(57)【要約】【課題】長期にわたって、ウォームとウォームホイールとの噛み合い部にグリースを供給して、潤滑不良を防止することができるウォーム減速機及び電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】ハウジング１１と、ハウジング１１により軸受を介して支持されるウォーム２０と、ウォーム２０に噛み合うウォームホイール２１とを備え、ウォーム２０とウォームホイール２１の噛み合い部Ａは、ハウジング１１内に充填されたグリースにより潤滑されるウォーム減速機１４において、ウォームホイール２１の重力方向上側に少なくとも1個の攪拌体Ｂを配置し、ウォームホイール２１が回転することにより、攪拌体Ｂは、ハウジング１１内のグリースを攪拌する。【選択図】図１
2012207700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジングにより軸受を介して支持されるウォームと、
前記ウォームに噛み合うウォームホイールとを備え、
前記ウォームと前記ウォームホイールの噛み合い部は、
前記ハウジング内に充填されたグリースにより潤滑されるウォーム減速機において、
前記ウォームホイールの重力方向上側に少なくとも1個の攪拌体を配置し、
前記ウォームホイールが回転することにより、
前記攪拌体は、前記ハウジング内の前記グリースを攪拌する
ことを特徴とするウォーム減速機。
【請求項２】
請求項１記載のウォーム減速機において、
前記攪拌体は球形状である
ことを特徴とするウォーム減速機。
【請求項３】
請求項２記載のウォーム減速機において、
前記攪拌体の表面には、窪み又は溝が形成されている
ことを特徴とするウォーム減速機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のウォーム減速機において、
前記ウォームホイールの重力方向上側に少なくとも1個の突起部を有しており、
前記ウォームホイールが回転することにより、
前記突起部は前記ウォームホイール上の前記攪拌体を移動させる
ことを特徴とするウォーム減速機。
【請求項５】
電動モータの動力を、
請求項１〜４のいずれか一項に記載のウォーム減速機を介して操舵機構に伝達する
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウォーム減速機及び電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウォーム減速機は、ウォームとウォームホイールを螺合させて、電動モータを駆動させると、ウォームとウォームホイールの歯数の違いにより、電動モータの回転を減速するとともに出力を増幅するものである。例えば、自動車用のコラム型電動パワーステアリング装置では、電動モータの回転を、ウォーム減速機により、ウォームからウォームホイールに伝えることで、減速するとともに出力を増幅した後、操舵軸に付与することで、ステアリング操作をトルクアシストしている。このウォームとウォームホイールの噛み合い部は、ハウジング内に供給されるグリースにより潤滑されている。
【０００３】
ウォームとウォームホイールの噛み合いにおいて、ウォームの歯は螺旋方向に沿うため、ウォームの回転にともない、グリースがウォームの端部に向かい流動する。これにより、ウォームを支持する軸受近傍にグリースが滞留し、ウォームとウォームホイールとの噛み合い部のグリースが不足し、潤滑不良を生じるという問題があった。
【０００４】
例えば、特許文献１に記載された従来技術では、ウォームの回転にともないウォームの端部に向かって流動するグリースの流動方向を、ウォームホイールの外周に導くように変更する案内部材が設けられている。この案内部材は、ウォームを囲む周壁を有する筒形状となっており、一端が周壁の内部に対向し、他端がウォームホイールの外周に対向するグリース流路が形成されている。この構成により、グリース流路を介して、ウォームの端部に向かって流動するグリースを、ウォームホイールの外周に導かれるようにして滞留を防ぎ、ウォームとウォームホイールとの噛み合い部のグリースが不足するのを防止している。