JP4586384B2 - 歯車の製造方法及び歯車製造用治具 - Google Patents

Description

本発明は、歯部の内周側に弾性環体を配設した歯車の製造方法及び歯車製造用治具に関する。

車両用の電動パワーステアリング装置は、操舵補助用の電動モータ及び該電動モータの回転力を舵取手段に伝える減速歯車機構を備えており、操舵輪の回転に応じた舵取手段の動作を前記電動モータの回転により補助し、舵取りのための運転者の労力負担を軽減するように構成されている。

前記減速歯車機構は、前記電動モータの出力軸に連結される小歯車と、該小歯車に噛合する大歯車とを備えており、前記大歯車が前記舵取手段の回転軸であるコラムシャフトの途中に外嵌固定されている。前記コラムシャフトは前記大歯車の軸方向両側に配置された転がり軸受を介してハウジング内に回転自在に支持されている。

前記電動モータを用いている電動パワーステアリング装置は、前記電動モータを駆動すると、前記小歯車が回転し、該小歯車と前記大歯車との間に、歯車のバックラッシュ及び噛合による振動音が発生する。また振動は、舵取手段に取り付けられている操舵輪に伝達されて運転者に伝わる。このため、車内に騒音が生じるとともに、運転者に不快感を与えるという問題があった。

そこで、前記コラムシャフトに外嵌された前記大歯車を、前記小歯車と噛合する歯部と、該歯部の内周側に配設した弾性環体と、該弾性環体の内周側に配設された金属環体とにより構成することにより、歯車のバックラッシュ及び噛合による振動及び騒音を前記弾性環体が吸収するものが考案されている（例えば、特許文献１。）。
実開昭６４−３２２７０号公報

しかしながら、特許文献１の大歯車にあっては、コラムシャフトに外嵌された金属環体と歯部との間に弾性環体を配設した構成をなしているため、前記コラムシャフトを固定して、歯切り前歯部の外周面に歯切り加工を行う場合に、歯切り前歯部に作用する力により前記弾性環体が歪み、前記歯切り前歯部が前記コラムシャフト又は金属環体に対して該コラムシャフトの軸方向及び軸径方向へ撓む。このため、前記コラムシャフト又は金属環体に対して、前記歯部の同心精度を向上することが困難であった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、歯部と金属環体の間に弾性環体を配設した歯車の歯部の同心精度を向上することができる歯車の製造方法及び歯車製造用治具を提供することを目的とする。

本発明の第１発明に係る歯車の製造方法は、環状の歯部と、該歯部の内周側に配設した弾性環体と、該弾性環体の内周側に配設された金属環体とを備える歯車の製造方法において、環状の歯切り前歯部の内周側に弾性環体を配設し、該弾性環体の内周側に金属環体を配設し、前記歯切り前歯部の１の側面に少なくとも１つの第１の嵌合部を形成し、前記金属環体の前記１の側面と同側面に少なくとも１つの第２の嵌合部を形成して歯切り前歯車を形成し、該歯切り前歯車を軸体に外嵌し、前記歯切り前歯車の外径より小さい寸法の一面を有し、該一面の中央部に前記軸体を挿嵌する孔部を有し、前記一面は前記第１及び第２の嵌合部夫々に嵌合する第１及び第２の被嵌合部が形成された固定治具に前記軸体を挿嵌し、前記第１及び第２の被嵌合部夫々を前記第１及び第２の嵌合部に嵌合し、前記歯切り前歯部を固定して、該歯切り前歯部の歯切り加工をすることを特徴とする。

本発明の第２発明に係る歯車の製造方法は、環状の歯部と、該歯部の内周側に配設した弾性環体と、該弾性環体の内周側に配設された金属環体とを備える歯車の製造方法において、環状の歯切り前歯部の内周側に弾性環体を配設し、該弾性環体の内周側に金属環体を配設し、前記歯切り前歯部の１の側面に少なくとも１つの第１の嵌合部を形成して歯切り前歯車を形成し、該歯切り前歯車を軸体に外嵌し、前記１の側面と同側の前記軸体の前記歯切り前歯車側外周面に少なくとも１つの第２の嵌合部を形成し、前記歯切り前歯車の外形より小さい寸法の一面を有し、該一面の中央部に前記軸体を挿嵌する孔部を有し、前記一面は前記第１の嵌合部に嵌合する第１の被嵌合部が形成され、前記孔部内側に前記第２の嵌合部に嵌合する第２の被嵌合部が形成された固定治具に前記軸体を挿嵌し、前記第１及び第２の被嵌合部夫々を前記第１及び第２の嵌合部に嵌合し、前記歯切り前歯部を固定して、該歯切り前歯部の歯切り加工をすることを特徴とする。

