CN103930693A - 蜗轮蜗杆副机构 - Google Patents

蜗轮蜗杆副机构 Download PDF

Info

Publication number
CN103930693A
CN103930693A CN201280056687.XA CN201280056687A CN103930693A CN 103930693 A CN103930693 A CN 103930693A CN 201280056687 A CN201280056687 A CN 201280056687A CN 103930693 A CN103930693 A CN 103930693A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tooth
worm
flank
gear
wheel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201280056687.XA
Other languages
English (en)
Inventor
田中阳介
清水康夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Publication of CN103930693A publication Critical patent/CN103930693A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/02—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H1/20—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving more than two intermeshing members
    • F16H1/203—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving more than two intermeshing members with non-parallel axes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/02—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H1/04—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members
    • F16H1/12—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with non-parallel axes
    • F16H1/16—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with non-parallel axes comprising worm and worm-wheel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0409—Electric motor acting on the steering column
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0421—Electric motor acting on or near steering gear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/06—Use of materials; Use of treatments of toothed members or worms to affect their intrinsic material properties
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/08—Profiling
    • F16H55/0853—Skewed-shaft arrangement of the toothed members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/22—Toothed members; Worms for transmissions with crossing shafts, especially worms, worm-gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/06—Use of materials; Use of treatments of toothed members or worms to affect their intrinsic material properties
    • F16H2055/065—Moulded gears, e.g. inserts therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/18—Mechanical movements
    • Y10T74/18568—Reciprocating or oscillating to or from alternating rotary
    • Y10T74/18792—Reciprocating or oscillating to or from alternating rotary including worm

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Gears, Cams (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Gear Transmission (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

本发明提供一种蜗轮蜗杆副机构。蜗轮蜗杆副机构(44)由与电动马达连结的蜗杆(70)和与该蜗杆啮合的蜗轮(80)构成。蜗轮(80)中，至少齿面(81a)由树脂材料构成。在该齿面(81a)上，基于随着蜗杆(70)的旋转而与蜗杆(70)的齿(71)接触的接触点的轨迹的、啮合凹部(81dr)与齿面一并仅通过使用了金属模具(100)的注塑成形来形成。啮合凹部(81dr)与同蜗杆(70)的齿(71)的最凸部接触的接触点的轨迹对应地具有在蜗轮的齿面的齿向上最为凹陷的多个点(P1a～P9a)。连结该多个点的线(Loa)与蜗轮(80)的齿面(81a)的齿宽中心线(Ct)交叉。

