JP4449181B2 - Worm gear device - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウォームホイールと、これと噛合するウォームよりなるウォームギヤ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述したようなウォームギヤ装置に使用されるウォームには、これと噛合されるウォームホイールとの間のバックラッシュを調整するために、複リードウォームとしたものがある。複リードウォームは円筒状のウォームであって、ウォーム歯部の一方の歯面と他方の歯面の各リードおよび圧力角を異ならせたものであり（図２参照）、標準的なホブで加工した普通のウォームホイールと組み合わせて使用するのが普通である。図２のような形状の場合、複リードウォームよりなるウォームは右に行くにつれて歯厚が減少し、歯溝の幅が増大するようになっているので、ウォームとウォームホイールの間のバックラッシュは、ウォームホイールに対しウォームを右に移動すれば減少し、左に移動すれば増大し、これによりバックラッシュを調整することができる。
【０００３】
通常のウォームギヤ装置では主たる動力伝達方向は定まっているので、従来の複リードウォームを用いたウォームギヤ装置では、主たる動力伝達の際に当接する側となる複リードウォームよりなるウォームの一方の歯面のリード角および圧力角をホイール歯部のねじれ角および圧力角と対応する値とし、反対側となる他方のウォーム歯面のリード角および圧力角はウォーム歯面のそれよりも大きくしている。なおここでいう圧力角は、複リードウォームの中心軸線を含む断面における値である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
複リードウォームによるバックラッシュの調整は、ウォームの移動量を小さくしてバックラッシュの調整範囲を広げることが好ましく、そのためには複リードウォームの両歯面のリードの差をなるべく大きくする必要がある。しかしながらそのようにすると動力伝達特性が正方向と逆方向とで異なったものとなり、電動式パワーステアリング装置に使用する場合には、操舵の向きにより操舵トルク特性に違いを生じて操舵に異和感を生じるという問題が生じる。以下にその理由について述べる。
【０００５】
先ず図５により、複リードでない普通のウォームを使用したウォームギャ装置の場合の説明をする。ウォームホイール３０Ａは、それと噛合するウォーム２０Ａよりも大径でそのウォーム歯部２１Ａのリード角と同じねじれ角が得られるように交差して配置したホブを半径方向から送り込んでホイール歯部３１Ａを切削した普通のものである。ウォーム２０Ａのピッチ円筒面に沿った断面（ピッチ円筒面を平面に展開して示したもの。以下同じ）は、図５に示す通りとなり、この断面におけるホイール歯部３１Ａのホイール歯面３２Ａ，３３Ａには外向きに緩く突出して湾曲したクラウニングが形成され、またホイール歯部３１Ａの中心線Ｑは２つのウォーム歯部２１Ａの間の歯溝の中心線Ｐと一致している。従ってウォーム歯部２１Ａの一方のウォーム歯面２２Ａとホイール歯面３２Ａの間の当接位置と、他方のウォーム歯面２３Ａとホイール歯面３３Ａの間の当接位置とは、それぞれ符号Ｃ３およびＣ４に示すように、いずれもウォームホイール３０Ａのホイール歯部３１Ａの歯すじ方向中央位置となる。また、各ウォーム歯部２１Ａの間の歯溝の中心線Ｐとホイール歯部３１Ａの中心線Ｑは、ウォームギヤの作動にともない、いずれもウォーム歯部２１Ａとホイール歯部３１Ａの噛み合い範囲の中央部Ｍを通って移動する。
【０００６】
次に図６(a) により、ウォームとして複リードウォーム２０Ｂを使用した場合の説明をする。このウォーム２０Ｂのウォーム歯部２１Ｂは、一方のウォーム歯面２２Ａは図５のものと同一とし、他方のウォーム歯面２３Ｂはリード角および圧力角を一方のウォーム歯面２２Ａより大とした複リードウォームである。またウォームホイール３０Ａは上述した普通のものである。この場合は、一方のウォーム歯面２２Ａは図５のものと同一であるので、一方のウォーム歯面２２Ａとホイール歯面３２Ａの間の当接位置は、図５と同じ符号Ｃ３で示すようにホイール歯部３１Ａの歯すじ方向中央位置であるが、他方のウォーム歯面２３Ｂはリード角が図５の他方のウォーム歯面２３Ａより大きいので、このウォーム歯面２３Ｂとホイール歯面３３のＡ間の当接位置は、符号Ｃ５で示すようにホイール歯部３１Ａの歯すじ方向中央からずれる。また、各ウォーム歯部２１Ｂの間の歯溝の中心線Ｐａの方向は両ウォーム歯面２２Ａ，２３Ｂのリード角の差の半分だけ図５の中心線Ｐの方向からずれ、一方中心線Ｑの方向は図５のままなので、中心線Ｐａと中心線Ｑの間には両ウォーム歯面２２Ａ，２３Ｂのリード角の差の半分に相当する交差角が生じる。
【０００７】
図６(b) は、一方のウォーム歯面２２Ａのリード角は図６(a) のものと同じとし、他方のウォーム歯面２３Ｃのリード角は図６(a) のウォーム歯面２３Ｂより大きくすることにより両歯面２２Ａ，２３Ｃのリード角の差を大きくしたウォーム歯部２１Ｃを有する複リードのウォーム２０Ｃを使用したものを示している。この場合は、一方のウォーム歯面２２Ａとホイール歯面３２Ａの間の当接位置は符号Ｃ３で示すようにホイール歯部３１Ａの歯すじ方向中央位置のままであるが、他方のウォーム歯面２３Ｃとホイール歯面３３Ａの当接位置の歯すじ方向中央からのずれは大きくなり、符号Ｃ６で示すように、他方のウォーム歯面２３Ｃは歯すじ方向末端の角部において他方のホイール歯面３３Ａに当たるようになり、また各ウォーム歯部２１Ｃの間の歯溝の中心線Ｐｂとホイール歯部の中心線Ｑとの間の交差角も大きくなる。このようにウォーム歯面２３Ｃがホイール歯面３３Ａの角部に当たった状態あるいはこれに接近した状態では、その部分の当たりは、符号Ｃ３で示すように歯すじ方向中央で緩く湾曲した一方のホイール歯面３２Ａに当たる一方のウォーム歯面２２Ａとは当たり具合が異なったものとなり、従って他方の歯面２３Ｃおよび歯面３３Ａの間と一方の歯面２２Ａおよび歯面３２Ａの間とでは摩擦特性が異なったものとなり、滑りを伴う動力伝達特性が正方向と逆方向とで異なったものとなる。
【０００８】
パワーアシスト部を備えた電動式パワーステアリング装置（例えば図１参照）では、ハンドルを一方向に切り込んでいるときのアシスト力の伝達は一方のウォーム歯面とホイール歯面の間で行われ、逆方向に切り込んでいるときのアシスト力の伝達は他方のウォーム歯面と他方のホイール歯面の間で行われる。しかしながら上述のように、ウォームとウォームホイールの間の滑りを伴う動力伝達特性が正方向と逆方向とで異なると、右向きに切り込む場合と左向きに切り込む場合とで操舵トルク特性が異なったものとなり、操舵に異和感を生じるという問題がある。
【０００９】
