(57)【要約】【課題】切削加工手段であるホブの直径を変更することなく、ウォームとウォームホィールとの噛合状態を良好とする。【解決手段】ウォームホィール素形体の外周面に対して回転するホブの切削刃によって歯切り加工が行われている際、ホブがウォームホィール素形体の外周面に形成される歯型の歯幅方向の中央部近傍部位に到達したとき、ウォームホィール素形体の回転軸とホブの回転軸とが所定角度θだけ交差した状態を保持しながら、ウォームホィール素形体の回転軸方向（矢印Ｄ方向）に沿って前記ホブを所定長だけ変位させる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インボリュート歯型形状を有するウォームと噛合して回転するインボリュート歯溝形状を有するウォームホィールであって、
前記ウォームホィールの歯幅方向に沿った歯先の一部は、歯厚及び歯底が一定のはす歯に形成されていることを特徴とするウォームホィール。
【請求項２】
請求項１記載のウォームホィールにおいて、
前記ウォームホィールがはす歯に形成されている部分は、歯幅方向の中央部近傍部位であることを特徴とするウォームホィール。
【請求項３】
請求項１記載のウォームホィールにおいて、
前記ウォームホィールがはす歯に形成されている部分は、ウォームとウォームホィールとが接触する噛み合い部分であることを特徴とするウォームホィール。
【請求項４】
ウォームホィールの歯部を創成成形する切削加工手段を用いて前記ウォームホィールの歯部を創成成形する際、前記切削加工手段と前記ウォームホィールとを、該ウォームホィールの回転軸方向に所定長だけ相対的にずらして成形することを特徴とするウォームホィールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウォームと噛合して回転するウォームホィール及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、操舵補助力発生用モータを回転駆動させ、ウォームとウォームホィールとの噛合作用によって舵角が変化するように車輪に伝達する電動パワーステアリング装置が知られている。この場合、前記ウォームホィールは、例えば、合成樹脂材を、切削工具であるホブを用いてホブ加工することにより成形されている。
【０００３】
このウォームホィールのホブ加工に関し、例えば、特許文献１には、歯面にボイドが現れるのを回避するため、切削加工のための削り代を付与した状態の寸法形成を有する樹脂製ウォームホィールの素形体を金型成形した後、前記ウォームホィールの素形体に切削加工を施して所定のウォームホィールの歯面に仕上げる樹脂製ウォームホィールの製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３４９６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来では、ウォームホィールに対して歯切り加工を行うホブの直径をウォームの直径と比較して大きく形成し、ウォームの歯厚と比較してホブの歯厚を大きく設定しておくことにより、ウォームの歯部が接触するウォームホィールの隣接する歯部間における歯溝を前記ウォームの歯溝と比較して余分に（深く）切削している。
【０００６】
例えば、ホブの直径をウォームの直径と同一に設定して歯部間における歯溝を余分に切削しないウォームホィールを製造してウォームと噛合させた場合、ウォームがウォームホィールに対して噛み合い始める入口部分（歯底部分）を確保することができないという問題がある。また、ウォームに軸着されたウォームシャフトとウォームホィールに軸着されたウォームホィールシャフトとの組み付け位置の誤差を吸収（許容）することができないという他の問題がある。
【０００７】
さらに、ウォームに軸着されたウォームシャフトを回転駆動させるモータの振動によってウォームとウォームホィールとの噛合位置がずれてしまうため、このようなずれを吸収するためには、ウォームの歯厚と比較してホブの歯厚を大きく設定せざるを得ない。この結果、従来では、隣接する歯部間における歯溝を余分に（深く）切削したウォームホィールとウォームとを噛合させた際、ウォームホィールの歯部の剛性の低下や前記歯溝の影響によってガタが発生するという問題があった。
