JP2007309512A - ウォームホイール、ウォーム減速機構、電動式パワーステアリング装置及びウォームホイールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウォームホイールの大型化を招くことなく伝達許容トルクを増大できるウォームホイール、それを用いたウォーム減速機構及び電動式パワーステアリング装置並びにウォームホイールの製造方法を提供する。
【解決手段】隣接するギヤ歯３２ａの間の歯底における最も中心Ｏに近い位置Ａと、リングギヤ３２の軸線とを結んだ線Ｌ上に、凸部３２ｃの最も突出した点Ｂとが、それぞれ位置するようになっているので、その間の距離Ｇを均一とし、又比較例における距離Ｇ２より長くすることができる。従って、かかる断面の面積を大きく確保することで、トルク伝達時の応力の低減を図り、リングギヤ３２の厚さを増大させることなく破断等の不具合を回避できる。
【選択図】図７

Description

本発明は、合成樹脂製の歯面を有するウォームホイール、ウォーム減速機構及び電動式パワーステアリング装置に関し、例えば電動式パワーステアリング装置に用いると好適なウォームホイール、それを用いたウォーム減速機構及び電動式パワーステアリング装置並びにウォームホイールの製造方法に関する。

自動車用の操舵系においては、動力源からの動力に基づき操舵アシストを行わせる、いわゆるパワーステアリング装置が広く採用されている。特に、近年重要視されつつある燃費軽減等の理由により、電動モータを動力源とする電動パワーステアリング装置が注目されるようになってきている。

ところで、電動パワーステアリング装置では、一般的に比較的高回転・低トルク型の電動モータが使用されるため、電動モータとステアリングシャフトとの間に回転を減速しつつトルク伝達を行う減速機構を必要とする。このような減速機構としては、大きな減速比が得られること等から、ウォームとウォームホイールとからなるウォーム減速機構が用いられることが多い。ウォームは電動モータの回転軸に連結され、ウォームに噛合するウォームホイールはステアリングシャフトに連結され、これらがギヤボックスを兼ねたモータハウジング内に配置される。

更に、ウォームホイールには、駆動騒音を低減させたり、潤滑剤の供給を不要にするべく、金属製のホイールのリム部に合成樹脂製のリングギヤを固着させたものが用いられることがあるが、このようなウォームホイールにおいては、トルク伝達時におけるリム部とリングギヤとの接着強度が問題となる場合がある。これに対し、特許文献１の技術によれば、鍛造加工により芯金の外周にセレーションのごとき円周方向に並んだ凹凸を形成し、その周囲に射出成形で形成した樹脂製のリングギヤを装着し、高周波溶着にて一体化することで、芯金とリングギヤの接着強度を高めたウォームホイールを製造することができる。
特開２００１−１４１０３３号公報

ところで、従来においては、電動式パワーステアリング装置は軽自動車など車重の軽い車両に用いられるケースが多かったが、近年においては、より車重の重い大型車にも採用される傾向が高まっている。これに伴い、より高トルクのモータが採用される機会が増え、ウォームホイールを介して伝達されるトルクも増大する傾向にある。しかるに、特許文献１の技術により製造されたウォームホイールでは、芯金の外周にセレーションのごとき円周方向に並んだ凹凸を形成しているために、歯底と凹部との間のリングギヤ断面が小さくなり、かかる断面に生じる応力が高くなるので、結果として伝達許容トルクが小さくなるという問題がある。伝達許容トルクを増大させるためには、リングギヤにおける歯元厚さを高めたり、歯底厚さを高めたりするなどの手法が考えられるが、これによりウォームホイールの大型化を招き、それにより電動式パワーステアリング装置の大型化を招くという問題がある。

本発明は、かかる問題点に鑑みなされたもので、ウォームホイールの大型化を招くことなく伝達許容トルクを増大できるウォームホイール、それを用いたウォーム減速機構及び電動式パワーステアリング装置並びにウォームホイールの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成すべく、第１の本発明のウォームホイールは、
金属製の芯金と、該芯金の外周に固着された合成樹脂製のリングギヤとを有するウォームホイールであって、
前記芯金の外周には、周方向に周期的に並んだ外周凹凸部が形成され、
前記リングギヤの内周には、前記外周凹凸部に対応して周方向に並んだ内周凹凸部が形成され、
前記内周凹凸部は、前記リングギヤの外周に形成されたギヤ歯に位相を合わせて形成されていることを特徴とする。

