JP2004304877A

JP2004304877A - Decelerator unit with motor and electric power steering machine

Info

Publication number: JP2004304877A
Application number: JP2003091911A
Authority: JP
Inventors: Kunihiro Oka; 邦洋岡; Sadaaki Mori; 貞明森
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2023-03-28
Also published as: JP4023352B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate the inconvenience of a conventional electric power steering machine for a medium/large-sized car that each component becomes large-sized and that the rotational inertia of a rotating part is also large and the steering feeling is poor. <P>SOLUTION: The integrally formed unit housing 7 of a decelerator unit U with a motor contains a first section 71, which mainly houses a warm gear mechanism 8 and a second section 72 which mainly houses an electric motor 50. A second end 11b of a worm shaft 11 is provided with an extension 11c and is directly coupled with a first end 52a adjacent to a hollow rotor 52. This can do away with a motor shaft of conventional structure. This can sharply reduce the mass of the rotating section and achieve weight reduction conjointly with the use of the hollow rotor 52. When this is applied to an electric power steering device, it can prevent rotatory inertia from having adverse effects on the steering feeling. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの出力回転をウォーム軸およびウォームホイールからなる減速機を介して減速するモータ付き減速機ユニットおよびこれを含む電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電動パワーステアリング装置では、操舵補助用のモータのモータ軸の回転を減速機を介して減速してラックアンドピニオン機構等の舵取り機構に伝えている。上記の減速機としては、ウォームおよびウォームホイールを有する減速機が用いられる場合が多い。
電動パワーステアリング装置に用いるモータ付きのウォーム伝動装置において、モータの出力軸とウォーム軸とを一体の長尺の回転軸に形成し、この長尺の回転軸がモータハウジングおよび減速機ハウジングの概ね全長を占めて横たわるようにし、該回転軸の一端と軸方向中間部とをそれぞれ軸受にて支持することで、軸方向中間部から他端までの部分をオーバーハングさせて片持ち支持することが提案されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
この場合、従来用いていたモータの出力軸とウォーム軸とを連結するための継手を廃止でき、また、軸受の個数を減らすことができるという利点がある。
一方、減速機内蔵のモータにおいて、減速機の出力歯車に回転角検出センサを設けることが提案されている（例えば特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−５０５７１号公報
【特許文献２】
特開２００２−３５４８８５公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、中・大型の車両にも電動パワーステアリング装置が適用されるようになってきており、これに伴って、モータや減速機の部品が大型化し、実車へ搭載するときにレイアウトが困難になったり、重量が問題になったりしている。
また、大型になった部品の慣性の影響で、操舵フィーリングが悪くなるという問題もある。
【０００６】
これに対して、上記の特許文献１では、モータの出力軸とウォーム軸とを一体に形成した長尺で大型の回転軸を用いているため、質量が重く、これにロータの質量が加算されたものが回転すると、その回転慣性が非常に大きく、応答性等、操舵フィーリングに悪影響を与えるおそれがある。
