CN106080746A - 蜗杆减速器以及转向装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供蜗杆减速器以及转向装置，该蜗杆减速器具备对蜗杆轴的第2端部向靠近蜗轮的方向施力的施力部件。引导第2端部的移动的引导部件被保持于壳体的保持孔。保持孔在壳体的一端具有开口。引导部件包括嵌合于保持孔并引导第2端部的移动的环部、以及封闭环部的一端并堵塞保持孔的开口的封闭部。

Description

蜗杆减速器以及转向装置
本申请主张于2015年4月30提出的日本专利申请NO.2015-093285的优先权，并在此引用包括其说明书、附图以及摘要的全部内容。
技术领域
本发明涉及蜗杆减速器以及转向装置。
背景技术
在将电动马达的旋转输出传递至转向轴的电动助力转向装置的蜗杆减速器中，蜗杆轴与蜗轮啮合。蜗杆轴与电动马达进行驱动连结。蜗轮与转向轴连结。为了抑制产生于上述蜗杆轴与上述蜗轮之间的背隙，提出了各种利用施力部件对在与电动马达侧相反的一侧支承蜗杆轴的端部的轴承向蜗轮侧施力的构造(例如参照日本特开2002－67992号公报、日本特开2015－3611号公报)。
在日本特开2002－67992号公报中，封闭了与电动马达侧相反的一侧的壳体的一端。因此，无法从壳体的一端侧装入包括上述施力部件的施力机构。因此，电动助力转向装置的组装性降低。在日本特开2015－3611号公报中，壳体的一端通过开口而敞开。因此，能够从壳体的一端侧装入施力机构。然而，需要封闭壳体的一端的开口的端盖，从而部件件数增大。
发明内容
本发明的一个目的在于提供能够提高组装性并抑制部件件数的增大的蜗杆减速器以及电动助力转向装置。
本发明的一个方式的蜗杆减速器的结构特征在于，具备：壳体，其形成有在一端具有开口的保持孔；蜗杆轴，其包括与电动马达连结的第1端部以及在轴向上位于上述第1端部的相反侧的第2端部，并收容于上述壳体；蜗轮，其与上述蜗杆轴啮合；第1轴承，其保持于上述壳体，将上述第1端部支承为能够旋转；第2轴承，其将上述第2端部支承为能够旋转；施力部件，其直接或者间接地对上述第2端部向靠近上述蜗轮的方向施力；引导部件，其包括环部与封闭部，上述环部嵌合于上述壳体的上述保持孔，对上述蜗杆轴的上述第2端部的移动进行引导，上述封闭部封闭上述环部的一端并堵塞上述保持孔的上述开口。
附图说明
通过以下参照附图对实施方式进行的下述说明，本发明的上述以及其它特征及优点会变得更加清楚，其中，相同的附图标记表示相同的构件，其中：
图1是表示应用了本发明的第1实施方式的蜗杆减速器的电动助力转向装置的简要结构的示意图。
图2是第1实施方式的蜗杆减速器的主要部分的剖视图。
图3是第1实施方式的蜗杆减速器的主要部分的分解立体图。
图4中(a)是第1实施方式的引导部件的侧视图。(b)是第1实施方式的引导部件的剖视图。(c)是图4(a)的E－E剖视图。(d)是图4(a)的F－F剖视图。
图5是第1实施方式中的组装工序的蜗杆减速器的主要部分的简要剖视图。
图6是图2的IV－IV剖视图。
图7是图2的V－V剖视图。
图8是本发明的第2实施方式的施力部的简要剖视图。
具体实施方式
以下，根据附图对将本发明具体化了的实施方式进行说明。使用图1对包含本发明的第1实施方式的蜗杆减速器的电动助力转向装置进行说明。图1是表示包含本发明的第1实施方式的蜗杆减速器的电动助力转向装置的简要结构的示意图。
