蝸輪蝸桿副機構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種蝸輪蝸桿副機構(gòu)。蝸輪蝸桿副機構(gòu)(44)由與電動馬達連結(jié)的蝸桿(70)和與該蝸桿嚙合的蝸輪(80)構(gòu)成。蝸輪(80)中，至少齒面(81a)由樹脂材料構(gòu)成。在該齒面(81a)上，基于隨著蝸桿(70)的旋轉(zhuǎn)而與蝸桿(70)的齒(71)接觸的接觸點的軌跡的、嚙合凹部(81dr)與齒面一并僅通過使用了金屬模具(100)的注塑成形來形成。嚙合凹部(81dr)與同蝸桿(70)的齒(71)的最凸部接觸的接觸點的軌跡對應(yīng)地具有在蝸輪的齒面的齒向上最為凹陷的多個點(P1a～P9a)。連結(jié)該多個點的線(Loa)與蝸輪(80)的齒面(81a)的齒寬中心線(Ct)交叉。
【專利說明】蝸輪蝸桿副機構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種改進后的蝸輪蝸桿副機構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在電動助力轉(zhuǎn)向裝置中使用有蝸輪蝸桿副機構(gòu)。該蝸輪蝸桿副機構(gòu)由與電動馬達連結(jié)的蝸桿和與載荷連結(jié)的蝸輪構(gòu)成。電動馬達產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩從蝸桿經(jīng)由蝸輪而傳遞至載荷。
[0003]近年來，電動助力轉(zhuǎn)向裝置的小型化及輕型化的要求高漲，并且謀求電動馬達的高輸出化。想要實現(xiàn)電動助力轉(zhuǎn)向裝置的小型化，蝸輪蝸桿副機構(gòu)的小型化必不可少。然而，在不減小電動馬達產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩而僅使蝸輪蝸桿副機構(gòu)小型化的情況下，會導(dǎo)致在蝸桿的齒與蝸輪的齒處作用的面壓增大。
[0004]與此相對，通過將蝸輪的齒由容易發(fā)生彈性變形的樹脂材料、例如玻璃纖維的含有量少的樹脂材料構(gòu)成，能夠抑制齒面彼此的面壓。然而，這樣會變得容易進行在蝸輪的齒的齒面產(chǎn)生的蠕變，其結(jié)果是，成為齒彼此之間的齒隙增大的重要因素。當(dāng)齒隙增大時，容易產(chǎn)生齒彼此碰觸的齒接觸音。此外，轉(zhuǎn)向操縱感覺(轉(zhuǎn)向操縱觸覺)也惡化。作為其對策，需要用于調(diào)整齒隙的調(diào)整機構(gòu)。因此，蝸輪蝸桿副機構(gòu)的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。
[0005]與此相對，如專利文獻I所公開的那樣，已知有在蝸輪的齒的齒面形成嚙合槽的技術(shù)。在專利文獻I中公開的電動助力轉(zhuǎn)向裝置的蝸輪蝸桿副機構(gòu)的蝸輪為樹脂產(chǎn)品。該蝸輪在由模具成形之后，利用附著有超硬磨粒的工具而在齒的齒面形成嚙合槽。該嚙合槽位于齒面的“齒向”的中央部，從齒底朝向齒頂延伸，且在齒厚方向上凹陷。
[0006]然而，在上述的專利文獻I的技術(shù)中，在抑制樹脂制的蝸輪的齒面所產(chǎn)生的磨損方面存在改進的余地。謀求提高蝸輪的耐久性的技術(shù)的進一步開發(fā)。
[0007]在先技術(shù)文獻
[0008]專利文獻
[0009]專利文獻1:日本特開2009-192057號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的課題
[0011]本發(fā)明的課題在于，提供一種能夠提高蝸輪的耐久性的技術(shù)。
[0012]解決方案
