JP5336822B2 - Gear device and electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ウォーム減速機を含み、一方軸から他方軸へ歯車を用いて動力を伝達する歯車装置、及び、この歯車装置を用いた電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to a gear device that includes a worm speed reducer and transmits power from one shaft to the other shaft using a gear, and an electric power steering device using the gear device.
歯車装置、特に、ウォーム減速機においては、その一方軸であるウォーム軸に、ウォームホイールとの噛み合わせを良好にしたり、歯面間の隙間範囲の振動によってよって生じる騒音(ラトル音)を軽減したりするため、このウォーム軸を軸方向に付勢することが行われている。 In gear devices, especially worm speed reducers, the worm shaft, which is one of its shafts, is well meshed with the worm wheel and reduces noise (rattle noise) caused by vibration in the gap range between the tooth surfaces. For this reason, the worm shaft is biased in the axial direction.
特許文献1から7には、そのような付勢を行う弾性体が記載されているが、その中には、歯車装置のケースに対して着脱可能な蓋を設け、この蓋と一方軸との間に弾性体を設けたものも含まれている。
一方、特許文献8及び9には、歯車装置のケースに対して着脱可能な蓋と前記ケースとの間には、外部とのシールを行うOリング(各文献の符号5c)が記載され、蓋を用いる場合にはなんらかのシールが必要であることが示唆されている。
On the other hand,
しかしながら、蓋を用いている特許文献1、2、4及び5には、そのようなシールに関する記載は見つけることができなかった。
However, in
本発明は、上記問題を改善しようとするもので、歯車装置の蓋と歯車軸との間に弾性体を介在させて歯車軸を弾性体で軸方向に付勢する際に、同時に、シールの問題も解決することができる歯車装置、この歯車装置を用いた電動パワーステアリング装置を提供することを解決課題とする。 The present invention is intended to ameliorate the above problem, and when an elastic body is interposed between the lid of the gear device and the gear shaft and the gear shaft is urged in the axial direction by the elastic body, at the same time, It is an object of the present invention to provide a gear device that can solve the problem and an electric power steering device using the gear device.
本発明の歯車装置は、一方軸から他方軸へ歯車を用いて動力を伝達する歯車装置であって、一方軸の少なくとも一端の軸受を、前記歯車装置のケースに対して着脱可能な蓋で支持し、前記蓋と前記軸受及び前記ケースとの間に、前記一方軸を軸方向に付勢し、かつ、該蓋と前記ケースとの間をシールする弾性体を備え、前記歯車がウォームとウォームホイールであって、前記一方軸が前記ウォームを軸支するウォーム軸であり、前記歯車装置が電動パワーステアリング装置の操舵出力軸の駆動に用いられていることを特徴とする。 The gear device of the present invention is a gear device that transmits power from one shaft to the other shaft using a gear, and supports a bearing at least one end of the one shaft with a cover that can be attached to and detached from the case of the gear device. An elastic body that urges the one shaft in an axial direction and seals between the lid and the case between the lid and the bearing and the case, and the gear includes a worm and a worm. The wheel is characterized in that the one shaft is a worm shaft that supports the worm, and the gear device is used to drive a steering output shaft of an electric power steering device .
本発明の電動パワーステアリング装置は、上記歯車装置をウォーム減速機とし、このウォーム減速機を操舵出力軸の駆動に用いたことを特徴とする。 The electric power steering device of the present invention is characterized in that the gear device is a worm reducer, and the worm reducer is used for driving a steering output shaft.