更に、第２の本発明のウォームホイールの製造方法は、金属製の芯金の外周に合成樹脂製のリングギヤを形成するウォームホイールの製造方法であって、
前記芯金の外周に、周方向に周期的に並んだ外周凹凸部を形成する工程と、
周方向に周期的に並んだ歯型を有する金型内に、前記芯金を、前記外周凹凸部に対応して前記歯型の位相を合わせながら配置する工程と、
前記芯金と前記金型との間に、溶融した合成樹脂を流して固化させることによりリングギヤを成形する工程と、
前記芯金及び前記リングギヤを、前記金型から離型する工程とを有することを特徴とする。

第１の本発明のウォームホイールによれば、前記芯金の外周には、周方向に周期的に並んだ外周凹凸部が形成され、前記リングギヤの内周には、前記外周凹凸部に対応して周方向に並んだ内周凹凸部が形成され、前記内周凹凸部は、前記リングギヤの外周に形成されたギヤ歯に位相を合わせて形成されているので、前記ギヤ歯の歯底厚さを極力均一にすることができ、それにより高い応力の発生を抑制して、前記ウォームホイールの伝達許容トルクを増大することができる。又、伝達許容トルクを増大するために、前記リングギヤの重量を増大させなくて済むので、慣性質量を低く抑えることができ、かかるウォームホイールを用いた電動式パワーステアリング装置の応答特性を良好なものとできる。

前記リングギヤは、前記ギヤ歯の歯底と前記内周凹凸部の凸部とが半径方向に重合するように形成されていると、前記ギヤ歯の歯底厚さを極力均一にすることができる。

前記内周凹凸部は、軸線方向に見たときに複数の円弧をつなげた周期的形状を有し、前記内周凹凸部の凸部が有する曲率半径よりも凹部が有する曲率半径の方が小さいと、前記リングギヤのギヤ歯の歯底の強度をより高めることができる。このようなウォームホイールと、ウォームとを用いてコンパクトなウォーム減速機構を構成することができ、又かかるウォーム減速機構を電動式パワーステアリング装置に用いることができる。

第２の本発明のウォームホイールの製造方法によれば、周方向に周期的に並んだ歯型を有する金型内に、前記芯金を、前記外周凹凸部に対応して前記歯型の位相を合わせながら配置するので、かかる状態を維持しながら、前記芯金と前記金型との間に、溶融した合成樹脂を流して固化させることによりリングギヤを成形すれば、例えば前記リングギヤのギヤ歯の歯底厚さを極力均一にすることができ、それにより高い応力の発生を抑制して、前記ウォームホイールの伝達許容トルクを増大することができる。又、伝達許容トルクを増大するために、前記リングギヤの重量を増大させなくて済むので、慣性質量を低く抑えることができ、かかるウォームホイールを用いた電動式パワーステアリング装置の応答特性を良好なものとできる。

前記外周凹凸部の凹部と、前記歯型の内径突出部とが半径方向に重合するように、前記芯金と前記金型とを配置すると、前記リングギヤのギヤ歯の歯底厚さを極力均一にすることができる。

前記リングギヤの軸線方向の中心と、前記芯金の外周凹凸部における軸線方向の中心とを半径方向に一致させると、前記リングギヤに安定した強度を持たせることができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は、ステアリング系の車室側部分を示す側面図である。図１において、ステアリングコラム１は、アジャスティングブラケット２を介して仮想線で示す車体３に固定されたアッパコラム４と、車体３に直に固定されたロアコラム５とから構成されている。尚、本実施形態のステアリング系には、鋼製べローズ１４によって覆われている衝撃吸収機構が組み込まれているが、その詳細は省略する。

アッパコラム４にはアッパシャフト６が回動自在に支持され、ロアコラム５にはセンサアウトプットシャフト７が回動自在に支持されている。また、アッパシャフト６の上端にはステアリングホイール８が装着される一方、センサアウトプットシャフト７の下端にはユニバーサルジョイント９を介してロアシャフト１０が連結されている。

