JP2012056459A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】騒音の発生を抑制でき、且つコスト安価な電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】電動モータ１８に連結される減速機１９は、ウォーム軸２０の第１端部２２を中心とする揺動方向Ａ１回りのウォーム軸２０の揺動を許容するように第１端部２２を回転可能に支持する第１軸受３１と、ウォーム軸２０とウォームホイール２１の中心間距離Ｄ１が近づく方向Ｂ２に第２軸受３２を弾性的に付勢する第１弾性部材３６とを含む。第１端部２２と電動モータ１８の出力軸１８ｂとは、継手５０によって連結されている。継手５０と第１端部２２との間に位置する第２弾性部材６４は、ウォーム軸２０を第２端部２３側へ弾性的に付勢し、且つ第１軸受３１に予圧を付与している。第１軸受３１の外輪３１ｂは、第３弾性部材８３および第４弾性部材８７によって軸方向Ｓ１に挟まれている。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。

電動モータの出力が減速機構を介して転舵機構に伝達される電動パワーステアリング装置において、減速機構として、ウォーム減速機構を用いることがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のウォーム減速機構のウォーム軸は、電動モータの回転軸に連結されている。このウォーム軸の両端部は、軸受を介してハウジングに支持されている。この軸受のアキシャル内部隙間が大きくされていることにより、ウォーム軸が軸方向に移動できるようになっている。

上記の構成により、ステアリングホイールの操舵の開始の瞬間等、電動モータが駆動されないときに、ステアリングホイールからウォームホイールに伝わった回転力によって、ウォーム軸が軸方向に移動可能となっている。これにより、電動モータが駆動されないときの運転者の操舵負荷を低減できる。

特開２００４−２３２６７５号公報［図８］

しかしながら、軸受の内部隙間が大きいと、ウォーム軸が軸方向に変位したときに、軸受の内輪も一緒に軸方向に変位し、軸受の玉が内輪や外輪と衝突して衝突音を発する。一方で、軸受の内部隙間が小さいと、ウォーム軸の変位を阻害してしまう。具体的には、軸受の内部隙間が小さいと、ウォーム軸の反モータ側端部をウォームホールに向けて変位させることができなくなる。これにより、ウォーム軸の歯部が摩耗したときに、ウォーム軸とウォームホイールとの間のバックラッシを詰めることができなくなり、ウォーム軸とウォームホイールとの噛み合い時の衝突による衝突音が生じる。

したがって、軸受のアキシャル内部隙間は、大きすぎず且つ小さすぎない値となるようにする必要があり、軸受に関して厳密な寸法管理が要求される。このような寸法管理は、製造コストの上昇を招いてしまう。
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、騒音の発生を抑制でき、且つコスト安価な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。

上記目的を達成するため、本発明は、第１端部（２２）および第２端部（２３）を含むウォーム軸（２０）と、このウォーム軸に噛み合い転舵機構（２９）に連結されたウォームホイール（２１）と、前記第１端部を中心とする前記ウォーム軸の揺動を許容するように前記第１端部を回転可能に支持する第１軸受（３１）と、前記第２端部を回転可能に支持する第２軸受（３２）と、前記ウォーム軸および前記ウォームホイールの中心間距離（Ｄ１）が近づく方向（Ｂ２）に前記第２軸受を弾性的に付勢する第１弾性部材（３６）と、前記第１端部と電動モータ（１８）の出力軸（２５）とをトルク伝達可能に連結する継手（５０）と、この継手と前記第１端部との間に介在し、前記ウォーム軸を前記第２端部側へ弾性的に付勢する第２弾性部材（６４）と、前記ウォーム軸および前記ウォームホイールを収容するハウジング（７０）と、を備え、前記第１軸受は、軌道溝（３１ｄ）を有する内輪（３１ａ）と、軌道溝（３１ｅ）を有する外輪（３１ｂ）と、各前記軌道溝間に介在する転動体（３１ｃ）と、を含み、前記第２弾性部材は、前記ウォーム軸および前記内輪を介して前記転動体を前記外輪側に弾性的に押圧し、前記外輪は、前記ウォーム軸の軸方向（Ｓ１）に並ぶ一対の端面（７６，７８）を有し、前記ハウジングは、前記一対の端面の一方に対向する対向面（７５）および前記一対の端面の他方に対向する対向面（７７）を有し、前記一対の端面の一方と対応する対向面との間に配置された第３弾性部材（８３）、および前記一対の端面の他方と対応する対向面との間に配置された第４弾性部材（８７）をさらに備えていることを特徴とする電動パワーステアリング装置（１）を提供する（請求項１）。

本発明によれば、第１付勢部材が第２軸受を介してウォーム軸の第２端部を付勢することにより、ウォーム軸をウォームホイールに弾性的に押圧することができる。その結果、ウォーム軸とウォームホイールの噛み合い領域に摩耗が生じても、ウォーム軸とウォームホイールとの間のバックラッシを詰めた状態を維持できる。このため、長期に亘って、ウォーム軸とウォームホイールとの間にがたつき（振動）が生じることを抑制できる。よって、悪路走行時等に、路面から転舵機構等を介してウォームホイールとウォーム軸との噛み合い領域に入力される力としての逆入力が入力された場合に、逆入力に起因してウォームホイールがウォーム軸に対して振動することを抑制できる。したがって、ウォーム軸とウォームホイールとの噛み合い領域におけるラトル音（噛み合いラトル音）の発生を抑制できる。

また、第２付勢部材の付勢力によって第１軸受の内輪が転動体に押圧され、さらに転動体が外輪に押圧されることで、第１軸受に予圧を付与できる。これにより、第１軸受の内部隙間を詰めることができる。よって、第１軸受の内部隙間に起因する転動体と内輪との衝突による衝突音や、転動体と外輪との衝突による衝突音を抑制できる。すなわち、第１軸受のがたつきによるラトル音（軸受ラトル音）の発生を抑制できる。以上より、ウォーム軸の揺動の許容と、軸受ラトル音の低減とを両立するために、第１軸受の内部隙間を適切な値にするという手間のかかる作業が必要ない。すなわち、第１軸受の内部隙間を厳密に管理する必要がなく、製造コストを低減できる。

