(57)【要約】      （修正有）【課題】実加工に近い状態でのシミュレーションにより、最適なウォームを設計することができるウォームの設計支援システム及びウォームの設計方法を提供する。【解決手段】ウォームの三次元モデルを生成し（ウォーム三次元モデル生成４１）、ウォームホイールの三次元モデルを生成し（ウォームホイール三次元モデル生成４２）、ウォームの設計値（完全ネジ部の長さ）と、ウォームギヤの組付位置ずれ情報と、ウォームホイールの回転角とをパラメータとし、ウォームの三次元モデルとウォームホイールの三次元モデルとを用いて、ウォームとウォームホイールとの噛合状態を計算し（噛合状態の計算４３）、その噛合状態で、ウォームの不完全ネジ部とウォームホイールとの干渉距離を測定し（不完全ネジ部の干渉距離測定４４）、測定結果をもとにウォームの完全ネジ部長さの最適な設計値を出力する（完全ネジ部の最適値出力４５）。【選択図】図５
2015004396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウォームギヤを構成するウォームの設計値を決定するウォームの設計支援システムであって、
前記ウォームの基本諸元と前記ウォームの加工工具情報とに基づいて、当該ウォームの三次元モデルを生成するウォーム三次元モデル生成部と、
前記ウォームと噛合するウォームホイールの基本諸元に基づいて、当該ウォームホイールの三次元モデルを生成するウォームホイール三次元モデル生成部と、
前記ウォームの設計値と、前記ウォームギヤの組付位置ずれ情報と、前記ウォームホイールの回転角とをパラメータとし、前記ウォーム三次元モデル生成部で生成したウォームの三次元モデルと、前記ウォームホイール三次元モデル生成部で生成したウォームホイールの三次元モデルとを用いて、前記ウォームと前記ウォームホイールとの噛合状態をシミュレーションするシミュレーション部と、
前記シミュレーション部によるシミュレーション結果に基づいて、前記ウォームの設計値を決定する解析部と、を備えることを特徴とするウォームの設計支援システム。
【請求項２】
前記組付位置ずれ情報は、前記ウォームと前記ウォームホイールとの軸間距離ずれ、前記ウォームの軸ずれ、前記ウォームの傾きの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載のウォームの設計支援システム。
【請求項３】
前記シミュレーション部は、前記ウォームと前記ウォームホイールとの噛合状態の三次元モデルをモニタ表示するシミュレーション結果表示部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のウォームの設計支援システム。
【請求項４】
前記ウォームは、軸方向中央部に形成された完全ネジ部と、該完全ネジ部の両端部に形成された不完全ネジ部とを備え、
前記解析部は、前記ウォームの設計値として、前記完全ネジ部の軸方向長さを決定することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のウォームの設計支援システム。
【請求項５】
前記シミュレーション部は、前記ウォームと前記ウォームホイールとの噛合状態から、前記ウォームの不完全ネジ部のエッジと前記ウォームホイールの表面との三次元上の干渉距離を測定する干渉距離測定部を備えることを特徴とする請求項４に記載のウォームの設計支援システム。
【請求項６】
前記解析部は、
前記干渉距離測定部で測定した干渉距離に基づいて、前記ウォームの完全ネジ部の軸方向長さと、各完全ネジ部の軸方向長さにそれぞれ対応する前記干渉距離の最小値との関係を示す散布図を作成する散布図作成部と、
前記散布図作成部で作成した散布図を表示する解析結果表示部と、を備えることを特徴とする請求項５に記載のウォームの設計支援システム。
【請求項７】
前記解析部は、前記散布図作成部で作成した散布図をもとに、前記干渉距離の最小値が予め設定した前記干渉距離の判定基準値と一致する前記完全ネジ部の軸方向長さを算出し、これを前記ウォームの設計値として出力する設計値出力部を備えることを特徴とする請求項６に記載のウォームの設計支援システム。
