JP2009222149A

JP2009222149A - Gear device and electric power steering device having this gear device

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Publication number: JP2009222149A
Application number: JP2008067906A
Authority: JP
Inventors: Yorinobu Kanayama; 順宣金山; Yoshikazu Kuromaru; 善和九郎丸; Yuji Shimamoto; 勇二嶌本; Yasuhiro Kamatani; 安浩鎌谷; Kensaku Nakamura; 賢作中村; Daiki Yamahana; 大基山花; Yuuki Bando; 勇気坂東; Katsuyuki Oguchi; 勝之大口; Takumi Otsuki; 拓巨大槻; Takehiro Saruwatari; 丈博猿渡
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2008-03-17
Filing date: 2008-03-17
Publication date: 2009-10-01

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gear device capable of restraining a variation in a backlash, and an electric power steering device having the gear device. <P>SOLUTION: This electric power steering device has a deceleration device as the gear device having mutually meshing pinion shaft and reduction gear 23. The pinion shaft is made of iron. The reduction gear 23 has a sub-gear 23b including iron core metal 34 and a synthetic resin member 35 made of a synthetic resin integrally fused on this core metal 34 by injection molding. A plurality of projections 38 of a tooth shape are formed in an outer peripheral part of the core metal 34. The corresponding projection 38 enters the inside of respective tooth parts 37 of the sub-gear 23b, and thus, the synthetic resin member 35 is properly reduced in the thickness. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、歯車装置および電動パワーステアリング装置に関するものである。 The present invention relates to a gear device and an electric power steering device.

電動パワーステアリング装置には、電動モータの出力回転を減速する減速装置としての歯車装置を備えるものがある。例えば下記特許文献１では、ウォームおよびウォームホイールを含む歯車装置を備える電動パワーステアリング装置が開示されている。
この特許文献１において、ウォームは鉄を含む材料により形成されており、ウォームホイールは、環状の芯金と、この芯金の外周に固定された合成樹脂部材とによって構成されている。また、この特許文献１において、ウォームおよびウォームホイールは、アルミニウム合金で形成されたハウジングに回転可能に保持されている。
特開２００６−１９４２７９号公報 Some electric power steering devices include a gear device as a speed reducer that decelerates the output rotation of the electric motor. For example, Patent Document 1 below discloses an electric power steering device including a gear device including a worm and a worm wheel.
In this Patent Document 1, the worm is made of a material containing iron, and the worm wheel is constituted by an annular cored bar and a synthetic resin member fixed to the outer periphery of the cored bar. In Patent Document 1, the worm and the worm wheel are rotatably held in a housing formed of an aluminum alloy.
JP 2006-194279 A

しかしながら、上記特許文献１記載の電動パワーステアリング装置では、ウォーム、ウォームホイールおよびハウジングのそれぞれの線膨張係数の違いに起因して、ウォームとウォームホイールとの噛み合い部におけるバックラッシが温度の変化によって変動してしまう場合がある。
この発明は、かかる背景のもとになされたものであり、バックラッシの変動を抑制することができる歯車装置および当該歯車装置を備えた電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。 However, in the electric power steering device described in Patent Document 1, the backlash at the meshing portion between the worm and the worm wheel varies due to a change in temperature due to differences in the linear expansion coefficients of the worm, worm wheel, and housing. May end up.
The present invention has been made based on such a background, and an object thereof is to provide a gear device that can suppress fluctuations in backlash and an electric power steering device that includes the gear device.

上記目的を達成するための本発明は、互いに噛み合う第１および第２の歯車（２２，２３，４２，４３，４４，２２３，２２７）を備え、第１の歯車は金属製であり、第２の歯車は、主歯車（２３ａ）と副歯車（２３ｂ）とを軸方向（Ｘ１）に積層して構成され、上記主歯車は、金属製であり、上記副歯車は、環状の芯金（３４）と、この芯金に射出成形により一体に融着され、第１の歯車の歯部に噛み合う歯部（３７）の少なくとも歯面（３７ａ）を形成した合成樹脂部材（３５）とを含み、上記芯金は、合成樹脂部材を減肉するために各歯部の内部に進入した歯形形状の突起（３８）を有していることを特徴とする歯車装置（１９，１１９，２１９）である。 To achieve the above object, the present invention includes first and second gears (22, 23, 42, 43, 44, 223, 227) that mesh with each other, the first gear is made of metal, The gear is configured by laminating a main gear (23a) and a sub gear (23b) in the axial direction (X1), the main gear is made of metal, and the sub gear is an annular cored bar (34). ) And a synthetic resin member (35) formed integrally with the metal core by injection molding and forming at least the tooth surface (37a) of the tooth portion (37) meshing with the tooth portion of the first gear, The metal core is a gear device (19, 119, 219) having a tooth-shaped protrusion (38) that has entered the inside of each tooth portion in order to reduce the thickness of the synthetic resin member. .

本発明によれば、第２の歯車の副歯車において、芯金に突起を設けて合成樹脂部材を減肉することにより、温度の変化による第１の歯車と第２の歯車との噛み合い部におけるバックラッシの変動を抑制することができる。
具体的には、上記歯車装置が、上記第１および第２の歯車を回転可能に支持する金属製のハウジング（２４，２２４）を備え、上記ハウジングの線膨張係数が、上記第１の歯車および上記芯金の線膨張係数よりも大きくされており、上記合成樹脂部材の線膨張係数が、上記ハウジングの線膨張係数よりも大きくされている場合（請求項２）に、上記バックラッシの変動を良好に抑制することができる。 According to the present invention, in the secondary gear of the second gear, by providing a projection on the core metal and reducing the thickness of the synthetic resin member, the meshing portion between the first gear and the second gear due to temperature change is provided. Backlash fluctuations can be suppressed.
Specifically, the gear device includes a metal housing (24, 224) that rotatably supports the first gear and the second gear, and the linear expansion coefficient of the housing is such that the first gear and the gear When the linear expansion coefficient of the core metal is larger than the linear expansion coefficient of the housing (Claim 2), the backlash fluctuation is good. Can be suppressed.

