JP2015157610A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コスト化を図りつつ、ウォームギアおよびウォームホイールの噛合部におけるグリス付着量の低減を抑制可能な電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】モータにより回転するウォームギア３と、ウォームギア３と噛合し、ステアリングシャフトにアシスト力を伝達するウォームホイール２と、ウォームギア３、ウォームホイール２およびグリスを収容するハウジング５と、を備えた電動パワーステアリング装置Ａ１であって、ハウジング５は、ウォームホイール２の軸方向ｘにおいて対向する内壁部５Ａ，５Ｂを有し、内壁部５Ａ，５Ｂのうち軸方向ｘ視においてウォームギア３およびウォームホイール２の噛合部と重なる領域にはウォームギア３の軸方向ｙに並ぶグリス戻し溝５３Ａ，５３Ｂが設けられ、各グリス戻し溝５３Ａ，５３Ｂは、軸方向ｘ，ｙの両方に直角な方向に延び、軸方向ｘに対して傾斜する傾斜面５３１，５３３を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、自動車の電動パワーステアリング装置に関する。

従来、ステアリングホイールの操舵力を軽減するためのパワーステアリング装置として、モータを駆動源とした電動パワーステアリング装置が使用されている。電動パワーステアリング装置は、一般に、モータの回転トルクを、ウォームギアおよびウォームホイールからなる減速機構により増力してステアリングシャフトに付与し、運転者のステアリング操作をアシストするものである。

ウォームギアおよびウォームホイールは、ハウジングに収容されており、このハウジングには、潤滑剤としてのグリスが充填されている。当該グリスは、ウォーム減速機構（ウォームギアおよびウォームホイール）の噛合部における摩耗の低減や発熱の低減の役割を担う。

ウォームギアおよびウォームホイールの噛合部に付着するグリスは、ウォームギアの軸心周りの回転にともない、ウォームホイールの歯筋方向に押し出される。そうすると、ウォームギアおよびウォームホイールの噛合部におけるグリスの付着量が減少し、摩耗の低減や発熱の低減といったグリス本来の作用が低下してしまうという問題があった。

ウォームギアおよびウォームホイールの噛合部におけるグリス付着量低減の対策として、ウォームホイールにグリス戻し機構をもたせた構成が知られている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１において、同文献の図２〜図７に示されるように、ウォームホイール（６２）に設けられるグリス戻し機構（７）は、当該ウォームホイール（６２）の軸方向の一端（下端部）に取り付けられた円環状のグリス保持板（７１）を備え、このグリス保持板（７１）の外周近傍には、ウォームギア（６１）の歯形部（６１ｂ）間に進入し得る複数の噛合部（７３）が周方向に並んで立設されている。このようなグリス保持板（７１）がウォームホイール（６２）に取り付けられた構成によれば、ウォームギアおよびウォームホイールの噛合部におけるグリス付着量低減を抑制することができる。

しかしながら、上記のように、ウォームホイール（６２）に対して、複数の噛合部（７３）が立設されたグリス保持板（７１）を取り付けた構成によれば、ウォーム減速機構に係る部品点数が多くなり、また、グリス保持板（７１）を精度よく取り付けることが求められるので、コスト上昇を招くことになる。

特開２００９−２４８７２４号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、低コスト化を図りつつ、ウォームギアおよびウォームホイールの噛合部におけるグリス付着量の低減を抑制するのに適した電動パワーステアリング装置を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を採用した。

本発明によると、モータにより回転させられるウォームギアと、このウォームギアと噛合し、ステアリングシャフトにアシスト力を伝達するウォームホイールと、上記ウォームギアおよび上記ウォームホイールを収容するとともにグリスが収容されるハウジングと、を備えた、電動パワーステアリング装置であって、上記ハウジングは、上記ウォームホイールの軸方向である第１方向において対向する一対の内壁部を有し、上記一対の内壁部の各々のうち上記第１方向視において上記ウォームギアおよび上記ウォームホイールの噛合部と重なる領域には、上記ウォームギアの軸方向である第２方向に並ぶ複数のグリス戻し溝が設けられており、上記各グリス戻し溝は、概して上記第１方向および上記第２方向のいずれにも直角である第３方向に延びており、上記第３方向に直角である断面において、少なくとも１つの内面が上記第１方向に対して傾斜する傾斜面である、電動パワーステアリング装置が提供される。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明に係る電動パワーステアリング装置の一例を概略的に示す断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う部分断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う部分断面図である。 図１に示す電動パワーステアリング装置の作用を説明するための図３と同様の図である。 本発明に係る電動パワーステアリング装置の他の例を概略的に示す断面図である。 図５に示す電動パワーステアリング装置の作用を説明するための図５と同様の図である。 グリス戻し溝が第３方向において延びる態様を簡略化して表した図である。

