JP2007203947A - 電動式パワーステアリング装置用ウォーム減速機及びこれを組み込んだ電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウォームホイール１６とウォーム軸１８との噛合部での耳障りな歯打ち音の発生を安価に抑え、電動モータの回転軸に対するウォーム軸１８の傾きを大きくする事を容易に行なえる様にし、且つ、ウォーム減速機７ａの作動トルクの上昇を有効に抑える。
【解決手段】ウォーム軸１８の先端寄り部分に第四の玉軸受３０を直接外嵌支持する。この第四の玉軸受３０の外輪５０の外周面と、ギヤハウジング１４に固定のホルダ３６に内嵌した弾性リング６６の内周面との間に、円筒状隙間６７を設ける。この状態で、ウォーム軸１８に予圧パッド２０を介して捩りコイルばね２１の弾力を付与する事により、この円筒状隙間６７の径方向厚さ及び上記弾性リング６６の径方向の圧縮量の和の範囲内で、上記ウォーム軸１８の軸方向一部で第四の玉軸受３０を外嵌した部分を上記ウォームホイール１６に近付く方向に変位させる。
【選択図】図２

Description

この発明に係る電動式パワーステアリング装置用ウォーム減速機及びこれを組み込んだ電動式パワーステアリング装置は、自動車の操舵装置に組み込み、電動モータを補助動力として利用する事により、運転者がステアリングホイールを操作する為に要する力の軽減を図る為に利用する。

操舵輪（フォークリフト等の特殊車両を除き、通常は前輪）に舵角を付与する際に運転者がステアリングホイールを操作する為に要する力の軽減を図る為の装置として、パワーステアリング装置が広く使用されている。又、この様なパワーステアリング装置で、補助動力源として電動モータを使用する電動式パワーステアリング装置も、近年普及し始めている。電動式パワーステアリング装置は、油圧式のパワーステアリング装置に比べて小型・軽量にでき、補助動力の大きさ（トルク）の制御が容易で、しかもエンジンの動力損失が少ない等の利点がある。

又、電動モータの回転軸からステアリングシャフトに動力を伝達する動力伝達経路の途中に、ウォーム軸とウォームホイールとから成るウォーム減速機を設ける事も、従来から広く行なわれている。但し、この様なウォーム減速機には不可避のバックラッシュが存在する。このバックラッシュは、ウォーム軸と、ウォームホイールと、これら各部材を支持する軸受等の、上記ウォーム減速機の各構成部材の寸法誤差や、組み付け誤差が大きくなる程、大きくなる。この様な大きなバックラッシュが存在すると、これらウォームホイールとウォームとの一部の歯面同士が強く衝合して、耳障りな歯打ち音が発生する可能性がある。

特許文献１には、この様な事情に鑑みて、上記バックラッシュを小さくする事を考慮した電動式パワーステアリング装置用ウォーム減速機が記載されている。図８〜１１は、この特許文献１に記載された電動式パワーステアリング装置用ウォーム減速機を組み込んだ電動式パワーステアリング装置の従来構造を示している。この従来構造の電動式パワーステアリング装置は、後端部（図８の右端部）にステアリングホイール１を固定したステアリングシャフト２と、このステアリングシャフト２の前端側（図８の左端側）に自在継手３、３及び中間シャフト４を介して連結された入力軸５と、この入力軸５に結合されたピニオン６と、このピニオン６又はこのピニオン６に支持した部材と噛合させたラック（図示せず）と、ウォーム減速機７（図９〜１１参照）と、電動モータ８と、トルクセンサ及び制御器（図示せず）とを備える。

このうちのステアリングシャフト２は、アウターシャフト９とインナーシャフト１０とを、スプライン係合部により、回転力の伝達自在に、且つ軸方向の変位を可能に組み合わせて成る。又、上記ステアリングシャフト２を挿通したステアリングコラム１１は、アウターコラム１２とインナーコラム１３とを、テレスコープ状に組み合わせて成る。そして、上記インナーコラム１３の前端部（図８の左端部）に、ギヤハウジング１４の後端面（図８の右端面）を結合固定すると共に、上記インナーシャフト１０の前端部（図８の左端部）を、上記ギヤハウジング１４の前端面（図８の左端面）から突出させている。上記ステアリングコラム１１は、ダッシュボードの下面等、車体１５の一部に支持している。

上記ステアリングシャフト２の先端部の回転は、上記自在継手３、３及び中間シャフト４を介してステアリングギヤの入力軸５に伝達される。この入力軸５は、上記ステアリングギヤを構成するピニオン６を回転させ、上記ラックを介してタイロッド５１、５１を押し引きし、図示しない操舵輪に所望の舵角を付与する。

上記トルクセンサは、上記ステアリングシャフト２の中間部の周囲に設けて、ステアリングホイール１からこのステアリングシャフト２に加えられるトルクの方向と大きさとを検出し、検出値を表す信号（検出信号）を、上記制御器に送る。そして、この制御器は、この検出信号に応じて、上記電動モータ８に駆動の為の信号を送り、所定の方向に所定の大きさで補助トルクを発生させる。

上記ウォーム減速機７は、図１０〜１１に詳示する様に、インナーシャフト１０（図８）の一部に外嵌固定したウォームホイール１６と、このウォームホイール１６にそのウォーム１７を噛合させたウォーム軸１８と、弾力付与手段１９とを備える。この弾力付与手段１９は、上記ウォーム軸１８の先端部（図９、１０の右端部）の周囲にそれぞれ設けた、予圧パッド２０及び弾性体である捩りコイルばね２１を備える。上記ウォームホイール１６とウォーム軸１８と弾力付与手段１９とは、上記ギヤハウジング１４の内側に設けている。

又、上記ギヤハウジング１４に、電動モータ８を構成するケース２２を結合固定すると共に、この電動モータ８の回転軸２３と上記ウォーム軸１８との端部同士を、スプライン係合部２４により回転力の伝達を可能に連結している。上記回転軸２３の両端部は、上記ケース２２の内側に、第一、第二の玉軸受２５、２６（図９）により回転自在に支持している。上記回転軸２３の中間部周囲にロータ２７（図９）を設けており、このロータ２７と、ケース２２の内周面に設けたステータ２８（図９）とを対向させている。

