JP2010007810A - Speed reducer and electric power steering device equipped therewith - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、減速装置及びそれを備えた電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to a reduction gear and an electric power steering apparatus including the same.
車両用のステアリング装置においては、運転者の操舵負荷を軽減することを目的とした動力舵取装置が知られている。従来、動力舵取装置は、油圧式のパワーステアリング装置が広く使用されていた。しかしながら、近年の自動車の高効率化の傾向にしたがって、油圧式のパワーステアリング装置から、効率のよい電動パワーステアリング装置(EPS)に置き換えられる場合が多くなってきている。 As a vehicle steering apparatus, a power steering apparatus for reducing a driver's steering load is known. Conventionally, hydraulic power steering devices have been widely used as power steering devices. However, with the recent trend toward higher efficiency of automobiles, there is an increasing number of cases where a hydraulic power steering apparatus is replaced with an efficient electric power steering apparatus (EPS).
図8は、このようなEPSの基本構成の一例の概略を説明する図で、ステアリングホイール101を備えたステアリングシャフト102は減速装置104の入力軸に結合し、減速装置104の出力軸は自在継手107、中間軸108、自在継手109を経てウォーム軸110に結合している。ウォーム軸110に形成されたウォーム111はラック112に噛合し、ラック112の端部に連結されているタイロッド113を介して操向車輪114の向きを操作するように構成されている。
FIG. 8 is a diagram for explaining an outline of an example of the basic configuration of such an EPS. A
ステアリングシャフト102には、シャフトに発生する操舵トルクを検出するトルクセンサ103が設けられている。制御装置106は、トルクセンサ103で検出されたトルク信号と図示しない車速センサから入力された車速信号とに基づいて操舵機構に供給すべき補助操舵力、即ちモータ105に供給する電流の大きさを決定する電流指令値を演算し、演算された電流指令値によりモータ105を駆動する。
The
図9は、上記減速装置104の構成の一例を説明する正面図で、一部を断面として示してある。減速装置104はウォーム減速装置である。モータ105の回転軸105aにスプライン結合したウォーム121は、玉軸受122と、後述するホルダー125に保持された玉軸受123とで回転自在にハウジング120に保持されており、ウォーム121の一部に形成されたウォーム歯121aは、ハウジング120に回転自在に保持されたウォームホイール124に形成されているウォームホイール歯124aに噛合している。
FIG. 9 is a front view for explaining an example of the configuration of the
図10は、上記したホルダー125及び玉軸受123の部分の構成の詳細を説明する図で、図10(a)はウォーム121の軸方向端面から見た正面図、図10(b)はウォーム121の軸方向に沿った断面図である。
10A and 10B are diagrams for explaining the details of the configuration of the
ホルダー125はハウジング120の底面に形成された孔120c(図9参照)の内面に装着される。図10(b)を参照すると明らかなように、ホルダー125には玉軸受123の外輪が嵌装され、玉軸受123の内輪には樹脂材料で構成された円環状のブッシュ126が嵌装され、ブッシュ126を介してウォーム121の軸端部を支承している。
The
ブッシュ126の軸方向外側(ウォーム121と反対側)には、ウォーム121の軸端121cに嵌合する孔127aを備えた付勢部材127が配置され、ホルダー125の段部125bと付勢部材127の外側面との間にはコイルスプリング128が巻回され、コイルスプリング128の端部は付勢部材127の左右側面に形成された係止部127dに係止されている。
On the axially outer side of the bush 126 (opposite to the worm 121), an
この構成により、付勢部材127の孔127aにウォーム121の軸端121cが嵌合している状態では、コイルスプリング128の弾性変形によりウォーム121のウォーム歯121aはウォームホイール124のウォームホイール歯124a方向に弾性的に付勢され、ウォーム歯121aとウォームホイール歯124aとの噛合部に予圧が付与されるから、噛合部の歯打ち音の発生を抑制することができる(特許文献1参照)。
With this configuration, when the shaft end 121c of the
上記した構成のホルダーは、ウォーム減速装置の噛合部の歯打ち音の抑制に有効なものであるが、ハウジングの底面の袋状の孔にホルダーを装着するために作業性が悪いほか、ホルダーに玉軸受の外輪を加締めて固定する等、組立工程が繁雑で、作業工数が多くなるなど、製造コストを高めていた。 The holder with the above configuration is effective in suppressing the rattling noise of the meshing portion of the worm speed reducer, but the workability is poor because the holder is attached to the bag-like hole on the bottom of the housing. The assembly process is complicated by tightening and fixing the outer ring of the ball bearing, and the manufacturing cost is increased.
