JP4253994B2 - Worm gear device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウォームホイールと、これと噛合するウォームよりなるウォームギヤ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
上述したようなウォームギヤ装置に使用されるウォームには、これと噛合されるウォームホイールとの間のバックラッシュを調整するために、複リードウォームとしたものがある。複リードウォームは例えば図2に示すように円筒状のウォーム20であって、ウォーム歯部21の一方の歯面22と他方の歯面23の各リードおよび圧力角を異ならせたものであり、標準的なホブで加工した普通のウォームホイール30と組み合わせて使用するのが普通である。複リードウォームよりなる図2のウォーム20は右に進むにつれて歯厚が減少し、歯溝24の幅が増大するようになっているので、ウォーム20とウォームホイール30の間のバックラッシュは、ウォーム20を右に移動すれば減少し、左に移動すれば増大し、これによりバックラッシュを調整することができる。
【0003】
通常のウォームギヤ装置では主たる動力伝達方向は定まっているので、従来の複リードウォームを用いたウォームギヤ装置では、主たる動力伝達の際に当接する側となる複リードウォームよりなるウォーム20の一方の歯面22のピッチ(リードをウォーム歯部21の条数で割った値)および圧力角を、ウォームホイールの基準ピッチ円上の円ピッチおよびそれに対応する圧力角とし、反対側となる他方のウォーム歯面23のピッチおよび圧力角はウォーム歯面22のそれよりも大きくしている。なおここでいう圧力角は、複リードウォームの中心軸線を含む断面における値である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
複リードウォームによるバックラッシュの調整は、ウォームの移動量を小さくしてバックラッシュの調整範囲を広げることが好ましく、そのためには複リードウォームの両歯面のリードの差をなるべく大きくする必要がある。しかしながら電動式パワーステアリング装置に使用する場合には、そのようにすると操舵の向きにより操舵トルク特性に違いを生じて操舵に異和感を生じるという問題が生じる。以下にその理由について述べる。
【0005】
先ず図5により、複リードでない普通のウォームを使用したウォームギャ装置の場合の説明をする。ウォームホイール30(図2に示すものと同じ)は、それと噛合するウォーム20Aよりも大径でそのウォーム歯部21Aのリード角と同じはすば角が得られるように交差して配置したホブを半径方向から送り込んでホイール歯部31を切削したものである。あるいはホブをウォームホイール30の軸線方向と平行に送ってホイール歯部31を切削したものでもよい。何れの場合にも、ホイール歯部31のホイール歯面32,33にはクラウニングが形成され、ウォーム20Aのピッチ円筒面に沿ったホイール歯部31の両側の各歯面32,33の断面(ピッチ円筒面を平面に展開して示したもの。以下同じ)は、図5に示すように緩く突出した湾曲線となり、ホイール歯部31の中心線Qはウォーム20Aのリード線と同じ方向となる。
【0006】
またウォームホイール30と噛合するウォーム20Aは普通のウォームであってウォーム歯部21Aの歯厚が一定であるので、ウォーム歯部21Aの両側のウォーム歯面22A,23Aのリード線の方向は何れもウォーム歯部21Aのリード線の方向と同一であり、またそれらのピッチは何れもウォームホイール30の基準ピッチ円Cp0上の円ピッチT0 と同じである。
【0007】
従って一方のウォーム歯面22Aとホイール歯面32の間の当接位置と、他方のウォーム歯面23Aとホイール歯面33の間の当接位置とは、それぞれ符号C3およびC4に示すように、何れもウォームホイール30のホイール歯部31の歯すじ方向中央位置となる。また、各ウォーム歯部21Aの間の歯溝24(図2参照)の中心線Pとホイール歯部31の中心線Qは何れもウォーム歯部21とホイール歯部31の噛み合い範囲の中央部Mを通っており、この両中心線P,Qは互いに一致している。
