JP3850509B2 - 動力伝達装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として電動パワーステアリング装置において、電動モータからの動力伝達に用いられる動力伝達装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
電動パワーステアリング装置では、例えば、電動モータの出力軸に連係するウォームと、このウォームが噛合するウォームホイールとを備えた動力伝達装置が設けられ、この動力伝達装置を介して、電動モータからの回転力を減速して(増力して)、操舵力に付与するようになっている。
【0003】
このような動力伝達装置については、例えば特開平8−207792号公報等に提案がなされている。
【0004】
図3には、この特開平8−207792号公報の動力伝達装置を示す。図示されるように、ハウジング102内の動力伝達装置は、本体ハウジング103側に収容されたウォームホイール105と、この本体ハウジングに連設されたウォームハウジング104側に収容され、ウォームホイール105の外周上に軸心を略直交させているウォーム軸106とを備えている。
【0005】
ウォームホイール105はステアリングホイール側に連係する舵輪軸107の外周に装着される一方、ウォーム軸106は電動モータ108の出力軸114に連係し、電動モータ108からのアシスト力が、ウォーム軸106とウォームホイール105を介して舵輪軸107に付与される。なお、電動モータ108は、ウォームハウジング104のウォーム軸106基端側(図の上方)に形成された大径部109に固設されている。
【0006】
さらに詳しく説明すれば、ウォーム軸106の先端側に形成された軸受ブッシュ110は、ウォームハウジング104の嵌合穴111に回転自在に嵌合する一方、基端側は玉軸受112により軸支される。すなわち、ウォーム軸106は断面略L字型のリング120の内周に貫通し、このリング120の内周は延長部113のスプライン根元に形成された溝にかしめられ、玉軸受112の内輪は、このリング120とウォーム軸106の拡径部119との間で押さえ付けられて固定されている。一方、玉軸受112の外輪は、ウォームハウジング104の突起部118と、ウォームハウジング104にネジ溝122にねじ込まれた断面略L字型の固定部材121との間に保持される。
【0007】
ウォーム軸106の基端側は、外周にスプラインが形成された延長部113となっており、この延長部113がスリーブ115を介してモータ108の出力軸114と連結されている。スリーブ115の両端には止め輪116が設けられ、スリーブ115の軸方向の移動を拘束している。
【0008】
また、動力伝達装置としては、図4に示すようなものも用いられる。
【0009】
これでは、ウォームホイール203とウォーム軸204はハウジング201内に収容されている。
【0010】
出力軸202に圧入されウォームホイール203と噛み合うウォーム軸204は、噛合部(ウォーム)の両端を軸受205、209を介してハウジング201に支持される。すなわち、ウォーム軸204の噛合部の両側には拡径部214、215が形成され、軸受209はハウジング201に取り付けられた止め輪210と拡径部215との間に保持され、軸受205は、プレート206と拡径部214との間に保持される。プレート206はハウジング201端部からボルト207に押圧され、ウォーム軸204のガタが防止されている。ボルト207はナット208でハウジング201に固定されている。
【0011】
ウォーム軸204の基端には雄型スプライン211が形成され、電動モータ213の出力軸に形成された雌型スプライン212と係合しており、電動モータ213からのアシスト力がウォーム軸204、ウォームホイール203を介して出力軸202に伝達される。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の動力伝達装置には、以下のような問題点がある。
【0013】
