蜗轮蜗杆副机构.pdf

《蜗轮蜗杆副机构.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《蜗轮蜗杆副机构.pdf（42页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 CN 103998821 A (43)申请公布日 2014.08.20 C N 1 0 3 9 9 8 8 2 1 A (21)申请号 201280059855.0 (22)申请日 2012.12.03 2011-267389 2011.12.06 JP F16H 1/16(2006.01) F16H 55/22(2006.01) (71)申请人本田技研工业株式会社 地址日本东京都 (72)发明人田中阳介 清水康夫 (74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任 公司 11021 代理人海坤 (54) 发明名称 蜗轮蜗杆副机构 (57) 摘要 蜗轮蜗杆副机构(44)由蜗杆(7。

2、0)和与该蜗 杆啮合的蜗轮(80)构成。该蜗轮的齿切削加工所 使用的滚铣刀(90)的齿的、至少齿顶的面(91c) 形成为圆弧状。该齿顶的面的圆弧的半径的中 心(93)位于比该滚铣刀的节线(94)靠该滚铣刀 的中心线(WL)的位置。该蜗轮借助该滚铣刀进 行齿切削加工。该蜗杆形成为与该滚铣刀相同的 形状。该蜗轮蜗杆副机构的渐远啮合长度(L)设 定得比现有的蜗轮蜗杆副机构的渐远啮合长度 (Llim)大。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.06.05 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/JP2012/081254 2012.12.03 (87)PCT国际申请的公。

3、布数据 WO2013/084838 JA 2013.06.13 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书14页 附图26页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书14页 附图26页 (10)申请公布号 CN 103998821 A CN 103998821 A 1/1页 2 1.一种蜗轮蜗杆副机构，由蜗杆和与该蜗杆啮合的蜗轮构成，其特征在于， 所述蜗杆的齿的至少齿顶的面形成为圆弧状，该齿顶的面的圆弧的半径的中心位于比 所述蜗杆的节线靠所述蜗杆的中心线的位置， 在所述蜗轮的齿切削加工所使用的滚铣刀中，该滚铣刀的齿的至少齿顶的面形成为圆 弧状，该齿。

4、顶的面的圆弧的半径的中心位于比所述滚铣刀的节线靠所述滚铣刀的中心线的 位置，该蜗轮借助所述滚铣刀进行齿切削加工， 使所述蜗杆与所述蜗轮啮合的所述蜗轮蜗杆副机构的渐远啮合长度设定得比由渐开 线齿形的蜗杆和渐开线齿形的蜗轮构成的蜗轮蜗杆副机构的渐远啮合长度大。 2.根据权利要求1所述的蜗轮蜗杆副机构，其特征在于， 所述蜗轮的至少齿由树脂的成形品构成。 权 利 要 求 书CN 103998821 A 1/14页 3 蜗轮蜗杆副机构 技术领域 0001 本发明涉及一种蜗轮蜗杆副机构的改进技术。 背景技术 0002 例如，在车辆的动力转向装置搭载有蜗轮蜗杆副机构(例如，参照专利文献1(图 14)。)。 。

5、0003 专利文献1所示那样的蜗轮蜗杆副机构是如下所述的传动机构：具备经由蜗杆轴 而与电动马达连接的蜗杆和与该蜗杆啮合的蜗轮，将电动马达产生的辅助转矩从蜗杆向蜗 轮增力传递。 0004 一般来说，通过使蜗杆旋转且向按压蜗轮的方向施加力，在蜗杆与蜗轮的接触点 处，蜗杆接受来自蜗轮的反作用力。若能够提高蜗轮蜗杆副机构的强度，则能够实现蜗轮蜗 杆副机构的长寿命化，因此是期望的。 0005 在先技术文献 0006 专利文献 0007 专利文献1：日本特开2010-270908号公报 发明内容 0008 发明要解决的课题 0009 本发明的课题在于提供一种能够提高蜗轮蜗杆副机构的强度的技术。 0010 。

6、解决方案 0011 根据本发明，在由蜗杆和与该蜗杆啮合的蜗轮构成的蜗轮蜗杆副机构中，蜗杆的 齿的至少齿顶的面形成为圆弧状，该齿顶的面的圆弧的半径的中心位于比蜗杆的节线靠蜗 杆的中心线的位置，在该蜗轮的齿切削加工所使用的滚铣刀中，该滚铣刀的齿的至少齿顶 的面形成为圆弧状，该齿顶的面的圆弧的半径的中心位于比滚铣刀的节线靠滚铣刀的中心 线的位置，蜗轮借助滚铣刀进行齿切削加工，使蜗杆与蜗轮啮合的蜗轮蜗杆副机构的渐远 啮合长度设定得比由渐开线齿形的蜗杆和渐开线齿形的蜗轮构成的蜗轮蜗杆副机构的渐 远啮合长度大。 0012 优选的是，蜗轮的至少齿由树脂的成形品构成。 0013 发明效果 0014 在本发明中。

