(57)【要約】【課題】アンダーカットを解消して型成形を可能とするとともに、ウォームギヤ装置としての回動精度を高く維持する。【解決手段】ウォームホイール２の歯部は、歯幅の片側半分に形成されたハス歯からなるハス歯部23と、歯幅の他側半分に形成され歯面が曲面のウォーム歯からなるウォーム歯部24と、をもち、ウォーム歯部24は、少なくとも歯面がウォームの回動軌跡に沿って延長された延長部25を有する。  ハス歯部23を有しているため、アンダーカットとならず型成形が可能となるとともに、延長部25によってウォーム１との線接触の範囲を広く確保することができる。【選択図】  図４
2009008201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウォームと、少なくとも外周部が樹脂製で該ウォームと噛合する樹脂製のウォームホイールと、からなるウォームギヤ装置であって、
該ウォームホイールの歯部は、歯幅の片側半分に形成されたハス歯からなるハス歯部と、歯幅の他側半分に形成され歯面が曲面のウォーム歯からなるウォーム歯部と、をもち、
該ウォーム歯部は、少なくとも該歯面が該ウォームの回動軌跡に沿って延長された延長部を有することを特徴とするウォームギヤ装置。
【請求項２】
前記延長部は、前記歯面及び前記歯底が共に前記ウォームの回動軌跡に沿って延長され、前記歯底の延長部が隣接する単歯の歯面どうしを連結している請求項１に記載のウォームギヤ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動パワーステアリング装置の減速機構などに用いられるウォームギヤ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の電動パワーステアリング装置は、運転者によるステアリングホイールの操舵トルクを検出するトルクセンサと、操舵補助用の電動モータと、電動モータの回転を減速して操舵軸に伝達する減速機構と、を備え、トルクセンサの検出信号に基づいて電動モータの駆動を制御することで、操舵をアシストするものである。
【０００３】
上記減速機構としては、電動モータの回転軸に連結された駆動ギヤとしてのウォームと、操舵軸に嵌着された従動ギヤとしてのウォームホイールとからなるものが広く用いられ、この減速機構では、ウォームとウォームホイールとの噛合により電動モータの回転を減速して操舵軸に伝達している。
【０００４】
ところで車体の軽量化の観点から、用いられている各種歯車類は金属製から樹脂製に変更される傾向にある。上記した減速機構も例外ではなく、ウォーム及びウォームホイールの樹脂化が進められている。しかしながらウォームホイールは、歯底がウォームの外周形状に沿う円弧形状であり、かつ歯面が円弧形状の曲面であるために、アンダーカットとなって成形型からの離型が困難である。そのため成形後に機械加工によって歯部を形成することが行われているが、工数が多大となるという問題があった。
【０００５】
そこで、ウォームホイールに代えてハス歯歯車を用いることが考えられる。ハス歯歯車は、歯底がハス歯歯車の軸方向と平行な平面となり、かつ歯面も平面となるので、アンダーカットとなることがなく型成形で容易に製造することができ工数を低減することが可能となる。
【０００６】
しかしウォームホイールの代用としてハス歯歯車を用いた場合には、ハス歯歯車の各単歯とウォームとの接触が全て点接触となるため、ウォームギヤ装置としての回動精度が低下するという問題がある。
【０００７】
そこで実開平04−049254号公報には、歯部の歯幅の片側半分の歯底を軸方向と平行に形成したウォームホイールが提案されている。このような形状とすることでアンダーカットが解消され、型成形によって製造することが可能となるので、生産性が大きく向上する。また歯幅の反対側半分はウォーム歯であるので、ウォームと線接触する。したがって全体をハス歯とする場合に比べて線接触の範囲が大きいので、歯車としての回動精度をある程度満たすことが可能となる。
【０００８】
しかし電動パワーステアリング装置の減速機構などに用いられるウォームホイールの場合においては、上記公報に記載の技術で製造されたウォームホイールであってもウォームギヤ装置としての回動精度に不足し、さらなる回動精度の向上が求められている。
【０００９】
また上記公報に記載の技術で製造されたウォームホイールでは、歯幅の片側半分の歯底を軸方向と平行に形成したために、各単歯の剛性が低下する。さらに歯幅の片側半分ではウォームと点接触するために、その接触点に荷重が集中する。したがって回動時に単歯が変形する可能性があり、そうすると回動精度が益々低下してしまう。
【００１０】
なお特開2006−290019号公報には、ウォームホイールに代えてハス歯歯車を用いるとともに、周方向に隣り合う単歯を軸方向片側において外径側に突出する連結部を介して連結することが提案されている。このハス歯歯車によれば、単歯が連結部によって補強されているため、ウォームとの接触点に集中する荷重に耐えることができる。
【００１１】
