JP3562948B2 - ハイポイドギヤ構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイポイドギヤ構造に関し、特に異音防止性能に優れたハイポイドギヤ構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動式パワーステアリング装置にハイポイドギヤを用いた技術は従来より知られている。そのような技術においてハイポイドギヤは操舵補助力を付与するための電動モータの回転軸と操舵系の出力軸との間に減速機構として設けられている。
【０００３】
電動モータの回転軸と操舵系の出力軸とは、ハイポイドギヤ構造によって連結される。ハイポイドギヤ構造は減速機構として機能する。
【０００４】
上述した従来の電動式パワーステアリング装置における一つの問題は、ハイポイドギヤ構造におけるギヤの噛み合い部分に発生するバックラッシを適切に設定する必要があるということである。
【０００５】
例えば、特開平７−２３２６５１号公報は、ハイポイドリングギヤの取り付け位置を上下に調整することにより、ギヤの噛み合い部分に発生するバックラッシが適切に調整されることを開示している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に記載の従来のハイポイドギヤ構造では、ハイポイドリングギヤとハイポイドピニオンギヤとの噛み合いは、正規の組み付け位置において適正なバックラッシが得られるように調整される。このため円滑な噛み合いが得られる。しかし、ハイポイドギヤ構造に対してタイヤ側（路面側）から振動入力等があった場合には、適正なバックラッシであっても、バックラッシがあると、歯打ち音等の異音が発生するという課題がある。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、路面入力等があった場合であっても、歯打ち音等の異音の発生を低減することができるハイポイドギヤ構造を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のハイポイドギヤ構造は、回転軸と同軸に配置されたハイポイドリングギヤと、電動モータの回転軸に設けられ、該ハイポイドリングギヤと噛み合うハイポイドピニオンギヤとを備え、該ハイポイドリングギヤは、内周側に設けられたインナーリングギヤと外周側に設けられたアウターリングギヤとを含み、該インナーリングギヤは、該アウターリングギヤの軸部に固定された板ばねを介して連結され、該板ばねにより該ハイポイドピニオンギヤを押圧するように付勢され、該インナーリングギヤの外縁部と該アウターリングギヤの内縁部の間には該インナーリングギヤの外縁部と該アウターリングギヤの内縁部が常に非接触状態を保つようなクリアランスが設けられていて、これにより上記目的が達成される。
【０００９】
該インナーリングギヤは、該板ばねが撓んで該ハイポイドピニオンギヤと組み付いた状態で、該ハイポイドピニオンギヤと正規の噛み合い状態となるような形状を有していてもよい。この場合において、該インナーリングギヤの軸角は、該インナーリングギヤが該ハイポイドピニオンギヤとの噛み合いにおいて傾く軸角変化分ずらして歯切り加工されていてもよい。
【００１０】
該板ばねは、リング状部分を有する板ばねであり、該板ばねの内縁部には、該アウターリングギヤに対する該板ばねの回転を規制する回転規制部が設けられていてもよい。
【００１１】
該インナーリングギヤは、樹脂により形成されていてもよい。
【００１２】
該インナーリングギヤは、該板ばねに設けられた台座にインサート成形されていてもよい。
【００１３】
該板ばねが撓んで該インナーリングギヤが該ハイポイドピニオンギヤと組み付いた状態で、該インナーリングギヤの歯面は、該アウターリングギヤの歯面に連続する形状を有していてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態に係るハイポイドギヤ構造を含む電動パワーステアリング装置の構成を示す。
【００１９】
電動パワーステアリング装置２は、ステアリングシャフト７と、ラック軸３とを有している。ステアリングシャフト７の回転は、ステアリングシャフト７と同軸に設けられたピニオンギヤ４とラック軸３との間の噛み合いにより、ラック軸３の軸方向の運動に変換される。ラック軸３の両端には、軸手（図示せず）及びタイロッド（図示せず）を介して操舵輪（図示せず）が結合されている。ラック軸３が軸方向に移動することにより、操舵輪が左右に舵取りされる。
【００２０】
ステアリングシャフト７は、ステアリングホイール（図示せず）側に連結される入力軸８と、操舵輪（図示せず）側に連結される出力軸９とを含んでいる。
【００２１】
出力軸９と同軸にハイポイドリングギヤ１２が配置されている。ハイポイドリングギヤ１２は、電動モータ１３の回転軸１４に設けられたハイポイドピニオンギヤ１５と噛み合っている。
【００２２】
