記案内部３２の周面には前記押付体６の移
動性を良好にすべくグリース等の潤滑剤が塗布されてお
り、該潤滑剤によって前記空気留まり部３７の気密性は
より一層高くなっている。また、案内部３２の他端はハ
ウジング３の外部に開口し、該開口部に前記操作体９が
螺着されている。

【００２１】押付体６はその軸長方向の中間位置、換言
すれば前記案内部３２に沿って移動する移動方向の中間
位置に前記移動方向と直交するように穿設された嵌合孔
６１からなる支持部が設けられており、該嵌合孔６１に
前記軸部１ａが回転可能に嵌合された焼結合金製のすべ
り軸受１１を設けてあり、該すべり軸受１１を介して前
記軸部１ａを押付体６に支持してある。また、押付体６
の他端には円形の凹部６２が設けられている。

【００２２】この凹部６２には前記操作体９の端面と接
触して前記押付体６をウォーム１のウォームホイール２
との噛合部に予圧を加えるべく前記移動方向へ付勢する
ための前記コイルバネ８が収容されている。

【００２３】操作体９は周面にねじを有し、該ねじ部が
前記案内部３２に螺合されている。また、前記コイルバ
ネ８と反対側端に工具が嵌合される回転操作部９ａを有
している。

【００２４】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使用される。図
２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。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１２に繋がり、下端に筒部を有する
入力軸１３と、前記筒部内に挿入されてその上端が前記
入力軸１３の筒部に同軸的に連結され、前記操舵輪１２
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１４と、下端が前記トーションバー１４の下端に同軸
的に連結される出力軸１５と、前記トーションバー１４
の捩れに応じた入力軸１３及び出力軸１５の相対回転変
位量によって前記操舵輪１２に加わる操舵トルクを検出
するトルクセンサ１６と、該トルクセンサ１６が検出し
たトルクに基づいて駆動される操舵補助用の前記モータ
４と、該モータ４の回転に連動し、該回転を減速して出
力軸１５に伝動する前記減速歯車機構Ａと、該減速歯車
機構Ａが収容された前記ハウジング３とを備え、このハ
ウジング３がブラケット（不図示）を介して車体に取付
けられる。

【００２５】ハウジング３には前記トルクセンサ１６を
収容した筒形のハウジング１７が連結されており、該ハ
ウジング１７内と前記ハウジング３内とに嵌合支持され
た２つの転がり軸受１８，１９及び該転がり軸受１８，
１９に嵌合された前記出力軸１５を介して前記ウォーム
ホイール２がハウジング３内に配置されている。尚、出
力軸１５が前記伝動軸５を構成している。

【００２６】減速歯車機構Ａは、ウォーム１の軸部１ｂ
が前記モータ４の駆動軸４ａに繋がっており、また、ウ
ォームホイール２が前記出力軸１５の途中に嵌合固定さ
れており、これらウォーム１及びウォームホイール２の
噛合により前記駆動軸４ａの回転を減速して出力軸１５
に伝達し、該出力軸１５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１５及びユニバー
サルジョイントが、ウォームホイール２の回転力を舵取
機構に伝達する伝動手段を構成している。

【００２７】以上のように構成された電動式パワーステ
アリング装置は、ウォーム１を組み込む場合、該ウォー
ム１の軸部１ａは押付体６の軸長方向中間に設けられた
すべり軸受１１に嵌合されている。また、操作体９の回
転操作によりコイルバネ８を介して押付体６を移動さ
せ、さらに、すべり軸受１１を介してウォーム１を移動
させ、該ウォーム１をウォームホイール２の歯面に接触
させ、前記回転中心間距離Ｈを調整する。このとき、ウ
ォームホイール２を回してバックラッシュが生じていな
いのを確認することによってウォーム１及びウォームホ
イール２の噛合部のバックラッシュ量をなくすることが
できる。また、押付体６と操作体９との間に介在された
コイルバネ８がウォーム１をウォームホイール２に向け
て付勢し、該ウォーム１のウォームホイール２との噛合
部に予圧を加えている。

