歯車装置およびこれを含む電動パワーステアリング装置
【課題】小型で耐久性に優れた歯車装置を提供すること。
【解決手段】歯車装置は、金属製の第１の歯車としてのウォーム軸と、ウォーム軸に噛み合わされる第２の歯車としてのウォームホイール１２とを備える。ウォームホイール１２は、薄肉の金属板５０と金属板５０よりも硬度の低い薄肉の軟質板としての合成樹脂板５１とを歯幅方向Ｘ１に交互に多数枚積層してなる。ウォームホイール１２を形成するための歯車素体１２０〔図３（ｂ）を参照〕の階段状の歯面Ｑに、なじみ運転装置の金属製のなじみ歯体を噛み合わせて、なじみ運転を行い、ウォームホイール１２の歯面Ｐ〔図３（ａ）を参照〕を理想的な形状に仕上げる。歯当たりが良好となる。
【解決手段】歯車装置は、金属製の第１の歯車としてのウォーム軸と、ウォーム軸に噛み合わされる第２の歯車としてのウォームホイール１２とを備える。ウォームホイール１２は、薄肉の金属板５０と金属板５０よりも硬度の低い薄肉の軟質板としての合成樹脂板５１とを歯幅方向Ｘ１に交互に多数枚積層してなる。ウォームホイール１２を形成するための歯車素体１２０〔図３（ｂ）を参照〕の階段状の歯面Ｑに、なじみ運転装置の金属製のなじみ歯体を噛み合わせて、なじみ運転を行い、ウォームホイール１２の歯面Ｐ〔図３（ａ）を参照〕を理想的な形状に仕上げる。歯当たりが良好となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本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。
【背景技術】
【０００２】
電動パワーステアリング装置の減速機として用いる歯車装置として、ウォームギヤ機構がある。そのウォームギヤ機構に、環状の芯金と、芯金の外周に固定された樹脂部材とを備え、樹脂部材の外周に歯部を形成したウォームホイールが提案されている（例えば特許文献１を参照）。しかしながら、樹脂部材で高トルクを伝達する強度を確保する場合、ウォームホイールが大型化し、ひいては、減速機や電動パワーステアリング装置が大型になるという問題がある。
【０００３】
そこで、ウォームホイールを金属製とすることが考えられている。通例、電動パワーステアリング装置では、進み角を大きく確保する（例えば２０度）必要があるため、ウォームが細くなる傾向にある。このため、ウォームホイールの加工のための工具が細くなり、工具の強度が不足するおそれがある。したがって、工具強度が確保された太い工具を使用せざるを得ず、その結果、ウォームホイールの理想的な歯当たりを提供する理想的な歯面の形状が得られないので、可及的に歯当たりが悪くなる。また、金属製のウォームホイールは、樹脂製のものと比較して摩擦が大きいため、潤滑剤切れを起こし易い。
【０００４】
このように金属製の歯車では、歯当たりが悪くなることに加えて、潤滑剤切れを起こし易いので、耐久性が悪くなる。
一方、金属製の第１のギヤと、これに噛み合う第２のギヤとを備え、第２のギヤが、１枚の金属製の主ギヤと、少なくとも歯面が樹脂部材である１枚の複ギヤとを、軸方向に積層してなる伝達機構が提案されている（例えば特許文献２を参照）。
【０００５】
また、金属製の歯車本体の両側面に弾性板を積層して構成した歯車を用いたり、一対の分割体からなる歯車本体の上記一対の分割体間に弾性板を挟持して構成した歯車を用いたりする電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば特許文献３を参照）。
他方、高剛性部材と弾性変形し易い部材とを交互に積層した積層板を用いて、ウォームホイールを軸方向に予圧し、バックラッシを低減する電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば特許文献４を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００９−２２２１４９号公報
【特許文献２】特開２００９−２２８６９６号公報
【特許文献３】特開２００７−２３２１６１号公報
【特許文献４】特開２００２−６７９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２，３では、複合ギヤのなかで、金属製の主ギヤないし歯車本体が大部分の容積を占めており、上記の歯当たりや潤滑剤切れに関して、実質的に金属製の歯車と同様の問題を有している。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、小型で耐久性に優れた歯車装置および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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、金属製の第１の歯車（１１）と、上記第１の歯車に噛み合わされる第２の歯車（１２；１２Ａ；１２Ｃ）と、を備え、上記第２の歯車は、薄肉の金属板（５０；５０ａ，５０ｂ；５０ｃ）と上記金属板より硬度の低い薄肉の軟質板とを（５１；５１ａ；５１ｃ）とを歯幅方向（Ｘ１）に交互に多数枚積層してなる複合歯車であり、上記第２の歯車の歯面（Ｐ）が、金属製のなじみ歯体（６１〜６４）を噛み合わせてのなじみ運転により仕上げられている歯車装置（８）を提供する。
【０００９】
本発明によれば、第２の歯車において、積層された多数枚の金属板によって、相手方の金属製の第１の歯車との接触荷重を分散して受けることができ、小型でも十分な歯車強度を確保することができる。また、金属製のなじみ歯体を用いたなじみ運転により、第２の歯車の歯面として理想的な歯面を得ることができ、結果として、理想的な歯当たりを実現することができ、この点からも小型で耐久性を向上させることができる。
【００１０】
交互に積層されている軟質板としては、合成樹脂板、ゴム板または軟質金属板を用いることができる。特に、軟質板として合成樹脂板を用いた場合には、合成樹脂板の外周において、歯面の一部を構成している部分は、相手方の金属製の第１の歯車の歯面に対する摩擦が小さいので、潤滑剤切れを起こし難い。したがって、小型で耐久性に優れた第２の歯車を実現でき、ひいては、小型で耐久性に優れた歯車装置を実現することができる。
【００１１】
また、多数枚用いる薄肉の金属板として、プレス成形品を用いた場合には、安価に金属板の形状精度を得ることができる点で好ましい。また、上記第２の歯車の両側面が、上記金属板により構成されている場合には、第２の歯車の両側面の強度を向上させるうえで好ましい。
また、上記第２の歯車の歯幅方向に並ぶ上記金属板（５０ａ，５０ｂ）の歯（５３ａ，５３ｂ）は、交互の逆向きに周方向（Ｃ１）に位相をずらされており、上記軟質板は弾性を有している場合がある（請求項２）。この場合、第２の歯車において交互の逆向きに位相をずらされた金属板の歯が、第２の歯車の周方向に関して、軟質板の弾性による予圧を与えられた状態で、第１の歯車の歯と噛み合うので、両歯車間のバックラッシを０にすることができ、騒音低減とともに耐久性の向上に寄与することができる。
