JP2003301890A - 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】 噛合部に加わる摩擦力を低減することができ
るとともに、噛合反力に対する前記回転中心間距離の保
持力を大きくすることができるようにする。 【解決手段】 一端部が転がり軸受６を介してハウジン
グ３に支持されたウォーム１の他端部を支持し、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
動が可能な移動体７と、該移動体７を付勢するコイルバ
ネ９と、前記移動体７の移動を案内する案内孔３５とを
備え、該案内孔３５と前記移動体７との間に、前記コイ
ルバネ９の付勢力よりも小さい対抗力を前記ウォーム１
に加える抵抗体１１又は弾性体２５を設け、前記コイル
バネ９を噛合反力によるウォーム１の移動を抑制するこ
とができる付勢力に設定することができるとともに、噛
合部に加える予圧を小さくすることができるようにし
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、操舵補助用のモータによって回転する
小歯車であるウォーム及び大歯車であるウォームホイー
ルの回転中心間距離を調整可能としたものが知られてい
る。

【０００３】このような減速歯車機構は、ウォームの一
端部をハウジング内に回転自在に支持する転がり軸受
と、ウォームの他端部側でウォームをウォームホイール
に向けて付勢するコイルバネとを備え、該コイルバネに
よって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、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て転舵時のバックラッシュに
よる歯打ち音をなくするように構成されている。また、
付勢手段によって噛合部に予圧を加えているため、前記
噛合部の歯が摩耗した場合においてもバックラッシュ量
の増加を抑制することができ、さらに、前記噛合部の歯
打ち音を低減すべく合成樹脂製のウォームホイールが用
いられた場合において、ウォームホイールの膨潤による
駆動トルクの増大を防止することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、コイルバネ
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、ウォームはモータ側に配置された転がり軸受で支持
される支持部を中心としてウォームの全体が傾斜し、こ
の傾斜した状態で前記回転中心間距離が長短となる方向
に揺動することになる。また、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
ームからウォームホイールへ回転トルクが加わるとき、
換言すればモータの回転によって操舵補助する場合、ウ
ォームがウォームホイール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の撓み量が多くなり、ウ
ォームがモータ側転がり軸受で支持される支持部を中心
として傾斜し、この傾斜した状態で前記噛合反力と前記
コイルバネの付勢力との関係によって前記回転中心間距
離が長短となる方向にウォームが揺動するため、前記コ
イルバネの付勢力が比較的小さい場合、前記噛合反力に
対する前記回転中心間距離の保持力が小さく、噛合反力
によるウォームの動き量が比較的大きくなって噛合部の
バックラッシュ量が多くなり、コイルバネによる歯打ち
音の低減効果が乏しくなる。また、前記コイルバネの付
勢力が比較的大きい場合、前記噛合部に加わる摩擦力が
増大し、ウォーム及びウォームホイールの耐久性が悪く
なるとともに、モータによる駆動負荷が増大し、改善策
が要望されていた。

【０００５】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、噛合部に加わる摩擦力を低減する
ことができるとともに、噛合反力に対する前記回転中心
間距離の保持力を大きく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。

【０００６】

【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、静止部材に軸受を介してその一端部が支持され
る小歯車と、該小歯車に噛合する大歯車と、前記小歯車
の他端部側で小歯車を大歯車に向けて付勢する付勢手段
とを備えた減速歯車機構において、前記付勢手段の付勢
力よりも小さい対抗力を前記小歯車に加える対抗手段を
備えることを特徴とする。

【０００７】第４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３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
構に伝動する伝動手段とを備えていることを特徴とす
る。

【０００８】第１発明及び第４発明にあっては、付勢手
段が小歯車を付勢するとき、前記対抗手段により、小歯
車には前記付勢力よりも小さい対抗力が加わっているた
め、付勢力から対抗力を差し引いた比較的小さい押付力
で小歯車を大歯車に向けて押付けることができ、噛合部
に加わる摩擦力を低減することができる。しかも、対抗
力よりも大きい付勢力は前記噛合反力による小歯車の移
動を抑制することができる大きさに設定することができ
るため、噛合反力に対する前記回転中心間距離の保持力
を大きくすることができ、噛合反力による小歯車の移動
を抑制することができ、この移動による異音の発生を抑
制することができる。