Description

蜗轮蜗杆副机构
技术领域
本发明涉及一种改进后的蜗轮蜗杆副机构。
背景技术
在电动助力转向装置中使用有蜗轮蜗杆副机构。该蜗轮蜗杆副机构由与电动马达连结的蜗杆和与载荷连结的蜗轮构成。电动马达产生的转矩从蜗杆经由蜗轮而传递至载荷。
近年来，电动助力转向装置的小型化及轻型化的要求高涨，并且谋求电动马达的高输出化。想要实现电动助力转向装置的小型化，蜗轮蜗杆副机构的小型化必不可少。然而，在不减小电动马达产生的转矩而仅使蜗轮蜗杆副机构小型化的情况下，会导致在蜗杆的齿与蜗轮的齿处作用的面压增大。
与此相对，通过将蜗轮的齿由容易发生弹性变形的树脂材料、例如玻璃纤维的含有量少的树脂材料构成，能够抑制齿面彼此的面压。然而，这样会变得容易进行在蜗轮的齿的齿面产生的蠕变，其结果是，成为齿彼此之间的齿隙增大的重要因素。当齿隙增大时，容易产生齿彼此碰触的齿接触音。此外，转向操纵感觉(转向操纵触觉)也恶化。作为其对策，需要用于调整齿隙的调整机构。因此，蜗轮蜗杆副机构的结构变得复杂。
与此相对，如专利文献1所公开的那样，已知有在蜗轮的齿的齿面形成啮合槽的技术。在专利文献1中公开的电动助力转向装置的蜗轮蜗杆副机构的蜗轮为树脂产品。该蜗轮在由模具成形之后，利用附着有超硬磨粒的工具而在齿的齿面形成啮合槽。该啮合槽位于齿面的“齿向”的中央部，从齿底朝向齿顶延伸，且在齿厚方向上凹陷。
然而，在上述的专利文献1的技术中，在抑制树脂制的蜗轮的齿面所产生的磨损方面存在改进的余地。谋求提高蜗轮的耐久性的技术的进一步开发。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-192057号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的课题在于，提供一种能够提高蜗轮的耐久性的技术。
解决方案
根据技术方案1所涉及的发明，提供一种蜗轮蜗杆副机构，该蜗轮蜗杆副机构用于将基于方向盘的转向操纵输入而由电动马达产生的转矩传递至转向用车轮，其特征在于，所述蜗轮蜗杆副机构具备：与所述电动马达连结的蜗杆；以及与所述蜗杆啮合的蜗轮，所述蜗轮中，至少齿面由树脂材料构成，所述齿面中，基于随着所述蜗杆的旋转而与蜗杆的齿接触的接触点的轨迹的、啮合凹部与所述齿面一并仅通过使用了金属模具的注塑成形来形成，所述啮合凹部与同所述蜗杆的齿的最凸部接触的接触点的轨迹对应地具有在所述蜗轮的齿面的齿向上最为凹陷的多个点，连结所述多个点的线与所述蜗轮的齿面的齿宽中心线交叉。
在技术方案2所涉及的发明中，优选的是，所述啮合凹部中，所述蜗轮的齿的齿顶的部位中的槽深度、及齿根的部位中的槽深度设定得比齿顶与齿根之间的部位中的槽深度大。
发明效果
在技术方案1所涉及的发明中，蜗轮的齿面由树脂材料构成。该齿面中，基于随着蜗杆的旋转而与蜗杆的齿接触的接触点的轨迹，形成有啮合凹部。该啮合凹部与同蜗杆的齿的最凸部接触的接触点的轨迹对应地具有在蜗轮的齿面的齿向上最为凹陷的多个点。连结该多个点的线与蜗轮的齿面的齿宽中心线交叉。如此，啮合凹部凹陷为与同蜗杆的齿的齿面接触的轨迹相适的形状。其结果是，能够极其高效地增大蜗杆的齿面与蜗轮的齿面之间的接触面积。齿面彼此的接触面积增大，由此作用于齿面的面压降低。因此，由于能够抑制各齿面所产生的磨损，因此能够提高蜗杆及蜗轮的耐久性。
此外，啮合凹部与蜗轮的齿面一并仅通过使用了金属模具的注塑成形来形成。仅通过使用了金属模具的注塑成形来形成的啮合凹部的表面是光滑的。因此，由于齿彼此顺畅地啮合，因此能够提供啮合良好的蜗轮蜗杆副机构。因此，能够提高基于电动助力转向装置的转向操纵感觉(转向操纵触觉)。此外，由于相对于蜗轮的齿面而形成啮合凹部，因而无需注塑成形后的追加的加工。啮合凹部的表面不会因追加的加工而粗糙。能够容易地确保该表面的硬度，并且能够减少该表面与蜗杆的齿接触时的摩擦阻力、伴随着摩擦阻力的发热。从而能够提高蜗轮蜗杆副机构的转矩传递效率。
在技术方案2所涉及的发明中，啮合凹部的槽深度并不均匀。换句话说，蜗轮的齿的齿顶的部位中的槽深度及齿根的部位中的槽深度设定得比齿顶与齿根之间的部位中的槽深度大。一般来讲，在蜗轮蜗杆副机构的齿面彼此接触的情况下，面压变大的部位是蜗轮的齿的齿顶的部位和齿根的部位。与此相应地，通过合理地设定啮合凹部的槽深度，齿面彼此的接触面积增大。其结果是，作用于齿面的面压降低。因此，由于能够抑制各齿面所产生的磨损、发热，因此能够提高蜗杆及蜗轮的耐久性。
附图说明
图1是具备基于本发明的实施例1的蜗轮蜗杆副机构的电动助力转向装置的示意图。
图2是图1所示的电动助力转向装置的整体结构图。
图3是沿着图2的3-3线的放大剖视图。
图4是沿着图2的4-4线的放大剖视图。
图5是将图4所示的蜗轮蜗杆副机构放大后的剖视图。
图6是示出将图5所示的蜗杆的齿沿着齿高的方向在多个位置切成圆片后的状态的图。
图7是示出图6所示的蜗杆的齿的齿面按压于蜗轮的齿的齿面的状态的图。
图8是从齿面侧观察图7所示的蜗轮的一个齿的图。
图9是示出在图8所示的蜗轮的齿的两侧的齿面形成有实际的啮合凹部的状态的图。
图10是示出图3所示的蜗轮的制造方法的图。
图11是示出在基于本发明的实施例2的蜗轮的齿的两侧的齿面形成有实际的啮合凹部的状态的图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明优选的几个实施例进行说明。
实施例1
对具备实施例1所涉及的蜗轮蜗杆副机构的电动助力转向装置及蜗轮蜗杆副机构的制造方法进行说明。
