專利名稱：蝸輪減速器及電力轉(zhuǎn)向裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蝸輪減速器(worm reducer)，用于降低傳遞到蝸桿(worm)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并將降低的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到蝸輪上，和一種具有這種蝸輪減速器的電力轉(zhuǎn)向裝置。
背景技術(shù)：
近年來，車輛具有了電力轉(zhuǎn)向裝置，用于通過減速機(jī)構(gòu)降低作為用于轉(zhuǎn)向輔助的驅(qū)動(dòng)源的電動(dòng)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并將降低的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，來幫助轉(zhuǎn)向。這種電力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)采用了蝸輪減速器，它作為減速機(jī)構(gòu)由蝸桿和蝸輪構(gòu)成，通過電動(dòng)馬達(dá)，將轉(zhuǎn)向輔助作用力傳遞到轉(zhuǎn)向軸上。
圖9是顯示現(xiàn)有蝸輪減速器的視圖。圖9(a)是顯示蝸桿的視圖，圖9(b)是顯示蝸輪的周圍表面的視圖。在圖9(a)中，在金屬制成的蝸桿110的外圍上形成若干螺紋面112，從蝸桿110的外圍表面111突出。另一方面，在圖9(b)中，在合成樹脂制成的蝸輪120的周圍表面上形成若干蝸輪齒121，這些蝸輪齒121與蝸桿110的螺紋面112嚙合。作為電力轉(zhuǎn)向裝置所使用的的減速機(jī)構(gòu)的蝸輪減速器，它必須具有不會(huì)自鎖、能夠反向操作的結(jié)構(gòu)，它提供了較大的蝸桿110和蝸輪120的導(dǎo)程角(lead angle)。
而且，在現(xiàn)有的蝸輪減速器中，如圖9(b)所示，蝸輪120周圍表面上的蝸輪齒121通常用如圖10所示的滾刀130形成。該滾刀130具有切割刃132，每個(gè)切割刃132具有用于在外圍切出齒來的切口131。蝸輪120的周圍表面通過切割刃132而被切出齒來，從而形成蝸輪齒121。
如果用于形成蝸輪齒121的滾刀130的直徑D1與和蝸輪120嚙合的蝸桿110的直徑D2相等，則蝸桿110和蝸輪120之間的嚙合接觸面積較大。當(dāng)滾刀130的直徑D1變得大于蝸桿110的直徑D2時(shí)，嚙合接觸面積變小。為此，一般的，在需要高持久性的蝸輪減速器的情況下，蝸桿110和蝸輪120之間的嚙合接觸面積增加，以減小負(fù)載于齒面上的表面壓力。
但是，近年來，在現(xiàn)有的蝸輪減速器中，如圖9所示，構(gòu)成蝸輪120的合成樹脂的強(qiáng)度增大，從而提高了持久性。相應(yīng)的，蝸桿110的強(qiáng)度出現(xiàn)了不足。蝸桿110的強(qiáng)度可以通過增加蝸桿110的直徑D2來增加。但是，在現(xiàn)有的蝸輪減速器中，考慮到結(jié)構(gòu)，難以增加蝸桿110的直徑D2，同時(shí)保持預(yù)定的蝸輪120的輪徑和能夠反向操作的蝸桿110的導(dǎo)程角。
而且，希望用于形成蝸輪120的蝸輪齒121的滾刀130具有與蝸桿110相同的直徑，以便增加蝸桿110和蝸輪120之間的嚙合接觸面積。在此情況下，滾刀130的切割刃132(具有切口131)強(qiáng)度較弱，而且可能會(huì)斷裂。因此，在現(xiàn)有的蝸輪減速器中，考慮到強(qiáng)度，在制造蝸輪120的齒面時(shí)，需要滾刀120具有大于蝸桿110直徑的直徑。這樣，如上所述，由于滾刀130的直徑D1變得大于蝸桿110的直徑，因此蝸桿110和蝸輪120之間的嚙合接觸面積減小。這有利地導(dǎo)致了負(fù)載于齒面上的壓力增加。