【０００９】第２発明に係る減速歯車機構は、前記小歯
車の他端部を支持し、前記付勢力によって移動する移動
体を備えており、前記対抗手段は前記移動体の移動に抵
抗を加える抵抗体であることを特徴とする。第２発明に
あっては、移動体の周りに抵抗体を設けることができる
ため、対抗手段を有する割に構造を簡単にできる。

【００１０】第３発明に係る減速歯車機構は、前記対抗
手段は前記小歯車に対して前記付勢手段と反対側に設け
られた弾性体であることを特徴とする。第３発明にあっ
ては、付勢手段及び対抗手段の力関係を容易に設定する
ことができ、しかも、付勢手段とは別にコイルバネ等の
弾性体を設けることにより簡単に構成することができ
る。

【００１１】

【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実施の形態１の構成
を示す断面図である。

【００１２】この減速歯車機構Ａは、両端に軸部１ａ，
１ｂを有するウォーム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を回転自在に支持したハウジング３とを備えてお
り、ウォーム１の一方の軸部１ａ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に伝動するように
構成されている。

【００１３】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歯体２ａ
と、該環状歯体２ａの内側に嵌合された金属製の芯体２
ｂとを備え、該芯体２ｂの中心部に穿設された貫通孔２
ｃ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。

【００１４】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、転がり軸受６及
び円柱形の移動体７を介して回転自在に支持した第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。

【００１５】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は前記転がり軸受
６を介して前記軸部１ａを支持する支持孔３１及び該支
持孔３１に連なるねじ孔３２及びモータ取付部３３が設
けられており、前記ねじ孔３２に前記転がり軸受６を固
定するためのねじ環８が螺着されている。また、前記モ
ータ取付部３３に円筒部を有する前記モータ４が取付け
られている。

【００１６】また、第１収容部３ａの他端には、前記ウ
ォーム１の他端に設けられた軸部１ｂが挿入される凹孔
３４及び該凹孔３４の内面に臨み、前記軸部１ｂ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に向けて押付ける方向に穿設された円柱形
の孔からなる案内部３５が設けられており、該案内部３
５に前記軸部１ｂが回転自在に嵌合される前記移動体７
と、該移動体７を前記押付ける方向へ付勢するコイルバ
ネ９からなる付勢手段と、前記移動体７を移動操作する
ための操作体１０とが収容されている。

【００１７】図２は移動体の構成を示す側面図である。
移動体７はその長手方向の途中、換言すれば前記案内部
３５に沿って移動する移動方向の途中に環状凹部７１
と、該環状凹部７１を貫通し、前記移動方向と直交する
ように穿設された嵌合孔７２からなる支持部とが設けら
れており、また、長手方向の一端には円形の凹部７３が
設けられている。

【００１８】図３は抵抗体の構成を示す斜視図である。
環状凹部７１には前記コイルバネ９の付勢力よりも小さ
い対抗力を前記移動体７及びウォーム１に加える対抗手
段としての抵抗体１１が嵌合保持されており、また、前
記嵌合孔７２にはすべり軸受１２を介して前記軸部１ｂ
が嵌合支持されており、さらに、前記凹部７３には前記
操作体１０の端面と接触して前記移動体７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９が収容さ
れている。

【００１９】抵抗体１１は細幅の巻回部１１ａと、該巻
回部１１ａの幅方向両側に突設された複数の湾曲片１１
ｂとを有する金属板、換言すれば板ばねからなり、巻回
部１１ａを円形に巻回することにより前記環状凹部７１
に保持し、湾曲片１１ｂを撓ませつつ該湾曲片１１ｂの
凸部を前記案内部３５の周面に接触させ、この接触によ
る接触抵抗が前記対抗力となるようにしてある。尚、湾
曲片１１ｂは前記案内部３５の周面との接触によって撓
みが可能としてあり、また、巻回部１１ａの長手方向両
端間に前記嵌合孔７２が臨むようにしてある。

【００２０】操作体１０は周面にねじを有し、該ねじ部
が前記案内部３５に螺合されている。また、前記コイル
バネ９と反対側端に工具が嵌合される回転操作部１０ａ
を有している。

【００２１】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
４は本発明に係る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。

【００２２】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１３に繋がり、下端に筒部１４ａ
を有する入力軸１４と、前記筒部１４ａ内に挿入されて
その上端が前記入力軸１４の筒部１４ａに同軸的に連結
され、前記操舵輪１３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１５と、下端が前記トーション
バー１５の下端に同軸的に連結される出力軸１６と、前
記トーションバー１５の捩れに応じた入力軸１４及び出
力軸１６の相対回転変位量によって前記操舵輪１３に加
わる操舵トルクを検出するトルクセンサ１７と、該トル
クセンサ１７が検出したトルク、車速、操舵角度等に基
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１６に伝
動する前記減速歯車機構Ａとを備え、該減速歯車機構Ａ
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。

