JP2012163179A - Speed reduction mechanism and electric power steering device - Google Patents

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大輔 前田
Kiyoshi Tanimoto
清 谷本
Kunihiro Oka
邦洋 岡
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a speed reduction mechanism which is small, inexpensive and excellent in durability.SOLUTION: A reduction gear 31 is used for meshing with a worm and formed by forging. The tooth surface 34 of each tooth part 32 of the reduction gear 31 has a worm wheel tooth shape part 35 and a concave part 36 which is recessed from the worm wheel tooth shape part 35 to avoid engagement with the worm 20. The concave part 36 [Fig.4(a)] is provided in an area E1 where an angle B, formed by the contact line CL of the worm wheel tooth shape and worm 20, and the sliding direction S1 of the worm 20, is less than or equal to a threshold value B1 when no concave part 36 is formed [Fig.4(b)].

Description

本発明は、減速機構および電動パワーステアリング装置に関するものである。   The present invention relates to a speed reduction mechanism and an electric power steering device.

ウォームホイールを、冷間鍛造工程により形成された芯金と、芯金の外周に固定される合成樹脂製のギヤ部とで構成する電動パワーステアリング装置の減速機構が提案されている(例えば特許文献1を参照)。   There has been proposed a reduction mechanism for an electric power steering device in which a worm wheel is composed of a cored bar formed by a cold forging process and a synthetic resin gear part fixed to the outer periphery of the cored bar (for example, Patent Documents). 1).

特開2007−255524号公報JP 2007-255524 A

近年の電動パワーステアリング装置の高出力化に伴い、減速機構が大型化しており、車両へのレイアウトが非常に厳しくなってきている。特許文献1のように、ウォームホイールのギヤ部として樹脂を用いた場合、強度を満足するためにウォームホイールが大型になる傾向にある。また、高強度に耐え得る樹脂は高価であり、製造コストが高くなる。
そこで、金属ギヤを用いることが考えられる。しかしながら、例えば、ウォームと減速ギヤとしてのはすば歯車とを噛み合わせた場合には、殆ど点での接触となる。このため、使用初期の摩耗が大きくなる。その結果、バックラッシが増大し、歯打ち音(ラトル音)が大きくなる。
With the recent increase in output of electric power steering devices, the speed reduction mechanism has become larger and the layout on the vehicle has become very strict. When a resin is used as the gear portion of the worm wheel as in Patent Document 1, the worm wheel tends to be large in order to satisfy the strength. In addition, a resin that can withstand high strength is expensive, and the manufacturing cost increases.
Therefore, it is conceivable to use a metal gear. However, for example, when a worm and a helical gear as a reduction gear are engaged with each other, contact is almost made at a point. For this reason, wear in the initial stage of use becomes large. As a result, the backlash increases and the rattling sound (rattle sound) increases.

一方、円筒形のウォーム(例えば横断面歯形が台形であるJIS3形)と減速ギヤとしての鼓形のウォームホイール(横断面歯形がインボリュートである)とを噛み合わせた場合、両ギヤの接触線とウォームの滑り方向とのなす角度(交差角)が小さい領域において、潤滑油膜が切れ易い。したがって、摩耗や発熱を生じ、長期に使用した場合の耐久性が悪くなる。   On the other hand, when a cylindrical worm (for example, JIS3 type whose cross-sectional tooth profile is trapezoidal) and a drum-shaped worm wheel (a cross-sectional tooth shape is involute) as a reduction gear are meshed, In a region where the angle (crossing angle) formed with the sliding direction of the worm is small, the lubricating oil film is easily cut. Therefore, wear and heat generation occur, and durability when used for a long time is deteriorated.

これを改善するために、接触線を歯たけ方向とすることができる鼓形のウォームを用いることも考えられるが、鼓形のウォームは、加工が複雑であり、製造コストが高い。
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、小型、安価で且つ耐久性に優れた減速機構および電動パワーステアリング装置を提供することである。
In order to improve this, it is conceivable to use a drum-shaped worm whose contact line can be in the toothing direction. However, the drum-shaped worm is complicated in processing and has a high manufacturing cost.
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a reduction mechanism and an electric power steering device that are small, inexpensive, and excellent in durability.

前記目的を達成するため、請求項1の発明は、ウォーム(20)と、前記ウォームと噛み合う金属製の減速ギヤ(31;131)と、前記ウォームおよび前記減速ギヤの間に介在する潤滑剤と、を備え、前記減速ギヤは、歯面(34;41,51)を含み、前記歯面は、歯幅方向(W1)の少なくとも中央部に形成されたウォームホイール歯形形状部(35;43,53)と、前記ウォームホイール歯形形状部から窪み前記ウォームとの噛み合いを回避する凹部(36;44,54)と、を有している減速機構(19)を提供する。   In order to achieve the object, the invention of claim 1 includes a worm (20), a metal reduction gear (31; 131) meshing with the worm, and a lubricant interposed between the worm and the reduction gear. The speed reduction gear includes a tooth surface (34; 41, 51), and the tooth surface is a worm wheel tooth profile (35; 43, 43) formed at least at the center in the tooth width direction (W1). 53) and a recess (36; 44, 54) that is recessed from the worm wheel tooth profile and avoids meshing with the worm.