回転慣性の問題は電動パワーステアリング装置に限らず、一般のモータ付き減速機にも存在する。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、回転慣性を低減することができるモータ付き減速機ユニットおよびこれを含む電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記の目的を達成するため、第１発明は、モータの出力回転をウォーム軸およびウォームホイールからなる減速機を介して減速するモータ付き減速機ユニットにおいて、一体に形成されるユニットハウジングを備え、このユニットハウジングは、上記ウォーム軸およびウォームホイールを収容する第１の部分とモータのステータおよび中空ロータを収容する第２の部分とを含み、ウォーム軸の一端部が中空ロータの近接する端部と直接連結される延伸部を有して中空ロータと一体回転するようにしてあることを特徴とするモータ付き減速機ユニットを提供するものである。
【０００９】
本発明では、ウォーム軸の一端部の延伸部を中空ロータに直接連結することにより、従来構造のモータ軸を廃止することができ、中空ロータの使用と相まって回転部分の質量を大幅に低減でき、軽量化を達成できる。また、回転部分の慣性を格段に低減できるので、電動パワーステアリング装置に適用した場合に、回転慣性が操舵フィーリングに悪影響を与えることを防止することができる。
第２発明は、第１発明において、上記ユニットハウジングの第２の部分はウォーム軸と反対側に開放部を有する円筒部を含み、さらに円筒部の開放部を閉じる蓋が設けられ、中空ロータは、上記近接する端部に設けられ上記ウォーム軸の延伸部を一体回転可能に連結する連結部と、蓋側の端部に設けられる開放部とを備え、ウォーム軸の上記延伸部と中空ロータの連結部とを中空ロータの開放部側から固定締結するための固定締結手段を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明では、ユニットハウジングの第２の部分の蓋を開放した状態で、予め組み込まれているウォーム軸の一端部に、第２の部分の開放部を通して、中空ロータを仮組みした後、第２の部分および中空ロータの各開放部を通して固定締結手段を用いてウォーム軸の一端部に中空ロータを一体回転可能に取り付けることができ、組立作業性を非常に良くすることができる。
第３発明は、第２発明において、上記中空ロータの回転角を検出するための回転角検出手段を備え、この回転角検出手段が、中空ロータの蓋側の端部に一体回転可能に設けられるロータ部と、ユニットハウジングの第２の部分の円筒部又は蓋の裏面に固定されるステータ部とを含むことを特徴とする。本発明では、蓋により閉じられる第２の部分の開放部の近傍に回転角検出手段を配置するので、回転角検出手段の配線の取り回し等が行ない易い。
【００１１】
第４発明は、第１、第２又は第３発明において、上記ユニットハウジングの第１の部分に保持され、ウォーム軸の上記一端部と他端部とをそれぞれ回転自在に支持する一対の軸受を備えることを特徴とする。本発明では、ウォーム軸の両端を支持する一対の軸受のみで良く、ユニットハウジングの第２の部分に軸受を設ける必要がないので、部品点数の低減と軽量化を達成することができる。
第５発明は、第１から第４発明の何れかのモータ付き減速機ユニットのモータの出力回転を減速機により減速して舵取り機構に伝えることを特徴とする電動パワーステアリング装置を提供する。本発明では、電動パワーステアリング装置において、第１〜第４発明の効果を奏することができ、回転慣性の影響による操舵フィーリングの悪化を防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態の電動パワーステアリング装置の概略断面図である。図１を参照して、本電動パワーステアリング装置１００では、ステアリングホイール１を取り付けている入力軸としての第１の操舵軸２と、舵取り機構６０に連結される出力軸としての第２の操舵軸３とがトーションバー４を介して同軸的に連結されている。
【００１３】
舵取り機構６０は、例えば、第２の操舵軸３に中間軸を介して一体回転可能に設けられたピニオン６１と、ピニオン６１に噛み合い車両の左右方向に延びるラック軸６２とを含むラックアンドピニオン機構からなる。ラック軸６２が軸長方向に移動することより、タイロッド６３を介して車輪６４が転舵される。
第１及び第２の操舵軸２，３を支持するハウジング５は、例えばアルミニウム合金からなり、車体（図示せず）に取り付けられている。ハウジング５は、センサハウジング６と、後述するモータ付き減速機ユニットＵのユニットハウジング７とを嵌め合わせて構成されている。
【００１４】
ユニットハウジング７は、減速機ハウジング部としてウォームギヤ機構８（減速機構）を収容するための第１の部分７１と、モータハウジング部としての第２の部分７２とを一体成形したハウジングからなる。
第１の部分７１は概ね筒状をなし、その上端の環状縁部７１ａがセンサハウジング６の下端外周の環状段部６ａに嵌め合わされている。センサハウジング６はトルクセンサ９及び制御基板１０等を収容している。
【００１５】
上記ウォームギヤ機構８は、図２に示すように、後述するモータ５０の中空ロータに一体回転可能に直接連結される鋼製のウォーム軸１１と、このウォーム軸１１と噛み合い、且つ図１に示すように、第２の操舵軸３の軸方向中間部に一体回転可能で且つ軸方向移動を規制されたウォームホイール１２とを備える。ウォームホイール１２は第２の操舵軸３に一体回転可能に結合される環状の芯金１２ａと、芯金１２ａの周囲を取り囲んで外周面部に歯を形成する合成樹脂部材１２ｂとを備えている。芯金１２ａは例えば合成樹脂部材１２ｂの樹脂成形時に金型内にインサートされ、芯金１２ａと成形された合成樹脂部材１２ｂは一体回転可能に結合される。
