JP2018115738A - ウォーム減速機 - Google Patents

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瀬川 徹
Toru Segawa
徹 瀬川
晴彦 清田
Haruhiko Kiyota
晴彦 清田
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Abstract

【課題】ホイール歯とウォーム歯との噛合部での歯打ち音の発生をより効果的に抑える事ができる構造を実現する。
【解決手段】内径側ホルダ25の外周面のうち、径方向に関して前記ウォームホイール側と反対側に位置する部分に、外径が周方向一方に向かう程大きくなる内径側カム部31を設け、外径側ホルダ26の内周面のうち、この内径側カム部31に対向する部分に、周方向一方に向かう程内径が大きくなり、且つ、この内径の曲率がこの内径側カム部31の外径の曲率よりも小さい外径側カム部を設ける。そして、捩りコイルばね28の弾力により、前記内径側ホルダ25を前記外径側ホルダ26に対し、周方向他側に向けて回転させる方向に弾性的に押圧する。
【選択図】図8

Description

本発明は、例えば電動式パワーステアリング装置に組み込んで使用するウォーム減速機の改良に関する。
自動車用の操舵装置は、図21に示す様に、ステアリングホイール1の回転がステアリングギヤユニット2の入力軸3に伝達され、この入力軸3の回転に伴って左右1対のタイロッド4、4が押し引きされて、前車輪に舵角が付与される様に構成されている。前記ステアリングホイール1は、ステアリングシャフト5の後端部に支持固定されており、このステアリングシャフト5は、円筒状のステアリングコラム6に軸方向に挿通された状態で、このステアリングコラム6に回転可能に支持されている。又、前記ステアリングシャフト5の前端部は、自在継手7を介して中間シャフト8の後端部に接続され、この中間シャフト8の前端部が、別の自在継手9を介して、前記入力軸3に接続されている。
上述の様な操舵装置で、電動モータ10を補助動力源として前記ステアリングホイール1を操作する為に要する力の低減を図る為の電動アシスト装置を備えた、電動式パワーステアリング装置が、従来から広く知られている。この様な電動式パワーステアリング装置には減速機を組み込むが、この減速機として従来から、大きなリード角を有し、動力の伝達方向に関して可逆性を有するウォーム減速機が、特許文献1に記載される等により従来から知られており、且つ、一般的に使用されている。図22は、この特許文献1に記載された、ウォーム減速機の従来構造の1例を示している。ウォーム減速機11は、ハウジング12と、ウォームホイール13と、ウォーム14とを備える。
このうちのハウジング12は、電動モータ10に対して支持固定されており、ホイール収容部15と、このホイール収容部15に対し捩れの位置に存在してこのホイール収容部15にその軸方向中間部を連続させたウォーム収容部16とを有する。前記ウォームホイール13は、外周面にホイール歯48が設けられており、前記ホイール収容部15の内側に回転自在に支持された、被駆動軸であるステアリングシャフト5(図21参照)の前端寄り部分に、このステアリングシャフト5と同軸に支持固定されている。
前記ウォーム14は、軸方向中間部に設けられたウォーム歯17を前記ウォームホイール13のホイール歯48に噛合させた状態で、このウォーム歯17を挟んだ軸方向2箇所位置を、深溝型玉軸受等の1対の転がり軸受18a、18bにより、前記ウォーム収容部16の内側に回転自在に支持されている。これら1対の転がり軸受18a、18bのうち、前記ウォーム14の先端側の転がり軸受18aは、外輪を、前記ウォーム収容部16の奥端寄り部分の内側に圧入(締り嵌めで内嵌固定)したホルダ19に圧入し、内輪を、前記ウォーム14の先端寄り部分で前記ウォーム歯17から外れた部分に設けた大径部20に、弾性材製のブッシュ21を介して外嵌している。又、前記ウォーム14の基端側の転がり軸受18bは、外輪を、前記ウォーム収容部16の開口部に圧入し、内輪を、前記ウォーム14の基端部に隙間嵌で外嵌している。この様なウォーム14は、基端部(図22の左端部)に、駆動軸である前記電動モータ10の出力軸が接続される。即ち、このウォーム14は、この電動モータ10により回転駆動可能となっている。
