JP2018123861A - ウォームギアの収容構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構成かつ高い信頼性にて噛み合い状態の潤滑の効率を向上させることを可能とする。【解決手段】 ウォーム３０及びウォームホイール２０を噛み合い状態にて収容するハウジング１０と、ハウジング１０内の、ウォーム３０とウォームホイール２０との噛み合い位置を挟んでウォーム３０の軸部３０ｂに相対して形成された空隙に配置されたスペーサ５０とを備えた、ウォームギアの収容構造を含んだＥＰＳの減速機１。【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば自動車の電動パワーステアリング装置に用いられる、ウォームギアの収容構造に関する。

従来、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）においては、ステアリングホイールの回転を補助すべく、ＥＰＳモータにより駆動するウォームとウォームホイールとを有する減速機が組み込まれており、当該減速機によりステアリングホイールの回転を補助してステアリングギアを駆動させる。

図５は、従来のＥＰＳにおける減速機１００の構成を示す断面図である。

図５に示すように、減速機１００は、ハウジング１０内に配置されたウォームホイール２０、ウォームホイール２０に噛み合いこれを従動させるウォーム３０、ウォーム３０を駆動させるＥＰＳモータ４０を主要な構成として備える。ウォームホイール２０は、合成樹脂製の平歯車又ははすば歯車等として実現され、ギア本体２０ａの周囲に形成された歯面２０ｂ及び、ギア本体２０ａの中心に位置し、ＥＰＳのステアリングコラムに従動するシャフトに同軸配置された回転軸２０ｃを有する。

ウォーム３０は、ウォームホイール２０の歯面２０ｂに噛み合う、螺旋状の歯面を有するギア本体３０ａと、ギア本体３０ａの両端から同軸に延出してなる軸部３０ｂとを有する金属製のウォームとして実現され、軸部３０ｂがベアリング３１及び３２をそれぞれ介することにより回転自在にハウジング１０に固定される。なお、図中においてウォームホイール２０の歯面２０ｂは、ウォーム３０のギア本体３０ａと噛み合う部分のみ示し、他の箇所は省略して示した。

次に、ＥＰＳモータ４０は、回転力を発生するモータ本体４０ａと、モータ本体４０ａから突出するモータ回転軸４０ｂとを有し、モータ回転軸４０ｂとウォーム３０の軸部３０ｂの一端とが連結されることにより、ＥＰＳモータ４０が、時計回り及び反時計回りの双方向にてウォーム３０を駆動させる。

減速機１００においては、ウォームホイール２０の歯面２０ｂとウォーム３０のギア本体３０ａとの噛み合いを滑らかにするために、ウォーム３０が配置される内部空間１０ｓ内にグリス等の潤滑剤が封入される。一方で、ウォーム３０の回転に応じて、潤滑剤は歯面２０ｂとウォーム３０のギア本体３０ａとの噛み合い位置から流動することとなり、潤滑の効率を損ねることとなっていた。

このような不具合に対し、例えば特許文献１においては、ウォームホイール２０の歯面２０ｂの表面をローレット目状の凹凸に加工することにより、歯面２０ｂに潤滑剤を滞留させて、潤滑の効率を向上させるようにした技術が開示されている。

特開２００４−８２７７３号公報

しかしながら、上記従来の技術には、以下のような課題があった。すなわち、ウォームホイール２０の加工は困難性を伴うとともに、ウォームホイール２０の歯面２０ｂとウォーム３０のギア本体３０ａとの接触面の摩耗を生じさせ、減速機１００の耐久性を損なう恐れがあった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成かつ高い信頼性にて噛み合い状態の潤滑の効率を向上させることが可能なウォームギアの収容構造を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面は、ウォーム及びウォームホイールを噛み合い状態にて収容するハウジングと、前記ハウジング内の、前記ウォームと前記ウォームホイールとの噛み合い位置を挟んで前記ウォームの回転軸に相対して形成された空隙に配置されたスペーサとを備えた、ウォームギアの収容構造である。

更に、本発明は、他の側面として、前記スペーサは、前記ウォームの両端の少なくともいずれか一方に対して付勢力を与えるものとしてもよい。

以上のような本発明は、簡易な構成かつ高い信頼性にて噛み合い状態の潤滑の効率を向上させることが可能になるという効果を奏する。

本発明の実施の形態に係るウォームギアの収容構造を有する減速機の構成を示す断面図 図１のＡ−Ａ直線による要部断面図 本発明の他の実施の形態に係るウォームギアの収容構造を有する減速機の構成を示す断面図 本発明の他の実施の形態に係るウォームギアの収容構造を有する減速機の構成を示す断面図 従来の減速機の構成を示す断面図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るウォームギアの収容構造を有する減速機１の構成を示す側面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ直線による要部断面図である。ただし、図５に示す従来例と同一又は相当する構成については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。

