JPS63231064A - 歯車装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、歯車同士の噛合い時においてバー２クラツシ
ユによって生じる歯打音の発生等を防正し得るようにし
た歯車装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

回転動力伝達系などにおいて回転動力を減速または増速
して伝達するために用いられる歯車装置にあっては、歯
車同士の適切かつ円滑な動力伝達を行なうためにバック
ラッシュが必要とされている。しかし、その一方におい
て、このようなバックラッシュは、歯車同士の噛合い時
において歯打音の発生源となるばかりでなく、噛合いに
よるトルク変動も生じ易く、回転伝達時において応答不
良等を招く等の虞れがあった。特に、このようなバック
ラッシュは、上述した歯打音の原因となるものであり、
しかもこのようなバックラッシュによる不具合を防止す
るためには、歯車各部の加工精度や軸間距離等の組立精
度を散布にしなければならないものであった。

このようなバックラッシュに伴なう不具合を解決するた
めの尚型装置が、従来から種々知られており、たとえば
実開昭ｔ３１−１７５Ｅ１５Ｂ号公報等からも明らかな
ように、同一歯形および歯数を有する二個の歯車要素を
、Ｃ型クリップ等のばね部材を介して連結し、それぞれ
の歯車を対向する方向に付勢することにより、相手側の
歯車と見掛はヒバックラッシュのない状態で噛合させる
ようにしたものがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述した従来の歯車装置によれば、二個
の歯車要素をばね部材を組込んだ状態で組立てる等とい
った面倒かつ煩雑な作業が必要とされるばかりでなく、
構成部品点数も多く、各部の加工精度等も要求され、コ
スト高を招いてしまう等の問題があり、しかも回転伝達
を正、遣雨回転において円滑かつ確実に行なえるとは言
えないもので、これらの問題点を一掃し得る簡易型の歯
車装置の出現が望まれている。

特に、上述したようなバックラッシュに起因する問題点
は、たとえば電動モータを操舵補助力発生手段として採
用した′ｉ！動式の動力舵取装置において、モータから
ステアリングシャフト側への回転動力を伝達する減速歯
車機構などのように、モータの正、通雨方向への回転伝
達を円゛滑かつ確実に伝達することが必要とされる装置
において、舵取ハンドルの操作性等の面から大きな問題
とされ、さらにこの種装置では歯車自身の摩耗等に対す
る耐久性などをも考慮しなければならない。

〔問題点を解決するための手段〕

このような要請に応えるために本発明に係る歯車装置は
、主歯車の歯形よりも歯厚が増大するように転位させた
歯形を有し金属材で環状に形成される転位歯車部、その
内周部に連設された環状弾性体およびその内周部に連設
され主歯車側に一体的に固定される金属製基部からなる
副歯車を、金属材による主歯車の一側部に並設するよう
にしたものである。

〔作用〕

本発明によれば、転位歯車部を、主歯車が噛合される相
手側歯車に対し環状弾性体を撓ませることで所定の与圧
をもって噛合させることができ、その結果として主歯車
と相手側歯車とをバックラッシュのない状態で噛合させ
得るため、従来のような歯打音等の問題を招くことなく
、円滑かつ確実な回転動力伝達が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示した実施例を用いて詳細に説明
する。

第１図（ａ）、（ｂ）ないし第３図は本発明に係る歯車
装置の一実施例を示すものであり１本実施例では、第４
図に示す電動式動力舵取装置のおける減速歯車機構に適
用した場合を説明する。

まず、全体を符号１で示す電動式の動力舵取装置の概略
構成を第４図を用いて簡単に説明すると、２は図示せぬ
舵取ハンドル側に連結される入力軸としてのスタブ軸、
３は図示せぬ操舵輪側に連結されるビニオン３ａを有す
る出力軸としてのピニオン軸、４はこれら両軸２，３を
所定角度範囲内で相対的に回動変位可能に連設するトー
ションバーで、これらの部材によってステアリングシャ
フトが構成されている。そして、これらステアリングシ
ャフトを構成する軸２．３等は、前記ピニオン３ａと噛
合するラック歯５ａを有するラック５と共に、ステアリ
ングギヤボディ６゜７内に貫通して配設されている。な
お、８ａ。

