JP5860899B2 - ウォームギヤ機構 - Google Patents

Description

本発明は、改良されたウォームギヤ機構に関する。

電動パワーステアリング装置には、ウォームギヤ機構が用いられている。このウォームギヤ機構は、電動モータに連結されたウォームと、負荷に連結されたウォームホイールとによって構成されている。電動モータが発生したトルクは、ウォームからウォームホイールを介して負荷に伝達される。

近年、電動パワーステアリング装置の小型化及び軽量化の要請が高まるとともに、電動モータの高出力化が求められている。電動パワーステアリング装置の小型化を図るには、ウォームギヤ機構の小型化が欠かせない。しかし、電動モータが発生するトルクを下げることなく、ウォームギヤ機構を単に小型にしたのでは、ウォームの歯とウォームホイールの歯とに作用する面圧が増大してしまう。

これに対して、ウォームホイールの歯を弾性変形し易い樹脂材料、例えばガラス繊維の含有量が少ない樹脂材料で構成することによって、歯面同士の面圧を抑制することは可能である。しかし、これでは、ウォームホイールの歯の歯面に発生するクリープが進行しやすくなり、この結果、歯同士の間のバックラッシが増大する要因となり得る。バックラッシが増大すると、歯同士が当たる歯当たり音が発生しやすい。さらに、操舵感覚（操舵フィーリング）も悪化する。これに対処するには、バックラッシを調整するための調整機構を必要とする。このため、ウォームギヤ機構の構成が複雑になってしまう。

これに対して、ウォームホイールの歯の歯面に、噛み合い溝を形成する技術が、特許文献１に開示されているように知られている。特許文献１で開示されている電動パワーステアリング装置のウォームギヤ機構のウォームホイールは、樹脂製品である。このウォームホイールは、型によって成形された後に、超硬砥粒を付着した工具によって、歯の歯面に噛み合い溝が形成される。この噛み合い溝は、歯面の「歯すじ」方向の中央部に位置し、歯底から歯先へ向かって延び、歯厚方向に窪んでいる。

しかし、このような特許文献１の技術では、樹脂製のウォームホイールの歯面に発生する摩耗を抑制するには改良の余地がある。ウォームホイールの耐久性を高める技術の、更なる開発が求められている。

特開２００９−１９２０５７号公報

本発明は、ウォームホイールの耐久性を高めることができる技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明によれば、ステアリングホイールの操舵入力に基づいて電動モータが発生したトルクを、転舵用車輪に伝達するためのウォームギヤ機構に用いられ、前記電動モータに連結されるウォームに噛み合うと共に、少なくとも歯面が樹脂材料によって構 成され、前記歯面は、前記ウォームの回転に従ってウォームの歯に接触する接触点の軌跡 に基づく噛み合い凹部を有するウォームホイールの製造方法であって、前記噛み合い凹部 が、前記ウォームの歯の最凸部が接触する接触点の軌跡に対応して、前記ウォームホイールの歯面の歯すじの方向に最も窪んでいる複数の点を有すると共に、前記ウォームホイー ルの歯の歯先の部位における溝深さ、及び歯元の部位における溝深さが、その間の部位に おける溝深さよりも大きく設定されるよう、且つ、前記複数の点を繋ぐ線が、前記ウォームホイールの歯面の歯幅中心線に対して交差するよう、前記噛み合い凹部が、前記歯面と 共に、金型を用いた射出成形のみによって形成されていることを特徴とするウォームホイ ールの製造方法が提供される。
請求項２に係る発明によれば、ステアリングホイールの操舵入力に基づいて電動モータ が発生したトルクを、転舵用車輪に伝達するためのウォームギヤ機構であって、前記電動 モータに連結されるウォームと、前記ウォームに噛み合うウォームホイールと、を具備し ており、前記ウォームホイールは、少なくとも歯面が樹脂材料によって構成されており、 前記歯面は、前記ウォームの回転に従ってウォームの歯に接触する接触点の軌跡に基づく 噛み合い凹部を含み、前記噛み合い凹部は、前記ウォームの歯の最凸部が接触する接触点 の軌跡に対応して、前記ウォームホイールの歯面の歯すじの方向に最も窪んでいる複数の 点を有し、前記複数の点を繋ぐ線は、前記ウォームホイールの歯面の歯幅中心線に対して 交差し、前記噛み合い凹部は、前記ウォームホイールの歯の歯先の部位における溝深さ、 及び歯元の部位における溝深さが、その間の部位における溝深さよりも大きく設定されて いるウォームギヤ機構が提供される。