（特許文献１の図２参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２９０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ウォームとウォームホイールとの噛み合いにおいて、グリースはウォームを支持する軸受近傍に滞留するだけでなく、ウォームホイールの上下方向にも掻き出されて滞留している。これは、グリースがウォームホイールの下方向に掻き出された場合、重力によりハウジング内に落下することにより、循環して再使用されるが、ウォームホイールの上方向に掻き出された場合、ウォームホイールの上端面及びウォームホイール上端面に対向する軸受側面に滞留するためである。これにより、長期にわたる使用において、循環されずに滞留するグリース量が増加することで、ウォームとウォームホイールとの噛み合い部のグリースが不足し、潤滑不良を生じるという問題があった。このような潤滑不良は、ウォーム及びウォームホイールの焼き付きによる破損等、耐久性を低下させる。また、電動パワーステアリング装置においては、円滑なトルクアシストを阻害するために操舵フィーリングを低下させる。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、長期にわたって、ウォームとウォームホイールとの噛み合い部にグリースを供給して、潤滑不良を防止することができるウォーム減速機及び電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するために提供される請求項１に記載の発明は、ハウジングと、前記ハウジングにより軸受を介して支持されるウォームと、前記ウォームに噛み合うウォームホイールとを備え、前記ウォームと前記ウォームホイールの噛み合い部は、前記ハウジング内に充填されたグリースにより潤滑されるウォーム減速機において、前記ウォームホイールの重力方向上側に少なくとも1個の攪拌体を配置し、前記ウォームホイールが回転することにより、前記攪拌体は、前記ハウジング内の前記グリースを攪拌することを特徴とする。
【０００９】
本請求項のウォーム減速機は、ウォームホイールが回転すると、ウォームホイール上端面を攪拌体が移動するので、ウォームホイール上端面及びウォームホイール上端面に対向する軸受側面に滞留したグリースを攪拌することができる。
【００１０】
上記問題点を解決するために提供される請求項２に記載の発明は、請求項１記載のウォーム減速機において、前記攪拌体は球形状であることを特徴とする。
【００１１】
本請求項のウォーム減速機は、球形状をした攪拌体が、重力方向上側となるウォームホイール上端面を転がりながら軌道を変えて接触することによって、ウォームホイールの上端側面に掻き出され、滞留状態となったグリースを、効率的に攪拌することができる。
【００１２】
上記問題点を解決するために提供される請求項３に記載の発明は、請求項２記載のウォーム減速機において、前記攪拌体の表面には、窪み又は溝が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
本請求項のウォーム減速機は、球形状をした攪拌体の表面に、窪み又は溝が形成されているので、ウォームホイールの上端面を攪拌体が転がるときに、表面に付着させるグリース量を大きくして、より効率的にグリースを攪拌することができる。
【００１４】
上記問題点を解決するために提供される請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のウォーム減速機において、前記ウォームホイールの重力方向上側に少なくとも1個の突起部を有しており、前記ウォームホイールが回転することにより、前記突起部は前記ウォームホイール上の前記攪拌体を移動させることを特徴とする。
【００１５】
本請求項のウォーム減速機は、ウォームホイールの回転により、突起部が攪拌体を押し出して、攪拌体の転がる軌道を変えることができるので、攪拌体をウォームホイールの上端面にくまなく接触させて、より効率的にグリースを攪拌することができる。
【００１６】
上記問題点を解決するために提供される請求項５に記載の発明は、電動モータの動力を、請求項１〜４のいずれか一項に記載のウォーム減速機を介して操舵機構に伝達することを特徴とする。
【００１７】