【００２３】ハウジング３には前記トルクセンサ１７を
収容した筒形のハウジング１８が連結されており、該ハ
ウジング１８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１９，２０及び該転がり軸受１９，
２０に嵌合された前記出力軸１６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１６が前記伝動軸５を構成している。

【００２４】減速歯車機構Ａは、ウォーム１の軸部１ａ
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１６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１６
に伝動し、該出力軸１６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
伝動するようにしている。尚、出力軸１６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
機構に伝動する伝動手段を構成している。

【００２５】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、操作体１０の回転操作によりコイルバ
ネ９を介して移動体７及び該移動体７にすべり軸受１２
を介して支持されたウォーム１をラジアル方向へ移動さ
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を調整することにより、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。この場合、移動体７と操作体１０との間
に介在されたコイルバネ９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るが、移動体７にはコイル
バネ９の付勢力よりも小さい所定の対抗力が前記抵抗体
１１により加えられているため、ウォーム１をウォーム
ホイール２に向けて押付ける力、換言すれば前記噛合部
に予圧を加える力は付勢力から対抗力を差し引いた比較
的小さい力となり、噛合部に加わる摩擦力を低減するこ
とができ、ウォーム１及びウォームホイールの耐久性を
高めることができる。

【００２６】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１ｂから移動体７に加わった場合、該移
動体７は前記噛合反力によるウォーム１の移動を抑制す
るための付勢力で付勢されているため、噛合反力に対す
る前記回転中心間距離の保持力を大きくすることができ
る。この結果、噛合反力によるウォーム１の移動を抑制
することができ、この移動による異音の発生を抑制する
ことができる。

【００２７】尚、実施の形態１において、前記抵抗体１
１は金属板からなる板ばねである他、合成樹脂板からな
る板ばねであってもよいし、また、ゴム製であってもよ
い。また、抵抗体１１は移動体７に保持する他、前記案
内部３５の周面に保持してもよい。

【００２８】実施の形態２ 図５は減速歯車機構の実施の形態２の移動体部分の構成
を示す断面図、図６は移動体部分の構成を示す斜視図で
ある。この実施の形態２の減速歯車機構Ａは、対抗手段
としての抵抗体１１を移動体７に保持する代わりに、円
柱形の移動体７ａの移動に抵抗を加える抵抗体２１を静
止部材としての前記ハウジング３に設けたものである。

【００２９】実施の形態２において、ハウジング３には
前記案内部３５の周面から移動体７ａの移動方向と直交
する方向へ凹設された凹所３６を設け、移動体７ａの周
面に接触する円弧形の接触面２１ａを有する抵抗体２１
と、該抵抗体２１を移動体７ａの周面に向けて押付ける
コイルバネ等の弾性体２２とを前記凹所３６に設け、こ
の弾性体２２が抵抗体２１を押付けることにより移動体
７ａの移動に抵抗を加えるようにしてある。尚、図５に
おいて、２３は前記弾性体２２の一端を支持する支持
体、２４は止め輪である。

【００３０】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。

【００３１】実施の形態３ 図７は減速歯車機構の実施の形態３の構成を示す断面図
である。この実施の形態３の減速歯車機構Ａは、対抗手
段として前記抵抗体１１，２１を設ける代わりにコイル
バネからなる弾性体２５を用い、該弾性体２５を前記移
動体７ａに対して前記コイルバネ９と反対側に設けたも
のである。

【００３２】実施の形態３において、ハウジング３の案
内部３５は前記移動体７ａに対して前記コイルバネ９と
反対側に受座３７を有しており、該受座３７と前記移動
体７ａとの間に前記弾性体２５を介装してある。コイル
バネ９の付勢力と弾性体２５の対抗力との差は前記噛合
部に加える予圧と等しくしてある。例えばコイルバネ９
の付勢力が１００Ｎとした場合、弾性体２５の対抗力は
９５Ｎとし、付勢力から対抗力を差し引いた力（１００
Ｎ−９５Ｎ＝５Ｎ）を前記噛合部に加える予圧としてあ
る。尚、コイルバネ９及び弾性体２５は夫々のばね定数
を変えることにより、移動体７ａ及びウォーム１の移動
量に対する付勢力及び対抗力の変化量を変えることがで
きる。

