【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は駆動源によって回転されるウォームの支持装置及び操舵補助力の発生源として電動モータを用いてなる電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用の電動パワーステアリング装置としては、例えば操舵輪に繋がる入力軸及び該入力軸にトーションバーを介して同軸的に繋がる出力軸の相対角変位量によって前記入力軸に加わる操舵トルクを検出し、検出したトルクに基づいて操舵補助用の電動モータを駆動し、該電動モータの回転力をウォームギヤを介して舵取機構に伝動することにより操舵輪の回転に応じた舵取機構の動作を前記電動モータの回転により補助し、舵取りのための運転者の労力負担を軽減するように構成されている（例えば、特許文献１。）。
【０００３】
ウォームギヤは前記電動モータの駆動軸に連動連結されたウォームと、該ウォームに噛合するウォームホイールとを備え、該ウォームホイールが前記出力軸に嵌合固定されている。
【０００４】
ウォームはその両端部を２つの深溝型玉軸受で支持し、ウォームの回転性を高めてあるが、深溝型玉軸受には複数の玉を介して嵌合された内輪及び外輪間にアキシアル内部隙間があるため、深溝型玉軸受に軸長方向の予圧を加えて前記アキシアル内部隙間をなくしている。例えば、ウォームの電動モータ側端部を支持する深溝型玉軸受の外輪の一側面に当接するねじ環を設けて深溝型玉軸受の外輪及び内輪を軸長方向へ相対移動させるか、又はウォームの電動モータ側端部と電動モータの出力軸端部との間にウォームを反電動モータ側へ付勢するコイルバネを設けて深溝型玉軸受の外輪及び内輪を軸長方向へ相対移動させることにより深溝型玉軸受のアキシアル内部隙間を小さくしている。
【０００５】
ところで、以上のように構成された電動パワーステアリング装置のウォームは、両端部を支持する深溝型玉軸受に対して軸長方向への移動ができないように支持されているため、前記操舵輪が操舵中立位置から左又は右方向へ操舵されることにより、操舵初期から前記電動モータが回転し、操舵補助が行われるように構成された場合、車両の高速走行時に操舵角が例えば１°程度に小さいときにおいても操舵補助が行われることになり、操舵フィーリングの低下を来すことになる。このため、一般には操舵角が１°程度に小さいときは電動モータが駆動されず、適度の操舵角を超えたときに電動モータが駆動されるように構成されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２１９４３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このように適度の操舵角を超えるまでの間電動モータが駆動されないように構成された場合、電動モータが駆動されない操舵領域、即ち、操舵中立位置の近傍領域での操舵時、操舵輪の操舵力が前記入力軸、トーションバー、出力軸、ウォームホイール及びウォームを介して電動モータの駆動軸に伝動され、該駆動軸が回転されることになる。この結果、電動モータの駆動軸を回転させるための負荷がウォーム、ウォームホイール、出力軸、トーションバー及び入力軸を介して操舵輪に加わり、操舵負荷が大きくなる。
【０００８】
ところで、電動モータが駆動されない操舵領域での操舵負荷を低減するには、例えば特開平１１−４３０６２号公報に記載されているように、電動モータの駆動軸に結合されたウォームを軸長方向に離隔する２個の深溝型玉軸受がウォームの軸長方向への移動を可能に支持し、この２個の深溝型玉軸受の内輪と前記ウォームとの間に２個の皿ばね及びばね受部を設け、各皿ばねの弾性復元力により各内輪を外輪に対して軸長方向へ付勢し、深溝型玉軸受のアキシアル内部隙間をなくするとともに、ウォームの軸長方向両方への移動を抑制するように構成することにより達成することが可能である。
【０００９】
この構成にあっては、電動モータが駆動されない操舵領域で操舵されることによって操舵輪の操舵力がウォームホイールからウォームに伝動されたとき、該ウォームに加わる軸長方向への分力によってウォームが皿ばねの弾性復元力に打ち勝って軸長方向へ移動し、ウォームの回転角は小さくなり、ウォームから電動モータの駆動軸への伝動は緩和される。
【００１０】
しかしながら、特開平１１−４３０６２号公報に記載されているように構成された場合、深溝型玉軸受のアキシアル内部隙間をなくするために２個の皿ばねと、２つのばね受部とを必要とし、構造が複雑となるし、また、特別の機構が付加されるため、ウォーム部分が大形化することになる。
【００１１】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、操舵補助用の駆動源が駆動されない操舵領域での操舵負荷を、特別の機構を付加することなく前記駆動源によって回転されるウォームを支持する深溝型玉軸受により低減することができ、しかも、ウォームの軸長方向へのガタつきを抑制することができるウォーム支持装置及び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。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係るウォーム支持装置は、駆動源によって回転されるウォームの両端部を深溝型玉軸受により支持部材に支持したウォーム支持装置において、各深溝型玉軸受は内輪の軌道溝の曲率半径を玉の直径の５２．５〜７５％及び／又は外輪の軌道溝の曲率半径を玉の直径の５３．５〜８５％としてあることを特徴とする。
【００１３】
第２発明に係るウォーム支持装置は、前記深溝型玉軸受の内輪は前記ウォームの両端部に圧入されていることを特徴とする。
【００１４】