図２は、本実施の形態に係るハイポイドギヤ構造の第１の例の構成を示す。図２（ａ）はハイポイドギヤ構造の第１の例の平面図を示し、図２（ｂ）はハイポイドギヤ構造の第１の例の断面図を示し、図２（ｃ）はハイポイドギヤ構造の第１の例の要部断面図を示す。
【００２３】
ハイポイドリングギヤ１２は、内周側に設けられたインナーリングギヤ１２aと、外周側に設けられたアウターリングギヤ１２ｂとを有している。ハイポイドリングギヤ１２のアウターリングギヤ１２ｂの内側に、インナーリングギヤ１２aが板ばね１６を介して取り付けられる。インナーリングギヤ１２aの歯面は、ハイポイドリングギヤ１５の組み付け前の状態において、図２（ｃ）に示すように、ハイポイドリングギヤ１２のアウターリングギヤ１２ｂの歯面よりも若干突出するような状態で取り付けられる。ハイポイドピニオンギヤ１５とインナーリングギヤ１２aとが噛み合った状態では、ハイポイドピニオンギヤ１５はインナーリングギヤ１２aを押し下げている。インナーリングギヤ１２aは、板ばね１６によって、ハイポイドピニオンギヤ１５に押しつけられるようにして、ハイポイドピニオンギヤ１５と噛み合っている。
【００２４】
このため、ハイポイドギヤ構造に対してタイヤ側（路面側）、即ち出力軸側から振動入力等があった場合には、振動エネルギーは、インナーリングギヤ１２aを介して板ばね１６を撓ませることで吸収される。この結果、タイヤ側（路面側）からの振動入力等に起因する歯打ち音等の異音の発生を低減することができる。また、ばね付勢されているギヤは内周側のギヤであるため、ハイポイドリングギヤ１２の構成を小型化できる。
【００２５】
インナーリングギヤ１２aの材質としては、樹脂、銅合金、及び鋼材が使用できる。これらの材質はハイポイドギヤ構造の用途によって使い分ける。
【００２６】
図３は、本実施の形態に係るハイポイドギヤ構造の第２の例の構成を示す。ハイポイドリングギヤ１２とハイポイドピニオンギヤ１５との噛み合いにおいて、インナーリングギヤ１２aを板ばね１６を撓ませて押し下げた状態では、インナーリングギヤ１２aは、ハイポイドピニオンギヤ１５との噛み合い部分において傾いた状態となる。即ち、図３に示すようにインナーリングギヤ１２aの軸角がαだけ変化する。この軸角が変化した噛み合いの状態の時にインナーリングギヤ１２aの歯面とアウターリングギヤ１２ｂの歯面とが連続する形状を有しているように、インナーリングギヤ１２aの軸角を軸角変化分αだけずらしてインナーリングギヤ１２aの歯切り加工をする。
【００２７】
このように加工されたインナーリングギヤ１２aとアウターリングギヤ１２ｂとは、板ばね１６が撓んだ状態で１つのハイポイドリングギヤの歯形状となる。インナーリングギヤ１２aの歯底面とアウターリングギヤ１２ｂの歯底面と、およびインナーリングギヤ１２aの歯先面とアウターリングギヤ１２ｂの歯先面とは、板ばねが撓んだ状態でそれぞれ連続する。
【００２８】
このように、インナーリングギヤ１２aの歯面は、板ばね１６が撓んだ状態で、アウターリングギヤ１２ｂの歯面と連続するような形状を有している。このため、インナーリングギヤ１２aは、その歯面がアウターリングギヤ１２ｂの歯面と一致する状態でハイポイドピニオンギヤ１５と噛み合う。このため、確実に回転伝動が行われる。
【００２９】
図８は、本実施の形態に係るハイポイドギヤ構造の第２の例のハイポイドギヤの歯当たりの説明図を示す。図８（ａ）はアウターリングギヤおよびインナーリングギヤの歯当たりの説明図を示し、図８（ｂ）はインナーリングギヤの歯当たりの説明図を示す。
【００３０】
ばね付勢されたインナーリングギヤ１２ａとアウターリングギヤ１２ｂとは、通常の一体のハイポイドギヤを内周側と外周側とに分割したものに相当する。このため、インナーリングギヤ１２ａとアウターリングギヤ１２ｂとは、ハイポイドピニオンギヤ１５と噛み合うと、一体のハイポイドギヤと同じ歯当たり状態になる。図８（ａ）に示されるように、アウターリングギヤ１２ｂは、歯当たり部２１においてハイポイドピニオンギヤ１５と接触する。
【００３１】
歯当たり部２１以外の部分はクラウニングされており、ハイポイドピニオンギヤ１５と接触していない。特にインナーリングギヤ１２ａの歯面は、歯当たり部２１から離れているため、クラウニングによる逃げが大きい。このため、インナーリングギヤ１２ａをばね付勢してハイポイドピニオンギヤ１５と噛み合わせると、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、歯当たり部２２がインナーリングギヤ１２ａの外周側即ちアウターリングギヤ１２ｂ側に生じ、エッジ当たりの傾向がでる。
【００３２】
図９は、本実施の形態に係るハイポイドギヤ構造の第２の例の変形例のハイポイドギヤの歯当たりの説明図を示す。図９（ａ）はアウターリングギヤおよびインナーリングギヤの歯当たりの説明図を示し、図９（ｂ）はインナーリングギヤの歯当たりの説明図を示す。
【００３３】
図８で前述した歯当たり部２２は、インナーリングギヤ１２ａをばね付勢してハイポイドピニオンギヤ１５と噛み合わせることにより生ずるもので、正規の歯当たりによるものではない。
【００３４】
