JP2008106828A - 減速歯車装置及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】歯車の径方向、及び軸長方向を小型化することができる減速歯車装置、及び車両への搭載性を向上することができる電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】夫々の軸が平行に配置される第１歯車１及び第２歯車２と、第１歯車１に噛合する第１歯部３１及び第２歯車２に噛合する第２歯部３２を有する中間歯車３と、第１歯車１を両持ちで支持する第１軸受４，４ａと、第２歯車２を両持ちで支持する第２軸受５，５ａと、中間歯車３を両持ちで支持する第３軸受６，６ａとを備え、第１歯部３１を一方の第２軸受５の径方向外方に配置することにより、第１歯車１、第２歯車２及び中間歯車３の各両側に配置される軸受で、且つ軸方向最外位置の軸受間の距離Ｈを短縮した。
【選択図】図１

Description

本発明は夫々の軸が平行に配置される第１歯車及び第２歯車の間に中間歯車を備える減速歯車装置、及び該減速歯車装置を備え、操舵補助力の発生源として電動モータを用いてなる電動パワーステアリング装置に関する。

車両用の電動パワーステアリング装置としては、例えば操舵輪に繋がる入力軸及び該入力軸にトーションバーを介して同軸的に繋がる出力軸の相対回転によって前記入力軸に加わる操舵トルクを検出し、検出したトルク等に基づいて操舵補助用の電動モータを駆動し、該電動モータの回転力を減速歯車装置を介して舵取手段に伝達することにより操舵輪の回転に応じた舵取手段の動作を前記電動モータの回転により補助し、舵取りのための運転者の労力負担を軽減するように構成されている（例えば、特許文献１参照。）。

電動パワーステアリング装置が備える減速歯車装置は、夫々の軸が平行に配置され、ギヤ比が比較的大きい小歯車及び大歯車を備え、小歯車が前記電動モータの出力軸に繋がり、大歯車が前記出力軸に繋がり、電動モータが発生する回転力を小歯車から大歯車に伝達し、比較的大きい減速比に減速した上で出力軸を回転させるように構成されている。

また、減速歯車装置として、夫々の軸が平行に配置される第１歯車及び第２歯車と、第１歯車に噛合する第１歯部及び第２歯車に噛合する第２歯部を有し、軸が前記軸と平行の中間歯車と、第１歯車を両持ちで支持する二つの第１軸受と、第２歯車を両持ちで支持する二つの第２軸受と、中間歯車を両持ちで支持する二つの第３軸受とを備え、第１歯車の軸に固定されている第４歯車が、回転入力軸の歯部に噛合することにより、回転入力軸の回転を二段減速して第２歯車の軸に伝達するように構成された減速歯車装置も知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００５−３１９９７１号公報 特開平８−２１５１９号公報

ところが、電動パワーステアリング装置が備える減速歯車装置は小歯車及び大歯車の歯車対により一段減速しているため、減速比に比例して大歯車が大径となり、減速歯車装置の全体が歯車の径方向に大型となる。従って、この減速歯車装置を備える電動パワーステアリング装置が車両に搭載されるとき、車両への搭載が困難になる。

また、特許文献２のような二段減速歯車装置にあっては、一段減速に比べて歯車を小径にでき、減速歯車装置の歯車の径方向を小型化できる。しかし、第１歯車、第２歯車及び中間歯車の各両側に軸受が配置され、各軸受により第１歯車、第２歯車及び中間歯車が両持ちされているため、軸方向最外位置の軸受間距離が長くなり、減速歯車装置の全体が歯車の軸長方向に大型となる。従って、この減速歯車装置が電動パワーステアリング装置に組込まれ、該電動パワーステアリング装置が車両に搭載されるとき、車両への搭載性が低いという問題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、主たる目的は歯車の径方向、及び軸長方向を小型化することができる減速歯車装置、及び車両への搭載性を向上することができる電動パワーステアリング装置を提供することにある。