各図に示すように、減速機１において、スペーサ５０は、ポリアミド、フッ素樹脂その他耐油性を有する合成樹脂材料製の部材であって、図５に示したウォーム３０が配置されるハウジング１０の内部空間１０ｓにおいて、ウォーム３０の軸部３０ｂの中心軸Ａｘを間に挟んで、ウォーム３０のギア本体３０ａとウォームホイール２０の歯面２０ｂとの噛み合い位置に相対する領域を充填する形状を有するように成型される。

図１に示すように、スペーサ５０は側面視において、ウォーム３０の一対の軸部３０ｂを支持する一対のベアリング３１、３２の対向面内に嵌入され、材料の弾性力によって内部空間１０ｓに位置決め、保持される。

更に、図２に示すように、スペーサ５０は円筒を高さ方向に二分してなる略円弧状の横断面形状を有し、図中斜線部に示す断面のように、ウォーム３０の上半分の半周周りを覆うように形成される。

以上の構成において、減速機１のハウジング１０及びスペーサ５０の組合せは本発明のウォームギアの収容構造に相当し、ハウジング１０は本発明のハウジングに相当し、ウォーム３０は本発明のウォームに、ウォームホイール２０は本発明のウォームホイールに相当する。更に、軸部３０ｂは本発明の回転軸に相当し、スペーサ５０は本発明のスペーサに相当する。

このような本発明の実施の形態のウォームギアの収容構造を有する減速機１においては、以下の作用が生ずる。すなわち、ウォーム３０及びウォームホイール２０の動作によって、ウォームホイール２０の歯面２０ｂとウォーム３０のギア本体３０ａとの噛み合い位置から移動する潤滑剤は、ウォーム３０の回転に応じてスペーサ５０の内壁側とギア本体３０ａとの間隙１０Ｓ１上に充填されるとともに、ギア本体３０ａの螺旋状の歯面の移動に伴って、一対の軸部３０ｂのいずれかに運ばれる。更に、潤滑剤は、軸部３０ｂの下方に位置する間隙１０Ｓ２に達した後、自重によりウォームホイール２０の歯面２０ｂに滴下して、ウォームホイール２０の回転に伴い、ウォームホイール２０の歯面２０ｂとウォーム３０のギア本体３０ａとの噛み合い位置に再び供給され、循環のサイクルを確立する。

このように、本実施の形態のウォームギアの収容構造によれば、ウォーム３０の周囲の内部空間１０ｓのうち、ウォーム３０を取り巻く全周の上半分をスペーサ５０が占めることにより、封入する潤滑剤の量を抑えることが可能となる。更に、ウォーム３０及びウォームホイール２０の動作によって移動する潤滑剤を、スペーサ５０の内壁側とギア本体３０ａとの間隙に沿って移動させてウォームホイール２０の歯面２０ｂとウォーム３０のギア本体３０ａとの噛み合い位置に再び供給させることにより、内部空間１０ｓ内の潤滑剤を無駄なく噛み合い状態の潤滑に利用することができる。

更に、スペーサ５０は合成樹脂製の安価な部品であって、ウォーム３０の一対の軸部３０ｂを支持する一対のベアリング３１、３２の対向面内への嵌入によって容易に組み込むことができ、ウォームホイール２０、ウォーム３０の双方において特別な加工を必要とせず、スペーサ５０の付加によってはウォームホイール２０及びウォーム３０の摩耗等の発生が原理的に生じない。

したがって、簡易な構成かつ高い信頼性にて噛み合い状態の潤滑の効率を向上させることが可能になる。

なお、上記の説明においては、スペーサ５０は円筒を高さ方向に二分してなる略円弧状の横断面形状を有するものとしたが、図２の図中点線に示す溝５０ｘのように、回転軸方向に沿って内壁上に溝を設ける構成としてもよい。これにより、潤滑剤の移動をより速やかに行わせ、潤滑の効率を更に向上させることが可能となる。更に、スペーサ５０は円筒を高さ方向に二分してなる略円弧状の横断面形状を有するものとしたが、図２の図中点線に示す壁部５０ｙのように、ウォームホイール２０の表面近傍まで延出した構成であるとしてもよい。これにより、潤滑剤をスペーサ５０の内壁側に封入して、内部空間１０ｓの他の部分への流動を抑制して、潤滑の効率を更に向上させることが可能となる。

