JP5757100B2 - ウォームホイール及びその製造方法並びに電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
バックラッシに起因する歯打ち音を低減するために、特許文献1では、ギヤ部を軸方向に分割されて軸方向に相対移動可能な一対の半体で構成し、前記半体を付勢部材によって接近する方向に付勢している。また、特許文献2では、ウォームホイール全体を、軸方向に分割されて軸方向に相対移動可能な一対の半体で構成し、付勢部材によって前記半体を互いに接近する方向に付勢している。
また、請求項3のように、前記金属製の前記歯部を、軸方向に分割された一対の半体(51,52)で構成し、前記一対の半体間に介在し、両半体を連結した弾性体(40)を備え、前記一対の半体間に、前記周溝が形成されている場合がある。
また、請求項5のように、前記周溝は、歯底に向かうにしたがって幅が拡がる幅広部(138;338)を含む場合がある。
また、請求項7の発明は、鍛造により形成された歯面を含み、単一の材料で一体に形成された金属製の歯部と、前記歯部の軸方向の中央部を横切る周溝と、を備え、前記歯面の軸方向の中央部が、前記周溝によって欠落しており、前記周溝は、歯底に向かうにしたがって幅が広くなる幅広部を含むウォームホイールの製造方法であって、製造用中間体(M)の歯部(M2)の歯先(M3)を加圧することにより、前記製造用中間体の周溝(M1)の入口の幅を狭めて、前記幅広部を得るウォームホイールの製造方法を提供する。
また、請求項3の発明によれば、歯部を、軸方向に分割されて弾性体で連結された一対の半体で構成し、一対の半体間に周溝を形成したので、金属製の歯部を軸方向からの鍛造で容易に形成することができ、また、歯部を横切る周溝を有するウォームホイールを容易に形成することができる。弾性体としては、射出成形のときに一対の半体に固定される樹脂であってもよい。
また、請求項5の発明によれば、幅広部を有する周溝に十分な潤滑剤を保持することができ、潤滑性をより向上することができる。
また、請求項7の発明によれば、周溝が形成された製造用中間体の歯部の歯先を加圧することにより、周溝の入口の幅を狭めて、容易に幅広部を形成することができる。
図1は本発明の一実施の形態のウォームホイールが適用された電動パワーステアリング装置1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。
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。
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。
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としてのウォームホイール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とウォームホイール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およびウォームホイール31の歯面間には、潤滑剤が介在している。
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によってウォームホイール31が回転駆動され、ウォームホイール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。
また、ウォームホイール31は、歯部32の軸方向X1の中央部を当該ウォームホイール31の全周にわたって横切る周溝34とを備えている。周溝34は、各歯部32の歯先35から歯底36まで達している。これにより、各歯部32の歯面37は、周溝34の両側に配置された一対の部分37a,37bに分割されている。
複数の歯部32を含むウォームホイール31の全体が単一の材料(例えばS25C等の鋼)で一体に形成されている。歯面37は鍛造により形成されている。
したがって、歯面37の潤滑性が向上する。潤滑性が向上するので、大型化せずとも耐久性を向上することができ、可及的にウォームホイール31の小型化を達成することができる。また、周溝34の形成による材料低減によって、ウォームホイール31をより小型化を達成することができる。ひいては、小型、安価であり且つ強度および耐久性に優れた減速機構19および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。
したがって、本実施の形態の周溝34は、領域E1を含むように形成されることが好ましい。これにより、周溝34によって歯面37の軸方向X1の中央部とウォーム20との噛み合いが回避される。また、歯面37において、周溝34の両側の部分37a,37b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37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。
また、ウォームホイール31では、一方向からの鍛造のときにアンダーカットとなるおそれのある部分(歯面37の軸方向X1の中央部)が、欠落した構成であるので、鍛造によって歯面37を容易に形成することができる。
具体的には、図6に示すように、深さに拘らず幅が一定である周溝M1が形成された製造用中間体Mの、歯部M2の歯先M3を加圧することにより、図中、一点鎖線で示すように、周溝M1の両壁を内側へ迫り出させて、周溝M1の入口の幅を狭め、図5に示すような幅広部138を有するウォームホイール131を得る。図6では、示されていないが、製造用中間体Mが軸方向X1に拡がらないように、製造用中間体Mの軸方向X1の端面が両側から押さえられている必要がある。
次いで、図7は本発明のさらに別の実施の形態のウォームホイールの要部の断面図である。本実施の形態が図5の実施の形態と異なるのは下記である。すなわち、図5の実施の形態では、ウォームホイール131の歯溝133が、軸方向X1に開放していなかった。これに対して、本実施の形態では、ウォームホイール231の歯溝233が、軸方向X1の両側に開放している。ウォームホイール231は単一の材料(例えばS25C等の鋼)で一体に形成されている。
本実施の形態によれば、小型、安価で強度、耐久性に優れたウォームホイール331を実現することができる。しかも、環状をなす歯部332を、軸方向X1に分割されて弾性体40で連結された一対の半体51,52で構成し、一対の半体51,52間に周溝334を形成したので、アンダーカット部分の有無に拘らず、金属製の歯部332の歯面337を軸方向に鍛造して形成することが可能となる。また、歯部332を横切る周溝334を有するウォームホイール331を容易に形成することができる。
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、図8の実施の形態において、一対の半体51,52の位置をウォームホイール331の回転方向にずらして配置しておいてもよいし、また軸方向C1にずらしておいてもよい。これらの場合、ウォームホイール331がウォーム20と噛み合ったときに弾性体40が弾性変形する。その弾性体40の復元力によって、歯面337の部分337a,337bを確実にウォーム20の歯面に隙間なく押し当てることができ、偏当たりの発生を防止することができる。
Claims (7)
- 歯面を含む金属製の歯部と、
前記歯部の軸方向の中央部を横切る周溝と、を備え、
前記歯面の軸方向の中央部が、前記周溝によって欠落しており、
前記歯面において、前記歯面のなすウォームホイール歯形およびウォームの接触線と、前記ウォームの滑り方向とのなす角度が閾値以下である領域が、前記周溝によって欠落しているウォームホイール。 - 請求項1において、前記歯部は、単一の材料で一体に形成されており、
前記歯面は、鍛造により形成されているウォームホイール。 - 請求項1において、
前記金属製の前記歯部を、軸方向に分割された一対の半体で構成し、
前記一対の半体間に介在し、両半体を連結した弾性体を備え、
前記一対の半体間に、前記周溝が形成されているウォームホイール。 - 請求項1から3の何れか1項において、前記周溝は、歯底に達しており、
前記歯面は、前記周溝の両側に配置された一対の部分に分割されているウォームホイール。 - 請求項1から4の何れか1項において、前記周溝は、歯底に向かうにしたがって幅が拡がる幅広部を含むウォームホイール。
- 請求項1から5の何れか1項に記載のウォームホイールとウォームとを含む減速機構を介して、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。
- 鍛造により形成された歯面を含み、単一の材料で一体に形成された金属製の歯部と、
前記歯部の軸方向の中央部を横切る周溝と、を備え、
前記歯面の軸方向の中央部が、前記周溝によって欠落しており、
前記周溝は、歯底に向かうにしたがって幅が広くなる幅広部を含むウォームホイールの製造方法であって、
製造用中間体の歯部の歯先を加圧することにより、前記製造用中間体の周溝の入口の幅を狭めて、前記幅広部を得るウォームホイールの製造方法。
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