电动助力转向装置1具备转向操纵机构4以及转向机构A，基于驾驶员对方向盘2(转向操纵部件)的操作使转向轮3转向。转向操纵机构4具备辅助驾驶员的转向操作的辅助机构5。转向操纵机构4具有输入轴7a、输出轴7b、中间轴9以及小齿轮轴11。输入轴7a与方向盘2(转向操纵部件)连结。输出轴7b经由扭杆7c与输入轴7a连结。中间轴9经由万向接头8与具有小齿轮11a的小齿轮轴11连结。
转向机构A具有齿条轴12以及拉杆13。齿条轴12具有与小齿轮11a啮合的齿条12a。拉杆13的一端与齿条轴12连结，另一端与转向轮3连结。若与驾驶员的方向盘2的操作对应地使方向盘2旋转，则经由输入轴7a、输出轴7b以及中间轴9使小齿轮轴11旋转。小齿轮轴11的旋转通过转向机构A转换为齿条轴12的轴向的往复运动。通过齿条轴12沿轴向的往复运动使转向轮3的转向角变化。
辅助机构5具有扭矩传感器21、ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)16、电动马达14以及蜗杆减速器15。扭矩传感器21对输入轴7a与输出轴7b之间的扭转量进行检测。ECU16基于转向操纵扭矩以及车速决定辅助扭矩。从由扭矩传感器21检测出的扭转量获得转向操纵扭矩。利用未图示的车速传感器检测车速。利用ECU16驱动控制电动马达14。蜗杆减速器15将电动马达14的旋转力传递至输出轴7b。其结果是，将辅助扭矩赋予至输出轴7b，而辅助驾驶员的转向操作。
使用图2对本发明的第1实施方式的蜗杆减速器15进行说明。图2是本发明的第1实施方式的蜗杆减速器15的主要部分的剖视图。蜗杆减速器15具有壳体17、蜗杆轴18、第1轴承33、第2轴承34、蜗轮19以及施力部。蜗杆轴18、第1轴承33、第2轴承34、蜗轮19以及施力部收容于壳体17内。
蜗杆轴18具有在轴向分离的第1端部18a、第2端部18b、以及第1端部18a与第2端部18b之间的中间部的齿部18c。蜗杆轴18收容于壳体17的收容部17a。蜗杆轴18与电动马达14的输出轴14a配置于同轴上。蜗杆轴18的第1端部18a与电动马达14的输出轴14a的端部在轴向X对置。蜗杆轴18的第1端部18a与电动马达14的输出轴14a的端部经由动力传递联轴器20被连结为能够传递扭矩。
动力传递联轴器20具有第1旋转构件23、第2旋转构件24以及中间构件25。第1旋转构件23以能够一体旋转的方式固定于蜗杆轴18的第1端部18a。第2旋转构件24以能够一体旋转的方式固定于电动马达14的输出轴14a的端部。第1旋转构件23具有朝向第2旋转构件24沿轴向Y突出的多个卡合突起29。多个卡合突起29沿旋转方向Z(相当于周向)相互在旋转方向Z隔开间隔地配置。第2旋转构件24具有朝向第1旋转构件23沿轴向X突出的多个卡合突起30。多个卡合突起30沿旋转方向Z(相当于周向)相互在旋转方向Z隔开间隔地配置。第1旋转构件23的卡合突起29与第2旋转构件24的卡合突起30相互在旋转方向Z隔开间隔地交替配置。
中间构件25具备向径向外侧呈放射状地延伸的多个卡合突起32。多个卡合突起32分别在旋转方向Z上配置于第1旋转构件23的卡合突起29与第2旋转构件24的卡合突起30之间。因此，电动马达14的输出轴14a的扭矩经由第2旋转构件24、中间构件25以及第1旋转构件23传递至蜗杆轴18。此外，中间构件25由弹性部件构成。因此，第1旋转构件23构成为能够相对于第2旋转构件24摆动。即，蜗杆轴18与电动马达14的输出轴14a被连结为能够摆动。