請求項１及び請求項２に係る発明では、ウォームホイールの歯面は、樹脂材料から成る。この歯面には、ウォームの回転に従ってウォームの歯に接触する接触点の軌跡に基づく、噛み合い凹部が形成されている。この噛み合い凹部は、ウォームの歯の最凸部が接触する接触点の軌跡に対応して、ウォームホイールの歯面の歯すじの方向に最も窪んでいる複数の点を有している。この複数の点を繋ぐ線は、ウォームホイールの歯面の歯幅中心線に対して交差している。このように、噛み合い凹部は、ウォームの歯の歯面が接触する軌跡に合わせた形状に窪んでいる。この結果、ウォームの歯面とウォームホイールの歯面との接触面積を、極めて効率良く増すことができる。歯面同士の接触面積が増すことによって、歯面に作用する面圧が低減する。従って、各歯面に発生する摩耗を抑制することができるので、ウォーム及びウォームホイールの耐久性を高めることができる。

特に、請求項１に係る発明では、噛み合い凹部は、ウォームホイールの歯面と共に、金型を用いた射出成形のみによって形成されている。金型を用いた射出成形のみによって形成された噛み合い凹部の表面は、滑らかである。従って、歯同士が滑らかに噛み合うので、噛み合いの良好なウォームギヤ機構を提供することができる。このため、電動パワーステアリング装置による操舵感覚（操舵フィーリング）を高めることができる。さらにまた、ウォームホイールの歯面に対して噛み合い凹部を形成するのに、射出成形後の追加の加工をする必要がない。噛み合い凹部の表面は、追加の加工によって荒れることはない。この表面の硬度を容易に確保することができるとともに、この表面がウォームの歯と接触するときの摩擦抵抗や、摩擦抵抗に伴う発熱を、低減することができる。ウォームギヤ機構のトルク伝達効率を高めることができる。

さらに、請求項１及び請求項２に係る発明では、噛み合い凹部の溝深さは均一ではない。つまり、ウォームホイールの歯の歯先の部位における溝深さ、及び、歯元の部位における溝深さは、その間の部位における溝深さよりも大きく設定されている。一般に、ウォームギヤ機構の歯面同士が接触し合う場合に、面圧が大きくなる部位は、ウォームホイールの歯の歯先の部位と、歯元の部位とである。これに合わせて、噛み合い凹部の溝深さを合理的に設定することによって、歯面同士の接触面積が増す。この結果、歯面に作用する面圧が低減する。従って、各歯面に発生する摩耗や発熱を抑制することができるので、ウォーム及びウォームホイールの耐久性を高めることができる。

本発明の実施例１によるウォームギヤ機構を備えた電動パワーステアリング装置の模式図である。 図１に示された電動パワーステアリング装置の全体構成図である。 図２の３−３線に沿った拡大断面図である。 図２の４−４線に沿った拡大断面図である。 図４に示されたウォームギヤ機構を拡大した断面図である。 図５に示されたウォームの歯を歯たけの方向に複数箇所で輪切りにした状態を示した図である。 図６に示されたウォームの歯の歯面がウォームホイールの歯の歯面に押し付けられている状態を示した図である。 図７に示されたウォームホイールの１つの歯を、歯面側から見た図である。 図８に示されたウォームホイールの歯の両側の歯面に実際の噛み合い凹部が形成された状態を示した図である。 図３に示されたウォームホイールの製造方法を示した図である。 本発明の実施例２によるウォームホイールの歯の両側の歯面に実際の噛み合い凹部が形成された状態を示した図である。

以下、本発明の好ましい幾つかの実施例について、添付した図面に基づいて説明する。

実施例１に係るウォームギヤ機構を備えた電動パワーステアリング装置及びウォームギヤ機構の製造方法について説明する。

図１に示されるように、実施例１による電動パワーステアリング装置１０は、車両のステアリングホイール２１から車両の転舵用車輪２９，２９（例えば前輪）に至るステアリング系２０と、このステアリング系２０に補助トルクを加える補助トルク機構４０とからなる。