【0008】
次に図6(a) により、複リードのウォーム20Bを使用したウォームギャ装置の場合の説明をする。このウォーム20Bのウォーム歯部21Bは、一方のウォーム歯面22Aは図5のものと同一とし、他方のウォーム歯面23Bはピッチを一方のウォーム歯面22Aより大とした複リードウォームである。またウォームホイール30は上述した普通のものである。この場合は、一方のウォーム歯面22Aは図5のものと同一であるので、一方のウォーム歯面22Aとホイール歯面32の間の当接位置は、図5の場合と同じ符号C3で示すようにホイール歯部31の歯すじ方向中央位置であるが、他方のウォーム歯面23Bはリード角が図5の他方のウォーム歯面23Aより大きいので、他方のウォーム歯面23Bとホイール歯面33の間の当接位置は、符号C5で示すようにホイール歯部31の歯すじ方向中央からずれた位置となる。また、各ウォーム歯部21Bの間の歯溝24の中心線Paの方向は両ウォーム歯面22A,23Bのリード角の差の半分だけ図5の中心線Pの方向からずれ、一方中心線Qの方向は図5のままなので、中心線Paと中心線Qの間には両ウォーム歯面22A,23Bのリード角の差の半分に相当する交差角が生じる。
【0009】
図6(b) は、一方のウォーム歯面22Aのリード角は図6(a) のものと同じで、他方のウォーム歯面23Cのリード角を図6(a) のウォーム歯面23Bより大きくすることにより両歯面22A,23Cのリード角の差を大きくしたウォーム歯部21Cを有する複リードのウォーム20Cを使用している。この場合は、一方のウォーム歯面22Aとホイール歯面32の間の当接位置は符号C3で示すようにホイール歯部31の歯すじ方向中央位置のままであるが、他方のウォーム歯面23Cとホイール歯面33の当接位置の歯すじ方向中央からのずれは大きくなり、符号C6で示すように、他方のウォーム歯面23Cは歯すじ方向末端の角部において他方のホイール歯面33に当たるようになり、また各ウォーム歯部21Cの間の歯溝24の中心線Pbとホイール歯部の中心線Qとの間の交差角も大きくなる。このようにウォーム歯面23Cがホイール歯面33の角部に当たった状態あるいはこれに接近した状態では、その部分の当たりは、符号C3で示すように歯すじ方向中央で一方のホイール歯面32に当たる一方のウォーム歯面22Aとは当たり具合が異なったものとなり、従って他方の歯面23Cおよび歯面33の間と一方の歯面22Aおよび歯面32の間とでは摩擦特性が異なったものとなり、滑りを伴う動力伝達特性が正方向と逆方向とで異なったものとなる。
【0010】
図2に示すようなパワーアシスト部を備えた電動式パワーステアリング装置では、ハンドルを一方向に切り込んでいるときのアシスト力の伝達は一方のウォーム歯面22Aとホイール歯面32の間で行われ、逆方向に切り込んでいるときのアシスト力の伝達は他方のウォーム歯面23Cと他方のホイール歯面33の間で行われる。しかしながら上述のように、ウォーム20とウォームホイール30の間の滑りを伴う動力伝達特性が正方向と逆方向とで異なると、右向きに切り込む場合と左向きに切り込む場合とで操舵トルク特性が異なったものとなり、操舵に異和感を生じるという問題がある。
【0011】
上述のように、複リードウォームを用いた電動式パワーステアリング装置においては、一方ではバックラッシュの調整範囲を広げるために複リードウォームの両歯面のリードの差を増大する必要があり、他方では操舵の向きの違いによる異和感の発生を防止するために両歯面のリードの差の増大に制限がある。このようにウォームギヤ装置の動力伝達特性が正方向と逆方向とで異なることにより生じる問題は、電動式パワーステアリング装置の場合に限らず、正逆両方向において同じように動力伝達をする必要があるウォームギヤ装置では常に存在する。本発明はウォームギヤ装置において動力伝達特性が正方向と逆方向とで異なることなく、しかもバックラッシュの調整範囲を広げることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
