(57)【要約】【課題】ウォームに発生する熱を効率的に放散することのできる技術を提供すること。【解決手段】ウォームギヤ機構４４は、電動モータ４３に一端部６１ａが直結されているウォーム６０と、このウォーム６０の金属製の歯６２に噛合うウォームホイール７０とからなる。ウォーム６０は、ウォーム６０の歯６２に発生した熱を放熱するための高伝導率部材６３を備えている。高伝導率部材６３は、ウォーム６０の歯６２よりも熱伝導率の高い部材によって構成され、ウォーム６０の軸方向を基準にして、ウォーム６０の歯６２がウォームホイール７０に噛合う噛合い領域ＭＡから電動モータ側の端部６１ａまで連続して配置されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータに一端部が直結されているウォームと、このウォームの歯に噛合うウォームホイールと、からなるウォームギヤ機構であって、
前記ウォームは、前記ウォームの歯に発生した熱を放熱するための高伝導率部材を備え、
この高伝導率部材は、
前記ウォームの歯よりも熱伝導率の高い部材によって構成され、
前記ウォームの軸方向を基準にして、前記ウォームの歯が前記ウォームホイールに噛合う噛合い領域から前記一端部まで連続して配置されていることを特徴とするウォームギヤ機構。
【請求項２】
前記高伝導率部材は、前記ウォームの軸部の中心に配置されていることを特徴とする請求項１記載のウォームギヤ機構。
【請求項３】
前記ウォームホイールの歯は、樹脂材料によって構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のウォームギヤ機構。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項記載のウォームギヤ機構と、車両のステアリングハンドルから操舵車輪に至るステアリング系と、トルクを発生すると共にこのトルクを前記ウォームギヤ機構を介して前記ステアリング系に伝える前記電動モータと、を備えた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、ウォームギヤ機構の改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動パワーステアリング装置に搭載されているウォームギヤ機構は、電動モータに連結されたウォームと、負荷に連結されたトルク伝達用のウォームホイールとによって構成されている。ステアリングホイールの操舵トルクに基づいて電動モータが発生した補助トルクは、ウォームからウォームホイールを介して負荷に伝達される（例えば、特許文献１（図２、図３）参照。）。
【０００３】
特許文献１に示されるような、ウォームギヤ機構のウォームの軸部には、外部に連通される連通孔が形成されている。ウォームが回転し続けながらウォームホイールに接触すると、熱が発生する。ウォームギヤ機構を作動させることにより発生する熱を、ウォームの軸部に開けられた連通孔を介して外部に放散することができる。
【０００４】
ウォームとウォームホイールとの接触により発生した熱は、所定の方向に向かって確実に放散されることが重要である。仮に、意図しない部位に向かって熱が放散された場合には、放散された部位に熱が籠もる等の不都合が生じ、熱の効率的な放散を妨げるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１２７７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ウォームに発生する熱を効率的に放散することのできる技術の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係るウォームギヤ機構は、電動モータに一端部が直結されているウォームと、このウォームの歯に噛合うウォームホイールと、からなり、ウォームは、ウォームの歯に発生した熱を放熱するための高伝導率部材を備え、この高伝導率部材は、ウォームの歯よりも熱伝導率の高い部材によって構成され、ウォームの軸方向を基準にして、ウォームの歯がウォームホイールに噛合う噛合い領域から一端部まで連続して配置されