JP2001165246A - 歯車減速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】シンプルな構成でコストアップを抑え、バック
ラッシュを実質的に無くし、歯面間での歯打音の発生や
パワーステアリング用では操舵時の違和感も無くした歯
車減速装置の提供。 【解決手段】歯車減速装置において、大ギヤ２のギヤ軸
１を、軸方向で僅かに摺動可能に第１の軸受５にて軸支
すると共に、該大ギヤ２の後側に、大ギヤ保持用の第２
の軸受６を設け、該第２軸受６を軸方向へ僅かに摺動可
能とし、上記第２の軸受６の後側とケース７後部の内側
前面との間に、押え板８を介して弾性体９を介装させ、
該弾性体９により第２の軸受６を介して大ギヤ２を小ギ
ヤ４側へ押圧して、両歯面間のバックラッシュを無く
す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は歯車減速装置、例え
ば自動車の電動式パワーステアリング用歯車減速装置、
その他の電動式モータの歯車減速装置において、バック
ラッシュを無くすことを特徴とするものである。

【０００２】

【従来の技術】歯車減速装置、例えば自動車の電動式パ
ワーステアリング用の歯車減速装置では、ギヤとピニオ
ンの歯面間にガタ（バックラッシュ）があると、走行中
にタイヤ側から入ってくる断続的な力により歯面間に歯
打音の発生や、トルク変動があったり、また操舵に違和
感があったりして問題となる。

【０００３】そこで、バックラッシュを無くすることが
望まれるが、それを解決する従来技術としては、例えば
次のようなものがあった。その１は、図７で示すもので
あり（ここでは本発明と共通する部分は同一符号を付し
てある）、一方のギヤ軸１に大ギヤ（リング状ギヤ）２
を軸装し、上記ギヤ軸１の軸線と交叉状となる他方のギ
ヤ軸３に小ギヤ（ピニオン）４を設けて、両者２，４を
噛合させてなる歯車減速装置において、上記大ギヤ２の
後部に、該大ギヤ２を間にしてギヤ軸１を軸支する各ア
ンギュラーコンタクトの軸受５，６を設け、該軸受６と
ケース７後部の内側前面１０との間に介装したシム１７
により、バックラッシュを調節するようにしたものであ
る。

【０００４】その２は、図８で示すものであって（ここ
でも本発明と共通する部分は同一符号を付してある）、
大ギヤ（リング状ギヤ）２の歯を二分割して、一方のギ
ヤ部１８を合成樹脂製とし、該合成樹脂製のギヤ部１８
の背面に皿バネ１９を介装して、そのバネ力で小ギヤ
（ピニオン）へ押し付けることにより、バックラッシュ
を無くそうとするものである。

【０００５】その３は、特開平６−２３９２４８号公報
に記載のものである。これは、「ギヤ部を一側面に有
し、ステアリングシャフト上に軸支される被駆動側の大
ギヤと、この大ギヤのギヤ部の一部に側方から噛合い、
電動モータからの回転駆動力を伝達する小ギヤからなる
軸違い歯車による回転動力伝達用の歯車機構を備えてい
る電動式動力舵取装置において、前記大ギヤにおける前
記小ギヤのギヤ部との噛合い部分に対応する反噛み合い
面の一部に、ころがり接触状態で転接する転動子を有
し、この大ギヤを小ギヤに噛合う方向に押付ける押付け
手段と、前記転動子の大ギヤ側への当接状態を調節可能
な調節手段とを設けた」ものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記第１の
ものは、大ギヤに対する小ギヤの位置を正確に保持する
ために、シムの選択で軸方向位置を調整しているから、
製造コストが高くつくことになる。またこの組付けは完
全な精度で行う必要があるが、幾らかの誤差が生じるの
で、歯車の回転精度が不十分となり、歯打音等による振
動・騒音が生じ易い。

【０００７】また上記第２のものは、樹脂製のギヤを必
要とするので、製造コストが高くついたり、樹脂製のギ
ヤが磨耗して歯打音等の振動・騒音の発生防止の効果が
低下してしまう。

【０００８】第３のものは、大ギヤの反噛合い面の一部
にころがり接触する転動子や、その押付け手段および当
接状態調整手段を必要とするため、製造コストが高くな
る、という問題点があった。