7、，能够降低基圆的附近处的面压。另外，能够消除比基圆靠齿底侧的齿 形的根切，因此能够设为与比基圆靠齿底侧啮合的面。由此，即便不增大蜗轮的齿顶的直 径，也能够提高啮合率，因此能够提高蜗轮蜗杆副机构的强度。 0015 此外，在本发明中，由于树脂制的蜗轮的弹性系数小，因此齿容易挠曲。在多个齿 同时与蜗杆的齿啮合的情况下，啮合高度越低、啮合的齿的分担负载变得越大。然而，由于 能够增大啮合高度较低的部分的接触面积，因此能够降低面压。 说 明 书CN 103998821 A 2/14页 4 附图说明 0016 图1是搭载有基于本发明的蜗轮蜗杆副机构的电动助力转向装置的示意图。 0017 图2是图1所示的电动。

8、助力转向装置的整体结构图。 0018 图3是图2的3-3线剖视图。 0019 图4是图2的4-4线剖视图。 0020 图5是对图4所示的蜗轮和现有的蜗轮进行比较的图。 0021 图6是对图5所示的现有的蜗轮的改善方案进行说明的图。 0022 图7是用于将图5所示的现有的蜗轮的齿根形状定型化的图。 0023 图8是进行图5所示的现有的蜗轮的齿根形状的定型化用的模型化的图。 0024 图9是对使图6所示的滚铣刀的齿顶圆弧中心点变位后的情况下的次摆线曲线进 行说明的图(Shifted Trochoid)。 0025 图10是对基于图9(a)所示的负变位次摆线的包络线及其作用线进行说明的图。 0026。

9、 图11是对基于图9(b)所示的零变位次摆线的包络线及其作用线进行说明的图。 0027 图12是对基于图9(c)所示的正变位次摆线的包络线及其作用线进行说明的图。 0028 图13是对图5所示的现有的蜗轮具有的问题点的理由进行说明的图。 0029 图14是通过图9(c)所示的正变位次摆线来形成有齿根的齿形的蜗轮的主要部分 的放大图。 0030 图15是对蜗杆相对于使用了图14所示的齿形的蜗轮的啮合进行说明的图。 0031 图16是对基于图15所示的蜗杆而修正后的蜗杆与使用了图14所示的齿形的蜗 轮啮合的状态进行说明的图。 0032 图17是对图14所示的蜗轮的啮合与现有的蜗轮的啮合进行比较的图。

10、。 0033 图18是对图17所示的啮合进行详细比较的图。 0034 图19是说明为了与图14所示的蜗轮的啮合相关的性能验证而进行的实验的图。 0035 图20是对在图19中说明的实验的结果进行说明的图。 0036 图21是对图5(a)所示的现有的蜗轮的齿形具有的问题进行说明的图。 0037 图22是对图21所示的蜗轮的齿切削时的滚铣刀的动作进行说明的图。 0038 图23是对图22所示的滚铣刀的齿顶的动作进行说明的图。 0039 图24是说明为了不产生图21所示的蜗轮所产生的中间变细的对策进行说明的 图。 0040 图25是图21所示的蜗轮与图4所示的未根切的蜗轮进行比较的图。 0041 图。

11、26是对由图25(b)所示的正变位次摆线形成的齿根的形状进行说明的图。 0042 图27是对在图26中说明的次摆线曲线进行补充的图。 0043 图28是对在图26中说明的次摆线曲线进一步补充的图。 0044 图29是对图25所示的蜗轮与蜗杆的啮合进行说明的图。 0045 图30是对用于形成图25所示的蜗轮的齿切削工具(滚铣刀)进行说明的图。 0046 图31是对借助图30所示的滚铣刀来形成的蜗轮的齿形进行说明的图。 0047 图32是对图5(a)所示的现有的蜗轮(渐开线齿形)的啮合进行说明的图。 0048 图33是对图5(b)所示的本发明的蜗轮的啮合进行说明的图。 0049 图34是图32的3。

12、4部放大图。 说 明 书CN 103998821 A 3/14页 5 0050 图35是图33的35部放大图。 0051 图36是对图35所示的蜗轮的齿形的修正进行说明的图。 0052 图37是对图36所示的蜗轮的变更例进行说明的图。 0053 图38是对形成图35所示的蜗轮所需要的滚铣刀的修正量进行说明的图。 具体实施方式 0054 以下，基于附图对用于实施本发明的方式进行说明。 0055 实施例 0056 根据附图，将基于实施例的蜗轮蜗杆副机构搭载于电动助力转向装置且在车辆中 使用该电动助力转向装置的例子进行说明。 0057 如图1所示，电动助力转向装置10由从车辆的方向盘21至车辆的转向。

