CN109386575A - 蜗轮减速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供蜗轮减速器。通过施力部件经由第一轴承向蜗轮侧对蜗杆轴的第一端部施力。蜗杆轴具有齿面形成部以及在第一端部与齿面形成部之间形成的齿面未形成部。壳体中的收容蜗杆轴的轴收容部包括：大致直部，其以大致恒定的内径沿蜗杆轴的轴向延伸；以及缩径部，其配置在比大致直部更靠第一端部侧，内径在轴向上从与齿面重叠的位置至与齿面未形成部重叠的位置为止缩小。

Description

蜗轮减速器

相关申请的交叉引用

本申请主张于2017年8月7日提出的日本专利申请2017-152345号的优先权，并在此引用包括其说明书、附图以及摘要的全部内容。

技术领域

本发明涉及蜗轮减速器。

背景技术

为了将电动马达的旋转输出传递至转向轴，在电动助力转向装置中使用蜗轮减速器。针对蜗轮减速器，公知有如下构造，即，为了抑制具有与电动马达驱动连结的一端的蜗杆轴、和与转向轴连结的蜗轮之间的齿隙，通过施力部件经由轴承向蜗轮侧对蜗杆轴的另一端施力(例如参照日本特开2012－197029号公报)。

通常，在收容蜗杆轴以及蜗轮的壳体的内部空间填充有作为润滑剂的润滑脂。为了抑制润滑脂附着量在蜗杆轴与蜗轮的啮合部中减少，提出了日本特开2015－157610号公报的电动助力转向装置。具体而言，在日本特开2015－157610号公报中，在壳体中在蜗轮的轴向对置的一对内壁部设置有剖面三角形的润滑脂返回槽，该润滑脂返回槽沿与蜗杆轴的轴向以及蜗轮的轴向双方正交的方向延伸。从蜗轮的轴向观察，润滑脂返回槽配置在与啮合部重叠的区域。在转向操纵时，附着于啮合部的润滑脂在蜗轮的齿线方向被压出，被压入润滑脂返回槽。压入润滑脂返回槽的润滑脂通过润滑脂返回槽的倾斜状的内表面被引导，向蜗杆轴以及蜗轮侧压出，之后附着于蜗杆轴，返回至啮合部。

在日本特开2012－197029号公报中，当蜗杆轴在施力方向位移时，构成施力部件的螺旋弹簧与轴承的抵接部分产生摩擦。因此，产生磨损粉、或者产生由摩擦声带来的异响等可能因摩擦而产生的不良状况。

在日本特开2012－197029号公报中，若蜗杆轴在壳体内旋转，则根据其旋转方向，蜗杆轴的形成有螺旋状的齿的齿面形成部以沿蜗杆轴的轴向输送润滑剂的方式发挥功能。

然而，在蜗杆轴中的配置上述轴承的上述另一端与齿面形成部之间存在未形成有齿面的部分(齿面未形成部)，该齿面未形成部不具有输送润滑剂的功能。因此，通过齿面形成部输送的润滑剂难以向上述轴承侧供给，另外难以向上述施力部件与上述轴承的抵接部分供给。因此，难以期待利用通过齿面形成部输送的润滑剂来抑制不良状况因抵接部分的摩擦而发生的效果。

另一方面，在日本特开2015－157610号公报中，用于向啮合部返回润滑脂的润滑脂返回槽相对于蜗杆轴与齿面形成部对置，但不与齿面未形成部对置。因此，难以期待通过润滑脂返回槽向蜗杆轴的齿面未形成部侧供给啮合部的润滑脂进而向轴承侧供给润滑脂的功能。