以下、本発明の好ましい実施形態につき、図面を参照しつつ具体的に説明する。

図１は、自動車に搭載された、本発明に係る電動パワーステアリング装置の一部を概略的に示す断面図である。図１に示された電動パワーステアリング装置Ａ１は、ステアリングシャフト１に装着された環状のウォームホイール２と、ウォームホイール２と噛合するウォームギア３とを、備え、アシスト用モータ４の回転駆動力がウォームギア３およびウォームホイール２によるウォーム減速機構を介してステアリングシャフト１に伝達されるように構成されている。ステアリングシャフト１は、図示しないステアリングホイールに連結されている。ウォームホイール２およびウォームギア３は、ハウジング５の内部に収容されている。なお、図１は、ステアリングシャフト１の軸心に垂直な平面で切断した状態を表す。

より具体的には、本実施形態において、ステアリングシャフト１には、円環状とされた金属製のベース部材６が外嵌固定されている。このベース部材６にウォームホイール２が外嵌されており、ベース部材６およびウォームホイール２が一体となっている。

ウォームホイール２は、例えば所定の強度を有する樹脂材料からなり、外周部にウォームギア３の歯面と噛み合う歯面が形成されている。ウォームギア３は、例えば所定の強度を有する金属材料からなり、外周部にウォームホイール２の歯面と噛み合う螺旋状の歯面が形成されている。ウォームギア３を保持するウォーム軸３１は、軸方向の両端部が軸受５１，５２を介してハウジング５に回転可能に支持されている。ウォーム軸３１の軸方向一端部は、アシスト用モータ４の出力軸４１に連結されている。

ハウジング５は、ウォームギア３およびウォームホイール２を、それぞれ所定の軸心周りに回転可能に支持している。ウォームホイール２は、ベース部材６を介してステアリングシャフト１と一体となっており、このステアリングシャフト１が軸受（図示略）を介してハウジング５に回転可能に支持されている。

ハウジング５の内部には、潤滑剤としてのグリス（図示略）が充填されている。グリスは、主にウォームギア３およびウォームホイール２の噛合部における摩耗の低減や発熱の低減の役割を担い、比較的に粘性の高いものが用いられる。

図２に示すように、ハウジング５は、ウォームホイール２の軸方向ｘ（第１方向）において対向する一対の内壁部５Ａ，５Ｂを有する。内壁部５Ａ，５Ｂの各々は、ウォームホイール２の側面に対して所定の間隔を隔てている。

図１〜図３に示すように、ウォームホイール２の軸方向ｘ視において、ウォームギア３およびウォームホイール２の噛合部と重なる領域には、複数のグリス戻し溝５３が設けられている。本実施形態では、図１および図２に示した領域Ｓ（破線ハッチングで示す）に複数のグリス戻し溝５３が設けられている。

図３に示すように、複数のグリス戻し溝５３は、一方の内壁部５Ａに設けられた複数のグリス戻し溝５３Ａと他方の内壁部５Ｂに設けられた複数のグリス戻し溝５３Ｂとからなる。複数のグリス戻し溝５３Ａおよび複数のグリス戻し溝５３Ｂは、それぞれ、ウォームギア３の軸方向ｙ（第２方向）に並んでいる。本実施形態において、各グリス戻し溝５３Ａ，５３Ｂは、ウォームホイール２の軸方向ｘおよびウォームギア３の軸方向ｙのいずれにも直角である方向ｚ（第３方向）に沿って一様に延びており、方向ｚに直角である断面において略三角形状とされている。これらグリス戻し溝５３Ａ，５３Ｂの配列ピッチは、ウォームギア３の溝ピッチとほぼ同じである。グリス戻し溝５３Ａ，５３Ｂの内面には、傾斜面５３１，５３３が形成されている。傾斜面５３１，５３３は、各々、方向ｚに直角である断面において、軸方向ｘに対して傾斜している。