本発明の第３発明に係る歯車製造用治具は、環状の歯切り前歯部と、該歯切り前歯部の内周側に配設した弾性環体と、該弾性環体の内周側に配設された金属環体とを備える歯切り前歯車を外嵌した軸体を挿嵌して前記歯切り前歯部を固定する歯車製造用治具であって、前記歯切り前歯車の外形より小さい寸法の一面を有し、該一面の中央部に前記軸体を挿嵌する孔部を有し、前記一面は前記歯切り前歯部の１の側面に形成された少なくとも１つの第１の嵌合部と嵌合する第１の被嵌合部と、前記金属環体の前記１の側面と同側面に形成された少なくとも１つの第２の嵌合部に嵌合する第２の被嵌合部とを有することを特徴とする。

本発明の第４発明に係る歯車製造用治具は、環状の歯切り前歯部と、該歯切り前歯部の内周側に配設した弾性環体と、該弾性環体の内周側に配設された金属環体とを備える歯切り前歯車を外嵌した軸体を挿嵌して前記歯切り前歯部を固定する歯車製造用治具であって、前記歯切り前歯車の外形より小さい寸法の一面を有し、該一面の中央部に前記軸体を挿嵌する孔部を有し、前記一面は前記歯切り前歯部の１の側面に形成された少なくとも１つの第１の嵌合部と嵌合する第１の被嵌合部を有し、前記孔部内側は前記１の側面と同側の前記軸体の前記歯切り前歯車側外周面に形成された少なくとも１つの第２の嵌合部に嵌合する第２の被嵌合部を有することを特徴とする。

第１の発明及び第３の発明にあっては、前記軸体に挿嵌して前記歯車に固定される固定治具が、前記軸体に外嵌した金属環体と前記歯切り前歯部とに嵌合するため、前記金属環体と歯切り前歯部との間に弾性環体が配設されてあっても、前記固定治具により、前記金属環体と前記歯切り前歯部とが固定される。このため、前記歯切り前歯部の歯切り加工をして歯部を形成する場合に、前記歯切り前歯部に作用する力により該歯切り前歯部が前記弾性環体を介して前記金属環体に対して該軸体の軸方向及び径方向へ撓むことを防止することができる。

第２の発明及び第４の発明にあっては、前記軸体に挿嵌して前記歯車に固定される固定治具が、前記軸体と前記歯切り前歯部とに嵌合するため、前記金属環体と歯切り前歯部との間に弾性環体が配設されてあっても、前記固定治具により、前記軸体と前記歯切り前歯部とが固定される。このため、前記歯切り前歯部の歯切り加工をして歯部を形成する場合に、前記歯切り前歯部に作用する力により該歯切り前歯部が前記弾性環体を介して前記軸体に対して該軸体の軸方向及び径方向へ撓むことを防止することができる。

本発明にあっては、歯部と金属環体との間に弾性環体が配設された歯車の歯部の同心精度を向上することができる。

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
実施の形態１
図１は本発明に係る大歯車４を用いた電動パワーステアリング装置の全体の構成を示す断面図である。

電動パワーステアリング装置は、操舵補助用の電動モータ１と、電動モータ１の出力軸１１に連結された小歯車３及び小歯車３に噛合する大歯車４を有する減速歯車機構２と、減速歯車機構２を収容して支持するハウジング５と、減速歯車機構２に繋がる舵取手段６とを備えている。

舵取手段６は、上端部に舵取りのための操舵輪１２が連結される上側コラムシャフト６１と、上側コラムシャフト６１に連結されるトーションバー６３と、トーションバー６３に連結される下側コラムシャフト６４とを備えている。下側コラムシャフト６４は、図示しないユニバーサルジョイントを介してラックピニオン式の舵取機構に繋がる。

トーションバー６３の外周部には、操舵輪１２の回転により上側コラムシャフト６１に作用するトルクを検出するトルクセンサ７が配置されている。また、下側コラムシャフト６４には、大歯車４を外嵌して取り付けている。