如图1所示，基于实施例1的电动助力转向装置10包括：从车辆的方向盘21至车辆的转向用车轮29、29(例如前轮)的转向系统20；向该转向系统20施加辅助转矩的辅助转矩机构40。
转向系统20中，在方向盘21上经由转向轴22及万向接头23、23而连结有小齿轮轴24(旋转轴24)，在小齿轮轴24经由齿轮齿条机构25而连结有齿条轴26，在齿条轴26的两端经由左右的转向横拉杆27、27及转向节28、28而连结有左右的转向用车轮29、29。
齿轮齿条机构25由形成于小齿轮轴24的小齿轮31和形成于齿条轴26的齿条32构成。
根据转向系统20，驾驶员对方向盘21进行转向操纵，从而利用转向操纵转矩而经由齿轮齿条机构25及左右的转向横拉杆27、27，对左右的转向用车轮29、29进行转向操纵。
辅助转矩机构40通过转向操纵转矩传感器41来检测驾驶员施加于方向盘21的转向系统20的转向操纵转矩，基于该转向操纵转矩传感器41的转矩检测信号而由控制部42产生控制信号，基于该控制信号而由电动马达43产生与转向操纵转矩对应的辅助转矩(转矩)，将该辅助转矩经由蜗轮蜗杆副机构44而传递至小齿轮轴24，进而将辅助转矩从小齿轮轴24传递至转向系统20的齿轮齿条机构25。
转向操纵转矩传感器41检测施加于小齿轮轴24的转矩，并将其作为转矩检测信号而输出，例如由磁偏转式转矩传感器构成。
根据电动助力转向装置10，利用向驾驶员的转向操纵转矩施加有电动马达43的辅助转矩而成的复合转矩，能够由齿条轴26对转向用车轮29、29进行转向操纵。换句话说，电动助力转向装置10将基于方向盘21的转向操纵输入而使电动马达43产生的转矩经由蜗轮蜗杆副机构44，传递至左右的转向用车轮29、29，由此进行车辆的转向。
如图2所示，壳体51沿着车宽方向延伸，且收容能够沿着轴向滑动的齿条轴26。齿条轴26在从壳体51突出的长边方向两端借助球关节52、52而将转向横拉杆27、27连结起来。
壳体51在车宽方向两端具备限位器35、35。球关节52、52在与限位器35、35对置的面具有齿条端52a、52a(抵接端面)。齿条轴26在直到齿条端52a、52a碰触限位器35、35为止的范围内能够沿着轴长边方向滑动。
如图3所示，电动助力转向装置10将小齿轮轴24、齿轮齿条机构25、转向操纵转矩传感器41及蜗轮蜗杆副机构44收纳于壳体51，由上部罩部53堵塞壳体51的上部开口。转向操纵转矩传感器41安装于上部罩部53。
壳体51借助三个轴承(从上向下方依次为第一轴承55、第二轴承56、第三轴承57)而支承沿着上下延伸的小齿轮轴24的上部24u、长边中央部24m及下端24d且使其能够旋转，进而安装电动马达43，并且具备齿条引导件60。
齿条引导件60是包括从与齿条32相反的一侧碰触齿条轴26的引导部61、以及借助压缩弹簧62而按压该引导部61的调整螺栓63的按压机构。
如图4所示，电动马达43具备横向的马达轴43a且安装于壳体51。马达轴43a在壳体51内延伸，且利用联轴器45而与蜗杆轴46连结。壳体51借助轴承47、48而支承沿着水平方向延伸的蜗杆轴46的两端部，且使该蜗杆轴46能够旋转。
如图3及图4所示，蜗轮蜗杆副机构44是将由电动马达43产生的辅助转矩传递至小齿轮轴24的辅助转矩传递机构、即倍力机构。详细说明的话，蜗轮蜗杆副机构44由与电动马达43连结的蜗杆70和与该蜗杆70啮合的蜗轮80。以下将蜗轮80简称为“轮80”。
蜗杆70与蜗杆轴46一体形成。轮80以相对于小齿轮轴24(旋转轴24)限制轴向上的相对移动且限制相对旋转的方式安装。通过使载荷侧的轮80与驱动侧的蜗杆70啮合，能够将转矩从蜗杆70经由轮80而传递至载荷。小齿轮轴24的中心CL与蜗杆轴46的中心线WL之间的轴间距离为PP。
蜗杆70为金属产品，例如是机械构造用碳钢钢材(JIS-G-4051)等的钢铁产品。轮80中，至少齿81的齿面81a(参照图5)由尼龙树脂等树脂材料构成。例如，如图3所示，轮80由通过嵌合于小齿轮轴24而安装的金属制的突起部91、以及与该突起部91一体成形的树脂制的轮主体92构成。在该轮主体92的外周面的整周范围内形成有多个齿81。或者轮80整体通过基于树脂的成型品来构成。
如图5所示，由于使树脂制的轮80的树脂制的齿81的齿面81a与蜗杆70的金属制的齿71的齿面71a啮合，因此能够使啮合比较顺畅，并且能够进一步降低噪声。
此外，蜗杆70的齿71为金属制，因此刚性较大且难以发生弹性变形。与此相对，轮80的齿81为树脂制，因此刚性较小且比蜗杆70容易发生弹性变形。在利用蜗杆70使轮80转动的情况下，根据辅助转矩的大小，轮80的齿81能够发生弹性变形。其结果是，轮80的多个齿81同时与蜗杆70的齿71啮合。
蜗杆70中，螺纹牙71(换句话说，齿71)设为例如1条，并且螺纹牙71的间距设定为恒定。蜗杆70的齿71的齿形为例如“渐开线”或“大致梯形”。轮80的齿81为“斜齿”或“平齿”，该齿81的齿形为例如“渐开线”。轮80的齿81的压力角与蜗杆70的齿71的压力角相同。
在利用蜗杆70使轮80旋转的情况下，蜗杆70的齿71相对于轮80的齿81中的一个的啮合的一系列的变化如下所述。
(1)首先，蜗杆70的齿71的齿面71a中的齿根部分与轮80的齿81的齿顶81b接触而按压(第一接触步骤)。
(2)接着，蜗杆70的齿面71a中的齿根部分与轮80的齿81的齿面81a中的齿末部分接触，由此进一步持续按压(第二接触步骤)。