【００２８】操舵補助によってウォーム１がウォームホ
イール２の歯すじに沿うようにラジアル方向へ押圧さ
れ、この押圧力、換言すれば上述したラジアル方向への
噛合反力が軸部１ａから押付体６に加わった場合、噛合
反力と前記コイルバネ８の弾性復元力との関係によって
ウォーム１及び押付体６が、前記回転中心間距離Ｈが長
短となるように動くことになる。

【００２９】このとき、ウォーム１はモータ側転がり軸
受７への支持部を中心として傾斜し、押付体６を付勢す
るコイルバネ８が前記噛合反力によって撓み、ウォーム
１及び押付体６は前記回転中心間距離Ｈが長くなる方向
へ動き、さらに、コイルバネ８の弾性復元力によって前
記回転中心間距離Ｈが短くなる方向へ動き、この押付体
６の動きが繰り返されることになるが、前記案内部３２
の閉鎖部３６と押付体６の一端との間には空気留まり部
３７が設けられているため、前記回転中心間距離Ｈが短
くなるときのウォーム１及び押付体６の動きを空気留ま
り部３７の留まり空気によって抑制でき、この抑制の繰
り返しによりウォーム１及び押付体６の振幅速度、振幅
量及び振幅回数を低減できる。従って、前記噛合反力等
によって前記押付体６が前記操作体９に当接したときに
発生する叩き音、及び前記ウォーム１がウォームホイー
ル２の歯面に当接したときに発生する歯打ち音を低減で
きる。因に、前記空気留まり部３７が設けられていない
減速歯車機構が発生する音と、前記空気留まり部３７が
設けられた減速歯車機構Ａが発生する音とをウォーム側
の外部で測定した結果、前者の空気留まり部の設けられ
ていない構成では６５ｄＢであったのに対し、後者の空
気留まり部３７を有する構成では５７ｄＢであり、約１
２％低減できた。

【００３０】実施の形態２ 図３は図１のIII −III 線で切断した実施の形態２の拡
大断面図である。この実施の形態２の減速歯車機構は、
案内部３２及び押付体６を円柱形とする代わりに、角柱
形の案内部３２ａ及び押付体６ａとし、押付体６ａを前
記案内部３２ａの中心周りで非回転にしたものである。

【００３１】実施の形態２において、案内部３２ａはウ
ォーム１をウォームホイール２に向けて押し付ける方向
に穿設されており、その中心と直交する断面形状を方
形、矩形等の多角形としてある。また、案内部３２ａの
一端には前記閉鎖部３６が設けられており、該閉鎖部３
６と前記押付体６ａの一端との間に前記空気留まり部３
７を設けてある。

【００３２】押付体６ａは案内部３２ａに沿って移動可
能であるが、案内部３２ａの中心周りで非回転となるよ
うに案内部３２ａに挿入されており、移動方向と直交す
る断面形状を方形、矩形等の多角形としてある。また、
押付体６ａに穿設された前記嵌合孔６１には前記すべり
軸受１１が設けられており、該すべり軸受１１の周面と
前記軸部１ａの周面との間には軸部１ａの円滑な回転を
補償するための隙間（約１００μｍ）が設けられてい
る。

【００３３】実施の形態２にあっては、ウォーム１の軸
部１ａを支持した押付体６ａは案内部３２ａの中心周り
で非回転になっているため、前記噛合反力によるウォー
ム１のラジアル方向への動きによって案内部３２ａの中
心周りで回転する方向の力が押付体６ａに加わったり、
ハウジング３の振動（減速歯車機構の全体の振動）によ
って案内部３２ａの中心周りで回転する方向の力が押付
体６ａに加わったりした場合においても、押付体６ａの
微小回転を防ぐことができ、該押付体６ａの嵌合孔６１
に設けられたすべり軸受１１の周面と軸部１ａとの衝突
を防ぐことができ、音の発生をなくすることができる。
しかも、すべり軸受１１の周面の偏摩耗を防ぐことがで
き、押付体６ａの耐久性、及びウォーム１の回転性を高
めることができる。

【００３４】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。

【００３５】実施の形態３ 図４は図１のIV−IV線で切断した実施の形態３の拡大断
面図である。この実施の形態３の減速歯車機構Ａは、円
柱形に形成された前記案内部３２及び押付体６の周面に
回転止め手段を設けた案内部３２ｂ及び押付体６ｂとし
たものである。