この電動パワーステアリング装置は、操舵輪１２を回転させると、その操作により上側コラムシャフト６１にトルクが作用し、そのトルクをトルクセンサ７が検出する。検出したトルクに基づいて電動モータ１が駆動制御され、小歯車３が回転して大歯車４の回転により下側コラムシャフト６４が回転して、操舵力が補助される。

図２は本発明に係る大歯車４の正面図である。図において、４８は歯部であり、金属部４８ｂの外周が合成樹脂部４８ａであり、歯部４８の内周側にはゴム又は合成樹脂で構成される弾性環体４２が配設されている。弾性環体４２の内周側には金属環体４３が配設されてある。また、大歯車４は下側コラムシャフト６４に外嵌されている。

金属環体４３の表面には、下側コラムシャフト６４の中心と同心位置に適径の穴４５、４５…が等配に設けられている。同様に、歯部４８の金属部４８ｂの表面には、等配に適径の穴４５、４５…が設けられている。

図３は本発明に係る大歯車４及び固定治具８の構成を示す斜視図である。図において、４１は、歯切り前歯部であり、金属部４１ｂの外周に合成樹脂部４１ａが成形されている。８は中央部に下側コラムシャフト６４を挿嵌するための孔部（不図示）を有し、歯切り前歯部４１の外径より小さい寸法の側面に、歯切り前歯部４１及び金属環体４３に設けられた穴４５、４５…に嵌合するピン８１、８１…を備えた固定治具である。

次に、歯切り前歯部４１に歯切り加工をする方法について説明する。歯切り前歯部４１の内周側に弾性環体４２を配設し、該弾性環体４２の内周側に金属環体４３を配設して大歯車４を形成する。歯切り前歯部４１の金属部４１ｂの表面に、等配に適径の穴４５、４５…を形成する。金属環体４３の表面に、下側コラムシャフト６４の中心と同心位置に適径の穴４５、４５…を等配に形成する。下側コラムシャフト６４に大歯車４を外嵌し、固定治具８に下側コラムシャフト６４を挿嵌し、穴４５、４５…がピン８１、８１…に嵌合するようにして固定治具８を大歯車４に固定させる。これにより、歯切り前歯部４１と金属環体４３との間に弾性環体４２が配設されてあっても、歯切り前歯部４１と金属環体４３とは、固定治具８を介して固定されるため、歯切り加工の際に歯切り前歯部４１に対して軸方向及び軸径方向へ作用する力が生じた場合に、歯切り前歯部４１が金属環体４３に対して撓むことがなく、歯部４８の同心精度を高めることができる。

また、実施の形態１の方法を金属部４８ｂの外周に合成樹脂部４８ａが成形される前の歯車に適用することにより、歯切り加工時の撓みだけでなく、合成樹脂部４８ａの成形の際に金属部４８ｂに対して軸方向及び軸径方向へ作用する力が生じた場合においても、金属部４８ｂが金属環体４３に対して撓むことがなく、歯部４８の同心精度を高めることが可能である。

本実施の形態においては、穴４５、４５…は、歯切り前歯部４１、歯部４８及び金属環体４３夫々の表面に等配で４つ設けられているが、４つに限られることはなく、歯切り前歯部４１、歯部４８及び金属環体４３に夫々少なくとも１つ設けられてあればよい。また、必ずしも等配に設ける必要はなく、歯切り前歯部４１及び金属環体４３に固定した固定治具８が金属環体４３に対して歯切り前歯部４１を固定することができるものであれば、いずれの配置であってもよい。

本実施の形態においては、穴４５、４５…が設けられたが、穴に限られず、溝であってもよい。また、任意の断面形状を有する凹部であってもよい。さらに、穴４５、４５…に代えて、ピン状のものでもよく、任意の断面形状の突起部でもよい。この場合には、固定治具８のピン８１は、固定治具８が大歯車４に固定できるように必要に応じて変更する必要がある。

穴４５、４５…は、大歯車４の片側側面のみならず、両側側面に設けてもよい。また、固定治具８は、下側コラムシャフト６４に挿嵌できるものであれば、略円柱形状に限られるものではなく、下側コラムシャフト６４の軸周りに回動を制止できるものであれば任意の外形形状を有していてもよい。

以上説明した実施の形態では、大歯車４について穴４５、４５…を設ける構成としたが、これに限られるものではなく、小歯車３に設けてもよい。また、車両に使用される他の歯車に設けることもできる。

