JP4699201B2 - ウォーム歯車 - Google Patents
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Description
実施例1につき図1ないし図20に基づき説明する。図1は本願ウォーム歯車を適用した電動パワーステアリング装置の全体構成を示す斜視図である。電動パワーステアリング装置は、トルクセンサ9、モータハウジング6、ウォームハウジング7、モータ20を有する。入力軸1の軸方向をx軸とし、ピニオン軸2と反対方向を正とする。
図2は、電動パワーステアリング装置の軸方向断面図である。入力軸1とピニオン軸2はトーションバー3により一体とされ、ピニオン軸2にはウォームホイール100が組み付き、x軸正方向からウォームハウジング7に格納されている。また、ウォームハウジング7にはモータハウジング6が組み付けられている。
図4はウォームシャフト200の径方向正面図、図5はウォームシャフト200の歯部210におけるC−C断面図(歯部210に対する直角方向断面図)、図6は従来例のウォームシャフトの歯部210'に対する直角方向断面図である。
(正面図及び断面図)
図7はウォームホイール100の正面図、図8はウォームホイール100のA−O−B断面図、図9は歯部101のD−D断面図である。ウォームホイール100は金属歯車である芯金110にナイロン系樹脂の被覆部120を施された歯車であり、被覆部120は芯金110の歯部全周にわたって被覆されている。芯金110は切削により形成してもよいし、焼結により形成してもよい。
図11、図12は噛合い時における軸方向拡大断面図である。図11はウォームシャフト200の軸方向、図12はウォームホイール100の軸方向における断面図である。
図13は従来例と本願におけるウォームシャフト200'、200の加工工程の対比を示す図である。
従来例、本願ともに切削加工により歯溝212、212'を形成する。
本願では、切削工程の後、熱処理を行うことなく仕上げ工程を行う。本願ではローラバニッシング等を用いて表面仕上げを行う。一方、従来例では切削の後熱処理(浸炭焼入れ)を行って表面を硬化させた後、研削によって仕上げを行う。
図14はウォームギヤの斜視図である。ウォームホイールの径方向に対するウォームシャフトの軸の噛合角をθとし、ウォームホイールの径方向とウォームシャフトの軸方向が一致する位置をθ=0°とする。また、ウォームホイールに対するウォームシャフトの軸方向位置をyとし、ウォームホイールの歯とウォームシャフトの歯がずれなく噛合っている位置をy=0とする。
図15、図16はそれぞれニーマン歯型、従来歯型における噛合角θと伝達トルク損失の関係を示す図である。ウォームホイールの半径の大、小の場合をそれぞれ示す。また、図17はウォームホイール切削加工の範囲の曲率半径Rとウォームシャフトの外径半径rの比R/rと許容最大噛合角θmaxとの関係である。
図18、図19はそれぞれニーマン歯型、従来歯型における噛合い位置yと伝達トルク損失の関係を示す図である。ウォームホイールの半径の大、小の場合をそれぞれ示す。また、図20はウォームホイール切削加工の範囲の曲率半径Rとウォームシャフトの外径半径rの比R/rと許容最大位置誤差ymaxとの関係である。
本願実施例では、歯型が凹円弧状を有するウォームシャフトと、歯型が前記凹円弧状に対応する凸円弧状を有し、この歯型を形成する切削加工の範囲の曲率半径が前記ウォームシャフトとの噛合い領域の曲率半径よりも大きいウォームホイールとを備え、前記歯型が凸円弧状のウォームホイールの歯型を形成する切削加工の範囲の曲率半径と前記ウォームシャフトとの噛合い領域の曲率半径との半径比を第1の半径比とし、この第1の半径比の変化に対する前記ウォームホイールに対する前記ウォームシャフトの軸方向位置ずれ誤差の最大許容量の変化の関係を第1の特性線とし、歯型が直線状のウォームホイールの歯型を形成する切削加工の範囲の曲率半径と、歯型が直線状のウォームシャフトとの噛合い領域の曲率半径との半径比を第2の半径比とし、この第2の半径比の変化に対する前記ウォームホイールに対する前記ウォームシャフトの軸方向位置ずれ誤差の最大許容量の変化の関係を第2の特性線とし、前記第1の特性線と前記第2の特性線は交点を有し、前記第1の半径比を、前記交点よりも前記軸方向位置ずれ誤差の最大許容量が大きい領域に設けた。
以上、本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
前記ウォームシャフトは金属材料によって形成され、
前記ウォームホイールは樹脂材料によって形成されること
を特徴とするウォーム歯車。
前記ウォームホイールは金属材料によって形成された芯金と、
この芯金の外周側に設けられ、樹脂材料によって形成されて前記ウォームシャフトと噛合う歯型を有する歯部と
から構成され、
前記芯金は、前記歯部の歯底よりも歯先方向に延設された芯金を有すること
を特徴とするウォーム歯車。
前記ウォームホイールは、強化繊維を含まない樹脂材料によって形成されること
を特徴とするウォーム歯車。
前記ウォームシャフトは、塑性加工により表面仕上げされること
を特徴とするウォーム歯車。
前記切削加工の範囲の曲率半径と前記ウォームホイールとウォームシャフトとの噛合い領域の曲率半径は、約5対3であること
を特徴とするウォーム歯車。
前記電動モータを駆動制御する電動機制御手段と、
前記電動モータの出力軸に設けられ、歯型が凹円弧形状を有するウォームシャフトと、
前記操舵機構に設けられ、前記ウォームシャフトと噛合うことにより前記電動モータの操舵アシスト力を前記操舵機構に伝達し、歯型が前記凹円弧形状に対応する凸円弧形状を有し、この歯型を形成する切削加工の範囲の曲率半径が前記ウォームシャフトとの噛合い領域の曲率半径よりも大きいウォームホイールと
を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2 ピニオン軸
3 トーションバー
4 制御回路基板
5 トルクセンサハウジング
6 モータハウジング
7 ウォームハウジング
8 回転角度センサ
9 トルクセンサ
20 モータ
100 ウォームホイール
101 歯部
102 凹部
110 芯金
111 歯芯部
120 被覆部
200 ウォームシャフト
210 歯部
210 歯溝
212 歯先
Claims (1)
- 歯型が凹円弧状を有するウォームシャフトと、
歯型が前記凹円弧状に対応する凸円弧状を有し、この歯型を形成する切削加工の範囲の曲率半径が前記ウォームシャフトとの噛合い領域の曲率半径よりも大きいウォームホイールと
を備え、
前記歯型が凸円弧状のウォームホイールの歯型を形成する切削加工の範囲の曲率半径と前記歯型が凹円弧状のウォームシャフトとの噛合い領域の曲率半径との半径比を第1の半径比とし、この第1の半径比の変化に対する前記歯型が凸円弧状のウォームホイールに対する前記歯型が凹円弧状のウォームシャフトの軸方向位置ずれ誤差の最大許容量の変化の関係を第1の特性線とし、
歯型が直線状のウォームホイールの歯型を形成する切削加工の範囲の曲率半径と、歯型が直線状のウォームシャフトとの噛合い領域の曲率半径との半径比を第2の半径比とし、この第2の半径比の変化に対する前記歯型が直線状のウォームホイールに対する前記歯型が直線状のウォームシャフトの軸方向位置ずれ誤差の最大許容量の変化の関係を第2の特性線とし、
前記第1の特性線と前記第2の特性線は交点を有し、
前記第1の半径比を、前記交点よりも前記軸方向位置ずれ誤差の最大許容量が大きい領域に設けたこと
を特徴とするウォーム歯車。
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