JP6547854B2 - ウォームホイール、ウォーム減速機、及びウォームホイールの製造方法 - Google Patents
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Description
即ち、上述した従来構造の場合には、内側ホイール素子15の外周面に円周方向に関する凹凸部17を設けると共に、凹凸部17を構成する複数の凹部に外側ホイール素子16を構成する合成樹脂の一部を入り込ませている。この為、外側ホイール素子16のうち、凹凸部17に対して径方向外側に重畳する部分の径方向の肉厚は、ウォームホイール歯部19を構成する複数の歯20、20が位置する部分ごとに、互いに異なった大きさになる場合がある(図16〜17参照)。この様な場合には、複数の歯20、20が位置する部分ごとに、射出成形時の成形収縮量が異なる{径方向の肉厚が大きい部分(例えば図17のα部)で大きくなり、径方向の肉厚が小さい部分(例えば図17のβ部)で小さくなる}為、成形後の複数の歯20、20の大きさに差が生じ、この事に起因して、ウォームホイール歯部19にピッチ誤差等の製造誤差が生じる可能性がある。
前記内側ホイール素子は、軸方向片側面のうちで外周縁よりも径方向内側に位置する部分に軸方向に凹む状態で設けられた第一環状凹部と、軸方向他側面のうちで外周縁よりも径方向内側に位置する部分に軸方向に凹む状態で設けられた第二環状凹部と、前記第一環状凹部の内面を構成する外径側周面に設けられた円周方向に関する第一凹凸部と、前記第二環状凹部の内面{外径側周面、内径側周面、及び底面(軸方向他側面)}のうちの少なくとも一部に設けられた円周方向に関する第二凹凸部とを備えると共に、外周面が軸方向に関して直径が変化しない円筒面部になっている。
又、前記外側ホイール素子は、合成樹脂製で、外周面にウォームホイール歯部を有し、前記内側ホイール素子の表面のうち、少なくとも前記第一環状凹部の内面を構成する底面の径方向中間部から、前記内側ホイール素子の外周面を経て、前記第二環状凹部の内面を構成する内径側周面に至るまでの連続した範囲を全周に亙り覆う様に、前記内側ホイール素子を包埋していると共に、前記合成樹脂の一部が前記第一凹凸部を構成する凹部及び前記第二凹凸部を構成する凹部に入り込んでいる。
尚、本発明のウォームホイールを実施する場合には、前記ウォームホイール歯部のうち、少なくとも前記内側ホイール素子の外周面である円筒面部と径方向に重畳する部分の歯先円の直径及び歯底円の直径が、それぞれ軸方向に関して変化していない構成を採用する事ができる。
又、例えば、前記第二凹凸部が前記第二環状凹部の内面を構成する外径側周面の軸方向全長に亙り形成されており、前記合成樹脂の一部が前記第二凹凸部を構成する凹部の全体に入り込んでいる構成を採用する事ができる。
なお、前記第二凹凸部が、前記第二環状凹部の内面を構成する外径側周面に設けられる場合には、前記第二凹凸部を構成する複数ずつの凹部及び凸部が、前記ウォームホイールの軸方向と平行に形成されている構成を採用する事ができる。
なお、前記第二凹凸部が、前記第二環状凹部の内面を構成する外径側周面に設けられる場合には、前記第二凹凸部を構成する複数ずつの凹部及び凸部が、前記ウォームホイールの軸方向に対して前記所定方向と反対方向に傾斜した方向に形成されている構成を採用する事ができる。
この場合には、例えば、前記内側ホイール素子の中心軸を含む仮想平面に関する前記副凹部の断面形状が、内径側の開口部から外径側の底部に向かうに従って軸方向に関する幅寸法が小さくなるV字形になっている構成を採用する事ができる。
このうちの回転軸は、前記ハウジングに対し回転自在に支持されている。
又、前記ウォームホイールは、外周面にウォームホイール歯部を有し、前記回転軸に外嵌固定されている。
