JP2007285472A - 減速装置及びそれを備えた電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ハウジングへの装着が容易で噛合部の歯打ち音を抑制するホルダーを備えた減速装置、及びその減速装置を備えた電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】 ハウジング１１はウォーム１２の軸方向端部に開口部１１ｂが形成され、玉軸受１５及びホルダー２０は開口部１１ｂからハウジング１１内部に挿入し、所定位置に設定できる。玉軸受１５の内輪には樹脂材料の円環状のブッシュ１７が嵌装され、ウォーム１２の細径部１２ｂが支承される。ホルダー２０にはウォームの軸端１２ｃに嵌合する付勢部材２１が配置され、付勢部材２１とホルダー２０との間に巻回されたコイルスプリング２２によりウォームとウォームホイールの噛合部に予圧が付与され、歯打ち音の発生を抑制する。ホルダー２０には弾性部材２３を介してハウジング１１に組み付けられ、ホルダー２０は半径方向及び／又は軸方向が弾性的に支持され、装着も容易となる。
【選択図】 図２

Description

この発明は、減速装置に関し、特に車両などのステアリングホイールの操舵力を補助する操舵力補助装置を有する電動パワーステアリング装置の減速装置に関する。

車両用のステアリング装置においては、運転者の操舵負荷を軽減することを目的とした動力舵取装置が知られている。従来、動力舵取装置は、油圧式のパワーステアリング装置が広く使用されていた。しかしながら、近年の自動車の高効率化の傾向にしたがって、油圧式のパワーステアリング装置から、効率のよい電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）に置き換えられる場合が多くなってきている。

図４は、このようなＥＰＳの基本構成の一例の概略を説明する図で、ステアリングホイール１０１を備えたステアリングシャフト１０２は減速装置１０４の入力軸に結合し、減速装置１０４の出力軸は自在継手１０７、中間軸１０８、自在継手１０９を経てウォーム軸１１０に結合している。ウォーム軸１１０に形成されたウォーム１１１はラック１１２に噛合し、ラック１１２の端部に連結されているタイロッド１１３を介して操向車輪１１４の向を操作するように構成されている。

ステアリングシャフト１０２には、シャフトに発生する操舵トルクを検出するトルクセンサ１０３が設けられている。制御装置１０６は、トルクセンサ１０３で検出されたトルク信号と図示しない車速センサから入力された車速信号とに基づいて操舵機構に供給すべき補助操舵力、即ちモータ１０５に供給する電流の大きさを決定する電流指令値を演算し、演算された電流指令値によりモータ１０５を駆動する。

図５は、上記減速装置１０４の構成の一例を説明する正面図で、一部を断面として示してある。減速装置１０４はウォーム減速装置である。モータ１０５の回転軸１０５ａにスプライン結合したウォーム１２１は、玉軸受１２２と、後述するホルダー１２５に保持された玉軸受１２３とで回転自在にハウジング１２０に保持されており、ウォーム１２１の一部に形成されたウォーム歯１２１ａは、ハウジング１２０に回転自在に保持されたウォームホイール１２４に形成されているウォームホイール歯１２４ａに噛合している。

図６は、上記したホルダー１２５及び玉軸受１２３の部分の構成の詳細を説明する図で、図６（ａ）はウォーム１２１の軸方向端面から見た正面図、図６（ｂ）はウォーム１２１の軸方向に沿った断面図である。

ホルダー１２５はハウジング１２０の底面に形成された孔１２０ｃ（図５参照）の内面に装着される。図６（ｂ）を参照すると明らかなように、ホルダー１２５には玉軸受１２３の外輪が嵌装され、玉軸受１２３の内輪には樹脂材料で構成された円環状のブッシュ１２６が嵌装され、ブッシュ１２６を介してウォーム１２１の軸端部を支承している。

ブッシュ１２６の軸方向外側（ウォーム１２１と反対側）には、ウォーム１２１の軸端１２１ｃに嵌合する孔１２７ａを備えた付勢部材１２７が配置され、ホルダー１２５の段部１２５ｂと付勢部材１２７の外側面との間にはコイルスプリング１２８が巻回され、コイルスプリング１２８の端部は付勢部材１２７の左右側面に形成された係止部１２７ｄに係止されている。