本請求項の電動パワーステアリング装置は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のウォーム減速機を備えているので、長期にわたって、ウォームとウォームホイールとの噛み合い部にグリースを供給して、潤滑不良を防止することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、長期にわたって、ウォームとウォームホイールとの噛み合い部にグリースを供給して、潤滑不良を防止することができるウォーム減速機及び電動パワーステアリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態のウォーム減速機が適用された電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図。
【図２】図１のII‐II線に沿う断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るウォーム減速機が適用された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２は、図１のII‐II線に沿う断面図である。
【００２１】
図１に示すように、電動パワーステアリング装置１では、ステアリングホイール等の操舵部材２を取り付けている第１操舵軸３と、ピニオン軸４に連結される第２操舵軸５とが、トーションバー６を介して同軸的に連結されている。ピニオン軸４の端部近傍に形成されたピニオン歯４ａに、車両の左右方向に延びる転蛇軸としてのラックバー７のラック歯７ａが噛み合っており、ピニオン軸４及びラックバー７からなるラックアンドピニオン機構によって操舵機構が構成されている。
【００２２】
ラックバー７は、車体に固定されるハウジング（図示せず）内に直線往復動自在に支持されていて、ハウジング（図示せず）の外側に突出するラックバー７の両端部にはそれぞれタイロッド８が結合されている。各タイロッド８、は対応するナックルアーム９を介して、対応する操向輪１０に連結されている。第１及び第２操舵軸３、５を支持するハウジング１１は、例えば、アルミニウム合金からなり、車体（図示せず）に取り付けられている。ハウジング１１は、互いに嵌め合わされるセンサハウジング１２と、筒状のギヤハウジング１３とにより構成されている。具体的には、ギヤハウジング１３の上端１３ａが、センサハウジング１２の外周の環状段部１２ａに嵌め合わされている。ギヤハウジング１３は、ウォームギヤ機構からなるウォームギヤ減速機１４を収容し、センサハウジング１２はトルクセンサ１５及び制御基板１６等を収容している。
【００２３】
ウォーム減速機１４は、第２操舵軸５の軸方向中間部に、一体回転可能でかつ軸方向移動を不能に連結されたウォームホイール２１と、図２に示すように、電動モータＭの回転軸１７に、例えば、スプライン継手１８等の継手機構を介して、一体回転可能に連結されたウォーム２０とを備える。ギヤハウジング１３内において、ウォーム２０およびウォームホイール２１は、噛み合い領域Ａにて噛み合っている。
【００２４】
ウォームホイール２１は、第２操舵軸５に相対回転不能に結合される環状の芯金２１ａと、芯金２１ａの周囲を取り囲んで芯金２１ａに一体回転可能かつ相対回転不能に結合され、かつ外周に複数の歯（図示せず）が形成された合成樹脂部材２１ｂとを備える。芯金２１ａは、例えば、合成樹脂部材２１ｂの樹脂成形時に金型内にインサートされるものである。
【００２５】
第２操舵軸５は、ウォームホイール２１を軸方向の上下に挟んで配置される第１及び第２転がり軸受２２、２３により回転自在に支持されている。第１転がり軸受２２の外輪２４は、センサハウジング１２下端の筒状突起１２ｂ内に設けられた軸受保持孔２５に嵌め入れられて保持されている。また、外輪２４の上端面は環状の段部２６に当接しており、外輪２４は、センサハウジング１２に対する軸方向上方への移動が規制されている。
【００２６】
一方、第１転がり軸受２２の内輪２７は、第２操舵軸５に締まりばめにより嵌め合わされている。また、内輪２７の下端面は、ウォームホイール２１の芯金２１ａの上端面に当接している。第２転がり軸受２３の外輪２８は、ギヤハウジング１３の軸受保持孔２９に嵌め入れられている。外輪２８の下端面は、環状の段部３０に当接し、外輪２８は、ギヤハウジング１３に対する軸方向下方への移動が規制されている。
【００２７】