ステアリング系２０は、ステアリングホイール２１にステアリングシャフト２２及び自在軸継手２３，２３を介してピニオン軸２４（回転軸２４）が連結され、ピニオン軸２４にラックアンドピニオン機構２５を介してラック軸２６が連結され、ラック軸２６の両端に左右のタイロッド２７，２７及びナックル２８，２８を介して左右の転舵用車輪２９，２９が連結されている。

ラックアンドピニオン機構２５は、ピニオン軸２４に形成されたピニオン３１と、ラック軸２６に形成されたラック３２とからなる。

ステアリング系２０によれば、運転者がステアリングホイール２１を操舵することで、操舵トルクによりラックアンドピニオン機構２５及び左右のタイロッド２７，２７を介して、左右の転舵用車輪２９，２９が操舵される。

補助トルク機構４０は、運転者がステアリングホイール２１に加えたステアリング系２０の操舵トルクを操舵トルクセンサ４１で検出し、この操舵トルクセンサ４１のトルク検出信号に基づき制御部４２で制御信号を発生し、この制御信号に基づき操舵トルクに応じた補助トルク（トルク）を電動モータ４３で発生し、この補助トルクをウォームギヤ機構４４を介してピニオン軸２４に伝達し、さらに、補助トルクをピニオン軸２４からステアリング系２０のラックアンドピニオン機構２５に伝達する。

操舵トルクセンサ４１は、ピニオン軸２４に加えられたトルクを検出し、トルク検出信号として出力し、例えば磁歪式トルクセンサによって構成される。

電動パワーステアリング装置１０によれば、運転者の操舵トルクに電動モータ４３の補助トルクを加えた複合トルクにより、ラック軸２６で転舵用車輪２９，２９を操舵することができる。つまり、電動パワーステアリング装置１０は、ステアリングホイール２１の操舵入力に基づいて電動モータ４３が発生したトルクを、ウォームギヤ機構４４を介して左右の転舵用車輪２９，２９に伝達することで車両の転舵を行う。

図２に示されるように、ハウジング５１は車幅方向に延びており、ラック軸２６を軸方向にスライド可能に収容している。ラック軸２６は、ハウジング５１から突出した長手方向両端にボールジョイント５２，５２を介してタイロッド２７，２７を連結している。

ハウジング５１は車幅方向両端にストッパ３５，３５を備えている。ボールジョイント５２，５２は、ストッパ３５，３５に対向する面にラックエンド５２ａ，５２ａ（当接端面）を有する。ラック軸２６は、ラックエンド５２ａ，５２ａがストッパ３５，３５に当たるまでの範囲で軸長手方向にスライド可能である。

図３に示されるように、電動パワーステアリング装置１０は、ピニオン軸２４、ラックアンドピニオン機構２５、操舵トルクセンサ４１及びウォームギヤ機構４４をハウジング５１に収納し、ハウジング５１の上部開口を上部カバー部５３で塞いだものである。操舵トルクセンサ４１は、上部カバー部５３に取付けられている。

ハウジング５１は、上下に延びるピニオン軸２４の上部２４ｕ、長手中央部２４ｍ及び下端２４ｄを３個の軸受（上から下方へ順に第１軸受５５、第２軸受５６、第３軸受５７）を介して回転可能に支持しており、さらに電動モータ４３を取付けるとともに、ラックガイド６０を備えている。

ラックガイド６０は、ラック３２とは反対側からラック軸２６に当てるガイド部６１と、このガイド部６１を圧縮ばね６２を介して押す調整ボルト６３とからなる、押圧手段である。

図４に示されるように、電動モータ４３は、横向きのモータ軸４３ａを備えるとともに、ハウジング５１に取付けられている。モータ軸４３ａはハウジング５１内に延びて、カップリング４５によりウォーム軸４６に連結されている。ハウジング５１は、水平に延びるウォーム軸４６の両端部を、軸受４７，４８を介して回転可能に支承している。

図３及び図４に示されるように、ウォームギヤ機構４４は、電動モータ４３で発生した補助トルクをピニオン軸２４に伝達する補助トルク伝達機構、すなわち倍力機構である。詳しく述べると、ウォームギヤ機構４４は、電動モータ４３に連結されるウォーム７０と、このウォーム７０に噛み合うウォームホイール８０とからなる。ウォームホイール８０のことを、以下「ホイール８０」と略称する。