一方、上記ウォーム軸１８の両端部は、上記ギヤハウジング１４の内側に、第三、第四の玉軸受２９、３０により回転自在に支持している。又、上記ウォーム軸１８の基端部（図９、１０の左端部）外周面と、この基端部を支持する第三の玉軸受２９の内輪３１の内周面との間に微小隙間を設ける事により、上記第三の玉軸受２９に対する、上記ウォーム軸１８の所定の範囲での傾きを可能としている。上記ウォーム軸１８の基端部にナット３２をねじ止め固定すると共に、このナット３２と上記内輪３１との間、及び、この内輪３１と上記ウォーム軸１８の中間部に設けた肩部３３との間に、それぞれ皿ばね３４、３４を設けている。これにより、上記第三の玉軸受２９に対する、上記ウォーム軸１８の軸方向の所定の範囲での変位を可能としている。

又、上記ウォーム軸１８の先端寄り部分の外周面に、弾性材製のブッシュ３５を緩く外嵌している。そして、上記ギヤハウジング１４の内側にホルダ３６を固定すると共に、このホルダ３６と上記ブッシュ３５との間に、上記第四の玉軸受３０を設けている。又、このホルダ３６の片側面（図９の右側面）と上記ギヤハウジング１４に設けた凹孔３７の底面との間に、上記予圧パッド２０を設けている。この予圧パッド２０は、図１１に詳示する様に、固体潤滑剤を混入した合成樹脂により、円筒の外周面の径方向反対側２個所の、ウォームホイール１６側（図１１の上側）を除去した如き形状に造っており、上記予圧パッド２０の外周面の径方向反対側２個所位置に、平面部３８、３８と腕部３９、３９とを、それぞれ設けている。上記予圧パッド２０の中心部に軸方向に貫通する通孔４０を形成しており、この通孔４０内に上記ウォーム軸１８の先端部に設けた小径部４１を挿通している。

又、上記予圧パッド２０の周囲に前記捩りコイルばね２１を、外嵌する状態で設けている。この捩りコイルばね２１の両端部で径方向反対側２個所位置に設けた１対の係止部４２、４２は、前記ホルダ３６の片側面に設けた１対の係止突部４３、４３の片側（図１１の上側）に係止し、又は隙間を介して対向させている。これら各係止突部４３、４３の先端部は、前記凹孔３７の底面に設けた図示しない孔部に内嵌している。そして、上記予圧パッド２０の外周面のうち、上記ウォームホイール１６と反対側（図９〜１１の下側）に設けた部分円筒面部４４に上記捩りコイルばね２１の内周縁を弾性的に押し付ける事により、上記ウォーム軸１８の先端部に、予圧パッド２０を介して弾力を付与し、この先端部を上記ウォームホイール１６に向かう方向に弾性的に近付けている。そして、上記ウォーム軸１８のウォーム１７と上記ウォームホイール１６との歯面同士が接触した状態のままとなる様に、これらウォーム１７とウォームホイール１６との歯面に予圧を付与している。

上述の様に構成する図８〜１１に示した従来構造の電動式パワーステアリング装置用ウォーム減速機を組み込んだ電動式パワーステアリング装置の場合には、捩りコイルばね２１により、単一の予圧パッド２０のみを介して、ウォーム軸１８を弾性的に押圧している。この為、ウォームホイール１６とウォーム軸１８のウォーム１７との噛合部に安価な構造で予圧を付与する事ができ、この噛合部での歯打ち音の発生を安価に抑える事ができ、しかも、電動式パワーステアリング装置用ウォーム減速機の組立作業を容易に行なえる。

又、図１２〜１４は、前記特許文献１に記載された電動式パワーステアリング装置用ウォーム減速機の別例の構造を示している。この図１２〜１４に示す別例の構造の場合には、捩りコイルばね２１の端部を支持する為に、ホルダ３６ａの軸方向片面（図１３、１４の表側面）で中心部に形成した通孔４５の開口周辺部４個所位置に、それぞれ２個ずつの第一、第二の突部４６、４７を形成している。これら第一、第二の各突部４６、４７のうち、ウォームホイール１６と反対側（図１２〜１４の下側）の第二の突部４７、４７の先端部に、ウォームホイール１６と反対側に突出する係止突部４８、４８を設けている。又、予圧パッド２０ａの径方向反対側２個所位置に設けた平面部３８、３８の片側（図１２〜１４の下側）に、上記各係止突部４８、４８と対向する１対の腕部３９ａ、３９ａを形成している。

そして、図１３に示す様に、上記ホルダ３６ａに上記予圧パッド２０ａを組み合わせると共に、これら両部材３６ａ、２０ａの周囲に捩りコイルばね２１を設けたものを、図１２に示す様に、ギヤハウジング１４の内側に組み付けた状態で、この予圧パッド２０ａの中心部に設けた通孔４０にウォーム軸１８の先端部を挿通している。これにより、このウォーム軸１８に、ウォームホイール１６に近付ける様な弾力が付与される。この弾力を付与する為に、捩りコイルばね２１の内周縁を、予圧パッド２０ａのうちのウォームホイール１６と反対側に設けた突部４９の先端面である、部分円筒面部４４ａに、弾性的に押し付ける。又、上記捩りコイルばね２１の両端部に設けた係止部４２、４２を、互いに隣り合う第一、第二の突部４６、４７の間部分に配置している。又、上記ホルダ３６ａの軸方向他側部分（図１２〜１４の裏側）の内側に第四の玉軸受３０を内嵌支持し、この第四の玉軸受３０の内輪５２（図９、１０参照）に内嵌支持した弾性材製のブッシュ３５（図９、１０参照）の内側に、ウォーム軸１８の先端寄り部分を緩く挿通している。
この様な図１２〜１４に示した従来構造の別例の場合も、前述の図８〜１１に示した従来構造の場合と同様に、ウォーム軸１８のウォーム１７とウォームホイール１６との噛合部での歯打ち音の発生を安価に抑える事ができると共に、電動式パワーステアリング装置用ウォーム減速機の組立作業を容易に行なえる。

