JP5163626B2 - Electric power steering device - Google Patents
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Description
この発明に係る電動式パワーステアリング装置は、自動車の操舵装置として利用するもので、電動モータを補助動力として利用する事により、運転者がステアリングホイールを操作する為に要する力の軽減を図るものである。本発明は、この様な電動式パワーステアリング装置を構成するウォーム軸の先端部を回転自在に支持する為の滑り軸受に関して、運転時の温度上昇を十分に抑えられる構造を実現すべく発明したものである。 The electric power steering apparatus according to the present invention is used as a steering apparatus for an automobile, and uses an electric motor as auxiliary power to reduce the force required for the driver to operate the steering wheel. is there. The present invention has been invented to realize a structure that can sufficiently suppress the temperature rise during operation with respect to a sliding bearing for rotatably supporting the tip of a worm shaft constituting such an electric power steering device. It is.
操舵輪(フォークリフト等の特殊車両を除き、通常は前輪)に舵角を付与する際に、運転者がステアリングホイールを操作する為に要する力の軽減を図る為の装置として、パワーステアリング装置が広く使用されている。又、この様なパワーステアリング装置で、補助動力源として電動モータを使用する電動式パワーステアリング装置も、近年普及し始めている。電動式パワーステアリング装置は、油圧式のパワーステアリング装置に比べて、小型・軽量にでき、補助動力の大きさ(トルク)の制御が容易で、しかもエンジンの動力損失が少ない等の利点がある。 Power steering devices are widely used as devices for reducing the force required for the driver to operate the steering wheel when giving a steering angle to the steered wheels (usually the front wheels except for special vehicles such as forklifts). It is used. In addition, an electric power steering apparatus that uses an electric motor as an auxiliary power source in such a power steering apparatus has begun to spread in recent years. Compared with a hydraulic power steering device, the electric power steering device is advantageous in that it can be made smaller and lighter, can easily control the magnitude (torque) of auxiliary power, and has less engine power loss.
電動式パワーステアリング装置の構造は、各種知られているが、何れの構造の場合でも、ステアリングホイールの操作によって回転させられ、回転に伴って操舵輪に舵角を付与する回転軸に、電動モータの補助動力を、減速機を介して付与する。この減速機として一般的には、ウォーム減速機が使用されている。ウォーム減速機を使用した電動式パワーステアリング装置の場合、上記電動モータにより回転駆動されるウォームと、上記回転軸と共に回転するウォームホイールとを噛合させて、上記電動モータの補助動力をこの回転軸に伝達自在とする。 Various structures of the electric power steering apparatus are known. In any structure, the electric motor is mounted on the rotating shaft that is rotated by the operation of the steering wheel and gives a steering angle to the steered wheels in accordance with the rotation. The auxiliary power is applied through a reduction gear. In general, a worm reducer is used as the reducer. In the case of an electric power steering device using a worm speed reducer, a worm that is rotationally driven by the electric motor and a worm wheel that rotates together with the rotating shaft are engaged with each other, and auxiliary power of the electric motor is applied to the rotating shaft. Communicate freely.
例えば特許文献1には、図5〜6に示す様な、電動式パワーステアリング装置が開示されている。ステアリングホイール1により所定方向に回転させられる、回転軸であるステアリングシャフト2の前端部は、ハウジング3の内側に回転自在に支持しており、この部分にウォームホイール4を固定している。このウォームホイール4と噛合するウォーム歯5をウォーム軸6の軸方向中間部に設け、電動モータ7により回転駆動されるウォーム8の両端部は、深溝型玉軸受等の1対の転がり軸受9a、9bにより、上記ハウジング3内に回転自在に支持されている。
For example,
更に、上記ウォームホイール4と上記ウォーム歯5との噛合部のバックラッシュをなくす為に、上記ウォーム軸6の先端部(図6の右端部)を上記ウォームホイール4に向け弾性的に押圧する様にしている。即ち、上記ウォーム軸6の先端部で先端側の転がり軸受9aよりも突出した部分に、付勢部材10を外嵌し、この付勢部材10と上記ハウジング3との間にコイルばね11等の弾性部材を設けている。
Further, in order to eliminate backlash at the meshing portion between the worm wheel 4 and the
