JP2017048920A - ウォームホイール、ウォーム減速機、及び、電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加工コスト及び重量の増加を抑制しつつ、ハブとギヤ部との分離防止を図れる、複合型のウォームホイールの構造を実現する。【解決手段】ウォームホイール４ｂを、円輪状のハブ１１ａと、このハブ１１ａの径方向外端部を覆った合成樹脂製のギヤ部１２ａとから構成する。該ハブ１１ａの外周面の軸方向両端部に存在する１対の肩部１９ａ、１９ｂのうち、ウォームホイール４ｂを所定方向に回転駆動する際にギヤ部１２ａに作用する噛み合い反力の軸方向の分力（Ｆ１ｘ）の作用方向とは反対側に位置する一方の肩部１９ａに、第一の溝部２０ａを形成する。又、第一の溝部２０の底面２１ａを、前記噛み合い反力のうち、軸方向及び径方向の分力の合力（Ｆ１ｘｙ）の作用方向に対し直交する仮想線Ｌ１を母線とし、且つ、ハブ１１ａの中心軸をその中心軸とする仮想円すい筒面上に存在させる。【選択図】図３

Description

本発明は、例えば電動式パワーステアリング装置に組み込んで使用されるウォーム減速機を構成するウォームホールのうち、ハブとギヤ部とを固定して成る、複合型のウォームホイールの改良に関する。

自動車の操舵輪（フォークリフトなどの特殊車両を除き、通常は前輪）に舵角を付与する際に、ステアリングホイールの操作に要する力の軽減を図る為の装置として、補助動力源として電動モータを使用する、電動式パワーステアリング装置が広く使用されている。コラムアシスト式、ピニオンアシスト式、デュアルピニオン式、ラックアシスト式など、様々な構造の電動式パワーステアリング装置が考えられているが、何れの構造の場合でも、ステアリングホイールの操作によって回転させられる回転軸に、電動モータの補助動力が、減速機を介して付与される。この様な減速機としては、ウォーム減速機が広く使用されている。ウォーム減速機を使用した電動式パワーステアリング装置の場合、電動モータにより回転駆動されるウォームと、回転軸と共に回転するウォームホイールとを噛合させて、電動モータの補助動力を回転軸へと伝達する様にしている。

図１１、１２は、コラムアシスト式の電動式パワーステアリング装置の１例を示している。ステアリングホイール１により回転させられるステアリングシャフト２の前端部は、ハウジング３の内側に回転自在に支持されており、該ステアリングシャフト２により回転駆動される部分に、ウォームホイール４が固定されている。一方、電動モータ５の出力軸６には、ウォーム７が連結されている。そして、該ウォーム７と前記ウォームホイール４とを噛合させる事で、前記電動モータ５から該ウォームホイール４に対して、所定方向に所定の大きさの補助トルクを付与する事が可能になる。

この様な電動式パワーステアリング装置の運転時には、運転者の操作に基づき、前記ステアリングホイール１から前記ステアリングシャフト２に加えられるトルクの方向及び大きさに応じて、前記電動モータ５への通電方向及び通電量が制御される。そして、前記ウォーム７及び前記ウォームホイール４を通じて、前記ステアリングシャフト２に、適切な補助トルクが付与される。従って、前記ステアリングシャフト２から入力されるトルクよりも、中間シャフト８を通じてステアリングギヤユニット９に伝達されるトルクの方が大きくなる。この結果、左右１対のタイロッド１０、１０を、前記ステアリングホイール１に加えられた操作力よりも大きな力で押し引きする事が可能になり、小さな操作力でも左右１対の操舵輪に所望の舵角を付与する事が可能になる。

電動式パワーステアリング装置に組み込まれるウォーム減速機を構成するウォームホイールとして、例えば特許文献１に記載されている様に、金属製のハブと合成樹脂製のギヤ部とを組み合わせた、複合型のウォームホイールが知られている。
この様な複合型のウォームホイールは、回転軸に外嵌固定される部分を、円輪状のハブにより構成し、ウォームと噛合する部分を合成樹脂製のギヤ部により構成している。この様な複合型のウォームホイールによれば、ギヤ部を合成樹脂製とする事で、ウォームホイールの外周面に歯部を形成する作業が容易になり、加工コストの低減を図れると共に、ウォームホイールとウォームとの噛合部で発生する歯打ち音の低減も図れる。図１３は、特許文献１に記載された、複合型のウォームホイール４ａを示している。

ウォームホイール４ａは、ハブ１１と、ギヤ部１２とにより構成されている。このうちのハブ１１は、金属製で、円輪状に構成されている。又。前記ハブ１１の中心部には、該ハブ１１を回転軸に外嵌固定する為の円形の取付孔１３が設けられている。又、前記ハブ１１の外周面には、凹凸状のローレット部１４が形成されている。これに対し、前記ギヤ部１２は、合成樹脂製で、前記ハブ１１の外周面に固定されている。より具体的には、前記ギヤ部１２を構成する合成樹脂が、前記ローレット部１４の凹部１５に入り込む事で、前記ギヤ部１２がトルク伝達を可能に前記ハブ１１に結合している。又、前記ギヤ部１２の外周面には、ウォームと噛合可能なウォームホイール歯１６が形成されている。