【００１６】
ユニットハウジング７の第１の部分７１内において、ウォーム軸１１とウォームホイール１２の噛み合い部分Ａを少なくとも含む領域に潤滑剤が充填されている。すなわち、潤滑剤は噛み合い部分Ａのみに充填しても良いし、噛み合い部分Ａとウォーム軸１１の周縁全体に充填しても良いし、ユニットハウジング７の第１の部分７１内全体に充填しても良い。
第２の操舵軸３は、ウォームホイール１２を軸方向の上下に挟んで配置される第１及び第２の転がり軸受１３，１４により回転自在に支持されている。
【００１７】
第１の転がり軸受１３の外輪１５は、センサハウジング６の下端の筒状突起６ｂ内に設けられた軸受保持孔１６に嵌め入れられて保持されている。第１の転がり軸受１３の外輪１５の上端面は環状の段部１７に当接しており、センサハウジング６に対する軸方向上方への移動が規制されている。一方、第１の転がり軸受１３の内輪１８は第２の操舵軸３に締まりばめにより嵌め合わされている。内輪１８の下端面はウォームホイール１２の芯金１２ａの上端面に当接している。
【００１８】
また、第２の転がり軸受１４の外輪１９は、ユニットハウジング７の第１の部分７１の軸受保持孔２０に嵌め入れられて保持されている。第２の転がり軸受１４の外輪１９の下端面は、環状の段部２１に当接し、ユニットハウジング７の第１の部分７１に対する軸方向下方への移動が規制されている。第２の転がり軸受１４の内輪２２は、第２の操舵軸３に一体回転可能で且つ軸方向相対移動を規制されて取り付けられている。内輪２２は第２の操舵軸３の段部２３と、第２の操舵軸３のねじ部に締め込まれるナット２４との間に挟持されている。
【００１９】
トーションバー４は第１及び第２の操舵軸２，３を貫通している。トーションバー４の上端４ａは、連結ピン２５により第１の操舵軸２と一体回転可能に連結され、トーションバー４の下端４ｂは、連結ピン２６により第２の操舵軸３と一体回転可能に連結されている。第２の操舵軸３の下端は上述したように中間軸を介して舵取り機構６０に連結されている。
上記の連結ピン２５は、第１の操舵軸２と同軸に配置される第３の操舵軸２７を、第１の操舵軸２と一体回転可能に連結している。第３の操舵軸２７はステアリングコラムを構成するチューブ２８内を貫通している。
【００２０】
第１の操舵軸２の上部は、例えば針状ころ軸受からなる第３の転がり軸受２９を介してセンサハウジング６に回転自在に支持されている。第１の操舵軸２の下部の縮径部３０と第２の操舵軸３の上部の孔３１とは、第１及び第２の操舵軸２，３の相対回転を所定の範囲に規制するように、回転方向に所定の遊びを設けて嵌め合わされている。
次いで、図２を参照して、ユニットハウジング７の第１および第２の部分７１，７２は相交差する筒状をなして例えばアルミニウム合金により一体に形成されている。第２の部分７２は、ウォーム軸１１と反対側に開放部７３を有する円筒部７４を含み、上記の開放部７３は蓋７５により閉じられるようになっている。
【００２１】
モータ５０は、第２の部分７２の円筒部７４の内周に固定される円筒状のステータ５１と、このステータ５１内に挿通された中空ロータ５２とを備える。中空ロータ５２は有底円筒状をなし、ウォーム軸１１に近接する第１の端部５２ａに被連結部５３を設けると共に、ウォーム軸１１から遠い側（蓋７５側）の第２の端部５２ｂに開放部５４を設けている。
ウォーム軸１１の第１および第２の端部１１ａ，１１ｂは、ユニットハウジング７の第１の部分７１により保持される第４及び第５の転がり軸受３４，３５によりそれぞれ回転自在に支持されている。第４及び第５の転がり軸受３４，３５は例えば玉軸受からなる。
【００２２】
第４及び第５の転がり軸受３４，３５の内輪３６，３７がウォーム軸１１の対応する第１および第２の端部１１ａ，１１ｂに嵌合されている。また、第４及び第５の転がり軸受３４，３５の外輪３８，３９は、ユニットハウジング７の軸受保持孔４０，４１にそれぞれ保持されている。
ウォーム軸１１の第１の端部１１ａを支持する第４の転がり軸受３４の外輪３８は、ユニットハウジング７の第１の部分７１の段部４２に当接し位置決めされている。一方、第４の転がり軸受３４の内輪３６は、ウォーム軸１１の位置決め段部４３に当接することにより、ウォーム軸１１の第２の端部１１ｂ側への移動が規制されている。
【００２３】
ウォーム軸１１の第２の端部１１ｂの近傍を支持する第５の転がり軸受３５の内輪３７はウォーム軸１１の位置決め段部４４に当接することにより、ウォーム軸１１の第１の端部１１ａ側への移動が規制されている。
また、第５の転がり軸受３５の外輪３９は予圧調整用のねじ部材４５により、第４の転がり軸受３４側へ付勢されている。ねじ部材４５は、ユニットハウジング７の第１の部分７１に形成されるねじ孔４６にねじ込まれることにより、一対の転がり軸受３４，３５に予圧を付与すると共に、ウォーム軸１１を軸方向に位置決めしている。ロックナット４７は予圧調整後のねじ部材４５を止定するためにねじ部材４５に係合される。
【００２４】
図２および図３を参照して、ウォーム軸１１の第２の端部１１ｂは同軸上に延伸部１１ｃを設けており、この延伸部１１ｃが、上記モータ５０の中空ロータ５２に一体回転可能に連結されている。具体的には、延伸部１１ｃの先端部は段付き部１１ｄを設けたねじ軸１１ｅとなっており、このねじ軸１１ｅを、中空ロータ５２の連結部５３の連結孔５５に挿通させた後、ねじ軸１１ｅに螺合させた固定締結手段としてのナット５６と上記段付き部１１ｄとの間に被連結部５３を挟持して、中空ロータ５２をウォーム軸１１の第２の端部１１ｂの延伸部１１ｃに固定締結するようにしている。
【００２５】