13、操纵车轮 29、29(例如前轮)的转向系统20、以及向该转向系统20施加辅助转矩的辅助转矩机构40 构成。 0058 转向系统20中，在方向盘21经由转向轴22及万向接头23、23而连结有小齿轮轴 24，在小齿轮轴24经由齿轮齿条机构25而连结有齿条轴26，在齿条轴26的两端经由左右 的横拉杆27、27及转向节28、28而连结有左右的转向操纵车轮29、29。 0059 齿轮齿条机构25由形成于小齿轮轴24的小齿轮31和形成于齿条轴26的齿条32 构成。 0060 根据转向系统20，驾驶员对方向盘21进行转向操纵，由此能够利用转向操纵转矩 而经由齿轮齿条机构25及左右的横拉杆27、27，对左右的。

14、转向操纵车轮29、29进行转向操 纵。 0061 辅助转矩机构40是如下的机构：由转向操纵转矩传感器41来检测施加于方向盘 21的转向系统20的转向操纵转矩，基于该转向操纵转矩传感器41的转矩检测信号而由控 制部42产生控制信号，基于该控制信号而由电动马达(电动机)43产生与转向操纵转矩对 应的辅助转矩，将该辅助转矩经由蜗轮蜗杆副机构44而传递至小齿轮轴24，此外，将辅助 转矩从小齿轮轴24传递至转向系统20的齿轮齿条机构25。 0062 转向操纵转矩传感器41检测施加于小齿轮轴24的转矩，并输出为转矩检测信号， 例如由磁偏式转矩传感器、扭杆式转矩传感器构成。 0063 根据电动助力转向装置1。

15、0，利用向驾驶员的转向操纵转矩施加电动马达43的辅 助转矩而成的复合转矩，能够由齿条轴26对转向操纵车轮29、29进行转向操纵。 0064 如图2所示，壳体51沿着车宽方向(附图左右方向)延伸，将齿条轴26收容为能 够沿着轴向滑动。在齿条轴26的从壳体51突出的长边方向两端经由球头节52、52而连结 有横拉杆27、27。 0065 如图3所示，电动助力转向装置10将小齿轮轴24、齿轮齿条机构25、转向操纵转 矩传感器41及蜗轮蜗杆副机构44收纳于壳体51，将壳体51的上部开口由上部罩部53堵 塞。转向操纵转矩传感器41安装于上部罩部53。 0066 壳体51将沿着上下延伸的小齿轮轴24的上部2。

16、4u、长边中央部24m及下端部24d 借助三个轴承(从上向下依次为第一轴承55、第二轴承56、第三轴承57)而支承为能够旋 转，此外，安装电动马达43，并且具备齿条引导件60。三个轴承5557皆使用滚动轴承。 说 明 书CN 103998821 A 4/14页 6 0067 齿条引导件60是由从与齿条32相反的一侧抵接于齿条轴26的引导部61、以及经 由压缩弹簧62而按压该引导部61的调整螺栓63构成的齿条按压机构。 0068 如图4所示，电动马达43安装于壳体51的侧面，且具备横向的马达轴(输出 轴)43a。该马达轴43a在壳体51内延伸，借助轴接头45而与蜗杆轴46连结。壳体51借 助轴承。

17、47、48来支承沿着水平延伸的蜗杆轴46的两端部46a、46b，使得蜗杆轴46能够旋转 且被限制沿着轴向的移动。两个轴承47、48皆由滚动轴承构成。 0069 蜗轮蜗杆副机构44是将电动马达43产生的辅助转矩传递至小齿轮轴24的辅助 转矩传递机构、即增力机构。详细说明的话，蜗轮蜗杆副机构44由蜗杆70和与该蜗杆70 啮合的蜗轮80构成。以下将蜗轮80简称为“轮80”。轮80的中心线CL配置成与蜗杆70 的中心线WL大致呈直角。该轮80的中心线CL也是小齿轮轴24的中心线CL。 0070 蜗杆70是一体形成于蜗杆轴46的金属产品、例如机械构造用碳钢钢材 (JIS-G-4051)等铁钢产品。轮80。

18、的整体或至少齿81的部分为尼龙树脂等树脂产品。由于 使树脂产品的轮80与金属产品的蜗杆70啮合，因此能够比较顺利地进行啮合，并且能够进 一步降低噪声。 0071 蜗杆70的螺纹牙71(也就是说齿71)设定为一条。在轮80的外周面在整周范围 内形成有等节距的多个齿81。该轮80被安装为相对于小齿轮轴24而被限制沿着轴向的相 对移动，且被限制相对旋转。例如，轮80在旋转方向上借助锯齿、花键而与小齿轮轴24连 结，并且在轴向上借助挡圈而安装于小齿轮轴24。通过使载荷侧的轮80与驱动侧的蜗杆 70啮合，能够将转矩从蜗杆70经由轮80而传递至载荷。 0072 上述的蜗轮蜗杆副机构44谋求各种性能。例如，。