まず、図3に示した動力伝達装置では、玉軸受112を固定するために、内輪を固定するリング120や、外輪を固定する固定部材121を組み付ける必要があり、またリング120をかしめつけられるウォーム軸106の溝や、固定部材121がねじ込まれるウォームハウジング104のネジ溝122等を加工する必要がある。これは、組み立て工数や加工工数を増大させ、コストアップの原因となる。
【0014】
一方、図4に示した動力伝達装置では、ウォーム軸204のスラスト力を受け止め、かつウォーム軸204のガタを防止するために、プレート206、ボルト207、ナット208、止め輪210の4点の部品を要し、部品点数が多いうえ、ボルト7の調整及び固定が必要で、組み立ておよび調整工数が多くなってしまう。さらに、ハウジング201はウォーム軸204の先端側と基端側の両側から加工が必要となり、加工に手間がかかる。
【0015】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、少ない部品点数でウォーム軸のスラスト荷重受けと、がたつき防止が可能であり、組み付けおよび加工工数が低減できる動力伝達装置を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、駆動源からの駆動力が入力されるウォーム軸と、このウォーム軸外周のウォームと噛合するウォームホイールと、このウォームホイールを外周に備えた出力軸と、前記ウォーム軸およびウォームホイールを収容するとともに前記駆動源が装着されるケースとを備えた動力伝達装置において、前記ケースに凹部を形成し、この凹部に前記ウォーム軸の一端側を軸支する第1の軸受を備え、この第1の軸受を前記凹部底面に設けた付勢手段とウォーム軸外周に設けた第1の段差部との間で保持する一方、前記凹部と対向する位置に開口部を形成し、前記ケースのこの開口部側で前記ウォーム軸の基端側を軸支する第2の軸受を備え、この第2の軸受を介して前記ウォーム軸に設けた第2の段差部を前記凹部方向に押さえ付けるように係止する係止手段を備え、前記ウォーム軸の前記凹部底面方向への過大変位を防止するストッパを備え、前記ウォーム軸の端部を第1の軸受から凹部方向に突出させ、この端部を前記ストッパとするとともに、前記ケースの開口部側に前記駆動源を装着し、この駆動源と前記ウォーム軸の基端側とを連係させた。
【0017】
第2の発明は、前記凹部底面に段差を設け、この段差を前記ストッパとした。
【0018】
第3の発明は、前記付勢手段の付勢力を、通常の動作においてウォーム軸にかかるスラスト荷重の最大値よりも大きく設定した。
【0021】
【作用】
第1の発明では、駆動源からの回転力はウォーム軸およびウォームホイールを介して、回転速度が減速され、また回転トルクが増力されて、出力軸へと伝達されるが、ウォーム軸の第2の段差部は、係止手段により第2の軸受を介して凹部側に押さえ付けられる一方、第1の段差部は凹部側に収容された第1の軸受を介して付勢手段により反対方向から付勢されるので、ウォーム軸は付勢手段の付勢力により所定の位置に安定的に保持される。このような動力伝達装置のウォーム軸まわりは、付勢手段、ウォーム軸、第1、第2の軸受け、および係止手段だけで構成でき、少ない部品点数で済むうえ、その組み立ては開口部から順次挿入し、付勢手段の付勢力に抗してウォーム軸を押さえ付けるように第2の軸受を係止手段で係止するだけよいので、特別な加工や調整工程を必要とせず、部品コストおよび組み立てコストが大幅に低減できる。また、ギヤケースは、開口部のみが開口する構造であるので、その加工はこの開口部の方向からのみで済み、加工工数およびコストが低減できる。また、ウォーム軸が凹部底面方向へ過大に動いたときには、第1の軸受から突出したウォーム軸の先端が凹部底面と当接してストッパとして機能し、ウォーム軸のそれ以上の移動を防止するので、ウォーム軸に過大なスラスト荷重が作用した場合でも、第1の軸受と凹部底面との間で付勢手段が押しつぶされて破損したり、ウォームとウォームホイールとの噛合がずれて作動不良を起こしたりすることはない。
【0022】
