(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウォームホイールと、このウォームホイールのホイール歯部と噛合する複数条のらせん状のウォーム歯部を有するウォームとからなり、前記ウォームは前記各ウォーム歯部の両側の歯面のリードが異なる複リードウォームとしてなるウォーム歯車装置において、前記ウォームの中心軸線を含む平面上における前記各ウォーム歯部の断面およびそれらの間の歯溝の断面は同一寸法形状のものが前記ウォーム歯部の条数だけ交互に連続して並ぶように、同一形状の前記各ウォーム歯部を軸線方向にのみずらして配置したことを特徴とするウォーム歯車装置。
【請求項２】
ステアリングシャフトに連結されるウォームホイールと、このウォームホイールのホイール歯部と噛合する複数条のらせん状のウォーム歯部を有するウォームと、このウォームを回転駆動する電動モータからなるパワーアシスト部を備え、前記ウォームは前記各ウォーム歯部の両側の歯面のリードが異なる複リードウォームとしてなる電動式パワーステアリング装置において、前記ウォームの中心軸線を含む平面上における前記各ウォーム歯部の断面およびそれらの間の歯溝の断面は同一寸法形状のものが前記ウォーム歯部の条数だけ交互に連続して並ぶように、同一形状の前記各ウォーム歯部を軸線方向にのみずらして配置したことを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウォームホイールと、これと噛合するウォームとからなるウォーム歯車装置と、これを用いた電動式パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来のこの種の電動式パワーステアリング装置に使用する２条のウォーム１とこれに噛合するウォームホイール３０よりなるウォーム歯車装置の要部を示している。このウォーム１はピッチ線Ｐ１に沿った各ウォーム歯部２，３の歯厚ｔおよび歯溝幅ｓが一定、すなわち一方の歯面２ｘ，３ｘのピッチｐと他方の歯面２ｙ，３ｙのピッチｐが同一（従って各歯面２ｘ，３ｘ，２ｙ，３ｙのリード（＝２ｐ）も同一）の普通のものであり、ウォームホイール３０は標準的なホブで加工された普通のものである。図４に示す状態では、ウォームホイール３０の２つの歯３１ｘ，３１ｙがウォーム１のウォーム歯部２，３と同時に噛合しており、ウォーム１によりウォームホイール３０を時計回転方向および反時計回転方向の何れの向きに駆動するときでも、駆動力はウォームホイール３０の２つの歯３１ｘ，３１ｙに同時に与えられるので１歯に加わる荷重は減少する。しかしながら加工誤差などによりウォーム歯部２，３とホイール歯部３１の間にバックラッシュが生じた場合、これを調整することはできない。
【０００３】
このようなバックラッシュを調整する手段として、ウォームを複リードウォームとしたものがある。図５はこのような例を示し、ウォーム６は、各ウォーム歯部７，８の一方の歯面７ｘ，８ｘのリード（＝２ｐ−γ）と他方の歯面７ｙ，８ｙのリード（＝２ｐ＋γ）を異ならせて、右に進むにつれて歯厚が次第に増大する形状にしたものであり、図４の場合と同様、標準的なホブで加工した普通のウォームホイール３０と組み合わせて使用している。両ウォーム歯部７，８は同一形状で、軸線方向位置が同一のものをウォーム６の中心軸線Ｏ１回りに１８０度の位相差を与えて配置したものである。
【０００４】