このために、請求項1の発明によるウォームギヤ装置は、ウォームホイールと、このウォームホイールのホイール歯部と噛合するウォーム歯部を有するウォームとからなり、ウォームは複リードウォームとしてなるウォームギヤ装置において、ウォーム歯部の一方の歯面のピッチはホイール歯部の基準ピッチ円上の円ピッチよりも所定量だけ小とし、ウォーム歯部の他方の歯面のピッチは基準ピッチ円上の円ピッチよりも所定量だけ大とすることにより、ウォームの中心軸線を中心としてウォーム歯部とホイール歯部の噛み合い範囲の中央部を含む円筒面上であって中央部におけるウォーム歯部の間の歯溝の中心線と、円筒面上であって中央部におけるホイール歯部の中心線とが一致するようにウォーム歯部およびホイール歯部を配置したことを特徴とするものである。ウォーム歯部およびホイール歯部を、このように配置することにより、一方のウォーム歯面とホイール歯面の間の当接位置と、他方のウォーム歯面とホイール歯面の間の当接位置は、何れもホイール歯部の歯すじ方向中央位置からほゞ同じ距離だけずれた位置となる。そして両ウォーム歯面のリード角の差が大きくなるにつれて、ホイール歯部の歯すじ方向中央位置に対する一方および他方の各当接位置のずれはほゞ同様に増大し、各ウォーム歯面はほゞ同時にそれぞれ歯すじ方向末端の角部において各ホイール歯面に当たるようになる。
【0013】
また、請求項2の発明によるウォームギヤ装置は、ウォームホイールと、このウォームホイールのホイール歯部と噛合するウォーム歯部を有するウォームとからなり、ウォームは複リードウォームとしてなるウォームギヤ装置において、ウォームの中心軸線とウォームホイールの中心軸線の交差角度を調整することにより、ウォームの中心軸線を中心としてウォーム歯部とホイール歯部の噛み合い範囲の中央部を含む円筒面上であって中央部におけるウォーム歯部の間の歯溝の中心線と、円筒面上であって中央部におけるホイール歯部の中心線とが一致するようにウォーム歯部およびホイール歯部を配置したことを特徴とするものである。このように配置することにより、請求項1の発明と同様に、一方のウォーム歯面とホイール歯面の間の当接位置と、他方のウォーム歯面とホイール歯面の間の当接位置は、何れもホイール歯部の歯すじ方向中央位置からほゞ同じ距離だけずれた位置となる。そして両ウォーム歯面のリード角の差が大きくなるにつれて、ホイール歯部の歯すじ方向中央位置に対する一方および他方の各当接位置のずれはほゞ同様に増大し、各ウォーム歯面はほゞ同時にそれぞれ歯すじ方向末端の角部において各ホイール歯面に当たるようになる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下に、図1〜図3により、本発明によるウォームギヤ装置を電動式パワーステアリング装置に適用した第1の実施の形態の説明をする。この電動式パワーステアリング装置のパワーアシスト部は、図1に示すように、操舵ハンドルにより回転されるステアリングシャフト15に連結されたウォームホイール30と、このウォームホイール30のホイール歯部31(図2参照)と噛合するウォーム歯部21(図2参照)を有する円筒状のウォーム20と、このウォーム20を回転駆動する電動モータ13からなり、これらはステアリングコラムに固定されたハウジング10により支持されている。このウォーム20とウォームホイール30が本発明のウォームギヤ装置を構成している。この電動式パワーステアリング装置の制御装置は、ステアリングシャフト15に設けたトルクセンサにより検出した操舵トルクに基づいて電動モータ13を作動させ、ウォーム20とウォームホイール30を介してステアリングシャフト15にアシスト力を与える。
【0016】