又、前記ウォーム軸は、外周面の軸方向中間部にウォーム歯部を有し、前記ウォーム歯部を前記ウォームホイール歯部に噛合させた状態で、前記ハウジングに対し回転自在に支持されている。
特に、本発明のウォーム減速機の場合には、前記ウォームホイールが、本発明のウォームホイールである。
又、前記ウォームホイールを構成する前記外側ホイール素子の軸方向他側面を、前記内輪の軸方向片側面及び前記外輪の軸方向片側面と軸方向に対向させる事ができる。
又、前記外側ホイール素子の軸方向他側面と前記内輪の軸方向片側面との間の軸方向距離を、前記外側ホイール素子の軸方向他側面と前記外輪の軸方向片側面との間の軸方向距離よりも小さくする事ができる。
別な言い方をすれば、前記外側ホイール素子の軸方向他側面のうち、前記内輪の軸方向片側面と軸方向に対向する部分に、前記外輪の軸方向片側面と軸方向に対向する部分よりも軸方向他側に張り出した張出部を設ける事ができる。
この様な本発明のウォームホイールの製造方法は、前記外側ホイール素子を射出成形により造るのと同時に、前記外側ホイール素子を前記内側ホイール素子に対して結合する、インサート成形を実施する際に、前記外側ホイール素子の軸方向他側の径方向内端部に、ディスクゲートの径方向外端部を位置させる事を特徴とする。
本発明の第1実施形態に就いて、図1〜6により説明する。
図1は、本実施形態のウォーム減速機を組み込んだ電動式パワーステアリング装置を示している。後端部にステアリングホイール1(図12参照)が取り付けられたステアリングシャフト2の前端部は、ハウジング3内に回転自在に支持されている。ステアリングシャフト2により回転駆動される部分には、ウォームホイール4aが固定されている。一方、電動モータ5の出力軸にはウォーム軸6(図13参照)が連結されている。そして、ウォーム軸6の軸方向中間部外周面に設けられたウォーム歯部18と、ウォームホイール4aの外周面に設けられたウォームホイール歯部19aとを噛合させる事により、電動モータ5からウォームホイール4aに対して、所定方向に所定の大きさの補助トルク(補助動力)を付与する事が可能となっている。
内側ホイール素子15aは、金属により円環状(略円輪状)に造られたもので、径方向中央部に、出力軸7の軸方向中間部をトルク伝達を可能に内嵌固定する為の嵌合孔21を有している。
第一環状凹部22の内面を構成する内径側周面と外径側周面と底面(軸方向片側面)とのうち、外径側周面には、この外径側周面の軸方向の全長及び全周に亙り、円周方向に関して凹部26と凸部27とを交互に(図示の例では等ピッチに)配置して成る、円周方向に関する(内歯歯車状の)第一凹凸部23が設けられている。本実施形態の場合、第一凹凸部23を構成する複数ずつの凹部26及び凸部27(別な言い方をすれば、凹部26と凸部27との境界)は、図3に於ける上半部に破線(隠れ線)で示す様に、内側ホイール素子15a(ウォームホイール4a)の軸方向(図1〜3に於ける左右方向)に対して平行に形成されている。更に別な言い方をすれば、第一凹凸部23は、第一環状凹部22の内面を構成する外径側周面の軸方向の全長且つ全周に亙り、それぞれが軸方向に伸長する複数の凸部27、27を円周方向に離隔して(図示の例では円周方向に関して等間隔に)配置する事により、円周方向に隣り合う凸部27、27同士の間部分をそれぞれ凹部26、26とする事で構成されている。
又、第一環状凹部22の内面を構成する内径側周面は、単なる円筒面状の円筒面部36になっている。
又、第一環状凹部22の内面を構成する底面は、内側ホイール素子15aの中心軸に対して直交する円輪状の平面部37になっている。第一凹凸部23を構成する複数の凸部27、27の軸方向他端部は、平面部37に連結されている。