上述の様な従来から一般的に使用されているウォーム減速機11の場合、前記ホイール歯48と前記ウォーム歯17との噛合部に、このウォーム減速機11を構成する各部材の寸法誤差や組立誤差等に基づいて、不可避のバックラッシュが存在する。この様なバックラッシュが存在すると、前記ステアリングシャフト5の回転方向を変える際に、前記噛合部で耳障りな歯打ち音が発生する可能性がある。そこで、前記特許文献1に記載された従来構造の1例の場合には、前記基端側の転がり軸受18bの内輪の内周面と、前記ウォーム14の基端部外周面との間に微小隙間を設ける事で、このウォーム14の基端部を前記ウォーム収容部16に対し、若干の揺動変位を可能に支持している。又、このウォーム14の先端寄り部分に設けた大径部20の外周面と、前記ブッシュ21の内周面との間に微小隙間を設けている。更に、前記ウォーム14の先端部に合成樹脂製の予圧パッド22を圧入(締り嵌めで外嵌)し、この予圧パッド22と前記ホルダ19との間に捩りコイルばね23を設けている。そして、この捩りコイルばね23により、前記予圧パッド22を介して、前記ウォーム14の先端部を、前記ホイール歯48と前記ウォーム歯17との噛み合い方向(図22の上下方向)に関して、前記ウォームホイール13側(図22の上側)に向け弾性的に押圧している。この様な特許文献1に記載の構造によれば、前記ホイール歯48と前記ウォーム歯17との間のバックラッシュを抑え、前記歯打ち音の発生を抑える事ができるが、これらホイール歯48とウォーム歯17との噛合部での歯打ち音の発生をより効果的に抑える面からは改良の余地がある。
特許第4381024号公報
本発明は、上述の様な事情に鑑み、ホイール歯とウォーム歯との噛合部での歯打ち音の発生をより効果的に抑える事ができる構造を実現する事を目的としている。
本発明のウォーム減速機は、ハウジングと、ウォームホイールと、ウォームと、軸受と、内径側ホルダと、外径側ホルダと、周方向の弾性付勢部材とを備える。
このうちのウォームホイールは、外周面にホイール歯を有し、前記ハウジングに対し回転可能に支持された被駆動軸にこの被駆動軸と同軸に支持されて、この被駆動軸と共に回転する。
前記ウォームは、軸方向中間部に設けられたウォーム歯を前記ホイール歯に噛合させた状態で、前記被駆動軸に対し捩れの位置に存在する駆動軸に基端部を結合される。
前記軸受は、前記ウォームの先端部に外嵌されている。
前記内径側ホルダは、軸受保持部と、内径側カム部とを有する。このうちの軸受保持部は、前記軸受を内嵌保持する。この内径側カム部は、前記内径側ホルダの外周面のうち、径方向に関して前記ウォームホイール側と反対側に位置する部分に設けられており、外径が周方向一方に向かう程大きくなる。
前記外径側ホルダは、ホルダ保持部と、外径側カム部とを有する。前記ホルダ保持部は、前記内径側ホルダを、前記ウォームの中心軸を中心とする揺動、及び、前記ホイール歯と前記ウォーム歯との噛み合い方向(前記ウォームホイールに対して遠近動する方向)に関する変位を可能に内嵌保持する。前記外径側カム部は、前記ホルダ保持部の内周面のうちで前記内径側カム部に対向する部分に設けられており、内径が周方向一方に向かう程大きくなり、且つ、この内径の曲率が前記内径側カム部の外径の曲率よりも小さい。
前記周方向の弾性付勢部材は、前記内径側ホルダを前記外径側ホルダに対し、周方向他方に回転させる方向に弾性的に付勢する。
尚、前記軸受としては、例えば、内周面に外輪軌道が設けられた外輪と、外周面に内輪軌道が設けられた内輪と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた転動体とを備える転がり軸受を使用する事ができる。前記軸受として転がり軸受を使用する場合、より具体的には、ラジアル玉軸受やラジアルころ軸受、ラジアル円すいころ軸受等を使用する事ができる。或いは、前記軸受として、滑り軸受を使用する事もできる。
上述の様な本発明のウォーム減速機を実施する場合、好ましくは請求項2に記載した発明の様に、前記ホイール歯と前記ウォーム歯との噛合部から前記ウォームに噛み合い反力が加わっていない(このウォーム及び前記ウォームホイールが回転していない)状態で、前記外径側ホルダとの外周面と前記ハウジングの内周面との間部分のうち、径方向に関して前記ウォームホイール側と反対側に位置する部分に径方向の隙間を設ける。
この様な請求項2に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項3に記載した発明の様に、前記外径側ホルダに前記噛み合い方向に関して前記ウォームホイール側に向かう方向の弾力を付与する、径方向の弾力付与部材を設ける。