ウォーム20は、その両端部がボールベアリング11を介してハウジング10に軸承され、両端部に螺合した締付ナット12a,12bを緩めて軸線方向位置を調整し、締付ナット12a,12bを締め付けて位置決めするようになっており、ウォーム20の先端部20aは、電動モータ13の出力軸に摺動自在にスプライン結合されている。ウォーム20は、図2に示すようにウォーム歯部21の両側のウォーム歯面22,23のピッチT1 ,T2 が異なる2条の複リードウォームで、右に進むにつれてウォーム歯部21の歯厚が減少し、歯溝24の幅が増大するようになっている。従ってウォーム20とウォームホイール30の間のバックラッシュは、締付ナット12a,12bの調整によりウォーム20を右に移動すれば減少し、左に移動すれば増大し、これによりバックラッシュを調整することができる。ウォーム20の軸線方向位置の調整構造は上述の通りであるのでこの調整量を大きくするのはむずかしく、従ってバックラッシュの調整範囲を広げるには両ウォーム歯面22,23のピッチT1 ,T2 の差を大きくする必要がある。
【0017】
ウォームホイール30は、前述した従来技術のものと同一であり、これと噛合するウォーム20よりも大径の標準的なホブを半径方向から送り込んで切削したものである。このように切削されたホイール歯部31の圧力角(図2の断面における値)はα0 であり、基準ピッチ円Cp0に沿った円ピッチはT0 であり、基準ピッチ円Cp0上におけるはすば角は tan−1(πd/nT0)である。なお、dは基準ピッチ円Cp0と接触するウォーム20の基準ピッチ円の直径、nはウォーム歯部21の条数である。また円ピッチT0 は、図5に示す従来技術で述べた、ウォームホイール30と噛合する普通のウォーム20Aのウォーム歯部21Aのピッチと同じ値である。
【0018】
この実施の形態のウォーム20は、図2に示すように2条のウォーム歯部21を有する複リードウォームであり、各ウォーム歯面22,23のピッチT1 ,T2 は、バックラッシュ調整のためのそれらの差をTd とした場合
T1 =T0 −Td/2
T2 =T0 +Td/2
とする。これにより、各ウォーム歯面22,23のピッチT1 ,T2 の差Td に対応するリード角の差をβd とした場合、一方のウォーム歯面22のリード角は、図5に示す普通のウォーム20Aのリード角よりもβd/2(所定角)だけ小さく、他方のウォーム歯面23のリード角は、ウォーム20Aのリード角よりもβd/2 だけ大きくなる。また各ピッチT0 ,T1 ,T2 と各圧力角α0 ,α1 ,α2 の間には
T0・cosα0 =T1・cosα1 =T2・cosα2
なる関係がある。
【0019】
このようなウォーム20とウォームホイール30を噛合させた状態では、図2に示すように、一方のウォーム歯面22とホイール歯面32については、それらの当接点(本当の当接点は図2の断面からはすじ方向にずれた位置にあり(図3参照)、図2の断面ではわずかの隙間がある)は作用線La1に沿って移動すると共にウォーム20側の第1ピッチ線Lp1とウォームホイール30側の第1ピッチ円Cp1とが滑りを伴う転がり接触をし、この転がり接触をする位置の前後においてウォーム歯部21とホイール歯部31は互いに噛合する。同様に、他方のウォーム歯面23と他方のホイール歯面33については、それらの当接点は作用線La2に沿って移動すると共にウォーム20側の第2ピッチ線Lp2とウォームホイール30側の第2ピッチ円Cp2とが滑りを伴う転がり接触をし、この転がり接触をする位置の前後においてウォーム歯部21とホイール歯部31は互いに噛合する。符号Mはこのようなウォーム歯部21とホイール歯部31の噛み合い範囲の中央部を示している。
【0020】
図3は、図2に示すこのような各歯面22,32,23,33の当接点を通るA−A線に沿った断面であり、ウォーム20の中心軸線O1を中心としてウォーム歯部21とホイール歯部31の噛み合い範囲の中央部Mを含む円筒面に沿った断面を示している。なお、この場合の円筒面は複数あるが、図3は各円筒面に沿った断面を平面に展開してつないで示したものである。ウォームホイール30は前述した従来技術のものと同一であるので、図3におけるホイール歯部31の断面形状は図5および図6に示した従来技術の場合と同じであり、その両側の各歯面32,33の断面は緩く突出した湾曲線であり、また噛み合い範囲の中央部Mにおけるホイール歯部31の中心線Qの方向も図5および図6に示す従来技術の場合と同じである。
【0021】
