(57)【要約】【課題】ウォームの歯元歯面における接触面圧を低減して摩耗を抑制する、ウォームを含む減速機を提供する。【解決手段】減速機１５が、ウォーム２０と、ウォーム２０と噛み合うウォームホイール３０とを含む。ウォーム２０は、軸方向断面の歯形において、歯元２２に配置され、歯たけ方向ｈに対して傾斜する直線状の第１傾斜部６１と、第１傾斜部６１よりも歯先２３側に配置され、歯たけ方向ｈに対して第１傾斜部６１の傾斜とは異なる傾斜を有する第２傾斜部６２とを含む。ウォームホイール３０は、少なくとも歯幅方向の中央位置において、ウォーム２０の歯形と共役な歯形を有している、【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動ギヤとしてのウォームと、
前記ウォームと噛み合う被動ギヤと、を備え、
前記ウォームは、軸方向断面の歯形において、歯元に配置され歯たけ方向に対して傾斜する直線状の第１傾斜部と、前記第１傾斜部よりも歯先側に配置され前記歯たけ方向に対して前記第１傾斜部の傾斜とは異なる傾斜を有する第２傾斜部と、を含み、
前記被動ギヤは、少なくとも歯幅方向の中央位置において、前記ウォームの歯形と共役な歯形を有している、ウォームを含む減速機。
【請求項２】
前記被動ギヤが、ウォームホイール、又は、はすばギヤである、請求項１に記載のウォームを含む減速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウォームを含む減速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１のウォーム減速機では、ウォームの軸方向断面（或いは歯直角方向断面）の歯形が従来のような台形歯形とされずに、台形歯形の斜辺の直線部分が、ピッチラインよりも歯先側の一方のサイクロイド曲線と、ピッチラインよりも歯元側の他方のサイクロイド曲線とで置き換えられる。また、両サイクロイド曲線が、所定量離反され、ピッチライン付近が、前記離反された両サイクロイド曲線の共通接線（直線）で置き換えられる。ウォームホイールは、このウォームをホブとして創成歯切り形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１４７５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、ウォーム減速機では、小型化、高出力化が要望されている。
これに対して、特許文献１では、前記他方のサイクロイド曲線で形成された歯形を有する、ウォームの歯元歯面（歯元にある歯面の部分）に対して、ウォームホイールの歯先歯面（歯先にある歯面の部分）が噛み合うときの噛み合い部分の接触面積が小さくなる。このため、ウォームの歯元歯面の接触面圧が高くなり、ウォームの歯元歯面やウォームホイールの歯先歯面の摩耗が大きくなるおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、ウォームの歯元歯面における接触面圧を低減して摩耗を抑制する、ウォームを含む減速機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、駆動ギヤとしてのウォーム（２０；２０Ｐ）と、前記ウォームと噛み合う被動ギヤ（３０）と、を備え、前記ウォームは、軸方向断面の歯形において、歯元（２２）に配置され歯たけ方向（ｈ）に対して傾斜する直線状の第１傾斜部（６１）と、前記第１傾斜部よりも歯先（２３）側に配置され前記歯たけ方向に対して前記第１傾斜部の傾斜とは異なる傾斜を有する第２傾斜部（６２；６２Ｐ）と、を含み、前記被動ギヤは、少なくとも歯幅方向の中央位置において、前記ウォームの歯形と共役な歯形を有している、ウォームを含む減速機（１５）を提供する。
【０００７】
なお、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等を表すが、このことは、むろん、本発明がそれらの実施形態に限定されるべきことを意味するものではない。以下、この項において同じ。
