JP2007303487A - ウォーム減速機および電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】潤滑機構の確立に役立つ簡素な手段を用いてギヤかみ合い部に長期にわたり十分な量の潤滑剤を保持するウォーム減速機を提供する。
【解決手段】ウォーム減速機はウォーム３とウォームホイール４とを備える。ウォームホイール４の各側面にウォームホイール４の歯先よりも大径のディスク１６ａ、１６ｂが設けられる。ディスク１６ａ、１６ｂはウォームホイール４の側面に複数の小ねじ１７によって取り付けられる。かみ合い部で退けられ、ウォームホイール４の歯すじ方向外側に流出するグリースが減少し、長期にわたり潤滑機構の確立に必要なグリースを保持できる。
【選択図】図１

Description

本発明はウォームとウォームホイールとからなる減速機のギヤかみ合い部に十分な量の潤滑剤を保持するようにしたウォーム減速機に関する。

車両操舵において補助力を操舵機構に与えるために電動モータが使用される。電動モータの速度は操舵に適した低速に落とす必要があり、この目的に適した減速装置としてウォーム減速機が利用されている。特にコラムアシスト式電動パワーステアリング装置においては車両内の比較的狭い空間に設置できる最も好ましい手段としてこのウォーム減速機が定着している。

近年、電動モータはより大きい操舵トルクを必要とする大型の車両に搭載するために高出力が求められている。この電動モータの高出力化では減速機のウォームおよびウォームホイールが高出力化に伴う耐久性および耐摩耗性の低下に有効な対策を必要とし、特に双方の歯がかみ合う歯面には一段と大きい面圧が働くことで、それへの備えに新たな手段をもって臨むことを要求される。

一方、電動モータと共に車両内に設置されるウォーム減速機には直接車室内に伝播する音に対する対策も講じることを求められる。これまで互いの歯が触れ合うウォームおよびウォームホイールのうち、ウォームホイールついては、特に歯を刻設する部分を金属によらないで樹脂で構成し、歯打ち音などの音の発生に備えることが行われている。

このような減速機のギヤかみ合い部には、一般にはグリースなどの潤滑剤を長期にわたり保持し続けねばならない。しかし、高出力化による歯面に働く面圧の上昇によって供給された潤滑剤がより多くかみ合い中心から外側に退けられ、望ましい潤滑機構が確立し難くなる。このため、かみ合い部で双方の歯の摩耗が進み易くなり、耐摩耗性に対する余裕が失われてしまう。

望ましい潤滑機構の確立に力を貸す歯面にグリースを溜めておく手段が知られている（たとえば、特許文献１参照）。これはウォームホイールの歯に歯すじ方向に沿ってセレーション加工を施し、多数の凹凸を形成したもので、歯面の凹部にはグリースを滞留させてかみ合い部に常時グリースを供給することができる。

一方、望ましい潤滑機構の確立ためにウォームの歯に複数の油溝を設けるものもある（たとえば、特許文献２参照）。これはウォームの歯を通常のホブ加工で創成した後に、ウォームを回転させて歯面に溝切り用工具を当てて溝を削成するものである。このような歯面に溝を備えることで溝にグリースを滞留させてかみ合い部に常時グリースを供給することができる。
特開２００４−８２７７３号公報、（３頁、図４および図５） 特開２００３−２０７０３１号公報、（３頁、図２）

ウォームホイールの歯面に形成された凹部に、あるいはウォームの歯面に形成された溝にグリースを保持するどちらのやり方も望ましい潤滑機構の確立に一役を買う。しかしながら、歯面にローレットを掛ける方法は歯面に溝を切る方法も同様に歯の創成以外にこれらのローレット掛けまたは溝切りを追加工程として行わなければならないので、その加工に長時間を費やすことが避けられず、費用が極めて高くつく。

本発明の目的は潤滑機構の確立に役立つ簡素な手段を用いてギヤかみ合い部に長期にわたり十分な量の潤滑剤を保持するようにしたウォーム減速機および電動パワーステアリング装置を提供することにある。