【０００９】本発明は、上記従来の歯車減速装置のバッ
クラッシュ解消機構がもつ問題点の解決を課題としたも
のである。即ち本発明の目的は、比較的シンプルな構成
で、コストアップを抑えながら、バックラッシュを実質
的に無くして、歯面間での歯打音の発生を防止し、また
パワーステアリング用の歯車減速装置では操舵時の違和
感も無くせるようにした、歯車減速装置を提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る歯車減速装
置は、一方のギヤ軸１に大ギヤ２を軸装し、上記ギヤ軸
１の軸線と交叉状または食い違い状となる他方のギヤ軸
３に小ギヤ４を設けて、両ギヤ２，４を噛合させてなる
歯車減速装置において、上記大ギヤ２のギヤ軸１を、軸
方向へ僅かに摺動可能に第１の軸受５にて軸支するとと
もに、該大ギヤ２の後側に、大ギヤ保持用の第２の軸受
６を設けて、該第２の軸受６を軸方向へ僅かに摺動可能
とし、上記第２の軸受６の後側とケース７後部の内側前
面１０との間に、押え板８を介して弾性体９を介装さ
せ、該弾性体９により第２の軸受６を介して大ギヤ２の
歯面を小ギヤ４の歯面に押し当てるようにして、両歯面
間のバックラッシュを無くすようにしたものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】上記構成において、大ギヤ２とは
例えばリング状ギヤであり、ハイポイドギヤを含む各種
のカサ歯車であり、また小ギヤ４はそれと噛合するピニ
オンである。しかし小ギヤ４に歯の軸方向断面形状が同
一のもの（例えばインボリュートハスバ歯車やインボリ
ュート平歯車）を用い、これと噛合する大ギヤ２とし
て、小ギヤ４の歯面と共役な歯面をもつものを用いるよ
うにしてもよい（例えば図５，６参照）。上記大ギヤ２
のギヤ軸１と小ギヤ４のギヤ軸３は、軸線が交叉状とな
るものでも、食い違い状となるものでもよい。

【００１２】上記第１の軸受５は、大ギヤ２のギヤ軸１
を位置決めせずに軸支するもので、ギヤ軸１は軸方向へ
僅かに摺動可能となる。また第２の軸受６は、大ギヤ２
のギヤ軸１との関係では位置決めできるが、ケース７と
の関係では軸方向へ僅かに摺動可能としてある。

【００１３】上記で大ギヤ２のギヤ軸１が軸方向へ僅か
に摺動可能となる寸法、換言すれば大ギヤ２を位置決め
して保持する第２の軸受６が軸方向へ僅かに摺動可能と
なる寸法は、大ギヤ２が小ギヤ４側から反力を受けたと
きに歯当たりが変わらない程度の寸法である。通常は例
えば０．３ｍｍ程度以下であればよく、押え板８の移動
量もそれに対応したものとなる。

【００１４】そこで、押え板８とケース７後部の内側前
面１０との間隙ｓが上記０．３ｍｍ程度以下であるよう
に、該ケース７後部の内側前面１０をストッパーとすれ
ばよい。その場合は、弾性体９の後部をケース７後部の
内側前面１０に形成した環状凹溝１１内へ係合させてお
けばよい（例えば図１，図２参照）。

【００１５】しかしケース７後部の内側前面１０をスト
ッパーとせず、弾性体９自体を、その伸縮量が上記の
０．３ｍｍ以下程度のものを用いて、それ以上に縮まな
いようにしてもよい（例えば図３，図４参照）。弾性体
９としては、上記いずれの場合も例えば皿バネ、波形バ
ネまたはコイル状バネを用いるのがよい。

【００１６】なお上記大ギヤ２や小ギヤ４を、一般的に
用いられているカサ歯車やピニオンではなく、小ギヤ４
としてのピニオンを歯形が軸方向に同一のものとし、そ
の歯面と共役な歯形をもつ大ギヤ２を用いたものには、
ピニオンを軸支する第３や第４の軸受１２，１３の一方
を軸方向に位置が決まるものとし、他方をニードル軸受
の如く軸方向に位置決めなしで、摺動可能なものとする
ことが望ましい（例えば図６参照）。

