JP2005287147A

JP2005287147A - ウォームギア・モータ装置

Info

Publication number: JP2005287147A
Application number: JP2004095811A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ishiwada; 博石和田; Yoshiaki Katsuno; 美昭勝野
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-03-29
Filing date: 2004-03-29
Publication date: 2005-10-13

Abstract

【課題】ウォーム軸又はモータの駆動軸を支持する軸受として、単列の玉軸受を用いながら、軸方向の荷重支持を良好に維持しつつ、省スペース化を図ること。
【解決手段】ウォーム軸３を支持する複数の軸受１０，２０，３０のうち、少なくとも１個の軸受２０は、単列で多点接触の玉軸受である。また、この単列で多点接触の玉軸受は、その内輪１１の内輪軌道と外輪１２の外輪軌道とのうち、少なくとも一方が転動体１３に２点で接触している。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、自動車用電動パワーステアリング装置、ウィンドウ昇降装置、電動シート・アジャスト装置等の自動車用小型電動モータに好適であるウォームギア・モータ装置に関する。

図５は、従来に係るウォームギア・モータ装置の縦断面図である。ステアリングホイール（図示略）に連結した操舵用入力軸（図示略）に、トーションバー（図示略）等を介して、ステアリングギア（図示略）等に連結する操舵用出力軸１が連結してある。操舵用出力軸１に、ウォームギア減速機構のウォームホイール２が嵌合・固定してある。

このウォームホイール２には、ウォーム３ａが噛合してあり、このウォーム３ａのためのウォーム軸３は、その両端部に於いて、電動モータ５から離れた側の反モータ側軸受１０と、電動モータ５に近い側のモータ側軸受２０とにより、回転自在に支持してある。

また、ウォームギア減速機構のためのハウジング４は、電動モータ５と一体的に構成してあり、ウォーム軸３は、電動モータ５の駆動軸６とスプライン嵌合してある。

さらに、後述するように、反モータ側軸受１０は、ラジアル滑り軸受であり、モータ側軸受２０は、アンギュラ型組合せ玉軸受である。

このように、ウォームギア・モータ装置では、電動モータ５の駆動軸６から、出力がウォーム軸３に伝達され、ウォーム３ａに噛合したウォームホイール２を介して、操舵用出力軸１に伝達され、例えば、補助操舵力として利用される。

ウォームホイール２からの反力（荷重）は、図５に矢印で示すように、ウォーム軸３に、その径方向と軸方向とから、作用する。

この軸方向の反力（荷重）に関しては、ウォーム軸３の正転・逆転により、荷重方向が反転するといったこともある。

また、この軸方向の反力（荷重）は、径方向の反力（荷重）よりも、大きい荷重として作用するといったこともある。

このようなことから、モータ側軸受２０には、軸方向の荷重支持に優れるアンギュラ型組合せ玉軸受を用いている。

すなわち、反モータ側軸受１０には、ラジアル滑り軸受を用い、モータ側軸受２０には、アンギュラ型組合せ玉軸受を用いている。これにより、径方向の反力（荷重）は、ラジアル滑り軸受とアンギュラ型組合せ玉軸受によって支持する一方、軸方向の反力（荷重）は、アンギュラ型組合せ玉軸受によって支持するようになっている。
特開２００３−１３９１４５号公報

しかしながら、モータ側軸受２０に、軸方向の荷重支持に優れるアンギュラ型組合せ玉軸受を用いているが、このアンギュラ型組合せ玉軸受の場合、ウォーム軸３及び駆動軸６の軸方向長さが長くなり、電動モータ５の大型化を招来するといったことがあり、省スペース化の近年の要望に反するといったことがある。

本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、ウォーム軸又はモータの駆動軸を支持する軸受として、単列の玉軸受を用いながら、軸方向の荷重支持を良好に維持しつつ、省スペース化を図ることができる、ウォームギア・モータ装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の請求項１に係るウォームギア・モータ装置は、電動モータの出力を、その駆動軸からウォーム軸に伝達し、ウォームに噛合したウォームホイールを介して伝達するウォームギア・モータ装置において、
前記ウォーム軸又は駆動軸を支持する複数の軸受のうち、少なくとも１個は、単列で多点接触の玉軸受であることを特徴とする。