(3)接下来，蜗杆70的齿面71a中的节圆的部分与轮80的齿81的齿面81a中的节圆的部分接触，由此进一步持续按压(第三接触步骤)。
(4)接着，蜗杆70的齿面71a中的齿末部分与轮80的齿面81a中的齿根部分接触，由此进一步持续按压(第四接触步骤)。
如上述那样，在轮80的多个齿81同时与蜗杆70的齿71啮合的情况下，这些齿81的弹性变形量(挠曲量)实质上相同。然而，这些齿81的齿面81a与蜗杆70的齿71接触的各接触点各不相同。换句话说，为了使多个齿81挠曲相同的挠曲量，齿面81a从蜗杆70的齿71受到的负载因各接触点而有所不同。因此，各接触点承受的面压不同。尤其是在上述第一接触步骤及第四接触步骤的情况下，与其他的接触步骤的情况相比，接触点承受的面压较大。
并且，根据蜗杆70的旋转，轮80的齿81的齿面81a相对于蜗杆70的齿71的接触点在该齿面81a的“齿向”(齿宽方向)上发生变化。以下说明该变化的理由。
图6(a)是齿71的齿形为“渐开线”的蜗杆70的立体图。图6(b)示出将图6(a)所示的蜗杆70的齿71在齿高(齿顶圆与齿底圆的径向距离)的方向的多个位置、例如9处位置等间隔地切片而成的剖面。图6(c)中，从齿顶面的方向观察图6(a)所示的齿71而将其表示为等高线。通过使图6(b)所示的多个切片剖面71s1～71s9重叠，能够由图6(c)的等高线表示从齿顶面的方向观察到的齿71。
根据图6(a)～(c)，齿71的“齿向”为朝向沿着蜗杆轴46的中心线WL的方向呈凸状。越是从齿71的齿根到齿顶、导程角越大，因此齿71的倾角变大，其结果是，判断出啮合点P1、P9从蜗杆轴46的中心线WL偏移。
换句话说，越是从齿71的齿根到齿顶，多个切片剖面71s1～71s9中的、最突出的突出点(最凸部)越是从点P1移动至点P9。将齿71的齿底的附近切成圆片的切片剖面71s1中，最向沿着蜗杆轴46的中心线WL的方向突出的突出点P1从中心线WL向径向较大偏移。将齿71的节圆的附近切成圆片而成的切片剖面71s4～71s6中，最向沿着蜗杆轴46的中心线WL的方向突出的突出点P4～P6与中心线WL大体一致。将齿71的齿顶的附近切成圆片而成的切片剖面71s9中，最向沿着蜗杆轴46的中心线WL的方向突出的突出点P9从中心线WL向径向较大偏移。
突出点P1与突出点P9相对于中心线WL朝向彼此相反的方向偏移。因此，如图6(c)所示，突出点从点P1朝向点P9以与蜗杆轴46的中心线WL交叉的方式移动。随着多个切片剖面71s1～71s9从齿71的齿根向齿顶变化，突出点P1～P9如轨迹Lo那样进行移动。
图7示出将蜗杆70的齿71的齿面71a按压于轮80的齿81的齿面81a的状态。
图7(a)示出在将图6(b)所示的齿71的齿底的附近切成圆片而成的切片剖面71s1中、齿面71a与轮80的齿81的齿面81a接触的情况。相对于轮80的齿面81a的齿宽方向的中心线Ct、换句话说齿宽中心线Ct，突出点P1向“齿向”(齿宽方向)偏移有偏移量δ。需要说明的是，齿宽中心线Ct与蜗杆轴46的中心线WL一致。
图7(b)示出在将图6(b)所示的齿71的节圆的附近切成圆片而成的切片剖面71s5中、齿面71a与轮80的齿81的齿面81a接触的情况。突出点P5与齿宽中心线Ct大体一致。
图8示出从齿面81a侧观察轮80的一个齿81的状态。在该轮80的齿81的齿面81a形成有理想的啮合凹部81di。该啮合凹部81di基于将根据蜗杆70的旋转而与蜗杆70的齿71接触的、轮80的齿81的接触点P1a～P9a连结成的曲线Loa而形成。该啮合凹部81di中，相对于齿面81a而言，曲线Loa的部位凹陷得最深。
该啮合凹部81di的深度的分布在图8中由等高线表示。换句话说，啮合凹部81di的深度的分布如下所述。位于齿底81c的附近的点P1a及其周边的部位Q1(下部凹部Q1)的深度大。位于齿顶81b的附近的点P9a及其周边的部位Q2(上部凹部Q2)的深度大。下部凹部Q1与上部凹部Q2之间的部位Q3(中间凹部Q3)的深度比下部凹部Q1的深度及上部凹部Q2的深度小。如此，啮合凹部81di中，轮80的齿81的齿顶81b的部位中的槽深度及齿根的部位中的槽深度设定得比齿顶与齿根之间的部位中的槽深度大。
如此，啮合凹部81di与图6所示的蜗杆70的齿71的最突出的突出点(最凸部)接触的接触点P1～P9的轨迹Lo对应地具有在轮80的齿面81a的齿向上最为凹陷的多个点P1a～P9a。连结该多个点P1a～P9a的线Loa与轮80的齿面81a的齿宽中心线Ct交叉。
图9(a)示出在轮80的齿81的两侧的齿面81a、81a形成有实际的啮合凹部81dr、81dr的情况。图9(b)是从齿面81a侧观察图9(a)所示的实际的啮合凹部81dr的图。图9(c)是图9(b)的c-c线剖视图。
参照图9(a)～图9(c)，在实施例1中，实际的啮合凹部81dr与图8所示的理想的啮合凹部81di对应。此外，实际的啮合凹部81dr的从齿面81a侧观察的轮廓是相对于图8所示的理想的啮合凹部81di简化形成的。其结果是，能够简化用于形成啮合凹部81di的金属模具。
接下来，参照图10对轮80的制造方法进行说明。
首先，如图10(a)所示，准备用于对轮80进行注塑成形的金属模具100(准备工序)。该金属模具100由例如中空状的固定模具101(中模101)、分别重叠于固定模具101的两面而组装的一对可动模具102、103。固定模具101是用于形成树脂制的轮主体92的外周部及齿81的构件，且在内周面形成有用于同时形成齿81及实际的啮合凹部81dr(图9)的多个齿模具101a。
