JP2003207031A - 歯車、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】 潤滑剤保持用の凹みに潤滑剤を保持すること
ができるようにしてある歯面の摩耗を抑制することがで
きるようにする。 【解決手段】 ピッチ円Ｐｗ近傍の中央部１２ａと歯底
１３との間の歯面１２及び／又は前記中央部１２ａと歯
先１４との間の歯面１２に、歯すじ方向に長い溝２を設
け、該溝２に保持されたグリース等の潤滑剤を回転時の
遠心力によって前記中央部１２ａに供給し、潤滑性を高
めることができ、しかも、歯面の摩耗を抑制でき、歯の
耐久性を高めるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は歯車、該歯車を備え
る減速歯車機構及び該減速歯車機構を備え、操舵補助力
の発生源としてモータを用いてな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】従来の電動式パワーステアリング装置の
多くは、ウォーム及びウォームホイールよりなる減速歯
車機構を採用し、ウォーム及びウォームホイールの歯に
は、歯面の摩耗を抑制するために粘性が高いグリース等
の潤滑剤を塗布している。

【０００３】ところが、操舵補助用モータの回転がウォ
ームからウォームホイールへ伝動されるとき、ウォーム
及びウォームホイールの歯面は、ピッチ円近傍の中央部
同士が圧接されることになる。この結果、ピッチ円近傍
の中央部に塗布されていた潤滑剤が、前記中央部から歯
先側及び歯底側へと掻き出され、１回転した後で歯面同
士が再び接触するときにはピッチ円近傍の中央部に潤滑
剤が殆どなくなっており、潤滑剤が不足する状態でピッ
チ円近傍の中央部同士が圧接されることになり、このピ
ッチ円近傍の中央部が摩耗し易くなるという問題があっ
た。

【０００４】上述の問題点を解決するために、特開平８
−２２６５２６号にて開示されているウォーム減速装置
では、少なくともウォーム及びウォームホイールの何れ
か一方の歯面に、互いに接触する接触範囲内、換言すれ
ばピッチ円近傍の中央部において、微細で円形の潤滑剤
溜り部を多数凹設している。この潤滑剤溜り部に潤滑剤
を保持し、互いに接触する接触面の潤滑性を高め、歯面
の摩耗を抑制するように構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、特開平８−
２２６５２６号のように、ピッチ円近傍の中央部に潤滑
剤溜り部が設けられている場合、潤滑剤溜り部が設けら
れていない一般のウォーム及び／又はウォームホイール
に比較してピッチ円近傍の中央部での接触面積が減少す
ることになる。この結果、電動式パワーステアリング装
置の場合では、操舵補助用のモータの発生トルクが大き
くなり、ウォーム及びウォームホイールにおける歯面同
士の面圧が繰り返し高くなるとき、ピッチ円近傍の中央
部の摩耗が促進される。

【０００６】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、潤滑剤保持用の凹みに潤滑剤を保持することが
できるようにしてある歯面の摩耗を抑制することができ
る歯車、減速歯車機構及び電動式パワーステアリング装
置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１発明に係る歯車は、
ピッチ円近傍の中央部と歯底との間の歯面及び／又は前
記中央部と歯先との間の歯面に溝を有することを特徴と
する。

【０００８】第１発明にあっては、予め歯に塗布された
潤滑剤の一部が歯面の溝に入り、該溝に潤滑剤が保持さ
れ、しかも、溝はピッチ円近傍の中央部を除いた歯面に
設けられているため、歯車同士の噛合によってピッチ円
近傍の中央部同士が圧接されるとき、遠心力によって溝
内の潤滑剤の一部を歯面全体に供給し、このためピッチ
円近傍の中央部にも供給することができ、ピッチ円近傍
の中央部の潤滑性を良好にでき、前記中央部を含む歯面
の摩耗を低減でき、耐久性を高めることができる。

【０００９】また、溝であるため、溝が容易に形成さ
れ、溝を有する割にコストを低減できる。

【００１０】第２発明に係る歯車は、前記溝を歯すじ方
向の両端に亘って有することを特徴とする。第２発明に
あっては、歯車を回転させるか、又は、切削工具を歯す
じ方向へ移動させることにより歯すじ方向の両端に亘っ
て溝が形成されるため、溝を有する割にコストをより一
層低減できる。