蜗轮19具有金属芯部19a以及齿部19b。金属芯部19a例如由金属材料构成，并形成为环状。金属芯部19a嵌合于输出轴7b的外周，并与输出轴7b一体旋转。齿部19b例如由树脂材料构成，并形成为环状。此外，本发明并不限定于将电动马达14的扭矩赋予至小齿轮轴11的上游的输出轴7b的本实施方式的转向柱辅助型电动助力转向装置。例如，也可以为将电动马达14的扭矩赋予至小齿轮轴11的小齿轮辅助型电动助力转向装置。此时，蜗轮19固定于小齿轮轴11。
齿部19b嵌合于金属芯部19a的外周，并与金属芯部19a一体旋转。在齿部19b的外周面形成有与蜗杆轴18的齿部18c的齿啮合的齿19c。第1轴承33例如由滚动轴承构成。第1轴承33具有内圈35、外圈37以及多个滚动体。内圈35嵌合于蜗杆轴18的第1端部18a的外周，并与蜗杆轴18一体旋转。外圈37嵌合于设置在壳体17的轴承孔36。外圈37在轴向上被夹持于轴承孔36的端部的定位阶梯部38与旋合于轴承孔36的卡止部件39之间。第1轴承33具有内部间隙。
在本实施方式中，动力传递联轴器20的中间构件25由弹性部件构成，并且，在多个滚动体与内圈35以及外圈37之间设定有很小的间隙。因此，蜗杆轴18被支承为能够以第1轴承33的中心B为支点相对于壳体17摆动。第2轴承34例如由滚动轴承构成。第2轴承34具有内圈40、外圈43以及多个滚动体。第2轴承34收容于壳体17的保持孔44。内圈40嵌合于蜗杆轴18的第2端部18b，并与蜗杆轴18一体旋转。内圈40的一侧的端面抵接于在蜗杆轴18的第2端部18b形成的定位阶梯部42。
使用图3～图7对本发明的第1实施方式的蜗杆减速器15的施力部详细地进行说明。图3是第1实施方式的蜗杆减速器15的主要部分的分解立体图。图4(a)是第1实施方式的引导部件的侧视图。图4(b)是第1实施方式的引导部件的剖视图。图4(c)是图4(a)的E－E剖视图。图4(d)是图4(a)的F－F剖视图。图5是组装工序的蜗杆减速器15的简要剖视图。图6是图2的VI－VI剖视图。图7是图2的VII－VII剖视图。
如图2所示，第1实施方式的施力部具备引导部件50、施力部件60、提供支座形成部件的轴承支架80、以及隔离件70。轴承支架80以及引导部件50配置于第2轴承34的周围。轴承支架80配置于第2轴承34的周围。引导部件50配置于轴承支架80的周围。引导部件50经由轴承支架80以及第2轴承34对蜗杆轴18的第2端部18b的移动进行引导。
施力部件60例如由压缩螺旋弹簧等弹簧部件形成。施力部件60以使蜗杆轴18靠近蜗轮19的方式，以第1轴承33的中心B为支点相对于壳体17经由轴承支架80以及第2轴承34对蜗杆轴18的第2端部18b向蜗轮19侧施力。隔离件70用于变更作为施力部件60的弹簧部件的设置长度。
在壳体17形成有由与收容部17a连通的轴向X的贯通孔构成的保持孔44。引导部件50、轴承支架80以及第2轴承34收容于保持孔44。如图3所示，壳体17的一端171(相当于在轴向X上电动马达14侧的相反侧的端部)经由保持孔44的一端的开口44a而敞开。
如图5所示，引导部件50、轴承支架80(支座形成部件)、施力部件60、隔离件70以及第2轴承34通过保持孔44的开口44a被装入至壳体17内。引导部件50、轴承支架80(支座形成部件)、施力部件60、隔离件70以及第2轴承34被相互组装，而构成子组件SA。
