(57)【要約】【課題】  ハウジング、芯体、環状歯体、ウォーム等各部材の素材を任意に選択可能であり、減速機部分の温度が基準温度である場合は勿論のこと、基準温度より所定量低い設定温度に低下した場合にも、ウォームとウォームホイールの噛み合いを適切に設定し得るウォーム式減速機を提供する。【解決手段】  ウォームホイール２１の環状歯体２１Ｂにおける歯部２１ｂにて、ウォームホイール軸方向幅Ｗがウォーム２２の歯部直径Ｄより大きくされ、ウォーム周方向での長さがウォーム２２の略半円外周まで延ばされている。基準温度では、歯部２１ｂの歯底小径部分ｄとウォームの歯部２２ａが第１設定与圧で噛合し、歯部２１ｂの歯底大径部分ｅとウォームの歯部２２ａが離間する。基準温度より所定量低い設定温度では、歯部２１ｂの歯底大径部分ｅ１とウォームの歯部２２ａが第２設定与圧で噛合し、歯部２１ｂの歯底小径部分ｄ１とウォームの歯部２２ａが離間する。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製のハウジングに回転可能に支持されている金属製の芯体と、この芯体の外周に一体的に設けられて環状の外周部に歯底を略円弧形状とされた歯部が形成されている合成樹脂製の環状歯体からなるウォームホイールと、このウォームホイールの歯部に噛み合う歯部を外周部に形成されていて前記ハウジングに回転可能に支持されている金属製のウォームによって構成されていて、前記ウォームの回転を前記ウォームホイールの回転に減速して伝達するウォーム式減速機において、前記環状歯体における歯部のウォームホイール軸方向での幅を前記ウォームの歯部直径よりも大きくするとともに、前記環状歯体における歯部のウォーム周方向での長さを前記ウォームの略半円外周まで延ばして、基準温度での使用時には、前記環状歯体における歯部の歯底小径部分と前記ウォームの歯部が第１設定与圧で噛合し、前記環状歯体における歯部の歯底大径部分と前記ウォームの歯部が離間するように、前記基準温度より所定量低い設定温度での使用時には、前記環状歯体における歯部の歯底大径部分と前記ウォームの歯部が第２設定与圧で噛合し、前記環状歯体における歯部の歯底小径部分と前記ウォームの歯部が離間するように設定したことを特徴とするウォーム式減速機。
【請求項２】
請求項１に記載のウォーム式減速機は、前記ウォームが電気モータによって回転されるように構成されていて、車両用の電動式舵取装置に採用されていることを特徴とするウォーム式減速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウォーム式減速機に関し、例えば、車両用の電動式舵取装置において、その減速機として採用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
ウォーム式減速機の一つとして、金属製のハウジングに回転可能に支持されている金属製の芯体と、この芯体の外周に一体的に設けられて環状の外周部に歯底を略円弧形状とされた歯部が形成されている合成樹脂製の環状歯体からなるウォームホイールと、このウォームホイールの歯部に噛み合う歯部を外周部に形成されていて前記ハウジングに回転可能に支持されている金属製のウォームによって構成されているものがあり、例えば、下記特許文献１に示されている。
【特許文献１】特開２００２−３９３３１号公報
【０００３】
上記した特許文献１に示されているウォーム式減速機では、減速機部分の温度が上昇した場合においても、ウォームとウォームホイール間に噛み合い詰まりが発生しないように、ハウジング、芯体、環状歯体、ウォーム等各部材の噛み合いに関連する寸法と線膨張係数（素材によって一義的に決まるもの）の関係が定められている。このため、ハウジング、芯体、環状歯体、ウォーム等各部材の噛み合いに関連する寸法と素材を自由に選択することができなくて、素材選択困難に伴うコストアップが生じるおそれがある。
【０００４】
