(57)【要約】ギヤ歯の噛合面を潤滑するグリースが噛合面の全体に亘って充分に供給されるように、噛合面を加工することによって、噛合面に生じる摩耗を低減し、ギヤ歯の耐久性の向上を図った減速ギヤを提供する。  金属より形成されたウォームと、該ウォームと噛合するギヤ歯を有するウォームホイールとからなり、ウォームホイールのうち少なくともギヤ歯は、合成樹脂より形成され、且つ、ギヤ歯の噛合面は、グリースによって潤滑されている減速ギヤにおいて、噛合面が、該噛合面の滑り線に沿って形成された複数のグリース溜まり溝を、全表面に亘って有するようにした。【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属より形成されたウォームと、
該ウォームと噛合するギヤ歯を有するウォー厶ホイールと
からなり、
前記ウォームホイールのうち少なくとも前記ギヤ歯は、合成樹脂より形成され、且つ、
前記ギヤ歯の噛合面は、グリースによって潤滑されている減速ギヤであって、前記噛合面は、該噛合面の滑り線に沿って形成された複数のグリース溜まり溝を、全表面に亘って有することを特徴とする減速ギヤ。
【請求項２】
前記グリース溜まり溝は、歯面にダイヤモンド砥粒、またはＣＢＮ砥粒を電着させた加工用ウォームを、前記ギヤ歯に噛合させながら回転させて前記噛合面を研削する加工方法によって、前記噛合面に形成された請求項１記載の減速ギヤ。
【請求項３】
前記ウォーム及び前記ウォームホイールは、電動式パワーステアリング装置の減速機構を構成する請求項１または２記載の減速ギヤ。
【請求項４】
金属より形成されたウォームと、
該ウォームと噛合するギヤ歯を有するウォームホイールと
からなり、
前記ウォームホイールのうち少なくとも前記ギヤ歯は、合成樹脂より形成され、且つ、
前記ギヤ歯の噛合面は、グリースによって潤滑されている減速ギヤであって、
前記ウォームの表面の算術平均粗さＲａは、０．１μｍ以下であり、且つ、
前記ウォームホイールの前記噛合面は、全表面に亘って点在するように形成された複数のグリース溜まり凹部を有することを特徴とする減速ギヤ。
【請求項５】
前記グリース溜まり凹部は、前記噛合面にプラズマ放電を当てて凹みを施し、その後、前記噛合面を前記ウォームで慣らす加工方法によって、前記噛合面に形成された請求項４記載の減速ギヤ。
【請求項６】
前記グリース溜まり凹部は、ブラスト加工を用いて前記噛合面に凹みを施し、その後、前記噛合面を前記ウォームで慣らす加工方法によって、前記噛合面に形成された請求項４記載の減速ギヤ。
【請求項７】
前記ウォーム及び前記ウォームホイールは、電動式パワーステアリング装置の減速機構を構成する請求項４ないし６のいずれかに記載の減速ギヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、電動式パワーステアリング等に用いられる減速ギヤに関し、特に、減速ギヤの耐久性の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来、電動式パワーステアリング装置などの減速機構には、高速回転且つ低トルクである電動モータの回転力を、大きな減速比を得て、ステアリングシャフトに伝達することができる等の利点から、ウォームと、該ウォームに噛合するギヤ歯を有するウォームホイールとからなる減速ギヤが用いられている。【０００３】  このような減速ギヤでは、ウォームとギヤ歯との噛合面（滑り接触面）で大きな滑りを伴うため、ここに粘着性の高い潤滑剤（グリース）が充填されている。これにより、噛合面の摩擦を低減し、歯面の摩耗、或いは焼き付きによる強度の低下やバックラッシュ（ガタ）の増加を防止している。【０００４】  近年、電動式パワーステアリング装置の減速機構には、伝達トルクの高効率高出力化が要求されているため、ウォームとギヤ歯との噛合面に負荷する面圧が高くなっている。しかし、従来の減速ギヤでは、噛合面が鏡面に形成されていたため、高面圧下でのトルク伝達において、噛合面のグリース油膜が不足している状態になりやすかった。