また前述のように、一方のウォーム歯面22のリード角は、図5に示す普通のウォーム20Aのリード角よりもβd/2 だけ小さく、他方のウォーム歯面23のリード角は、ウォーム20Aのリード角よりもβd/2 だけ大きい。従って、一方のウォーム歯面22とホイール歯面32の間の当接位置と、他方のウォーム歯面23とホイール歯面33の間の当接位置は、それぞれ符号C1および符号C2に示すように、ホイール歯部31の歯すじ方向中央位置からほゞ同じ距離だけずれた位置となる。またこれらの相殺により、ウォーム歯部21の間の歯溝24の中心線Pは図5に示す従来技術の場合と同様、ホイール歯部31の中心線Qと一致する。
【0022】
そして両ウォーム歯面22,23のリード角の差が大きくなるにつれて、ホイール歯部31の歯すじ方向中央位置に対する各当接位置C1および当接位置C2のずれはほゞ同様に増大し、ほゞ同時にホイール歯部31の歯すじ方向末端の角部に達する。この際の両ウォーム歯面22,23のリード角の差は、一方のウォーム歯面22Aはホイール歯部31の歯すじ方向中央位置で一方のホイール歯面32と当接し、他方のウォーム歯面23だけが歯すじ方向末端の角部において他方のホイール歯面33と当接するようになる従来技術の場合の約2倍となる。そしてこの間は、各当接位置C1,C2における当たり具合は同一であり、従って滑りを伴う動力伝達特性も正方向と逆方向とで同一となり、図1に示すような電動式パワーステアリング装置において、ハンドルを右向きに切り込む場合と左向きに切り込む場合とで操舵トルク特性が異なったものとなることはない。
【0023】
このようにこの実施の形態によれば、両ウォーム歯面22,23のリード角の差が従来技術の約2倍になるまでは電動式パワーステアリング装置の左右の操舵特性が異なることはないので、操舵の向きの違いによる操舵の異和感を生じることなく、バックラッシュの調整範囲が広がる。なお、各ウォーム歯面22,23とホイール歯面32,33の当接位置が何れもホイール歯面32,33の末端の角部に達した後は、当接位置の面圧が上昇して不安定な摩擦特性となり、また摩耗も増大するので実用に適しない。
【0024】
次に図4により第2の実施の形態の説明をする。上述した第1の実施の形態では、一方のウォーム歯面22のリード角を普通のウォーム20Aのリード角より小さく、他方のウォーム歯面23のリード角を普通のウォーム歯部21Aより大きくしているが、第2の実施の形態では、ウォーム20は図6(b) で説明したような両歯面22A,23Cのリード角の差を大きくした普通の複リードのウォーム20Cを使用している。図6(b) では、ウォーム20Cの中心軸線O1とウォームホイール30の中心軸線O2とは直交しており、一方のウォーム歯面22Aとホイール歯面32の間の当接位置は符号C3で示すようにホイール歯部31の歯すじ方向中央位置であり、他方のウォーム歯面23Cとホイール歯面33の当接位置は符号C6で示すように歯すじ方向末端の角部において他方のホイール歯面33と当たっている。
【0025】
この第2の実施の形態では、図4に示すように、ウォーム20Cの中心軸線O1はウォームホイール30の中心軸線O2と直交していた位置Nから、各ウォーム歯面22A,23Cのリード角の差βd の半分だけ半時計回転方向に回転させて、ウォームホイール30の中心軸線O2との交差角度を調整している。これにより図6(b) のウォーム歯部21Cもリード角の差βd の半分だけ半時計回転方向に回転されて、その間の歯溝24の中心線Pbの方向はホイール歯部31の中心線Qの方向と同じになり、ウォーム歯部21Cの各ウォーム歯面22A,23Cはホイール歯部31の各歯面32,33の間に当接されているので、第1の実施形態の場合と同様、歯溝24の中心線Pbはホイール歯部31の中心線Qと一致する。これに伴い一方のウォーム歯面22Aとホイール歯面32の間の当接位置はホイール歯部31の歯すじ方向中央位置から離れ、他方のウォーム歯面23Cとホイール歯面33の間の当接位置はホイール歯部31の歯すじ方向中央位置に近づき、それぞれの当接位置は図3の符号C1および符号C2で示すようなホイール歯部31の歯すじ方向中央位置からほゞ同じ距離だけずれた位置となる。
【0026】
