蜗杆减速器和电动助力装置的制作方法

本发明例如涉及装入电动式助力转向装置来使用的蜗杆减速器的改良。

背景技术：

车用的转向装置构成为如图8所示，方向盘1的旋转传递至转向齿轮单元2的输入轴3，随着该输入轴3的旋转而推拉左右1对横拉杆4、4，对前车轮赋予给转向角。方向盘1被支持固定在转向轴5的后端部，转向轴5在轴向插通在圆筒状的转向柱6的状态下，能旋转地被转向柱6支持。另外，转向轴5的前端部经由万向接头7与中间轴8的后端部连接，中间轴8的前端部经由其他万向接头9与输入轴3连接。

在上述这样的转向装置中，以往广泛已知的电动式助力转向装置包括：将电动马达10作为辅助动力源来实现为了降低操作方向盘1所需的力的电动助力装置。在这样的电动式助力转向装置装入减速器，作为该减速器，以往已知且一般使用专利文献1所公开的，具有大的导程角且在动力传递方向具有可逆性的蜗杆减速器。图9示出与专利文献1所公开的构造不同、但以往广泛已知的蜗杆减速器的一个例子。蜗杆减速器11包括壳体12、蜗轮13、蜗杆14。

壳体12对于电动马达10(参照图8)被支持固定，具有：轮盘容纳部15；相对于该轮盘容纳部15处于异面的位置并使其轴向中间部与该轮盘容纳部15连续的蜗杆容纳部16。蜗轮13在被旋转自如地支持在轮盘容纳部15的内侧的被驱动轴、即转向轴5(参照图8)的靠前端部分，与转向轴5同心地被支持固定。另外，在蜗杆减速器11运转时(蜗轮13旋转时)，为了防止蜗轮13与轮盘容纳部15接触，在蜗轮13的外周面与轮盘容纳部15的内周面之间设有径向间隙25。该径向间隙25的厚度尺寸(与蜗轮13的径向相关的尺寸)t25根据使用了蜗杆减速器11的车种、用途等而不同，但一般被设定为0.5～2.0mm左右。蜗杆14在使轴向(只要没有特别指出，本说明书和权利要求书中的轴向、径向、和圆周方向是指蜗杆的各方向)中间部所设置的蜗杆齿17与蜗轮13啮合的状态下，对隔着蜗杆齿17的轴向2处位置，利用深槽型滚珠轴承等1对滚动轴承18a、18b，旋转自如地支持在蜗杆容纳部16的内侧。这样的蜗杆14在轴向一端部(基端部、图9的右端部)连接有驱动轴即电动马达10的输出轴。即，蜗杆14能被电动马达10旋转驱动。

上述这样的以往的蜗杆减速器从实现小型化的方面存在改良的余地。即，1对滚动轴承18a、18b之中，构成支持固定在蜗杆14的靠基端部分的一个(图9的右方)滚动轴承18a的外圈19被内嵌固定在设置于蜗杆容纳部16的靠开口部分的保持部20，并且轴向另一侧面(图9的左侧面)与保持部20的轴向另一端部存在的台阶面21抵碰。在该状态下，挡圈23的靠内径部分卡止在遍及全周形成在蜗杆容纳部16的开口部中的、与保持部20的轴向一侧相邻的部分(与台阶面21的相反侧相邻的部分)的卡止槽22，该挡圈23的靠外径部分的轴向另一侧面与外圈19的轴向一个侧面抵碰。由此，阻止外圈19的轴向位移。此处，在蜗杆减速器11运转时(电动马达10驱动时)，从设在该蜗杆14的蜗杆齿17与蜗轮13的啮合部对蜗杆14施加反作用力。该反作用力中的轴向分量因从蜗杆14传递至蜗轮13的力矩的方向而作用的方向反转，并由台阶面21和挡圈23支承。因此，需要将壳体12中存在于该台阶面21的轴向另一侧的部分的轴向厚度(遍及全周)确保为某一程度以上，充分确保该部分的强度。因此，在图9所示的以往构造的情况下，在蜗杆容纳部16与轮盘容纳部15的连续部中，在存在于台阶面21的轴向另一侧的部分形成有截面近似三角形的轮盘侧支承部24。该轮盘侧支承部24的轴向尺寸根据使用了蜗杆减速器11的车种、用途等(从啮合部施加到蜗杆14的反作用力的轴向分量的大小)而不同，但一般被设定为0.5～2.0mm左右。由于这样的轮盘侧支承部24的存在会使蜗杆14的轴向的蜗杆容纳部16的长度尺寸增大，导致蜗杆减速器11大型化，因此是不期望的。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-306898号公报