８ｂ、８ｃ、８ｄは上述したボディ６．７内で軸２．３
を回転自在に支持するベアリング、９ａ。

９ｂは前記ステアリングボディ６の軸孔部分を閉塞する
アジヤスティングリングおよびその固定用ナツトである
。また、前記ラック５は、周知の通り、図示せぬタイロ
ッド、ナックルアーム等と共に操舵輪間を連結する舵取
リンク機構を構成している。

さらに、上述したステアリングシャフト機構部において
、操舵輪側に連結されるピニオン軸３側には、駆動力伝
達機構としての減速歯車機構１１を介して操舵補助力を
与える電動モータｌＯが連結されている。すなわち、ピ
ニオン軸３上であってそのスタブ軸２、ステアリングギ
ヤ３ａ、５ａ間に位置するピニオン軸３の入力側端部に
は、減速歯車機構１１を構成する被駆動ギヤ１２が一体
的に設けられている。一方、電動モータ１０は、本例で
はステアリングボディ７の上方で反ハンドル側に、モー
タ軸１０ａがステアリングシャフト（２，３）側の軸線
方向と平行して配設されており、このモータ軸１０ａが
減速歯車機構１１を構成する駆動ギヤ１３、段付ギヤの
大ギヤ１４および小ギヤ１５を介して前記被駆動ギヤ１
２に連結され、モータ１０の回転を所定の回転数に減速
して出力軸としてのビニオン軸３側に伝達するように構
成されている。なお、これら減速歯車機構１１は、ステ
アリングギヤボディ６．７から延設されて組合せられる
カバ一部６ａ、７ａおよびモータ１０と一体の取付板ｆ
ｏｂとで構成されるギヤ収容空間１６内に内設され、か
つこの収容空間１６内には、ギヤ潤滑用としてグリース
が封入されている。また、１７ａ　、１７ｂ　、１７ｃ
はギヤ軸を支持するベアリング、１８ａ、１８ｂはカバ
一部６ａに穿設された二個所の開口部を閉塞する蓋体で
、その上方に位置する蓋体１８ａは透明な合成樹脂材等
で形成されオイルゲージとして機能する窓を有している
。

そして、このような配設状態によれば、ステアリングシ
ャツｈ２，３．４およびステアリングギヤ３ａ、５ａ等
を有するステアリングギヤボディ６．７、電動モータ１
０および減速歯車機構１１を内設したギヤボックス部（
６ａ、７ａ）などを効率よ＜　連結し、装置全体の小型
かつコンパクト化が可能である。また、五速した構成で
は、電動モータ１０からの回転駆動力が、ビニオン軸３
上で最も剛性の高いスタブ軸２、ステアリングギヤ３ａ
、５ａ間位置に設けられた被駆動ギヤ１２に伝達される
とともに、スタブ軸２からラック５への手動による操舵
トルク伝達経路に沿ってステアリングギヤ側に伝達され
るため、駆動力伝達が適切かつ確実に行なえるばかりで
なく、ステアリングシャフト２，３．４の耐久性の面で
優れている。これは、モータ１０から減速歯車機構１１
を介してのパワー人力経路が前記手動トｌレク伝達経路
と同一となり、強度部分を集中させることができるため
である。

また、被駆動ギヤ１２の入力側面には、両軸２．３間で
トーションバ−４のねじりによる相対的な回動変位を検
出しモータ１０を駆動するための非接触型センサを構成
するマグネット１９が付設されており、ステアリングギ
ヤボディ６内に形成したスタブ軸２回りの収容空間を巧
みに利用しているため、その検出精度が高く確実な操舵
力の検出が行なえる。すなわち、上述したボディ収容空
間内でトーションバー４により相対的に回動変位可能に
連結された舵取ハンドル側のスタブ軸２と操舵輪側のピ
ニオン軸３との間には、前記トーションバー４のねじり
による相対的な回動変位を検出する非接触型センナとし
てマグネット１９に対向するホール素子２０が設けられ
、このホール素子２０による変位計からの信号により操
舵輪に至る出力軸系の一部（ピニオン軸３）に操舵補助
力を与える電動モータｌＯを駆動するような構成として
いる。なお、２１．２２はステアリングギヤボディ６内
でトーションバー４とで連結された人、出力側の軸２．
３と端部に設けられた前記ホール素子２０、マグネット
１９取付は用のフランジ部材で、その出力側部材２２に
は極性の異なる二個のマグネット１９が開方向にずれた
位置に設けられ１両輪２．３間での回動変位を検出する
構成とされている。この回動変位は、前記両軸２．３間
に設けられたフェールセイフ機構２３による所定角度範
囲内での相対的な変位によるものであることは周知の通
りである。また、図中２４は、ビニオン軸３側に固定し
て設けられた温度補償用の糸−ル素子である。