第二環状凹部38の内面を構成する底面(軸方向他側面)には、円周方向に関する(フェイススプライン状の)第二凹凸部49が設けられている。この様な第二凹凸部49は、第二環状凹部38を構成する底面の径方向の全長及び全周に亙り、それぞれが放射方向に伸長する複数の凸部50、50を円周方向に離隔して(図示の例では円周方向に関して等間隔に)配置する事により、円周方向に隣り合う凸部50、50同士の間部分をそれぞれ凹部51、51とする事で構成されている。
又、第二環状凹部38の内面のうち、外径側周面は、単なる円筒面状の外径側円筒面部40になっており、内径側周面は、単なる円筒面状の内径側円筒面部48になっている。第二凹凸部49を構成する複数の凸部50、50の径方向両端部は、それぞれ外径側円筒面部40及び内径側円筒面部48に連結されている。
この状態で、合成樹脂の一部は、第一環状凹部22と第二環状凹部38とのそれぞれに入り込んで、第一環状凹部22に入り込んだ部分が円環状の第一抑え部31を構成すると共に、第二環状凹部38に入り込んだ部分が円環状の第二抑え部42を構成している。
又、この状態で、第一抑え部31を構成する合成樹脂の一部は、第一凹凸部23を構成する複数の凹部26、26(円周方向に隣り合う凸部27、27同士の間部分)の全体に入り込んで、第一凹凸部23の表面全体を覆う事により、第一凹凸部23と係合する(第一凹凸部23と合致する形状を有する)、第一回転保持部32を構成している。これと共に、第二抑え部42を構成する合成樹脂の一部は、第二凹凸部49を構成する複数の凹部51、51(円周方向に隣り合う凸部50、50同士の間部分)の全体に入り込んで、第二凹凸部49の表面全体を覆う事により、第二凹凸部49と係合する(第二凹凸部49と合致する形状を有する)、第二回転保持部52を構成している。
本発明の第2実施形態に就いて、図7〜8により説明する。
本実施形態の場合、ウォームホイール4bを構成する内側ホイール素子15bの軸方向他側面に設けられた第二環状凹部38aに関して、第二環状凹部38aの内面を構成する内径側周面と外径側周面と底面(軸方向他側面)とのうち、外径側周面は、軸方向に関して、片側(片端部及び中間部)に設けられた外径側傾斜面部39と、他側(他端部)に設けられた外径側円筒面部40との、互いの軸方向端縁同士を連続させて成る。外径側傾斜面部39は、特許請求の範囲に記載した傾斜面部に相当する部位であり、内側ホイール素子15bの中心軸に対し、軸方向他側に向かうに従って第二環状凹部38aの径方向に関する幅寸法が大きくなる方向(径方向外側に向かう方向)に傾斜した、部分円すい面状に形成されている。これに対し、外径側円筒面部40は、特許請求の範囲に記載した非傾斜面部に相当する部位であり、内側ホイール素子15bの中心軸に対して傾斜しない、単なる円筒面状に形成されている。
又、第二環状凹部38aの内面を構成する内径側周面は、内径側傾斜面部41のみから成る。内径側傾斜面部41は、特許請求の範囲に記載した傾斜面部に相当する部位であり、内側ホイール素子15bの中心軸に対し、軸方向他側に向かうに従って第二環状凹部38aの径方向に関する幅寸法が大きくなる方向(径方向内側に向かう方向)に傾斜した、部分円すい面状に形成されている。
又、本実施形態の場合、外側ホイール素子16bの軸方向他側面のうち、第二環状凹部38aの径方向内端部と同じ径方向位置に、全周に亙り、第二環状凹部38aの内側(第二抑え部42aの軸方向他側面)から軸方向他側に張り出す状態で、張出部43が設けられている。
尚、本発明を実施する場合には、第二環状凹部38aの内面を構成する内径側周面に関しても、内径側傾斜面部41と、内径側円筒面部等の非傾斜面部とを、併設する事ができる。この様な構成を採用すれば、この非傾斜面部を設けた分だけ、内側ホイール素子15bに対する外側ホイール素子16bのモーメントM方向の保持力を大きくできる。
その他の構成及び作用は、上述した第1実施形態の場合と同様である。
本発明の第3実施形態に就いて、図9により説明する。