技术实现要素：

本发明欲解决的问题

本发明鉴于上述这样的情况，是为了实现容易小型化的蜗杆减速器的构造而发明的。

用于解决问题的方案

本发明的蜗杆减速器包括壳体、蜗轮、蜗杆。

所述蜗轮与被驱动轴同心地支持在被旋转自如地支持于所述壳体的该被驱动轴的外周面，与所述被驱动轴一起旋转。

所述蜗杆，轴向一端部(基端部)与相对于所述被驱动轴处于异面的位置的驱动轴结合，并且所述蜗轮与设在轴向中间部的蜗杆齿啮合，在该状态下，利用轴承将与设有所述蜗杆齿的部分相比靠轴向一侧部分旋转自如地支持于所述壳体。

特别是，在本发明的蜗杆减速器中，所述轴承是滚动轴承，具有：在内周面具有外圈滚道的外圈；在外周面具有内圈滚道的内圈；在所述外圈滚道与所述内圈滚道之间滚动自如地设置的多个滚动体。另外，在所述外圈的轴向一端部外周面设有向径向外侧突出的凸缘部。在所述壳体内设有用于内嵌所述外圈的保持部。而且，所述外圈的轴向另一侧部分内嵌在所述保持部的轴向另一侧部分，并且所述凸缘部的轴向另一侧面与所述壳体的轴向一个侧面抵碰，在该状态下，被支持于所述壳体的抑制板的轴向另一侧面与所述凸缘部的轴向一个侧面抵碰。换言之，所述凸缘部夹持在所述壳体所设置的轴向一个侧面与所述抑制板的轴向另一侧面之间。

在实施上述这样的本发明的蜗杆减速器的情况下，优选的是，构成为所述外圈的轴向另一侧面与所述壳体的任何部分都不抵接。

在实施上述这样的本发明的蜗杆减速器的情况下，优选的是，在所述外圈的轴向一端部外周面，遍及全周或者在圆周方向间断地设有所述凸缘部。

另外，在实施上述这样的本发明的蜗杆减速器的情况下，优选的是，在所述保持部中的轴向一端部，遍及全周或者在圆周方向间断地设有内径比轴向另一侧部分(除了轴向一端部的部分)大的大直径阶部，存在于所述大直径阶部的轴向另一端部的台阶面构成所述壳体的轴向一个侧面。而且，所述外圈的轴向另一侧部分内嵌在所述保持部的轴向另一侧部分，并且所述凸缘部的轴向另一侧面与所述台阶面抵碰，在该状态下，被支持于所述壳体的抑制板的轴向另一侧面与所述凸缘部的轴向一个侧面抵碰。

另外，在实施上述这样的本发明的蜗杆减速器的情况下，优选的是，所述抑制板被形成为带阶梯形状，包括：被支持于所述壳体的靠外径部分；与所述凸缘部的轴向另一侧面抵碰的靠内径部分。

在实施上述这样的本发明的蜗杆减速器的情况下，例如，所述大直径阶部包括1对凹部，1对凹部在圆周方向从所述蜗轮与所述蜗杆齿的啮合部分别偏转90度，设置在径向相反侧的2处位置。另外，所述凸缘部包括1对凸缘片，1对凸缘片在圆周方向从所述蜗轮与所述蜗杆齿的啮合部分别偏转90度，设置在径向相反侧的2处位置。而且，在所述蜗杆与所述壳体之间设有施力单元，在径向对该蜗杆施力(对蜗杆齿朝向蜗轮弹性地施力)，抑制所述蜗轮与所述蜗杆齿的啮合部的侧隙。

