(57)【要約】【課題】  高強度化と小型化を両立したウォーム歯車を提供する。【解決手段】  歯の断面形状が凹円弧形状を有するウォームシャフトと、前記ウォームシャフトと噛合い、歯先面、歯元面およびこれら歯先面および歯元面との間に形成される歯面から構成され、ピッチ円と交差する歯面における法線が、前記歯元面よりも中心側を通るウォームホイールとを有することとした。【選択図】        図１３
2008256061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯の断面形状が凹円弧形状を有するウォームシャフトと、
前記ウォームシャフトと噛合い、歯先面、歯元面およびこれら歯先面および歯元面との間に形成される歯面から構成され、ピッチ円と交差する歯面における法線が、前記歯元面よりも中心側を通るウォームホイールと
を有することを特徴とするウォーム歯車。
【請求項２】
歯の断面形状が凹円弧形状を有するウォームシャフトと、
前記ウォームシャフトと噛合い、歯先面、歯元面およびこれら歯先面および歯元面との間に形成される歯面から構成され、この歯面がインボリュート曲線よりも外に凸であって、前記歯先面の幅とモジュールの積を前記歯元面の幅と歯丈で除した値が、０．８２５以上であること
を特徴とするウォーム歯車。
【請求項３】
転舵輪に連係された操舵機構に操舵アシスト力を付与する電動モータと、
前記電動モータを駆動制御する電動機制御手段と、
前記電動モータの出力軸に設けられ、歯の断面形状が凹円弧形状を有するウォームシャフトと、
前記操舵機構に設けられ、前記ウォームシャフトと噛み合うことにより前記電動モータの操舵アシスト力をこの操舵機構に伝達し、歯先面、歯元面、およびこれら歯先面および歯元面との間に形成される歯面から構成され、この歯面が樹脂で形成され、かつインボリュート曲線よりも外に凸であるウォームホイールと
を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
請求項１に記載のウォーム歯車において、
前記ウォームホイールの前記ピッチ円よりも前記歯先面側の前記歯面における法線が、前記歯元面よりも中心側を通ること
を特徴とするウォーム歯車。
【請求項５】
請求項１に記載のウォーム歯車において、
前記ウォームホイールの前記歯面における法線が、前記歯元面よりも中心側を通ること
を特徴とするウォーム歯車。
【請求項６】
請求項１に記載のウォーム歯車において、
前記ウォームシャフトと前記ウォームホイールの噛合率は、１より大きく１．５以下であること
を特徴とするウォーム歯車。
【請求項７】
請求項１に記載のウォーム歯車において、
前記ウォームホイールは、プラス転位された歯形形状であること
を特徴とするウォームホイール。
【請求項８】
請求項１に記載のウォーム歯車において、
前記ウォームホイールの歯面は合成樹脂で形成されること
を特徴とするウォーム歯車。
【請求項９】
請求項８に記載のウォーム歯車において、
前記ウォームホイールは、前記歯面の内部に設けられ、金属材料で形成された歯芯部を有すること
を特徴とするウォーム歯車。
【請求項１０】
請求項８に記載のウォーム歯車において、
前記ウォームホイールの前記歯面を構成する合成樹脂は、強化繊維を含まないこと
を特徴とするウォーム歯車。
【請求項１１】
請求項１に記載のウォーム歯車において、
前記ウォームホイールは切削加工により形成され、この切削加工の範囲の曲率半径は前記ウォームシャフトとの噛合い領域の曲率半径よりも大きいこと
を特徴とするウォーム歯車。
【請求項１２】
請求項１に記載のウォーム歯車において、
前記ウォームシャフトは、塑性加工による表面仕上げが施されていること
を特徴とするウォーム歯車。
【請求項１３】
請求項２に記載のウォーム歯車において、
前記ウォームシャフトと前記ウォームホイールの噛合率は、１より大きく１．５以下であること
を特徴とするウォーム歯車。
【請求項１４】
請求項２に記載のウォーム歯車において、
前記ウォームホイールは、プラス転位された歯形形状であること