この対策として、上記したホルダー及び軸受を軸方向に付勢してハウジングの底面に固定するために弾性部材(例えば波ワッシャ)を使用し、その弾性部材をハウジング内部に圧縮保持させるために環状の固定部材を前記弾性部材の背後に配置する構成が、本出願人により提案されている(特許文献2参照)。
上記した弾性部材と環状の固定部材によりホルダー及び軸受を軸方向に付勢してハウジングの底面に固定する構成では、ホルダー及び軸受は弾性部材により軸方向に付勢されて保持されてハウジング内部の段部に位置決めすることができ、ホルダー及び軸受の装着を容易に行うことができる。 In the configuration in which the holder and the bearing are urged in the axial direction by the elastic member and the annular fixing member to be fixed to the bottom surface of the housing, the holder and the bearing are urged and held in the axial direction by the elastic member and are held inside the housing. Positioning can be performed on the stepped portion, and mounting of the holder and the bearing can be easily performed.
しかし、上記した固定構成では、組み付けた状態では弾性部材は環状の固定部材の背後に隠れてしまうので、弾性部材が装着されているか否かを確認することができず、弾性部材を装着し忘れる可能性がある。また、組み付けた状態で、弾性部材と環状の固定部材との接触部で打音が発生する可能性がある。 However, in the above-described fixing configuration, the elastic member is hidden behind the annular fixing member in the assembled state, so it cannot be confirmed whether or not the elastic member is mounted, and forget to mount the elastic member. there is a possibility. Further, in the assembled state, a hitting sound may be generated at the contact portion between the elastic member and the annular fixing member.
この発明は、上記した課題を解決した減速装置及びそれを備えた電動パワーステアリング装置を提供することを目的とするものである。 An object of the present invention is to provide a speed reducer that solves the above-described problems and an electric power steering apparatus including the same.
この発明は上記課題を解決するもので、請求項1の発明は、ハウジング内部に配置されたウォーム軸の軸端部に嵌装される嵌装部を備えた付勢部材と、スプリングにより前記付勢部材をウォームとウォームホイールとの噛合方向に移動可能に支持するホルダーとを備え、前記ホルダー及び該ホルダーに並列配置された軸受によりウォーム軸をハウジング内部に支承してウォーム軸を噛合方向に弾性的に予圧するウォーム及びウォームホイールを備えた減速装置において、前記ホルダー及び該ホルダーに並列配置された軸受は、一体結合された弾性部材と環状の固定部材により軸方向に付勢されてハウジング内部に形成された段部に位置決めされることを特徴とする減速装置である。 The present invention solves the above-mentioned problems, and the invention according to claim 1 is characterized in that the biasing member having a fitting portion fitted to the shaft end portion of the worm shaft disposed inside the housing and the spring is attached. A holder that supports the urging member so as to be movable in the meshing direction of the worm and the worm wheel, and the worm shaft is supported in the housing by the holder and a bearing arranged in parallel with the holder so that the worm shaft is elastic in the meshing direction. In the speed reducer including the worm and the worm wheel for preloading, the holder and the bearing arranged in parallel with the holder are urged in an axial direction by an elastic member and an annular fixing member integrally coupled to each other inside the housing. It is a speed reducer characterized by being positioned on a formed step portion.
そして、前記一体結合された弾性部材と環状の固定部材とは、リベット結合手段で一体結合されているものとする。 The integrally coupled elastic member and the annular fixing member are integrally coupled by rivet coupling means.
また、前記一体結合された弾性部材と環状の固定部材とは、加締め結合手段で一体結合されていてもよい。 Further, the integrally coupled elastic member and the annular fixing member may be integrally coupled by caulking coupling means.