図２に示す組立状態において、固定締結手段としてのナット５６が中空ロータ５２の開放部５４を介して蓋７５の裏面７５ａに対向するレイアウトとなる。このことが、ユニットハウジング７の第１の部分７１に予め組み付けられたウォーム軸１１に対して、ユニットハウジング７の第２の部分７２の開放部７３を通して導入した中空ロータ５２を組み付けて固定締結することを実質的に可能としている。
【００２６】
図３を参照して、中空ロータ５２の他、モータ５０のステータ５１、後述する回転角検出手段としての回転角センサ５７、その他の部品もユニットハウジング７の第２の部分７２の円筒部７４の開放部７３を通して、第２の部分７２内へ組み込みが可能である。
回転角センサ５７は中空ロータ５２の回転角を検出するためのセンサであり、例えばレゾルバ又はホール素子からなる。ウォーム軸１１の第２の端部１１ｂの延伸部１１ｃには、回転角センサ５７のロータ部５７ａが一体回転可能に固定締結されている。回転角センサ５７のステータ部５７ｂは、ロータ部５７ａの周囲を取り囲む態様にてユニットハウジング７の第２の部分７２に固定されている。回転角センサ５７の検出信号は、電動パワーステアリング装置の動作を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）に入力されて、モータ５０の制御に利用される。
【００２７】
本実施の形態によれば、ウォーム軸１１の第２の端部１１ｂに延伸部１１ｃを設けてこれを直接中空ロータ５２に連結することにより、従来構造のモータ軸を廃止することができ、中空ロータ５２の使用と相まって回転部分の質量を大幅に低減でき、その結果、軽量化を達成できる。
また、回転部分の慣性を格段に低減できるので、電動パワーステアリング装置に適用した場合に、回転慣性が操舵フィーリングに悪影響を与えることを防止することができる。
【００２８】
さらに、上述した如く、図３に示すように、ユニットハウジング７の第２の部分７２の蓋７５を開放した状態で、予め組み込まれているウォーム軸１１の第２の端部１１ｂの延伸部１１ｃに、第２の部分７２の開放部７３を通して、中空ロータ５２を仮組みした後、第２の部分７２および中空ロータ５２の各開放部７３，５４を通して固定締結用のナット５６を用いてウォーム軸１１に中空ロータ５２を一体回転可能に取り付けることができるので、組立作業性を非常に良くすることができる。
【００２９】
なお、上記の実施の形態では、中空ロータ５２をウォーム軸１１の第２の端部１１ｂの延伸部１１ｃにねじを用いて固定締結したが、これに限らず、図４に示すように、例えば、ねじ軸１１ｅに代えて丸又は角軸１１ｆとし、前記丸又は角軸１１ｆの先端部を中空ロータ５２の挿通後にかしめ付けたかしめ部５６０を設けて固定締結するようにしても良い。この場合、かしめ部５６０が固定締結手段を構成し、中空ロータ５２の開放部５４を通して蓋７５の裏面７５ａに対向することになる。
【００３０】
また、図５に示すように、上記中空ロータ５２の回転角を検出するための回転角センサ５７０を、蓋７５の裏面７５ａに近接して配置することができる。この回転角センサ５７０では、中空ロータ５２の第２の端部５２ｂ（蓋側の端部）に一体回転可能にロータ部５７ａを設け、このロータ部５７ａの周囲を取り囲んで、蓋７５の裏面７５ａにステータ部５７ｂを固定するようにしても良い。
この場合、回転角センサ５７０からの信号配線をユニットハウジング７の外部へ取り出すための取り回しが容易になるという利点がある。また、図６に示すように、ステータ部５７ｂを第２の部分７２の円筒部７４の内周に固定する回転角センサ５７１とすることもできる。
【００３１】
その他、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るモータ付き減速ユニットを含む電動パワーステアリング装置の要部の模式的断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】モータ付き減速機ユニットの分解断面図である。
【図４】本発明の別の実施の形態に係るモータ付き減速機ユニットの要部の概略断面図である。
【図５】本発明のさらに別の実施の形態に係るモータ付き減速機ユニットの断面図である。
【図６】本発明のさらに別の実施の形態に係るモータ付き減速機ユニットＵの要部の断面図である。
【符号の説明】
Ｕモータ付き減速機ユニット
７ユニットハウジング
１１ウォーム軸
１１ａ第１の端部（他端部）
１１ｂ第２の端部（一端部）
１１ｃ延伸部
１１ｄ段付き部
１１ｅねじ軸
１１ｆ丸又角軸
１２ウォームホイール
５０モータ
５１ステータ
５２中空ロータ
５２ａ第１の端部（近接する端部）
５２ｂ第２の端部（蓋側の端部）
５３連結部
５４開放部
５５連結孔
５６ナット（固定締結手段）
５７回転角センサ（回転角検出手段）
５７ａロータ部
５７ｂステータ部
６０舵取り機構
７１第１の部分
７２第２の部分
７３開放部
７４円筒部
７５蓋
７５ａ（蓋の）裏面
１００電動パワーステアリング装置
５６０かしめ部（固定締結手段）
５７０，５７１回転角センサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a speed reducer unit with a motor that reduces the output rotation of a motor via a speed reducer including a worm shaft and a worm wheel, and an electric power steering device including the same.