上述の様な図８〜１４に示した特許文献１に記載された従来構造の何れの場合も、第四の玉軸受３０に内嵌支持した弾性材製のブッシュ３５にウォーム軸１８の先端寄り部分を緩く挿通し、上記ブッシュ３５の内周面とウォーム軸１８の先端寄り部分の外周面との間に存在する隙間及びブッシュ３５の弾性変形量の範囲内での、このウォーム軸１８の径方向の変位を可能とし、電動モータ８の回転軸２３に対する、ウォーム軸１８の傾きを可能としている。但し、この傾きを十分に大きくする事は難しい。即ち、上記ウォーム軸１８の先端寄り部分の外径は、耐久性を確保する面から過度に小さくする事はできない。又、上記ブッシュ３５の肉厚は強度の確保上、所定値以下に小さく（薄く）する事はできない。この為、このブッシュ３５の外径を変えないで、このブッシュ３５の内径だけを大きくする事はできない。この様な理由から、このブッシュ３５の内周面と上記ウォーム軸１８の先端寄り部分の外周面との間に存在する隙間を大きくする事は難しく、上記ウォーム軸１８のこの隙間の範囲内での径方向の変位量、及び、傾きを十分に大きくする事も難しい。

これに対して、ギヤハウジング１４に固定したホルダ３６、３６ａの軸方向他側部分と、この軸方向他側部分に内嵌支持する第四の玉軸受３０との外径及び内径とを大きくし、これに合わせて、上記ブッシュ３５の外径及び内径を大きくすれば、このブッシュ３５の強度を確保しつつ、このブッシュ３５の内周面と上記ウォーム軸１８の先端寄り部分の外周面との間に生じる隙間を大きくする事はできる。但し、上記ホルダ３６、３６ａの内径に応じて直径を大きくした、適切な種類の安価な第四の玉軸受３０を選択するのは難しい。従って、上記ブッシュ３５の内周面と上記ウォーム軸１８の先端寄り部分の外周面との間の隙間を大きくして、このウォーム軸１８の傾きを大きくする事も難しい。このウォーム軸１８の傾きを大きくできない場合、部品の寸法誤差や組立誤差が大きくなった場合に、このウォーム軸１８のウォーム１７とウォームホイール１６との歯面に適切な予圧を付与して、これら歯面同士を十分に押し付け合わせる事が難しくなる。

又、上記特許文献１に記載された従来構造の場合、ウォーム軸１８の径方向の移動量を規制するブッシュ３５の内径が小さい為、このブッシュ３５の内周面とウォーム軸１８の先端寄り部分外周面とが接触した場合に、当該接触部の接触面積は比較的小さくなる。例えば、電動モータ８からウォーム軸１８に伝達される回転トルクが大きくなり、ウォームホイール１６からこのウォーム軸１８に加わるギヤ反力が大きくなって、このウォーム軸１８の先端寄り部分外周面がブッシュ３５の内周面に接触した場合に、当該接触部の接触面積は小さくなる為、この接触部に作用する面圧は高くなる。この面圧が高くなるのにも拘わらず、上記ブッシュ３５の耐久性を確保する為には、このブッシュ３５を構成する材料として、剛性が高いものを使用する必要がある。但し、このブッシュ３５を高い剛性の材料製とすると、ウォーム軸１８が径方向に移動して、このウォーム軸１８の先端寄り外周面がこのブッシュ３５の内周面と弾性的に当接した場合に、このウォーム軸１８に作用する弾性力が急激に上昇する。そして、ウォーム１７とウォームホイール１６とに作用する予圧も急激に増大する。この結果、ウォーム減速機７の上記ウォーム軸１８を回転させる為に要するトルク（作動トルク）が急激に大きくなる可能性がある。

又、上記特許文献１に記載された従来構造の場合、上記ウォーム軸１８の外周面とブッシュ３５の内周面との間の隙間を大きくしにくい為、捩りコイルばね２１の弾力を予圧パッド２０、２０ａを介してウォーム軸１８の先端部に付与した場合に、第四の玉軸受３０の内輪５２が外輪５０に対し傾斜する様に変位し易くなり、この第四の玉軸受３０にこじりが発生し易くなる。この様な理由からも、上記従来構造の場合には、上記ウォーム軸１８の回転抵抗が過大になり、ウォーム減速機７の作動トルクが急激に増大する可能性がある。

特開２００４−３０６８９８号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、ウォーム減速機での歯打ち音の発生を安価に抑える事ができ、しかも、電動モータの回転軸に対する、ウォーム軸の傾きを大きくする事を容易に行なえ、且つ、このウォーム減速機の作動トルクの上昇を有効に抑える事ができる構造を実現すべく発明したものである。

本発明の電動式パワーステアリング装置用ウォーム減速機は、ウォームホイールと、ウォーム軸と、弾性体とを備える。
このうちのウォームホイールは、ステアリングシャフトと、このステアリングシャフトの前端側に設けたピニオンと、このピニオンと離れた位置でラックに噛合するサブピニオンとのうちの何れかの部材に固定するものである。
又、上記ウォーム軸は、両端寄り部分をギヤハウジングの内側に支持されると共に、中間部に設けたウォームが上記ウォームホイールと噛合し、一端部を電動モータの回転軸に連結するものである。
又、上記弾性体は、上記ウォーム軸に、直接に又は単一の部材である予圧パッドのみを介して弾力を付与し、このウォーム軸をウォームホイールに近づく方向に変位させるものである。