【００１７】上記構成の歯車減速装置によれば、弾性体
９が大ギヤ２の背面を、軸方向の小ギヤ４側へ常時押圧
している。そのため、前者２の歯面と後者４の歯面と
は、例えば小ギヤ４側から反力を受けても歯当たりが変
わらぬ程度で、自動的に常に十分に噛み合うことにな
る。これで、非回転時のバックラッシュを実質的に無く
すことができるし、回転による動力伝達で必要な噛合い
動作が可能となる程度のバックラッシュは維持しなが
ら、歯面間での歯打音の発生は防止され、振動・騒音等
が発生しなくなっている。

【００１８】またこれを、パワーステアリング用の歯車
減速装置とした場合には、たとえタイヤ側から断続的な
振動・衝撃が入ってきても、歯面における無用なバック
ラッシュがないから、ここでも歯打音その他の振動・騒
音が抑えられると共に、操舵時の違和感も無くなってい
る。

【００１９】なお上記場合に、歯面に過大な荷重が加わ
るときに、ケース７後部の内側前面１０をストッパーと
たものでは、押え板８がストッパーで係止されるし、弾
性体９自体が０．３ｍｍ以下程度しか伸縮しないもので
あれば、それ以上に縮まず死んだ状態で剛に軸方向荷重
を受けている。そのため、ギヤをしっかりと位置決めで
き、回転精度を維持すると共に、歯面の耐久性を確保し
ている。

【００２０】また小ギヤ４として、例えばインボリュー
トハスバ歯車の如く歯の軸方向断面形状が同一のものを
用い、これと噛合する大ギヤ２として、小ギヤ４の歯面
と共役な歯面をもつものを用いたものでは、小ギヤ４の
軸方向の位置決めが不要となって、位置調整作業や位置
調整機構が不要となるし、より一層高精度回転が得られ
て、振動・騒音が発生しなくなる。

【００２１】

【実施例】図１ないし図６は、本発明に係る歯車減速装
置の実施例を示すものである。まず図１・図２のものに
ついて説明すると、一方のギヤ軸１に大ギヤとしてのリ
ング状ギヤ２を軸装し、上記ギヤ軸１の軸線に対しここ
では交叉状となる他方のギヤ軸３に小ギヤとしてのピニ
オン４を設けて、両者２，４を噛合させてなる歯車減速
装置である。

【００２２】上記のリング状ギヤ２を軸装したギヤ軸１
の一側端寄り部分（図で下側寄り部分）を、ケース７前
部の内周壁との間で第１の軸受６が軸支している。該第
１の軸受５は、ギヤ軸１が軸方向へ僅かな寸法を摺動可
能な状態で軸支しており、ここではニードル軸受を用い
ている。上記で僅かに摺動可能な寸法は、バックラッシ
ュ解消のためにリング状ギヤ２の歯面をピニオン４の歯
面へ押付けるためのもので、ここでは０．２ｍｍ程度と
してある。

【００２３】上記リング状ギヤ２はカサ歯車で、ここで
はハイポイドギヤを用いており、その後部外周とケース
７後部寄りの内周壁との間に、リングギヤ保持用に第２
の軸受６を設けてある。即ち、リング状ギヤ２の後部外
周に環状凹溝１４を形成しておき、該環状凹溝１４にイ
ンナーレースを係合固定させ、ケース７後部寄りの内周
壁にアウターレースを係合固定させて第２の軸受６を設
けてあり、ここではアンギュラコンタクト玉軸受を用い
ている。

【００２４】上記第２の軸受６のアウターレースも、上
記の如くギヤ軸１が軸方向へ僅かに摺動可能で、それに
伴いリング状ギヤ２も軸方向へ僅かに摺動可能であるこ
とに対応して、軸方向で僅かな寸法を摺動可能としてあ
る。ここでも僅かな寸法は０．２ｍｍ程度にしてある。