また、請求項2のように、前記凹部は、前記ウォームホイール歯形形状部のウォームホイール歯形がウォームと接触する場合の接触線(CL)と、ウォームの滑り方向(S1)とのなす角度(B)が閾値(B1)以下となる領域(E1)に配置されている場合がある。
請求項3のように、前記凹部は、鍛造により形成されている場合がある。
According to a second aspect of the present invention, the concave portion includes an angle (B) formed between a contact line (CL) when the worm wheel tooth profile of the worm wheel tooth profile portion contacts the worm and the worm slip direction (S1). ) May be arranged in the region (E1) that is equal to or less than the threshold value (B1).
As in claim 3, the recess may be formed by forging.

請求項4の発明は、前記減速機構を用いて操舵補助用の電動モータ(18)の回転を減速する電動パワーステアリング装置(1)を提供する。
また、前記において、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an electric power steering device (1) for decelerating the rotation of the steering assisting electric motor (18) using the speed reduction mechanism.
In the above description, numbers in parentheses represent reference numerals of corresponding components in the embodiments described later, but the scope of the claims is not limited by these reference numerals.

請求項1の発明によれば、金属製の減速ギヤを用いるので、小型で高強度である。また、減速ギヤのウォームホイール歯形とウォームとの歯当たりが線接触となるため、初期から良好な接触状態を確保でき、初期摩耗の発生を防止することができる。
一般に、減速ギヤのウォームホイール歯形を例えば円筒形のウォームに噛み合わせる場合、減速ギヤの歯面の歯幅方向の中央部は、ウォームホイール歯形およびウォームの接触線がウォームの滑り方向と一致する領域を含む。本発明では、前記中央部に凹部を設けて、ウォームとの噛み合いを回避するので、耐久性にとって最も厳しくなるおそれのある部分で摩耗を抑制することができ、その結果、減速機構全体としての耐久性を向上することができる。
According to the invention of claim 1, since the metal reduction gear is used, it is small and has high strength. Further, since the tooth contact between the worm wheel tooth profile of the reduction gear and the worm is in line contact, a good contact state can be secured from the beginning, and the occurrence of initial wear can be prevented.
Generally, when the worm wheel tooth profile of the reduction gear is meshed with, for example, a cylindrical worm, the central portion in the tooth width direction of the tooth surface of the reduction gear is a region where the contact line between the worm wheel tooth profile and the worm matches the sliding direction of the worm. including. In the present invention, since the concave portion is provided in the central portion to avoid meshing with the worm, it is possible to suppress wear at a portion where there is a possibility that it becomes the most severe for durability. Can be improved.

また、減速ギヤを前記構成とすることで、安価な円筒形のウォームを用いることが実質的に可能となり、製造コストを安くすることができる。ひいては、小型、安価で耐久性に優れた減速機構を実現することができる。
また、請求項2の発明によれば、ウォームホイール歯形形状部のウォームホイール歯形およびウォームの接触線とウォームの滑り方向とのなす角度が閾値以下となる領域には、凹部が設けられて、ウォームとの噛み合いが回避される。結果として、凹部を除く噛み合い領域では、前記接触線とウォームの滑り方向とのなす角度が閾値を超えた値となるので、歯面全体として油膜切れを生じ難く、円滑な潤滑を確保することができる。したがって、長期にわたって摩耗を抑制して耐久性を格段に向上することができる。
Further, by adopting the above-described configuration of the reduction gear, it is possible to use an inexpensive cylindrical worm, and the manufacturing cost can be reduced. As a result, a reduction mechanism that is small, inexpensive, and excellent in durability can be realized.
According to the second aspect of the present invention, the worm wheel tooth profile of the worm wheel tooth profile portion and the region where the angle formed between the contact line of the worm and the sliding direction of the worm is less than the threshold value are provided with the recess, Is avoided. As a result, in the meshing area excluding the concave portion, the angle formed by the contact line and the sliding direction of the worm exceeds the threshold value, so that the oil film does not easily break on the entire tooth surface, and smooth lubrication can be ensured. it can. Therefore, wear can be suppressed over a long period of time, and the durability can be remarkably improved.