[0013]根據(jù)技術(shù)方案I所涉及的發(fā)明，提供一種蝸輪蝸桿副機構(gòu)，該蝸輪蝸桿副機構(gòu)用于將基于方向盤的轉(zhuǎn)向操縱輸入而由電動馬達產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩傳遞至轉(zhuǎn)向用車輪，其特征在于，所述蝸輪蝸桿副機構(gòu)具備:與所述電動馬達連結(jié)的蝸桿；以及與所述蝸桿嚙合的蝸輪，所述蝸輪中，至少齒面由樹脂材料構(gòu)成，所述齒面中，基于隨著所述蝸桿的旋轉(zhuǎn)而與蝸桿的齒接觸的接觸點的軌跡的、嚙合凹部與所述齒面一并僅通過使用了金屬模具的注塑成形來形成，所述嚙合凹部與同所述蝸桿的齒的最凸部接觸的接觸點的軌跡對應(yīng)地具有在所述蝸輪的齒面的齒向上最為凹陷的多個點，連結(jié)所述多個點的線與所述蝸輪的齒面的齒寬中心線交叉。
[0014]在技術(shù)方案2所涉及的發(fā)明中，優(yōu)選的是，所述嚙合凹部中，所述蝸輪的齒的齒頂?shù)牟课恢械牟凵疃?、及齒根的部位中的槽深度設(shè)定得比齒頂與齒根之間的部位中的槽深度大。
[0015]發(fā)明效果
[0016]在技術(shù)方案I所涉及的發(fā)明中，蝸輪的齒面由樹脂材料構(gòu)成。該齒面中，基于隨著蝸桿的旋轉(zhuǎn)而與蝸桿的齒接觸的接觸點的軌跡，形成有嚙合凹部。該嚙合凹部與同蝸桿的齒的最凸部接觸的接觸點的軌跡對應(yīng)地具有在蝸輪的齒面的齒向上最為凹陷的多個點。連結(jié)該多個點的線與蝸輪的齒面的齒寬中心線交叉。如此，嚙合凹部凹陷為與同蝸桿的齒的齒面接觸的軌跡相適的形狀。其結(jié)果是，能夠極其高效地增大蝸桿的齒面與蝸輪的齒面之間的接觸面積。齒面彼此的接觸面積增大，由此作用于齒面的面壓降低。因此，由于能夠抑制各齒面所產(chǎn)生的磨損，因此能夠提高蝸桿及蝸輪的耐久性。
[0017]此外，嚙合凹部與蝸輪的齒面一并僅通過使用了金屬模具的注塑成形來形成。僅通過使用了金屬模具的注塑成形來形成的嚙合凹部的表面是光滑的。因此，由于齒彼此順暢地嚙合，因此能夠提供嚙合良好的蝸輪蝸桿副機構(gòu)。因此，能夠提高基于電動助力轉(zhuǎn)向裝置的轉(zhuǎn)向操縱感覺(轉(zhuǎn)向操縱觸覺)。此外，由于相對于蝸輪的齒面而形成嚙合凹部，因而無需注塑成形后的追加的加工。嚙合凹部的表面不會因追加的加工而粗糙。能夠容易地確保該表面的硬度，并且能夠減少該表面與蝸桿的齒接觸時的摩擦阻力、伴隨著摩擦阻力的發(fā)熱。從而能夠提高蝸輪蝸桿副機構(gòu)的轉(zhuǎn)矩傳遞效率。
[0018]在技術(shù)方案2所涉及的發(fā)明中，嚙合凹部的槽深度并不均勻。換句話說，蝸輪的齒的齒頂?shù)牟课恢械牟凵疃燃褒X根的部位中的槽深度設(shè)定得比齒頂與齒根之間的部位中的槽深度大。一般來講，在蝸輪蝸桿副機構(gòu)的齒面彼此接觸的情況下，面壓變大的部位是蝸輪的齒的齒頂?shù)牟课缓妄X根的部位。與此相應(yīng)地，通過合理地設(shè)定嚙合凹部的槽深度，齒面彼此的接觸面積增大。其結(jié)果是，作用于齒面的面壓降低。因此，由于能夠抑制各齒面所產(chǎn)生的磨損、發(fā)熱，因此能夠提高蝸桿及蝸輪的耐久性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是具備基于本發(fā)明的實施例1的蝸輪蝸桿副機構(gòu)的電動助力轉(zhuǎn)向裝置的示意圖。
[0020]圖2是圖1所示的電動助力轉(zhuǎn)向裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0021]圖3是沿著圖2的3-3線的放大剖視圖。
[0022]圖4是沿著圖2的4-4線的放大剖視圖。
[0023]圖5是將圖4所示的蝸輪蝸桿副機構(gòu)放大后的剖視圖。
[0024]圖6是示出將圖5所示的蝸桿的齒沿著齒高的方向在多個位置切成圓片后的狀態(tài)的圖。
[0025]圖7是示出圖6所示的蝸桿的齒的齒面按壓于蝸輪的齒的齒面的狀態(tài)的圖。
[0026]圖8是從齒面?zhèn)扔^察圖7所示的蝸輪的一個齒的圖。
[0027]圖9是示出在圖8所示的蝸輪的齒的兩側(cè)的齒面形成有實際的嚙合凹部的狀態(tài)的圖。