そこで、ねじれ角および圧力角を微調整して歯切り加工を行い、図９（ａ）において一点鎖線で示す形状を有するインナーリングギヤ１２ｇを製造することにより、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、インナーリングギヤ１２ｇが歯当たり部２２ａにおいて、ハイポイドピニオンギヤ１５と正規の歯当たりになるようにしてもよい。また、一点鎖線で示す形状を有するアウターリングギヤ１２ｈにより、歯当たり部を外周側（インナーリングギヤと反対側）へ移し、回転力を主にアウターリングギヤ側で伝達するようにしている。
【００３５】
なお、上記した、アウターリングギヤの形状を一点鎖線で示す形状とすることにより歯当たり部を外周側へ移すことは、回転力を主にアウターリングギヤ側で伝達するためなので、変形例のみならず、第２の例全体について適用される。
【００３６】
このように、インナーリングギヤ１２ｇは、板ばね１６が撓んだ状態で、ハイポイドピニオンギヤ１５と正規の噛み合い状態となるような形状を有している。このため、インナーリングギヤ１２ｇが傾いたときの、ハイポイドピニオンギヤ１５とインナーリングギヤ１２ｇとの噛み合い状態が正規の噛み合い状態となり、より確実に回転伝動が行われる。
【００３７】
図４は、本実施の形態に係るハイポイドギヤ構造の第３の例の構成を示す。図４（ａ）はハイポイドギヤ構造の第３の例におけるハイポイドリングギヤの要部断面図を示し、図４（ｂ）はハイポイドギヤ構造の第３の例の要部断面図を示す。
【００３８】
ハイポイドリングギヤ１２とハイポイドピニオンギヤ１５との噛み合いにおいては、前述したように、インナーリングギヤ１２aが傾く。この時、インナーリングギヤ１２aとアウターリングギヤ１２ｂとが、互いに干渉しないように、インナーリングギヤ１２aの外縁部とアウターリングギヤ１２ｂの内縁部との間にクリアランス１２ｅが設けられる。また、インナーリングギヤ１２aが押し下げられて傾いた状態でもクリアランス１２ｅがなくならないようにするため、インナーリングギヤ１２aの外縁部１２ｆはＲ型形状に形成される。
【００３９】
このように、インナーリングギヤ１２aは、外縁部に、アウターリングギヤ１２ｂの内縁部と常に非接触状態を保つような形状を有する。このため、インナーリングギヤ１２aは、アウターリングギヤ１２ｂと互いに干渉することなく、ハイポイドピニオンギヤ１５を押圧するようにばねで付勢される。この結果、ばねが撓んでも、インナーリングギヤ１２aとアウターリングギヤ１２ｂとが干渉することがない。
【００４０】
図５は、本実施の形態に係るハイポイドギヤ構造の第４の例の構成を示す。図５（ａ）は板ばねの平面図を示し、図５（ｂ）はハイポイドリングギヤの平面図を示し、図５（ｃ）はハイポイドリングギヤの断面図を示す。図５（ｄ）はハイポイドリングギヤの要部断面図を示す。
【００４１】
板ばね１６は、図５（ａ）に示されるように、リング状部分１６ｂを有する。板ばね１６は、放射状に延びる腕部１６ｃを有し、腕部１６ｃが撓む。インナーリングギヤ１２aの構成において、板ばね１６は、圧入リング１７をハイポイドリングギヤ１２の軸部１２ｃに圧入することにより、ハイポイドリングギヤ１２に固定される。板ばね１６は、圧入リング１７との摩擦力によって保持される。板ばね１６の内径部には切り欠き部１６ａが設けられる。圧入リング１７をハイポイドリングギヤ１２の軸部１２ｃに圧入したときに、板ばね１６の切り欠き部１６ａによって圧入リング１７に塑性変形を生じさせる。これにより、板ばね１６の回転止めの効果が生ずる。
【００４２】
このように、板ばね１６の内縁部には、ハイポイドリングギヤ１２に対する板ばね１６の回転を規制する切り欠き部１６ａが設けられる。このため、板ばね１６を介してハイポイドリングギヤ１２と連結されているインナーリングギヤ１２aはハイポイドリングギヤ１２に対して安定に保持される。この結果、板ばねの固定構造を簡素化することができる。
【００４３】
図６は、本実施の形態に係るハイポイドギヤ構造の第５の例の構成を示す。図６（ａ）はハイポイドリングギヤの要部断面図を示し、図６（ｂ）はハイポイドリングギヤの底面図を示す。
【００４４】
インナーリングギヤとして樹脂製のギヤを用いた場合、板ばね１６の厚さが薄いため、樹脂ギヤに板ばね（スパイダスプリング）をインサート成形することができない。そこで鋼製リング状の台座１２ｃに板ばね１６をリベットまたはねじで固定し、台座１２ｃに樹脂ギヤ１２ｄをインサート成形する。
【００４５】
このように、インナーリングギヤは、樹脂ギヤ１２ｄにより形成され、板ばね１６に設けられた台座１２ｃにインサート成形される。このため、板ばねを有する樹脂ギヤの成形が可能となる。また、樹脂ギヤによりさらに異音低減効果が得られる。
【００４６】
図７は、本実施の形態に係るハイポイドギヤ構造の第６の例の構成を示す。図７（ａ）はハイポイドリングギヤの要部断面図を示し、図７（ｂ）は他のハイポイドリングギヤの要部断面図を示す。
【００４７】