ハウジング１１は、電動モータ１２や後述するトルクセンサ等を保持・収納するようになっている。アジャスティングブラケット２に取り付けられたチルトレバー１３を操作することにより、コラムカバー１５によって覆われたアッパコラム４を所定範囲で揺動させることができる。尚、車室とエンジンルームとを区画する仕切１６が設けられている。

図２は、図１の構成をII-II線で切断して示した図であり、図３は、図２の構成をIII-III線で切断して示す図である。アウタチューブ１７内を延在するアッパシャフト６は、接合ピン１８を介して、合成樹脂製のボールハブ１９と揺動可能に連結されている。また、ボールハブ１９は、接合ピン１８の嵌入方向に対し９０°位相がずれた位置に嵌入された一対のショートピン２０を介して、センサインプットシャフト２１に揺動自在に連結されている。これにより、アッパシャフト６は、センサインプットシャフト２５に対して接合ピン１８とショートピン２０との交点である揺動ポイントＰを中心に揺動しうるので、所定範囲内のジョイント角をなした状態でも、センサインプットシャフト２５に対して回転力を伝達することができる。

トルクセンサ２４は、センサインプットシャフト２５と、センサインプットシャフト２５とセンサアウトプットシャフト７との相対回転に応じて軸線方向（図２中左右方向）に移動するスライダ２６と、スライダ２６を後方に付勢するコイルスプリング２７と、センサアウトプットシャフト７とスライダ２６との間に介装されたガイドボール２８と、スライダ２６の移動を検出する図示しない位置センサ等から構成されている。

一方、センサインプットシャフト２５は、トーションバー２２を介して、センサアウトプットシャフト７と相対回転可能に連結されている。したがって、運転者がステアリングホイール８に操舵力を付与すると、トーションバー２２が捻れてセンサインプットシャフト２５とセンサアウトプットシャフト７とが相対回転し、スライダ２６の軸線方向移動量に基づいて操舵トルクが検出されるようになっている。

センサアウトプットシャフト７の外周には、トルクセンサ２４の近傍にウォームホイール３０が止め輪３７を用いて固定的に取り付けられ、一体的に回転するようになっている。ウォームホイール３０は、電動モータ１２の回転軸（不図示）に連結されたウォーム３５と噛合しており、所定の減速比で電動モータ１２の回転を減速してセンサアウトプットシャフト７に伝達するようになっている。センサアウトプットシャフト７は、ベアリング３６によりロアコラム５に対して回動自在に支持されている。ウォームホイール３０とウォーム３５とでウォーム減速機構を構成する。

図４は、ウォームホイール３０の軸線方向断面図である。ウォームホイール３０は、図４に拡大縦断面を示したように、金属（アルミ合金や鋳鉄等）を素材とする芯金３１の外周に、合成樹脂（ナイロンやポリプロピレン等）を素材とするリングギヤ３２を固着させることにより形成されている。

芯金３１は、その取り付け部がリングギヤ３２に対して軸線方向に所定量Ｌだけシフトした深皿形状となっており、従って、その中央には凹部３３が形成されている。より具体的には、芯金３１は、センサアウトプットシャフト７に取り付けられる内周ハブ部３１ａと、リングギヤ３２が外周面に固着される外周リム部３１ｂと、内周ハブ部３１ａと外周リム部３１ｂとを半径方向に連結する連結部３１ｃとからなっている。更に、内周ハブ部３１ａには、その中央にセンサアウトプットシャフト７が嵌合する軸孔３１ｄが形成されている。

図２において、アッパシャフト６は、センサアウトプットシャフト７側のインナシャフト３８と、これに嵌合するステアリングホイール８側のアウタシャフト３９とからなっている。かかる構成によれば、自動車の衝突時に運転者がステアリングホイール８に二次衝突した際、アッパシャフト６は、所定値以上の軸方向荷重が作用すると、インナシャフト３８がアウタシャフト３９内に進入することによりコラプス（短縮）して衝突エネルギーを吸収するように機能する。

同様に、アッパコラム４も、センサアウトプットシャフト７側のインナチューブ４０と、これを内包するステアリングホイール８側のアウタチューブ１７とからなっており、アッパシャフト６と同時にコラプスするようになっている。尚、前述した鋼製べローズ１４は、その一端がインナチューブ４０に固定され、他端がアウタチューブ１７に固定されている。