[0028]圖10是示出圖3所示的蝸輪的制造方法的圖。
[0029]圖11是示出在基于本發(fā)明的實施例2的蝸輪的齒的兩側(cè)的齒面形成有實際的嚙合凹部的狀態(tài)的圖。
【具體實施方式】
[0030]以下，基于附圖對本發(fā)明優(yōu)選的幾個實施例進行說明。
[0031]實施例1
[0032]對具備實施例1所涉及的蝸輪蝸桿副機構(gòu)的電動助力轉(zhuǎn)向裝置及蝸輪蝸桿副機構(gòu)的制造方法進行說明。
[0033]如圖1所示，基于實施例1的電動助力轉(zhuǎn)向裝置10包括:從車輛的方向盤21至車輛的轉(zhuǎn)向用車輪29、29(例如前輪)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)20 ;向該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)20施加輔助轉(zhuǎn)矩的輔助轉(zhuǎn)矩機構(gòu)40。
[0034]轉(zhuǎn)向系統(tǒng)20中，在方向盤21上經(jīng)由轉(zhuǎn)向軸22及萬向接頭23、23而連結(jié)有小齒輪軸24 (旋轉(zhuǎn)軸24)，在小齒輪軸24經(jīng)由齒輪齒條機構(gòu)25而連結(jié)有齒條軸26，在齒條軸26的兩端經(jīng)由左右的轉(zhuǎn)向橫拉桿27、27及轉(zhuǎn)向節(jié)28、28而連結(jié)有左右的轉(zhuǎn)向用車輪29、29。
[0035]齒輪齒條機構(gòu)25由形成于小齒輪軸24的小齒輪31和形成于齒條軸26的齒條32構(gòu)成。
[0036]根據(jù)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)20，駕駛員對方向盤21進行轉(zhuǎn)向操縱，從而利用轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩而經(jīng)由齒輪齒條機構(gòu)25及左右的轉(zhuǎn)向橫拉桿27、27，對左右的轉(zhuǎn)向用車輪29、29進行轉(zhuǎn)向操縱。
[0037]輔助轉(zhuǎn)矩機構(gòu)40通過轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩傳感器41來檢測駕駛員施加于方向盤21的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)20的轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩，基于該轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩傳感器41的轉(zhuǎn)矩檢測信號而由控制部42產(chǎn)生控制信號，基于該控制信號而由電動馬達43產(chǎn)生與轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的輔助轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩)，將該輔助轉(zhuǎn)矩經(jīng)由蝸輪蝸桿副機構(gòu)44而傳遞至小齒輪軸24，進而將輔助轉(zhuǎn)矩從小齒輪軸24傳遞至轉(zhuǎn)向系統(tǒng)20的齒輪齒條機構(gòu)25。
[0038]轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩傳感器41檢測施加于小齒輪軸24的轉(zhuǎn)矩，并將其作為轉(zhuǎn)矩檢測信號而輸出，例如由磁偏轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)矩傳感器構(gòu)成。