接下来，如图10(b)所示，在一对可动模具102、103上安装金属制的突起部91，并且通过关闭金属模具100来形成气室104(气室形成工序)。
接下来，如图10(c)所示，通过射出熔融于气室104的树脂来对轮80进行注塑成形(轮成形工序)。其结果是，轮80与啮合凹部81dr一并形成。
最后，在气室104内的树脂固化之后，打开金属模具100并取出轮80，从而结束制造工序(轮取出工序)。树脂通过被冷却而收缩。在收缩后的树脂与金属模具100之间产生微小的间隙。利用该间隙，能够将轮80从金属模具100脱模。例如，在冷却后的轮80的齿81与固定模具101的齿模具101a之间预先设定有能够脱模的间隙。在轮80的齿81为“斜齿”的情况下，如图10(d)所示，一边沿着齿81的倾斜转动一边从固定模具101中取出即可。由以上的说明可知，实际的啮合凹部81dr(图9)与齿81的齿面81a一并仅通过使用了金属模具100的注塑成形来形成。
实施例2
接下来，结合图11而对基于实施例2的蜗轮蜗杆副机构44A的制造方法进行说明。图11(a)与图9(a)对应示出。图11(b)与图9(b)对应示出。
实施例2的蜗轮蜗杆副机构44A具有形成于蜗轮80的齿81的齿面81a、81a的实际的啮合凹部81drA。实施例2所示的其他结构为与实施例1实质相同的结构，标注相同的附图标记并省略说明。
换句话说，图9所示的实施例1的实际的啮合凹部81dr形成于齿面81a的一部分。与此相对，基于图11(a)、(b)所示的实施例2的实际的啮合凹部81drA在齿面81a的整体范围内形成。
总结实施例1及实施例2的说明，如下所述。
轮80的齿面81a由树脂材料构成。在该齿面81a上，基于随着蜗杆70的旋转而与蜗杆70的齿71接触的接触点P1～P9的轨迹Lo而形成有啮合凹部81dr、81drA。该啮合凹部81dr、81drA中，与接触蜗杆70的齿71的最凸部的接触点P1～P9的轨迹Lo相对应，具有在轮80的齿面81a的齿向上最为凹陷的多个点P1a～P9a。该多个点P1a～P9a连结成的线Loa与轮80的齿面81a的齿宽中心线Ct交叉。如此，啮合凹部81dr、81drA凹陷为与蜗杆70的齿71的齿面71a接触的轨迹Lo相适的形状。
其结果是，能够极其高效地增大蜗杆70的齿面71a与轮80的齿面81a之间的接触面积。齿面71a、81a彼此的接触面积增大，从而作用于齿面71a、81a的面压减小。因此，由于能够抑制在各齿面71a、81a产生的磨损，因此能够提高蜗杆70及轮80的耐久性。
此外，啮合凹部81dr、81drA与轮80的齿面81a一并仅通过使用了金属模具100的注塑成形来形成。仅通过使用了金属模具100的注塑成形来形成的啮合凹部81dr、81drA的表面是光滑的。因此，由于齿71、81彼此顺畅地啮合，因此能够提供啮合良好的蜗轮蜗杆副机构44、44A。因此，能够提高基于电动助力转向装置10的转向操纵感觉(转向操纵触觉)。
此外，由于相对于轮80的齿面81a而形成啮合凹部81dr、81drA，因而无需注塑成形后的追加的加工。啮合凹部81dr、81drA的表面不会因追加的加工而粗糙。能够容易地确保该表面的硬度，并且能够减小该表面与蜗杆70的齿71接触时的摩擦阻力、减少伴随着摩擦阻力的发热。能够提高蜗轮蜗杆副机构44、44A的转矩传递效率。
此外，啮合凹部81dr、81drA的槽深度并不均匀。换句话说，轮80的齿81的齿顶81b的部位中的槽深度及齿根的部位中的槽深度设定得比该齿顶81b与齿根之间的部位中的槽深度大。一般来讲，在蜗轮蜗杆副机构44、44A的齿面71a、81a彼此接触的情况下，面压变大的部位是轮80的齿81的齿顶81b的部位和齿根的部位。与此相应地，通过合理地设定啮合凹部81dr、81drA的槽深度，齿面71a、81a彼此的接触面积增大。其结果是，作用于齿面71a、81a的面压降低。因此，由于能够抑制在各齿面71a、81a产生的磨损、发热，因此能够提高蜗杆70及轮80的耐久性。
需要说明的是，在本发明中，电动助力转向装置10只要是将基于方向盘21的转向操纵输入而由电动马达43产生的转矩经由蜗轮蜗杆副机构44传递至转向用车轮29、29、由此来进行车辆的转向的结构即可。例如，本发明的蜗轮蜗杆副机构44及其制造方法也能够应用于所谓的转向线控式(steer-by-wire，简称为“SBW”)的电动助力转向装置。该转向线控式电动助力转向装置采用如下的结构：使小齿轮轴24从转向盘21机械式分离，将基于转向操纵输入而由电动马达43产生的转向用转矩经由蜗轮蜗杆副机构44而向小齿轮轴24传递，由此使转向用车轮29、29转向。
工业实用性
本发明的蜗轮蜗杆副机构44适用于如下所述的车辆用电动助力转向装置10：由转向操纵转矩传感器41来检测由方向盘21产生的转向操纵转矩，根据该转向操纵转矩传感器41的检测信号而使电动马达43产生辅助转矩，并将该辅助转矩经由蜗轮蜗杆副机构44而传递至转向系统20。
附图标记说明：
10…电动助力转向装置，21…方向盘，29…转向用车轮，43…电动马达，44、44A…蜗轮蜗杆副机构，70…蜗杆，71…蜗杆的齿，71a…蜗杆的齿的齿面，80…蜗轮，81…蜗轮的齿，81a…齿面，81dr、81drA…啮合凹部，81b…齿顶，100…金属模具，Ct…蜗轮的齿面的齿宽中心线，Lo…蜗杆的齿的最凸部接触的接触点的轨迹，Loa…连结多个点的线。