本発明の歯車装置は、一方軸から他方軸へ歯車を用いて動力を伝達する歯車装置であって、一方軸の少なくとも一端の軸受を、前記歯車装置のケースに対して着脱可能な蓋で支持し、前記蓋と前記軸受及び前記ケースとの間に、前記一方軸を軸方向に付勢し、かつ、該蓋と前記ケースとの間をシールする弾性体を備え、前記歯車がウォームとウォームホイールであって、前記一方軸が前記ウォームを軸支するウォーム軸であり、前記歯車装置が電動パワーステアリング装置の操舵出力軸の駆動に用いられているので、歯車装置の蓋と歯車軸との間に弾性体を介在させて歯車軸を弾性体で軸方向に付勢する際に、同時に、シールの問題も解決することができる。 The gear device of the present invention is a gear device that transmits power from one shaft to the other shaft using a gear, and supports a bearing at least one end of the one shaft with a cover that can be attached to and detached from the case of the gear device. An elastic body that urges the one shaft in an axial direction and seals between the lid and the case between the lid and the bearing and the case, and the gear includes a worm and a worm. A wheel, wherein the one shaft is a worm shaft that supports the worm, and the gear device is used to drive a steering output shaft of an electric power steering device . When the gear shaft is urged in the axial direction by the elastic body with an elastic body interposed therebetween, the problem of sealing can be solved at the same time.
本発明の電動パワーステアリング装置は、上記歯車装置をウォーム減速機とし、このウォーム減速機を操舵出力軸の駆動に用いたので、上記歯車装置の効果を電動パワーステアリング装置として発揮する。 In the electric power steering device of the present invention, the gear device is a worm reducer, and this worm reducer is used to drive the steering output shaft, so that the effect of the gear device is exhibited as an electric power steering device.
以下に、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の歯車装置の一例を示すもので、(a)はその要部断面図、(b)はそのA矢視図、図2(a)は、図1(b)の軸受孔部分だけを示す図、(b)は、図1(a)の蓋を示す断面図、(c)は、図1(a)の弾性体を示す断面図、(d)は図1の付勢手段を示す拡大斜視図である。 1A and 1B show an example of a gear device of the present invention, in which FIG. 1A is a cross-sectional view of an essential part thereof, FIG. 1B is a view taken along an arrow A thereof, and FIG. 2A is a bearing of FIG. The figure which shows only a hole part, (b) is sectional drawing which shows the cover of Fig.1 (a), (c) is sectional drawing which shows the elastic body of Fig.1 (a), (d) is attached to FIG. It is an expansion perspective view which shows a biasing means.
この歯車装置10は、歯車としてのウォーム1とこのウォーム1に噛み合うウォームホイール3とを用いて動力を伝達するウォーム減速機で、例えば、自動車の操舵を補助する電動パワーステアリング装置の操舵出力軸の回動に用いられるものである。
The
歯車装置10は、前記ウォーム1と、このウォーム1を備えたウォーム軸(一方軸)2と、前記ウォームホイール3と、このウォームホイール3を同期回転して軸支する操舵出力軸(他方軸)12とを備えている。
The
歯車装置10は、上記基本構成に加えて、ウォーム軸2の少なくとも一端の軸受2aを、歯車装置10のケース4対して着脱可能な蓋6で支持し、この蓋6と軸受2a及びケース4との間に、ウォーム軸2を軸方向に付勢し、蓋6とケース4との間をシールする弾性体7を備えたことを特徴とする。