而且，現(xiàn)有的蝸輪減速器為直角式的，其中電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)軸的軸線同軸地連接于蝸桿110上，且蝸輪120壓配于其中的轉(zhuǎn)向軸的軸線，這兩條軸線以非交叉狀態(tài)彼此成直角。因此，限制了電動(dòng)馬達(dá)的安裝布局。而且，在近年來電力轉(zhuǎn)向裝置的高輸出功率的進(jìn)步下，與蝸桿110的螺紋面112嚙合的蝸輪齒121需要具有高強(qiáng)度。然而，在現(xiàn)有的直角式蝸輪減速器中，難以保證蝸輪齒121的足夠強(qiáng)度。
而且，在現(xiàn)有的蝸輪減速器中，其中蝸輪120的齒面采用具有大于蝸桿110直徑的直徑的滾刀130制成，因此滾刀130的導(dǎo)程角與蝸桿110的不同。因此，以它們校正的角度進(jìn)行切割齒，使得蝸輪120的導(dǎo)程角在節(jié)距點(diǎn)處適合于蝸桿110的導(dǎo)程角。然而，在這些蝸桿110和蝸輪120中，擔(dān)心在除了節(jié)距點(diǎn)的區(qū)域處產(chǎn)生干擾。為了避免在除了節(jié)距點(diǎn)的區(qū)域產(chǎn)生干擾，提出了一種采用蝸輪的傾斜交叉式的蝸輪減速器，其中蝸輪齒121的切削痕跡在齒線上保持不變。但是，在此情況下，相互嚙合的區(qū)域處的接觸為點(diǎn)接觸，且因此嚙合區(qū)域的表面壓力變得較高。結(jié)果，將降低蝸輪減速器的持久性。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)以上情況，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明。本發(fā)明的目的是提供一種蝸輪減速器，通過在增加的模數(shù)(module)下提高強(qiáng)度，同時(shí)保持能反向操作的蝸桿的導(dǎo)程角和蝸桿與蝸輪之間的中心距，該蝸輪減速器能夠在尺寸減小上有所改進(jìn)并且能夠提高壽命；和一種具有這種蝸輪減速器的電力轉(zhuǎn)向裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明第一方面，提供了一種蝸輪減速器，包括蝸桿，在其外周圍表面上具有螺紋面；和蝸輪，具有在其周圍表面上形成的蝸輪齒，該蝸輪齒與蝸桿的螺紋面嚙合，其中蝸桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被降低并傳遞到蝸輪上，且蝸輪的導(dǎo)程角小于蝸桿的導(dǎo)程角。
根據(jù)本發(fā)明第二方面，如本發(fā)明第一方面所述，優(yōu)選地，通過使用具有加工螺紋面的加工電鍍蝸桿，蝸輪齒被形成在蝸輪的周圍表面上，加工螺紋面的形狀與蝸桿的形狀相同，且磨粒被電鍍?cè)诩庸ぢ菁y面上。
根據(jù)本發(fā)明第三方面，如本發(fā)明第一方面所述，優(yōu)選地，通過使用具有加工螺紋面的加工電鍍蝸桿，蝸輪齒被形成在周圍表面上，磨粒被電鍍?cè)诩庸ぢ菁y面上，加工螺紋面的齒形與蝸桿的螺紋面相同，且加工螺紋面的齒頂圓的直徑和齒基圓的直徑比蝸桿的螺紋面的大。
根據(jù)本發(fā)明第四方面，提供了一種電力轉(zhuǎn)向裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求1的蝸輪減速器；具有連接于蝸桿的旋轉(zhuǎn)軸的電動(dòng)馬達(dá)；和轉(zhuǎn)向軸，其外周圍被壓配到壓配的蝸輪上。
其中電動(dòng)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被降低并通過蝸桿和蝸輪傳遞到轉(zhuǎn)向軸上，從而便于轉(zhuǎn)向操作。
在根據(jù)本發(fā)明的蝸桿中，由于蝸輪齒形成為使蝸輪的導(dǎo)程角小于蝸桿的導(dǎo)程角，因此對(duì)于蝸桿的每次轉(zhuǎn)動(dòng)，能夠減小蝸輪的導(dǎo)程(節(jié)距)量。由此，在蝸桿和蝸輪之間的中心距離和蝸輪減速器的減速比固定的情況下，蝸輪齒的模數(shù)能夠比現(xiàn)有的蝸輪減速器增加。結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)蝸桿和蝸輪的高強(qiáng)度。另一方面，在蝸輪減速器的減速比和蝸輪齒的模數(shù)固定的情況下，蝸桿和蝸輪之間的中心距離能夠比現(xiàn)有的蝸輪減速器減小。由此，能夠減小蝸輪減速器的尺寸。