一方、第２転がり軸受２３の内輪３１は、第２操舵軸５に一体回転可能で、かつ第２操舵軸５に対する軸方向移動を規制された状態に取り付けられている。また、内輪３１は、第２操舵軸５の段部３２と、第２操舵軸５のねじ部に締めこまれるナット３３との間に挟持されている。トーションバー６は、第１及び第２操舵軸３、５を貫通している。トーションバー６の上端６ａは、連結ピン３４により、第１の操舵軸３と一体回転可能に連結され、下端６ｂは、連結ピン３５により、第２操舵軸５と一体回転可能に連結されている。第２操舵軸５の下端は、中間軸（図示せず）を介して、ピニオン軸４に連結されている。
【００２８】
上記の連結ピン３４は、第１操舵軸３と同軸に配置される第３の操舵軸３６を、第１の操舵軸３と一体回転可能に連結している。第３操舵軸３６は、ステアリングコラムを構成するチューブ３７内を貫通している。第１操舵軸３の上部は、例えば、針状ころ軸受からなる第３転がり軸受３８を介してセンサハウジング１２に回転自在に支持されている。第１操舵軸３の下部の縮径部３９と、第２操舵軸５の上部の孔４０とは、第１及び第２操舵軸３、５の相対回転を所定の範囲に規制するように、回転方向に所定の遊びを設けて嵌め合わされている。
【００２９】
なお、電動パワーステアリング装置１は、車体に取り付けられた状態において、ウォームギヤ減速機１４は、ウォーム２０及び電動モータＭ部分を重力方向下側にして、第１操舵軸３を上方に、第２操舵軸５を下方にして斜め方向に配置されている。
【００３０】
次に、図２に示すように、ウォーム２０は、ギヤハウジング１３により保持される第４及び第５転がり軸受４３、４４により、それぞれ回転自在に支持されている。第４及び第５転がり軸受４３、４４の内輪４５、４６は、ウォーム２０の対応するくびれ部に嵌合されている。また、外輪４７、４８は、ギヤハウジング１３の軸受保持孔４９、５０に、それぞれ保持されている。
【００３１】
ギヤハウジング１３は、ウォーム２０の周面の一部に対して径方向に対向する部分１３ｂを含んでいる。（以下、この部分をウォームケース１３ｃという）また、ウォーム２０の一端部２０ａを支持する第４転がり軸受４３の外輪４７は、ギヤハウジング１３の段部５１に当接して位置決めされている。一方、内輪４５は、ウォーム２０の位置決め段部５２に当接することによって、他端部２０ｂ側への移動が規制されている。
【００３２】
また、ウォーム２０の他端部２０ｂ（継手側端部）の近傍を支持する第５転がり軸受４４の内輪４６は、ウォーム２０の位置決め段部５４に当接することによって、一端部２０ａ側への移動が規制されている。また、外輪４８は、予圧調整用のねじ部材５５により、第４転がり軸受４３側へ付勢されている。ねじ部材５５は、ギヤハウジング１３に形成されるねじ孔５６にねじ込まれることにより、一対の転がり軸受４３、４４に予圧を付与するとともに、ウォーム２０を軸方向に位置決めしている。予圧調整後のねじ部材５５を固定するために、ねじ部材５５にロックナット５７が係合されている。
【００３３】
ギヤハウジング１３内において、ウォーム２０及びウォームホイール２１の噛み合い領域Ａを含む領域に、グリースが充填されている。そして、第１転がり軸受２２の側面を構成する外輪２４と内輪２７の下端面と、ウォームホイール２１の芯金２１ａの上端面とに囲まれ、外周に、環状の段部２６と、ウォームホイール２１外周の複数の歯が形成された合成樹脂部材２１ｂの上端部との間の開口部を有した環状の空隙部が形成されている。ウォームホイール２１の芯金２１ａの上端面には、半球形状の突起部Ｔが３箇所に設けられている。
【００３４】
上記空隙部内には、焼結合金からなる、球形状の攪拌体Ｂが配置されている。攪拌体Ｂの直径は、第１転がり軸受２２の側面を構成する外輪２４と内輪２７の下端面と、ウォームホイール２１の芯金２１ａの上端面の高さよりも小さく、段部２６とウォームホイール２１外周の複数の歯が形成された合成樹脂部材２１ｂの上端部との間の開口部の高さよりも大きい。このため、攪拌体Ｂは、この空隙部内を転がることができるとともに、空隙部外へ飛び出すことはない。
【００３５】
上記構成によれば、操舵によりウォームホイール２１は回転し、この回転にともない、ウォーム２０とウォームホイール２１とが噛み合い、グリースはウォームホイールの上下方向に掻き出される。ウォームホイール２１の下方向に掻き出されたグリースは、重力によりハウジング１１内に落下し、ウォームケース１３ｃ内に溜ることにより、循環して再使用される。ウォームホイール２１の上方向に掻き出されたグリースは、ウォームホイール２１の上端面及びウォームホイール２１上端面に対向する第１転がり軸受２２側面に滞留する。