【００１２】
また、交互の逆向きに位相をずらされている上記金属板は、同一形状品を表裏逆にして構成された複数対の金属板を含む場合がある（請求項３）。この場合、バックラッシを０にしつつ、量産効果により製造コストを安価にすることができる。
また、上記第２の歯車の歯面において上記金属板および上記軟質板の少なくとも一方に、上記第２の歯車の回転に伴って第１の歯車に対する噛み合い領域に移動可能な潤滑剤収容凹部（５５）が形成されている場合がある（請求項４）。この場合、第２の歯車の回転に伴って、潤滑剤収容凹部に溜められた潤滑剤が噛み合い領域に供給されるので、長期にわたって良好な潤滑性を維持することができ、耐久性を向上することができる。
【００１３】
上記歯車装置を用いて電動モータの出力回転を減速する電動パワーステアリング装置（１００）であれば、小型で耐久性に優れている点で好ましい（請求項５）。
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述する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。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る歯車装置が減速機に適用された電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】（ａ）はウォームホイールの概略図であり、（ｂ）はウォームホイールを形成するための歯車素体の概略図である。
【図４】なじみ運転装置の概略図である。
【図５】（ａ）は本発明の別の実施の形態の歯車装置のウォームホーイルの概略断面図であり、（ｂ）はウォームホイールの歯の模式図である。
【図６】（ａ）は本発明のさらに別の実施の形態の歯車装置のウォームホイールの概略斜視図であり、（ｂ）はウォームホイールの金属板の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態の歯車装置を含む電動パワーステアリング装置の概略構成図である。
図１を参照して、電動パワーステアリング装置１００では、ステアリングホイール等の操舵部材１を取り付けている入力軸としての第１の操舵軸２と、ラックアンドピニオン機構等の転舵機構８１に連結される出力軸としての第２の操舵軸３とがトーションバー４を介して同軸的に連結されている。
【００１６】
転舵機構８１は、自在継手８２、中間軸８３および自在継手８４を介して第２の操舵軸３と連結されたピニオン軸８５と、ピニオン軸８５の端部近傍に設けられたピニオン歯８５ａに噛み合うラック歯８６ａを有して自動車の左右方向に延びる転舵軸としてのラックバー８６とを有している。ピニオン軸８５およびラックバー８６により転舵機構８１が構成されている。
【００１７】
ラックバー８６は車体に固定されるハウジング８７内に図示しない複数の軸受を介して直線往復動自在に支持されている。ラックバー８６の両端部はハウジング８７の両側へ突出し、各端部にはそれぞれタイロッド８８が結合されている。各タイロッド８８は対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する転舵輪８９に連結されている。
操舵部材１が操作されて第１の操舵軸２が回転されると、この回転がピニオン歯８５ａおよびラック歯８６ａによって、自動車の左右方向に沿ってのラックバー８６の直線運動に変換される。これにより、転舵輪８９の転舵が達成される。
【００１８】
第１及び第２の操舵軸２，３を支持するハウジング５は、例えばアルミニウム合金からなり、車体（図示せず）に取り付けられている。ハウジング５は、互いに嵌め合わされるセンサハウジング６とギヤハウジング７により構成されている。具体的には、ギヤハウジング７は筒状をなし、その上端の環状縁部７ａがセンサハウジング６の下端外周の環状段部６ａに嵌め合わされている。ギヤハウジング７は、ウォームギヤ機構からなる歯車装置８を収容し、センサハウジング６はトルクセンサ９及び制御基板１０等を収容している。ギヤハウジング７に歯車装置８を収容することで減速機９０が構成されている。
【００１９】
上記歯車装置８は、図２に示すように、電動モータＭの回転軸３２に例えばスプライン継手等の継手機構３３を介して連結される第１の歯車としてのウォーム軸１１と、このウォーム軸１１と噛み合い、且つ図１に示すように、第２の操舵軸３の軸方向中間部に一体回転可能で且つ軸方向移動を規制された第２の歯車としてのウォームホイール１２とを備える。図示していないが、ウォーム軸１１はギヤハウジング７内に一対の軸受を介して回転可能に支持されている。
【００２０】
ギヤハウジング７内において、ウォーム軸１１とウォームホイール１２の噛み合い部分Ａを少なくとも含む領域に潤滑剤が充填されている。すなわち、潤滑剤は噛み合い部分Ａのみに充填しても良いし、噛み合い部分Ａとウォーム軸１１の周縁全体に充填しても良いし、ギヤハウジング７内全体に充填しても良い。
第２の操舵軸３は、ウォームホイール１２を軸方向の上下に挟んで配置される第１及び第２の転がり軸受１３，１４により回転可能に支持されている。第１の転がり軸受１３の外輪１５は、センサハウジング６の下端の筒状突起６ｂ内に設けられた軸受保持孔１６に嵌め入れられて保持されている。第１の転がり軸受１３の外輪１５の上端面は環状の段部１７に当接しており、センサハウジング６に対する軸方向上方への移動が規制されている。一方、第１の転がり軸受１３の内輪１８は第２の操舵軸３に締まりばめにより嵌め合わされている。内輪１８の下端面はウォームホイール１２に当接している。
【００２１】
また、第２の転がり軸受１４の外輪１９は、ギヤハウジング７の軸受保持孔２０に嵌め入れられて保持されている。第２の転がり軸受１４の外輪１９の下端面は、環状の段部２１に当接し、ギヤハウジング７に対する軸方向下方への移動が規制されている。第２の転がり軸受１４の内輪２２は、第２の操舵軸３に一体回転可能で且つ軸方向相対移動を規制されて取り付けられている。内輪２２は第２の操舵軸３の段部２３と、第２の操舵軸３のねじ部に締め込まれるナット２４との間に挟持されている。
【００２２】
トーションバー４は第１及び第２の操舵軸２，３を貫通している。トーションバー４の上端４ａは、連結ピン２５により第１の操舵軸２と一体回転可能に連結され、トーションバー４の下端４ｂは、連結ピン２６により第２の操舵軸３と一体回転可能に連結されている。第２の操舵軸３の下端は、図示しない中間軸を介してラックアンドピニオン機構等の舵取機構に連結されている。上記の連結ピン２５は、第１の操舵軸２と同軸に配置される第３の操舵軸２７を、第１の操舵軸２と一体回転可能に連結している。第３の操舵軸２７はステアリングコラムを構成するチューブ２８内を貫通している。
【００２３】