このウォーム６は、その中心軸線Ｏ１を含む平面（図５の紙面）上における両ウォーム歯部７，８の各断面７ａ，８ａ，７ｂ，８ｂ，７ｃのピッチ線Ｐ１に沿った歯厚ｔ１，ｔ２・・・ｔ５・・・は軸線方向右向きに進むにつれて一定の割合で増大し、歯溝幅ｓ１，ｓ２・・・ｓ５・・・は軸線方向右向きに進むにつれて上記と同じ割合で減少するようになっている。各ウォーム歯部７，８の一方の歯面７ｘ，８ｘの間のピッチｐａと他方の歯面２ｙ，３ｙの間のピッチｐｂは異なる値となる。それらの間の具体的関係は、
ｔ２−ｔ１＝ｔ３−ｔ２＝ｔ４−ｔ３＝ｔ５−ｔ４＝γ＞０
ｓ１−ｓ２＝ｓ２−ｓ３＝ｓ３−ｓ４＝γ＞０
ｐａ−ｐｂ＝γ
である（γは定数）。このようにしたものによれば、ウォーム歯部７，８とホイール歯部３１の間のバックラッシュは、ウォーム２０を右に移動すれば増大し、左に移動すれば減少し、これによりバックラッシュを調整することができる。
【０００５】
しかしながらこのウォーム歯車装置は、図５に示す状態では、ウォームホイール３０の１つの歯３１ｚだけがウォーム６のウォーム歯部７，８と同時に噛合しているだけであり、ウォーム６によりウォームホイール３０を時計回転方向と反時計回転方向の何れの向きに駆動するときでも、駆動力はウォームホイール３０の１つの歯３１ｚに与えられるだけなので１歯に加わる荷重が増大するという問題がある。なお、図５の複リードウォームにおいて一方の歯面７ｘ，８ｘのリードを２ｐとし他方の歯面７ｙ，８ｙのリードを２ｐ＋２γとすれば、反時計回転方向では駆動力はウォームホイール３０の２つの歯に与えられるが、時計回転方向では駆動力は１つの歯にしか与えられないので、やはり１歯に加わる荷重は増大する。
【０００６】
本発明は、多条の複リードウォームを用いたウォーム歯車装置において、ある範囲においては何れの向きに駆動する場合でも駆動力がウォームホイールの２つの歯に与えられるようにして、このような問題を解決することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によるウォーム歯車装置は、ウォームホイールと、このウォームホイールのホイール歯部と噛合する複数条のらせん状のウォーム歯部を有するウォームとからなり、前記ウォームは前記各ウォーム歯部の両側の歯面のリードが異なる複リードウォームとしてなるウォーム歯車装置において、前記ウォームの中心軸線を含む平面上における前記各ウォーム歯部の断面およびそれらの間の歯溝の断面は同一寸法形状のものが前記ウォーム歯部の条数だけ交互に連続して並ぶように、同一形状の前記各ウォーム歯部を軸線方向にのみずらして配置したことを特徴とするものである。ウォームの中心軸線を含む平面上における各ウォーム歯部の断面およびそれらの間の歯溝の断面は同一寸法形状のものがウォーム歯部の条数だけ交互に連続して並ぶので、ウォームホイールの２個のホイール歯部はある範囲にわたり同一のバックラッシュでウォームのウォーム歯部と同時に噛合する。
【０００８】
また本発明による電動式パワーステアリング装置は、ステアリングシャフトに連結されるウォームホイールと、このウォームホイールのホイール歯部と噛合する複数条のらせん状のウォーム歯部を有するウォームと、このウォームを回転駆動する電動モータからなるパワーアシスト部を備え、ウォームは各ウォーム歯部の両側の歯面のリードが異なる複リードウォームとしてなる電動式パワーステアリング装置において、ウォームの中心軸線を含む平面上における各ウォーム歯部の断面およびそれらの間の歯溝の断面は同一寸法形状のものがウォーム歯部の条数だけ交互に連続して並ぶように、同一形状の各ウォーム歯部を軸線方向にのみずらして配置したことを特徴とするものである。