而且，在根據(jù)本發(fā)明的蝸輪減速器中，利用加工電鍍蝸桿，在蝸輪的周圍表面上形成蝸輪齒，其中磨粒被電鍍?cè)诹硪晃仐U的螺紋面上，該該另一螺桿與和蝸輪結(jié)合的蝸桿的形狀相同。這樣，由于在除了蝸輪齒的節(jié)距點(diǎn)的區(qū)域的導(dǎo)程角也能夠匹配，因此能夠避免干擾，而且還能夠形成在蝸輪齒和螺紋面之間有較大接觸面積的齒面。結(jié)果，能夠避免干擾，而且不會(huì)增加表面壓力，從而能夠提高蝸輪的持久性和防磨性，由此防止了蝸輪減速器的壽命減小。
另外，可以采用加工電鍍蝸桿，其中磨粒被電鍍?cè)诹硪晃仐U的螺紋面上，該另一螺桿的齒面形狀與和蝸輪結(jié)合的蝸桿中的齒面形狀相同，且該另一螺桿的齒頂圓和齒基圓的直徑比和蝸輪結(jié)合的蝸桿的大。由此，可以獲得如下優(yōu)點(diǎn)，與當(dāng)加工電鍍蝸桿的形狀與和蝸輪結(jié)合的蝸桿的形狀相同時(shí)獲得的優(yōu)點(diǎn)一樣。另外，當(dāng)要被致動(dòng)嚙合的蝸桿與蝸輪結(jié)合時(shí)，能夠獲得齒尖間隙。結(jié)果，能夠應(yīng)付尺寸誤差和長(zhǎng)期的磨損，而且能夠提高傳動(dòng)效率。
而且，在根據(jù)本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)向裝置中，采用了上述的蝸輪減速器，作為將用于轉(zhuǎn)向輔助的電動(dòng)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的減速機(jī)構(gòu)。這樣，可以防止設(shè)備的壽命減小。另外，由于減速機(jī)構(gòu)的尺寸減小了，因此可以提高設(shè)備布局的靈活性。


圖1為說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電力轉(zhuǎn)向裝置的示意結(jié)構(gòu)的視圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電力轉(zhuǎn)向裝置中的減速機(jī)構(gòu)主要部分的截面圖；圖3A為顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蝸輪減速器的蝸桿的視圖；圖3B為顯示本發(fā)明實(shí)施例的蝸輪減速器的蝸輪周圍表面的視圖；圖4為顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蝸輪減速器的蝸桿和蝸輪的組合狀態(tài)的俯視圖；圖5為顯示在蝸輪減速器的減速比和蝸桿與蝸輪之間的中心距離固定的情況下，蝸桿和蝸輪的軸交角和蝸輪的模數(shù)之間關(guān)系的視圖；圖6為顯示在蝸輪減速器的減速比和蝸輪的模數(shù)固定的情況下，蝸桿和蝸輪的軸交角和蝸桿與蝸輪之間的中心距離之間關(guān)系的視圖；圖7為顯示用于加工本發(fā)明蝸輪減速器的蝸輪的蝸輪齒的加工工具的視圖；
圖8A為顯示本發(fā)明的蝸輪減速器中的蝸輪和蝸桿之間的軸交角的視圖；圖8B為顯示本發(fā)明的蝸輪和電鍍蝸桿之間的軸交角的視圖；圖8C為顯示蝸輪和已知滾刀之間的軸交角的視圖；圖9A為顯示現(xiàn)有技術(shù)的蝸輪減速器中的蝸桿的視圖；圖9B為顯示現(xiàn)有技術(shù)的蝸輪減速器中的蝸輪的周圍表面的視圖；和圖10為顯示用于加工現(xiàn)有技術(shù)蝸輪減速器的蝸輪上的蝸輪齒的加工工具的視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照附圖給出本發(fā)明實(shí)施例的說明。