図７（ａ）に示されるように、ハイポイドリングギヤ１１２は窪み部１１２ａを有している。窪み部１１２ａの中には振動吸収材が充填されている。振動吸収材としては、例えば、樹脂またはゴムが採用される。このため、ギヤの騒音、異音、バックラッシによる歯打ち音等の異音が低減される。
【００４８】
図７（ｂ）に示されるように、ハイポイドリングギヤ２１２は、軸方向に交互に設けられた窪み部２１２ａを有している。溝２１２ａの中には振動吸収材が充填されている。振動吸収材としては、例えば、樹脂またはゴムが採用される。ゴムは減衰性の大きいものが望ましい。このため、振動吸収材による異音低減効果に加え、音の伝搬経路が長くなることによりその伝搬途中において音が減衰することで、異音低減効果を向上することができる。この結果、ギヤの騒音、異音、バックラッシによる歯たたき音が低減される。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように本発明のハイポイドギヤ構造によれば、ハイポイドリングギヤは、内周側に設けられたインナーリングギヤと外周側に設けられたアウターリングギヤとを含み、該インナーリングギヤは、該アウターリングギヤの軸部に固定された板ばねを介して連結され、該板ばねにより該ハイポイドピニオンギヤを押圧するように付勢され、該インナーリングギヤの外縁部と該アウターリングギヤの内縁部の間には該インナーリングギヤの外縁部と該アウターリングギヤの内縁部が常に非接触状態を保つようなクリアランスが設けられている。
【００５０】
従って、ハイポイドギヤ構造に対してタイヤ側（路面側）から振動入力等があった場合には、振動エネルギーは、ハイポイドピニオンギヤを押圧するように板ばねで付勢されているインナーリングギヤにて吸収される。このため、タイヤ側（路面側）からの振動入力等に起因する歯打ち音等の異音の発生を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るハイポイドギヤ構造を含む電動パワーステアリング装置の構成を示す図である。
【図２】本実施の形態に係るハイポイドギヤ構造の第１の例の構成を示す図である。図２（ａ）はハイポイドギヤ構造の第１の例の平面図であり、図２（ｂ）はハイポイドギヤ構造の第１の例の断面図であり、図２（ｃ）はハイポイドギヤ構造の第１の例の要部断面図である。
【図３】本実施の形態に係るハイポイドギヤ構造の第２の例の構成を示す図である。
【図４】本実施の形態に係るハイポイドギヤ構造の第３の例の構成を示す図である。図４（ａ）はハイポイドギヤ構造の第３の例におけるハイポイドリングギヤの要部断面図であり、図４（ｂ）はハイポイドギヤ構造の第３の例の要部断面図である。
【図５】本実施の形態に係るハイポイドギヤ構造の第４の例の構成を示す図である。図５（ａ）は板ばねの平面図であり、図５（ｂ）はハイポイドリングギヤの平面図であり、図５（ｃ）はハイポイドリングギヤの断面図であり、図５（ｄ）はハイポイドリングギヤの要部断面図である。
【図６】本実施の形態に係るハイポイドギヤ構造の第５の例の構成を示す図である。図６（ａ）はハイポイドリングギヤの要部断面図であり、図６（ｂ）はハイポイドリングギヤの底面図である。
【図７】本実施の形態に係るハイポイドギヤ構造の第６の例の構成を示す図である。図７（ａ）はハイポイドリングギヤの要部断面図であり、図７（ｂ）は他のハイポイドリングギヤの要部断面図である。
【図８】本実施の形態に係るハイポイドギヤ構造の第２の例のハイポイドギヤの歯当たりの説明図である。図８（ａ）はアウターリングギヤおよびインナーリングギヤの歯当たりの説明図であり、図８（ｂ）はインナーリングギヤの歯当たりの説明図である。
【図９】本実施の形態に係るハイポイドギヤ構造の第２の例の変形例のハイポイドギヤの歯当たりの説明図である。図９（ａ）はアウターリングギヤおよびインナーリングギヤの歯当たりの説明図であり、図９（ｂ）はインナーリングギヤの歯当たりの説明図である。
【符号の説明】
１２ ハイポイドリングギヤ
１２ａ インナーリングギヤ
１２ｂ アウターリングギヤ
１５ ハイポイドピニオンギヤ
１６ 板ばね
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイポイドギヤ構造に関し、特に異音防止性能に優れたハイポイドギヤ構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動式パワーステアリング装置にハイポイドギヤを用いた技術は従来より知られている。そのような技術においてハイポイドギヤは操舵補助力を付与するための電動モータの回転軸と操舵系の出力軸との間に減速機構として設けられている。
【０００３】
電動モータの回転軸と操舵系の出力軸とは、ハイポイドギヤ構造によって連結される。ハイポイドギヤ構造は減速機構として機能する。
【０００４】
上述した従来の電動式パワーステアリング装置における一つの問題は、ハイポイドギヤ構造におけるギヤの噛み合い部分に発生するバックラッシを適切に設定する必要があるということである。
【０００５】