ウォームの中心軸線を含む平面上における各ウォーム歯部の断面およびそれらの間の歯溝の断面は同一寸法形状のものがウォーム歯部の条数だけ交互に連続して並ぶので、ウォームホイールの２個のホイール歯部はある範囲にわたり同一のバックラッシュでウォームのウォーム歯部と同時に噛合する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、図１〜図３により、本発明によるウォーム歯車装置およびこれを用いた電動式パワーステアリング装置の実施の形態の説明をする。この電動式パワーステアリング装置のパワーアシスト部は、図１に示すように、操舵ハンドルにより回転されるステアリングシャフト１５に連結されたウォームホイール３０と、このウォームホイール３０のホイール歯部３１（図２、図３参照）と噛合する２条のらせん状のウォーム歯部２１，２２（図２、図３参照）を有する円筒状のウォーム２０と、このウォーム２０を回転駆動する電動モータ１３からなり、これらはステアリングコラムに固定されたハウジング１０により支持されている。この電動式パワーステアリング装置の制御装置は、ステアリングシャフト１５に設けたトルクセンサにより検出した操舵トルクに基づいて電動モータ１３を作動させ、ウォーム２０とウォームホイール３０よりなるウォーム歯車装置を介してステアリングシャフト１５にアシスト力を与える。
【００１０】
ウォーム２０は、その両端部がボールベアリング１１を介してハウジング１０に軸承され、両端部に螺合した締付ナット１２ａ，１２ｂを緩めて軸線方向位置を調整し、調整後に締付ナット１２ａ，１２ｂを締め付けて位置決めするようになっており、ウォーム２０の先端部２０ａは、電動モータ１３の出力軸に摺動自在にスプライン結合されている。ウォーム２０の各ウォーム歯部２１，２２は互いに同一形状で、それぞれの一側のウォーム歯面２１ｘ，２２ｘのリードと、他側のウォーム歯面２１ｙ，２２ｙのリードとは互いに異なっている。この両ウォーム歯部２１，２２は、ウォーム２０の中心軸線Ｏ１に対し同一歯厚部分を同一位相とし、軸線方向においてのみ位置をずらして配置し、これによりウォーム２０の中心軸線Ｏ１を含む平面（図２および図３の紙面）上における各ウォーム歯部２１，２２の断面およびそれらの間の歯溝２３，２４の断面のうち同一寸法形状のものが２個（＝ウォーム歯部の条数）ずつ交互に連続して並ぶようにしている。
【００１１】
次に両ウォーム歯部２１，２２の配置およびその作用を、図２および図３により具体的に説明する。図２は、ウォームホイール３０のホイール歯部３１の連続した３個の歯３１ａ，３１ｂ，３１ｃのうち右側の２個３１ｂ，３１ｃがウォーム歯部２１，２２のピッチ線Ｐ１とホイール歯部３１のピッチ円Ｐ２の接点の両側に位置し、かつ同一寸法形状の歯溝断面２３ｂ，２４ｂと噛合した状態を示し、また図３は、ウォーム２０の回転によりウォームホイール３０が時計回転方向に回転して、この３個の歯３１ａ，３１ｂ，３１ｃのうち左側の２個３１ａ，３１ｂがピッチ線Ｐ１とピッチ円Ｐ２の接点の両側に位置し、かつ異なる寸法形状の歯溝断面２４ｄ，２３ｅと噛合した状態を示している。
【００１２】
図３において、ウォーム２０の中心軸線Ｏ１を含む平面上における両ウォーム歯部２１，２２の各断面２２ｃ，２１ｄ，２２ｄ，２１ｅ，２２ｅおよびそれらの間の歯溝２３ｄ，２４ｄ，２３ｅ，２４ｅは、前述の通り同一寸法形状のものが２個ずつ交互に連続して並んでおり、ウォーム２０のピッチ線Ｐ１に沿ったそれらの歯厚Ｖ０，Ｖ１，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ２、および歯溝幅Ｕ１，Ｕ１，Ｕ２，Ｕ２の間の関係は