【０００８】
本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、切削加工手段であるホブの直径を変更することなく、ウォームとウォームホィールとの噛合状態を良好とすることが可能なウォームホィール及びその製造方法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】
【０００９】
前記の目的を達成するために、本発明は、インボリュート歯型形状を有するウォームと噛合して回転するインボリュート歯溝形状を有するウォームホィールであって、前記ウォームホィールの歯幅方向に沿った歯先の一部は、歯厚及び歯底が一定のはす歯に形成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、ウォームホィールの歯幅方向に沿った歯先の一部を歯厚及び歯底が一定のはす歯とすることにより、ウォームホィールを切削加工する切削加工手段との接触線である創成線を拡幅させ、ウォームの創成線とウォームホィールを切削加工する切削加工手段の創成線とのラインを一致させることができる。この結果、本発明では、ウォームの歯部とウォームホィールの歯部との噛合部位（接触部分、噛み合い部分）を増大させて前記噛合状態を最適化することができると共に、製造誤差や組み付け誤差等のアライメントエラーを抑制することができる。なお、ウォームの創成線とは、ウォームに対して砥石によって創成研削加工を行うときに前記砥石と被研削物の歯面との同時接触線をいう。
【００１１】
また、本発明によれば、前記ウォームホィールがはす歯に形成されている部分は、歯幅方向の中央部近傍部位、又は、ウォームとウォームホィールとが接触する噛み合い部分とすることにより、前記ウォームとウォームホィールとの噛合部位を増大させ、伝達される回転トルクのムラをなくして安定した噛み合い状態とすることができる。加えて、本発明では、従来のように大径のホブを使用していたものと比較して余分な切削（深い歯溝の切削）が不要となると共に、ウォームホィールがはす歯に形成されることで歯厚を大きくすることができるため、ウォームホィールの歯部の剛性を従来と比較して向上させることができる。
【００１２】
さらに、本発明は、ウォームホィールの歯部を創成成形する切削加工手段を用いて前記ウォームホィールの歯部を創成成形する際、前記切削加工手段と前記ウォームホィールとを、該ウォームホィールの回転軸方向に所定長だけ相対的にずらして成形することを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、このような製造方法を採用することにより、ウォームの創成線と切削加工手段の創成線とが重なるように回転軸方向のずれ量（変位量）を予め設定することができ、熟練者の経験や勘等にたよることがなく、机上（例えば、ＣＡＤ）において適切な回転軸方向のずれ量（変位量）を簡便且つ短時間で決定することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、切削加工手段であるホブの直径を変更することなく、ウォームとウォームホィールとの噛合状態を良好とすることが可能なウォームホィール及びその製造方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）は、ウォーム素形体をラック状砥石によって創成研削加工を行う状態を示す概略斜視図、（ｂ）は、ウォーム素形体に接触するラック状砥石の創成線を示す拡大斜視図である。
【図２】（ａ）は、ラック状砥石と接触する接触線の説明図、（ｂ）は、（ａ）の矢印Ｃ方向からみたウォーム創成線Ａの説明図である。
【図３】歯型に修正が施されていないホブの創成線Ｂとウォーム創成線Ａとを重ね合わせた状態を示した説明図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、ウォームとウォームホィールとの歯部同士の接触状態を示した説明図、（ｄ）は、前記接触状態と各創成線との位置関係を示した説明図、（ｅ）は、ウォームとウォームホィールとの噛合部位の移動状態を示した説明図である。