第３発明に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１又は２に記載されたウォーム支持装置と、前記ウォームに噛合するウォームホイールと、前記ウォームに連動連結された操舵補助用の電動モータである前記駆動源と、該駆動源の駆動に伴う前記ウォームホイールの回転力を舵取機構に伝動する伝動手段とを備えていることを特徴とする。
【００１５】
第１発明にあっては、ウォームの両端部を支持する深溝型玉軸受の内輪の軌道溝の曲率半径を玉の直径の５２．５〜７５％及び／又は外輪の軌道溝の曲率半径を玉の直径の５３．５〜８５％としてあるため、内輪及び／又は外輪の軌道溝の肩の高さを、前記曲率半径よりも小さい曲率半径を有する深溝型玉軸受を用いたものの肩の高さと同じにし、厚さ寸法に起因する内輪及び／又は外輪の剛性を、前記曲率半径よりも小さい曲率半径を有する深溝型玉軸受を用いたものに比べて若干低くし、軌道溝に加わるアキシアル荷重によって軌道溝部分を撓み易くすることができる。この結果、深溝型玉軸受にアキシアル内部隙間を設けることなく、軌道溝に加わるアキシアル荷重によって外輪及び内輪を軸長方向へ相対移動させることができ、駆動源が駆動されない操舵領域での操舵負荷を低減することができ、操舵フィーリングを良好にできるとともに、ウォームの軸長方向へのガタつきを低減することができる。また、特別の機構を付加することなく構成してあるため、駆動源が駆動されない操舵領域での操舵負荷を低減することができるにも拘らず、構造を簡素にでき、ウォーム部分の小形化を図ることができる。
【００１６】
尚、内輪の軌道溝の曲率半径が玉の直径の７５％よりも大きい場合、及び外輪の軌道溝の曲率半径が玉の直径の８５％よりも大きい場合、軸受の要求寿命が不足することになり、好ましくない。
【００１７】
第２発明にあっては、深溝型玉軸受の内輪がウォームの両端部に圧入されているため、深溝型玉軸受の外輪が支持部材に遊嵌された構成にすることができる。この結果、支持部材の材料が深溝型玉軸受の線膨張係数よりも大きい線膨張係数を有する例えばアルミニウムである場合においても、支持部材の熱膨張によって各深溝型玉軸受のラジアル隙間が大きくなるのを防ぐことができる。
【００１８】
第３発明にあっては、ウォームの両端部を支持する深溝型玉軸受の内輪の軌道溝の曲率半径を玉の直径の５２．５〜７５％及び／又は外輪の軌道溝の曲率半径を玉の直径の５３．５〜８５％としてあるため、内輪及び／又は外輪の軌道溝の肩の高さを、前記曲率半径よりも小さい曲率半径を有する深溝型玉軸受を用いたものの肩の高さと同じにし、厚さ寸法に起因する内輪及び／又は外輪の剛性を、前記曲率半径よりも小さい曲率半径を有する深溝型玉軸受を用いたものに比べて若干低くし、軌道溝に加わるアキシアル荷重によって軌道溝部分を撓み易くすることができる。この結果、深溝型玉軸受にアキシアル内部隙間を設けることなく、軌道溝に加わるアキシアル荷重によって外輪及び内輪を軸長方向へ相対移動させることができ、駆動源が駆動されない操舵領域での操舵負荷を低減することができ、操舵フィーリングを良好にできるとともに、ウォームの軸長方向へのガタつきを低減することができる。また、特別の機構を付加することなく構成してあるため、駆動源が駆動されない操舵領域での操舵負荷を低減することができるにも拘らず、構造を簡素にでき、ウォーム部分の小形化を図ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係るウォーム支持装置を備えた電動パワーステアリング装置のウォーム支持装置部分の構成を示す拡大断面図、図２は電動パワーステアリング装置の全体の構成を示す断面図である。
【００２０】
電動パワーステアリング装置は、駆動源としての操舵補助用の電動モータ１と、該電動モータ１の駆動軸１ａに連動連結されたウォーム２及び該ウォーム２に噛合するウォームホイール３を有するウォームギヤＡと、該ウォームギヤＡを収容して支持するアルミニウム製のハウジング４と、ウォームホイール３に繋がる舵取手段５とを備えている。
【００２１】
この舵取手段５は、一端部が舵取りのための操舵輪Ｂに繋がり、他端部に筒部５１ａを有する入力軸５１と、筒部５１ａ内に挿入されてその一端部が入力軸５１の筒部５１ａに連結され、操舵輪Ｂに加わる操舵トルクの作用によって捩れるトーションバー５２と、他端部がトーションバー５２の他端部に連結され、ウォームホイール３に繋がる出力軸５３とを備えており、該出力軸５３がユニバーサルジョイントを介して例えばラックピニオン式の舵取機構（不図示）に繋がる。尚、出力軸５３及びユニバーサルジョイントが、ウォームホイール３の回転力を舵取機構に伝動する伝動手段を構成している。
【００２２】
ウォーム支持装置は、複数条の歯を有する歯部２ａの両端に軸部２ｂ，２ｃを有し、ウォームホイール３に噛合するウォーム２と、該ウォーム２の一方の端部である軸部２ｂをハウジング４に回転自在に支持する深溝型玉軸受６と、ウォーム２の他方の端部である軸部２ｃをハウジング４に回転自在に支持する深溝型玉軸受７とを備えている。ウォーム２の両方の軸部２ｂ，２ｃは内輪６１，７１に圧入されている。
【００２３】
ハウジング４はウォーム２を収容し、該ウォーム２の軸部２ｂ，２ｃを、２つの深溝型玉軸受６，７を介して回転自在に支持した第１収容部４ａと、ウォームホイール３を収容し、該ウォームホイール３を出力軸５３及び該出力軸５３に嵌合された２つの転がり軸受８，９を介して支持した第２収容部４ｂとを有する。
【００２４】
第１収容部４ａはウォーム２の軸長方向に長くなっており、その長手方向一端部には深溝型玉軸受６の外輪６２を遊嵌支持する支持孔４１と、該支持孔４１の一端に連なるねじ孔４２及びモータ取付部４３とが設けられている。そして、支持孔４１に深溝型玉軸受６の外輪６２が遊嵌され、該外輪６２の一端に当接するねじ環１０がねじ孔４２に螺着されており、モータ取付部４３に電動モータ１が取付けられている。第１収容部４ａの他端部には深溝型玉軸受７の外輪７２を遊嵌支持する支持孔４４が設けられている。