Claims (2)

1.一种蜗轮蜗杆副机构，该蜗轮蜗杆副机构用于将基于方向盘的转向操纵输入而由电动马达产生的转矩传递至转向用车轮，其特征在于，
所述蜗轮蜗杆副机构具备：
与所述电动马达连结的蜗杆；以及
与所述蜗杆啮合的蜗轮，
所述蜗轮中，至少齿面由树脂材料构成，所述齿面中，啮合凹部与所述齿面一并仅通过使用了金属模具的注塑成形来形成，该啮合凹部基于随着所述蜗杆的旋转而与蜗杆的齿接触的接触点的轨迹，
所述啮合凹部与所述蜗杆的齿的最凸部所接触的接触点的轨迹对应地具有在所述蜗轮的齿面的齿向上最为凹陷的多个点，
连结所述多个点的线与所述蜗轮的齿面的齿宽中心线交叉。
2.根据权利要求1所述的蜗轮蜗杆副机构，其中，
所述啮合凹部中，所述蜗轮的齿的齿顶的部位中的槽深度、及齿根的部位中的槽深度设定得比齿顶与齿根之间的部位中的槽深度大。
CN201280056687.XA 2011-11-16 2012-10-05 蜗轮蜗杆副机构 Pending CN103930693A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011-250764 2011-11-16
JP2011250764 2011-11-16
PCT/JP2012/075949 WO2013073313A1 (ja) 2011-11-16 2012-10-05 ウォームギヤ機構