另外，本发明的电动助力装置包括电动马达、蜗杆减速器。

蜗杆减速器具有壳体、蜗轮、蜗杆。

蜗轮被支持在被旋转自如地支持于所述壳体的旋转轴，并与该旋转轴一起旋转。

所述蜗杆在轴向中间部设有蜗杆齿，使该蜗杆齿与该蜗轮啮合，在该状态下，利用轴承将与设有该蜗杆齿的部分相比靠轴向一侧部分旋转自如地支持于所述壳体。

所述电动马达的输出轴与所述蜗杆能传递力矩地连接。

而且，所述电动助力装置利用所述蜗杆减速器使所述电动马达的输出轴的力矩增大，并赋予给作为所述旋转轴的，由支持固定在后端部的方向盘来旋转的转向轴、或者随着该转向轴的旋转而位移的部件(构成转向齿轮单元小齿轮轴、或者在齿条的轴向一部分，配置在从小齿轮轴偏离的部分的旋转轴)。

特别是，在本发明的电动助力装置中，所述蜗杆减速器是上述这样的本发明的蜗杆减速器。在该情况下，所述电动马达的输出轴相当于所述驱动轴，所述旋转轴相当于所述被驱动轴。

发明的效果

根据如上所述构成的本发明的蜗杆减速器和电动助力装置，能够容易实现小型化。

即，在本发明的情况下，关于支持蜗杆的基端侧(轴向一侧)的轴承即滚动轴承，在外圈的轴向一端部外周面设有凸缘部，该凸缘部被夹持在设在壳体的轴向一个侧面、与被支持于该壳体的抑制板的轴向另一侧面之间。因此，能够利用这些壳体的轴向一个侧面和抑制板，支承从蜗轮与蜗杆齿的啮合部向所述蜗杆施加的反作用力的轴向分量。因此，不需要在壳体设置：为了能够支承该反作用力的轴向分量而用于抵碰外圈的轴向另一端面的台阶面，也不需要设有上述图9所示的构造这样的、用于确保对于反作用力的轴向分量的台阶面21的强度的轮盘侧支承部24(假设，即使在将外圈的轴向另一端面抵碰在台阶面的情况下，也不需要增大轮盘侧支承部在蜗杆的轴向的长度尺寸)。因此，能够减小所述壳体在所述蜗杆的轴向的长度尺寸，容易实现所述蜗杆减速器的小型化。

附图说明

图1是示出本发明的第1实施方式的主要局部放大剖视图。

图2是以取下了电动马达的状态示出的主要局部放大剖视图。

图3是示出从图2的右方观察的状态的端面图。

图4是示出本发明的第2实施方式的与图2同样的图。

图5是示出从图4的右方观察的状态的端面图。

图6是图5的x-x剖视图。

图7是示出本发明的变形例的、与图2同样的图。

图8是示出以往已知的车用转向装置的一个例子的部分切断侧视图。

图9是示出蜗杆减速器的以往构造的一个例子的主要局部放大剖视图。

附图标记的说明

1：方向盘

2：转向齿轮单元

3：输入轴

4：横拉杆

5：转向轴

6：转向柱

7：万向接头

8：中间轴

9：万向接头

10：电动马达

4、4a：蜗杆减速器

12、12a：壳体

13：蜗轮

14、14a：蜗杆

15、15a：轮盘容纳部

16、16a、16b：蜗杆容纳部

17：蜗杆齿

18a～18e：滚动轴承

19、19a、19b：外圈

20、20a、20b：保持部

21：台阶面

22：卡止槽

23：挡圈

24：轮盘侧支承部

25：径向间隙

26、26a：电动助力装置

27：输出轴

28：内圈

29：挡圈

30、30a：凸缘部

31、31a：大直径阶部

32：台阶面

33：抑制板

34：安装板部

35：通孔

36：螺栓

37：螺纹孔

38：第二保持部

39：力矩传递用接头

40：驱动侧传递部件

41：花键轴部

42：驱动侧弹性部件

43：被驱动侧弹性部件

44：联接器

45：凹部

46：凸缘片

具体实施方式

[第1实施方式]