また、上記した特許文献１に示されているウォーム式減速機では、減速機部分の温度が例えば、マイナス３０〜４０℃程度に低下した場合の課題（例えば、２５℃程度の基準温度でのウォームとウォームホイールの噛み合いが適切となるように設定した場合、各部材の収縮に伴って、ウォームとウォームホイールの噛み合い部分においてバックラッシュが大きくなり、歯打ち音の原因となるといった課題）について何も記載されていない。
【発明の開示】
【０００５】
本発明は、上記した実状に鑑みなされたものであり、ハウジング、芯体、環状歯体、ウォーム等各部材の素材を任意に選択可能であり、かつ、減速機部分の温度が例えば、２５℃程度の基準温度である場合は勿論のこと、例えば、マイナス３０〜４０℃程度の設定温度に低下した場合にも、ウォームとウォームホイールの噛み合いを適切に設定し得るウォーム式減速機を提供することを目的としている。
【０００６】
上記した目的を達成するために、本発明では、金属製のハウジングに回転可能に支持されている金属製の芯体と、この芯体の外周に一体的に設けられて環状の外周部に歯底を略円弧形状とされた歯部が形成されている合成樹脂製の環状歯体からなるウォームホイールと、このウォームホイールの歯部に噛み合う歯部を外周部に形成されていて前記ハウジングに回転可能に支持されている金属製のウォームによって構成されていて、前記ウォームの回転を前記ウォームホイールの回転に減速して伝達するウォーム式減速機において、前記環状歯体における歯部のウォームホイール軸方向での幅を前記ウォームの歯部直径よりも大きくするとともに、前記環状歯体における歯部のウォーム周方向での長さを前記ウォームの略半円外周まで延ばして、基準温度での使用時には、前記環状歯体における歯部の歯底小径部分と前記ウォームの歯部が第１設定与圧で噛合し、前記環状歯体における歯部の歯底大径部分と前記ウォームの歯部が離間するように、前記基準温度より所定量低い設定温度での使用時には、前記環状歯体における歯部の歯底大径部分と前記ウォームの歯部が第２設定与圧で噛合し、前記環状歯体における歯部の歯底小径部分と前記ウォームの歯部が離間するように設定したことに特徴がある。このウォーム式減速機は、前記ウォームが電気モータによって回転されるように構成されていて、車両用の電動式舵取装置に採用されることも可能である。
【０００７】
本発明によるウォーム式減速機においては、例えば、２５℃程度の基準温度での使用時、環状歯体における歯部の歯底小径部分とウォームの歯部が第１設定与圧で噛合し、環状歯体における歯部の歯底大径部分とウォームの歯部が離間する。また、基準温度より所定量低い例えば、マイナス３０〜４０℃程度の設定温度での使用時、環状歯体における歯部の歯底大径部分とウォームの歯部が第２設定与圧で噛合し、環状歯体における歯部の歯底小径部分とウォームの歯部が離間する。
【０００８】
したがって、本発明によるウォーム式減速機においては、減速機部分の温度が例えば、２５℃程度の基準温度である場合は勿論のこと、例えば、マイナス３０〜４０℃程度の設定温度に低下した場合にも、ウォームとウォームホイールの噛み合いを適切に設定し得て、ウォームとウォームホイールの噛み合い部にて歯打ち音が発生しないように構成することが可能である。
【０００９】
また、本発明によるウォーム式減速機においては、合成樹脂製の環状歯体の特性、すなわち、他の部材（ハウジング、芯体、ウォーム等）に比して線膨張係数が大きいといった特性を生かして、例えば、２５℃程度の基準温度では、環状歯体における歯部の歯底小径部分とウォームの歯部が第１設定与圧で噛合し、また、基準温度より所定量低い例えば、マイナス３０〜４０℃程度の設定温度では、環状歯体における歯部の歯底大径部分とウォームの歯部が第２設定与圧で噛合するように設定したものであるため、ハウジング、芯体、環状歯体、ウォーム等各部材の素材を任意に選択することが可能であり、安価な素材を採用してコスト低減を図ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１および図２は本発明によるウォーム式減速機を車両用の電動式舵取装置に採用した実施形態を示していて、このウォーム式減速機は、ステアリングシャフト１１に圧入固定されたウォームホイール２１と、ハウジング１２にベアリング１３，１４を介して回転可能に組付けたウォーム２２によって構成されていて、ウォーム２２の回転をウォームホイール２１の回転に減速して伝達する。