上述のように、複リードウォームを用いた電動式パワーステアリング装置においては、一方ではバックラッシュの調整範囲を広げるために複リードウォームの両歯面のリードの差を増大する必要があり、他方では操舵の向きの違いによる異和感の発生を防止するために両歯面のリードの差の増大に制限がある。このようにウォームギヤ装置の動力伝達特性が正方向と逆方向とで異なることにより生じる問題は、電動式パワーステアリング装置の場合に限らず、正逆両方向において同じように動力伝達をする必要があるウォームギヤ装置では常に存在する。本発明はウォームギヤ装置において動力伝達特性が正方向と逆方向とで異なることなく、しかもバックラッシュの調整範囲を広げ、さらに製造コストを低下させることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このために、請求項１の発明によるウォームギヤ装置は、ウォームホイールと、このウォームホイールのホイール歯部と噛合するウォーム歯部を有するウォームとからなり、ウォームは複リードウォームとしてなるウォームギヤ装置において、ウォームホイールははすば平歯車とし、ウォーム歯部とホイール歯部の噛み合い範囲の中央部におけるウォーム歯部の一方の歯面のリード角は中央部におけるホイール歯部のねじれ角よりも所定量だけ小とし、中央部におけるウォーム歯部の他方の歯面のリード角は中央部におけるホイール歯部のねじれ角よりも所定量だけ大とすることにより、中央部におけるウォーム歯部の間の歯溝の中心線とホイール歯部の中心線とが一致するようにウォーム歯部およびホイール歯部を配置したことを特徴とするものである。ウォーム歯部とホイール歯部の噛み合い範囲の中央部におけるウォーム歯部の一方及び他方の歯面のリード角を上述のようにして、中央部におけるウォーム歯部の間の歯溝の中心線とホイール歯部の中心線とが一致するようにウォーム歯部およびホイール歯部を配置することにより、一方のウォーム歯面とホイール歯面との間の当接位置と、他方のウォーム歯面とホイール歯面との間の当接位置は、いずれもホイール歯部の歯すじ方向中央位置からほゞ同じ距離だけずれた位置となる。そして両ウォーム歯面のリード角の差が大きくなるにつれて、ホイール歯部の歯すじ方向中央位置に対する一方および他方の各当接位置のずれはほゞ同様に増大し、各ウォーム歯面はほゞ同時にそれぞれ歯すじ方向末端の角部において各ホイール歯面に当たるようになる。この際の両ウォーム歯面のリード角の差は、ウォームホイールがはすば平歯車でない普通のものであれば、一方のウォーム歯面はホイール歯部の歯すじ方向中央位置で一方のホイール歯面と当接し、他方のウォーム歯面だけが歯すじ方向末端の角部において他方のホイール歯面と当接するようになる従来技術の場合の約２倍となる。しかしながら本発明ではウォームホイールをはすば平歯車としており、これによりホイール歯面に形成されるクラウニングが増大するので、各ホイール歯面に対する各ウォーム歯面の当接位置が各ホイール歯面の歯すじ方向末端に達するときの両ウォーム歯面のリード角の差はさらに増大して、はすば平歯車でない普通のウォームホイールを用いた従来技術の場合に比して２倍を超える値となる。
請求項１の発明によるウォームギヤ装置は、請求項２に記載のように、ウォーム歯部とホイール歯部の噛み合い範囲の中央部におけるウォーム歯部の一方の歯面のリード角は中央部におけるホイール歯部のねじれ角よりも所定量だけ小とし、同じ中央部におけるウォーム歯部の他方の歯面のリード角は中央部におけるホイール歯部のねじれ角よりも所定量だけ大とするのに加え、ウォームの中心軸線とウォームホイールの中心軸線の交差角度を調整することにより、中央部におけるウォーム歯部の間の歯溝の中心線とホイール歯部の中心線とが一致するようにウォーム歯部およびホイール歯部を配置してもよい。このようにしても請求項１の発明と同様、一方のウォーム歯面とホイール歯面の間の当接位置と、他方のウォーム歯面とホイール歯面の間の当接位置は、いずれもホイール歯部の歯すじ方向中央位置からほゞ同じ距離だけずれた位置となり、この当接位置が各ホイール歯面の歯すじ方向末端に達するときの両ウォーム歯面のリード角の差は、はすば平歯車でない普通のウォームホイールを用いた従来技術の場合に比して２倍を超える値となる。
【００１１】
また、請求項３の発明によるウォームギヤ装置は、ウォームホイールと、このウォームホイールのホイール歯部と噛合するウォーム歯部を有するウォームとからなり、ウォームは複リードウォームとしてなるウォームギヤ装置において、ウォームホイールははすば平歯車とし、ウォームの中心軸線とウォームホイールの中心軸線の交差角度を調整することにより、ウォーム歯部とホイール歯部の噛み合い範囲の中央部におけるウォーム歯部の間の歯溝の中心線とホイール歯部の中心線とが一致するようにウォーム歯部およびホイール歯部を配置したことを特徴とするものである。この請求項３の発明も、請求項１の発明と同様、一方のウォーム歯面とホイール歯面の間の当接位置と、他方のウォーム歯面とホイール歯面の間の当接位置は、いずれもホイール歯部の歯すじ方向中央位置からほゞ同じ距離だけずれた位置となり、この当接位置が各ホイール歯面の歯すじ方向末端に達するときの両ウォーム歯面のリード角の差は、はすば平歯車でない普通のウォームホイールを用いた従来技術の場合に比して２倍を超える値となる。
【００１２】
前各項の発明のウォームギヤ装置は、ウォームホイールをステアリングシャフトに連結し、ウォームを電動モータで回転駆動してステアリングシャフトにアシスト力を与える電動パワーステアリングのパワーアシスト部を構成するのに使用することが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、図１〜図３により、本発明によるウォームギヤ装置を電動式パワーステアリング装置に適用した第１の実施の形態の説明をする。この電動式パワーステアリング装置のパワーアシスト部は、図１に示すように、操舵ハンドルにより回転されるステアリングシャフト１８に連結されたウォームホイール３０と、このウォームホイール３０のホイール歯部３１と噛合するウォーム歯部２１を有する円筒状のウォーム２０と、このウォーム２０を回転駆動する電動モータ１６からなり、これらはステアリングコラムに固定されたハウジング１０により支持されている。このウォーム２０とウォームホイール３０が本発明のウォームギヤ装置を構成している。ウォーム２０の中心軸線Ｏ１とウォームホイール３０の中心軸線Ｏ２の交差角はこの実施の形態では直角としたが、必ずしもこれに限るものではない。この電動式パワーステアリング装置の制御装置は、ステアリングシャフト１８に設けたトルクセンサにより検出した操舵トルクに基づいて電動モータ１６を作動させ、ウォーム２０とウォームホイール３０を介してステアリングシャフト１８にアシスト力を与える。ウォーム２０とウォームホイール３０の歯部２１，３１の噛み合い範囲の中央部Ｍは、通常は後述するように、両中心軸線Ｏ１，Ｏ２と直交する線Ｌ上で歯部２１，３１の歯丈の中央付近である。
【００１４】
ウォーム２０は、その両端部がボールベアリング１１を介してハウジング１０に軸承され、ウォーム２０の先端部２０ａは、電動モータ１６の出力軸に摺動自在にスプライン結合されている。ウォーム２０の先端部２０ａ側となる軸部に係止したスナップリング１３と一方のボールベアリング１１の内輪との間には１対の異形の皿ばね１２からなる弾性部材１２が介装され、またウォーム２０の他端側となる軸部の先端に形成したねじ部２０ｂには他方のボールベアリング１１の内輪と当接するナット１４が螺合されている。ねじ部２０ｂの先端に形成した二面取り部２０ｃによりウォーム２０の回転を阻止した状態で、ナット１４をねじ込めば弾性部材１２が撓められてウォーム２０は右方に移動し、ナット１４を戻せば弾性部材１２の撓みが復元してウォーム２０は左方に移動し、これにより軸線方向位置が調整される。ウォーム２０は、図２に示すようにウォーム歯部２１の両側のウォーム歯面２２，２３のリード角が異なる２条の複リードウォームで、ウォーム歯部２１の歯厚は右側に行くにつれて小さくなり、歯溝２４の幅は右側に行くにつれて大きくなるようになっている。したがってウォーム２０とウォームホイール３０の間のバックラッシュは、ナット１４をねじ込んでウォーム２０を右に移動すれば減少し、ナット１４を緩めて左に移動すれば増大する。