【００１１】第３発明に係る減速歯車機構は、請求項１
又は２に記載された歯車を備えることを特徴とする。第
３発明にあっては、予め歯に塗布された潤滑剤の一部が
歯面の溝に入り、該溝に潤滑剤が保持され、しかも、歯
車同士の噛合によってピッチ円近傍の中央部同士が圧接
されるとき、遠心力によって溝内の潤滑剤の一部を歯面
全体に供給し、このためピッチ円近傍の中央部にも供給
することができ、ピッチ円近傍の中央部の潤滑性を良好
にでき、ピッチ円近傍の中央部の摩耗を低減でき、耐久
性を高めることができる。

【００１２】第４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る
減速歯車機構において、前記ウォーム及び／又はウォー
ムホイールは請求項１に記載された歯車であることを特
徴とする。

【００１３】第４発明にあっては、例えばウォームに溝
が設けられている場合、ウォームが回転するとき、溝の
長手方向両端からの潤滑剤洩れ量を抑制でき、歯面の間
の潤滑性を良好にでき、歯面の摩耗を低減できる。

【００１４】第５発明に係る電動式パワーステアリング
装置は、請求項４に記載された減速歯車機構と、該減速
歯車機構の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ウォームホイールの回転力を
舵取機構に伝動する伝動手段とを備えることを特徴とす
る。

【００１５】第５発明にあっては、モータの回転がウォ
ームからウォームホイールへ伝達され、夫々の歯面にお
けるピッチ円近傍の中央部同士が圧接されるとき、遠心
力によって溝内の潤滑剤の一部を歯面全体に供給し、こ
のためピッチ円近傍の中央部にも供給することができ、
ピッチ円近傍の中央部の潤滑性を良好にでき、ピッチ円
近傍の中央部の摩耗を低減でき、耐久性を高めることが
できる。また、溝は歯すじ方向に長いため、ウォームに
あっては、該ウォームを回転させつつ切削工具によって
前記溝が容易に形成され、溝を有する割にコストを低減
できる。

【００１６】

【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。 実施の形態１ 図１は本発明に係る歯車の実施の形態１の構成を示す正
面図である。また、図２は本発明に係る歯車の要部を拡
大したもので、(a) は正面図、(b) は歯の断面図であ
る。

【００１７】歯車は直円柱部材の外周を例えばホブによ
ってホブ切りすることにより複数の歯１１（例えば２条
の歯）を有する歯部１ａが形成されたウォーム１であ
り、両端には軸部１ｂ，１ｃを有する。このウォーム１
における歯１１の両側の歯面１２には、潤滑剤を保持さ
せるべき溝２が歯すじ方向へ長くなるように設けられて
いる。

【００１８】この溝２はピッチ円Ｐｗ近傍の中央部１２
ａと歯底１３との間の歯面１２及び前記中央部１２ａと
歯先１４との間の歯面１２（図２のa ，b 参照）に、歯
すじ方向の両端に亘って螺旋形に設けられる。尚、溝２
はピッチ円Ｐｗ近傍の中央部１２ａと歯底１３との間の
歯面１２、又は、前記中央部１２ａと歯先１４との間の
歯面１２にだけ設けてもよい。

【００１９】また、溝２はホブによって歯１１が形成さ
れた後、例えばウォームを回転させつつ切削加工によっ
て形成、又は、放電加工等によって形成される。また、
溝２は例えば幅が約０．０６mm、深さが約０．０６mm程
度の大きさに形成されている。

【００２０】以上のように構成された歯車は、減速歯車
機構Ａのウォームとして使用される。図３は減速歯車機
構の構成を示す断面図である。この減速歯車機構Ａはウ
ォーム１と、該ウォーム１の歯１１に噛合し、その中心
部の嵌合孔３ａが回転軸４に嵌合固定されたウォームホ
イール３と、前記ウォーム１の歯部１ａの両端に連なる
軸部１ｂ，１ｃ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ハウジ
ング７とを備えており、一方の軸部１ｃに軸継手８を介
して継合されるモータ９の回転を減速してウォームホイ
ール３に伝達し、回転軸４を回転させるように構成され
ている。