【図５】（ａ）は、ホブによってウォームホィール素形体を切削加工している状態を示す側面図、（ｂ）は、前記ウォーム素形体の正面図、（ｃ）は、ホブをウォームホィール素形体の回転軸方向に沿って変位させた状態を示す説明図、（ｄ）は、ホブを回転軸方向に変位させることによって成形されたウォームホィールとウォームとの歯面の接触状態を示す説明図、（ｅ）は、ウォーム創成線Ａと拡幅されたホブ創成線Ｂとの関係を示す説明図である。
【図６】（ａ）は、比較例において、ホブによってウォームホィール素形体の外周面に対して歯切り加工が行われている状態を示す斜視図、（ｂ）は、比較例において、前記ウォームホィールに形成された歯型の一部拡大斜視図、（ｃ）は、比較例において、ウォームの歯先とウォームホィールの歯底とが噛合した状態を、歯筋方向の切断面で示した部分拡大縦断面図、（ｄ）は、比較例において、ウォームホィールに形成された歯先の平面図である。
【図７】（ａ）は、本実施形態において、ホブによってウォームホィール素形体の外周面に対して歯切り加工が行われている状態を示す斜視図、（ｂ）は、本実施形態において、前記ウォームホィールに形成された歯型の一部拡大斜視図、（ｃ）は、本実施形態において、ウォームの歯先とウォームホィールの歯底とが噛合した状態を、歯筋方向の切断面で示した部分拡大縦断面図、（ｄ）は、本実施形態において、ウォームホィールに形成された歯先の平面図である。
【図８】回転軸方向に変位させる変位量Ｘの設定に供される説明図である。
【図９】（ａ）は、ホブの直径を大径化したときのウォーム創成線Ａとホブ創成線Ｂとの交差状態を示す説明図、（ｂ）は、ホブの直径を小径化したときのウォーム創成線Ａとホブ創成線Ｂとの交差状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
歯車の研削方法としては、一般的に、円板状の砥石による成形研削方法と、ラック又はねじ状の砥石によって研削する創成研削方法とが知られている。前記成形研削方法は、円板状の砥石を回転させながら、１歯溝の研削が終了する毎に被研削歯車を１歯分割り出し回転させて研削していく方法である。一方、創成研削方法は、例えば、ラック状砥石と被研削歯車とを歯車の噛み合いに対応する創成運動を与えて研削する方法である。
【００１７】
本実施形態では、ウォームホィールを切削する切削加工手段としてホブを用いると共に、前記ホブとウォームホィールとの創成運動に基づいてウォームホィールを製造するものである。
【００１８】
図１（ａ）は、ウォーム素形体をラック状砥石によって創成研削加工を行う状態を示す概略斜視図、図１（ｂ）は、ウォーム素形体に接触するラック状砥石の創成線を示す拡大斜視図である。先ず、ラック状砥石を用いてウォームを製造する。このウォームに形成される歯部は、ラック状砥石による研削加工が終了した後、歯厚が歯幅方向の両端部で厚く歯幅方向の中央部で薄くなるインボリュート歯型形状に歯型修正される。
【００１９】
図１（ａ）に示されるように、略円柱体からなるウォーム素形体に対してラック状砥石を周方向に回転させて創成研削加工を行う。ウォーム素形体を進み角の断面でみた場合、半径外方向に向かって最も突出している部分は、創成研削加工を行うときにラック状砥石と接触する接触線である（図１（ｂ）参照）。このラック状砥石とウォーム素形体の歯面との同時接触線を「創成線」という。
【００２０】
ラック状砥石によるウォームの創成線（以下、「ウォーム創成線Ａ」という）は、図１（ｂ）の太実線で示されるラインとして現れる。このライン上が、ウォームの歯部における最凸部分であると考えられる。なお、図１（ｂ）において、ＸＹＺは、相互に直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を示す。
【００２１】
図２（ａ）は、ラック状砥石と接触する接触線の説明図、図２（ｂ）は、図２（ａ）の矢印Ｃ方向からみたウォーム創成線Ａの説明図である。
【００２２】