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係るウォームギヤ機構は、高伝導率部材は、ウォームの軸部の中心に配置されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係るウォームギヤ機構は、ウォームホイールの歯は、樹脂材料によって構成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１〜請求項３のいずれか１項記載のウォームギヤ機構と、車両のステアリングハンドルから操舵車輪に至るステアリング系と、トルクを発生すると共にこのトルクをウォームギヤ機構を介してステアリング系に伝える電動モータと、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明では、噛合い領域から電動モータ側の端部まで連続して高伝導率部材が配置されている。噛合い領域において発生した熱は、高伝導率部材に達し、高伝導率部材を伝って電動モータへ伝わり、電動モータから大気に放散される。高伝導率部材により、温度の高い方から低い方へと熱を確実に伝えることができ、この熱を大気に効率的に放散することができる。
【００１２】
請求項２に係る発明では、高伝導率部材は、ウォームの軸部の中心に配置されている。高伝導率部材を軸部の中心に配置することにより、動的バランスを向上させることができる。また、穴を開けた軸部材に高伝導率部材を挿入する構成とすることができ、組み立てが容易である。
【００１３】
請求項３に係る発明では、ウォームホイールの歯は、樹脂材料によって構成されている。ウォームホイールの歯を樹脂材料によって構成することは、金属製の歯を有するウォームに対して、騒音を低減する観点から望ましい。一方、噛合い領域に発生した熱は、高伝導率部材を介して他に伝わるので、ウォームホイールの歯に伝わりにくい。このため、ウォームホイールの歯は温度上昇が抑制され、樹脂材料を採用しても耐久性を十分に確保することができる。
【００１４】
請求項４に係る発明では、本発明に係るウォームギヤ機構を電動パワーステアリング装置に搭載した。効率よく放熱することのできるウォームギヤ機構を搭載することにより、電動パワーステアリング装置内に熱が籠もることを防止することができる。熱を効率よく排出することにより、緻密な制御を行う必要がある電動パワーステアリング装置内に熱が籠もることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るウォームギヤ機構を備えた電動パワーステアリング装置の模式図である。
【図２】図１に示された電動パワーステアリング装置の全体構成図である。
【図３】図２の３−３線断面図である。
【図４】図３の４−４線断面図である。
【図５】図３に示された電動パワーステアリング装置が搭載されたエンジンルームの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
【実施例】
【００１７】
実施例に係る電動パワーステアリング装置を図１〜図４に基づき説明する。
【００１８】
図１に示されるように、電動パワーステアリング装置１０は、車両のステアリングハンドル２１から車両の操舵車輪２９，２９（例えば前輪）に至るステアリング系２０と、このステアリング系２０に補助トルクを加える補助トルク機構４０とからなる。
【００１９】
ステアリング系２０は、ステアリングハンドル２１にステアリングシャフト２２及び自在軸継手２３，２３を介してピニオン軸２４を連結し、ピニオン軸２４にラックアンドピニオン機構２５を介してラック軸２６を連結し、ラック軸２６の両端に左右のタイロッド２７，２７及びナックル２８，２８を介して左右の操舵車輪２９，２９を連結したものである。
【００２０】
ラックアンドピニオン機構２５は、ピニオン軸２４に形成されたピニオン３１と、ラック軸２６に形成されたラック３２とからなる。
【００２１】
ステアリング系２０によれば、運転者がステアリングハンドル２１を操舵することで、この操舵トルクによりラックアンドピニオン機構２５及び左右のタイロッド２７，２７を介して、左右の操舵車輪２９，２９を操舵することができる。