ウォーム７０は、ウォーム軸４６に一体に形成されている。ホイール８０は、ピニオン軸２４（回転軸２４）に対して、軸方向への相対移動が規制されるとともに相対回転が規制されて、取り付けられている。駆動側のウォーム７０に負荷側のホイール８０を噛合わせることによって、ウォーム７０からホイール８０を介して負荷にトルクを伝達することができる。ピニオン軸２４の中心ＣＬとウォーム軸４６の中心線ＷＬとの間の軸間距離はＰＰである。

ウォーム７０は金属製品、例えば機械構造用炭素鋼鋼材（ＪＩＳ−Ｇ−４０５１）等の鉄鋼製品である。ホイール８０は、少なくとも歯８１の歯面８１ａ（図５参照）が、ナイロン樹脂等の樹脂材料によって構成されている。例えば、図３に示されているように、ホイール８０は、ピニオン軸２４に嵌合によって取り付けられる金属製のボス部９１と、このボス部９１に一体に成形される樹脂製のホイール本体９２とから成る。このホイール本体９２の外周面には、全周にわたって複数の歯８１が形成される。または、ホイール８０は、全体が樹脂による成型品によって構成される。

図５に示されるように、ウォーム７０の金属製の歯７１の歯面７１ａに、樹脂製のホイール８０の樹脂製の歯８１の歯面８１ａを噛合わせるようにしたので、噛み合いを比較的円滑にすることができるとともに、騒音をより低減させることができる。

さらには、ウォーム７０の歯７１は金属製であるから剛性が大きく弾性変形し難い。これに対して、ホイール８０の歯８１は樹脂製であるから比較的剛性が小さく、ウォーム７０よりも弾性変形し易い。ウォーム７０によってホイール８０を回す場合に、補助トルクの大きさに従って、ホイール８０の歯８１が弾性変形し得る。この結果、ウォーム７０の歯７１に対して、ホイール８０の複数の歯８１が同時に噛み合う。

ウォーム７０は、ねじ山７１（つまり、歯７１）が例えば１条で設定されるとともに、ねじ山７１のピッチが一定に設定されている。ウォーム７０の歯７１の歯形は、例えば「インボリュート」または「ほぼ台形」である。ホイール８０の歯８１は「はす歯」または「平歯」であり、この歯８１の歯形は例えば「インボリュート」である。ウォーム７０の歯７１の圧力角に対して、ホイール８０の歯８１の圧力角は同じである。

ウォーム７０によってホイール８０を回転する場合に、ホイール８０の歯８１のなかの１つに対するウォーム７０の歯７１の噛み合いの一連の変化は、次の通りである。
（１）先ず、ウォーム７０の歯７１の歯面７１ａのなかの歯元部分が、ホイール８０の歯８１の歯先８１ｂに接触して押す（第１接触ステップ）。
（２）続いて、ウォーム７０の歯面７１ａのなかの歯元部分が、ホイール８０の歯８１の歯面８１ａのなかの歯末部分に接触することにより、さらに押し続ける（第２接触ステップ）。
（３）引き続いて、ウォーム７０の歯面７１ａのなかのピッチ円の部分が、ホイール８０の歯８１の歯面８１ａのなかのピッチ円の部分に接触することにより、さらに押し続ける（第３接触ステップ）。
（４）続いて、ウォーム７０の歯面７１ａのなかの歯末部分が、ホイール８０の歯面８１ａのなかの歯元部分に接触することにより、さらに押し続ける（第４接触ステップ）。

上述のように、ウォーム７０の歯７１に対して、ホイール８０の複数の歯８１が同時に噛み合う場合に、これらの歯８１の弾性変形量（撓み量）は、実質的に同じである。しかし、これらの歯８１の歯面８１ａが、ウォーム７０の歯７１に対して接触する各接触点は、互いに異なる。つまり、複数の歯８１が同じ撓み量だけ撓むように、ウォーム７０の歯７１から歯面８１ａが受ける荷重は、各接触点によって異なる。従って、各接触点が受ける面圧は異なる。特に、上記第１接触ステップ及び第４接触ステップの場合には、他の接触ステップの場合に比べて、接触点が受ける面圧は大きい。

しかも、ウォーム７０の回転に従って、ウォーム７０の歯７１に対する、ホイール８０の歯８１の歯面８１ａの接触点は、この歯面８１ａの「歯すじ」の方向（歯幅方向）に変化する。この変化する理由を、以下に説明する。

