JP2004019878A

JP2004019878A - 減速機およびこれを備える電動式動力舵取装置

Info

Publication number: JP2004019878A
Application number: JP2002178890A
Authority: JP
Inventors: Koji Kitahata; 北畑　浩二; Kenji Yamamoto; 山元　賢二; Fumiaki Kasahara; 笠原　文明; Yoshimasa Shirai; 白井　良昌
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2002-06-19
Filing date: 2002-06-19
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】電動モータの回転を舵取機構に伝えるための減速機に、ウォーム軸およびウォームホイールを用いる場合に、悪路走行時のタイヤからの反力がウォームホイールに与えられると、バックラッシに起因する騒音が車室内に伝搬し、問題となる。
【解決手段】ウォームホイール１２の歯４８を歯厚方向４９に貫く貫通孔５０を設ける。貫通孔５０の両端５１、５２が歯４８の噛み合い部分Ｂに開放する。
【効果】貫通孔５０から噛み合い部分Ｂに適宜に潤滑剤が供給され、噛み合い部分Ｂに十分な量の潤滑剤を保持することができ、噛み合い部分Ｂの衝突により生ずる衝撃を確実に緩和して、振動や騒音を確実に低減することができる。
【選択図】　　　　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウォームおよびウォームホイールを有する減速機、およびこれを備える電動式動力舵取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の電動式動力舵取装置（ＥＰＳ）には減速機が用いられている。例えばコラム型ＥＰＳでは、モータの回転力をウォームに伝え、さらにウォームホイールに伝えることでモータの回転を減速してモータの出力を増幅し、ステアリング操作をトルクアシストするようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、減速機としてのウォームおよびウォームホイールの噛み合いには適度なバックラッシが必要であるが、例えば石畳等の悪路を走行した場合、タイヤからの反力が上記バックラッシに起因した歯打ち音として発生したり、軸受その他のクリアランスを有する部品がラトル音を発生する場合がある。これらの音が車室内に騒音として伝わると、運転者に不快感を与えることになる。
【０００４】
ところで、潤滑性向上の目的で、歯の表面に微小な凹みを設けて潤滑剤溜まり部とする減速機が提案されている（例えば特開平８−２２６５２６号公報、実開平５−８１１１号公報参照）。
しかしながら、上記の公報の減速機では、上記の歯打ち音の低減が不十分である。
同様の問題は電動式動力舵取装置の減速機に限らず、ウォームおよびウォームホイールを有する一般の減速機においても存在する。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、騒音の少ない減速機およびこれを備える電動式動力舵取装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、ウォームおよびウォームホイールの少なくとも噛み合い領域に潤滑剤が充填され、ウォームおよびウォームホイールの少なくとも一方の歯を歯厚方向に貫く貫通孔を設け、この貫通孔の両端を歯の両側の噛み合い部分に開放したことを特徴とする減速機を提供するものである。
【０００７】
本発明では、十分な量の潤滑剤を溜めておくことができる貫通孔から噛み合い部分に適宜に潤滑剤が供給されるので、噛み合い部分に十分な量の潤滑剤を保持できる。したがって、歯の噛み合い部分の衝突により生ずる衝撃を潤滑剤で確実に緩和して、振動や騒音を確実に低減することができる。
また、歯の進み遅れ振動に対して貫通孔内の潤滑剤が貫通孔の一端と他端との間を往復することで、上記振動を潤滑剤で効果的に減衰することも可能である。
【０００８】
上記の潤滑剤としては、ちょう度１〜０００のグリースを用いることが好ましい。というのは、グリースがちょう度１を超える硬さを持つ場合には、貫通孔の中へ入り難くなり、貫通孔に十分な量の潤滑剤を溜められないおそれがあるからである。
また、上記の潤滑剤として、粘度３０〜８００ｍｍ^２／ｓ（４０℃）の潤滑油を用いることが好ましい。この範囲であれば、潤滑油が貫通孔内に保持されやすく、緩衝効果を期待できるからである。
【０００９】
請求項２記載の発明は、ウォームおよびウォームホイールの少なくとも噛み合い領域に潤滑剤が充填され、ウォームホイールの歯の歯先面に歯厚方向に延びる溝を設け、溝の両端を歯の両側の噛み合い部分に開放したことを特徴とする減速機を提供するものである。
本発明では、十分な量の潤滑剤を溜めておくことができる上記の溝から噛み合い部分に適宜に潤滑剤が供給されるので、噛み合い部分に十分な量の潤滑剤を保持でき、その結果、歯の噛み合い部分の衝突により生じる衝撃を潤滑剤で確実に緩和して、振動や騒音を確実に低減することができる。
【００１０】
溝の深さは少なくとも噛み合い部分に到達できる深さであればよいが、歯たけに等しい深さを持つようにしても良く、この場合、より多くの潤滑剤を溜めることができる。また、溝であれば、例えば、合成樹脂の射出成形により歯を形成する場合に、射出成形時に製造することも可能である。