このような状態では、ウォームとギヤ歯との噛合による自己発熱増加が、合成樹脂強度を低下させ、この結果、噛合面の寿命が低下してしまうという問題があった。なお、このような問題は、電動式パワーステアリング装置の減速機構に限らず、ウォームとウォームホイールとからなる一般の減速ギヤにおいても存在していた。【０００５】  そこで、このような問題点を解決するものとして、ウォーム及び／又はウォームホイールの歯面に、凹み（溝）を設けて、この凹みによって潤滑剤を保持するようにしたものが、例えば、特許文献１および特許文献２に開示される。【０００６】  特許文献１の減速ギヤ（ウォーム減速装置）は、ウォームとウォームホイールの互いに摺接する面に使用されている材料を溶解し得る流体で、その摺接面を処理することによって、摺接面に油溜まり部が形成され、該油溜まり部によってグリースが保持されるようにしたものである。さらに、特許文献１には、上記流体を用いた化学反応による加工方法以外にも、レーザー加工又は放電加工によって、油溜まり部を形成したものも開示されている。【０００７】  また、特許文献２の減速ギヤ（減速歯車）は、ウォーム及び／又はウォームホイールの歯の両側において、ピッチ円近傍の中央部と歯底との間の歯面、及び／又は、中央部と歯先との間の歯面に、歯すじ方向に長い溝を設け、該溝に保持されたグリース等の潤滑剤を、回転時の遠心力によって、潤滑剤が不足する状態になった中央部に供給するようにしたものである。【０００８】
【特許文献１】特開平８−２２６５２６号公報
【特許文献２】特開２００３−２０７０３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】  しかしながら、上記特許文献１および特許文献２の減速ギヤでは、ギヤ歯の噛合面におけるグリース油膜切れを防止し、潤滑性を良好に維持するには不十分であった。【００１０】  特許文献１の減速ギヤでは、ウォームとウォームホイールとの両ギヤ歯間におけるグリースを保持する手段が、ウォームホイールの歯の表面に整列している複数個の油溜まり部であるため、長期間の運転の間に一部の油溜まり部でグリースが不足する状態になった場合に、構造上、他の油溜まり部からグリースを引き込むことによって補充することができない。そのため、噛合面におけるグリースの充填状態を、定期的にメンテナンスする必要があり、長期間の連続運転を行なう上で問題があった。【００１１】  また、特許文献１の油溜まり部を形成するための加工方法では、大掛かりな装置が必要であり、且つ、加工作業が繁雑であるため、製造コスト及び労力を要する。さらに、化学反応を利用した加工方法では、化学反応によって、噛合面の材料性質が変わってしまうという問題があった。【００１２】  特許文献２の減速ギヤでは、ウォーム及び／又はウォームホイールの歯の両側において、ピッチ円近傍の中央部と歯底との間の歯面と、中央部と歯先との間の歯面とに、歯すじ方向に長い溝が設けられているが、この２本の溝だけでは、噛合面に充填されたグリースを保持するには不十分であった。さらに、グリースを保持する箇所が、この２本の溝だけであるため、グリースの分布に偏りが生じ、例えば、この溝から離れている箇所である歯底、歯先、或いはその中央部において、グリースの不足が生じるなどの問題があった。【００１３】  そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ギヤ歯の噛合面を潤滑するグリースが噛合面の全体に亘って充分に供給されるように、噛合面を加工することによって、噛合面に生じる摩耗を低減し、ギヤ歯の耐久性の向上を図った減速ギヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】  本発明の上記目的は、金属より形成されたウォームと、該ウォームと噛合するギヤ歯を有するウォームホイールとからなり、前記ウォームホイールのうち少なくとも前記ギヤ歯は、合成樹脂より形成され、且つ、前記ギヤ歯の噛合面は、グリースによって潤滑されている減速ギヤであって、前記噛合面は、該噛合面の滑り線に沿って形成された複数のグリース溜まり溝を、全表面に亘って有することにより、達成される。