この様な請求項3に記載した発明を実施する場合、具体的には、例えば請求項4に記載した発明の様に、前記径方向の弾力付与部材を、前記径方向の隙間に設けられた(前記外径側ホルダの外周面と前記ハウジングの内周面との間部分のうち、径方向に関して前記ウォームホイール側と反対側に位置する部分に挟持された)板ばねとする。
この様な請求項4に記載した発明を実施する場合に、具体的には、例えば、前記板ばねの周方向両端部を前記ハウジングの内周面に弾性的に押し付け、周方向中央部を前記外径側ホルダの外周面に弾性的に押し付ける様に構成する事ができる。
上述の様な請求項2〜4に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項5に記載した発明の様に、前記外径側ホルダの外周面と、前記ハウジングの内周面とのうちの一方の周面に凸部を、他方の周面に凹部を、それぞれ設け、これら凸部と凹部とを凹凸係合させる。この様な構成により、前記外径側ホルダを、前記噛み合い方向に関する変位を可能に、且つ、前記ハウジングに対する回転を阻止した状態で、このハウジングに内嵌支持する。
上述の様な本発明のウォーム減速機を実施する場合、具体的には、例えば請求項6に記載した発明の様に、前記周方向の弾性付勢部材を、前記内径側ホルダと前記外径側ホルダとの間に掛け渡された捩りコイルばねとする。
この様な請求項6に記載した発明を実施する場合に、具体的には、例えば、前記捩りコイルばねを、1対の腕部を有するものとし、これら1対の腕部のうち、一方の腕部を前記内径側ホルダの一部に弾性的に押し付け、他方の腕部を前記外径側ホルダの一部に弾性的に押し付ける様に構成する事ができる。
上述の様な本発明のウォーム減速機を実施する場合に好ましくは、請求項7に記載した発明の様に、前記周方向の弾性部材を、前記軸受の軸方向両側部分のうち、前記ウォームホイール側(前記ホイール歯と前記ウォーム歯との噛合部側)に設置する。
上述の様な本発明のウォーム減速機を実施する場合に好ましくは、請求項8に記載した発明の様に、前記ホルダ保持部の内周面と前記内径側ホルダの外周面との当接部(摺接部)を、前記ホイール歯と前記ウォーム歯との噛合部から前記ウォームに加わる噛み合い反力の方向に位置させる。換言すれば、前記ホルダ保持部の内周面と前記内径側ホルダの外周面との当接部と、前記ウォームの中心軸とを結ぶ仮想直線の方向を、前記噛み合い反力の方向と平行にする。
上述の様な本発明のウォーム減速機は、内径側ホルダの外周面のうち、径方向に関してウォームホイール側と反対側に位置する部分に、外径が周方向一方に向かう程大きくなる内径側カム部を設け、外径側ホルダ(のホルダ保持部)の内周面のうち、この内径側カム部に対向する部分に、内径が周方向一方に向かう程大きくなり、且つ、この内径の曲率がこの内径側カム部の外径の曲率よりも小さい外径側カム部を設けている。この様な構成により、周方向の弾性付勢部材が、前記内径側ホルダを前記外径側ホルダに対して周方向他方に回転させる方向に弾性的に付勢する力を、この内径側ホルダを、ホイール歯とウォーム歯との噛み合い方向に関して前記ウォームホイール側に向けて弾性的に付勢する力に変換可能としている。この為、バックラッシュを抑えられると共に、前記ホイール歯と前記ウォーム歯との噛合位置がばらつくのを抑えられる。従って、これらホイール歯とウォーム歯との噛合部での歯打ち音の発生をより効果的に防止する事ができる。
本発明の実施の形態の第1例を示す端面図。 図1のa−a断面図。 内径側ホルダと、外径側ホルダと、ハウジングとを取り出して示す断面図。 これら内径側ホルダと外径側ホルダとをこのハウジングに組み付ける以前の状態で示す、要部拡大斜視図。 前記ハウジングを省略して示す要部拡大斜視図。 同じく、図5とは軸方向に関して反対側から見た状態を示す要部拡大斜視図。 前記内径側ホルダと前記外径側ホルダとを取り出し、ウォームの基端側から見た状態を示す端面図。 構成各部材を分解した状態で示す要部拡大斜視図。 前記内径側ホルダの外周面と前記外径側ホルダの内周面との当接位置について説明する為の断面図。 前記内径側ホルダの外周面及び前記外径側ホルダの内周面の形状の3例を示す断面図。 電動モータを所定方向に回転駆動した場合に、ウォームホイールから前記ウォームに加わる噛み合い反力の方向を説明する為の略断面図(A)と、(A)のb−b断面図(B)。 