このウォーム創成線Ａをウォームの軸方向（矢印Ｃ方向）からみると、図２（ｂ）に示されるように、ウォーム歯先円からウォーム歯底円に向かう所定角度傾斜した直線のイメージとして描出される。
【００２３】
次に、ウォームホィールの歯面について検討する。
このウォームホィールの歯面は、切削加工手段であるホブの外周面に形成された歯面が転写されたものである。従って、ホブもウォームと同様に考えることができ、ホブに対して創成線を引くことができる。なお、このウォームホィールは、インボリュート歯型形状を有するウォームと対応する形状からなり、前記ウォームの歯部が進入するインボリュート歯溝形状を有する。
【００２４】
図３は、歯型に修正が施されていないホブの創成線（以下、「ホブ創成線Ｂ」という）と前記ウォーム創成線Ａとを重ね合わせた状態を示した説明図である。図３から了解されるように、ホブ創成線Ｂは、所定角度傾斜した直線のイメージとなり、前記ウォーム創成線Ａと同一ラインとなることなく、ピッチ円直径（ＰＣＤ）付近で交差するように形成される。
【００２５】
なお、図３において、実線の大径円は、ホブに形成された歯部の歯先を結んだホブ歯先円、実線の小径円は、ホブに形成された歯部間の歯底を結んだホブ歯底円、破線の大径円は、ウォーム歯先円、破線の小径円は、ウォーム歯底円をそれぞれ示している。
【００２６】
このように、ウォーム創成線Ａとホブ創成線Ｂとが交差して同一ラインとならない場合、以下のことが想定される。
【００２７】
図４（ａ）〜（ｃ）は、ウォームとウォームホィールとの歯部同士の接触状態を示した説明図、図４（ｄ）は、前記接触状態と各創成線との位置関係を示した説明図、図４（ｅ）は、ウォームとウォームホィールとの噛合部位の移動状態を示した説明図である。
【００２８】
図４（ａ）〜（ｃ）に示されるような歯面接触のイメージにおいて、ウォーム歯先近傍部位とウォーム歯底近傍部位では、ウォームの歯部（歯先面）とウォームホィールの歯部（歯先面）とが相互の創成線Ａ、Ｂのライン上以外の部位で接触し、一方、ＰＣＤ近傍部位では、創成線Ａ、Ｂのライン上で接触する。
【００２９】
従って、ＰＣＤ近傍部位を除いたウォーム歯先近傍部位とウォーム歯底近傍部位では、ウォームとウォームホィールとの歯部同士の接触が不安定となるため、軸間変動や誤差伝達が発生するおそれがあり、また、伝達される回転トルクのムラや異音が発生するおそれがある。この場合、図４（ｅ）の移動状態を示す曲線に示されるように、ウォームとウォームホィールとの噛合部位は、各創成線Ａ、Ｂの間を曲線状に不安定に移動しているものと想定される。
【００３０】
本実施形態では、以上のような考察に基づき、ウォームホィールの歯型において、歯幅方向の一部をはす歯に形成することにより、上記問題を解決しており、この点ついて、以下、詳細に説明する。
【００３１】
図５（ａ）は、ホブによってウォームホィール素形体を切削加工している状態を示す側面図、図５（ｂ）は、前記ウォーム素形体の正面図、図５（ｃ）は、ホブをウォームホィール素形体の回転軸方向に沿って変位させた状態を示す説明図、図５（ｄ）は、ホブを回転軸方向に変位させることによって成形されたウォームホィールとウォームとの歯面の接触状態を示す説明図、図５（ｅ）は、ウォーム創成線Ａと拡幅されたホブ創成線Ｂとの関係を示す説明図である。
【００３２】
切削加工手段として機能するホブは、図示しないＮＣホブ研削盤により相互に直交するＸＹＺ軸の３軸を含む多軸に変位自在に設けられると共に、図示しないモータによって回転自在に設けられている。略円筒体からなる前記ホブの外周面には、ウォームの螺旋条を一定間隔で切り欠いて形成された複数の切削刃が設けられる。また、ウォームホィール素形体は、図示しないモータによって回転軸を回転中心として周方向に沿って回転可能に設けられる。
【００３３】
なお、ウォームホィール素形体は、例えば、中心部に金属製の芯材が設けられ前記芯材の外周面に樹脂製の環状体が外嵌されて構成された円板状部材、又は予め予備成形が施されることにより、歯丈及び歯厚が歯幅方向にわたって一定に形成された予備成形体のいずれであってもよい。
【００３４】