本実施形態の場合には、ウォームホイール4cを構成する内側ホイール素子15cの軸方向片側面に設けられた第一環状凹部22aの構成が、上述した第1実施形態の場合と異なる。本実施形態の場合、第一環状凹部22aの内面のうち、外径側周面に設けられた第一凹凸部23aを構成する複数ずつの凹部26a及び凸部27aは、ウォームホイール4cの中心軸に対し、外側ホイール素子16cの外周面に設けられたウォームホイール歯部19aを構成する複数の歯20a、20aの傾斜方向と逆方向に傾斜した状態で形成されている。
この様に本実施形態の場合には、ウォームホイール4cの中心軸に対する、ウォームホイール歯部19aを構成する複数の歯20a、20aの傾斜方向と、第一凹凸部23aを構成する複数ずつの凹部26a及び凸部27aの傾斜方向とを、互いに逆方向とする事により、ウォーム軸6(図13参照)からウォームホイール4cにトルクを伝達する際に、第一凹凸部23aを構成する複数の凹部26a、26aから外側ホイール素子16cを構成する合成樹脂が軸方向片側に向けて抜け出ない方向に力が加わる様にしている。
その他の構成及び作用は、上述した第1実施形態の場合と同様である。
本発明の第4実施形態に就いて、図10〜11により説明する。
本実施形態は、上述の図7〜8に示した第2実施形態の変形例である。
その他の構成及び作用は、上述した第2実施形態の場合と同様である。
2 ステアリングシャフト
3 ハウジング
4、4a〜4d ウォームホイール
5 電動モータ
6 ウォーム軸
7 出力軸
8a、8b 転がり軸受
9 トーションバー
10 トルクセンサ
11a、11b 自在継手
12 中間シャフト
13 ステアリングギヤユニット
14 ピニオン軸
15、15a〜15d 内側ホイール素子
16、16a〜16d 外側ホイール素子
17 凹凸部
18 ウォーム歯部
19、19a ウォームホイール歯部
20、20a 歯
21 嵌合孔
22、22a 第一環状凹部
23、23a 第一凹凸部
24 円筒面部
25a、25b 平面部
26、26a 凹部
27、27a 凸部
28 内径側環状部
29 外径側環状部
30 連結部
31、31a 第一抑え部
32 第一回転保持部
33a、33b 内輪
34a、34b 外輪
35a、35b 玉
36 円筒面部
37 平面部
38 第二環状凹部
39 外径側傾斜面部
40 外径側円筒面部
41 内径側傾斜面部
42、42a 第二抑え部
43 張出部
44 金型装置
45 キャビティ
46 ランナー
47 ディスクゲート
48 内径側円筒面部
49 第二凹凸部
50 凸部
51 凹部
52 第二回転保持部
53 副凹部
54 副抑え部
Claims (12)
- 内側ホイール素子と、外側ホイール素子とを備え、
前記内側ホイール素子は、軸方向片側面に軸方向に凹む状態で設けられた第一環状凹部と、軸方向他側面に軸方向に凹む状態で設けられた第二環状凹部と、前記第一環状凹部の内面を構成する外径側周面に設けられた円周方向に関する第一凹凸部と、前記第二環状凹部の内面に設けられた円周方向に関する第二凹凸部とを備えると共に、外周面が軸方向に関して直径が変化しない円筒面部になっており、
前記外側ホイール素子は、合成樹脂製で、外周面にウォームホイール歯部を有し、前記内側ホイール素子の表面のうち、少なくとも前記第一環状凹部の内面を構成する底面の径方向中間部から、前記内側ホイール素子の外周面を経て、前記第二環状凹部の内面を構成する内径側周面に至るまでの連続した範囲を全周に亙り覆う様に、前記内側ホイール素子を包埋していると共に、前記合成樹脂の一部が前記第一凹凸部を構成する凹部及び前記第二凹凸部を構成する凹部に入り込んでいる、