また、悪路走行時等に、ウォーム軸に、大きな逆入力が振動力として入力した場合には、この大きな逆入力によって、ウォーム軸が第２付勢部材の付勢力に抗して振動する。これにより、第１軸受も軸方向に沿って振動する。しかしながら、第１軸受の外輪の両側に第３弾性部材および第４弾性部材が配置されている。これにより、第３弾性部材および第４弾性部材によって、第１軸受の振動を吸収できる。よって、大きな逆入力が作用したときも、軸受ラトル音を抑制できる。

また、本発明において、前記第２弾性部材が高周波振動しているときの前記第２弾性部材の動的ばね定数（Ｋ２）は、前記第３および第４弾性部材が高周波振動しているときの前記第３および第４弾性部材の動的ばね定数（Ｋ３，Ｋ４）よりも高くされている場合がある（請求項２）。
なお、この場合の高周波振動とは、例えば、周波数が数Ｈｚより大きい振動をいう。

この場合、第２弾性部材の動的ばね定数が比較的高くされている。したがって、転舵機構からウォームホイールを介してウォーム軸に振動力が作用したときに、ウォーム軸および第１軸受が軸方向に安易に振動しないようにできる。これにより、第１軸受が振動することを抑制できるので、第１軸受の軸受ラトル音の発生を抑制できる。また、ウォーム軸が大きな逆入力を受けることにより、ウォーム軸が第２弾性部材の弾性抵抗に抗して軸方向に高周波振動を生じたしたときには、この高周波振動は、第１軸受に伝わる。しかしながら、第３弾性部材および第４弾性部材の動的ばね定数が比較的低くされているので、第１軸受に伝わった振動力は、第３弾性部材および第４弾性部材によって確実に減衰される。その結果、第１軸受の軸受ラトル音の発生を抑制できる。このように、高周波振動時において、第２弾性部材の動的ばね定数を大きく、且つ第３および第４弾性部材のばね定数を小さくすることにより、第１軸受での軸受ラトル音の発生を、より確実に抑制できる。

なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

本発明の一実施形態にかかる電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。 電動モータ、減速機およびその近傍の構成を示す断面図である。 図２の第１軸受の周辺の拡大図である。 第１弾性部材の斜視図である。 図２のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 図２のＶＩ−ＶＩ線に沿う継手の断面図である。 継手の分解斜視図である。 第２弾性部材の動的ばね定数、第３弾性部材の動的ばね定数、および第４弾性部材の動的ばね定数と、振動周波数との関係を示すグラフである。 ウォーム軸の周辺の動作について説明するための主要部の断面図である。

以下には、図面を参照して、本発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる電動パワーステアリング装置１の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結されるステアリングシャフト３と、中間軸４を介してステアリングシャフト３と連結されるピニオン軸５と、ピニオン軸５に形成されたピニオン６に噛み合うラック７を有し、自動車の左右方向に延びる転舵軸としてのラック軸８とを備えている。ピニオン軸５およびラック軸８によって、ラックアンドピニオン機構からなる転舵機構２９が構成されている。

ステアリングシャフト３は、操舵部材２に連なる入力軸９と、中間軸４に連なる出力軸１０とを含んでいる。これら入力軸９および出力軸１０はトーションバー１１を介して同一軸線上で相対回転可能に連結されている。
ラック軸８は、図示しない複数の軸受を介して直線往復運動可能にハウジング１２に支持されている。ラック軸８の両端部は、ハウジング１２の外部へ突出している。ラック軸８の各端部は、それぞれタイロッド１３およびナックルアーム（図示せず）を介して、転舵輪１４に連結されている。

操舵部材２が回転操作されることにより、ステアリングシャフト３が回転する。このステアリングシャフト３の回転は、ピニオン６およびラック７を介してラック軸８の直線往復運動に変換される。これにより、転舵輪１４の転舵が達成される。
操舵部材２に操舵トルクが入力されることにより、トーションバー１１がねじれ、入力軸９および出力軸１０が微小角度、相対回転する。この相対回転変位は、ステアリングシャフト３の近傍に設けられたトルクセンサ１５によって検出される。これにより、操舵部材２に作用するトルクが検出される。トルクセンサ１５の出力信号は、ＥＣＵ１６（Electronic ControlUnit：電子制御ユニット）に与えられる。ＥＣＵ１６は、トルク値や図示しない車速センサから与えられる車速値等に基づいて、駆動回路１７を介して操舵補助用の電動モータ１８を駆動制御する。

電動モータ１８の出力は、減速機１９を介してステアリングシャフト３の出力軸１０に伝達される。出力軸１０に伝達された力は、ピニオン軸５等を介してラック軸８に伝達される。これにより操舵が補助される。
減速機１９は、電動モータ１８により回転駆動される駆動ギヤとしてのウォーム軸２０と、このウォーム軸２０に噛み合う従動ギヤとしてのウォームホイール２１とを備えている。ウォームホイール２１は、ステアリングシャフト３の出力軸１０等を介して転舵機構２９に連結されている。

図２は、電動モータ１８、減速機１９およびその近傍の構成を示す断面図である。図２を参照して、減速機１９は、ハウジング７０に収容されている、また、電動モータ１８は、このハウジング７０に支持されている。ハウジング７０は、ウォーム軸２０を収容する筒状の駆動ギヤ収容ハウジング７１と、ウォームホイール２１を収容する筒状の従動ギヤ収容ハウジング７２とを含んでいる。駆動ギヤ収容ハウジング７１および従動ギヤ収容ハウジング７２は、アルミニウム合金等の金属材料を用いて一体成形されている。