第１の操舵軸２の上部は、例えば針状ころ軸受からなる第３の転がり軸受２９を介してセンサハウジング６に回転自在に支持されている。第１の操舵軸２の下部の縮径部３０と第２の操舵軸３の上部の孔３１とは、第１及び第２の操舵軸２，３の相対回転を所定の範囲に規制するように、回転方向に所定の遊びを設けて嵌め合わされている。次いで、図２を参照して、ウォーム軸１１はギヤハウジング７により保持される第４及び第５の転がり軸受３４，３５によりそれぞれ回転自在に支持されている。第４及び第５の転がり軸受３４，３５は例えば玉軸受からなる。
【００２４】
第４及び第５の転がり軸受３４，３５の内輪３６，３７がウォーム軸１１の対応するくびれ部に嵌合されている。また、第４及び第５の転がり軸受３４，３５の外輪３８，３９は、ギヤハウジング７の軸受保持孔４０，４１にそれぞれ保持されている。ギヤハウジング７は、ウォーム軸１１の周面の一部に対して径方向に対向する部分７ｂを含んでいる。また、ウォーム軸１１の一端部１１ａを支持する第４の転がり軸受３４の外輪３８は、ギヤハウジング７の段部４２に当接し位置決めされている。一方、第４の転がり軸受３４の内輪３６は、ウォーム軸１１の位置決め段部４３に当接することにより、ウォーム軸１１の他端部１１ｂ側への移動が規制されている。
【００２５】
ウォーム軸１１の他端部１１ｂ（継手側端部）の近傍を支持する第５の転がり軸受３５の内輪３７はウォーム軸１１の位置決め段部４４に当接することにより、ウォーム軸１１の一端部１１ａ側への移動が規制されている。また、第５の転がり軸受３５の外輪３９は予圧調整用のねじ部材４５により、第４の転がり軸受３４側へ付勢されている。ねじ部材４５は、ギヤハウジング７に形成されるねじ孔４６にねじ込まれることにより、一対の転がり軸受３４，３５に予圧を付与すると共に、ウォーム軸１１を軸方向に位置決めしている。ロックナット４７は予圧調整後のねじ部材４５を止定するためにねじ部材４５に係合されるナットである。
【００２６】
図３（ａ）に示すように、第２の歯車としてのウォームホイール１２は、薄肉の金属板５０と、金属板５０より硬度の低い軟質板としての薄肉の合成樹脂板５１とを歯幅方向Ｘ１に交互に積層してなる複合歯車である。ウォームホイール１２の両側面は、金属板５０により構成されている。ウォームホイール１２の歯５３の一対の歯面Ｐは、滑らかな湾曲状をなしており、歯５３の歯厚ｔ１が、歯幅方向Ｘ１の中央部に向かうにしたがって次第に薄くなるようにされている。
【００２７】
図１に示すように、金属板５０の外周に歯形形状が形成され、金属板５０の内周は円筒面に形成されている。同じく、合成樹脂板５１の外周に歯形形状が形成されている。合成樹脂板５１の内周は、金属板５０の内周の円筒面と等径の円筒面に形成されており、金属板５０および合成樹脂板５１は、同心に配置され、また、図示していないが、歯形に関して、各金属板５０および各合成樹脂板５１の周方向の位相が一致するように積層されている。
【００２８】
ウォームホイール１２を製造するときは、プレス成形により形成された金属板素体５００と合成樹脂板素体５１０とを交互に積層して、図３（ｂ）に示すような歯車素体１２０を、まず作成する。金属板素体５００は、例えばプレス加工により打ち抜き形成されたものからなる。
金属板素体５００は、肉厚方向（歯幅方向Ｘ１に相当）に関して均等な断面を有しており、合成樹脂板素体５１０は、肉厚方向（歯幅方向Ｘ１に相当）に関して均等な断面を有している。
【００２９】
歯車素体１２０の歯１３０の一対の歯面Ｑは、階段状をなしている。歯車素体１２０の歯厚１３０の歯厚ｔ２は、歯幅方向Ｘ１の中央部に向かうにしたがって、次第に薄くなるようにされている。また、各合成樹脂板素体５１０は、歯車素体１２０の軸方向の端部側に隣接する金属板素体５００と同じ形状、同じ大きさにされている。
次いで、歯車素体１２０に対して、図４に示すなじみ運転装置６０を用いて、適宜の負荷を与えながら、なじみ運転を行う。なじみ運転装置６０は、歯車素体１２０の回転域を臨む複数の位置にその軸点が互いに直交するように回転可能に支持され、ウォーム軸１１のウォームと等しい歯形（ウォームの設計寸法の中央値を実現した）金属製の、例えば第１〜第４のなじみ歯体６１，６２，６３，６４と、第１のなじみ歯体６１の一端にトルク伝達可能に連結されたモータ等の駆動部材６５とを有している。
【００３０】
各なじみ歯体６１〜６４の両端は、軸受６６によって回転可能に支持されている。また、第１のなじみ歯体６１の他端と第２のなじみ歯体６２の一端、第２のなじみ歯体６２の他端と第３のなじみ歯体６３の一端、第３のなじみ歯体６３の他端と第４のなじみ歯体６４の一端とが、夫々同期用の一対の傘歯車６７を介して連動回転されるようになっている。駆動部材６５を駆動することにより、第１のなじみ歯車６１を駆動し、傘歯車６７を介して第２〜第４のなじみ歯車６２，６３，６４を同期回転させるように構成してある。
【００３１】
なじみ運転装置６０は、回転可能に支持した歯車素体１２０に９０度の位相差で夫々のなじみ歯車６１〜６４を適宜の負荷で噛合させ、なじみ歯車６１〜６４を同期して正回転／逆回転させつつ歯車素体１２０を１／４回転ずつ従動回転させ、歯車素体１２０の歯に負荷を加える。
図３（ｂ）に示すような歯車素体１２０の階段状の歯面Ｑに、なじみ運転装置６０の金属製のなじみ歯体６１〜６４を噛み合わせ、負荷を加えたなじみ運転を行い、ウォームホイール１２の歯面Ｐを図３（ａ）に示すような滑らかな湾曲状に仕上げる。
【００３２】
なじみ運転装置６０のなじみ運転によって、金属板素体５００および合成樹脂板素体５１０の歯形が、なじみ歯体６１〜６４によって調整され、理想的な歯形形状を有するウォームホイール１２が得られる。特に、なじみ運転によって、合成樹脂板５１が当該合成樹脂板５１を挟んだ両側の金属板５０間を滑らかに接続するような形状に形成され、理想的な歯面Ｐの形状が得られる。
【００３３】
仮に、歯車素体と現実に組み合わされるウォーム軸を組み込んだ実機において、なじみ運転を行う場合には、各部品の寸法のばらつきを含んだ状態でのなじみ運転となるため、なじみ運転によって実機の歯車間のバックラッシが増大してしまい、その結果、実機となる電動パワーステアリング装置の使用の初期において、既にバックラッシが大きな状態となってしまうおそれがある。
【００３４】
これに対して、本実施の形態では、図４に示されるなじみ運転装置６０を用いて、互いに噛み合わされた歯車素体１２０およびなじみ歯体６１〜６４の位置精度が厳密に設定された状態で、比較的高い負荷を加えながら、なじみ運転を行うことにより、設計寸法に忠実なばらつきの少ない寸法精度、形状精度の歯面を持つウォームホイール１２を得ることができる。したがって、電動パワーステアリング装置１の使用初期において、歯車装置８として、適正なバックラッシ量を得ることが可能である。
【００３５】
本実施の形態によれば、第２の歯車としてのウォームホイール１２において、積層された多数枚の金属板５０によって、相手方の金属製の第１の歯車としてのウォーム軸１１との接触荷重を分散して受けることができ、小型でも十分な歯車強度を確保することができる。
また、金属製のなじみ歯体６１〜６４を用いたなじみ運転により、ウォームホイール１２の歯面として、理想的な歯面を得ることができ、結果として、理想的な歯当たりを実現することができ、この点からも小型で耐久性を向上させることができる。
