(57)【要約】【課題】低コストで型成形でき、長寿命で円滑な回転伝達ができるウォームホイールを提供する。【解決手段】各歯面１０ａ、１０ｂは、ハスバ歯車の歯面と同形のヘリカル面部分１０ａ′、１０ｂ′と、ウォームの凸曲面状の歯面に沿う凹曲面部分１０ａ″、１０ｂ″とを有し、回転軸方向の一方側にヘリカル面部分１０ａ′、１０ｂ′が、他方側に凹曲面部分１０ａ″、１０ｂ″が配置される複数の第１歯面Ａと、その回転軸方向の一方側に凹曲面部分１０ａ″、１０ｂ″が、他方側にヘリカル面部分１０ａ′、１０ｂ′が配置される複数の第２歯面Ｂとに分類される。各第１歯面Ａは第１歯面Ａに相対向し、各第２歯面Ｂは第２歯面Ｂに相対向する。各第１、第２歯面Ａ、Ｂにおける歯丈方向寸法と相対向する歯面間の距離は、凹曲面部分１０ａ″、１０ｂ″ではヘリカル面部分１０ａ′、１０ｂ′との境界に向かうに従い増加し、ヘリカル面部分１０ａ′、１０ｂ′では歯すじ方向において一定である。【選択図】図４
2004019828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウォームの歯に噛み合う複数の歯を備え、各歯における回転方向一方側の歯面と他方側の歯面は、ハスバ歯車の歯面と同形のヘリカル面部分と、そのウォームの凸曲面状の歯面に沿う凹曲面部分とを有するウォームホイールにおいて、
各歯面は、ウォームホイールの回転軸方向の一方側にヘリカル面部分が配置されると共に他方側に凹曲面部分が配置される複数の第１歯面と、その回転軸方向の一方側に凹曲面部分が配置されると共に他方側にヘリカル面部分が配置される複数の第２歯面とに分類され、
各第１歯面は第１歯面に相対向するように配置され、
各第２歯面は第２歯面に相対向するように配置され、
各第１、第２歯面における凹曲面部分では歯丈方向寸法はヘリカル面部分との境界に向かうに従い増加すると共に相対向する歯面間の距離はヘリカル面部分との境界に向かうに従い増加し、ヘリカル面部分では歯丈方向寸法と相対向する歯面間の距離は歯すじ方向において一定とされていることを特徴とするウォームホイール。
【請求項２】
そのウォームの歯面に対して何れかの第１歯面と何れかの第２歯面とが同時に接触するように、第１歯面と第２歯面の並列順序が定められている請求項１に記載のウォームホイール。
【請求項３】
歯数は偶数とされ、
互いに対向する第１歯面の対と互いに対向する第２歯面の対とが回転方向において交互に配置されている請求項１または２に記載のウォームホイール。
【請求項４】
歯数は奇数とされ、
互いに対向する第１歯面の対が回転方向における一箇所において連続して配置され、それ以外の箇所においては互いに対向する第１歯面の対と互いに対向する第２歯面の対とが回転方向において交互に配置されている請求項１または２に記載のウォームホイール。
【請求項５】
少なくとも前記歯が合成樹脂製とされた請求項１に記載のウォームホイールを型成形するために用いられる成形型であって、
ウォームホイールの回転軸方向における一方側を成形する第１型と他方側を成形する第２型とを有し、
その第１型と第２型との分割面は、ウォームホイールの径方向視で各歯と重なると共に前記ヘリカル面部分の歯すじ方向に沿う部分と、互いに対向する第２歯面の間の部分よりもウォームホイールの回転軸方向における一方側に位置する部分と、互いに対向する第１歯面の間の部分よりもウォームホイールの回転軸方向における他方側に位置する部分とを有することを特徴とするウォームホイールの製造用成形型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、型成形されるのに適したウォームホイールと、そのウォームホイールの製造用の成形型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、操舵補助力発生用モータの回転を、ウォームと、このウォームに噛み合うウォームホイールとを介し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において、そのウォームホイールを合成樹脂材製とすることで軽量化と騒音低減とが図られている。
【０００３】
従来、そのウォームホイールは合成樹脂材をホブ加工することで成形されていた。しかし、ホブ加工を行うと多量のバリが発生するため、そのバリの除去作業に膨大な工数が必要とされていた。
【０００４】