ホブは、ウォームホィール素形体の外周面に近接する位置に配置されると共に、ウォームホィール素形体の回転軸とホブの回転軸とが所定角度θだけ交差するように配置される（図５（ａ）参照）。なお、ウォームホィール素形体の外周面に対して切削加工（歯切り加工）を遂行する際、ウォームホィール素形体とホブとを同期させながらそれぞれ回転させた状態で、切削加工（歯切り加工）が行われる。
【００３５】
本実施形態では、ウォームホィール素形体の外周面に対して回転するホブの切削刃によって歯切り加工が行われている際、ホブがウォームホィール素形体の外周面に形成される歯型の歯幅方向の中央部近傍部位に到達したとき、ウォームホィール素形体の回転軸とホブの回転軸とが所定角度θだけ交差した状態を保持しながら、ウォームホィール素形体の回転軸方向（図５（ｃ）の矢印Ｄ方向）に沿って前記ホブを所定長（例えば、約０．５ｍｍ程度）だけ変位させる。
【００３６】
このように、本実施形態では、ウォームホィール素形体に対して歯部（歯型）を成形する際、ホブを回転させた状態で前記ホブをウォームホィール素形体の回転軸方向に所定長だけずらして成形することにより、ホブによってウォームホィールに転写されるホブ創成線Ｂを拡幅させて幅広な帯状体とすることができる（図５（ｄ）、（ｅ）参照）。
【００３７】
従って、本実施形態では、図５（ｅ）に示されるように、拡幅されたホブ創成線Ｂの帯状体の範囲内にウォーム創成線Ａが含まれて、前記ウォーム創成線Ａと前記ホブ創成線Ｂとのラインを一致させることができる。
【００３８】
次に、比較例を図６に示す。この比較例では、ウォームホィール素形体の外周面に対して回転するホブの切削刃によって歯切り加工が行われている際、ウォームホィール素形体の外周面に形成される歯型の歯幅方向の中央部近傍部位に到達したとき、ウォームホィール素形体の回転軸方向に沿って前記ホブを所定長だけ変位させることなく、そのまま歯切り加工を継続している。
【００３９】
図６（ａ）は、比較例において、ホブによってウォームホィール素形体の外周面に対して歯切り加工が行われている状態を示す斜視図、図６（ｂ）は、比較例において、前記ウォームホィールに形成された歯型の一部拡大斜視図、図６（ｃ）は、比較例において、ウォームの歯先とウォームホィールの歯底とが噛合した状態を、歯筋方向の切断面で示した部分拡大縦断面図、図６（ｄ）は、比較例において、ウォームホィールに形成された歯先の平面図である。
【００４０】
図７（ａ）は、本実施形態において、ホブによってウォームホィール素形体の外周面に対して歯切り加工が行われている状態を示す斜視図、図７（ｂ）は、本実施形態において、前記ウォームホィールに形成された歯型の一部拡大斜視図、図７（ｃ）は、本実施形態において、ウォームの歯先とウォームホィールの歯底とが噛合した状態を、歯筋方向の切断面で示した部分拡大縦断面図、図７（ｄ）は、本実施形態において、ウォームホィールに形成された歯先の平面図である。
【００４１】
比較例では、ウォームホィール素形体の回転軸方向に沿ってホブを変位させていないため、製造されたウォームホィールの歯底断面が円弧形状に形成され、ＰＣＤ部位においてのみウォーム創成線Ａとホブ創成線Ｂが一致する（図６（ｃ）参照）。また、比較例では、歯底形状に対応して平面視した歯先側面の形状が円弧状に形成されている（図６（ｄ）参照）。
【００４２】
これに対して、本実施形態では、ホブがウォームホィール素形体の歯幅方向の中央部近傍部位に到達したとき、ウォームホィール素形体の回転軸方向に沿って前記ホブを所定長（変位量Ｘ）だけ変位させることにより（図５（ｃ）参照）、歯底中央部（歯底中央部近傍）に断面直線状の平坦面部位Ｈを形成することができ（図７（ｃ）参照）、この平坦面部位Ｈによってホブ創成線Ｂを拡幅させることができる。また、本実施形態では、平面視した歯先側面の中央部に歯厚を一定とする直線状部位Ｓを形成することができる。
【００４３】
換言すると、本実施形態では、ウォームホィールの歯幅方向に沿った歯先の一部である中央部近傍部位に、前記直線状部位Ｓ及び前記平坦面部位Ｈによって歯厚及び歯底が一定のはす歯Ｇが形成される（図７（ｂ）、（ｄ）参照）。
【００４４】