具体的には、上記ハウジング3内で上記ウォーム軸6の先端部に対向する部分に、保持凹部12を設け、この保持凹部12内にホルダ13を保持している。又、上記ウォーム軸6の先端寄り部分はこのホルダ13に、ゴムの如きエラストマー等の弾性材により造られた弾性リング14と、この弾性リング14の外径側に保持された上記転がり軸受9aとにより、回転及び上記ウォームホイール4に対する遠近動を可能に支持している。上記付勢部材10は、上記ウォーム軸6の先端部で上記転がり軸受9aよりも突出した部分に、この転がり軸受9aに対する相対回転を自在に(実際には付勢部材10の内側でのウォーム軸6の回転を自在に)外嵌している。この付勢部材10は、回転はしないが、上記ウォームホイール4に対する遠近動を可能に、上記ホルダ13の軸方向外側面(軸方向に関して外とは、ウォーム軸6の先端側を、反対に軸方向に関して内とは、ウォーム軸6の基端側を言う。本明細書全体及び特許請求の範囲で同じ。)に保持されている。又、上記コイルばね11の両端部は、上記ホルダ13の軸方向外側面に係止されている。この状態で、このコイルばね11の内周面は、上記付勢部材10の外周面のうちで上記ウォームホイール4とは反対側の面に、弾性的に当接した状態となる。そして、上記コイルばね11により、上記付勢部材10を介して、上記ウォーム歯5を上記ウォームホイール4に向け押圧している。この様な構成により、これらウォーム歯5とウォームホイール4との間のバックラッシュを抑え、前記ステアリングシャフト2の回転方向を変える際に、歯打ち音と呼ばれる不快な異音が発生する事を防止している。
Specifically, a
これに対して、特許文献2、3には、上述の様な歯打ち音の発生を抑えられる構造で、ウォーム軸の先端部を、転がり軸受に代えて、滑り軸受により回転自在に支持する構造が開示されている。具体的には、上記特許文献2には、円柱状のガイド部材の内側に内嵌固定した滑り軸受により、ウォーム軸の先端部を回転自在に支持した状態で、コイルばねにより、これらガイド部材及び滑り軸受を介して、ウォーム歯をウォームホイールに向け押圧する構造が記載されている。又、上記特許文献3には、ハウジングの内側に弾性変形させた(撓ませた)状態で内嵌固定した滑り軸受により、ウォーム軸の先端部を回転自在に支持し、この撓みに基づく滑り軸受自身の弾性力により、ウォーム歯をウォームホイールに向け弾性的に押圧する構造が記載されている。 On the other hand, Patent Documents 2 and 3 have a structure that can suppress the occurrence of rattling noise as described above, and a structure in which the tip portion of the worm shaft is rotatably supported by a sliding bearing instead of a rolling bearing. Is disclosed. Specifically, in Patent Document 2 described above, the guide member and the guide member are provided by a coil spring in a state in which the tip of the worm shaft is rotatably supported by a sliding bearing fitted and fixed inside the cylindrical guide member. A structure is described in which worm teeth are pressed against a worm wheel via a sliding bearing. Further, in Patent Document 3, the tip of the worm shaft is rotatably supported by a sliding bearing that is fitted and fixed in an elastically deformed (bent) state inside the housing, and a sliding bearing based on this bending. A structure that elastically presses the worm teeth toward the worm wheel by its own elastic force is described.
以上の様な特許文献2、3に記載された発明の構造の場合、ウォーム軸の先端部を転がり軸受を用いて支持する場合に比べ、部品点数の低減、延いては、電動式パワーステアリング装置全体のコスト低減を図れる。但し、ウォーム軸の先端部を回転自在に支持する為に滑り軸受を用いた場合には、次の様な問題を生じる可能性がある。即ち、ウォーム軸の先端部を支持する為の滑り軸受は、運転時に、内周面に設けた滑り面とウォーム軸の先端部外周面との滑り接触部で生じる摩擦熱により、自身が発熱し易いだけでなく、ウォーム歯とウォームホイールとの噛合部で生じる摩擦熱にも曝らされて、高温環境下で使用される。この為、ウォーム軸の先端部を回転自在に支持する為の滑り軸受は、特に高温になり易く、摩耗量の増加や焼き付き等に起因して軸受寿命が低下したり、熱膨張に伴う寸法変形によりウォーム軸の回転精度を低下させる可能性もある。更に、合成樹脂製の滑り軸受を使用した場合には、ウォーム軸の先端部外周面から滑り面に対して連続的に高負荷が加えられると、この滑り面が摩擦熱により溶けると言った問題が発生する可能性もある。 In the case of the structures of the inventions described in Patent Documents 2 and 3 as described above, the number of parts is reduced compared to the case where the tip end portion of the worm shaft is supported using a rolling bearing. The overall cost can be reduced. However, when a slide bearing is used to rotatably support the tip of the worm shaft, the following problems may occur. That is, the sliding bearing for supporting the tip of the worm shaft generates heat by frictional heat generated at the sliding contact portion between the sliding surface provided on the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the tip of the worm shaft during operation. It is not only easy to use, but is also exposed to frictional heat generated at the meshing portion between the worm teeth and the worm wheel, and is used in a high temperature environment. For this reason, a sliding bearing for rotatably supporting the tip of the worm shaft tends to be particularly hot, resulting in a decrease in bearing life due to increased wear and seizure, and dimensional deformation accompanying thermal expansion. As a result, the rotational accuracy of the worm shaft may be reduced. Furthermore, when a synthetic resin sliding bearing is used, the sliding surface melts due to frictional heat when a high load is continuously applied to the sliding surface from the outer peripheral surface of the worm shaft. May occur.