また、ウォームホイール歯形形状部のうち凹部を除く領域では、歯幅方向に関して凹部に近づくほど、前記接触線とウォームの滑り方向とのなす角度が小さくなって油膜切れを生じ易くなる傾向にある。逆に言うと、最も油膜切れを生じ易い領域(歯幅方向に関する凹部の縁部およびその近傍の領域に相当)の最も近くに、潤滑剤が溜まる凹部が存在する。したがって、最も油膜切れを生じ易い領域に対して効果的な潤滑が行えるので、全体としての潤滑効果が高い。しかも、その凹部へは、ウォームホイール歯形形状部から、いわゆる、くさび効果(回転に伴って狭い隙間へ潤滑剤が吸い込まれる現象)によって、潤滑剤が送られ来る傾向にあるので、凹部に潤滑剤を潤沢に保持しておくことができる。この点からも、潤滑効果を高くすることができる。   Moreover, in the area | region except a recessed part among worm wheel tooth profile shape parts, the angle which the said contact line and the sliding direction of a worm make becomes small and it is easy to produce oil film cutting | disconnection, so that it approaches a recessed part regarding a tooth width direction. In other words, there is a recess where the lubricant accumulates closest to the region where the oil film is most likely to be cut (corresponding to the edge of the recess in the tooth width direction and the vicinity thereof). Therefore, since effective lubrication can be performed on the region where the oil film is most likely to be cut, the overall lubrication effect is high. Moreover, since the lubricant tends to be sent to the recess from the worm wheel tooth profile portion by the so-called wedge effect (a phenomenon in which the lubricant is sucked into a narrow gap as it rotates), the lubricant in the recess Can be kept abundantly. Also from this point, the lubricating effect can be enhanced.

また、請求項3のように、前記凹部が鍛造により形成されている場合には、容易に歯面を形成することができ、製造コストを安くすることができる。
また、請求項4の発明によれば、小型、安価で耐久性に優れた電動パワーステアリング装置を実現することができる。
Moreover, when the said recessed part is formed by forging like Claim 3, a tooth surface can be formed easily and manufacturing cost can be made cheap.
According to the invention of claim 4, it is possible to realize an electric power steering device which is small, inexpensive and excellent in durability.

本発明の一実施の形態の減速ギヤを含む電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an electric power steering apparatus including a reduction gear according to an embodiment of the present invention. 減速ギヤの概略斜視図である。It is a schematic perspective view of a reduction gear. 減速ギヤの要部の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the principal part of a reduction gear. (a)は減速ギヤのウォームホイール歯形とウォームの噛み合い状態を示す模式的断面図である。(b)は、凹部を設けない場合の減速ギヤのウォームホイール歯形とウォームの噛み合い状態を示す参考図としての模式的断面図である。(A) is typical sectional drawing which shows the worm wheel tooth profile of a reduction gear, and the meshing state of a worm. (B) is typical sectional drawing as a reference figure which shows the worm wheel tooth profile of the reduction gear when not providing a recessed part, and the meshing state of a worm. 本発明の別の実施の形態の減速ギヤの要部の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the principal part of the reduction gear of another embodiment of this invention.

以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図1は本発明の一実施の形態の減速ギヤを含む電動パワーステアリング装置の模式図である。図1を参照して、電動パワーステアリング装置1は、操舵部材としてのステアリングホイール2と、ステアリングホイール2の回転に連動して転舵輪3を操舵する操舵機構4と、運転者の操舵を補助するための操舵補助機構5とを備えている。ステアリングホイール2と操舵機構4とは、ステアリングシャフト6および中間軸7を介して機械的に連結されている。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram of an electric power steering apparatus including a reduction gear according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, an electric power steering device 1 assists steering by a steering wheel 2 as a steering member, a steering mechanism 4 that steers the steered wheels 3 in conjunction with rotation of the steering wheel 2, and a driver. A steering assist mechanism 5 is provided. The steering wheel 2 and the steering mechanism 4 are mechanically connected via a steering shaft 6 and an intermediate shaft 7.

本実施の形態では、操舵補助機構5がステアリングシャフト6にアシスト力(操舵補助力)を与える例に則して説明する。しかしながら、本発明を、操舵補助機構5が後述するピニオン軸にアシスト力を与える構造に適用することも可能である。
ステアリングシャフト6は、ステアリングホイール2に連結された入力軸8と、中間軸7に連結された出力軸9とを含む。入力軸8と出力軸9とは、トーションバー10を介して同一軸線上で相対回転可能に連結されている。
In the present embodiment, a description will be given according to an example in which the steering assist mechanism 5 applies assist force (steering assist force) to the steering shaft 6. However, the present invention can also be applied to a structure in which the steering assist mechanism 5 applies assist force to the pinion shaft described later.
The steering shaft 6 includes an input shaft 8 connected to the steering wheel 2 and an output shaft 9 connected to the intermediate shaft 7. The input shaft 8 and the output shaft 9 are connected via a torsion bar 10 so as to be relatively rotatable on the same axis.