[0039]根據(jù)電動助力轉(zhuǎn)向裝置10，利用向駕駛員的轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩施加有電動馬達43的輔助轉(zhuǎn)矩而成的復(fù)合轉(zhuǎn)矩，能夠由齒條軸26對轉(zhuǎn)向用車輪29、29進行轉(zhuǎn)向操縱。換句話說，電動助力轉(zhuǎn)向裝置10將基于方向盤21的轉(zhuǎn)向操縱輸入而使電動馬達43產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩經(jīng)由蝸輪蝸桿副機構(gòu)44，傳遞至左右的轉(zhuǎn)向用車輪29、29，由此進行車輛的轉(zhuǎn)向。
[0040]如圖2所示，殼體51沿著車寬方向延伸，且收容能夠沿著軸向滑動的齒條軸26。齒條軸26在從殼體51突出的長邊方向兩端借助球關(guān)節(jié)52、52而將轉(zhuǎn)向橫拉桿27、27連結(jié)起來。
[0041]殼體51在車寬方向兩端具備限位器35、35。球關(guān)節(jié)52、52在與限位器35、35對置的面具有齒條端52a、52a (抵接端面)。齒條軸26在直到齒條端52a、52a碰觸限位器35、35為止的范圍內(nèi)能夠沿著軸長邊方向滑動。
[0042]如圖3所示，電動助力轉(zhuǎn)向裝置10將小齒輪軸24、齒輪齒條機構(gòu)25、轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩傳感器41及蝸輪蝸桿副機構(gòu)44收納于殼體51，由上部罩部53堵塞殼體51的上部開口。轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩傳感器41安裝于上部罩部53。
[0043]殼體51借助三個軸承(從上向下方依次為第一軸承55、第二軸承56、第三軸承57)而支承沿著上下延伸的小齒輪軸24的上部24u、長邊中央部24m及下端24d且使其能夠旋轉(zhuǎn)，進而安裝電動馬達43，并且具備齒條引導(dǎo)件60。
[0044]齒條引導(dǎo)件60是包括從與齒條32相反的一側(cè)碰觸齒條軸26的引導(dǎo)部61、以及借助壓縮彈簧62而按壓該引導(dǎo)部61的調(diào)整螺栓63的按壓機構(gòu)。
[0045]如圖4所示，電動馬達43具備橫向的馬達軸43a且安裝于殼體51。馬達軸43a在殼體51內(nèi)延伸，且利用聯(lián)軸器45而與蝸桿軸46連結(jié)。殼體51借助軸承47、48而支承沿著水平方向延伸的蝸桿軸46的兩端部，且使該蝸桿軸46能夠旋轉(zhuǎn)。
[0046]如圖3及圖4所示，蝸輪蝸桿副機構(gòu)44是將由電動馬達43產(chǎn)生的輔助轉(zhuǎn)矩傳遞至小齒輪軸24的輔助轉(zhuǎn)矩傳遞機構(gòu)、即倍力機構(gòu)。詳細說明的話，蝸輪蝸桿副機構(gòu)44由與電動馬達43連結(jié)的蝸桿70和與該蝸桿70嚙合的蝸輪80。以下將蝸輪80簡稱為“輪80”。
[0047]蝸桿70與蝸桿軸46 —體形成。輪80以相對于小齒輪軸24 (旋轉(zhuǎn)軸24)限制軸向上的相對移動且限制相對旋轉(zhuǎn)的方式安裝。通過使載荷側(cè)的輪80與驅(qū)動側(cè)的蝸桿70嚙合，能夠?qū)⑥D(zhuǎn)矩從蝸桿70經(jīng)由輪80而傳遞至載荷。小齒輪軸24的中心CL與蝸桿軸46的中心線WL之間的軸間距離為PP。
[0048]蝸桿70為金屬產(chǎn)品，例如是機械構(gòu)造用碳鋼鋼材(JIS-G-4051)等的鋼鐵產(chǎn)品。輪80中，至少齒81的齒面81a(參照圖5)由尼龍樹脂等樹脂材料構(gòu)成。例如，如圖3所示，輪80由通過嵌合于小齒輪軸24而安裝的金屬制的突起部91、以及與該突起部91 一體成形的樹脂制的輪主體92構(gòu)成。在該輪主體92的外周面的整周范圍內(nèi)形成有多個齒81?；蛘咻?0整體通過基于樹脂的成型品來構(gòu)成。
[0049]如圖5所示，由于使樹脂制的輪80的樹脂制的齒81的齒面81a與蝸桿70的金屬制的齒71的齒面71a嚙合，因此能夠使嚙合比較順暢，并且能夠進一步降低噪聲。