第１発明に係る減速歯車装置は、夫々の軸が平行に配置される第１歯車及び第２歯車と、第１歯車に噛合する第１歯部及び第２歯車に噛合する第２歯部を有し、軸が前記軸と平行の中間歯車と、第１歯車を両持ちで支持する二つの第１軸受と、第２歯車を両持ちで支持する二つの第２軸受と、中間歯車を両持ちで支持する二つの第３軸受とを備える減速歯車装置において、前記第１歯部は一方の第２軸受の径方向外方に配置してあることを特徴とする。

第２発明に係る減速歯車装置は、前記中間歯車の第１歯部側を支持する第３軸受は、一方の第１軸受の径方向外方に配置してあることを特徴とする。

第３発明に係る減速歯車装置は、前記第２歯車及び中間歯車は、第１歯部及び第２軸受の各半径の和より長い軸間距離にしてあることを特徴とする。

第４発明に係る減速歯車装置は、前記第１歯車及び中間歯車は、第１軸受及び第３軸受の各半径の和より長い軸間距離にしてあることを特徴とする。

第５発明に係る電動パワーステアリング装置は、第１乃至第４発明のいずれか一つに記載の減速歯車装置を備え、前記第１歯車が電動モータの出力軸に繋がり、前記第２歯車が舵取手段に繋がり、前記電動モータの回転によって操舵補助するようにしたことを特徴とする。

第１発明にあっては、第１歯車、第２歯車及び中間歯車により多段減速することができるため、減速歯車装置の歯車の径方向を小型化できる。しかも、第１歯部及び第２歯部を有する中間歯車の第１歯部は、第２歯車を両持ちする第２軸受の一方の径方向外方に配置してあるため、第１歯車、第２歯車及び中間歯車の各両側に配置される軸受で、且つ軸方向最外位置の軸受間の距離を短縮することができ、減速歯車装置の歯車の軸長方向を小型化でき、減速歯車装置の全体を小型化でき、車両搭載性を向上できる。

第２発明にあっては、第１歯部及び第２歯部を有する中間歯車を両持ちする第３軸受で、且つ第１歯部側を支持する第３軸受が、一方の第１軸受の径方向外方に配置されているため、第１歯車、第２歯車及び中間歯車の各両側に配置される軸受で、且つ軸方向最外位置の軸受間の距離をより一層短縮することができ、減速歯車装置の歯車の軸長方向をより一層小型化でき、減速歯車装置の全体をより一層小型化でき、車両搭載性をより一層向上できる。

第３発明にあっては、第１歯部及び第２歯部を有する中間歯車の第１歯部を、第２軸受に影響されることなく第２軸受の径方向外方に配置することができる。

第４発明にあっては、第１歯部及び第２歯部を有する中間歯車の第１歯部側を支持する第３軸受を、第１軸受に影響されることなく第１軸受の径方向外方に配置することができる。

第５発明にあっては、歯車の径方向、及び歯車の軸長方向を小型化できた減速歯車装置が電動パワーステアリング装置に組込まれているため、車両搭載性を向上できる。

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装置の構成を示す模式図である。

減速歯車装置Ａは、第１の軸１ａを有する第１歯車１と、第１の軸１ａと平行に配置される第２の軸２ａを有する第２歯車２と、第１及び第２の軸１ａ，２ａと平行な第３の軸３ａを有し、且つ第１歯車１に噛合する第１歯部３１及び第２歯車２に噛合する第２歯部３２を有する中間歯車３と、第１歯車１を両持ちする二つの第１軸受４，４ａと、第２歯車２を両持ちする二つの第２軸受５，５ａと、中間歯車３を両持ちする二つの第３軸受６，６ａとを備える。