請求項２のように、前記被動ギヤが、ウォームホイール（３０）、又は、はすばギヤであってもよい。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明では、ウォームが、軸方向断面の歯形において、歯元に配置されて歯たけ方向に対して傾斜する直線状の第１傾斜部を有している。このため、ウォームの歯元歯面が、ウォームホイールの歯先歯面に対して、広い面積で接触する。このため、ウォームの歯元歯面における接触面圧を低減することができ、ウォームの歯元歯面や被動ギヤの歯先歯面における摩耗の発生を抑制することができる。また、被動ギヤは、少なくとも歯幅方向の中央位置において、前記ウォームの歯形と共役な歯形を有するギヤであればよく、設計の自由度を高めることができる。
【０００９】
具体的には、請求項２のように、被動ギヤとして、ウォームホイールが用いられてもよいし、はすばギヤが用いられてもよく、設計の自由度が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係るウォームを含む減速機が適用された電動パワーステアリング装置の断面を含む模式図である。
【図２】図２は、ウォームの軸方向に沿う平面で切断された減速機の要部の概略断面図である。
【図３】図３（ａ）は、ウォームの軸方向断面における歯形の概略図であり、図３（ｂ）は、ウォームの歯の斜視図である。
【図４】図４は、本発明の第２実施形態の減速機におけるウォームの、軸方向断面の歯形の概略図である。
【図５】第１実施形態のウォームを含む減速機である実施例と、従来の・形のウォームを含む減速機である比較例とを用いて、角度ピッチと噛み合い部の接触面圧との関係を解析した結果を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面にしたがって説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係るウォームを含む減速機１５が適用された電動パワーステアリング装置１の概略構成を示す模式図である。図１に示すように、電動パワーステアリング装置１は、運転者のステアリングホイール２（操舵部材）の操作に基づき転舵輪３を転舵させる操舵機構４と、運転者のステアリング操作を補助するアシスト機構５とを備える。
【００１２】
操舵機構４は、ステアリングホイール２の回転軸となるステアリングシャフト６を備える。ステアリングシャフト６は、ステアリングホイール２の中心に連結されるコラムシャフト７と、コラムシャフト７の一端（軸方向下端）に自在継手８を介して連結されるインターミディエイトシャフト９と、インターミディエイトシャフト９の一端（軸方向下端）に自在継手１０を介して連結されるピニオンシャフト１１とを含む。
【００１３】
コラムシャフト７は、ステアリングホイール２に連結される入力シャフト７１と、インターミディエイトシャフト９に連結される出力シャフト７２と、入力シャフト７１および出力シャフト７２を同軸上に連結するトーションバー７３とを備える。
ピニオンシャフト１１の軸方向下端にはピニオン１１ａが設けられている。操舵機構４は、ピニオン１１ａと噛み合うラック１２ａを形成したラックシャフト１２を備える。ピニオン１１ａとラック１２ａとにより、運動変換機構であるラックアンドピニオン機構５０が形成されている。
【００１４】
運転者のステアリング操作に伴いステアリングシャフト６が回転すると、その回転運動が、ラックアンドピニオン機構５０を介して、ラックシャフト１２の軸方向の往復直線運動に変換される。そのラックシャフト１２の往復直線運動が、ラックシャフト１２の両端に連結されたタイロッド１３を介して転舵輪３に伝達される。これにより、転舵輪３の転舵角が変化し、車両の進行方向が変更される。
【００１５】
アシスト機構５は、コラムシャフト７にアシストトルクを付与する電動モータ１４と、電動モータ１４の回転をコラムシャフト７に伝達する減速機１５と、電動モータ１４の動作を制御するＥＣＵ(Electronic Control Unit) １６とを備える。電動モータ１４の回転が、減速機１５を介してコラムシャフト７に伝達されることによりステアリングシャフト６にモータトルクが付与され、ステアリング操作が補助される。