【請求項８】
ウォームギヤを構成するウォームの設計値を決定するウォームの設計方法であって、
前記ウォームの基本諸元と前記ウォームの加工工具情報とに基づいて、当該ウォームの三次元モデルを生成すると共に、前記ウォームと噛合するウォームホイールの基本諸元に基づいて、当該ウォームホイールの三次元モデルを生成し、
前記ウォームの設計値と、前記ウォームギヤの組付位置ずれ情報と、前記ウォームホイールの回転角とをパラメータとし、前記ウォーム三次元モデル生成部で生成したウォームの三次元モデルと、前記ウォームホイール三次元モデル生成部で生成したウォームホイールの三次元モデルとを用いて、前記ウォームと前記ウォームホイールとの噛合状態をシミュレーションし、その結果に基づいて前記ウォームの設計値を決定することを特徴とするウォームの設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウォームギヤを構成するウォームの設計支援を行うウォームの設計支援システム及びウォームの設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電動パワーステアリング装置では、ステアリングホイールに印加された操舵トルクに応じて電動モータから補助操舵トルクを発生し、これを動力伝達機構（ウォーム減速機）により減速して操舵機構の出力軸に伝達している。
このような歯車の加工シミュレーション方法としては、例えば特許文献１に記載の技術がある。この技術は、歯車の持つ基本諸元と、当該歯車の相手ギヤの基本諸元と、歯車の加工工程で使用される数値制御工作機械（Ｍ／Ｃ）に装着される工具情報と、数値制御工作機械固有のＭ／Ｃ特性情報とから、加工後の歯車と相手ギヤとの噛合状態をシミュレーションし、噛合状態における干渉チェックを行うものである。
【０００３】
また、ウォームとウォームホイールとが干渉しないように設定したウォーム減速機として、例えば特許文献２に記載の技術がある。この技術は、ウォームの完全ネジ部の両端で、且つウォームの外径とウォームホイールの外径とが交差する交差範囲より中央寄りに存在する不完全ネジ部の外径を、完全ネジ部の外径より小径で、且つ歯底径より大きく設定したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２１２２２２号公報
【特許文献２】特許第４４７９４０３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、上記特許文献１に記載の技術にあっては、歯車と相手ギヤとを組立てた際の組付位置ずれを考慮していないため、歯車と相手ギヤとの間の位置関係がずれた場合の噛合状態を解析できない。このため、実際に組立てた歯車と相手ギヤとの噛合状態によっては、設計意図としない箇所の干渉が原因で異音が発生し、製品品質に悪影響を及ぼす場合がある。
【０００６】
また、特許文献２に記載の技術にあっては、ウォームの完全ネジ部の軸方向長さを最適に設計する点については、全く考慮されていない。完全ネジ部の長さの設計は、設計者の経験則に委ねられているのが現状であり、不完全ネジ部とウォームホイールとが干渉しないように、必要以上の余裕代が設定されている可能性がある。
特に、電動パワーステアリングのウォーム減速機は、車両のレイアウト性の向上のために、小型化・軽量化が求められており、ウォーム全長の短縮化、ひいては完全ネジ部の長さの最適化が求められている。
【０００７】
ところが、不完全ネジ部は、加工工具の食い付き部によって作られた山形が不完全なネジ形状であり、その形状を方程式で表すことが困難であるため、ウォームギヤ回転時の不完全ネジ部とウォームホイールとの動的な干渉距離を求めることができなかった。そのため、試作品を作らずには、完全ネジ部の長さが必要最小値であることの検証ができず、ウォーム全長の短縮化が困難であった。