引导部件50被压入固定于保持孔44。如图2所示，引导部件50作为封闭壳体17的一端171(保持孔44的开口44a)的端盖而发挥功能。如图2与图3所示，作为支座形成部件而发挥功能的轴承支架80包括环状的主体部81以及支座形成部82。轴承支架80由聚酰胺等树脂材料形成。第2轴承34的外圈43被压入嵌合于轴承支架80的主体部81的内周81b。在主体部81的外周81a设置有一对被引导部83。一对被引导部83形成为与第1方向Y1以及第2方向Y2平行的平坦面。
支座形成部82形成有承受施力部件60的第1端部61的支座82a。支座82a配置于蜗杆轴18的第2端部18b与第2轴承34中的至少一方的轴向外侧X2。包括支座形成部82的轴承支架80通过被组装于第2轴承34的外圈43而与外圈43设置为一体。
在支座82a设置有例如由凸部构成的弹簧引导件等引导件84。由凸部构成的引导件84被插入施力部件60的第1端部61。作为引导件84，收容施力部件60的第1端部61的凹部也可以设置于支座82a(未图示)。引导部件50由聚酰胺等树脂材料或者金属材料形成。
如图4(a)～(d)所示，引导部件50包括环部51以及封闭部52。如图6所示，环部51嵌合于壳体17的保持孔44对蜗杆轴18的第2端部18b的移动进行引导。如图4(b)所示，封闭部52将环部51的一端511(相当于引导部件50的一端)封闭。如图2所示，封闭部52堵塞保持孔44的开口44a。引导部件50的另一端512敞开。
如图4(b)所示，环部51包括外周51a以及内周51b。如图6以及图7所示，环部51的外周51a被压入嵌合于保持孔44的内周。如图4(b)所示，环部51在轴向X上包括第1部分53以及第2部分54。第1部分53在轴向X上配置于电动马达14侧。第2部分54在轴向X上配置于相比第1部分53更靠与电动马达14侧相反的一侧(蜗杆轴18的轴向外侧X2)。
图4(c)表示环部51的第1部分53的剖面。如图4(c)以及图6所示，环部51的第1部分53的内周51b划分形成引导轴承支架80的作为引导空间的引导孔55。引导孔55为了以使蜗杆轴18的第2端部18b能够沿第1方向Y1以及第2方向Y2移动的方式保持轴承支架80，而形成为偏置孔。
如图2所示，第1方向Y1是蜗杆轴18与蜗轮19的芯间距离D1(相当于蜗杆轴18的中心轴C1与蜗轮19的中心轴C2的距离)增加的方向。第2方向Y2是蜗杆轴18与蜗轮19的芯间距离D1减小的方向。第2方向Y2相当于施力部件60的施力方向。第1方向Y1相当于与施力部件60的施力方向相反的方向。
如图4(c)与图6所示，引导部件50包括一对引导部56。一对引导部56设置于环部51的第1部分53的内周51b(相当于引导孔55的内周)。一对引导部56由沿第1方向Y1以及第2方向Y2平行地延伸的一对平坦面形成。如图6所示，一对引导部56通过与轴承支架80的被引导部83接触而发挥下述的第1～第3功能。第1功能是对第2轴承34向第1方向Y1以及第2方向Y2的移动进行引导的功能。第2功能是对第2轴承34向与第1方向Y1以及第2方向Y2正交的方向的移动进行限制的功能。第3功能是对第2轴承34的外圈43的旋转进行限制的功能。
在引导部件50的内表面(环部51的第1部分53的内周51b)，在靠近蜗轮19的部分与轴承支架80的主体部81的外周81a之间形成有间隙S1。例如在蜗轮19的齿部19b磨损的情况下，也能够通过间隙S1始终朝向蜗轮19对蜗杆轴18施力。