【００１５】  また、上記目的は、前記グリース溜まり溝は、歯面にダイヤモンド砥粒またはＣＢＮ砥粒を電着させた加工用ウォームを、前記ギヤ歯に噛合させながら回転させて前記噛合面を研削する加工方法によって、前記噛合面に形成されたことにより、効果的に達成される。【００１６】  また、上記目的は、金属より形成されたウォームと、該ウォームと噛合するギヤ歯を有するウォームホイールとからなり、前記ウォームホイールのうち少なくとも前記ギヤ歯は、合成樹脂より形成され、且つ、前記ギヤ歯の噛合面は、グリースよって潤滑されている減速ギヤであって、前記ウォームの表面の算術平均粗さＲａは、０．１μｍ以下であり、且つ、前記ウォームホイールの前記噛合面は、全表面に亘って点在するように形成された複数のグリース溜まり凹部を有することにより、達成される。【００１７】  また、上記目的は、前記グリース溜まり凹部は、前記噛合面にプラズマ放電を当てて凹みを施し、その後、前記噛合面を前記ウォームで慣らす加工方法によって、前記噛合面に形成されたことにより、効果的に達成される。【００１８】  また、上記目的は、前記グリース溜まり凹部は、ブラスト加工を用いて前記噛合面に凹みを施し、その後、前記噛合面を前記ウォームで慣らす加工方法によって、前記噛合面に形成されたことにより、効果的に達成される。【００１９】  さらに、上記目的は、前記ウォーム及び前記ウォームホイールは、電動式パワーステアリング装置の減速機構を構成することにより、効果的に達成される。
【発明の効果】
【００２０】  以上のように、本発明に係る減速ギヤによると、ウォームホイールのギヤ歯の噛合面が、該噛合面の滑り線に沿って形成された複数のグリース溜まり溝を全表面に亘って有することによって、高面圧化においてもグリースを十分に保持することができ、噛合面の全表面における潤滑性を良好な状態に維持することができる。さらに、グリースが不足した状態のグリース溜まり溝が、噛合面に負荷する面圧が低下した際に、このグリース溜まり溝の近傍に形成された別のグリース溜まり溝からグリースを引き込むことができるので、局部的なグリース油膜切れを防止することができる。この結果、噛合面の摩耗を低減することができ、疲れ寿命の延長化を図ることができる。【００２１】  また、噛合面が、全表面に亘って点在するように形成された複数のグリース溜まり凹部を有することによっても、噛合面の全表面における潤滑性を良好な状態に維持することができ、疲れ寿命を延ばすことができる。【００２２】  また、本発明では、グリース溜まり溝を形成する際の加工手段として、歯面にダイヤモンド砥粒またはＣＢＮ砥粒を電着させた加工用ウォームを用い、或いは、グリース溜まり凹部を形成する際の加工手段として、プラズマ放電またはブラスト加工を用いることによって、噛合面を容易に加工することができる。これにより、高効率、高出力でトルク伝達が可能な減速ギヤを、低コスト及び低労力で製造することができる。【００２３】  さらに、本減速ギヤを電動式パワーステアリング装置の減速機構に用いることによって、強度に対する信頼性が向上し、装置の寿命を延ばすことができる。これにより、減速機構の故障の可能性を低減することができるので、装置の修復に要する労力およびコストの軽減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る減速ギヤの斜視図である。
【図２】本発明の実施例１に係る上記減速ギヤのギヤ歯の要部斜視図である。
【図３】上記ギヤ歯の噛合面の要部断面図であり、（ａ）は、噛合面に面圧が負荷されていない状態を示し、（ｂ）は、噛合面に面圧が負荷された状態を示す。
【図４】上記減速ギヤを用いた電動式パワーステアリング装置の減速機構の断面図である。
【図５】本発明の実施例２に係る上記減速ギヤのギヤ歯の要部斜視図である。
【符号の説明】
【００２５】    １  減速ギヤ
２  ウォーム
３  ギヤ歯
４  ウォームホイール
７  噛合面
８  グリース溜まり溝
１０  減速機構
１４  グリース溜まり凹部