19、其中之一举出啮合率的提高和高 强度化。以下参照附图说明详情。 0073 首先，对图21所示的现有的蜗轮蜗杆副机构200进行说明。该蜗轮蜗杆副机构200 的蜗轮220的齿形是齿顶为221a、齿底为221c、基圆为301、节圆(啮合节圆)为302的渐 开线齿形。在比基圆301靠外周侧的位置处，齿221的厚度成为最大的部位处的齿的厚度 为W2。长久以来，为了提高蜗轮蜗杆副机构200的啮合率且实现高强度化，已知有提高渐开 线齿形的轮220的齿高HT的方法。 0074 然而，当蜗轮220借助滚铣刀而被齿切削加工时，齿根221b被切断而产生根切。在 比基圆301靠轮220的中心侧的位置处，齿221的厚度成。

20、为最小的部位处的齿的厚度为W1。 如此，由于齿根221b为中间变细，因此齿的厚度W1比W2小。其结果是，齿221的弯曲强度 降低。另外，轮220的齿形成为基圆301附近的部位的曲率半径小的凸形状。由于是曲率 半径小的凸形，因此与蜗杆接触的接触面积减小。其结果是，啮合接触面压增大。即，当增 高渐开线齿形的轮220的齿高HT时，具有招致弯曲强度的降低及面压强度的降低的倾向。 0075 如图22所示，轮220通过滚铣刀(滚铣刀具)230来成形齿形。滚铣刀230的齿 231的节距中心231Ce位于线312的部位(节距高度312)。节距中心231Ce的轨迹由线 311表示。如该轨迹311所示那样，滚铣刀。

21、230的齿231以在轮220的节圆302滚动的方式 移动，从而创建(成形)轮220的齿形。此时，滚铣刀230的齿顶231a挖掉轮220的齿面 中的比基圆301靠下部(靠近齿底的一面)的部分。 0076 如图23所示，滚铣刀230的齿231的齿顶231a的角部形成为规定的小曲率半径 的圆弧状。齿顶231a的角部的、圆弧的中心231b的轨迹由线313表示。本申请的发明者 说 明 书CN 103998821 A 5/14页 7 获得通过使圆弧的中心231b进行描绘环那样的移动而使齿根221的面成形为凹形状(中 间变细形状)这样的见解。即，齿顶231a的角部的、圆弧的中心231b的轨迹313在比基圆 。

22、301靠中心侧的位置处描绘环，其结果是，被认为是产生下切现象(根切)的重要因素。从 线312到弯曲形状的中心231b为止的长度为h。将该长度h称为臂长。 0077 为了防止上述的下切现象(根切)的产生，如图24所示，考虑减低滚铣刀230的 齿高HTh。通过减低齿高HTh，在比基圆301靠轮220的中心侧的位置处，齿顶231a的角部 的、圆弧的中心231b的轨迹313(圆弧的中心231b所描绘的环)变小。因此，变得不易产 生下切现象(根切)。然而，当减低滚铣刀230的齿高HTh时，虽然变得不易产生下切现象， 但轮220的齿高HT变低。 0078 返回图23，再次考虑滚铣刀230的齿231的齿顶2。

23、31a的角部的、圆弧的中心231b 的轨迹313。轨迹313描绘“负变位次摆线曲线”。轨迹313描绘负变位次摆线曲线的理由 在于，本申请的发明者认为角部的圆弧的中心231b存在于比节距高度312靠齿顶231a侧。 即，通过使轨迹313描绘负变位次摆线曲线，滚铣刀230的齿顶231a的角部以在比基圆301 靠中心侧的位置处描绘环的方式进行齿切削作用。齿根221b的面被滚铣刀230的齿顶231a 的角部下切。其结果是，在齿根221b的面产生根切。 0079 接下来，基于图25(a)及图25(b)而对比图22所示的现有的轮220和图4所示的 实施例的轮80。 0080 图25(a)示意性地表示图22。

24、所示的现有的轮220的节圆302和用于对该轮220进 行齿切削加工的滚铣刀230的齿231的齿形。滚铣刀230的齿231被表示为比轮220大。 现有的滚铣刀230的齿231的齿形为渐开线齿形，且将齿顶231a的角部形成为圆弧状。圆 弧的中心231b相对于滚铣刀230的节线312而位于齿顶231a侧(轮220的齿的齿根侧)。 在该情况下，中心231b的轨迹313描绘负变位次摆线曲线。 0081 图25(b)示意性地表示图4所示的实施例的轮80的节圆112和用于对该轮80进 行齿切削加工的滚铣刀90的齿91的齿形。该滚铣刀90的齿91被表示为比轮80大。实 施例的滚铣刀90的齿91的齿形为渐开线齿。