しかしハス歯歯車を用いたのでは、前述したようにハス歯歯車の各単歯とウォームとの接触が全て点接触となるため、ウォームギヤ装置としての回動精度が低下するという問題を解決することは困難である。
【特許文献１】実開平04−049254号公報
【特許文献２】特開2006−290019号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、アンダーカットを解消して型成形を可能とするとともに、ウォームギヤ装置としての回動精度を高く維持することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決する本発明のウォームギヤ装置の特徴は、ウォームと、少なくとも外周部が樹脂製でウォームと噛合する樹脂製のウォームホイールと、からなるウォームギヤ装置であって、
ウォームホイールの歯部は、歯幅の片側半分に形成されたハス歯からなるハス歯部と、歯幅の他側半分に形成され歯面が曲面のウォーム歯からなるウォーム歯部と、をもち、ウォーム歯部は、少なくとも歯面がウォームの回動軌跡に沿って延長された延長部を有することにある。
【００１４】
延長部は、歯面及び歯底が共にウォームの回動軌跡に沿って延長され、歯底の延長部が隣接する単歯の歯面どうしを連結していることが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のウォームギヤ構造によれば、ウォームホイールの歯部は、歯幅の片側半分に形成されたハス歯からなるハス歯部を有している。したがって他側半分がウォーム歯部であっても、アンダーカットとならず型成形が可能となる。
【００１６】
そして本発明に係るウォームホイールの歯部は、歯幅の他側半分に歯面が曲面のウォーム歯からなり、少なくとも歯面がウォームの回動軌跡に沿って延長されたウォーム歯部を有している。したがってウォームとの線接触の範囲を広く確保することができ、ウォームギヤ装置としての回動精度を高く維持することができる。
【００１７】
そして歯面及び歯底が共にウォームの回動軌跡に沿って延長され、歯底の延長部が隣接する単歯の歯面どうしを連結した構造とすれば、歯底の延長部によって隣接する単歯どうしが連結されているので、単歯の強度が向上し歯部の強度が向上する。したがって単歯の撓みなどによる噛合異常が防止され、異音の発生などの不具合を未然に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に用いられるウォームは、従来用いられているものを用いることができる。金属製のものでもよいし、樹脂製、繊維強化樹脂製、などのものを用いてもよい。なお本発明において、歯幅とはウォームホイールの軸方向に対して傾斜して延びる単歯の傾斜方向の長さをいう。また歯底とは単歯どうしの間の歯溝の底面をいい、歯面とは歯底から立ち上がる単歯の側面をいう。
【００１９】
本発明に用いられるウォームホイールは、ウォームと噛合してウォームの回転の軸方向と交差する方向に回転軸を変換する。これによってウォームホイールの回転は、ウォームの回転より減速されたものとなる。このウォームホイールは、樹脂から型成形によって製造することができる。繊維強化樹脂を用いることが望ましい。
【００２０】
ウォームホイールの歯部は、歯幅の片側半分に形成されたハス歯からなるハス歯部と、歯幅の残り半分に形成されたウォーム歯部とからなる。ハス歯部は、歯すじがウォームホイールの軸方向に対して傾斜し、かつ歯面及び歯底が平面形状である。このハス歯部を有することで、アンダーカットが回避され型成形が可能となる。
【００２１】
ウォームホイールは、歯すじがウォームホイールの軸方向に対して傾斜し、少なくとも歯面がウォームの歯に沿う曲面となっているものと定義される。ウォームの歯のピッチ円が線接触部位となるので、歯面に垂直方向から見た時に歯面におけるウォーム歯との線接触部位は略真円となる。したがって歯底の形状は平面であってもよいが、一般にはピッチ円に沿う円弧状の凹曲面とされる。
【００２２】
本発明におけるウォーム歯部は、上記と同様の歯面が曲面のウォーム歯からなる。歯底はウォームホイールの軸方向に平行な平面であってもよいが、その場合には歯面の延長部によってウォーム歯の高さが高くなり、てこの原理によって歯の付け根の負荷が多大となる。
【００２３】
そこで延長部は、歯面及び歯底が共にウォームの回動軌跡に沿って、つまりウォームのピッチ円に沿って延長され、歯底の延長部が隣接する単歯の歯面どうしを連結していることが望ましい。このように構成することで、単歯どうしがウォーム歯部の端部で連結されるため、単歯の剛性が向上する。したがって変形が抑制され、ウォームギヤ装置としての回動精度がさらに向上する。
【実施例】
【００２４】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
【００２５】
（実施例１）
図１に本発明の一実施例のウォームギヤ装置を示す。このウォームギヤ装置は、ウォーム１と、ウォーム１と噛合するウォームホイール２と、から構成されている。図２には、ウォームホイール２のみを示している。ウォーム１の歯部及びウォームホイール２の歯部21は、共にガラス繊維強化樹脂から型成形によって製造された。