第2の発明では、ウォーム軸が凹部底面方向へ過大に動いたときには、第1の軸受が凹部底面の段差に当接して、軸受およびウォーム軸のそれ以上の移動を防止するので、凹部底面の段差はストッパとして機能する。
【0023】
第3の発明では、動力伝達装置の作動によりウォーム軸4にはスラスト荷重が作用するが、付勢手段のイニシャル荷重は、通常動作におけるスラスト荷重の最大値よりも大きく設定されているので、通常動作においてはウォーム軸は所定の位置に保たれ、がたつきが生じることはない。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
【0027】
図1に示すように、動力伝達装置のウォームホイール2は、出力軸3の外周に圧入されるとともに、外周の歯面においてウォーム軸4外周のウォームと噛合する。これらのウォームホイール2とウォーム軸4を収容するギヤケース1は、ステアリングギヤボックスの図示されないハウジング本体にボルト17で装着され、出力軸3はこのハウジング本体に支持されている。ハウジング本体内では、出力軸3に形成されたピニオンが図示されないラック軸のラックに噛合し、このラック軸が車輪などの***舵側に連係している。
【0028】
ギヤケース1には、ウォーム軸4の基端側に開口部1Aが開口する一方、ウォーム軸4の先端4B側には筒状の凹部1Cが形成され、この凹部1Cは閉鎖された底面1Bを備えている。
【0029】
開口部1Aからはウォーム軸4の基端4Aが突出するとともに、この開口部1A上には、駆動源である電動モータ15が、シール用のOリング13を介してボルト16で装着される。開口部1A側に延び出した電動モータ15の出力軸14には円筒形のジョイント12が圧入されており、このジョイント12内周の雌型のスプライン10が、ウォーム軸基端4A側の外周の雄型のスプライン11と噛合する。これにより、電動モータ15の回転力がウォーム軸4、ウォームホイール2を介して、出力軸3に付与される。
【0030】
ウォーム軸4は、ウォームホイール2と噛合するウォーム4Eを略中央部に備え、このウォーム4Eの基端4A側には、径が拡大された段差部4Cが、また先端4B側には段差部4Dが、それぞれ形成されている。なお、請求の範囲との対応では、段差部4Dが第1の段差部に、また段差部4Cが第2の段差部にそれぞれ対応する。
【0031】
ウォーム軸4の基端4A側を回動自在に支持する軸受6は、この段差部4Cと、ギヤケース1の開口部1A内周に装着された係止手段である止め輪7との間に保持される。一方、ウォーム軸4の先端4B側を軸支する軸受5は、外輪側面を接して凹部1C内に収容されるとともに、段差部4Dと、凹部1Cの底面1Bに設けられた付勢手段であるバネ部材8との間に保持される。すなわち、このバネ部材8のバネ力は、軸受5を段差部4D側に押さえ付けて保持するとともに、ウォーム軸4を基端4A側に付勢し、段差部4Cは軸受6を止め輪7側に押さえ付けて保持する。なお、バネ部材8としてはコイルスプリングまたは皿バネ等が用いられる。また、請求の範囲との対応では、軸受5が第1の軸受に、また軸受6が第2の軸受にそれぞれ対応する。
【0032】
このバネ部材8のバネ力には、ウォーム軸4に通常作用するスラスト力の最大値以上のイニシャル荷重が付与されている。これにより、通常のスラスト力が作用している限り、ウォーム軸4は、このスラスト力に抗して所定の位置に保持され、がたつきや、ウォーム4Eとウォームホイール2の噛み合い不良が、有効に防止される。
【0033】
ウォーム軸4の先端4Bは、軸受5から底面1B側に突出し、この突出部がストッパ部9となっている。これにより、車輪側からのキックバック等によりウォーム軸4に通常を超える過大なスラスト力が作用し、ウォーム軸4が底面1B側に移動しようとした場合には、ストッパ部9が底面1Bと当接し、ウォーム軸4および軸受5のそれ以上の移動を阻止する。したがって、過大なスラスト力が作用した場合でも、バネ部材8が軸受5と底面1Bとの間で押しつぶされたり、またウォーム4Eとウォームホイール2との噛合がずれて作動不良を起こしたりすることはない。
【0034】