[0050]此外，蝸桿70的齒71為金屬制，因此剛性較大且難以發(fā)生彈性變形。與此相對，輪80的齒81為樹脂制，因此剛性較小且比蝸桿70容易發(fā)生彈性變形。在利用蝸桿70使輪80轉(zhuǎn)動的情況下，根據(jù)輔助轉(zhuǎn)矩的大小，輪80的齒81能夠發(fā)生彈性變形。其結(jié)果是，輪80的多個齒81同時與蝸桿70的齒71嚙合。
[0051]蝸桿70中，螺紋牙71 (換句話說，齒71)設(shè)為例如I條，并且螺紋牙71的間距設(shè)定為恒定。蝸桿70的齒71的齒形為例如“漸開線”或“大致梯形”。輪80的齒81為“斜齒”或“平齒”，該齒81的齒形為例如“漸開線”。輪80的齒81的壓力角與蝸桿70的齒71的壓力角相同。
[0052]在利用蝸桿70使輪80旋轉(zhuǎn)的情況下，蝸桿70的齒71相對于輪80的齒81中的一個的嚙合的一系列的變化如下所述。
[0053](I)首先，蝸桿70的齒71的齒面71a中的齒根部分與輪80的齒81的齒頂81b接觸而按壓(第一接觸步驟)。
[0054](2)接著，蝸桿70的齒面71a中的齒根部分與輪80的齒81的齒面81a中的齒末
部分接觸，由此進一步持續(xù)按壓(第二接觸步驟)。
[0055](3)接下來，蝸桿70的齒面71a中的節(jié)圓的部分與輪80的齒81的齒面81a中的
節(jié)圓的部分接觸，由此進一步持續(xù)按壓(第三接觸步驟)。[0056](4)接著，蝸桿70的齒面71a中的齒末部分與輪80的齒面81a中的齒根部分接觸，由此進一步持續(xù)按壓(第四接觸步驟)。
[0057]如上述那樣，在輪80的多個齒81同時與蝸桿70的齒71嚙合的情況下，這些齒81的彈性變形量(撓曲量)實質(zhì)上相同。然而，這些齒81的齒面81a與蝸桿70的齒71接觸的各接觸點各不相同。換句話說，為了使多個齒81撓曲相同的撓曲量，齒面81a從蝸桿70的齒71受到的負載因各接觸點而有所不同。因此，各接觸點承受的面壓不同。尤其是在上述第一接觸步驟及第四接觸步驟的情況下，與其他的接觸步驟的情況相比，接觸點承受的面壓較大。
[0058]并且，根據(jù)蝸桿70的旋轉(zhuǎn)，輪80的齒81的齒面81a相對于蝸桿70的齒71的接觸點在該齒面81a的“齒向”(齒寬方向)上發(fā)生變化。以下說明該變化的理由。
[0059]圖6(a)是齒71的齒形為“漸開線”的蝸桿70的立體圖。圖6 (b)示出將圖6(a)所示的蝸桿70的齒71在齒高(齒頂圓與齒底圓的徑向距離)的方向的多個位置、例如9處位置等間隔地切片而成的剖面。圖6(c)中，從齒頂面的方向觀察圖6(a)所示的齒71而將其表示為等高線。通過使圖6 (b)所示的多個切片剖面71sl?71s9重疊，能夠由圖6 (c)的等高線表示從齒頂面的方向觀察到的齒71。
[0060]根據(jù)圖6(a)?(C)，齒71的“齒向”為朝向沿著蝸桿軸46的中心線WL的方向呈凸?fàn)?。越是從齒71的齒根到齒頂、導(dǎo)程角越大，因此齒71的傾角變大，其結(jié)果是，判斷出嚙合點P1、P9從蝸桿軸46的中心線WL偏移。
[0061]換句話說，越是從齒71的齒根到齒頂，多個切片剖面71sl?71s9中的、最突出的突出點(最凸部)越是從點Pl移動至點P9。將齒71的齒底的附近切成圓片的切片剖面71sl中，最向沿著蝸桿軸46的中心線WL的方向突出的突出點Pl從中心線WL向徑向較大偏移。將齒71的節(jié)圓的附近切成圓片而成的切片剖面71s4?71s6中，最向沿著蝸桿軸46的中心線WL的方向突出的突出點P4?P6與中心線WL大體一致。將齒71的齒頂?shù)母浇谐蓤A片而成的切片剖面71 s9中，最向沿著蝸桿軸46的中心線WL的方向突出的突出點P9從中心線WL向徑向較大偏移。
[0062]突出點Pl與突出點P9相對于中心線WL朝向彼此相反的方向偏移。因此，如圖6(c)所示，突出點從點Pl朝向點P9以與蝸桿軸46的中心線WL交叉的方式移動。隨著多個切片剖面71sl?71s9從齒71的齒根向齒頂變化，突出點Pl?P9如軌跡Lo那樣進行移動。