25、形。其中，齿91的齿顶的面91c被修正为曲率 半径大的圆弧状。这是为了不使该齿顶的面91c的圆弧的中心93(以下，记作“齿顶的面的 中心93”。)的轨迹313成为负变位次摆线。具体来说，齿顶的面91c的中心93相对于节 线94而位于靠滚铣刀230的中心线(轴线)WL的位置。由此，齿顶的面的中心93的轨迹 313描绘正变位次摆线。即，通过设为正变位次摆线，能够抑制现有的描绘环那样的轨迹。 0082 若总结以上的说明，如下所述。实施例的滚铣刀90的齿91中，至少齿顶的面91c 形成为圆弧状。该齿顶的面91c的圆弧的半径的中心93位于比滚铣刀90的节线94靠滚 铣刀90的中心线(轴线)WL的位置。 。

26、0083 与轮80啮合的蜗杆70也优选形成为与滚铣刀90相同的形状。即，蜗杆70的齿 71的至少齿顶的面71c形成为圆弧状。该齿顶的面71c的圆弧的半径的中心73位于比蜗 杆70的节线74靠蜗杆70的中心线(轴线)WL”的位置。 0084 如图26所示，实施例的轮80的齿顶的面的中心93的轨迹如由线313表示那样， 描绘正变位次摆线曲线。通过沿着线313(轨迹313)移动的滚铣刀90而形成的轮80的齿 81在齿根81c处形成为未下切的形状。附图标记81a是轮80的齿81的齿顶。附图标记 81b是齿81的齿底。 说 明 书CN 103998821 A 6/14页 8 0085 在此，基于图27及。

27、图28对成为本发明的原理的次摆线曲线进行补充。首先，参照 图27，关于在固定圆401之上滚动的动圆402a，以下述方式求出位于动圆402a内的点(坐 标X，Y)的轨迹、即次摆线曲线。需要说明的是，该固定圆401是假定了轮80的节圆的圆。 附图标记402a表示在固定圆401之上滚动的动圆。附图标记402b表示距离402a规定的 距离、在固定圆401之上滚动的动圆。线403表示位于动圆402内的点(X，Y)的轨迹。即， 线403是次摆线曲线。P1是动圆402a中的线403上的点，称作臂前端。H是从点P1到固 定圆401为止的长度(臂长)。 0086 参照图27，关于在固定圆401之上滚动的动圆40。

28、2，以下述方式求出位于动圆402b 内的点(X，Y)的轨迹、即次摆线曲线。 0087 数1 0088 X(r+r p )sin 0089 Y(r+r p )cos 0090 0091 0092 由此 0093 0094 参照图28，考虑描绘次摆线曲线403的动圆(参照图27、附图标记402)的半径为 的情况。 0095 数2 0096 Xr p sin 0097 Yr p cos 0098 X-X-r p cos 0099 Y-Y-r p sin 0100 X-X-hsin 0101 Y-Yhcos 0102 由此 0103 0104 在此，当再考虑(11)式时 0105 说 明 书CN 10。

29、3998821 A 7/14页 9 0106 同样地可知 0107 Y(r p +h)cos+r p sin 0108 与(2)式一致在滚铣刀切割中灵活运用本式 0109 在此，对现有的蜗轮蜗杆副机构200与实施例的蜗轮蜗杆副机构44进行对比并说 明。图29示出现有的蜗轮蜗杆副机构200的啮合状态。该蜗轮蜗杆副机构200由蜗杆210 和蜗轮220构成。蜗杆210与轮220的、各齿的齿形为渐开线齿形。蜗杆210的齿的齿顶 与轮220的基圆301之间的交点设为第一交点P11。蜗杆210的节线332与轮220的节圆 302之间的交点设为第二交点P12。通过第一交点P11与第二交点P12的直线称作啮合。

30、线 321。啮合线321与轮220的齿顶圆305之间的交点设为第三交点P13。将从第一交点P11 到第三交点P13为止的长度称作“啮合长度”。 0110 蜗杆210与轮220能够在啮合线321上的啮合长度的范围内啮合。轮220的基圆 301在渐开线齿形中由系数与齿数、扭转角来唯一确定。因此，第三交点P13的位置也唯一 确定。为了增长啮合长度，需要增大轮220的外径。因此，存在无法使蜗轮蜗杆副机构200 小型化这样的课题。 0111 另外，在车辆用电动助力转向装置中使用现有的蜗轮蜗杆副机构200的情况下， 轮220的齿221大多使用树脂材料。在使用树脂材料的轮220中，由于材料的弹性系数小， 因。