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の減速機を備える電動式動力舵取装置を提供するものである。この場合、車室内での騒音をコスト安価に低減できる点で好ましい。
【００１１】
【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式動力舵取装置の概略断面図である。図１を参照して、本電動式動力舵取装置（以下では単に動力舵取装置という）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、ラックアンドピニオン機構等の舵取機構（図示せず）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。
【００１２】
第１および第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、互いに嵌め合わされるセンサハウジング６とギヤハウジング７により構成されている。具体的には、ギヤハウジング７は筒状をなし、その上端の環状縁部７ａ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。ギヤハウジング７は減速機構としてのウォームギヤ機構８を収容し、センサハウジング６はトルクセンサ９および制御基板１０等を収容している。ギヤハウジング７にウォームギヤ機構８を収容することで減速機７０が構成されている。
【００１３】
上記ウォームギヤ機構８は、図２に示すように、電動モータＭの回転軸３２に例えばスプライン３３継手等の継手機構を介して連結されるウォーム軸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。
図１および図２を参照して、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の樹脂形成時に金型内にインサートされるものである。
【００１４】
ギヤハウジング７内において、ウォーム軸１１およびウォームホイール１２の噛み合い領域Ａに潤滑剤が充填されている。すなわち、潤滑剤は噛み合い領域Ａのみに充填しても良いし、噛み合い領域Ａとウォーム軸１１の周縁全体に充填しても良いし、ギヤハウジング７内全体に充填しても良い。
図１を参照して、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および第２の転がり軸受１３、１４により回転自在に支持されている。
【００１５】
第１の転がり軸受け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。
【００１６】
また、第２の転がり軸受１４の外輪１９は、ギヤハウジング７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、ギヤハウジング７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のねじ部に締めこまれるナット２４との間に挟持されている。
【００１７】
トーションバー４は第１および第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、図示しない中間軸を介してラックアンドピニオン機構等の舵取機構に連結されている。
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。
【００１８】
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および第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、ウォーム軸１１はギヤハウジング７により保持される第４および第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および第５の転がり軸受３４、３５は例えば玉軸受からなる。
【００１９】
第４および第５の転がり軸受３４、３５の内輪３６、３７がウォーム軸１１の対応するくびれ部に嵌合されている。また、第４および第５の転がり軸受３４、３５の外輪３８、３９は、ギヤハウジング７の軸受保持孔４０、４１にそれぞれ保持されている。
また、ウォーム軸１１の一端部１１ａを支持する第４の転がり軸受３４の外輪３８は、ギヤハウジング７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の他端部１１ｂ側への移動が規制されている。
【００２０】
ウォーム軸１１の他端部１１ｂ（継手側端部）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の一端部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、ギヤハウジング７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。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に係合されるロックナットである。
【００２１】
図３は、ウォームホイール１２の合成樹脂部材１２ｂの外周に形成される歯４８のうちの一つを拡大した模式図であり、図４は、ウォーム軸１１およびウォームホイール１２の噛み合いを示す模式的断面図である。
図３および図４を参照して、歯４８には、歯４８を歯厚方向４９に貫く貫通孔５０が、それぞれ一ないし複数設けられている（例えば図３では２箇所）。貫通孔５０の一対の端部５１、５２が、歯４８の噛み合い部分Ｂに開放するように配置されている。歯４８の噛み合い部分Ｂは、ウォーム軸１１の歯５３と噛み合わせるための部分である。
