JP2007278359A - ウォーム減速機及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易安価な構成で、ウォームとウォームホイールとの間のバックラッシュ初期調整を可能にし、組立性も向上させるウォーム減速機を提供する。
【解決手段】ウォーム１ａを備えたウォーム軸１の一方の軸受３を、ウォーム１ａを収容したハウジング４に対して分離された軸受フタ５で受け、軸受フタ５をハウジング４に対してウォーム１ａとウォームホイール２との間のバックラッシュを増減させるように所定範囲で可動とし、軸受フタ５を前記所定範囲内の任意の位置でハウジング４に締付固定可能とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車などの操舵力を補助する電動パワーステアリング装置などに用いられ、ウォームとウォームホイールとを備えたウォーム減速機、このウォーム減速機を備えた電動パワーステアリング装置に関する。

電動パワーステアリング装置では、操舵出力軸を駆動して、操舵力を補助するのに電動モータ駆動のウォーム減速機が用いられるが、そのウォームとウォームホイールとの間の軸間距離、つまりバックラッシュの調整を好適にすることが大事であり、そのために種々の提案が為されている。

図５は、そのような提案の一つであって、本発明の背景技術であるウォーム減速機の一例を示す要部断面図であり、特許文献１に記載されたものである。

このウォーム減速機４０は、ウォーム３１ａを備えたウォーム軸３１と、このウォーム３１ａと噛み合うウォームホイール３２と、ウォーム軸３１の両端の軸部分を受ける軸受３３Ａ、３３Ｂと、ウォーム軸３１とウォームホイール３２とを収容したハウジング３４と、軸受３３Ｂをバックラッシュ調整可能に支持する可動軸受体３５とを備えている。

ウォーム軸３１の電動モータＭ側の軸受３３Ａは、一般規格品のころがり玉軸受が用いられているが、他方側の軸受３３Ｂは、肉厚の薄いブッシュタイプのものである。

可動軸受体３５は、ハウジング３４の軸受３３Ｂを受ける部分に設けられた案内部３５ａ、この案内部３５ａにスライド可能に収容され、案内される押付体３５ｂ、この押付体３５ｂを付勢するコイルバネ３５ｃ、及び、このコイルバネ３５ｃを押付体３５ｂ側に押し付け、案内部３５ａの孔上部にネジ係合される操作体３５ｄを備えている。

ウォーム軸３１の軸受３３Ｂは、押付体３５ｂに収容されて、操作体３５ｄとコイルバネ３５ｃとにより、軸受３３Ｂのウォームホイール３２の軸に対する位置、つまり、ウォーム３１ａとウォームホイール３２との間のバックラッシュの調整と好適化が可能となっている。

しかしながら、このウォーム減速機４０においては、可動軸受体３５は多数の部品で構成され、組立工数もそれだけ多く必要なので、コスト面、組立性の点で改良が必要だと考えられた。

また、この問題は、電動パワーステアリング装置に用いられるウォーム減速機だけに限らず、ウォーム減速機一般にも共通する問題であった。
特開２００３−１９４１５７号公報（図１、図２の符号６、８、９）

本発明は、上記問題を解決しようとするもので、簡易安価な構成で、ウォームとウォームホイールとの間のバックラッシュ初期調整を可能にし、組立性も向上させるウォーム減速機、及び、このウォーム減速機を備えた電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。

本発明のウォーム減速機は、ウォームとウォームホイールとを備えたウォーム減速機であって、前記ウォームを備えたウォーム軸の軸受の少なくとも一方側を、前記ウォームを収容したハウジングに対して分離された軸受フタで受け、前記軸受フタを前記ハウジングに対して前記ウォームとウォームホイールとの間のバックラッシュを増減させるように所定範囲で可動とし、該軸受フタを前記所定範囲内の任意の位置で前記ハウジングに締付固定可能としたことを特徴とする。

本発明の電動パワーステアリング装置は、上記ウォーム減速機を操舵出力軸の駆動に用いたことを特徴とする。

本発明のウォーム減速機によれば、前記ウォームを備えたウォーム軸の軸受の少なくとも一方側を、前記ウォームを収容したハウジングに対して分離された軸受フタで受け、前記軸受フタを前記ハウジングに対して前記ウォームとウォームホイールとの間のバックラッシュを増減させるように所定範囲で可動とし、該軸受フタを前記所定範囲内の任意の位置で前記ハウジングに締付固定可能としたので、簡易安価な構成で、ウォームとウォームホイールとの間のバックラッシュ初期調整を可能にし、組立性も向上させることができる。

本発明の電動パワーステアリング装置によれば、上記ウォーム減速機を操舵出力軸の駆動に用いたので、上記ウォーム減速機の効果を、電動パワーステアリング装置として発揮することができる。