【００３６】実施の形態３において、案内部３２ｂ及び
押付体６ｂの周面の一方に回り止め凸部４０を設け、他
方に該回り止め凸部４０に係合する回り止め凹部４１を
設け、押付体６ｂを前記案内部３２ｂの中心周りで非回
転にしてある。回り止め凸部４０は押付体６ｂの移動方
向に長い条形としてあるが、その形状は特に制限されな
い。

【００３７】実施の形態３にあっては、ウォーム１の軸
部１ａを支持した押付体６ｂは案内部３２ｂの中心周り
で非回転になっているため、前記噛合反力によるウォー
ム１のラジアル方向への動きによって案内部３２ｂの中
心周りで回転する方向の力が押付体６ｂに加わったり、
ハウジング３の振動（減速歯車機構の全体の振動）によ
って案内部３２ｂの中心周りで回転する方向の力が押付
体６ｂに加わったりした場合においても、押付体６ｂの
微小回転を防ぐことができ、該押付体６ｂの嵌合孔６１
に設けられたすべり軸受１１の周面と軸部１ａとの衝突
を防ぐことができ、音の発生をなくすることができる。
しかも、すべり軸受１１の周面の偏摩耗を防ぐことがで
き、押付体６ｂの耐久性、及びウォーム１の回転性を高
めることができる。

【００３８】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。

【００３９】尚、以上説明した実施の形態では、押付体
６を付勢する付勢手段として、コイルバネ８を用いた
が、その他、板ばね、ゴム部材であってもよい。

【００４０】また、以上説明した実施の形態の減速歯車
機構Ａは、ウォーム１である小歯車及びウォームホイー
ル２である大歯車を備えたウォーム歯車である他、ハイ
ポイドピニオンである小歯車及びハイポイドホイールで
ある大歯車を備えたハイポイド歯車であってもよいし、
また、ベベルギヤであってもよい。

【００４１】

【発明の効果】以上詳述した如く第１発明及び第３発明
によれば、空気留まり部の留まり空気によって小歯車及
び押付体の振幅速度、振幅量及び振幅回数を低減でき、
音を低減できる。

【００４２】第２発明にあっては、音の発生をより一層
低減できるとともに、押付体の耐久性、及び小歯車の回
転性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る減速歯車機構の実施の形態１の構
成を示す縦断面図である。

【図２】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３】図１のIII −III 線で切断した実施の形態２の
拡大断面図である。

【図４】図１のIV−IV線で切断した実施の形態３の拡大
断面図である。

【図５】本発明の出願人が先に提案した減速歯車機構の
構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１ ウォーム（小歯車） １ａ 軸部 ２ ウォームホイール（大歯車） ４ モータ ６，６ａ，６ｂ 押付体 ８ コイルバネ（付勢手段） １５ 出力軸（伝動手段） ３２，３２ａ，３２ｂ 案内部 ３６ 閉鎖部 ３７ 空気留まり部 ４０ 回り止め凸部（回転止め手段） ４１ 回り止め凹部（回転止め手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武井 智行 大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋精工株式会社内 (72)発明者 重村 博之 大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋精工株式会社内 (72)発明者 柴村 祥仁 大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋精工株式会社内 Ｆターム(参考） 3D033 CA02 CA04 CA16 CA21 3J009 DA11 EA06 EA19 EA23 EA32 EC06 FA08

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸部を有する小歯車と、該小歯車に噛合
   する大歯車と、前記軸部を支持し前記小歯車を大歯車に
   向けて押付ける方向への移動が可能な押付体と、該押付
   体を前記押付け方向へ付勢する付勢手段と、前記押付体
   の移動を案内する案内部とを備えた減速歯車機構におい
   て、前記案内部は前記押付体に対して前記付勢手段と反
   対側に閉鎖部を有しており、該閉鎖部と前記押付体との
   間に空気留まり部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】 前記案内部は孔からなり、前記押付体を
   前記案内部の中心周りで非回転にするための回転止め手
   段を備えている請求項１記載の減速歯車機構。
3. 【請求項３】 請求項１又は２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
   伝動する伝動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。