本発明の請求項２に係るウォームギア・モータ装置は、前記単列で多点接触の玉軸受は、その内輪の内輪軌道と外輪の外輪軌道とのうち、少なくとも一方が転動体に２点で接触していることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、ウォーム軸又は駆動軸を支持する複数の軸受のうち、少なくとも１個は、単列で多点接触の玉軸受であることから、ウォーム軸又は駆動軸を支持する軸受として、単列の玉軸受を用いながら、軸方向の荷重支持を良好に維持しつつ、省スペース化を図ることができる。

また、単列で多点接触の玉軸受は、その内輪の内輪軌道と外輪の外輪軌道とのうち、少なくとも一方が転動体に２点で接触していることから、方向の反転する軸方向の反力（荷重）に対しても、アンギュラ型組合せ玉軸受と略同様の機能を発揮することができる。

以下、本発明の実施の形態に係るウォームギア・モータ装置を図面を参照しつつ説明する。

（第１実施の形態）
図１（ａ）は、本発明の第１実施の形態係るウォームギア・モータ装置の縦断面図であり、（ｂ）は、単列で多点接触の玉軸受の部分切欠き斜視図である。

図１（ａ）に示すように、ステアリングホイール（図示略）に連結した操舵用入力軸（図示略）に、トーションバー（図示略）等を介して、ステアリングギア（図示略）等に連結する操舵用出力軸１が連結してある。操舵用出力軸１に、ウォームギア減速機構のウォームホイール２が嵌合・固定してある。

このウォームホイール２には、ウォーム３ａが噛合してあり、このウォーム３ａのためのウォーム軸３は、電動モータ５の駆動軸と一体的に構成してあり、電動モータ５から離れた側の反モータ側軸受１０と、電動モータ５に近い側のモータ側軸受２０と、電動モータ５の反出力側軸受３０とにより、回転自在に支持してある。

なお、ウォームギア減速機構のためのハウジング４は、電動モータ５のハウジングと一体的に構成してあり、電動モータ５は、図示したように、ハウジング４側に固定したステータ７と、このステータ７に対して回転して出力を発生するロータ８とを備えている。

さらに、後述するように、反モータ側軸受１０は、ラジアル滑り軸受であり、モータ側軸受２０は、単列で多点接触の玉軸受であり、反出力側軸受３０は、ラジアル滑り軸受である。

これにより、径方向の反力（荷重）は、２個のラジアル滑り軸受と、１個の単列で多点接触の玉軸受とによって支持する一方、軸方向の反力（荷重）は、１個の単列で多点接触の玉軸受によって支持するようになっている。従って、ウォーム軸３を支持する軸受として、単列の玉軸受を用いながら、軸方向の荷重支持を良好に維持しつつ、省スペース化を図ることができる。

また、モータ側軸受２０の単列で多点接触の玉軸受により、ウォーム軸３を支持して、同時に電動モータ５の駆動軸も支持できる構造にしたため、より一層小型化を図ることができる。

図１（ｂ）に示すように、モータ側軸受２０に用いている単列で多点接触の玉軸受は、外周面に内輪軌道１５を有する内輪１１と、内周面に外輪軌道１６を有する外輪１２と、内輪軌道１５と外輪軌道１６との間に転動自在に配した複数の球状の転動体１３と、これらの転動体１３を転動自在に保持するための保持器１４と、を備えている。

図２（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ、単列で多点接触の玉軸受の第１乃至第３例の断面図である。

図２（ａ）の第１例では、内輪は、軸方向に二分割した分割体１１ａ，１１ａからなり、各々の内輪軌道１５ａ，１５ａは、転動体１３と異なる曲率半径の断面形状であって、２つの曲率半径を異ならせることにより、ゴシックアーチ形状に形成してある。これにより、内輪軌道１５ａ，１５ａは、転動体１３に２点で接触するようになっている。

外輪１２の外輪軌道１６は、転動体１３の曲率と異なる曲率半径で、均一な円弧形状に形成してある。これにより、外輪軌道１６は、転動体１３に１点で接触するようになっている。