In addition to the above basic configuration, the
また、歯車装置10は、ウォームホイール3の操舵出力軸12の軸心線と、ウォーム軸2の軸心線とがねじれの位置(食い違い軸の関係)にあるが、これはウォーム減速機に共通する関係である。
Further, in the
この関係に対応して、歯車装置10は、ウォーム軸2の一端の軸受2aをウォームホイール3の操舵出力軸12の方向(軸間距離調整方向)と、この軸間距離調整方向と直交し、ウォームホイール3の半径方向平面に直交する方向(進み角調整方向)とに付勢する2つの付勢手段8を備えている。
Corresponding to this relationship, the
ここで、図1(a)見ると解るように、蓋6はケース4に対して、ネジ回動してウォーム軸2の軸方向に進退可能であり、この蓋6とケース4及びウォーム軸2の一方の軸受2aとの間に介在している弾性体7は、ウォーム軸2を軸方向に付勢すると同時に、ケース4と蓋6との間を外部に対してシールしている。
Here, as can be seen from FIG. 1 (a), the lid 6 can be screwed with respect to the
なお、図1(b)は、図1(a)のA矢視図であるが、蓋6と弾性体7とを除いた状態を示している。
FIG. 1B is a view as seen from the direction of arrow A in FIG. 1A, and shows a state in which the lid 6 and the
弾性体7は、蓋6からの力を利用することでウォーム軸2の軸方向への付勢を達成し、かつ、ケース4と蓋6との間にも介在して、ケース4と蓋6との間のシールも達成しているのである。
The
つまり、この歯車装置10は、歯車装置10の蓋6とウォーム軸(歯車軸)2との間に弾性体7を介在させてウォーム軸(歯車軸)2を弾性体7で軸方向に付勢する際に、同時に、シールの問題も解決することができる。
That is, the
なお、この弾性体7はまた、ウォーム軸2を軸方向に付勢することで、ガタ付きを抑え、軸方向隙間をなくす役割を果たしている。
In addition, this
図2を用いて、歯車装置10の上記特徴部分の構造についてより詳しく説明する。
The structure of the characteristic part of the
図2(a)は、図1(b)の矢視図から、更に、ウォーム軸2、軸受2aを除いて、ケース4の軸受2aと蓋6とを受ける部分を示したものである。
FIG. 2A shows a portion for receiving the
図2(a)で解るように、ケース4のこの部分には、最奥部にウォーム2を収容するウォーム収容部4aが見え、それから手前方向に、軸受2aを収容する軸受収容孔4bと、軸受収容孔4bより大きい内径で蓋6とネジ係合する蓋用雌ネジ孔4fとが形成されている。
As can be seen in FIG. 2 (a), in this portion of the
図1(b)に示すように、軸受収容孔4bの内径は、軸受2aの外径より大きく、かつ、この外径の大きい分だけ、この図で左45度斜め上方向に偏心している。よって、この左45度斜め上部分での軸受収容孔4bの内周と軸受2aの外周との隙間Cが一番大きく、その反対側の右45度斜め下部分での両者の隙間はゼロとなっている。
As shown in FIG. 1 (b), the inner diameter of the bearing receiving
軸間距離調整方向への付勢手段8に対応する位置には隙間CBが、進み角調整方向への付勢手段8に対応する位置には隙間CLが形成されている。 A gap CB is formed at a position corresponding to the biasing means 8 in the inter-axis distance adjustment direction, and a gap CL is formed at a position corresponding to the biasing means 8 in the advance angle adjustment direction.
軸受収容孔4bと蓋用雌ネジ孔4fとの段差部分は、弾性体7が面接触するシール面4eとなっている。軸受収容孔4bの外周の2箇所には、上述の2つの付勢手段8を収容する2箇所の付勢手段収容凹部4cと4dとが設けられている。
A step portion between the bearing
付勢手段収容凹部4cは、軸間距離調整方向への付勢手段8を収容するもので、付勢手段収容凹部4dは、進み角調整方向への付勢手段8を収容するものである。
The urging means
付勢手段収容凹部4c、4dに収容された付勢手段8は、シール面4eから突出しないか、あるいは、突出する場合には弾性体7に逃がし部分が設けられ、また、弾性体7は、この付勢手段収容凹部4c、4dの周縁を含めて、シール面4eをシールするものである。
The urging means 8 accommodated in the urging means accommodating