【００３６】
また、交互に積層されている軟質板としての合成樹脂板５１の外周において、歯面の一部を構成している部分は、相手方の金属製のウォーム軸１１の歯面に対する摩擦が小さいので、潤滑剤切れを起こし難い。したがって、小型で耐久性に優れたウォームホイール１２を実現でき、ひいては、小型で耐久性に優れた歯車装置８を実現し、小型で耐久性に優れた電動パワーステアリング装置１を実現することができる。
【００３７】
特に、多数枚用いる薄肉の金属板５０として、プレス成形品を用いた場合には、安価に金属板５０の形状精度を得ることができる点で好ましい。また、図３（ａ）に示すように、ウォームホイール１２の両側面が、金属板５０により構成されている場合には、ウォームホイール１２の両側面の強度を向上させるうえで好ましい。
なお、金属板５０よりも硬度の低い軟質板として、上記の合成樹脂板５１に代えて、ゴム板を用いたり、例えばアルミニウム、黄銅、青銅等の軟質金属板を用いるようにしてもよい。
【００３８】
なお、図４のなじみ運転装置６０では、４つのなじみ歯体６１〜６４を用いたが、少なくとも１つのなじみ歯体を用いればよい。
次いで、図５（ａ）は本発明の別の実施の形態の歯車装置の第２の歯車としてのウォームホイール１２Ａの断面図であり、図５（ｂ）はウォームホイール１２Ａの要部の模式図である。
【００３９】
本実施の形態が図３の実施の形態と主に異なるのは、図５（ａ）に示すようにウォームホイール１２Ａの歯幅方向Ｘ１に交互に並ぶ同形状の金属板５０ａ，５０ｂが、図５（ｂ）に示すように、交互の逆向きに周方向に位相をずらされていることである。また、軟質板５１ａが弾性材により形成されていることである。すなわち、各金属板５０ａは同位相であり、各金属板５０ｂは同位相であり、金属板５０ａの歯５３ａとと金属板５０ｂの歯５３ｂとでは、例えば１〜２分程度、位相がずらされている。
【００４０】
上記弾性材は、有機材料（高分子材料）からなる。上記弾性材として、例えば、フッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン）、ポリエチレン、ポリエチレン多孔質樹脂、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、フラン樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変成ポリフェニレンオキシド、ポリブチレンテレフタレート、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアリレート、熱可塑性ポリエステルエラストマーなどの合成樹脂を用いることができる。また、上記弾性材として、例えば、ニトリルゴム、水素添加ニトリルゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、フルオロシリコーンゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレン、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴムなどのゴムを用いることができる。
【００４１】
本実施の形態によれば、図３の実施の形態と同じ作用効果を奏することに加えて、ウォームホイール１２Ａにおいて交互の逆向きに位相をずらされた金属板５０ａ，５０ｂの歯５３ａ，５３ｂが、ウォームホイール１２Ａの周方向に関して上記弾性材（上記の合成樹脂または上記のゴム）である軟質板５１ａの弾性による予圧を与えられた状態で、ウォーム軸１１の歯と噛み合うので、バックラッシを０にすることができる。騒音低減とともに耐久性の向上に寄与することができる。
【００４２】
特に、交互の逆向きに位相をずらされている金属板５０ａ，５０ｂが、同一形状品を表裏逆にして構成された複数対の金属板であれば、バックラッシを抑制しつつ、量産効果により製造コストを安価にすることができる。
本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、例えば、図６（ａ）に示すように、ウォームホイール１２Ｃの歯５３ｃの一対の歯面Ｐの少なくとも一方において、金属板５０ｃおよび軟質板５１ｃの少なくとも一方（図６の例では、金属板５０ｃ）に、回転に伴ってウォーム軸１１に対する噛み合い領域Ａに移動可能な潤滑剤収容凹部５５が、図６（ｂ）に示すように切欠き形成されていてもよい。軟質板５１ｃは、金属板５０ｃよりも硬度の低い合成樹脂板、ゴム板または軟質金属板により構成されている。
【００４３】
理想的な歯当たりを実現できる歯面Ｐの理想的な形状とした場合、歯当たりが面当たりとなり、潤滑剤の保持が悪くなる懸念があるが、本実施の形態では、ウォームホイール１２Ｃの回転に伴って、潤滑剤収容凹部５５に溜められた潤滑剤が噛み合い領域Ａに供給されるので、長期にわたって良好な潤滑性を維持することができ、耐久性をより向上することができる。なお、潤滑剤収容凹部５５は、少なくとも一部の金属板５０ｃまたは少なくとも一部の軟質板５１ｃの少なくとも一部の歯に形成されていればよい。
【００４４】
また、本発明は、第１の歯車としての金属歯車とこれに噛み合う第２の歯車（複合歯車）を有する種々の歯車装置に適用することができる。例えば、第１の歯車としてのラックおよび第２の歯車としてのピニオンを有する歯車装置に適用することもできる。その他、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。
【符号の説明】
【００４５】
１…操舵部材、８…歯車装置、１１…ウォーム軸（第１の歯車）、１２，１２Ａ，１２Ｃ…ウォームホイール（第２の歯車。複合歯車）、５０；５０ａ，５０ｂ；５０ｃ…金属板、５１…合成樹脂板（軟質板）、５１ａ；５１ｃ…軟質板、５３ａ，５３ｂ；５３ｃ…歯、５５…潤滑剤収容凹部、６０…なじみ運転装置、８１…転舵機構、１００…電動パワーステアリング装置、１２０…歯車素体、５００…金属板素体、５１０…合成樹脂板素体、Ａ…噛み合い領域、Ｍ…電動モータ、Ｐ…歯面、Ｘ１…歯幅方向
【技術分野】
【０００１】
本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。
【背景技術】
【０００２】
電動パワーステアリング装置の減速機として用いる歯車装置として、ウォームギヤ機構がある。そのウォームギヤ機構に、環状の芯金と、芯金の外周に固定された樹脂部材とを備え、樹脂部材の外周に歯部を形成したウォームホイールが提案されている（例えば特許文献１を参照）。しかしながら、樹脂部材で高トルクを伝達する強度を確保する場合、ウォームホイールが大型化し、ひいては、減速機や電動パワーステアリング装置が大型になるという問題がある。
【０００３】