すなわち上記の場合、温度変化に伴うハウジングの膨張または収縮が大きくなる傾向にあるが、そのハウジングよりも線膨張係数の大きい合成樹脂で構成された合成樹脂部材を芯金の突起を用いて適度に減肉することにより、温度変化に伴う第２の歯車の寸法変化の特性を所望に設定することができる。これにより、温度変化に伴うハウジングの膨張または収縮によって第１および第２の歯車の芯間距離が変化したとしても、その芯間距離の変化に応じた分だけ、第２の歯車を膨張または収縮させることが可能となり、その結果、温度変化による第１および第２の歯車のバックラッシの変動を確実に抑制することができる。 That is, in the above case, the expansion or contraction of the housing accompanying a temperature change tends to increase, but a synthetic resin member made of a synthetic resin having a larger linear expansion coefficient than that of the housing is appropriately used by using the protrusion of the metal core. By reducing the thickness, the characteristic of the dimensional change of the second gear accompanying the temperature change can be set as desired. As a result, even if the distance between the centers of the first and second gears changes due to expansion or contraction of the housing due to a temperature change, the second gear is expanded or contracted by an amount corresponding to the change in the distance between the centers. As a result, fluctuations in backlash of the first and second gears due to temperature changes can be reliably suppressed.

上記ハウジングはアルミニウムを含む材料で形成され、上記第１の歯車および上記芯金はそれぞれ鉄を含む材料で形成されていてもよい（請求項３）。この場合、バックラッシの変動を特に効果的に抑制することができる。
また、上記目的を達成するための本発明は、電動モータ（１８，２１８）の出力回転を減速する減速装置としての、請求項１〜３の何れか１項に記載の歯車装置を備える電動パワーステアリング装置（１，１００，２００）である（請求項４）。 The housing may be made of a material containing aluminum, and the first gear and the cored bar may be made of a material containing iron. In this case, fluctuations in backlash can be particularly effectively suppressed.
Moreover, this invention for achieving the said objective is an electric power provided with the gear apparatus of any one of Claims 1-3 as a reduction gear which decelerates the output rotation of an electric motor (18,218). Steering device (1, 100, 200).

本発明によれば、上述のように、温度の変化による減速装置のバックラッシの変動が抑制されるので、減速装置の伝達トルクのムラや、減速装置における騒音（例えば歯打ち音）の発生が抑制される。すなわち、本発明によれば、電動パワーステアリング装置の操舵フィーリングを向上させることができるとともに、電動パワーステアリング装置の静音性を高めることができる。 According to the present invention, as described above, fluctuations in the backlash of the speed reducer due to temperature changes are suppressed, so that the transmission torque unevenness of the speed reducer and the generation of noise (for example, rattling noise) in the speed reducer are suppressed. Is done. That is, according to the present invention, the steering feeling of the electric power steering apparatus can be improved, and the quietness of the electric power steering apparatus can be improved.

なお、上記において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。 In the above description, the alphanumeric characters in parentheses represent reference numerals of corresponding components in the embodiments described later, but the scope of the claims is not limited by these reference numerals.

以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る歯車装置としての減速装置１９を備える電動パワーステアリング装置１の概略構成を示す図解的な断面図である。また、図２は、減速装置１９の一部であるリダクションギヤ２３の図解的な平面図であり、図３は、図２の一部を拡大した図である。 Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of an electric power steering apparatus 1 including a reduction gear 19 as a gear device according to an embodiment of the present invention. 2 is a schematic plan view of a reduction gear 23 that is a part of the reduction gear 19, and FIG. 3 is an enlarged view of a part of FIG.

図１を参照して、電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結されたステアリングシャフト３と、中間軸４等を介してステアリングシャフト３に連結された例えばラックアンドピニオン機構からなるステアリング機構５とを備えている。
ステアリングシャフト３は、操舵部材２に連なる入力軸６と、中間軸４等を介してステアリング機構５に連なる出力軸７とを含む。これら入力軸６および出力軸７はトーションバー８を介して同一軸線上で相対回転可能に連結されている。ステアリングシャフト３の周囲に配置されたトルクセンサ９は、このトーションバー８を介する入力軸６および出力軸７間の相対回転変位量に基づいて操舵部材２に入力された操舵トルクを検出する。そして、トルクセンサ９により検出された操舵トルクの値は、ＥＣＵ１０（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）に入力される。 Referring to FIG. 1, an electric power steering apparatus 1 includes a steering shaft 3 connected to a steering member 2 such as a steering wheel, and a rack and pinion mechanism connected to the steering shaft 3 via an intermediate shaft 4 or the like. The steering mechanism 5 is provided.
The steering shaft 3 includes an input shaft 6 that is continuous with the steering member 2 and an output shaft 7 that is continuous with the steering mechanism 5 via the intermediate shaft 4 and the like. The input shaft 6 and the output shaft 7 are connected via a torsion bar 8 so as to be relatively rotatable on the same axis. A torque sensor 9 disposed around the steering shaft 3 detects the steering torque input to the steering member 2 based on the amount of relative rotational displacement between the input shaft 6 and the output shaft 7 via the torsion bar 8. The steering torque value detected by the torque sensor 9 is input to an ECU 10 (Electronic Control Unit).