特に、請求項１に記載した本発明の電動式パワーステアリング装置用ウォーム減速機に於いては、上記ウォーム軸の外周面で電動モータの回転軸とは反対側の部分に軸受を直接外嵌支持すると共に、上記ギヤハウジングに固定されると共に上記弾性体を支持したホルダの内周面と、上記軸受を構成する外輪の外周面との間に、隙間とこの弾性体よりも剛性が小さい第二の弾性体とのうちの少なくとも一方を設けた状態で、上記ウォーム軸に上記弾性体の弾力を付与する事により、上記ホルダの内周面と外輪の外周面との間の円周方向一部の径方向の隙間、又は上記第二の弾性体の円周方向一部の径方向の圧縮量、又はこれら径方向の隙間と径方向の圧縮量との和の範囲内で、上記ウォーム軸の軸方向一部で上記軸受を外嵌した部分を、上記ウォームホイールに近付く方向に変位させている。

又、請求項２に記載した本発明の電動式パワーステアリング装置は、後端部にステアリングホイールを設けたステアリングシャフトと、このステアリングシャフトの前端側に設けられたピニオンと、このピニオン又はこのピニオンに支持した部材と噛合させたラックと、上述の請求項１に記載した電動式パワーステアリング装置用ウォーム減速機と、このウォーム減速機を構成するウォーム軸を回転駆動する電動モータと、上記ステアリングシャフト又はピニオンに加わるトルクの方向と大きさとを検出するトルクセンサと、このトルクセンサから入力された信号に基づき上記電動モータの駆動状態を制御する制御器とを備える。

上述の様な本発明の電動式パワーステアリング装置用ウォーム減速機及びこれを組み込んだ電動式パワーステアリング装置の場合、弾性体により、直接に、又は単一の予圧パッドのみを介して、ウォーム軸にウォームホイールに近付ける様な弾力を付与している。この為、これらウォームホイールとウォーム軸との噛合部に安価な構造で予圧を付与する事ができ、この噛合部での耳障りな歯打ち音の発生を安価に抑える事ができる。特に、本発明の場合には、上記ウォーム軸の外周面で電動モータの回転軸とは反対側の部分に軸受を直接外嵌支持し、ホルダの内周面とこの軸受の外輪の外周面との間に隙間又は第二の弾性体を設けている為、このウォーム軸の外径が過度に小さくなる事を防止する事により、このウォーム軸の強度及び耐久性を十分に確保しつつ、上記軸受として、適切な寸法を有する安価なものを選択する事を容易に行なえる。又、ギヤハウジングの内側でホルダを内嵌固定する部分の内径を大きくしたり、このホルダの内径を大きくする事も容易に行なえる。この為、上記ギヤハウジングに固定されると共に上記弾性体を支持したホルダの内周面と、上記軸受を構成する外輪の外周面との間に設けた隙間又は第二の弾性体の径方向の圧縮量を大きくする事を容易に行なえ、上記ウォーム軸の径方向の移動量、及び、電動モータの回転軸に対する傾きを大きくする事を容易に行なえる。従って、部品の寸法誤差や組立誤差が多少大きくなった場合でも、このウォーム軸からウォームホイールに適切な予圧を付与する事を容易に行なえる。

又、上記第二の弾性体を上記軸受の外径側に配置した場合には、この第二の弾性体の内径を大きくできる。この為、電動モータからウォーム軸に伝達される回転トルクが大きくなり、ウォームホイールからこのウォーム軸に加わるギヤ反力が大きくなって、上記ウォーム軸がウォームホイールから遠ざかる方向に変位した場合でも、上記軸受を構成する外輪の外周面又はホルダの内周面と上記第二の弾性体の周面との接触部に作用する面圧を低く抑える事ができる。この為、この第二の弾性体の耐久性を確保しつつ、この第二の弾性体を低剛性の材料製とし易くでき、この第二の弾性体が上記外輪の外周面又はホルダの内周面に押し付けられる場合でも、ウォーム減速機の作動トルクが急激に上昇する事を防止できる。

又、上記軸受を直接ウォーム軸に外嵌すると共に、上記外輪の外周面と上記ホルダの内周面との間に設けた隙間、又は第二の弾性体の径方向の圧縮量を十分に大きくできる為、このウォーム軸が傾斜した場合に、この軸受全体がこのウォーム軸と共に傾斜し易くなる。この為、上記軸受の内輪が外輪に対し傾斜する事を抑え、この軸受にこじりが発生するのを十分に抑える事ができる。この為、このこじりの発生による上記ウォーム減速機の作動トルクの上昇をより有効に抑える事ができる。

図１〜２は、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例の電動式パワーステアリング装置用ウォーム減速機を組み込んだ電動式パワーステアリング装置の特徴は、ウォーム軸１８の、径方向の移動と、電動モータ８の回転軸２３に対する傾斜とを可能にしつつ、上記ウォーム軸１８の先端部をギヤハウジング１４に対し回転自在に支持する部分の構造を工夫した点にある。その他の構造は、前述の図８〜１１に示した従来構造とほぼ同様である為、同等部分には同一符号を付して重複する説明並びに図示を省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分及び上記図８〜１１に示した従来構造と異なる部分を中心に説明する。

本例の電動式パワーステアリング装置に組み込んでいるウォーム減速機７ａは、ウォームホイール１６と、ウォーム軸１８と、弾力付与手段１９とを備える。このうちのウォーム軸１８は、中間部に設けたウォーム１７を上記ウォームホイール１６に噛合させている。又、上記弾力付与手段１９は、予圧パッド２０と、弾性体である捩りコイルばね２１とを備える。この捩りコイルばね２１は、上記ウォーム軸１８の先端部に予圧パッド２０を介して弾力を付与し、このウォーム軸１８を上記ウォームホイール１６に弾性的に近付ける機能を有する。

又、本例の場合には、ウォーム軸１８の基端部（図１の左端部）に、外周面を雄ねじ部を形成しない円筒面とした筒部５５を設けている。そして、この筒部５５の先端部（図１の左端部）に、全体を円筒状に形成した抑え部材５６を外嵌している。この抑え部材５６は、基端部（図１の左端部）外周面に外向鍔部５７を形成している。そして、上記筒部５５の基端部外周面にＣ字形の止め輪５８を係止すると共に、この止め輪５８の片面（図１の右面）と上記抑え部材５６の基端面（図１の左端面）とを対向させる事により、この抑え部材５６の軸方向の変位を規制している。