图1～3示出本发明的第1实施方式。本实施方式的电动助力装置26例如如上述图8所示，装入所谓的柱辅助型的电动式助力转向装置而使用，包括电动马达10、蜗杆减速器11a。蜗杆减速器11a使电动马达10的输出轴27的力矩增大，将该力矩赋予给转向轴5(参照图8)，具有壳体12a、蜗轮13、蜗杆14a。壳体12a被支持固定于电动马达10，包括：与转向轴5同心配置的、近似圆盘状的轮盘容纳部15a；相对于轮盘容纳部15a处于异面的位置并使其轴向中间部与轮盘容纳部15a连续(开口)的、近似圆筒状的蜗杆容纳部16a。这样的壳体12a是将铝系合金等轻合金进行压铸成型，或者将合成树脂注射成型而制造的。

蜗轮13与转向轴5同心地被支持在旋转自如地支持在轮盘容纳部15a的内侧的被驱动轴、即转向轴5的靠前端部分，并与转向轴5一起旋转。另外，在蜗轮13的外周面与轮盘容纳部15a的外周面之间设有径向间隙25，用于在蜗杆减速器11a运转时(蜗轮13旋转时)，防止蜗轮13与轮盘容纳部15a的内表面接触。

蜗杆14a在使轴向中间部所设置的蜗杆齿17与蜗轮13啮合的状态下，对隔着蜗杆齿17的轴向2处位置，利用1对滚动轴承18c、18d，旋转自如且能摇动位移地被支持在蜗杆容纳部16a的内侧。即，构成两个滚动轴承18c、18d中，相当于本发明的轴承的轴向一侧(图1～2的右侧、基端侧)的滚动轴承18c的内圈28，压入(以过盈嵌合外嵌)到蜗杆14a的靠轴向一端部分，并且，内圈28的轴向另一侧面(图1～2的左侧面)抵碰在蜗杆齿17的轴向一个侧面，在该状态下，卡止在蜗杆14a的轴向一端部的挡圈29的轴向另一侧面抵碰在内圈28的轴向一个侧面。由此，阻止内圈28相对于蜗杆14a的轴向位移。

另外，在构成轴向一侧的滚动轴承18c的外圈19a的轴向一端部外周面，遍及全周设置有向径向外侧突出的凸缘部30。另外，在蜗杆容纳部16a的靠轴向一端部分的内周面(开口部)的除去一部分，设置有圆筒面状的保持部20a，在保持部20a中的轴向一端部，遍及全周设置有内径比轴向另一侧部分(除了轴向一端部的剩余部分、圆筒面状部分)大的大直径阶部31。而且，外圈19a的轴向另一侧部分(除去凸缘部30的圆筒状部分)以间隙嵌合内嵌在保持部20a的轴向另一侧部分，并且，凸缘部30的轴向另一侧面与存在于大直径阶部31的轴向另一端部的台阶面(壳体12a的轴向一个侧面)32抵碰。在该状态下，其靠外径部分被支持固定于壳体12a(蜗杆容纳部16a的开口侧端面)的、近似圆轮状的抑制板33的轴向另一侧面的靠近内径部分，与凸缘部30的轴向一个侧面抵碰。换言之，外圈19a的凸缘部30在轴向被夹持在台阶面32与抑制板33之间。由此，阻止外圈19a相对于蜗杆容纳部16a的轴向位移。在本实施方式的情况下，外圈19a的轴向另一端面与壳体12a的任何部分都不抵接(不被支持)。

另外，轴向一侧的滚动轴承18c使内部间隙为负(负间隙)，易于使内圈28的中心轴与外圈19a的中心轴偏离。由此，蜗杆14a能以轴向一侧的滚动轴承18c为中心来摇动位移。但是，也可以通过在内圈28的内周面与蜗杆14a的外周面之间的部分，以及外圈19a的轴向另一侧部分的外周面与保持部20a之间的部分中的至少一个之间的部分，夹持橡胶等弹性部件，从而能够将蜗杆14a摇动位移地支持于壳体12a。

在抑制板33的外周缘部的圆周方向多处(图示的例子的情况下为3处)，以向径向外侧突出的状态设有安装板部34、34。抑制板33的靠外径部分通过将插通在形成于各安装板部34、34的通孔35的螺栓36、36拧合在向蜗杆容纳部16a的开口侧端面开口的螺纹孔37并进一步紧固，从而被支持固定于蜗杆容纳部16a。但是，也可以通过在插通在各通孔35、和沿轴向贯通蜗杆容纳部16a的状态下形成的贯通孔的螺栓上拧合螺母并进一步紧固，从而能够将抑制板33支持固定于蜗杆容纳部16a。或者，作为用于与凸缘部30的轴向一个侧面抵碰的抑制板，可以如上述图9所示的以往构造那样，使用挡圈。