ステアリング機構５は、中間軸４に同行回転可能に連結されたピニオン軸１１と、このピニオン軸１１に噛み合うラックバー１２とを有している。ラックバー１２は、軸方向移動可能にハウジング１３に支持されている。また、ラックバー１２の各軸方向端部には、タイロッド１４およびナックルアーム(図示せず)を介して転舵輪１５が連結されている。ラックバー１２が軸方向に移動させられることにより転舵輪１５が転舵されるようになっている。 The steering mechanism 5 includes a pinion shaft 11 that is coupled to the intermediate shaft 4 so as to be able to rotate along with the intermediate shaft 4, and a rack bar 12 that meshes with the pinion shaft 11. The rack bar 12 is supported by the housing 13 so as to be movable in the axial direction. Further, steered wheels 15 are connected to the axial ends of the rack bar 12 via tie rods 14 and knuckle arms (not shown). The steered wheels 15 are steered by moving the rack bar 12 in the axial direction.

操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３および中間軸４が回転すると、ピニオン軸１１が回転し、このピニオン軸１１の回転がピニオン１６およびラック１７によってラックバー１２の軸方向運動に変換される。これにより、転舵輪１５の転舵が達成される。
ＥＣＵ１０は、トルクセンサ９から入力されたトルク検出結果や図示しない車速センサから入力された車速検出結果等に基づいて、操舵補助用の電動モータ１８を駆動制御する。電動モータ１８の出力回転は、歯車装置としての減速装置１９によって減速された状態で出力軸７に伝達される。そして、出力軸７に伝達された電動モータ１８の出力回転は、ピニオン１６およびラック１７によってラックバー１２の軸方向運動に変換される。このようにして、運転者の操舵が補助される。 When the steering member 2 is operated to rotate the steering shaft 3 and the intermediate shaft 4, the pinion shaft 11 rotates, and the rotation of the pinion shaft 11 is converted into the axial motion of the rack bar 12 by the pinion 16 and the rack 17. Thereby, the turning of the steered wheel 15 is achieved.
The ECU 10 drives and controls the steering assist electric motor 18 based on a torque detection result input from the torque sensor 9 or a vehicle speed detection result input from a vehicle speed sensor (not shown). The output rotation of the electric motor 18 is transmitted to the output shaft 7 while being decelerated by a reduction gear 19 as a gear device. The output rotation of the electric motor 18 transmitted to the output shaft 7 is converted into the axial movement of the rack bar 12 by the pinion 16 and the rack 17. In this way, the driver's steering is assisted.

減速装置１９は、継手２０を介して電動モータ１８の回転軸２１に動力伝達可能に連結された駆動ギヤとしてのピニオン軸２２と、このピニオン軸２２に噛み合うとともに、出力軸７に同行回転可能に連結された従動ギヤとしてのリダクションギヤ２３とを含む。電動モータ１８の出力回転は、回転軸２１からピニオン軸２２に伝達され、さらに、ピニオン軸２２からリダクションギヤ２３に伝達される。ピニオン軸２２からリダクションギヤ２３に回転が伝達されることで回転速度が減速されトルクが増幅される。 The speed reducer 19 is engaged with the pinion shaft 22 as a drive gear connected to the rotary shaft 21 of the electric motor 18 through the joint 20 so as to be able to transmit power, and is engaged with the pinion shaft 22 and can rotate along the output shaft 7. And a reduction gear 23 as a connected driven gear. The output rotation of the electric motor 18 is transmitted from the rotating shaft 21 to the pinion shaft 22 and further transmitted from the pinion shaft 22 to the reduction gear 23. When rotation is transmitted from the pinion shaft 22 to the reduction gear 23, the rotation speed is reduced and the torque is amplified.

本実施形態では、ピニオン軸２２が第１の歯車として機能し、リダクションギヤ２３が第２の歯車として機能する。ピニオン軸２２およびリダクションギヤ２３としては、例えば外歯の一対のはすば歯車が用いられている。ピニオン軸２２およびリダクションギヤ２３は、互いの中心軸線が平行となるようにハウジング２４に支持されている。また、ハウジング２４は、例えばアルミニウム合金等の金属によって形成されている。ハウジング２４は、減速装置１９が収容されたギヤハウジング２５と、トルクセンサ９が収容されたセンサハウジング２６とを含む。 In the present embodiment, the pinion shaft 22 functions as a first gear, and the reduction gear 23 functions as a second gear. As the pinion shaft 22 and the reduction gear 23, for example, a pair of helical gears with external teeth is used. The pinion shaft 22 and the reduction gear 23 are supported by the housing 24 so that their central axes are parallel to each other. The housing 24 is made of a metal such as an aluminum alloy. The housing 24 includes a gear housing 25 in which the reduction gear 19 is accommodated, and a sensor housing 26 in which the torque sensor 9 is accommodated.

ピニオン軸２２は、例えば炭素鋼やクロムモリブデン鋼等の鉄を含む材料により形成されている。ピニオン軸２２の線膨張係数は、ハウジング２４の線膨張係数よりも小さくなっている。ピニオン軸２２は、外歯の歯車である円柱状のピニオンギヤ２７と、このピニオンギヤ２７に同軸的に連結された一対の軸部２８，２９とを含む。軸部２８の外周には、軸受３０が同軸的に取り付けられている。また、軸部２９は、軸受３１が同軸的に取り付けられた軸受取付部３２と、継手２０を介して回転軸２１に同軸的に連結された回転軸連結部３３とを含む。ピニオン軸２２は、軸部２８に取り付けられた軸受３０と軸部２９に取り付けられた軸受３１とを介してハウジング２４に回転可能に支持されている。 The pinion shaft 22 is formed of a material containing iron such as carbon steel or chrome molybdenum steel. The linear expansion coefficient of the pinion shaft 22 is smaller than the linear expansion coefficient of the housing 24. The pinion shaft 22 includes a cylindrical pinion gear 27 that is an external gear, and a pair of shaft portions 28 and 29 that are coaxially connected to the pinion gear 27. A bearing 30 is coaxially attached to the outer periphery of the shaft portion 28. Further, the shaft portion 29 includes a bearing attachment portion 32 to which the bearing 31 is coaxially attached, and a rotation shaft connection portion 33 that is coaxially connected to the rotation shaft 21 via the joint 20. The pinion shaft 22 is rotatably supported by the housing 24 via a bearing 30 attached to the shaft portion 28 and a bearing 31 attached to the shaft portion 29.

