(57)【要約】少なくともギヤ歯が合成樹脂製であるウォームホイール１のギヤ歯２に、研磨又は研削材料を付加したウォーム（図示略）を噛み合わせて回転させながら、ウォームホイール１のギヤ歯２を加工する方法において、図５に示すように、ウォームホイールの軸芯とウォームホイールのギヤ歯を形成するときの仮想ツル巻き軸芯とのなす角を、前記ウォームホイールの軸芯と前記ウォームのツル巻き軸芯のなす角に略一致させながら、加工を施す。【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともギヤ歯が合成樹脂製であるウォームホイールのギヤ歯に、研磨又は研削材料を付加したウォームを噛み合わせて回転させながら、前記ウォームホイールのギヤ歯を加工するウォームホイールの加工方法に於いて、
前記ウォームホイールの軸芯と前記ウォームホイールのギヤ歯を形成するときの仮想ツル巻き軸芯とのなす角を、前記ウォームホイールの軸芯と前記ウォームのツル巻き軸芯のなす角に略一致させながら、加工を施すことを特徴とするウォームホイールの加工方法。
【請求項２】
前記ウォームホイールのギヤ歯を形成するときの仮想ツル巻き噛合ピッチ円直径は、組み合わされるウォームの基準ピッチ円直径と等しいか、又は、これより大きいことを特徴とする請求項１に記載のウォームホイールの加工方法。
【請求項３】
少なくともギヤ歯が合成樹脂製であるウォームホイールのギヤ歯を形成するとき前記ウォームホイールの軸芯と前記ウォームホイールのギヤ歯を形成するときの仮想ツル巻き軸芯とのなす角を、前記ウォームホイールの軸芯と前記ウォームのツル巻き軸芯のなす角とに略一致させながら、加工形成したことを特徴とするウォームホイール。
【請求項４】
前記ウォームホイールのギヤ歯を形成するときの仮想ツル巻き噛合ピッチ円直径は、組み合わされるウォームの基準ピッチ円直径と等しいか、又は、これより大きいことを特徴とする請求項３に記載のウォームホイール。
【請求項５】
前記ウォームホイールのギヤ歯は、研磨又は研削材料を付加したウォームを噛み合わせて回転させながら、加工してあることを特徴とする請求項３又は４に記載のウォームホイール。
【請求項６】
前記ウォームホイールのギヤ歯を形成するときの仮想ツル巻き噛合ピッチ円直径は、加工工具であるウォームの進み角と組み合わされるウォームの進み角とを一致させ、
当該組み合わされるウォームのツル巻き軸芯と前記ウォームホイールの軸芯とは９０度以外の交角をなすことを特徴とする請求項３または４に記載のウォームホイール。
【請求項７】
前記組み合わされるウォームの進み角は、１６〜２４度であることを特徴とする請求項３または４に記載のウォームホイール。
【請求項８】
前記請求項３または４に記載のウォームホイールを備えたことを特徴とするウォーム減速機。
【請求項９】
前記請求項８に記載のウォーム減速機を具備する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】  本発明は、ウォームとウォームホイールの噛合性を改良したウォームホイールの加工方法、ウォームホイール、ウォーム減速機、及び、電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】  電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）に装着するウォーム減速機では、電動モータによりウォームを駆動し、このウォームに噛合したウォームホイールに駆動力を減速して伝達し、ステアリングシャフトに補助操舵力として付与するようになっている。また、ウォームは、金属製であり、ウォームホイールは、少なくともギヤ歯が合成樹脂製である。
このウォームホイールのギヤ歯は、従来、ホブカッターを用いて加工されている。即ち、ホブカッターは、使用されるウォームと同じ条数か、又は、それ以下の条数から成り、１０度以下の進み角で製作されている。