[0063]圖7示出將蝸桿70的齒71的齒面71a按壓于輪80的齒81的齒面81a的狀態(tài)。
[0064]圖7(a)示出在將圖6(b)所示的齒71的齒底的附近切成圓片而成的切片剖面71sl中、齒面71a與輪80的齒81的齒面81a接觸的情況。相對于輪80的齒面81a的齒寬方向的中心線Ct、換句話說齒寬中心線Ct，突出點Pl向“齒向”(齒寬方向)偏移有偏移量δ。需要說明的是,齒寬中心線Ct與蝸桿軸46的中心線WL —致。
[0065]圖7(b)示出在將圖6(b)所示的齒71的節(jié)圓的附近切成圓片而成的切片剖面71s5中、齒面71a與輪80的齒81的齒面81a接觸的情況。突出點P5與齒寬中心線Ct大
體一致。
[0066]圖8示出從齒面81a側(cè)觀察輪80的一個齒81的狀態(tài)。在該輪80的齒81的齒面81a形成有理想的嚙合凹部Sldi。該嚙合凹部Sldi基于將根據(jù)蝸桿70的旋轉(zhuǎn)而與蝸桿70的齒71接觸的、輪80的齒81的接觸點Pla?P9a連結(jié)成的曲線Loa而形成。該嚙合凹部Sldi中，相對于齒面81a而言，曲線Loa的部位凹陷得最深。
[0067]該嚙合凹部81di的深度的分布在圖8中由等高線表示。換句話說，嚙合凹部81di的深度的分布如下所述。位于齒底81c的附近的點Pla及其周邊的部位Ql (下部凹部Ql)的深度大。位于齒頂81b的附近的點P9a及其周邊的部位Q2(上部凹部Q2)的深度大。下部凹部Ql與上部凹部Q2之間的部位Q3(中間凹部Q3)的深度比下部凹部Ql的深度及上部凹部Q2的深度小。如此，嚙合凹部81di中，輪80的齒81的齒頂81b的部位中的槽深度及齒根的部位中的槽深度設(shè)定得比齒頂與齒根之間的部位中的槽深度大。
[0068]如此，嚙合凹部81di與圖6所示的蝸桿70的齒71的最突出的突出點(最凸部)接觸的接觸點Pl?P9的軌跡Lo對應(yīng)地具有在輪80的齒面81a的齒向上最為凹陷的多個點Pla?P9a。連結(jié)該多個點Pla?P9a的線Loa與輪80的齒面81a的齒寬中心線Ct交叉。
[0069]圖9 (a)示出在輪80的齒81的兩側(cè)的齒面81a、81a形成有實際的嚙合凹部81dr、81dr的情況。圖9(b)是從齒面81a側(cè)觀察圖9(a)所示的實際的嚙合凹部81dr的圖。圖9(c)是圖9(b)的c-c線剖視圖。
[0070]參照圖9 (a)?圖9 (c)，在實施例1中，實際的嚙合凹部81dr與圖8所示的理想的嚙合凹部81di對應(yīng)。此外，實際的嚙合凹部81dr的從齒面81a側(cè)觀察的輪廓是相對于圖8所示的理想的嚙合凹部Sldi簡化形成的。其結(jié)果是，能夠簡化用于形成嚙合凹部Sldi的
金屬模具。
[0071]接下來，參照圖10對輪80的制造方法進行說明。
[0072]首先，如圖10 (a)所示，準備用于對輪80進行注塑成形的金屬模具100 (準備工序)。該金屬模具100由例如中空狀的固定模具101 (中模101)、分別重疊于固定模具101的兩面而組裝的一對可動模具102、103。固定模具101是用于形成樹脂制的輪主體92的外周部及齒81的構(gòu)件，且在內(nèi)周面形成有用于同時形成齒81及實際的嚙合凹部81dr(圖9)的多個齒模具101a。
[0073]接下來，如圖10(b)所示，在一對可動模具102、103上安裝金屬制的突起部91，并且通過關(guān)閉金屬模具100來形成氣室104 (氣室形成工序)。
[0074]接下來，如圖10(c)所示，通過射出熔融于氣室104的樹脂來對輪80進行注塑成形(輪成形工序)。其結(jié)果是，輪80與嚙合凹部Sldr—并形成。