駆動ギヤ収容ハウジング７１の一端部には、環状フランジ部７３が形成されている。環状フランジ部７３は、駆動ギヤ収容ハウジング７１と一体成形されている。環状フランジ部７３には、図示しない固定ねじを用いて、電動モータ１８のモータハウジング１８ａが取り付けられている。電動モータ１８は、このモータハウジング１８ａと、モータハウジング１８ａに回転可能に支持された出力軸１８ｂとを含んでいる。出力軸１８ｂは、駆動ギヤ収容ハウジング７１に向けて出力軸１８ｂから突出している。出力軸１８ｂは、継手５０を介してウォーム軸２０に動力伝達可能に連結されている。

ウォーム軸２０は、第１端部２２と、第２端部２３と、第１端部２２および第２端部２３間に配置され歯部を有する柱状のウォーム２４と、を含んでいる。
第１端部２２は、電動モータ１８の出力軸１８ｂに継手５０を介して動力伝達可能に連結されている。これにより、電動モータ１８の出力が、ウォーム軸２０に伝達される。
ウォームホイール２１は、出力軸１０に一体回転可能に結合された環状の芯金２７と、芯金２７の周囲を取り囲み外周に歯が形成された合成樹脂部材２８とを含んでいる。芯金２７は、例えば合成樹脂部材２８の樹脂成形時に金型内にインサートされる。芯金２７は、ステアリングシャフト３の出力軸１０に、例えば圧入によって嵌め合わされ、連結されている。これにより、ウォームホイール２１は、出力軸１０に対して一体回転可能に且つ軸方向に移動不能となっている。

ウォーム軸２０の第１端部２２には、第１軸受３１が配置されている。また、ウォーム軸２０の第２端部２３には、第２軸受３２が配置されている。第１および第２軸受３１，３２は、例えば、玉軸受等の転がり軸受である。ウォーム軸２０は、第１軸受３１および第２軸受３２等を介して、ハウジング７０の駆動ギヤ収容ハウジング７１に回転可能に支持されている。

ウォーム軸２０は、第１軸受３１を中心に、揺動方向Ａ１に揺動可能である。また、ウォーム軸２０の中心としての中心軸線Ｌ１と、ウォームホイール２１の中心としての中心軸線Ｌ２との間の距離（中心間距離）Ｄ１が近づく方向に、ウォーム軸２０の第２端部２３が弾性的に付勢されている。
これにより、ウォーム軸２０の歯形成部としてのウォーム２４とウォームホイール２１の互いの噛み合い領域２６においてバックラッシが生じることを抑制している。また、ウォーム軸２０を支持する第１軸受３１の内部隙間が詰められており、第１軸受３１の内部でがたつき（振動）が生じることを抑制している。なお、第１軸受３１の内部隙間とは、第１軸受３１の後述する転動体３１ｃと内輪３１ａとが離隔しているときの転動体３１ｃと内輪３１ａとの間の径方向の隙間、および転動体３１ｃと外輪３１ｂとが離隔しているときの転動体３１ｃと外輪３１ｂとの間の径方向の隙間をいう。

第１軸受３１は、内輪３１ａと外輪３１ｂとが軸方向の中心位置を揃えられているときに、内部隙間が生じる構成とされている。
上記した、ウォーム軸２０の揺動のための構成と、ウォーム軸２０をウォームホイール２１に付勢するための構成と、第１軸受３１の内部隙間を詰めるための構成とについて、以下に説明する。

図３は、図２の第１軸受３１の周辺の拡大図である。図３を参照して、第１軸受３１は、ウォーム軸２０が第１軸受３１を中心に揺動方向Ａ１に揺動可能となるように、ウォーム軸２０の第１端部２２を支持している。第１軸受３１は、内輪３１ａと、外輪３１ｂと、転動体３１ｃとを含んでいる。
第１軸受３１の内輪３１ａは、第１端部２２の外周２２ａに嵌め合わされている。この内輪３１ａは、第１端部２２に圧入固定等により固定されており、ウォーム軸２０とは一体回転且つ同行移動可能である。この内輪３１ａの一端面は、第１端部２２とウォーム２４との間の環状の段部２１ａに受けられている。

第１軸受３１の外輪３１ｂは、駆動ギヤ収容ハウジング７１の内周面に形成された第１軸受支持部７１ａに支持されている。この外輪３１ｂと、第１軸受支持部７１ａとは、すきまばめ等によって嵌合されている。外輪３１ｂは、駆動ギヤ収容ハウジング７１に対して、駆動ギヤ収容ハウジング７１の長手方向に相対移動可能とされている。
第１軸受３１の転動体３１ｃは、内輪３１ａの外周面の軌道溝３１ｄと、外輪３１ｂの内周面の軌道溝３１ｅとの間に介在している。第１軸受３１の転動体３１ｃは、玉からなり、曲率半径が一定とされている。第１軸受３１の中心軸線および転動体３１ｃの中心を含む切断面（図２に示す切断面）において、転動体３１ｃの曲率半径Ｒ１は、内輪３１ａの軌道溝３１ｄの曲率半径Ｒ２よりも小さく、且つ、外輪３１ｂの軌道溝３１ｅの曲率半径Ｒ３よりも小さい。

上記の構成により、第１軸受３１の内輪３１ａは、外輪３１ｂに対して揺動方向Ａ１に揺動可能となっている。揺動方向Ａ１は、ウォームホイール２１の中心軸線Ｌ２に沿ってウォーム軸２０を見たときにおける、第１軸受３１を中心とする時計回り方向および反時計回り方向を含む方向である。
図２を参照して、第２軸受３２は、内輪３２ａと、外輪３２ｂと、転動体３２ｃとを含んでいる。第２軸受３２の内輪３２ａは、第２端部２３の外周に嵌め合わされている。この内輪３２ａの一端面は、第２端部２３とウォーム２４との間の環状の段部２１ｂに受けられている。