[0002]
[Prior art]
Generally, in an electric power steering device, the rotation of a motor shaft of a motor for assisting steering is reduced through a speed reducer and transmitted to a steering mechanism such as a rack and pinion mechanism. A reduction gear having a worm and a worm wheel is often used as the above reduction gear.
In a worm transmission equipped with a motor used in an electric power steering device, an output shaft of the motor and a worm shaft are formed as an integral long rotating shaft, and the long rotating shaft is substantially the entire length of a motor housing and a reduction gear housing. It is proposed that the one end of the rotating shaft and the axially intermediate portion are supported by bearings, respectively, so that the portion from the axially intermediate portion to the other end is overhanged and cantilevered. (For example, Patent Document 1).
[0003]
In this case, there is an advantage that a conventionally used joint for connecting the output shaft of the motor and the worm shaft can be eliminated, and the number of bearings can be reduced.
On the other hand, in a motor with a built-in reduction gear, it has been proposed to provide a rotation angle detection sensor on an output gear of the reduction gear (for example, Patent Document 2).
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2000-50571 [Patent Document 2]
JP 2002-354885 A
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, electric power steering devices have been applied to medium- and large-sized vehicles, and as a result, the components of motors and reduction gears have increased in size, making layout difficult when mounted on actual vehicles. Or weight is a problem.
There is also a problem that the steering feeling is deteriorated due to the inertia of the large-sized component.
[0006]
On the other hand, in Patent Document 1 described above, since a long and large rotary shaft in which the output shaft of the motor and the worm shaft are integrally formed is used, the mass is heavy, and the mass of the rotor is added to this. When the wheel rotates, its rotational inertia is very large, and it may adversely affect the steering feeling such as responsiveness.
The problem of the rotational inertia exists not only in the electric power steering device but also in a general motored reduction gear.
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a motored reduction gear unit capable of reducing rotational inertia and an electric power steering device including the same.
[0008]
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention
In order to achieve the above object, a first invention provides a reduction gear unit with a motor that reduces the output rotation of a motor via a reduction gear composed of a worm shaft and a worm wheel, comprising a unit housing that is integrally formed. The unit housing includes a first portion that houses the worm shaft and the worm wheel, and a second portion that houses the stator and the hollow rotor of the motor, and one end of the worm shaft is directly connected to the adjacent end of the hollow rotor. It is an object of the present invention to provide a speed reducer unit with a motor, characterized in that the speed reducer unit has a connected extending portion so as to rotate integrally with a hollow rotor.
[0009]
In the present invention, the motor shaft having the conventional structure can be eliminated by directly connecting the extending portion at one end of the worm shaft to the hollow rotor, and the mass of the rotating portion can be significantly reduced in conjunction with the use of the hollow rotor. Weight reduction can be achieved. Further, since the inertia of the rotating part can be remarkably reduced, it is possible to prevent the rotational inertia from adversely affecting the steering feeling when applied to an electric power steering device.
According to a second aspect, in the first aspect, the second portion of the unit housing includes a cylindrical portion having an open portion on a side opposite to the worm shaft, and a lid for closing the open portion of the cylindrical portion is provided. A connecting portion provided at the close end and connecting the extending portion of the worm shaft so as to be integrally rotatable, and an open portion provided at the end on the lid side, wherein the extending portion of the worm shaft and the hollow rotor are provided. It is characterized by having a fixed fastening means for fixedly fastening the connecting portion from the open portion side of the hollow rotor.
[0010]
In the present invention, with the lid of the second part of the unit housing being opened, the hollow rotor is temporarily assembled through one end of the worm shaft, which is pre-installed, through the opening of the second part. The hollow rotor can be attached to one end of the worm shaft so as to be integrally rotatable by using the fixed fastening means through the portion of the hollow rotor and each open portion of the hollow rotor, thereby greatly improving the assembling workability.
According to a third invention, in the second invention, a rotation angle detecting means for detecting a rotation angle of the hollow rotor is provided, and the rotation angle detecting means is provided at an end on the lid side of the hollow rotor so as to be integrally rotatable. It is characterized by including a rotor part and a stator part fixed to the cylindrical part of the second part of the unit housing or the back surface of the lid. In the present invention, since the rotation angle detecting means is arranged near the opening of the second portion closed by the lid, it is easy to route the wiring of the rotation angle detecting means.
[0011]
According to a fourth invention, in the first, second or third invention, a pair of bearings held by the first portion of the unit housing and rotatably supporting the one end and the other end of the worm shaft are provided. It is characterized by having. In the present invention, only a pair of bearings that support both ends of the worm shaft are required, and it is not necessary to provide a bearing in the second portion of the unit housing. Therefore, it is possible to reduce the number of parts and reduce the weight.
A fifth invention provides an electric power steering apparatus characterized in that the output rotation of the motor of the reduction gear unit with a motor according to any one of the first to fourth inventions is reduced by a reduction gear and transmitted to a steering mechanism. According to the present invention, in the electric power steering device, the effects of the first to fourth inventions can be achieved, and deterioration of the steering feeling due to the influence of the rotational inertia can be prevented.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic sectional view of an electric power steering apparatus according to one embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, in the present electric power steering apparatus 100, a first steering shaft 2 as an input shaft to which a steering wheel 1 is attached, and a second steering shaft as an output shaft connected to a steering mechanism 60. 3 are coaxially connected via a torsion bar 4.