を特徴とするウォーム歯車。
【請求項１５】
請求項２に記載のウォーム歯車において、
前記ウォームホイールの歯面は合成樹脂で形成されること
を特徴とするウォーム歯車。
【請求項１６】
請求項１５に記載のウォーム歯車において、
前記ウォームホイールは、前記歯面の内部に設けられ、金属材料で形成された歯芯部を有すること
を特徴とするウォーム歯車。
【請求項１７】
請求項１５に記載のウォーム歯車において、
前記ウォームホイールの前記歯面を構成する合成樹脂は、強化繊維を含まないこと
を特徴とするウォーム歯車。
【請求項１８】
請求項２に記載のウォーム歯車において、
前記ウォームホイールは切削加工により形成され、この切削加工の範囲の曲率半径は前記ウォームシャフトとの噛合い領域の曲率半径よりも大きいこと
を特徴とするウォーム歯車。
【請求項１９】
請求項３に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記ウォームシャフトと前記ウォームホイールとは、前記電動モータによって操舵アシストされない状態において、互いに噛み合う噛合い面以外において干渉しないこと
を特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２０】
請求項３に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記ウォームホイールは切削加工により形成され、この切削加工の範囲の曲率半径は前記ウォームシャフトとの噛合い領域の曲率半径よりも大きいこと
を特徴とする電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウォーム歯車およびウォーム歯車を適用した電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１にはウォーム歯車を適用した電動パワーステアリング装置が開示されている。一般的にウォーム歯車における歯面のプロファイルはインボリュート曲線が用いられており、特許文献１には詳細に記載されてはいないがこのインボリュート曲線を用いていると考えられる。
【特許文献１】特開２００６−１４２４００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、電動パワーステアリング装置を大型車両に適用するために高出力・高トルクに耐えうる強度を持ちつつ小型化を達成したウォーム歯車が望まれている。しかしながらインボリュート歯車を用いたウォーム歯車にあっては、高強度化を図るためにはウォーム歯車自体を大型化する必要があり、これに伴って電動パワーステアリング装置も大型化するという問題があった。
【０００４】
本発明は上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、高強度化と小型化を両立したウォーム歯車を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明では、歯の断面形状が凹円弧形状を有するウォームシャフトと、前記ウォームシャフトと噛合い、歯先面、歯元面およびこれら歯先面および歯元面との間に形成される歯面から構成され、ピッチ円と交差する歯面における法線が、前記歯元面よりも中心側を通るウォームホイールとを有することとした。
【０００６】
よって、高強度化と小型化を両立したウォーム歯車を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明のウォーム歯車および電動パワーステアリング装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１は本願ウォーム歯車を適用した電動パワーステアリング装置のシステム構成図である。電動パワーステアリング装置は、モータ制御装置１、ステアリングホイールＳＷ、ステアリングシャフトＳＳ、トルクセンサＴＳ、入力軸ＩＮ、ラック&ピニオン（操舵機構：ラックＲ、ピニオンＰ）、転舵輪ＦＬ，ＦＲを有する。モータ制御装置１内にはモータＭが設けられ、電源ＢＡＴＴにより駆動される。