第２軸受３２の外輪３２ｂは、駆動ギヤ収容ハウジング７１の内周面に形成された第２軸受支持部７１ｂに支持されている。より具体的には、外輪３２ｂは、第１弾性部材３６を介して第２軸受支持部７１ｂに支持されている。これにより、第２軸受３２および第２端部２３は、駆動ギヤ収容ハウジング７１に対して、ウォーム軸２０の中心軸線Ｌ１とウォームホイール２１の中心軸線Ｌ２とが対向する対向方向Ｂ１に相対移動可能とされている。

第２軸受３２の転動体３２ｃは、玉からなり、曲率半径が一定とされている。第２軸受３２の中心軸線および転動体３２ｃの中心を含む切断面（図２に示す切断面）において、第２軸受３２の転動体３２ｃの曲率半径と、内輪３２ａの外周面の軌道溝３２ｄの曲率半径と、外輪３２ｂの内周面の軌道溝３２ｅの曲率半径は、略同じとなっている。
図４は、第１弾性部材３６の斜視図であり、図５は、図２のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。図４および図５を参照して、第１弾性部材３６は、板ばね部材である。この第１弾性部材３６は、例えばステンレス鋼やばね鋼を用いて一体成形されている。

第１弾性部材３６は、第２軸受３２の外輪３２ｂの周囲を取り囲む有端環状の主体部３７と、主体部３７の一対の端部３７ａ，３７ｂによってそれぞれ片持ち状に支持された鉤形（Ｌ字形）状の第１および第２弾性舌片３９，４０と、を含んでいる。
第１弾性舌片３９の基端部３９ａおよび第２弾性舌片４０の基端部４０ａは、それぞれ主体部３７の端部３７ａおよび端部３７ｂに連結されている。

第１および第２弾性舌片３９，４０はそれぞれ、第１部分４１と第２部分４２とを有している。第１部分４１は、主体部３７の対応する端部３７ａ，３７ｂから対向方向Ｂ１の他方Ｂ３に延設されている。第２部分４２は、第１部分４１の端部から延設されており、第１部分４１に対して直交するように延びている。
第１弾性部材３６の軸方向に関する第１および第２弾性舌片３９，４０の幅は、主体部３７の幅よりも狭くされている。第１弾性舌片３９は、主体部３７の軸方向の一端部３７ｃに配置され、第２弾性舌片４０は、軸方向の他端部３７ｄに配置されている。

主体部３７の一端部３７ｃには、複数の弾性突起４５が設けられている。この複数の弾性突起４５は、一端部３７ｃから主体部３７の径方向内方に向けて延びている。各弾性突起４５は、先端側に進むに従い一端部３７ｃから離れるように傾斜して延びている。各弾性突起４５は、主体部３７の周方向に等間隔に配置されている。各弾性突起４５は、駆動ギヤ収容ハウジング７１の端壁７１ｄに受けられている。

図２および図５に示すように、各弾性突起４５は、第２軸受３２の外輪３２ｂの一端面に当接している。第２軸受支持部７１ｂの内周面には、第１凹部４６が形成されている。この第１凹部４６は、第２軸受３２の周方向に対向する一対の内壁面４６ａ，４６ｂと、底部４６ｃとを有している。
第２軸受３２は、第１弾性部材３６を介して、第２軸受支持部７１ｂによって、ウォーム軸２０およびウォームホイール２１の中心間距離Ｄ１が長短する方向（対向方向Ｂ１）に偏倚可能に支持されている。第１弾性部材３６の第１および第２弾性舌片３９，４０は、第２部分４２が第１凹部４６の底部４６ｃに受けられることにより、弾性変形している。この弾性変形による弾性反発力により、第１弾性部材３６は、第２軸受３２を介してウォーム軸２０を対向方向Ｂ１の一方Ｂ２（中心間距離Ｄ１が近づく方向）に弾性的に付勢している。

これにより、ウォーム軸２０は、第１軸受３１（第１端部２２）を中心として、ウォーム軸２０とウォームホイール２１の互いの中心間距離Ｄ１が短くなるように弾性的に付勢されている。その結果、ウォーム軸２０のウォーム２４とウォームホイール２１との間のバックラッシがゼロに保たれている。
また、第２軸受支持部７１ｂには、第１凹部４６と対向方向Ｂ１に対向する第２凹部４７が形成されている。第２凹部４７が形成されていることにより、第１弾性部材３６、第２軸受３２および第２端部２３は、対向方向Ｂ１の一方Ｂ２側への変位が可能となっている。

継手５０は、揺動方向Ａ１へのウォーム軸２０の揺動、すなわち、第１軸受３１を中心とするウォーム軸２０の揺動を許容しつつ、ウォーム軸２０と電動モータ１８の出力軸１８ｂとを動力伝達可能に連結している。
継手５０は、電動モータ１８の出力軸１８ｂに一体回転可能に連結された第１係合部材５１と、減速機１９のウォーム軸２０の第１端部２２に一体回転可能に連結された第２係合部材５２と、第１および第２係合部材５１，５２の間に介在し、第１係合部材５１から第２係合部材５２にトルクを伝達する弾性部材５３とを含んでいる。

図６は、図２のＶＩ−ＶＩ線に沿う継手５０の断面図である。図７は、継手５０の分解斜視図である。図７を参照して、第１係合部材５１は、例えば金属で形成されている。第１係合部材５１は、円筒状の第１主体部５４と、第１主体部５４の一端面に突出形成された複数の第１係合突起５５とを有している。
第１主体部５４は、電動モータ１８の出力軸１８ｂが圧入固定される第１嵌合孔５６を有している。第１係合突起５５は、第１主体部５４の周方向に等間隔に配置されている。