以下に、本発明の実施の形態（実施例）について、図面を用いて説明する。

図１は、本発明のウォーム減速機の一例を示すもので、（ａ）は、その要部断面図、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大図、（ｃ）は、（ａ）のＡ矢視図、（ｄ）は、（ａ）における軸受と嵌合孔との関係を概念的に示す図である。

図１（ａ）のウォーム減速機１０は、ウォーム１ａとウォームホイール２とを備え、直交あるいは斜交する軸間での減速動力伝達手段として一般に用いられるもので、特に、自動車などの操舵力を補助する電動パワーステアリング装置において、操舵出力軸を駆動するのに好適に用いられるものである。

このウォーム減速機１０は、既述のウォーム１ａとウォームホイール２とに加え、このウォーム１ａを備えたウォーム軸１、このウォーム軸１の両端の軸部分を回転可能に支持する一対の軸受３、ウォーム軸１とウォームホイール２とを収容するハウジング４、このハウジング４の一方の軸受３を収容する部分に、ハウジング４に対して分離されて設けられた軸受フタ５、及び、ウォーム軸１を回転駆動する電動モータ７を備えている。

一対の軸受３は、ウォーム軸１の軸部分を直接受けるもので、一般規格品のころがり玉軸受で構成されている。なお、ここで用いる軸受としては、この例示のようにころがり玉軸受だけに限定されず、一般に軸受として用いられるものであれば、適宜採用可能であり、例えば、滑り軸受などであってもよい。

反電動モータ７側の軸受３は、軸受フタ５の軸受孔５ａに締まりばめのはめあいで嵌合されているが、図１（ｂ）に示すように、その軸方向長さの全部が嵌まり込んでいるのではなく、その一部が、軸受孔５ａから突出している。

この軸受３の突出部分は、ハウジング４側に対応して設けられた嵌合孔４ａに嵌まり込んでいるが、本発明の特徴は、この嵌合孔４ａの内径が、軸受３の外径に対して、この軸受３が嵌合孔４ａ内で、ウォーム１ａとウォームホイール２との間のバックラッシュを増減させるように所定範囲の移動を可能とする内径となっている点である。

より具体的には、軸受３と嵌合孔４ａとの軸中心を一致させた状態で、図１（ｂ）及び（ｄ）に示すように、軸受３の外径と嵌合孔４ａの内径との間に隙間Ｓが生じるようになっている。

また、この嵌合孔４ａは、図１（ｄ）に示すように、円形の軸受３の外径に対し、ウォーム１ａとウォームホイール２との軸中心を結ぶ軸中心線Ｍ方向への長孔、つまり、所定範囲でウォーム１ａとウォームホイール２との間のバックラッシュを増減させる方向の長孔となっている。

軸受フタ５は、また、図１（ｂ）に示すように、ハウジング４の当接面に対して油密を確保すべく、Ｏリング５ｃを嵌め込むためのシール溝５ｂと、図１（ａ）及び（ｃ）に示すように、この軸受フタ５をハウジング４に対して締付固定するための締付ボルト５ｄとを備えている。

軸受フタ５に設けられた、この締付ボルト５ｄを貫通させる貫通孔５ｅは、締付ボルト５ｄに対し余裕のある内径となっており、嵌合孔４ａ内での軸受３の所定範囲での移動を阻止せず、軸受フタ５を締付ボルト５ｄによって、前記所定範囲内の任意の位置でハウジング４に締付固定可能とするものである。

このように構成されたウォーム減速機１０によれば、軸受フタ５を軸受３と共に、嵌合孔４ａ内の可動範囲で移動させることによって、ウォーム１ａとウォームホイール２との間のバックラッシュを初期調整し、調整が出来たら、その状態で、軸受フタ５をハウジング４に固定することで、その状態を維持することができる。

また、この調整のために必要な部品としては、軸受フタ５だけであるので、非常に簡単で安価なものとなっている。

更に、このウォーム軸１を組み付ける際には、軸受３だけを取り付けない状態で、ハウジング４に組み付けし、その後に、軸受３を嵌め込んだ軸受フタ５を取り付けることができるので、組立が簡単になり、組み付け性が向上する。

つまり、本発明のウォーム減速機１０によれば、簡易安価な構成で、ウォーム１ａとウォームホイール２との間のバックラッシュ初期調整を可能にし、組立性も向上させることができる。

特に、図１（ｄ）で説明したように、嵌合孔４ａを軸受３に対して、ウォーム１ａとウォームホイール２との間のバックラッシュを増減させる方向の長孔としておくと、軸受３はバックラッシュ調整に必要な方向だけにしか移動しないので、調整が容易になる。