ところで、近年、電動式パワーステアリング装置を、比較的大型の車両に使用する場合が増加しており、ウォームホイールを通じて回転軸に付与される補助トルクが増大する傾向にある。この為、上述した様な複合型のウォームホイール４ａを、比較的大型の車両に使用する場合には、前記ハブ１１と前記ギヤ部１２とが、ずれ動いたりしない様に、これらハブ１１とギヤ部１２との結合力を向上する必要がある。従来構造のウォームホイール４ａの場合、結合力を向上するには、前記ローレット部１４の凹部１５をより深く形成し、より多くの合成樹脂を該凹部１５内に入り込ませる事が考えられる。但し、この場合には、前記ハブ１１の径方向に関する厚さ寸法が嵩み、前記ウォームホイール４ａの重量が増加すると共に、前記凹部１５（ローレット部１４）の加工コストが嵩むといった問題を生じる可能性がある。

特開２００６−１９４２９６号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、加工コスト及び重量の増加を抑制しつつ、ハブとギヤ部との分離防止を図れる、複合型のウォームホイールの構造を実現すべく発明したものである。

本発明のウォームホイールは、金属製又は合成樹脂製等で円輪状のハブ（芯金）と、このハブの径方向外端部を覆う状態で設けられた合成樹脂製のギヤ部とを備えている。
又、前記ハブの外周面の軸方向両端部に存在する１対の肩部のうち、前記ウォームホイールを所定方向に回転駆動する際に前記ギヤ部に作用する（第一の）噛み合い反力に関して前記ハブの軸方向の分力の作用方向とは反対側に位置する一方の肩部に、１乃至複数の（第一の）溝部を形成している。
更に、該溝部のうち、円周方向に関する位相が前記ギヤ部のうちで前記噛み合い反力が作用する部分と一致する部分の底面を、この噛み合い反力のうち、前記ハブの軸方向及び径方向の分力の合力の作用方向に対し直交する（実質的に直交する場合を含む）方向に傾斜させている。
尚、上記内容は、前記噛み合い反力のうち前記ハブの軸方向及び径方向の分力の合力の作用方向と前記ハブの中心軸との為す角度をθとした場合に、前記溝部の底面（傾斜面部）が、このハブの中心軸に対して９０−θ度だけ傾斜している、と表現する事もできる。

上述の様な本発明のウォームホイールを実施する場合には、例えば請求項２に記載した発明の様に、前記溝部を、前記ハブの円周方向に離隔した状態で不連続に形成する事ができる。尚、この場合に、前記一方の肩部に形成する溝部の数は、２以上の複数個となる。
或いは、請求項３に記載した発明の様に、前記溝部を、前記ハブの円周方向に連続する状態で形成する事ができる。尚、この場合に、前記一方の肩部に形成する溝部の数は１個となり、この溝部により面取り部が構成される。

又、本発明のウォームホイールを実施する場合には、例えば請求項４に記載した発明の様に、前記溝部の底面を、前記噛み合い反力のうち前記ハブの軸方向及び径方向の分力の合力の作用方向に対し直交する仮想線を母線とし、前記ハブの中心軸をその中心軸とする仮想円すい筒面上に存在させる事ができる。
又、上述した請求項２に記載した発明の様に、前記溝部を、前記ハブの円周方向に離隔した状態で不連続に形成する場合には、例えば請求項５に記載した発明の様に、該溝部の底面を、例えば円周方向中間部から円周方向両側に向かう程溝深さが浅くなる凹曲面とする事もできる。
又、本発明のウォームホイールを実施する場合には、例えば、前記溝部の底面を平坦面状とする事もできる。

又、本発明のウォームホイールを実施する場合には、例えば請求項６に記載した発明の様に、前記１対の肩部のうち、前記ウォームホイールを前記所定方向とは逆方向に回転駆動する際に前記ギヤ部に作用する第二の噛み合い反力に関して前記ハブの軸方向の分力の作用方向とは反対側に位置する他方の肩部に、１乃至複数の第二の溝部を形成する事ができる。
そして、該第二の溝部のうち、円周方向に関する位相が前記ギヤ部のうちで前記第二の噛み合い反力が作用する部分と一致する部分の底面を、この第二の噛み合い反力のうち、前記ハブの軸方向及び径方向の分力の合力の作用方向に対し直交する（実質的に直交する場合を含む）方向に傾斜させる事ができる。

上述した様な請求項６に記載した発明を実施する場合には、例えば請求項７に記載した発明の様に、前記一方の肩部に設けられた複数の（第一の）溝部と、前記他方の肩部に設けられた複数の第二の溝部とを、それぞれ等ピッチで配置する事ができる。別な言い方をすれば、前記一方の肩部に設けられた（第一の）溝部と、前記他方の肩部に設けられた第二の溝部とを、前記ハブの軸方向に重畳する位置に配置する事ができる。

又、上述した様な請求項７に記載した発明を実施する場合には、例えば請求項８に記載した発明の様に、前記一方の肩部に設けられた（第一の）溝部と、前記他方の肩部に設けられた第二の溝部とを、前記ハブの外周面に形成された連続凹溝により軸方向に連続（連通）させる事ができる。

又、上述した様な請求項６〜８に記載した発明を実施する場合には、例えば請求項９に記載した発明の様に、前記第二の溝部の底面を、前記第二の噛み合い反力のうち前記ハブの軸方向及び径方向の分力の合力の作用方向に対し直交する第二の仮想線を母線とし、前記ハブの中心軸をその中心軸とする仮想円すい筒面上に存在させる事ができる。
或いは、例えば請求項１０に記載した発明の様に、前記第二の溝部を、前記ハブの円周方向に離隔した状態で不連続に形成し、該第二の溝部の底面を、例えば円周方向中間部から円周方向両側に向かう程溝深さが浅くなる凹曲面とする事もできる。
或いは、前記第二の溝部の底面を平坦面状とする事もできる。