发明内容

本发明的目的之一在于提供能够抑制不良状况因施力部件与轴承的抵接部分的摩擦而产生的蜗轮减速器。

本发明的一个方式的蜗轮减速器在结构上的特征在于，具有：蜗杆轴；蜗轮，其与上述蜗杆轴啮合；壳体，其包括收容上述蜗杆轴的筒状轴收容部以及收容上述蜗轮的轮收容部；轴承，其将上述蜗杆轴的一个端部支承为能够旋转；施力部件，其与上述轴承的外周面抵接，经由上述轴承向上述蜗轮侧对上述蜗杆轴施力；以及润滑剂，其收容在上述壳体的内部空间，上述蜗杆轴具有形成有齿面的齿面形成部以及在上述一个端部与上述齿面形成部之间形成的齿面未形成部，上述轴收容部包括：大致直部，其以大致恒定的内径沿上述蜗杆轴的轴向延伸；以及缩径部，其配置在比上述大致直部更靠上述一个端部侧，内径在上述蜗杆轴的轴向上从与上述齿面重叠的位置至与上述齿面未形成部重叠的位置为止缩小。

附图说明

通过以下参照附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述，本发明的上述以及其它特征及优点会变得更加清楚，其中，相同的附图标记表示相同的要素，其中，

图1是表示应用了本发明的第一实施方式的蜗轮减速器的电动助力转向装置2的简要结构的示意图。

图2是第一实施方式的蜗轮减速器的简要剖视图。

图3是本发明的第二实施方式的蜗轮减速器的简要剖视图。

图4是本发明的第三实施方式的蜗轮减速器的简要剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。图1是表示应用了本发明的第一实施方式的蜗轮减速器1的电动助力转向装置2的简要结构的示意图。参照图1，电动助力转向装置2具备转向操纵机构3以及转向机构4。电动助力转向装置2基于驾驶员对方向盘(转向操纵部件)5的操作使转向轮6转向。转向操纵机构3具备辅助驾驶员对方向盘5的操作的辅助机构7。

转向操纵机构3包括与方向盘5的旋转连动旋转的转向轴8。转向轴8包括柱轴9、中间轴10以及小齿轮轴11。柱轴9包括输入轴9a、输出轴9b以及扭杆9c。输入轴9a与方向盘5连结。输出轴9b与中间轴10连结。扭杆9c在同轴上连结输入轴9a以及输出轴9b。

输出轴9b经由万向节12与中间轴10连结。中间轴10经由万向节13与小齿轮轴11连结。在小齿轮轴11形成有小齿轮11a。转向机构4具有齿条轴14以及横拉杆15。在齿条轴14形成有与小齿轮11a啮合的齿条14a。横拉杆15的一端与齿条轴14连结，横拉杆15的另一端与转向轮6连结。

若方向盘5根据驾驶员对方向盘5的操作而旋转，则小齿轮轴11经由柱轴9以及中间轴10而旋转。小齿轮轴11的旋转通过齿轮齿条机构变换为齿条轴14向轴向的往复运动。通过齿条轴14的往复运动，转向轮6的转向角变化。

辅助机构7具有扭矩传感器16、车速传感器17、ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)18、电动马达19以及蜗轮减速器1。扭矩传感器16基于输入轴9a与输出轴9b之间的扭转量检测转向操纵扭矩T。ECU18基于通过扭矩传感器16检测出的转向操纵扭矩T以及通过车速传感器17检测出的车速V决定辅助扭矩。通过ECU18驱动控制电动马达19。电动马达19的旋转力(动力)经由蜗轮减速器1传递至转向轴8的柱轴9的输出轴9b。其结果是，辅助扭矩施加于输出轴9b来辅助驾驶员的转向操作。

接下来，说明蜗轮减速器1的结构。图2是蜗轮减速器1的主要部分的剖视图。参照图2，蜗轮减速器1包括壳体20、蜗杆轴21、第一轴承22、第二轴承23、蜗轮24、施力部件25以及盖部件26。壳体20包括筒状的轴收容部50以及轮收容部60。在轴收容部50收容有蜗杆轴21。在轮收容部60收容有蜗轮24。