【００２５】
図３は深溝型玉軸受の一部を拡大した断面図である。
深溝型玉軸受６，７は、軌道溝６１ａ，７１ａを有する鋼製の内輪６１，７１と、軌道溝６２ａ，７２ａを有する鋼製の外輪６２，７２と、内輪６１，７１及び外輪６２，７２の軌道溝６１ａ，７１ａ、６２ａ，７２ａ間に配置された複数の玉６３，７３と、玉６３，７３を等間隔に保持する保持器６４，７４と、シール部材６５，７５とを備えており、内輪６１，７１が軸部２ｂ，２ｃに圧入され、外輪６２，７２が支持孔４１，４４に遊嵌されている。内輪６１，７１の軌道溝６１ａ，７１ａの曲率半径Ｒ１は玉６３，７３の直径ｄの５２．５〜７５％、好ましくは６０％としてあり、外輪６２，７２の軌道溝６２ａ，７２ａの曲率半径Ｒ２は玉６３，７３の直径ｄの５３．５〜８５％、好ましくは７０％としてある。
【００２６】
そして、軸部２ｂ，２ｃを内輪６１，７１に圧入する場合に発生する径方向の圧入荷重によってアキシアル内部隙間を零以下の値とし、内輪６１，７１及び外輪６２，７２の軸長方向への相対移動をなくするようにしてある。即ち、軸部２ｂ，２ｃを内輪６１，７１に圧入することにより、内輪６１，７１の内周面に径方向の圧力を加え、この圧力により内輪６１，７１を拡径し、アキシアル内部隙間及びラジアル隙間の値を零以下にする。
【００２７】
このように軌道溝６１ａ，７１ａ、６２ａ，７２ａの曲率半径Ｒ１，Ｒ２を前記した値とし、かつ、内輪６１，７１及び外輪６２，７２の軌道溝６１ａ，７１ａ、６２ａ，７２ａの肩の高さｈ１，ｈ２を、軌道溝６１ａ，７１ａの曲率半径Ｒ１が５２．５％よりも小さく軌道溝６２ａ，７２ａの曲率半径Ｒ２が５３．５％よりも小さい深溝型玉軸受と同じにしてある。また、軌道溝６１ａ，７１ａ、６２ａ，７２ａの曲率半径Ｒ１，Ｒ２を前記した値とすることにより、厚さ寸法に起因する内輪６１，７１及び外輪６２，７２の剛性を、軌道溝６１ａ，７１ａの曲率半径Ｒ１が５２．５％よりも小さく、軌道溝６２ａ，７２ａの曲率半径Ｒ２が５３．５％よりも小さい深溝型玉軸受に比べて若干低くし、軌道溝６１ａ，７１ａ、６２ａ，７２ａに加わるアキシアル荷重によって軌道溝６１ａ，７１ａ、６２ａ，７２ａ部分を撓み易いようにしてある。即ち、ウォーム２にアキシアル荷重が加わることにより、軸部２ｂ，２ｃに圧入された内輪６１，７１と、支持孔４１，４４に遊嵌された外輪６２，７２とが軸長方向へ離隔するように付勢されたとき、玉６３，７３が内輪６１，７１及び外輪６２，７２の軌道溝６１ａ，７１ａ、６２ａ，７２ａ部分を弾性的に撓み変形させつつ軸長方向へ転動することになり、内輪６１，７１及び外輪６２，７２が軸長方向に相対移動して、ウォーム２の軸長方向移動が許容されることになる。
【００２８】
電動モータ１の駆動軸１ａとウォーム２の軸部２ｂとはセレーションを有する雄形継手部１１及び雌形継手部１２を介して軸長方向への相対移動を可能に連動連結されている。雄形継手部１１は軸部２ｂの周面にセレーションを設けることにより構成されており、雌形継手部１２は駆動軸１ａに嵌合固定された筒部材１３の内側にセレーションを設けることにより構成されており、雄形継手部１１及び雌形継手部１２がセレーション嵌合されている。
【００２９】
ハウジング４内には、トーションバー５２の捩れに応じた入力軸５１及び出力軸５３の相対回転変位量によって操舵輪Ｂに加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ１４が内装されており、該トルクセンサ１４が検出したトルク等に基づいて電動モータ１が駆動制御されるように構成されている。
【００３０】
以上のように構成された電動パワーステアリング装置は、一端の軸部２ｂが電動モータ１の駆動軸１ａに雄形継手部１１及び雌形継手部１２を介して連動連結されたウォーム２の軸部２ｂを深溝型玉軸受６により回転自在に支持し、また、軸部２ｃを深溝型玉軸受７により回転自在に支持してある。
【００３１】
図４はウォームの軸長方向への移動量と軌道溝に加わるアキシアル荷重との関係を示す図である。図４において、移動量及びアキシアル荷重が正の場合は、ウォーム２に軸長方向一方（右方）への力が加わり、軸長方向一方（右方）へ移動したことを示しており、移動量及びアキシアル荷重が負の場合は、ウォーム２に軸長方向他方（左方）への力が加わり、軸長方向他方（左方）へ移動したことを示している。
【００３２】
深溝型玉軸受６，７は内輪６１，７１の軌道溝６１ａ，７１ａの曲率半径Ｒ１を玉６３，７３の直径ｄの５２．５〜７５％とし、外輪６２，７２の軌道溝６２ａ，７２ａの曲率半径Ｒ２を玉６３，７３の直径ｄの５３．５〜８５％とし、内輪６１，７１及び外輪６２，７２の軌道溝６１ａ，７１ａ、６２ａ，７２ａの肩の高さｈ１，ｈ２を、曲率半径Ｒ１が５２．５％よりも小さく曲率半径Ｒ２が５３．５％よりも小さい深溝型玉軸受を用いたものの肩の高さと同じにすることにより、厚さ寸法に起因する内輪６１，７１及び外輪６２，７２の剛性を、曲率半径Ｒ１が５２．５％よりも小さく、曲率半径Ｒ２が５３．５％よりも小さい深溝型玉軸受を用いたものに比べて若干低くし、軌道溝６１ａ，７１ａ、６２ａ，７２ａに加わるアキシアル荷重によって軌道溝６１ａ，７１ａ、６２ａ，７２ａ部分を撓み易いようにしてあるため、ウォーム２を外輪６２，７２に対して軸長方向へ移動させることができ、さらに、このウォーム２の軸長方向への移動量を、図４の（ａ） に示すように軌道溝６１ａ，７１ａの曲率半径Ｒ１が５２．５％よりも小さく、軌道溝６２ａ，７２ａの曲率半径Ｒ２が５３．５％よりも小さい深溝型玉軸受を用いた場合の移動量（ｂ） に比べて多くすることができる。
【００３３】