従って、内輪軌道１５ａ，１５ａと、外輪軌道１６とは、転動体１３に３点で接触するようになっている。これにより、ウォーム軸３の正・逆転時に、方向の反転する軸方向の反力（荷重）が作用しても、アンギュラ型組合せ玉軸受と略同様の機能を発揮することができる。

なお、内輪軌道１５ａ，１５ａの断面形状をゴシックアーチ形状にしているが、これに限定されず、Ｖ次形状、歪円形状等であって、単一の球面形状の転動体１３と２点で接触する形状の全てを含む。

また、内輪を２つの分割体１１ａ，１１ｂにより構成していることから、負荷容量を上げるために、保持器の無い総玉構造とすることも可能である。さらに、２つの分割体１１ａ，１１ｂの製作時において、合せ面の軸方向隙間（Δａ）を調整して、組立時に両者を押し当てることにより、単列で多点接触の玉軸受に、予圧を与え、剛性を調整することも可能である。

図２（ｂ）の第２例では、外輪は、軸方向に二分割した分割体１２ａ，１２ａからなり、各々の外輪軌道１６ａ，１６ａは、転動体１３と異なる曲率半径の断面形状であって、２つの曲率半径を異ならせることにより、ゴシックアーチ形状に形成してある。これにより、外輪軌道１６ａ，１６ａは、転動体１３に２点で接触するようになっている。

内輪１１の外輪軌道１２は、転動体１３の曲率と異なる曲率半径で、均一な円弧形状に形成してある。これにより、内輪軌道１５は、転動体１３に１点で接触するようになっている。

従って、外輪軌道１６ａ，１６ａと、内輪軌道１５とは、転動体１３に３点で接触するようになっている。これにより、ウォーム軸３の正・逆転時に、方向の反転する軸方向の反力（荷重）が作用しても、アンギュラ型組合せ玉軸受と略同様の機能を発揮することができる。

その他の構成等は、第１例と同様である。

図２（ｃ）の第３例では、内輪は、軸方向に二分割した分割体１１ａ，１１ａからなり、各々の内輪軌道１５ａ，１５ａは、転動体１３と異なる曲率半径の断面形状であって、２つの曲率半径を異ならせることにより、ゴシックアーチ形状に形成してある。これにより、内輪軌道１５ａ，１５ａは、転動体１３に２点で接触するようになっている。

外輪１２の外輪軌道１６は、転動体１３と異なる曲率半径の断面形状であって、２つの曲率半径を異ならせることにより、ゴシックアーチ形状に形成してある。これにより、外輪軌道１６は、転動体１３に２点で接触するようになっている。

従って、外輪軌道１６と、内輪軌道１５ａ，１５ａとは、転動体１３に４点で接触するようになっている。これにより、ウォーム軸３の正・逆転時に、方向の反転する軸方向の反力（荷重）が作用しても、アンギュラ型組合せ玉軸受と略同様の機能を発揮することができる。

その他の構成等は、第１・第２例と同様である。

また、内輪側を２点接触、外輪側を２点接触とした場合の違いは、作り易さの関係だけであり、性能としては変わらない。また、外輪１２のように、一体型の外輪で２点接触に構成する場合には、軌道溝の加工が難しいといったことがある。

以上の第１乃至第３例において、内輪と外輪のどちらを別体とするか、或いは３点又は４点接触軸受のどちらを用いるかについては、電動モータの構造、要求仕様等によって適宜選択可能である。また、ウォーム軸側からの負荷荷重が比較的少ない等で軸受の負荷容量が小さくてもいい場合、内輪、外輪が別体でない形状も選択可能である。さらに、粉塵等が軸受内に混入する環境下で仕様する場合には、軸受の内輪・外輪間に、円環状のシールを設けることも可能である。

図３（ａ）（ｂ）は、それぞれ、ウォームギア・モータ装置の第１及び第２例の縦断面図である。

図３（ａ）の第１例では、反モータ側軸受１０は、単列で多点接触の玉軸受であり、モータ側軸受２０は、ラジアル滑り軸受であり、反出力側軸受３０は、ラジアル滑り軸受である。