第１歯車１、第２歯車２及び中間歯車３ははすば歯車を用いてなり、第１歯車１の両側に延出された第１の軸１ａに転がり軸受からなる第１軸受４，４ａが嵌合され、第２歯車２の両側に延出された第２の軸２ａに転がり軸受からなる第２軸受５，５ａが嵌合され、中間歯車３の両側に延出された第３の軸３ａに転がり軸受からなる第３軸受６，６ａが嵌合されている。

中間歯車３は第１歯部３１及び第２歯部３２が並設されている。また、第１歯車１及び第２歯部３２は小径に形成され、第１歯部３１は中間径に形成され、第２歯車２は大径に形成され、第１の軸１ａの回転を２段階に減速して第２の軸２ａに伝達するように構成されている。

以上の構成では互いに噛合する第１歯車１及び第１歯部３１が軸長方向の同位置にあり、互いに噛合する第２歯車２及び第２歯部３２が軸長方向の同位置にある。このような構成において、第１歯部３１を一方の第２軸受５の径方向外方に配置し、中間歯車３の第１歯部３１側を支持する第３軸受６を、一方の第１軸受４の径方向外方に配置してある。また、中間歯車３の第２歯部３２側を支持する第３軸受６ａを、他の第２軸受５ａの径方向外方に配置してあり、第２歯部３２を他方の第１軸受４ａの径方向外方に配置してある。

第１歯車１及び中間歯車３は、第１軸受４及び第３軸受６の各半径の和より長い軸間距離Ｌ１に設定してあり、また、第２歯車２及び中間歯車３は、第１歯部３１及び第２軸受５の各半径の和より長い軸間距離Ｌ２に設定してある。

以上のように構成された減速歯車装置Ａは、第１の軸１ａの一端部が電動モータ等の駆動源７に軸継手８により接続され、第２の軸２ａが被動側に接続され、駆動源７の回転を２段階に減速し、第２の軸２ａに伝動する。

図２は図１のように構成された減速歯車装置の歯車の径方向を小型化できることの説明図である。
第１歯部３１を図１のように一方の第２軸受５の径方向外方に配置することにより、第１歯部３１が一方の第２軸受５と軸長方向へ離隔して配置されている図２の(a) に比べて第３軸受６，６ａ間の距離を短縮することができ、軸方向最外位置の軸受間の距離Ｈを短縮することができ、減速歯車装置Ａの歯車の軸長方向を小型化できる。

また、中間歯車３の第１歯部３１側を支持する第３軸受６を、一方の第１軸受４の径方向外方に配置することにより、一方の第１軸受４が第３軸受６と軸長方向へ離隔して配置されている図２の(b) に比べて第１軸受４，４ａ間の距離を短縮することができ、軸方向最外位置の軸受間の距離Ｈを短縮することができ、減速歯車装置Ａの歯車の軸長方向を小型化できる。

実施の形態２
図３は本発明に係る減速歯車装置の他の構成を示す模式図である。この減速歯車装置Ａは、第１の軸１ａの一端部に電動モータ等の駆動源７を接続する代わりに、第１の軸１ａの他端部に電動モータ等の駆動源７を接続したものである。
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。

実施の形態３
図４は本発明に係る減速歯車装置の他の構成を示す模式図である。この減速歯車装置Ａは、第２歯車２及び第２歯部３２を、第１歯車１及び第１歯部３１に対して軸長方向一方側に配置する代わりに、第２歯車２及び第２歯部３２を、第１歯車１及び第１歯部３１に対して軸長方向他方側に配置したものである。
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。

実施の形態４
図５は本発明に係る減速歯車装置の他の構成を示す模式図である。この減速歯車装置Ａは、第２歯車２及び第２歯部３２を、第１歯車１及び第１歯部３１に対して軸長方向一方側に配置する代わりに、第２歯車２及び第２歯部３２を、第１歯車１及び第１歯部３１に対して軸長方向他方側に配置し、さらに、第１の軸１ａの他端部に電動モータ等の駆動源７を接続したものである。
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。