そこで、本発明は、実加工に近い状態でのシミュレーションにより、最適なウォームを設計することができるウォームの設計支援システム及びウォームの設計方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係るウォームの設計支援システムの一態様は、ウォームの設計仕様を決定するウォームの設計支援システムであって、前記ウォームの基本諸元と前記ウォームの加工工具情報とに基づいて、当該ウォームの三次元モデルを生成するウォーム三次元モデル生成部と、前記ウォームと噛合するウォームホイールの基本諸元に基づいて、当該ウォームホイールの三次元モデルを生成するウォームホイール三次元モデル生成部と、前記ウォームの設計値と、前記ウォームギヤの組付位置ずれ情報と、前記ウォームホイールの回転角とをパラメータとし、前記ウォーム三次元モデル生成部で生成したウォームの三次元モデルと、前記ウォームホイール三次元モデル生成部で生成したウォームホイールの三次元モデルとを用いて、前記ウォームと前記ウォームホイールとの噛合状態をシミュレーションするシミュレーション部と、前記シミュレーション部によるシミュレーション結果に基づいて、前記ウォームの設計値を決定する解析部と、を備えることを特徴としている。
【０００９】
このように、ウォームギヤの組付位置ずれと回転とをシミュレーションして、ウォームの設計値を決定するので、ウォームの設計値の最適値とすることができる。そのため、実際にウォームギヤを組み立てた際にウォームとウォームホイールとの位置関係がずれた場合であっても、設計意図しない問題が生じるのを防止することができる。
また、上記において、前記組付位置ずれ情報は、前記ウォームと前記ウォームホイールとの軸間距離ずれ、前記ウォームの軸ずれ、前記ウォームの傾きの少なくとも１つであることが好ましい。
【００１０】
このように、実際のウォームギヤの組付け時に発生し得る組付位置ずれ情報を考慮するので、ウォームとウォームホイールとの噛合状態を適切に解析することができる。
さらに、上記において、前記シミュレーション部は、前記ウォームと前記ウォームホイールとの噛合状態の三次元モデルをモニタ表示するシミュレーション結果表示部を備えるようにしてもよい。これにより、設計者は、パラメータの変化に応じたウォームとウォームホイールとの噛合状態の変化を視覚的に理解することができる。
【００１１】
また、上記において、前記ウォームは、軸方向中央部に形成された完全ネジ部と、該完全ネジ部の両端部に形成された不完全ネジ部とを備え、前記解析部は、前記ウォームの設計値として、前記完全ネジ部の軸方向長さを決定するようにしてもよい。
これにより、完全ネジ部の軸方向長さの必要最小値を求めることができる。そのため、完全ネジ部の長さに必要以上の余裕代を設けることがなくなり、ウォーム全長の短縮化、ひいては、ウォームギヤの小型化・軽量化を実現することができる。
【００１２】
さらに、上記において、前記シミュレーション部は、前記ウォームと前記ウォームホイールとの噛合状態から、前記ウォームの不完全ネジ部のエッジと前記ウォームホイールの表面との三次元上の干渉距離を測定する干渉距離測定部を備えるようにしてもよい。
このように、ウォームギヤ回転時の不完全ネジ部とウォームホイールとの動的な干渉距離を求めることで、ウォームの不完全ネジ部のエッジとウォームホイールの表面とが干渉しない完全ネジ部長さを求めることができる。したがって、実際にウォームギヤを組み立てた際にウォームとウォームホイールとの位置関係がずれた場合であっても、設計意図しない干渉により異音が発生するといった現象を抑制することができる。
【００１３】
また、上記において、前記解析部は、前記干渉距離測定部で測定した干渉距離に基づいて、前記ウォームの完全ネジ部の軸方向長さと、各完全ネジ部の軸方向長さにそれぞれ対応する前記干渉距離の最小値との関係を示す散布図を作成する散布図作成部と、前記散布図作成部で作成した散布図を表示する解析結果表示部と、を備えるようにしてもよい。