圖1為說明根據(jù)本實(shí)施例的立式電力轉(zhuǎn)向裝置示意構(gòu)造的視圖。在圖1中，方向盤1的立軸2通過萬向節(jié)3、4以及齒條機(jī)構(gòu)5與轉(zhuǎn)向輪6、6的拉桿7、7相連接。立軸2具有結(jié)合在殼體8內(nèi)的減速機(jī)構(gòu)(或蝸輪減速器)9。有電動(dòng)馬達(dá)10連接到殼體8上，用于轉(zhuǎn)向輔助，它通過減速機(jī)構(gòu)9與立軸2相連接。
圖2為根據(jù)本實(shí)施例的電力轉(zhuǎn)向裝置中的減速機(jī)構(gòu)9的主要部分的截面圖。在圖2中，殼體8結(jié)合了蝸輪12，該蝸輪12被壓配在從柱身2伸出的轉(zhuǎn)向軸11的外圍上，并將蝸桿14同軸地結(jié)合到電動(dòng)馬達(dá)10的旋轉(zhuǎn)軸13上，以便與蝸輪12嚙合。也就是，根據(jù)本實(shí)施例的電力轉(zhuǎn)向裝置的減速機(jī)構(gòu)9是這樣的蝸輪減速機(jī)構(gòu)9，它由蝸輪12和蝸桿14構(gòu)成，其中將通過蝸桿14和蝸輪12減小的電動(dòng)馬達(dá)10的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到轉(zhuǎn)向軸11。
將參照?qǐng)D3至8給出關(guān)于根據(jù)本實(shí)施例的蝸輪減速器9的說明。
圖3為顯示根據(jù)本實(shí)施例的蝸輪減速器的視圖。圖3(a)為顯示蝸輪減速器9的蝸桿14的視圖。圖3(b)為顯示蝸輪減速器9的蝸輪12周圍表面的視圖。圖4為顯示根據(jù)本實(shí)施例的蝸輪減速器9的蝸桿14和蝸輪12結(jié)合狀態(tài)的俯視圖。
在圖3(a)中，在金屬制成的蝸桿14的外圍上，形成有若干螺紋面16，它們從蝸桿14的外圍表面處突出。另一方面，在圖3(b)中，在合成樹脂制成的蝸輪12的周圍表面上，形成有若干蝸輪齒17，它們與蝸桿14的螺紋面16嚙合。在根據(jù)本實(shí)施例的蝸輪減速器9中，蝸輪12的導(dǎo)程角小于蝸桿14的導(dǎo)程角。如圖4所示，蝸桿14和蝸輪12彼此結(jié)合，處于它們的軸線彼此傾斜交叉的狀態(tài)下。
圖5為顯示蝸桿和蝸輪的軸交角和蝸輪的模數(shù)之間關(guān)系的圖表，其中蝸輪減速器的減速比和蝸輪與蝸桿之間的中心距離是固定的。在該圖表中，可以看到，蝸輪的模數(shù)隨著軸交角的增加而增大。因此，在根據(jù)本實(shí)施例的蝸輪減速器9中，由于蝸輪12的導(dǎo)程角小于蝸桿14的導(dǎo)程角，因此能夠減小蝸桿14的每次轉(zhuǎn)動(dòng)的蝸輪12的導(dǎo)程量(節(jié)距量)。由此，可以增加蝸輪12的最大模數(shù)。結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)蝸輪12和蝸桿14的高強(qiáng)度。
圖6為顯示蝸桿和蝸輪的軸交角和蝸輪與蝸桿之間的中心距離之間關(guān)系的圖表，其中蝸輪減速器的減速比和蝸輪的模數(shù)是固定的。在該圖表中，可以看到，蝸桿與蝸輪之間的中心距離隨著軸交角的增加而減小。由此，通過減小蝸桿14和蝸輪12之間的中心距離，還可以減小根據(jù)本實(shí)施例的蝸輪減速器9的尺寸。
圖7為顯示用于制造根據(jù)本實(shí)施例的蝸輪減速器9的蝸輪12的蝸輪齒17的加工工具的視圖。圖8為說明采用根據(jù)本實(shí)施例的加工工具時(shí)的軸交角與采用傳統(tǒng)加工工具的滾刀130時(shí)的軸交角對(duì)照的視圖。如圖7所示，在本實(shí)施例中，采用了加工電鍍蝸桿14A，作為用于制造蝸輪齒17的加工工具，其中在具有與蝸桿14相同形狀的該加工電鍍蝸桿的螺紋面16A上電鍍有若干磨粒。