又、第三の玉軸受２９を構成する内輪３１の軸方向両端面と、上記抑え部材５６に形成した外向鍔部５７の片面（図１の右面）及び上記ウォーム軸１８の基端寄り部分外周面に設けた段差面５９との間に、それぞれ１対ずつの係止リング６０ａ、６０ｂと、これら両係止リング６０ａ、６０ｂの間に設けた弾性材製の筒状部材６１、６１とを設けている。そして、上記抑え部材５６に設けた外向鍔部５７の片面とウォーム軸１８に設けた段差面５９との間で、上記内輪３１を、上記各係止リング６０ａ、６０ｂと筒状部材６１、６１とを介して、弾性的に挟持している。この為、上記第三の玉軸受２９に対する、上記ウォーム軸１８の軸方向に関する所定の範囲での変位が可能となる。尚、上記１対ずつの係止リング６０ａ、６０ｂのうち、第三の玉軸受２９と隣り合う、径方向の幅が大きい係止リング６０ａ、６０ａの片面と、上記抑え部材５６の先端面（図１の右端面）、及び、上記ウォーム軸１８の基端寄り部分外周面に設けた第二の段差面６２との間に、微小隙間を設けている。又、上記第三の玉軸受２９を構成する内輪３１の内周面と、ウォーム軸１８の基端寄り部分外周面との間に微小隙間を設ける事により、上記ウォーム軸１８の径方向の所定の範囲での移動、及び、電動モータ８の回転軸２３に対する所定の範囲での傾斜を可能としている。

特に、本例の場合には、上記ウォーム軸１８の先端寄り部分（図１、２の右端寄り部分）外周面で前記予圧パッド２０を押し付ける部分から軸方向中央寄りに外れた部分に、第四の玉軸受３０を直接外嵌支持している。即ち、この第四の玉軸受３０を構成する内輪５２を、上記ウォーム軸１８の先端寄り部分に、締り嵌め等により直接外嵌固定している。又、このウォーム軸１８の先端寄り部分外周面に形成した係止溝６３にＣ字形の止め輪６４を係止すると共に、この止め輪６４と、上記ウォーム軸１８の中間部外周面に設けた第三の段差面６５との間で、上記第四の玉軸受３０の内輪５２を挟持している。この構成により、上記ウォーム軸１８に対する第四の玉軸受３０の軸方向の変位が規制される。

一方、ギヤハウジング１４の内側にホルダ３６を圧入固定すると共に、このホルダ３６に弾性体である捩りコイルばね２１を支持している。この為に、このホルダ３６の軸方向片面（図１、２の右面）に設けた１対の係止突部４３、４３（図１１参照）に、上記捩りコイルばね２１の両端部に設けた１対の係止部４２、４２（図１１参照）を対向させている。又、上記ホルダ３６の軸方向他側部分（図１、２の左側部分）の内側に、第二の弾性体である、合成ゴムの如きエラストマー等の弾性材製の、円筒状の弾性リング６６を内嵌固定している。

そして、この弾性リング６６の内周面と、上記第四の玉軸受３０を構成する外輪５０の外周面との間に、径方向の隙間である円筒状隙間６７を設けている。そしてこの状態で、上記ウォーム軸１８の先端部に単一の前記予圧パッド２０のみを介して捩りコイルばね２１の弾力を付与する事により、上記円筒状隙間６７の円周方向一部の径方向厚さと、この円周方向一部と対応する、上記弾性リング６６の円周方向一部の径方向の圧縮量との和の範囲内で、上記ウォーム軸１８の軸方向一部で、上記第四の玉軸受３０を外嵌した部分を、前記ウォームホイール１６に近付く方向に弾性変位させている。この結果、上記ウォーム軸１８のウォーム１７とウォームホイール１６との歯面が予圧を付与された状態で、互いに当接し合う（押し付け合う）。

上述の様な、ウォームホイール１６と、ウォーム軸１８と、捩りコイルばね２１と、予圧パッド２０と、ホルダ３６と、第四の玉軸受３６と、円筒状隙間６７とは、電動式パワーステアリング装置に組み込んでいる。即ち、本例の電動式パワーステアリング装置は、前述の図８に示した従来構造と同様に、後端部にステアリングホイール１を固定したステアリングシャフト２と、このステアリングシャフト２を挿通自在なステアリングコラム１１と、このステアリングシャフト２の前端側に設けたピニオン６と、このピニオン６又はこのピニオン６に支持した部材と噛合させたラック（図示せず）と、トルクセンサ（図示せず）と、電動モータ８と、制御器（図示せず）とを備える。そして、この様な電動式パワーステアリング装置に、上記ステアリングシャフト２に電動モータ８の補助トルクを付与する為の、上記ウォーム減速機７ａを組み込んでいる。

上述の様に構成する本例の電動式パワーステアリング装置用ウォーム減速機を組み込んだ電動式パワーステアリング装置の場合、捩りコイルばね２１により、単一の予圧パッド２０のみを介して、ウォーム軸１８にウォームホイール１６に近付ける様な弾力を付与している。この為、これらウォームホイール１６とウォーム軸１８との噛合部に安価な構造で予圧を付与する事ができ、この噛合部での耳障りな歯打ち音の発生を安価に抑える事ができる。

特に、本例の場合には、上記ウォーム軸１８の、電動モータ８の回転軸２３とは反対側の部分である、先端寄り部分の外周面に第四の玉軸受３０を直接外嵌支持し、ホルダ３６の内周面とこの第四の玉軸受３０の外輪５０の外周面との間に、円筒状隙間６７及び弾性リング６６を設けている。この為、上記ウォーム軸１８の先端寄り部分の外径が過度に小さくなる事を防止する事により、このウォーム軸１８の強度及び耐久性を十分に確保しつつ、上記第四の玉軸受３０として、直径の小さな適切な寸法を有する安価なものを選択する事を容易に行なえる。