本発明は電動モータと連結され、軸方向にら線状に刻設される歯を有するウォームと、周方向に刻設される複数の歯を有するウォームホイールとを備え、ウォームの歯とウォームホイールの歯とがかみ合って電動モータから与えられる動力をウォームホイールと結ぶ出力軸に伝達するようにしたウォーム減速機において、ウォームホイールの少なくとも一側にウォームホイールの歯先よりも大径の壁材を設けたことを特徴とする。

壁材はウォームホイールの両側面から延在してウォームホイールの歯先を超えて先に延びている。グリースがかみ合い部に働く大きい面圧で歯すじ方向外側に退けられるとき、ウォームの歯に摺接した壁材が外側に変形しつつ、かみ合い部から外に流出しようとするグリースを壁材内面によって内部に留める。一度退けられたグリースは変形した壁材がウォームから離れ、弾性によって最初の形に戻ると同時に、歯すじ方向内側に流れて再びウォームホイールのかみ合い部に滞留する。

こうして、かみ合い部で退けられ、外に流出するグリースが減少することで、長期にわたり潤滑機構の確立に必要とされる十分な量のグリースを保持することができる。

望ましくは、本発明に係る壁材は弾性材料からなる壁材で構成する。

また、本発明は電動パワーステアリング装置に係るもので、ステアリングホイールに印加された操舵トルクをトルクセンサにより検知してこの検知した操舵トルクに対応して電動モータから補助操舵トルクを発生し、本発明のウォーム減速機により減速して操舵機構の出力軸に伝達することを特徴とする。

本発明によるウォーム減速機の一実施の形態について図面を参照して説明する。図３において、ウォーム減速機１は電動モータ２の駆動軸に直結されるウォーム３と、このウォーム３と一定の距離をおいて軸心を交差させて配置される出力シャフト（後記）に連結したウォームホイール４とを備える。ウォーム３にはら線状に歯５が刻設され、ウォームホイール４には外周に沿って歯６が刻設される。ウォームホイール４は歯６を刻設している部分が樹脂で構成され、ギヤかみ合いに伴って生じる歯打ち音などの音の発生を抑えるようになっている。

ウォーム３は電動モータ２に近い一端を軸受７によって支承され、電動モータ２から遠い他端を軸受８によって支承されている。ウォーム３とウォームホイール４とは軸受７、８と共にハウジング９内に収容される。なお、図において、符号１０ａ、１０ｂは弾性体を示している。

図１（ａ）に示すように、電動モータ２の補助操舵トルクをステアリングギヤ（図示せず）に伝えるように、出力シャフト１１がウォーム減速機１のウォームホイール４と一体に結合される。この出力シャフト１１の入力端側はステアリングホイール１２から与えられる操舵トルクを伝える入力シャフト１３とトーションバー１４を介して連結される。また、トーションバー１４に同心を保ってトルクセンサ１５が配置される。トルクセンサ１５はトーションバー１４のねじれによる入力シャフト１３と出力シャフト１１との相対角度差を利用し、磁石の強さの変化をコイルに流れる電流値として検出する手段で、コラムアシスト式電動パワーステアリング装置独自の装置である。出力シャフト１１はハウジング９内に軸受１６によって支承される。

本実施の形態ではウォームホイール４の各側面に潤滑剤離散抑制のための壁材、たとえば一対のディスク１６ａ、１６ｂが設けられる。この一対のディスク１６ａ、１６ｂはウォームホイール４の歯先よりも十分に大きい直径を備えるように円盤状に作製される。さらに、ディスク１６ａ、１６ｂは平坦な面を備えるように一様な厚みをもって形成されている。

また、ディスク１６ａ、１６ｂは、図１（ｂ）に示すように、ウォームホイール４の側面に複数の小ねじ１７によって取り付けられる。本実施の形態のディスク１６ａ、１６ｂは耐老化性、耐摩耗性に優れた弾性材料のポリウレタンエラストマーで製作される。

図２に示すように、ディスク１６ａには周方向に等間隔を保って８個の貫通孔１８が穿たれる。ディスク１６ｂにも同様な貫通孔が穿たれる。ウォームホイール４の側面には小ねじ１７のねじと螺合する、ねじ孔１９（図１（ｂ）参照）が刻設される。