与之相对，构成两个滚动轴承18c、18d中的，轴向另一侧的滚动轴承18d的内圈压入(以过盈嵌合外嵌)到蜗杆14a的轴向另一端部(末端部)。构成轴向另一侧的滚动轴承18d的外圈被支持在形成于蜗杆容纳部16a的内端部(轴向一端部)的有底圆筒状的第二保持部38。在本实施方式的情况下，在第二保持部38与构成轴向另一侧的滚动轴承18d的外圈之间设有施力单元(未图示)，沿径向对蜗杆14a的轴向另一端部施力(对蜗杆齿17朝向蜗轮13(朝向图1、2的下方)弹性地施力)。由此，抑制蜗轮13与蜗杆齿17的啮合部的侧隙，防止产生打齿声。

另外，在本实施方式的情况下，电动马达10的输出轴27的轴向另一端部(末端部)、蜗杆14a的轴向一端部(基端部)，能经由力矩传递用接头39传递力矩地结合。即，在被输出轴27的轴向另一端部被支持固定的驱动侧传递部件40、与在蜗杆14a的轴向一端部形成的花键轴部41之间，设有力矩传递用接头39。力矩传递用接头39包括：橡胶那样的弹性体等弹性材料制的驱动侧弹性部件42和被驱动侧弹性部件43；与橡胶那样的弹性体相比难以弹性变形的(刚性高)材料制的联轴器44。由此，能够将输出轴27与蜗杆14a之间的力矩的传递特性，根据传递的力矩的大小而分为2个阶段，进一步，即使在蜗杆14a摇动位移，或者由于输出轴27与蜗杆14a的中心轴因彼此偏心等而不一致的情况下，联轴器44相对于这些中心轴倾斜，从而能够顺利进行输出轴27与蜗杆14a之间的力矩传递。由于这样的力矩传递用接头39与本申请的要点无关，因此省略详细的说明。另外，能够利用直接花键卡合等，将输出轴27与蜗杆14a能传递力矩地结合。

根据上述这样的本实施方式的电动助力装置26，能够抑制蜗杆减速器11a在蜗杆14a的轴向的长度尺寸，实现小型化。

即，在本实施方式的情况下，在用于将蜗杆14a旋转自如地支持于蜗杆容纳部16a的1对滚动轴承18c、18d中，在构成轴向一侧的滚动轴承18c的外圈19a的轴向一端部外周面设有凸缘部30。而且，凸缘部30被夹持在形成于蜗杆容纳部16a的台阶面32、和被支持固定于蜗杆容纳部16a的抑制板33的轴向另一侧面之间。因此，能够利用台阶面32和抑制板33，支承从蜗轮13与蜗杆齿17的啮合部向蜗杆14a施加的反作用力的轴向分量。因此，不需要在壳体12a设置：为了支承该反作用力的轴向分量而用于抵碰外圈19a的轴向另一端面的台阶面，也不需要设有上述图9所示的构造这样的、用于确保对于反作用力的轴向分量的台阶面21的强度的轮盘侧支承部24。

因此，在本实施方式的情况下，与以往构造的情况相比，由于能够使利用滚动轴承18c来支持蜗杆14a的位置，向靠蜗杆14a的末端移动省略了的轮盘侧支承部24的量，因此能够缩短蜗杆14a的轴向尺寸，并且能够减小蜗杆减速器11a在蜗杆14a的轴向的长度尺寸。所以，能够实现蜗杆减速器11a，进而电动助力装置26的小型、轻量化。其结果是，能够提高装入有电动助力装置26的电动助力转向装置的布局性。

[第2实施方式]