【００２２】
補助トルク機構４０は、ステアリングハンドル２１に加えたステアリング系２０の操舵トルクを操舵トルクセンサ４１で検出し、この操舵トルクセンサ４１のトルク検出信号に基づき制御部４２で制御信号を発生し、この制御信号に基づき操舵トルクに応じた補助トルクを電動モータ４３で発生し、この補助トルクをウォームギヤ機構４４を介してピニオン軸２４に伝達し、さらに、補助トルクをピニオン軸２４からステアリング系２０のラックアンドピニオン機構２５に伝達するようにした機構である。
【００２３】
操舵トルクセンサ４１は、ピニオン軸２４に加えられたトルクを検出し、トルク検出信号として出力するものであり、例えば磁歪式トルクセンサやトーションバー式トルクセンサによって構成される。
【００２４】
電動パワーステアリング装置１０によれば、運転者の操舵トルクに電動モータ４３の補助トルクを加えた複合トルクにより、ラック軸２６で操舵車輪２９，２９を操舵することができる。
【００２５】
図２に示されるように、ハウジング５１は車幅方向（図左右方向）に延びており、ラック軸２６を軸方向にスライド可能に収容している。ラック軸２６は、ハウジング５１から突出した長手方向両端にボールジョイント５２，５２を介してタイロッド２７，２７を連結している。
【００２６】
図３に示されるように、電動モータ４３はハウジング５１の側面に取り付けられており、横向きのモータ軸４３ａを備える。このモータ軸４３ａはハウジング５１内に延び、カップリング４５によってウォーム６０の軸部６１に連結されている。ハウジング５１は、水平に延びる軸部６１の両端部６１ａ，６１ｂを、軸受４７，４８を介して回転可能に且つ軸方向への移動を規制して支承している。２個の軸受４７，４８は、共に転がり軸受からなる。
【００２７】
以下、軸部６１の一端部６１ａ、つまりモータ軸４３ａ側の端部６１ａを支持する軸受４７のことを「第１軸受４７」といい、他端部６１ｂを支持する軸受４８のことを「第２軸受４８」ということにする。
【００２８】
ウォームギヤ機構４４は、電動モータ４３で発生した補助トルクをピニオン軸２４に伝達する補助トルク伝達機構、すなわち倍力機構である。詳しく述べると、ウォームギヤ機構４４は、ウォーム６０と、このウォーム６０に噛合うウォームホイール７０とからなる。ウォームホイール７０のことを、以下「ホイール７０」と略称する。ウォーム６０の軸部６１の中心線ＷＬに対して、ホイール７０の中心線ＣＬは略直角に配置されている。このホイール７０の中心線ＣＬは、ピニオン軸２４の中心線ＣＬでもある。ウォーム６０は、噛合い領域ＭＡにおいてホイール７０に噛合っている。
【００２９】
ウォーム６０は、軸部６１に歯６２が一体に形成されている金属製品である。軸部６１及び歯６２は、例えば機械構造用炭素鋼鋼材（ＪＩＳ−Ｇ−４０５１）によって構成される。
【００３０】
ホイール７０は、全体又は少なくとも歯７２の部分がナイロン樹脂等の樹脂製品である。金属製品のウォーム６０に樹脂製品のホイール７０を噛合わせるようにしたので、噛合いを比較的円滑にすることができるとともに、騒音を一層低減させることができる。ウォーム６０の詳細は次図において説明する。
【００３１】
ウォーム６０の歯６２（ねじ山）は１条に設定されている。ホイール７０の外周面には、全周にわたって等ピッチの複数の歯７２が形成されている。このホイール７０は、ピニオン軸２４に対して軸方向への相対移動が規制され、且つ相対回転が規制されて取り付けられている。例えば、ホイール７０はピニオン軸２４に対して、回転方向にはセレーションやスプラインによって連結されるとともに、軸方向には止め輪によって取り付けられている。駆動側のウォーム６０に負荷側のホイール７０を噛合わせることによって、ウォーム６０からホイール７０を介してトルクを伝達することができる。
【００３２】
図４に示されるように、軸部６１には、中心線ＷＬに沿って歯６２よりも熱伝導率の高い高伝導率部材６３が挿入されている。高伝導率部材６３は、アルミニウム、銅、銀及びこれらの合金等を用いることができる。アルミニウム、銅、銀は、機械構造用炭素鋼鋼材よりも熱伝導率が高い。
【００３３】