一方、嵌合孔は、このような長孔にするのではなく、単に、軸受３の外径に対して、より内径の大きいものとすることも可能であり、その場合、嵌合孔の加工がより簡単になる。また、バックラッシュ調整方向以外にも軸受３の移動が可能であり、ウォーム１ａとウォームホイール２との間の進み角の調整にも用いることができる。

軸受３をハウジング４に対して所定範囲で移動可能とするためには、必ずしも、軸受３をハウジング４の嵌合孔４ａに嵌合させる方法ではなく、軸受３を軸受フタ５に完全に収容させるようにして、軸受フタ５が、その貫通孔５ｅの余裕分だけ、ハウジング４に対して移動可能であるという点を利用する方法を用いてもよい。

なお、本発明の軸受フタ５と締付ボルト５ｄとは、取り外しし再締め付け可能なものであるので、必要ならば、バックラッシュの再調整も可能なものである。

また、この例では、反電動モータ７側の軸受３を移動調整可能としたが、電動モータ７側の軸受３を移動調整可能としてもよいし、双方の軸受３を移動調整可能としてもよい。

図２は、本発明のウォーム減速機の他例を示すもので、（ａ）は、その要部拡大断面図、（ｂ）は、（ａ）における軸受フタ、軸受及び弾性体の関係を概念的に示す図である。これより、既に説明した部分と同じ部分については、同じ符号を付して重複説明を省略する。また、各部分の集合体について別個の符号がある場合については、煩雑さを避けるために、集合体の符号だけを示すようにすることがある。

図２のウォーム減速機１０Ａは、図１のウォーム減速機１０に比べ、軸受フタ５Ａの軸受孔５ｆが、そこに収容する軸受３との間に隙間を生じさせ、この隙間に弾性体６が嵌め込まれるようになっている点が異なっている。

この弾性体６は、例えばバネ鋼で製造され、弾性変形した状態で三日月形のこの隙間に嵌め込まれ、ウォーム１ａとウォームホイール２との間のバックラッシュを小さくするようにウォーム軸１を付勢するものである。

このウォーム減速機１０Ａは、このような弾性体６を備えているので、ウォーム減速機１０の効果に加え、好適にバックラッシュが初期調整されたウォーム１ａとウォームホイール２が、長期間の使用後においても、なお、良好な噛み合い状態を維持するようにできる。

なお、弾性体６は、このようなバネ鋼製のものに限られず、上記のような付勢力を長期間に渡って維持することができるものであれば、高分子化合物で製されたものや、ゴムなどであってもよい。

図３（ａ）、（ｂ）は本発明のウォーム減速機の他例を示す要部拡大断面図である。

図３（ａ）のウォーム減速機１０Ｂは、図１のウォーム減速機１０に比べ、軸受フタ５Ｂが軸受３を出っ張りなく完全に収容する軸受孔５ａ′を備えたものとなり、加えて、軸受３を介した嵌合ができないので、ハウジング４Ａとの嵌合のために嵌合突起５ｇを備えたものとなっている点が異なっている。

また、ハウジング４Ａは、その嵌合孔４ｂが、このような軸受フタ５Ｂの嵌合突起５ｇに対応したものとなっている。

油密のためのＯリング５ｃ′は、ハウジング４に更に設けられたＯリング溝４ｃに収容されて用いられるものとなっている。

このような軸受フタ５Ｂと嵌合孔４ｂとの組み合わせであっても、両者の隙間を図３（ａ）に示したように図１（ｂ）、（ｄ）と同様の隙間Ｓとすることができる。

したがって、このウォーム減速機１０Ｂによれば、ウォーム減速機１０と同様の効果を発揮することができる。

なお、図１のウォーム減速機１０を、この図３（ａ）のウォーム減速機１０Ｂと比較すれば解るように、図１のウォーム減速機１０では、一般規格品である軸受３を、軸受３と嵌合孔４ａとの嵌合を達成するのに巧みに利用しているので、この図３（ａ）のウォーム減速機１０Ｂのような嵌合突起５ｇ及び嵌合孔４ｂの加工が不要になり、コストダウンが図れていることが解る。

図３（ｂ）のウォーム減速機１０Ｃは、図３（ａ）のウォーム減速機１０Ｂに比べ、図２のウォーム減速機１０Ａと同様に、軸受フタ５Ｃの軸受孔５ｆ′が、そこに収容する軸受３との間に隙間を生じさせ、この隙間に弾性体６′が嵌め込まれるようになっている点が異なっている。