この構成により、付勢部材１２７の孔１２７ａにウォーム１２１の軸端１２１ｃが嵌合している状態では、コイルスプリング１２８の弾性変形によりウォーム１２１のウォーム歯１２１ａはウォームホイール１２４のウォームホイール歯１２４ａ方向に弾性的に付勢され、ウォーム歯１２１ａとウォームホイール歯１２４ａとの噛合部に予圧が付与されるから、噛合部の歯打ち音の発生を抑制することができる（特許文献１参照）。
特開２００５−０４２９１３号公報

上記した構成のホルダーは、ウォーム減速装置の噛合部の歯打ち音の抑制に有効なものであるが、ハウジングの底面の袋状の孔にホルダーを装着するために作業性が悪いほか、ホルダーに玉軸受の外輪を加締めて固定する等、組立工程が繁雑で、作業工数が多くなるなど、製造コストを高めていた。この発明は、上記した課題を解決した減速装置及びそれ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するものである。

この発明は上記課題を解決するもので、請求項１の発明は、ウォームとウォームホイールを備えた減速装置において、ウォームの端部をハウジングに保持する軸受と、ウォームの端部に嵌装される嵌装部を備えた付勢部材を前記ウォームをウォームホイールの噛合方向に付勢するホルダーと、前記ホルダーの外周に嵌着され、且つ前記ハウジング内径部に嵌装される環状の弾性部材とを備え、前記ホルダーは、前記弾性部材によりハウジング内に径方向及び／又は軸方向に保持されることを特徴とする減速装置である。

そして、前記ホルダーは、ホルダー本体と、ウォームの端部に嵌装される嵌装部を備えた付勢部材と、前記ホルダー本体と付勢部材との間に装着されるばね部材とから構成され、前記ばね部材は、ホルダー本体に対して付勢部材を前記ウォームとウォームホイールとの噛合方向に付勢している。

また、前記ホルダーは、ホルダーの外周に嵌着される弾性部材の弾性変形によりハウジング内に半径方向及び／又は軸方向に弾性的に保持されている。

また、前記ハウジングは、前記ウォームの軸方向端部に、前記ホルダー及び前記軸受の外輪よりも大径の開口部が形成されており、カバーによりハウジング開口部が封止されている。

また、前記弾性部材は、前記カバーによりハウジング開口部が封止されるとき弾性変形して前記ホルダーとハウジング開口部との間、及びホルダーとカバーとの間の全周をシールする。

さらに、前記ホルダーは、その外周面にハウジングに組み付けるときの位相を決める凸部を備えるとよい。

請求項７の発明は、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに応じてモータを制御し、発生した操舵補助トルクを操舵機構に伝達する電動パワーステアリング装置において、前記モータ出力軸と操舵機構入力軸との間に、前記請求項１乃至６のいずれかに記載の減速装置が配置されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置である。

以上説明したとおり、請求項１の発明に係る減速装置は、ホルダーの外周に環状の弾性部材が嵌着され、ホルダー及び前記軸受をハウジング内に径方向及び軸方向に保持するから、減速装置の噛合部の歯打ち音の抑制に有効なものである。そして、ハウジングはウォームの軸方向端部にホルダー及び軸受の外輪よりも大径の開口部が形成されるから、開口部からホルダーを装着できるので作業性が大幅に改善される。

このほか、カバーによりハウジング開口部を封止するとき、ホルダーの外周に装着されている環状の弾性部材を押圧して変形させ、ホルダーをハウジング内に半径方向及び／又は軸方向に弾性的に保持することができ、振動の抑制や隙間を埋めることができる。さらに弾性部材によりホルダーとハウジングの間、及びホルダーとカバーとの隙間がシールされ、グリース等の外部への漏れを防止する効果も得られる。

また、請求項７の発明に係る電動パワーステアリング装置は、モータ出力軸と操舵機構入力軸との間に前記した請求項１乃至６のいずれかに記載の減速装置が配置されているから、上記した請求項１の発明と同様の効果を奏するものである。