第２係合部材５２は、例えば金属で形成されている。第２係合部材５２は、円柱状の第２主体部５８と、第２主体部５８の一端面から突出形成された複数の第２係合突起５９と、第２主体部５８の他端面５８ｂから突出形成された連結軸部６０とを有している。第２係合突起５９は、第２主体部５８の周方向に等間隔に配置されている。
連結軸部６０は、第２主体部５８よりも小径に形成された円柱状の部分である。連結軸部６０の外周には、スプライン歯等の雄歯部６０ａが全周に亘って形成されている。

図３を参照して、連結軸部６０は、ウォーム軸２０の第１端部２２に形成された雌歯部２２ｂに挿入されている。雌歯部２２ｂは、例えば全周に亘って形成されたスプライン歯を有している。これにより、連結軸部６０は、ウォーム軸２０の第１端部２２に、一体回転可能且つウォーム軸２０の軸方向Ｓ１に相対移動可能となっている。
図７を参照して、弾性部材５３は、例えば合成ゴムや合成樹脂で形成されている。弾性部材５３は、環状の主体部６２と、主体部６２の周面から放射状に延びる複数の係合腕６３とを有している。複数の係合腕６３は、主体部６２の周方向に等間隔に配置されている。

第１係合部材５１、第２係合部材５２および弾性部材５３は、図６に示すように、第１係合突起５５、第２係合突起５９および係合腕６３がそれぞれ噛み合うように組み立てられている。具体的には、第１係合突起５５および第２係合突起５９が、係合腕６３を周方向に挟んで噛み合わされている。
図３を参照して、ウォーム軸２０が第１軸受３１を中心に揺動方向Ａ１に揺動したとき、第２係合部材５２が、第１係合部材５１に対して傾くように変位する。これにより、継手５０は、電動モータ１８の出力軸１８ｂとウォーム軸２０の第１端部２２とをトルク伝達可能に連結しつつ、ウォーム軸２０の揺動方向Ａ１への揺動を許容している。

継手５０とウォーム軸２０の第１端部２２との間には、第２弾性部材６４が配置されている。なお、本実施形態では、第２弾性部材６４は、ウォーム軸２０を取り囲む形状として説明するけれども、これに限定されない。例えば、第２弾性部材６４は、継手５０の第１係合部材５１と第２係合部材５２との間に配置されていてもよい。
第２弾性部材６４は、ウォーム軸２０に静的な荷重を付与することにより、ウォーム軸２０を軸方向Ｓ１の一方Ｓ２（第１端部２２から第２端部２３に向かう方向）側へ弾性的に付勢するために設けられている。第２弾性部材６４は、例えばゴム等を用いて円筒状に形成されており、連結軸部６０を取り囲んでいる。

第２弾性部材６４は、継手５０の第２係合部材５２の第２主体部５８の他端面５８ｂと、ウォーム軸２０の第１端部２２の端面２２ｃとの間に配置されており、これら第２係合部材５２と第１端部２２とによって弾性的に圧縮されている。
図２を参照して、第２弾性部材６４の圧縮による弾性反発力により、ウォーム軸２０が第２端部２３側に弾性的に付勢されている。この弾性反発力は、ウォーム軸２０、第２軸受３２の内輪３２ａ、転動体３２ｃ、外輪３２ｂおよび第１弾性部材３６の順に伝わる。その結果、第２軸受３２に予圧が付与されており、第２軸受３２の内部隙間が詰められている。

また、第２弾性部材６４の弾性反発力は、ウォーム軸２０の第１端部２２を介して、第１軸受３１の内輪３１ａおよび転動体３１ｃに伝わり、転動体３１ｃが外輪３１ｂに弾性的に押圧されている。外輪３１ｂに伝わった第２弾性部材６４の弾性反発力は、後述する第３弾性部材ユニット６５を介して駆動ギヤ収容ハウジング７１に受けられている。
第２弾性部材６４の弾性反発力により、内輪３１ａは、外輪３１ｂに対して、軸方向Ｓ１の一方Ｓ２側に変位しており、内輪３１ａと外輪３１ｂの中心位置が軸方向Ｓ１に関してずれている。これにより、転動体３１ｃが内輪３１ａおよび外輪３１ｂに弾性的に押圧され、第１軸受３１の内部隙間が詰められている。

軸方向Ｓ１に関する第１軸受３１の両側には、弾性部材ユニットが配置されている。具体的には、第１軸受３１に対して軸方向Ｓ１の一方Ｓ２側に、第３弾性部材ユニット６５が配置されている。また、第１軸受３１に対して軸方向Ｓ１の他方Ｓ３側に、第４弾性部材ユニット６６が配置されている。
図３を参照して、駆動ギヤ収容ハウジング７１には、環状の第１対向面７５を有する環状部７１ｅが形成されている。第３弾性部材ユニット６５は、第１対向面７５と、第１軸受３１の外輪３１ｂの一端面７６との間に配置されている。

第３弾性部材ユニット６５は、第２弾性部材６４と協働して、第１軸受３１の内部隙間を詰めるために設けられている。また、第３弾性部材ユニット６５は、軸方向Ｓ１に沿う振動力が第１軸受３１に入力されたときに、第４弾性部材ユニット６６と協働して、第１軸受３１の振動（動的な加振力）を減衰することが可能となっている。
第３弾性部材ユニット６５は、軸方向Ｓ１に並ぶ一対の側板８１，８２と、一対の側板８１，８２の間に配置された第３弾性部材８３とを含んでいる。一対の側板８１，８２は、金属板を用いて形成されている。

一方の側板８１は、環状の側板本体８１ａと、側板本体８１ａの外径部から第１軸受３１の外輪３１ｂに向けて突出するストッパ部８１ｂとを含んでいる。側板本体８１ａは、第１対向面７５に受けられている。第１対向面７５は、第１軸受３１の外輪３１ｂの一端面７６と軸方向Ｓ１に相対向している。
ストッパ部８１ｂは、例えば環状に形成されており、第３弾性部材８３の外周を取り囲んでいる。電動パワーステアリング装置１の初期状態（工場出荷時の状態）のとき、軸方向Ｓ１に関して、ストッパ部８１ｂの長さは、第３弾性部材８３の長さよりも短くされている。ストッパ部８１ｂは、他方の側板８２と軸方向Ｓ１に相対向している。