例えば、特開平７−２３２６５１号公報は、ハイポイドリングギヤの取り付け位置を上下に調整することにより、ギヤの噛み合い部分に発生するバックラッシが適切に調整されることを開示している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に記載の従来のハイポイドギヤ構造では、ハイポイドリングギヤとハイポイドピニオンギヤとの噛み合いは、正規の組み付け位置において適正なバックラッシが得られるように調整される。このため円滑な噛み合いが得られる。しかし、ハイポイドギヤ構造に対してタイヤ側（路面側）から振動入力等があった場合には、適正なバックラッシであっても、バックラッシがあると、歯打ち音等の異音が発生するという課題がある。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、路面入力等があった場合であっても、歯打ち音等の異音の発生を低減することができるハイポイドギヤ構造を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のハイポイドギヤ構造は、回転軸と同軸に配置されたハイポイドリングギヤと、電動モータの回転軸に設けられ、該ハイポイドリングギヤと噛み合うハイポイドピニオンギヤとを備え、該ハイポイドリングギヤは、内周側に設けられたインナーリングギヤと外周側に設けられたアウターリングギヤとを含み、該インナーリングギヤは、該アウターリングギヤの軸部に固定された板ばねを介して連結され、該板ばねにより該ハイポイドピニオンギヤを押圧するように付勢され、該インナーリングギヤの外縁部と該アウターリングギヤの内縁部の間には該インナーリングギヤの外縁部と該アウターリングギヤの内縁部が常に非接触状態を保つようなクリアランスが設けられていて、これにより上記目的が達成される。
【０００９】
該インナーリングギヤは、該板ばねが撓んで該ハイポイドピニオンギヤと組み付いた状態で、該ハイポイドピニオンギヤと正規の噛み合い状態となるような形状を有していてもよい。この場合において、該インナーリングギヤの軸角は、該インナーリングギヤが該ハイポイドピニオンギヤとの噛み合いにおいて傾く軸角変化分ずらして歯切り加工されていてもよい。
【００１０】
該板ばねは、リング状部分を有する板ばねであり、該板ばねの内縁部には、該アウターリングギヤに対する該板ばねの回転を規制する回転規制部が設けられていてもよい。
【００１１】
該インナーリングギヤは、樹脂により形成されていてもよい。
【００１２】
該インナーリングギヤは、該板ばねに設けられた台座にインサート成形されていてもよい。
【００１３】
該板ばねが撓んで該インナーリングギヤが該ハイポイドピニオンギヤと組み付いた状態で、該インナーリングギヤの歯面は、該アウターリングギヤの歯面に連続する形状を有していてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態に係るハイポイドギヤ構造を含む電動パワーステアリング装置の構成を示す。
【００１９】
電動パワーステアリング装置２は、ステアリングシャフト７と、ラック軸３とを有している。ステアリングシャフト７の回転は、ステアリングシャフト７と同軸に設けられたピニオンギヤ４とラック軸３との間の噛み合いにより、ラック軸３の軸方向の運動に変換される。ラック軸３の両端には、軸手（図示せず）及びタイロッド（図示せず）を介して操舵輪（図示せず）が結合されている。ラック軸３が軸方向に移動することにより、操舵輪が左右に舵取りされる。
【００２０】
ステアリングシャフト７は、ステアリングホイール（図示せず）側に連結される入力軸８と、操舵輪（図示せず）側に連結される出力軸９とを含んでいる。
【００２１】
出力軸９と同軸にハイポイドリングギヤ１２が配置されている。ハイポイドリングギヤ１２は、電動モータ１３の回転軸１４に設けられたハイポイドピニオンギヤ１５と噛み合っている。
【００２２】
図２は、本実施の形態に係るハイポイドギヤ構造の第１の例の構成を示す。図２（ａ）はハイポイドギヤ構造の第１の例の平面図を示し、図２（ｂ）はハイポイドギヤ構造の第１の例の断面図を示し、図２（ｃ）はハイポイドギヤ構造の第１の例の要部断面図を示す。
【００２３】
ハイポイドリングギヤ１２は、内周側に設けられたインナーリングギヤ１２aと、外周側に設けられたアウターリングギヤ１２ｂとを有している。ハイポイドリングギヤ１２のアウターリングギヤ１２ｂの内側に、インナーリングギヤ１２aが板ばね１６を介して取り付けられる。インナーリングギヤ１２aの歯面は、ハイポイドリングギヤ１５の組み付け前の状態において、図２（ｃ）に示すように、ハイポイドリングギヤ１２のアウターリングギヤ１２ｂの歯面よりも若干突出するような状態で取り付けられる。ハイポイドピニオンギヤ１５とインナーリングギヤ１２aとが噛み合った状態では、ハイポイドピニオンギヤ１５はインナーリングギヤ１２aを押し下げている。インナーリングギヤ１２aは、板ばね１６によって、ハイポイドピニオンギヤ１５に押しつけられるようにして、ハイポイドピニオンギヤ１５と噛み合っている。