【０００９】
運転者によりステアリングホイールＳＷが操舵されると、ステアリングシャフトＳＳおよび入力軸ＩＮを介して操舵トルクがトルクセンサＴＳにより検出される。検出された操舵トルクに基づき、モータ制御装置１内の制御基板３００（図２参照）はモータＭに対し駆動信号を出力し、モータ制御装置１内のモータＭが駆動されてピニオンＰが回転し、ラックＲを軸方向移動させて操舵アシストを行う。
【００１０】
［軸方向断面図］
図２はモータ制御装置１の軸方向断面図、図３は径方向断面図である。モータ制御装置１は、トルクセンサＴＳ、モータハウジング６、ウォームハウジング７、モータＭを有する。入力軸ＩＮの軸方向をｙ軸とし、ピニオンＰと反対方向を正とする。また、モータＭから入力軸ＩＮ側をｘ軸正方向とする。
【００１１】
なお、本願ではウォームホイール１００の歯にかかる圧力を低減するため、ウォームホイール１００およびウォームシャフト２００は一般的なインボリュート歯形ではなく、歯面を曲面とするニーマン歯形とする。すなわち、ウォームシャフト２００の歯面を凹曲面とし、ウォームホイール１００の歯面はインボリュート歯面よりも外側に凸である曲面とする。
【００１２】
このため、ウォームホイール１００およびウォームシャフト２００の噛合いにおける圧力角は噛合い位置で変化し、ウォームホイール１００の歯にかかる曲げ応力が低減される。
【００１３】
トルクセンサハウジング５内には入力軸ＩＮが設けられ、ウォームハウジング７内にはピニオンＰが設けられている。モータハウジング６内には、ブラシレスタイプのモータＭが収装され、入力軸ＩＮ及びピニオンＰに対し径方向から組み付けられている。なお、モータＭはブラシレスタイプでなくともよい。
【００１４】
入力軸ＩＮとピニオンＰはトーションバー３により一体とされ、ピニオンＰにはウォームホイール１００が組み付き、ｙ軸正方向からウォームハウジング７に格納されている。また、ウォームハウジング７にはモータハウジング６が組み付けられている。
【００１５】
ウォームシャフト２００はモータＭの出力軸とジョイント９によって接続するとともに、ウォームホイール１００と噛合う。入力軸ＩＮはトルクセンサハウジング５に支持されるとともに、ピニオンＰの端部によって相対回転可能に支持される。
【００１６】
トルクセンサハウジング５の内周にはトルクセンサＴＳが格納され、運転者の操舵によりトーションバー３が捩れて入力軸ＩＮとピニオンＰが相対回転すると、トルクセンサ信号を出力する構成となっている。
【００１７】
ピニオンＰはウォームハウジング７に支持され、外周にはウォームホイール１００が設けられてモータＭに接続されたウォームシャフト２００と噛合う。
【００１８】
制御基板３００はマイクロコンピュータを有し、各種車両信号、トルクセンサＴＳ、モータＭの制御回路を一体とした回路基板であって、モータＭの制御を行う。制御基板３００にはモータＭの回転を検出する回転位置センサ１３０が設けられている。
【００１９】
［ウォームシャフトの詳細］
図４はウォームシャフト２００の径方向正面図、図５はウォームシャフト２００の歯部２１０におけるＣ−Ｃ断面図（歯部２１０に対する直角方向断面図）、図６は従来例（台形歯形）のウォームシャフトの歯部２１０'に対する直角方向断面図である。
【００２０】
上述のように本願ウォームシャフト２００はニーマンウォームであり、歯部２１０の直角方向断面における歯面形状は半径Ｒの凹円弧形状である。一方、従来例は台形歯形であって歯部２１０'は直線形状である。したがって同一ピッチであれば、従来例よりも本願の歯部２１０のほうが歯元幅Ｓｆは大きく、歯先幅Ｓａは小さいこととなる。
【００２１】
［ウォームホイールの詳細］
（正面図及び断面図）
図７はウォームホイール１００の径方向部分断面図、図８はウォームホイール１００の軸方向断面図である。ウォームホイール１００は金属歯車である芯金１０１に樹脂で形成された被覆部１０２を施した歯車であり、被覆部１０２は芯金１０１の歯部全周にわたって被覆されている。
【００２２】