[0013]
The steering mechanism 60 includes, for example, a pinion 61 provided integrally rotatably with the second steering shaft 3 via an intermediate shaft, and a rack and pinion mechanism that meshes with the pinion 61 and extends in the left-right direction of the vehicle. Consists of As the rack shaft 62 moves in the axial direction, the wheels 64 are steered via the tie rods 63.
The housing 5 that supports the first and second steering shafts 2 and 3 is made of, for example, an aluminum alloy, and is attached to a vehicle body (not shown). The housing 5 is configured by fitting a sensor housing 6 and a unit housing 7 of a reduction unit U with a motor described later.
[0014]
The unit housing 7 includes a housing in which a first portion 71 for accommodating the worm gear mechanism 8 (reduction mechanism) as a reduction gear housing portion and a second portion 72 as a motor housing portion are integrally formed.
The first portion 71 has a substantially cylindrical shape, and an annular edge 71 a at the upper end thereof is fitted to an annular step 6 a on the outer periphery of the lower end of the sensor housing 6. The sensor housing 6 houses a torque sensor 9, a control board 10, and the like.
[0015]
As shown in FIG. 2, the worm gear mechanism 8 meshes with a worm shaft 11 made of steel, which is directly connected to a hollow rotor of a motor 50 described later so as to be integrally rotatable, as shown in FIG. A worm wheel 12 rotatable integrally with the second steering shaft 3 in the axial direction and restricted from moving in the axial direction. The worm wheel 12 includes an annular core 12a that is integrally rotatably coupled to the second steering shaft 3, and a synthetic resin member 12b that surrounds the core 12a and forms teeth on the outer peripheral surface. The cored bar 12a is inserted into a mold at the time of resin molding of the synthetic resin member 12b, for example, and the cored bar 12a and the molded synthetic resin member 12b are integrally rotatably coupled.
[0016]
In the first portion 71 of the unit housing 7, a region containing at least the meshing portion A of the worm shaft 11 and the worm wheel 12 is filled with a lubricant. That is, the lubricant may be filled only in the meshing portion A, may be filled in the meshing portion A and the entire periphery of the worm shaft 11, or may be filled in the entire first portion 71 of the unit housing 7. Is also good.
The second steering shaft 3 is rotatably supported by first and second rolling bearings 13 and 14 which are arranged so as to sandwich the worm wheel 12 in the vertical direction in the axial direction.
[0017]
The outer ring 15 of the first rolling bearing 13 is fitted and held in a bearing holding hole 16 provided in a cylindrical projection 6b at the lower end of the sensor housing 6. The upper end surface of the outer ring 15 of the first rolling bearing 13 is in contact with the annular stepped portion 17, and the upward movement of the sensor housing 6 in the axial direction is restricted. On the other hand, the inner race 18 of the first rolling bearing 13 is fitted to the second steering shaft 3 by interference fit. The lower end surface of the inner ring 18 is in contact with the upper end surface of the core 12 a of the worm wheel 12.
[0018]
Further, the outer ring 19 of the second rolling bearing 14 is fitted and held in the bearing holding hole 20 of the first portion 71 of the unit housing 7. The lower end surface of the outer ring 19 of the second rolling bearing 14 abuts on the annular stepped portion 21, and the movement of the unit housing 7 in the axially downward direction with respect to the first portion 71 is restricted. The inner ring 22 of the second rolling bearing 14 is attached to the second steering shaft 3 so as to be integrally rotatable and restricted in relative movement in the axial direction. The inner ring 22 is sandwiched between a step portion 23 of the second steering shaft 3 and a nut 24 that is screwed into a screw portion of the second steering shaft 3.
[0019]
The torsion bar 4 passes through the first and second steering shafts 2, 3. The upper end 4a of the torsion bar 4 is connected to the first steering shaft 2 by a connecting pin 25 so as to be integrally rotatable, and the lower end 4b of the torsion bar 4 is connected to the second steering shaft 3 by a connecting pin 26 so as to be integrally rotatable. Have been. The lower end of the second steering shaft 3 is connected to the steering mechanism 60 via the intermediate shaft as described above.
The connection pin 25 connects the third steering shaft 27 disposed coaxially with the first steering shaft 2 so as to be integrally rotatable with the first steering shaft 2. The third steering shaft 27 passes through a tube 28 forming a steering column.
[0020]
The upper portion of the first steering shaft 2 is rotatably supported by the sensor housing 6 via a third rolling bearing 29 formed of, for example, a needle roller bearing. The reduced diameter portion 30 at the lower part of the first steering shaft 2 and the hole 31 at the upper part of the second steering shaft 3 regulate the relative rotation of the first and second steering shafts 2 and 3 within a predetermined range. Are fitted with a predetermined play in the rotation direction.