【００２４】
このため、ハイポイドギヤ構造に対してタイヤ側（路面側）、即ち出力軸側から振動入力等があった場合には、振動エネルギーは、インナーリングギヤ１２aを介して板ばね１６を撓ませることで吸収される。この結果、タイヤ側（路面側）からの振動入力等に起因する歯打ち音等の異音の発生を低減することができる。また、ばね付勢されているギヤは内周側のギヤであるため、ハイポイドリングギヤ１２の構成を小型化できる。
【００２５】
インナーリングギヤ１２aの材質としては、樹脂、銅合金、及び鋼材が使用できる。これらの材質はハイポイドギヤ構造の用途によって使い分ける。
【００２６】
図３は、本実施の形態に係るハイポイドギヤ構造の第２の例の構成を示す。ハイポイドリングギヤ１２とハイポイドピニオンギヤ１５との噛み合いにおいて、インナーリングギヤ１２aを板ばね１６を撓ませて押し下げた状態では、インナーリングギヤ１２aは、ハイポイドピニオンギヤ１５との噛み合い部分において傾いた状態となる。即ち、図３に示すようにインナーリングギヤ１２aの軸角がαだけ変化する。この軸角が変化した噛み合いの状態の時にインナーリングギヤ１２aの歯面とアウターリングギヤ１２ｂの歯面とが連続する形状を有しているように、インナーリングギヤ１２aの軸角を軸角変化分αだけずらしてインナーリングギヤ１２aの歯切り加工をする。
【００２７】
このように加工されたインナーリングギヤ１２aとアウターリングギヤ１２ｂとは、板ばね１６が撓んだ状態で１つのハイポイドリングギヤの歯形状となる。インナーリングギヤ１２aの歯底面とアウターリングギヤ１２ｂの歯底面と、およびインナーリングギヤ１２aの歯先面とアウターリングギヤ１２ｂの歯先面とは、板ばねが撓んだ状態でそれぞれ連続する。
【００２８】
このように、インナーリングギヤ１２aの歯面は、板ばね１６が撓んだ状態で、アウターリングギヤ１２ｂの歯面と連続するような形状を有している。このため、インナーリングギヤ１２aは、その歯面がアウターリングギヤ１２ｂの歯面と一致する状態でハイポイドピニオンギヤ１５と噛み合う。このため、確実に回転伝動が行われる。
【００２９】
図８は、本実施の形態に係るハイポイドギヤ構造の第２の例のハイポイドギヤの歯当たりの説明図を示す。図８（ａ）はアウターリングギヤおよびインナーリングギヤの歯当たりの説明図を示し、図８（ｂ）はインナーリングギヤの歯当たりの説明図を示す。
【００３０】
ばね付勢されたインナーリングギヤ１２ａとアウターリングギヤ１２ｂとは、通常の一体のハイポイドギヤを内周側と外周側とに分割したものに相当する。このため、インナーリングギヤ１２ａとアウターリングギヤ１２ｂとは、ハイポイドピニオンギヤ１５と噛み合うと、一体のハイポイドギヤと同じ歯当たり状態になる。図８（ａ）に示されるように、アウターリングギヤ１２ｂは、歯当たり部２１においてハイポイドピニオンギヤ１５と接触する。
【００３１】
歯当たり部２１以外の部分はクラウニングされており、ハイポイドピニオンギヤ１５と接触していない。特にインナーリングギヤ１２ａの歯面は、歯当たり部２１から離れているため、クラウニングによる逃げが大きい。このため、インナーリングギヤ１２ａをばね付勢してハイポイドピニオンギヤ１５と噛み合わせると、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、歯当たり部２２がインナーリングギヤ１２ａの外周側即ちアウターリングギヤ１２ｂ側に生じ、エッジ当たりの傾向がでる。
【００３２】
図９は、本実施の形態に係るハイポイドギヤ構造の第２の例の変形例のハイポイドギヤの歯当たりの説明図を示す。図９（ａ）はアウターリングギヤおよびインナーリングギヤの歯当たりの説明図を示し、図９（ｂ）はインナーリングギヤの歯当たりの説明図を示す。
【００３３】
図８で前述した歯当たり部２２は、インナーリングギヤ１２ａをばね付勢してハイポイドピニオンギヤ１５と噛み合わせることにより生ずるもので、正規の歯当たりによるものではない。
【００３４】
そこで、ねじれ角および圧力角を微調整して歯切り加工を行い、図９（ａ）において一点鎖線で示す形状を有するインナーリングギヤ１２ｇを製造することにより、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、インナーリングギヤ１２ｇが歯当たり部２２ａにおいて、ハイポイドピニオンギヤ１５と正規の歯当たりになるようにしてもよい。また、一点鎖線で示す形状を有するアウターリングギヤ１２ｈにより、歯当たり部を外周側（インナーリングギヤと反対側）へ移し、回転力を主にアウターリングギヤ側で伝達するようにしている。
【００３５】
なお、上記した、アウターリングギヤの形状を一点鎖線で示す形状とすることにより歯当たり部を外周側へ移すことは、回転力を主にアウターリングギヤ側で伝達するためなので、変形例のみならず、第２の例全体について適用される。
【００３６】