しかして、電動モータ１が駆動されない操舵領域、即ち、車両の高速走行時の操舵角が例えば１°程度に小さい操舵領域で操舵されることにより、操舵輪Ｂの操舵力が入力軸５１、トーションバー５２、出力軸５３及びウォームホイール３を介してウォーム２に伝動されたとき、該ウォーム２に加わる軸長方向への分力によってウォーム２は内輪６１，７１を押圧しつつ外輪６２，７２に対して軸長方向一方（右方）へ移動、又は、内輪６１，７１を押圧しつつ外輪６２，７２に対して軸長方向他方（左方）へ移動し、ウォーム２の回転角が小さくなり、ウォーム２から電動モータ１の駆動軸１ａへの伝動を緩和することができ、電動モータ１が駆動されない操舵領域での操舵負荷を低減でき、操舵フィーリングを良好にできる。
【００３４】
ところで、深溝型玉軸受６，７を介してウォーム２を支持するハウジング４は、深溝型玉軸受６，７の線膨張係数よりも大きい線膨張係数を有するアルミニウム製であるため、このハウジング４が熱膨張した場合、支持孔４１，４４が拡径することになる。しかしながら、深溝型玉軸受６，７の外輪６２，７２は支持孔４１，４４に遊嵌されているため、支持孔４１，４４の拡径によるウォーム２への影響をなくすることができる。
【００３５】
尚、以上説明した深溝型玉軸受６，７の軌道溝６１ａ，７１ａ、６２ａ，７２ａは一つの曲面である他、複合曲面としてもよい。図５、６は深溝型玉軸受の他の形態を示す一部を拡大した断面図である。図５は軌道溝６１ａ，７１ａ、６２ａ，７２ａを二つの曲面で形成したものであり、溝幅方向中央部の曲率半径Ｒ１０よりも溝幅方向両側部の曲率半径Ｒ１１，Ｒ１１を大きくしてある。図６は軌道溝６１ａ，７１ａ、６２ａ，７２ａを三つの曲面で形成したものであり、溝幅方向中央部の曲率半径Ｒ１０と、溝幅方向中央部及び溝幅方向両側部間の途中部の曲率半径Ｒ１２，Ｒ１２と、溝幅方向両側部の曲率半径Ｒ１１，Ｒ１１との関係は、Ｒ１０＞Ｒ１２＞Ｒ１１となるようにしてある。このように複合曲面とすることにより、玉６３，７３が軸長方向へ転動したとき、両肩領域を乗り越えることを確実に防ぐことができ、内輪６１，７１及び外輪６２，７２の軸長方向への相対移動域を制限することができる。
【００３６】
また、以上説明した実施の形態の深溝型玉軸受６，７は、内輪６１，７１の軌道溝６１ａ，７１ａの曲率半径Ｒ１を玉６３，７３の直径ｄの５２．５〜７５％とし、外輪６２，７２の軌道溝６２ａ，７２ａの曲率半径Ｒ２を玉６３，７３の直径ｄの５３．５〜８５％としたが、その他、内輪６１，７１又は外輪６２，７２の軌道溝の曲率半径だけを前記した値としてもよいし、また、内輪６１，７１の一方及び外輪６２，７２の一方の軌道溝の曲率半径だけを前記した値としてもよい。この場合、軌道溝の曲率半径を前記した値にしない内輪６１，７１又は外輪６２，７２の曲率半径は、例えば内輪６１，７１にあっては玉６３，７３の直径ｄの５１．５〜５２．５％とし、外輪６２，７２にあっては玉６３，７３の直径ｄの５２．５〜５３％とする。
また、以上説明した実施の形態にあっては、ウォーム２を軸長方向へ付勢する付勢手段を設けて、深溝型玉軸受６，７のアキシアル内部隙間をなくするようにしてもよい。この場合、例えばウォーム２の軸部２ｂの端面に軸長方向へ窪む凹所を設け、該凹所内に、その一端が駆動軸１ａの端面に当接するコイルバネを設ける。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述したように第１発明によれば、深溝型玉軸受にアキシアル内部隙間を設けることなく、軌道溝に加わるアキシアル荷重によって外輪及び内輪を軸長方向へ相対移動させることができ、ウォームの軸長方向へのガタつきを低減することができる。しかも、特別の機構を付加することなく構成してあるため、構造を簡素にでき、ウォーム部分の小形化を図ることができる。
【００３８】
第２発明によれば、支持部材の材料が深溝型玉軸受の線膨張係数よりも大きい線膨張係数を有する例えばアルミニウムである場合においても、支持部材の熱膨張によって各深溝型玉軸受のラジアル隙間が大きくなるのを防ぐことができる。
【００３９】
第３発明によれば、深溝型玉軸受にアキシアル内部隙間を設けることなく、軌道溝に加わるアキシアル荷重によって外輪及び内輪を軸長方向へ相対移動させることができ、駆動源が駆動されない操舵領域での操舵負荷を低減することができ、操舵フィーリングを良好にできるとともに、ウォームの軸長方向へのガタつきを低減することができる。しかも、特別の機構を付加することなく構成してあるため、駆動源が駆動されない操舵領域での操舵負荷を低減することができるにも拘らず、構造を簡素にでき、ウォーム部分の小形化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るウォーム支持装置を備えた電動パワーステアリング装置のウォーム支持装置部分の構成を示す拡大断面図である。
【図２】本発明に係る電動パワーステアリング装置の全体の構成を示す断面図である。
【図３】本発明に係る電動パワーステアリング装置の深溝型玉軸受の一部を拡大した断面図である。
【図４】ウォームの軸長方向への移動量と軌道溝に加わるアキシアル荷重との関係を示す図である。
【図５】深溝型玉軸受の他の形態を示す一部を拡大した断面図である。
【図６】深溝型玉軸受の他の形態を示す一部を拡大した断面図である。
【符号の説明】
１ 電動モータ（駆動源）
２ ウォーム
２ｂ 軸部（駆動源側の端部）
２ｃ 軸部（反駆動源側の端部）
３ ウォームホイール
４ ハウジング（支持部材）
６，７ 深溝型玉軸受
６１，７１ 内輪
６１ａ，７１ａ 軌道溝
６２，７２ 外輪
６２ａ，７２ａ 軌道溝
６３，７３ 玉
５３ 出力軸（転動手段）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a worm supporting device rotated by a driving source and an electric power steering device using an electric motor as a source of a steering assist force.