このような構成では、舵取ハンドルに与えられる所定の
方向への操舵トルクを簡単かつ適切に検出でき、しかも
この変位検出部としての変位計をステアリングギヤボデ
ィ６内に効率よく組込むことができるため、装置全体の
小型化等を達成し得る。なお、操舵操作によるハンドル
の戻りは、操舵輪からのセルファライニングトルクによ
って変位する出力側のピニオン軸３と入力側のスタブ軸
２との相対的な回動変位で制御されるモータ１０で行な
えることは容易に理解されよう。

さらに、２５はスタブ軸２の周囲に前記フランジ部材２
１に対向して設けられた別のフランジ部材で、各種電子
部品が実装されホール素子２０からの信号がリード２６
等を介して伝達されることでその信号処理を行なうアン
プ用プリント回路基板とされており、また２７はこの基
板２５に摺動子２７ａを摺動させることで外部に引出し
て図示せぬコントローラに接続されるブラシである。

なお、各種電子部品等を実装する回路基板として、前述
したホール素子取付は川のフランジ部材２１を利用して
もよいものである。

さて、本発明によれば、上述したような電動式動力舵取
装置において減速歯車機構１１として用いられる歯車装
置としての被駆動ギヤ１２や段付ギヤの大ギヤ１４を、
第１図ないし第４図から明らかなように、主歯車３０の
歯形よりも歯厚が増大するように転位させた歯形を有し
金属材で環状に形成される転位歯車部３１、その内周部
に連設された環状りｐ性体３２およびその内周部に連設
され主歯車３０側に一体的に固定される金属製基部３３
からなる副歯車３４を、金属材による主歯車３０の一側
部に並設することにより構成したところに特徴を有して
いる。なお、図中３５は前記副歯車を主歯車３０の一側
部に押圧して挟持した状態で保持させるための押え板で
、この押え板３５は複数本のポルト３６（その一部はピ
ン３７でもよい）によって前記金属製基部３３と共に前
記主歯車３０側に一体的に固定されている。また、上述
した副歯車３４は、たとえばニトリルゴム等の合成ゴム
を始めとする各種の弾性材料からなる環状弾性体３２を
、転位歯車部３１と金属製基部３３とに接着あるいは焼
付は等といった適宜の手段で一体的に連結することで、
簡単かつ適切に形成し得るもので、さらにその歯形も転
位量を適宜調整したインボリュート曲線によるもので、
その加工も容易に行なえるものである。また、第２図お
よび第３図から明らかなように、上述した副歯車３４の
転位南軍！￥ｌ１３１は、その歯形が主歯車３０側の歯
形に対し丁度型なり合うような状態で、主歯車３０側に
保持させることが必要で為るが、このような作業も比較
的容易に行なえるものである。なお、本実施例では、本
発明に係る歯車装置を、第２図に示すように、はすば歯
車に適用した場合を示している。これは、このようなは
すば歯車を電動式動力舵取装置ｌの減速歯車機構１１に
採用すると、舵取操作により正、通雨方向に回転操作さ
れるステアリングシャフトに対してのモータ１０からの
回転伝達を適切に行ない、操舵感触を適正化し得るため
である。

そして、このような構成によれば、主歯車３０の歯形よ
りも歯厚が増大するような歯形を有する転位歯車部３１
を、主歯車３０が噛合される相手側歯車（１５）に対し
環状弾性体３２を圧縮して撓ませることで所定の与圧を
もって噛合させることができ、その結果として主歯車３
０と相手側歯車（１５）とをバックラッシュのない状態
で噛合させ、適宜弾性変位させながら貴重同士の噛合い
による回転動力伝達を行なえるため、従来のような歯打
音等の問題を招くことなく、円滑かつ確実な回転動力伝
達が可能となる。