この第2の実施の形態でも、両ウォーム歯面22,23のリード角の差が大きくなるにつれて、ウォーム歯面22,23の各当接位置はほゞ同様にホイール歯部31の歯すじ方向末端の角部に近づき、ほゞ同時にこの角部に達する。そしてこの角部に達した際の両ウォーム歯面22,23のリード角の差は、図6に示す従来技術の場合の約2倍となる。従ってウォーム歯部21とホイール歯部31の間の一方の当接位置と他方の当接位置の摩擦特性が異なったものとなって動力伝達方向が正方向と逆方向とで動力伝達特性が異なったものとなるまでの両ウォーム歯面22,23のリード角の差も同様に増大し、これを電動式パワーステアリング装置に使用すれば、操舵の向きの違いによる異和感を生じることなくバックラッシュの調整範囲が広がる。
【0027】
上述した各実施の形態においては、ウォーム歯部21の間の歯溝24の中心線Pと、ホイール歯部31の中心線Qとが正確に一致するようにしているが、この中心線Pと中心線Qとはほゞ一致させるだけでもよく、それによっても操舵の向きの違いによる異和感を生じることなくバックラッシュの調整範囲を広げることができる。また上述した各実施の形態では2条のウォームにつき説明したが、本発明は1条または3条以上の多条のウォームにも適用可能である。
【0028】
また本発明は、第1の実施の形態のやり方で先ず中心線Pと中心線Qとを近づけ、次に第2の実施の形態のやり方で中心線Pと中心線Qとを一致させるようにして実施することも可能である。
【0029】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、両ウォーム歯面のリード角の差が大きくなった場合、一方のウォーム歯面と他方のウォーム歯面はほゞ同時にホイール歯部の歯すじ方向末端の角部において対応するホイール歯面に当たるようになり、それまでは各当接位置における当たり具合は同一であり、滑りを伴う動力伝達特性も正方向と逆方向とで同一である。また各ウォーム歯面がホイール歯部の歯すじ方向末端の角部において対応するホイール歯面に当たるようになった際の両ウォーム歯面のリード角の差は、他方のウォーム歯面だけが歯すじ方向末端の角部において他方のホイール歯面と当接するようになる従来技術の場合の約2倍となる。従って両ウォーム歯面のリード角の差が従来技術の約2倍になるまでは動力伝達特性が正方向と逆方向とで異なることないので、動力伝達特性が正方向と逆方向とで異なるという問題を生じることなしにバックラッシュの調整範囲を広げることができる。
【0030】
またこのようなウォームギヤ装置により電動パワーステアリングのパワーアシスト部を構成したものによれば、両ウォーム歯面のリード角の差が従来技術の約2倍になるまでは電動式パワーステアリング装置の左右の操舵特性が異なることがないので、操舵の向きの違いによる操舵の異和感を生じることなく、バックラッシュの調整範囲を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明によるウォームギヤ装置の第1の実施形態を採用した電動式パワーステアリング装置のパワーアシスト部の要部を示す断面図である。
【図2】 図1に示すウォームギヤ装置の要部を示す図面である。
【図3】 図2のA−A線に沿った部分断面図である。
【図4】 本発明によるウォームギヤ装置の第2の実施形態を示す図である。
【図5】 複リードでない普通のウォームを用いた従来技術の図2に相当する部分断面図である。
【図6】 複リードウォームを用いた従来技術の図2に相当する部分断面図である。
【符号の説明】
13…電動モータ、15…ステアリングシャフト、20,20C…ウォーム、21,21C…ウォーム歯部、22,22A…一方のウォーム歯面、23,23C…他方のウォーム歯面、24…歯溝、30…ウォームホイール、31…ホイール歯部、M…噛み合い範囲の中央部、O1…中心軸線、O2…中心軸線、P…歯溝の中心線、Q…ホイール歯部の中心線。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a worm gear device including a worm wheel and a worm meshing with the worm wheel.