ハウジング１１の右方には、鋼板プレス成形品のハウジング側カプラ４１がボルト締めされている。図３に示す如く、ハウジング側カプラ４１には、後面の左右端から一対のブラケット４３が後方（ステアリングホイール８側）に向かって延在しており、これらブラケット４３には、アッパシャフト６の揺動ポイントＰに対応する位置に、それぞれピン孔４３ａが穿設されている。また、図２に示す如く、アッパコラム４のインナチューブ４０には、その一端に鋼板プレス成形品で円板状のコラム側カプラ５１が溶接により固着・一体化されている。更に、図３に示す如く、コラム側カプラ５１には、その左右端から一対のアーム５２が平行するようにしてセンサアウトプットシャフト７側に延在すると共に、これらアーム５２にはハウジング側カプラ４１のピン孔４３ａと同径のピン孔５２ａがそれぞれ穿設されている。尚、コラム側カプラ５１のアーム５２は、ハウジング側カプラ４１のブラケット４３の内側に収まるように、その左右幅が小さく設定されている。

本実施の形態においては、ハウジング側カプラ４１とコラム側カプラ５１とは、ピン孔４３ａ，５２ａを貫通する左右２本のリベットピン６１により連結されている。リベットピン６１は、ハウジング側カプラ４１のピン孔４３ａから挿入され、コラム側カブラ５１のピン孔５２ａを貫通した後、端部を加締められてなる。尚、この際の加締めは、ハウジング側カプラ４１とコラム側カプラ５１とが容易に相対回動できるように、両カプラ４１，５１のブラケット４３，アーム５２間に若干の間隙を残すようになされている。これにより、コラム側カプラ５１は、リベットピン６１の軸心をチルトピボットとして、ハウジング側カプラ４１に対して上下にチルト（揺動）可能となる。なお、本実施形態は、いわゆるチルトコラム式の電動式パワーステアリング装置であるが、本発明によるウォームホイールは、ノンチルトコラム式の電動式パワーステアリング装置にも使用できる。

次に、ウォームホイール３０の製造手順について述べる。図５（ａ）は、単品での芯金３１の断面図であり、図５（ｂ）は、単品でのリングギヤ３２の断面図である。図６は、図５（ｂ）のウォームホイールを矢印VI方向に見た図である。図７は、図６のウォームホイールの矢印VIIで示す部位を拡大して示す図である。まず、円盤状の金属素材に対して鍛造加工を施して、図５（ａ）に示すごとき芯金３１を形成する。より具体的には、鍛造加工によって深皿形状を形成すると共に、周方向に周期的に中心Ｏからの距離が波状に変化する外周凹凸部３１ｅを外周面に形成する。

これに並行して、射出成形によって環状のリングギヤ３２を形成する。リングギヤ３２の内周には、芯金３１の外周凹凸部３１ｅに対応するようにして、周方向に周期的に中心Ｏからの距離が波状に変化する内周凹凸部３２ｂを形成する。内周凹凸部３２ｂは、軸線方向に見て複数の円弧をつなげた周期的形状を有し、更に具体的には、半径方向内方に突出する円弧断面形状の凸部３２ｃと、半径方向外方にくぼんだ円弧断面形状の凹部３２ｄとが、周方向に交互に並んで形成されている。凸部３２ｃの曲率半径Ｒ１は、凹部３２ｄの曲率半径Ｒ２より大きくなっている。

更に、リングギヤ３２の外周には、ウォーム３５に噛合するためのギヤ歯３２ａが形成されている。本実施の形態においては、凸部３２ｃの数は、ギヤ歯３２ａの歯数に等しくなっており、また隣接するギヤ歯３２ａの間の歯底における最も中心Ｏに近い位置Ａと、リングギヤ３２の軸線とを結んだ線Ｌ上に、凸部３２ｃの最も突出した点Ｂとが、それぞれ位置する（すなわち半径方向に重なる）ようになっている。即ち、ギヤ歯３２ａと内周凹凸部３２ｂの位相が合っている状態にある。尚、位相を合わせるために、必ずしも凸部３２ｃの数をギヤ歯３２ａの歯数に等しくする必要はなく、凸部３２ｃの数をギヤ歯３２ａの歯数の整数倍にしても良い。又、歯底における最も中心Ｏに近い位置Ａと、凸部３２ｃの最も突出した点Ｂとが、必ずしも半径方向に重合する必要はなく、歯底と凸部３２ｃとが半径方向に重合すれば足りる。