一方、本発明のウォーム減速機は、ウォームとウォームホイールとを互いに噛合させる事により構成される。
特に本発明のウォーム減速機の場合には、前記ウォームホイールを、本発明のウォームホイールとしている。

又、本発明の電動式パワーステアリング装置は、回転軸と、電動モータと、ウォーム減速機とを備えている。
このうちの回転軸は、ステアリングホイールの操作に基づいて回転し、操舵輪に対し回転量に応じた舵角を付与するものである。
又、前記電動モータは、前記回転軸に補助力を付与する為のものである。
更に、前記ウォーム減速機は、前記電動モータの出力軸と前記回転軸との間に設けられて、該出力軸の回転を該回転軸に伝達するものである。
特に本発明の電動式パワーステアリング装置の場合には、前記ウォーム減速機を、本発明のウォーム減速機としている。

上述の様に構成する、本発明のウォームホイールによれば、加工コスト及び重量の増加を抑制しつつ、ハブとギヤ部との分離防止を効果的に図れる。
即ち、本発明のウォームホイールの場合には、ハブの外周面の軸方向両端部に設けられた１対の肩部のうち、ウォームホイールを所定方向に回転駆動する際にギヤ部に作用する噛み合い反力に関して前記ハブの軸方向の分力の作用方向とは反対側に位置する一方の肩部に、１乃至複数の溝部を形成し、該溝部の底面を、前記噛み合い反力のうち、前記ハブの軸方向及び径方向の分力の合力の作用方向に対し直交する方向に傾斜させている。
この為、前記ウォームホイールを所定方向に回転駆動する際に前記ギヤ部に作用する、前記噛み合い反力の軸方向及び径方向の分力の合力を、この合力に対し直交する状態で形成された前記溝部の底面によって支承できる。従って、前記ギヤ部に作用する噛み合い反力に基づき、該ギヤ部と前記ハブとが、該ハブの軸方向に相対変位する（ずれ動く）事を効果的に防止できる。又、前記溝部を形成する事で、前記ギヤ部と前記ハブとの接触面積を増やす事ができる為、これらギヤ部とハブとの結合力を向上させる事もできる。
この様に、本発明の場合には、ハブの外周面のうち軸方向端部に存在する肩部に溝部を形成するだけで、ハブとギヤ部との分離防止を効果的に図れる為、前述した従来構造の場合の様に、ハブの外周面全体にローレット加工を形成する場合に比べて、加工コストの低減を図れる。又、前記噛み合い反力を前記溝部の底面によって効果的に支承でき、前記従来構造の場合の様に、ハブの外周面を深く加工しなくて済む為、該ハブの径方向に関する厚さ寸法の増加を抑えられ、重量の増加を抑えられる。
以上の様に、本発明のウォームホイールによれば、加工コスト及び重量の増加を抑制しつつ、ハブとギヤ部との分離防止を効果的に図れる。

本発明の実施の形態の第１例を示す、ウォームホイールの断面図。 同じく電動式パワーステアリング装置の要部断面図。 同じく図１のＡ部拡大図。 同じくウォームホイールを構成するハブを取り出して示す、側面図（Ａ）及び（Ａ）のＢ−Ｂ断面図。 同じくハブを取り出して示す斜視図。 本発明の実施の形態の第２例を示す、図３に相当する図。 本発明の実施の形態の第３例を示す、図５のＣ部に相当する拡大図。 本発明の実施の形態の第４例を示す、図５のＣ部に相当する拡大図。 本発明を適用可能な、ピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置を、一部を切断して示す図。 本発明を適用可能な、デュアルピニオン式の電動式パワーステアリング装置を、一部を切断して示す図。 コラムアシスト式の電動式パワーステアリング装置を組み込んだ自動車用操舵装置の部分切断略側面図。 図１１の拡大Ｄ−Ｄ断面図。 従来構造の複合型のウォームホイールを示す半部断面図。

［実施の形態の第１例］
本発明の実施の形態の第１例に就いて、図１〜５を参照しつつ説明する。本例の電動式パワーステアリング装置に組み込むウォーム減速機を構成するウォームホイール４ｂは、複合型で、ハブ１１ａと、ギヤ部１２ａとにより構成されている。

このうちのハブ１１ａは、銅系合金、鉄系合金等の金属製又は合成樹脂製で、円輪状に形成されている。又、前記ハブ１１ａの中心部には、該ハブ１１ａを出力軸１７に外嵌固定する為の円形の取付孔１３ａが設けられている。又、該ハブ１１ａの軸方向片面｛図１、３及び図４（Ｂ）の左面｝のうちで外周縁部よりも内径寄り部分には、軸方向に凹んだ環状凹部１８が設けられている。

特に本例のウォームホイール４ｂの場合には、前記ハブ１１ａの円筒面である外周面の軸方向両端部に存在する１対の肩部１９ａ、１９ｂに、それぞれ第一の溝部２０ａ、２０ａ及び第二の溝部２０ｂ、２０ｂが、複数個（図示の例では４８個）ずつ（同数）形成されている。