[0002]
[Prior art]
Some worms used in the worm gear device as described above have a multi-lead worm in order to adjust the backlash between the worm wheel and the worm wheel engaged therewith. For example, as shown in FIG. 2, the multiple lead worm is a
[0003]
In a normal worm gear device, the main power transmission direction is fixed. Therefore, in a conventional worm gear device using a multi-lead worm, one tooth surface of the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
When adjusting the backlash with a multiple lead worm, it is preferable to reduce the amount of movement of the worm to widen the adjustment range of the backlash, and for this purpose, it is necessary to increase the difference between the leads of both tooth surfaces of the multiple lead worm as much as possible. . However, when used in an electric power steering apparatus, such a problem causes a difference in steering torque characteristics depending on the direction of steering, resulting in a feeling of strangeness in steering. The reason is described below.
[0005]
First, the case of a worm gear device using an ordinary worm that is not a multiple lead will be described with reference to FIG. The worm wheel 30 (same as that shown in FIG. 2) has a hob arranged so as to intersect with the
[0006]
Since the
[0007]
Therefore, the contact position between the one
[0008]
Next, referring to FIG. 6 (a), a case of a worm gear device using a
[0009]
6 (b) is the lead angle of one of the
[0010]
In the electric power steering apparatus having a power assist unit as shown in FIG. 2, the assist force is transmitted between the
[0011]
As described above, in the electric power steering apparatus using the multiple lead worm, on the one hand, it is necessary to increase the difference between the leads of both tooth surfaces of the multiple lead worm in order to widen the adjustment range of the backlash. In order to prevent the occurrence of a sense of incongruity due to the difference in steering direction, there is a limit to the increase in the difference between the leads on both tooth surfaces. Thus, the problem caused by the difference in the power transmission characteristics of the worm gear device between the forward direction and the reverse direction is not limited to the case of the electric power steering device, and the worm gear that needs to transmit power in both the forward and reverse directions in the same way. Always present in the device. An object of the present invention is to widen the adjustment range of backlash without causing the power transmission characteristics of the worm gear device to differ between the forward direction and the reverse direction.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
For this, the worm gear device according to the invention of
[0013]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a worm gear device comprising a worm wheel and a worm having a worm tooth portion meshing with a wheel tooth portion of the worm wheel, wherein the worm is a double lead worm. By adjusting the crossing angle between the axis of the worm wheel and the center axis of the worm wheel, the worm tooth portion on the cylindrical surface including the central portion of the meshing range of the worm tooth portion and the wheel tooth portion around the central axis of the worm. The worm tooth portion and the wheel tooth portion are arranged so that the center line of the tooth gap between the two and the center line of the wheel tooth portion at the center portion on the cylindrical surface coincide with each other. By arranging in this manner, the contact position between one worm tooth surface and the wheel tooth surface and the contact position between the other worm tooth surface and the wheel tooth surface are the same as in the invention of
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A first embodiment in which the worm gear device according to the present invention is applied to an electric power steering device will be described below with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the power assist unit of the electric power steering apparatus includes a
[0016]
Both ends of the
[0017]
The
[0018]
The
T2 = T0 + Td / 2
And Accordingly, when the lead angle difference corresponding to the difference Td between the pitches T1 and T2 of the worm tooth surfaces 22 and 23 is βd, the lead angle of one
There is a relationship.