更に、図３に示すスペーサ６０のように、スペーサの内壁の形状は、ウォーム３０の外形に沿った形状としてもよい。これにより、スペーサ５０の内壁側とギア本体３０ａとの間隙１０Ｓ１の体積を小さくして軸部３０ｂへの潤滑剤の移動効率を高め、潤滑の効率を更に向上させることが可能となる。なお、図３に示す構成は、内部空間１０Ｓが一対のベアリング３１、３２の上方にまで形成されている状態において、スペーサ６０の一端６１がベアリング３１とハウジング１０の内壁とに挟持され、スペーサ６０の他端６２がベアリング３２とハウジング１０の内壁とに挟持されることにより内部空間１０ｓに位置決め、保持されるものとしたが、スペーサ６０の内壁の形状は、図１に示す構成において実施してもよい。

更に、図４に示すスペーサ７０のように、両端のいずれか一方がハウジング１０とベアリングとの間に挟持されている場合において、当該挟持部分にばね構造を組込み、ウォーム３０に付勢力を与えるようにしてもよい。具体的には、スペーサ７０の一端７１に、開放端を有するスリット７１ｘを刻んだ態様とする。これにより、一端７１は、ベアリング３１とハウジング１０の内壁とに挟持された状態において挟持方向に正対する付勢力を備えることとなり、ウォームホイール２０に摩耗やへたりが生じてバックラッシュが増大した場合に、一端７１の付勢力により、スペーサ７０が軸部３０ｂの中心軸Ａｘに対して傾斜又は並進して、ベアリング３１を押圧する。

これによりウォーム３０はウォームホイール２０側に押し込まれ、バックラッシュ量を減衰させて、ウォームホイール２０とウォーム３０の噛み合い状態を正常に復帰させることが可能となり、バックラッシュの増大に起因する異音の発生を抑制するとともに、ウォームホイール２０の歯面２０ｂの根元へ応力が過剰に加わることを抑制して、ウォームホイール２０の高寿命化、ひいては減速機１の高寿命化を実現することが可能となる。なお、ばね構造の構成は一例であり、一端７１側にのみ設けるものとしたが、図３に示すスペーサ６０のように、ベアリング３１又は３２を含めて軸部３０ｂに付勢力を与えることができるのであれば、スペーサの両端又は任意のいずれか一方に設けるようにしてもよい。要するに、ウォーム３０をウォームホイール２０に押し込むことができる付勢力をスペーサ７０に生じさせるものであれば、任意の形状にて実現してもよい。

以上のように、本実施の形態のウォームギアの収容構造によれば、簡易な構成かつ高い信頼性にて噛み合い状態の潤滑の効率を向上させることが可能になると言う効果を奏する。

しかしながら、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。上記の説明においては、ウォームギアの収容構造は、ＥＰＳの減速機１に組み込まれるものとしたが、本発明は、ウォーム及びウォームホイールを噛み合い状態にて収容するハウジングを備えたウォームギアの収容構造を有するものであれば、任意の機械に組み込んで実現してもよい。

以上のように、本発明は、ウォームギアの収容構造であって、ウォーム及びウォームホイールを噛み合い状態にて収容するハウジングと、前記ハウジング内の、前記ウォームと前記ウォームホイールとの噛み合い位置を挟んで前記ウォームの回転軸に相対して形成された空隙に配置されたスペーサとを備えたものであればよく、その他の具体的な目的、用途、構成によって限定されるものではない。

したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内であれば、以上説明したものを含め、上記実施の形態に種々の変更を加えたものとして実施してもよい。

以上のような本発明は、簡易な構成かつ高い信頼性にて噛み合い状態の潤滑の効率を向上させることが可能になるという効果を有し、例えば自動車のＥＰＳへの適用において有用である。

１ 減速機
１０ ハウジング
１０Ｓ、１０ｓ 内部空間
１０Ｓ１、１０Ｓ２ 間隙
２０ ウォームホイール
２０ａ、３０ａ ギア本体
２０ｂ 歯面
２０ｃ 回転軸
３０ ウォーム
３０ｂ 軸部
３１、３２ ベアリング
５０、６０、７０ スペーサ
５０ｘ 溝
５０ｙ 壁部
６１、７１ 一端
６２、７２ 他端
７１ｘ スリット

Claims (1)

1. ウォーム及びウォームホイールを噛み合い状態にて収容するハウジングと、
   前記ハウジング内の、前記ウォームと前記ウォームホイールとの噛み合い位置を挟んで前記ウォームの回転軸に相対して形成された空隙に配置されたスペーサとを備えた、
   ウォームギアの収容構造。

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