こうして形成されたリングギヤ３２と芯金３１との間に接着剤を介在させつつ外周凹凸部３１ａと内周凹凸部３２ｂとを係合させた後、高周波溶着によって結合することにより一体化させ、それによりウォームホイール３０が形成されることとなる。射出成形により、リングギヤ３２の内外径を精度良く形成し、また内周凹凸部３２ｂを精度良く形成することができる。

本実施の形態によれば、塑性加工によって強度を維持しつつ軽量化を達成した芯金３１が、センサアウトプットシャフト７と嵌合するようになっており、十分な取り付け強度を確保できる。又、芯金３１は塑性加工によって比較的任意の形状、例えば深皿形状なども形成し易くなり、電動式パワーステアリング装置のレイアウトに応じて対応可能となっている。更に、芯金３１とリングギヤ３２との結合は接着剤を介在させつつ外周凹凸部３１ａと内周凹凸部３２ｂとを係合させた後、高周波溶着によって結合することにより行われるため、十分な固着強度を確保できる。

又、樹脂製のリングギヤ３２と、金属製のウォーム３５とが噛合するため、金属製のウォームホイールとウォームとが噛合する場合に比し、ギヤのかみ合い音をより低減させることができる。

以下、本実施の形態の電動式パワーステアリング装置の作用を述べる。
運転者がステアリングホイール８を回転させると、アッパシャフト６およびセンサアウトプットシャフト７，ロアシャフト１０を介して、その回転力が図示しないステアリングギヤに伝達される。ステアリングギヤ内には、回転入力を直線運動に変換するラックアンドピニオン機構等が内蔵されており、不図示のタイロッドを介して車輪の舵角が変動して操舵が行われる。この際、ハウジング１１内のトルクセンサ２４の検出信号や車速等に基づき電動モータ１２が正逆いずれかの方向に所定の回転トルクをもって回転し、その回転が減速ギヤを介してセンサアウトプットシャフト７に伝達され、これにより操舵アシストが実現される。

更に、本実施の形態では、ウォームホイール３０の中央に凹部３３が形成され、この凹部３３にトルクセンサ２４のコイルスプリング２７やスライダ２６が進入配置されるため、ハウジング１１の全長が従来のものに比べて短縮されている。これにより、ハウジング１１の小型・軽量化が可能になると共に、前述したチルトピボットを電動モータ１２寄りに配置することができる。すなわち、チルトピボットからステアリングホイール８までのとの間の距離が比較的大きくとれるため、上下位置調整時におけるステアリングホイール８の傾斜変化が少なくなる他、インナシャフト３８がアウタシャフト３９に進入する量（コラプシブル量）を増大させることができる。

ここで、本実施の形態を比較例と対比して説明する。図８は、比較例にかかるリングギヤ３２’の図７と同様な図である。比較例のリングギヤ３２’においても、周方向に周期的に中心Ｏからの距離が波状に変化する内周凹凸部３２ｂ’を内周面に形成しているが、その凸部３２ｃ’の数は、ギヤ歯３２ａの歯数と異なっており、従ってギヤ歯３２ａと内周凹凸部３２ｂ’の位相が合っていない。また、内周凹凸部３２ｂ’の凸部３２ｃ’と凹部３２ｄ’の曲率半径は等しくなっている。

かかる比較例によれば、ギヤ歯３２ａと内周凹凸部３２’の位相が合っていないので、隣接するギヤ歯３２ａの間の歯底における最も中心Ｏに近い位置と、内周凹凸部３２ｂ’との間の距離が、まちまちとなる。例を挙げて説明すると、歯底における最も中心Ｏに近い位置と、凸部３２ｃ’の最も突出した位置とが半径方向に重合したときにおける両者間の距離を最大距離Ｇ１とし、歯底における最も中心Ｏに近い位置と、凹部３２ｄ’の最もくぼんだ位置とが半径方向に重合したときにおける両者間の距離を最小距離Ｇ２とすると、明らかにＧ１＞Ｇ２となるので、トルク伝達時に最小距離Ｇ２の断面で生じる応力は過大なものとなって破断等の恐れが生じる。かかる不具合を抑制するには、最小距離Ｇ２が大きくなるように、リングギヤ３２’の厚さを増大させなくてはならず、ウォームホイールの大型化を招く。