又、ギヤハウジング１４の内側でホルダ３６を内嵌固定する部分の内径を大きくしたり、このホルダ３６の内径を大きくする事も容易に行なえる。この為、上記ギヤハウジング１４に固定されると共に上記捩りコイルばね２１を支持したホルダ２０の軸方向他側部分の内周面と、上記第四の玉軸受３０を構成する外輪５０の外周面との間に設けた円筒状隙間６７及び弾性リング６６の径方向の弾性変形量を大きくする事を容易に行なえ、上記ウォーム軸１８の径方向の移動量、及び、電動モータ８の回転軸２３に対する傾きを大きくする事も容易に行なえる。従って、部品の寸法誤差や組立誤差が多少大きくなった場合でも、このウォーム軸１８からウォームホイール１６に適切な予圧を付与する事を容易に行なえる。

又、電動モータ８からウォーム軸１８に伝達される回転トルクが大きくなり、ウォームホイール１６からこのウォーム軸１８に加わるギヤ反力が大きくなって、このウォーム軸がウォームホイール１６から遠ざかる方向に変位した場合でも、上記第四の玉軸受３０を構成する外輪５０の外周面と接触する、ホルダ３６に内嵌固定した弾性リング６６の内径を大きくできる為、当該接触部に作用する面圧を低く抑える事ができる。この為、上記弾性リング６６の耐久性を確保しつつ、この弾性リング６６を低剛性の材料製とし易くでき、上記外輪５０の外周面とこの弾性リング６６とが押し付け合う場合でも、ウォーム減速機７ａの作動トルクが急激に上昇する事を防止できる。

又、上記第四の玉軸受３０を直接ウォーム軸１８に外嵌すると共に、上記外輪５０の外周面と上記ホルダ３６の内周面との間に設けた円筒状隙間６７及び上記弾性リング６６の径方向の弾性変形量（圧縮量）を十分に大きくできる為、上記ウォーム軸１８が傾斜した場合に、上記第四の玉軸受３０全体がこのウォーム軸１８と共に傾斜し易くなる。この為、この第四の玉軸受３０の内輪５２が上記外輪５０に対し傾斜する事を抑え、上記第四の玉軸受３０にこじりが発生するのを十分に抑える事ができる。この為、このこじりの発生による上記ウォーム減速機７ａの作動トルクの上昇をより有効に抑える事ができる。

尚、本発明の場合、予圧パッド２０の構造は、本例の構造に限定するものではない。例えば、上記予圧パッド２０を、前述の図１２〜１４に示した従来構造の別例の予圧パッド２０ａと同様の構造とした場合でも、本発明を実施できる。

又、本発明の電動式パワーステアリング装置は、入力軸５の端部に固定したピニオン６（図８参照）とラックとを直接噛合させる構造に限定するものでもない。例えば、入力軸５の下端部に設けたピンを、この入力軸５と別体に設けたピニオンギヤの長孔内に、この長孔の長さ方向の変位を可能として係合させると共に、このピニオンギヤとラックとを噛合させ、車速に応じてステアリングシャフトの回転角度に対するラックの変位量の比を変化させる、所謂車速応動可変ギヤレシオ機構（ＶＧＳ）を組み込んだ構造と、本例の構造とを組み合わせる事もできる。

又、本発明は、電動モータ８とウォーム減速機７ａとを、ステアリングシャフト２（図８参照）の周囲に設ける構造に限定するものでもない。例えば、図３に示す様に、ラックと噛合させるピニオン６（図８参照）の周辺部に電動モータ８を設けた構造とする事もできる。そして、この様な図３に示す構造の場合には、上記ピニオン６又はこのピニオン６に支持した部材の一部に、ウォームホイールを固定する。この様な図３に示した構造の場合には、トルクセンサを、ステアリングシャフト２の周囲ではなく、上記ピニオン６の周辺部に設ける事もできる。

又、図４に示す様に、ラック５３の一部で、ピニオン６との係合部から外れた位置に噛合させたサブピニオン５４の周辺部に、電動モータ８を設ける事もできる。この図４に示す構造の場合には、このサブピニオン５４に固定したウォームホイールと、ウォーム軸１８とを噛合させる。この様な図４に示した構造の場合にも、トルクセンサを、上記ピニオン６の周辺部に設ける事ができる。

次に、図５は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、第四の玉軸受３０を構成する外輪５０の外周面と、ギヤハウジング１４に固定したホルダ３６の軸方向他半部（図５の左半部）内周面との間に円筒状隙間６７（図２参照）を設けていない。即ち、上記外輪５０を、上記ホルダ３６に内嵌固定した弾性材製の弾性リング６６ａの内周面に接触した状態で内嵌している。この様な本例の場合には、上記外輪５０の外周面とホルダ３６の内周面との間に、上記弾性リング６６ａのみを設けている。この弾性リング６６ａの剛性は捩りコイルばね２１の剛性よりも非常に小さくして、この捩りコイルばね２１が予圧パッド２０を介してウォーム軸１８の先端部に弾力を付与する事により、このウォーム軸１８のウォーム１７をウォームホイール１６に弾性的に押し付ける事に対する妨げとならない様にしている。即ち、上記弾性リング６６ａの剛性を、捩りコイルばね２１のばね定数に対して非常に小さくしている。そして、上記ウォーム軸１８の先端寄り部分に捩りコイルばね２１の弾力を付与する事により、上記弾性リング６６ａの円周方向一部の径方向の圧縮（可能）量の範囲内で、上記ウォーム軸１８の軸方向一部で第四の玉軸受３０を外嵌した部分を、上記ウォームホイール１６に近付く方向に弾性変位させている。