Next, referring to FIG. 2, the first and second portions 71, 72 of the unit housing 7 are formed in mutually intersecting cylindrical shapes and are integrally formed of, for example, an aluminum alloy. The second portion 72 includes a cylindrical portion 74 having an opening 73 on the side opposite to the worm shaft 11, and the opening 73 is closed by a lid 75.
[0021]
The motor 50 includes a cylindrical stator 51 fixed to the inner periphery of the cylindrical portion 74 of the second portion 72, and a hollow rotor 52 inserted into the stator 51. The hollow rotor 52 has a bottomed cylindrical shape, and has a connected portion 53 provided at a first end portion 52a close to the worm shaft 11 and a second end portion 52b farther from the worm shaft 11 (the lid 75 side). Is provided with an opening 54.
The first and second ends 11a and 11b of the worm shaft 11 are rotatably supported by fourth and fifth rolling bearings 34 and 35 held by the first portion 71 of the unit housing 7, respectively. . The fourth and fifth rolling bearings 34 and 35 are, for example, ball bearings.
[0022]
The inner rings 36, 37 of the fourth and fifth rolling bearings 34, 35 are fitted to the corresponding first and second ends 11a, 11b of the worm shaft 11. The outer rings 38 and 39 of the fourth and fifth rolling bearings 34 and 35 are held in bearing holding holes 40 and 41 of the unit housing 7, respectively.
The outer ring 38 of the fourth rolling bearing 34 that supports the first end 11a of the worm shaft 11 abuts on the step 42 of the first portion 71 of the unit housing 7 and is positioned. On the other hand, the inner ring 36 of the fourth rolling bearing 34 abuts on the positioning step 43 of the worm shaft 11, whereby the movement of the worm shaft 11 toward the second end 11b is restricted.
[0023]
The inner ring 37 of the fifth rolling bearing 35 that supports the vicinity of the second end 11b of the worm shaft 11 abuts on the positioning step 44 of the worm shaft 11, so that the first end 11a of the worm shaft 11 is closer to the first end 11a. Movement to is regulated.
The outer ring 39 of the fifth rolling bearing 35 is urged toward the fourth rolling bearing 34 by a screw member 45 for adjusting the preload. The screw member 45 applies a preload to the pair of rolling bearings 34 and 35 by being screwed into a screw hole 46 formed in the first portion 71 of the unit housing 7, and also positions the worm shaft 11 in the axial direction. ing. The lock nut 47 is engaged with the screw member 45 to stop the screw member 45 after the preload adjustment.
[0024]
Referring to FIGS. 2 and 3, second end 11 b of worm shaft 11 is provided with an extended portion 11 c coaxially, and this extended portion 11 c is rotatable integrally with hollow rotor 52 of motor 50. Are linked. Specifically, the distal end of the extending portion 11c is a screw shaft 11e provided with a stepped portion 11d. After the screw shaft 11e is inserted into the connection hole 55 of the connection portion 53 of the hollow rotor 52, The connected portion 53 is sandwiched between a nut 56 serving as fixed fastening means screwed to the screw shaft 11e and the stepped portion 11d, and the hollow rotor 52 is extended from the second end 11b of the worm shaft 11. It is configured to be fixedly fastened to the portion 11c.
[0025]
In the assembled state shown in FIG. 2, the layout is such that the nut 56 as the fixing means is opposed to the back surface 75 a of the lid 75 via the opening 54 of the hollow rotor 52. As a result, the hollow rotor 52 introduced through the open portion 73 of the second portion 72 of the unit housing 7 is assembled and fixedly fastened to the worm shaft 11 previously assembled to the first portion 71 of the unit housing 7. That is virtually possible.
[0026]
Referring to FIG. 3, in addition to hollow rotor 52, stator 51 of motor 50, rotation angle sensor 57 as rotation angle detection means described later, and other components also include cylindrical portion 74 of second portion 72 of unit housing 7. Through the opening 73, it can be incorporated into the second part 72.
The rotation angle sensor 57 is a sensor for detecting the rotation angle of the hollow rotor 52, and includes, for example, a resolver or a Hall element. The rotor portion 57a of the rotation angle sensor 57 is fixedly fastened to the extending portion 11c of the second end 11b of the worm shaft 11 so as to be integrally rotatable. The stator portion 57b of the rotation angle sensor 57 is fixed to the second portion 72 of the unit housing 7 so as to surround the periphery of the rotor portion 57a. The detection signal of the rotation angle sensor 57 is input to an electronic control unit (ECU) that controls the operation of the electric power steering device, and is used for controlling the motor 50.
[0027]
According to the present embodiment, the motor shaft having the conventional structure can be eliminated by providing the extension 11c at the second end 11b of the worm shaft 11 and directly connecting the extension 11c to the hollow rotor 52. In combination with the use of the rotor 52, the mass of the rotating part can be significantly reduced, and as a result, weight reduction can be achieved.