【００１５】
この種のウォームギヤ装置では、組立時にあるいはある程度使用して噛合部に摩耗やなじみが生じた場合にウォーム２０とウォームホイール３０の間のバックラッシュを調整する必要があるが、このバックラッシュは上述のようにしてウォーム２０を移動することにより、きわめて容易に調整することができる。また弾性部材１２を圧縮するようにステアリングシャフト１８に加わる衝撃的トルクは、弾性部材１２により緩衝することができる。
【００１６】
この実施の形態のウォームホイール３０は普通のはすば平歯車であり、ウォーム２０との噛み合い範囲の中央部Ｍにおけるねじれ角はβ0 である。このウォームホイール３０は、ウォーム２０の中心軸線Ｏ１を含む断面（すなわち図２の紙面）上における各ホイール歯部３１の断面形状がホイール歯部３１の中心線（例えば図２の線Ｌ参照）に対し対称であり、冷間型鍛造、焼結、合成樹脂インジェクションなどにより型成形したものでもよいし、標準的なホブにより切削したものでもよい。
【００１７】
また複リードウォーム２０は、両ウォーム歯面２２，２３のリード角の差をβd とした場合、ウォームホイール３０のねじれ角β0 に対して、一方のウォーム歯面２２のリード角β1 はβd／２ だけ小さくし、他方のウォーム歯面２３のリード角β2 はβd／２ だけ大きくしている。各リード角β1，β2およびねじれ角β0 は、ウォームホイール３０の歯部２１，３１の噛み合い範囲の中央部Ｍにおける値をとればよい。
【００１８】
また各ウォーム歯面２２，２３の圧力角α1，α2は、各ウォーム歯面２２，２３の法線方向のピッチが互いに等しく、かつ各ホイール歯面３２，３３の法線ピッチと等しくなるように、すなわち

Figure 0004449181
ただし d：ウォーム２０の中心軸線Ｏ１を中心として噛み合い範囲の中央部Ｍを含む円筒面の半径
n：ウォーム２０の条数
となるように定める。これらの各圧力角α1，α2、各法線ピッチは、ウォーム２０の中心軸線Ｏ１を含む断面上における値である。
【００１９】
このようなウォーム２０とウォームホイール３０を噛合させた状態では、図２に示すように、一方のウォーム歯面２２とホイール歯面３２については、ウォーム２０側の第１ピッチ線Ｌp1とウォームホイール３０側の第１ピッチ円Ｃp1とはウォーム２０とウォームホイール３０の両中心軸線Ｏ１，Ｏ２と直交する線Ｌ上において転がり接触をし、この両歯面２２，３２の当接点（本当の当接点は図２の断面から歯すじ方向にずれた位置にあり（図３参照）、図２の断面ではわずかの隙間がある）は作用線Ｌa1に沿って移動する。同様に、他方のウォーム歯面２３と他方のホイール歯面３３については、ウォーム２０側の第２ピッチ線Ｌp2とウォームホイール３０側の第２ピッチ円Ｃp2とが線Ｌ上において転がり接触をし、この両歯面２３，３３の当接点は作用線Ｌa2に沿って移動する。第１ピッチ円Ｃp1と第１ピッチ線Ｌp1との間の転がり接触点と、第２ピッチ円Ｃp2と第２ピッチ線Ｌp2との間の転がり接触点は、一致はしないが互いに接近しており、噛み合い範囲の中央部Ｍは線Ｌ上でこの両接触点を含むものである。この実施の形態では、中央部Ｍは歯丈の中央付近にあるが、歯形を転移するなどにより各ピッチ円Ｃp1，Ｃp2、ピッチ線Ｌp1，Ｌp2の位置を移動させればそれにともなって移動する。
【００２０】
図３は、図２に示すこのような各歯面２２，３２，２３，３３の当接点を通るＡ−Ａ線に沿った断面であり、ウォーム２０の中心軸線Ｏ１を中心としてウォーム歯部２１とホイール歯部３１の噛み合い範囲の中央部Ｍを含む円筒面に沿った断面を示している。なお、この場合の円筒面は複数になるが、図３は各円筒面に沿った断面を平面に展開してつないで示したものである。ウォームホイール３０ははすば平歯車であるので、図３に示すホイール歯面３２．３３の断面に形成されるクラウニングは、ホブを半径方向から送り込んで切削した従来技術のウォームホイール３０Ａに比して大となり、各歯面３２，３３の断面の湾曲の程度は大きく（したがって曲率半径は小さく）なる。噛み合い範囲の中央部Ｍにおけるホイール歯部３１の中心線Ｑの方向は、図５および図６に示す従来技術の場合と同じである。
ウォーム２０は、前述のように、一方のウォーム歯面２２のリード角β1 はウォームホイール３０のねじれ角β0 に比してβd／２ だけ小さくし、他方のウォーム歯面２３のリード角β2 はねじれ角β0 に比してβd／２ だけ大きくしている。これにより、図３に示すように、中央部Ｍにおけるウォーム歯部２１の間の歯溝２４の中心線Ｐとホイール歯部３１の中心線Ｑとが一致し、また一方のウォーム歯面２２とホイール歯面３２の間の当接位置と、他方のウォーム歯面２３とホイール歯面３３の間の当接位置は、それぞれ符号Ｃ１および符号Ｃ２に示すように、ホイール歯部３１の歯すじ方向中央位置からほゞ同じ距離だけずれた位置となる。
【００２１】
そして両ウォーム歯面２２，２３のリード角の差が大きくなるにつれて、ホイール歯部３１の歯すじ方向中央位置に対する各当接位置Ｃ１および当接位置Ｃ２のずれはほゞ同様に増大し、ほゞ同時にホイール歯部３１の歯すじ方向末端の角部に達する。この際の両ウォーム歯面２２，２３のリード角の差は、ウォームホイール３０がはすば平歯車でない普通のもの（図６(b) に示す従来技術と同一のもの）であれば、図６(b) に示すように、一方のウォーム歯面２２Ａはホイール歯部３１Ａの歯すじ方向中央位置でウォームホイール３０Ａの一方のホイール歯面３２Ａと当接し、他方のウォーム歯面２３Ｃだけが歯すじ方向末端の角部において他方のホイール歯面３３Ａと当接するようになる従来技術の場合の約２倍となる。
【００２２】
しかしながらこの実施の形態ではウォームホイール３０をはすば平歯車としており、これによりホイール歯面３２，３３に形成されるクラウニングが増大するので、各ホイール歯面３２，３３に対する各ウォーム歯面２２，２３の当接位置が各ホイール歯面３２，３３の歯すじ方向末端に達するときの両ウォーム歯面２２，２３のリード角の差はさらに増大して、図６(b) に示すようなはすば平歯車でない普通のウォームホイール３０Ａを用いた従来技術の場合に比して２倍を超える値となる。そしてそれまでの間は、各当接位置Ｃ１，Ｃ２における当たり具合は同一であり、従って滑りを伴う動力伝達特性も正方向と逆方向とで同一となり、図１に示すような電動式パワーステアリング装置に適用した場合は、ハンドルを右向きに切り込む場合と左向きに切り込む場合とで操舵トルク特性が異なったものとなることはない。
【００２３】
このようにこの実施の形態によれば、両ウォーム歯面２２，２３のリード角の差が従来技術の２倍を越える値になるまでは電動式パワーステアリング装置の左右の操舵特性が異なることはないので、操舵の向きの違いによる操舵の異和感を生じることなく、両ウォーム歯面２２，２３のリード角の差を増大させてバックラッシュの調整範囲が広げることができる。なお、各ウォーム歯面２２，２３とホイール歯面３２，３３の当接位置がいずれもホイール歯面３２，３３の末端の角部に達した後は、当接位置の面圧が上昇して不安定な摩擦特性となり、また摩耗も増大するので実用に適しない。
【００２４】
またこの実施の形態ではウォームホイール３０として普通のはすば平歯車を使用しており、冷間型鍛造、焼結、合成樹脂インジェクションなどによる型成形が可能であるので、ウォームギヤ装置の製造コストを低下させることができる。
【００２５】