つぎに作用を説明する。
【0035】
電動モータ15が駆動されると、この回転力はジョイント12を介してウォーム軸4に伝達され、さらに、このウォーム軸4のウォーム4Eに噛合するウォームホイール2を介して、回転速度が減速され、また回転トルクが増力されて、出力軸3へと伝達される。
【0036】
この場合、本発明では、ウォーム軸4は、軸受5、6、止め輪7、および段差部4C、4Dを介して、バネ部材8のバネ力により保持され、かつ、このバネ部材8には通常の動作においてウォーム軸4に作用するスラスト力よりも大きなイニシャル荷重が与えられているので、通常動作においては、ウォーム軸4はギヤケース1内の所定の位置に保たれ、がたつくことはない。
【0037】
これに対して、例えば車輪が石ころ、段差等に乗り上げてキックバックがあった場合等、ウォーム軸4に過大なスラスト力が作用した場合には、ウォーム軸4先端のストッパ部9がギヤケース1の底面1Bに当接することにより、ウォーム軸4および軸受5の底面1B側への過大な移動は防止される。したがって、バネ部材8が軸受5と底面1Bとの間で押しつぶされて破損することはなく、また、ウォーム軸4の移動により、ウォーム4Eとウォームホイール2との噛合がずれて噛み合い不良を起こすこともない。
【0038】
また、本発明の動力伝達装置では、ウォーム軸4まわりの構造は、バネ部材8、ウォーム軸4、軸受5、6、止め輪7のみで構成でき、また、これらの部品をギヤケース1の開口部1Aから順次挿入し、バネ部材8の付勢力に抗してウォーム軸4を押さえ付けるように軸受6を止め輪7で係止するだけで組み立てることができ、特別な加工や調整工程を必要としないので、部品コストおよび組み立てコストが大幅に低減できる。また、ギヤケース1は、開口部1Aのみが開口する構造であるので、ギヤケース1の加工はこの開口部1Aの方向からのみで済み、加工工数およびコストが低減できる。
【0039】
図2には本発明の他の実施の形態を示す。
【0040】
この実施の形態は、図1の実施の形態と基本的構成を同じくするものであり、ウォーム軸4の先端4Bに設けられていたストッパ部9を備えない代わりに、ギヤケース1の底面1B外周に段差状のストッパ部19を備えた点でのみ、図1の実施の形態と異なるものである。この図2の構成によっても、過大なスラスト力が作用したときのウォーム軸4の動きは、軸受5がこのストッパ部19に当接するところまでで阻止され、図1の実施の形態と同様に、バネ部材8の破損防止およびウォーム4Eとウォームホイール2との噛み合い不良の防止を行うことができる。また、ウォーム軸4は先端4Bにストッパ部を設けない分だけ短くでき、その分、図1の実施の形態に比べてコスト低減が可能となる。
【0041】
【発明の効果】
第1の発明によれば、駆動源からの回転力はウォーム軸およびウォームホイールを介して、回転速度が減速され、また回転トルクが増力されて、出力軸へと伝達されるが、ウォーム軸の第2の段差部は、係止手段により第2の軸受を介して凹部側に押さえ付けられる一方、第1の段差部は凹部側に収容された第1の軸受を介して付勢手段により反対方向から付勢されるので、ウォーム軸は付勢手段の付勢力により所定の位置に安定的に保持される。このような動力伝達装置のウォーム軸まわりは、付勢手段、ウォーム軸、第1、第2の軸受け、および係止手段だけで構成でき、少ない部品点数で済むうえ、その組み立ては開口部から順次挿入し、付勢手段の付勢力に抗してウォーム軸を押さえ付けるように第2の軸受を係止手段で係止するだけよいので、特別な加工や調整工程を必要とせず、部品コストおよび組み立てコストが大幅に低減できる。また、ギヤケースは、開口部のみが開口する構造であるので、その加工はこの開口部の方向からのみで済み、加工工数およびコストが低減できる。また、ウォーム軸が凹部底面方向へ過大に動いたときには、第1の軸受から突出したウォーム軸の先端が凹部底面と当接してストッパとして機能し、ウォーム軸のそれ以上の移動を防止するので、ウォーム軸に過大なスラスト荷重が作用した場合でも、第1の軸受と凹部底面との間で付勢手段が押しつぶされて破損したり、ウォームとウォームホイールとの噛合がずれて作動不良を起こしたりすることはない。