前記各第一の溝部２０ａ、２０ａは、前記ウォームホイール４ｂをウォーム７ａにより所定方向｛図４の（Ａ）の矢印イ方向｝に回転駆動する際に前記ギヤ部１２ａに作用する噛み合い反力のうち、前記ハブ１１ａの軸方向の分力（図３中のＦ_１ｘ）の作用方向とは反対側｛図１、３及び図４（Ｂ）の左側｝に位置する一方の肩部１９ａに、該ハブ１１ａの円周方向に関して等間隔に（等ピッチで）離隔した状態で不連続に形成されている。

又、前記各第二の溝部２０ｂ、２０ｂは、前記ウォームホイール４ｂを前記所定方向とは逆方向｛図４の（Ａ）の矢印ロ方向｝に回転駆動する際に前記ギヤ部１２ａに作用する噛み合い反力のうち、前記ハブ１１ａの軸方向の分力（図３中のＦ_２ｘ）の作用方向とは反対側｛図１、３及び図４（Ｂ）の右側｝に位置する他方の肩部１９ｂに、該ハブ１１ａの円周方向に関して等間隔に（等ピッチで）離隔した状態で不連続に形成されている。

又、本例の場合には、前記各第一の溝部２０ａ、２０ａと、前記各第二の溝部２０ｂ、２０ｂとを、それぞれ等ピッチで形成している。この為、これら第一の溝部２０ａ、２０ａと第二の溝部２０ｂ、２０ｂとは、それぞれ軸方向に重畳する位置に形成されている。又、前記各第一の溝部２０ａ、２０ａ及び前記各第二の溝部２０ｂ、２０ｂは、前記ハブ１１ａの中心軸を含む仮想平面に関する断面形状が略直角三角形状で、且つ、該ハブ１１ａの中心軸に直交する仮想平面に関する断面形状が略四角形状（略長方形状）に構成されている。具体的には、前記各第一の溝部２０ａ、２０ａ及び前記各第二の溝部２０ｂ、２０ｂは、後述する様に部分円すい筒面（円すい凸面）である底面２１ａ、２１ｂと、この底面２１ａ、２１ｂの円周方向両端部から径方向外方に略直角に折れ曲がった（立ち上がった）、直角三角形状の平坦面（ハブ１１ａの中心軸を含む仮想平面上に存在する面）である１対の側面３３、３３とから構成されている。この様な構成を有する前記各第一の溝部２０ａ、２０ａ及び前記各第二の溝部２０ｂ、２０ｂは、前記ハブ１１ａを冷間鍛造により加工する際に同時に形成しても良いし、切削加工により形成しても良い。

又、本例の場合には、前記各第一の溝部２０ａ、２０ａの底面２１ａ、２１ａを、前記ウォームホイール４ｂを前記所定方向に回転駆動する際に前記ギヤ部１２ａ（ウォームホイール歯１６ａ）に作用する噛み合い反力のうち、前記ハブ１１ａの軸方向の分力（Ｆ_１ｘ）及び径方向の分力（Ｆ_１ｙ）の合力（Ｆ_１ｘｙ）の作用方向に対し直交する仮想線Ｌ１を母線とし、且つ、前記ハブ１１ａの中心軸をその中心軸とする仮想円すい筒面上に存在させている。別な言い方をすれば、前記仮想線Ｌ１を母線とし、該母線と前記ハブ１１ａの中心軸との交点を頂点とする、仮想円すいの側面（円すい筒面）上に、前記各底面２１ａ、２１ａを存在させている。この為、本例の場合には、前記各第一の溝部２０ａ、２０ａのうち、円周方向に関する位相が前記ギヤ部１２ａのうちで前記噛み合い反力が作用する部分（ウォーム７ａとの噛合部）と一致する部分に設けられた第一の溝部２０ａの底面は、前記合力（Ｆ_１ｘｙ）の作用方向に対し直交する方向に傾斜（仮想線Ｌ１上に存在）している。

同様に、前記各第二の溝部２０ｂ、２０ｂの底面２１ｂ、２１ｂを、前記ウォームホイール４ｂを前記逆方向に回転駆動する際に前記ギヤ部１２ａ（ウォームホイール歯１６ａ）に作用する第二の噛み合い反力のうち、前記ハブ１１ａの軸方向の分力（Ｆ_２ｘ）及び径方向の分力（Ｆ_２ｙ）の合力（Ｆ_２ｘｙ）の作用方向に対し直交する第二の仮想線Ｌ２を母線とし、且つ、前記ハブ１１ａの中心軸をその中心軸とする仮想円すい筒面上に存在させている。別な言い方をすれば、前記第二の仮想線Ｌ２を母線とし、該母線と前記ハブ１１ａの中心軸との交点を頂点とする、仮想円すいの側面（円すい筒面）上に、前記各底面２１ｂ、２１ｂを存在させている。この為、本例の場合には、前記各第二の溝部２０ｂ、２０ｂのうち、円周方向に関する位相が前記ギヤ部１２ａのうちで前記第二の噛み合い反力が作用する部分（ウォーム７ａとの噛合部）と一致する部分に設けられた第二の溝部２０ｂの底面は、前記合力（Ｆ_２ｘｙ）の作用方向に対し直交する方向に傾斜（第二の仮想線Ｌ２上に存在）している。
尚、図示の例では、前記ハブ１１ａの中心軸に対する前記各底面２１ａ、２１ａの傾斜角度と、前記ハブ１１ａの中心軸に対する前記各底面２１ｂ、２１ｂの傾斜角度とを同じ（およそ４０〜４５度）としているが、本発明を実施する場合には、これら両傾斜角度を互いに異ならせる（例えば一方を１０〜３０度、他方を６０〜８０度などに設定する）事もできる。又、前記ハブ１１ａの中心軸に対する前記各底面２１ａ、２１ａ及び前記各底面２１ｂ、２１ｂの傾斜角度は、４０〜４５度の範囲に限らず、噛み合い反力に応じて、１０〜８０度程度としても良い。