Ｖ１−Ｖ０＝Ｖ２−Ｖ１＝α＞０
Ｕ１−Ｕ２＝α＞０
である。また各歯面２１ｘ，２２ｘ，２１ｙ，２２ｙの間のピッチｑａ，ｑｂは
ｑａ＝Ｖ１＋Ｕ１＝Ｖ２＋Ｕ２
ｑｂ＝Ｖ０＋Ｕ１＝Ｖ１＋Ｕ２
ｑａ−ｑｂ＝α
である（αは定数）。従って各ウォーム歯部２１，２２の一方の歯面２１ｘ，２２ｘのリードはｑａ＋ｑｂ（＝２×ｑａ−α）であり、他方の歯面２１ｙ，２２ｙのリードは２×ｑａである。
【００１３】
この図３に示す状態では、ウォーム歯部２１，２２は、断面２１ｄと２２ｄおよび断面２１ｅと２２ｅがそれぞれ同一寸法形状であり、またこれら同一寸法形状の各歯部断面の左側の歯溝断面２３ｄと２４ｄおよび歯溝断面２３ｅと２４ｅがそれぞれ同一寸法形状である。そして、ウォームホイール３０の歯３１ｂは実質的にバックラッシュなしに歯溝断面２３ｅと噛合しており、ウォームホイール３０が更に時計回転方向に回転すればこの噛合は外れる。ウォームホイール３０の歯３１ａはウォーム２０の歯溝断面２４ｄと噛合しているが、歯溝断面２４ｄの歯溝幅Ｕ１は歯溝断面２３ｅの歯溝幅Ｕ２よりも大であるので、歯３１ａと歯溝断面２４ｄの間にはαに相当するバックラッシュがある。
【００１４】
図２における両ウォーム歯部２１，２２の各断面２１ａ，２２ａ，２１ｂ，２２ｂ，２１ｃおよびそれらの間の歯溝２４ａ，２３ｂ，２４ｂ，２３ｃも、同一寸法形状のものが２個ずつ交互に連続して並んでおり、ウォーム２０のピッチ線Ｐ１に沿ったそれらの歯厚はＶ１−β，Ｖ１−β，Ｖ２−β，Ｖ２−β、Ｖ３−βであり、歯溝幅はＵ１＋β，Ｕ２＋β，Ｕ２＋β，Ｕ３＋βである。ウォーム２０の回転によりウォーム歯部２１，２２が右に移動するにつれてβが減少するので、各断面２１ａ，２２ａ，２１ｂ，２２ｂは歯厚が増大して、図３の各断面２１ｄ，２２ｄ，２１ｅ，２２ｅとなり、その間の歯溝断面２４ａ，２３ｂ，２４ｂは幅が減少して図３の各歯溝断面２４ｄ，２３ｅ，２４ｅとなる。
【００１５】
この図２に示す状態では、ウォーム歯部２１，２２は、断面２１ａと２２ａおよび断面２１ｂと２２ｂがそれぞれ同一寸法形状であり、またそれら同一寸法形状の各歯部断面の左側の歯溝断面２３ｂと２４ｂの寸法形状が同一である。そして、ウォームホイール３０の歯３１ｂと３１ｃはそれぞれ歯溝断面２３ｂと２４ｂと噛合し、それらの間のバックラッシュは何れも同じ値βである。この付近において、ウォーム２０を右側から見て時計回転方向に回転すれば、図に示すように歯面２２ｙと２１ｙが同時に歯３１ｂと３１ｃに当接してウォームホイール３０は時計回転方向に回転駆動される。またウォーム２０を逆方向に回転すれば歯面２１ｘと２２ｘが同時に歯３１ｂと３１ｃに当接してウォームホイール３０は反時計回転方向に回転駆動される。すなわち図２に示す状態を中心とするある範囲では、ウォームホイール３０を何れの向きに駆動するときでも、駆動力はウォームホイール３０の２つの歯３１ｂ，３ｃｙに同時に与えられるので１つの歯に加わる荷重は減少する。
【００１６】