この弾性体６′は、図２のウォーム減速機１０Ａで用いられている弾性体６と同様の機能を発揮するものである。

したがって、このウォーム減速機１０Ｃによれば、図３（ａ）のウォーム減速機１０Ｂと同様の効果に加え、図２のウォーム減速機１０Ａと同様の効果を発揮する。

図４は、本発明のウォーム減速機を備えた電動パワーステアリング装置の一例を示すもので、（ａ）はその全体構成を概念的に示す図、（ｂ）は、その要部縦断面図である。

この電動パワーステアリング装置２０は、ウォーム減速機１０、操舵入力軸１１、操舵出力軸１２、トーションバー１３、ステアリングラック１４、ステアリングハウジング１５及びトルクセンサー１６を備えている。

舵取り操作のためのハンドルＨは、操舵入力軸１１に連結され、操舵入力軸１１と操舵出力軸１２とはトーションバー１３を介して連結され、操舵の際このトーションバー１３に生じるトルクをトルクセンサー１６で検知して、ウォーム減速機１０によって、ウォームホイール２と共回転する操舵出力軸１２を回転駆動する。

操舵出力軸１２には、ステアリングラック１４に噛み合うステアリングピニオン１２ａが設けられているので、これにより、ステアリングラック１４がスライドし、このスライドに伴い、自動車などの車輪Ｔの操舵が行われる。

この電動パワーステアリング装置２０は、上記のようにして、操舵力を補助しているが、その際、ウォーム減速機１０は操舵出力軸１２の駆動に用いられている。

したがって、電動パワーステアリング装置２０は、ウォーム減速機１０の効果を、電動パワーステアリング装置として発揮することができる。

ウォーム減速機１０の代わりに、上述したウォーム減速機１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを用いた場合には、それぞれの電動パワーステアリング装置は、それぞれのウォーム減速機１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの効果を、電動パワーステアリング装置として発揮することができる。

なお、上記では、本発明の３つの実施例を説明したが、本発明のウォーム減速機及び電動パワーステアリング装置は、これらの実施例に限定されないものである。

本発明のウォーム減速機及び電動パワーステアリング装置は、簡易安価な構成で、ウォームとウォームホイールとの間のバックラッシュ初期調整を可能にし、組立性も向上させることが要請される産業分野に用いることができる。

本発明のウォーム減速機の一例を示すもので、（ａ）は、その要部断面図、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大図、（ｃ）は、（ａ）のＡ矢視図、（ｄ）は、（ａ）における軸受と嵌合孔との関係を概念的に示す図 本発明のウォーム減速機の他例を示すもので、（ａ）は、その要部拡大断面図、（ｂ）は、（ａ）における軸受フタ、軸受及び弾性体の関係を概念的に示す図 （ａ）、（ｂ）は本発明のウォーム減速機の他例を示す要部拡大断面図 本発明のウォーム減速機を備えた電動パワーステアリング装置の一例を示すもので、（ａ）はその全体構成を概念的に示す図、（ｂ）は、その要部縦断面図 本発明の背景技術であるウォーム減速機の一例を示す要部断面図

符号の説明

１ ウォーム軸
１ａ ウォーム
２ ウォームホイール
３ 軸受
４、４Ａ ハウジング
４ａ、４ｂ 嵌合孔
５〜５Ｃ 軸受フタ
５ｄ 締付ボルト
５ｅ 貫通孔
６、６′ 弾性体
１０〜１０Ｃ ウォーム減速機
１１ 操舵入力軸
１２ 操舵出力軸
１３ トーションバー
１４ ステアリングラック
１５ ステアリングハウジング
１６ トルクセンサー
２０ 電動パワーステアリング装置
Ｓ 所定範囲の可動性を与える隙間

Claims (5)

1. ウォームとウォームホイールとを備えたウォーム減速機であって、
   前記ウォームを備えたウォーム軸の軸受の少なくとも一方側を、前記ウォームを収容したハウジングに対して分離された軸受フタで受け、前記軸受フタを前記ハウジングに対して前記ウォームとウォームホイールとの間のバックラッシュを増減させるように所定範囲で可動とし、該軸受フタを前記所定範囲内の任意の位置で前記ハウジングに締付固定可能としたことを特徴とするウォーム減速機。
2. 軸受フタに嵌合された軸受の一部がハウジング側に突出し、この軸受の突出部分を、ハウジング側に対応して設けられ、該軸受の外径に対して所定範囲で可動とする内径の嵌合孔に嵌合させるようにしたことを特徴とする請求項１記載のウォーム減速機。
3. 嵌合孔は、所定範囲でウォームとウォームホイールとの間のバックラッシュを増減させる方向の長孔となっていることを特徴とする請求項２記載のウォーム減速機。
4. ウォームとウォームホイールとの間のバックラッシュを小さくするようにウォーム軸を付勢する弾性体を軸受と軸受フタとの間に嵌め込んだことを特徴とする請求項１から３のいずれか記載のウォーム減速機。
5. 請求項１から４のいずれか記載のウォーム減速機を操舵出力軸の駆動に用いたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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