内壁部５Ａに設けられたグリス戻し溝５３Ａの傾斜面５３１は、図３において図中右方に向かうにつれてウォームホイール２に近づくように傾斜している。グリス戻し溝５３Ａの内面は、傾斜面５３１と、この傾斜面５３１の縁から軸方向ｘに沿う平面５３２とによって構成されている。内壁部５Ｂに設けられたグリス戻し溝５３Ｂの傾斜面５３３は、図中左方に向かうにつれてウォームホイール２に近づくように傾斜している。グリス戻し溝５３Ｂの内面は、傾斜面５３３と、この傾斜面５３３の縁から軸方向ｘに沿う平面５３４とによって構成されている。

詳細な図示は省略するが、ハウジング５は、例えばウォームホイール２の軸方向ｘやウォームホイール２の周方向において適宜分割された複数の部材を相互に連結することにより一体に組み付けられている。ハウジング５の適所には、グリスの外部への漏洩を防止するためのシール機構（図示略）が設けられている。また、上記の複数のグリス戻し溝５３については、例えばグリス戻し溝５３が形成された板材を内壁部５Ａ，５Ｂに取り付けることにより設けてもよいし、鋳造や切削加工等により内壁部５Ａ，５Ｂに直接設けてもよい。

上記構成の電動パワーステアリング装置Ａ１において、例えば自動車の走行中に運転者が図示しないステアリングホイール（ハンドル）をいずれかの方向に回転させると、その操舵トルクがセンサによって検出され、当該センサからの検出信号や車速データ等に基づいて、アシスト用モータ４が駆動させられる。

アシスト用モータ４の回転駆動力は、当該モータ４の出力軸４１からウォーム軸３１（ウォームギア３）に伝達され、ウォームギア３とウォームホイール２との噛合部を介して減速される。そして、ウォームホイール２と一体であるベース部材６を介して、ステアリングシャフト１に、ハンドルの回転方向と同方向のアシスト力が与えられ、ハンドルからの操舵トルクをアシストするようになっている。このため、運転者は、操舵を容易に行うことができる。

本実施形態の電動パワーステアリング装置Ａ１においては、ハウジング５の内壁部５Ａ，５Ｂのうちウォームギア３およびウォームホイール２の噛合部と重なる領域Ｓには、ウォームギア３の軸方向ｙに沿って並ぶ複数のグリス戻し溝５３が設けられている。ウォームギア３がその軸心周りに回転すると、ウォームギア３およびウォームホイール２の噛合部に付着するグリスは、ウォームホイール２の歯筋方向に押し出される。

ハンドルを右側に操舵すると、図３に示すように、ウォームギア３およびウォームホイール２の噛合部に付着するグリスは、点線矢印で示した図中下側に押し出される。押し出されたグリスは、近接する内壁部５Ａに設けられたグリス戻し溝５３Ａに順次収容される。ここで、グリス戻し溝５３Ａに順次押し込まれた粘性の高いグリスは、ウォームホイール２の移動方向である図中右側に引っ張られる力が作用し、実線矢印で示すように傾斜面５３１に沿ってガイドされて移動し、ウォームギア３およびウォームホイール２側に押し出される。その後、ウォームギア３およびウォームホイール２側に押し出されたグリスは、ウォームギア３等にも付着し、ウォームギア３およびウォームホイール２の噛合部に戻される。

また、ハンドルを左側に操舵すると、図４に示すように、ウォームギア３およびウォームホイール２の噛合部に付着するグリスは、点線矢印で示した図中上側に押し出される。押し出されたグリスは、近接する内壁部５Ｂに設けられたグリス戻し溝５３Ｂに順次収容される。ここで、グリス戻し溝５３Ｂに順次押し込まれた粘性の高いグリスは、ウォームホイール２の移動方向である図中左側に引っ張られる力が作用し、実線矢印で示すように傾斜面５３３に沿ってガイドされて移動し、ウォームギア３およびウォームホイール２側に押し出される。その後、ウォームギア３およびウォームホイール２側に押し出されたグリスは、ウォームギア３等にも付着し、ウォームギア３およびウォームホイール２の噛合部に戻される。