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103930693A true CN103930693A (zh) 2014-07-16

Family

ID=48429383

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280056687.XA Pending CN103930693A (zh) 2011-11-16 2012-10-05 蜗轮蜗杆副机构

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20140318289A1 (zh)
JP (1) JP5860899B2 (zh)
CN (1) CN103930693A (zh)
DE (1) DE112012004784T5 (zh)
WO (1) WO2013073313A1 (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6072403B2 (ja) * 2011-11-04 2017-02-01 マブチモーター株式会社 ウォームギヤ
US20140311263A1 (en) * 2013-04-17 2014-10-23 Ford Global Technologies, Llc Worm and wheel power steering gearbox
CN104179935A (zh) * 2013-05-27 2014-12-03 内蒙古欧意德发动机有限公司 齿轮及齿轮传动装置
US9346490B2 (en) * 2013-10-16 2016-05-24 Ford Global Technologies, Llc Tapered involute sector gear and variable ratio rack recirculating-ball style steering gearbox
TWI589795B (zh) * 2014-03-28 2017-07-01 Kwang Yang Motor Co ATV electronic steering aid
JP2018132080A (ja) * 2017-02-13 2018-08-23 株式会社ジェイテクト ウォームを含む減速機
ES2801377T3 (es) * 2017-05-24 2021-01-11 Ims Gear Se & Co Kgaa Par de ruedas dentadas para un engranaje helicoidal o un engranaje recto, engranaje helicoidal o engranaje recto con un par de ruedas dentadas de este tipo así como uso de un par de ruedas dentadas de este tipo en engranajes helicoidales y engranajes rectos
JP6247419B1 (ja) * 2017-06-09 2017-12-13 株式会社ショーワ ステアリング装置およびウォームホイール
DE102017217652A1 (de) * 2017-10-05 2019-04-11 Robert Bosch Gmbh Lenkgetriebe und Verfahren zur Montage eines Lenkgetriebes für ein Kraftfahrzeug
US20210039739A1 (en) * 2018-02-28 2021-02-11 Ravi Shankar Gautam Cross Axis Helical gear set based Steering System for Reverse Trikes
US20210283810A1 (en) * 2020-03-10 2021-09-16 Jtekt Corporation Resin molding mold