図６は本発明に係る電動パワーステアリング装置の構成を示す断面図、図７は図６のVII −VII 線の断面図である。以上のように構成された減速歯車装置Ａは例えば電動パワーステアリング装置に組み込まれる。

電動パワーステアリング装置は、操作部材としてのステアリングホイールに連なり、舵取手段としての操舵軸１０と、操舵補助用の電動モータ１１と、該電動モータ１１の回転を２段階に減速して操舵軸１０に伝達、換言すると電動モータ１１の回転力を操舵軸１０に付加する減速歯車装置Ａと、該減速歯車装置Ａの第１歯車１、第２歯車２及び中間歯車３を回転自在に支持する支持部材としてのハウジング１２と、ステアリングホイールの操作に応じて操舵軸１０に加わるトルクを検出するトルクセンサ１３とを備え、該トルクセンサ１３の検出結果に基づいて電動モータ１１が駆動され、該電動モータ１１の回転力が減速歯車装置Ａを介して操舵軸１０に伝達され、操舵補助するように構成されている。

操舵軸１０は、その上部がステアリングホイールに繋がる上側軸体１０ａと、該上側軸体１０ａの下部に連結されたトーションバー１０ｂと、該トーションバー１０ｂの下部に連結され、自在軸継手を介して例えばラックピニオン式の転舵機構に繋がる下側軸体１０ｃとを有しており、ステアリングホイールの操作に応じてトーションバー１０ｂが捩じれ、上側軸体１０ａ及び下側軸体１０ｃに操舵トルクが加わるように構成されている。

上側軸体１０ａの下部にはトーションバー１０ｂの上部が挿入された筒部１０ｄが結合されている。下側軸体１０ｃは第２の軸２ａを構成するもので、トーションバー１０ｂの下部及び筒部１０ｄの先端部が挿入されるように筒形に形成されており、この下側軸体１０ｃ及び筒部１０ｄの周りにトルクセンサ１３が配置されている。また、下側軸体１０ｃの中途に第２歯車２及び第２軸受５，５ａが外嵌され、第２歯車２を両持ちしている。

ハウジング１２は、第１歯車１及び第１軸受４，４ａを収容する第１収容部１２ａと、該第１収容部１２ａに連通し、中間歯車３及び第３軸受６，６ａを収容する第２収容部１２ｂと、該第２収容部１２ｂに連通し、第２歯車２、第２軸受５，５ａ及び下側軸体１０ｃを収容する第３収容部１２ｃと、該第３収容部１２ｃに連通し、トルクセンサ１３を収容する第４収容部１２ｄとを有する。

第１収容部１２ａは円筒形をなし、長手方向へ離隔した位置に第１軸受４，４ａが内嵌保持されており、また、第１収容部１２ａの一側を第１歯車１の径方向へ貫通して第２収容部１２ｂに開口する連通孔１２ｅが設けられており、該連通孔１２ｅに第１歯部３１の周方向の一部が挿入され、該第１歯部３１が第１歯車１に噛合している。また、第１収容部１２ａの一方の開放口には電動モータ１１が取外しを可能に取着されている。

第２収容部１２ｂは周方向の一箇所が連通孔１２ｅに連通する大径空洞部及び該大径空洞部の両側に連なる小径空洞部を有し、大径空洞部に中間歯車３の第１歯部３１が配置され、小径空洞部に第２歯部３２及び第３軸受６，６ａが嵌合保持されており、また、一方の小径空洞部の一側を第２歯部３２の径方向へ貫通して第３収容部１２ｃに開口する連通孔１２ｆが設けられており、該連通孔１２ｆに第２歯車２の周方向の一部が挿入され、該第２歯車２が第２歯部３２に噛合している。

第３収容部１２ｃは周方向の一箇所が連通孔１２ｆに連通する大径空洞部及び該大径空洞部の両側に連なる小径空洞部を有し、大径空洞部に第２歯車２が配置され、小径空洞部に第２軸受５，５ａが嵌合保持されている。