次に図４により第２の実施の形態の説明をする。上述した第１の実施の形態では、一方のウォーム歯面２２のリード角β1 をウォームホイール３０のホイール歯部３１のねじれ角β0 より小さく、他方のウォーム歯面２３のリード角β2 をねじれ角β0 より大きくしているが、第２の実施の形態では、ウォーム２０は図６(b) で説明したような両歯面２２Ａ，２３Ｃのリード角の差を大きくした普通の複リードのウォーム２０Ｃを使用している。ウォームホイール３０は、第１の実施の形態と同じ普通のはすば平歯車である。図６(b) では、ウォーム２０Ｃの中心軸線Ｏ１とウォームホイール３０の中心軸線Ｏ２とは直交しており、一方のウォーム歯面２２Ａとホイール歯面３２の間の当接位置は符号Ｃ３で示すようにホイール歯部３１の歯すじ方向中央位置であり、他方のウォーム歯面２３Ｃとホイール歯面３３の当接位置は符号Ｃ６で示すようにホイール歯部３１の歯すじ方向末端の角部である。
【００２６】
しかしこの第２の実施の形態では、図４に示すように、ウォーム２０Ｃの中心軸線Ｏ１はウォームホイール３０の中心軸線Ｏ２と直交していた位置Ｎから、各ウォーム歯面２２Ａ，２３Ｃのリード角の差βd の半分だけ半時計回転方向に回転させている。これにより図６(b) のウォーム歯部２１Ｃもリード角の差βd の半分だけ半時計回転方向に回転されて、中央部Ｍにおけるウォーム歯部２１の間の歯溝２４の中心線Ｐとホイール歯部３１の中心線Ｑとが一致し、一方のウォーム歯面２２Ａとホイール歯面３２の間の当接位置はホイール歯部３１の歯すじ方向中央位置から離れ、他方のウォーム歯面２３Ｃとホイール歯面３３の間の当接位置はホイール歯部３１の歯すじ方向中央位置に近づき、それぞれの当接位置は図３の符号Ｃ１および符号Ｃ２で示すようなホイール歯部３１の歯すじ方向中央位置からほゞ同じ距離だけずれた位置となる。
【００２７】
この第２の実施の形態でも、両ウォーム歯面２２，２３のリード角の差が大きくなるにつれて、ウォーム歯面２２，２３の各当接位置はほゞ同様にホイール歯部３１の歯すじ方向末端の角部に近づき、ほゞ同時にこの角部に達する。そしてこの角部に達した際の両ウォーム歯面２２，２３のリード角の差は、第１の実施の形態の場合と同様、図６(b) に示す従来技術の場合の２倍を超える値となる。従ってウォーム歯部２１とホイール歯部３１の間の一方の当接位置と他方の当接位置における摩擦特性が異なったものとなって動力伝達方向が正方向と逆方向とで動力伝達特性が異なったものとなるまでの両ウォーム歯面２２，２３のリード角の差も同様に増大し、これを電動式パワーステアリング装置に使用すれば、操舵の向きの違いによる異和感を生じることなくバックラッシュの調整範囲を広げることができる。
【００２８】
上述した各実施の形態においては、噛み合い範囲の中央部Ｍにおけるウォーム歯部２１の間の歯溝２４の中心線Ｐと、ホイール歯部３１の中心線Ｑとが正確に一致するようにしているが、この中心線Ｐと中心線Ｑとはほゞ一致させるだけでもよく、それによっても操舵の向きの違いによる異和感を生じることなくバックラッシュの調整範囲を広げることができる。また上述した各実施の形態では２条のウォームにつき説明したが、本発明は１条または３条以上の多条のウォームにも適用可能である。
【００２９】
また本発明は、第１の実施の形態のやり方で先ず中心線Ｐと中心線Ｑとを近づけ、次に第２の実施の形態のやり方で中心線Ｐと中心線Ｑとを一致させるようにして実施することも可能である。
【００３０】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、両ウォーム歯面のリード角の差が従来技術の場合に比して２倍を超える値となるまではホイール歯面に対するウォーム歯面の当接位置はホイール歯部の歯すじ方向末端に達することはなく、それまでは各当接位置における当たり具合は同一であり、動力伝達特性が正方向と逆方向とで異なることはないので、動力伝達特性が正方向と逆方向とで異なるという問題を生じることなしにバックラッシュの調整範囲を広げることができる。またウォームホイールは、はすば平歯車としたことにより型成形可能となり、これによりウォームギヤ装置の製造コストを低下させることができる。
【００３１】
またこのようなウォームギヤ装置により電動パワーステアリングのパワーアシスト部を構成したものによれば、両ウォーム歯面のリード角の差が従来技術の２倍を超える値となるまでは電動式パワーステアリング装置の左右の操舵特性が異なることがないので、操舵の向きの違いによる操舵の異和感を生じることなく、バックラッシュの調整範囲を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるウォームギヤ装置の第１の実施形態を採用した電動式パワーステアリング装置のパワーアシスト部の要部を示す断面図である。
【図２】 図１に示すウォームギヤ装置の要部を示す断面図である。
【図３】 図２のＡ−Ａ線に沿った部分拡大断面図である。
【図４】 本発明によるウォームギヤ装置の第２の実施形態を示す図である。
【図５】 複リードでない普通のウォームを用いた従来技術の図２に相当する部分断面図である。
【図６】 複リードウォームを用いた従来技術の図２に相当する部分断面図である。
【符号の説明】
１５…電動モータ、１８…ステアリングシャフト、２０…ウォーム、２１…ウォーム歯部、２２，２３…ウォーム歯面、２４…歯溝、３０…ウォームホイール、３１…ホイール歯部、Ｍ…噛み合い範囲の中央部、Ｏ１…ウォームの中心軸線、Ｏ２…ウォームホイールの中心軸線、Ｐ…ウォームの歯溝の中心線、Ｑ…ホイール歯部の中心線。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a worm gear device including a worm wheel and a worm meshing with the worm wheel.
[0002]
[Prior art]
Some worms used in the worm gear device as described above have a multi-lead worm in order to adjust the backlash between the worm wheel and the worm wheel engaged therewith. The multi-lead worm is a cylindrical worm that has different lead and pressure angles on one tooth surface and the other tooth surface of the worm tooth part (see Fig. 2) and is processed with a standard hob. It is usually used in combination with an ordinary worm wheel. In the case of the shape as shown in FIG. 2, the worm made of a multi-lead worm has a tooth thickness that decreases toward the right and increases the width of the tooth gap. If the worm is moved to the right with respect to the worm wheel, it decreases, and if it moves to the left, it increases, thereby making it possible to adjust the backlash.