【００２１】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
４は本発明に係る電動式パワーステアリング装置の構成
を示す断面図である。

【００２２】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１０に繋がり、下端に筒部を有す
る入力軸２０と、前記筒部内に挿入されてその上端が前
記入力軸２０の筒部に同軸的に連結され、前記操舵輪１
０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２１と、下端が前記トーションバー２１の下端に同
軸的に連結される出力軸２２と、前記トーションバー２
１の捩れに応じた入力軸２０及び出力軸２２の相対回転
変位量によって前記操舵輪１０に加わる操舵トルクを検
出するトルクセンサ２３と、該トルクセンサ２３が検出
したトルク、車速、操舵輪１０の舵角等に基づいて駆動
される操舵補助用の前記モータ９と、該モータ９の回転
に連動し、該回転を減速して出力軸２２に伝動する前記
減速歯車機構Ａと、前記トルクセンサ２３及び前記減速
歯車機構Ａが収容された前記ハウジング７とを備え、こ
のハウジング７に前記モータ９が取付けられている。
尚、出力軸２２が前記回転軸４を構成している。

【００２３】減速歯車機構Ａは、ウォーム１の軸部１ｃ
が前記モータ９の駆動軸９ａに繋がっており、また、ウ
ォームホイール３が前記出力軸２２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３の
噛合により前記駆動軸９ａの回転を減速して出力軸２２
に伝動し、該出力軸２２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、出力軸２２及びユニバー
サルジョイントが、ウォームホイール３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。

【００２４】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、ウォーム１にお
けるピッチ円Ｐｗ近傍の中央部１２ａと歯底１３との間
の歯面１２及び／又は前記中央部１２ａと歯先１４との
間の歯面１２には、歯すじ方向に長い溝２が設けられて
いるため、ウォーム１及びウォームホイール３の歯１
１，３１に予め塗布されているグリース等の潤滑剤が溝
２に保持されている。この結果、モータ９の回転によっ
てウォーム１の歯面１２におけるピッチ円Ｐｗ近傍の中
央部１２ａと、ウォームホイール３の歯面３２における
ピッチ円Ｐｈ近傍の中央部３２ａとが圧接され、この中
央部１２ａ，３２ａ同士の圧接によって前記塗布されて
いる潤滑剤が前記中央部１２ａ，３２ａから歯底１３側
及び歯先１４側へと掻き出されたとき、溝２に保持され
ている潤滑剤の一部は遠心力によってピッチ円Ｐｗ，Ｐ
ｈ近傍の中央部１２ａ，３２ａに供給されることにな
り、この溝２から供給された潤滑剤によってピッチ円Ｐ
ｗ，Ｐｈ近傍の中央部１２ａ，３２ａの潤滑性を高める
ことができ、該中央部１２ａ，３２ａを含めた歯面１
２，３２の摩耗を低減できる。尚、歯１１，３１の噛合
関係が変わることにより圧接状態の歯面１２，３２が非
圧接状態になったとき、歯面１２，３２同士の圧接によ
ってピッチ円Ｐｗ，Ｐｈ近傍の中央部１２ａ，３２ａか
ら歯底１３側及び歯先１４側へと掻き出されていた潤滑
剤がその粘性によって溝２に戻ることになり、該溝２に
潤滑剤が補充される。

【００２５】また、溝２はウォーム１を回転させつつ切
削工具によって歯すじ方向の両端に亘って簡易に設ける
ことができるため、溝２を有する割にコストを低減でき
る。

【００２６】実施の形態２ 図５は本発明に係る歯車の実施の形態２の構成を示す部
分拡大断面図である。実施の形態２の歯車は、ウォーム
１の歯面１２に溝２を設ける代わりに、ウォームホイー
ル３の歯面３２に、歯すじ方向に長い前記溝２を設けた
ものである。