[0002]
[Prior art]
As an electric power steering device for a vehicle, for example, a steering torque applied to the input shaft is detected by a relative angular displacement of an input shaft connected to a steered wheel and an output shaft coaxially connected to the input shaft via a torsion bar, The steering assist electric motor is driven based on the detected torque, and the rotational force of the electric motor is transmitted to the steering mechanism via a worm gear, so that the operation of the steering mechanism according to the rotation of the steered wheels is controlled by the electric motor. It is configured to assist by the rotation of the motor and to reduce the labor burden on the driver for steering (for example, Patent Document 1).
[0003]
The worm gear includes a worm operatively connected to a drive shaft of the electric motor, and a worm wheel that meshes with the worm. The worm wheel is fitted and fixed to the output shaft.
[0004]
The worm is supported at its both ends by two deep groove ball bearings to enhance the rotation of the worm. However, the deep groove ball bearing has an axial internal clearance between the inner ring and the outer ring fitted through a plurality of balls. Therefore, a preload in the axial direction is applied to the deep groove ball bearing to eliminate the axial internal gap. For example, the outer ring and the inner ring of the deep groove ball bearing are provided in contact with one side surface of the outer ring of the deep groove ball bearing that supports the electric motor side end of the worm, and the outer ring and the inner ring of the deep groove ball bearing are relatively moved in the axial direction. A coil spring is provided between the end of the electric motor and the end of the output shaft of the electric motor to urge the worm toward the anti-electric motor, and the outer ring and the inner ring of the deep groove type ball bearing are relatively moved in the axial direction so that the deep groove is formed. The axial internal clearance of the ball bearing is reduced.
[0005]
By the way, the worm of the electric power steering device configured as described above is supported so as not to be able to move in the axial direction with respect to the deep groove ball bearing that supports both ends. When the electric motor rotates from the initial steering by being steered leftward or rightward from the neutral position, and the steering assist is performed, the steering angle is as small as about 1 ° when the vehicle is running at high speed. In some cases, the steering assist is performed, and the steering feeling is degraded. Therefore, in general, the electric motor is not driven when the steering angle is as small as about 1 °, and the electric motor is driven when the steering angle exceeds an appropriate steering angle.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-21943
[Problems to be solved by the invention]
However, when the electric motor is not driven until the steering angle exceeds the appropriate steering angle, a steering region in which the electric motor is not driven, that is, at the time of steering in a region near the steering neutral position, The steering force is transmitted to the drive shaft of the electric motor via the input shaft, torsion bar, output shaft, worm wheel, and worm, and the drive shaft is rotated. As a result, a load for rotating the drive shaft of the electric motor is applied to the steered wheels via the worm, worm wheel, output shaft, torsion bar, and input shaft, and the steering load increases.
[0008]
Incidentally, in order to reduce the steering load in a steering region where the electric motor is not driven, for example, as described in JP-A-11-43062, the worm coupled to the drive shaft of the electric motor is moved in the axial direction. Two spaced deep groove ball bearings support the worm so that it can move in the axial direction. Two disc springs and a spring receiving portion are provided between the inner ring of the two deep groove ball bearings and the worm. The inner ring is urged against the outer ring in the axial direction by the elastic restoring force of each disc spring, eliminating the axial internal clearance of the deep groove ball bearing and suppressing the movement of the worm in both the axial direction. This can be achieved by configuring so that
[0009]
In this configuration, when the steering force of the steered wheels is transmitted from the worm wheel to the worm by being steered in the steering region where the electric motor is not driven, the worm is displaced by the axial force applied to the worm. It moves in the axial direction by overcoming the elastic restoring force of the disc spring, and the rotation angle of the worm is reduced, and the transmission from the worm to the drive shaft of the electric motor is reduced.
[0010]
However, in the case of the configuration described in JP-A-11-43062, two disc springs and two spring receiving portions are required to eliminate the axial internal clearance of the deep groove ball bearing. However, the structure becomes complicated and a special mechanism is added, so that the worm portion becomes large.
[0011]
The present invention has been made in view of such circumstances, and supports a worm rotated by the drive source without adding a special mechanism to a steering load in a steering region where a drive source for steering assistance is not driven. It is an object of the present invention to provide a worm support device and an electric power steering device that can be reduced by the deep groove type ball bearing, and that can prevent rattling of the worm in the axial direction.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The worm support device according to the first invention is a worm support device in which both ends of a worm rotated by a drive source are supported by a support member by a deep groove ball bearing, wherein each deep groove ball bearing has a radius of curvature of a raceway groove of an inner ring. 52.5 to 75% of the diameter of the ball and / or the radius of curvature of the raceway groove of the outer race is 53.5 to 85% of the diameter of the ball.
[0013]
The worm support device according to a second invention is characterized in that the inner race of the deep groove ball bearing is press-fitted into both ends of the worm.
[0014]
An electric power steering device according to a third aspect of the present invention is the worm support device described in claim 1 or 2, a worm wheel meshing with the worm, and an electric motor for steering assistance interlocked with the worm. It is characterized by comprising a drive source, and transmission means for transmitting the rotational force of the worm wheel accompanying the drive of the drive source to a steering mechanism.