芯金１０１を設けることでウォームホイール１００全体としての高強度化と滑らかな噛合いを実現するものである。なお、芯金１０１は切削により形成してもよいし、焼結により形成してもよい。
【００２３】
このウォームホイール１００の歯部１１０はニーマン形状であるウォームシャフト歯部２１０の凹円弧形状に対応する凸円弧形状の歯型を有する。これにより、ウォームホイール１００とウォームシャフト２００とでニーマンウォームを形成する。また、被覆部１０２はガラス繊維等の強化繊維を含まない樹脂材料で形成される。
【００２４】
ウォームホイール１００は樹脂材料で被覆されることにより、噛合い時において弾性変形するとともに熱膨張してバックラッシュが減少する。また、凸円弧形状とすることで歯部１１０の歯厚が大きくなるため、ウォームホイール１００の強度が増す。そのため、被覆部１０２に強化繊維を混入させなくとも十分な強度を確保可能である。
【００２５】
また、芯金１０１は、歯部１１０の歯底よりも歯先方向に延設された歯芯部１０１ａを有する。歯部１１０の内部まで熱伝達性能に優れた金属材料で形成された歯芯部１０１ａを延設することにより、被覆部１０２が強化繊維を含まない樹脂材料であっても充分な強度を確保するとともに、歯部１１０周辺に発生する熱を効率よく放熱するものである。
【００２６】
［ウォーム曲率半径］
図９は噛合い時におけるウォームシャフト軸方向拡大断面図である。ウォームシャフト２００は切削加工により形成され、ウォームホイール１００の歯型を形成する切削加工の範囲の曲率半径をＲ、ウォームシャフト２００の歯部２１０の外径曲率半径をｒとすると、ウォームホイール１００とウォームシャフト２００との噛合い領域Ｄの曲率半径は、ウォームシャフト２００の外径曲率半径ｒとなる。
【００２７】
ここで、本願のウォームホイール１００およびウォームシャフト２００では、Ｒ>ｒの関係にある。したがって、曲率半径の大きいウォームホイール１００には高度な加工精度を要求する必要がない。これにより、ウォームホイール１００を低い加工精度で形成したとしても噛合い性能を満足させるものである。
【００２８】
また、ウォームシャフト２００には塑性加工による表面仕上げが施されている。塑性加工によってウォームシャフト２００表面を滑らかにすることで、ウォームホイール１００側を傷つけることがない。
【００２９】
また、ウォームシャフト２００とウォームホイール１００とは、モータＭによって操舵アシストされない状態において、互いに噛み合う噛合い面以外において干渉しないこととする。アシストが付与されない状態においては、ウォームホイール１００に高負荷がかかり、同様に運転者の操舵負荷も増大する。この状態において噛合い面以外で干渉しないことにより、非アシスト時における運転者の操舵負荷を軽減する。
【００３０】
［歯面転移量の比較］
図１０〜図１２はウォーム歯車（ウォームホイールおよびウォームシャフト）の歯面断面形状を示す図である。図１０は本願のニーマン歯形で形成されたウォーム歯車１００，２００、図１１は従来例の一般的なインボリュート歯形のウォーム歯車１００'，２００'、図１２は比較例として本願とは異なる設計値のニーマン歯形のウォーム歯車１００''，２００''を示す。図１０〜図１２のいずれの図も同一スケールであって、数値（単位は省略）は互いに対応する。
【００３１】
本願のウォームホイール１００はニーマン歯形であって、歯面１１１は凸形状である。また、本願のウォームホイール１００の歯部１１０はプラス転位（図のスケールでは＋０．５程度）とされており、従来例および比較例（転位量ゼロ）と比べて歯丈Ｃは短く、歯幅は大きく形成されている。プラス転位とすることにより、従来例および比較例と比べて歯丈が短く、歯幅が大きくなるため、高強度なウォームホイール１００が得られる。
【００３２】
［歯面形状の詳細］
図１３はウォームホイール１００における歯部１１０の創成図である。また、図１４はウォームホイール１００とウォームシャフト２００との噛合い面の変化を示す図である。また、図１５は従来例における一般的なインボリュート歯形のウォームホイール１００'の創成図であり、図１６は比較例のニーマン歯形のウォームホイール１００''の創成図を示す。