【００１６】
また、電動パワーステアリング装置１には、運転者のステアリング操作に際してステアリングシャフト６に付与されるトルクである操舵トルクＴを、コラムシャフト７の入力シャフト７１と出力シャフト７２との相対回転に基づいて検出するトルクセンサ１７が設けられている。一方、車両には、車速Ｖ（車両の走行速度）を検出する車速センサ１８が設けられている。ＥＣＵ１６は、検出される操舵トルクＴおよび検出される車速Ｖに基づいて、目標アシスト力を設定し、電動モータ１４からコラムシャフト７に付与されるアシストトルクが目標アシストトルクとなるように電動モータ１４に供給される電流をフィードバック制御する。
【００１７】
本実施形態では、電動パワーステアリング装置１が、電動モータ１４がコラムシャフト７に動力を付与する、いわゆるコラムアシストタイプである例に則して説明するが、これに限らず、本発明は、電動モータ１４がピニオンシャフト１１に動力を付与する、いわゆるピニオンアシストタイプの電動パワーステアリング装置に適用されてもよい。また、本発明は、電動モータ１４がインターミディエイトシャフト９に動力を伝達するタイプの電動パワーステアリング装置に適用されてもよい。
【００１８】
減速機１５は、電動モータ１４により回転駆動される駆動ギヤとしてのウォーム２０と、ウォーム２０と噛み合う被動ギヤとしてのウォームホイール３０とを含む。ウォームホイール３０は、コラムシャフト７の出力シャフト７２に一体回転可能に且つ軸方向移動不能に連結されている。
ウォームホイール３０は、歯３１が環状に配列された外周３２ａを有する環状歯部３２と、金属製の環状支持体３３とを含む。環状支持体３３は、例えば環状歯部３２の樹脂成形時に金型内にインサートされる。環状支持体３３の内周には、出力シャフト７２の外周が圧入嵌合されている。
【００１９】
コラムシャフト７の一部は、ステアリングコラムの一部を構成するハウジング４０に収容され支持されている。ハウジング４０は、互いに嵌め合わされる第１ハウジング４１と第２ハウジング４２とを含む。第１ハウジング４１は、トルクセンサ１７を収容するセンサハウジングとして機能する。第２ハウジング４２は、ウォーム２０およびウォームホイール３０を収容するギヤハウジングとして機能する。
【００２０】
コラムシャフト７の出力シャフト７２は、第１ハウジング４１に保持された第１軸受４３と、第２ハウジング４２に保持された第２軸受４４とを介して回転可能に支持されている。第１軸受４３および第２軸受４４は、例えば玉軸受である。ウォームホイール３０は、出力シャフト７２の軸方向Ｘに関して、第１軸受４３と第２軸受４４との間に配置されている。
【００２１】
図２は、ウォーム２０の軸方向Ｙに沿う平面で切断された減速機１５の要部の概略断面図である。図３（ａ）は、ウォーム２０の歯２１の軸方向断面における歯形の概略図である。図３（ｂ）は、ウォーム２０の歯２１の概略斜視図である。図３（ｂ）に示すように、ウォーム２０の歯２１は、歯元２２と、歯先２３と、一対の歯面２４とを含む。
図３（ａ）に示すように、ウォーム２０の歯２１は、軸方向断面の歯形において、直線状の第１傾斜部６１と、第２傾斜部６２とを含む。第１傾斜部６１は、歯元２２に配置され、歯たけ方向ｈに対して傾斜する。第２傾斜部６２は、第１傾斜部６１よりも歯先２３側に配置され、歯たけ方向ｈに対して第１傾斜部６１の傾斜とは異なる傾斜を有する。具体的には、歯たけ方向ｈに対する傾斜角度に関して、第２傾斜部６２の傾斜角度が、第１傾斜部６１の傾斜角度よりも大きくされている。第１実施形態では、第２傾斜部６２は、インボリュート曲線で形成されている。
【００２２】
第１傾斜部６１と第２傾斜部６２とは、図３（ａ）に示すように直接接続されていてもよいし、第１傾斜部６１と第２傾斜部６２との間に、凸湾曲状（例えば円弧状）の接続部（図示せず）が設けられていてもよい。