これは、ホブカッターは、多数歯で出来ているが、その一つ一つを創生する時に他の歯に干渉しないように、進み角が制限されているからである。なお、通常の進み角は、３度程度である。
すなわち、加工ツールがホブカッターの場合には、加工径の大小に拘らず、進み角の大きいホブカッターは、大量生産性のことを考えると作れない。なぜなら大量生産のことを考えると、ホブカッターの寿命が長いことが要求され、ホブカッターは、リグラインドをしながら使うことになる。リグラインドしても、同じ歯面が加工できるホブカッターは、進み角が大きく取れず、１０°以下、通常３度程度である。
このようなことから、ホブカッター進み角をウォームホイールの進み角に一致させるためウォームホイールの軸心と、ホブカッターの軸心との間に、交角を設けて、ウォームホイールのギヤ歯の切削加工を行なっている。
しかしながら、ＥＰＳ用のウォーム減速機の進み角は、ハンドル戻り性を確保するため、ウォームホイールを駆動側としたときの逆効率も必要なことから、たとえば、約２０度と、進み角を比較的大きく設定している。
また、ウォームホイールの加工ツール径を小さくするほど、ウォームホイールの歯末、歯元の進み角がウォームの歯元、歯末の進み角に近くなることから歯当たり幅が広くなり、ギヤ歯の摩耗耐久性が向上する。しかし、互いのツル巻き軸芯が異なることから、噛合い前後のウォームとウォームホイールの両ギヤ歯に干渉が発生するといった問題点がある。
ウォームホイール１のギヤ歯２と、このギヤ歯の仮想ツル巻き軸芯（Ｘ）との関係は、図２に示すようになっており、ウォームホイール１のギヤ歯２と、ウォーム（図示略）のツル巻き軸芯（Ｙ）との関係は、図３に示すようになっている。その結果、互いのツル巻き軸芯（Ｘ，Ｙ）が異なっていると、図４に符号「３」で示すように、噛合い前後のウォーム（図示略）とウォームホイール１の両ギヤ歯に干渉が発生する。従来のホブカッターを使った加工では、ホブカッターの軸芯が仮想ツル巻き軸芯（Ｘ）に相当する。ウォーム（図示略）のツル巻き軸芯（Ｙ）とは、組み合わされるウォームのツル巻き軸芯である。
ウォームホイールの加工径を小さくするということは、ホブカッターの径を小さくしていくということである。ツル巻き干渉は、ウォームホイールの仮想ツル巻き軸芯と、実際に組み合わされるウォームのツル巻き軸芯との角度が異なる為に発生する。即ち、歯あたり幅を広くする為に、加工ツール径を小さくし、交角を設けた加工とすると、ツル巻き干渉が起こる。
【発明の開示】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、ウォームホイールの加工ツール径を小さくした時に発生するツル巻き干渉を解消することができる、ウォームホイールの加工方法、ウォームホイール、ウォーム減速機、及び、電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明に係るウォームホイールの加工方法は、少なくともギヤ歯が合成樹脂製であるウォームホイールのギヤ歯に、研磨又は研削材料を付加したウォームを噛み合わせて回転させながら、前記ウォームホイールのギヤ歯を加工するウォームホイールの加工方法に於いて、
前記ウォームホイールの軸芯と前記ウォームホイールのギヤ歯を形成するときの仮想ツル巻き軸芯とのなす角を、前記ウォームホイールの軸芯と前記ウォームのツル巻き軸芯のなす角に略一致させながら、加工を施すことを特徴とする。
ここで、ウォームホイールのギヤ歯を形成するときの仮想ツル巻き軸芯とは、ウォームホイールのギヤ歯を形成するために使用する加工工具としてのウォームがウォームホイールに噛み合ってギヤ歯を加工しているときのウォームのツル巻き軸芯を言う。なお、加工工具としてはウォームに限らず、例えば金型による成形手段を用いても良い。
本発明のウォームホイールの加工方法において、前記ウォームホイールのギヤ歯を形成するときの仮想ツル巻き噛合ピッチ円直径は、組み合わされるウォームの基準ピッチ円直径と等しいか、又は、これより大きいことが好ましい。