他方の側板８２は、円環状に形成されている。他方の側板８２は、第１軸受３１の外輪３１ｂの一端面７６に当接して受けられている。
第３弾性部材８３は、ゴム等の弾性部材を用いて環状に形成されている。第３弾性部材８３は、一方の側板８１の側板本体８１ａに例えば加硫接着により接合されている。また、第３弾性部材８３は、他方の側板８２に例えば加硫接着により接合されている。第３弾性部材８３は、一方の側板８１のストッパ部８１ａに対して、第３弾性部材８３の径方向の内方に位置している。第３弾性部材８３は、ハウジング７０の第１対向面７５と、第１軸受３１の外輪３１ｂの一端面７６との間に配置されている。

上記の構成により、第３弾性部材８３の圧縮量が大きくなると、ストッパ部８１ｂが他方の側板８２に当接するようになっている。これにより、第３弾性部材８３が過度に圧縮されることを抑制できる。
第２弾性部材６４の圧縮による弾性反発力は、第３弾性部材ユニット６５に伝わるようになっている。具体的には、第２弾性部材６４の弾性反発力は、ウォーム軸２０の第１端部２２を介して第１軸受３１の内輪３１ａに伝わる。

第１軸受３１の内輪３１ａに伝わった弾性反発力は、転動体３１ｃを軸方向Ｓ１の一方Ｓ２に押圧し、さらに、転動体３１ｃを外輪３１ｂに押圧する。外輪３１ｂに伝わった弾性反発力は、第３弾性部材ユニット６５に伝わる。これにより、初期状態のとき、および車両が平坦な道路を直進走行しているとき、第３弾性部材８３は、弾性的に圧縮されている。また、第１軸受３１の転動体３１ｃと、内輪３１ａおよび外輪３１ｂとの間の内部隙間が詰められている。

駆動ギヤ収容ハウジング７１の一端には、雌ねじ部７１ｆが形成されている。この雌ねじ部７１ｆには、環状のナット部材８４がねじ結合している。ハウジング７０は、一体成形された駆動ギヤ収容ハウジング７１および従動ギヤ収容ハウジング７２と、ナット部材８４とを含んでいる。
ナット部材８４のうち、第１軸受３１と対向する一端面は、第２対向面７７とされている。第２対向面７７は、第１軸受３１の外輪３１ｂの他端面７８と軸方向Ｓ１に相対向している。

第４弾性部材ユニット６６は、これら第２対向面７７と、他端面７８との間に配置されている。第４弾性部材ユニット６６は、軸方向Ｓ１に並ぶ一対の側板８５，８６と、一対の側板８５，８６の間に配置された第４弾性部材８７とを含んでいる。一対の側板８５，８６は、金属板を用いて形成されている。
一方の側板８５は、環状の側板本体８５ａと、側板本体８５ａの外径部から第１軸受３１の外輪３１ｂに向けて突出するストッパ部８５ｂとを含んでいる。側板本体８５ａは、ナット部材８４の第２対向面７７に受けられている。第２対向面７７は、第１軸受３１の外輪３１ｂの他端面７８と軸方向Ｓ１に相対向している。

ストッパ部８５ｂは、例えば環状に形成されており、第４弾性部材８７の外周を取り囲んでいる。電動パワーステアリング装置１が初期状態のとき、軸方向Ｓ１に関して、ストッパ部８５ｂの長さは、第４弾性部材８７の長さよりも短くされている。ストッパ部８５ｂは、他方の側板８６と軸方向Ｓ１に相対向している。
他方の側板８６は、環状に形成されている。他方の側板８６は、第１軸受３１の外輪３１ｂの他端面７８に当接して受けられている。

第４弾性部材８７は、第３弾性部材８３と同様の材料を用いて環状に形成されている。第４弾性部材８７は、一方の側板８５の側板本体８５ａに例えば加硫接着により接合されている。また、第４弾性部材８７は、他方の側板８６に例えば加硫接着により接合されている。第４弾性部材８７は、一方の側板８５のストッパ部８５ｂに対して、第４弾性部材８７の径方向の内方に位置している。第４弾性部材８７は、ハウジング７０の第２対向面７７と、第１軸受３１の外輪３１ｂの他端面７８との間に配置されている。

初期状態のとき、および車両が平坦な道路を直進走行しているとき、第４弾性部材８７は、第１軸受３１の外輪３１ｂの他端面７８を軸方向Ｓ１の一方Ｓ２側に弾性的に付勢している。
第２弾性部材６４が高周波振動しているときの第２弾性部材６４の動的ばね定数Ｋ２は、第３弾性部材８３が高周波振動しているときの第３弾性部材８３の動的ばね定数Ｋ３よりも高く設定されている。第３弾性部材８３の動的ばね定数Ｋ３は、第４弾性部材８７の動的ばね定数Ｋ４と同じとされている。

図８は、第２弾性部材６４の動的ばね定数Ｋ２、第３弾性部材８３の動的ばね定数Ｋ３および第４弾性部材８７の動的ばね定数Ｋ４と、振動周波数ｆとの関係を示すグラフである。図８に示すように、第２弾性部材６４の動的ばね定数Ｋ２は、第２弾性部材６４の振動周波数ｆが大きいほど大きくなるように設定されている。一方、第３弾性部材８３の動的ばね定数Ｋ３は、第３弾性部材８３の振動周波数ｆが大きいほど小さくなるように設定されている。同様に、第４弾性部材８７の動的ばね定数Ｋ４は、第４弾性部材８７の振動周波数ｆが大きいほど小さくなるように設定されている。