従って、本実施形態では、はす歯Ｇが形成されることにより、比較例と比較してホブ創成線Ｂの範囲を拡大させて、前記拡大されたホブ創成線Ｂの範囲内でウォーム創成線Ａとラインを一致させることができる。この結果、本実施形態では、比較例と比較して、ウォームの歯部とウォームホィールの歯部との噛合部位（接触部分、噛み合い部分）を増大させて、製造誤差や組み付け誤差等のアライメントエラーを抑制することができる。加えて、本実施形態では、従来のように大径のホブを使用していたものと比較して余分な切削（深い歯溝の切削）が不要となると共に、ウォームホィールの歯幅方向に沿った歯先の一部である中央部近傍部位がはす歯Ｇに形成されることで歯厚を大きくすることができるため、ウォームホィールの歯部の剛性を従来と比較して向上させることができる。
【００４５】
なお、本実施形態では、ウォームホィール素形体に対してホブ側を回転軸方向に変位させているが、これに限定されるものではなく、ホブに対してウォームホィール素形体側を回転軸方向に変位させるようにしてもよく、ウォームホィール素形体とホブとの間で相対的に回転軸方向（矢印Ｄ方向）に所定長だけ変位させればよい。
【００４６】
図８は、回転軸方向に変位させる変位量Ｘの設定に供される説明図である。
図８に示されるように、ホブ又はウォームホィールのいずれか一方を回転軸方向に沿って相対的に変位させる変位量Ｘは、例えば、［（ウォーム創成線Ａとホブ創成線Ｂとのずれ量）×２＋（アライメントエラー量）］によって設定されるとよい。この場合、ウォーム創成線Ａとホブ創成線Ｂとは略中央部で交差して左右にずれ量が発生するために２倍とし、また、アライメントエラー量は、各部のばらつきによって発生するウォームの横方向のずれ量をいう。
【００４７】
従って、本実施形態では、拡幅されたホブ創成線Ｂの範囲内でウォーム創成線Ａを合わせるようにすることで、ウォームとウォームホィールとの噛み合い時における歯型干渉を回避して、噛み合い状態の最適化を達成することができる。
【００４８】
また、本実施形態では、ウォーム創成線Ａに対してホブ創成線Ｂの範囲が重なるように回転軸方向の変位量Ｘを予め設定することにより、熟練者の経験や勘等にたよることがなく、机上（例えば、ＣＡＤ）において適切な変位量Ｘを簡便且つ短時間で決定することができる。
【００４９】
なお、本実施形態では、ホブの直径を変更することなく、ホブ又はウォームホィール素形体を回転軸方向に沿って相対的に変位させることでアライメントエラーを抑制しているが、前記ホブの直径をできるだけ縮径して、ウォームの直径に近づけることにより、より一層アライメントエラーを抑制することができる。
【００５０】
図９（ａ）は、ホブの直径を大径化したときのウォーム創成線Ａとホブ創成線Ｂとの交差状態を示す説明図、図９（ｂ）は、ホブの直径を小径化したときのウォーム創成線Ａとホブ創成線Ｂとの交差状態を示す説明図である。
【００５１】
図９（ａ）と図９（ｂ）とを比較して了解されるように、ホブの直径を小径化してウォームの直径に近接させることにより、ウォーム創成線Ａとホブ創成線Ｂとの左右の交差量（ずれ量）が小さくなり、ホブ創成線Ｂの範囲を幅狭に設定することができるため、より一層アライメントエラーを抑制することができる。
【符号の説明】
【００５２】
Ａ    ウォーム創成線
Ｂ    ホブ創成線
Ｄ    変位方向
Ｇ    はす歯
Ｈ    平坦面部位
Ｓ    直線状部位
Ｘ    変位量
【図１】
2010209968.tif 000003
【図２】
2010209968.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010209968.tif 000006
【図５】
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【図６】
2010209968.tif 000008
【図７】
2010209968.tif 000009
【図８】
2010209968.tif 000010
【図９】
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