これにより、設計者は、完全ネジ部長さと干渉距離との関係を視覚的に理解することができる。したがって、完全ネジ部長さを、ウォームの不完全ネジ部とウォームホイールとの干渉距離を考慮した最適な値に設定することができる。
【００１４】
さらにまた、上記において、前記解析部は、前記散布図作成部で作成した散布図をもとに、前記干渉距離の最小値が予め設定した前記干渉距離の判定基準値と一致する前記完全ネジ部の軸方向長さを算出し、これを前記ウォームの設計値として出力する設計値出力部を備えるようにしてもよい。
これにより、実際に組み立てたウォームギヤにおいて、ウォームの不完全ネジ部とウォームホイールとの干渉距離が、予め設定した判定基準値以下とならないようにすることができる。このように、ウォームの不完全ネジ部とウォームホイールとの干渉を適切に防止することができるようなウォームを設計することができる。
【００１５】
また、本発明に係るウォームの設計方法の一態様は、ウォームの設計仕様を決定するウォームの設計方法であって、前記ウォームの基本諸元と前記ウォームの加工工具情報とに基づいて、当該ウォームの三次元モデルを生成すると共に、前記ウォームと噛合するウォームホイールの基本諸元に基づいて、当該ウォームホイールの三次元モデルを生成し、前記ウォームの設計値と、前記ウォームギヤの組付位置ずれ情報と、前記ウォームホイールの回転角とをパラメータとし、前記ウォーム三次元モデル生成部で生成したウォームの三次元モデルと、前記ウォームホイール三次元モデル生成部で生成したウォームホイールの三次元モデルとを用いて、前記ウォームと前記ウォームホイールとの噛合状態をシミュレーションし、その結果に基づいて前記ウォームの設計値を決定することを特徴としている。
【００１６】
このように、ウォームギヤの組付位置ずれと回転とをシミュレーションして、ウォームの設計値を決定するので、ウォームの設計値の最適値とすることができる。そのため、実際にウォームギヤを組み立てた際にウォームとウォームホイールとの位置関係がずれた場合であっても、設計意図しない問題が生じるのを防止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のウォームの設計支援システム及び設計方法では、ウォーム諸元やウォームホイール諸元の他に、ウォームとウォームホイールとの組付位置ずれを考慮して生成した三次元モデルを用いてウォームを設計する。そのため、実際に組立てたウォームギヤで設計意図としない問題が生じることなく、最適なウォームを設計することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態におけるウォームの設計支援システムの構成を示すブロック図である。
【図２】ウォームギヤの断面図である。
【図３】ウォームの断面図である。
【図４】不完全ネジ部とウォームホイールとの干渉を説明する図である。
【図５】ウォーム設計処理手順を示すブロック図である。
【図６】入力画面の一例を示す図である。
【図７】ウォーム設計処理手順を示すフローチャートである。
【図８】噛合状態でのウォーム及びウォームホイールの三次元モデルの表示例である。
【図９】完全ネジ部長さの最適値の表示例である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態におけるウォームの設計支援システムの構成を示すブロック図である。
この図１に示すように、ウォームの設計支援システムは、コントロール部１０を中心に、入力部２０及び表示部（モニタ）３０を接続して構成されている。
【００２０】
コントロール部１０は、例えば、周知のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）であって、中央演算処理装置であるＣＰＵ１１、オペレーティングシステムを記憶したＲＯＭ１２、各種データを一時的に記憶するＲＡＭ１３、データの受け渡しの仲介を行うＩ／Ｏインターフェース１４、及び制御プログラム等を記憶したハードディスク１５を備える。ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３及びハードディスク１５は、それぞれＩ／Ｏインターフェース１４に接続されており、ＣＰＵ１１は、Ｉ／Ｏインターフェース１４を介してＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３及びハードディスク１５とデータの受け渡しが可能となっている。