【００２５】そして、上記第２の軸受６のアウターレー
スの後部には、ケース７後部寄りの内側前面１０との間
で、押え板８を介して弾性体９を介装させてある。即
ち、弾性体としてここでは環状の皿バネ９を用いてお
り、ケース７後部の内側前面１０に形成した環状凹溝１
１内に後部寄りが係合し、前部寄りが突出するように設
けてあり、アウターレースの後面に設けた環状の押え板
８を、大ギヤ２の軸方向へ常時押圧するようにしてあ
る。

【００２６】上記ケース７後部の内側前面１０と、皿バ
ネ９で前方へ押されている押え板８との間隙ｓは、上記
リング状ギヤ２のギヤ軸１が軸方向で摺動可能な寸法に
対応するもので、ここでも０．２ｍｍ程度にしてある。
これは、押え板８の移動量を規制するもので、該内側前
面１０は押え板８のストッパーの役目を果たすことにな
り、皿バネ９が軸方向へ伸縮する寸法も規制している。

【００２７】同図１において、３は先端部にピニオン４
を形成したギヤ軸で、第３の軸受１２と第４の軸受１４
で軸支してあり、ここでの該ギヤ軸３はその軸方向へ摺
動しないものである。

【００２８】図３・図４は、上記図１・図２で示したも
のとほぼ同様の構造であるが、弾性体としての皿バネ９
の取付け方が異なるものである。即ち、ケース７後部の
内側前面１０と押え板８との間で上記皿バネ９を設けて
あり、内側前面１０がストッパーの役目を有していな
い。ここでは、皿バネ９自体が軸方向へ０．２ｍｍ程度
しか縮まらぬものを用いており、一定以上の力が加わっ
た場合に、皿バネが死んで剛に軸方向荷重を受けるよう
にしたものである。

【００２９】図５は、上記図１・図３で示したものとよ
く似た構造であるが、大ギヤ２と小ギヤ４とが少し異な
るものである。即ち、小ギヤとしてのピニオン４を、歯
の軸方向断面形状が同一のもの、ここではインボリュー
トハスバ歯車を用い、これと噛合する大ギヤとしてのリ
ング状ギヤ２として、上記ピニオン３の歯面と共役な歯
面をもつものを用いたものである。

【００３０】図６は、上記図５で示したものの変形であ
り、ピニオン４をもつギヤ軸３を軸支した第３の軸受１
２・第４の軸受１４が少し異なるものである。即ち、こ
こでは一方の軸受ここでは第３の軸受１２は、ギヤ軸３
を軸方向へ位置を決めて軸支してあるが、他方の軸受こ
こでは第４の軸受１３を、ニードル軸受にして軸方向へ
の摺動を可能としたものである。

【００３１】

【発明の効果】以上で明らかな如く、本発明に係る歯車
減速装置は、従来のこの種のものと比較して、シンプル
な構成ながら、コストアップを抑えると共に、バックラ
ッシュを実質的に零にして、歯面間での歯打音の発生を
防止し、またパワーステアリング用の歯車減速装置では
操舵時の違和感を無くすことができる。

【００３２】即ち、従来の歯車減速装置におけるバック
ラッシュ解消手段としては、軸受とケース間に介装した
シムの選択により調節するものや、大ギヤの歯を二分割
して一方のギヤ部を合成樹脂製とし、その背面に設けた
バネのバネ力で小ギヤへ押し付けるものや、小ギヤと噛
合する大ギヤの反噛み合い面に転動子を設けて、それで
小ギヤ側へ押し付けるもの等があった。しかし、構造上
から製造コストが高くついたり、組付けや調整作業が難
しかったり、樹脂製ギヤが磨耗してその効果が低下し易
かったりした。

【００３３】これに対して本発明の歯車減速装置では、
上記の如く大ギヤのギヤ軸を軸方向へ僅かに摺動可能に
軸支し、大ギヤの後部外周に設けた大ギヤ保持用の第２
の軸受の後側に、押え板を介して弾性体を設けて、該弾
性体により第２の軸受を介して大ギヤを小ギヤ側へ押圧
するようにして、バックラッシュを実質的に無くすよう
にしたものである。