ここで、上記特許文献2、3に記載された発明をより具体的に検討すると、このうちの特許文献2に記載された発明の構造の場合には、滑り軸受の外周面をガイド部材の内周面に接触させている為、熱伝導によって、この滑り軸受からこのガイド部材に或る程度は熱を逃がす事ができる。但し、このガイド部材は体積が小さく、その熱容量は限られている為、上記滑り軸受の温度を十分に低下させる事は難しい。又、上記特許文献3に記載された発明の構造の場合には、上記滑り軸受を弾性変形させる(撓ませる)必要上、径方向に関する肉厚が厚く、体積が嵩む。この為、滑り接触部で生じた摩擦熱が放熱され難く(内部に溜まり易く)、やはり滑り軸受が高温になり易い。この様に、上記特許文献2、3に記載された何れの発明の構造の場合にも、滑り軸受が高温になる事を十分には防止できず、上述した様な寿命低下や熱膨張等の問題を生じる可能性がある。 Here, when the inventions described in Patent Documents 2 and 3 are examined more specifically, in the case of the structure of the invention described in Patent Document 2 out of these, the outer peripheral surface of the slide bearing is arranged inside the guide member. Since it is in contact with the peripheral surface, heat can be released to a certain extent from the slide bearing to the guide member by heat conduction. However, since this guide member has a small volume and its heat capacity is limited, it is difficult to sufficiently reduce the temperature of the slide bearing. In addition, in the case of the structure of the invention described in Patent Document 3, the radial bearing needs to be elastically deformed (bent), so that the thickness in the radial direction is thick and the volume is increased. For this reason, the frictional heat generated at the sliding contact portion is not easily dissipated (is easily accumulated inside), and the sliding bearing is also likely to become high temperature. As described above, in any of the structures of the inventions described in Patent Documents 2 and 3, it is not possible to sufficiently prevent the sliding bearing from reaching a high temperature. May cause problems.
本発明の電動式パワーステアリング装置は、上述の様な事情に鑑み、ウォーム軸の先端部を回転自在に支持する為の滑り軸受が、運転時に高温になる事を防止できる構造を実現すべく発明したものである。 In view of the above-described circumstances, the electric power steering device of the present invention is an invention for realizing a structure capable of preventing the sliding bearing for rotatably supporting the tip of the worm shaft from becoming hot during operation. It is a thing.
本発明の電動式パワーステアリング装置は、前記図5〜6に示した従来構造の電動式パワーステアリング装置と同様に、ハウジングと、回転軸と、ウォームホイールと、ウォームと、電動モータと、付勢部材と、弾性部材とを備える。
このうちのハウジングは、車体等の固定の部分に支持されて、操舵時にも回転する事はない。
又、上記回転軸は、上記ハウジングに対し回転自在に設けられて、ステアリングホイールの操作によって回転させられ、回転に伴って操舵輪に舵角を付与する。この様な回転軸としては、例えば前述の図5に示した構造でのステアリングシャフト2、或いは、中間シャフト15、更には、ステアリングギヤユニット16の入力軸(ピニオン軸)が採用可能である。
又、上記ウォームホイールは、上記ハウジングの内部で上記回転軸の一部に、この回転軸と同心に(締り嵌めによる外嵌固定、キー係合、スプライン係合等により相対回転を阻止された状態で)支持されて、この回転軸と共に回転する。
又、上記ウォームは、ウォーム軸の軸方向中間部にウォーム歯を設けて成る。そして、このウォーム歯を上記ウォームホイールに噛合させた状態で、上記ウォーム軸の軸方向両端部をそれぞれ軸受により、上記ハウジングに対し回転自在に支持している。
又、上記電動モータは、上記ウォーム軸の基端部と出力軸の先端部とを回転力の伝達を自在に係合させて、このウォーム軸を両方向に回転駆動自在としている。
又、上記付勢部材は、このウォーム軸の先端部を回転自在に支持した状態で、上記ウォームホイールに対する遠近動を可能に設けられている。
更に、上記弾性部材(例えばコイルばね、板ばね)は、上記付勢部材を介して上記ウォーム歯を、上記ウォームホイールに向け押圧している。
The electric power steering apparatus of the present invention is similar to the electric power steering apparatus having the conventional structure shown in FIGS. 5 to 6 described above, and includes a housing, a rotating shaft, a worm wheel, a worm, an electric motor, and an urging force. A member and an elastic member.
Of these, the housing is supported by a fixed part such as a vehicle body and does not rotate during steering.
The rotating shaft is rotatably provided with respect to the housing, and is rotated by an operation of a steering wheel, and gives a steering angle to the steered wheels in accordance with the rotation. As such a rotating shaft, for example, the steering shaft 2 or the
Further, the worm wheel is concentric with a part of the rotating shaft inside the housing, concentric with the rotating shaft (a state in which relative rotation is prevented by an external fitting fixing by an interference fit, a key engagement, a spline engagement, etc. Supported) and rotate with this axis of rotation.
The worm is provided with worm teeth at an intermediate portion in the axial direction of the worm shaft. Then, in a state where the worm teeth are engaged with the worm wheel, both end portions in the axial direction of the worm shaft are rotatably supported with respect to the housing by bearings.
In the electric motor, the base end portion of the worm shaft and the tip end portion of the output shaft are engaged with each other so as to freely transmit a rotational force, so that the worm shaft can be driven to rotate in both directions.
Further, the urging member is provided so as to be able to move to and away from the worm wheel in a state where the tip of the worm shaft is rotatably supported.
