JP2014083989A - ウォーム減速機 - Google Patents

Abstract

【課題】ウォーム軸にアライメント不良がある場合に異音を発生させることにより運転者に異常を知らせることができるウォーム減速機を提供する。
【解決手段】ウォーム軸１８の電動モータと反対側の第２の端部１８ｂの先端面３４と、対向するハウジング１８ａの底部１７ｂの内面３５との間にウォーム軸１８の位置ずれが生じたときに接触する規制部３１が設けられている。規制部３１には、先端面３４に薄肉板状のプレート部３２と内面３５に円錐形状の突起部３３とがそれぞれ軸方向に対向して延出し、所定量の隙間ｄを有して固着されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、ウォーム減速機に関するものである。

従来、自動車用の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）には減速機が用いられている。例えば、コラムタイプＥＰＳでは、電動モータの出力軸の回転をウォーム軸およびウォームホイールを介して減速することで、電動モータの出力を増幅して舵取機構に伝達し、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。上記の減速機において、例えば、悪路を走行した場合、路面からの逆入力によりウォーム軸とウォームホイールとの噛み合い部分のバックラッシに起因した歯打ち音が発生することがある。

そこで、ウォーム軸の一端を支持する軸受を径方向ウォームホイール側に進退自在とし、薄肉の板金からなる環状の板ばねを軸受の外輪の外周に被せ、ウォーム軸の一端を径方向ウォームホイール側に付勢することで、ウォーム軸およびウォームホイールの芯間距離を自動的に調整してバックラッシを少なくすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−４４４３０号公報

この種のウォーム減速機において、ステアリングシャフトに所定値以上の過荷重が付加されたとき（例えば、転舵輪が縁石等に衝突する等）、ウォーム減速機のアライメント不良、すなわち、軸ずれ、傾きなどが生じて、ウォーム軸とウォームホイールとの正常な噛み合い状態が保たれなくなる可能性がある。しかしながら、付加される荷重の程度により軽度の衝突では、ウォーム軸の移動によって衝突が緩和され運転者が異常に気づき難い場合がある。このため、その後の操舵時において、このような異常状況を事前に運転者に的確に知らせる（警告）ことができない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ウォーム軸にアライメント不良がある場合に異音を発生させることにより運転者に異常を知らせることができるウォーム減速機を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載のウォーム減速機は、ステアリングシャフトに負荷されるトルクに応じて駆動される操舵補助用の電動モータと、前記ステアリングシャフトに接続されたウォームホイールと、前記ウォームホイールに係合するウォーム軸と、前記電動モータ、前記ウォームホイールおよび前記ウォーム軸を収容するハウジングと、前記ウォーム軸の第１端部を前記ハウジングに支持する第１軸受と、前記ウォーム軸の第２端部を弾性部材を介して前記ハウジングに支持する第２軸受と、を備え、前記ウォーム軸のアライメントがずれたときに、前記第２端部の先端面と、前記先端面に対向する前記ハウジングの底部内面との間に設けた規制部が接触することを要旨とする。

上記構成によれば、ウォーム軸のアライメント不良、すなわち位置ずれが生じたときに、ウォーム軸の電動モータと反対側の第２端部の先端面と、この先端面に対向するハウジングの底部内面との間に設けた規制部がウォーム軸の第２端部の径方向への移動を規制して、ウォーム軸が回転したときに規制部が接触して異音を発生させるので、運転者にウォーム減速機の異常を知らせることができる。その結果、さらなるウォーム減速機の異常磨耗等の不具合を防止することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のウォーム減速機において、前記規制部は、前記第２端部の前記先端面に設けられたプレート部と、前記ハウジングの前記底部内面に設けられた突起部とが所定量の隙間を有して互いに同軸的に対向して配置されていることを要旨とする。上記構成によれば、ウォーム減速機のウォーム軸が位置ずれした場合の操舵時に、ウォーム軸の第２端部の先端面に固着させたプレート部と、対向するハウジングの底部内面に固着させた突起部とがウォーム軸が回転したときに接触することにより異音が発生し、運転者にウォーム減速機の異常を知らせることができる。