【００１１】
ステアリングシャフト１１は、鉄製であり、ハウジング１２にベアリング１５，１６を介して回転可能に支持されており、ステアリングホイール（図示省略）の回転に伴って回転されるように構成されている。ハウジング１２は、アルミニウム製であり、ステアリングシャフト１１およびウォームホイール２１とウォーム２２を支持するとともに、ウォーム２２を回転させる電気モータ３０を支持している。
【００１２】
ウォームホイール２１は、鉄製の芯体２１Ａと、この芯体２１Ａの外周に一体的に設けられた合成樹脂製の環状歯体２１Ｂからなり、環状歯体２１Ｂの環状外周部には歯底を略円弧形状とされた歯部２１ｂが形成されている。ウォーム２２は、鉄製であり、外周部にはウォームホイール２１の歯部２１ｂに噛み合う歯部２２ａが形成されていて、電気モータ３０によって回転されるように構成されている。電気モータ３０は、周知のようにステアリングシャフト１１に作用する操舵トルクに応じて駆動されるものであり、ステアリングホイール（図示省略）の回転操作を助勢して運転者の操舵負荷を軽減するように構成されている。
【００１３】
ところで、この実施形態においては、図３にて概略的に示したように、環状歯体２１Ｂにおける歯部２１ｂ（ピッチ円で示されている）のウォームホイール軸方向での幅Ｗがウォーム２２の歯部２２ａ（ピッチ円で示されている）の直径Ｄよりも大きくされ、環状歯体２１Ｂにおける歯部２１ｂのウォーム周方向での長さがウォーム２２の略半円外周まで延ばされている。
【００１４】
また、この実施形態においては、図３にて実線で示したように、例えば、２５℃程度の基準温度での使用時、環状歯体２１Ｂにおける歯部２１ｂの歯底小径部分（図３の点ｄ部近傍）とウォーム２２の歯部２２ａが第１設定与圧で噛合し、環状歯体２１Ｂにおける歯部２１ｂの歯底大径部分（図３の点ｅ部近傍）とウォーム２２の歯部２２ａが離間している。
【００１５】
また、図３にて仮想線で示したように、基準温度より所定量低い例えば、マイナス３０〜４０℃程度の設定温度での使用時、環状歯体２１Ｂにおける歯部２１ｂの歯底大径部分（図３の点ｅ１部近傍）とウォーム２２の歯部２２ａが第２設定与圧で噛合し、環状歯体２１Ｂにおける歯部２１ｂの歯底小径部分（図３の点ｄ１部近傍）とウォーム２２の歯部２２ａが離間している。
【００１６】
したがって、この実施形態のウォーム式減速機においては、減速機部分の温度が例えば、２５℃程度の基準温度である場合は勿論のこと、例えば、マイナス３０〜４０℃程度に低下した場合にも、ウォーム２２とウォームホイール２１の噛み合いを適切に設定し得て、ウォームとウォームホイールの噛み合い部にて歯打ち音が発生しないように構成することが可能である。
【００１７】
また、この実施形態のウォーム式減速機においては、合成樹脂製の環状歯体２１Ｂの特性、すなわち、他の部材（ハウジング１２、芯体２１Ａ、ウォーム２２等）に比して線膨張係数が大きいといった特性を生かして、例えば、２５℃程度の基準温度では、環状歯体２１Ｂにおける歯部２１ｂの歯底小径部分（図３の点ｄ部近傍）とウォーム２２の歯部２２ａが第１設定与圧で噛合し、また、基準温度より所定量低い例えば、マイナス３０〜４０℃程度の設定温度では、環状歯体２１Ｂにおける歯部２１ｂの歯底大径部分（図３の点ｅ１部近傍）とウォーム２２の歯部２２ａが第２設定与圧で噛合するように設定したものであるため、ハウジング１２、芯体２１Ａ、環状歯体２１Ｂ、ウォーム２２等各部材の素材を任意に選択することが可能であり、安価な素材を採用してコスト低減を図ることが可能である。