また、前記一体結合された弾性部材と環状の固定部材とは、溶接結合手段で一体結合されていてもよい。 Further, the integrally coupled elastic member and the annular fixing member may be integrally coupled by welding coupling means.
そして、前記弾性部材は、環状の波ワッシャである。 The elastic member is an annular wave washer.
そして、前記環状の固定部材は、周縁にハウジング内部に圧接して固定する固定部と、固定部から延長されたハウジングの軸方向に垂直な平面部とを備え、該平面部を前記弾性部材を結合する装着面とするものとする。 The annular fixing member includes a fixing portion that is pressed against and fixed to the periphery of the housing, and a flat portion that extends from the fixing portion and is perpendicular to the axial direction of the housing, and the flat portion is attached to the elastic member. It shall be the mounting surface to be joined.
請求項7の発明は、前記請求項1乃至6のいずれかに記載の減速装置を備えた電動パワーステアリング装置である。 A seventh aspect of the invention is an electric power steering apparatus including the speed reduction device according to any one of the first to sixth aspects.
以上説明したとおり、請求項1の発明に係る減速装置は、ホルダー及び該ホルダーに並列配置された軸受が、一体結合された弾性部材と環状の固定部材により軸方向に付勢されてハウジング内部に形成された段部に位置決めされるから、組み付け作業において弾性部材を装着し忘れるおそれがない。また、弾性部材と環状の固定部材とは一体結合されているので、弾性部材と環状の固定部材と接触部で打音が発生する可能性もない。 As described above, in the reduction gear device according to the first aspect of the present invention, the holder and the bearing arranged in parallel with the holder are urged in the axial direction by the elastic member and the annular fixing member that are integrally coupled to each other inside the housing. Since it is positioned on the formed step portion, there is no possibility of forgetting to attach the elastic member in the assembling work. Further, since the elastic member and the annular fixing member are integrally coupled, there is no possibility that a hitting sound is generated at the contact portion between the elastic member and the annular fixing member.
また、請求項7の発明に係る電動パワーステアリング装置は、請求項1の発明に係る減速装置を備えたものであるから、請求項1の発明と同様の効果を奏するものである。 Moreover, since the electric power steering device according to the invention of claim 7 includes the speed reduction device according to the invention of claim 1, the same effect as that of the invention of claim 1 is obtained.
以下、この発明の実施の形態の減速装置、及びその減速装置を備えた電動パワーステアリング装置について説明するが、電動パワーステアリング装置の全体構成は先に図8を参照して説明した従来技術の電動パワーステアリング装置と類似した構成であり、また、電動パワーステアリング装置の減速装置の構成も先に図9を参照して説明した従来技術の構成と類似し、その減速装置のウォーム軸端部の支持構造が相違するだけであるから、ここでは電動パワーステアリング装置の全体構成、及び減速装置の全体構成については説明を省略し、この発明の特徴部分の構成である減速装置のウォーム軸端部の支持構造について説明する。 Hereinafter, a reduction gear according to an embodiment of the present invention and an electric power steering device including the reduction gear will be described. The entire configuration of the electric power steering device is the conventional electric motor described above with reference to FIG. The configuration is similar to the power steering device, and the configuration of the reduction gear of the electric power steering device is also similar to the configuration of the prior art described above with reference to FIG. 9, and the worm shaft end portion of the reduction gear is supported. Since only the structure is different, the description of the overall configuration of the electric power steering device and the overall configuration of the reduction gear will be omitted here, and the support of the worm shaft end portion of the reduction gear which is the configuration of the characteristic part of the present invention. The structure will be described.
図1は、減速装置のウォーム軸端部の支持構造の詳細を説明する断面図で、先に図9を参照して説明した減速装置のウォーム軸端部の支持構造に対応する。 FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining the details of the support structure for the worm shaft end portion of the speed reducer, and corresponds to the support structure for the worm shaft end portion of the speed reducer described above with reference to FIG.