図６（ａ）は、歯７１の歯形が「インボリュート」であるウォーム７０の斜視図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示されたウォーム７０の歯７１を、歯たけ（歯先円と歯底円との半径方向の距離）の方向の複数箇所、例えば９箇所で等間隔に輪切りした断面を表している。図６（ｃ）は、図６（ａ）に示された歯７１を、歯先面の方向から見て等高線として表している。図６（ｂ）に示された複数の輪切り断面７１ｓ１〜７１ｓ９を重ねることにより、歯先面の方向から見た歯７１を、図６（ｃ）の等高線によって表すことができる。

図６（ａ）〜（ｃ）によれば、歯７１の「歯すじ」は、ウォーム軸４６の中心線ＷＬに沿う方向へ凸状である。歯７１の歯元から歯先にいくほど、進み角が大きくなるので、歯７１の倒れ角が大きくなり、この結果、噛み合い点Ｐ１，Ｐ９が、ウォーム軸４６の中心線ＷＬからオフセットすることが判る。

つまり、歯７１の歯元から歯先にいくほど、複数の輪切り断面７１ｓ１〜７１ｓ９のなかの、最も突出した突出点（最凸部）が、点Ｐ１から点Ｐ９まで変移する。歯７１の歯底の近傍を輪切りした輪切り断面７１ｓ１は、ウォーム軸４６の中心線ＷＬに沿う方向へ最も突出した突出点Ｐ１が、中心線ＷＬから径方向へ大きくオフセットする。歯７１のピッチ円の近傍を輪切りした輪切り断面７１ｓ４〜７１ｓ６は、ウォーム軸４６の中心線ＷＬに沿う方向へ最も突出した突出点Ｐ４〜Ｐ６は、中心線ＷＬに概ね合致する。歯７１の歯先の近傍を輪切りした輪切り断面７１ｓ９は、ウォーム軸４６の中心線ＷＬに沿う方向へ最も突出した突出点Ｐ９が、中心線ＷＬから径方向へ大きくオフセットする。

中心線ＷＬに対し、突出点Ｐ１と突出点Ｐ９とは、互いに逆方向にオフセットしている。従って、図６（ｃ）に示されるように、突出点は点Ｐ１から点Ｐ９へ、ウォーム軸４６の中心線ＷＬを交差するように変移する。複数の輪切り断面７１ｓ１〜７１ｓ９が歯７１の歯元から歯先へ変化するにつれて、突出点Ｐ１〜Ｐ９は軌跡Ｌｏのように変移する。

図７は、ホイール８０の歯８１の歯面８１ａに対して、ウォーム７０の歯７１の歯面７１ａが押し付けられている状態を示している。

図７（ａ）は、図６（ｂ）に示される歯７１の歯底の近傍を輪切りした輪切り断面７１ｓ１において、歯面７１ａがホイール８０の歯８１の歯面８１ａに接触していることを示している。ホイール８０の歯面８１ａの歯幅方向の中心線Ｃｔ、つまり歯幅中心線Ｃｔに対して、突出点Ｐ１はオフセット量δだけ「歯すじ」の方向（歯幅方向）にオフセットしている。なお、歯幅中心線Ｃｔは、ウォーム軸４６の中心線ＷＬに合致している。

図７（ｂ）は、図６（ｂ）に示される歯７１のピッチ円の近傍を輪切りした輪切り断面７１ｓ５において、歯面７１ａがホイール８０の歯８１の歯面８１ａに接触していることを示している。突出点Ｐ５は、歯幅中心線Ｃｔに概ね合致している。

図８は、ホイール８０の１つの歯８１を、歯面８１ａ側から見た状態を示している。このホイール８０の歯８１の歯面８１ａには、理想的な噛み合い凹部８１ｄｉが形成されている。この噛み合い凹部８１ｄｉは、ウォーム７０の回転に従って、ウォーム７０の歯７１に接触する、ホイール８０の歯８１の接触点Ｐ１ａ〜Ｐ９ａを繋いだ、曲線Ｌｏａに基づいて形成されている。この噛み合い凹部８１ｄｉは、歯面８１ａに対して、曲線Ｌｏａの部位が最も深く窪んでいる。