Further, the elastic member (for example, a coil spring or a leaf spring) presses the worm teeth toward the worm wheel via the biasing member.
特に、本発明の電動式パワーステアリング装置に於いては、上記ウォーム軸の軸方向両端部をそれぞれ支持する上記各軸受のうち、少なくともこのウォーム軸の先端部を支持する(電動モータから遠い側の)軸受を、滑り軸受としている。
又、この滑り軸受を、内周面を滑り面とした薄肉筒状の軸受本体部と、上記付勢部材及び上記弾性部材を組み付ける為の収容部とを、一体に形成したものとしている。
又、上記滑り軸受は、上記ハウジングの内側で上記ウォーム軸の先端部に対向する部分に設けられた保持凹部の内面形状に合致する外面形状を有している。
そして、この様な滑り軸受を、上記軸受本体部の外周面及び軸方向外側面並びに上記収容部の外周面及び軸方向外側面を上記保持凹部の内周面及び軸方向内側面に実質的に隙間なく密接させた状態で、上記ハウジングの内側に嵌合支持している。
In particular, in the electric power steering apparatus according to the present invention, at least the tip of the worm shaft is supported among the bearings that respectively support both axial ends of the worm shaft (on the side far from the electric motor). ) The bearing is a sliding bearing.
Further, this sliding bearing is formed by integrally forming a thin cylindrical bearing main body having an inner peripheral surface as a sliding surface and a housing for assembling the urging member and the elastic member.
Further, the sliding bearing has an outer surface shape that matches the inner surface shape of the holding recess provided in the portion facing the tip end portion of the worm shaft inside the housing.
Then, such a sliding bearing is substantially connected to the outer peripheral surface and the axial outer side surface of the bearing main body portion and the outer peripheral surface and the axial outer side surface of the housing portion on the inner peripheral surface and the axial inner side surface of the holding recess. It is fitted and supported inside the housing in a close contact state with no gap.
又、上述した様な請求項1に記載した発明を実施する場合に好ましくは、例えば請求項2に記載した発明の様に、上記ハウジングのうちで、その内側に上記滑り軸受を嵌合支持する部分の外面を、表面積を増やす為の凹凸形状とする。
Further , when the invention described in
上述の様な構成を有する本発明の電動式パワーステアリング装置によれば、ウォーム軸の先端部を回転自在に支持する為の滑り軸受の温度上昇を十分に抑制できて、この滑り軸受が高温になる事を防止できる。
即ち、本発明の場合には、上記滑り軸受のうちで、運転時に高温になり易い軸受本体部を、薄肉に構成している為、この軸受本体部に熱が溜まり難く、この軸受本体部からハウジングへと早期に熱を逃がす事ができる。しかも、本発明の場合には、上記滑り軸受の外面形状と上記ハウジングの内側に形成した保持凹部の内面形状とを合致させて、この滑り軸受の外面を構成する、軸受本体部の外周面及び軸方向外側面並びに収容部の外周面及び軸方向外側面を、この保持凹部の内面を構成する内周面及び軸方向内側面に実質的に隙間なく密接させている為、この滑り軸受と上記ハウジングとの接触面積を広く確保できて、この滑り軸受からこのハウジングへと効率良く熱を逃がす事ができる。特に、このハウジングは、この滑り軸受に比べて、十分に体積が大きく、熱容量も大きいだけでなく、表面積(放熱面積)も広い為、この滑り軸受の温度を十分に低下させる事ができる。
この結果、本発明の場合には、この滑り軸受の温度上昇を十分に抑制できて、この滑り軸受が高温になる事を防止できる。
According to the electric power steering device of the present invention having the above-described configuration, it is possible to sufficiently suppress the temperature rise of the sliding bearing for rotatably supporting the tip end portion of the worm shaft. Can be prevented.
That is, in the case of the present invention, among the above-mentioned sliding bearings, the bearing main body portion, which is likely to become high temperature during operation, is configured to be thin, so that heat hardly accumulates in this bearing main body portion. Heat can be quickly released to the housing. In addition, in the case of the present invention, the outer peripheral surface of the bearing main body, which constitutes the outer surface of the sliding bearing by matching the outer surface shape of the sliding bearing with the inner surface shape of the holding recess formed inside the housing, and the axially outer side and housing part outer peripheral surface and the axially outer sides of, because it has substantially brought into close contact without a gap on the inner peripheral surface and axially inner surface constituting the inner surface of the holding recess, the sliding bearing and the A wide contact area with the housing can be secured, and heat can be efficiently released from the slide bearing to the housing. In particular, the housing has a sufficiently large volume and a large heat capacity as well as a large surface area (heat dissipating area) compared to the sliding bearing, so that the temperature of the sliding bearing can be sufficiently lowered.
As a result, in the case of the present invention, the temperature rise of the sliding bearing can be sufficiently suppressed, and the sliding bearing can be prevented from becoming high temperature.