そこで、ウォームホイールを金属製とすることが考えられている。通例、電動パワーステアリング装置では、進み角を大きく確保する（例えば２０度）必要があるため、ウォームが細くなる傾向にある。このため、ウォームホイールの加工のための工具が細くなり、工具の強度が不足するおそれがある。したがって、工具強度が確保された太い工具を使用せざるを得ず、その結果、ウォームホイールの理想的な歯当たりを提供する理想的な歯面の形状が得られないので、可及的に歯当たりが悪くなる。また、金属製のウォームホイールは、樹脂製のものと比較して摩擦が大きいため、潤滑剤切れを起こし易い。
【０００４】
このように金属製の歯車では、歯当たりが悪くなることに加えて、潤滑剤切れを起こし易いので、耐久性が悪くなる。
一方、金属製の第１のギヤと、これに噛み合う第２のギヤとを備え、第２のギヤが、１枚の金属製の主ギヤと、少なくとも歯面が樹脂部材である１枚の複ギヤとを、軸方向に積層してなる伝達機構が提案されている（例えば特許文献２を参照）。
【０００５】
また、金属製の歯車本体の両側面に弾性板を積層して構成した歯車を用いたり、一対の分割体からなる歯車本体の上記一対の分割体間に弾性板を挟持して構成した歯車を用いたりする電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば特許文献３を参照）。
他方、高剛性部材と弾性変形し易い部材とを交互に積層した積層板を用いて、ウォームホイールを軸方向に予圧し、バックラッシを低減する電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば特許文献４を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００９−２２２１４９号公報
【特許文献２】特開２００９−２２８６９６号公報
【特許文献３】特開２００７−２３２１６１号公報
【特許文献４】特開２００２−６７９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２，３では、複合ギヤのなかで、金属製の主ギヤないし歯車本体が大部分の容積を占めており、上記の歯当たりや潤滑剤切れに関して、実質的に金属製の歯車と同様の問題を有している。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、小型で耐久性に優れた歯車装置および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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、金属製の第１の歯車（１１）と、上記第１の歯車に噛み合わされる第２の歯車（１２；１２Ａ；１２Ｃ）と、を備え、上記第２の歯車は、薄肉の金属板（５０；５０ａ，５０ｂ；５０ｃ）と上記金属板より硬度の低い薄肉の軟質板とを（５１；５１ａ；５１ｃ）とを歯幅方向（Ｘ１）に交互に多数枚積層してなる複合歯車であり、上記第２の歯車の歯面（Ｐ）が、金属製のなじみ歯体（６１〜６４）を噛み合わせてのなじみ運転により仕上げられている歯車装置（８）を提供する。
【０００９】
本発明によれば、第２の歯車において、積層された多数枚の金属板によって、相手方の金属製の第１の歯車との接触荷重を分散して受けることができ、小型でも十分な歯車強度を確保することができる。また、金属製のなじみ歯体を用いたなじみ運転により、第２の歯車の歯面として理想的な歯面を得ることができ、結果として、理想的な歯当たりを実現することができ、この点からも小型で耐久性を向上させることができる。
【００１０】
交互に積層されている軟質板としては、合成樹脂板、ゴム板または軟質金属板を用いることができる。特に、軟質板として合成樹脂板を用いた場合には、合成樹脂板の外周において、歯面の一部を構成している部分は、相手方の金属製の第１の歯車の歯面に対する摩擦が小さいので、潤滑剤切れを起こし難い。したがって、小型で耐久性に優れた第２の歯車を実現でき、ひいては、小型で耐久性に優れた歯車装置を実現することができる。
【００１１】
また、多数枚用いる薄肉の金属板として、プレス成形品を用いた場合には、安価に金属板の形状精度を得ることができる点で好ましい。また、上記第２の歯車の両側面が、上記金属板により構成されている場合には、第２の歯車の両側面の強度を向上させるうえで好ましい。
また、上記第２の歯車の歯幅方向に並ぶ上記金属板（５０ａ，５０ｂ）の歯（５３ａ，５３ｂ）は、交互の逆向きに周方向（Ｃ１）に位相をずらされており、上記軟質板は弾性を有している場合がある（請求項２）。この場合、第２の歯車において交互の逆向きに位相をずらされた金属板の歯が、第２の歯車の周方向に関して、軟質板の弾性による予圧を与えられた状態で、第１の歯車の歯と噛み合うので、両歯車間のバックラッシを０にすることができ、騒音低減とともに耐久性の向上に寄与することができる。
【００１２】
また、交互の逆向きに位相をずらされている上記金属板は、同一形状品を表裏逆にして構成された複数対の金属板を含む場合がある（請求項３）。この場合、バックラッシを０にしつつ、量産効果により製造コストを安価にすることができる。
また、上記第２の歯車の歯面において上記金属板および上記軟質板の少なくとも一方に、上記第２の歯車の回転に伴って第１の歯車に対する噛み合い領域に移動可能な潤滑剤収容凹部（５５）が形成されている場合がある（請求項４）。この場合、第２の歯車の回転に伴って、潤滑剤収容凹部に溜められた潤滑剤が噛み合い領域に供給されるので、長期にわたって良好な潤滑性を維持することができ、耐久性を向上することができる。
【００１３】
上記歯車装置を用いて電動モータの出力回転を減速する電動パワーステアリング装置（１００）であれば、小型で耐久性に優れている点で好ましい（請求項５）。
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述する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。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る歯車装置が減速機に適用された電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】（ａ）はウォームホイールの概略図であり、（ｂ）はウォームホイールを形成するための歯車素体の概略図である。
【図４】なじみ運転装置の概略図である。
【図５】（ａ）は本発明の別の実施の形態の歯車装置のウォームホーイルの概略断面図であり、（ｂ）はウォームホイールの歯の模式図である。
【図６】（ａ）は本発明のさらに別の実施の形態の歯車装置のウォームホイールの概略斜視図であり、（ｂ）はウォームホイールの金属板の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態の歯車装置を含む電動パワーステアリング装置の概略構成図である。
図１を参照して、電動パワーステアリング装置１００では、ステアリングホイール等の操舵部材１を取り付けている入力軸としての第１の操舵軸２と、ラックアンドピニオン機構等の転舵機構８１に連結される出力軸としての第２の操舵軸３とがトーションバー４を介して同軸的に連結されている。
【００１６】