本発明のウォームホイールは、少なくともギヤ歯が合成樹脂製であるウォームホイールのギヤ歯を形成するとき前記ウォームホイールの軸芯と前記ウォームホイールのギヤ歯を形成するときの仮想ツル巻き軸芯とのなす角を、前記ウォームホイールの軸芯と前記ウォームのツル巻き軸芯のなす角とに略一致させながら、加工形成したことを特徴とする。
本発明のウォームホイールにおいて、前記ウォームホイールのギヤ歯を形成するときの仮想ツル巻き噛合ピッチ円直径は、ウォームホイールに組み合わされるウォームの基準ピッチ円直径と等しいか、又は、これより大きいことが好ましい。
本発明のウォームホイールにおいて、前記ウォームホイールのギヤ歯は、研磨又は研削材料を付加した加工工具としてのウォームを噛み合わせて回転させながら、加工してあることが好ましい。
本発明のウォームホイールにおいて、前記ウォームホイールのギヤ歯を形成するときの仮想ツル巻き噛合ピッチ円直径は、加工工具としてのウォームの進み角と完成したウォームホイールに組み合わされるウォームの進み角とを一致させることにより、
当該組み合わされるウォームのツル巻き軸芯と前記ウォームホイールの軸芯とは９０度以外の交角をなすことが好ましい。
本発明のウォームホイールにおいて、前記組み合わされるウォームの進み角は、１６〜２４度であることが好ましい。
本発明のウォーム減速機は、本発明による前記ウォームホイールを備えたことを特徴とする。
本発明の電動パワーステアリング装置は、本発明によるウォーム減速機を具備することを特徴とする。
本発明によれば、ウォームホイールのギヤ歯を形成するときの仮想ツル巻き軸芯と、ウォームのツル巻き軸芯とを略一致させながら、加工を施していることから、ウォームホイールの加工ツール径を小さくした時に発生するツル巻き干渉を解消することができる。また、ウォームホイールの加工ツール径を小さくすることができることから、歯当たり幅が広くなり、ギヤ歯の摩耗耐久性を向上することができる。
また、ウォームホイールのギヤ歯を形成するときの仮想ツル巻き噛合ピッチ円直径は、ウォームホイールに組み合わされるウォームの基準ピッチ円直径より大きい場合に、当該組み合わされるウォームのツル巻き軸芯と、ウォームホイールの軸芯とは、９０度以外の交角の設定が可能である。すなわち、組み合わされるウォームよりも大きい基準ピッチ円直径（ＰＣＤ）の工具であるウォームは、その加工軸芯である仮想ツル巻き軸芯がウォームホイールの軸芯との間に、交角を保ちながらギヤ歯を加工することにより、使用するウォームは実際のウォームホイールとは、加工時の加工工具としてのウォームよりもウォームホイールとの芯間距離を近付く状態で組み合わせることができる。
さらに、組み合わされるウォームの進み角は、１６〜２４度であることから、ＥＰＳ用のステアリングホイールの戻り性にも対処することができる。
従来技術においては、加工ツール径を小さくしていくと、ホブカッター１回転あたりの歯数が少なくなる。即ち、ウォームホイールの歯面は、ホブカッターが１回転して作られるが、ホブカッター１回転あたりの歯数が少ないと、歯面の多角形が顕著になって歯当たりが悪くなってしまう。しかし、本発明では、例えば電着ウォームなどのヤスリ歯面のウォームを使用するので、連続した歯面の加工ができることから歯面あたりが良く、進み角の大きい加工工具となるにもかかわらず、ツル巻き干渉が起こらずに面当たりに近づいて、摩耗しづらいウォームホイールのギヤ歯の加工が可能となる。
従来技術においては、加工工具の軸心とウォームホイールの軸芯との間に交角をつけた状態でウォームホイールを加工した場合には、ウォームホイールとウォームを組み合わせた時のギヤ歯面の当たりは、理論的には点接触となる。しかし、本発明のように、ウォームホイールの軸芯とウォームホイールのギヤ歯を形成するときの仮想ツル巻き軸芯とのなす角を、前記ウォームホイールの軸芯と前記ウォームのツル巻き軸芯のなす角に略一致させながら、加工を施す時には、理論的には、線接触となり、出来上がったウォームホイールとウォームとの噛み合いは面当たりに近づいて耐摩耗性が向上する。