したがって、このような構成による本発明に係る歯車装
置によれば、副歯車３４における環状弾性体３２で変位
可能に設けられた転位歯車部３１の存在により、噛合い
時におけるバックラッシュをなくすことができるため、
従来のように調車同士の加工精度や中心軸間距離等の組
立精度を厳密に行なうといった配慮が不要で、加工性お
よび組立性に優れている。

また、上述した構成による歯車装置によれば、相手側歯
車（１５）と噛合する歯形部分は、主歯車３０も、副歯
車３４も金属製とされているため、充分な剛性と摩耗等
に対する耐火性とを備えているもので、その利点は明ら
かであろう。

なお、本発明は、上述した実施例構造に限定されず、各
部の形状、構造等を必要に応じて適宜変形、変更するこ
とは自由である。たとえば上述した実施例では、尚車装
性としての被駆動ギヤ１２、大ギヤ１４等をはすば歯車
で構成した場合を例示したが、本発明はこれに限定され
ず、一般的な平歯車であってもよいことは容易に理解さ
れよう。さらに、本発明を特徴づける歯型装置における
転位歯車部３１での歯形の転位量、環状弾性体３２を構
成する弾性材料の硬度、弾性力、厚さ等を始めとする各
種の条件は、その適用個所の諸条件に応じて適宜選定す
るとよいもので、またこのような副歯車３４の主歯車３
０側への付設構造としても、実施例構造に限定されず、
種々の変形例が考えられる。

また、上述した実施例では、本発明を電動式動力舵取装
置における減速歯車機構１１を構成する一部のギヤに適
用した場合を説明したが、これに限定されず、種々の分
野における各種の歯車機構に適用してその効果を発揮し
得るものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る歯車装置によれば、主
歯車の歯形よりも歯厚が増大するように転位させた歯形
を有し金属材で環状に形成される転位歯車部、その内周
部に連設された環状弾性体およびその内周部に連設され
主歯車側に一体的に固定される金属製基部からなる副歯
車を、金属製の主歯車の一側部に並設するようにしたの
で、構成部品点数の少ない簡単かつ安価な構成にもかか
わらず、歯車同士の噛合い時に生じるバックラッシュを
なくし、従来問題とされていた歯打音の発生を、簡単か
つ確実に防止することができるとともに、正、遣雨方向
・＼の回転動力伝達を、トルク変動がない状態で円滑か
つ確実に行なえるもので、しかも各部の加工性や組立性
等の面からも優れている等の種々優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明に係る歯車装置の一実施
例を示す要部断面図およびその側面図、第２図および第
３図は本発明の要部構成を説明するための概略斜視図お
よび動作説明図、第４図は本発明を適用して好適な電動
式動力舵取装置全体の概略構成を示す概略側断面図であ
る。 １・・・・電動式動力舵取装置、２・・・・スタブ軸（
入力軸）、３・・・・ビニオン軸（出力軸）、４・・・
・トーションバー、５・・・・ラック、６．７・・・・
ステアリングギヤボディ、６ａ、７ａ・・・・カバ一部
、１０・・・・電動モータ、１０ａ・・・・モータ軸、
１１・・・・減速歯車機構、１２・・・・被駆動ギヤ、
１３・・・・駆動ギヤ、１４・・・・段付ギヤの大ギヤ
、１５・・・・小ギヤ、３０・・・・主歯車、３１・・
・・転位歯車部、３２・・・・環状弾性体、３３・・・
・金属製基部、３４・・・・副歯車、３５・・・・押え
板、３６・・・・ボルト、３７・・・・ビン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属材からなる主歯車の一側部に歯形を重ね合わせて並
   設される副歯車を備え、この副歯車は、前記主歯車の歯
   形よりも歯厚が増大するように転位させた歯形を有しか
   つ金属材によって環状に形成される転位歯車部と、この
   転位歯車部の内周部に連設される環状弾性体と、この環
   状弾性体の内周部に連設され前記主歯車側に一体的に固
   定される金属製基部とによって構成されていることを特
   徴とする歯車装置。