【００２７】この実施の形態２においては、ウォームホ
イール３におけるピッチ円Ｐｈ近傍の中央部３２ａと歯
底３３との間の歯面３２及び前記中央部３２ａと歯先３
４との間の歯面３２に、歯すじ方向の両端に亘って前記
溝２が設けられる。尚、この実施の形態２においても前
記溝２は、前記中央部３２ａと歯底３３との間の歯面３
２、又は、前記中央部３２ａと歯先３４との間の歯面３
２にだけ設けてもよい。

【００２８】その他の構成及び作用は実施の形態１と同
様であるため、その構成の詳細な説明及び作用効果の説
明を省略する。

【００２９】尚、以上説明した実施の形態では、ウォー
ム１の歯面１２、又は、ウォームホイール３の歯面３２
に溝２が設けられた構成としたが、その他、ウォーム１
の歯面１２及びウォームホイール３の歯面３２に溝２が
設けられた構成としてもよい。

【００３０】また、以上説明した実施の形態では、歯１
１、３１の歯すじ方向に長い溝２を設けたが、その他、
この溝２は歯すじ方向に対して傾斜した溝、換言すれば
ほぼ歯すじ方向に長い溝であってもよい。

【００３１】また、実施の形態２のように歯面３２に溝
２が設けられたウォームホイール３は、全体が金属材料
で形成されているが、その他、比較的剛性が高い合成樹
脂材料で形成されてもよい。この場合、例えば外周に歯
を有する合成樹脂製の環状歯体と、該環状歯体の内側に
嵌合された金属製の芯体とを備えた構成としてもよい。

【００３２】また、以上説明した実施の形態の減速歯車
機構Ａは、ウォーム１及びウォームホイール３を備えた
ウォーム歯車である他、ハイポイドピニオン及びハイポ
イドホイールを備えたハイポイド歯車であってもよい。
さらに、減速歯車機構はベベルギヤであってもよい。

【００３３】

【発明の効果】第１発明、第３発明、第４発明及び第５
発明によれば、ピッチ円近傍の中央部の潤滑性を溝によ
って良好にでき、前記中央部を含む歯面の摩耗を低減で
き、耐久性を高めることができる。しかも、溝を有する
割にコストを低減できる。

【００３４】第２発明によれば、溝を有する割にコスト
をより一層低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る歯車の実施の形態１の構成を示す
正面図である。

【図２】本発明に係る歯車の実施の形態１の要部を拡大
したもので、(a) は正面図、(b) は歯の断面図である。

【図３】本発明に係る減速歯車機構の構成を示す断面図
である。

【図４】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の
構成を示す断面図である。

【図５】本発明に係る歯車の実施の形態２の構成を示す
部分拡大断面図である。

【符号の説明】

１ ウォーム（歯車） １１ 歯 １２ 歯面 １２ａ 中央部 １３ 歯底 １４ 歯先 ２ 溝 ３ ウォームホイール（歯車） ３１ 歯 ３２ 歯面 ３２ａ 中央部 ３３ 歯底 ３４ 歯先 ９ モータ ２２ 出力軸（伝達手段） Ａ 減速歯車機構 Ｐｗ，Ｐｈ ピッチ円

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀧本 学 大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋精工株式会社内 Ｆターム(参考） 3D033 CA04 3J009 DA15 EA06 EA19 EA23 EA32 EB02 FA08 3J030 AC01 BA03 BB09 CA10

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピッチ円近傍の中央部と歯底との間の歯
   面及び／又は前記中央部と歯先との間の歯面に溝を有す
   ることを特徴とする歯車。
2. 【請求項２】 前記溝を歯すじ方向の両端に亘って有す
   る請求項１記載の歯車。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載された歯車を備え
   ることを特徴とする減速歯車機構。
4. 【請求項４】 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る減速歯車機構において、前記ウ
   ォーム及び／又はウォームホイールは請求項１又は２に
   記載された歯車であることを特徴とする減速歯車機構。
5. 【請求項５】 請求項４に記載された減速歯車機構と、
   該減速歯車機構の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ることを特徴
   とする電動式パワーステアリング装置。