本発明によれば、ウォーム軸にアライメント不良がある場合に異音を発生させることにより運転者に異常を知らせることができるウォーム減速機を提供できる。

本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図。 本発明の一実施形態に係るウォーム減速機の構成を示す部分断面図。 図２のウォーム軸第２端部とハウジング底部間の規制部のＹ−Ｙ方向の拡大断面図。 （ａ）は、図３の矢印Ａ方向から見たウォーム軸端部先端面の正面図、（ｂ）は、図３の矢印Ｂ方向から見たハウジング底部内面の正面図。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置１の概略構成を示す模式図である。図１に示すように、電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール２等の操舵部材に連結しているステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３に自在継手４を介して連結される中間軸５と、中間軸５に自在継手６を介して連結されるピニオン軸７と、ピニオン軸７の端部近傍に設けられたピニオン歯７ａに噛み合うラック歯８ａを有して自動車の左右方向に延びる転舵軸としてのラックバー８とを有している。ピニオン軸７およびラックバー８により、ラックアンドピニオン式ギヤユニットからなる操舵装置Ａが構成されている。

ラックバー８は車体に固定されるラックハウジング９内に図示しない複数の軸受を介して直線往復動自在に支持されている。ラックバー８の両端部はラックハウジング９の両側へ突出し、各端部にはそれぞれタイロッド１０が結合されている。各タイロッド１０は対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する転舵輪１１に連結されている。ステアリングホイール２が操作されてステアリングシャフト３が回転されると、この回転がピニオン歯７ａおよびラック歯８ａによって、自動車の左右方向に沿ってのラックバー８の直線運動に変換される。これにより、転舵輪１１の転舵が達成される。

ステアリングシャフト３は、ステアリングホイール２に連なる入力側のアッパーシャフト３ａと、ピニオン軸７に連なる出力側のロアーシャフト３ｂとに分割されており、これらアッパーおよびロアーシャフト３ａ，３ｂはトーションバー１２を介して同一の軸線上で相対回転可能に互いに連結されている。

トーションバー１２を介するアッパーおよびロアーシャフト３ａ，３ｂ間の相対回転変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサ１３が設けられており、このトルクセンサ１３のトルク検出結果は、ＥＣＵ（電子制御ユニット）１４に与えられる。ＥＣＵ１４では、トルク検出結果や図示しない車速センサから与えられる車速検出結果等に基づいて、駆動回路１５を介して操舵補助用の電動モータ１６を駆動制御する。電動モータ１６の出力回転が伝動装置としてのウォーム減速機１７を介して減速されてピニオン軸７に伝達され、ラックバー８の直線運動に変換されて、操舵が補助される。

ウォーム減速機１７は、電動モータ１６により回転駆動される、駆動ギヤとしてのウォーム軸１８と、このウォーム軸１８に噛み合うとともにステアリングシャフト３のロアーシャフト３ｂに一体回転可能に連結されている、従動ギヤとしてのウォームホイール１９を備えている。

次に、図２は、本発明の一実施形態に係るウォーム減速機１７の構成を示す部分断面図である。図２に示すように、ウォーム軸１８は電動モータ１６の出力軸２０と同軸上に配置されている。ウォーム軸１８は、その軸長方向に離隔する第１および第２の端部１８ａ，１８ｂを有し、第１および第２の端部１８ａ，１８ｂ間の中間部に歯部１８ｃを有している。

ウォームホイール１９は、ステアリングシャフト３のロアーシャフト３ｂの軸方向中間部に一体回転可能にかつ軸方向移動不能に連結されている。ウォームホイール１９は、ロアーシャフト３ｂに一体回転可能に結合される環状の芯金１９ａと、芯金１９ａの周囲を取り囲み外周に歯部１９ｃを形成した合成樹脂部材１９ｂとを備えている。芯金１９ａは、例えば、合成樹脂部材１９ｂの樹脂成形時に金型内にインサートされるものである。