Further, since the inertia of the rotating part can be remarkably reduced, it is possible to prevent the rotational inertia from adversely affecting the steering feeling when applied to an electric power steering device.
[0028]
Further, as described above, as shown in FIG. 3, with the lid 75 of the second portion 72 of the unit housing 7 opened, the extension portion 11c of the second end portion 11b of the worm shaft 11 that has been installed in advance. Then, the hollow rotor 52 is temporarily assembled through the open portion 73 of the second portion 72, and then the worm shaft is fixed through the respective open portions 73 and 54 of the second portion 72 and the hollow rotor 52 using the nut 56 for fixing and fastening. Since the hollow rotor 52 can be integrally rotatably attached to the motor 11, the assembly workability can be extremely improved.
[0029]
In the above embodiment, the hollow rotor 52 is fixedly fastened to the extending portion 11c of the second end 11b of the worm shaft 11 using a screw. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. Instead of the screw shaft 11e, a round or square shaft 11f may be used, and the tip of the round or square shaft 11f may be fixedly fastened by providing a caulking portion 560 after the hollow rotor 52 is inserted. In this case, the caulked portion 560 constitutes a fixed fastening means, and faces the back surface 75 a of the lid 75 through the open portion 54 of the hollow rotor 52.
[0030]
Further, as shown in FIG. 5, a rotation angle sensor 570 for detecting the rotation angle of the hollow rotor 52 can be arranged close to the back surface 75a of the lid 75. In the rotation angle sensor 570, a rotor portion 57 a is provided so as to be integrally rotatable at a second end portion 52 b (end portion on the lid side) of the hollow rotor 52, and surrounds the periphery of the rotor portion 57 a to form a back surface 75 a of the lid 75. Alternatively, the stator portion 57b may be fixed to the first portion.
In this case, there is an advantage that the wiring for taking out the signal wiring from the rotation angle sensor 570 to the outside of the unit housing 7 becomes easy. 6, a rotation angle sensor 571 for fixing the stator portion 57b to the inner periphery of the cylindrical portion 74 of the second portion 72 may be used.
[0031]
In addition, the present invention is not limited to the above embodiments, and various changes can be made within the scope of the claims of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a main part of an electric power steering device including a speed reduction unit with a motor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG.
FIG. 3 is an exploded sectional view of a speed reducer unit with a motor.
FIG. 4 is a schematic sectional view of a main part of a reduction gear unit with a motor according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view of a speed reducer unit with a motor according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a sectional view of a main part of a speed reducer unit U with a motor according to still another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
U Reducer unit with motor 7 Unit housing 11 Worm shaft 11a First end (other end)
11b Second end (one end)
11c Extension portion 11d Stepped portion 11e Screw shaft 11f Maruta-square shaft 12 Worm wheel 50 Motor 51 Stator 52 Hollow rotor 52a First end (adjacent end)
52b 2nd end (end on the lid side)
53 connecting part 54 opening part 55 connecting hole 56 nut (fixing fastening means)
57 Rotation angle sensor (rotation angle detection means)
57a Rotor part 57b Stator part 60 Steering mechanism 71 First part 72 Second part 73 Opening part 74 Cylindrical part 75 Cover 75a Back side (of lid) 100 Electric power steering device 560 Caulking part (fixing fastening means)
570,571 Rotation angle sensor

Claims

In a speed reducer unit with a motor for reducing the output rotation of a motor via a speed reducer including a worm shaft and a worm wheel, a unit housing integrally formed is provided, and the unit housing houses the worm shaft and the worm wheel. A worm shaft including a first portion and a second portion for housing a stator and a hollow rotor of the motor, wherein one end of the worm shaft has an extension directly connected to an adjacent end of the hollow rotor and is integral with the hollow rotor; A speed reducer unit with a motor, wherein the speed reducer unit is configured to rotate.

In claim 1, the second portion of the unit housing includes a cylindrical portion having an opening on a side opposite to the worm shaft, and a lid for closing the opening of the cylindrical portion is provided,
The hollow rotor includes a connecting portion provided at the adjacent end and connecting the extending portion of the worm shaft so as to be integrally rotatable, and an opening provided at the end on the lid side.
A reduction gear unit with a motor, further comprising fixed fastening means for fixedly fastening the extending portion of the worm shaft and the connecting portion of the hollow rotor from the open side of the hollow rotor.

3. A unit according to claim 2, further comprising a rotation angle detecting means for detecting a rotation angle of the hollow rotor, wherein the rotation angle detecting means is integrally rotatably provided at an end of the hollow rotor on a lid side; A reduction gear unit with a motor, comprising: a cylindrical portion of a second portion of the housing or a stator portion fixed to the back surface of the lid.

The motor according to claim 1, 2, or 3, further comprising a pair of bearings held by the first portion of the unit housing and rotatably supporting the one end and the other end of the worm shaft. With reducer unit.

An electric power steering apparatus, wherein the output rotation of the motor of the reduction gear unit with a motor according to any one of claims 1 to 4 is reduced by a reduction gear and transmitted to a steering mechanism.