これに対し、本実施の形態によれば、図７に示すように、隣接するギヤ歯３２ａの間の歯底における最も中心Ｏに近い位置Ａと、リングギヤ３２の軸線とを結んだ線Ｌ上に、凸部３２ｃの最も突出した点Ｂとが、それぞれ位置するようになっているので、点Ａ、Ｂ間の距離Ｇを全周にわたって均一とでき、又比較例における最大距離Ｇ１と同じ長さを確保できる。従って、かかる断面の面積を大きく確保することで、トルク伝達時の応力の低減を図り、リングギヤ３２を厚くすることなく破断等の不具合を回避できる。又、凸部３２ｃの半径Ｒ１は、凹部３２ｄの半径Ｒ２より大きくなっているので、歯底と内周凹凸部３２ｂとの距離が小さくなることを抑制でき、応力低減に貢献する。又、内周凹凸部３２ｂの形状に合わせて、外周凹凸部３１ｅを形成することで、芯金３１の重量も若干減るので、ウォームホイール３０の軽量化にも貢献する。

次に、ウォームホイールをインサート成形により製造する方法について説明する。図９は、ウォームホイールの製造工程を示す図であり、金型の断面をとって示している。図１０は、図９の構成をX-X線で切断して矢印方向に見た図であり、図１１は、図１０の矢印で示すXI部を拡大して示すである。図１２は、本実施の形態にかかる製造方法により製造されたウォームホイールの断面図である。

図９に示すように、上部がへこんでなる下型４０は、中央の円筒部４１と、円筒部４１の周囲に形成された環状部４２と、環状部４２の周囲に形成された内壁部４３とを有している。内壁部４３の内周には、周方向に並んだ歯型４３ａが形成されている。歯型４３ａは、リングギヤ３２のギヤ歯３２ａ（図７参照）に相補する形状を有する。環状部４２の外周面は、抜き勾配のため下方に向かうにつれて拡径したテーパ面となっている。

図１２に示すように、芯金３１は、中空円筒状のボス部３１ｆと、ボス部３１ｆから半径方向に延在するフランジ部３１ｇと、フランジ部３１ｇの外周に連結されボス部３１ｆを内包する同軸円筒状の外径部３１ｈとを有する。

ウォームホイール３０をインサート成形により形成する場合、まず、芯金３１の外径部３１ｈに、周方向に等間隔に並んだ複数の溝３１ｅ（図１１参照）を、機械加工や鍛造などで形成する。ここで断面が半円形状である溝３１ｅは、外周凹凸部の凹部を形成する。溝３１ｅの数は、下型４０の歯型４３ａの数に等しい。溝の代わりに突起を設けても良い。

続いて、下型４０内に芯金３１を配置する。より具体的には図９において、芯金３１のボス３１ｆ内に、円筒部４１を挿通するように押し込む。このとき、ボス３２ｅの外周は、環状部４２の内周に嵌合するようになる。又、芯金３１のフランジ部３１ｇは、環状部４２の上端に突き当たる。かかる状態で、下型４０の上部に、円筒状の上型５０を合わせて固定する。

この際に、図１１に示すように、芯金３１と上型４０とを、溝３１ｅの最も深い位置（軸線に近い位置）と、歯型４３ａの半径方向内側に最も突出した部位（内径突出部）４３ｂとが半径方向に重合するように配置して位相合わせを行う。溝３１ｅの代わりに突起を設けた場合、位相は半ピッチだけずれることとなる。

その後、上型５０の中央の貫通孔５１を介して外部より、溶融した合成樹脂を流し込み、下型４０と芯金３１との間の空間に満たすようにする。合成樹脂が固化した後に、上型５０を開き、芯金３１とリングギヤ３２を下型４０から離型する。これにより図１２に示すごとく、ギヤ歯３２ａを有するリングギヤ３２が芯金３１に対してインサート成形され、不用な合成樹脂をカットすることでウォームホイール３０が形成される。