[0075]最后，在氣室104內(nèi)的樹脂固化之后，打開金屬I旲具100并取出輪80,從而結(jié)束制造工序(輪取出工序)。樹脂通過被冷卻而收縮。在收縮后的樹脂與金屬模具100之間產(chǎn)生微小的間隙。利用該間隙，能夠?qū)⑤?0從金屬模具100脫模。例如，在冷卻后的輪80的齒81與固定模具101的齒模具IOla之間預(yù)先設(shè)定有能夠脫模的間隙。在輪80的齒81為“斜齒”的情況下，如圖10(d)所示，一邊沿著齒81的傾斜轉(zhuǎn)動一邊從固定模具101中取出即可。由以上的說明可知，實際的嚙合凹部Sldr(圖9)與齒81的齒面81a—并僅通過使用了金屬模具100的注塑成形來形成。
[0076]實施例2
[0077]接下來，結(jié)合圖11而對基于實施例2的蝸輪蝸桿副機構(gòu)44A的制造方法進行說明。圖11(a)與圖9(a)對應(yīng)示出。圖11 (b)與圖9 (b)對應(yīng)示出。[0078]實施例2的蝸輪蝸桿副機構(gòu)44A具有形成于蝸輪80的齒81的齒面81a、81a的實際的嚙合凹部81drA。實施例2所示的其他結(jié)構(gòu)為與實施例1實質(zhì)相同的結(jié)構(gòu)，標注相同的附圖標記并省略說明。
[0079]換句話說，圖9所示的實施例1的實際的嚙合凹部81dr形成于齒面81a的一部分。與此相對，基于圖11 (a)、(b)所示的實施例2的實際的嚙合凹部SldrA在齒面81a的整體范圍內(nèi)形成。
[0080]總結(jié)實施例1及實施例2的說明，如下所述。
[0081]輪80的齒面81a由樹脂材料構(gòu)成。在該齒面81a上，基于隨著蝸桿70的旋轉(zhuǎn)而與蝸桿70的齒71接觸的接觸點Pl?P9的軌跡Lo而形成有嚙合凹部81dr、81drA。該嚙合凹部81dr、81drA中，與接觸蝸桿70的齒71的最凸部的接觸點Pl?P9的軌跡Lo相對應(yīng)，具有在輪80的齒面81a的齒向上最為凹陷的多個點Pla?P9a。該多個點Pla?P9a連結(jié)成的線Loa與輪80的齒面81a的齒寬中心線Ct交叉。如此，嚙合凹部81dr、81drA凹陷為與蝸桿70的齒71的齒面71a接觸的軌跡Lo相適的形狀。
[0082]其結(jié)果是，能夠極其高效地增大蝸桿70的齒面71a與輪80的齒面81a之間的接觸面積。齒面71a、81a彼此的接觸面積增大，從而作用于齒面71a、81a的面壓減小。因此，由于能夠抑制在各齒面71a、81a產(chǎn)生的磨損，因此能夠提高蝸桿70及輪80的耐久性。
[0083]此外，嚙合凹部81dr、81drA與輪80的齒面81a—并僅通過使用了金屬模具100的注塑成形來形成。僅通過使用了金屬模具100的注塑成形來形成的嚙合凹部81dr、81drA的表面是光滑的。因此，由于齒71、81彼此順暢地嚙合，因此能夠提供嚙合良好的蝸輪蝸桿副機構(gòu)44、44A。因此，能夠提高基于電動助力轉(zhuǎn)向裝置10的轉(zhuǎn)向操縱感覺(轉(zhuǎn)向操縱觸覺)。
[0084]此外，由于相對于輪80的齒面81a而形成嚙合凹部81dr、81drA，因而無需注塑成形后的追加的加工。嚙合凹部81dr、81drA的表面不會因追加的加工而粗糙。能夠容易地確保該表面的硬度，并且能夠減小該表面與蝸桿70的齒71接觸時的摩擦阻力、減少伴隨著摩擦阻力的發(fā)熱。能夠提高蝸輪蝸桿副機構(gòu)44、44A的轉(zhuǎn)矩傳遞效率。
[0085]此外，嚙合凹部81dr、81drA的槽深度并不均勻。換句話說，輪80的齒81的齒頂81b的部位中的槽深度及齒根的部位中的槽深度設(shè)定得比該齒頂81b與齒根之間的部位中的槽深度大。一般來講，在蝸輪蝸桿副機構(gòu)44、44A的齒面71a、81a彼此接觸的情況下，面壓變大的部位是輪80的齒81的齒頂81b的部位和齒根的部位。與此相應(yīng)地，通過合理地設(shè)定嚙合凹部81dr、81drA的槽深度，齒面71a、81a彼此的接觸面積增大。其結(jié)果是，作用于齒面71a、81a的面壓降低。因此，由于能夠抑制在各齒面71a、81a產(chǎn)生的磨損、發(fā)熱，因此能夠提高蝸桿70及輪80的耐久性。