図2は、図1に示すウォーム軸端部の支持構造の構成部材の概略と配置順序を説明する図で、図2(a)は固定部材であるリテーナ16(単体)の断面図、図2(b)は弾性部材である環状の波ワッシャ17(単体)の側面図、図2(c)はブッシュ18が内径部に装着された軸受である玉軸受15の断面図、図2(d)はホルダー19及び付勢部材20の断面図である。
FIG. 2 is a view for explaining the outline and arrangement order of the constituent members of the support structure of the worm shaft end portion shown in FIG. 1, FIG. 2 (a) is a sectional view of the retainer 16 (single unit) which is a fixing member, and FIG. 2B is a side view of an annular wave washer 17 (single unit) that is an elastic member, FIG. 2C is a cross-sectional view of a ball bearing 15 that is a bearing having a
図3は図2(d)に示すホルダー19及び付勢部材20を軸端部方向から見た正面図、図4はホルダー19の外観図である。
FIG. 3 is a front view of the
図5は環状の固定部材であるリテーナ16を説明する図で、図5(a)はその側面図、図5(b)はその平面図である。リテーナ16は、周縁にハウジング内部に圧接して固定する固定部16aと、固定部から延長されたハウジングの軸方向に垂直な平面部16bとを備えるほか、波ワッシャ取付面16cが前記平面部16bよりもやや高く構成され、全体が中央部に開孔16dを備えた皿状形状に形成されている。そして、リテーナ16の波ワッシャ取付面16cの上に環状の波ワッシャ17が一体結合される。
5A and 5B are views for explaining the
図6は弾性部材である環状の波ワッシャ17を説明する図で、図6(a)はその側面図、図6(b)はその平面図である。波ワッシャ17の波打ち部分17aは、波ワッシャ17の高く波打ちした部分を示し、前記したリテーナ16の波ワッシャ取付面16cから離隔して与圧発生部位となっている。また、相互に隣接する2つの打ち部分17aの間は、リテーナ16の波ワッシャ取付面16cに結合する結合部17bであって、リテーナ16の波ワッシャ取付面16cに、公知のリベット結合、加締め結合、溶接結合などの結合手段Cで一体結合する。
6A and 6B are views for explaining an
図7は、環状の波ワッシャ17と環状の固定部材であるリテーナ16を一体結合させた結合状態を説明する図で、図7(a)は結合状態を説明する側面図、図7(b)は結合状態を説明する平面図である。
7A and 7B are views for explaining a combined state in which the
リテーナ16の波ワッシャ取付面16cの上に環状の波ワッシャ17の結合部17bを配置し、波ワッシャ17の弾性変形による与圧の発生が可能なように、公知のリベット結合、加締め結合、溶接結合などの結合手段Cでリテーナ16の波ワッシャ取付面16cと波ワッシャ17の結合部17bとを一体結合する。
A connecting
与圧発生部位である波ワッシャ17の波打ち部分17aは、リテーナ16の波ワッシャ取付面16cとは位相が異なるずれた位置にあるので、波ワッシャ17の波打ち部分17aの弾性変形が許容され、与圧の発生が可能である。
Since the waved
図1乃至図7を参照してウォーム軸端部の支持構造を説明する。図1において、11はハウジング、12はウォーム軸で、ここでは軸端部が示されている。ハウジング11の端部は袋状に閉じられており、その底部に後述するホルダー19及び付勢部材20が配置される。また、ハウジング11の端部付近の内側には、段部11aが形成されており、玉軸受15の外輪の外周面が段部11aに嵌着される。玉軸受15の外輪の軸方向端部側の側面は後述するホルダー19に接触する。
A support structure for the end portion of the worm shaft will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, 11 is a housing, 12 is a worm shaft, and the shaft end is shown here. The end portion of the
また、上記玉軸受15の内輪には樹脂材料で構成され弾性変形可能な環状のブッシュ18が嵌装され、ブッシュ18を介してウォーム軸12の細径部12bが支承される。
An
さらに、上記玉軸受15の軸方向外側(ウォーム軸12と反対側)には、略円環状のホルダー19が配置され、ホルダー19の外縁の側面は、玉軸受15の外輪側面に接触している。また、ホルダー19の軸方向外側(ウォーム軸12と反対側)には環状の溝19bが形成されており、溝19bの内部にウォーム軸12の軸端12cに嵌合する孔20aを備えた付勢部材20が配置され、付勢部材20の外周とホルダー19の外周との間にはばね部材であるコイルスプリング21が巻回され、コイルスプリング21の端部はホルダー19の左右側面に形成された係止部19dに係止されている。
Further, a substantially
玉軸受15の外輪の外側には弾性部材である環状の波ワッシャ17と環状の固定部材であるリテーナ16とが配置され、玉軸受15の外輪はハウジング11の袋状端部に向けて軸方向に押圧固定される。
An
次に、上記した部材の組立順序について説明する。 Next, the assembly order of the above members will be described.