【００２２】
本実施形態によれば、貫通孔５０は、歯４８の歯厚方向４９を貫いて形成されており、従来の、歯の表面に微小な凹みを設けた構成に比べて、格段に多くの量の潤滑剤を保持することができるようになっている。これにより、貫通孔５０から噛み合い部分Ｂに適宜に潤滑剤が供給され、噛み合い部分Ｂに十分な量の潤滑剤を保持することができる。したがって、歯４８の噛み合い部分Ｂの衝突により生ずる衝撃を確実に潤滑剤で緩和して、振動や騒音を確実に低減することができる。
【００２３】
さらに、歯の進み遅れ振動が生じた場合には、貫通孔５０内の潤滑剤が貫通孔５０の一対の端部５１、５２間を往復することで、上記振動を潤滑剤で効果的に減衰することも可能である。
また、図３および図４に示した構成に代えて、図５および図６に示すように、ウォーム軸１１の歯５３を歯厚方向５４に貫く貫通孔５５が、それぞれ一ないし複数（例えば図５では３箇所）設けられる構成としてもよい。この場合も、貫通孔５５の一対の端部５６、５７が、歯５３の噛み合い部分Ｃに開放するように配置されている。歯５３の噛み合い部分Ｃは、ウォームホイール１２の歯４８と噛み合わせるための部分である。
【００２４】
以上に示した実施形態では、ウォーム軸１１の歯５３またはウォームホイール１２の合成樹脂部材１２ｂの歯４８のいずれか一方のみに、貫通孔５０、５５が設けられているものとして説明したが、歯４８および歯５３の両方に貫通孔５０、５５を設ける構成であっても良い。また、貫通孔５０、５５の断面形状を円形として説明したが、これに限らず、楕円形や矩形のものであっても良い。
一方、図３および図４に示した構成に代えて、図７および図８に示すように、歯４８の歯先面５８に歯厚方向４９に延びる溝５９をそれぞれ一ないし複数（例えば図７では２箇所）設け、溝５９の一対の端部６０、６１を歯４８の両側の噛み合い部分Ｂに開放した構成であってもよい。この場合、貫通孔５０を設けた場合よりもさらに多くの潤滑剤を溝５９に溜めておくことができ、歯４８の噛み合い部分Ｂの衝突により生じる衝撃を潤滑剤で確実に緩和して、振動や騒音をより確実に低減することができる。
【００２５】
溝５９の歯先面５８からの深さは、少なくとも噛み合い部分Ｂに到達できる深さであればよいが、歯たけに等しい深さを持つようにしても良く、この場合、より多くの潤滑剤を溜めることができる。また、溝５９であれば、例えば、合成樹脂の射出成形により歯４８を形成する場合に、射出成形時に製造することも可能である。
上記の潤滑剤としては、ちょう度１〜０００のグリースを用いることが好ましい。というのは、グリースがちょう度１を超える硬さを持つ場合には、グリースが貫通孔５０、５５、および、溝５９の中へ入り難くなり、貫通孔５０、５５、および、溝５９に十分な量のグリースを溜められないおそれがあるからである。
【００２６】
また、上記の潤滑剤として潤滑油を用いる場合は、粘度が３０〜８００ｍｍ^２／ｓ（４０℃）の潤滑油を用いることが好ましい。この範囲であれば、潤滑油が貫通孔５０、５５、および、溝５９内に保持されやすいからである。
そして、本実施の形態の減速機７０を備える電動式動力舵取装置であれば、ウォームギヤ機構８のバックラッシによる歯打ち振動等に起因する騒音を低減でき、したがって、車室内での騒音をコスト安価に低減することができる。
【００２７】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、本発明の減速機を電動式動力舵取装置以外の装置の一般の減速機にも適用することができる等、本発明の特許請求の範囲内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の電動式動力舵取装置の要部の断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかるウォームホイールを拡大した模式図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかるウォーム軸とウォームホイールの噛み合いを示す模式的断面図である。
【図５】本発明の別の実施形態にかかるウォーム軸を拡大した模式図である。
【図６】本発明の別の実施形態にかかるウォーム軸とウォームホイールの噛み合いを示す模式的断面図である。
【図７】本発明のさらに別の実施形態にかかるウォームホイールを拡大した模式図である。
【図８】本発明のさらに別の実施形態にかかるウォーム軸とウォームホイールの噛み合いを示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１１　ウォーム軸（ウォーム）
１２　ウォームホイール
４８　歯
４９　歯厚方向
５０　貫通孔
５１　端部
５２　端部
５３　歯
５４　歯厚方向
５５　貫通孔
５６　端部
５７　端部
５８　歯先面
５９　溝
６０　端部
６１　端部
７０　減速機
Ａ　　噛み合い領域
Ｂ　　噛み合い部分
Ｃ　　噛み合い部分
Ｍ　　電動モータ

Claims

ウォームおよびウォームホイールの少なくとも噛み合い領域に潤滑剤が充填され、ウォームおよびウォームホイールの少なくとも一方の歯を歯厚方向に貫く貫通孔を設け、この貫通孔の両端を歯の両側の噛み合い部分に開放したことを特徴とする減速機。
ウォームおよびウォームホイールの少なくとも噛み合い領域に潤滑剤が充填され、ウォームホイールの歯の歯先面に歯厚方向に延びる溝を設け、溝の両端を歯の両側の噛み合い部分に開放したことを特徴とする減速機。
請求項１または２に記載の減速機を備える電動式動力舵取装置。