【００２１】
さらに、Ｉ／Ｏインターフェース１４には、入力部２０を構成するキーボード２１及びマウス２２と、モニタ３０とがそれぞれ接続されている。
そして、本実施形態では、設計者が入力部２０を操作して入力した情報をもとに、ＣＰＵ１１でウォーム設計処理を実行し、その結果をモニタ３０に表示する。
【００２２】
図２は、ウォーム設計処理で設計するウォームを備えるウォームギヤを示す図である。
図中、符号１はギヤハウジングであり、ギヤハウジング１には、一対の軸受２ａ，２ｂを介して、ウォーム３が回転自在に支持されている。ウォーム３の基端部には、凹部４が形成されており、この凹部４には、雌スプラインが形成されている。そして、この雌スプラインに、雄スプラインが形成された電動モータ（図示略）の駆動軸５がスプライン嵌合している。これにより、ウォーム３は、電動モータの駆動軸５と一体的に回転する。
【００２３】
ウォーム３の両鍔部６ａ，６ｂと、一対の軸受２ａ，２ｂの両内輪との間には、ぞれぞれ、一対のダンパー７ａ，７ｂが形成されており、これにより、ウォーム３を弾性的に支持している。
ウォーム３には、図３にも示すように、その中央部に、完全ネジ部３ａが形成されており、図４（ａ）に示すように、この完全ネジ部３ａにウォームホイール８のギヤ歯が噛合するようになっている。
【００２４】
また、図３に示すように、完全ネジ部３ａの両側には、一対の不完全ネジ部３ｂが形成されている。ここで、不完全ネジ部３ｂとは、ウォーム加工工具の食い付き部によって作られた山形が不完全なネジ部である。
この不完全ネジ部３ｂが、図４（ａ）に示すように、ウォーム３の外径とウォームホイール８の外径とが交差する交差範囲より内側（即ち、交差範囲から略中央寄り）でウォームホイール８と噛合状態となると、図４（ｂ）に、図４（ａ）のＡ部の拡大図を示すように、不完全ネジ部３ｂがウォームホイール８と干渉し、異音が発生してしまう。不完全ネジ部３ｂとウォームホイール８とが干渉しないようにするためには、完全ネジ部３ａの軸方向長さを適切に設計する必要がある。
【００２５】
特に、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）に用いられるウォームギヤについては、車両のレイアウト性の向上のため、小型化・軽量化が求められており、ウォームの全長の短縮化が求められている。すなわち、ウォーム３の完全ネジ部３ａの軸方向長さが必要最小値であることが求められる。
そこで、本実施形態では、ウォーム設計処理として、ウォームギヤの組付位置ずれと回転とをシミュレーションし、不完全ネジ部３ｂとウォームホイール８との干渉距離を連続的に測定することで、完全ネジ部３ａの長さの必要最小値を求める処理を行う。
【００２６】
以下、ウォーム設計処理手順について詳細に説明する。
先ず、ウォーム設計処理の基本的な流れについて図５を参照しながら説明する。
図５に示すように、ウォーム設計処理では、ウォーム諸元と、ウォームホイール諸元と、噛合設定用のギヤ諸元と、組付位置ずれ情報及び回転情報とを入力情報とする。始めに、入力されたウォーム諸元に基づいてウォームの三次元モデルを生成すると共に（ウォーム三次元モデル生成４１）、入力されたウォームホイール諸元に基づいてウォームホイールの三次元モデルを生成する（ウォームホイール三次元モデル生成４２）。次に、生成したウォームの三次元モデルとウォームホイールの三次元モデルとギヤ諸元とを用い、組付位置ずれ情報を加味してウォームとウォームホイールとの噛合状態を計算する（噛合状態の計算４３）。
【００２７】
