JP2012102799A - ウォーム減速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ウォーム減速装置において、ウォームを支持する軸受をウォームホイールとの干渉を避けながらウォーム歯に接近して配置することができるようにするとともに、芯出しが容易な形状とする。
【解決手段】 ハウジング２と、ハウジングに軸受１２を介して回転可能に支持されるとともに電動モータ５の出力軸７に連結したウォーム３と、ハウジングに回転可能に支持されるとともにウォーム歯９に噛み合ったウォームホイール４とを有するウォーム減速装置１であって、軸受は、ウォームの外周面に接する円筒状の内輪２１と、ハウジングに支持された円筒状の外輪２２と、内輪と外輪との間に支持された転動体２３とを備えた転がり軸受であり、外輪は、その外周部のウォームホイール側を向く一部分に切り欠き２５を有する一方、外周部の他の部分は円周面２６に形成されていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ウォーム減速装置に係り、例えば、電動パワーステアリング装置において電動モータの駆動力を操舵軸に伝達する減速機として使用されるものである。

ウォームおよびウォームホイールからなるウォーム減速装置は、１段で大きな減速比が得られるため、電動パワーステアリング装置等の様々な装置に使用されている。例えば、電動パワーステアリング装置等においては、ウォーム減速装置のウォームが電動モータの出力軸に連結され、ウォームホイールがウォームに噛み合うとともに操舵軸に連結されており、電動モータの駆動力が減速して操舵軸に伝達される。

電動パワーステアリング装置等の比較的入力が大きな装置に使用されるウォーム減速装置は、ウォームおよびウォームホイールの摩耗やクリープが問題となる。これらの問題を解決するためには、ウォームの撓みを抑制し、ウォームおよびウォームホイールの噛み合いを適切な状態に維持する必要がある。通常、ウォームは、ウォーム歯の両側が一対の軸受を介してハウジングに支持されているため、それらの軸受間の距離を短くすることにより、ウォームの撓みを抑制することができる。しかしながら、ウォーム歯の付近にはウォームホイールが存在するため、軸受間の距離を制限なく短縮することはできない。

このような問題に対して、例えばウォームを支持するために、外周部が多角形に形成された外輪（アウタレース）を備えた転がり軸受（例えば、特許文献１）を使用すると、環状の外輪を有する転がり軸受を使用した場合よりも、外輪とウォームホイールとの干渉が避けられ、両軸受間の距離を短縮できる。

特開２００９−２１３１８９号公報

しかしながら、外輪の外周部が多角形に形成された軸受は、外周部を多角形とする際の加工精度やハウジングに形成する軸受支持部の加工精度を高めることが困難であるため、ウォームに芯ずれを生じさせる虞がある。ウォームの芯ずれは、異音の発生をはじめ、ウォームおよびウォームホイールの偏摩耗やクリープの原因となる。

本発明は、以上の背景を鑑みてなされたものであって、ウォーム減速装置において、ウォームを支持する軸受をウォームホイールとの干渉を避けながらウォーム歯に接近して配置することができるようにするとともに、芯出しが容易な形状とすることを課題とする。

上記課題を解決するために、ハウジング（２）と、前記ハウジングに軸受（１２）を介して回転可能に支持されるとともに電動モータ（５）の出力軸（７）に連結したウォーム（３）と、前記ハウジングに回転可能に支持されるとともに前記ウォームのウォーム歯（９）に噛み合ったウォームホイール（４）とを有するウォーム減速装置（１）であって、前記軸受は、前記ウォームの外周面に接する円筒状の内輪（２１）と、前記ハウジングに支持された円筒状の外輪（２２）と、前記内輪と前記外輪との間に支持された転動体（２３）とを備えた転がり軸受であり、前記外輪は、その外周部の前記ウォームホイール側を向く一部分に切り欠き（２５）を有する一方、前記外周部の他の部分は円周面（２６）に形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、軸受は切り欠きの分だけウォームホイールとの干渉を避けることができるため、軸受をウォーム歯に近接させて配置することができる。また、軸受の外輪は精度良く形成することが可能な円周面を有するため、この円周面を基準として軸受をハウジングに対して支持させることができ、芯出しが容易である。

