JP2003042266A - ウォーム、減速歯車機構及び電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品を選択して組合せることなく、噛合部の
バックラッシュ量を少なくすることができるようにす
る。 【解決手段】 ウォーム１の歯部１１は、軸長方向中央
部から両側に至るに従って切込み量を小さくし、組合せ
時にウォーム１及びウォームホイールをウォーム１の軸
長方向へ相対移動させることにより、噛合部における歯
面同士の当接点を変えるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウォーム、該ウォ
ームを備える減速歯車機構、及び該減速歯車機構を備え
る電動式パワーステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は減速歯車機構を構成するウォーム
の正面図である。ウォーム１００は、図５に示すように
直円柱部材の外周に複数の歯１０１からなる歯部１０２
が設けられており、該歯部１０２は軸長方向の全長に亘
って切込み量が等しくなっている。また、このウォーム
１００はウォームホイールと噛合することにより減速歯
車機構が構成される。

【０００３】図６は減速歯車機構の断面図である。この
減速歯車機構のウォーム１００及びウォームホイール１
０３は夫々のラジアル方向への移動ができないように組
合せられるが、加工されたウォーム１００及びウォーム
ホイール１０３には寸法誤差があるため、この寸法誤差
を無視して組合せられた場合、ウォーム１００及びウォ
ームホイール１０３の噛合部１０４のバックラッシュ量
が大きくなる。このバックラッシュ量を適正量に調整す
るため、設計寸法に対して複数の寸法群に仕分けし、こ
の仕分けされた寸法群から一組のウォーム１００及びウ
ォームホイール１０３を選択して組合わされている（所
謂層別組立）。

【０００４】以上のように構成された減速歯車機構は、
例えば電動式パワーステアリング装置に使用される。図
７は従来の電動式パワーステアリング装置の断面図であ
る。

【０００５】自動車用の電動式パワーステアリング装置
としては、図７に示すように例えば舵取りのための操舵
輪１０５に連結される第１操舵軸１０６、該第１操舵軸
１０６の下端にトーションバー１０７を介してその下端
が同軸的に連結され、その下端が車輪（不図示）に繋が
る舵取機構に連結される第２操舵軸１０８と、操舵輪１
０５を回転することによって第１操舵軸１０６に加わる
トルクを前記トーションバー１０７に生じる捩れによっ
て検出するトルクセンサ１０９と、該トルクセンサ１０
９の検出結果、車速、操舵輪１０５の操舵角等に基づい
て駆動される操舵補助用のモータ１１０（図５参照）
と、該モータ１１０の出力軸１１１に繋がり、該出力軸
１１１の回転を減速して前記第２操舵軸１０８に伝達す
るウォーム１００及びウォームホイール１０３を有する
減速歯車機構とを備え、操舵輪１０５の回転に応じた舵
取機構の動作を前記モータ１１０の回転により補助し、
舵取りのための運転者の労力負担を軽減するように構成
されている。

【０００６】減速歯車機構を構成するウォーム１００は
図５に示すように前記第２操舵軸１０８の軸芯と交叉す
るように配置され、一対の転がり軸受１１２，１１３を
介してハウジング１１４の嵌合孔に支持されている。ま
た、ウォームホイール１０３が設けられている第２操舵
軸１０８は、一対の転がり軸受１１５，１１６を介して
ハウジング１１４の嵌合孔に支持され、ラジアル方向及
びアキシアル方向への移動が阻止されている。

【０００７】このようにウォーム１００及びウォームホ
イール１０３が組み込まれた場合、ウォーム１００及び
ウォームホイール１０３の回転中心間距離と、前記転が
り軸受１１２，１１３，１１５，１１６の夫々が嵌合さ
れる嵌合孔の中心間距離とを許容範囲内で一致させる必
要があるため、ウォーム１００及びウォームホイール１
０３が複数の寸法群に仕分けされる他、さらに、転がり
軸受１１２，１１３，１１５，１１６、第２操舵軸１０
８及びハウジング１１４が夫々の設計寸法に対して小さ
い寸法誤差と大きい寸法誤差との間で複数の寸法群に仕
分けされ、この仕分けされた寸法群から転がり軸受、第
２操舵軸１０８及びハウジング１１４を選択して組立て
られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の減速
歯車機構は複数の寸法群に仕分けされた中から選択して
ウォーム１００及びウォームホイール１０３が組み合わ
されるため、厳重な寸法管理が必要であるとともに、選
択するための在庫が多くなり、さらに、組合せに多くの
時間を要し、コスト高の要因となるため改善策が要望さ
れていた。