【００３４】そのため、本発明の歯車減速装置では、弾
性体が大ギヤギヤの背面を、軸方向の小ギヤ側へ常時押
圧しており、自動的に両歯車の歯面が十分に噛み合うこ
とになるから、非回転時のバックラッシュを実質的に無
くすことができる。したがって、回転時に所要の噛合い
動作が可能となる程度のバックラッシュを維持しなが
ら、歯面間での歯打音の発生が防止でき、振動・騒音等
の発生を無くすことができる。

【００３５】また、構造が比較的シンプルであると共
に、弾性体の力が常時に作用して、自動的にバックラッ
シュを解消しているので、組付け後の調整作業も殆ど必
要なくなり、長期間にわたり歯打音その他の振動・騒音
の防止効果を持続することができる。

【００３６】なお、小ギヤとして例えばインボリュート
ハスバ歯車の如く歯の軸方向断面形状が同一のものを用
い、これと噛合する大ギヤとして小ギヤの歯面と共役な
歯面をもつものを用いれば、小ギヤの軸方向の位置決め
が不要となって、位置調整作業や位置調整機構を不要と
できるし、より一層高精度回転が得られて、振動・騒音
の発生を無くすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る歯車減速装置の実施例の縦断正面
図である。

【図２】図１で示したものの一部拡大図である。

【図３】本発明に係る歯車減速装置の他の実施例の縦断
正面図である。

【図４】図３で示したものの一部拡大図である。

【図５】本発明に係る歯車減速装置の別の実施例の縦断
正面図である。

【図６】本発明に係る歯車減速装置のさらに別の実施例
の縦断正面図である。

【図７】従来の歯車減速装置の例を示す縦断正面図であ
る。

【図８】従来の歯車減速装置の他の例を示す縦断正面図
である。

【符号の説明】

１−ギヤ軸 ２−大ギヤ，リング状ギヤ ３−ギヤ軸 ４−小ギヤ，ピニオン ５−第１の軸受 ６−第２の軸受 ７−ケース ８−押え板 ９−弾性体 １０−内側前面 １１−環状凹溝 １２−第３の軸受 １３−第４の軸受 １４−環状凹所 １５−シム １６−止めネジ ｓ−間隙

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一方のギヤ軸１に大ギヤ２を軸装し、上記
   ギヤ軸１の軸線と交叉状または食い違い状となる他方の
   ギヤ軸３に小ギヤ４を設けて、両ギヤ２，４を噛合させ
   てなる歯車減速装置において、 上記大ギヤ２のギヤ軸１を、軸方向へ僅かに摺動可能に
   第１の軸受５にて軸支するとともに、該大ギヤ２の後側
   に、大ギヤ保持用の第２の軸受６を設けて、該第２の軸
   受６を軸方向へ僅かに摺動可能とし、 上記第２の軸受６の後側とケース７後部の内側前面１０
   との間に、押え板８を介して弾性体９を介装させ、該弾
   性体９により第２の軸受６を介して大ギヤ２の歯面を小
   ギヤ４の歯面に押し当てるようにして、両歯面間のバッ
   クラッシュを無くすようにしたことを特徴とする、歯車
   減速装置。
2. 【請求項２】大ギヤ２にカサ歯車を用い、小歯車４に上
   記大ギヤ２と噛合するピニオンを用いた、請求項１に記
   載の歯車減速装置。
3. 【請求項３】小ギヤ４に歯の軸方向断面形状が同一のも
   のを用い、これと噛合する大ギヤ２に、上記小ギヤ４の
   歯面と共役な歯面をもつものを用いた、請求項１に記載
   の歯車減速装置。
4. 【請求項４】押え板８とケース７後部の内側前面１０と
   の間隙ｓを、０．３ｍｍ程度以下にして、該ケース７後
   部の内側前面１０を押え板８が後退する際のストッパと
   ーした、請求項１，２または３に記載の歯車減速装置。
5. 【請求項５】弾性体９自体を、その伸縮量が０．３ｍｍ
   以下程度で、それ以上に縮まない構造のものを用いた、
   請求項１，２または３に記載の歯車減速装置。
6. 【請求項６】小ギヤ４のギヤ軸３を軸支する軸受の一方
   を軸方向に位置が決まるものとし、他方を軸方向に摺動
   可能なものとした、請求項１または３に記載の歯車減速
   装置。