蜗杆轴21包括轴向X的第一端部21a、轴向X的第二端部21b以及中间部21c。中间部21c配置在第一端部21a与第二端部21b之间。中间部21c包括齿面形成部21d、齿面未形成部21e以及齿面未形成部21f。在齿面形成部21d形成有齿。齿面未形成部21e配置在第一端部21a与齿面形成部21d之间，未形成有齿。齿面未形成部21f配置在第二端部21b与齿面形成部21d之间，未形成有齿。

第一端部21a是蜗杆轴21在与电动马达19侧相反一侧的轴向端部。第二端部21b是蜗杆轴21在电动马达19侧的轴向端部。蜗轮24与柱轴9的输出轴9b连结为能够一体旋转。蜗轮24包括环状的金属芯24a以及环状的树脂部件24b。金属芯24a与输出轴9b结合为能够一体旋转。树脂部件24b外嵌于金属芯24a。在树脂部件24b的外周面设置有齿面形成部24c。蜗轮24的齿面形成部24c的齿与蜗杆轴21的齿面形成部21d的齿啮合。

蜗杆轴21与电动马达19的输出轴19a配置在大致同轴上。蜗杆轴21的第二端部21b与电动马达19的输出轴19a的端部经由动力传递联轴器27连结为能够传递扭矩并且能够摆动。动力传递联轴器27具有第一旋转构件27a、第二旋转构件27b以及中间构件27c。第一旋转构件27a与蜗杆轴21的第二端部21b连结为能够一体旋转。第二旋转构件27b与电动马达19的输出轴19a连结为能够一体旋转。中间构件27c夹设于第一旋转构件27a与第二旋转构件27b之间，在两个旋转构件27a、27b之间传递扭矩。中间构件27c由橡胶等弹性体形成。

在蜗杆轴21的第一端部21a安装有第一轴承22。蜗杆轴21的第一端部21a以经由第一轴承22能够旋转的方式支承于壳体20的轴收容部50。在蜗杆轴21的第二端部21b安装有第二轴承23。蜗杆轴21的第二端部21b以经由第二轴承23能够旋转的方式支承于壳体20的轴收容部50。通过动力传递联轴器27的中间构件27c弹性变形，允许蜗杆轴21以第二轴承23的轴承中心为中心相对于电动马达19的输出轴19a摆动。

第一轴承22例如由球轴承构成。第一轴承22包括内圈40、外圈41以及多个滚动体42。第一轴承22的内圈40嵌合于在蜗杆轴21的第一端部21a的外周设置的嵌合凹部43。因此，内圈40与蜗杆轴21能够一体旋转。内圈40从轴向X与在蜗杆轴21的第一端部21a的外周设置的定位阶梯部44抵接。由此，内圈40相对于蜗杆轴21的轴向移动被限制。

第二轴承23例如由球轴承构成。第二轴承23包括内圈30、外圈31以及多个滚动体32。第二轴承23的内圈30通过间隙配合与蜗杆轴21的第二端部21b嵌合为能够一体旋转。外圈31在轴向X上夹持在定位阶梯部34与止动部件35之间。定位阶梯部34设置于壳体20的轴收容部50的内周面50a。止动部件35与在壳体20的轴收容部50的内周面50a设置的螺纹部嵌合。由此，外圈31的轴向移动被限制。

施力部件25例如是金属制的压缩螺旋弹簧。施力部件25经由第一轴承22朝向蜗轮24对蜗杆轴21的第一端部21a弹性施力。壳体20收容蜗杆轴21、第一轴承22、第二轴承23、蜗轮24、施力部件25、盖部件26以及动力传递联轴器27等。壳体20例如由铝合金铸件形成。

壳体20的轴收容部50包括第一轴承收容部51、第二轴承收容部52以及中间部收容部53。在第一轴承收容部51收容有蜗杆轴21的第一端部21a以及第一轴承22。在第二轴承收容部52收容有蜗杆轴21的第二端部21b以及第二轴承23。在中间部收容部53收容有蜗杆轴21的中间部21c。壳体20的内部空间20S包括轴收容空间50S以及轮收容空间60S。轴收容空间50S是轴收容部50的内部空间。轮收容空间60S是轮收容部60的内部空间。轴收容空间50S包括通过第一轴承收容部51划分的第一轴承收容空间51S、通过第二轴承收容部52划分的第二轴承收容空间52S、通过中间部收容部53划分的中间部收容空间53S、第一开口54S以及第二开口55S。