この場合にも、これにより、径方向の反力（荷重）は、２個のラジアル滑り軸受と、１個の単列で多点接触の玉軸受とによって支持する一方、軸方向の反力（荷重）は、１個の単列で多点接触の玉軸受によって支持するようになっている。従って、ウォーム軸３を支持する軸受として、単列の玉軸受を用いながら、軸方向の荷重支持を良好に維持しつつ、省スペース化を図ることができる。

図３（ｂ）の第２例では、反モータ側軸受１０は、ラジアル滑り軸受であり、モータ側軸受２０は、ラジアル滑り軸受であり、反出力側軸受３０は、単列で多点接触の玉軸受である。

このように、反出力側軸受３０には、荷重が殆ど負荷されないので、単列で多点接触の玉軸受の設定位置としては、最適である。

（第２実施の形態）
図４（ａ）（ｂ）は、本発明の第２実施の形態に係り、それぞれ、ウォームギア・モータ装置の第１及び第２例の縦断面図である。

図４（ａ）の第１例では、反モータ側の軸受を廃止している。すなわち、モータ側軸受２０は、単列で多点接触の玉軸受であり、反出力側軸受３０は、ラジアル滑り軸受である。

これにより、径方向の反力（荷重）は、１個のラジアル滑り軸受と、１個の単列で多点接触の玉軸受とによって支持する一方、軸方向の反力（荷重）は、１個の単列で多点接触の玉軸受によって支持するようになっている。従って、ウォーム軸３を支持する軸受として、単列の玉軸受を用いながら、軸方向の荷重支持を良好に維持しつつ、省スペース化を図ることができる。

図４（ｂ）の第２例では、反モータ側の軸受を廃止している。すなわち、モータ側軸受２０は、ラジアル滑り軸受であり、反出力側軸受３０は、単列で多点接触の玉軸受である。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。

上述した第１及び第２実施の形態では、ウォーム軸にかかるラジアル方向荷重の支持を、本発明適用の玉軸受以外に、ラジアル滑り軸受により、支持しているが、本発明は、これに何ら限定されず、本発明を適用していない通常設計の転がり軸受を用い、軸方向の荷重を支持しないように設置する（例えば外軸受の内輪をウォーム軸の固定し、外輪の軸方向固定はしない等）こともできる。

（ａ）は、本発明の第１実施の形態係るウォームギア・モータ装置の縦断面図であり、（ｂ）は、単列で多点接触の玉軸受の部分切欠き斜視図である。（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ、単列で多点接触の玉軸受の第１乃至第３例の断面図である。（ａ）（ｂ）は、それぞれ、ウォームギア・モータ装置の第１及び第２例の縦断面図である。（ａ）（ｂ）は、本発明の第２実施の形態に係り、それぞれ、ウォームギア・モータ装置の第１及び第２例の縦断面図である。従来に係るウォームギア・モータ装置の縦断面図である。

符号の説明

１操舵用出力軸
２ウォームホイール（従動ギヤ）
３ウォーム軸（駆動ギヤ軸）
３ａウォーム（駆動ギヤ）
４ハウジング
５電動モータ
６駆動軸
７ステータ
８ロータ
１０反モータ側軸受
１１内輪
１１ａ分割体
１２外輪
１２ａ分割体
１３転動体
１４保持器
１５，１５ａ内輪軌道
１６，１６ａ外輪軌道
２０モータ側軸受
３０反出力側軸受

Claims

電動モータの出力を、その駆動軸からウォーム軸に伝達し、ウォームに噛合したウォームホイールを介して伝達するウォームギア・モータ装置において、
前記ウォーム軸又は駆動軸を支持する複数の軸受のうち、少なくとも１個は、単列で多点接触の玉軸受であることを特徴とするウォームギア・モータ装置。
前記単列で多点接触の玉軸受は、その内輪の内輪軌道と外輪の外輪軌道とのうち、少なくとも一方が転動体に２点で接触していることを特徴とする請求項１に記載のウォームギア・モータ装置。