JP3567963B2 - ハイポイドギヤ構造 - Google Patents
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Description
【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、歯打ち音等の異常音の発生を低減することができ、かつ、部品点数を大幅に削減でき、製品コストの安いハイポイドギヤ構造を提供することを目的とする。
【0008】
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、該ハイポイドリングギヤに回転力を伝達する伝達手段とを備え、該ハイポイドリングギヤは、該伝達手段を押圧する弾性部材を備えていて、該弾性部材は、一端が該伝達手段の一部を押圧する板ばねを含み、該板ばねは、該ハイポイドリングギヤの内周部に他端が固定されており、該伝達手段は、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を備え、該板ばねにより押圧される部分が凸状の曲面である押圧部を含んでいて、これにより上記目的が達成される。
【0014】
【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。
【0015】
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。
【0016】
電動パワーステアリング装置102は、ステアリングシャフト107と、ラック軸103とを有している。ステアリングシャフト107の回転は、ステアリングシャフト107と同軸に設けられたハイポイドピニオンギヤ104とラック軸103との間の噛み合いにより、ラック軸103の軸方向の運動に変換される。ラック軸103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103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。
【0017】
ステアリングシャフト107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108と、操舵輪(図示せず)側に連結される出力軸109とを含んでいる。
【0018】
出力軸109と同軸にハイポイドリングギヤ1が配置されている。ハイポイドリングギヤ1は、電動モータ113の回転軸114に設けられたハイポイドピニオンギヤ2と噛み合っている。
【0019】
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の例の要部断面図を示し、図2(c)はハイポイドギヤ構造の第1の例の要部平面図を示す。
【0020】
金属製のハイポイドリングギヤ1には、樹脂インナギヤ4が設けられている。樹脂インナギヤ4は、板ばね状部4cとギヤ部4aとを有しており、内周部4dがハイポイドリングギヤ1の軸受け部1aに固定されている。樹脂インナギヤ4は、樹脂の一体成形により作られる。
【0021】
樹脂インナーギヤ4のギヤ部4aの歯面は、ハイポイドピニオンギヤ2の組み付け前の状態において、ハイポイドリングギヤ1のギヤ部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。
【0022】
ハイポイドピニオンギヤ2と樹脂インナーギヤ4とを強制的に噛み合わせると、ハイポイドピニオンギヤ2は樹脂インナーギヤ4を押し下げる。このため、組み付け前は通常状態であった樹脂インナーギヤ4は、ハイポイドピニオンギヤ2と組み付けられると、板ばね状部4cにおいて撓んだ状態になる。この結果、樹脂インナーギヤ4は、板ばね状部4cによって、ハイポイドピニオンギヤ2に押しつけられるようにして、ハイポイドピニオンギヤ2と噛み合う。
【0023】
樹脂インナギヤ4用の樹脂材としては、熱可塑性から熱硬化性樹脂まで、ほとんどの材料が適用可能である。耐熱性、耐薬品性(グリス、油)、およびコストを考慮すると、ナイロン系、ポリアセタール、及び熱可塑性エラストマーの非強化、あるいはガラスファイバー、カーボンファイバー等で強化した材料が最も適している。
【0024】
このように、ハイポイドリングギヤ1は、内周部4dがハイポイドリングギヤ1の軸受け部1aに固定され、板ばね状部4cを有し、ハイポイドピニオンギヤ2を押圧する樹脂インナギヤ4を備えている。このため、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、樹脂インナギヤ4の板ばね状部4cを撓ませることで吸収される。この結果、路面入力等があった場合であっても、歯打ち音等の異常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ができる。特に、第1の例は、生産性、及びNV(Noise Vibration)特性に優れるという効果を有する。
【0025】
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。図3(a)はハイポイドギヤ構造の第2の例の平面図を示し、図3(b)はハイポイドギヤ構造の第2の例の要部断面図を示す。
【0026】
ハイポイドギヤ構造の第2の例は、インナギヤ5を弾性体で構成し、ハイポイドリングギヤ1の凹部に配置したことを特徴とする。ハイポイドリングギヤ1の歯面の内側に設けた溝に弾性体のギヤ5を挿入する。ギヤ5は、インサート成形によっても作ることができる。
【0027】
ハイポイドピニオンギヤ2と弾性体のギヤ5とを強制的に噛み合わせると、ハイポイドピニオンギヤ2はギヤ5を押し下げる。このため、組み付け前は通常状態であった弾性体のギヤ5は、ハイポイドピニオンギヤ2と組み付けられると、弾性により圧縮された状態になる。この結果、弾性体のギヤ5は、弾性によって、ハイポイドピニオンギヤ2に押しつけられるようにして、ハイポイドピニオンギヤ2と噛み合う。
【0028】
弾性体の材質は、ゴム系(NBR、EPDM、アクリルゴム、シリコンゴム等)や熱可塑性エラストマー等が適している。
【0029】
このように、ハイポイドリングギヤ1は、ハイポイドリングギヤ1の凹部に設けられ、ハイポイドピニオンギヤ2を押圧する弾性体のギヤ5を備えている。このため、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2に押しつけられている弾性体のギヤ5の撓みで吸収される。この結果、路面入力等があった場合であっても、歯打ち音等の異常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ができる。特に、第2の例は、コスト、生産性、組み付け性、バックリング、及びNV特性に優れるという効果を有する。
【0030】