【図面の簡単な説明】  図１は、ウォームホイールの部分的斜視図であって、ウォームホイールのギヤ歯を形成するときの仮想ツル巻き軸芯と、ウォームのツル巻き軸芯との関係を示す図である。
図２は、ウォームホイールのギヤ歯と、このギヤ歯の仮想ツル巻き軸芯との関係を示す模式図である。
図３は、ウォームホイールのギヤ歯と、ウォームのツル巻き軸芯との関係を示す模式図である。
図４は、ウォームホイールの部分的斜視図であって、ウォームホイールのギヤ歯にツル巻き干渉が発生した場合を示す図である。
図５は、本発明の一実施の形態に係るウォームホイールの加工方法の概略的説明図である。
図６は、図５に示す実施の形態に係るウォームホイールの加工方法について別の角度で見た概略的説明図である。
図７は、本発明の別の実施の形態に係るウォームホイールの加工方法の概略的説明図である。
図８は、図７に示す実施の形態に係るウォームホイールの加工方法について下から見た概略的説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の実施の形態に係るウォームホイールの加工方法、ウォームホイール、ウォーム減速機、及び、電動パワーステアリング装置を図面を参照しつつ説明する。
図１は、ウォームホイールの部分的斜視図であって、ウォームホイールのギヤ歯を形成するときの仮想ツル巻き軸芯と、ウォームのツル巻き軸芯との関係を示す図である。
本実施の形態では、少なくともギヤ歯が合成樹脂製であるウォームホイール１のギヤ歯２に、研磨又は研削材料を付加した加工工具としてのウォーム１０を噛み合わせて回転させながら、ウォームホイール１のギヤ歯２を加工する際、図５および図６に示すように、ウォームホイール１の軸芯Ｚとウォームホイール１のギヤ歯２を形成するときの仮想ツル巻き軸芯Ｘとのなす角を、前記ウォームホイールの軸芯Ｚと前記ウォームのツル巻き軸芯Ｙのなす角に略一致させながら、加工を施す。
具体的には、加工工具であるウォーム１０（図５−図８）に、粗さ＃６００のダイヤモンド砥粒が電着してある。即ち、ニッケルメッキ浴に、ダイヤモンド砥粒を撹拌させ、ウォームに電解メッキをすると、ダイヤモンド砥粒を抱き込みながら皮膜が形成される。こうして得られたウォームを加工工具として、繊維強化合成樹脂製のウォームホイール１のギヤ歯２に噛合わせながら回転させると、ウォームホイール１のギヤ歯２の噛合い歯面が削れ出す。被加工ウォームホイール１に対し、使用するウォーム１１の軸芯と同じ角度関係で加工することから、ツル巻き干渉が起こらない。
本実施形態において、完成したウォームホイールに噛み合わせるウォーム１１が２条のものに対し、加工工具のウォーム１０としては３条のものを用いている。噛み合わせるウォーム１１と加工工具のウォーム１０とは進み角が一致していればウォームの条数に関係なく噛み合う。
また、別例として、加工工具であるウォーム１０の歯面に鉄やすりと同様なアヤ目形状を形成し、繊維強化合成樹脂製のウォームホイール１のギヤ歯２に噛合わせながら回転させると、ウォームホイール１のギヤ歯２の噛合い歯面が削れ出す。この場合も、使用するウォーム１１の軸芯と同じ角度関係で加工することから、ツル巻き干渉が起こらない。
さらに、ウォームホイール１のギヤ歯２についての加工工具であるウォーム１０についての仮想ツル巻き軸芯（Ｘ）と、使用するウォーム１１のツル巻き軸芯（Ｙ）とがウォームホイール１の軸芯（Ｙ）に対して同じ角度関係にあれば、加工工具であるウォーム１０と加工されるウォームホイール１とが９０度に交わる必要がなく、任意又は適宜の角度で交わることができる。
さらに、噛み合わせるウォーム１１と同一形状の総型砥石を用いて加工するように構成してあってもよい。