そして、その噛合状態で、ウォームの不完全ネジ部とウォームホイールとの干渉距離を測定する（不完全ネジ部の干渉距離測定４４）。干渉距離の測定は、シミュレーション条件（完全ネジ部長さ、回転情報）を変更しながら、測定条件の数だけ連続的に繰り返す。全条件測定の完了後、測定結果をもとにウォームの完全ネジ部長さの最適な設計値を出力する（完全ネジ部の最適値出力４５）。
【００２８】
図６は、入力情報を入力するための入力画面の一例である。設計者は、この入力画面を見ながら、入力部２０（キーボード２１、マウス２２）を操作して入力情報を入力する。
ウォーム諸元、ウォームホイール諸元、及びギヤ諸元は、入力フォーム５１〜５３にそれぞれ入力する。これらは、予め用意されたシリーズの中から選択し、例えばモジュール番号を入力するようにする。入力フォーム５１〜５３に入力した情報は、三次元モデルの生成条件として用いる。
【００２９】
また、シミュレーション条件として、設計パラメータである完全ネジ部長さ、組付位置ずれ情報（軸間距離ずれ、軸ずれ、ウォーム向き（傾き））、及び回転情報（ホイール回転角）を入力する。これらについては、それぞれシミュレーションの開始値、終了値、及びステップ値を指定し、開始値を入力フォーム５４に、終了値を入力フォーム５５に、ステップ値を入力フォーム５６に入力する。すなわち、ここで指定した範囲内で設計パラメータやアライメントを変更しながらシミュレーションを行うことになる。
【００３０】
さらに、不完全ネジ部３ｂとウォームホイール８との干渉距離の判定基準値を、入力フォーム５７に入力する。ここで、干渉距離の判定基準値とは、不完全ネジ部３ｂとウォームホイール８とが干渉しないと判定できる最小の干渉距離である。
また、この入力画面には、開始ボタン５８が設けられており、設計者が入力部（キーボード２１又はマウス２２）を操作して開始ボタン５８を押すことで、コントロール部１０のＣＰＵ１１によってウォーム設計処理が実行開始される。
【００３１】
図７は、ＣＰＵ１１で実行するウォーム設計処理手順を示すフローチャートである。
先ずステップＳ１で、ＣＰＵ１１は、入力画面から入力されたウォーム諸元に基づいて、当該ウォームの加工に使用する数値制御工作機械（Ｍ／Ｃ）を決定し、ウォーム加工工具情報を設定する。
ここで、ウォーム加工工具情報とは、ウォーム諸元に対応した加工ツールの断面形状と、加工ツールが回転する際の三次元動作軌跡とを指す。これらウォーム加工工具情報は、例えば、予め用意した複数の加工ツールの断面形状から、入力されたウォーム諸元に対応する断面形状を選択することなどにより設定する。
【００３２】
なお、ウォーム加工工具情報の設定に用いるウォーム諸元としては、例えば、モジュール、進み角、リード、ピッチ円直径などがある。
次にステップＳ２で、ＣＰＵ１１は、入力したウォーム諸元と前記ステップＳ１で設定したウォーム加工工具情報とに基づいて、予め格納した雛型三次元モデルを用いてウォームの三次元モデルを生成する。具体的には、先ず、前記ステップＳ１で設定した加工ツールの断面形状から、三次元動作軌跡に基づいて加工部分の三次元モデルを生成し、次に、円筒形の三次元モデルと加工部分の三次元モデルとの差分を取ることで、ウォームの三次元モデルを生成する。
【００３３】
ステップＳ３では、ＣＰＵ１１は、入力画面から入力されたウォームホイール諸元を取得し、ステップＳ４に移行する。
ステップＳ４では、ＣＰＵ１１は、前記ステップＳ３で設定したウォームホイール諸元に基づいて、予め格納した雛型三次元モデルを用いてウォームホイールの三次元モデルを生成し、ステップＳ５に移行する。
【００３４】
ステップＳ５では、ＣＰＵ１１は、入力画面から入力されたギヤ諸元を取得し、ステップＳ６に移行する。
ステップＳ６では、ＣＰＵ１１は、初期の噛合状態の計算を行う。ここでは、前記ステップＳ２で生成したウォームの三次元モデルと、前記ステップＳ４で生成したウォームホイールの三次元モデルと、前記ステップＳ５で設定したギヤ諸元と、入力画面から入力された各シミュレーション条件の初期値（開始値）とに基づいて、ウォームとウォームホイールとの噛合状態を計算する。