【００３６】
ここで、ウォームホイール２１の回転とともに、ウォームホイール２１の上端面を、攪拌体Ｂが転がることによって、ウォームホイール２１の上端面に滞留したグリースを、攪拌することができる。また、ウォームホイール２１の上端面に形成された３箇所の突起部Ｔは、ウォームホイール２１の回転により、突起部Ｔが攪拌体Ｂを押し出して、攪拌体の転がる軌道を変えるので、攪拌体Ｂをウォームホイール２１の上端面にくまなく接触させて、より効率的にグリースを攪拌することができる。
【００３７】
攪拌されたグリースは、ハウジング１１内に落下して、一旦ウォームケース１３ｃ内に溜り、ウォーム２０の回転により、ウォーム２０の歯面に付着して、ウォーム２０とウォームホイール２１との噛み合い部に、再度グリースを供給することができる。
【００３８】
このように、本発明のウォーム減速機１４は、ウォームホイール２１上端面及び第１の転がり軸受２２側面に付着して滞留状態のグリースが効率的に回収されて、グリースとして再使用されることにより、グリースを切れることなく循環させることができる。このため、本発明のウォーム減速機１４は、長期にわたって、ウォーム２０とウォームホイール２１との噛み合い部にグリースを供給して、潤滑不良を防止することができる。そして、本発明のウォーム減速機１４を備えることにより、長期にわたって、円滑な操舵補助力を伝達するとともに、操舵フィーリングを低下させない電動パワーステアリング装置１を作ることができる。
【００３９】
なお、本実施形態では、攪拌体の個数が１個としているが、複数個であってもよい。攪拌体を複数個にすることで、グリースの攪拌をより効率的におこなうことができる。また、本実施形態では、攪拌体の形状を球形状としているが、多面体等の形状とすることもできる。
【００４０】
本実施形態では、突起部が３箇所としているが、３箇所には限定されない。突起部を複数箇所に設けることで、攪拌体をより広範囲に転がして、グリースの攪拌をより効率的におこなうことができる。また、突起部の形状を半球形状としているが、円柱形状や角柱形状等の形状とすることもできる。
【００４１】
さらに、本実施形態では、攪拌体の表面は、攪拌体と同じ金属面としているが、樹脂又はゴム材で覆ってもよい。攪拌体の表面を樹脂又はゴム材で覆うことにより、攪拌体がウォームホイール上端を転がる際に発生する音を小さくして、動作時の騒音を抑制することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１：電動パワーステアリング装置、
２：操舵部材、  ３：第１操舵軸、
４：ピニオン軸（操舵機構）、  ４ａ：ピニオン歯、
５：第２操舵軸、  ６：トーションバー、  ６ａ：上端、
７：ラックバー、  ７ａ：ラック歯、  ８：タイロッド、
９：ナックルアーム、  １０：操向輪、  １１：ハウジング、
１２：センサハウジング、  １３：ギヤハウジング、
１３ａ：上端、  １３ｂ：内周面、  １３ｃ：ウォームケース、
１４：ウォーム減速機、
１５：トルクセンサ、  １６：制御基板、  １７：回転軸、
１８：スプライン継手、  ２０：ウォーム、  ２０ａ：一端部、
２０ｂ：他端部（継手側端部）、  ２１：ウォームホイール、
２１ａ：芯金、  ２１ｂ：合成樹脂部材、
２２：第１転がり軸受、  ２３：第２転がり軸受、
２４：外輪、  ２５：軸受保持孔、  ２６：段部、  ２７：内輪、  ２８：外輪、
２９：軸受保持孔、  ３０：段部、  ３１：内輪、  ３２：段部、  ３３：ナット、
３４：連結ピン、  ３５：連結ピン、  ３６：第３操舵軸、  ３７：チューブ、
３８：第３転がり軸受、  ３９：縮径部、  ４０：孔、
４３：第４転がり軸受、  ４４：第５転がり軸受、
４５：内輪、  ４６：内輪、  ４８：外輪、  ４９：軸受保持孔、
５０：軸受保持孔、  ５１：段部、  ５２：位置決め段部、  ５４：位置決め段部、
５５：ねじ部材、  ５６：ねじ孔、  ５７：ロックナット、
Ａ：噛み合い領域、  Ｂ：攪拌体、  Ｔ：突起部、  Ｍ：電動モータ
【図１】
2012207700.tif 000003
【図２】
2012207700.tif 000004