また、リダクションギヤ２３は、主歯車２３ａと副歯車２３ｂとを軸方向（図１では、ステアリングシャフト３の軸方向Ｘ１と同じ方向）に積層して構成されている。主歯車２３ａおよび副歯車２３ｂは、それぞれ外周に歯部３６および歯部３７を有している。歯部３６および歯部３７の歯形形状は、ほぼ等しくされている。主歯車２３ａおよび副歯車２３ｂは、互いの歯の位相が一致された状態で同行回転可能に固定されている。主歯車２３ａおよび副歯車２３ｂは、例えばボルトや固定ピン等を用いて固定されている。 The reduction gear 23 is configured by laminating a main gear 23a and a sub gear 23b in the axial direction (in FIG. 1, the same direction as the axial direction X1 of the steering shaft 3). The main gear 23a and the sub gear 23b have tooth portions 36 and tooth portions 37 on the outer periphery, respectively. The tooth profile shapes of the tooth portion 36 and the tooth portion 37 are substantially equal. The main gear 23a and the sub gear 23b are fixed so as to be able to rotate along with the phases of their teeth. The main gear 23a and the sub gear 23b are fixed using, for example, bolts, fixing pins, or the like.

主歯車２３ａは、例えば炭素鋼やクロムモリブデン鋼等の鉄を含む材料により形成されている。主歯車２３ａの線膨張係数は、ハウジング２４の線膨張係数よりも小さくなっている。また、副歯車２３ｂは、環状の芯金３４と、この芯金３４の外周に固定された例えば環状の合成樹脂部材３５とを含む。芯金３４は、例えば炭素鋼やクロムモリブデン鋼等の鉄を含む材料により形成されている。芯金３４の線膨張係数は、ハウジング２４の線膨張係数よりも小さくなっている。また、合成樹脂部材３５は、例えば熱可塑性ポリエステルエラストマー等の合成樹脂により形成されている。合成樹脂部材３５の線膨張係数は、ハウジング２４の線膨張係数よりも大きくされている。 The main gear 23a is made of a material containing iron such as carbon steel or chrome molybdenum steel. The linear expansion coefficient of the main gear 23 a is smaller than the linear expansion coefficient of the housing 24. The sub-gear 23 b includes an annular cored bar 34 and, for example, an annular synthetic resin member 35 fixed to the outer periphery of the cored bar 34. The cored bar 34 is formed of a material containing iron such as carbon steel or chrome molybdenum steel. The linear expansion coefficient of the cored bar 34 is smaller than the linear expansion coefficient of the housing 24. The synthetic resin member 35 is formed of a synthetic resin such as a thermoplastic polyester elastomer. The linear expansion coefficient of the synthetic resin member 35 is larger than the linear expansion coefficient of the housing 24.

図１〜図３を参照して、合成樹脂部材３５は、射出成形により成形されており、芯金３４の外周に一体に融着されている。具体的には、合成樹脂部材３５を成形するための金型内に芯金３４をインサートした状態で合成樹脂部材３５が射出成形されている（いわゆるインサート成形）。図３に示すように、合成樹脂部材３５は、歯面３７ａおよび歯先３７ｂを含む歯部３７の外郭ならびに歯底３７ｃを形成している。 With reference to FIGS. 1 to 3, the synthetic resin member 35 is formed by injection molding and is integrally fused to the outer periphery of the cored bar 34. Specifically, the synthetic resin member 35 is injection-molded with the core metal 34 inserted in a mold for molding the synthetic resin member 35 (so-called insert molding). As shown in FIG. 3, the synthetic resin member 35 forms the outline of the tooth portion 37 including the tooth surface 37a and the tooth tip 37b and the tooth bottom 37c.

また、図２に示すように、芯金３４の外周部には、副歯車２３ｂの歯と同数の突起３８がリダクションギヤ２３の周方向Ｚ１に並んで形成されている。各突起３８の形状は、例えば副歯車２３ｂの歯と相似な歯形形状にされている。図３に示すように、歯厚方向に関する各突起３８の厚みＴ１は、歯厚方向に関する副歯車２３ｂの歯の厚みＴ２よりも小さくされている。 As shown in FIG. 2, the same number of protrusions 38 as the teeth of the auxiliary gear 23 b are formed on the outer peripheral portion of the core metal 34 side by side in the circumferential direction Z <b> 1 of the reduction gear 23. The shape of each protrusion 38 is, for example, a tooth shape similar to the tooth of the auxiliary gear 23b. As shown in FIG. 3, the thickness T1 of each protrusion 38 in the tooth thickness direction is smaller than the tooth thickness T2 of the auxiliary gear 23b in the tooth thickness direction.