転舵機構８１は、自在継手８２、中間軸８３および自在継手８４を介して第２の操舵軸３と連結されたピニオン軸８５と、ピニオン軸８５の端部近傍に設けられたピニオン歯８５ａに噛み合うラック歯８６ａを有して自動車の左右方向に延びる転舵軸としてのラックバー８６とを有している。ピニオン軸８５およびラックバー８６により転舵機構８１が構成されている。
【００１７】
ラックバー８６は車体に固定されるハウジング８７内に図示しない複数の軸受を介して直線往復動自在に支持されている。ラックバー８６の両端部はハウジング８７の両側へ突出し、各端部にはそれぞれタイロッド８８が結合されている。各タイロッド８８は対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する転舵輪８９に連結されている。
操舵部材１が操作されて第１の操舵軸２が回転されると、この回転がピニオン歯８５ａおよびラック歯８６ａによって、自動車の左右方向に沿ってのラックバー８６の直線運動に変換される。これにより、転舵輪８９の転舵が達成される。
【００１８】
第１及び第２の操舵軸２，３を支持するハウジング５は、例えばアルミニウム合金からなり、車体（図示せず）に取り付けられている。ハウジング５は、互いに嵌め合わされるセンサハウジング６とギヤハウジング７により構成されている。具体的には、ギヤハウジング７は筒状をなし、その上端の環状縁部７ａがセンサハウジング６の下端外周の環状段部６ａに嵌め合わされている。ギヤハウジング７は、ウォームギヤ機構からなる歯車装置８を収容し、センサハウジング６はトルクセンサ９及び制御基板１０等を収容している。ギヤハウジング７に歯車装置８を収容することで減速機９０が構成されている。
【００１９】
上記歯車装置８は、図２に示すように、電動モータＭの回転軸３２に例えばスプライン継手等の継手機構３３を介して連結される第１の歯車としてのウォーム軸１１と、このウォーム軸１１と噛み合い、且つ図１に示すように、第２の操舵軸３の軸方向中間部に一体回転可能で且つ軸方向移動を規制された第２の歯車としてのウォームホイール１２とを備える。図示していないが、ウォーム軸１１はギヤハウジング７内に一対の軸受を介して回転可能に支持されている。
【００２０】
ギヤハウジング７内において、ウォーム軸１１とウォームホイール１２の噛み合い部分Ａを少なくとも含む領域に潤滑剤が充填されている。すなわち、潤滑剤は噛み合い部分Ａのみに充填しても良いし、噛み合い部分Ａとウォーム軸１１の周縁全体に充填しても良いし、ギヤハウジング７内全体に充填しても良い。
第２の操舵軸３は、ウォームホイール１２を軸方向の上下に挟んで配置される第１及び第２の転がり軸受１３，１４により回転可能に支持されている。第１の転がり軸受１３の外輪１５は、センサハウジング６の下端の筒状突起６ｂ内に設けられた軸受保持孔１６に嵌め入れられて保持されている。第１の転がり軸受１３の外輪１５の上端面は環状の段部１７に当接しており、センサハウジング６に対する軸方向上方への移動が規制されている。一方、第１の転がり軸受１３の内輪１８は第２の操舵軸３に締まりばめにより嵌め合わされている。内輪１８の下端面はウォームホイール１２に当接している。
【００２１】
また、第２の転がり軸受１４の外輪１９は、ギヤハウジング７の軸受保持孔２０に嵌め入れられて保持されている。第２の転がり軸受１４の外輪１９の下端面は、環状の段部２１に当接し、ギヤハウジング７に対する軸方向下方への移動が規制されている。第２の転がり軸受１４の内輪２２は、第２の操舵軸３に一体回転可能で且つ軸方向相対移動を規制されて取り付けられている。内輪２２は第２の操舵軸３の段部２３と、第２の操舵軸３のねじ部に締め込まれるナット２４との間に挟持されている。
【００２２】
トーションバー４は第１及び第２の操舵軸２，３を貫通している。トーションバー４の上端４ａは、連結ピン２５により第１の操舵軸２と一体回転可能に連結され、トーションバー４の下端４ｂは、連結ピン２６により第２の操舵軸３と一体回転可能に連結されている。第２の操舵軸３の下端は、図示しない中間軸を介してラックアンドピニオン機構等の舵取機構に連結されている。上記の連結ピン２５は、第１の操舵軸２と同軸に配置される第３の操舵軸２７を、第１の操舵軸２と一体回転可能に連結している。第３の操舵軸２７はステアリングコラムを構成するチューブ２８内を貫通している。
【００２３】
第１の操舵軸２の上部は、例えば針状ころ軸受からなる第３の転がり軸受２９を介してセンサハウジング６に回転自在に支持されている。第１の操舵軸２の下部の縮径部３０と第２の操舵軸３の上部の孔３１とは、第１及び第２の操舵軸２，３の相対回転を所定の範囲に規制するように、回転方向に所定の遊びを設けて嵌め合わされている。次いで、図２を参照して、ウォーム軸１１はギヤハウジング７により保持される第４及び第５の転がり軸受３４，３５によりそれぞれ回転自在に支持されている。第４及び第５の転がり軸受３４，３５は例えば玉軸受からなる。
【００２４】
第４及び第５の転がり軸受３４，３５の内輪３６，３７がウォーム軸１１の対応するくびれ部に嵌合されている。また、第４及び第５の転がり軸受３４，３５の外輪３８，３９は、ギヤハウジング７の軸受保持孔４０，４１にそれぞれ保持されている。ギヤハウジング７は、ウォーム軸１１の周面の一部に対して径方向に対向する部分７ｂを含んでいる。また、ウォーム軸１１の一端部１１ａを支持する第４の転がり軸受３４の外輪３８は、ギヤハウジング７の段部４２に当接し位置決めされている。一方、第４の転がり軸受３４の内輪３６は、ウォーム軸１１の位置決め段部４３に当接することにより、ウォーム軸１１の他端部１１ｂ側への移動が規制されている。
【００２５】
ウォーム軸１１の他端部１１ｂ（継手側端部）の近傍を支持する第５の転がり軸受３５の内輪３７はウォーム軸１１の位置決め段部４４に当接することにより、ウォーム軸１１の一端部１１ａ側への移動が規制されている。また、第５の転がり軸受３５の外輪３９は予圧調整用のねじ部材４５により、第４の転がり軸受３４側へ付勢されている。ねじ部材４５は、ギヤハウジング７に形成されるねじ孔４６にねじ込まれることにより、一対の転がり軸受３４，３５に予圧を付与すると共に、ウォーム軸１１を軸方向に位置決めしている。ロックナット４７は予圧調整後のねじ部材４５を止定するためにねじ部材４５に係合されるナットである。
【００２６】
図３（ａ）に示すように、第２の歯車としてのウォームホイール１２は、薄肉の金属板５０と、金属板５０より硬度の低い軟質板としての薄肉の合成樹脂板５１とを歯幅方向Ｘ１に交互に積層してなる複合歯車である。ウォームホイール１２の両側面は、金属板５０により構成されている。ウォームホイール１２の歯５３の一対の歯面Ｐは、滑らかな湾曲状をなしており、歯５３の歯厚ｔ１が、歯幅方向Ｘ１の中央部に向かうにしたがって次第に薄くなるようにされている。
【００２７】
図１に示すように、金属板５０の外周に歯形形状が形成され、金属板５０の内周は円筒面に形成されている。同じく、合成樹脂板５１の外周に歯形形状が形成されている。合成樹脂板５１の内周は、金属板５０の内周の円筒面と等径の円筒面に形成されており、金属板５０および合成樹脂板５１は、同心に配置され、また、図示していないが、歯形に関して、各金属板５０および各合成樹脂板５１の周方向の位相が一致するように積層されている。