中间部收容空间53S夹设于第一轴承收容空间51S与第二轴承收容空间52S之间。中间部收容空间53S与轮收容空间60S连通。在该连通部分，蜗杆轴21的齿面形成部21d的齿与蜗轮24的齿面形成部24c的齿啮合。在壳体20的内部空间20S收容有润滑脂等润滑剂。在蜗杆轴21与蜗轮24的啮合区域配置有润滑剂。

第一开口54S形成于壳体20在轴向X上的一端。第一开口54S将第一轴承收容空间51S与壳体20的内部空间20S的外部连通。在第一开口54S嵌合有盖部件26，第一开口54S通过盖部件26关闭。第一轴承收容空间51S作为轴承移动孔发挥功能，上述轴承移动孔供第一轴承22在蜗杆轴21与蜗轮24的芯间距离D1增减的方向上移动。芯间距离D1是蜗杆轴21的中心轴C1与蜗轮24的中心轴C2的距离。上述轴承移动孔形成为在芯间距离D1增减的方向上较长的长孔。

在第一轴承收容部51形成有施力部件收容孔70，该施力部件收容孔70相对于第一轴承22配置在与蜗轮24侧相反一侧。在施力部件收容孔70收容有施力部件25。作为施力部件收容孔70的内部空间的施力部件收容空间70S与第一轴承收容空间51S连通。具体而言，在施力部件收容孔70形成有在第一轴承收容空间51S开口的内侧开口70a以及在内部空间20S的外部开口的外侧开口70b。外侧开口70b通过闭塞部件71关闭。施力部件25夹设于闭塞部件71与第一轴承22的外圈41的外周面41a之间，与闭塞部件71以及外圈41的外周面41a抵接。施力部件25经由第一轴承22向蜗轮24侧对蜗杆轴21的第一端部21a弹性施力。

在轴收容部50中划分中间部收容空间53S的中间部收容部53在其内周面53a(相当于轴收容部50的内周面50a的局部)包括大致直部80与锥状缩径部90。缩径部90配置在比大致直部80更靠第一端部21a侧。大致直部80以大致恒定的内径从第二轴承收容部52侧朝向第一轴承收容部51侧在蜗杆轴21的轴向X上大致直线状延伸。

大致直部80包括与第二轴承收容部52邻接的一个端部81以及与缩径部90连接的另一个端部82。由于壳体20是铸造部件，所以在大致直部80设置有以一个端部81的直径比另一个端部82的直径大的方式倾斜的拔模斜度。上述拔模斜度例如是在JIS B0403－1995的9.2条款中的“表3铝合金铸件的拔模斜度的普通允许值”中示出的3度。

缩径部90的直径从大致直部80朝向第一轴承收容部51侧缩小为锥状。缩径部90的内径在蜗杆轴21的轴向X上从与齿面形成部21d的齿面重叠的位置至与齿面未形成部21e重叠的位置为止缩小。即，缩径部90包括与大致直部80的另一个端部82连接的一个端部91以及与第一轴承收容部51邻接的另一个端部92。缩径部90的一个端部91配置在蜗杆轴21的齿面形成部21d的径向R的外侧。缩径部90的另一个端部92配置在蜗杆轴21的齿面未形成部21e的径向R的外侧。

缩径部90的内径小于大致直部80的内径。另外，锥状的缩径部90的斜度(相对于轴向X的倾斜斜度)大于在大致直部80设置的拔模斜度。在第二轴承收容部52收容有第二端部21b以及安装在第二端部21b的第二轴承23。第二开口55S形成于壳体20在轴向X上的另一端。通过第二轴承收容部52划分的第二轴承收容空间52S经由第二开口55S与壳体20的内部空间20S的外部连通。