又、本発明の場合には、軸受本体部と、付勢部材及び弾性部材を組み付ける為の収容部とを一体としている為、滑り軸受と付勢部材と弾性部材とを組立体(サブアッセンブリ)として一体的に取り扱える。この為、電動式パワーステアリング装置の組立作業の容易化を図れる。又、部品点数の低減を図れ、部品製作、部品管理の軽減も図れる。
更に、請求項2に記載した発明の場合には、ハウジングのうち、特に上記滑り軸受を設置した部分の表面積(放熱面積)を増やす事ができる為、このハウジングの放熱効率を向上できる。この為、このハウジングの温度を、より効率良く低下させる事ができて、このハウジングに嵌合支持された滑り軸受の温度上昇を、より効果的に抑えられる。
In the case of the present invention , since the bearing main body part and the accommodating part for assembling the biasing member and the elastic member are integrated, the slide bearing, the biasing member, and the elastic member are assembled (subassembly). Can be handled as one. For this reason, the assembly work of the electric power steering apparatus can be facilitated. In addition, the number of parts can be reduced, and parts production and parts management can be reduced.
Furthermore, in the case of the invention described in claim 2 , since the surface area (heat dissipating area) of the housing, in particular, the portion where the sliding bearing is installed can be increased, the heat dissipating efficiency of the housing can be improved. For this reason, the temperature of this housing can be reduced more efficiently, and the temperature rise of the sliding bearing fitted and supported by this housing can be suppressed more effectively.
又、本発明を実施する場合に、上記滑り軸受を構成する軸受本体部の内周面(滑り面)に、1乃至複数の溝(或いは凹部)を形成する事もできる。この様な構成を採用すれば、この溝内にグリースを保持する事ができる(グリース溜まりとして機能させる事ができる)と共に、放熱効果も期待できる。
更に、本発明を実施する場合に、上記滑り軸受を構成する軸受本体部は、円筒状に限らず、非円筒状(例えば多角筒状)に構成する事もできる(外周面の断面形状を非円形とする事もできる)。この軸受本体部を非円筒状に構成すれば、上記ハウジングに対して上記滑り軸受が相対回転する事を防止できて、本発明の様に、上記軸受本体部と上記収容部とを一体に設けた場合に、別途回り止め機構を設けなくても、上記付勢部材の可動方向が変化する事を防止できる。
Moreover, when implementing this invention, a 1 thru | or several groove | channel (or recessed part) can also be formed in the internal peripheral surface (sliding surface) of the bearing main-body part which comprises the said sliding bearing. If such a configuration is adopted, grease can be held in the groove (can function as a grease reservoir) and a heat radiation effect can be expected.
Furthermore, when carrying out the present invention, the bearing main body constituting the sliding bearing is not limited to a cylindrical shape, but may be a non-cylindrical shape (for example, a polygonal cylindrical shape). It can also be circular). If the bearing body is configured in a non-cylindrical shape, the sliding bearing can be prevented from rotating relative to the housing, and the bearing body and the housing are integrally provided as in the present invention . In this case, it is possible to prevent the moving direction of the urging member from changing without providing a separate anti-rotation mechanism.
[実施の形態の第1例]
図1〜3は、請求項1に対応する、本発明の実施の形態の第1例を示している。尚、本例の電動式パワーステアリング装置の特徴は、ウォーム軸6の先端部を回転自在に支持する為の滑り軸受17が高温になる事を防止すべく、この滑り軸受17の構造を含め、上記ウォーム軸6の先端部を支持する部分の構造を工夫した点にある。その他の部分の構造及び作用・効果に就いては、前述の図5〜6に示した従来構造とほぼ同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。尚、前述の図6と図1及び後述する図4とで、ハウジング3、3a(3b)に対する電動モータ7の取付方向が異なっているが、この点は、設置する自動車に応じ適宜設計的に変更するものであって、本発明の特徴部分とは関係がない。
[First example of embodiment]
1 to 3 show a first example of an embodiment of the present invention corresponding to claim 1 . The feature of the electric power steering device of this example includes the structure of the sliding