【００３５】
次にステップＳ７では、ＣＰＵ１１は、図８に示すように、前記ステップＳ６で計算したウォーム及びウォームホイールの噛合状態を三次元ＣＡＤ上に配置し、これをモニタ３０に表示する。図８において、符号６１はウォーム三次元モデル、斜線部６２は不完全ネジ部の幅広い山の頂である。また、符号６３は不完全ネジ部のエッジ、符号６４はウォームホイール三次元モデルである。
【００３６】
ステップＳ８では、ＣＰＵ１１は、不完全ネジ部３ｂとウォームホイール８との干渉距離の測定箇所を設定する。ここでは、図８に示す不完全ネジ部のエッジ６３とウォームホイール６４の表面とが最も接近する箇所を干渉距離測定箇所として設定し、両者の距離６５を、不完全ネジ部３ｂとウォームホイール８との干渉距離とする。
ステップＳ９では、ＣＰＵ１１は、アライメント（軸間距離のずれ、軸ずれ、ウォームの向き）を、入力画面から入力された開始値から終了値までの範囲内で指定し、ステップＳ１０に移行する。
【００３７】
ステップＳ１０では、ＣＰＵ１１は、完全ネジ部３ａの軸方向長さを、入力された開始値から終了値までの範囲内で指定し、ステップＳ１１に移行する。
ステップＳ１１では、ＣＰＵ１１は、ウォームホイール８の回転角を、入力された開始値から終了値までの範囲内で指定し、ステップＳ１２に移行する。
ステップＳ１２では、ＣＰＵ１１は、前記ステップＳ９〜Ｓ１１で指定したシミュレーション条件に基づいて、ウォーム三次元モデル６１とウォームホイール三次元モデル６４との噛合状態を再計算し、ステップＳ１３に移行する。
【００３８】
ステップＳ１３では、前記ステップＳ１２で再計算した噛合状態を三次元ＣＡＤ上に配置しなおし、ステップＳ１４に移行する。
ステップＳ１４では、ＣＰＵ１１は、前記ステップＳ１２で再計算した噛合状態での干渉距離６５を測定し、ステップＳ１５に移行する。
ステップＳ１５では、入力画面から入力された全シミュレーション条件について、干渉距離６５の測定を行ったか否かを判定する。そして、干渉距離６５を測定していない条件が存在する場合には前記ステップＳ９に移行し、シミュレーション条件を変更して干渉距離６５を測定する。一方、全条件で干渉距離６５の測定が完了している場合にはステップＳ１６に移行する。
【００３９】
ステップＳ１６では、ＣＰＵ１１は、干渉距離最小値グラフを作成し、これをモニタ３０に表示する。ここで、干渉距離最小値グラフは、図９に示すように、横軸に完全ネジ部長さ、縦軸に干渉距離をとり、完全ネジ部長さ毎にシミュレーション条件（軸間距離のずれ、軸ずれ、ウォームの向き、ホイール回転角）を変更しながら測定した干渉距離のうち、それぞれ最小値をプロットした散布図である。
次にステップＳ１７では、前記ステップＳ１６で作成した干渉距離最小値グラフをもとに、干渉距離が、入力画面から入力された基準判定値５７と一致する完全ネジ部長さを算出する。そして、これを完全ネジ部長さの最適値７０としてモニタ３０に表示し、ウォーム設計処理を終了する。
【００４０】
このように、ウォーム３の完全ネジ部３ａの軸方向長さを設計すべき値とし、これをパラメータとしてシミュレーションを行い、連続的にウォーム３の不完全ネジ部３ｂとウォームホイール８との干渉距離を測定する。このとき、ウォームギヤの組付位置ずれによって生じるウォーム３とウォームホイール８との軸間距離ずれ、ウォーム３の軸ずれ、及びウォーム３の傾きと、ウォームホイール８の回転とを考慮してシミュレーションを行う。そして、不完全ネジ部３ｂとウォームホイール８とが干渉しないための完全ネジ部長さの必要最小値を求める。
【００４１】
シミュレーションに際し、ウォームの三次元モデルとウォームホイールの三次元モデルとをそれぞれ生成し、これらの三次元モデルを用いてウォームとウォームホイールとの噛合状態を計算する。三次元モデルを用いてウォームギヤ回転時の噛合状態をシミュレーションするので、形状を方程式で表せない不完全ネジ部とウォームホイールとの動的な干渉距離を求めることができる。したがって、試作品を作らずに、完全ネジ部の必要最小値を求めることができる。