[0003]
In a normal worm gear device, the main power transmission direction is fixed, so in a conventional worm gear device using a multi-lead worm, one tooth surface of a worm consisting of a multi-lead worm that comes into contact with the main power transmission. The lead angle and pressure angle are set to values corresponding to the twist angle and pressure angle of the wheel teeth, and the lead angle and pressure angle of the other worm tooth surface on the opposite side are made larger than those of the worm tooth surface. Here, the pressure angle is a value in a cross section including the central axis of the multiple lead worm.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
When adjusting the backlash by using a multiple lead worm, it is preferable to reduce the amount of movement of the worm to widen the adjustment range of the backlash. . However, if this is done, the power transmission characteristics will be different in the forward and reverse directions, and when used in an electric power steering system, the steering torque characteristics will differ depending on the steering direction, resulting in discomfort in steering. The problem arises. The reason is described below.
[0005]
First, the case of a worm gear device using an ordinary worm that is not a multiple lead will be described with reference to FIG. The worm wheel 30A has a diameter larger than that of the worm 20A meshing with the worm wheel 30A, and a hob arranged so as to intersect with the lead angle of the worm tooth portion 21A is fed from the radial direction to cut the wheel tooth portion 31A. Normal. A cross section along the pitch cylindrical surface of the worm 20A (which is shown by expanding the pitch cylindrical surface in a plane. The same applies hereinafter) is as shown in FIG. 5, and the wheel tooth surfaces 32A and 33A of the wheel tooth portion 31A in this cross section. Is formed with a curved crown that protrudes loosely outward, and the center line Q of the wheel tooth portion 31A coincides with the center line P of the tooth gap between the two worm tooth portions 21A. Accordingly, the contact position between one worm tooth surface 22A of the worm tooth portion 21A and the wheel tooth surface 32A and the contact position between the other worm tooth surface 23A and the wheel tooth surface 33A are denoted by reference numerals C3 and C4, respectively. As shown in FIG. 5, all are the center positions in the tooth trace direction of the wheel tooth portion 31A of the worm wheel 30A. Further, the center line P of the tooth gap between each worm tooth portion 21A and the center line Q of the wheel tooth portion 31A are both the center portion of the meshing range of the worm tooth portion 21A and the wheel tooth portion 31A with the operation of the worm gear. Move through M.
[0006]
Next, referring to FIG. 6 (a), a case where the multi-lead worm 20B is used as a worm will be described. In the worm tooth portion 21B of the worm 20B, one worm tooth surface 22A is the same as that shown in FIG. 5, and the other worm tooth surface 23B is a multiple lead having a lead angle and pressure angle larger than those of one worm tooth surface 22A. It is warm. The worm wheel 30A is the above-mentioned ordinary one. In this case, since one worm tooth surface 22A is the same as that in FIG. 5, the contact position between the one worm tooth surface 22A and the wheel tooth surface 32A is as indicated by the same symbol C3 as in FIG. Although the wheel tooth portion 31A is located at the center position in the tooth line direction, the lead angle of the other worm tooth surface 23B is larger than that of the other worm tooth surface 23A in FIG. Is shifted from the center of the tooth tooth direction of the wheel tooth portion 31A as indicated by reference numeral C5. Further, the direction of the centerline Pa of the tooth gap between each worm tooth portion 21B is shifted from the direction of the centerline P in FIG. 5 by half the difference between the lead angles of the worm tooth surfaces 22A and 23B. Since the direction remains the same as in FIG. 5, an intersection angle corresponding to half of the difference between the lead angles of the worm tooth surfaces 22 </ b> A and 23 </ b> B occurs between the center line Pa and the center line Q.
[0007]
6 (b), the lead angle of one worm tooth surface 22A is the same as that of FIG. 6 (a), and the lead angle of the other worm tooth surface 23C is larger than the worm tooth surface 23B of FIG. 6 (a). Thus, a multi-lead worm 20C having a worm tooth portion 21C in which the difference between the lead angles of both tooth surfaces 22A and 23C is increased is shown. In this case, the contact position between one worm tooth surface 22A and the wheel tooth surface 32A remains at the center position in the tooth line direction of the wheel tooth portion 31A as indicated by reference numeral C3, but the other worm tooth surface 23C. And the wheel tooth surface 33A contact position shifts from the center of the tooth trace direction, and as indicated by reference numeral C6, the other worm tooth surface 23C hits the other wheel tooth surface 33A at the end of the tooth trace direction. In addition, the crossing angle between the center line Pb of the tooth gap between the worm tooth portions 21C and the center line Q of the wheel tooth portion is also increased. When the worm tooth surface 23C is in contact with or close to the corner of the wheel tooth surface 33A as described above, the wheel hits one of the wheels gently curved at the center of the tooth line direction as indicated by reference numeral C3. One worm tooth surface 22A hitting the tooth surface 32A has a different contact condition, and therefore the friction characteristics are different between the other tooth surface 23C and the tooth surface 33A and between the one tooth surface 22A and the tooth surface 32A. As a result, the power transmission characteristics with slipping are different between the forward direction and the reverse direction.
[0008]
In an electric power steering apparatus equipped with a power assist unit (see, for example, FIG. 1), the assist force is transmitted between one worm tooth surface and the wheel tooth surface when the handle is cut in one direction. Transmission of the assist force when cutting in the direction is performed between the other worm tooth surface and the other wheel tooth surface. However, as described above, when the power transmission characteristic accompanied by the slip between the worm and the worm wheel is different between the forward direction and the reverse direction, the steering torque characteristic is different between the case of cutting to the right and the case of turning to the left. There is a problem that the steering feels strange.
[0009]
As described above, in the electric power steering apparatus using the multiple lead worm, on the one hand, it is necessary to increase the difference between the leads of both tooth surfaces of the multiple lead worm in order to widen the adjustment range of the backlash. In order to prevent the occurrence of a sense of incongruity due to the difference in steering direction, there is a limit to the increase in the difference between the leads on both tooth surfaces. Thus, the problem caused by the difference in the power transmission characteristics of the worm gear device between the forward direction and the reverse direction is not limited to the case of the electric power steering device, and the worm gear that needs to transmit power in both the forward and reverse directions in the same way. Always present in the device. An object of the present invention is to increase the backlash adjustment range without reducing the power transmission characteristics between the forward direction and the reverse direction in the worm gear device, and further reduce the manufacturing cost.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
  For this,Claim 1A worm gear device according to the invention comprises a worm wheel and a worm having a worm tooth portion meshing with a wheel tooth portion of the worm wheel, wherein the worm is a multi-lead worm, and the worm wheel is a helical spur gear. ,The lead angle of one tooth surface of the worm tooth portion at the center of the meshing range of the worm tooth portion and the wheel tooth portion is set to be smaller by a predetermined amount than the twist angle of the wheel tooth portion at the center portion. By making the lead angle of the other tooth surface a predetermined amount larger than the twist angle of the wheel tooth at the center,The worm tooth portion and the wheel tooth portion are arranged so that the center line of the tooth gap between the worm tooth portions in the central portion coincides with the center line of the wheel tooth portion.The center line of the tooth gap between the worm tooth portion in the center portion and the wheel, with the lead angle of one and the other tooth surface of the worm tooth portion in the center portion of the meshing range of the worm tooth portion and the wheel tooth portion as described above Position the worm teeth and wheel teeth so that the center line of the teeth matches.By arranging, the contact position between one worm tooth surface and the wheel tooth surface and the contact position between the other worm tooth surface and the wheel tooth surface are both in the direction of the teeth of the wheel tooth portion. The position is shifted by about the same distance from the center position. As the lead angle difference between the worm tooth surfaces increases, the deviation of one and the other abutment position with respect to the center position in the tooth line direction of the wheel tooth portion increases in a similar manner. At the same time, each wheel tooth surface comes into contact with each corner at the end of the tooth trace direction. In this case, if the worm wheel is not a helical spur gear, the difference in the lead angle between the two worm tooth surfaces is that one worm tooth surface is located at the center of the tooth direction of the wheel tooth portion. This is about twice as much as in the case of the prior art in which only the other worm tooth surface comes into contact with the other wheel tooth surface at the corner portion at the end of the tooth trace direction. However, in the present invention, the worm wheel is a helical spur gear, which increases the crowning formed on the wheel tooth surface, so that the contact position of each worm tooth surface with respect to each wheel tooth surface is the tooth of each wheel tooth surface. The difference between the lead angles of the worm tooth surfaces when reaching the end of the streak direction is further increased to a value more than double that of the conventional technique using a normal worm wheel that is not a helical spur gear. .
