JP5790976B2 - ウォーム減速機及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
一方、近年の電動パワーステアリング装置の高出力化に伴い、減速機構として用いられるウォーム減速機が大型化しており、車両へのレイアウトが非常に厳しくなってきている。特に、ウォームホイールのギヤ部として樹脂を用いた場合、強度を満足するためにウォームホイールが大型になる傾向にある。また、高強度に耐え得る樹脂は高価であり、製造コストが高くなる。
また、ウォーム減速機の負荷が大きくなって、ウォームホイールに対するウォームの位置ずれが大きくなったときに、ウォームホイールの歯面では、ウォームの歯がウォームホイールの歯溝に入り込む側の部分(歯溝の入口部)において、歯当たりが強くなる傾向にある。その結果、歯面間で、いわゆるくさび効果による潤滑作用が低下し、潤滑状態が悪くなる。潤滑状態が悪くなると、温度が上昇するため、益々、潤滑状態が悪化する。したがって、長期の使用で摩耗が大きくなり、耐久性が低下する。また、摩耗の増大によってバックラッシが増大するため、歯打ち音が増大する。
また、請求項2のように、前記第3形状部は、第1形状部と第2形状部との間を滑らかに接続する形状を含んでいてもよい。
また、請求項4のように、前記ウォームの位置ずれは、前記ウォームホイールの中心軸線(C2)に平行な方向(X1)に前記ウォームがオフセットされる第1の位置ずれと、前記ウォームホイールの中心軸線と直交する平面(P2)内で前記ウォームの中心軸線(C1)と前記ウォームホイールの中心軸線との距離(D1)を増減する方向(Y1)に前記ウォームがオフセットされる第2の位置ずれと、前記ウォームの中心軸線を含み且つ前記ウォームホイールの中心軸線に平行な平面(P1)内で前記ウォームの中心軸線が傾斜する第3の位置ずれと、前記ウォームの中心軸線を含み且つ前記ウォームホイールの中心軸線とは直交する平面内で前記ウォームの中心軸線が傾斜する第4の位置ずれと、のうちの少なくとも一つを含んでいてもよい。
請求項3の発明によれば、第1形状部と第2形状部との間を、第3形状部としてのR形状部によってより滑らかに接続しているので、エッジ当たりの発生を確実に抑制して、作動音の増大を確実に抑制することができる。
請求項5の発明によれば、作動音や歯打ち音が小さく、耐久性に優れた電動パワーステアリング装置を実現することができる。
図1は本発明の一実施の形態のウォームホイールを含む電動パワーステアリング装置の模式図である。図1を参照して、電動パワーステアリング装置1は、ステアリングホイール等からなる操舵部材2と、操舵部材2の回転に連動して転舵輪3を転舵する転舵機構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。操舵部材2と転舵機構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、操舵部材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14は、中間軸7に連結されている。ピニオン軸14は、操舵部材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14の先端(図1では下端)には、ピニオン17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19と、電動モータ19の出力トルクを転舵機構4に伝達するための伝達機構としてのウォーム減速機20とを含む。ウォーム減速機20は、駆動ギヤとしてのウォーム30と、このウォーム30と噛み合う被動ギヤとしてのウォームホイール40とを含む。ウォーム減速機20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30とウォームホイール40との少なくとも噛み合い領域には、潤滑油成分を含むグリース等の潤滑剤(図示せず)が充填されており、ウォーム30およびウォームホイール40の歯面間には、潤滑剤が介在している。
電動モータ19がウォーム30を回転駆動すると、ウォーム30によってウォームホイール40が回転駆動され、ウォームホイール40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14に伝達される。ピニオン軸14の回転は、ラック軸15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19によってウォーム30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。
ウォームホイール40の外周には、複数の歯溝50が周方向に等間隔で形成されている。ウォームホイール40は、各歯溝50において相対向し、ウォーム30の一対の歯面31,32に、それぞれ、噛み合う一対の歯面41,42を有している。
第2形状部62は、使用時の最大負荷を超える過負荷のときにウォームホイール40に対するウォーム30の位置ずれに起因してウォーム30の歯面31が可動する可動範囲の包絡面L1(図4参照)を含んで構成されている。包絡面L1は、前記可動範囲の包絡線の集合体である。使用時の最大負荷は、例えば据え切りのときに生ずる。使用時の最大負荷を超える負荷(過負荷)は、通常使用時には生じ得ない負荷である。ただし、転舵輪が縁石に乗り上げる等の非常時には、過負荷が生ずるおそれがある。
第3形状部63は、過負荷の最小値未満であって常用負荷の最大値を超える高負荷のときに、ウォームホイール40に対するウォーム30の位置ずれに起因してウォーム30の歯面31が可動する可動範囲の包絡面(図示せず)を含んで構成されている。第3形状部63は、図5Aに示すように、第1形状部61の端部61aと第2形状部62の端部62aとの間を滑らかに接続する形状であれば良く、例えばR形状を有するR形状部に形成される。