【０００９】また、従来の電動式パワーステアリング装
置は複数の寸法群に仕分けされ中からウォーム１００及
びウォームホイール１０３を選択する他、複数の寸法群
に仕分けされ中から転がり軸受１１２，１１３，１１
５，１１６、第２操舵軸１０８及びハウジング１１４を
選択して組立てられるため、厳重な寸法管理が必要であ
り、さらに、組立てに多くの時間を要し、コスト高の要
因となるため改善策が要望されていた。

【００１０】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、主たる目的は、ウォーム及びウォームホイール
を選択して組み合わせることなく噛合部のバックラッシ
ュ量を適正量に調整することができるウォーム、減速歯
車機構を提供することにある。また、他の目的は、部品
を選択して組立てることなく、噛合部のバックラッシュ
量を適正量に調整することができる電動式パワーステア
リング装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】第１発明に係るウォーム
は、複数の歯を有する歯部が、軸長方向の中央部から両
側に至るに従って切込み量を小さくしてあることを特徴
とする。

【００１２】第１発明にあっては、軸長方向の中央部か
ら両側に至るに従って歯部の切込み量を小さくしてある
ため、組合せ時にウォーム及びウォームホイールをウォ
ームの軸長方向へ相対移動させることにより、噛合部に
おける歯面同士の当接点を変えることが可能である。こ
の結果、部品を選択して組み合わせることなく、噛合部
のバックラッシュ量を良好に抑制することができ、選択
して組み合わせる場合に比べて組合せ時間を短縮し、コ
ストの低減を図ることができる。

【００１３】第２発明に係るウォームは、前記歯部の切
込み量は段階的に小さくしてあることを特徴とする。

【００１４】第２発明にあっては、組合せ時に噛合部に
おける歯面同士をウォームの軸長方向へ段階的に当接さ
せることができるため、歯面間の一点に回転トルクが集
中することを回避でき、歯の耐久性を高めることができ
る。

【００１５】第３発明に係る減速歯車機構は、ウォーム
と、該ウォームに噛合するウォームホイールとを備えた
減速歯車機構において、前記ウォームは請求項１又は２
に記載されたウォームであり、該ウォームの歯先面は回
転中心と平行であり、前記ウォームの歯底面は前記ウォ
ームホイールの歯先円の半径よりも大きい半径として構
成されていることを特徴とする。

【００１６】第３発明にあっては、歯先面が回転中心と
平行な部材の外周を切込むことにより歯部が形成されて
いるため、歯部の歯先円を既存のものに比べて大きくす
ることなくウォームホイールと組合わせることができ、
さらに、組合せ時にウォーム及びウォームホイールをウ
ォームの軸長方向へ相対移動させることができ、噛合部
における歯面同士の当接点を変えることができ、バック
ラッシュ量を簡易に適正量に調整することができる。

【００１７】第４発明に係る電動式パワーステアリング
装置は、請求項１若しくは２に記載されたウォームを有
する減速歯車機構、又は、請求項３に記載された減速歯
車機構と、前記ウォームに連結された操舵補助用のモー
タと、該モータの回転に伴う前記ウォームホイールの回
転力を舵取機構に伝達する伝達手段とを備えていること
を特徴とする。

【００１８】第４発明にあっては、組立て時にウォーム
及びウォームホイールをウォームの軸長方向へ相対移動
させることにより、噛合部における歯面同士の当接点を
変えることが可能であり、部品を選択して組み立てるこ
となく、噛合部のバックラッシュ量を適正量に調整する
ことができ、選択して組み立てる場合に比べて組立て時
間を短縮し、コストの低減を図ることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下本発明をその実施の形態を示
す図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係るウォー
ムの正面図である。ウォーム１は直円柱部材の外周をホ
ブによってホブ切りすることにより複数の歯を有する歯
部１１が形成されている。この歯部１１の歯は軸長方向
の中央部から両側に至るに従って切込み量を小さく、換
言すれば転位量を多くしてある。