この噛み合い凹部８１ｄｉの深さの分布は、図８に等高線によって表されている。つまり、噛み合い凹部８１ｄｉの深さの分布は次の通りである。歯底８１ｃの近傍に位置している点Ｐ１ａ及びその周辺の部位Ｑ１（下部凹部Ｑ１）の深さは、大きい。歯先８１ｂの近傍に位置している点Ｐ９ａ及びその周辺の部位Ｑ２（上部凹部Ｑ２）の深さは、大きい。下部凹部Ｑ１と上部凹部Ｑ２との間の部位Ｑ３（中間凹部Ｑ３）の深さは、下部凹部Ｑ１の深さおよび上部凹部Ｑ２の深さよりも小さい。このように、噛み合い凹部８１ｄｉは、ホイール８０の歯８１の歯先８１ｂの部位における溝深さ、及び、歯元の部位における溝深さが、その間の部位における溝深さよりも大きく設定されている。

このように、噛み合い凹部８１ｄｉは、図６に示されているウォーム７０の歯７１の最も突出した突出点（最凸部）が接触する接触点Ｐ１〜Ｐ９の軌跡Ｌｏに対応して、ホイール８０の歯面８１ａの歯すじの方向に最も窪んでいる複数の点Ｐ１ａ〜Ｐ９ａを有する。この複数の点Ｐ１ａ〜Ｐ９ａを繋ぐ線Ｌｏａは、ホイール８０の歯面８１ａの歯幅中心線Ｃｔに対して、交差している。

図９（ａ）は、ホイール８０の歯８１の両側の歯面８１ａ，８１ａに、実際の噛み合い凹部８１ｄｒ，８１ｄｒが形成されていることを示している。図９（ｂ）は、図９（ａ）に示されている実際の噛み合い凹部８１ｄｒを歯面８１ａ側から見た図である。図９（ｃ）は、図９（ｂ）のｃ−ｃ線断面図である。

図９（ａ）〜図９（ｃ）を参照するに、実施例１では、実際の噛み合い凹部８１ｄｒは、図８に示されている理想的な噛み合い凹部８１ｄｉに対応している。さらに、実際の噛み合い凹部８１ｄｒは、歯面８１ａ側から見た輪郭が、図８に示されている理想的な噛み合い凹部８１ｄｉに対し簡略化されて形成されている。この結果、噛み合い凹部８１ｄｉを形成するための金型を簡略化することができる。

次に、ホイール８０の製造方法について、図１０を参照しつつ説明する。
先ず、図１０（ａ）に示されているように、ホイール８０を射出成形するための金型１００を準備する（準備工程）。この金型１００は、例えば中空状の固定型１０１（中型１０１）と、固定型１０１の両面にそれぞれ重ねて組み付けられる一対の可動型１０２，１０３と、から成る。固定型１０１は、樹脂製のホイール本体９２の外周部及び歯８１を形成するための部材であって、内周面には、歯８１及び実際の噛み合い凹部８１ｄｒ（図９）を同時に形成するための複数の歯型１０１ａが形成されている。

次に、図１０（ｂ）に示されるように、一対の可動型１０２，１０３に金属製のボス部９１をセットするとともに、金型１００を閉じることによって、キャビティ１０４を形成する（キャビティ形成工程）。

次に、図１０（ｃ）に示されるように、キャビティ１０４に溶融した樹脂を射出することによって、ホイール８０を射出成形する（ホイール成形工程）。この結果、ホイール８０が、噛み合い凹部８１ｄｒと共に形成される。

最後に、キャビティ１０４内の樹脂が硬化した後に、金型１００を開いてホイール８０を取り出して製造工程を完了する（ホイール取り出し工程）。樹脂は、冷却されることによって収縮する。収縮した樹脂と金型１００との間には微小の隙間が発生する。この隙間を利用して、金型１００からホイール８０を型抜きすることができる。例えば、冷却した後のホイール８０の歯８１と、固定型１０１の歯型１０１ａとの間には型抜き可能な隙間が予め設定されている。ホイール８０の歯８１が「はす歯」である場合には、図１０（ｄ）に示されるように、歯８１の傾きに沿って回しながら、固定型１０１から抜き取ればよい。以上の説明から明らかなように、実際の噛み合い凹部８１ｄｒ（図９）は、歯８１の歯面８１ａと共に、金型１００を用いた射出成形のみによって形成されている。