【００２８】
ウォームホイール１２を製造するときは、プレス成形により形成された金属板素体５００と合成樹脂板素体５１０とを交互に積層して、図３（ｂ）に示すような歯車素体１２０を、まず作成する。金属板素体５００は、例えばプレス加工により打ち抜き形成されたものからなる。
金属板素体５００は、肉厚方向（歯幅方向Ｘ１に相当）に関して均等な断面を有しており、合成樹脂板素体５１０は、肉厚方向（歯幅方向Ｘ１に相当）に関して均等な断面を有している。
【００２９】
歯車素体１２０の歯１３０の一対の歯面Ｑは、階段状をなしている。歯車素体１２０の歯厚１３０の歯厚ｔ２は、歯幅方向Ｘ１の中央部に向かうにしたがって、次第に薄くなるようにされている。また、各合成樹脂板素体５１０は、歯車素体１２０の軸方向の端部側に隣接する金属板素体５００と同じ形状、同じ大きさにされている。
次いで、歯車素体１２０に対して、図４に示すなじみ運転装置６０を用いて、適宜の負荷を与えながら、なじみ運転を行う。なじみ運転装置６０は、歯車素体１２０の回転域を臨む複数の位置にその軸点が互いに直交するように回転可能に支持され、ウォーム軸１１のウォームと等しい歯形（ウォームの設計寸法の中央値を実現した）金属製の、例えば第１〜第４のなじみ歯体６１，６２，６３，６４と、第１のなじみ歯体６１の一端にトルク伝達可能に連結されたモータ等の駆動部材６５とを有している。
【００３０】
各なじみ歯体６１〜６４の両端は、軸受６６によって回転可能に支持されている。また、第１のなじみ歯体６１の他端と第２のなじみ歯体６２の一端、第２のなじみ歯体６２の他端と第３のなじみ歯体６３の一端、第３のなじみ歯体６３の他端と第４のなじみ歯体６４の一端とが、夫々同期用の一対の傘歯車６７を介して連動回転されるようになっている。駆動部材６５を駆動することにより、第１のなじみ歯車６１を駆動し、傘歯車６７を介して第２〜第４のなじみ歯車６２，６３，６４を同期回転させるように構成してある。
【００３１】
なじみ運転装置６０は、回転可能に支持した歯車素体１２０に９０度の位相差で夫々のなじみ歯車６１〜６４を適宜の負荷で噛合させ、なじみ歯車６１〜６４を同期して正回転／逆回転させつつ歯車素体１２０を１／４回転ずつ従動回転させ、歯車素体１２０の歯に負荷を加える。
図３（ｂ）に示すような歯車素体１２０の階段状の歯面Ｑに、なじみ運転装置６０の金属製のなじみ歯体６１〜６４を噛み合わせ、負荷を加えたなじみ運転を行い、ウォームホイール１２の歯面Ｐを図３（ａ）に示すような滑らかな湾曲状に仕上げる。
【００３２】
なじみ運転装置６０のなじみ運転によって、金属板素体５００および合成樹脂板素体５１０の歯形が、なじみ歯体６１〜６４によって調整され、理想的な歯形形状を有するウォームホイール１２が得られる。特に、なじみ運転によって、合成樹脂板５１が当該合成樹脂板５１を挟んだ両側の金属板５０間を滑らかに接続するような形状に形成され、理想的な歯面Ｐの形状が得られる。
【００３３】
仮に、歯車素体と現実に組み合わされるウォーム軸を組み込んだ実機において、なじみ運転を行う場合には、各部品の寸法のばらつきを含んだ状態でのなじみ運転となるため、なじみ運転によって実機の歯車間のバックラッシが増大してしまい、その結果、実機となる電動パワーステアリング装置の使用の初期において、既にバックラッシが大きな状態となってしまうおそれがある。
【００３４】
これに対して、本実施の形態では、図４に示されるなじみ運転装置６０を用いて、互いに噛み合わされた歯車素体１２０およびなじみ歯体６１〜６４の位置精度が厳密に設定された状態で、比較的高い負荷を加えながら、なじみ運転を行うことにより、設計寸法に忠実なばらつきの少ない寸法精度、形状精度の歯面を持つウォームホイール１２を得ることができる。したがって、電動パワーステアリング装置１の使用初期において、歯車装置８として、適正なバックラッシ量を得ることが可能である。
【００３５】
本実施の形態によれば、第２の歯車としてのウォームホイール１２において、積層された多数枚の金属板５０によって、相手方の金属製の第１の歯車としてのウォーム軸１１との接触荷重を分散して受けることができ、小型でも十分な歯車強度を確保することができる。
また、金属製のなじみ歯体６１〜６４を用いたなじみ運転により、ウォームホイール１２の歯面として、理想的な歯面を得ることができ、結果として、理想的な歯当たりを実現することができ、この点からも小型で耐久性を向上させることができる。
【００３６】
また、交互に積層されている軟質板としての合成樹脂板５１の外周において、歯面の一部を構成している部分は、相手方の金属製のウォーム軸１１の歯面に対する摩擦が小さいので、潤滑剤切れを起こし難い。したがって、小型で耐久性に優れたウォームホイール１２を実現でき、ひいては、小型で耐久性に優れた歯車装置８を実現し、小型で耐久性に優れた電動パワーステアリング装置１を実現することができる。
【００３７】
特に、多数枚用いる薄肉の金属板５０として、プレス成形品を用いた場合には、安価に金属板５０の形状精度を得ることができる点で好ましい。また、図３（ａ）に示すように、ウォームホイール１２の両側面が、金属板５０により構成されている場合には、ウォームホイール１２の両側面の強度を向上させるうえで好ましい。
なお、金属板５０よりも硬度の低い軟質板として、上記の合成樹脂板５１に代えて、ゴム板を用いたり、例えばアルミニウム、黄銅、青銅等の軟質金属板を用いるようにしてもよい。
【００３８】
なお、図４のなじみ運転装置６０では、４つのなじみ歯体６１〜６４を用いたが、少なくとも１つのなじみ歯体を用いればよい。
次いで、図５（ａ）は本発明の別の実施の形態の歯車装置の第２の歯車としてのウォームホイール１２Ａの断面図であり、図５（ｂ）はウォームホイール１２Ａの要部の模式図である。
【００３９】
本実施の形態が図３の実施の形態と主に異なるのは、図５（ａ）に示すようにウォームホイール１２Ａの歯幅方向Ｘ１に交互に並ぶ同形状の金属板５０ａ，５０ｂが、図５（ｂ）に示すように、交互の逆向きに周方向に位相をずらされていることである。また、軟質板５１ａが弾性材により形成されていることである。すなわち、各金属板５０ａは同位相であり、各金属板５０ｂは同位相であり、金属板５０ａの歯５３ａとと金属板５０ｂの歯５３ｂとでは、例えば１〜２分程度、位相がずらされている。
【００４０】