ウォーム軸１８の第１の端部１８ａと電動モータ１６の出力軸２０の対向端部とは、動力伝達継手２１を介して同軸上に動力伝達可能に連結されている。ウォーム軸１８の第１および第２の端部１８ａ，１８ｂは、対応する第１および第２の軸受２２，２３をそれぞれ介してウォーム減速機１７のハウジング１７ａに回転自在に支持されている。第１および第２の軸受２２，２３は、例えば、玉軸受により構成されている。

第１および第２の軸受２２，２３の各内輪２４，２５が、ウォーム軸１８の第１および第２の端部１８ａ，１８ｂに一体回転可能に圧入嵌合により固定されている。各内輪２４，２５はそれぞれウォーム軸１８の対応する互いに逆向きの位置決め段部１８ｄ，１８ｅに当接している。第１および第２の軸受２２，２３の各外輪２６，２７は、ウォーム減速機１７のハウジング１７ａの対応する軸受保持孔２８，２９に保持されている。

第２の軸受２３のための軸受保持孔２９は、第２の軸受２３を、ウォーム軸１８とウォームホイール１９の中心間距離Ｄ１（ウォーム軸１８の回転中心Ｃ１とウォームホイール１９の回転中心Ｃ２との距離に相当）が長短する方向Ｘ１，Ｘ２に偏倚可能に保持することのできる支持孔に形成されている。軸受保持孔２９の内周面と第２の軸受２３の外輪２７の外周面との間に、環状の付勢部材としての湾曲板ばね３０が介在している。湾曲板ばね３０は、第２の軸受２３を上記中心間距離Ｄ１が短くなる方向Ｘ２に付勢している。

また、ウォーム軸１８の電動モータ１６と反対側の第２の端部１８ｂとハウジング１７ａの底部との間に、所定量の隙間を有して対向する部材を設けた規制部３１が形成されている。この規制部３１は、ウォーム減速機１７のアライメントのずれが発生し、例えば、軽度の車両衝突等により軸受２３が抜けかけてウォーム軸１８が位置ずれした場合に、その後の操舵において、ウォーム軸１８が回転することにより規制部３１内の部材同士が接触する。

次に、図３は、図２のウォーム軸１８の第２端部１８ｂとハウジング１７ａの底部１７ｂ間の規制部３１のＹ−Ｙ方向の拡大断面図、図４（ａ）は、図３の矢印Ａ方向から見たウォーム軸１８端部の先端面３４の正面図、図４（ｂ）は、図３の矢印Ｂ方向から見たハウジング１７ａ底部の内面３５の正面図である。図３および図４（ａ）に示すように、薄肉板状のプレート部３２がハウジング１７ａの底部１７ｂに軸方向に複数個（本実施形態では、２個）延出してウォーム軸１８の第２の端部１８ｂの先端面３４に固着されている。また、図３および図４（ｂ）に示すように、円錐形状の突起部３３がウォーム軸１８の第２の端部１８ｂに軸方向に複数個（本実施形態では、２個）延出してハウジング１７ａの底部１７ｂの内面３５に固着されている。プレート部３２および突起部３３は、金属部材により形成されており、軸方向に所定量の隙間ｄを有して互いに対向している。そして、軸受２３がウォーム軸１８の第２の端部１８ｂから抜けかけて、アライメントがずれた（例えば、径方向へかたより）時点で、ウォーム軸１８が回転することによりプレート部３２が突起部３３に接触するようになっている。

次に、上記のように構成された本実施形態であるウォーム減速機１７の作用および効果について説明する。

上記構成によれば、ウォーム軸１８の電動モータ１６と反対側の第２の端部１８ｂの先端面３４と、ウォーム軸１８に対向するハウジング１７ａの底部１７ｂの内面３５との間に、ウォーム軸１８の径方向への移動を規制する規制部３１が設けられている。規制部３１には、ウォーム軸１８側先端面３４に薄肉板状のプレート部３２と、ハウジング１７ａ側内面３５に円錐形状の突起部３３とがともに金属部材により形成され、それぞれ軸方向に対向して延出し、所定量の隙間ｄを有して固着されている。