次に、図１１に基づいて、実施例２によるウォームギヤ機構４４Ａの製造方法について説明する。図１１（ａ）は、図９（ａ）に対応して示している。図１１（ｂ）は、図９（ｂ）に対応するようしている。

実施例２のウォームギヤ機構４４Ａは、ウォームホイール８０の歯８１の歯面８１ａ，８１ａに形成されている、実際の噛み合い凹部８１ｄｒＡを有している。実施例２に示した他の構成は、実施例１と実質的に同じ構成であり、同一符号を付し、説明を省略する。

つまり、図９に示された実施例１の実際の噛み合い凹部８１ｄｒは、歯面８１ａの一部に形成されている。これに対し、図１１（ａ），（ｂ）に示される実施例２による実際の噛み合い凹部８１ｄｒＡは、歯面８１ａの全体にわたって形成されている。

実施例１及び実施例２の説明をまとめると、次の通りである。
ホイール８０の歯面８１ａは、樹脂材料から成る。この歯面８１ａには、ウォーム７０の回転に従ってウォーム７０の歯７１に接触する接触点Ｐ１〜Ｐ９の軌跡Ｌｏに基づく、噛み合い凹部８１ｄｒ，８１ｄｒＡが形成されている。この噛み合い凹部８１ｄｒ，８１ｄｒＡは、ウォーム７０の歯７１の最凸部が接触する接触点Ｐ１〜Ｐ９の軌跡Ｌｏに対応して、ホイール８０の歯面８１ａの歯すじの方向に最も窪んでいる複数の点Ｐ１ａ〜Ｐ９ａを有している。この複数の点Ｐ１ａ〜Ｐ９ａを結ぶ線Ｌｏａは、ホイール８０の歯面８１ａの歯幅中心線Ｃｔに対して、交差している。このように、噛み合い凹部８１ｄｒ，８１ｄｒＡは、ウォーム７０の歯７１の歯面７１ａが接触する軌跡Ｌｏに合わせた形状に窪んでいる。

この結果、ウォーム７０の歯面７１ａとホイール８０の歯面８１ａとの接触面積を、極めて効率良く増すことができる。歯面７１ａ，８１ａ同士の接触面積が増すことによって、歯面７１ａ，８１ａに作用する面圧が低減する。従って、各歯面７１ａ，８１ａに発生する摩耗を抑制することができるので、ウォーム７０及びホイール８０の耐久性を高めることができる。

さらには、噛み合い凹部８１ｄｒ，８１ｄｒＡは、ホイール８０の歯面８１ａと共に、金型１００を用いた射出成形のみによって形成されている。金型１００を用いた射出成形のみによって形成された噛み合い凹部８１ｄｒ，８１ｄｒＡの表面は、滑らかである。従って、歯７１，８１同士が滑らかに噛み合うので、噛み合いの良好なウォームギヤ機構４４，４４Ａを提供することができる。このため、電動パワーステアリング装置１０による操舵感覚（操舵フィーリング）を高めることができる。

さらにまた、ホイール８０の歯面８１ａに対して噛み合い凹部８１ｄｒ，８１ｄｒＡを形成するのに、射出成形後の追加の加工をする必要がない。噛み合い凹部８１ｄｒ，８１ｄｒＡの表面は、追加の加工によって荒れることはない。この表面の硬度を容易に確保することができるとともに、この表面がウォーム７０の歯７１と接触するときの摩擦抵抗や、摩擦抵抗に伴う発熱を、低減することができる。ウォームギヤ機構４４，４４Ａのトルク伝達効率を高めることができる。

さらには、噛み合い凹部８１ｄｒ，８１ｄｒＡの溝深さは均一ではない。つまり、ホイール８０の歯８１の歯先８１ｂの部位における溝深さ、及び、歯元の部位における溝深さは、その間の部位における溝深さよりも大きく設定されている。一般に、ウォームギヤ機構４４，４４Ａの歯面７１ａ，８１ａ同士が接触し合う場合に、面圧が大きくなる部位は、ホイール８０の歯８１の歯先８１ｂの部位と、歯元の部位とである。これに合わせて、噛み合い凹部８１ｄｒ，８１ｄｒＡの溝深さを合理的に設定することによって、歯面７１ａ，８１ａ同士の接触面積が増す。この結果、歯面７１ａ，８１ａに作用する面圧が低減する。従って、各歯面７１ａ，８１ａに発生する摩耗や発熱を抑制することができるので、ウォーム７０及びホイール８０の耐久性を高めることができる。