ステアリングシャフト6の周囲に配置されたトルクセンサ11は、入力軸8および出力軸9の相対回転変位量に基づいて、ステアリングホイール2に入力された操舵トルクを検出する。トルクセンサ11のトルク検出結果は、操舵補助のためのモータ制御装置としてのECU(Electronic Control Unit :電子制御ユニット)12に入力される。また、車速センサ90からの車速検出結果がECU12に入力される。中間軸7は、ステアリングシャフト6と操舵機構4とを連結している。   A torque sensor 11 disposed around the steering shaft 6 detects the steering torque input to the steering wheel 2 based on the relative rotational displacement amounts of the input shaft 8 and the output shaft 9. The torque detection result of the torque sensor 11 is input to an ECU (Electronic Control Unit) 12 as a motor control device for assisting steering. Further, the vehicle speed detection result from the vehicle speed sensor 90 is input to the ECU 12. The intermediate shaft 7 connects the steering shaft 6 and the steering mechanism 4.

操舵機構4は、ピニオン軸13と、転舵軸としてのラック軸14とを含むラックアンドピニオン機構からなる。ラック軸14の各端部には、タイロッド15およびナックルアーム(図示せず)を介して転舵輪3が連結されている。
ピニオン軸13は、中間軸7に連結されている。ピニオン軸13は、ステアリングホイール2の操舵に連動して回転するようになっている。ピニオン軸13の先端(図1では下端)には、ピニオン16が設けられている。
The steering mechanism 4 includes a rack and pinion mechanism including a pinion shaft 13 and a rack shaft 14 as a steered shaft. A steered wheel 3 is connected to each end of the rack shaft 14 via a tie rod 15 and a knuckle arm (not shown).
The pinion shaft 13 is connected to the intermediate shaft 7. The pinion shaft 13 rotates in conjunction with the steering of the steering wheel 2. A pinion 16 is provided at the tip (lower end in FIG. 1) of the pinion shaft 13.

ラック軸14は、自動車の左右方向に沿って直線状に延びている。ラック軸14の軸方向の途中部には、前記ピニオン16に噛み合うラック17が形成されている。このピニオン16およびラック17によって、ピニオン軸13の回転がラック軸14の軸方向移動に変換される。ラック軸14を軸方向に移動させることで、転舵輪3を転舵することができる。   The rack shaft 14 extends linearly along the left-right direction of the automobile. A rack 17 that meshes with the pinion 16 is formed in the middle of the rack shaft 14 in the axial direction. By the pinion 16 and the rack 17, the rotation of the pinion shaft 13 is converted into the axial movement of the rack shaft 14. The steered wheel 3 can be steered by moving the rack shaft 14 in the axial direction.

ステアリングホイール2が操舵(回転)されると、この回転が、ステアリングシャフト6および中間軸7を介して、ピニオン軸13に伝達される。そして、ピニオン軸13の回転は、ピニオン16およびラック17によって、ラック軸14の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪3が転舵される。
操舵補助機構5は、操舵補助用の電動モータ18と、電動モータ18の出力トルクを操舵機構4に伝達するための伝達機構としての減速機構19とを含む。減速機構19は、駆動ギヤとしてのウォーム20と、このウォーム20と噛み合う減速ギヤ31とを含む。減速機構19は、ギヤハウジング21内に収容されている。ギヤハウジング21内において、ウォーム20と減速ギヤ31との少なくとも噛み合い領域には、グリース等の潤滑剤が充填されており、ウォーム20および減速ギヤ31の歯面間には、潤滑剤が介在している。
When the steering wheel 2 is steered (rotated), this rotation is transmitted to the pinion shaft 13 via the steering shaft 6 and the intermediate shaft 7. The rotation of the pinion shaft 13 is converted into an axial movement of the rack shaft 14 by the pinion 16 and the rack 17. Thereby, the steered wheel 3 is steered.
The steering assist mechanism 5 includes a steering assist electric motor 18 and a speed reduction mechanism 19 as a transmission mechanism for transmitting the output torque of the electric motor 18 to the steering mechanism 4. The reduction mechanism 19 includes a worm 20 as a drive gear and a reduction gear 31 that meshes with the worm 20. The speed reduction mechanism 19 is accommodated in the gear housing 21. In the gear housing 21, at least a meshing region between the worm 20 and the reduction gear 31 is filled with a lubricant such as grease, and the lubricant is interposed between the tooth surfaces of the worm 20 and the reduction gear 31. Yes.