图4～6示出本发明的第2实施方式。在本实施方式的电动助力装置26a的情况下，在设在蜗杆容纳部16b的靠轴向一端部分的保持部20b中的轴向一端部设有大直径阶部31a。特别是在本实施方式的情况下，大直径阶部31a包括1对凹部45、45，1对凹部45、45在圆周方向从蜗轮13与蜗杆齿17的啮合部分别各偏转90度，在径向相反侧的2处位置形成。与其对应，在构成轴向一侧(基端侧)的滚动轴承18e的外圈19b的轴向一端部外周面设置的凸缘部30a包括1对凸缘片46、46，1对凸缘片46、46在圆周方向从蜗轮13与蜗杆齿17的啮合部分别各偏转90度，在径向相反侧的2处位置形成。而且，将外圈19b中除去两个凹部45、45的剩余部分，以间隙嵌合内嵌在保持部20b中除去两个凸缘片46、46的剩余部分，并且使两个凸缘片46、46卡合在两个凹部45、45(配置在两个凹部45、45的内侧)。在该状态下，抑制板33的轴向另一侧面与两个凸缘片46、46的轴向一个侧面抵碰。另外，在本实施方式的情况下，通过使两个凸缘片46、46为圆柱状，或者使轴向侧面为圆筒面，能够使滚动轴承18e容易摇动位移。

在上述这样的本实施方式的情况下，基于从蜗轮13与蜗杆齿17的啮合部向蜗杆14a施加的反作用力，蜗杆14a处于摇动的倾向时，轴向一侧的滚动轴承18e以两个凸缘片46、46为中心进行摇动。进一步，在本实施方式的情况下，由于利用两个凸缘片46、46来构成凸缘部30a，因此与上述的第1实施方式那样，遍及全周在外圈19a的轴向一端部外周面设置有凸缘部30的情况相比，能够扩大外圈19b的外周面与保持部20b之间的间隙。所以，能够容易摇动轴向一侧的滚动轴承18e，能够顺利进行蜗杆14a的摇动位移。

其他部分的构成和作用与上述的第1实施方式同样。

[第3实施方式]

图7示出本发明的第3实施方式。在本实施方式中，在蜗杆容纳部16b的靠轴向一端部分设置的保持部20a中的轴向一端部，没有设置大直径阶部31。而且，外圈19a的轴向另一侧部分(除了的凸缘部30的圆筒部分)以间隙嵌合内嵌在保持部20a的轴向另一端部分，并且凸缘部30的轴向另一侧面抵碰在抑制板33的安装板部34所抵接的壳体12a的轴向一个侧面(保持部20a的开口侧端面20c)。

另外，抑制板33在安装板部34的径向内侧设有台阶部34a，并且与其连续地设有辅助按压板部34b。安装板部34a和辅助抑制板部34b的台阶的轴向长度比凸缘部30的轴向长度短。因此，在抑制板33固定在壳体12a的状态下，轴承的凸缘部30的轴向一个侧面与辅助抑制的板部34b的轴向另一侧面弹性地抵接。因此，从蜗轮13与蜗杆齿17的啮合部向蜗杆14a施加的反作用力的轴向分量，被保持部20a的开口侧端面20c和辅助抑制板部34b的轴向另一侧面支承。

其他部分的构成和作用与上述的第1实施方式同样。

此外，本发明不限于上述实施方式，能够适当进行变更、改良等。

在本实施方式中，构成滚动轴承18c的内圈28以过盈嵌合外嵌在蜗杆14a的靠轴向一端部分，外圈19a的轴向另一侧部分以间隙嵌合内嵌在保持部20a的轴向另一侧部分，但也可以是内圈28以间隙嵌合外嵌在蜗杆14a的轴向一端靠近部分，外圈19a的轴向另一侧部分以过盈嵌合内嵌在保持部20a的轴向另一侧部分。

产业上的利用可能性

在上述的各实施方式中，说明了将本发明装入柱辅助型的电动式助力转向装置的情况，但本发明不限于柱辅助型，也可以适用于各种电动式助力转向装置。即，在装入小齿轮辅助型的电动式助力转向装置的情况下，在转向齿轮单元的输入轴(小齿轮轴)支持固定蜗杆减速器的蜗轮。另一方面，在装入齿条辅助型的电动式助力转向装置的情况下，在构成转向齿轮单元的齿条的轴向一部分，在配置在从小齿轮轴偏转的部分的旋转轴支持固定蜗轮。

本申请基于2014年12月11日申请的日本专利申请2014―251020和2015年11月25日申请的日本专利申请2015-229838，其内容作为参照并入本文。