まず、組立作業の開始前に、第1の準備作業として、弾性部材である環状の波ワッシャ17と環状の固定部材であるリテーナ16とを前記した適宜の結合手段Cで一体結合させておく。次に、第2の準備作業として、付勢部材20の外周とホルダー19の外周との間にコイルスプリング21を巻回しておく。
First, before the assembly work is started, as a first preparation work, the
組立作業に移る。まず、ハウジング11の端部の袋状に閉じられている底部に、コイルスプリング21が巻回されたホルダー19及び付勢部材20を配置し、ハウジング11の段部11aに、ホルダー19、及びブッシュ18が装着された玉軸受15の外輪を装着する。
Move to assembly work. First, the
玉軸受15の外輪の外側(ウォーム側)に、一体結合させた弾性部材である環状の波ワッシャ17と環状の固定部材であるリテーナ16を、波ワッシャ17が玉軸受15の外輪に接触するように配置する。リテーナ16をハウジング11の袋状端部に向けて軸方向に押圧し、リテーナ16の外周面16aをハウジング11の内面に圧接して固定する。波ワッシャ17の弾性変形により玉軸受15の軸方向の僅かな移動は許容される。
An
次に、ウォーム軸12を挿入する。まず、ウォーム軸12の軸端12cを付勢部材20の孔20aに挿入し、ウォーム軸12の細径部12bを玉軸受15の内輪に装着されたブッシュ18に挿入して支承する。
Next, the
この構成により、付勢部材20の孔20aにウォーム軸12の軸端12cが嵌合している状態では、コイルスプリング21の弾性変形とブッシュ18の弾性変形とにより、ウォーム12のウォーム歯はウォームホイールのウォームホイール歯方向に弾性的に付勢されて変位可能であり、また、波ワッシャ17を配置したので玉軸受15及びホルダー19は軸方向に押圧されてガタが生じることがなく、ウォーム歯とウォームホイール歯との噛合部に予圧が付与され、噛合部の歯打ち音の発生を抑制することができる。
With this configuration, in a state where the
そして、リテーナ16に波ワッシャ17が一体結合されているのでリテーナ16の装着と同時に波ワッシャ17も装着されから、波ワッシャ17の装着を確認する必要はなくリテーナ16の装着の確認だけで済み、波ワッシャ17の装着忘れのおそれもない。
Since the
以上の構成によれば、ハウジング11の端部が袋状に形成されていても、容易にホルダー19、付勢部材20及び玉軸受15をハウジング11の内部に装着し、ウォーム軸12を玉軸受15により回転自在に支持させることができる。
According to the above configuration, even if the end portion of the
また、ホルダー19には、軸方向に平行に延びた凸部19cが形成されており、一方、ハウジング11の端部底面には前記凸部19cに対応する凹部11cが形成されており、ホルダー19がハウジング11の端部底面に配置されると、ホルダー19の凸部19cがハウジング11の凹部11cに係合して、ホルダー19の軸方向回りの位相(回転角度)が決められ、ホルダー19の回転が規制され、組み付けが容易になる。
The
前記したホルダー19の凸部19cは、コイルスプリング21の端部を係止する係止部19dの一方と兼用することができる。この場合、一方の係止部19dを軸方向に平行に延長して凸部19cとする(図4参照)。コイルスプリング21は巻き方向により軸方向の腕位置(コイルスプリングの端部位置)が決まり凸部19cに係止する。ホルダー19の凸部19cは、ハウジング11の凹部11cに係合してハウジング11に埋没するから、コイルスプリング21はハウジング11により規制され、脱落することはない。
The
なお、図1、図2で示された凸部19cの位相と、図3に示されたコイルスプリング21の端部を係止する係止部19dの位相とは、位相がずれているが、これは、図1において、ホルダーの凸部19cがハウジング11の凹部11cに係合する様子を断面図で説明するため、位相をずらして図示したものである。
In addition, although the phase of the
上記したホルダーの材料は、合成樹脂或いは焼結金属でもよい。また、弾性部材である波ワッシャ17は、波ワッシャ17に限らず、ゴムや皿バネを使用してもよい。
The holder material described above may be a synthetic resin or a sintered metal. The
以上、この発明の減速装置、及びその減速装置を備えた電動パワーステアリング装置について説明したが、この発明の減速装置は電動パワーステアリング装置のほか、一般機械の減速装置にも適用できることは言うまでもない。 The speed reducer according to the present invention and the electric power steering apparatus including the speed reducer have been described above. Needless to say, the speed reducer according to the present invention can be applied to a speed reducer for general machines in addition to the electric power steering apparatus.