このように、本実施形態によれば、ウォームギア３およびウォームホイール２の噛合部からウォームホイール２の歯筋方向に押し出されたグリスは、ハウジング５の内壁部５Ａ，５Ｂに設けられたグリス戻し溝５３Ａ，５３Ｂの作用により、再びウォームギア３およびウォームホイール２の噛合部に戻され、当該噛合部におけるグリス付着量の低減を抑制することができる。また、ハウジング５にグリス戻し溝５３（５３Ａ，５３Ｂ）を設ける構成によれば、ウォーム減速機構（ウォームギア３およびウォームホイール２）の構成に何ら変更を加えることがないので、部品点数の増加等によるコスト上昇を回避することができ、低コスト化に適する。

図５は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の他の例を示す。同図は、図３と同様の断面で切断した断面図である。図５以降の図においては、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付しており、適宜説明を省略する。

図５に示した本実施形態の電動パワーステアリング装置Ａ２において、内壁部５Ａ，５Ｂに設けられたグリス戻し溝５３Ａ，５３Ｂは、各々の内面が２つの傾斜面によって構成される。各グリス戻し溝５３Ａの内面は、傾斜面５３５，５３６によって構成されている。各グリス戻し溝５３Ｂの内面は、傾斜面５３７，５３８によって構成されている。傾斜面５３５，５３６および傾斜面５３７，５３８は、各々、方向ｚに直角である断面おいて、軸方向ｘに対して傾斜している。

グリス戻し溝５３Ａの傾斜面５３５は、図５において図中右方に向かうにつれてウォームホイール２に近づくように傾斜している。一方、グリス戻し溝５３Ａの傾斜面５３６は、図中左方に向かうにつれてウォームホイール２に近づくように傾斜している。グリス戻し溝５３Ｂの傾斜面５３７は、図中左方に向かうにつれてウォームホイール２に近づくように傾斜している。一方、グリス戻し溝５３Ｂの傾斜面５３８は、図中右方に向かうにつれてウォームホイール２に近づくように傾斜している。

本実施形態の電動パワーステアリング装置Ａ２においては、ハンドルを右側に操舵すると、図５に示すように、ウォームギア３およびウォームホイール２の噛合部に付着するグリスは、点線矢印で示した図中下側に押し出される。押し出されたグリスは、近接する内壁部５Ａに設けられたグリス戻し溝５３Ａに順次収容される。ここで、グリス戻し溝５３Ａに順次押し込まれた粘性の高いグリスは、ウォームホイール２の移動方向である図中右側に引っ張られる力が作用し、実線矢印で示すように傾斜面５３５に沿ってガイドされて移動し、ウォームギア３およびウォームホイール２側に押し出される。その後、ウォームギア３およびウォームホイール２側に押し出されたグリスは、ウォームギア３等にも付着し、ウォームギア３およびウォームホイール２の噛合部に戻される。

また、ハンドルを左側に操舵すると、図６に示すように、ウォームギア３およびウォームホイール２の噛合部に付着するグリスは、点線矢印で示した図中上側に押し出される。押し出されたグリスは、近接する内壁部５Ｂに設けられたグリス戻し溝５３Ｂに順次収容される。ここで、グリス戻し溝５３Ｂに順次押し込まれた粘性の高いグリスは、ウォームホイール２の移動方向である図中左側に引っ張られる力が作用し、実線矢印で示すように傾斜面５３７に沿ってガイドされて移動し、ウォームギア３およびウォームホイール２側に押し出される。その後、ウォームギア３およびウォームホイール２側に押し出されたグリスは、ウォームギア３等にも付着し、ウォームギア３およびウォームホイール２の噛合部に戻される。