【００４２】
また、ウォームとウォームホイールとの組付位置ずれ情報（軸間距離ずれ、軸ずれ、ウォームの傾き）を加味して、ウォームとウォームホイールとの噛合状態を計算するので、実際にウォームとウォームホイールとを組み立てた際、ウォームとウォームホイールとの位置関係がずれた場合であっても、噛合状態での不完全ネジ部とウォームホイールとの干渉を防止することができる。
【００４３】
すなわち、ウォームの完全ネジ部長さと、ウォームギヤの組付位置ずれ情報と、ウォームホイール回転角とをパラメータとして、ウォームとウォームホイールとの噛合状態をシミュレーションするので、当該噛合状態を適切に解析することができる。また、連続的に干渉距離を測定するので、適切にウォームの完全ネジ部長さの必要最小値を求めることができる。
また、ウォームとウォームホイールとの三次元モデルを噛合状態で三次元ＣＡＤ上に配置し、これをモニタに表示するので、設計者は視覚的に干渉チェックを行うことができる。
【００４４】
さらにまた、シミュレーション結果をもとに、完全ネジ部長さと干渉距離最小値との関係を示す散布図を作成し、設定された干渉距離の判定基準値に従って、作成した散布図と共に完全ネジ部長さの最適な設計値を表示する。これにより、設計者は、完全ネジ部長さと干渉距離との関係を視覚的に理解することができるので、完全ネジ部に必要以上に余裕代を設定することがなくなる。また、不要となった余裕代の分だけ、完全ネジ部の軸方向長さを短くすることができる。
【００４５】
以上のように、シミュレーションにより最適な完全ネジ部長さを設計することができる。その結果、ウォーム全長を短縮化し、ひいては、ウォームギヤの小型化・軽量化を図ることができる。したがって、特に、車両のレイアウト性の向上が求められる電動パワーステアリングのウォームギヤとして有用である。
なお、図７において、ステップＳ１及びＳ２がウォーム三次元モデル生成部に対応し、ステップＳ３及びＳ４がウォームホイール三次元モデル生成部に対応し、ステップＳＳ５〜Ｓ１５がシミュレーション部に対応し、ステップＳ１６及びＳ１７が解析部に対応している。また、このうち、ステップＳ７及びＳ１３がシミュレーション結果表示部に対応し、ステップＳ１４が干渉距離測定部に対応し、ステップＳ１６が散布図作成部に対応し、ステップＳ１７が解析結果表示部及び設計値出力部に対応している。
【００４６】
（変形例）
上記実施形態においては、干渉距離の測定に際し、計算時間を短縮する工夫を施すようにしてもよい。例えば、初期の完全ネジ部長さのステップ値を大きくとり、干渉距離が一定値以下となったらステップ値を小さくするようにしたり、前条件の干渉結果から完全ネジ部長さの開始値を調整し、干渉距離がゼロに近い部分で完全ネジ部長さの変更を繰り返すようにしたりしてもよい。
また、上記実施形態においては、ウォーム諸元から加工工具情報を設定する場合について説明したが、加工工具情報は入力画面から設計者が入力するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１…ギヤハウジング、２ａ，２ｂ…軸受、３…ウォーム、３ａ…完全ネジ部、３ｂ…不完全ネジ部、４…凹部、５…駆動軸、６ａ，６ｂ…両鍔部、７ａ，７ｂ…ダンパー、８…ウォームホイール、１０…コントロール部、１１…ＣＰＵ、１２…ＲＯＭ、１３…ＲＡＭ、１４…Ｉ／Ｏインターフェース、１５…ハードディスク、２０…入力部、２１…キーボード、２２…マウス、３０…モニタ、５１〜５７…入力フォーム、５８…開始ボタン、６１…ウォーム三次元モデル、６２…不完全ネジ部の山、６３…不完全ネジ部のエッジ、６４…ウォームホイール三次元モデル、６５…干渉距離
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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