31、此齿221容易挠曲。在多个齿221同时啮合的情况下，啮合高度越低、啮合的齿221的分 担负载变得越大。即，施加于各个齿221的负载变大。 0112 此外，在渐开线齿形中，越是靠近基圆301、曲率半径越是变小。基圆301附近的啮 合面压远大于节圆302附近的啮合面压。因此，存在难以将啮合线321延伸至比基圆301 靠轮中心侧的位置为止这样的课题。 0113 在图30中由假想线表示的现有的滚铣刀的齿231的齿形是啮合齿面为直线的渐 开线形状。与此相对地，图30中由实线表示的实施例的滚铣刀90的齿91的齿形使齿顶面 91c的一部分比渐开线形状薄。具体来说，将实施例的滚铣刀90的齿91的齿顶面91c的。

32、一 部分设为与渐开线曲线相接的大致圆弧状，从而减薄齿厚。 0114 图31中由假想线示出的现有的轮220的齿221借助现有的滚铣刀230(参照图 30)而被齿切削。现有的齿221在齿根的面产生下切现象(根切)。其结果是，齿221的齿 面在基圆301附近处成为显著的凸形状。 0115 与此相对地，图31中由实线示出的实施例的轮80的齿81借助实施例的滚铣刀90 而被齿切削。该滚铣刀90的齿91的齿厚较薄。轮80的齿81不会在齿根的面上产生下切 现象(根切)。其结果是，齿81的齿面不会在基圆111附近成为凸形状。能够降低作用于 说 明 书CN 103998821 A 8/14页 10 齿81的齿面。

33、的面压。 0116 图32示出现有的蜗轮蜗杆副机构200的啮合状态，且与上述图29对应表示。蜗 杆210与轮220如图34中由空心箭头表示那样，在基圆301附近(啮合线321上)啮合。 0117 图33示出实施例的蜗轮蜗杆副机构44的啮合状态，且与上述图29对应表示。蜗 杆70与轮80如图35中由空心箭头表示那样，在比基圆111靠齿底的位置啮合。附图标记 121是轮80与蜗杆70的啮合线。 0118 图36示出基于改变滚铣刀的齿的齿厚的修正量的、轮80的齿81的齿形的变化。 图36中由假想线表示的现有的轮220的齿221的齿根的面凹陷。换句话说，在齿根的面产 生有根切。这是因为，未完全修正滚铣。

34、刀230(参照图23)的齿231的齿。 0119 与此相对地，在实施例中，如图25(b)所示，修正了滚铣刀90的齿91。该齿91的 修正量较小的情况下的轮80的齿81的齿形在图36中由细实线表示。齿81的齿根的齿厚 比以往大。该齿91的修正量较大的情况下的轮80的齿81的齿形在图36中由粗实线表示。 齿81的齿根的齿厚变得更大。 0120 如此，随着该滚铣刀90的齿91的修正量变大，轮80的齿81的齿根的面的凹陷消 除，齿根的齿厚也逐渐变大。并且，基圆111附近的、齿81的齿面的曲率半径逐渐变大。换 句话说，齿81的齿面在基圆111附近处不会像以往那样成为较大的凸形状。 0121 上述实施例的。

35、轮80的齿81能够设为图37所示的变更例的轮80X的齿81X。该变 更例的轮80X的齿81X将齿根的至少一部分的齿厚设定得比现有的轮220的齿221的齿根 的齿厚大。因此，变形例的齿81X能够获得与实施例的齿81同等的效果。详细说明的话， 现有的轮220的齿221的齿形在图37中由假想线表示。实施例的轮80的齿81的齿形在 图37中由细实线表示。变更例的轮80X的齿81X的齿形在图37中由粗实线表示。 0122 该变形例的齿81X的齿形例如形成为现有的齿221的齿形与实施例的齿81的齿 形的中间形状。举例说明，实施例的齿81的齿根的高度与现有的齿221的齿根的高度相 同。然而，变形例的齿81X。

36、的齿根的高度比实施例的齿81的齿根的高度小。此外，变形例 的齿81X的齿根的齿厚比现有的齿221的齿根的齿厚大，且比实施例的齿81的齿根的齿厚 小。其中，在变形例的齿81X的齿根的面不存在凹陷。 0123 变形例的齿81X呈特殊的齿形，因此虽然滚齿机等的创建渐开线齿形的机械无法 制作该变形例的齿形，但能够通过使用了模具的注塑成形、铣刀加工来直接创建。即，在实 施例中，根据通过齿厚修正后的滚铣刀来创建轮80的齿81这样的间接的方法，能够提高该 齿81的面压强度、弯曲强度。与此相对地，在变形例中，为了提高齿81X的面压强度、弯曲 强度而能够直接创建该齿81X。因此，能够直接且极为细致地设计出的齿8。