在采用傳統(tǒng)滾刀130(參見圖10)制造根據(jù)本實(shí)施例的蝸輪12的蝸輪齒17時(shí)，由于作為加工工具的滾刀130和蝸輪12之間的軸交角(圖8(c))與實(shí)際結(jié)合起來的蝸桿14和蝸輪12之間的軸交角(圖8(a))不同，因而看情況，無法避免除了嚙合區(qū)域的節(jié)距點(diǎn)之外的區(qū)域中的干擾。然而，在本實(shí)施例中，由于蝸輪齒17是用具有與蝸桿14相同形狀的加工電鍍蝸桿14A制造的，因此作為加工工具的加工電鍍蝸桿14A和蝸輪12之間的軸交角可以做得與實(shí)際結(jié)合起來的蝸桿14和蝸輪12之間的軸交角一致。于是，除了嚙合區(qū)域中的節(jié)距點(diǎn)之外的區(qū)域中的導(dǎo)程角也能夠彼此匹配。結(jié)果，可以避免干擾，而不會(huì)增加嚙合區(qū)域上的表面壓力，從而能夠防止蝸輪減速器9的壽命減少。
另外，在本實(shí)施例中，采用了具有與蝸桿14形狀相同的形狀的蝸桿作為加工電鍍蝸桿14A。但是，可以采用這樣的蝸桿，而不限于上面的蝸桿，其中在另一蝸桿的螺紋面上電鍍了若干磨粒，該另一蝸桿齒面(螺紋面)的形狀與蝸桿14的相同，并且具有比蝸桿14的大的齒頂圓直徑(圖7中的d1)和齒基圓直徑(圖7中的d2)。由于此，可以獲得當(dāng)使用加工電鍍蝸桿14A時(shí)所得到的相同優(yōu)點(diǎn)。另外，當(dāng)蝸桿14和蝸輪12結(jié)合時(shí)，能夠獲得齒尖間隙。結(jié)果，可以應(yīng)付尺寸誤差和長(zhǎng)期磨損，而且能夠提高傳動(dòng)效率。
本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)限于這里說明的實(shí)施例，而是能夠在不離開本發(fā)明精髓的情況下適當(dāng)?shù)刈兓?br> 權(quán)利要求
1.一種蝸輪減速器，包括蝸桿，在其外周圍表面上具有螺紋面；和蝸輪，具有在其周圍表面上形成的蝸輪齒，該蝸輪齒與蝸桿的螺紋面嚙合，其中蝸桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被降低并傳遞到蝸輪上，且蝸輪的導(dǎo)程角小于蝸桿的導(dǎo)程角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的蝸輪減速器，其中通過使用具有加工螺紋面的加工電鍍蝸桿，該蝸輪齒被形成在蝸輪的周圍表面上，加工螺紋面的形狀與蝸桿的形狀相同，且磨粒被電鍍?cè)诩庸ぢ菁y面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的蝸輪減速器，其中通過使用具有加工螺紋面的加工電鍍蝸桿，蝸輪齒被形成在周圍表面上，磨粒被電鍍?cè)诩庸ぢ菁y面上，加工螺紋面的齒形與蝸桿的螺紋面相同，且加工螺紋面的齒頂圓的直徑和齒基圓的直徑比蝸桿的螺紋面的大。
4.電力轉(zhuǎn)向裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求1的蝸輪減速器；具有連接于蝸桿的旋轉(zhuǎn)軸的電動(dòng)馬達(dá)；和轉(zhuǎn)向軸，其外周圍被壓配到壓配的蝸輪上。其中電動(dòng)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被降低并通過蝸桿和蝸輪傳遞到轉(zhuǎn)向軸上，從而便于轉(zhuǎn)向操作。
全文摘要
在一種用于降低傳遞到蝸桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并將降低的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到蝸輪上的蝸輪減速器中，該蝸輪減速器由蝸桿和蝸輪構(gòu)成，在蝸桿的外圍上形成有螺紋面，在蝸輪的外圍表面上形成有蝸輪齒，該蝸輪齒與蝸桿的螺紋面嚙合，蝸輪齒被形成使得蝸輪的導(dǎo)程角小于蝸桿的導(dǎo)程角。
文檔編號(hào)B62D5/04GK101033788SQ20071008672
公開日2007年9月12日 申請(qǐng)日期2007年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月8日
發(fā)明者前田篤志 申請(qǐng)人:日本精工株式會(huì)社