ウォーム20は、図示しない継手を介して電動モータ18の回転軸(図示せず)に連結されている。ウォーム20は、電動モータ18によって回転駆動される。また、減速ギヤ31は、ステアリングシャフト6とは一体回転可能に連結されている。
電動モータ18がウォーム20を回転駆動すると、ウォーム20によって減速ギヤ31が回転駆動され、減速ギヤ31およびステアリングシャフト6が一体回転する。そして、ステアリングシャフト6の回転は、中間軸7を介してピニオン軸13に伝達される。ピニオン軸13の回転は、ラック軸14の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪3が転舵される。すなわち、電動モータ18によってウォーム20を回転駆動することで、転舵輪3が転舵されるようになっている。
The worm 20 is connected to a rotating shaft (not shown) of the electric motor 18 via a joint (not shown). The worm 20 is rotationally driven by the electric motor 18. The reduction gear 31 is connected to the steering shaft 6 so as to be integrally rotatable.
When the electric motor 18 rotationally drives the worm 20, the reduction gear 31 is rotationally driven by the worm 20, and the reduction gear 31 and the steering shaft 6 rotate integrally. The rotation of the steering shaft 6 is transmitted to the pinion shaft 13 via the intermediate shaft 7. The rotation of the pinion shaft 13 is converted into the axial movement of the rack shaft 14. Thereby, the steered wheel 3 is steered. That is, the steered wheels 3 are steered by rotating the worm 20 by the electric motor 18.

電動モータ18は、三相ブラシレスモータからなり、モータ制御装置としてのECU12によって制御される。ECU12は、トルクセンサ11からのトルク検出結果、車速センサ90からの車速検出結果等に基づいて電動モータ18を制御する。具体的には、ECU12では、トルクと目標アシスト量との関係を車速毎に記憶したマップを用いて目標アシスト量を決定し、電動モータ18の発生するアシスト力を目標アシスト量に近づけるように制御する。   The electric motor 18 is a three-phase brushless motor, and is controlled by the ECU 12 as a motor control device. The ECU 12 controls the electric motor 18 based on the torque detection result from the torque sensor 11, the vehicle speed detection result from the vehicle speed sensor 90, and the like. Specifically, the ECU 12 determines a target assist amount using a map in which the relationship between the torque and the target assist amount is stored for each vehicle speed, and controls the assist force generated by the electric motor 18 to approach the target assist amount. To do.

図2は、本発明の一実施形態に係る減速ギヤ31の概略斜視図である。減速ギヤ31は、金属製であり、鍛造により形成されている。減速ギヤ31は中心孔31aを有している。減速ギヤ31は、その外周31bに、進み角A1を有する多数の歯部32を形成している。隣接する歯部32,32間に歯溝33が形成されている。
図3に示すように、減速ギヤ31の各歯部32は、歯面34を有している。歯面34は、基準の歯形形状としてのウォームホイール歯形形状部35と、ウォームホイール歯形形状部35から窪む凹部36とを備えている。凹部36の位置は、歯幅方向W1の中央部に配置されており、凹部36がウォームホイール歯形形状部35から窪むことにより、当該凹部36とウォーム20とが噛み合わないようにされている。凹部36は鍛造により形成されることが、製造コストを安価にするうえで好ましい。
FIG. 2 is a schematic perspective view of the reduction gear 31 according to an embodiment of the present invention. The reduction gear 31 is made of metal and is formed by forging. The reduction gear 31 has a center hole 31a. The reduction gear 31 has a large number of teeth 32 having an advance angle A1 on its outer periphery 31b. A tooth gap 33 is formed between adjacent tooth portions 32, 32.
As shown in FIG. 3, each tooth portion 32 of the reduction gear 31 has a tooth surface 34. The tooth surface 34 includes a worm wheel tooth profile portion 35 as a reference tooth profile shape and a recess 36 that is recessed from the worm wheel tooth profile shape portion 35. The position of the concave portion 36 is arranged at the center portion in the tooth width direction W1, and the concave portion 36 is recessed from the worm wheel tooth profile portion 35 so that the concave portion 36 and the worm 20 are not engaged with each other. The recess 36 is preferably formed by forging in order to reduce the manufacturing cost.

具体的には、凹部36は下記の条件を満たす位置に形成されている。図4(b)は歯面34の全体をウォームホイール歯形形状部35とした場合の減速ギヤ31’とウォーム20との噛み合い状態を示す参考図としての模式的断面図である。図4(b)に示すように、ウォームホイール歯形形状部35のウォームホイール歯形がウォーム20と接触する場合の接触線CLが実線で示されている。また、ウォーム20の滑り方向S1が、ウォーム20の中心軸線を中心とする同心円として一点鎖線で示されている。   Specifically, the recess 36 is formed at a position that satisfies the following conditions. FIG. 4B is a schematic cross-sectional view as a reference diagram showing the meshing state of the reduction gear 31 ′ and the worm 20 when the entire tooth surface 34 is the worm wheel tooth profile portion 35. As shown in FIG. 4B, the contact line CL when the worm wheel tooth profile of the worm wheel tooth profile portion 35 contacts the worm 20 is indicated by a solid line. Further, the sliding direction S1 of the worm 20 is indicated by a one-dot chain line as a concentric circle with the central axis of the worm 20 as the center.