前記ギヤ部１２ａは、炭素繊維、ガラス繊維等の強化繊維を混入した、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂等の合成樹脂製で、外周面にウォームホイール歯１６ａが形成されている。前記ギヤ部１２ａは、前記ハブ１１ａを図示しない金型にセットした状態で、該ハブ１１ａの外径寄り部分と、金型の内面との間に画成される円環状のキャビティ内に合成樹脂を送り込む事により形成される。この際、合成樹脂を、前記ハブ１１ａの軸方向他面｛図１、３及び図４（Ｂ）の右面｝側に設置されたリングゲートからキャビティ内に送り込み、前記合成樹脂を、前記ハブ１１ａの外径側端部を全周に亙って覆う状態で、モールド成形する。そして、前記ギヤ部１２ａを構成する合成樹脂のうち、前記ハブ１１ａの軸方向片側面側を覆った部分は、前記環状凹部１８のうちの外径寄り部分に入り込んで抑え部２２を構成している。又、前記合成樹脂は、前記各第一の溝部２０ａ、２０ａ及び前記各第二の溝部２０ｂ、２０ｂ内にも入り込んで、前記ハブ１１ａと前記ギヤ部１２ａとをトルク伝達可能に結合する。更に、リングゲートに繋がる部分の合成樹脂を除去する際に、その外径寄り部分を残して、第二抑え部２３としている。この様な構成により、前記ハブ１１ａと前記ギヤ部１２ａとが強固に結合される。尚、前記ギヤ部１２ａの外周面に形成したウォームホイール歯１６ａには、前記ハブ１１ａ及び前記ギヤ部１２ａを金型から取り出した後、仕上加工として削り加工を施す。

本例のウォームホイール４ｂは、使用時には、図２に示す様に、電動式パワーステアリング装置の出力軸（回転軸）１７に外嵌固定される。該出力軸１７と、ステアリングホイール１（図９参照）により回転駆動されるステアリングシャフト２とは、トーションバー２３により結合される。又、ハウジング２４の内面にトルクセンサ２５が設置され、ステアリングシャフト２と出力軸１７との間で伝達されるトルクを測定する事が可能になっている。そして、このトルクの測定値に基づいて、電動モータ５に通電され、この電動モータ５の出力軸に連結された前記ウォーム７ａ及び前記ウォームホイール４ｂを介して出力軸１７に、補助トルクが付与される。

以上の様な構成を有する本例のウォームホイール４ｂによれば、加工コスト及び重量の増加を抑制しつつ、前記ハブ１１ａと前記ギヤ部１２ａとの分離防止を効果的に図れる。
即ち、本例のウォームホイール４ｂの場合には、前記１対の肩部１９ａ、１９ｂのうち、前記ウォームホイール４ｂを前記所定方向に回転駆動する際に前記ギヤ部１２ａに作用する噛み合い反力のうち、前記ハブ１１ａの軸方向の分力（Ｆ_１ｘ）の作用方向とは反対側に位置する一方の肩部１９ａに、前記各第一の溝部２０ａ、２０ａを形成している。そして、該第一の溝部２０ａ、２０ａの底面２１ａ、２１ａを、前記噛み合い反力のうち、前記ハブ１１ａの軸方向の分力（Ｆ_１ｘ）及び径方向の分力（Ｆ_１ｙ）の合力（Ｆ_１ｘｙ）の作用方向に対し直交する仮想線Ｌ１を母線とし、且つ、前記ハブ１１ａの中心軸をその中心軸とする仮想円すい筒面上に存在させている。この為、前記ウォームホイール４ｂを前記ウォーム７ａにより前記所定方向に回転駆動する際に前記ギヤ部１２ａに作用する、前記噛み合い反力の前記合力（Ｆ_１ｘｙ）を、前記各第一の溝部２０ａ、２０ａのうち、円周方向に関して前記ギヤ部１２ａと前記ウォーム７ａとの噛合部に整合する位置（及びその近傍）に存在する第一の溝部２０ａ、２０ａの底面２１ａ、２１ａによって効果的に支承する事ができる。従って、前記ギヤ部１２ａに作用する噛み合い反力に基づき、該ギヤ部１２ａと前記ハブ１１ａとが、該ハブ１１ａの軸方向に｛ギヤ部１２ａがハブ１１ａに対して図１、３及び図４の（Ｂ）の右側に｝相対変位する（ずれ動く）事を効果的に防止できる。