  In the worm gear device according to the first aspect of the present invention, as described in the second aspect, the lead angle of one tooth surface of the worm tooth portion in the central portion of the meshing range of the worm tooth portion and the wheel tooth portion is the wheel tooth in the central portion. In addition to making the lead angle of the other tooth surface of the worm tooth portion in the same central portion a predetermined amount larger than the twist angle of the wheel tooth portion in the central portion, By adjusting the crossing angle between the center axis of the worm wheel and the center axis of the worm wheel, the center line of the tooth gap between the worm teeth at the center and the center line of the wheel tooth coincide with each other. A tooth part may be arranged. Even in this manner, as in the first aspect of the invention, the contact position between one worm tooth surface and the wheel tooth surface and the contact position between the other worm tooth surface and the wheel tooth surface are both wheel. The difference between the lead angle of the worm tooth surfaces when the contact position reaches the end of the tooth tooth direction of each wheel tooth surface is approximately the same distance from the center position of the tooth tooth direction of the tooth portion. In other words, the value is more than twice that of the prior art using a normal worm wheel that is not a spur gear.
[0011]
  According to a third aspect of the present invention, there is provided a worm gear device comprising a worm wheel and a worm having a worm tooth portion meshing with a wheel tooth portion of the worm wheel, wherein the worm is a multi-lead worm. A helical spur gear,By adjusting the crossing angle between the worm center axis and the worm wheel center axis,The meshing range of the worm teeth and wheel teethThe centerline of the tooth gap between the worm teeth at the center is matched with the centerline of the wheel teethThe worm tooth portion and the wheel tooth portion are arranged. The invention of claim 3 is also claimed in claim 1.As in the case of the present invention, the abutting position between one worm tooth surface and the wheel tooth surface and the abutting position between the other worm tooth surface and the wheel tooth surface are both center positions in the tooth line direction of the wheel tooth portion. The difference between the lead angles of the worm tooth surfaces when the contact position reaches the end of the tooth tooth direction of each wheel tooth surface is a normal worm wheel that is not a helical spur gear. The value is more than twice that of the conventional technique using.
[0012]
The worm gear device of the inventions of the preceding paragraphs is used to configure a power assist portion of an electric power steering device in which a worm wheel is connected to a steering shaft, and the worm is rotationally driven by an electric motor to apply assist force to the steering shaft. Is preferred.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A first embodiment in which the worm gear device according to the present invention is applied to an electric power steering device will be described below with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the power assist unit of the electric power steering apparatus includes a worm wheel 30 connected to a steering shaft 18 rotated by a steering handle, and a worm meshing with a wheel tooth portion 31 of the worm wheel 30. It comprises a cylindrical worm 20 having tooth portions 21 and an electric motor 16 that rotationally drives the worm 20, and these are supported by a housing 10 fixed to the steering column. The worm 20 and the worm wheel 30 constitute the worm gear device of the present invention. Although the crossing angle between the central axis O1 of the worm 20 and the central axis O2 of the worm wheel 30 is a right angle in this embodiment, it is not necessarily limited to this. The control device for the electric power steering device operates the electric motor 16 based on the steering torque detected by the torque sensor provided on the steering shaft 18, and applies assist force to the steering shaft 18 via the worm 20 and the worm wheel 30. give. As will be described later, the central portion M of the meshing range between the tooth portions 21 and 31 of the worm 20 and the worm wheel 30 is usually the tooth height of the tooth portions 21 and 31 on the line L orthogonal to the central axes O1 and O2. Near the center.
[0014]
Both ends of the worm 20 are supported by the housing 10 via ball bearings 11, and the tip 20 a of the worm 20 is slidably coupled to the output shaft of the electric motor 16. An elastic member 12 including a pair of deformed disc springs 12 is interposed between the snap ring 13 locked to the shaft portion on the tip 20a side of the worm 20 and the inner ring of one ball bearing 11, and A nut 14 that is in contact with the inner ring of the other ball bearing 11 is screwed into a threaded portion 20 b formed at the tip of the shaft portion that is the other end side of the worm 20. If the nut 14 is screwed in the state where the rotation of the worm 20 is prevented by the two chamfered portion 20c formed at the tip of the screw portion 20b, the elastic member 12 is bent and the worm 20 moves to the right and the nut 14 can be returned. For example, the bending of the elastic member 12 is restored, and the worm 20 moves to the left, whereby the axial position is adjusted. As shown in FIG. 2, the worm 20 is a double-lead worm having two worm tooth surfaces 22 and 23 on both sides of the worm tooth portion 21 having different lead angles, and the tooth thickness of the worm tooth portion 21 decreases toward the right side. The width of the tooth gap 24 increases as it goes to the right. Therefore, the backlash between the worm 20 and the worm wheel 30 decreases when the nut 14 is screwed and the worm 20 is moved to the right, and increases when the nut 14 is loosened and moved to the left.
[0015]
In this type of worm gear device, it is necessary to adjust the backlash between the worm 20 and the worm wheel 30 when the meshing portion is worn or worn at the time of assembly or after being used to some extent. By moving the worm 20 in this way, it can be adjusted very easily. Further, the impact torque applied to the steering shaft 18 so as to compress the elastic member 12 can be buffered by the elastic member 12.
[0016]
  The worm wheel 30 of this embodiment is an ordinary helical spur gear, and the twist angle at the central portion M of the meshing range with the worm 20 is β0. This worm wheel 30 isWarm 20The cross-sectional shape of each wheel tooth portion 31 on the cross section including the central axis O1 (that is, the paper surface of FIG. 2) is symmetric with respect to the center line of the wheel tooth portion 31 (see, for example, line L in FIG. 2). It may be molded by forging, sintering, synthetic resin injection or the like, or may be cut by a standard hob.
[0017]
In addition, when the lead angle difference between the worm tooth surfaces 22 and 23 is βd, the lead angle β1 of one worm tooth surface 22 is βd / 2 with respect to the twist angle β0 of the worm wheel 30. The lead angle β2 of the other worm tooth surface 23 is increased by βd / 2. Each of the lead angles β1, β2 and the torsion angle β0 may be a value at the center portion M of the meshing range of the tooth portions 21, 31 of the worm wheel 30.
[0018]
Further, the pressure angles α1 and α2 of the worm tooth surfaces 22 and 23 are set such that the normal pitches of the worm tooth surfaces 22 and 23 are equal to each other and the normal pitches of the wheel tooth surfaces 32 and 33 are equal to each other. I.e.
Figure 0004449181
Where d: radius of the cylindrical surface including the central portion M of the meshing range centered on the central axis O1 of the worm 20
n: Number of worms 20
It is determined that These pressure angles α1, α2 and normal pitches are values on the cross section including the central axis O1 of the worm 20.