また、図２に示すように、合成樹脂部材３５が芯金３４に固定された状態において、各歯部３７の内部には対応する突起３８が進入している。すなわち、各歯部３７は、合成樹脂部材３５と、これに対応する芯金３４の突起３８とによって構成されている。各歯部３７の内部に突起３８を位置させることで、合成樹脂部材３５が減肉され合成樹脂部材３５の体積が減少されている。図３に示すように、合成樹脂部材３５の厚みＴ３（歯厚方向に関する厚み）は、ほぼ一定にされている。合成樹脂部材３５の厚みＴ３は、後述するように、温度変化によるピニオンギヤ２７とリダクションギヤ２３との噛み合い部におけるバックラッシの変動が抑制される適切な大きさに設定されている。 Further, as shown in FIG. 2, in a state where the synthetic resin member 35 is fixed to the core metal 34, a corresponding protrusion 38 enters the inside of each tooth portion 37. That is, each tooth portion 37 is constituted by the synthetic resin member 35 and the projection 38 of the cored bar 34 corresponding thereto. By positioning the protrusion 38 inside each tooth portion 37, the synthetic resin member 35 is thinned and the volume of the synthetic resin member 35 is reduced. As shown in FIG. 3, the thickness T3 (thickness in the tooth thickness direction) of the synthetic resin member 35 is substantially constant. As will be described later, the thickness T3 of the synthetic resin member 35 is set to an appropriate size that suppresses fluctuations in the backlash at the meshing portion between the pinion gear 27 and the reduction gear 23 due to temperature changes.

合成樹脂部材３５の厚みＴ３は、例えば、突起３８の形状や大きさを変えることにより調節可能である。すなわち、本実施形態では、合成樹脂部材３５の厚みＴ３が一定の場合について説明しているが、合成樹脂部材３５の厚みＴ３は一定でなくてもよい。また、合成樹脂部材３５の形状は、図２および図３に示す形状に限られない。例えば、図４に示すように、合成樹脂部材３５が歯先３７ｂ全体を形成していなくてもよい。 The thickness T3 of the synthetic resin member 35 can be adjusted by changing the shape and size of the protrusion 38, for example. That is, in this embodiment, the case where the thickness T3 of the synthetic resin member 35 is constant is described, but the thickness T3 of the synthetic resin member 35 may not be constant. Further, the shape of the synthetic resin member 35 is not limited to the shape shown in FIGS. For example, as shown in FIG. 4, the synthetic resin member 35 does not have to form the entire tooth tip 37b.

出力軸７は、図１に示すように、リダクションギヤ２３の中心部に形成された嵌合孔３９に例えば圧入されている。主歯車２３ａおよび芯金３４は、出力軸７に対して同行回転可能に且つ同軸的に連結されている。出力軸７は、ステアリングシャフト３の軸方向Ｘ１にリダクションギヤ２３を挟んだ両側でハウジング２４に保持された一対の軸受４０，４１を介してハウジング２４に回転可能に支持されている。リダクションギヤ２３は、出力軸７および一対の軸受４０，４１を介してハウジング２４に回転可能に支持されている。 As shown in FIG. 1, the output shaft 7 is press-fitted, for example, into a fitting hole 39 formed in the central portion of the reduction gear 23. The main gear 23 a and the cored bar 34 are coaxially connected to the output shaft 7 so as to be able to rotate together. The output shaft 7 is rotatably supported by the housing 24 via a pair of bearings 40 and 41 held by the housing 24 on both sides of the reduction shaft 23 in the axial direction X1 of the steering shaft 3. The reduction gear 23 is rotatably supported by the housing 24 via the output shaft 7 and a pair of bearings 40 and 41.

図５は、ピニオン軸２２およびリダクションギヤ２３の図解的な外観図である。図１および図５を参照して、本実施形態の一つの特徴とするところは、ピニオンギヤ２７およびリダクションギヤ２３の噛み合い部における温度変化に伴うバックラッシの変動が抑制されていることにある。
すなわち、温度が変化すると、ハウジング２４が膨張または収縮するので、ハウジング２４に支持されたピニオン軸２２およびリダクションギヤ２３の芯間距離Ｌ１が変化してしまう。しかし、本実施形態では、ピニオンギヤ２７およびリダクションギヤ２３が、それぞれ芯間距離Ｌ１の変化に応じた分だけ膨張または収縮するようにされており、これによって、温度の変化に伴うバックラッシの変動が抑制されている。 FIG. 5 is a schematic external view of the pinion shaft 22 and the reduction gear 23. With reference to FIGS. 1 and 5, one feature of the present embodiment is that fluctuations in backlash due to temperature changes in the meshing portions of pinion gear 27 and reduction gear 23 are suppressed.
That is, when the temperature changes, the housing 24 expands or contracts, so that the center distance L1 between the pinion shaft 22 and the reduction gear 23 supported by the housing 24 changes. However, in the present embodiment, the pinion gear 27 and the reduction gear 23 are each expanded or contracted in accordance with the change in the inter-center distance L1, thereby suppressing the fluctuation of the backlash due to the temperature change. Has been.

具体的には、主歯車２３ａと副歯車２３ｂとによってリダクションギヤ２３が構成されており、副歯車２３ｂにおいて、芯金３４の複数の突起３８によって合成樹脂部材３５が適度に減肉されている。これによって、温度変化に伴うリダクションギヤ２３の寸法変化の特性が所望の特性に設定されている。すなわち、温度変化に伴う副歯車２３ｂのピッチ円半径Ｒ２の変化量が、温度の変化に伴う芯間距離Ｌ１の変化量から温度変化に伴うピニオンギヤ２７のピッチ円半径Ｒ１の変化量を引いた値に等しく、または、ほぼ等しくされ、温度の変化に伴うバックラッシの変動が抑制されている。 Specifically, the reduction gear 23 is constituted by the main gear 23a and the sub gear 23b, and the synthetic resin member 35 is appropriately thinned by the plurality of protrusions 38 of the core metal 34 in the sub gear 23b. Thereby, the characteristic of the dimensional change of the reduction gear 23 accompanying the temperature change is set to a desired characteristic. That is, the change amount of the pitch circle radius R2 of the auxiliary gear 23b accompanying the temperature change is a value obtained by subtracting the change amount of the pitch circle radius R1 of the pinion gear 27 accompanying the temperature change from the change amount of the inter-center distance L1 accompanying the temperature change. Is equal to, or approximately equal to, and fluctuations in backlash accompanying changes in temperature are suppressed.