このように、インナーリングギヤ１２ｇは、板ばね１６が撓んだ状態で、ハイポイドピニオンギヤ１５と正規の噛み合い状態となるような形状を有している。このため、インナーリングギヤ１２ｇが傾いたときの、ハイポイドピニオンギヤ１５とインナーリングギヤ１２ｇとの噛み合い状態が正規の噛み合い状態となり、より確実に回転伝動が行われる。
【００３７】
図４は、本実施の形態に係るハイポイドギヤ構造の第３の例の構成を示す。図４（ａ）はハイポイドギヤ構造の第３の例におけるハイポイドリングギヤの要部断面図を示し、図４（ｂ）はハイポイドギヤ構造の第３の例の要部断面図を示す。
【００３８】
ハイポイドリングギヤ１２とハイポイドピニオンギヤ１５との噛み合いにおいては、前述したように、インナーリングギヤ１２aが傾く。この時、インナーリングギヤ１２aとアウターリングギヤ１２ｂとが、互いに干渉しないように、インナーリングギヤ１２aの外縁部とアウターリングギヤ１２ｂの内縁部との間にクリアランス１２ｅが設けられる。また、インナーリングギヤ１２aが押し下げられて傾いた状態でもクリアランス１２ｅがなくならないようにするため、インナーリングギヤ１２aの外縁部１２ｆはＲ型形状に形成される。
【００３９】
このように、インナーリングギヤ１２aは、外縁部に、アウターリングギヤ１２ｂの内縁部と常に非接触状態を保つような形状を有する。このため、インナーリングギヤ１２aは、アウターリングギヤ１２ｂと互いに干渉することなく、ハイポイドピニオンギヤ１５を押圧するようにばねで付勢される。この結果、ばねが撓んでも、インナーリングギヤ１２aとアウターリングギヤ１２ｂとが干渉することがない。
【００４０】
図５は、本実施の形態に係るハイポイドギヤ構造の第４の例の構成を示す。図５（ａ）は板ばねの平面図を示し、図５（ｂ）はハイポイドリングギヤの平面図を示し、図５（ｃ）はハイポイドリングギヤの断面図を示す。図５（ｄ）はハイポイドリングギヤの要部断面図を示す。
【００４１】
板ばね１６は、図５（ａ）に示されるように、リング状部分１６ｂを有する。板ばね１６は、放射状に延びる腕部１６ｃを有し、腕部１６ｃが撓む。インナーリングギヤ１２aの構成において、板ばね１６は、圧入リング１７をハイポイドリングギヤ１２の軸部１２ｃに圧入することにより、ハイポイドリングギヤ１２に固定される。板ばね１６は、圧入リング１７との摩擦力によって保持される。板ばね１６の内径部には切り欠き部１６ａが設けられる。圧入リング１７をハイポイドリングギヤ１２の軸部１２ｃに圧入したときに、板ばね１６の切り欠き部１６ａによって圧入リング１７に塑性変形を生じさせる。これにより、板ばね１６の回転止めの効果が生ずる。
【００４２】
このように、板ばね１６の内縁部には、ハイポイドリングギヤ１２に対する板ばね１６の回転を規制する切り欠き部１６ａが設けられる。このため、板ばね１６を介してハイポイドリングギヤ１２と連結されているインナーリングギヤ１２aはハイポイドリングギヤ１２に対して安定に保持される。この結果、板ばねの固定構造を簡素化することができる。
【００４３】
図６は、本実施の形態に係るハイポイドギヤ構造の第５の例の構成を示す。図６（ａ）はハイポイドリングギヤの要部断面図を示し、図６（ｂ）はハイポイドリングギヤの底面図を示す。
【００４４】
インナーリングギヤとして樹脂製のギヤを用いた場合、板ばね１６の厚さが薄いため、樹脂ギヤに板ばね（スパイダスプリング）をインサート成形することができない。そこで鋼製リング状の台座１２ｃに板ばね１６をリベットまたはねじで固定し、台座１２ｃに樹脂ギヤ１２ｄをインサート成形する。
【００４５】
このように、インナーリングギヤは、樹脂ギヤ１２ｄにより形成され、板ばね１６に設けられた台座１２ｃにインサート成形される。このため、板ばねを有する樹脂ギヤの成形が可能となる。また、樹脂ギヤによりさらに異音低減効果が得られる。
【００４６】
図７は、本実施の形態に係るハイポイドギヤ構造の第６の例の構成を示す。図７（ａ）はハイポイドリングギヤの要部断面図を示し、図７（ｂ）は他のハイポイドリングギヤの要部断面図を示す。
【００４７】
図７（ａ）に示されるように、ハイポイドリングギヤ１１２は窪み部１１２ａを有している。窪み部１１２ａの中には振動吸収材が充填されている。振動吸収材としては、例えば、樹脂またはゴムが採用される。このため、ギヤの騒音、異音、バックラッシによる歯打ち音等の異音が低減される。
【００４８】
図７（ｂ）に示されるように、ハイポイドリングギヤ２１２は、軸方向に交互に設けられた窪み部２１２ａを有している。溝２１２ａの中には振動吸収材が充填されている。振動吸収材としては、例えば、樹脂またはゴムが採用される。ゴムは減衰性の大きいものが望ましい。このため、振動吸収材による異音低減効果に加え、音の伝搬経路が長くなることによりその伝搬途中において音が減衰することで、異音低減効果を向上することができる。この結果、ギヤの騒音、異音、バックラッシによる歯たたき音が低減される。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように本発明のハイポイドギヤ構造によれば、ハイポイドリングギヤは、内周側に設けられたインナーリングギヤと外周側に設けられたアウターリングギヤとを含み、該インナーリングギヤは、該アウターリングギヤの軸部に固定された板ばねを介して連結され、該板ばねにより該ハイポイドピニオンギヤを押圧するように付勢され、該インナーリングギヤの外縁部と該アウターリングギヤの内縁部の間には該インナーリングギヤの外縁部と該アウターリングギヤの内縁部が常に非接触状態を保つようなクリアランスが設けられている。