37、1X的齿形。因 而，能够进一步改进实施例的齿81。例如，能够极为细致地变更齿轮的齿高、齿底的曲率半 径、齿厚。 0124 当创建上述图26所示的、实施例的轮80的齿81时，不下切齿根221b(不产生根 切)所需的最低限度的滚铣刀90的齿91的修正量(参照图38)、换句话说最低修正量 以下述方式求出。即，参照图38进行说明时，滚铣刀90的齿91的最低修正量通过 下述的(8)式来求出。其中，该轮80的齿形以渐开线齿形Tim为基本。该轮80向旋转移 动方向Rr(附图顺时针方向Rr)旋转。滚铣刀90的齿91相对于节线Lhp而平行移动(移 动方向Ds)。该滚铣刀90的齿91的齿形由线Hc表示。轮80的齿。

38、81的渐开线作用线Lia 说 明 书CN 103998821 A 10 9/14页 11 与该齿81的渐开线齿形Tim之间的交点为切削点Ps。借助该滚铣刀90开始轮80的齿81 的下切的点、换句话说下切点为Pr。 0125 轮80的齿81的渐开线作用线Lia与滚铣刀90的齿91的节线Lhp之间的交点为 Px。从轮80的中心CL到交点Px为止的直线设为基准线Lp。修正了最低修正量后的滚 铣刀90的齿91的齿面Th1与轮80的齿81的基圆111之间的交点为Py。通过轮80的中 心CL与交点Py的直线设为修正基准线Lt。修正基准线Lt相对于基准线Lp的倾斜角(修 正角)为。该修正角将大于轮80的齿8。

39、1(滚铣刀90的齿91的)的压力角作为 条件()。 0126 m；轮80的模数 0127 Z；轮80的齿数 0128 Rb；轮80的基圆111的半径 0129 Rp；轮80的节圆112的半径 0130 Rp-Rbcos；从滚铣刀90的齿91的节线Lhp到交点Py为止的高度(其中， )。 0131 数3 0132 0133 如此，在实施例中，在对渐开线齿形进行切削的滚铣刀90中，修正齿形的区域 为，从滚铣刀90的节线Lhp向齿顶方向的高度、即从滚铣刀90的齿91的节线Lhp到交 点Py为止的高度在“Rp-Rbcos”以上的范围的齿面。而且，在距离节线Lhp的高度为 “Rp-Rbcos”的交点Py。

40、中，在齿厚变薄的方向上对齿91修正至最低修正量以上。 0134 仅修正了最低修正量后的齿91的齿面由曲线Th1表示。在该情况下，轮80的 齿81的渐开线作用线Lia延长至基圆111上的作用线L1。另外，齿91的修正量大于最低 修正量的情况下的齿面由曲线Th2表示。在该情况下，轮80的齿81的渐开线作用线 Lia延长至比基圆111靠内侧的作用线L2。如此一来，能够提高轮80的齿81的弯曲强度。 0135 以下公开成为本发明的基础的理论。需要说明的是，对与上述的本实施例通用的 构成要素标注通用的附图标记，并省略其说明。 0136 现有的研究的主要课题是使蜗轮积极地发生弹性变形的最佳的蜗杆的齿形的研。

41、 究。因此，蜗轮的齿形还存在改进的余地。 0137 在现有的设计方法中，为了使蜗轮高强度化，增大模数、扭转角而从几何学的方面 提高啮合率。在上述的方法中，必须无条件地使蜗轮径大型化。 0138 本申请的发明者为了打破上述陈规，致力于小型的蜗轮的高强度化。本发明挑战 进一步使蜗轮小型化而着眼于新的蜗轮的齿根形状。其结果是，能够达成如下的构思：通过 使蜗杆有效地啮合至蜗轮的基圆(Base-circle)以下，从而能够提高啮合率。为了将其实 体化，首先，考察通过实际的加工形成的基圆以下的几何学的形状。基于该考察，将有效地 啮合至基圆以下的理论称作MUB(Meshing Under Base-circ。

42、le)理论。提出该MUB理论。 0139 图5(a)所示的、现有的蜗轮220的齿221的齿形为渐开线齿形(Involute Prole)。在该齿221的齿面产生由现有的滚铣刀230下切的下切部分U(Undercut)。 0140 图5(b)所示的、实施例的蜗轮80的齿81的齿形为基于MUB理论的新形状(New 说 明 书CN 103998821 A 11 10/14页 12 Prole Formed by MUB Theory)的齿形。基于该MUB理论，实际上制作蜗轮80(以下称作轮 80)，测量啮合长度并验证了MUB理论的效果。对在该研究的过程中得到的见解进行报告。 0141 提出使蜗杆啮合。