[0019]
In a state where the worm 20 and the worm wheel 30 are engaged with each other, as shown in FIG. 2, the first pitch line Lp1 on the worm 20 side and the worm wheel 30 with respect to one worm tooth surface 22 and the wheel tooth surface 32. The first pitch circle Cp1 on the side makes rolling contact on a line L perpendicular to the central axes O1 and O2 of the worm 20 and the worm wheel 30, and the contact point of these tooth surfaces 22 and 32 (the actual contact point is 2 moves along the action line La1 at a position shifted from the cross section of FIG. 2 in the direction of the tooth trace (see FIG. 3). Similarly, for the other worm tooth surface 23 and the other wheel tooth surface 33, the second pitch line Lp2 on the worm 20 side and the second pitch circle Cp2 on the worm wheel 30 side are in rolling contact with each other on the line L, The contact point between the tooth surfaces 23 and 33 moves along the action line La2. The rolling contact point between the first pitch circle Cp1 and the first pitch line Lp1 and the rolling contact point between the second pitch circle Cp2 and the second pitch line Lp2 are not coincident but close to each other, The center portion M of the meshing range includes both contact points on the line L. In this embodiment, the center portion M is near the center of the tooth height, but if the positions of the pitch circles Cp1, Cp2 and pitch lines Lp1, Lp2 are moved by changing the tooth profile, the center portion M moves accordingly.
[0020]
FIG. 3 is a cross section taken along the line AA passing through the contact point of each of the tooth surfaces 22, 32, 23, 33 shown in FIG. 2, and the worm tooth portion 21 is centered on the central axis O 1 of the worm 20. The cross section along the cylindrical surface containing the center part M of the meshing range of the wheel tooth part 31 is shown. Although there are a plurality of cylindrical surfaces in this case, FIG. 3 shows a cross section along each cylindrical surface expanded and connected to a plane. Since the worm wheel 30 is a helical spur gear, the crowning formed in the cross section of the wheel tooth surface 32.33 shown in FIG. 3 is compared with the conventional worm wheel 30A in which the hob is fed from the radial direction and cut. And the degree of curvature of the cross section of each tooth surface 32, 33 is large (therefore, the radius of curvature is small). The direction of the center line Q of the wheel tooth portion 31 at the center portion M of the meshing range is the same as that in the prior art shown in FIGS.
As described above, in the worm 20, the lead angle β1 of one worm tooth surface 22 is made smaller by βd / 2 than the twist angle β0 of the worm wheel 30, and the lead angle β2 of the other worm tooth surface 23 is twisted. It is made larger by βd / 2 than the angle β0. Thereby, as shown in FIG. 3, the center line P of the tooth gap 24 between the worm tooth portions 21 in the center portion M and the center line Q of the wheel tooth portion 31 coincide with each other, The abutment position between the wheel tooth surfaces 32 and the abutment position between the other worm tooth surface 23 and the wheel tooth surface 33 are respectively indicated by reference numerals C1 and C2 in the direction of the tooth trace of the wheel tooth portion 31. The position is shifted by about the same distance from the center position.
[0021]
As the difference between the lead angles of the worm tooth surfaces 22 and 23 increases, the displacement of each contact position C1 and contact position C2 with respect to the center position in the tooth line direction of the wheel tooth portion 31 increases in a similar manner. At the same time, it reaches the corner of the wheel tooth portion 31 at the end of the tooth line direction. If the worm wheel 30 is not a helical spur gear (the same as the prior art shown in FIG. 6 (b)), the difference between the lead angles of the worm tooth surfaces 22 and 23 at this time is 6 (b), one worm tooth surface 22A is in contact with one wheel tooth surface 32A of the worm wheel 30A at the center position in the tooth line direction of the wheel tooth portion 31A, and only the other worm tooth surface 23C is a tooth. This is about twice as much as in the case of the prior art that comes into contact with the other wheel tooth surface 33A at the corner at the end of the streak direction.
[0022]
However, in this embodiment, the worm wheel 30 is a helical spur gear, which increases the crowning formed on the wheel tooth surfaces 32, 33, so that each worm tooth surface 22, The difference between the lead angles of the worm tooth surfaces 22 and 23 when the contact position of the wheel 23 reaches the end of the tooth tooth direction of each wheel tooth surface 32 and 33 further increases, as shown in FIG. The value is more than twice that of the prior art using a normal worm wheel 30A that is not a helical spur gear. Until then, the contact state at each of the contact positions C1 and C2 is the same, and therefore the power transmission characteristics accompanied by the slip are the same in the forward direction and the reverse direction, and the electric power steering as shown in FIG. When applied to the apparatus, the steering torque characteristics do not differ between when the steering wheel is turned to the right and when it is turned to the left.
[0023]
As described above, according to this embodiment, the left and right steering characteristics of the electric power steering apparatus are different until the difference in the lead angle between the worm tooth surfaces 22 and 23 exceeds the value of the conventional technique. Therefore, the backlash adjustment range can be expanded by increasing the difference between the lead angles of the worm tooth surfaces 22 and 23 without causing a sense of incongruity due to the difference in steering direction. In addition, after the contact position of each worm tooth surface 22 and 23 and the wheel tooth surface 32 and 33 reaches the corner | angular part of the end of the wheel tooth surface 32 and 33, the surface pressure of a contact position rises. Unstable frictional characteristics and increased wear are not suitable for practical use.
[0024]
Further, in this embodiment, an ordinary helical spur gear is used as the worm wheel 30, and die forming by cold die forging, sintering, synthetic resin injection, etc. is possible. Can be reduced.
[0025]
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. In the first embodiment described above, the lead angle β1 of one worm tooth surface 22 is smaller than the twist angle β0 of the wheel tooth portion 31 of the worm wheel 30, and the lead angle β2 of the other worm tooth surface 23 is the twist angle β0. In the second embodiment, the worm 20 is an ordinary multi-lead worm 20C in which the difference between the lead angles of both the tooth surfaces 22A and 23C is increased as described in FIG. 6B. I use it. The worm wheel 30 is the same normal helical spur gear as in the first embodiment. In FIG. 6 (b), the central axis O1 of the worm 20C and the central axis O2 of the worm wheel 30 are orthogonal to each other, and the contact position between one worm tooth surface 22A and the wheel tooth surface 32 is denoted by reference numeral C3. Thus, the wheel tooth portion 31 is located at the center position in the tooth line direction, and the contact position between the other worm tooth surface 23C and the wheel tooth surface 33 is the corner of the wheel tooth portion 31 at the end of the tooth line direction as indicated by reference numeral C6. is there.
[0026]
However, in the second embodiment, as shown in FIG. 4, the lead angle of each worm tooth surface 22A, 23C from the position N where the central axis O1 of the worm 20C is orthogonal to the central axis O2 of the worm wheel 30. It is rotated counterclockwise by half the difference βd. Accordingly, the worm tooth portion 21C of FIG. 6B is also rotated counterclockwise by half the lead angle difference βd, and the center line P of the tooth groove 24 between the worm tooth portions 21 in the center portion M and the wheel are rotated. The center line Q of the tooth portion 31 coincides, and the contact position between one worm tooth surface 22A and the wheel tooth surface 32 is away from the center position in the tooth line direction of the wheel tooth portion 31, and the other worm tooth surface 23C The contact position between the wheel tooth surfaces 33 approaches the center position in the tooth line direction of the wheel tooth part 31, and each contact position is the tooth line direction of the wheel tooth part 31 as indicated by reference numerals C1 and C2 in FIG. The position is shifted by about the same distance from the center position.