【００３３】
本願ウォームホイール１００における歯面１１１の曲率は、ウォームホイール１００のピッチ円Ｒｐよりも歯先面１１２側の歯面１１１上の法線Ｎ１が、歯元面１１３よりもウォームホイール１００の中心軸側を通るよう設けられている。
【００３４】
ウォームシャフト２００からのトルク伝達によりたわみが生じるのは主に歯先側であるため、本願ウォームホイール１００においてはピッチ円Ｒｐよりも歯先側の法線Ｎ１が歯元面１１３よりもウォームホイール１００の中心軸側を通るようにウォームホイール１００を設計する。
【００３５】
これにより、ウォームホイール１００とウォームシャフト２００歯部１１０，２１０の噛合い面において、ウォームホイール歯部１１０の歯先側にかかる圧力は歯元面１１３よりも中心軸側に作用する。よって、歯元面１１３にかかる応力が緩和され、歯部１１０のたわみを低減して高強度なウォームホイール１００を得るものである。
【００３６】
同様に、ピッチ円Ｒｐよりも歯元側の法線Ｎ２、およびピッチ円Ｒｐと交差する歯面１１１における法線Ｎ３も歯元面１１３よりも中心軸側を通るよう設計され、さらに高強度化を図る。
【００３７】
また、ウォームホイール１００の歯面１１１における噛合い面１１１ａの歯先幅をＡ、噛合い面１１１ａの歯元幅をＢ、歯丈をＣ、モジュールをｍとし、以下の（ａ）式で示される関係が成立するよう本願ウォームホイール１００を設計する。
０．８２５≦（Ａ／Ｂ）×（ｍ／Ｃ）・・・（ａ）
このように各数値を決定することで、歯面１１１における歯先側、歯元側およびピッチ円Ｒｐとの交点における法線Ｎ１，Ｎ２およびＮ３が、全て歯元面１１３よりもウォームホイール１００の中心軸側を通ることとなる。これにより上記法線Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３が確実に歯元面１１３よりも中心軸側を通るようなウォームホイール１００を設計可能となる。
【００３８】
従来例のインボリュート歯形では歯面１１１'における歯先側の法線Ｎ１が歯元面１１３の外径側を通るため、歯先側にかかる力が歯元面１１３'に作用して歯部１１０'のたわみが生じ、ウォームホイール１００'の強度が落ちる。
【００３９】
一方、比較例（図１２および図１６参照）のように、ニーマン歯形であっても上記（ａ）式を満たさないもの（（Ａ／Ｂ）×（ｍ／Ｃ）＝０．７５）は法線Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３のいずれか（図１６ではＮ１）が歯元面１１３''よりも外径側を通るため、歯面１１１''の歯先側にかかる力が歯元面１１３''に作用して歯部１１０''のたわみが生じ、ウォームホイールの強度が落ちることとなる。
【００４０】
したがって、強度を確保して操舵フィーリングを向上させるためには単にニーマン歯車とするだけでは不十分であり、上記（ａ）式を満たす設計が必要である。
なお、実施例１では
噛合い面歯先幅Ａ＝２．８
噛合い面歯元幅Ｂ＝１．２
歯丈Ｃ＝３．５５
モジュールｍ＝２．１３
とするが、上記（ａ）式を満たす数値であればよく特に限定しない。
【００４１】
また比較例では転位量＝０であるため、歯面創成時に歯元面１１３''の両側がアンダカットされてアンダカット部１１５''が形成され、歯面１１１''において歯先側のアンダカットされない部分とアンダカット部１１５''との間が不連続曲面となって周方向に凸形状の高面圧部１１４''が形成される。
【００４２】
この高面圧部１１４''は歯面１１１''上において他の部分よりも周方向に凸形状となっているため、歯部１１０''がウォームシャフト歯部２１０''と噛み合う際、歯面１１１''上の他の部分と比べ高面圧となり、この高面圧部１１４''と噛み合うたびに噛合い時の面圧が増大して面圧変動が大きくなり、噛合いが不安定となる。一方本願では、歯部１１０を転位させているためアンダカットは比較例よりも低く抑えられ、噛合い時の面圧変動も小さくなって噛合いは安定する（図２０、図２２参照）。