図4(b)において、接触線CLと滑り方向S1とのなす角度Bが、閾値B1以下(B≦B1。閾値B1は、5〜10°の範囲内の値、例えば10°に設定される。)となる領域E1では、潤滑剤による油膜の形成が困難である。その領域E1に、図4(a)に示すように、凹部36を形成し、当該凹部36とウォーム20との噛み合いが回避されるようにした。   In FIG. 4B, an angle B formed by the contact line CL and the sliding direction S1 is equal to or less than a threshold value B1 (B ≦ B1. The threshold value B1 is set to a value within a range of 5 to 10 °, for example, 10 °. In the region E <b> 1, it is difficult to form an oil film with a lubricant. In the region E1, as shown in FIG. 4A, a recess 36 is formed so that the engagement between the recess 36 and the worm 20 is avoided.

閾値B1は、図示していないが、ウォームホイール歯形形状にウォームに相当する円筒を線接触させ、その円筒を閾値B1に相当する角度だけ傾斜させて滑らせたときに、ウォームホイール歯形形状における油膜の形成状況を実験的に求めることにより、好ましい値に決定される。
本実施の形態によれば、金属製の減速ギヤ31を用いるので、小型で高強度である。また、減速ギヤ31の歯面34(ウォームホイール歯形形状部)とウォーム20との歯当たりが線接触となるため、初期から良好な接触状態を確保でき、初期摩耗の発生を防止することができる。
Although the threshold value B1 is not shown, when the cylinder corresponding to the worm is brought into line contact with the tooth shape of the worm wheel and the cylinder is slid at an angle corresponding to the threshold value B1, the oil film in the tooth shape of the worm wheel is formed. It is determined to be a preferable value by experimentally determining the formation state.
According to the present embodiment, since the metal reduction gear 31 is used, it is small and has high strength. Further, since the tooth contact between the tooth surface 34 (worm wheel tooth profile portion) of the reduction gear 31 and the worm 20 is in line contact, a good contact state can be secured from the beginning, and the occurrence of initial wear can be prevented. .

一般に、減速ギヤのウォームホイール歯形を例えば円筒形のウォーム20に噛み合わせる場合、図4(b)に示すように、減速ギヤ31’の歯面の歯幅方向W1の中央部は、ウォームホイール歯形およびウォーム20の接触線CLがウォーム20の滑り方向S1と一致する領域D1を含む。
本実施の形態では、図4(a)に示すように、歯幅方向W1の前記中央部に凹部36を設けて、ウォーム20との噛み合いを回避するので、耐久性にとって最も厳しくなるおそれのある部分で摩耗を確実に抑制することができ、その結果、減速機構19全体としての耐久性を向上することができる。また、減速ギヤ31を前記構成とすることで、安価な円筒形のウォーム20を用いることが実質的に可能となり、製造コストを安くすることができる。
In general, when the worm wheel tooth profile of the reduction gear is meshed with, for example, a cylindrical worm 20, as shown in FIG. 4B, the central portion of the tooth surface of the reduction gear 31 'in the tooth width direction W1 is the worm wheel tooth profile. And a contact line CL of the worm 20 includes a region D1 where the worm 20 has a sliding direction S1.
In the present embodiment, as shown in FIG. 4 (a), a recess 36 is provided in the central portion in the tooth width direction W1 to avoid meshing with the worm 20, so that there is a possibility that it will be the most severe for durability. Wear can be reliably suppressed at the portion, and as a result, the durability of the speed reduction mechanism 19 as a whole can be improved. In addition, with the reduction gear 31 having the above-described configuration, it is possible to use an inexpensive cylindrical worm 20 and to reduce the manufacturing cost.

特に、ウォーム20との噛み合いを回避する凹部36〔図4(a)参照〕は、ウォームホイール歯形およびウォーム20の接触線CLとウォーム20の滑り方向S1とのなす角度Bが閾値B1以下となる領域E1〔図4(b)参照〕に設けられている。結果として、凹部36を除く噛み合い領域では、接触線CLとウォーム20の滑り方向S1とのなす角度Bが閾値B1を超えた値(B≧B1)となるので、歯面34全体として油膜切れを生じ難く、円滑な潤滑を確保することができる。したがって、長期にわたって摩耗を抑制して耐久性を格段に向上することができる。   In particular, in the recess 36 (see FIG. 4A) for avoiding meshing with the worm 20, the angle B formed between the worm wheel tooth profile and the contact line CL of the worm 20 and the sliding direction S1 of the worm 20 is equal to or less than the threshold value B1. It is provided in the region E1 (see FIG. 4B). As a result, in the meshing region excluding the recess 36, the angle B formed by the contact line CL and the sliding direction S1 of the worm 20 becomes a value exceeding the threshold value B1 (B ≧ B1). It is difficult to occur and smooth lubrication can be ensured. Therefore, wear can be suppressed over a long period of time, and the durability can be remarkably improved.