【００２６】
図３及び図４に断面を示すウォームホイール２は、孔あき円板形状をなす金属製の嵌着部材20と、嵌着部材20の外周周縁部に一体に形成された歯部21と、からなる。このウォームホイール２は、嵌着部材20を金型内に配置した状態で歯部21を成形するインサート成形によって製造されている。
【００２７】
ウォームホイール２の歯部21には、軸方向に対して傾斜し周方向に等間隔で列設する複数の単歯22が形成されている。この歯部21は、歯幅の片側半分に形成されたハス歯からなるハス歯部23と、歯幅の他側半分に形成され歯面が曲面のウォーム歯からなるウォーム歯部24と、から構成されている。ハス歯部23は、ウォーム１のピッチ円10上の一点でウォーム１と点接触する。
【００２８】
ウォーム歯部24は、歯面が円弧状の曲面を形成し、歯底はウォーム１の外径に対応する円より若干大きな径をもつ同心円の曲面に形成されている。そしてウォーム歯部24の端部には、歯面及び歯底がウォーム１の回動軌跡に沿って延長された延長部25が形成されている。延長部25はウォーム１の外径に対応する円と同心円に沿って延び、ウォーム歯部24と延長部25とはウォーム１のピッチ円10の円周の１／４に近い長さでウォーム１と線接触するように構成されている。また延長部25のハス歯部23と反対側の端面には、歯底の延長部が隣接する単歯の歯面どうしを連結したリング状の連結部26が形成されている。
【００２９】
したがって本実施例のウォームギヤ装置によれば、ウォーム１と線接触する長さを十分に確保できるので、ウォームギヤ装置としての回動精度を高く維持することができる。また連結部26によって、単歯22の強度が向上し歯部21の強度が向上する。したがって単歯22の撓みなどによる噛合異常が防止され、ウォームギヤ装置としての回動精度がさらに向上するとともに、異音の発生などの不具合を未然に防止することができる。
【００３０】
そしてアンダーカットになる部位が無いので、ウォームホイール２を型成形によって容易に製造することができ、安価なウォームギヤ装置とすることができる。
【００３１】
（実施例２）
図５に、本実施例に用いたウォームホイール３の断面図を示す。このウォームホイール３は、ウォーム歯部34の延長部35において歯底が平面であること、連結部26が形成されていないこと以外は実施例１と同様である。
【００３２】
ウォームホイール３の歯部31には、実施例１と同様に、軸方向に対して傾斜し周方向に等間隔で列設する複数の単歯が形成されている。この歯部31は、歯幅の片側半分に形成されたハス歯からなるハス歯部33と、歯幅の他側半分に形成され歯面が曲面のウォーム歯からなるウォーム歯部34と、から構成されている。ハス歯部33は、ウォーム１のピッチ円10上の一点でウォーム１と点接触する。
【００３３】
ウォーム歯部34は、歯面が円弧状の曲面を形成し、歯底はウォーム１の外径に対応する円より若干大きな径をもつ同心円の曲面に形成されている。そしてウォーム歯部34の端部には、歯面がウォーム１の回動軌跡に沿って延長された延長部35が形成されている。延長部25はウォーム１の外径に対応する円と同心円に沿って延び、ウォーム歯部34と延長部35とはウォーム１のピッチ円10の円周の１／４に近い長さでウォーム１と線接触するように構成されている。
【００３４】
本実施例のウォームギヤ装置によれば、連結部26が形成されていないので単歯の補強効果は得られない。しかしウォーム歯部34の歯面は実施例１と同様に曲面を構成し、しかも延長部35では実施例１と同様の歯面が延長されているので、ウォーム１と線接触する長さを十分に確保でき、ウォームギヤ装置としての回動精度を高く維持することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明のウォームギヤ装置は、ウォームギヤ装置としての回動精度が格段に高まるため、自動車のパワーステアリング装置における減速機構など、高い精度が必要な部位に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施例のウォームギヤ装置の斜視図である。
【図２】本発明の一実施例のウォームギヤ装置に用いたウォームホイールの斜視図である。
【図３】本発明の一実施例のウォームギヤ装置の断面図である。
【図４】図３の要部拡大断面図である。
【図５】本発明の第２の実施例のウォームギヤ装置の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１：ウォーム      ２：ウォームホイール    21：歯部
22：単歯          23：ハス歯部            24：ウォーム歯部
25：延長部        26：連結部
【図１】
2009008201.tif 000003
【図２】
2009008201.tif 000004
【図３】
2009008201.tif 000005
【図４】
2009008201.tif 000006
【図５】
2009008201.tif 000007