本例の場合にも、ウォーム8は、上記ウォーム軸6の軸方向中間部にウォーム歯5を設けて成る。そして、このウォーム歯5をウォームホイール4に噛合させた状態で、上記ウォーム軸6の軸方向両端部のうち、電動モータ7から近い側の基端部を、単列深溝型の玉軸受である転がり軸受9bにより、同じく電動モータ7から遠い側の先端部を、上記滑り軸受17により、それぞれハウジング3aに対し回転自在に支持している。又、上記転がり軸受9bは、このハウジング3aに対し上記ウォーム軸6を、若干の揺動変位を可能に支持している。
Also in this example, the
一方、上記滑り軸受17は、上記ハウジング3aの内側で上記ウォーム軸6の先端部に対向する部分に形成した保持凹部12aに、圧入により内嵌支持(凹凸嵌合)されており、この状態で、その内側に上記ウォーム軸6の先端部を回転自在に支持している。特に本例の場合には、上記保持凹部12aの内面形状と、上記滑り軸受17の外面形状とを合致させる事により、この滑り軸受17の外面を構成する、軸受本体部18の外周面及び軸方向外側面、並びに、収容部19の外周面及び軸方向外側面を、上記保持凹部12aの内面を構成する内周面及び軸方向内側面に、実質的に隙間なく密接させている。
On the other hand, the sliding
この様な本例の場合、上記ハウジング3aをアルミニウム合金等の金属製とし、上記保持凹部12aの内周面形状を、段付円筒面状としている。これに対して、上記滑り軸受17は、ポリアミド樹脂、ポリ四弗化エチレン樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリウレタン樹脂等の、摩擦係数の低い(摺動抵抗の低い)合成樹脂、又は、これらの樹脂に潤滑油を分散含有させた合成樹脂を射出成形して成るもので、断面クランク形で全体を段付円筒状に形成している。具体的には、上記滑り軸受17を、円周方向に亙り肉厚が変化しない、薄肉で小径円筒状の軸受本体部18と、この軸受本体部18よりも大径且つ厚肉の収容部19とから構成している。
In the case of this example, the
このうちの軸受本体部18は、上記ウォーム軸6の先端部を上記ハウジング3aに対して回転自在に支持する、滑り軸受本来の機能を発揮する部分であり、その内周面には、平滑面である滑り面20を有する。この滑り面20の内径寸法は、上記ウォーム軸6の先端部外周面の外径寸法よりも少し大きく、これら滑り面20とウォーム軸6の先端部外周面との間には隙間が設けられている。
Of these, the bearing
一方、上記収容部19は、上記ウォーム軸6の先端部を上記ウォームホイール4に向け押圧する為の、付勢部材10a及びコイルばね11aを収容する(組み付ける)部分であり、その外径寄り部分に軸方向内方に開口する状態で収容溝21が設けられている。又、図3の(c)に示す様に、上記収容部19の軸方向内側面のうちで、上記収容溝21の内径側には、軸方向内方に突出する状態で、1対のガイド壁部22、22が設けられている。これら両ガイド壁部22、22は、上記ウォームホイール4の軸方向{図1の表裏方向、図3の(c)の左右方向}に離隔している。又、上記両ガイド壁部22、22の内側面23、23は、互いに平行な平面であり、前記滑り軸受17を前記保持凹部12aに嵌合支持した状態で、上記ウォームホイール4の中心軸に対し直角方向に配置される。又、上記両内側面23、23同士の間隔は、上記付勢部材10aの幅寸法よりも僅かに大きい。又、上記両ガイド壁部22、22の外側面には、径方向内方に凹んだ係止凹部24、24が設けられている。
On the other hand, the
本例の場合、この様な構成を有する上記収容部19に、上記付勢部材10a及び上記コイルばね11aを、次の様に組み付けている。即ち、この付勢部材10aを、上記ウォーム軸6の先端寄り部分に(その内側でのウォーム軸6の回転を自在に)外嵌した状態で、上記両ガイド壁部22、22の内側面23、23同士の間に挟入している。これにより、上記付勢部材10aの可動方向は、これら両内側面23、23に沿った、上記ウォームホイール4に対する遠近動に制限される。又、上記コイルばね11aを、上記収容溝21内に収容すると共に、このコイルばね11aを構成する線材の両端部で、コイル部25の径方向内方に折り曲げて成る1対の係止部26、26を、上記両ガイド壁部22、22の外側面に形成した係止凹部24、24に係止している。
In the case of this example, the biasing
この状態で、上記コイルばね11aの内周面が、上記付勢部材10aの外周面のうちで上記ウォームホイール4とは反対側の面に、弾性的に当接した状態となる。そして、上記コイルばね11aにより、上記付勢部材10aを介して、前記ウォーム歯5を上記ウォームホイール4に向け押圧している。ここで、上記ウォーム軸6の先端部外周面と前記滑り面20との間には隙間が存在する為、この隙間に基づき、上記ウォーム軸6の先端部が上記ウォームホイール4側に変位する事が許容される。この結果、本例の場合にも、上記ウォーム歯5とこのウォームホイール4との間のバックラッシュが抑えられ、歯打ち音の発生が防止される。これらウォーム歯5とウォームホイール4との間での動力伝達時には、この動力伝達の反作用として前記ウォーム8が、前記転がり軸受9bを中心として、上記ウォームホイール4から離れる方向に揺動変位する。この状態で、上記ウォーム軸6の先端部外周面と上記滑り面20とが、上記ウォームホイール4と反対側で摺接し、上記動力伝達に伴う反力を支承しつつ、上記ウォーム8を回転自在に支持する。
In this state, the inner peripheral surface of the
上述の様な構成を有する本例の電動式パワーステアリング装置によれば、上記ウォーム軸6の先端部を回転自在に支持する為の滑り軸受17の温度上昇を十分に抑制できて、この滑り軸受17が高温になる事を防止できる。
即ち、本例の場合には、上記付勢部材10a及び上記コイルばね11aにより、上記ウォーム歯5を上記ウォームホイール4に向け押圧する構成を採用しており、前述した特許文献3に記載された発明の構造の様に、滑り軸受自身に弾力を持たせる必要がなく、この滑り軸受を厚肉にする必要がない。そこで、本例の場合には、上記滑り軸受17のうちで、運転時に高温になり易い軸受本体部18を、薄肉に(例えば3mm以下、より好ましくは2mm以下に)構成している。この様な本例の場合には、この軸受本体部18に熱が溜まり難く、この軸受本体部18から前記ハウジング3aへと早期に熱を逃がす(伝達する)事ができる。従って、上記滑り軸受17(軸受本体部18)の温度上昇を抑制できる。尚、上記軸受本体部18の厚さの最小値は、この軸受本体部18に必要とされる、強度、剛性耐久性の面から規制する。即ち、温度上昇抑制の面からは薄い程好ましいが、これらの性能を考慮すれば、1.0mm以上は必要である。
According to the electric power steering apparatus of this example having the above-described configuration, the temperature rise of the sliding
That is, in the case of this example, a configuration in which the