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】  以下、図面を参照にしながら、本発明の実施形態について説明する。
【実施例１】
【００２７】  図１は、本発明の実施形態に係る減速ギヤの斜視図である。同図において、減速ギヤ１は、金属製のウォーム２と、該ウォーム２に噛合するギヤ歯３を有するウォームホイール４とから構成されている。【００２８】  ウォームホイール４は、外周面にギヤ歯３を形成してなる樹脂部５と、金属製の芯金６とを一体化させたものである。樹脂部５は、強化繊維を含有する合成樹脂より形成されている。このような合成樹脂としては、例えば、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン４６等のナイロン（ポリアミド）系樹脂、ポリアセタール系樹脂、或いはフェノール系樹脂などを基材にして、ガラス繊維、炭素繊維、チタン酸カリウムウィスカー、ホウ酸アルミニウムウィスカー等の強化繊維で機械的性質を強化したものが好ましい。強化繊維を含有しない合成樹脂を用いる場合には、単独でも一定以上の耐久性を有するモノマーキャスティングナイロンなどを適用するのが望ましい。【００２９】  また、金属製のウォーム２は、相手材であるウォームホイール４との摩耗に対して有利に働き、減速ギヤとして十分に機能するように、算術表面粗さＲａが０．１μｍ以下であることが好ましい。【００３０】  なお、本実施形態では、芯金６の外周面からギヤ歯３の歯端までに亘る樹脂部５を合成樹脂より形成したが、これに限定されず、例えば、ウォームホイール４の全体を合成樹脂より形成してもよいし、また、ギヤ歯３が形成されているウォームホイール４の外周部のみを合成樹脂より形成してもよい。【００３１】  上述したように概略構成される減速ギヤ１では、ウォーム２とウォームホイール４との間、少なくともウォーム２の歯と、ウォームホイール４のギヤ歯３との当接部には、潤滑のためのグリースが充填されている。このグリースとしては、ギヤ歯３の合成樹脂への濡れ性に対して有利に働くように、鉱物油、合成炭化水素油（ポリα−オレフィン油を含む）、エステル系合成油、フェニルエーテル系合成油などを基油とし、これに増ちょう剤及びエステル系化合物を配合したものが好ましい。増ちょう剤としては、ウレア化合物や石けん系化合物（金属石けん系、複合型を含む）などが望ましく、また、添加剤としてのエステル系化合物としては、エステル系ワックス、または、少量のエステル系合成油（ジエステル油、ポリオールエステル油、芳香族エステル油を含む）などが望ましい。【００３２】  図２は、本発明の実施例１に係るギヤ歯の要部斜視図である。同図において、ギヤ歯３の歯面には、ウォーム２に対して滑り接触する噛合面７が形成され、該噛合面７には、滑り線（図２の矢印Ａ方向）に沿って複数のグリース溜まり溝８が、全表面に亘って形成されている。このグリース溜まり溝８は、充填されているグリースを噛合面７に保持するためのものである。なお、図２では、このグリース溜まり溝８が数本しか図示されていないが、実際には、噛合面７の全表面に亘って無数に形成されている。【００３３】  このグリース溜まり溝８は、切削、又は研削によってギヤ歯３が形成された後、加工手段によって形成される。この加工手段としては、例えば、ダイヤモンド砥粒を電着させた加工用ウォームによって、噛合面７を研削する方法がある。この加工用ウォームは、ニッケルメッキ浴にダイヤモンド砥粒を撹拌させると、電解メッキをする際に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とを利用して、減速ギヤ１に使用するウォーム２と同型のウォームに、粒度が６００前後である天然ダイヤモンドの砥粒を電着させたものである。この加工方法では、ダイヤモンド砥粒を電着させた加工ウォームをギヤ歯３の噛合面７に噛合させながら回転させることによって、噛合面７を研削し、その後、減速ギヤ１に使用するウォーム２で噛合面７に慣らしを施すことによって、無数のグリース溜まり溝８を形成する。