【００５０】
従って、ハイポイドギヤ構造に対してタイヤ側（路面側）から振動入力等があった場合には、振動エネルギーは、ハイポイドピニオンギヤを押圧するように板ばねで付勢されているインナーリングギヤにて吸収される。このため、タイヤ側（路面側）からの振動入力等に起因する歯打ち音等の異音の発生を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るハイポイドギヤ構造を含む電動パワーステアリング装置の構成を示す図である。
【図２】本実施の形態に係るハイポイドギヤ構造の第１の例の構成を示す図である。図２（ａ）はハイポイドギヤ構造の第１の例の平面図であり、図２（ｂ）はハイポイドギヤ構造の第１の例の断面図であり、図２（ｃ）はハイポイドギヤ構造の第１の例の要部断面図である。
【図３】本実施の形態に係るハイポイドギヤ構造の第２の例の構成を示す図である。
【図４】本実施の形態に係るハイポイドギヤ構造の第３の例の構成を示す図である。図４（ａ）はハイポイドギヤ構造の第３の例におけるハイポイドリングギヤの要部断面図であり、図４（ｂ）はハイポイドギヤ構造の第３の例の要部断面図である。
【図５】本実施の形態に係るハイポイドギヤ構造の第４の例の構成を示す図である。図５（ａ）は板ばねの平面図であり、図５（ｂ）はハイポイドリングギヤの平面図であり、図５（ｃ）はハイポイドリングギヤの断面図であり、図５（ｄ）はハイポイドリングギヤの要部断面図である。
【図６】本実施の形態に係るハイポイドギヤ構造の第５の例の構成を示す図である。図６（ａ）はハイポイドリングギヤの要部断面図であり、図６（ｂ）はハイポイドリングギヤの底面図である。
【図７】本実施の形態に係るハイポイドギヤ構造の第６の例の構成を示す図である。図７（ａ）はハイポイドリングギヤの要部断面図であり、図７（ｂ）は他のハイポイドリングギヤの要部断面図である。
【図８】本実施の形態に係るハイポイドギヤ構造の第２の例のハイポイドギヤの歯当たりの説明図である。図８（ａ）はアウターリングギヤおよびインナーリングギヤの歯当たりの説明図であり、図８（ｂ）はインナーリングギヤの歯当たりの説明図である。
【図９】本実施の形態に係るハイポイドギヤ構造の第２の例の変形例のハイポイドギヤの歯当たりの説明図である。図９（ａ）はアウターリングギヤおよびインナーリングギヤの歯当たりの説明図であり、図９（ｂ）はインナーリングギヤの歯当たりの説明図である。
【符号の説明】
１２ ハイポイドリングギヤ
１２ａ インナーリングギヤ
１２ｂ アウターリングギヤ
１５ ハイポイドピニオンギヤ
１６ 板ばね
Claims (7)
- 回転軸と同軸に配置されたハイポイドリングギヤと、
電動モータの回転軸に設けられ、該ハイポイドリングギヤと噛み合うハイポイドピニオンギヤとを備え、
該ハイポイドリングギヤは、内周側に設けられたインナーリングギヤと外周側に設けられたアウターリングギヤとを含み、
該インナーリングギヤは、該アウターリングギヤの軸部に固定された板ばねを介して連結され、該板ばねにより該ハイポイドピニオンギヤを押圧するように付勢され、該インナーリングギヤの外縁部と該アウターリングギヤの内縁部の間には該インナーリングギヤの外縁部と該アウターリングギヤの内縁部が常に非接触状態を保つようなクリアランスが設けられた、ハイポイドギヤ構造。 - 該インナーリングギヤは、該板ばねが撓んで該ハイポイドピニオンギヤと組み付いた状態で、該ハイポイドピニオンギヤと正規の噛み合い状態となるような形状を有している、請求項１に記載のハイポイドギヤ構造。
- 該板ばねは、リング状部分を有する板ばねであり、
該板ばねの内縁部には、該アウターリングギヤに対する該板ばねの回転を規制する回転規制部が設けられている、請求項１に記載のハイポイドギヤ構造。 - 該インナーリングギヤは、樹脂により形成される、請求項１に記載のハイポイドギヤ構造。
- 該インナーリングギヤは、該板ばねに設けられた台座にインサート成形されている、請求項４に記載のハイポイドギヤ構造。
- 該板ばねが撓んで該インナーリングギヤが該ハイポイドピニオンギヤと組み付いた状態で、該インナーリングギヤの歯面は、該アウターリングギヤの歯面に連続する形状を有している、請求項１に記載のハイポイドギヤ構造。
- 該インナーリングギヤの軸角は、該インナーリングギヤが該ハイポイドピニオンギヤとの噛み合いにおいて傾く軸角変化分ずらして歯切り加工されている、請求項２に記載のハイポイドギヤ構造。
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