以上のように本実施形態では、ピニオンギヤ２７およびリダクションギヤ２３の噛み合い部における温度変化に伴うバックラッシの変動を抑制することができる。したがって、減速装置１９の伝達トルクのムラや、減速装置１９における騒音（例えば歯打ち音）の発生を抑制することができる。すなわち、電動パワーステアリング装置１の操舵フィーリングを向上させることができるとともに、電動パワーステアリング装置１の静音性を高めることができる。 As described above, in the present embodiment, it is possible to suppress the fluctuation of the backlash accompanying the temperature change in the meshing portion of the pinion gear 27 and the reduction gear 23. Therefore, the transmission torque unevenness of the reduction gear 19 and the generation of noise (for example, rattling noise) in the reduction gear 19 can be suppressed. That is, the steering feeling of the electric power steering device 1 can be improved, and the quietness of the electric power steering device 1 can be improved.

この発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、上述の実施形態では、ピニオン軸２２およびリダクションギヤ２３によって減速装置１９が構成されている場合ついて説明したが、例えば図６に示すように、ウォーム４２およびウォームホイール４３によって減速装置１１９が構成されていてもよい。あるいは、図７に示すように、中間ギヤ４４等により減速装置２１９が構成されていてもよい。 The present invention is not limited to the contents of the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims. For example, in the above-described embodiment, the case where the speed reduction device 19 is configured by the pinion shaft 22 and the reduction gear 23 has been described. For example, as illustrated in FIG. 6, the speed reduction device 119 is configured by the worm 42 and the worm wheel 43. May be. Alternatively, as shown in FIG. 7, a reduction gear 219 may be configured by the intermediate gear 44 or the like.

図６は、図３または図４の実施の形態のリダクションギヤ２３と同じ構造を持つウォームホイール４３を有する歯車装置としての減速装置１１９を備える電動パワーステアリング装置１００を示している。この図６において、上述の図１〜図５に示された各部と同等の構成部分については、図１〜図５と同一の参照符号が付されている。
ウォーム４２は、例えば炭素鋼等の鉄を含む材料により形成されており、ウォームホイール４３は、主歯車２３ａと、芯金３４および合成樹脂部材３５を含む副歯車２３ｂとによって構成されている。ハウジング２４の線膨張係数は、ウォーム４２、主歯車２３ａおよび芯金３４の線膨張係数よりも大きくされている。また、合成樹脂部材３５の線膨張係数は、ハウジング２４の線膨張係数よりも大きくされている。合成樹脂部材３５は、芯金３４の外周部に形成された複数の突起３８によって適度に減肉されている（図３または図４参照）。 FIG. 6 shows an electric power steering device 100 including a reduction gear 119 as a gear device having a worm wheel 43 having the same structure as the reduction gear 23 of the embodiment of FIG. 3 or FIG. In FIG. 6, the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 5 are assigned to the same components as those shown in FIGS. 1 to 5 described above.
The worm 42 is made of, for example, a material containing iron such as carbon steel, and the worm wheel 43 is constituted by a main gear 23 a and a sub gear 23 b including a cored bar 34 and a synthetic resin member 35. The linear expansion coefficient of the housing 24 is set larger than the linear expansion coefficients of the worm 42, the main gear 23 a and the cored bar 34. Further, the linear expansion coefficient of the synthetic resin member 35 is set larger than the linear expansion coefficient of the housing 24. The synthetic resin member 35 is moderately thinned by a plurality of protrusions 38 formed on the outer peripheral portion of the cored bar 34 (see FIG. 3 or FIG. 4).

この図６に示す減速装置１１９では、芯金３４に形成された複数の突起３８によって合成樹脂部材３５を適度に減肉させることにより、ウォーム４２およびウォームホイール４３の噛み合い部における温度変化に伴うバックラッシの変動が抑制されている。
一方、図７は、図３または図４の実施の形態のリダクションギヤ２３と同じ構造を持つ中間ギヤ４４を有する歯車装置としての減速装置２１９と、減速装置２１９の出力回転を転舵軸としてのラックバー１２の直線運動に変換するボールねじ式の変換機構４５とを備える電動パワーステアリング装置２００の一部を示している。また、図８は、中間ギヤ４４およびそれに関連する構成の図解的な断面図であり、図９は、中間ギヤ４４の歯部の拡大図である。また、図１０は、中間ギヤ４４の変形例に係る歯部の拡大図である。この図７〜図１０において、上述の図１〜図５に示された各部と同等の構成部分については、図１〜図５と同一の参照符号が付されている。 In the reduction gear 119 shown in FIG. 6, the synthetic resin member 35 is moderately thinned by the plurality of protrusions 38 formed on the core metal 34, so that the backlash accompanying the temperature change at the meshing portion of the worm 42 and the worm wheel 43 is achieved. Fluctuations are suppressed.
On the other hand, FIG. 7 shows a reduction gear 219 as a gear device having an intermediate gear 44 having the same structure as that of the reduction gear 23 in the embodiment of FIG. 3 or FIG. 4, and the output rotation of the reduction gear 219 as a turning shaft. A part of the electric power steering apparatus 200 including a ball screw type conversion mechanism 45 that converts the linear movement of the rack bar 12 is shown. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the intermediate gear 44 and the configuration related thereto, and FIG. 9 is an enlarged view of the tooth portion of the intermediate gear 44. FIG. 10 is an enlarged view of a tooth portion according to a modification of the intermediate gear 44. 7 to 10, the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 5 are given to the same components as those shown in FIGS. 1 to 5 described above.