[0015]
According to the first invention, the radius of curvature of the raceway of the inner ring of the deep groove ball bearing supporting both ends of the worm is 52.5 to 75% of the diameter of the ball and / or the radius of curvature of the raceway groove of the outer ring is the ball. 53.5 to 85% of the diameter of the inner ring and / or outer ring, the shoulder height of the raceway groove of the inner ring and / or the outer ring is the same as that of a deep groove type ball bearing having a radius of curvature smaller than the radius of curvature. In the same manner, the rigidity of the inner ring and / or the outer ring due to the thickness dimension is made slightly lower than that using a deep groove ball bearing having a radius of curvature smaller than the radius of curvature, and the axial load applied to the raceway groove is reduced. The raceway groove portion can be easily bent. As a result, the outer ring and the inner ring can be relatively moved in the axial direction by the axial load applied to the raceway groove without providing the axial internal gap in the deep groove type ball bearing, and the steering load in the steering region where the drive source is not driven is reduced. Thus, the steering feeling can be improved, and rattling of the worm in the axial direction can be reduced. In addition, since it is configured without adding a special mechanism, it is possible to reduce the steering load in the steering area where the drive source is not driven, but the structure can be simplified and the worm part can be downsized. Can be planned.
[0016]
When the radius of curvature of the raceway groove of the inner ring is larger than 75% of the diameter of the ball, and when the radius of curvature of the raceway groove of the outer ring is larger than 85% of the diameter of the ball, the required life of the bearing becomes insufficient. Is not preferred.
[0017]
In the second invention, since the inner ring of the deep groove ball bearing is press-fitted to both ends of the worm, the outer ring of the deep groove ball bearing can be loosely fitted to the support member. As a result, even when the material of the support member is, for example, aluminum having a linear expansion coefficient larger than that of the deep groove ball bearing, the radial gap of each deep groove ball bearing becomes large due to the thermal expansion of the support member. Can be prevented.
[0018]
In the third invention, the radius of curvature of the raceway of the inner ring of the deep groove ball bearing supporting both ends of the worm is 52.5 to 75% of the diameter of the ball and / or the radius of curvature of the raceway groove of the outer ring is the ball. 53.5 to 85% of the diameter of the inner ring and / or outer ring, the shoulder height of the raceway groove of the inner ring and / or the outer ring is the same as that of a deep groove type ball bearing having a radius of curvature smaller than the radius of curvature. In the same manner, the rigidity of the inner ring and / or the outer ring due to the thickness dimension is made slightly lower than that using a deep groove ball bearing having a radius of curvature smaller than the radius of curvature, and the axial load applied to the raceway groove is reduced. The raceway groove portion can be easily bent. As a result, the outer ring and the inner ring can be relatively moved in the axial direction by the axial load applied to the raceway groove without providing the axial internal gap in the deep groove type ball bearing, and the steering load in the steering region where the drive source is not driven is reduced. Thus, the steering feeling can be improved, and rattling of the worm in the axial direction can be reduced. In addition, since it is configured without adding a special mechanism, it is possible to reduce the steering load in the steering area where the drive source is not driven, but the structure can be simplified and the worm part can be downsized. Can be planned.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings showing the embodiments.
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view showing a configuration of a worm support device portion of an electric power steering device provided with a worm support device according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing an entire configuration of the electric power steering device.
[0020]
The electric power steering device includes a worm gear A having a steering assist electric motor 1 as a drive source, a worm 2 linked to a drive shaft 1a of the electric motor 1 and a worm wheel 3 meshing with the worm 2. An aluminum housing 4 for accommodating and supporting the worm gear A, and steering means 5 connected to the worm wheel 3 are provided.
[0021]
One end of the steering means 5 is connected to a steered wheel B for steering, and the other end of the input shaft 51 having a tubular portion 51a, and one end of the input shaft 51 inserted into the tubular portion 51a. A torsion bar 52 is connected to the tubular portion 51a and twisted by the action of the steering torque applied to the steering wheel B. An output shaft 53 is connected at the other end to the other end of the torsion bar 52 and is connected to the worm wheel 3. The output shaft 53 is connected via a universal joint to, for example, a rack and pinion type steering mechanism (not shown). The output shaft 53 and the universal joint constitute transmission means for transmitting the rotational force of the worm wheel 3 to the steering mechanism.
[0022]
The worm support device has shaft portions 2b and 2c at both ends of a tooth portion 2a having a plurality of teeth. The worm 2 meshes with the worm wheel 3, and the shaft portion 2b which is one end of the worm 2 is provided. The housing 4 includes a deep groove ball bearing 6 rotatably supported by the housing 4, and a deep groove ball bearing 7 rotatably supporting the shaft 2 c, which is the other end of the worm 2, by the housing 4. Both shaft portions 2b, 2c of the worm 2 are press-fitted into the inner rings 61, 71.
[0023]
The housing 4 accommodates the worm 2, and accommodates the worm wheel 3 and a first accommodation portion 4 a that rotatably supports the shaft portions 2 b and 2 c of the worm 2 via two deep groove ball bearings 6 and 7. And an output shaft 53 and a second accommodating portion 4b which supports the worm wheel 3 via two rolling bearings 8, 9 fitted to the output shaft 53.
[0024]
The first housing portion 4a is elongated in the axial direction of the worm 2, and at one end in the longitudinal direction, a support hole 41 for loosely supporting the outer ring 62 of the deep groove ball bearing 6, and one end of the support hole 41 A continuous screw hole 42 and a motor mounting portion 43 are provided. The outer ring 62 of the deep groove ball bearing 6 is loosely fitted in the support hole 41, the screw ring 10 abutting on one end of the outer ring 62 is screwed into the screw hole 42, and the electric motor 1 is Installed. A support hole 44 for loosely supporting the outer ring 72 of the deep groove ball bearing 7 is provided at the other end of the first housing portion 4a.
[0025]
FIG. 3 is an enlarged sectional view of a part of the deep groove ball bearing.