振動周波数ｆが所定の振動周波数ｆ１より大きいとき、第２弾性部材６４、第３弾性部材８３および第４弾性部材８７は、それぞれ、高周波振動をしている。このときの第２弾性部材６４の動的ばね定数Ｋ２は、第３弾性部材８３の動的ばね定数Ｋ３よりも高く、且つ、第４弾性部材８７の動的ばね定数Ｋ４よりも高い。
次に、ウォーム軸２０周辺の動作に関して説明する。

図１を参照して、路面の凹凸が激しい悪路等を車両が走行しているとき、路面から転舵輪１４および転舵機構２９等を介して、ウォームホイール２１に力（逆入力）が入力される。図２を参照して、この逆入力は、ウォームホイール２１を、ウォームホイール２１の周方向に高周波振動させるような力として作用する。
このときの逆入力の振動周波数は、高い値となるので、第２弾性部材６４の動的ばね定数Ｋ２は高い。ここで、逆入力の振動の力（荷重値）が比較的小さければ、逆入力によっては、第２弾性部材６４は弾性変形しない。よって、ウォーム軸２０は、軸方向Ｓ１に変位しない。このとき、第２弾性部材６４によって第１軸受３１の内部隙間が詰められた状態が維持されるので、第１軸受３１の内部でがたつき（振動）が生じることが抑制されている。

また、第１弾性部材３６が第２軸受３２を介してウォーム軸２０の第２端部２３を対向方向Ｂ１の一方Ｂ２へ付勢していることにより、ウォーム軸２０とウォームホイール２１との間のバックラッシが詰められている。よって、ウォーム軸２０とウォームホイール２１との間で振動（噛み合いラトル音）は生じない。
一方、逆入力の振動の力（荷重値）が比較的大きいとき、すなわち、逆入力が、第２弾性部材６４の弾性抵抗よりも大きいとき、ウォームホイール２１は、第２弾性部材６４の弾性抵抗に抗して、ウォーム軸２０を軸方向Ｓ１の他方Ｓ３側に変位させる。このとき、図９に示すように、第１軸受３１の内輪３１ａは、ウォーム軸２０とともに軸方向Ｓ１に沿って高周波振動を生じる。

その結果、第１軸受３１に高周波振動が生じる。このとき、第１軸受３１に内部隙間が生じ、第１軸受３１の外輪３１ｂは、ハウジング７０に対して軸方向Ｓ１に高周波振動する動作を生じる。この外輪３１ｂの高周波振動は、第３弾性部材８３および第４弾性部材８７によって減衰される。第３弾性部材８３および第４弾性部材８７は、高周波振動時の動的ばね定数Ｋ３，Ｋ４が低くされているので、外輪３１ｂの高周波振動を確実に緩和する。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１弾性部材３６が第２軸受３２を介してウォーム軸２０の第２端部２３を付勢することにより、ウォーム軸２０をウォームホイール２１に弾性的に押圧することができる。
その結果、ウォーム軸２０とウォームホイール２１との噛み合い領域２６に摩耗が生じても、ウォーム軸２０とウォームホイール２１との間のバックラッシを詰めた状態を維持できる。このため、長期に亘って、ウォーム軸２０とウォームホイール２１との間にがたつき（振動）が生じることを抑制できる。

よって、車両が悪路を走行しているとき等に、路面から転舵機構２９等を介してウォームホイール２１とウォーム軸２０との噛み合い領域２６に入力される力としての逆入力が入力された場合に、逆入力に起因してウォームホイール２１がウォーム軸２０に対して振動することを抑制できる。したがって、ウォーム軸２０とウォームホイール２１との噛み合い領域２６におけるラトル音（噛み合いラトル音）の発生を抑制できる。

また、第２弾性部材６４の付勢によって、第１軸受３１の内輪３１ａが転動体３１ｃに押圧され、さらに転動体３１ｃが外輪３１ｂに押圧されることで、第１軸受３１に予圧を付与できる。これにより、第１軸受３１の内部隙間を詰めることができる。よって、第１軸受３１の内部隙間に起因する転動体３１ｃと内輪３１ａとの衝突による衝突音や、転動体３１ｃと外輪３１ｂとの衝突による衝突音を抑制できる。すなわち、第１軸受３１のがたつきによるラトル音（軸受ラトル音）の発生を抑制できる。

以上より、ウォーム軸２０の揺動の許容と、軸受ラトル音の低減とを両立するために、第１軸受３１の内部隙間を適切な値にするという手間のかかる作業が必要がない。すなわち、第１軸受３１の内部隙間を厳密に管理する必要がなく、製造コストを低減できる。
また、悪路走行時等に、ウォーム軸２０に、大きな逆入力が振動力として入力した場合には、この大きな逆入力によって、ウォーム軸２０が第２弾性部材６４の付勢力に抗して軸方向Ｓ１に振動する。これにより、第１軸受３１も軸方向Ｓ１に沿って高周波振動する。しかしながら、第１軸受３１の外輪３１ｂの両側に第３弾性部材８３および第４弾性部材８７が配置されている。これにより、第３弾性部材８３および第４弾性部材８７によって、第１軸受３１の振動を吸収できる。よって、大きな逆入力が作用したときも、軸受ラトル音を抑制できる。

さらに第２弾性部材６４が高周波振動しているときの動的ばね定数Ｋ２は、第３および第４弾性部材８３，８７が高周波振動しているときの動的ばね定数Ｋ３，Ｋ４よりも高くされている。
これにより、第２弾性部材６４の動的ばね定数Ｋ２が比較的高くされている。したがって、転舵機構２９等からウォームホイール２１を介してウォーム軸２０に振動力が作用したときに、ウォーム軸２０および第１軸受３１が軸方向Ｓ１に安易に振動しないようにできる。これにより、第１軸受３１が振動することを抑制できるので、第１軸受３１の軸受ラトル音の発生を抑制できる。