このようにして製造されたウォームホイール３０によれば、図７に示すように、隣接するギヤ歯３２ａの間の歯底における最も中心Ｏに近い位置Ａと、リングギヤ３２の軸線とを結んだ線Ｌ上に、凸部３２ｃの最も突出した点Ｂとが、それぞれ位置するようになっているので、点Ａ、Ｂ間の距離Ｇを全周にわたって均一とできる。従って、かかる断面の面積を大きく確保することで、トルク伝達時の応力の低減を図り、リングギヤ３２を厚くすることなく破断等の不具合を回避できる。

更に、本実施の形態にかかるウォームホイール３０は、図１２に示すように、リングギヤ３２の歯３２ａの軸線方向の中心Ｃと、芯金３１の溝３１ｅにおける軸線方向の中心Ｄとを半径方向に一致させているので、リングギヤ３１に安定した強度を持たせることができる。

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、本実施の形態におけるトルクセンサは、機械的に操舵トルク量を検出しているが、例えば特開平１１−２４８５６３号などに開示されているように、周方向に複数の開口が形成されたアルミスリーブと、これを内包するコイルとを用いて、磁歪式に操舵トルクを検出するようにしても良い。

本発明に係るステアリング系の車室側における構造を示す説明図である。 図１の構成をII-II線で切断して矢印方向に見た図である。 図２の構成をIII-III線で切断して矢印方向に見た図である。 本発明に係るウォームホイールの拡大断面図である。 図５（ａ）は、単品での芯金３１の断面図であり、図５（ｂ）は、単品でのリングギヤ３２の断面図である。 図５（ｂ）のウォームホイールを矢印VI方向に見た図である。 図６のウォームホイールの矢印VIIで示す部位を拡大して示す図である。 比較例にかかるリングギヤ３２’の図７と同様な図である。 ウォームホイールの製造工程を示す図である。 図９の構成をX-X線で切断して矢印方向に見た図である。 図１０の矢印で示すXI部を拡大して示すである。 本実施の形態にかかる製造方法により製造されたウォームホイールの断面図である。

符号の説明

１ ステアリングコラム
７ センサアウトプットシャフト
１１ ハウジング
１２ 電動モータ
２４ トルクセンサ
３０ ウォームホイール
３１ 芯金
３２ リングギヤ
３５ ウォームギヤ
４０ 下型
５０ 上型

Claims (8)

1. 金属製の芯金と、該芯金の外周に固着された合成樹脂製のリングギヤとを有するウォームホイールであって、
   前記芯金の外周には、周方向に周期的に並んだ外周凹凸部が形成され、
   前記リングギヤの内周には、前記外周凹凸部に対応して周方向に並んだ内周凹凸部が形成され、
   前記内周凹凸部は、前記リングギヤの外周に形成されたギヤ歯に位相を合わせて形成されていることを特徴とするウォームホイール。
2. 前記リングギヤは、前記ギヤ歯の歯底と前記内周凹凸部の凸部とが半径方向に重合するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のウォームホイール。
3. 前記内周凹凸部は、軸線方向に見たときに複数の円弧をつなげた周期的形状を有し、前記内周凹凸部の凸部が有する曲率半径よりも凹部が有する曲率半径の方が小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載のウォームホイール。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のウォームホイールと、前記ウォームホイールに噛合するウォームとを含むことを特徴とするウォーム減速機構。
5. 請求項４に記載のウォーム減速機構を用いたことを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
6. 金属製の芯金の外周に合成樹脂製のリングギヤを形成するウォームホイールの製造方法であって、
   前記芯金の外周に、周方向に周期的に並んだ外周凹凸部を形成する工程と、
   周方向に周期的に並んだ歯型を有する金型内に、前記芯金を、前記外周凹凸部に対応して前記歯型の位相を合わせながら配置する工程と、
   前記芯金と前記金型との間に、溶融した合成樹脂を流して固化させることによりリングギヤを成形する工程と、
   前記芯金及び前記リングギヤを、前記金型から離型する工程とを有することを特徴とするウォームホイールの製造方法。
7. 前記外周凹凸部の凹部と、前記歯型の内径突出部とが半径方向に重合するように、前記芯金と前記金型とを配置することを特徴とする請求項６に記載のウォームホイールの製造方法。
8. 前記リングギヤの軸線方向の中心と、前記芯金の外周凹凸部における軸線方向の中心とを半径方向に一致させたことを特徴とする請求項６又は７に記載のウォームホイールの製造方法。

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