しかも、本例の場合には、上記滑り軸受17の外面形状と上記ハウジング3aの内側に形成した保持凹部12aの内面形状とを合致させて、この滑り軸受17の外面(軸受本体部18の外周面及び軸方向外側面、並びに、収容部19の外周面及び軸方向外側面)をこの保持凹部12aの内面(内周面及び軸方向内側面)に実質的に隙間なく密接させている。この為、この滑り軸受17と上記ハウジング3aとの接触面積を十分に広く確保する事ができて、この滑り軸受17からこのハウジング3aへと効率良く熱を逃がす事ができる。特に、このハウジング3aは、上記滑り軸受17に比べて十分に体積が大きく、熱容量も大きいだけでなく、表面積も広い為、この滑り軸受17の温度を十分に低下させる事ができる。
In addition, in the case of this example, the outer surface shape of the sliding
この結果、本例の場合には、上記滑り軸受17の温度上昇を十分に抑制できて、この滑り軸受17が運転時に高温になる事を防止できる。従って、上記滑り軸受17(滑り面20)の摩耗量の増加や焼き付きの発生を防止する事ができて、この滑り軸受17の軸受寿命の低下を抑制できる。又、この滑り軸受17の熱膨張量を抑えられる為、前記ウォーム軸6の回転精度の低下を抑えられる。更に、このウォーム軸6の先端部外周面から上記滑り面20に対して連続的に高負荷が加えられた場合にも、この滑り面20が摩擦熱により溶けると言った問題が生じる事を防止できる。尚、本例の場合には、上記滑り軸受17の外面を上記保持凹部12aの内面に実質的に隙間なく密接させている為、本例の様に、この滑り軸受17を合成樹脂製とし、しかも上記軸受本体部18を薄肉に構成した場合にも、この軸受本体部18の剛性を十分に確保できる。
As a result, in the case of this example, the temperature rise of the sliding
又、本例の場合は、上記滑り軸受17に一体に設けたガイド壁部22、22により前記付勢部材10aを案内する為、この付勢部材10aを介して上記ウォーム軸6の変位を所定の方向(ウォーム歯5をウォームホイール4に向け押し付ける方向)に厳密に規制できる。この為、このウォーム軸6が所定の方向以外に変位する事に基づき電動モータ7から付与される補助力が不安定になる(補助トルクが変動し易くなる)事を確実に防止できる。又、上記滑り軸受17と上記付勢部材10aとの間に前記コイルばね11aを設けている為、例えば前記図6に示した従来構造の場合の様に、弾性部材をハウジングとの間に設ける場合に比べ、前記ウォーム歯5を前記ウォームホイール4に向け押圧する力の設定をより微細に行う事ができ、歯打ち音の如き不快な異音や振動が発生する事をより確実に防止できる。
In the case of this example, since the biasing
更に、本例の場合には、滑り軸受本来の機能を発揮する上記軸受本体部18と、上記付勢部材10a及び上記コイルばね11aを収容する前記収容部19とを一体に形成している為、上記滑り軸受17と上記付勢部材10aと上記コイルばね11aとを、互いに組み付けた組立体(サブアッセンブリ)として一体的に取り扱える。この為、これらの部材17、10a、11aを、前記ハウジング3a並びに上記ウォーム軸6に組み付ける作業を容易に行える。又、前記図6に示した従来構造の場合の様に、付勢部材及び弾性部材を組み付ける為のホルダを別途設ける必要もない為、部品点数の削減を図れ、部品製作、部品管理の軽減も図れる。
Furthermore, in the case of this example, the bearing
[実施の形態の第2例]
図4は、全ての請求項に対応する、本発明の実施の形態の第2例を示している。本例の特徴は、ハウジング3bのうちで、その内側に滑り軸受17を内嵌支持した部分の外面を、凹凸形状27にした点にある。具体的には、本例の場合には、上記ハウジング3bのうち、保持凹部12aの底部を構成する壁部の外面に、互いに平行な複数のスリット28、28を形成し、これらスリット28、28同士の間部分に放熱フィン29、29を設けている。そして、これらスリット28と放熱フィン29とにより、上記凹凸形状27を構成している。
[Second Example of Embodiment]
FIG. 4 shows a second example of an embodiment of the invention corresponding to all claims. The feature of this example is that the outer surface of the portion of the
この様な本例の場合、上記ハウジング3bのうちで、特に上記滑り軸受17を設置した部分の表面積(放熱面積)を増やす事ができて、このハウジング3bの放熱効率を、より向上する事ができる。この為、上記凹凸形状27を設けない場合に比べて、このハウジング3bを早期に冷却できる。この結果、このハウジング3bに内嵌支持された上記滑り軸受17の温度上昇を、より効果的に抑えられる。
上記滑り軸受17及び上記保持凹部12aの構成を含め、その他の部分の構成及び作用・効果に就いては、上述した実施の形態の第1例の場合と同様である。
In the case of this example, it is possible to increase the surface area (heat radiation area) of the portion of the
The configurations, functions, and effects of other parts including the configuration of the sliding
滑り軸受を構成する材料としては、前述した様な合成樹脂の他に、例えば銅若しくは銅系合金等の、自己潤滑性を有する金属を使用する事もできる。更に、この様な金属又は合成樹脂の単一材料構造に代えて、合成樹脂と金属との複層構造とする事もできる。又、ハウジングは、前述した様なアルミニウム合金製に限らず、放熱性に優れた金属を適宜採用できる。又、このハウジングの外面(更には滑り軸受の外面)に、放熱性に優れた被膜(例えば放射率が0.50以上の熱放射皮膜)を形成する事もできる。更に、ハウジングの外面に形成する凹凸形状は、図示の様なスリットと放熱フィンとから成る構造に限定されず、例えば断面鋸歯形状、断面波形状等、ハウジングの表面積を増やせる形状であれば良い。 