なお、高伝導率部材６３には、アルミニウムを用いることが望ましい。アルミニウムは高伝導率部材６３に採用され得る材料の中では比較的安価であると共に、軽量であるからである。
【００３４】
軸部６１には、中心線ＷＬに沿って嵌合穴６１ｃが予め開けられている。この嵌合穴６１ｃに、丸棒状の高伝導率部材６３が圧入等の方法により挿入されている。高伝導率部材６３は、噛合い領域ＭＡから一端部６１ａ（電動モータ側の端部）まで連続して配置されている。一方、噛合い領域ＭＡから他端部６１ｂ（電動モータが配置されるのとは逆側の端部）までは、高伝導率部材６３が配置されていない。即ち、噛合い領域ＭＡから他端部６１ｂまでは、軸部６１のみによって構成されている。
【００３５】
図３も参照して、本発明の効果を説明する。
ウォーム６０の歯６２が回転しながらホイール７０の歯７２に接触し続けることにより、噛合い領域ＭＡにおいて熱が発生する。噛合い領域ＭＡにおいて発生した熱は、高伝導率部材６３に達し、高伝導率部材６３を伝って電動モータ４３へ伝わり、電動モータ４３から大気に放散される。高伝導率部材６３により、温度の高い方から低い方へと熱を確実に伝えることができ、この熱を大気に効率的に放散することができる。
【００３６】
加えて、高伝導率部材６３を軸部６１の中心線ＷＬに配置することにより、動的バランスを向上させることができる。また、嵌合穴６１ｃを開けた軸部６１に高伝導率部材６３を挿入する構成とすることができ、組み立てが容易である。
【００３７】
さらに、ウォームホイール７０の歯７２は、樹脂材料によって構成されている。ウォームホイール７０の歯７２を樹脂材料によって構成することは、金属製の歯６２を有するウォーム６０に対して、騒音を低減する観点から望ましい。一方、噛合い領域ＭＡに発生した熱は、高伝導率部材６３を介して他に伝わるので、ホイール７０の歯７２に伝わりにくい。このため、ホイール７０の歯７２は温度上昇が抑制され、樹脂材料を採用しても耐久性を十分に確保することができる。
【００３８】
加えて、効率よく放熱することのできるウォームギヤ機構４４を搭載することにより、電動パワーステアリング装置１０内に熱が籠もることを防止することができる。熱を効率よく排出することにより、緻密な制御を行う必要がある電動パワーステアリング装置１０内に熱が籠もることを防止することができる。
【００３９】
さらに、図５も参照して、電動パワーステアリング装置１０は、通常車両のエンジンルーム８０に搭載される。エンジンルーム８０にはエンジン８１や排気管８２等の高熱を発生する部品が多数存在する。仮に、高伝導率部材６３が他端部６１ｂまで配置されていると、他端部６１ｂの近傍に配置されているエンジン８１や排気管８２の熱が高伝導率部材６３に伝わり、高伝導率部材６３からウォーム６０の歯６２に向かって流れ得る。この場合、却って、ウォーム６０の歯６２近傍の温度を高めることとなる。この点、噛合い領域ＭＡから他端部６１ｂまでを軸部６１のみによって構成することにより、他端部６１ｂ近傍の高温の部品からの伝熱を抑制することができる。他端部６１ｂ近傍の高温の部品からの伝熱を抑制することにより、さらに確実に噛合い領域ＭＡにおいて発生した熱を放散することができる。
【００４０】
尚、本実施例において、電動パワーステアリング装置に搭載されたウォームギヤ機構を例に説明したが、他の形式のものであっても適用可能であり、これらの形式のものに限られるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明のウォームギヤ機構は、車両の電動パワーステアリング装置に採用するのに好適である。
【符号の説明】
【００４２】
１０…電動パワーステアリング装置、２０…ステアリング系、２１…ステアリングハンドル、２９…操舵車輪、４３…電動モータ、４４…ウォームギヤ機構、６０…ウォーム、６１…軸部、６１ａ…一端部、６２…（ウォームの）歯、６３…高伝導率部材、７０…ウォームホイール、７２…（ウォームホイールの）歯、ＷＬ…ウォームの中心線、ＭＡ…噛合い領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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