以下、この発明の実施の形態の減速装置、及びその減速装置を備えた電動パワーステアリング装置について説明するが、電動パワーステアリング装置の全体構成は、先に図４を参照して説明した従来技術の電動パワーステアリング装置と類似した構成であるからここでは説明を省略し、電動パワーステアリング装置の減速装置について説明する。

図１は、この発明の実施の形態の減速装置１０の構成を説明する正面図で、一部を断面として示してある。減速装置１０はウォーム減速装置である。図１において、１１はハウジングで、凹部１１ａに図示しないモータのモータハウジングが嵌着されるように構成されている。

１２はウォームで、ハウジング１１に玉軸受１４と玉軸受１５とで回転自在に保持されている。ウォーム１２には図示しないモータの回転軸に嵌着する孔１２ｄが形成されており、その内面にはモータの回転軸とスプライン結合するためのスプライン溝１２ｅが形成されている。

ハウジング１１にはウォームホイール１６が回転自在に保持されており、前記ウォーム１２のウォーム歯１２ａはウォームホイール１６のウォームホイール歯１６ａに噛合している。

図２は、上記減速装置の玉軸受１５と後述するホルダー２０附近の構成の詳細を説明する図、図３は図２に示すホルダー２０の構成の詳細を説明する図で、図３（ａ）はホルダー２０をウォーム１２の軸方向端面から見た正面図、図３（ｂ）はウォーム１２の軸方向に沿った断面図である。

図２に示されているように、ハウジング１１はウォーム１２の軸方向の端部に開口部１１ｂが形成されており、上記玉軸受１５は開口部１１ｂからハウジング１１の内部に挿入し、所定の段部１１ｃに外輪を設定することができる。また、上記玉軸受１５の内輪には樹脂材料で構成され弾性変形可能な環状のブッシュ１７が嵌装され、ブッシュ１７を介してウォーム１２の細径部１２ｂが支承される。

さらに、上記玉軸受１５の軸方向外側（ウォーム１２と反対側）には、略円環状のホルダー２０が配置され、ホルダー２０の外縁側面は、玉軸受１５の外輪側面に接触している。また、ホルダー２０の軸方向外側（ウォーム１２と反対側）には環状の溝２０ｂが形成されており、溝２０ｂの内部にウォーム１２の軸端１２ｃに嵌合する孔２１ａを備えた付勢部材２１が配置され、付勢部材２１の外周とホルダー２０の外周との間にはばね部材であるコイルスプリング２２が巻回され、コイルスプリング２２の端部はホルダー２０の左右側面に形成された係止部２０ｄに係止されている。

この構成により、付勢部材２１の孔２１ａにウォーム１２の軸端１２ｃが嵌合している状態では、コイルスプリング２２の弾性変形とブッシュ１７の弾性変形とにより、ウォーム１２のウォーム歯１２ａはウォームホイール１６のウォームホイール歯１６ａ方向に弾性的に付勢されて変位可能であるから、ウォーム歯１２ａとウォームホイール歯１６ａとの噛合部に予圧が付与され、噛合部の歯打ち音の発生を抑制することができる。

さらに、ホルダー２０の外周面とハウジング１１の開口部１１ｂの内面との間には、環状の弾性部材２３が配置され、また弾性部材２３の開口部１１ｂに向かう側面は、開口部１１ｂを封止するカバー２４でウォーム１２の軸方向に押圧されるように構成されている。

以上の構成によれば、ホルダー２０及び玉軸受１５は、弾性部材２３を介してカバー２４により軸方向に押圧されるから、前もって玉軸受１５をホルダー２０に組み付ける必要がなく、玉軸受１５を直接ハウジング１１に組み付けることができ、組立工数を削減することができる。

また、ホルダー２０は、その外周面全体が環状の弾性部材２３で支持されるので、ハウジング１１とホルダー２０との間に隙間があっても弾性部材２３の弾性変形により埋められ、ガタを生じることなく組み付けられる。また、弾性部材２３はホルダー２０を半径方向と軸方向を１個の部材で支持するから、組み付けが容易となる。

さらに、弾性部材２３はカバー２４とハウジング１１との間を全周でシールするシール材としても機能するから、ウォームとウォームホイールとの噛合面に塗布されたグリース等の外部への漏れを効果的に防止することができる。