図2(b)に示す蓋6は、ケース4の蓋用雌ネジ孔4fにネジ係合する雄ネジ部6bを外周に設けた円盤状で、一方端面側には、弾性体7を径方向に拘束して嵌め込む弾性体嵌め込み凹部6aが設けられ、他方端面には、蓋6を回動させて締付固定するための、例えば六角形状の回動用凹部6cが設けられている。
The lid 6 shown in FIG. 2 (b) has a disk shape in which a
蓋6の弾性体嵌め込み凹部6aの周縁端部6dは、ケース4のシール面4eに接触して、雄ネジ部6bと蓋用雌ネジ孔4fのネジ係合を締付固定する役割をしている。
The
図2(c)に示す弾性体7は、天然ゴムあるいはゴム系合成樹脂で成形されたものであり、全体として円盤リング状であり、蓋6の弾性体嵌め込み凹部6aに隙間無く嵌まり込む嵌合部7aと、その軸方向の反対側で、ウォーム軸2の軸受けを嵌め受ける嵌め受け部7bと、この嵌め受け部7bの端表面であって、ケース4のシール面4eに接触するシール面7cとを備えている。
The
シール面7cの高さ(弾性体7の全厚)は、弾性体7を嵌め込んだ蓋6の周縁端部6dがケース4のシール面4eに接触した際に、ケース4のシール面4eとの間でシール効果を発揮できる程度に、弾性体嵌め込み凹部6aから突出するものとされている。
The height of the sealing
嵌め受け部7bの深さは、弾性体7を嵌め込んだ蓋6の周縁端部6dがケース4のシール面4eに接触した際に、ウォーム2の軸受2aに必要十分な付勢力を与える程度の深さとされている。
The depth of the fitting receiving
付勢手段8は、矩形形状のバネ鋼板をその一辺に平行な折り曲げ線で90度折り曲げて、全体として「コ」の字形状としたもので、その一方側は、押圧突起8aを経て開口端となっている。この押圧突起8aは、開口端のエッジが軸受2aに当たるのを回避し、また、軸受2aの軸方向長さの中央部分で、軸受2aを押圧するためのものである。
The urging means 8 is a rectangular spring steel plate bent 90 degrees along a fold line parallel to one side thereof to form a “U” shape as a whole, one side of which is an open end through a
この付勢手段8は、「コ」の字形状の開口部分の間隔が大小することで、その大小する方向に弾性付勢力を発生させるものであり、その際、押圧突起8aが軸受2aに接触して、その弾性付勢力を軸受2aに与える。
The urging means 8 generates an elastic urging force in the direction in which the distance between the opening portions of the “U” shape increases or decreases, and at this time, the
このような構成のケース4と、蓋6と、弾性体7とを備えることで、この歯車装置10によれば、上述したように、蓋6を単に周縁端部6dがケース4のシール面4eに接触して締付固定するだけで、ウォーム2の軸受2aに必要十分な付勢力を与え、かつ、ケース4と蓋6との間の外部に対するシールを達成することができる。
By providing the
なお、弾性体7によるシールは、特に、電動パワーステアリング装置として車両の室外に設置される場合、雨水や砂ぼこり等の影響が過酷な環境に置かれるので、これらに対する歯車装置10の密閉機能を達成するという意味合いが重要である。
Note that the seal by the
また、2つの付勢手段8は、上述した方向に軸受2aを付勢するものであるが、軸間距離調整方向の付勢手段8は、隙間CBの範囲でウォーム1とウォームホイール3との間の歯面間隙間(バックラッシュ)の調整に有効であり、ラトル音の軽減に有効である。
The two urging means 8 urge the
進み角調整方向への付勢手段8は、隙間CLの範囲でウォームの進み角が、ウォームホイールの進み角に対して大きくなるようにして、特許文献9に記載の調整手段(同文献における符号8〜8C)と同様な効果、つまり、両者間の噛み合い効率を下げることなく、ウォームとウォームホイールの加工に高精度が不要で組立が容易でありながら、両者間の良好な噛み合いを実現することができる(特許文献9の段落[0063]〜[0065])という効果を発揮する。 The urging means 8 in the advance angle adjustment direction is configured so that the advance angle of the worm is larger than the advance angle of the worm wheel in the range of the clearance CL. 8-8C), that is, without reducing the meshing efficiency between the two, to achieve good meshing between the two while high accuracy is not required for machining of the worm and the worm wheel, and assembly is easy (Paragraph 9 paragraphs [0063] to [0065]).