また、ウォームホイール歯形形状部35のうち凹部36を除く領域では、歯幅方向W1に関して凹部36に近づくほど、接触線CLとウォーム20の滑り方向S1とのなす角度Bが小さくなって油膜切れを生じ易くなる傾向にある。逆に言うと、最も油膜切れを生じ易い領域〔図4(a)において、歯幅方向W1に関する凹部36の縁部36a,36bおよびその近傍の領域に相当〕の最も近くに、潤滑剤が溜まる凹部36が存在する。したがって、最も油膜切れを生じ易い領域に対して効果的な潤滑が行えるので、全体としての潤滑効果が高い。しかも、ウォームホイール歯形形状部35から凹部36へは、いわゆる、くさび効果(回転に伴って狭い隙間へ潤滑剤が吸い込まれる現象)によって、潤滑剤が送られ来る傾向にあるので、凹部36に潤滑剤を潤沢に保持しておくことができる。この点からも、潤滑効果を高くすることができる。   Further, in the region of the worm wheel tooth profile portion 35 excluding the recess 36, the closer to the recess 36 in the tooth width direction W1, the smaller the angle B formed between the contact line CL and the sliding direction S1 of the worm 20, and the oil film breakage occurs. It tends to occur easily. In other words, the lubricant accumulates closest to the region where oil film breakage is most likely to occur (corresponding to the edges 36a and 36b of the recess 36 and the vicinity thereof in the tooth width direction W1 in FIG. 4A). There is a recess 36. Therefore, since effective lubrication can be performed on the region where the oil film is most likely to be cut, the overall lubrication effect is high. Moreover, since the lubricant tends to be sent from the worm wheel tooth profile portion 35 to the recess 36 due to a so-called wedge effect (a phenomenon in which the lubricant is sucked into a narrow gap as it rotates), the recess 36 is lubricated. The agent can be kept amply. Also from this point, the lubricating effect can be enhanced.

潤滑剤は、使用初期から凹部36に充填しておいてもよいが、そうしておかなくても、前記くさび効果によって、凹部に集められる。ただし、使用初期から凹部36に充填しておけば、使用初期から長期にわたって凹部36に潤滑剤を潤沢に保持しておくことが可能となる点で好ましい。
また、凹部36が鍛造により形成されている場合には、容易に歯面34を形成することができ、製造コストを安くすることができる。したがって、小型、安価で耐久性に優れた減速機構19を実現でき、ひていは、小型、安価で耐久性に優れた電動パワーステアリング装置1を実現することができる。
The lubricant may be filled in the recess 36 from the beginning of use, but if not, it is collected in the recess due to the wedge effect. However, if the recess 36 is filled from the beginning of use, it is preferable in that the lubricant can be retained in the recess 36 from the initial use for a long time.
Moreover, when the recessed part 36 is formed by forging, the tooth surface 34 can be formed easily and manufacturing cost can be made cheap. Therefore, the reduction mechanism 19 that is small, inexpensive, and excellent in durability can be realized, and eventually, the electric power steering device 1 that is small, inexpensive, and excellent in durability can be realized.

前記実施の形態では、減速ギヤ31の歯面34の全体がウォームホイール歯形を形成していたが、これに限らず、図5に示すように、減速ギヤ131の各歯部132の一対の歯面41,51の一方の歯面41が、基準の歯形形状として、はすば歯形形状をなす主体部42と、歯面41の一部(ウォーム20との歯当たり領域に相当する)に形成された凹部からなるウォームホイール歯形形状部43と、ウォームホイール歯形形状部43から窪む凹部44とを備えていてもよい。   In the above-described embodiment, the entire tooth surface 34 of the reduction gear 31 forms a worm wheel tooth profile. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. One tooth surface 41 of the surfaces 41, 51 is formed as a reference tooth profile shape on a main body portion 42 having a helical tooth profile shape and a part of the tooth surface 41 (corresponding to a tooth contact area with the worm 20). There may be provided a worm wheel tooth profile portion 43 made of a recessed portion and a recess 44 recessed from the worm wheel tooth profile portion 43.