上述の様に構成する本例の場合、ウォーム軸１８の先端寄り部分外周面に第四の玉軸受３０を直接外嵌支持し、上記外輪５０の外周面と上記ホルダ３６の内周面との間に上記弾性リング６６ａを設けている為、第四の玉軸受３０として、適切な寸法を有する安価なものを容易に選択できる。又、ギヤハウジング１４の内側でホルダ３６を内嵌固定する部分の内径を大きくしたり、このホルダ３６の内径を大きくする事も容易に行なえる。この為、第四の玉軸受３０を構成する外輪５０の外周面と、ギヤハウジング１４に固定されたホルダ２０の軸方向他側部分の内周面との間に設けた弾性リング６６ａとして、径方向の剛性が小さいものを使用する事により、この弾性リング６６ａの径方向厚さが弾性的に小さくなる径方向の圧縮量を大きくする事を容易に行なえる。この為、上記ウォーム軸１８の径方向の移動量、及び、電動モータ８の回転軸２３に対する傾きを大きくする事も容易に行なえる。従って、部品の寸法誤差や組立誤差が多少大きくなった場合でも、このウォーム軸１８からウォームホイール１６に適切な予圧を付与する事を容易に行なえる。

又、本例の場合も、電動モータ８からウォーム軸１８に伝達される回転トルクが大きくなり、ウォームホイール１６からこのウォーム軸１８に加わるギヤ反力が大きくなって、このウォーム軸１８がウォームホイール１６から遠ざかる方向に変位した場合でも、上記第四の玉軸受３０を構成する外輪５０の外周面と接触する、ホルダ３６に内嵌固定した弾性リング６６ａの内径を大きくできる為、当該接触部に作用する面圧を低く抑える事ができる。この為、上記弾性リング６６ａの耐久性を確保しつつ、この弾性リング６６ａを低剛性の材料製とし易くでき、上記外輪５０の外周面とこの弾性リング６６ａとが上記ギヤ反力により押し付け合う場合でも、ウォーム減速機７ａの作動トルクが急激に上昇する事を防止できる。

又、上記第四の玉軸受３０を上記ウォーム軸１８に直接外嵌すると共に、上記外輪５０の外周面と上記ホルダ３６の内周面との間に設けた弾性リング６６ａの径方向の圧縮量を十分に大きくできる。この為、第四の玉軸受３０の外輪５０が上記弾性リング６６に強く押し付けられ、内輪５２がこの外輪５０に対し傾斜する様に変位する事で上記第四の玉軸受３０にこじりが発生するのを十分に抑える事ができ、ウォーム減速機７ａの作動トルクの上昇をより有効に抑える事ができる。
その他の構成及び作用に就いては、上述の実施の形態の第１例の場合と同様である為、同等部分には同一符号を付して重複する図示並びに説明を省略する。

次に、図６は、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合には、ギヤハウジング１４に固定したホルダ３６の軸方向他半部（図６の左半部）の中間部内周面に係止溝６８を全周に亙り形成すると共に、この係止溝６８に第二の弾性体である、Ｏリング６９を係止している。そして、このＯリング６９の内周縁を、上記ホルダ３６の軸方向他半部の内周面から突出させて、第四の玉軸受３０を構成する外輪５０の外周面に接触させている。上記ホルダ３６の軸方向他半部の内径は、上記外輪５０の外径よりも大きくする事により、この軸方向他半部の内周面と外輪５０の外周面との間に径方向の隙間７１を設けている。
その他の構成及び作用に就いては、上述の図５に示した実施の形態の第２例の場合と同様である為、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。

次に、図７は、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例の場合には、ウォーム軸１８の先端寄り部分に外嵌支持した第四の玉軸受３０を構成する外輪５０に、全体を円筒状に形成した弾性材製の弾性リング６６ｂを外嵌固定している。この弾性リング６６ｂは、軸方向一端部（図７の左端部）に内向鍔部７０を全周に亙り形成しており、この内向鍔部７０の側面を、上記第四の玉軸受３０の外輪５０の一端面（図７の左端面）に突き当てている。そして、上記弾性リング６６ｂの外周面と、ギヤハウジング１４に固定したホルダ３６の軸方向他半部（図７の左半部）の内周面との間に、円筒状隙間６７を設けている。そして、上記ウォーム軸１８の先端部に予圧パッド２０を介して捩りコイルばね２１の弾力を付与する事により、上記円筒状隙間６７の円周方向一部の径方向厚さと、上記弾性リング６６ｂの円周方向一部の径方向の弾性変形量との和の範囲内で、上記ウォーム軸１８の軸方向一部で上記第四の玉軸受３０を外嵌した部分を、ウォームホイール１６に近付く方向に弾性変位させている。即ち、前述の図１〜２に示した第１例の場合には、第四の玉軸受３０の外輪５０の外周面と、ホルダ３６に内嵌した弾性リング６６の内周面との間に円筒状隙間６７を設けていたのに対して、本例の場合には、第四の玉軸受３０の外輪５０に外嵌した弾性リング６６ｂの外周面と、ホルダ３６の内周面との間に円筒状隙間６７を設けている。

この様な本例の場合には、上記外輪５０の外周面と上記ホルダ３６の内周面との間に設けた円筒状隙間６７及び上記弾性リング６６ｂの径方向の弾性変形量を十分に大きくし易くできる。この為、前述の図１〜２に示した第１例の場合と同様に、ウォーム軸１８の径方向の移動量、及び、電動モータ８の回転軸２３に対する傾きを大きくする事を容易に行なえる。又、電動モータ８からウォーム軸１８に伝達される回転トルクが大きくなり、ウォームホイール１６からこのウォーム軸１８に加わるギヤ反力が大きくなって、このウォーム軸がウォームホイール１６から遠ざかる方向に変位した場合でも、第四の玉軸受３０の外輪５０に外嵌固定した弾性リング６６ｂの外周面と接触する、ホルダ３６の内径を大きくできる為、当該接触部に作用する面圧を低く抑える事ができる。この為、上記弾性リング６６ｂの耐久性を確保しつつ、この弾性リング６６ｂを低剛性の材料製とし易くでき、上記ホルダ３６の内周面とこの弾性リング６６ｂとが押し付け合う場合でも、ウォーム減速機７ａの作動トルクが急激に上昇する事を防止できる。