実施の形態２
図４は実施の形態２の大歯車４及び固定治具８の構成を示す斜視図である。図において、４５は、実施の形態１と同様に歯切り前歯部４１の金属部４１ｂの表面に設けられた穴である。大歯車４の近傍であって、下側コラムシャフト６４の外周にはセレーション４６が形成されている。固定治具８は、中央部に下側コラムシャフト６４に挿嵌するための孔部（不図示）を有し、側面に歯切り前歯部４１に設けられた穴４５、４５…に嵌合するピン８１、８１…を備えている。前記孔部の内側は、下側コラムシャフト６４の外周に形成されたセレーション４６に嵌合するセレーション８２が形成されている。

次に、歯切り前歯部４１に歯切り加工をする方法について説明する。大歯車４の形成は実施の形態１と同様であるので説明は省略する。下側コラムシャフト６４に大歯車４を外嵌し、固定治具８に下側コラムシャフト６４を挿嵌し、穴４５、４５…がピン８１、８１…に嵌合し、セレーション４６がセレーション８２に嵌合するようにして固定治具８を大歯車４に固定させる。これにより、実施の形態１の場合と同様に、歯切り前歯部４１と下側コラムシャフト６４とは、固定治具８を介して固定されるため、歯切り加工の際に歯切り前歯部４１に対して軸方向及び軸径方向へ作用する力が生じた場合に、歯切り前歯部４１が下側コラムシャフト６４に対して撓むことがなく、歯部４８の同心精度を高めることができる。

実施の形態２においては、下側コラムシャフト６４の外周にはセレーション４６が形成されているが、セレーション形状に限られず、スプライン形状などであってもよい。また、下側コラムシャフト６４の軸長方向に沿って適長の凸状突起部又は凹状の溝を少なくとも１つ設ける構成であってもよい。

実施の形態３
図５は実施の形態３の大歯車４及び固定治具８の構成を示す斜視図である。図において、４５は、実施の形態１と同様に歯切り前歯部４１の金属部４１ｂの表面に設けられた穴である。下側コラムシャフト６４の外周には軸長方向に平面部４７、４７を設けている。固定治具８は、中央部に下側コラムシャフト６４に挿嵌するための孔部（不図示）を有し、側面に歯切り前歯部４１に設けられた穴４５、４５…に嵌合するピン８１、８１…を備えている。前記孔部の内側は、下側コラムシャフト６４の外周に形成された平面部４７、４７に嵌合する平面部８３、８３が形成されている。

次に、歯切り前歯部４１に歯切り加工をする方法について説明する。大歯車４の形成は実施の形態１と同様であるので説明は省略する。下側コラムシャフト６４に大歯車４を外嵌し、固定治具８に下側コラムシャフト６４を挿嵌し、穴４５、４５…がピン８１、８１…に嵌合し、下側コラムシャフト６４の平面部４７が固定治具８の平面部８３に嵌合するようにして固定治具８を大歯車４に固定させる。これにより、実施の形態１の場合と同様に、歯切り前歯部４１と下側コラムシャフト６４とは、固定治具８を介して固定されるため、歯切り加工の際に歯切り前歯部４１に対して軸方向及び軸径方向へ作用する力が生じた場合に、歯切り前歯部４１が下側コラムシャフト６４に対して撓むことがなく、歯部４８の同心精度を高めることができる。

実施の形態３において、平面部４７は、下側コラムシャフト６４の外周に径方向に対向して２つ形成されていたが、２つに限られるものではなく、１つ、又は３つ以上であってもよい。平面部４７の数に対応して、固定治具８の孔部内側に形成された平面部８３の数を変更するのはいうまでもない。

本発明に係る大歯車を用いた電動パワーステアリング装置の全体の構成を示す断面図である。 本発明に係る大歯車の正面図である。 本発明に係る大歯車及び固定治具の構成を示す斜視図である。 実施の形態２の大歯車及び固定治具の構成を示す斜視図である。 実施の形態３の大歯車及び固定治具の構成を示す斜視図である。