The deep groove type ball bearings 6 and 7 are made of steel inner rings 61 and 71 having track grooves 61a and 71a, steel outer rings 62 and 72 having track grooves 62a and 72a, and inner rings 61 and 71 and outer rings 62 and 72. A plurality of balls 63, 73 disposed between the raceway grooves 61a, 71a, 62a, 72a, retainers 64, 74 for holding the balls 63, 73 at equal intervals, and sealing members 65, 75. The inner rings 61 and 71 are press-fitted into the shaft portions 2b and 2c, and the outer rings 62 and 72 are loosely fitted in the support holes 41 and 44. The radius of curvature R1 of the raceway grooves 61a, 71a of the inner rings 61, 71 is 52.5 to 75%, preferably 60% of the diameter d of the balls 63, 73, and the radius of curvature of the raceway grooves 62a, 72a of the outer rings 62, 72. R2 is 53.5 to 85%, preferably 70%, of the diameter d of the balls 63, 73.
[0026]
The axial internal clearance is reduced to a value of zero or less by a radial press-fit load generated when the shaft portions 2b and 2c are press-fitted into the inner rings 61 and 71, and the axial lengths of the inner rings 61 and 71 and the outer rings 62 and 72 are reduced. The relative movement is eliminated. That is, by pressing the shaft portions 2b and 2c into the inner races 61 and 71, a radial pressure is applied to the inner peripheral surfaces of the inner races 61 and 71, and the inner races 61 and 71 are expanded in diameter by this pressure, and the axial internal clearance and Reduce the value of the radial gap to zero or less.
[0027]
As described above, the curvature radii R1, R2 of the raceway grooves 61a, 71a, 62a, 72a are set to the above-mentioned values, and the shoulder heights of the raceway grooves 61a, 71a, 62a, 72a of the inner rings 61, 71 and the outer rings 62, 72 are set. h1 and h2 are the same as the deep groove ball bearings in which the radius of curvature R1 of the raceway grooves 61a and 71a is smaller than 52.5% and the radius of curvature R2 of the raceway grooves 62a and 72a is smaller than 53.5%. By setting the curvature radii R1, R2 of the raceway grooves 61a, 71a, 62a, 72a to the above-mentioned values, the rigidity of the inner races 61, 71 and the outer races 62, 72 due to the thickness dimension can be reduced. Has a slightly smaller radius of curvature R1 than 52.5%, and the radius of curvature R2 of the raceway grooves 62a and 72a is slightly lower than that of a deep groove ball bearing smaller than 53.5%, so that the raceway grooves 61a, 71a, 62a and 72a. The track grooves 61a, 71a, 62a, and 72a are easily bent by the axial load applied to the shaft. That is, when an axial load is applied to the worm 2, the inner races 61, 71 pressed into the shaft portions 2 b, 2 c and the outer races 62, 72 loosely fitted in the support holes 41, 44 are separated in the axial direction. When they are urged, the balls 63, 73 roll in the axial direction while elastically bending and deforming the raceway grooves 61a, 71a, 62a, 72a of the inner races 61, 71 and the outer races 62, 72. The inner rings 61 and 71 and the outer rings 62 and 72 relatively move in the axial direction, and the axial movement of the worm 2 is allowed.
[0028]
The drive shaft 1a of the electric motor 1 and the shaft portion 2b of the worm 2 are linked via a male joint portion 11 and a female joint portion 12 having serrations so as to be relatively movable in the axial direction. The male joint portion 11 is formed by providing serrations on the peripheral surface of the shaft portion 2b, and the female joint portion 12 is formed by providing serrations inside a cylindrical member 13 fitted and fixed to the drive shaft 1a. The male joint 11 and the female joint 12 are serrated.
[0029]
In the housing 4, a torque sensor 14 for detecting a steering torque applied to the steered wheels B based on a relative rotational displacement of the input shaft 51 and the output shaft 53 according to the torsion of the torsion bar 52 is provided. The drive of the electric motor 1 is controlled based on the detected torque and the like.
[0030]
In the electric power steering device configured as described above, the shaft portion 2b of one end is interlockingly connected to the drive shaft 1a of the electric motor 1 via the male joint portion 11 and the female joint portion 12. 2b is rotatably supported by a deep groove ball bearing 6, and the shaft portion 2c is rotatably supported by a deep groove ball bearing 7.
[0031]
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the amount of movement of the worm in the axial direction and the axial load applied to the raceway groove. In FIG. 4, when the movement amount and the axial load are positive, it indicates that a force is applied to the worm 2 in one axial direction (to the right) and the worm 2 moves in one axial direction (to the right). When the amount and the axial load are negative, it indicates that a force is applied to the worm 2 in the other axial direction (to the left), and the worm 2 moves in the other axial direction (to the left).
[0032]
In the deep groove ball bearings 6 and 7, the radius of curvature R1 of the raceway grooves 61a and 71a of the inner races 61 and 71 is set to 52.5 to 75% of the diameter d of the balls 63 and 73, and the raceway grooves 62a and 72a of the outer races 62 and 72 are formed. The curvature radius R2 is set to 53.5 to 85% of the diameter d of the balls 63 and 73, and the shoulder heights h1 and h2 of the raceway grooves 61a, 71a, 62a, and 72a of the inner rings 61, 71 and the outer rings 62, 72 are defined as curvatures. By using a deep groove type ball bearing having a radius R1 of less than 52.5% and a radius of curvature R2 of less than 53.5%, the inner rings 61, 71 and The rigidity of the outer races 62, 72 is slightly lower than that using a deep groove ball bearing having a radius of curvature R1 smaller than 52.5% and a radius of curvature R2 smaller than 53.5%. Axia added to 71a, 62a, 72a Since the raceway grooves 61a, 71a, 62a, 72a are easily bent by the load, the worm 2 can be moved in the axial direction with respect to the outer rings 62, 72, and further, the worm 2 can be moved in the axial direction. 4A, the radius of curvature R1 of the raceway grooves 61a and 71a is smaller than 52.5%, and the radius of curvature R2 of the raceway grooves 62a and 72a is smaller than 53.5%, as shown in FIG. The movement amount can be increased as compared with the movement amount (b) when a small deep groove type ball bearing is used.