【００１８】
また、この実施形態のウォーム式減速機においては、例えば、２５℃程度の基準温度において各歯部２１ｂと２２ａが図３の点ｄ部近傍にて第１設定与圧で噛合し、また、例えば、マイナス３０〜４０℃程度の設定温度おいて各歯部２１ｂと２２ａが図３の点ｅ１部近傍にて第２設定与圧で噛合するように設定した。このため、各噛合部での各歯部２１ｂと２２ａの噛み合い距離（＋は与圧が無い状態であり、−は与圧が有る状態である）は図４に実線で示したように変化するようになり、図４に仮想線で示した比較例に比して、高温領域での噛み合い与圧をｇ分だけ少なくすることが可能であり、そのｇ分に相当する回転摩擦を低減することが可能である。なお、上記した比較例は、マイナス３０〜４０℃程度の設定温度にても各歯部２１ｂと２２ａが図３の点ｄ部近傍にて噛合し、その噛み合い与圧が略ゼロとなるように設定したものであり、この比較例では上記した設定温度からの温度上昇に伴って噛み合い与圧が上昇する。
【００１９】
上記した実施形態において、図３の点ｅ（例えば、２５℃程度の基準温度での位置）は、ハウジング１２、芯体２１Ａ、環状歯体２１Ｂ、ウォーム２２等各部材の寸法や線膨張係数が下記のように設定されているときに、三平方の定理により下記式（１）が設定温度（マイナス３０〜４０℃程度の低温設定温度）にて成立するようにして求められる。
Ａ：基準温度でのウォーム２２の回転中心Ｏと点ｅ間の幅Ｗ方向長さ
Ｓ：基準温度でのウォーム２２とウォームホイール２１の回転中心間距離
ｒ：基準温度でのウォームホイール２１における芯体２１Ａの半径
Ｌ：基準温度でのウォームホイール２１における環状歯体２１Ｂの径方向厚さ
Ｒ：基準温度でのウォーム２２の噛み合いピッチ円の半径
ｋ１：ウォーム２２の線膨張係数
ｋ２：ウォームホイール２１における環状歯体２１Ｂの線膨張係数
ｋ３：ウォームホイール２１における芯体２１Ａの線膨張係数
ｋ４：ハウジング１２の線膨張係数
ウォーム２２の回転中心Ｏを座標（０，０）とした場合の点ｅの座標：（Ａ，ｒ＋Ｌ−Ｓ）
仮想線で示した点ｅ１の座標：（Ｘ１，Ｙ１）
Ｘ１：（Ａ−ｋ１・Ａ）
Ｙ１：（ｒ−ｋ３・ｒ）＋（Ｌ−ｋ２・Ｌ）−（Ｓ−ｋ４・Ｓ）
（Ｒ−ｋ１・Ｒ）２＝（Ｘ１）２＋（Ｙ１）２                            式（１）
【００２０】
また、上述した式（１）が設定温度（マイナス３０〜４０℃程度の低温設定温度）にて成立するようにして図３の点ｅが求められた後に、上記した各歯部２１ｂと２２ａが設定与圧で噛合するように、例えば、基準温度でのウォーム２２とウォームホイール２１の回転中心間距離Ｓが所定量小さくなるようにして、この実施形態のウォーム式減速機は製作される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明によるウォーム式減速機の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示したウォーム式減速機と電気モータの関係を示す断面図である。
【図３】図１に示したウォーム式減速機の要部を拡大して概略的に示した図である。
【図４】図１に示したウォーム式減速機の各歯部２１ｂと２２ａの噛み合い距離と温度との関係を示す線図である。
【符号の説明】
【００２２】
１１…ステアリングシャフト、１２…ハウジング、１３〜１６…ベアリング、２１…ウォームホイール、２１Ａ…芯体、２１Ｂ…環状歯体、２１ｂ…歯部、２２…ウォーム、２２ａ…歯部、３０…電気モータ、Ｄ…ウォームの歯部直径、Ｗ…ウォームホイール軸方向幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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