そこで、ウォームホイールを型成形することが考えられる。しかし、通常のウォームホイールの歯は、歯すじ方向における中央位置では両端位置よりも歯厚が薄く歯丈が大きいため、成形されたウォームホイールを成形型から歯すじ方向に型抜きすることができない。そのため、ウォームホイールを型成形しようとした場合、成形型をウォームホイールの回転周方向において並列する多数の部材から構成し、ウォームホイールの径方向に沿った型抜きが必要になる。そうすると成形型の構造が非常に複雑になって製造コストが増大し、また成形精度が低下する。
【０００５】
そこで、図８に示すように、ウォームホイール１００の各歯１０１における回転方向一方側の歯面１０１ａと他方側の歯面１０１ｂを、ハスバ歯車の歯面と同形のヘリカル面部分１０１ａ′、１０１ｂ′と、ウォーム（図示省略）の凸曲面状の歯面に沿う凹曲面部分１０１ａ″、１０１ｂ″とから構成することが提案されている。（特開２００１−２８０４２８号）。この従来例においては、各歯面１０１ａ、１０１ｂにおいて、回転軸方向の一方側にヘリカル面部分１０１ａ′、１０１ｂ′を配置し、他方側に凹曲面部分１０１ａ″、１０１ｂ″を配置している。これにより、各歯面１０１ａ、１０１ｂにおいて、凹曲面部分１０１ａ″、１０１ｂ″ではヘリカル面部分１０１ａ′、１０１ｂ′との境界に向かうに従い歯丈方向寸法と相対向する歯面間の距離が増加する。また、ヘリカル面部分１０１ａ′、１０１ｂ′では歯丈方向寸法と相対向する歯面間の距離が歯すじ方向において一定になる。よって、ウォームホイール１００を型成形した場合に、成形されたウォームホイール１００を成形型からヘリカル面部分１０１ａ′、１０１ｂ′の歯すじ方向（図において矢印方向Ｈ）に型抜きできる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のウォームホイール１００においては、全ての歯面１０１ａ、１０１ｂで回転軸方向の一方側にヘリカル面部分１０１ａ′、１０１ｂ′を配置し、他方側に凹曲面部分１０１ａ″、１０１ｂ″を配置している。また、図８において２点鎖線で示すようにウォームの歯面１０２は凸曲面であるため、ヘリカル面部分１０１ａ′、１０１ｂ′との接触領域よりも凹曲面部分１０１ａ″、１０１ｂ″との接触領域が大きくなる。そのため、ウォームからウォームホイール１００に回転力を伝達する際に、凹曲面部分１０１ａ″、１０１ｂ″が配置された回転軸方向の他方側に偏って力が作用することになる。これにより、円滑な回転伝達が阻害され、ウォームやウォームホイール１００の歯面の偏摩耗や破損により寿命が短くなるという問題がある。
本発明は、上記課題を解決することのできるウォームホイールとその製造用成形型を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のウォームホイールは、ウォームの歯に噛み合う複数の歯を備え、各歯における回転方向一方側の歯面と他方側の歯面は、ハスバ歯車の歯面と同形のヘリカル面部分と、そのウォームの凸曲面状の歯面に沿う凹曲面部分とを有する。各歯面は、ウォームホイールの回転軸方向の一方側にヘリカル面部分が配置されると共に他方側に凹曲面部分が配置される複数の第１歯面と、その回転軸方向の一方側に凹曲面部分が配置されると共に他方側にヘリカル面部分が配置される複数の第２歯面とに分類され、各第１歯面は第１歯面に相対向するように配置され、各第２歯面は第２歯面に相対向するように配置され、各第１、第２歯面における凹曲面部分では歯丈方向寸法はヘリカル面部分との境界に向かうに従い増加すると共に相対向する歯面間の距離はヘリカル面部分との境界に向かうに従い増加し、ヘリカル面部分では歯丈方向寸法と相対向する歯面間の距離は歯すじ方向において一定とされていることを特徴とする。
本発明によれば、第１歯面においては回転軸方向の一方側にヘリカル面部分が配置されると共に他方側に凹曲面部分が配置され、第２歯面においては回転軸方向の一方側に凹曲面部分が配置されると共に他方側にヘリカル面部分が配置される。これにより、ウォームの歯面が第１歯面に接する位置と第２歯面に接する位置とで、ウォームからウォームホイールに作用する力の偏り方向が互いに逆になる。よって、ウォームからウォームホイールに作用する力の偏りを抑制できる。しかも、各第１歯面は第１歯面に相対向するように配置され、各第２歯面は第２歯面に相対向するように配置され、凹曲面部分では歯丈方向寸法と相対向する歯面間の距離はヘリカル面部分との境界に向かうに従い増加し、ヘリカル面部分では歯丈方向寸法と相対向する歯面間の距離は歯すじ方向において一定とされているので、型成形されたウォームホイールをヘリカル面部分の歯すじ方向に型抜きできる。