[0086]需要說明的是，在本發(fā)明中，電動助力轉(zhuǎn)向裝置10只要是將基于方向盤21的轉(zhuǎn)向操縱輸入而由電動馬達43產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩經(jīng)由蝸輪蝸桿副機構(gòu)44傳遞至轉(zhuǎn)向用車輪29、29、由此來進行車輛的轉(zhuǎn)向的結(jié)構(gòu)即可。例如，本發(fā)明的蝸輪蝸桿副機構(gòu)44及其制造方法也能夠應(yīng)用于所謂的轉(zhuǎn)向線控式(steer-by-wire,簡稱為“SBW”)的電動助力轉(zhuǎn)向裝置。該轉(zhuǎn)向線控式電動助力轉(zhuǎn)向裝置采用如下的結(jié)構(gòu):使小齒輪軸24從轉(zhuǎn)向盤21機械式分離，將基于轉(zhuǎn)向操縱輸入而由電動馬達43產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向用轉(zhuǎn)矩經(jīng)由蝸輪蝸桿副機構(gòu)44而向小齒輪軸24傳遞，由此使轉(zhuǎn)向用車輪29、29轉(zhuǎn)向。[0087]工業(yè)實用性
[0088]本發(fā)明的蝸輪蝸桿副機構(gòu)44適用于如下所述的車輛用電動助力轉(zhuǎn)向裝置10:由轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩傳感器41來檢測由方向盤21產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩，根據(jù)該轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩傳感器41的檢測信號而使電動馬達43產(chǎn)生輔助轉(zhuǎn)矩，并將該輔助轉(zhuǎn)矩經(jīng)由蝸輪蝸桿副機構(gòu)44而傳遞至轉(zhuǎn)向系統(tǒng)20。
[0089]附圖標記說明:
[0090]10…電動助力轉(zhuǎn)向裝置，21...方向盤，29...轉(zhuǎn)向用車輪，43...電動馬達，44、44A…蝸輪蝸桿副機構(gòu)，70...蝸桿,71...蝸桿的齒,71a...蝸桿的齒的齒面,80...蝸輪,81...蝸輪的齒,8Ia…齒面,8Idr、8IdrA…卩齒合凹部,8Ib…齒頂，100…金屬模具,Ct…蝸輪的齒面的齒寬中心線，Lo…蝸桿的齒的最凸部接觸的接觸點的軌跡，Loa…連結(jié)多個點的線。
【權(quán)利要求】
1.一種蝸輪蝸桿副機構(gòu)，該蝸輪蝸桿副機構(gòu)用于將基于方向盤的轉(zhuǎn)向操縱輸入而由電動馬達產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩傳遞至轉(zhuǎn)向用車輪，其特征在于， 所述蝸輪蝸桿副機構(gòu)具備: 與所述電動馬達連結(jié)的蝸桿；以及 與所述蝸桿嚙合的蝸輪， 所述蝸輪中，至少齒面由樹脂材料構(gòu)成，所述齒面中，嚙合凹部與所述齒面一并僅通過使用了金屬模具的注塑成形來形成，該嚙合凹部基于隨著所述蝸桿的旋轉(zhuǎn)而與蝸桿的齒接觸的接觸點的軌跡， 所述嚙合凹部與所述蝸桿的齒的最凸部所接觸的接觸點的軌跡對應(yīng)地具有在所述蝸輪的齒面的齒向上最為凹陷的多個點， 連結(jié)所述多個點的線與所述蝸輪的齒面的齒寬中心線交叉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝸輪蝸桿副機構(gòu)，其中， 所述嚙合凹部中，所述蝸輪的齒的齒頂?shù)牟课恢械牟凵疃?、及齒根的部位中的槽深度設(shè)定得比齒頂與齒根之間的部位中的槽深度大。
【文檔編號】F16H55/08GK103930693SQ201280056687
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2012年10月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月16日
【發(fā)明者】田中陽介, 清水康夫 申請人:本田技研工業(yè)株式會社