また、ウォーム軸２０が大きな逆入力を受けることにより、ウォーム軸２０が第２弾性部材６４の弾性抵抗に抗して軸方向Ｓ１に高周波振動を生じたときには、この高周波振動は、第１軸受３１に伝わる。しかしながら、第３弾性部材８３および第４弾性部材８７の動的ばね定数Ｋ３，Ｋ４が比較的低くされているので、第１軸受３１に伝わった振動力は、第３弾性部材８３および第４弾性部材８７によって確実に減衰される。その結果、第１軸受３１の軸受ラトル音の発生を抑制できる。

このように、高周波振動時において、第２弾性部材６４の動的ばね定数Ｋ２を大きく、且つ第３および第４弾性部材のばね定数Ｋ３，Ｋ４を小さくすることにより、第１軸受３１での軸受ラトル音の発生を、より確実に抑制できる。
本発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。

例えば、継手として、第１係合部材５１、第２係合部材５２および弾性部材５３を有する継手５０を用いたけれども、これに限定されない。継手５０に代えて、スプライン継手やセレーション継手等の他の継手を用いてもよい。継手５０に代えてスプライン継手やセレ-ション継手を用いる場合、内周面に雌歯部が形成された筒状部材を、電動モータ１８の出力軸１８ｂに圧入固定するとともに、ウォーム軸２０の第１端部２２の外周面に雄歯部を形成し、雄歯部を上記雌歯部に挿通する。雄歯部と雌歯部との間に適宜隙間を設けておくことで、ウォーム軸２０の揺動方向Ａ１の揺動が許容される。

また、第３弾性部材ユニット６５において、第３弾性部材８３を挟む一対の側板８１，８２を廃止してもよい。同様に、第４弾性部材ユニット６６において、第４弾性部材８７を挟む一対の側板８５，８６を廃止してもよい。
さらに、振動周波数が高くなるほど第２弾性部材６４の動的ばね定数Ｋ２が高くなり、第３および第４弾性部材８３，８７の動的ばね定数Ｋ３，Ｋ４が低くなる構成を説明したけれども、これに限定されない。第２弾性部材６４は、振動数に限らず動的ばね定数Ｋ２が一定でもよい。

また、第３および第４弾性部材８７は、振動数に限らず動的ばね定数Ｋ３，Ｋ４が一定でもよいし、振動周波数が高くなるほど動的ばね定数Ｋ３，Ｋ４が高くなってもよい。要は、第２弾性部材６４、第３弾性部材８３および第４弾性部材８７の何れもが高周波振動しているときに、第２弾性部材６４の動的ばね定数Ｋ２が、第３弾性部材８３の動的ばね定数Ｋ３よりも高く、且つ第４弾性部材８７の動的ばね定数Ｋ４よりも高ければよい。

また、高周波振動時に、動的ばね定数Ｋ２が動的ばね定数Ｋ３，Ｋ４と同じでもよいし、動的ばね定数Ｋ２が動的ばね定数Ｋ３，Ｋ４よりも低くてもよい。

１…電動パワーステアリング装置、１８…電動モータ、１８ｂ…電動モータの出力軸、２０…ウォーム軸、２１…ウォームホイール、２２…（ウォーム軸の）第１端部、２３…（ウォーム軸の）第２端部、２９…転舵機構、３１…第１軸受、３１ａ…（第１軸受の）内輪、３１ｂ…（第１軸受の）外輪、３１ｃ…（第１軸受の）転動体、３１ｄ，３１ｅ…（第１軸受の）軌道溝、３２…第２軸受、３６…第１弾性部材、５０…継手、６４…第２弾性部材、７０…ハウジング、７５，７７…（ハウジングの）対向面、７６，７８…（外輪の）一対の端面、８３…第３弾性部材、８７…第４弾性部材、Ｂ２…中心間距離が近づく方向、Ｄ１…中心間距離、Ｋ２…第２弾性部材の動的ばね定数、Ｋ３…第３弾性部材の動的ばね定数、Ｋ４…第４弾性部材の動的ばね定数、Ｓ１…ウォーム軸の軸方向。

Claims (2)

1. 第１端部および第２端部を含むウォーム軸と、
   このウォーム軸に噛み合い転舵機構に連結されたウォームホイールと、
   前記第１端部を中心とする前記ウォーム軸の揺動を許容するように前記第１端部を回転可能に支持する第１軸受と、
   前記第２端部を回転可能に支持する第２軸受と、
   前記ウォーム軸および前記ウォームホイールの中心間距離が近づく方向に前記第２軸受を弾性的に付勢する第１弾性部材と、
   前記第１端部と電動モータの出力軸とをトルク伝達可能に連結する継手と、
   この継手と前記第１端部との間に介在し、前記ウォーム軸を前記第２端部側へ弾性的に付勢する第２弾性部材と、
   前記ウォーム軸および前記ウォームホイールを収容するハウジングと、を備え、
   前記第１軸受は、軌道溝を有する内輪と、軌道溝を有する外輪と、各前記軌道溝間に介在する転動体と、を含み、
   前記第２弾性部材は、前記ウォーム軸および前記内輪を介して前記転動体を前記外輪側に弾性的に押圧し、
   前記外輪は、前記ウォーム軸の軸方向に並ぶ一対の端面を有し、
   前記ハウジングは、前記一対の端面の一方に対向する対向面および前記一対の端面の他方に対向する対向面を有し、
   前記一対の端面の一方と対応する対向面との間に配置された第３弾性部材、および前記一対の端面の他方と対応する対向面との間に配置された第４弾性部材をさらに備えていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 請求項１において、前記第２弾性部材が高周波振動しているときの前記第２弾性部材の動的ばね定数は、前記第３および第４弾性部材が高周波振動しているときの前記第３および第４弾性部材の動的ばね定数よりも高くされていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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