【０００８】
そのウォームの歯面に対して何れかの第１歯面と何れかの第２歯面とが同時に接触するように、第１歯面と第２歯面の並列順序が定められているのが好ましい。これにより、ウォームからウォームホイールに作用する力の偏りをより抑制できる。
【０００９】
そのウォームの条数は複数とされているのが好ましい。これにより、ウォームの歯面が同時にウォームホイールの第１歯面と接触する領域と第２歯面と接触する領域との差がより小さくなり、ウォームからウォームホイールに偏った力が作用するのをより確実に防止できる。
【００１０】
本発明のウォームホイールにおける歯数が偶数の場合、互いに対向する第１歯面の対と互いに対向する第２歯面の対とが回転方向において交互に配置されているのが好ましい。本発明のウォームホイールにおける歯数が奇数の場合、互いに対向する第１歯面の対が回転方向における一箇所において連続して配置され、それ以外の箇所においては互いに対向する第１歯面の対と互いに対向する第２歯面の対とが回転方向において交互に配置されているのが好ましい。
互いに対向する第１歯面の対と互いに対向する第２歯面の対とが回転方向において交互に配置されることで、ウォームの歯面が同時にウォームホイールの第１歯面と接触する領域と第２歯面と接触する領域との差がより小さくなり、ウォームからウォームホイールに偏った力が作用するのをより確実に防止できる。
【００１１】
本発明の成形型は、少なくとも前記歯が合成樹脂製とされた本発明のウォームホイールを型成形するために用いられ、ウォームホイールの回転軸方向における一方側を成形する第１型と他方側を成形する第２型とを有し、その第１型と第２型との分割面は、ウォームホイールの径方向視で各歯と重なると共に前記ヘリカル面部分の歯すじ方向に沿う部分と、互いに対向する第２歯面の間の部分よりもウォームホイールの回転軸方向における一方側に位置する部分と、互いに対向する第１歯面の間の部分よりもウォームホイールの回転軸方向における他方側に位置する部分とを有するのが好ましい。
本発明の成形型によれば、型成形された本発明のウォームホイールをヘリカル面部分の歯すじ方向に型抜きできる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１に示す電動パワーステアリング装置Ｐは、ステアリングホイールＨの操舵によるステアリングシャフトＳの回転を、図外ステアリングギヤを介して車輪に舵角が変化するように伝達する。そのステアリングギヤの形式は、ステアリングシャフトＳの回転を車輪に舵角が変化するように伝達できれば限定されず、例えばステアリングシャフトＳに連結されたピニオンに噛み合うラックの動きをタイロッドやナックルアーム等を介して車輪に伝達するラックピニオン式ステアリングギヤを採用できる。そのステアリングシャフトＳにより伝達される操舵トルクを検出するトルクセンサ１が設けられている。そのトルクセンサ１は、本実施形態では公知の構成であり、センサハウジング２と、入力シャフト３と、この入力シャフト３にトーションバー８を介して同軸心かつ弾性的に相対回転可能に連結される出力シャフト４と、磁気回路を構成する磁束発生用コイル７とを備え、操舵トルクによる両シャフト３、４の弾性的な相対回転量に応じて磁気回路における磁気抵抗が変化し、そのコイル７の出力から操舵トルクを検出する。
【００１３】
両シャフト３、４はステアリングシャフトＳの一部を構成し、センサハウジング２によりベアリング６ａ、６ｂを介して支持される。そのセンサハウジング２に操舵補助力発生用モータＭが取り付けられている。その出力シャフト４に金属製スリーブ９を介して合成樹脂材製のウォームホイール１０が同行回転するように設けられている。そのウォームホイール１０に噛み合うウォーム１１が操舵補助力発生用モータＭにより駆動される。そのモータＭはトルクセンサ１により検出された操舵トルクに応じて図外制御装置により制御される。モータＭの回転がウォーム１１、ウォームホイール１０、ステアリングシャフトＳを介して車輪に舵角が変化するように伝達されることで、操舵トルクに応じた操舵補助力が付与される。
【００１４】