また、2つの付勢手段8の付勢方向が相互に直交しているので、一方の付勢力が他方の付勢力に影響しない、という特徴があり、それぞれを独立して調整することができる。なお、この点で、2つの付勢手段8に便宜上同じ符号を付したが、これらは異なる弾性付勢力を与えるものであってもよい。 Further, since the urging directions of the two urging means 8 are orthogonal to each other, there is a feature that one urging force does not affect the other urging force, and each can be adjusted independently. In addition, although the same code | symbol was attached | subjected to the two urging means 8 for convenience at this point, these may give different elastic urging | biasing force.
これらの付勢手段8による付勢力に対し、弾性手段7は、蓋6に径方向に固定された状態で、軸受2aをその弾性範囲内で前記付勢力を緩衝する役割を果たし、この両者の共動で適度なバックラッシュの調整と維持、それによるラトル音の軽減、ウォーム1とウォームホイール3との良好な噛み合いを実現している。
In response to the urging force of these urging means 8, the
なお、この例では、弾性手段7の嵌合部7aが蓋6の弾性体嵌め込み凹部6aに嵌まり込んで、弾性手段7が径方向に拘束され、上記効果を発揮しているが、弾性手段の外径をケース側に嵌め込んで拘束するようにしてもよく、その場合にも、同様の効果を発揮する。
In this example, the
図3(a)、(b)は本発明の歯車装置の他例を示す要部断面図である。これより、既に説明した部分と同じ部分については同じ符号を付して重複説明を省略することがある。 3 (a) and 3 (b) are cross-sectional views of main parts showing another example of the gear device of the present invention. Accordingly, the same parts as those already described may be denoted by the same reference numerals and redundant description may be omitted.
図3(a)の歯車装置(ウォーム減速機)10Aは、図1の歯車装置10に比べ、弾性体7Aと、蓋6Aとが相互に径方向に拘束せず、ウォーム軸2の軸方向の付勢力とケース4との間のシール機能とだけを発生させるものである点が異なっている。
The gear device (worm reducer) 10A shown in FIG. 3A has an
また、蓋6Aの軸方向長さは図1の蓋6より長く、その雄ネジ部6eの一部がケース4より突出し、この突出部分に、ロックナット6fが設けられている。このロックナット6fは、蓋6Aの進退位置が、弾性体の付勢力とシール機能とが好適に発揮させるような位置で締付固定するものである。この機能は、図2の蓋6の周縁端部6dと同様のものである。
The axial length of the
こうして、この歯車装置10Aによれば、図1の歯車装置10と同様の効果、つまり、歯車装置10Aの蓋6Aと歯車軸2との間に弾性体7Aを介在させて歯車軸2を弾性体7Aで軸方向に付勢する際に、同時に、シールの問題も解決することができるという効果を発揮することができる。
Thus, according to the
図3(b)の歯車装置10Bは、相互に噛み合う歯車1A、3Aが、図1の歯車装置10に比べ、ハス歯歯車であって、ケース4Aと一方軸2Aの一方側の軸受2bもこれらのハス歯歯車に対応したものとなっている点が異なっている。なお、符号5は、他方軸を示す。
In the
また、この歯車装置10Bでは付勢手段も設けられていない。一方、蓋6B、弾性体7Bは相互に径方向に拘束しない点で、図3(a)の歯車装置10Aと共通しており、蓋6Bの雄ネジ部6g、ロックナット6hも、この歯車装置10Aの雄ネジ部6e、ロックナット6fと同様の機能、作用効果を発揮するものである。
Further, the
ハス歯歯車の場合、軸方向の力が発生するが、その場合に、この軸方向力を調節する付勢力を与えると同時に、蓋とケースとの間のシールを達成する本発明の歯車装置10Bは有効である。
In the case of a helical gear, an axial force is generated. In this case, a biasing force for adjusting the axial force is applied, and at the same time, a
図4(a)は図1の歯車装置を用いた電動パワーステアリング装置の全体構成を概念的に示す図、(b)は(a)の要部断面図である。 FIG. 4A is a diagram conceptually showing the overall configuration of an electric power steering apparatus using the gear device of FIG. 1, and FIG. 4B is a sectional view of the main part of FIG.