【００４３】
また、ウォームシャフト２００とウォームホイール１００の噛合率は、１より大きく１．５以下とする。噛合い率が２以上であればより高い強度が得られるが、その分ウォームホイール１００が大径化する。したがって噛合い率を１より大きく１．５以下とすることで、ウォームホイール１００の大径化を回避しつつ、必要充分な強度を得るものである。
【００４４】
［歯元応力および歯元たわみ変動の比較］
図１７〜図１９は、ウォーム歯車の回転に伴う歯元応力および歯元たわみの変動を示す図である。図１７は本願ニーマン歯車、図１８は従来例のインボリュート歯車、図１９は比較例のニーマン歯車を示す。なお、図１７〜図１９のスケールは同一単位である。また、♯１、♯２はそれぞれｎ枚目、ｎ＋１枚目の歯面を示す（ｎ：自然数）。
【００４５】
単にニーマン歯形とした比較例では歯元応力および歯元たわみの変動は従来例のインボリュート歯形と大きく変わらないが、本願では上記（ａ）式の関係を満たすことで噛合いが安定するため、歯元応力および歯元たわみは全体的に従来例および比較例よりも低く抑えられ、最大値も小さくなっている。
【００４６】
［歯面圧変動の比較］
図２０〜図２２は、ウォーム歯車の回転に伴う歯面圧の変動を示す図である。図２０は本願ニーマン歯車、図２１は従来例のインボリュート歯車、図２２は比較例のニーマン歯車を示す。歯元応力と同様に図２０〜図２２各図のスケールは同一単位であって、♯１、♯２はそれぞれｎ枚目、ｎ＋１枚目の歯面を示す（ｎ：自然数）。
【００４７】
歯元応力および歯元たわみと同様、歯面圧変動においても本願は従来例および比較例に対し低く抑えられ、噛合い時の面圧変動も小さくなって歯部１１０のたわみ量が低減することで噛合いが安定し、操舵フィーリングが確保される。
【００４８】
また、比較例では歯面創成時のアンダカットにより歯面１１１''が不連続曲面となって周方向に凸形状の高面圧部１１４''が形成されるため、ウォームシャフト歯部２１０''が高面圧部１１４''と噛み合うたびに噛合い時の面圧が増大し、歯面圧の極大値は本願および従来例と比べて突出して大きくなる。すなわち、比較例のように単にニーマン歯形とするだけでは歯面圧変動を抑制できないばかりかかえって増大させる場合もあるため、歯面圧変動低減のためにも上記（ａ）式の条件を満たすことが重要となる。
【００４９】
［実施例１の効果］
（１）歯の断面形状が凹円弧形状を有するウォームシャフト２００と、ウォームシャフト２００と噛合い、歯先面１１２、歯元面１１３およびこれら歯先面１１２および歯元面１１３との間に形成される歯面１１１から構成され、ピッチ円と交差する歯面１１１における法線Ｎ３が、歯元面１１３よりも中心側を通るウォームホイール１００とを有することとした。
【００５０】
歯面１１１においてピッチ円Ｒｐと交差する領域はウォームシャフト２００と噛み合う部分であり、ウォームシャフト２００からのトルクはここからウォームホイール１００へ伝達される。よって、このピッチ円Ｒｐと交差する領域における法線Ｎ３を歯元面１１３よりもウォームホイール１００の中心軸側を通るように設計することにより、ウォームホイール１００の高強度化と小型化を両立することができる。
【００５１】
（２）歯面１１１がインボリュート曲線よりも外に凸であって、歯先面１１２の幅Ａとモジュールｍの積を歯元面１１３の幅Ｂと歯丈Ｃで除した値が、０．８２５以上であることとした。これにより、従来のインボリュート歯車および単にニーマン歯車としただけの比較例と比べ、高い剛性を得ることができる。
【００５２】
（３）転舵輪ＦＬ，ＦＲに連係されたラックＰおよびピニオンＰ（操舵機構）に操舵アシスト力を付与する電動モータＭと、電動モータＭを駆動制御する制御基板３００（電動機制御手段）と、電動モータＭの出力軸に設けられ、歯の断面形状が凹円弧形状を有するウォームシャフト２００と、ラックＰおよびピニオンＰに設けられ、ウォームシャフト２００と噛み合うことにより電動モータＭの操舵アシスト力をこのラックＰおよびピニオンＰに伝達し、歯先面１１２、歯元面１１３、およびこれら歯先面１１２および歯元面１１３との間に形成される歯面１１１から構成され、この歯面１１１が樹脂で形成され、かつインボリュート曲線よりも外に凸であるウォームホイール１００とを有することとした。