図２、図３に示すように、そのウォームホイール１０は円環状のホイールボディ１０Ｂと、このホイールボディ１０Ｂの外周において並列する複数の歯１０Ａとを有し、各歯１０Ａがウォーム１１の歯１１Ａに噛み合う。
【００１５】
図４、図５の（１）〜（４）に示すように、ウォームホイール１０の各歯１０Ａにおける回転方向一方側（図４の下側）の歯面１０ａと他方側（図４の上側）の歯面１０ｂは、ハスバ歯車の歯面と同形のヘリカル面部分１０ａ′、１０ｂ′と、ウォーム１１の歯１１Ａの凸曲面状の歯面に沿う凹曲面部分１０ａ″、１０ｂ″とを有する。
【００１６】
各歯面１０ａ、１０ｂは、ウォームホイール１０の回転軸方向における一方側（図４の左側）にヘリカル面部分１０ａ′、１０ｂ′が配置されると共に他方側（図４の右側）に凹曲面部分１０ａ″、１０ｂ″が配置される複数の第１歯面Ａと、その回転軸方向の一方側に凹曲面部分１０ａ″、１０ｂ″が配置されると共に他方側にヘリカル面部分１０ａ′、１０ｂ′が配置される複数の第２歯面Ｂとに分類される。各第１歯面Ａは第１歯面Ａに相対向するように配置され、各第２歯面Ｂは第２歯面Ｂに相対向するように配置される。
【００１７】
各第１、第２歯面Ａ、Ｂにおける凹曲面部分１０ａ″、１０ｂ″では、歯丈方向寸法Ｈ″と相対向する歯面間の距離Ｄ″はヘリカル面部分１０ａ′、１０ｂ′との境界に向かうに従い増加する。また、ヘリカル面部分１０ａ′、１０ｂ′では、歯丈方向寸法Ｈ′と相対向する歯面間の距離Ｄ′は歯すじ方向において一定とされている。その凹曲面部分１０ａ″、１０ｂ″とヘリカル面部分１０ａ′、１０ｂ′は、歯すじ方向における中央位置の境界において、滑らかに連なるものとされている。その境界の位置は、型成形されたウォームホイール１０を成形型から型抜きできるように定めればよく、本実施形態では各歯面の歯すじ方向における中央位置とされている。円滑に型抜きする上ではヘリカル面部分１０ａ′、１０ｂ′の領域を凹曲面部分１０ａ″、１０ｂ″の領域以上にすればよい。
【００１８】
第１歯面Ａと第２歯面Ｂの並列順序は、ウォーム１１の歯１１Ａの歯面に対して何れかの第１歯面Ａと何れかの第２歯面Ｂとが同時に接触するように定められているのが好ましい。さらに、ウォーム１１の歯１１Ａの歯面に同時に接触する第１歯面Ａの領域と第２歯面Ｂの領域とをより大きくするために、ウォームホイール１０の歯数が偶数である場合は、図４に示すように互いに対向する第１歯面Ａの対と互いに対向する第２歯面Ｂの対とが回転方向において交互に配置されているのが好ましい。また、ウォームホイール１０の歯数が奇数である場合は、図６の変形例に示すように互いに対向する第１歯面Ａの対が回転方向における一箇所において連続して配置され、それ以外の箇所においては互いに対向する第１歯面Ａの対と互いに対向する第２歯面Ｂの対とが回転方向において交互に配置されているのが好ましい。なお、ウォームとウォームホイールとは、諸元によっては２以上の歯が同時に噛み合うものではないが、一般的には２以上の歯が同時に噛み合うことから、本発明を適用する上では同時に２以上の歯が噛み合うようにするのが好ましい。
【００１９】
ウォームホイール１０は型成形され、例えば射出成形される。この型成形に用いる成形型に上記スリーブ９をインサートしておくことで、ウォームホイール１０とスリーブ９を一体化させることができる。図７において２点鎖線で示すように、その成形型３０はウォームホイール１０の回転軸方向における一方側を成形する第１型３１と他方側を成形する第２型３２とを有する。その第１型３１と第２型３２との分割面ＰＬは、ウォームホイール１０の径方向視で各歯１０Ａと重なると共にヘリカル面部分１０ａ′、１０ｂ′の歯すじ方向に沿う部分ＰＬ１と、互いに対向する第２歯面Ｂの間の部分よりもウォームホイール１０の回転軸方向における一方側に位置する部分ＰＬ２と、互いに対向する第１歯面Ａの間の部分よりもウォームホイール１０の回転軸方向における他方側に位置する部分ＰＬ３とを有する。これにより、第１型３１により第１歯面Ａを成形し、第２型３２により第２歯面Ｂを成形し、第１型３１と第２型３２とをヘリカル面部分１０ａ′、１０ｂ′の歯すじ方向（図において矢印方向Ｈ）に沿って相対移動させることで分離することにより、成形されたウォームホイール１０を成形型３０から型抜きできる。
【００２０】