43、至轮80的基圆以下的MUB理论 0142 图6示出使现有的蜗杆与轮啮合的蜗轮蜗杆副机构(Contact Line of Worm Tooth Tip Corner Radius，Contact Line of Involute Worm Wheel)。以往，使轮220大型化，并沿 着齿顶221a方向延长啮合线321以提高啮合率。在本发明中，根据与此相反的构思，认为 只要能够沿着齿根221b方向延长啮合线321，则不会大型化且提高啮合率。为了实现上述 目标，致力于即便在基圆301以下、也能够良好地啮合的新齿形的研究。 0143 利用渐开线齿形的齿221啮合至基圆301以下，需要由滚铣刀(图5，附。

44、图标记 230)下切并加工轮220，并使消除齿顶间距的蜗杆(参照图16)啮合。然而，当仅仅地以上 述的方法啮合时，蜗杆210的齿顶211a仅与轮220接触，而无法获得有效的啮合。 0144 分析在基圆以下无法啮合的现有齿根形状 0145 图7示出滚铣刀的轨迹(Locus of Hob Cutter)。如图7所示，将通过现有的渐开 线滚铣刀230来形成的齿根形状定型化并对其进行解析。通过进行解析，探求即便在基圆 301以下、也能有效地啮合的理想齿形。当轮220的齿221固定于绝对坐标系而被齿切削 时，滚铣刀230的基准线312(Datum Line)不在轮220的齿切削节圆上滑动而是滚动。滚铣 。

45、刀230的齿(刃)231的中心231Ce描绘圆外次摆线曲线311。滚铣刀230沿着该圆外次摆 线曲线311移动时形成的包络线形成轮220的齿221的齿形。尤其是基圆301以下的齿根 221b的形状通过滚铣刀230的齿顶231a来形成。 0146 附图中，WP表示滚铣刀230的作用点(Hob Cutter Working Point)。附图标记 307表示轮220的渐开线形状部(Involute Prole)。附图标记308表示轮220的齿根部 (Dedendum Formed by Corner Radius)。 0147 图8示出滚铣刀的齿的包络线(Envelope of Hob Tooth。

46、 Tip)。如图8所示，进行 齿根形状的定型化用的模型化。首先，求出滚铣刀230的齿顶圆弧中心T描绘的线313，接 下来，求出半径rh的圆在该线313上移动时的包络线314。 0148 当滚铣刀230的基准线312与轮220的节圆302上的的相位点B1相接时，线 段A1B1为圆弧A0B1反复卷绕成的线段，由于两者的长度相等，因此滚铣刀230的齿顶圆弧 中心T的坐标(X，Y)以为变量而如(1)式、(2)式那样表示。 0149 数4 0150 X(R p +h)sin-R p cos (1) 0151 Y(R p +h)cos+R p sin (2) 0152 接下来，求出齿顶圆弧中心的包络线31。

47、4。包络线314上的点E位于通过点T的线 313(次摆线曲线)的法线315上。由于是距离TE与滚铣刀齿顶半径rh一致的点，因此如 (3)式(5)式那样表示。 0153 数5 0154 0155 说 明 书CN 103998821 A 12 11/14页 13 0156 0157 由此，包络线上的点E(X，Y)如(6)式、(7)式那样表示。 0158 数6 0159 0160 0161 使用上述(6)式、(7)式，图9(a)图9(c)示出使滚铣刀230的齿顶圆弧中心点 变位的情况下的次摆线曲线。根据以滚铣刀230的基准线为基准的变位方向，次摆线曲线 发生变化。图9(a)的负变位次摆线是描绘环的曲。

48、线。图9(b)的零变位次摆线是与节圆 302之间的交点带有角部的大致V字曲线。图9(c)的正变位次摆线是一并带有凹形状与低 曲率凸形状的大致V字曲线。 0162 接下来，对由各个线313形成的包络线进行考察。图10示出基于负变位次摆线 的包络线和将该包络线用作齿形的齿轮的作用线(Meshing of Gears Formed by Negative Shifted Trochoid)。在图10中，横轴与齿的厚度方向(Tooth Thickness Direction)对应， 纵轴与齿顶方向(Tooth Tip Direction)对应。 0163 能够将作用线316(Line of Action)伸展至比基圆301靠中心侧的位置为止。然 而，接触点P5(Contact Point)的压力角(Pressure Angle)成为75deg(参照P6)，且变大至 90deg附近为止。因此，蜗杆自锁而变得不能旋转(参照SL)。另一方面，为了避免上述情 况发生，当在蜗杆设置齿顶间距时，在几何学上不会发生接触。附图中，PP表示节点(Pitch Point)。节点是指齿轮的啮合接触点中的齿面。