同様に、本例のウォームホイール４ｂの場合には、前記１対の肩部１９ａ、１９ｂのうち、前記ウォームホイール４ｂを前記逆方向に回転駆動する際に前記ギヤ部１２ａに作用する第二の噛み合い反力のうち、前記ハブ１１ａの軸方向の分力（Ｆ_２ｘ）の作用方向とは反対側に位置する他方の肩部１９ｂに、前記各第二の溝部２０ｂ、２０ｂを形成している。そして、該第二の溝部２０ｂ、２０ｂの底面２１ｂ、２１ｂを、前記第二の噛み合い反力のうち、前記ハブ１１ａの軸方向の分力（Ｆ_２ｘ）及び径方向の分力（Ｆ_２ｙ）の合力（Ｆ_２ｘｙ）の作用方向に対し直交する第二の仮想線Ｌ２を母線とし、且つ、前記ハブ１１ａの中心軸をその中心軸とする仮想円すい筒面上に存在させている。この為、前記ウォームホイール４ａを前記ウォーム７ａにより前記逆方向に回転駆動する際に前記ギヤ部１２ａに作用する、前記第二の噛み合い反力の前記合力（Ｆ_２ｘｙ）を、前記第二の溝部２０ｂ、２０ｂのうち、円周方向に関して前記ギヤ部１２ａと前記ウォーム７ａとの噛合部に整合する位置（及びその近傍）に存在する第二の溝部２０ｂ、２０ｂの底面２１ｂ、２１ｂによって効果的に支承する事ができる。従って、前記ギヤ部１２ａに作用する噛み合い反力に基づき、該ギヤ部１２ａと前記ハブ１１ａとが、該ハブ１１ａの軸方向に｛ギヤ部１２ａがハブ１１ａに対して図１、３及び図４の（Ｂ）の左側に｝相対変位する（ずれ動く）事を効果的に防止できる。

又、前記各第一の溝部２０ａ、２０ａ及び前記各第二の溝部２０ｂ、２０ｂを、円周方向に離隔した状態で不連続に形成している為、前記ハブ１１ａに対し前記ギヤ部１２ａが円周方向に相対回転する事も有効に防止できる。

又、本例の場合には、前記１対の肩部１９ａ、１９ｂにそれぞれ、前記各第一の溝部２０ａ、２０ａ及び前記各第二の溝部２０ｂ、２０ｂを形成する事で、前記ギヤ部１２ａと前記ハブ１１ａとの接触面積を増やす事ができる。この為、これらギヤ部１２ａとハブ１１ａとの結合力を向上させる事もできる。

この様に、本例の場合には、前記ハブ１１ａの外周面のうち軸方向端部に存在する１対の肩部１９ａ、１９ｂに前記第一、第二の溝部２０ａ、２０ｂを形成するだけで、前記ハブ１１ａと前記ギヤ部１２ａとの分離防止を効果的に図れる為、前述した従来構造の場合の様に、ハブの外周面全体にローレット加工を形成する場合に比べて、加工コストの低減を図れる。又、前記噛み合い反力の合力（軸方向及び径方向の分力の合力）を前記第一、第二の溝部２０ａ、２０ｂの底面２１ａ、２１ｂによって効果的に支承でき、前記従来構造の場合の様に、ハブの外周面を深く加工しなくて済む為、該ハブの径方向に関する厚さ寸法の増加を抑えられ、重量の増加を抑えられる。
以上の様に、本例のウォームホイール４ｂによれば、加工コスト及び重量の増加を抑制しつつ、前記ハブ１１ａと前記ギヤ部１２ａとの分離防止を効果的に図れる。

［実施の形態の第２例］
本発明の実施の形態の第２例に就いて、図６を参照しつつ説明する。本例のウォームホイール４ｃの場合には、ハブ１１ｂの一方の肩部１９ａに設けられた第一の溝部２０ａ、２０ａと、該ハブ１１ｂの他方の肩部１９ｂに設けられた第二の溝部２０ｂ、２０ｂとを、該ハブ１１ｂの外周面に形成した連続凹溝２６により、該ハブ１１ｂの軸方向に連続させている。そして、該連続凹溝２６内にも、ギヤ部１２ｂを構成する合成樹脂を入り込ませている。この様に、本例の場合には、前記第二の溝部２０ａ、前記連続凹溝２６、前記第二の溝部２０ｂを連続させた状態で、前記合成樹脂を入り込ませている為、前記ギヤ部１２ｂと前記ハブ１１ｂとの結合力を向上させる事ができる。

又、本例の場合、前記連続凹溝２６の底面２７を、前記ハブ１１ｂの中心軸をその中心軸とする円筒面状に形成しているのに対し、前記各第一の溝部２０ａ、２０ａの底面２１ａ、２１ａ及び前記各第二の溝部２０ｂ、２０ｂの底面２１ｂ、２１ｂに関しては、前記実施の形態の第１例の場合と同様に、ギヤ部１２ｂに作用する噛み合い反力のうち、前記ハブ１１ｂの軸方向の分力（Ｆ_１ｘ、Ｆ_２ｘ）及び径方向の分力（Ｆ_１ｙ、Ｆ_２ｙ）の合力（Ｆ_１ｘｙ、Ｆ_２ｘｙ）の作用方向に対し直交する仮想線Ｌ１、Ｌ２を母線とし、且つ、前記ハブ１１ｂの中心軸をその中心軸とする仮想円すい筒面上に存在させている。

以上の様な構成を有する本例の場合には、前記各連続凹溝２６を設けた事で、前記ハブ１１ｂと前記ギヤ部１２ｂとの分離防止をより効果的に図れる。
その他の構成及び作用効果に就いては、前記実施の形態の第１例の場合と同様である。