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070227279A1 (en) * 2006-03-30 2007-10-04 Honda Motor Co., Ltd. Electric power steering apparatus equipped with worm gear mechanism
US20090120711A1 (en) * 2007-11-12 2009-05-14 Hitachi, Ltd. Worm gear and electric power steering apparatus
WO2009109357A1 (de) * 2008-03-04 2009-09-11 Zf Lenksysteme Gmbh Schraubradgetriebe mit axial elastischer wellenlagerung und damit ausgestattete elektrische hilfskraftlenkung
EP2106987A1 (en) * 2008-04-03 2009-10-07 Honda Motor Co., Ltd. Steering apparatus
CN102182813A (zh) * 2009-12-21 2011-09-14 日立汽车系统株式会社 蜗轮、电动助力转向装置和蜗轮的制造方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2444180A1 (fr) * 1978-12-13 1980-07-11 Zimmern Bernard Machines volumetriques a vis et pignon comprenant plusieurs aretes de contact
JPS6044661A (ja) * 1983-08-22 1985-03-09 Isuzu Motors Ltd ねじ歯車及びねじ歯車の加工装置
DE10049570A1 (de) * 1999-10-08 2002-04-18 Honda Motor Co Ltd Elektrische Servolenkvorrichtung
US6976556B2 (en) * 2002-08-06 2005-12-20 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Electric power steering apparatus
US20060191736A1 (en) * 2003-06-25 2006-08-31 Atsushi Maeda Electric power steering device
DE102004012347A1 (de) * 2004-03-11 2005-10-20 Ims Gear Gmbh Motorhilfsantrieb eines Kraftfahrzeugs mit einem Zahnradgetriebe
ITRM20040138A1 (it) * 2004-03-18 2004-06-18 Univ Roma Metodo di taglio di vite e ruota in un riduttore a vite e ruota con ricircolazione di sfere e relativi utensili di taglio.
JP4665450B2 (ja) * 2004-07-29 2011-04-06 日本精工株式会社 減速ギヤ
JP4946205B2 (ja) * 2006-06-27 2012-06-06 アイシン精機株式会社 ウォームホイール及びウォームギア
JP4941347B2 (ja) * 2008-02-18 2012-05-30 日本精工株式会社 ウォームホイールおよびその加工方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070227279A1 (en) * 2006-03-30 2007-10-04 Honda Motor Co., Ltd. Electric power steering apparatus equipped with worm gear mechanism
US20090120711A1 (en) * 2007-11-12 2009-05-14 Hitachi, Ltd. Worm gear and electric power steering apparatus
WO2009109357A1 (de) * 2008-03-04 2009-09-11 Zf Lenksysteme Gmbh Schraubradgetriebe mit axial elastischer wellenlagerung und damit ausgestattete elektrische hilfskraftlenkung
EP2106987A1 (en) * 2008-04-03 2009-10-07 Honda Motor Co., Ltd. Steering apparatus
CN102182813A (zh) * 2009-12-21 2011-09-14 日立汽车系统株式会社 蜗轮、电动助力转向装置和蜗轮的制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20140318289A1 (en) 2014-10-30
WO2013073313A1 (ja) 2013-05-23
JPWO2013073313A1 (ja) 2015-04-02
JP5860899B2 (ja) 2016-02-16
DE112012004784T5 (de) 2014-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103930693A (zh) 蜗轮蜗杆副机构
CN102666251B (zh) 伸缩轴
CN104321239B (zh) 转向机构
CN106536324A (zh) 用于机动车辆的转向轴
CN103085857A (zh) 齿条驱动转向装置和采用该装置的齿条驱动助力转向装置
CN102730051A (zh) 车辆用转向装置
US11255420B2 (en) Worm gear for a worm gear system in a motor vehicle steering device having an injection-moulded support ring
CN101300164A (zh) 齿条齿轮式转向装置及制造方法
CN102893057A (zh) 蜗轮蜗杆副机构及使用其的电动动力转向装置
WO2015111595A1 (ja) ステアリング用ラック、及びその製造方法
CN105292240A (zh) 蜗轮减速机及其所使用的蜗轮的制造方法
US20200332878A1 (en) Steering Gear and Method for Producing the Steering Gear
JP2007155117A (ja) 回転軸用結合装置及び回転軸用結合装置用緩衝部材の製造方法
CN107399362A (zh) 蜗轮减速机以及电动动力转向装置
CN107110315B (zh) 动力转向装置及其制造方法
US7798033B2 (en) Power-assisted steering having a gear mechanism
JP4517285B2 (ja) 電動パワーステアリング装置
CN103244651B (zh) 蜗轮
JP2013053666A (ja) ウォームギヤ機構及びウォームギヤ機構の製造方法
KR101540214B1 (ko) 전동 조향장치의 풀리 및 그 제조방법
KR101541381B1 (ko) 전동 조향장치의 풀리
JP5544281B2 (ja) 減速ギヤの製造方法
KR101541380B1 (ko) 전동 조향장치의 풀리 및 그 제조방법
CN105313950A (zh) 电动动力转向装置
KR20240024970A (ko) 랙 바 및 스티어링 장치

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20140716