【0042】
第2の発明によれば、ウォーム軸が凹部底面方向へ過大に動いたときには、第1の軸受が凹部底面の段差に当接して、軸受およびウォーム軸のそれ以上の移動を防止するので、凹部底面の段差はストッパとして機能する。
【0043】
第3の発明によれば、動力伝達装置の作動によりウォーム軸4にはスラスト荷重が作用するが、付勢手段のイニシャル荷重は、通常動作におけるスラスト荷重の最大値よりも大きく設定されているので、通常動作においてはウォーム軸は所定の位置に保たれ、がたつきが生じることはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す断面図である。
【図2】同じく他の実施の形態を示す断面図である。
【図3】従来例を示す断面図である。
【図4】他の従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 ギヤケース
1A 開口部
1B 底面
1C 凹部
2 ウォームホイール
3 出力軸
4 ウォーム軸
4A ウォーム軸の基端
4B ウォーム軸の先端
4C 段差部
4D 段差部
4E ウォーム
5 軸受
6 軸受
7 止め輪
8 バネ部材
9 ストッパ部
10 スプライン
11 スプライン
12 ジョイント
14 電動モータの出力軸
15 電動モータ
Claims (3)
- 駆動源からの駆動力が入力されるウォーム軸と、
このウォーム軸外周のウォームと噛合するウォームホイールと、
このウォームホイールを外周に備えた出力軸と、
前記ウォーム軸およびウォームホイールを収容するとともに前記駆動源が装着されるケースと、を備えた動力伝達装置において、
前記ケースに凹部を形成し、
この凹部に前記ウォーム軸の一端側を軸支する第1の軸受を備え、
この第1の軸受を前記凹部底面に設けた付勢手段とウォーム軸外周に設けた第1の段差部との間で保持する一方、
前記凹部と対向する位置に開口部を形成し、
前記ケースのこの開口部側で前記ウォーム軸の基端側を軸支する第2の軸受を備え、
この第2の軸受を介して前記ウォーム軸に設けた第2の段差部を前記凹部方向に押さえ付けるように係止する係止手段を備え、
前記ウォーム軸の前記凹部底面方向への過大変位を防止するストッパを備え、
前記ウォーム軸の端部を第1の軸受から凹部方向に突出させ、この端部を前記ストッパとするとともに、
前記ケースの開口部側に前記駆動源を装着し、
この駆動源と前記ウォーム軸の基端側とを連係させたことを特徴とする動力伝達装置。 - 駆動源からの駆動力が入力されるウォーム軸と、
このウォーム軸外周のウォームと噛合するウォームホイールと、
このウォームホイールを外周に備えた出力軸と、
前記ウォーム軸およびウォームホイールを収容するとともに前記駆動源が装着されるケースと、を備えた動力伝達装置において、
前記ケースに凹部を形成し、
この凹部に前記ウォーム軸の一端側を軸支する第1の軸受を備え、
この第1の軸受を前記凹部底面に設けた付勢手段とウォーム軸外周に設けた第1の段差部との間で保持する一方、
前記凹部と対向する位置に開口部を形成し、
前記ケースのこの開口部側で前記ウォーム軸の基端側を軸支する第2の軸受を備え、
この第2の軸受を介して前記ウォーム軸に設けた第2の段差部を前記凹部方向に押さえ付けるように係止する係止手段を備え、
前記ウォーム軸の前記凹部底面方向への過大変位を防止するストッパを備え、
前記凹部底面に段差を設け、この段差を前記ストッパとするとともに、
前記ケースの開口部側に前記駆動源を装着し、
この駆動源と前記ウォーム軸の基端側とを連係させたことを特徴とする動力伝達装置。 - 前記付勢手段の付勢力を、通常の動作においてウォーム軸にかかるスラスト荷重の最大値よりも大きく設定したことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の動力伝達装置。
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