図３（ｂ）に示すように、両傾斜部６１，６２は、歯面２４において面要素を構成する。ウォーム２０の歯元歯面２４ａ（歯元２２にある歯面２４の部分）に、第１傾斜部６１が設けられる。
【００２３】
一方、ウォームホイール３０は、少なくとも歯幅方向（図２において紙面と直交する方向）の中央位置において、ウォーム２０の歯形と共役な歯形を有している。
第１実施形態によれば、ウォーム２０の歯２１が、軸方向断面の歯形において、歯元２２に配置されて歯たけ方向ｈに対して傾斜する直線状の第１傾斜部６１を有している。このため、図２に示すように、ウォーム２０の歯元歯面２４ａ（歯元２２にある歯面２４の部分であり、第１傾斜部６１が設けられる部分）が、広い面積でウォームホイール３０の歯先歯面３１ａと接触する。このため、ウォーム２０の歯元歯面２４ａとウォームホイール３０の歯先歯面３１ａとの接触面圧を低減することができ、ウォーム２０の歯元歯面２４ａおよびウォームホイール３０の歯先歯面３１ａの摩耗の発生を抑制することができる。
【００２４】
（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態の減速機におけるウォーム２０Ｐの歯２１Ｐの、軸方向断面の歯形の概略図である。第２実施形態では、ウォーム２０Ｐの歯２１Ｐが、軸方向断面の歯形において、第１傾斜部６１と、第１傾斜部６１の傾斜とは異なる傾斜を有する第２傾斜部６２Ｐと、第１傾斜部６１と第２傾斜部６２Ｐとを接続する接続部６３とを含む。ウォーム２０Ｐの歯２１Ｐの歯元歯面２４Ｐａに、第１傾斜部６１が設けられる。第２傾斜部６２Ｐは、図４に示すように直線状であってもよいし、曲線状（図示せず）であってもよい。
【００２５】
接続部６３は、第１傾斜部６１と第２傾斜部を６２とを滑らかに接続する凸湾曲状の曲線部（例えば円弧状部）である。接続部６３の一端６３ａが、第１傾斜部６１と接線を共有し、接続部６３の他端６３ｂが、第２傾斜部６２Ｐと接線を共有する。
第２実施形態においても、第１実施形態と同じく、ウォーム２０Ｐの歯元歯面２４Ｐａが、広い面積でウォームホイール３０の歯先歯面３１ａ（図４では示さず。図２を参照）と接触する。このため、ウォーム２０Ｐの歯元歯面２４Ｐａにおける接触面圧を低減することができ、ウォーム２０Ｐの歯元歯面２４Ｐａおよびウォームホイール３０の歯先歯面３１ａの摩耗の発生を抑制することができる。
【００２６】
（第３実施形態）
被動ギヤは、第１、第２実施形態のようにウォームホイールに限らない。被動ギヤとしては、少なくとも歯幅方向の中央位置においてウォーム２０の歯形と共役な歯形を有するギヤであれば、第３実施形態のように、はす歯ギヤ（図示せず）を用いてもよく、設計の自由度を高めることができる。
【００２７】
（実施例および比較例）
第１実施形態に相当する、ウォーム２０を含む減速機１５である実施例と、前記実施例のウォーム２０に代えて従来のＪＩＳのIII 形のウォームを用いる減速機である比較例とに対して、ウォーム側から所定のトルク負荷を行って、ウォームとウォームホイールの歯面間の接触面圧を測定する面圧測定試験を実施したところ、図５に示す結果が得られた。図５において、横軸が角度ピッチであり、縦軸が噛み合い歯面間の接触面圧である。
【００２８】
図５に示すように、試験の結果、実線で示される実施例では、破線で示される比較例に対して、最大接触面圧を約３３％低減することができることが実証された。
【符号の説明】
【００２９】
１５…減速機、２０；２０Ｐ…ウォーム、２１；２１Ｐ…歯、２２…歯元、２３…歯先、２４；２４Ｐ…歯面、２４ａ；２４Ｐａ…歯元歯面、３０…ウォームホイール（被動ギヤ）、３１…歯、３１ａ…歯先歯面、６１…第１傾斜部、６２；６２Ｐ…第２傾斜部、６３…接続部、Ｙ…（ウォームの）軸方向、ｈ…歯たけ方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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