上記弾性材は、有機材料（高分子材料）からなる。上記弾性材として、例えば、フッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン）、ポリエチレン、ポリエチレン多孔質樹脂、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、フラン樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変成ポリフェニレンオキシド、ポリブチレンテレフタレート、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアリレート、熱可塑性ポリエステルエラストマーなどの合成樹脂を用いることができる。また、上記弾性材として、例えば、ニトリルゴム、水素添加ニトリルゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、フルオロシリコーンゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレン、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴムなどのゴムを用いることができる。
【００４１】
本実施の形態によれば、図３の実施の形態と同じ作用効果を奏することに加えて、ウォームホイール１２Ａにおいて交互の逆向きに位相をずらされた金属板５０ａ，５０ｂの歯５３ａ，５３ｂが、ウォームホイール１２Ａの周方向に関して上記弾性材（上記の合成樹脂または上記のゴム）である軟質板５１ａの弾性による予圧を与えられた状態で、ウォーム軸１１の歯と噛み合うので、バックラッシを０にすることができる。騒音低減とともに耐久性の向上に寄与することができる。
【００４２】
特に、交互の逆向きに位相をずらされている金属板５０ａ，５０ｂが、同一形状品を表裏逆にして構成された複数対の金属板であれば、バックラッシを抑制しつつ、量産効果により製造コストを安価にすることができる。
本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、例えば、図６（ａ）に示すように、ウォームホイール１２Ｃの歯５３ｃの一対の歯面Ｐの少なくとも一方において、金属板５０ｃおよび軟質板５１ｃの少なくとも一方（図６の例では、金属板５０ｃ）に、回転に伴ってウォーム軸１１に対する噛み合い領域Ａに移動可能な潤滑剤収容凹部５５が、図６（ｂ）に示すように切欠き形成されていてもよい。軟質板５１ｃは、金属板５０ｃよりも硬度の低い合成樹脂板、ゴム板または軟質金属板により構成されている。
【００４３】
理想的な歯当たりを実現できる歯面Ｐの理想的な形状とした場合、歯当たりが面当たりとなり、潤滑剤の保持が悪くなる懸念があるが、本実施の形態では、ウォームホイール１２Ｃの回転に伴って、潤滑剤収容凹部５５に溜められた潤滑剤が噛み合い領域Ａに供給されるので、長期にわたって良好な潤滑性を維持することができ、耐久性をより向上することができる。なお、潤滑剤収容凹部５５は、少なくとも一部の金属板５０ｃまたは少なくとも一部の軟質板５１ｃの少なくとも一部の歯に形成されていればよい。
【００４４】
また、本発明は、第１の歯車としての金属歯車とこれに噛み合う第２の歯車（複合歯車）を有する種々の歯車装置に適用することができる。例えば、第１の歯車としてのラックおよび第２の歯車としてのピニオンを有する歯車装置に適用することもできる。その他、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。
【符号の説明】
【００４５】
１…操舵部材、８…歯車装置、１１…ウォーム軸（第１の歯車）、１２，１２Ａ，１２Ｃ…ウォームホイール（第２の歯車。複合歯車）、５０；５０ａ，５０ｂ；５０ｃ…金属板、５１…合成樹脂板（軟質板）、５１ａ；５１ｃ…軟質板、５３ａ，５３ｂ；５３ｃ…歯、５５…潤滑剤収容凹部、６０…なじみ運転装置、８１…転舵機構、１００…電動パワーステアリング装置、１２０…歯車素体、５００…金属板素体、５１０…合成樹脂板素体、Ａ…噛み合い領域、Ｍ…電動モータ、Ｐ…歯面、Ｘ１…歯幅方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の第１の歯車と、上記第１の歯車に噛み合わされる第２の歯車と、を備え、
上記第２の歯車は、薄肉の金属板と上記金属板より硬度の低い薄肉の軟質板とを歯幅方向に交互に多数枚積層してなる複合歯車であり、
上記第２の歯車の歯面が、金属製のなじみ歯体を噛み合わせてのなじみ運転により仕上げられている歯車装置。
【請求項２】
請求項１において、上記第２の歯車の歯幅方向に並ぶ上記金属板の歯は、交互の逆向きに周方向に位相をずらされており、
上記軟質板は弾性を有している歯車装置。
【請求項３】
請求項２において、交互の逆向きに位相をずらされている上記金属板は、同一形状品を表裏逆にして構成された複数対の金属板を含む歯車装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項において、上記第２の歯車の歯面において上記金属板および上記軟質板の少なくとも一方に、上記第２の歯車の回転に伴って第１の歯車に対する噛み合い領域に移動可能な潤滑剤収容凹部が形成されている歯車装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１項に記載の歯車装置を用いて電動モータの出力回転を減速する電動パワーステアリング装置。
【請求項１】
金属製の第１の歯車と、上記第１の歯車に噛み合わされる第２の歯車と、を備え、
上記第２の歯車は、薄肉の金属板と上記金属板より硬度の低い薄肉の軟質板とを歯幅方向に交互に多数枚積層してなる複合歯車であり、
上記第２の歯車の歯面が、金属製のなじみ歯体を噛み合わせてのなじみ運転により仕上げられている歯車装置。
【請求項２】
請求項１において、上記第２の歯車の歯幅方向に並ぶ上記金属板の歯は、交互の逆向きに周方向に位相をずらされており、
上記軟質板は弾性を有している歯車装置。
【請求項３】
請求項２において、交互の逆向きに位相をずらされている上記金属板は、同一形状品を表裏逆にして構成された複数対の金属板を含む歯車装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項において、上記第２の歯車の歯面において上記金属板および上記軟質板の少なくとも一方に、上記第２の歯車の回転に伴って第１の歯車に対する噛み合い領域に移動可能な潤滑剤収容凹部が形成されている歯車装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１項に記載の歯車装置を用いて電動モータの出力回転を減速する電動パワーステアリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１２７７２２（Ｐ２０１１−１２７７２２Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８８４０８（Ｐ２００９−２８８４０８）
【出願日】平成２１年１２月１８日（２００９．１２．１８）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１８日（２００９．１２．１８）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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