引导部件50包括对蜗杆轴18的第2端部18b的在从蜗轮19分离的方向(第1方向Y1)上的移动量进行限制的止动部57。止动部57设置于环部51的第1部分53的内周51b。在通常时，在止动部57与轴承支架80的主体部81的外周81a之间在第1方向Y1上设置有间隙S2。在行驶于难走路段时等，通过止动部57与轴承支架80的主体部81的抵接，而能够限制蜗杆轴18的第2端部18b向第1方向Y1的过度的移动。
如图4(d)与图7所示，在引导部件50的环部51的第2部分54，内周51b具备向内侧伸出的伸出部53h。在伸出部53h形成有使施力部件60以及隔离件70插通来对其进行保持的插通孔58。如图2所示，在壳体17的保持孔44的内周形成有向第1方向Y1凹陷的保持凹部45。以使壳体17的保持凹部45与引导部件50的插通孔58连通的方式，对引导部件50相对于保持孔44的周向位置进行定位。
被插通并保持于引导部件50的插通孔58的隔离件70例如由销构成。隔离件70夹设于壳体17的保持孔44的底部与施力部件60的第2端部62之间。隔离件70被引导部件50保持为与施力部件60串联。通过适当地选择并使用长度不同的隔离件70，能够变更作为施力部件60的弹簧部件的设置长度。
在图5所示的子组件SA中，在施力部件60处于自由状态时，被保持于引导部件50的插通孔58的隔离件70的一部分如图5中双点划线所示那样形成为从引导部件50的环部51的外周51a突出的状态。将隔离件70推入插通孔58内，以使隔离件70不妨碍向保持孔44装入子组件SA。如图5中实线所示那样，不使隔离件70从环部51的外周51a突出。
如图2所示，壳体17包括沿蜗杆轴18的轴向X定位引导部件50的定位部46。定位部46是形成于保持孔44的内周的例如阶梯部。定位部46通过抵接于引导部件50的环部51的另一端512而沿轴向X定位引导部件50。在第1实施方式中，在组装时，能够将引导部件50的环部51通过壳体17的一端171的开口44a而进行装入，能够使环部51嵌合于保持孔44。由于能够从具有开口44a的壳体17的一端171侧进行组装，所以组装性提高。能够利用设置于嵌合到保持孔44的环部51的一端的封闭部52来封闭壳体17的一端171的开口44a。因此，无需另外设置封闭壳体17的一端171的开口44a的端盖。因此，能够抑制部件件数的增大。
进而，能够实现提高组装性并抑制部件件数的增大的电动助力转向装置1。引导部件50由树脂形成。因此，能够抑制因引导部件50与其他部件(例如轴承支架80)接触而引起的撞击声的产生。引导部件50包括限制第2端部18b的在从蜗轮19分离的方向(第1方向Y1)上的移动量的止动部57。因此，能够抑制施力部件60的劣化以及蜗轮19的劣化。
能够利用被引导部件50保持为与施力部件60串联的隔离件70来变更作为施力部件60的弹簧部件的设置长度。因此，能够容易地进行弹簧部件的负载调整。施力部件60在轴向X上与蜗杆轴18的第2端部18b和第2轴承34中的至少一方邻接。施力部件60对与第2轴承34的外圈43设置为一体的支座形成部82的支座82a向蜗轮19侧施力。因此，能够抑制扭矩损失并且提高向车辆等的搭载性。
在组装时，如图5所示，能够将引导部件50、轴承支架80(支座形成部件)、施力部件60、隔离件70以及第2轴承34作为子组件SA一体组装于保持孔44内。因此，组装性提高。此外，也可以除去第2轴承34或者隔离件70中的至少一方，构成包括引导部件50、轴承支架80(支座形成部件)以及施力部件60的子组件SA。