【００３４】  なお、本実施例では、電着させる砥粒として、天然ダイヤモンドを用いたが、本発明はこれに限定されず、例えば、合成ダイヤモンド、あるいは金属皮膜合成ダイヤモンドなどを用いてもよい。また、電着させる砥粒として、立方晶窒化ホウ素、あるいは金属皮膜立方晶窒化ホウ素などのＣＢＮ砥粒を用いてもよい。【００３５】  また、別の加工用ウォームとして、強酸で歯面を荒らして焼入れしたウォーム、或いは、窒化処理で歯面を荒らしたウォームを用いて上述した加工手段を行なっても、上述したダイヤモンド砥粒を電着させた加工用ウォームを用いた加工方法と同様の作用効果を得ることができる。【００３６】  さらに、別の加工手段として、噛合面７を形成した後に、歯を鋤歯状にしたホブで噛合面７を滑り線（図２中矢印Ａ方向）に沿って切削する加工手段、或いは、ブラシで噛合面７を滑り線に沿って擦る加工手段を適用しても、上述した加工方法と同様の作用効果を得ることができる。【００３７】  図３は、グリース溜まり溝８に対して垂直に切断した噛合面７の要部断面図であり、（ａ）は、噛合面７に面圧が負荷していない状態を示し、（ｂ）は、噛合面７に面圧が負荷した状態を示す。【００３８】  合成樹脂製のギヤ歯３は、ウォーム２との噛合接触によって、図３（ｂ）中の矢印Ｂ方向から面圧が負荷されると弾性変形する。これにより、噛合面７が押しつぶされ、グリース溜まり溝８の口が小さくなる。この結果、口が小さくなったグリース溜まり溝８は、毛細効果によってグリースを溝内に吸引し、高い面圧下においても十分にグリースを保持できるようになっている。【００３９】  また、噛合面７には、このようなグリース溜まり溝８が滑り線（図２中矢印Ａ方向）に沿って全表面に亘って形成されているため、仮に一部のグリース溜まり溝８のグリースが不足しても、噛合面７に負荷する面圧が低下した際に、その近傍に形成された別のグリース溜まり溝８からグリースを補充できるようになっている。【００４０】  以上のように、本実施例１に係る減速ギヤでは、ウォームホイール４のギヤ歯３の噛合面７に、該噛合面７の滑り線に沿って無数のグリース溜まり溝８が全表面に亘って形成されている。そのため、噛合面７に充填されているグリースが、このグリース溜まり溝８によって保持され、噛合面７の全表面における潤滑性を良好な状態に維持することができる。この結果、ウォーム２とウォームホイール４との間の摺動摩擦係数を低減することができ、減速ギヤの耐久性の向上を図ることができる。【００４１】  また、噛合面７の加工手段として、ダイヤモンド砥粒またはＣＢＮ砥粒を電着させたウォーム、強酸で��面を荒らして焼入れしたウォーム、窒化処理で歯面を荒らしたウォーム、歯を鋤歯にしたホブ、或いはブラシを用いることによって、噛合面７に無数のグリース溜まり溝８を容易に形成することができる。【００４２】  以下に、上述したように構成された減速ギヤを装置に適用した例として、電動式パワーステアリング装置の減速機構について説明するが、本発明に係る減速ギヤは、これにより制限されるものではなく、多種多様な装置の減速機構に用いることができる。なお、上述した減速ギヤと同一の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。【００４３】  図４は、減速ギヤを適用した電動式パワーステアリング装置の減速機構の断面図である。同図において、減速機構１０は、操舵補助用の電動モータ１１の回転を、電動モータ１１の回転軸１２に連結されたウォーム２と、該ウォーム２に噛合されたウォームホイール４とを介して減速し、ウォームホイール４の芯金６に圧入固定されたステアリングシャフト１３に伝達するようになっている。【００４４】  この減速機構１０では、ギヤ歯３の噛合面７における潤滑性を良好に維持しているため、ウォーム２とギヤ歯３との噛合における自己発熱を抑制することができ、装置の寿命を延ばすことができる。これにより、減速機構１０の故障の可能性を低減することができるので、装置の修復に要する労力およびコストの軽減を図ることができる。
【実施例２】