この電動パワーステアリング装置20は、図1のウォーム減速機(歯車装置)10、操舵入力軸11、操舵出力軸12、トーションバー13、ステアリングラック14、ステアリングハウジング15及びトルクセンサー16を備えている。なお、符号9は、ウォーム軸2を回転駆動させる電動モータである。
The electric
舵取り操作のためのハンドルHは、操舵入力軸11に連結され、操舵入力軸11と操舵出力軸12とはトーションバー13を介して連結され、操舵の際このトーションバー13に生じるトルクをトルクセンサー16で検知して、ウォーム減速機10によって、ウォームホイール3と共に回転する操舵出力軸12を回転駆動する。
A steering wheel H for steering operation is connected to a
操舵出力軸12には、ステアリングラック14に噛み合うステアリングピニオン12aが設けられているので、これにより、ステアリングラック14がスライドし、このスライドに伴い、自動車などの車輪Tの操舵補助が行われる。
Since the
この電動パワーステアリング装置20は、上記のようにして、操舵力を補助しているが、その際、ウォーム減速機10は操舵出力軸12の駆動に用いられている。
The electric
したがって、この電動パワーステアリング装置20は、ウォーム減速機10の効果を、電動パワーステアリング装置として発揮することができる。
Therefore, this electric
なお、電動パワーステアリング装置は、ウォーム減速機10の代わりにウォーム減速機10Aを用いることもでき、その場合、ウォーム減速機10Aの効果を、電動パワーステアリング装置として発揮することができる。
In addition, the electric power steering apparatus can use the
なお、本発明の歯車装置及び電動パワーステアリング装置は、上記の実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲、実施形態の範囲で、種々の変形例、組み合わせが可能であり、これらの変形例、組み合わせもその権利範囲に含むものである。 The gear device and the electric power steering device of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications and combinations are possible within the scope described in the claims and the scope of the embodiments. These modifications and combinations are also included in the scope of the right.
例えば、図3(a)のロックナット6fで締付固定する蓋6Aを、図1の蓋6の代わりに用いてもよい。
For example, a
本発明の歯車装置及び電動パワーステアリング装置は、歯車装置の蓋と歯車軸との間に弾性体を介在させて歯車軸を弾性体で軸方向に付勢する際に、同時に、シールの問題も解決することができることが要請される産業分野に用いることができる。 The gear device and the electric power steering device according to the present invention also have a sealing problem when the elastic body is interposed between the lid of the gear device and the gear shaft and the gear shaft is urged in the axial direction by the elastic body. It can be used in industrial fields that are required to be solved.
1 ウォーム(歯車)
1A 歯車
2 一方軸(ウォーム軸)
2A 一方軸
2a 軸受
2b 軸受
3 ウォームホイール(歯車)
3A 歯車
4、4A ケース
5 他方軸
6〜6B 蓋
7〜7B 弾性体
10、10A ウォーム減速機(歯車装置)
12 他方軸(操舵出力軸)
20 電動パワーステアリング装置
1 Worm (gear)
1A gear
2 One shaft (worm shaft)
2A One
12 Other shaft (steering output shaft)
20 Electric power steering system
Claims (4)
一方軸の少なくとも一端の軸受を、前記歯車装置のケースに対して着脱可能な蓋で支持し、
前記蓋と前記軸受及び前記ケースとの間に、前記一方軸を軸方向に付勢し、かつ、該蓋と前記ケースとの間をシールする弾性体を備え、
前記歯車がウォームとウォームホイールであって、前記一方軸が前記ウォームを軸支するウォーム軸であり、前記歯車装置が電動パワーステアリング装置の操舵出力軸の駆動に用いられていることを特徴とする歯車装置。 A gear device that transmits power from one shaft to the other using a gear,
The bearing of at least one end of the one shaft is supported by a lid that can be attached to and detached from the case of the gear device,
Between the lid and the bearing and the case, an elastic body that urges the one shaft in the axial direction and seals between the lid and the case ,
The gear is a worm and a worm wheel, the one shaft is a worm shaft that supports the worm, and the gear device is used to drive a steering output shaft of an electric power steering device. Gear device.
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