ウォーム軸の軸端にホルダーを備えた減速装置、及びその減速装置を備えた電動パワーステアリング装置であって、ホルダーはウォーム減速装置の噛合部の歯打ち音の抑制に効果的で、ハウジングへのホルダーの装着が容易な構成を提供する。 A reduction gear having a holder at the shaft end of the worm shaft, and an electric power steering device having the reduction gear, wherein the holder is effective in suppressing rattling noise of the meshing portion of the worm reduction gear, Provide a configuration that allows easy mounting of the holder.
11 ハウジング
11a 段部
11c 凹部
12 ウォーム軸
12b 細径部
12c 軸端
15 玉軸受
16 リテーナ
16a 固定部(リテーナの周縁の固定部)
16b 平面部(ハウジングの軸方向に垂直なリテーナの平面部)
16c 波ワッシャ取付面
16d 開孔
17 波ワッシャ(弾性部材)
17a 波打ち部分
17b 結合部
18 ブッシュ
19 ホルダー
19b 溝
19c 凸部
19d 係合部
20 付勢部材
20a 孔
21 コイルスプリング
DESCRIPTION OF
16b Flat surface (the flat surface of the retainer perpendicular to the axial direction of the housing)
16c Wave
Claims (7)
前記ホルダー及び該ホルダーに並列配置された軸受は、一体結合された弾性部材と環状の固定部材により軸方向に付勢されてハウジング内部に形成された段部に位置決めされること
を特徴とする減速装置。 A biasing member having a fitting portion fitted to a shaft end portion of a worm shaft disposed inside the housing, and a holder that supports the biasing member by a spring so as to be movable in a meshing direction of the worm and the worm wheel. A reduction gear including a worm and a worm wheel that elastically preloads the worm shaft in a meshing direction by supporting the worm shaft inside the housing by the holder and a bearing arranged in parallel with the holder,
The holder and a bearing arranged in parallel with the holder are urged in an axial direction by an elastic member and an annular fixing member that are integrally coupled, and are positioned at a step portion formed inside the housing. apparatus.
を特徴とする請求項1に記載の減速装置。 The speed reducer according to claim 1, wherein the integrally coupled elastic member and the annular fixing member are integrally coupled by a rivet coupling means.
を特徴とする請求項1に記載の減速装置。 The speed reducer according to claim 1, wherein the integrally coupled elastic member and the annular fixing member are integrally coupled by caulking coupling means.
を特徴とする請求項1に記載の減速装置。 The speed reducer according to claim 1, wherein the integrally coupled elastic member and the annular fixing member are integrally coupled by a welding coupling means.
を特徴とする請求項1に記載の減速装置。 The speed reducer according to claim 1, wherein the elastic member is an annular wave washer.
を特徴とする請求項1に記載の減速装置。 The annular fixing member includes a fixing portion that presses and fixes the inside of the housing to the periphery, and a flat portion that extends from the fixing portion and is perpendicular to the axial direction of the housing, and connects the flat portion to the elastic member. The reduction device according to claim 1, wherein the reduction device is a mounting surface.
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