また、前述したように第１歯車１及び中間歯車３は軸間距離Ｌ１に設定してあり、第２歯車２及び中間歯車３は軸間距離Ｌ２に設定してある。さらに、第１歯車１及び第２歯車２の軸間距離Ｌ３は、電動モータ１１の舵取手段側部材と干渉し得る箇所における円筒部の半径と、前記舵取手段側部材が電動モータ１１と干渉し得る箇所における柱状部の半径との和より長い距離に設定してあり、電動モータ１１がハウジング１２に取着されたとき、該電動モータ１１が舵取手段側部材と干渉しないように構成されている。また、図７に示すように第１歯車１及び第２歯車２が上下に離隔配置されている構成において、第２歯車２の軸心から垂下された垂線Ｘに対して偏倚した位置に第１歯車１が配置され、さらに、前記垂線Ｘに対して第１歯車１より大きく偏倚した位置で、且つＬ１＜Ｌ２の軸間距離となる位置に中間歯車３が配置されており、電動パワーステアリング装置が車体に搭載されるとき、電動モータ１１が車体と干渉するのを防ぐことができるように構成されている。

以上のように構成された電動パワーステアリング装置は、歯車の径方向、及び歯車の軸長方向を小型化できた減速歯車装置Ａが組込まれているため、車両搭載性を向上できる。

尚、以上説明した実施の形態では、第１歯車１、第２歯車２及び中間歯車３をはすばとしたが、その他、平歯としてもよい。

また、本発明に係る減速歯車装置Ａは電動パワーステアリング装置と異なる装置に使用されてもよい。

本発明に係る減速歯車装置の構成を示す模式図である。 図１のように構成された減速歯車装置の歯車の径方向を小型化できることの説明図である。 本発明に係る減速歯車装置の他の構成を示す模式図である。 本発明に係る減速歯車装置の他の構成を示す模式図である。 本発明に係る減速歯車装置の他の構成を示す模式図である。 本発明に係る電動パワーステアリング装置の構成を示す断面図である。 図６のVII −VII 線の断面図である。

符号の説明

１ 第１歯車、１ａ 第１の軸、２ 第２歯車、２ａ 第２の軸、３ 中間歯車、３ａ 第３の軸、３１ 第１歯部、３２ 第２歯部、４，４ａ 第１軸受、５，５ａ 第２軸受、６，６ａ 第３軸受、Ｌ１ 軸間距離、Ｌ２ 軸間距離、１０ 操舵軸（舵取手段）、１１ 電動モータ、Ａ 減速歯車装置

Claims (5)

1. 夫々の軸が平行に配置される第１歯車及び第２歯車と、第１歯車に噛合する第１歯部及び第２歯車に噛合する第２歯部を有し、軸が前記軸と平行の中間歯車と、第１歯車を両持ちで支持する二つの第１軸受と、第２歯車を両持ちで支持する二つの第２軸受と、中間歯車を両持ちで支持する二つの第３軸受とを備える減速歯車装置において、前記第１歯部は一方の第２軸受の径方向外方に配置してあることを特徴とする減速歯車装置。
2. 前記中間歯車の第１歯部側を支持する第３軸受は、一方の第１軸受の径方向外方に配置してある請求項１記載の減速歯車装置。
3. 前記第２歯車及び中間歯車は、第１歯部及び第２軸受の各半径の和より長い軸間距離にしてある請求項１又は２記載の減速歯車装置。
4. 前記第１歯車及び中間歯車は、第１軸受及び第３軸受の各半径の和より長い軸間距離にしてある請求項２記載の減速歯車装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一つに記載の減速歯車装置を備え、前記第１歯車が電動モータの出力軸に繋がり、前記第２歯車が舵取手段に繋がり、前記電動モータの回転によって操舵補助するようにしたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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