［実施の形態の第３例］
前述した実施の形態の第１例の変形例である、本発明の実施の形態の第３例に就いて、図７を参照しつつ説明する。前記実施の形態の第１例では、第一の溝部２０ａ及び第二の溝部２０ｂを、部分円すい筒面（略平坦面状）である底面２１ａ、２１ｂと、この底面２１ａ、２１ｂの円周方向両端部から径方向外方に略直角に折れ曲がった、平坦面である１対の側面３３、３３とから構成していた。これに対し、本例の場合には、ハブ１１ｃの両肩部１９ａ、１９ｂに設ける第一の溝部２０ｃ及び第二の溝部２０ｄを、円周方向中央部から円周方向両側に向かう程、前記各肩部１９ａ、１９ｂからの溝深さが浅くなる凹曲面（部分凹円筒面）である底面２１ｃ、２１ｄと、この底面２１ｃ、２１ｄの円周方向両端部から径方向外方に略直角に折れ曲がった（立ち上がった）、略直角三角形状の平坦面（ハブ１１ｃの中心軸を含む仮想平面上に存在する面）である１対の側面３３ａ、３３ａとから構成している。

この様に、本例の場合には、前記各底面２１ｃ、２１ｄを、凹曲面としている為、前記ハブ１１ｃを製造するのに使用するプレス型や冷間鍛造型等の金型のうちで、前記各底面２１ｃ、２１ｄと前記１対の側面３３ａ、３３ａとの間部分（境界）を形成する角部（エッジ部）に、丸みを持たせる（角を緩やかにする）事ができる。この為、前記金型に応力が集中する事を防止できる。従って、金型に関して、耐久性の向上を図れると共に、長寿命化を図れる。
その他の構成及び作用効果に就いては、前記実施の形態の第１例の場合と同様である。

［実施の形態の第４例］
前述した実施の形態の第３例の変形例（第１例の変形例の２例）である、本発明の実施の形態の第４例に就いて、図８を参照しつつ説明する。前記実施の形態の第３例では、第一の溝部２０ｃ及び第二の溝部２０ｄを、凹曲面である底面２１ｃ、２１ｄと、この底面２１ｃ、２１ｄの円周方向両端部に設けた１対の側面３３ａ、３３ａとから構成していた。これに対し、本例の場合には、ハブ１１ｄの両肩部１９ａ、１９ｂに設ける第一の溝部２０ｅ及び第二の溝部２０ｆを、円周方向中央部から円周方向両側に向かう程、前記各肩部１９ａ、１９ｂからの溝深さが浅くなる凹曲面（部分凹円筒面）である底面２１ｅ、２１ｆのみから構成しており、これら各底面２１ｅ、２１ｆの円周方向両側に側面を設けていない。

以上の様に、本例の場合には、前記第一の溝部２０ｅ及び第二の溝部２０ｆを、凹曲面である底面２１ｅ、２１ｆのみによって構成している為、前述した実施の形態の各例の構造の様に、金型のうち、溝部を構成する底面と側面との間部分（境界）を形成する部分に、エッジ部を設けなくて済む。この為、前記実施の形態の第３例の構造に比べても更に、金型に関して耐久性の向上と長寿命化とを図れる。
その他の構成及び作用効果に就いては、前記実施の形態の第１例及び第３例の場合と同様である。

次に、本発明を適用可能な、電動式パワーステアリング装置の構造に就いて説明する。本発明は、前記図１１に示した様なコラムアシスト式の電動式パワーステアリング装置の他、図９に示した様なピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置、及び、図１０に示した様なデュアルピニオン式の電動式パワーステアリング装置に適用できる。
図９に示した、本発明を適用可能なピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置は、下端部にピニオン軸を結合した入力軸２８をハウジング２９内に支持しており、このハウジング２９の側方に電動モータ５を支持している。そして、該電動モータ５により、図示しないウォーム減速機を介して、前記ピニオン軸に回転方向の補助力を付与する様にしている。そして、このピニオン軸の下端部外周面に設けたピニオンを、ラック３０に噛合させて、１対のタイロッド１０（図１１参照）を、ステアリングホイール１に付与された操作力よりも大きな力で押し引きする。

図１０に示した、本発明を適用可能なデュアルピニオン式の電動式パワーステアリング装置は、ラック３０の一部で、ピニオン軸の外周面に設けたピニオンから外れた部分に、第二のピニオン軸３１を配置している。そして、この第二のピニオン軸３１の一端部外周面に設けた第二のピニオンを、前記ラック３０に噛合させている。又、この第二のピニオン軸３１を内側に設けたハウジング３２の側方に、電動モータ５を支持している。そして、該電動モータ５により、ウォーム減速機を介して、第二のピニオン軸３１に回転方向の補助力を付与する様にしている。従って、前記ラック３０は、該補助力に基づく力と、運転者がステアリングホイール１に付与する力に基づきピニオン軸から加わる力とにより、軸方向に変位する。この結果、１対のタイロッド１０（図１１参照）をステアリングホイール１に付与された操作力よりも大きな力で押し引きする。