As a material constituting the slide bearing , in addition to the synthetic resin as described above, a metal having self-lubricating properties such as copper or a copper-based alloy can be used. Furthermore, instead of such a single material structure of metal or synthetic resin, a multilayer structure of synthetic resin and metal may be used. The housing is not limited to the aluminum alloy as described above, and a metal having excellent heat dissipation can be used as appropriate. Also, a film having excellent heat dissipation (for example, a heat radiation film having an emissivity of 0.50 or more) can be formed on the outer surface of the housing (and also the outer surface of the sliding bearing). Further, the uneven shape formed on the outer surface of the housing is not limited to the structure including the slit and the heat radiating fin as shown in the figure, and may be any shape that can increase the surface area of the housing, such as a cross-sectional sawtooth shape or a cross-sectional wave shape.
1 ステアリングホイール
2 ステアリングシャフト
3、3a、3b ハウジング
4 ウォームホイール
5 ウォーム歯
6 ウォーム軸
7 電動モータ
8 ウォーム
9a、9b 転がり軸受
10、10a 付勢部材
11、11a コイルばね
12、12a 保持凹部
13 ホルダ
14 弾性リング
15 中間シャフト
16 ステアリングギヤユニット
17 滑り軸受
18 軸受本体部
19 収容部
20 滑り面
21 収容溝
22 ガイド壁部
23 内側面
24 係止凹部
25 コイル部
26 係止部
27 凹凸形状
28 スリット
29 放熱フィン
DESCRIPTION OF
Claims (2)
上記ウォーム軸の軸方向両端部をそれぞれ支持する上記各軸受のうち、少なくともこのウォーム軸の先端部を支持する軸受が滑り軸受であり、
この滑り軸受は、内周面を滑り面とした薄肉筒状の軸受本体部と、上記付勢部材及び上記弾性部材を組み付ける為の収容部とを一体に形成したもので、上記ハウジングの内側で上記ウォーム軸の先端部に対向する部分に設けられた保持凹部の内面形状に合致する外面形状を有しており、上記軸受本体部の外周面及び軸方向外側面並びに上記収容部の外周面及び軸方向外側面を上記保持凹部の内周面及び軸方向内側面に実質的に隙間なく密接させた状態で上記ハウジングの内側に嵌合支持されている事を特徴とする電動式パワーステアリング装置。 A housing that is supported by a fixed portion and does not rotate; a rotating shaft that is rotatably provided to the housing and is rotated by an operation of a steering wheel; A worm wheel that is supported concentrically with the rotary shaft inside the housing and rotates together with the rotary shaft, and a worm tooth is provided at an axially intermediate portion of the worm shaft. With the worm teeth meshing with the worm wheel, both end portions of the worm shaft in the axial direction are rotatably supported with respect to the housing by bearings, the base end portion of the worm shaft and the tip end of the output shaft An electric motor that freely engages the transmission of rotational force with the worm wheel, and a worm wheel with the tip of the worm shaft rotatably supported. A biasing member provided perspective rotatably in that, at the worm teeth through the urging member to the electric power steering apparatus provided with an elastic member for pressing toward the worm wheel,
Of the bearings that respectively support both axial ends of the worm shaft, at least the bearing that supports the tip of the worm shaft is a sliding bearing,
This sliding bearing is formed by integrally forming a thin cylindrical bearing main body portion having an inner peripheral surface as a sliding surface and a housing portion for assembling the urging member and the elastic member. The outer surface has a shape matching the inner surface of the holding recess provided in the portion facing the tip of the worm shaft, and the outer peripheral surface and the axially outer surface of the bearing main body, the outer peripheral surface of the housing portion, and electric power steering apparatus of the axially outer side, characterized in that it is fitted and supported on the inside of the housing in a state of substantially brought into close contact without a gap with the inner circumferential surface and axially inner surface of the holding recess.
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