蜗杆轴21的第二端部21b贯通第二轴承收容空间52S延伸至第二开口55S为止。在第二开口55S内，第二端部21b经由动力传递联轴器27与电动马达19的输出轴19a连结。根据本实施方式，如图2所示，轴收容部50包括缩径部90，该缩径部90的内径在蜗杆轴21的轴向X上从与齿面形成部21d的齿面重叠的位置至与齿面未形成部21e重叠的位置为止缩小。因此，轴收容部50的缩径部90与蜗杆轴21之间的径向R的间隙空间SS的剖面积在蜗杆轴21的轴向上从与齿面形成部21d的齿面重叠的位置至与齿面未形成部21e重叠的位置为止缩小。因此，在蜗杆轴21向规定方向旋转时，润滑剂在缩径部90的内侧以高输送压力与高输送速度朝向齿面未形成部21e的外侧的间隙空间SS的部分输送(参照空心箭头标记K)。并且，润滑剂向施力部件25与第一轴承22的外周面(外圈41的外周面41a)的抵接部分G供给。因此，能够抑制在抵接部分G产生摩耗、摩擦声。

另外，由于缩径部90为锥状，所以能够顺畅地将润滑剂向抵接部分G侧供给。另外，通过使缩径部90的内径小于大致直部80的内径，能够实质提高润滑剂的输送压力。另外，还具有如下优点，即，在蜗轮减速器1的组装时，当使用夹具(未图示)等向壳体20的内部空间20S加压供给并填充润滑剂时，通过缩径部90的作用，润滑剂容易向抵接部分G供给。图3是本发明的第二实施方式的蜗轮减速器1P的简要剖视图。图3的第二实施方式的蜗轮减速器1P与图2的第一实施方式的蜗轮减速器1的不同点在于，蜗轮减速器1P包括锥状的第一缩径部100以及大致直线状的第二缩径部200。第一缩径部100作为内径相对于大致直部80缩小的缩径部，随着朝向第一轴承收容部51而连续缩径。第二缩径部200配置在比第一缩径部100更靠第一端部21a侧。锥状的第一缩径部100的斜度(相对于轴向X的倾斜斜度)大于在大致直部80设置的拔模斜度(例如3度)。

第一缩径部100与大致直部80的另一个端部82邻接配置。第二缩径部200夹设于第一缩径部100与第一轴承收容部51之间。第一缩径部100整体以及第二缩径部200的局部配置在蜗杆轴21的齿面形成部21d的径向R的外侧。第二缩径部200的剩余部分配置在蜗杆轴21的齿面未形成部21e的径向R的外侧。

在本实施方式中，在蜗杆轴21向规定方向旋转时，通过两个缩径部100、200的作用，润滑剂在两个缩径部100、200的内侧以高输送压力与高输送速度朝向蜗杆轴21的齿面未形成部21e的径向R的外侧的间隙空间SS的部分(参照空心箭头K)输送。因此，与第一实施方式相同，润滑剂向施力部件25与第一轴承22的外周面(外圈41的外周面41a)的抵接部分G供给，能够抑制在抵接部分G产生摩耗、摩擦声。

另外，还具有如下优点，即，在蜗轮减速器1P的组装时，当对壳体20的内部空间20S加压供给润滑剂进行填充时，通过两个缩径部100、200的作用，润滑剂容易向抵接部分G供给。此外，虽未图示但也可以为，第一缩径部100整体配置在齿面形成部21d的径向R的外侧，第二缩径部200整体配置在齿面未形成部21e的径向R的外侧。另外，也可以为，第一缩径部100的局部配置在齿面形成部21d的径向R的外侧，第一缩径部100的剩余部分与第二缩径部200整体配置在齿面未形成部21e的径向R的外侧。图4是本发明的第三实施方式的蜗轮减速器1Q的简要剖视图。图4的第三实施方式的蜗轮减速器1Q与图2的第一实施方式的蜗轮减速器1的不同点在于，在壳体20形成有连通孔300，该连通孔300连通轴收容空间50S中的相对于第一端部21a配置在齿面形成部21d的相反侧的空间部分50S1与轮收容空间60S。轴收容空间50S的空间部分50S1构成为包括第一开口54S与第一轴承收容空间51S中的至少一者的局部。