【００４５】  図５は、本発明の実施例２に係るギヤ歯の要部斜視図である。なお、実施例１と同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。【００４６】  本実施例２のギヤ歯３の歯面には、ウォーム２に噛合するための噛合面７が形成され、該噛合面７には、複数のグリース溜まり凹部１４が形成されている。このグリース溜まり凹部１４は、充填されているグリースを保持するためのものである。なお、図５では、このグリース溜まり凹部１４が数個しか図示されていないが、実際には、噛合面７の全表面に亘って無数に点在するように形成されている。【００４７】  このグリース溜まり溝８は、切削、又は研削によってギヤ歯３が形成された後、加工手段によって形成される。この加工手段としては、例えば、噛合面７に無数のプラズマ放電を当て、その表面に無数の凹凸を施し、その後、ウォーム２で噛合面７に慣らしを施すことによって、無数のグリース溜まり凹部１４を形成する加工方法がある。【００４８】  また、別の加工手段として、被加工物表面の疲労寿命を向上させる際に、あるいは、被加工物表面のスケール、さび、塗膜などを除去して清浄する際に利用されるブラスト加工を用いてもよい。このブラスト加工には、ショットと呼ばれる鋼製小粒子を被加工物表面に多数投射して圧縮応力を残留させることで疲労寿命を向上させるショットピーニングや、ショットやグリッド（ｇｒｉｔ）と呼ばれる角のある小粒子などを投射して被加工物表面を研掃するショットブラスト、あるいは、鋳物や鋼材などの表面についている砂やスケールなどを取り除くために、砂吹き機を用いて砂（一般的にはアルミナ系統のもの）を被加工物表面に吹き付けるサンドブラストなどがある。この加工手段では、上述したようなブラスト加工で用いられる研磨材を噛合面７に投射して、その表面に無数の凹凸を施し、その後、ウォーム２で噛合面７に慣らしを施すことによって、無数のグリース溜まり凹部１４が形成される。【００４９】  以上のように、本実施例２に係る減速ギヤでは、ウォームホイール４のギヤ歯３の噛合面７に、無数のグリース溜まり凹部１４が全表面に亘って点在するように形成されている。そのため、噛合面７に充填されているグリースが、このグリース溜まり凹部１４によって保持され、噛合面７の全表面における潤滑性を良好な状態に維持することができるので、実施例１と同様の作用効果を得ることできる。【００５０】  また、噛合面７の加工手段として、プラズマ放電、或いはブラスト加工を用いることによって、噛合面７に無数のグリース溜まり凹部１４を容易に形成することができる。【００５１】  なお、本実施例２に係る減速ギヤも、上述した実施例１と同様に、電動式パワーステアリング装置の減速機構をはじめ、多種多様な装置の減速機構に用いることができる。【００５２】  以上、本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、２００４年７月２７日出願の日本特許出願（特願２００４−２１８３４５）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】  本発明により、ギヤ歯の噛合面を潤滑するグリースが噛合面の全体に亘って充分に供給されるように、噛合面を加工することによって、噛合面に生じる摩耗を低減し、ギヤ歯の耐久性の向上を図った減速ギヤを提供することができる。
【図１】
2006011534.tif 000002
【図２】
2006011534.tif 000003
【図３】
2006011534.tif 000004
【図４】
2006011534.tif 000005
【図５】
2006011534.tif 000006
【国際調査報告】
2006011534.tif 000007
2006011534.tif 000008
2006011534.tif 000009
2006011534.tif 000010
2006011534.tif 000011
2006011534.tif 000012
2006011534.tif 000013
2006011534.tif 000014