上記ウォームホイール１０によれば、第１歯面Ａにおいては回転軸方向の一方側にヘリカル面部分１０ａ′、１０ｂ′が配置されると共に他方側に凹曲面部分１０ａ″、１０ｂ″が配置され、第２歯面Ｂにおいては回転軸方向の一方側に凹曲面部分１０ａ″、１０ｂ″が配置されると共に他方側にヘリカル面部分１０ａ′、１０ｂ′が配置されている。これにより、ウォーム１１の歯面１１Ａが第１歯面Ａに接する位置と第２歯面Ｂに接する位置とで、ウォーム１１からウォームホイール１０に作用する力の偏り方向が互いに逆になる。よって、ウォーム１１からウォームホイール１０に作用する力の偏りを抑制できる。しかも、各第１歯面Ａは第１歯面Ａに相対向するように配置され、各第２歯面Ｂは第２歯面Ｂに相対向するように配置され、凹曲面部分１０ａ″、１０ｂ″では歯丈方向寸法と相対向する歯面間の距離はヘリカル面部分１０ａ′、１０ｂ′との境界に向かうに従い増加し、ヘリカル面部分１０ａ′、１０ｂ′では歯丈方向寸法と相対向する歯面間の距離は歯すじ方向において一定とされているので、型成形されたウォームホイール１０をヘリカル面部分１０ａ′、１０ｂ′の歯すじ方向に型抜きできる。その型成形には上記実施形態の成形型３０を用いるのが適している。
また、ウォーム１１の歯１１Ａの歯面に対して何れかの第１歯面Ａと何れかの第２歯面Ｂとが同時に接触することでウォーム１１からウォームホイール１０に作用する力の偏りをより抑制できる。さらに、ウォームホイール１０の歯数が偶数の場合は回転方向の全域で、歯数が奇数とされる場合は回転方向における一箇所を除いて、互いに対向する第１歯面Ａの対と互いに対向する第２歯面Ｂの対とが回転方向において交互に配置されることで、ウォーム１１の歯面１１Ａが同時に第１歯面Ａと接触する領域と第２歯面Ｂと接触する領域との差がより小さくなり、ウォーム１１からウォームホイール１０に偏った力が作用するのをより確実に防止できる。さらに、ウォーム１１の条数は複数であるのが好ましく、例えば２条あるいは３条とされる。これにより、ウォーム１１の歯１１Ａの歯面に同時に接触する第１歯面Ａの領域と第２歯面Ｂの領域との差を小さくし、ウォーム１１からウォームホイール１０に偏った力が作用するのをより確実に防止できる。
【００２１】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上記各実施形態のようにウォームホイール１０の全体を合成樹脂材製とすることに代えて、芯金と、この芯金を覆う合成樹脂材とでウォームホイールを構成してもよい。また、ウォームホイールを焼結成形してもよい。さらに、互いに対向する第１歯面の対あるいは互いに対向する第２歯面の対が、回転方向における複数箇所で連続して配置されてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、複雑な成形型を要することなく低コストで型成形でき、しかも長寿命で円滑な回転伝達ができるウォームホイールと、その製造用成形型を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のウォームホイールを用いた電動パワーステアリング装置の縦断面図
【図２】本発明の実施形態のウォームホイールの部分斜視図
【図３】本発明の実施形態のウォームホイールとウォームの側面図
【図４】本発明の実施形態のウォームホイールの部分展開図
【図５】本発明の実施形態のウォームホイールにおける（１）は回転方向一方側の第１歯面を示す図、（２）は回転方向他方側の第１歯面を示す図、（３）は回転方向一方側の第２歯面を示す図、（４）は回転方向他方側の第２歯面を示す図
【図６】本発明の変形例のウォームホイールの部分展開図
【図７】本発明の実施形態の成形型の構成説明図
【図８】従来例のウォームホイールの部分展開図
【符号の説明】
１０　ウォームホイール
１０Ａ　歯
１０ａ、１０ｂ　歯面
１０ａ′、１０ｂ′　ヘリカル面部分
１０ａ″、１０ｂ″　凹曲面部分
Ａ　第１歯面
Ｂ　第２歯面
１１　ウォーム
１１Ａ　歯
３０　成形型
ＰＬ　分割面
【図１】
2004019828.tif 000003
【図２】
2004019828.tif 000004
【図３】
2004019828.tif 000005
【図４】
2004019828.tif 000006
【図５】
2004019828.tif 000007
【図６】
2004019828.tif 000008
【図７】
2004019828.tif 000009
【図８】
2004019828.tif 000010