[0033]
Thus, the steering is performed in the steering region where the electric motor 1 is not driven, that is, the steering angle at the time of high-speed running of the vehicle is small, for example, about 1 °, so that the steering force of the steered wheels B is reduced by the input shaft 51 and the torsion. When transmitted to the worm 2 via the bar 52, the output shaft 53 and the worm wheel 3, the worm 2 presses the inner races 61, 71 and causes the outer races 62, 72 to press against the inner races 61, 71 by the axial force applied to the worm 2. On the other hand, the worm 2 moves to one side (rightward) in the axial direction or to the other side (leftward) in the axial direction with respect to the outer rings 62 and 72 while pressing the inner rings 61 and 71, and the rotation angle of the worm 2 becomes smaller. In addition, the transmission from the worm 2 to the drive shaft 1a of the electric motor 1 can be reduced, the steering load in the steering region where the electric motor 1 is not driven can be reduced, and the steering feeling can be improved.
[0034]
The housing 4 supporting the worm 2 via the deep groove ball bearings 6 and 7 is made of aluminum having a linear expansion coefficient larger than that of the deep groove ball bearings 6 and 7. In the case of thermal expansion, the diameters of the support holes 41 and 44 expand. However, since the outer races 62, 72 of the deep groove ball bearings 6, 7 are loosely fitted in the support holes 41, 44, the influence on the worm 2 due to the diameter expansion of the support holes 41, 44 can be eliminated.
[0035]
The track grooves 61a, 71a, 62a, 72a of the deep groove ball bearings 6, 7 described above are not only one curved surface but may be a compound curved surface. 5 and 6 are partially enlarged sectional views showing other forms of the deep groove ball bearing. In FIG. 5, the track grooves 61a, 71a, 62a, 72a are formed by two curved surfaces, and the curvature radii R11, R11 at both sides in the groove width direction are larger than the curvature radius R10 at the center part in the groove width direction. . FIG. 6 shows that the raceway grooves 61a, 71a, 62a, 72a are formed by three curved surfaces, and the radius of curvature R10 at the center part in the groove width direction and the middle part between the center part in the groove width direction and both side parts in the groove width direction. The relationship between the radii of curvature R12, R12 and the radii of curvature R11, R11 on both sides in the groove width direction is such that R10>R12> R11. With such a composite curved surface, when the balls 63 and 73 roll in the axial direction, it is possible to reliably prevent the balls 63 and 73 from climbing over both shoulder regions, and the axial lengths of the inner rings 61 and 71 and the outer rings 62 and 72 can be prevented. The relative movement range in the direction can be limited.
[0036]
In the deep groove ball bearings 6 and 7 of the embodiment described above, the radius of curvature R1 of the raceway grooves 61a and 71a of the inner rings 61 and 71 is set to 52.5 to 75% of the diameter d of the balls 63 and 73, and the outer ring is formed. The radius of curvature R2 of the raceway grooves 62a, 72a of 62, 72 is 53.5-85% of the diameter d of the balls 63, 73, but only the radius of curvature of the raceway grooves of the inner rings 61, 71 or the outer rings 62, 72. May be the above-mentioned value, or only the radius of curvature of the raceway grooves of one of the inner rings 61 and 71 and one of the outer rings 62 and 72 may be the above-mentioned value. In this case, the radius of curvature of the inner races 61, 71 or the outer races 62, 72 for which the radius of curvature of the raceway groove is not the above-mentioned value is, for example, 51.5-52 of the diameter d of the balls 63, 73 in the inner races 61, 71. 0.5%, and 52.5-53% of the diameter d of the balls 63, 73 in the outer rings 62, 72.
Further, in the above-described embodiment, an urging means for urging the worm 2 in the axial direction may be provided to eliminate the axial internal gap of the deep groove ball bearings 6 and 7. In this case, for example, a concave portion which is depressed in the axial direction is provided on the end surface of the shaft portion 2b of the worm 2, and a coil spring whose one end is in contact with the end surface of the drive shaft 1a is provided in the concave portion.
[0037]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the first aspect, the outer ring and the inner ring can be relatively moved in the axial direction by the axial load applied to the raceway groove without providing the axial internal gap in the deep groove ball bearing, and It is possible to reduce backlash in the axial direction. Moreover, since the configuration is made without adding a special mechanism, the structure can be simplified and the worm portion can be downsized.
[0038]
According to the second invention, even when the material of the support member is, for example, aluminum having a linear expansion coefficient larger than that of the deep groove ball bearing, the radial gap of each deep groove ball bearing is caused by the thermal expansion of the support member. Can be prevented from becoming large.
[0039]
According to the third invention, the outer ring and the inner ring can be relatively moved in the axial direction by the axial load applied to the raceway groove without providing the axial internal gap in the deep groove ball bearing, and in the steering region where the drive source is not driven. , The steering load can be reduced, the steering feeling can be improved, and rattling of the worm in the axial direction can be reduced. In addition, since it is configured without adding a special mechanism, it is possible to reduce the steering load in the steering area where the drive source is not driven, but to simplify the structure and reduce the size of the worm part. Can be planned.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view illustrating a configuration of a worm support device portion of an electric power steering device including a worm support device according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the electric power steering device according to the present invention.
FIG. 3 is an enlarged sectional view of a part of a deep groove ball bearing of the electric power steering device according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between an amount of movement of a worm in an axial length direction and an axial load applied to a track groove.
FIG. 5 is a partially enlarged cross-sectional view showing another embodiment of the deep groove ball bearing.
FIG. 6 is a partially enlarged sectional view showing another embodiment of the deep groove ball bearing.
[Explanation of symbols]
1 electric motor (drive source)
2 Worm 2b Shaft (end on drive source side)
2c Shaft (end on the side opposite to the drive source)
3 Worm wheel 4 Housing (support member)
6, 7 Deep groove ball bearings 61, 71 Inner ring 61a, 71a Track groove 62, 72 Outer ring 62a, 72a Track groove 63, 73 Ball 53 Output shaft (rolling means)