同じく、他方の歯面51が、基準の歯形形状として、はすば歯形形状をなす主体部52と、歯面51の一部(ウォーム20との歯当たり領域に相当する)に形成された凹部からなるウォームホイール歯形形状部53と、ウォームホイール歯形形状部53から窪む凹部54とを備えていてもよい。
一方の歯面41のウォームホイール歯形形状部43と他方の歯面51のウォームホイール歯形形状部53は、歯幅方向の略同じ位置に配置されている。これにより、各ウォームホーイル歯形形状部43,53の位置が、減速ギヤ131がウォーム20と噛み合わされたときの実際の歯当たり領域に相当するようにされている。ウォームホイール歯形形状部43,53内の凹部44,54の位置は、図5に示すように歯幅方向W1の中央部に配置されている。
Similarly, the other tooth surface 51 is a concave portion formed in a main portion 52 having a helical tooth shape as a reference tooth shape and a part of the tooth surface 51 (corresponding to a tooth contact area with the worm 20). The worm wheel tooth profile portion 53 may be provided with a recess 54 that is recessed from the worm wheel tooth profile portion 53.
The worm wheel tooth profile part 43 of one tooth surface 41 and the worm wheel tooth profile part 53 of the other tooth surface 51 are arranged at substantially the same position in the tooth width direction. Accordingly, the positions of the worm wheel tooth profile portions 43 and 53 correspond to the actual tooth contact area when the reduction gear 131 is engaged with the worm 20. The positions of the recesses 44 and 54 in the worm wheel tooth profile portions 43 and 53 are arranged at the center in the tooth width direction W1 as shown in FIG.

図示していないが、各凹部44,54は、図4(a)、(b)で示したものと同じく、ウォームホイール歯形およびウォーム20の接触線CLとウォーム20の滑り方向S1とのなす角度Bが閾値B1以下となる領域に設けられている。
本実施の形態においても、図3の実施の形態と同じ効果を奏することができる。しかも、歯面41,51の基準の歯形形状を、はすば歯形形状としたので、ウォームホイール歯形や凹部を軸方向からの鍛造で非常に形成することができ、より製造し易くなる。
Although not shown, each of the recesses 44 and 54 is the angle formed between the worm wheel tooth profile and the contact line CL of the worm 20 and the sliding direction S1 of the worm 20 in the same manner as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). It is provided in a region where B is equal to or less than the threshold B1.
Also in this embodiment, the same effect as the embodiment of FIG. 3 can be obtained. In addition, since the reference tooth profile of the tooth surfaces 41 and 51 is a helical tooth profile, the worm wheel tooth profile and the recess can be formed by forging from the axial direction, which makes it easier to manufacture.

なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内で種々の変更を施すことができる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims.

1…電動パワーステアリング装置、4…操舵機構、5…操舵補助機構、6…ステアリングシャフト、18…電動モータ、19…減速機構、20…ウォーム、31;131…減速ギヤ、32;132…歯部、33…歯溝、34…歯面、35…ウォームホイール歯形形状部、36…凹部、36a,36b…縁部、41,51…歯面、42,52…主体部、43,53…ウォームホイール歯形形状部、44,54…凹部、B…角度、B1…閾値、CL…接触線、S1…滑り方向、W1…歯幅方向   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric power steering device, 4 ... Steering mechanism, 5 ... Steering assist mechanism, 6 ... Steering shaft, 18 ... Electric motor, 19 ... Reduction mechanism, 20 ... Worm, 31; 131 ... Reduction gear, 32; 132 ... Tooth part 33 ... tooth gap, 34 ... tooth surface, 35 ... worm wheel tooth profile, 36 ... recess, 36a, 36b ... edge, 41, 51 ... tooth surface, 42, 52 ... main part, 43, 53 ... worm wheel Tooth profile portion, 44, 54 ... concave, B ... angle, B1 ... threshold, CL ... contact line, S1 ... sliding direction, W1 ... tooth width direction

Claims (4)

ウォームと、前記ウォームと噛み合う金属製の減速ギヤと、前記ウォームおよび前記減速ギヤの間に介在する潤滑剤と、を備え、
前記減速ギヤは、歯面を含み、
前記歯面は、歯幅方向の少なくとも中央部に形成されたウォームホイール歯形形状部と、前記ウォームホイール歯形形状部から窪み前記ウォームとの噛み合いを回避する凹部と、を有している減速機構。
A worm, a metal reduction gear meshing with the worm, and a lubricant interposed between the worm and the reduction gear,
The reduction gear includes a tooth surface,
The tooth surface includes a worm wheel tooth profile portion formed at least in the center in the tooth width direction, and a recess that is recessed from the worm wheel tooth profile portion to avoid meshing with the worm.
請求項1において、前記凹部は、前記ウォームホイール歯形形状部のウォームホイール歯形がウォームと接触する場合の接触線と、ウォームの滑り方向とのなす角度が閾値以下となる領域に配置されている減速機構。   2. The deceleration according to claim 1, wherein the concave portion is disposed in a region where an angle formed between a contact line when the worm wheel tooth profile of the worm wheel tooth profile portion contacts the worm and a sliding direction of the worm is equal to or less than a threshold value. mechanism. 請求項1または2において、前記凹部は、鍛造により形成されている減速機構。   The reduction mechanism according to claim 1 or 2, wherein the recess is formed by forging. 請求項1から3の何れか1項に記載の減速機構を用いて操舵補助用の電動モータの回転を減速する電動パワーステアリング装置。   An electric power steering apparatus that decelerates rotation of an electric motor for assisting steering using the speed reduction mechanism according to claim 1.
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