【００３３】実施の形態３にあっては、移動体７ａと操
作体１０との間に介在されたコイルバネ９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るが、移動
体７ａにはコイルバネ９の付勢力よりも小さい所定の対
抗力が前記弾性体２５によって加えられているため、ウ
ォーム１をウォームホイール２に向けて押付ける力、換
言すれば前記噛合部に予圧を加える力は付勢力から対抗
力を差し引いた比較的小さい力となり、噛合部に加わる
摩擦力を低減することができ、ウォーム１及びウォーム
ホイール２の耐久性を高めることができる。しかも、ラ
ジアル方向への噛合反力が軸部１ｂから移動体７ａに加
わった場合、コイルバネ９が撓むことになるが、このコ
イルバネ９は弾性体２５の弾性復元力（対抗力）よりも
大きい弾性復元力（付勢力）に設定されており、コイル
バネ９の撓み量に対する弾性復元力を比較的大きくする
ことができるため、噛合反力に対する前記回転中心間距
離の保持力を大きくすることができ、噛合反力によるウ
ォーム１及び移動体７ａの移動を抑制することができ、
この移動体７ａの前記操作体１０との当接を回避でき、
移動体７ａが移動することによる異音の発生をなくする
ことができる。尚、噛合反力によってウォーム１及び移
動体７ａが、前記回転中心間距離が長短となる方向に動
く場合、前記回転中心間距離が短くなるときのウォーム
１及び移動体７ａの動きを弾性体２５の弾性復元力によ
って抑制でき、この抑制の繰り返しによりウォーム１及
び移動体７ａの振幅速度、振幅量及び振幅回数を低減で
きるため、前記噛合反力によってウォーム１及び移動体
７ａが動くときに発生する音を低減できる。

【００３４】その他の構成及び作用は実施の形態１，２
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】尚、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。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述した如く第１発明及び第４発明
によれば、付勢力から対抗力を差し引いた比較的小さい
押付力で小歯車を大歯車に向けて押し付けることができ
るため、噛合部に加わる摩擦力を低減することができ、
小歯車及び大歯車の耐久性を高めることができるととも
に、噛合反力に対する前記回転中心間距離の保持力を大
きくすることができ、小歯車の移動による異音の発生を
抑制することができる。

【００３７】第２発明によれば、対抗手段の構造を簡単
にできる。第３発明によれば、付勢手段及び対抗手段の
力関係を容易に設定することができるとともに、対抗手
段の構造を簡単に構成することができる。

【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
成を示す断面図である。

【図２】実施の形態１の移動体の構成を示す側面図であ
る。

【図３】実施の形態１の抵抗体の構成を示す斜視図であ
る。

【図４】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の
構成を示す断面図である。

【図５】実施の形態２の移動体部分の構成を示す断面図
である。

【図６】実施の形態２の移動体部分の構成を示す斜視図
である。

【図７】本発明に係る減速歯車機構の実施の形態３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） ２ ウォームホイール（大歯車） ３ ハウジング（静止部材） ４ モータ ６ 軸受（転がり軸受） ７，７ａ 移動体 ９ コイルバネ（付勢手段） １１ 抵抗体（対抗手段） １６ 出力軸（伝動手段） ２１ 抵抗体（対抗手段） ２５ 弾性体（対抗手段） Ａ 減速歯車機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 魚田 雅史 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 CA04 CA22 3J009 DA04 DA11 DA16 EA19 EA23 EA32 EC06 ED14 FA08

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静止部材に軸受を介してその一端部が支
   持される小歯車と、該小歯車に噛合する大歯車と、前記
   小歯車の他端部側で小歯車を大歯車に向けて付勢する付
   勢手段とを備えた減速歯車機構において、前記付勢手段
   の付勢力よりも小さい対抗力を前記小歯車に加える対抗
   手段を備えることを特徴とする減速歯車機構。
2. 【請求項２】 前記小歯車の他端部を支持し、前記付勢
   力によって移動する移動体を備えており、前記対抗手段
   は前記移動体の移動に抵抗を加える抵抗体である請求項
   １記載の減速歯車機構。
3. 【請求項３】 前記対抗手段は前記小歯車に対して前記
   付勢手段と反対側に設けられた弾性体である請求項１記
   載の減速歯車機構。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３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。