第2形状部72は、使用時の最大負荷を超える過負荷のときにウォームホイール40に対するウォーム30の位置ずれに起因してウォーム30の歯面32が可動する可動範囲の包絡面L1(図4参照)を含んで構成されている。使用時の最大負荷は、例えば据え切りのときに生ずる。使用時の最大負荷を超える負荷(過負荷)は、通常使用時には生じ得ない負荷である。ただし、転舵輪が縁石に乗り上げる等の非常時には、過負荷が生ずるおそれがある。
第3形状部73は、過負荷の最小値未満であって常用負荷の最大値を超える高負荷のときに、ウォームホイール40に対するウォーム30の位置ずれに起因してウォーム30の歯面32が可動する可動範囲の包絡面(図示せず)を含んで構成されている。第3形状部73は、図5Bに示すように、第1形状部71の端部71aと第2形状部72の端部72aとの間を滑らかに接続する形状であれば良く、例えばR形状を有するR形状部に形成される。
歯面41の第2形状部62を取り囲む部分64や歯面42の第2形状部72を取り囲む部分74は、ウォーム30と接触しないように形成されていればよく、特に形状を限定されないので、例えば鍛造により歯溝50を形成する場合に適している。
図6に示す第1の位置ずれは、ウォーム30がウォームホイール40の中心軸線C2に平行な方向X1にオフセットされる位置ずれである。より具体的には、第1の位置ずれは、ウォーム30の中心軸線C1を含み且つウォームホイール40の中心軸線C2に平行な平面P1(図6において紙面に相当)内において、ウォーム30の中心軸線C1がウォームホイール40の中心軸線C2に平行な方向X1にオフセットされる位置ずれである。
図9に示す第4の位置ずれは、ウォーム30の中心軸線C1を含み且つウォームホイール40の中心軸線C2とは直交する平面P2(図9において紙面に相当)内でウォーム30の中心軸線C1が傾斜する位置ずれである。
また、据え切り等の、使用時の最大負荷付近のときは、図10Bに示すように、第1形状部61に加えて、第3形状部63がウォーム30の歯面31と面接触し、主に第3形状部63によって面接触状態で高負荷(例えば使用時の最大負荷)を受けることができる。換言すると、歯面31,41間のエッジ当たりを抑制することができるので、作動音を低減することができる。
さらに、第3形状部63が第1形状部61と第2形状部62との間を滑らかに接続しているので、ウォーム30の可動範囲が大きくなっても、ウォーム30の歯がウォームホイール40の歯面にエッジ当たりすることを抑制して、作動音の増大を抑制することができる。特に、第1形状部61と第2形状部62との間を、第3形状部63としてのR形状部によって、一層滑らかに接続しているので、エッジ当たりの発生を確実に抑制して、作動音の増大を確実に抑制することができる。また、R形状部であれば、加工し易く、製造上、有利である。
図示していないが、例えばウォーム30が右回りに回転するとしたときの、ウォームホイール40の歯面42の各形状部71〜73とウォーム30の歯面32との関係は、図10A,図10Bに示した、ウォームホイール40の歯面41の各形状部61〜63とウォーム30の歯面31との関係と同じである。
本発明は前記実施形態に限定されるものではない。例えば前記実施形態では、使用時の最大負荷を超える過負荷のときのウォーム30の位置ずれには、図6に示す第1の位置ずれ、図7に示す第2の位置ずれ、図8に示す第3の位置ずれ、および図9に示す第4の位置ずれの全てが含まれていたが、これに限らない。すなわち、使用時の最大負荷を超える過負荷のときのウォーム30の位置ずれには、図6に示す第1の位置ずれ、図7に示す第2の位置ずれ、図8に示す第3の位置ずれ、および図9に示す第4の位置ずれの少なくとも1つが含まれていればよい。その他、本発明は請求項記載の範囲内で種々の変更を施すことができる。
Claims (5)
- ウォームと、ウォームと噛み合う歯溝を有するウォームホイールと、を備え、
ウォームホイールの歯面は、第1形状部と、第1形状部を取り囲む第2形状部と、第1形状部を取り囲み且つ第2形状部により取り囲まれた第3形状部とを含み、
第1形状部は、常用負荷のときの前記ウォームホイールに対するウォームの位置ずれに起因して前記ウォームの歯面が可動する可動範囲の包絡面を含んで構成され、
第2形状部は、使用時の最大負荷を超える過負荷のときに前記ウォームホイールに対するウォームの位置ずれに起因して前記ウォームの歯面が可動する可動範囲の包絡面を含んで構成され、
第3形状部は、過負荷の最小値未満であって常用負荷の最大値を超える高負荷のときに、前記ウォームホイールに対するウォームの位置ずれに起因して前記ウォームの歯面が可動する可動範囲の包絡面を含んで構成されているウォーム減速機。 - 請求項1において、前記第3形状部は、第1形状部と第2形状部との間を滑らかに接続する形状を含むウォーム減速機。
- 請求項2において、前記第3形状部は、R形状部であるウォーム減速機。
- 請求項1から3の何れか1項において、前記ウォームの位置ずれは、前記ウォームホイールの中心軸線に平行な方向に前記ウォームがオフセットされる第1の位置ずれと、前記ウォームホイールの中心軸線と直交する平面内で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との距離を増減する方向に前記ウォームがオフセットされる第2の位置ずれと、前記ウォームの中心軸線を含み且つ前記ウォームホイールの中心軸線に平行な平面内で前記ウォームの中心軸線が傾斜する第3の位置ずれと、前記ウォームの中心軸線を含み且つ前記ウォームホイールの中心軸線とは直交する平面内で前記ウォームの中心軸線が傾斜する第4の位置ずれと、のうちの少なくとも一つを含むウォーム減速機。
- 操舵補助用の電動モータと、前記電動モータの回転を減速する請求項1から4の何れか1項に記載のウォーム減速機と、を備える電動パワーステアリング装置。
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