また、ホルダー２０には、図３に符号２２ｓで示したように、垂直方向の位置を示す凸部を設けておくと、ホルダー２０とハウジング１１との組み付けにおいてハウジングとの位相（角度位置）を容易に決定することができ、組み付けが容易になる。

以上、この発明の減速装置、及びその減速装置を備えた電動パワーステアリング装置について説明したが、この発明の減速装置は電動パワーステアリング装置のほか、一般機械の減速装置にも適用できることは言うまでもない。

ウォームの軸端にホルダーを備えた減速装置、及びその減速装置を備えた電動パワーステアリング装置であって、ホルダーはウォーム減速装置の噛合部の歯打ち音の抑制に効果的で、ハウジングへのホルダーの装着が容易な構成を提供する。

この発明の実施の形態の減速装置の構成を説明する一部を断面とした正面図。 図１に示す減速装置の玉軸受とホルダー附近の構成の詳細を説明する図。 図２に示す減速装置のホルダーの構成の詳細を説明する図。 ＥＰＳの基本構成の一例の概略を説明する図。 ＥＰＳの減速装置の構成の一例を説明する一部を断面とした正面図。 図５に示す従来の減速装置の玉軸受とホルダー附近の構成の詳細を説明する図。

符号の説明

１０ 減速装置（ウォーム減速装置）
１１ ハウジング
１１ａ 凹部
１１ｂ 開口部
１１ｃ 段部
１２ ウォーム
１２ａ ウォーム歯
１２ｂ 細径部
１２ｃ 軸端
１２ｄ 孔
１２ｅ スプライン溝
１４ 玉軸受
１５ 玉軸受
１６ ウォームホイール
１６ａ ウォームホイール歯
１７ ブッシュ
２０ ホルダー
２０ｂ 環状の溝
２０ｄ 係止部
２１ 付勢部材
２１ａ 孔
２２ コイルスプリング
２２ｓ 凸部
２３ 弾性部材（環状の弾性部材）
２４ カバー

Claims (7)

1. ウォームとウォームホイールを備えた減速装置において、
   ウォームの端部をハウジングに保持する軸受と、
   ウォームの端部に嵌装される嵌装部を備えた付勢部材を前記ウォームをウォームホイールの噛合方向に付勢するホルダーと、
   前記ホルダーの外周に嵌着され、且つ前記ハウジング内径部に嵌装される環状の弾性部材とを備え、
   前記ホルダーは、前記弾性部材によりハウジング内に径方向及び／又は軸方向に保持されること
   を特徴とする減速装置。
2. 前記ホルダーは、ホルダー本体と、ウォームの端部に嵌装される嵌装部を備えた付勢部材と、前記ホルダー本体と付勢部材との間に装着されるばね部材とから構成され、前記ばね部材は、ホルダー本体に対して付勢部材を前記ウォームとウォームホイールとの噛合方向に付勢すること
   を特徴とする請求項１に記載の減速装置。
3. 前記ホルダーは、ホルダーの外周に嵌着される弾性部材の弾性変形によりハウジング内に半径方向及び／又は軸方向に弾性的に保持されること
   を特徴とする請求項１に記載の減速装置。
4. 前記ハウジングは、前記ウォームの軸方向端部に、前記ホルダー及び前記軸受の外輪よりも大径の開口部が形成されており、カバーによりハウジング開口部が封止されていること
   を特徴とする請求項１に記載の減速装置。
5. 前記弾性部材は、前記カバーによりハウジング開口部が封止されるとき弾性変形して前記ホルダーとハウジング開口部との間、及びホルダーとカバーとの間の全周をシールすること
   を特徴とする請求項３に記載の減速装置。
6. 前記ホルダーは、その外周面にハウジングに組み付けるときの位相を決める凸部を備えること
   を特徴とする請求項１に記載の減速装置。
7. ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに応じてモータを制御し、発生した操舵補助トルクを操舵機構に伝達する電動パワーステアリング装置において、前記モータ出力軸と操舵機構入力軸との間に、前記請求項１乃至６のいずれかに記載の減速装置が配置されている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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