また、組立誤差などによる歯面の方当たりをふせぐため、ウォームホイールの歯に加工工具であるウォームを使用してクラウニングを施しても良い。
クラウニングの方法は、以下のとおり
（１）ウォームホイールのギヤ歯とウォームとの進み角が一致し、組合せるウォームより大きい基準ピッチ円直径の加工工具でウォームホイールを加工
（２）加工軸をウォーム歯幅方向の＋／−方向に微少量ずらして加工
（３）加工軸を噛合い中心点を基準に＋／−方向に微小角傾けて加工
（４）ウォームの圧力角より僅かに小さいウォームホイールの圧力角を設定する。
以上から、本実施の形態によれば、ウォームホイール１の軸心とウォームホイール１のギヤ歯２を形成するときの加工工具であるウォーム１０についての仮想ツル巻き軸芯（Ｘ）とのなす角を、噛み合わせるウォーム１１のツル巻き軸芯（Ｙ）とウォームホイール１の軸芯との角とを略一致させながら、加工を施していることから、ウォームホイール１の加工ツール径を小さくした時に発生するツル巻き干渉を解消することができる。また、ウォームホイール１の加工ツール径を小さくすることができることから、歯当たり幅が広くなり、ギヤ歯２の摩耗耐久性を向上することができる。
また、ウォームホイール１のギヤ歯２を形成するときの加工工具であるウォーム１０についての仮想ツル巻き噛合ピッチ円直径は、加工工具であるウォームの進み角と組み合わされるウォーム１１の進み角とを一致させることにより、当該組み合わされるウォーム１１のツル巻き軸芯（Ｙ）と、ウォームホイール１のき軸芯（Ｚ）とは、９０度以外の交角の設定が可能である。すなわち、組み合わされるウォーム１１よりも大きい基準ピッチ円直径（ＰＣＤ）の工具であるウォーム１０で加工して、加工工具であるウォーム１０についての、加工軸芯（仮想ツル巻き軸芯）（Ｘ）はウォームホイール１の軸芯（Ｚ）に対して、交角を保ちながら、実際のウォームホイール１とは、加工時よりもウォームホイール１との芯間距離を近付く状態で組み合わせることができる。
さらに、組み合わされるウォーム１０の進み角は、１６〜２４度であることから、ＥＰＳ用のステアリングホイールの戻り性にも対処することができる。
さらに、従来技術では、加工ツール径を小さくしていくと、ホブカッター１回転あたりの歯数が少なくなる。即ち、ウォームホイール１の歯面は、ホブカッターが１回転して作られるが、ホブカッター１回転あたりの歯数が少ないと、歯面の多角形が顕著になって歯当たりが悪くなってしまう。しかし、本実施の形態では、例えば電着ウォームなどのヤスリ歯面ウォーム１０は、連続した歯面の加工ができることから歯面あたりが良く、進み角の大きい加工工具となるにもかかわらず、ツル巻き干渉が起こらずに面当たりに近づいて、摩耗しづらいウォームホイール１のギヤ歯２の加工が可能となる。
さらに従来技術では、加工工具とウォームホイール１の軸芯との間に交角をつけた状態でウォームホイール１を加工した場合には、ウォームホイール１と完成したウォーム１１を組み合わせた時のギヤ歯面の当たりは、理論的には点接触となる。しかし、本実施の形態のように、ウォームホイール１の軸心とウォームホイール１のギヤ歯２を形成するときの加工工具であるウォーム１０についての仮想ツル巻き軸芯（Ｘ）とのなす角を、噛み合わせるウォーム１１のツル巻き軸芯（Ｙ）とウォームホイール１の軸芯との角とが略一致している時には、理論的には、線接触となり、出来上がったウォームホイールとウォームとの噛み合いは面当たりに近づいて耐摩耗性が向上する。
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。
【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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【国際調査報告】
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