本発明の他の側面は、前記軸受は、前記ウォームの軸線方向において、前記ウォーム歯の両側にそれぞれ設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、ウォームをハウジングに対して確実に支持することができる。

本発明の他の側面は、前記切り欠きは、前記外輪の外周面上の同一円周上における２点を結ぶ弦を含む平面に形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、切り欠きの形状が簡素であり、形成が容易となる。

本発明の他の側面は、前記ハウジングは、前記切り欠きが前記ウォームホイール側を向く状態で前記外輪を回転不能に受容する軸受支持孔（３３）を備えることを特徴とする。

この構成によれば、外輪の軸線回りの回転が規制され、切り欠きが常にウォームホイール側を向くようになる。

以上の構成によれば、ウォーム減速装置において、ウォームを支持する軸受をウォームホイールとの干渉を避けてウォーム歯に接近して配置することができるとともに、軸受の芯出しを容易にすることができる。

実施形態に係るウォーム減速装置を示す断面図 実施形態に係るウォーム減速装置の要部拡大断面図 実施形態に係る軸受の側面図 （Ａ）変形実施形態に係るウォーム減速装置の要部拡大断面図、（Ｂ）変形実施形態に係る軸受の側面図

以下、図面を参照して、本発明を電動パワーステアリング装置の電動モータの出力を操舵軸に伝達する減速機に適用した一実施形態を詳細に説明する。

図１に示すように、ウォーム減速装置１は、ギヤハウジング２の内部に互いに噛み合うウォーム３およびウォームホイール４を備えている。ギヤハウジング２には電動モータ５のモータハウジング（ヨーク）６がボルト締めされるともに、電動モータ５の出力軸７がギヤハウジング２の内部へと突出している。

ウォーム３は、その軸線方向における中間部にウォーム歯９を有し、ウォーム歯９の両側に軸部１０を有している。ウォーム３は、両軸部１０において、それぞれ軸受１２を介してギヤハウジング２に回転可能に支持されている。ウォーム３の一方の軸部１０は、電動モータ５の出力軸７に同軸かつ一体回転可能に連結されている。

ウォームホイール４は、ギヤハウジング２に回転可能に支持され、その外周部における歯部１５においてウォーム歯９に噛み合っている。ウォームホイール４の中心部には軸線方向に貫通する操舵軸挿通孔１６が形成されており、自動車の操舵軸１７はウォームホイール４と一体回転可能に操舵軸挿通孔１６に挿通されている。電動モータ５の回転力は、ウォーム減速装置１を介して減速され、操舵軸１７に伝達される。

両軸受１２は、円筒状の内輪（インナレース）２１と、内輪２１を同軸に囲むように配置される円筒状の外輪（アウタレース）２２と、内輪２１と外輪２２との間に介装された複数のボール２３とを備えたラジアル玉軸受である。図３に特に示すように、外輪２２の外周部であって、円周方向においてウォームホイール４側を向く一部分には、切り欠き２５が形成されている。切り欠き２５は、外輪２２の外形をなす円周面２６を外挿した周面よりも径方向内側に距離Ｒ窪んだ部分であって、外輪２２の外周円上の２点を結ぶ弦と、外輪２２の軸線と平行な直線とを含む平面に形成されている。外輪２２は、切り欠き２５によって、径方向における厚みが薄くなっているが、切り欠き２５は外輪２２の内周面２７には達しないようになっている。これにより、外輪２２の内周面２７は円周面が維持されており、ボール２３の転動が阻害されることはない。なお、外輪２２の外周部において、切り欠き２５が占める部分は１／４程度であり、他の大部分は円周面２６となっている。

両軸受１２の内輪２１の内孔３１には、ウォーム３の各軸部１０が、がたのない状態で挿入される。両軸受１２の外輪２２は、ギヤハウジング２に形成された軸受支持孔３３に圧入される。軸受支持孔３３は、外輪２２の外周部と略同一の輪郭を有し、外輪２２をがたのない状態で、回転不能に受容する。各軸受１２は、ウォームホイール４と接触しない範囲で、各軸受間の距離が可能な限り小さくなるように配置されている。