ウォームホイール。 - 前記第二環状凹部の内面を構成する外径側周面と内径側周面とのうち、少なくとも一方の周面に、前記内側ホイール素子の中心軸に対し、軸方向他側に向かうに従って前記第二環状凹部の径方向に関する幅寸法が大きくなる方向に傾斜した傾斜面部が設けられている
請求項1に記載したウォームホイール。 - 前記第二環状凹部の内面を構成する外径側周面には、前記傾斜面部と、前記内側ホイール素子の中心軸に対して傾斜しない非傾斜面部と、が設けられている
請求項2に記載したウォームホイール。 - 前記第二環状凹部の内面を構成する内径側周面には、前記傾斜面部と、前記内側ホイール素子の中心軸に対して傾斜しない非傾斜面部と、が設けられている
請求項2又は3に記載したウォームホイール。 - 前記外側ホイール素子の軸方向他側面の径方向内端部に、径方向外側に隣接する部分よりも軸方向他側に張り出した張出部が設けられている
請求項1〜4のうちの何れか1項に記載したウォームホイール。 - 前記第一環状凹部の内面を構成する外径側周面のうちで、前記第一環状凹部の軸方向開口側端縁よりも軸方向奥側に位置する部分に、径方向外方に凹む状態で副凹部が設けられており、
前記外側ホイール素子を構成する合成樹脂の一部が前記副凹部に入り込んでいる
請求項1〜5のうちの何れか1項に記載したウォームホイール。 - 前記内側ホイール素子の中心軸を含む仮想平面に関する前記副凹部の断面形状が、内径側の開口部から外径側の底部に向かうに従って軸方向に関する幅寸法が小さくなるV字形になっている
請求項6に記載したウォームホイール。 - 前記ウォームホイール歯部を構成する複数の歯が、前記ウォームホイールの軸方向に対して所定方向に傾斜した方向に形成されていると共に、前記第一凹凸部を構成する複数の凹部及び凸部が、前記ウォームホイールの軸方向に対して前記所定方向と反対方向に傾斜した方向に形成されている
請求項1〜7のうちの何れか1項に記載したウォームホイール。 - ハウジングと、
前記ハウジングに対し回転自在に支持された回転軸と、
外周面にウォームホイール歯部を有し、前記回転軸に外嵌固定されたウォームホイールと、
外周面の軸方向中間部にウォーム歯部を有し、前記ウォーム歯部を前記ウォームホイール歯部に噛合させた状態で、前記ハウジングに対し回転自在に支持されたウォーム軸と、を備えたウォーム減速機であって、
前記ウォームホイールが請求項1〜8のうちの何れか1項に記載したウォームホイールである事を特徴とするウォーム減速機。 - 前記ウォームホイールの軸方向他側に隣り合う部分に、内輪と外輪と前記内輪の外周面と前記外輪の内周面との間に設けられた複数個の転動体とを備えた、前記回転軸を前記ハウジングに対して回転可能に支持する為の転がり軸受が設置されており、
前記ウォームホイールを構成する前記外側ホイール素子の軸方向他側面は、前記内輪の軸方向片側面及び前記外輪の軸方向片側面と軸方向に対向しており、
前記外側ホイール素子の軸方向他側面と前記内輪の軸方向片側面との間の軸方向距離が、前記外側ホイール素子の軸方向他側面と前記外輪の軸方向片側面との間の軸方向距離よりも小さくなっている
請求項9に記載したウォーム減速機。 - 前記外側ホイール素子の軸方向他側面の径方向内端部に、径方向外側に隣接する部分よりも軸方向他側に張り出した張出部が設けられており、
前記張出部の軸方向他側面が、前記内輪の軸方向片側面と軸方向に対向している
請求項10に記載したウォーム減速機。 - 請求項1〜8のうちの何れか1項に記載したウォームホイールの製造方法であって、
前記外側ホイール素子を射出成形により造るのと同時に、前記外側ホイール素子を前記内側ホイール素子に対して結合する、インサート成形を実施する際に、前記外側ホイール素子の軸方向他側の径方向内端部にディスクゲートの径方向外端部を位置させる事を特徴とする
ウォームホイールの製造方法。
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