【００５３】
電動パワーステアリング装置の操舵フィーリングを滑らかにするために樹脂で被覆されたウォームホイールを用いる場合、ウォームホイールにたわみが生じる。このたわみ量が大きくなるとウォームの噛合い性能が低下するおそれがあるため、ウォームホイール１００を上記のような形状とすることで剛性を向上させ、適切なウォーム歯車の噛合い性能を得ることができる。よって、電動パワーステアリング装置の操舵フィーリングを向上させることができる。
【００５４】
（４）ウォームホイール１００のピッチ円Ｒｐよりも歯先面１１２側の歯面における法線Ｎ１が、歯元面１１３よりも中心側を通ることとした。
【００５５】
ウォームシャフト２００からのトルク伝達によりたわみが生じるのは主に歯先側であるため、ピッチ円Ｒｐよりも歯先面１１２側の法線Ｎ１が歯元面１１３よりも中心側を通るようにウォームホイール１００を設計することにより、さらに高強度なウォームホイール１００を得ることができる。
【００５６】
（５）ウォームホイール１００の歯元面１１３における法線Ｎ２が、歯元面１１３よりも中心側を通ることとした。
【００５７】
ピッチ円Ｒｐよりも歯先面１１２側に加え、歯元面１１３側の法線Ｎ２も歯元面１１３より中心側を通るようにウォームホイール１００を設計することにより、さらに高強度なウォームホイール１００を得ることができる。
【００５８】
（６）（１３）ウォームシャフト２００とウォームホイール１００の噛合率は、１より大きく１．５以下であることとした。
【００５９】
噛合い率が２以上であればより高い強度が得られるが、その分ウォームホイール１００が大径化する。したがって噛合い率を１より大きく１．５以下とすることで、ウォームホイール１００の大径化を回避しつつ、必要充分な強度を得ることができる。
【００６０】
（７）（１４）ウォームホイール１００は、プラス転位された歯形形状であることとした。プラス転位とすることにより、歯丈Ｃが短くなり、歯幅が大きくなるため、高強度なウォームホイール１００を得ることができる。
【００６１】
（８）（１５）ウォームホイール１００の歯面は合成樹脂で形成されることとした。
【００６２】
ウォームシャフト２００との滑らかな噛合いを得ることができる。また、ウォームホイール１００の適度なたわみが生じるため、噛合い率が増加し、その結果ウォームホイール１００の許容荷重を高めることができる。
【００６３】
（９）（１６）ウォームホイール１００は、歯面の内部に設けられ、金属材料で形成された歯芯部１０１ａを有することとした。ウォームホイール１００全体としての高強度化と滑らかな噛合いを実現することができる。
【００６４】
（１０）（１７）ウォームホイール１００の歯面を構成する合成樹脂は、強化繊維を含まないこととした。ウォームホイール１００の歯形を上記形状とすることにより、強化繊維を含まない樹脂材料であっても充分な強度を確保することができる。
【００６５】
（１１）（１８）（２０）ウォームホイール１００は切削加工により形成され、この切削加工の範囲の曲率半径Ｒはウォームシャフト２００との噛合い領域の曲率半径ｒよりも大きいこととした。
【００６６】
ウォームホイール１００の切削領域の曲率半径Ｒをウォームシャフト２００とウォームホイール１００との噛合い領域の曲率半径ｒよりも大きくすることによって、低い加工精度であっても噛合い性能を満足させた歯車を得ることができる。
【００６７】
（１２）ウォームシャフト２００は、塑性加工による表面仕上げが施されていることとした。ウォームシャフト２００表面を滑らかにすることで、ウォームホイール１００側を傷つけることがない。
【００６８】
（１９）ウォームシャフト２００とウォームホイール１００とは、電動モータによって操舵アシストされない状態において、互いに噛み合う噛合い面以外において干渉しないこととした。
【００６９】