引导部件50包括引导部56。能够利用引导部56经由保持第2轴承34的轴承支架80顺利地引导蜗杆轴18的第2端部18b的移动。在本实施方式中，在引导部件50由金属部件形成的情况下，在抑制因接触而引起的撞击声的方面，优选轴承支架80由树脂材料形成。图8是本发明的第2实施方式的蜗杆减速器的主要部分的剖视图。图8的第2实施方式的蜗杆减速器15P与图6的第1实施方式的蜗杆减速器15主要不同之处在于在引导部件50的止动部57固定有吸声用弹性体90这点。
弹性体90由橡胶材料或者树脂材料构成，例如形成为板状。在行驶于难走路段时等，在止动部57承受轴承支架80的主体部81的碰撞时，利用弹性体90缓和因上述碰撞而引起的冲击，而抑制接触撞击声。由于设置有弹性体90，从而即便不严格地设定引导部件50、轴承支架80的尺寸精度、组合精度，也能够抑制接触撞击声。
此外，弹性体90安装于止动部57、与轴承支架80的主体部81的外周81a中与止动部57对置的部分中的至少一方，抑制因止动部57与上述对置的部分的另一方碰撞而引起的接触撞击声即可。本发明并不限定于各上述实施方式。例如，电动助力转向装置1也可以为将电动马达14的动力赋予至小齿轮轴11的电动助力转向装置。

Claims (9)

1.一种蜗杆减速器，其中，具备：
壳体，其形成有在一端具有开口的保持孔；
蜗杆轴，其包括与电动马达连结的第1端部以及在轴向上位于所述第1端部的相反侧的第2端部，并收容于所述壳体；
蜗轮，其与所述蜗杆轴啮合；
第1轴承，其保持于所述壳体，将所述第1端部支承为能够旋转；
第2轴承，其将所述第2端部支承为能够旋转；
施力部件，其直接或者间接地对所述第2端部向靠近所述蜗轮的方向施力；
引导部件，其包括环部与封闭部，所述环部嵌合于所述壳体的所述保持孔，对所述蜗杆轴的所述第2端部的移动进行引导，所述封闭部封闭所述环部的一端并堵塞所述保持孔的所述开口。
2.根据权利要求1所述的蜗杆减速器，其中，
所述引导部件由树脂形成。
3.根据权利要求1所述的蜗杆减速器，其中，
所述引导部件包括止动部，该止动部对所述第2端部的在从所述蜗轮分离的方向上的移动量进行限制。
4.根据权利要求2所述的蜗杆减速器，其中，
所述引导部件包括止动部，该止动部对所述第2端部的在从所述蜗轮分离的方向上的移动量进行限制。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的蜗杆减速器，其中，
还具备隔离件，该隔离件被所述引导部件保持为与所述施力部件串联并能够变更作为所述施力部件的弹簧部件的设置长度。
6.根据权利要求1～4中的任一项所述的蜗杆减速器，其中，
还具备支座形成部件，该支座形成部件形成有在所述第2端部以及所述第2轴承中的至少一方的轴向外侧配置的支座并与所述第2轴承的外圈设置为一体，
所述施力部件构成为：与所述第2端部以及所述第2轴承中的至少一方在轴向邻接，且配置于所述壳体与所述支座之间，经由所述支座形成部件以及所述第2轴承对所述第2端部向靠近所述蜗轮的方向施力。
7.根据权利要求6所述的蜗杆减速器，其中，
形成有子组件，该子组件包括所述引导部件、所述支座形成部件以及所述施力部件。
8.根据权利要求1～4中的任一项所述的蜗杆减速器，其中，
所述蜗杆减速器还包括包围所述第2轴承的所述外圈并保持所述第2轴承的轴承支架，
所述引导部件包括经由所述轴承支架对所述蜗杆轴的所述第2端部的移动进行引导的引导部。
9.一种电动助力转向装置，其中，
经由权利要求1～4中的任一项所述的蜗杆减速器将电动马达的动力传递至转向轴。
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