なお、本発明では、電動パワーステアリング装置１０は、ステアリングホイール２１の操舵入力に基づいて電動モータ４３が発生したトルクを、ウォームギヤ機構４４を介して転舵用車輪２９，２９に伝達することで車両の転舵を行う構成であればよい。例えば、本発明のウォームギヤ機構４４及びそれの製造方法は、いわゆる、ステア・バイ・ワイヤ式（steer-by-wire、略称「ＳＢＷ」）の電動パワーステアリング装置にも適用できる。このステア・バイ・ワイヤ式電動パワーステアリング装置とは、ステアリングハンドル２１からピニオン軸２４を機械的に分離し、操舵入力に基づいて電動モータ４３が発生した転舵用トルクを、ウォームギヤ機構４４を介してピニオン軸２４へ伝えることにより、転舵用車輪２９，２９を転舵させる方式の構成である。

本発明のウォームギヤ機構４４は、ステアリングホイール２１で発生した操舵トルクを操舵トルクセンサ４１によって検出し、この操舵トルクセンサ４１の検出信号に応じて電動モータ４３が補助トルクを発生し、この補助トルクをウォームギヤ機構４４を介してステアリング系２０に伝える車両用電動パワーステアリング装置１０に好適である。

１０…電動パワーステアリング装置、２１…ステアリングホイール、２９…転舵用車輪、４３…電動モータ、４４，４４Ａ…ウォームギヤ機構、７０…ウォーム、７１…ウォームの歯、７１ａ…ウォームの歯の歯面、８０…ウォームホイール、８１…ウォームホイールの歯、８１ａ…歯面、８１ｄｒ，８１ｄｒＡ…噛み合い凹部、８１ｂ…歯先、１００…金型、Ｃｔ…ウォームホイールの歯面の歯幅中心線、Ｌｏ…ウォームの歯の最凸部が接触する接触点の軌跡、Ｌｏａ…複数の点を繋ぐ線。

Claims (2)

1. ステアリングホイールの操舵入力に基づいて電動モータが発生したトルクを、転舵用車輪に伝達するためのウォームギヤ機構に用いられ、
   前記電動モータに連結されるウォームに噛み合うと共に、少なくとも歯面が樹脂材料に よって構成され、
   前記歯面は、前記ウォームの回転に従ってウォームの歯に接触する接触点の軌跡に基づ く噛み合い凹部を有するウォームホイールの製造方法であって、
   前記噛み合い凹部が、前記ウォームの歯の最凸部が接触する接触点の軌跡に対応して、前記ウォームホイールの歯面の歯すじの方向に最も窪んでいる複数の点を有すると共に、 前記ウォームホイールの歯の歯先の部位における溝深さ、及び歯元の部位における溝深さ が、その間の部位における溝深さよりも大きく設定されるよう、
   且つ、前記複数の点を繋ぐ線が、前記ウォームホイールの歯面の歯幅中心線に対して交差するよう、
   前記噛み合い凹部が、前記歯面と共に、金型を用いた射出成形のみによって形成されていることを特徴とするウォームホイールの製造方法。
2. ステアリングホイールの操舵入力に基づいて電動モータが発生したトルクを、転舵用車 輪に伝達するためのウォームギヤ機構であって、
   前記電動モータに連結されるウォームと、
   前記ウォームに噛み合うウォームホイールと、を具備しており、
   前記ウォームホイールは、少なくとも歯面が樹脂材料によって構成されており、
   前記歯面は、前記ウォームの回転に従ってウォームの歯に接触する接触点の軌跡に基づく 噛み合い凹部を含み、
   前記噛み合い凹部は、前記ウォームの歯の最凸部が接触する接触点の軌跡に対応して、前 記ウォームホイールの歯面の歯すじの方向に最も窪んでいる複数の点を有し、
   前記複数の点を繋ぐ線は、前記ウォームホイールの歯面の歯幅中心線に対して交差し、
   前記噛み合い凹部は、前記ウォームホイールの歯の歯先の部位における溝深さ、及び歯 元の部位における溝深さが、その間の部位における溝深さよりも大きく設定されているウ ォームギヤ機構。

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