符号の説明

１ 電動モータ
２ 減速歯車機構
３ 小歯車
４ 大歯車（歯車）
６ 舵取手段
７ トルクセンサ
８ 固定治具（歯車製造用治具）
４１ 歯切り前歯部
４１ａ 合成樹脂部
４１ｂ 金属部
４２ 弾性環体
４３ 金属環体
４５ 穴（第１及び第２の嵌合部、凹部）
４６ セレーション（第２の嵌合部）
４７ 平面部（第２の嵌合部）
４８ 歯部
４８ａ 合成樹脂部
４８ｂ 金属部
６１ 上側コラムシャフト
６４ 下側コラムシャフト（軸体）
８１ ピン（第１及び第２の被嵌合部）
８２ セレーション（第２の被嵌合部）
８３ 平面部（第２の被嵌合部）

Claims (4)

1. 環状の歯部と、該歯部の内周側に配設した弾性環体と、該弾性環体の内周側に配設された金属環体とを備える歯車の製造方法において、
   環状の歯切り前歯部の内周側に弾性環体を配設し、
   該弾性環体の内周側に金属環体を配設し、
   前記歯切り前歯部の１の側面に少なくとも１つの第１の嵌合部を形成し、
   前記金属環体の前記１の側面と同側面に少なくとも１つの第２の嵌合部を形成して歯切り前歯車を形成し、
   該歯切り前歯車を軸体に外嵌し、
   前記歯切り前歯車の外径より小さい寸法の一面を有し、該一面の中央部に前記軸体を挿嵌する孔部を有し、前記一面は前記第１及び第２の嵌合部夫々に嵌合する第１及び第２の被嵌合部が形成された固定治具に前記軸体を挿嵌し、
   前記第１及び第２の被嵌合部夫々を前記第１及び第２の嵌合部に嵌合し、
   前記歯切り前歯部を固定して、該歯切り前歯部の歯切り加工をすることを特徴とする歯車の製造方法。
2. 環状の歯部と、該歯部の内周側に配設した弾性環体と、該弾性環体の内周側に配設された金属環体とを備える歯車の製造方法において、
   環状の歯切り前歯部の内周側に弾性環体を配設し、
   該弾性環体の内周側に金属環体を配設し、
   前記歯切り前歯部の１の側面に少なくとも１つの第１の嵌合部を形成して歯切り前歯車を形成し、
   該歯切り前歯車を軸体に外嵌し、
   前記１の側面と同側の前記軸体の前記歯切り前歯車側外周面に少なくとも１つの第２の嵌合部を形成し、
   前記歯切り前歯車の外形より小さい寸法の一面を有し、該一面の中央部に前記軸体を挿嵌する孔部を有し、前記一面は前記第１の嵌合部に嵌合する第１の被嵌合部が形成され、前記孔部内側に前記第２の嵌合部に嵌合する第２の被嵌合部が形成された固定治具に前記軸体を挿嵌し、
   前記第１及び第２の被嵌合部夫々を前記第１及び第２の嵌合部に嵌合し、
   前記歯切り前歯部を固定して、該歯切り前歯部の歯切り加工をすることを特徴とする歯車の製造方法。
3. 環状の歯切り前歯部と、該歯切り前歯部の内周側に配設した弾性環体と、該弾性環体の内周側に配設された金属環体とを備える歯切り前歯車を外嵌した軸体を挿嵌して前記歯切り前歯部を固定する歯車製造用治具であって、
   前記歯切り前歯車の外形より小さい寸法の一面を有し、該一面の中央部に前記軸体を挿嵌する孔部を有し、前記一面は前記歯切り前歯部の１の側面に形成された少なくとも１つの第１の嵌合部と嵌合する第１の被嵌合部と、
   前記金属環体の前記１の側面と同側面に形成された少なくとも１つの第２の嵌合部に嵌合する第２の被嵌合部とを有することを特徴とする歯車製造用治具。
4. 環状の歯切り前歯部と、該歯切り前歯部の内周側に配設した弾性環体と、該弾性環体の内周側に配設された金属環体とを備える歯切り前歯車を外嵌した軸体を挿嵌して前記歯切り前歯部を固定する歯車製造用治具であって、
   前記歯切り前歯車の外形より小さい寸法の一面を有し、該一面の中央部に前記軸体を挿嵌する孔部を有し、前記一面は前記歯切り前歯部の１の側面に形成された少なくとも１つの第１の嵌合部と嵌合する第１の被嵌合部を有し、前記孔部内側は前記１の側面と同側の前記軸体の前記歯切り前歯車側外周面に形成された少なくとも１つの第２の嵌合部に嵌合する第２の被嵌合部を有することを特徴とする歯車製造用治具。

Images