図７を参照して、減速装置２１９は、電動モータ２１８により回転駆動されるピニオンギヤ２２７と、このピニオンギヤ２２７により回転駆動される中間ギヤ４４と、この中間ギヤ４４により回転駆動されるリダクションギヤ２２３とを備えている。ピニオンギヤ２２７およびリダクションギヤ２２３は、例えば炭素鋼等の鉄を含む材料により形成されている。中間ギヤ４４は、主歯車２３ａと、芯金３４および合成樹脂部材３５を含む副歯車２３ｂとによって構成されている。 Referring to FIG. 7, reduction device 219 includes a pinion gear 227 that is rotationally driven by electric motor 218, an intermediate gear 44 that is rotationally driven by this pinion gear 227, and a reduction gear 223 that is rotationally driven by this intermediate gear 44. It has. The pinion gear 227 and the reduction gear 223 are formed of a material containing iron such as carbon steel. The intermediate gear 44 includes a main gear 23 a and a sub gear 23 b including a core metal 34 and a synthetic resin member 35.

ピニオンギヤ２２７、中間ギヤ４４およびリダクションギヤ２２３は、外歯の歯車であり、それぞれの中心軸線がラックバー１２の中心軸線と平行になるように配置されている。ピニオンギヤ２２７およびリダクションギヤ２２３は、例えばアルミニウム合金製のハウジング２２４によって回転可能に保持されている。また、中間ギヤ４４は、軸受４６を介して軸部材４７に回転可能に保持されている。軸部材４７は、ハウジング２２４の開口部２２４ａに係合する板状の係合部材４８の中心部からほぼ垂直に伸びている。軸受４６の内輪４６ａは、軸部材４７と同行回転可能に連結されており、軸受４６の外輪４６ｂは、芯金３４の内周に同行回転可能に連結されている。 The pinion gear 227, the intermediate gear 44, and the reduction gear 223 are external gears, and are arranged so that their center axes are parallel to the center axis of the rack bar 12. The pinion gear 227 and the reduction gear 223 are rotatably held by a housing 224 made of, for example, an aluminum alloy. The intermediate gear 44 is rotatably held by the shaft member 47 via the bearing 46. The shaft member 47 extends substantially perpendicularly from the center of a plate-like engagement member 48 that engages with the opening 224 a of the housing 224. An inner ring 46 a of the bearing 46 is connected to the shaft member 47 so as to be able to rotate together, and an outer ring 46 b of the bearing 46 is connected to the inner periphery of the core metal 34 so as to be able to rotate together.

また、ハウジング２２４の線膨張係数は、ピニオンギヤ２２７、リダクションギヤ２２３、主歯車２３ａおよび芯金３４の線膨張係数よりも大きくされている。また、合成樹脂部材３５の線膨張係数は、ハウジング２２４の線膨張係数よりも大きくされている。図８および図９に示すように、合成樹脂部材３５は、芯金３４の外周部に形成された複数の突起３８によって適度に減肉されている。副歯車２３ｂの歯部３７は、図８および図９に示す形態に限らず、例えば図１０に示すように、歯面３７ａおよび歯底３７ｃが合成樹脂部材３５によって形成されていてもよい。 Further, the linear expansion coefficient of the housing 224 is set larger than the linear expansion coefficients of the pinion gear 227, the reduction gear 223, the main gear 23a, and the cored bar 34. Further, the linear expansion coefficient of the synthetic resin member 35 is set larger than the linear expansion coefficient of the housing 224. As shown in FIGS. 8 and 9, the synthetic resin member 35 is moderately thinned by a plurality of protrusions 38 formed on the outer peripheral portion of the cored bar 34. The tooth portion 37 of the auxiliary gear 23b is not limited to the form shown in FIGS. 8 and 9, and for example, as shown in FIG. 10, the tooth surface 37 a and the tooth bottom 37 c may be formed of the synthetic resin member 35.

この図７に示す減速装置２１９では、芯金３４に形成された複数の突起３８によって合成樹脂部材３５を適度に減肉させることにより、ピニオンギヤ２２７および中間ギヤ４４の噛み合い部における温度変化に伴うバックラッシの変動、ならびに、リダクションギヤ２２３および中間ギヤ４４の噛み合い部における温度変化に伴うバックラッシの変動が抑制されている。また、この減速装置２１９では、ピニオンギヤ２２７およびリダクションギヤ２２３が第１の歯車として機能する。 In the speed reducer 219 shown in FIG. 7, the synthetic resin member 35 is appropriately reduced in thickness by a plurality of protrusions 38 formed on the metal core 34, whereby backlash due to temperature changes at the meshing portions of the pinion gear 227 and the intermediate gear 44 is achieved. And fluctuations in backlash due to temperature changes in the meshing portions of the reduction gear 223 and the intermediate gear 44 are suppressed. In the reduction gear 219, the pinion gear 227 and the reduction gear 223 function as the first gear.

また、上述の実施形態では、歯車装置が減速装置である場合ついて説明したが、歯車装置は、減速装置に限らずその他の装置であってもよい。この場合、歯車装置を構成する第１の歯車および第２の歯車としては、上述のピニオン軸２２およびリダクションギヤ２３や、ウォーム４２およびウォームホイール４３に限らず、外歯の一対の平歯車や、外歯の一対のはずば歯車、外歯の一対のやまば歯車、互いに噛み合う内歯車および外歯車、ラックおよびピニオン、一対のかさ歯車などのその他の歯車を第１の歯車および第２の歯車として用いてもよい。 In the above-described embodiment, the case where the gear device is a reduction device has been described. However, the gear device is not limited to the reduction device, and may be another device. In this case, the first gear and the second gear constituting the gear device are not limited to the pinion shaft 22 and the reduction gear 23, the worm 42 and the worm wheel 43, but a pair of external spur gears, Other gears such as a pair of external gears, a pair of external gears, an internal gear and an external gear meshing with each other, a rack and pinion, and a pair of bevel gears are used as the first gear and the second gear. It may be used.