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の例の平面図を示し、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。
【0031】
ハイポイドギヤ構造の第3の例では、第2の例と同様に、弾性体を用いた構成が用いられる。ハイポイドリングギヤ1の歯面の内側に弾性体6が埋め込まれる。弾性体6の先端にラウンド型(表面が曲面形状の)の凸部が一定の出代で設けられる。ハイポイドピニオンギヤ2の先端に丸棒7が設けられる。
【0032】
ハイポイドピニオンギヤ2とハイポイドリングギヤ1とを強制的に噛み合わせると、ハイポイドピニオンギヤ2の先端に設けられた丸棒7は弾性体6を押し下げる。このため、組み付け前は通常状態であった弾性体6は、ハイポイドピニオンギヤ2の先端に設けられた丸棒7と組み付けられると、弾性により圧縮された状態になる。この結果、弾性体6は、弾性によって、丸棒7に押しつけられる。
【0033】
組み付け状態において、丸棒7が弾性体6を圧縮した状態となっていることにより、ハイポイドリングギヤ1とハイポイドピニオンギヤ2との間のガタがなくなる。
【0034】
弾性体の材質は、第2の例の場合と同様に、ゴム系(NBR、EPDM、アクリルゴム、シリコンゴム等)や熱可塑性エラストマー等が適している。
【0035】
このように、ハイポイドリングギヤ1は、ハイポイドリングギヤ1の凹部に設けられ、ハイポイドピニオンギヤ2の先端に設けられた丸棒7を押圧する弾性体6を備えている。このため、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、丸棒7に押しつけられている弾性体6の撓みで吸収される。この結果、路面入力等があった場合であっても、歯打ち音等の異常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ができる。特に、第3の例は、第2の例と同様に、コスト、生産性、組み付け性、バックリング、及びNV特性に優れるという効果を有する。
【0036】
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)はハイポイドギヤ構造の第4の例の平面図を示し、図5(b)はハイポイドギヤ構造の第4の例の要部断面図を示す。
【0037】
ハイポイドギヤ構造の第4の例では、ハイポイドピニオンギヤの押圧方法を金属ばねによる方法とした構成が用いられる。板ばね8は、ラジアル方向(放射状)に櫛刃状に板ばねが切られている。板ばね8は、固定リング10によりハイポイドリングギヤ1に固定されている。ハイポイドピニオンギヤ2の先端に設けられた丸棒7には、丸棒7が板ばね8の上を転がりやすくするため、凸型形状部9が設けられている。
【0038】
ハイポイドピニオンギヤ2とハイポイドリングギヤ1とを強制的に噛み合わせると、ハイポイドピニオンギヤ2の先端に設けられた凸型形状部9は板ばね8を押し下げる。このため、組み付け前は通常状態であった板ばね8は、ハイポイドピニオンギヤ2の先端に設けられた凸型形状部9と組み付けられると、弾性により撓んだ状態になる。この結果、板ばね8は、弾性によって、丸棒7に設けられた凸型形状部9に押しつけられる。
【0039】
ハイポイドピニオンギヤ2をスムーズに回転させるため、櫛刃の幅はなるべく狭い方が好ましい。板ばねの材質は、ばね鋼の他、ハイポイドギヤ構造の第1の例で前述したような樹脂を用いることにより、NV特性を向上させることができる。
【0040】
このように、板ばね8は、複数の板状部分を含んでおり、電動モータの回転軸は、板ばね8により押圧される部分が曲面形状を有する凸型形状部9を含んでいる。このため、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、凸型形状部9を押圧している板ばね8の撓みで吸収される。この結果、路面入力等があった場合であっても、歯打ち音等の異常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ができる。また、ハイポイドピニオンギヤ2の回転がスムーズになる。
【0041】
特に、第4の例は、板ばねの材質を金属とした場合には、組み付け性、ばねの疲労に対する耐久性やクリープによるばねの撓み量の変化に関するばね耐久性、及びバックリングにおいて優れるという効果を有する。また、板ばねの材質を樹脂とした場合には、コスト、生産性、組み付け性、バックリング、及びNV特性に優れるという効果を有する。
【0042】
【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、ハイポイドリングギヤに電動モータから操舵補助力を伝達する伝達手段を押圧する弾性部材を備えている。
【0043】
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、伝達手段を押圧する弾性部材に吸収される。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常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の例の要部断面図であり、図2(c)はハイポイドギヤ構造の第1の例の要部平面図である。
【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3(a)はハイポイドギヤ構造の第2の例の平面図であり、図3(b)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の例の平面図を示し、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。
【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)はハイポイドギヤ構造の第4の例の平面図であり、図5(b)はハイポイドギヤ構造の第4の例の要部断面図である。
【符号の説明】
1 ハイポイドリングギヤ
2 ハイポイドピニオンギヤ
4 樹脂インナギヤ
4a ギヤ部
4c 板ばね状部
4d 内周部
Claims (1)
- 回転軸と同軸に配置されたハイポイドリングギヤと、該ハイポイドリングギヤに回転力を伝達する伝達手段とを備え、該ハイポイドリングギヤは、該伝達手段を押圧する弾性部材を備えていて、該弾性部材は、一端が該伝達手段の一部を押圧する板ばねを含み、該板ばねは、該ハイポイドリングギヤの内周部に他端が固定されており、該伝達手段は、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を備え、該板ばねにより押圧される部分が凸状の曲面である押圧部を含む、ハイポイドギヤ構造。
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