図３に示す状態付近では、ウォーム２０を右側から見て時計回転方向に回転してウォームホイール３０を時計回転方向に回転する場合は、歯面２１ｙと２２ｙが同時に歯３１ａと３１ｂに当接して回転駆動されるが、ウォーム２０を逆方向に回転してウォームホイール３０を反時計回転方向に回転する場合は、歯面２２ｘは歯３１ａに当接せず、歯面２１ｘだけが歯３１ｂに当接してウォームホイール３０は回転駆動される。従って、図３に示す状態を中心とするある範囲では、ウォームホイール３０をウォーム２０により時計回転方向に回転駆動する場合は充分な強度が得られるが、反時計回転方向に回転駆動する場合は１つの歯に加わる荷重は増大する。また、ウォームホイール３０の歯３１ｂはウォーム２０の歯溝断面２３ｅと実質的にバックラッシュなしに噛合しており、ウォームホイール３０が更に時計回転方向に回転すればこの噛合は外れる。
【００１７】
上述した実施の形態によれば、図２に示す状態を中心とするある範囲にわたりウォームホイール３０の２個のホイール歯部３１が同一のバックラッシュでウォーム２０のウォーム歯部２１，２２と同時に噛合する。従ってその範囲ではウォーム２０によりウォームホイール３０を時計回転方向に駆動するときでも、反時計回転方向に駆動するときでも、駆動力は２つのウォーム歯部２１から２つのホイール歯部３１に与えられ、これによりウォームホイール３０の１歯に加わる荷重は減少する。また、ウォーム２０は各ウォーム歯部２１，２２の両側の歯面のリードが異なる複リードウォームであり、ウォーム歯部２１，２２とホイール歯部３１の間のバックラッシュは、ウォーム２０を右に移動すれば増大し、左に移動すれば減少するので、バックラッシュを調整することができる。この調整は締付ナット１２ａ，１２ｂを緩めて行い、調整後に締付ナット１２ａ，１２ｂを締め付けてその位置にウォーム２０を位置決めする。
【００１８】
上述した実施の形態では２条のウォームにつき説明したが、本発明は３条以上の多条のウォームにも適用可能である。
【００１９】
【発明の効果】
上述のように、本発明のウォーム歯車装置およびこれを用いた電動式パワーステアリング装置によれば、ある範囲にわたりウォームホイールの２個のホイール歯部が同一のバックラッシュでウォームのウォーム歯部と同時に噛合するので、その範囲ではウォームによりウォームホイールを時計回転方向に駆動するときでも、反時計回転方向に駆動するときでも、駆動力は２つのウォーム歯部から２つのホイール歯部に与えられ、これにより１歯に加わる荷重は減少する。また、ウォームは各ウォーム歯部の両側の歯面のリードが異なる複リードウォームであり、軸線方向一方に進むにつれて各ウォーム歯部の歯厚は増大し、歯溝幅は減少するので、ウォームを軸線方向に移動することによりバックラッシュを調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるウォーム歯車装置およびこれを用いた電動式パワーステアリング装置の一実施形態のパワーアシスト部の要部を示す断面図である。
【図２】  図１に示すウォーム歯車装置のある噛合状態における図面である。
【図３】  図２に示すウォーム歯車装置の異なる噛合状態における図面である。
【図４】  従来技術によるウォーム歯車装置の図２に相当する図面である。
【図５】  図４とは異なる従来技術によるウォーム歯車装置の図２に相当する図面である。
【符号の説明】
１３…電動モータ、１５…ステアリングシャフト、２０…ウォーム、２１，２２…ウォーム歯部、２１ｘ，２１ｙ，２２ｘ，２２ｙ…歯面、２３，２４…歯溝、３０…ウォームホイール、３１…ホイール歯部
【図１】
0004547764.tif 000002
【図２】
0004547764.tif 000003
【図３】
0004547764.tif 000004
【図４】
0004547764.tif 000005
【図５】
0004547764.tif 000006