【００２０】この切込み量は、軸長方向の複数の位置で
段階的に小さくなるようにしてある。例えば、歯部１１
の全長を約１２０mmとした場合、軸長方向中央Ｘから約
±２０mmまでは転位量が０μm、軸長方向中央Ｘから約
±２０〜３０mmまでは転位量が２０μm、軸長方向中央
Ｘから約±３０〜４０mmまでは転位量が４０μm、軸長
方向中央Ｘから約±４０〜５０mmまでは転位量が６０μ
mとなる切込み量にしてある。因に、既存のウォームの
歯部の転位量は６５μmであり、この既存のウォームの
転位量に比べて小さい転位量としてある。

【００２１】このように形成されたウォーム１は、歯先
面１１ａが回転中心Ｏと平行であり、前記ウォームの歯
底面１１ｂは前記ウォームホイール２（図２，３，４参
照）の歯先円の半径よりも大きい半径として構成されて
いる。また、歯部１１の全長Ｌはウォームホイール２と
の噛合部３における歯面同士の当接点をウォーム１の軸
長方向の複数の位置（７つの位置）で変えることができ
る長さとしてある。また、ウォーム１の両端には歯部１
１の歯先円１１ａよりも小径の軸部１２，１３を有す
る。

【００２２】以上のように構成されたウォーム１は、減
速歯車機構Ａのウォームとして使用される。図２は減速
歯車機構の断面図である。この減速歯車機構Ａは、外周
に歯部１１を有する金属製のウォーム１と、中心部に貫
通孔２１を有し、ウォーム１に噛合する金属製のウォー
ムホイール２と、前記貫通孔２１に嵌合され、ウォーム
ホイール２を支持する回転軸４と、ウォーム１の軸部１
２，１３に嵌合された軸受５，６と、該軸受５，６を介
して前記ウォーム１を回転可能に支持したアルミニウム
製のハウジング７とを備えており、一方の軸部１２に連
結されるモータ８の回転を減速してウォームホイール２
に伝達し、前記回転軸４を回転させるように構成されて
いる。

【００２３】このように構成された減速歯車機構Ａは、
例えば電動式パワーステアリング装置に使用される。図
３は本発明に係る電動式パワーステアリング装置の断面
図である。

【００２４】電動式パワーステアリング装置は、上端が
舵取りのための操舵輪３０に繋がり、下端に筒部を有す
る第１操舵軸３１と、前記筒部内に挿入されてその上端
が前記操舵軸３０の筒部に同軸的に連結され、前記操舵
輪３０に加わる操舵トルクの作用によって捩れるトーシ
ョンバー３２と、下端が前記トーションバー３２の下端
に同軸的に連結される第２操舵軸３３と、前記トーショ
ンバー３２の捩れに応じた第１操舵軸３１及び第２操舵
軸３３の相対回転変位量によって前記操舵輪３０に加わ
る操舵トルクを検出するトルクセンサ３４と、該トルク
センサ３４が検出したトルクに基づいて駆動される操舵
補助用の前記モータ８と、該モータ８の回転に連動し、
該回転を減速して第２操舵軸３３に伝達する前記減速歯
車機構Ａと、前記トルクセンサ３４及び前記減速歯車機
構Ａが収容されたハウジング７とを備え、このハウジン
グ７に前記モータ８が取付けられている。尚、第２操舵
軸３３が前記回転軸４を構成している。

【００２５】減速歯車機構Ａは、ウォーム１の一方の軸
部１２が前記モータ８の出力軸８ａに繋がっており、ま
た、ウォームホイール２が前記第２操舵軸３３の中間に
嵌合固定されており、これらウォーム１及びウォームホ
イール２の噛合により前記モータ８の出力軸８ａの回転
を減速して第２操舵軸３３に伝達し、該第２操舵軸３３
からユニバーサルジョイントを経て例えばラックピニオ
ン式の舵取機構（図示せず）へ伝達するようにしてい
る。尚、第２操舵軸３３及びユニバーサルジョイント
は、ウォームホイール２の回転力を舵取機構に伝達する
伝達手段を構成している。

【００２６】図４は噛合部における歯面同士の当接点を
変える場合の説明図である。以上の如く構成された減速
歯車機構Ａ、電動式パワーステアリング装置において、
減速歯車機構Ａの組立て時にウォーム１及びウォームホ
イール２をウォーム１の軸長方向へ相対移動させない状
態で噛合部３のバックラッシュ量が小さい場合は、図４
(a) のようにウォーム１の歯部１１の軸長方向中央部Ｘ
にウォームホイール２が噛合している。