以上のように構成したウォーム減速装置１では、ウォーム歯９の両側を支持する各軸受１２の外輪２２のウォームホイール４側を向く部分に切り欠き２５が形成されているため、切り欠き２５の分だけ軸受１２とウォームホイール４との干渉を避けつつ、各軸受１２をウォーム歯９側へと寄せて配置することができる。図２に示すように、本実施形態に係る軸受１２は、切り欠き２５を有さない場合の軸受１００（仮想線で示す）よりもウォーム歯９側へと距離Ｄ寄せて配置することができる。これにより、両軸受１２間の距離が短くなるため、ウォーム３の撓みを抑制することができるとともに、ウォーム３とウォームホイール４との噛み合い状態を適切な状態に維持することができ、ウォーム３およびウォームホイール４の偏摩耗やクリープを抑制することができる。

また、外輪２２は、切り欠き２５が形成された部分を除いて、大部分が円周面２６となっているため、この円周面２６を基準とすることによって芯出しを容易にすることができる。

また、外輪２２は切り欠き２５によって一部が薄肉となっているが、軸受１２がウォーム３から受ける荷重の向きはウォームホイールから離間する方向であり、切り欠き２５が形成された部分は、円周部２６に比べて受ける荷重が小さくなっているため、強度が他の部分に比べて低下していても問題は生じない。

次に上述した実施形態に係る外輪２２の切り欠き２５の形状を変更した変形実施形態について説明する。図４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、変形実施形態に係る切り欠き４１は、外輪２２の外周部であって、円周方向においてウォームホイール４側を向く部分であり、かつ外輪２２のウォームホイール４側を向く端部から軸線方向における中間部に到る部分に形成されている。切り欠き４１は、外輪２２の軸線方向に対して傾斜したテーパ面に形成されており、外輪２２の軸線方向における一端から中間部に進むにつれて窪み量が小さくなっている。換言すると、外輪２２の軸線方向における一端から中間部に進むにつれて外輪２２の径方向厚みが大きくなっている。

このように、外輪２２の内で、ウォームホイール４に最も近接する部分のみ切り欠き４１を設けることで、外輪２２の剛性低下を最小限に抑えつつ、ウォームホイール４との干渉を避けることができる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、切り欠き２５，４１は平面に形成するのみでなく、例えば凸状または凹状となる曲面に形成してもよいし、段部または溝部としてもよい。また、本発明において使用される軸受は、玉軸受に限られず、公知のころ軸受や針軸受であってもよい。

１…ウォーム減速装置、２…ギヤハウジング、３…ウォーム、４…ウォームホイール、５…電動モータ、６…モータハウジング、７…出力軸、９…ウォーム歯、１０…軸部、１２…軸受、１５…歯部、１６…操舵軸挿通孔、１７…操舵軸、２１…内輪、２２…外輪、２３…ボール、２５，４１…切り欠き、２６…外周面、２７…内周面、３１…内孔、３３…軸受支持孔

Claims (4)

1. ハウジングと、前記ハウジングに軸受を介して回転可能に支持されるとともに電動モータの出力軸に連結したウォームと、前記ハウジングに回転可能に支持されるとともに前記ウォームのウォーム歯に噛み合ったウォームホイールとを有するウォーム減速装置であって、
   前記軸受は、前記ウォームの外周面に接する円筒状の内輪と、前記ハウジングに支持された円筒状の外輪と、前記内輪と前記外輪との間に支持された転動体とを備えた転がり軸受であり、
   前記外輪は、その外周部の前記ウォームホイール側を向く一部分に切り欠きを有する一方、前記外周部の他の部分は円周面を呈することを特徴とするウォーム減速装置。
2. 前記軸受は、前記ウォームの軸線方向において、前記ウォーム歯の両側にそれぞれ設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のウォーム減速装置。
3. 前記切り欠きは、前記外輪の外周面上の同一円周上における２点を結ぶ弦を含む平面に形成されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のウォーム減速装置。
4. 前記ハウジングは、前記切り欠きが前記ウォームホイール側を向く状態で前記外輪を回転不能に受容する軸受支持孔を備えることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか１つの項に記載のウォーム減速装置。

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