これにより、ウォーム減速機１７のウォーム軸１８が径方向に偏って位置ずれした場合にウォーム軸１８の先端面３４に取り付けられたプレート部３２と、ウォーム軸１８に対向するハウジング１７ａの底部１７ｂの内面３５に設置された突起部３３とがウォーム軸１８が回転したときに接触する。この接触により異音が発生し、運転者にウォーム減速機１７の異常を事前に知らせることができる。その結果、ウォーム減速機１７回りの更なる異常磨耗等の不具合を未然に防止することができる。また、上記隙間ｄを調整する工程を設けることにより、製造ラインにおいてギヤの組付精度のばらつきをあらかじめ検出することができる。

以上のように、本実施形態によれば、ウォーム軸にアライメント不良がある場合に異音を発生させることにより運転者に異常を知らせることができるウォーム減速機を提供できる。

以上、本発明に係る一実施形態について説明したが、本発明はさらに他の形態で実施することも可能である。

上記実施形態では、ともに金属部材により形成されたプレート部３２と突起部３３とをウォーム軸１８の第２の端部１８ｂとハウジング１７ａの底部１７ｂとに設けて接触するようにしたが、これに限らず、異音を発生させる他の部材（例えば、合成樹脂部材など）で形成されていてもよい。

上記実施形態では、形状も板状のプレートと円錐形状の突起に限らず、他の形状に形成されていてもよく、また、プレートと突起が逆に配置されていてもよい。また、プレートおよび突起の個数も各２個としたが、これに限らず、個数を増やして配置してもよい（例えば、プレートを９０度間隔で４個）。

上記実施形態では、ウォーム減速機１７を電動パワーステアリング装置１のいわゆるコラムアシストタイプに適用したステアリングギヤ（舵取装置）を例に挙げて説明したが、これに限らず、ピニオンアシストタイプやラックアシストタイプの電動パワーステアリング装置に適用してもよいし、他の装置のギヤ機構として用いてもよい。また、軸受２３としてすべり軸受を用いてもよいし、伝動装置の減速機として、他のギヤ機構を用いてもよい。

１：電動パワーステアリング装置、２：ステアリングホイール、
３：ステアリングシャフト、４，６：自在継手、５：中間軸、７：ピニオン軸、
８：ラックバー、９：ラックハウジング、１０：タイロッド、１１：転舵輪、
１２：トーションバー、１３：トルクセンサ、１４：ＥＣＵ、１５：駆動回路、
１６：電動モータ、１７：ウォーム減速機、１７ａ：減速機ハウジング、
１７ｂ：ハウジング底部、１８：ウォーム軸、１８ａ，１８ｂ：第１，第２の端部、
１９：ウォームホイール、２０：モータ出力軸、２１：動力伝達継手、
２２，２３：軸受、２４，２５：内輪、２６，２７：外輪、２８，２９：軸受保持孔、
３０：湾曲板ばね、３１：規制部、３２：プレート部、３３：突起部、
３４：第２端部先端面、３５：底部内面、
Ａ：舵取装置（ラックアンドピニオン式ギヤユニット）、ｄ：隙間

Claims (2)

1. ステアリングシャフトに負荷されるトルクに応じて駆動される操舵補助用の電動モータと、
   前記ステアリングシャフトに接続されたウォームホイールと、
   前記ウォームホイールに係合するウォーム軸と、
   前記電動モータ、前記ウォームホイールおよび前記ウォーム軸を収容するハウジングと、
   前記ウォーム軸の第１端部を前記ハウジングに支持する第１軸受と、
   前記ウォーム軸の第２端部を弾性部材を介して前記ハウジングに支持する第２軸受と、を備え、
   前記ウォーム軸のアライメントがずれたときに、前記第２端部の先端面と、前記先端面に対向する前記ハウジングの底部内面との間に設けた規制部が接触することを特徴とするウォーム減速機。
2. 請求項１に記載のウォーム減速機において、
   前記規制部は、前記第２端部の前記先端面に設けられたプレート部と、前記ハウジングの前記内面に設けられた突起部とが所定量の隙間を有して互いに同軸的に対向して配置されていることを特徴とするウォーム減速機。

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