【００２７】また、減速歯車機構Ａの組立て時にウォー
ム１の歯部１１の軸長方向中央部Ｘにウォームホイール
２が噛合した状態で噛合部３のバックラッシュ量が大き
い場合は、図４(b) のようにウォーム１及びウォームホ
イール２をウォーム１の軸長方向へ相対移動させること
により（実際にはウォーム１を軸長方向へ移動させ
る）、噛合部３における歯面同士の当接点を変えること
ができ、噛合部３のバックラッシュ量を適正量に調整す
ることができる。

【００２８】しかも、ウォーム１の歯部１１の切込み量
は軸長方向へ段階的に小さくしてあるため、組立て時に
ウォーム１の軸長方向の複数の位置で噛合部３における
歯面同士を当接させることができ、歯面間の一点に回転
トルクが集中することを回避でき、歯部１１の耐久性を
高めることができる。

【００２９】尚、以上説明した実施の形態のウォームの
歯部の切込み量は軸長方向へ段階的に小さくなるように
したが、その他、歯底円となる一つの円弧に沿った切込
み量としてもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上詳述したように第１発明によれば、
組合せ時にウォーム及びウォームホイールをウォームの
軸長方向へ相対移動させることにより、噛合部における
歯面同士の当接点を変え得るため、部品を選択して組合
せることなく、噛合部のバックラッシュ量を適正量に調
整することができ、選択して組合せる場合に比べて組合
せ時間を短縮し、コストの低減を図ることができる。

【００３１】第２発明によれば、組合せ時にウォーム及
びウォームホイールをウォームの軸長方向へ段階的に相
対移動させることにより噛合部における歯面同士を当接
させることができるため、歯面間の一点に回転トルクが
集中することを回避でき、歯の耐久性を高めることがで
きる。

【００３２】第３発明によれば、歯部の歯先円を既存の
ものに比べて大きくすることなくウォームホイールと組
合わせることができ、さらに、組合せ時にウォーム及び
ウォームホイールをウォームの軸長方向へ相対移動させ
ることができ、噛合部における歯面同士の当接点を変え
ることができ、バックラッシュ量を簡易に適正量に調整
することができる。

【００３３】第４発明によれば、組立て時にウォーム及
びウォームホイールをウォームの軸長方向へ相対移動さ
せることにより、噛合部における歯面同士の当接点を変
えることが可能であり、部品を選択して組み立てること
なく、噛合部のバックラッシュ量を適正量に調整するこ
とができ、選択して組み立てる場合に比べて組立て時間
を短縮し、コストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るウォームの正面図である。

【図２】本発明に係る減速歯車機構の断面図である。

【図３】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の
断面図である。

【図４】本発明に係る減速歯車機構の噛合部における歯
面同士の当接点を変える場合の説明図である。

【図５】従来の減速歯車機構を構成するウォームの正面
図である。

【図６】従来の減速歯車機構の断面図である。

【図７】従来の電動式パワーステアリング装置の断面図
である。

【符号の説明】

１ ウォーム １１ 歯 １１ａ 歯先面 ２ ウォームホイール ８ モータ Ａ 減速歯車機構

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の歯を有する歯部が、軸長方向の中
   央部から両側に至るに従って切込み量を小さくしてある
   ことを特徴とするウォーム。
2. 【請求項２】 前記歯部の切込み量は段階的に小さくし
   てある請求項１記載のウォーム。
3. 【請求項３】 ウォームと、該ウォームに噛合するウォ
   ームホイールとを備えた減速歯車機構において、前記ウ
   ォームは請求項１又は２に記載されたウォームであり、
   該ウォームの歯先面は回転中心と平行であり、前記ウォ
   ームの歯底面は前記ウォームホイールの歯先円の半径よ
   りも大きい半径として構成されていることを特徴とする
   減速歯車機構。
4. 【請求項４】 請求項１若しくは２に記載されたウォー
   ムを有する減速歯車機構、又は、請求項３に記載された
   減速歯車機構と、前記ウォームに連結された操舵補助用
   のモータと、該モータの回転に伴う前記ウォームホイー
   ルの回転力を舵取機構に伝達する伝達手段とを備えてい
   ることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。