電動モータのアシストが付与されない状態においては、ウォームホイール１００に高負荷がかかり、同様に運転者の操舵負荷も増大する。この状態において噛合い面以外で干渉しないことにより、非アシスト時における運転者の操舵負荷を軽減することができる。
【００７０】
（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
【００７１】
例えば図２３、図２４に示すように、上記（ａ）式を満たすものであれば、Ａ，Ｂ，Ｃおよびｍは他の数値を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本願ウォーム歯車を適用した電動パワーステアリング装置のシステム構成図である。
【図２】モータ制御装置１の軸方向断面図である。
【図３】モータ制御装置１の径方向断面図である。
【図４】ウォームシャフト２００の径方向正面図である。
【図５】ウォームシャフト歯部２１０におけるＣ−Ｃ断面図（直角方向断面図である。
【図６】従来例（台形歯形）のウォームシャフト歯部２１０'におけるＣ−Ｃ断面図（直角方向断面図である。
【図７】ウォームホイール１００の径方向部分断面図である。
【図８】ウォームホイール１００の軸方向断面図である。
【図９】歯部のＤ−Ｄ断面図である。
【図１０】本願ニーマン歯形のウォームシャフト２００およびウォームホイール１００の歯面断面形状を示す図である。
【図１１】従来例の一般的なインボリュート歯形のウォームシャフト２００およびウォームホイール１００の歯面断面形状を示す図である。
【図１２】比較例（本願とは異なる設計値）のニーマン歯形の歯面断面形状を示す図である。
【図１３】ウォームホイール１００における歯部１１０の拡大断面図である。
【図１４】ウォームホイール１００とウォームシャフト２００との噛合い面の変化を示す図である。
【図１５】従来例における一般的なインボリュート歯形の拡大断面図である。
【図１６】比較例（本願とは異なる設計値）のニーマン歯形の拡大断面図である。
【図１７】ウォーム歯車の回転に伴う歯元応力および歯元たわみの変動を示す図である（本願ニーマン歯車）。
【図１８】ウォーム歯車の回転に伴う歯元応力および歯元たわみの変動を示す図である（従来例のインボリュート歯車）。
【図１９】ウォーム歯車の回転に伴う歯元応力および歯元たわみの変動を示す図である（比較例のニーマン歯車）。
【図２０】ウォーム歯車の回転に伴う歯面圧の変動を示す図である（本願ニーマン歯車）。
【図２１】ウォーム歯車の回転に伴う歯面圧の変動を示す図である（従来例のインボリュート歯車）。
【図２２】ウォーム歯車の回転に伴う歯面圧の変動を示す図である（比較例のニーマン歯車）。
【図２３】他の実施例を示す図である。
【図２４】他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１    モータ制御装置
３    トーションバー
５    トルクセンサハウジング
６    モータハウジング
７    ウォームハウジング
１００    ウォームホイール
１０１    芯金
１０１ａ    歯芯部
１０２    被覆部
１１０    歯部
１１１    歯面
１１１ａ    噛合い面
１１２    歯先面
１１３    歯元面
１１４    高面圧部
１１５    アンダカット部
２００    ウォームシャフト
２１０    ウォームシャフト歯部
３００    制御基板
Ａ    噛合い面歯先幅
Ｂ    噛合い面歯元幅
Ｃ    歯丈
ＦＬ，ＦＲ    転舵輪
ＩＮ    入力軸
Ｍ    モータ
ｍ    モジュール
Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３    法線
Ｐ    ピニオン
Ｒ    ラック
Ｒｐ    ピッチ円
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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