本発明の一実施形態に係る歯車装置としての減速装置を備える電動パワーステアリング装置の概略構成を示す図解的な断面図である。1 is an illustrative sectional view showing a schematic configuration of an electric power steering apparatus including a reduction gear as a gear device according to an embodiment of the present invention. 減速装置の一部であるリダクションギヤの図解的な平面図である。It is an illustration top view of the reduction gear which is a part of reduction gear. 図２の一部を拡大した図である。It is the figure which expanded a part of FIG. リダクションギヤの変形例を示す図解的な拡大図である。It is an illustration enlarged view which shows the modification of a reduction gear. ピニオン軸およびリダクションギヤの図解的な外観図である。FIG. 3 is a schematic external view of a pinion shaft and a reduction gear. 本発明の他の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す図解的な断面図である。It is an illustration sectional view showing a schematic structure of an electric power steering device concerning other embodiments of the present invention. 本発明のさらに他の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の一部の概略構成を示す図解的な断面図である。FIG. 6 is an illustrative sectional view showing a schematic configuration of a part of an electric power steering apparatus according to still another embodiment of the present invention. 中間ギヤおよびそれに関連する構成の図解的な断面図である。It is an illustration sectional view of an intermediate gear and the composition relevant to it. 中間ギヤの歯部の拡大図である。It is an enlarged view of the tooth | gear part of an intermediate | middle gear. 中間ギヤの変形例に係る歯部の拡大図である。It is an enlarged view of the tooth part concerning the modification of an intermediate gear.

符号の説明Explanation of symbols

１・・・電動パワーステアリング装置、１８・・・電動モータ、１９・・・減速装置（歯車装置）、２２・・・ピニオン軸（第１の歯車）、２３・・・リダクションギヤ（第２の歯車）、２３ａ・・・主歯車、２３ｂ・・・副歯車、２４・・・ハウジング、３４・・・芯金、３５・・・合成樹脂部材、３７・・・歯部、３７ａ・・・歯面、３８・・・突起、４２・・・ウォーム（第１の歯車）、４３・・・ウォームホイール（第２の歯車）、４４・・・中間ギヤ（第２の歯車）、１００・・・電動パワーステアリング装置、１１９・・・減速装置（歯車装置）、２００・・・電動パワーステアリング装置、２１８・・・電動モータ、２１９・・・減速装置（歯車装置）、２２３・・・リダクションギヤ（第１の歯車）、２２４・・・ハウジング、２２７・・・ピニオンギヤ（第１の歯車）、Ｘ１・・・軸方向 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric power steering device, 18 ... Electric motor, 19 ... Reduction gear (gear device), 22 ... Pinion shaft (1st gear), 23 ... Reduction gear (2nd gear) Gear), 23a ... main gear, 23b ... auxiliary gear, 24 ... housing, 34 ... cored bar, 35 ... synthetic resin member, 37 ... tooth portion, 37a ... tooth 38, projection, 42 ... worm (first gear), 43 ... worm wheel (second gear), 44 ... intermediate gear (second gear), 100 ... Electric power steering device, 119 ... reduction gear (gear device), 200 ... electric power steering device, 218 ... electric motor, 219 ... reduction gear (gear device), 223 ... reduction gear ( First gear), 224... , 227 ... pinion gear (first gear), X1 ... axial direction

Claims

互いに噛み合う第１および第２の歯車を備え、
第１の歯車は金属製であり、
第２の歯車は、主歯車と副歯車とを軸方向に積層して構成され、
上記主歯車は、金属製であり、
上記副歯車は、環状の芯金と、この芯金に射出成形により一体に融着され、第１の歯車の歯部に噛み合う歯部の少なくとも歯面を形成した合成樹脂部材とを含み、
上記芯金は、合成樹脂部材を減肉するために各歯部の内部に進入した歯形形状の突起を有していることを特徴とする歯車装置。 Comprising first and second gears meshing with each other;
The first gear is made of metal,
The second gear is configured by laminating a main gear and a sub gear in the axial direction,
The main gear is made of metal,
The auxiliary gear includes an annular cored bar, and a synthetic resin member that is integrally fused to the cored bar by injection molding and has at least a tooth surface meshing with a toothed part of the first gear,
The above-mentioned metal core has a gear-shaped projection which has entered the inside of each tooth portion in order to reduce the thickness of the synthetic resin member.

請求項１において、上記第１および第２の歯車を回転可能に支持する金属製のハウジングを備え、
上記ハウジングの線膨張係数が、上記第１の歯車および上記芯金の線膨張係数よりも大きくされており、
上記合成樹脂部材の線膨張係数が、上記ハウジングの線膨張係数よりも大きくされていることを特徴とする歯車装置。 The metal housing according to claim 1, wherein the first and second gears are rotatably supported.
The linear expansion coefficient of the housing is larger than the linear expansion coefficient of the first gear and the core metal;
A gear device characterized in that a linear expansion coefficient of the synthetic resin member is larger than a linear expansion coefficient of the housing.

請求項２において、上記ハウジングはアルミニウムを含む材料で形成され、上記第１の歯車および上記芯金はそれぞれ鉄を含む材料で形成されていることを特徴とする歯車装置。 3. The gear device according to claim 2, wherein the housing is made of a material containing aluminum, and the first gear and the cored bar are each made of a material containing iron.

電動モータの出力回転を減速する減速装置としての、請求項１〜３の何れか１項に記載の歯車装置を備える電動パワーステアリング装置。 An electric power steering device comprising the gear device according to any one of claims 1 to 3, as a reduction device that decelerates the output rotation of the electric motor.