さらに、本実施形態では、グリス戻し溝５３Ａ（５３Ｂ）は、各々の内面が２つの傾斜面５３５，５３６（５３７，５３８）によって構成される。これにより、例えばハンドルを右側に操舵するときには、図５に示すように、グリス戻し溝５３Ｂについては、当該グリス戻し溝５３Ｂにある粘性の高いグリスは、ウォームホイール２の移動方向である図中右側に引っ張られる力が作用し、実線矢印で示すように傾斜面５３８に沿って移動し、ウォームギア３およびウォームホイール２側に引き出される。ウォームギア３およびウォームホイール２側に引き出された当該グリスは、ウォームギア３等にも付着し、ウォームギア３およびウォームホイール２の噛合部に戻される。一方、ハンドルを左側に操舵するときには、図６に示すように、グリス戻し溝５３Ａについては、当該グリス戻し溝５３Ａにある粘性の高いグリスは、ウォームホイール２の移動方向である図中左側に引っ張られる力が作用し、実線矢印で示すように傾斜面５３６に沿って移動し、ウォームギア３およびウォームホイール２側に引き出される。ウォームギア３およびウォームホイール２側に引き出された当該グリスは、ウォームギア３等にも付着し、ウォームギア３およびウォームホイール２の噛合部に戻される。

このように、本実施形態によれば、ウォームギア３およびウォームホイール２の噛合部からウォームホイール２の歯筋方向に押し出されたグリスは、ハウジング５の内壁部５Ａ，５Ｂに設けられたグリス戻し溝５３Ａ，５３Ｂの作用により、再びウォームギア３およびウォームホイール２の噛合部に戻され、当該噛合部におけるグリス付着量の低減を抑制することができる。また、ハウジング５にグリス戻し溝５３（５３Ａ，５３Ｂ）を設ける構成によれば、ウォーム減速機構（ウォームギア３およびウォームホイール２）の構成に何ら変更を加えることがないので、部品点数の増加等によるコスト上昇を回避することができ、低コスト化に適する。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は上記した実施形態に限定されるものではない。本発明の各部の具体的な構成は、種々に変更が可能である。

上記実施形態においては、グリス戻し溝５３が方向ｚに沿って一様に延びる場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。グリス戻し溝５３は、概ね方向ｚに延びていればよい。図７は、グリス戻し溝５３が方向ｚ（第３方向）において延びる態様を簡略化して表したものである。グリス戻し溝５３については、図７（ａ）に示した方向ｚに沿って一様に延びる態様の他、例えば、図７（ｂ）に示すように方向ｚにおいて少し傾斜する態様や、図７（ｃ）に示すように方向ｚにおいてその幅が変化しつつ、放射状に延びる態様を採用してもよい。

Ａ１，Ａ２ 電動パワーステアリング装置
ｘ （ウォームホイールの）軸方向
ｙ （ウォームギアの）軸方向
ｚ （ウォームホイールの軸方向およびウォームギアの軸方向のいずれにも直角である）方向
１ ステアリングシャフト
２ ウォームホイール
３ ウォームギア
３１ ウォーム軸
４ アシスト用モータ
４１ 出力軸
５ ハウジング
５Ａ，５Ｂ 内壁部
５１，５２ 軸受
５３，５３Ａ，５３Ｂ グリス戻し溝
５３１，５３３ 傾斜面
５３２，５３４ 平面
５３５，５３６，５３７，５３８ 傾斜面
６ ベース部材

Claims (1)

1. モータにより回転させられるウォームギアと、このウォームギアと噛合し、ステアリングシャフトにアシスト力を伝達するウォームホイールと、上記ウォームギアおよび上記ウォームホイールを収容するとともにグリスが収容されるハウジングと、を備えた、電動パワーステアリング装置であって、
   上記ハウジングは、上記ウォームホイールの軸方向である第１方向において対向する一対の内壁部を有し、
   上記一対の内壁部の各々のうち上記第１方向視において上記ウォームギアおよび上記ウォームホイールの噛合部と重なる領域には、上記ウォームギアの軸方向である第２方向に並ぶ複数のグリス戻し溝が設けられており、
   上記各グリス戻し溝は、概して上記第１方向および上記第２方向のいずれにも直角である第３方向に延びており、上記第３方向に直角である断面において、少なくとも１つの内面が上記第１方向に対して傾斜する傾斜面である、電動パワーステアリング装置。

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