又、上記第四の玉軸受３０を上記ウォーム軸１８に直接外嵌すると共に、上記外輪５０の外周面と上記ホルダ３６の内周面との間に設けた円筒状隙間６７を十分に大きくできる為、上記弾性リング６６ｂがホルダ３６に接触し、第四の玉軸受３０の内輪５２が外輪５０に対し傾斜する様に変位する事で上記第四の玉軸受３０にこじりが発生するのを十分に抑える事ができる。この為、上記ウォーム減速機７ａの作動トルクの上昇をより有効に抑える事ができる。
その他の構成及び作用に就いては、前述の図１〜２に示した実施の形態の第１例の場合と同様である為、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。

尚、上述した各例では、捩りコイルばね２１の弾力を予圧パッド２０を介してウォーム軸１８の先端部に付与している。但し、本発明は、ウォーム軸１８に、予圧パッド２０、２０ａ等の他の部材を介する事なく、直接捩りコイルばね２１等の弾性体の弾力を付与する事もできる。又、円筒状隙間の径方向の大きさを大きくして、弾性リングを省略する事もできる。

本発明の実施の形態の第１例を示す、図９の部分拡大断面相当図。 図１のＡ部拡大断面図。 電動モータ及びウォーム減速機をピニオンの周辺部に設けた構造の１例を示す図。 電動モータ及びウォーム減速機をサブピニオンの周辺部に設けた構造の１例を示す図。 本発明の実施の形態の第２例を示す、図２と同様の図。 同第３例を示す、図２と同様の図。 同第４例を示す、図２と同様の図。 電動式パワーステアリング装置の従来構造の１例を、一部を切断して示す図。 一部を省略して示す、図８のＢ−Ｂ断面図。 図９の右半部の拡大断面図。 図１０のＣ−Ｃ断面図。 従来構造の別例での、捩りコイルばねから予圧パッドを介してウォーム軸に弾力を付与する部分の構造を示す断面図。 この別例の構造を構成する為の、ホルダと予圧パッドと捩りコイルばねとを組み合わせたものを取り出して示す斜視図。 図１３の分解斜視図。

符号の説明

１ ステアリングホイール
２ ステアリングシャフト
３ 自在継手
４ 中間シャフト
５ 入力軸
６ ピニオン
７、７ａ ウォーム減速機
８ 電動モータ
９ アウターシャフト
１０ インナーシャフト
１１ ステアリングコラム
１２ アウターコラム
１３ インアーコラム
１４ ギヤハウジング
１５ 車体
１６ ウォームホイール
１７ ウォーム
１８ ウォーム軸
１９ 弾力付与手段
２０、２０ａ 予圧パッド
２１ 捩りコイルばね
２２ ケース
２３ 回転軸
２４ スプライン係合部
２５ 第一の玉軸受
２６ 第二の玉軸受
２７ ロータ
２８ ステータ
２９ 第三の玉軸受
３０ 第四の玉軸受
３１ 内輪
３２ ナット
３３ 肩部
３４ 皿ばね
３５ ブッシュ
３６、３６ａ ホルダ
３７ 凹孔
３８ 平面部
３９、３９ａ 腕部
４０ 通孔
４１ 小径部
４２ 係止部
４３ 係止突部
４４、４４ａ 部分円筒面部
４５ 通孔
４６ 第一の突部
４７ 第二の突部
４８ 係止突部
４９ 突部
５０ 外輪
５１ タイロッド
５２ 内輪
５３ ラック
５４ サブピニオン
５５ 筒部
５６ 抑え部材
５７ 外向鍔部
５８ 止め輪
５９ 段差面
６０ａ、６０ｂ 係止リング
６１ 筒状部材
６２ 第二の段差面
６３ 係止溝
６４ 止め輪
６５ 第三の段差面
６６、６６ａ、６６ｂ 弾性リング
６７ 円筒状隙間
６８ 係止溝
６９ Ｏリング
７０ 内向鍔部
７１ 隙間

Claims (2)

1. ウォームホイールと、ウォーム軸と、弾性体とを備え、このウォームホイールは、ステアリングシャフトと、このステアリングシャフトの前端側に設けたピニオンと、このピニオンと離れた位置でラックに噛合するサブピニオンとのうちの何れかの部材に固定するものであり、上記ウォーム軸は、両端寄り部分をギヤハウジングの内側に支持されると共に、中間部に設けたウォームが上記ウォームホイールと噛合し、一端部を電動モータの回転軸に連結するものであり、上記弾性体は、上記ウォーム軸に、直接に又は単一の部材である予圧パッドのみを介して弾力を付与し、このウォーム軸を上記ウォームホイールに近付く方向に変位させるものである電動式パワーステアリング装置用ウォーム減速機に於いて、
   上記ウォーム軸の外周面で電動モータの回転軸とは反対側の部分に軸受を直接外嵌支持すると共に、上記ギヤハウジングに固定されると共に上記弾性体を支持したホルダの内周面と、上記軸受を構成する外輪の外周面との間に、隙間とこの弾性体よりも剛性が小さい第二の弾性体とのうちの少なくとも一方を設けた状態で、上記ウォーム軸に上記弾性体の弾力を付与する事により、上記ホルダの内周面と外輪の外周面との間の円周方向一部の径方向の隙間、又は上記第二の弾性体の円周方向一部の径方向の圧縮量、又はこれら径方向の隙間と径方向の圧縮量との和の範囲内で、上記ウォーム軸の軸方向一部で上記軸受を外嵌した部分を、上記ウォームホイールに近付く方向に変位させている事を特徴とする電動式パワーステアリング装置用ウォーム減速機。
2. 後端部にステアリングホイールを設けたステアリングシャフトと、このステアリングシャフトの前端側に設けられたピニオンと、このピニオン又はこのピニオンに支持した部材と噛合させたラックと、請求項１に記載した電動式パワーステアリング装置用ウォーム減速機と、このウォーム減速機を構成するウォーム軸を回転駆動する電動モータと、上記ステアリングシャフト又はピニオンに加わるトルクの方向と大きさとを検出するトルクセンサと、このトルクセンサから入力された信号に基づき上記電動モータの駆動状態を制御する制御器とを備えた電動式パワーステアリング装置。

Images