[0027]
Also in the second embodiment, as the lead angle difference between the worm tooth surfaces 22 and 23 increases, the contact positions of the worm tooth surfaces 22 and 23 are substantially the same as the tooth line direction of the wheel tooth portion 31. It approaches the corner of the end and reaches this corner almost simultaneously. The difference between the lead angles of the worm tooth surfaces 22 and 23 when reaching this corner exceeds twice that of the prior art shown in FIG. 6 (b), as in the first embodiment. Value. Therefore, the friction characteristics at one contact position and the other contact position between the worm tooth portion 21 and the wheel tooth portion 31 are different, and the power transmission direction is different between the forward direction and the reverse direction. The difference between the lead angles of the worm tooth surfaces 22 and 23 up to the same level also increases, and if this is used in an electric power steering device, the back without causing a sense of incongruity due to the difference in steering direction. Rush adjustment range can be expanded.
[0028]
In each of the above-described embodiments, the center line P of the tooth gap 24 between the worm tooth portions 21 in the center portion M of the meshing range and the center line Q of the wheel tooth portion 31 are made to exactly match. However, the center line P and the center line Q need only be substantially coincident with each other, so that the backlash adjustment range can be expanded without causing a sense of incongruity due to a difference in steering direction. In each of the above-described embodiments, two worms have been described. However, the present invention can also be applied to one or three or more multiple worms.
[0029]
In the present invention, the center line P and the center line Q are first brought close to each other in the manner of the first embodiment, and then the center line P and the center line Q are made to coincide with each other in the manner of the second embodiment. It is also possible to implement.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the contact position of the worm tooth surface with respect to the wheel tooth surface is the wheel until the difference between the lead angles of both worm tooth surfaces exceeds twice the value of the prior art. The teeth will not reach the end of the tooth trace direction until then, the contact state at each abutment position is the same, and the power transmission characteristics do not differ between the forward direction and the reverse direction. The backlash adjustment range can be expanded without causing the problem that the direction and the reverse direction are different. Further, since the worm wheel is a helical spur gear, it can be molded, thereby reducing the manufacturing cost of the worm gear device.
[0031]
Further, according to the power assist portion of the electric power steering configured by such a worm gear device, the difference between the lead angles of both worm tooth surfaces exceeds the value of the conventional technology by two times. Since the left and right steering characteristics do not differ, the backlash adjustment range can be widened without causing a sense of incongruity due to the difference in steering direction.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main part of a power assist portion of an electric power steering apparatus employing a first embodiment of a worm gear device according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a main part of the worm gear device shown in FIG.
FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
FIG. 4 is a view showing a second embodiment of the worm gear device according to the present invention.
FIG. 5 is a partial cross-sectional view corresponding to FIG. 2 of the prior art using an ordinary worm that does not have multiple leads.
FIG. 6 is a partial cross-sectional view corresponding to FIG. 2 of the prior art using a multi-lead worm.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 ... Electric motor, 18 ... Steering shaft, 20 ... Worm, 21 ... Worm tooth part, 22, 23 ... Worm tooth surface, 24 ... Tooth groove, 30 ... Worm wheel, 31 ... Wheel tooth part, M ... Center of meshing range , O1... Worm central axis, O2 worm wheel central axis, P worm tooth gap center line, and Q tooth wheel center line.

Claims (4)

ウォームホイールと、このウォームホイールのホイール歯部と噛合するウォーム歯部を有するウォームとからなり、前記ウォームは複リードウォームとしてなるウォームギヤ装置において、前記ウォームホイールははすば平歯車とし、前記ウォーム歯部とホイール歯部の噛み合い範囲の中央部における前記ウォーム歯部の一方の歯面のリード角は前記中央部における前記ホイール歯部のねじれ角よりも所定量だけ小とし、前記中央部における前記ウォーム歯部の他方の歯面のリード角は前記中央部における前記ホイール歯部のねじれ角よりも前記所定量だけ大とすることにより、前記中央部における前記ウォーム歯部の間の歯溝の中心線と前記ホイール歯部の中心線とが一致するように前記ウォーム歯部およびホイール歯部を配置したことを特徴とするウォームギヤ装置。A worm gear device comprising a worm wheel and a worm having a worm tooth portion meshing with a wheel tooth portion of the worm wheel, wherein the worm is a double lead worm, wherein the worm wheel is a helical spur gear, and the worm tooth The lead angle of one tooth surface of the worm tooth portion at the central portion of the meshing range of the wheel portion and the wheel tooth portion is smaller than the twist angle of the wheel tooth portion at the central portion by a predetermined amount, and the worm at the central portion is by lead angle of the other tooth face of the teeth of the large by the predetermined amount than the helix angle of the wheel teeth in the central portion, the tooth groove between the worm tooth portion before Symbol in central portion The worm tooth portion and the wheel tooth portion are arranged so that the center line matches the center line of the wheel tooth portion. Worm gear device according to symptoms. 前記ウォーム歯部とホイール歯部の噛み合い範囲の中央部における前記ウォーム歯部の一方の歯面のリード角は前記中央部における前記ホイール歯部のねじれ角よりも所定量だけ小とし、前記中央部における前記ウォーム歯部の他方の歯面のリード角は前記中央部における前記ホイール歯部のねじれ角よりも前記所定量だけ大とするのに加え、前記ウォームの中心軸線と前記ウォームホイールの中心軸線の交差角度を調整することにより、前記中央部における前記ウォーム歯部の間の歯溝の中心線と前記ホイール歯部の中心線とが一致するように前記ウォーム歯部およびホイール歯部を配置したことを特徴とする請求項１に記載のウォームギヤ装置。 The lead angle of one tooth surface of the worm tooth portion in the central portion of the meshing range of the worm tooth portion and the wheel tooth portion is smaller than the twist angle of the wheel tooth portion in the central portion by a predetermined amount, and the central portion In addition to the lead angle of the other tooth surface of the worm tooth portion being larger than the twist angle of the wheel tooth portion in the central portion by the predetermined amount, the worm central axis and the worm wheel central axis by adjusting the angles of intersection, before Symbol disposing the worm teeth and the wheel teeth as the tooth space center line and the center line of the wheel teeth match between the worm teeth in the central portion The worm gear device according to claim 1, wherein ウォームホイールと、このウォームホイールのホイール歯部と噛合するウォーム歯部を有するウォームとからなり、前記ウォームは複リードウォームとしてなるウォームギヤ装置において、前記ウォームホイールははすば平歯車とし、前記ウォームの中心軸線と前記ウォームホイールの中心軸線の交差角度を調整することにより、前記ウォーム歯部とホイール歯部の噛み合い範囲の中央部における前記ウォーム歯部の間の歯溝の中心線と前記ホイール歯部の中心線とが一致するように前記ウォーム歯部およびホイール歯部を配置したことを特徴とするウォームギヤ装置。 A worm gear device comprising a worm wheel and a worm having a worm tooth portion meshing with a wheel tooth portion of the worm wheel, wherein the worm is a double lead worm, wherein the worm wheel is a helical spur gear , By adjusting the crossing angle of the central axis of the worm wheel and the central axis of the worm wheel, the center line of the tooth gap between the worm tooth part and the wheel tooth part in the center of the meshing range of the worm tooth part and the wheel tooth part the worm teeth and wherein the to roux Omugiya device in that a wheel teeth such that the center line matching. 前記ウォームホイールをステアリングシャフトに連結し、前記ウォームを電動モータで回転駆動して前記ステアリングシャフトにアシスト力を与える電動パワーステアリングのパワーアシスト部を構成していることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のウォームギヤ装置。  2. The power assist portion of an electric power steering system, wherein the worm wheel is connected to a steering shaft, and the worm is rotationally driven by an electric motor to apply an assist force to the steering shaft. 4. The worm gear device according to any one of items 3.
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