连通孔300包括与轴收容空间50S的空间部分50S1相邻的轴侧开口301以及与轮收容空间60S相邻的轮侧开口302。连通孔300的内部空间300S经由轴侧开口301与轴收容空间50S的空间部分50S1连通。另外，连通孔300的内部空间300S经由轮侧开口302与轮收容空间60S连通。另外，轮侧开口302与蜗轮24的外周(齿面形成部24c的外周)对置。

在本实施方式中，与第一实施方式相同，随着蜗杆轴21的规定方向的旋转，通过轴收容部50的缩径部90的作用，中间部收容空间53S的润滑剂向施力部件25与第一轴承22的外周面(外圈41的外周面41a)供给。并且，随着蜗轮24的规定方向的旋转，轮收容空间60S的润滑剂经由连通孔300向轴收容空间50S的空间部分50S1输送，向抵接部分G供给。因此，能够进一步抑制在抵接部分G产生摩耗、摩擦声。

另外，连通孔300的轮侧开口302与蜗轮24的外周(齿面形成部24c的外周)对置。因此，随着蜗轮24的规定方向的旋转，润滑剂经由连通孔300高效地向抵接部分G侧供给。另外，在蜗轮减速器1Q的组装时，当对壳体20的内部空间20S加压供给润滑剂进行填充时，不仅从中间部收容空间53S侧，而且从轮收容空间60S侧，经由连通孔300向抵接部分G供给润滑剂。由此，还具有润滑剂容易向抵接部分G供给的优点。

本发明不限定于上述实施方式，图4的第三实施方式中的连通孔300也可以应用于图3的第二实施方式的蜗轮减速器1P。另外，缩径部可以连续缩径，也可以一个或者多个阶段地阶段性地缩径。除此之外，本发明可以在权利要求书记载的范围内实施各种变更。

Claims (6)

1.一种蜗轮减速器，其中，具有：

蜗杆轴；

蜗轮，其与所述蜗杆轴啮合；

壳体，其包括***述蜗杆轴的筒状轴收容部以及***述蜗轮的轮收容部；

轴承，其将所述蜗杆轴的一个端部支承为能够旋转；

施力部件，其与所述轴承的外周面抵接，经由所述轴承向所述蜗轮侧对所述蜗杆轴施力；以及

润滑剂，其收容在所述壳体的内部空间，

在所述蜗轮减速器中，

所述蜗杆轴具有形成有齿面的齿面形成部以及在所述一个端部与所述齿面形成部之间形成的齿面未形成部，

所述轴收容部包括：

大致直部，其以大致恒定的内径沿所述蜗杆轴的轴向延伸；以及

缩径部，其配置在比所述大致直部更靠所述一个端部侧，内径在所述蜗杆轴的轴向上从与所述齿面重叠的位置至与所述齿面未形成部重叠的位置为止缩小。

2.根据权利要求1所述的蜗轮减速器，其中，

所述缩径部为锥状。

3.根据权利要求1所述的蜗轮减速器，其中，

所述缩径部的所述内径小于所述大致直部的内径。

4.根据权利要求2所述的蜗轮减速器，其中，

所述缩径部的所述内径小于所述大致直部的内径。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的蜗轮减速器，其中，

在所述壳体形成有连通孔，

所述连通孔连通轴收容空间中的相对于所述一个端部配置在所述齿面形成部的相反侧的空间部分与轮收容空间，

所述轴收容空间为所述轴收容部的内部空间，

所述轮收容空间为所述轮收容部的内部空间。

6.根据权利要求5所述的蜗轮减速器，其中，

所述连通孔具有与所述蜗轮的外周对置的开口。