本実施の形態は上記構成からなるもので、供用に先立ってウォーム減速機１のギヤかみ合い部には所定量のグリースを充填する。半固形体の潤滑剤であるグリースはかみ合い部に留まり、双方の歯５、６の接触によりそれぞれの歯面に潤滑油膜を形成する。

ギヤかみ合い部では、ウォームホイール４の回転に従うディスク１６ａ、１６ｂがウォーム３の歯５に摺接しながら回転し、ディスク外周縁が僅かに外側に変形する。このとき、かみ合い中心に近い歯面にあるグリースが大きい面圧でウォームホイール４の歯すじ方向外側に退けられる。外側に変形したディスク１６ａ、１６ｂはウォームホイール４の回転と共にウォーム３の歯５から離れ、ディスク自身に備わる弾性によって最初の形に戻って行く。ディスク１６ａ、１６ｂが元の形に返ると同時に、一度退けられたグリースが歯すじ方向内側に流れて再びかみ合い部に滞留する。

これにより、歯面に供給された多くのグリースをかみ合い部に保ち続けることが可能になり、長期にわたり潤滑機構の確立に必要とされる十分な量のグリースを保持することができる。

また、ディスク１６ａ、１６ｂはより音源に近いウォームホイール４の両側面に配置される。かみ合い部で歯打ち音が発生すると、このとき生じた音波は圧力振動として各方向に伝播しようとする。音波は音源の至近距離に配置したディスク１６ａ、１６ｂに到達し、他に伝播することなく、圧力振動が減衰して行く。この圧力振動の減衰で歯打ち音は車室内に伝播する前に小さくなり、乗員に不快感を与える音の発生を抑えることができる。

さらに、本実施の形態のディスク１６ａ、１６ｂはかみ合い部にかけて延びており、ウォームホイール４が回転する間、ディスク１６ａ、１６ｂの一部がウォーム３の歯５と摺接する。ディスク１６ａ、１６ｂは着脱可能に取り付けられており、保守点検においてディスク１６ａ、１６ｂで表面の摩耗が確認されたならば、消耗したディスク１６ａ、１６ｂをウォームホイール４から取り外して新しいディスクと交換することができる。

なお、本実施の形態ではディスク１６ａ、１６ｂの好ましい材料としてポリウレタンエラストマーを説明したが、これに代えて、ディスク１６ａ、１６ｂは塩ビ系エラストマー、エステル系エラストマー、アミド系エラストマー、オレフィン系エラストマーなど各種のエラストマーを使用してもよい。

本発明による電動パワーステアリング装置を示すもので、（ａ）は出力シャフトにウォーム減速機を連結している電動パワーステアリング装置の要部を示す断面図、（ｂ）は締結部材で固着したディスクを示す断面図である。 本発明によるディスクの平面図である。 本発明によるウォーム減速機を示す断面図である。

符号の説明

１… ウォーム減速機
３… ウォーム
４… ウォームホイール
５、６… 歯
１１… 出力シャフト
１３… 入力シャフト
１４… トーションバー
１６ａ、１６ｂ… ディスク
１７… 小ねじ

Claims (4)

1. 電動モータと連結され、軸方向にら線状に刻設される歯を有するウォームと、周方向に刻設される複数の歯を有するウォームホイールとを備え、前記ウォームの歯と前記ウォームホイールの歯とがかみ合って前記電動モータから与えられる動力を前記ウォームホイールと結ぶ出力軸に伝達するようにしたウォーム減速機において、前記ウォームホイールの少なくとも一側に前記ウォームホイールの歯先よりも大径の壁材を設けたことを特徴とするウォーム減速機。
2. 前記壁材が前記ウォームホイールの側面に設けられる弾性材料からなるディスクで構成されることを特徴とする請求項１記載のウォーム減速機。
3. 前記ディスクが前記ウォームホイールの側面に着脱自在に取り付けられることを特徴とする請求項２記載のウォーム減速機。
4. ステアリングホイールに印加された操舵トルクをトルクセンサにより検知してこの検知した操舵トルクに対応して電動モータから補助操舵トルクを発生し、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のウォーム減速機により減速して操舵機構の出力軸に伝達することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
   
   

Images