上述した実施の形態の各例では、ウォームホイールの肩部に形成する溝部を、円周方向に関して等間隔に不連続に形成する場合に就いて説明したが、本発明を実施する場合には、円周方向に連続する状態で形成する事ができる。又、前記実施の形態の各例では、ウォームホイールを構成するハブのうち、１対の肩部にそれぞれ溝部を形成する場合に就いて説明したが、ウォームホイールが所定方向（一方向）にのみ回転駆動される場合には、一方の肩部にのみ溝部を形成しても良い。又、１対の肩部にそれぞれ溝部（第一の溝部及び第二の溝部）を形成する場合には、一方の肩部に形成する第一の溝部と、他方の肩部に形成する第二の溝部とで、底面の傾斜角度のみならず、円周方向に関する幅寸法や形成位置、形成数などを互いに異ならせる事もできる。

１ ステアリングホイール
２ ステアリングシャフト
３ ハウジング
４、４ａ、４ｂ ウォームホイール
５ 電動モータ
６ 出力軸
７、７ａ ウォーム
８ 中間シャフト
９ ステアリングギヤユニット
１０ タイロッド
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ ハブ
１２、１２ａ、１２ｂ ギヤ部
１３、１３ａ 取付孔
１４ ローレット部
１５ 凹部
１６、１６ａ ウォームホイール歯
１７ 出力軸
１８ 環状凹部
１９ａ、１９ｂ 肩部
２０ａ、２０ｃ、２０ｅ 第一の溝部
２０ｂ、２０ｄ、２０ｆ 第二の溝部
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ 底面
２２ 抑え部
２３ トーションバー
２４ ハウジング
２５ トルクセンサ
２６ 連続凹溝
２７ 底面
２８ 入力軸
２９ ハウジング
３０ ラック
３１ 第二のピニオン軸
３２ ハウジング
３３、３３ａ 側面

Claims (12)

1. 円輪状のハブと、このハブの径方向外端部を覆う状態で設けられた合成樹脂製のギヤ部とを備えたウォームホイールであって、
   前記ハブの外周面の軸方向両端部に存在する１対の肩部のうち、前記ウォームホイールを所定方向に回転駆動する際に前記ギヤ部に作用する噛み合い反力に関して前記ハブの軸方向の分力の作用方向とは反対側に位置する一方の肩部に、１乃至複数の溝部が形成されており、
   該溝部のうち、円周方向に関する位相が前記ギヤ部のうちで前記噛み合い反力が作用する部分と一致する部分の底面が、この噛み合い反力のうち、前記ハブの軸方向及び径方向の分力の合力の作用方向に対し直交する方向に傾斜している
   事を特徴とするウォームホイール。
2. 前記溝部が、前記ハブの円周方向に離隔した状態で不連続に形成されている、請求項１に記載したウォームホイール。
3. 前記溝部が、前記ハブの円周方向に連続する状態で形成されている、請求項１に記載したウォームホイール。
4. 前記溝部の底面が、前記噛み合い反力のうち前記ハブの軸方向及び径方向の分力の合力の作用方向に対し直交する仮想線を母線とし、前記ハブの中心軸をその中心軸とする仮想円すい筒面上に存在している、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載したウォームホイール。
5. 前記溝部の底面が、円周方向両側に向かう程溝深さが浅くなる凹曲面である、請求項２に記載したウォームホイール。
6. 前記１対の肩部のうち、前記ウォームホイールを前記所定方向とは逆方向に回転駆動する際に前記ギヤ部に作用する第二の噛み合い反力に関して前記ハブの軸方向の分力の作用方向とは反対側に位置する他方の肩部に、１乃至複数の第二の溝部が形成されており、
   該第二の溝部のうち、円周方向に関する位相が前記ギヤ部のうちで前記第二の噛み合い反力が作用する部分と一致する部分の底面が、この第二の噛み合い反力のうち、前記ハブの軸方向及び径方向の分力の合力の作用方向に対し直交する方向に傾斜している、請求項１〜５のうちの何れか１項に記載したウォームホイール。
7. 前記一方の肩部に設けられた溝部と、前記他方の肩部に設けられた第二の溝部とが、それぞれ等ピッチで配置されている、請求項６に記載したウォームホイール。
8. 前記一方の肩部に設けられた溝部と、前記他方の肩部に設けられた第二の溝部とが、前記ハブの外周面に形成された連続凹溝により軸方向に連続している、請求項７に記載したウォームホイール。
9. 前記第二の溝部の底面が、前記第二の噛み合い反力のうち前記ハブの軸方向及び径方向の分力の合力の作用方向に対し直交する第二の仮想線を母線とし、前記ハブの中心軸をその中心軸とする仮想円すい筒面上に存在している、請求項６〜８のうちの何れか１項に記載したウォームホイール。
10. 前記第二の溝部が、前記ハブの円周方向に離隔した状態で形成されており、該第二の溝部の底面が、円周方向両側に向かう程溝深さが浅くなる凹曲面である、請求項６〜８のうちの何れか１項に記載したウォームホイール。
11. ウォームとウォームホイールとを互いに噛合させて成るウォーム減速機に於いて、
    該ウォームホイールが、請求項１〜１０のうちの何れか１項に記載したウォームホイールである事を特徴とするウォーム減速機。
12. ステアリングホイールの操作に基づいて回転し、操舵輪に対し回転量に応じた舵角を付与する回転軸と、該回転軸に補助力を付与する為の電動モータと、該電動モータの出力軸と前記回転軸との間に設けられて、該出力軸の回転を前記回転軸に伝達するウォーム減速機とを備えた電動式パワーステアリング装置に於いて、
    該ウォーム減速機が、請求項１１に記載したウォーム減速機である事を特徴とする電動式パワーステアリング装置。

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