[0019]
In the state in which the
[0020]
FIG. 3 is a cross section taken along the line AA passing through the contact point of each of the tooth surfaces 22, 32, 23, 33 shown in FIG. 2, and the
[0021]
As described above, the lead angle of one
[0022]
As the difference between the lead angles of the worm tooth surfaces 22 and 23 increases, the displacement of each contact position C1 and contact position C2 with respect to the center position in the tooth line direction of the
[0023]
Thus, according to this embodiment, the left and right steering characteristics of the electric power steering device do not differ until the difference in the lead angle between the worm tooth surfaces 22 and 23 is about twice that of the prior art. The range of backlash adjustment can be expanded without causing a sense of incongruity due to the difference in steering direction. Note that after the contact positions of the worm tooth surfaces 22 and 23 and the wheel tooth surfaces 32 and 33 reach the corners at the ends of the wheel tooth surfaces 32 and 33, the surface pressure at the contact positions increases. Unstable frictional characteristics and increased wear are not suitable for practical use.
[0024]
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. In the first embodiment described above, the lead angle of one
[0025]
In the second embodiment, as shown in FIG. 4, the central axis O1 of the worm 20C is from the position N orthogonal to the central axis O2 of the
[0026]
Also in the second embodiment, as the lead angle difference between the worm tooth surfaces 22 and 23 increases, the contact positions of the worm tooth surfaces 22 and 23 are substantially the same as the tooth line direction of the
[0027]
In each of the above-described embodiments, the center line P of the
[0028]
In the present invention, the center line P and the center line Q are first brought close to each other in the manner of the first embodiment, and then the center line P and the center line Q are made to coincide with each other in the manner of the second embodiment. It is also possible to implement.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the difference between the lead angles of both worm tooth surfaces becomes large, one of the worm tooth surfaces and the other worm tooth surface are at the same time the corner of the wheel tooth portion at the end of the tooth line direction. At this point, the wheel hits the corresponding wheel tooth surface. Until then, the contact state at each contact position is the same, and the power transmission characteristics accompanied by the slip are the same in the forward direction and the reverse direction. In addition, when each worm tooth surface comes into contact with the corresponding wheel tooth surface at the end of the tooth direction of the wheel tooth portion, the difference in the lead angle between both worm tooth surfaces is that only the other worm tooth surface has a tooth line. This is about twice as much as in the case of the prior art that comes into contact with the other wheel tooth surface at the corner of the direction end. Therefore, until the difference between the lead angles of the worm tooth surfaces is about twice that of the prior art, the power transmission characteristics do not differ between the forward direction and the reverse direction, so the power transmission characteristics differ between the forward direction and the reverse direction. The range of backlash adjustment can be expanded without causing problems.
[0030]
In addition, according to the power assist portion of the electric power steering configured by such a worm gear device, the left and right sides of the electric power steering device are left and right until the difference in the lead angle between both worm tooth surfaces is about twice that of the prior art. Since there is no difference in steering characteristics, the adjustment range of backlash can be expanded without causing a sense of incongruity due to a difference in steering direction.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main part of a power assist portion of an electric power steering apparatus employing a first embodiment of a worm gear device according to the present invention.
FIG. 2 is a view showing a main part of the worm gear device shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a partial cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 4 is a view showing a second embodiment of the worm gear device according to the present invention.
FIG. 5 is a partial cross-sectional view corresponding to FIG. 2 of the prior art using an ordinary worm that does not have multiple leads.
FIG. 6 is a partial cross-sectional view corresponding to FIG. 2 of the prior art using a multi-lead worm.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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