前記電動モータを前記所定方向とは逆方向に回転駆動した場合に、前記ウォームホイールから前記ウォームに加わる噛み合い反力の方向を説明する為の略断面図(A)と、(A)のc−c断面図(B)。 前記電動モータを両方向に回転駆動した場合に、前記ウォームホイールから前記ウォームに加わる2方向の噛み合い反力の方向を示す、図12の(B)と同様の図。 本発明の実施の形態の第2例を示す、部分切断斜視図。 同じく断面図。 内径側ホルダ、外径側ホルダ、捩りコイルばね及び板ばねを取り出して示す斜視図。 前記外径側ホルダに前記板ばねを取り付ける状態を示す斜視図。 構成各部材を分解した状態で示す要部拡大斜視図。 ハウジングを取り出して示す斜視図。 カバーを外した状態で示す斜視図。 従来構造のステアリング装置の1例を示す部分切断側面図。 図21のd−d拡大断面図。 本発明の実施の形態の第1例の変形例を示す、図1と同様の端面図。
[実施の形態の第1例]
図1〜9は、本発明の実施の形態の第1例を示している。本例のウォーム減速機は、前述の図22に示した従来構造のウォーム減速機11と同様に、ハウジング12aと、ウォームホイール13と、ウォーム14とを備える。このうちのハウジング12aは、ホイール収容部15と、このホイール収容部15に対し捩れの位置に存在してこのホイール収容部15にその軸方向中間部を連続させたウォーム収容部16aとを有する。
前記ウォームホイール13は、外周面にホイール歯48を有し、前記ホイール収容部15の内側に回転自在に支持された、被駆動軸であるステアリングシャフト5(図21参照)の前端寄り部分に、このステアリングシャフト5と同軸に支持固定されている。この様なウォームホイール13として、例えば、金属材料製の円盤状部材の周囲に合成樹脂製の前記ホイール歯48を結合固定したものを使用する事ができる。或いは、前記ウォームホイール13全体を、金属材料又は合成樹脂により構成する事もできる。
前記ウォーム14は、金属材料製で、軸方向中間部に設けられたウォーム歯17をこのホイール歯48に噛合させた状態で、基端部を電動モータ10の出力軸に、トルクの伝達を可能に連結されている。この様なウォーム14は、前記ハウジング12aのウォーム収容部16aに回転自在に支持されている。この為に、このウォーム14のうち、前記ウォーム歯17を挟んだ軸方向2箇所位置に、それぞれが単列深溝型のラジアル玉軸受やラジアルころ軸受、ラジアル円すいころ軸受等である1対の転がり軸受18b、18cを外嵌している。
これら1対の転がり軸受18b、18cのうち、前記ウォーム14の基端側の転がり軸受18b(図22参照)は、前記ウォーム収容部16aに対しこのウォーム14を、若干の揺動変位を可能に支持している。この為に、このウォーム収容部16aの開口部に軸受嵌合部49を設け、この軸受嵌合部49の軸方向片端部(図22の右端部)に軸方向他方に向いたハウジング側段差部50を設けている。そして、前記基端側の転がり軸受18bを構成する外輪51の軸方向片側面を前記ハウジング側段差部50に突き当てると共に、この外輪51の外周面を前記軸受嵌合部49に圧入(締り嵌めで内嵌)している。この状態で、この外輪51の軸方向他側面(図22の左側面)に、前記ウォーム収容部16aの開口部のうち、前記軸受嵌合部49の軸方向他側に隣接する部分に係止した止め輪52の軸方向片側面を突き当てて、前記外輪51の軸方向変位を規制している。又、前記ウォーム14の基端部に小径部53を設け、この小径部53の軸方向片端部に軸方向他方に向いたウォーム側段差部54を設けている。更に、前記基端側の転がり軸受18bを構成する内輪57の軸方向片側面を、皿ばね等の弾性体55を介して前記ウォーム側段差部54に突き当てると共に、前記内輪57の内周面を前記小径部53に隙間嵌で外嵌している。更に、この内輪57の軸方向他側面に、この小径部53の軸方向他端部に螺合したナット56の先端面(軸方向片側面)を、弾性体55を介して突き当てている。換言すれば、前記内輪57は、前記小径部53に隙間嵌で外嵌された状態で、前記ウォーム側段差部54と前記ナット56との間で、1対の弾性体55、55を介して弾性的に挟持されている。この様な構成により、前記基端側の転がり軸受18bは、前記ウォーム収容部16aに対し前記ウォーム14を、若干の揺動変位を可能に支持している。
但し、前記ウォーム収容部16aに対し前記ウォーム14を、揺動可能に支持する為の構造は、本例の構造に限定されるものではない。即ち、例えば、前記基端側の転がり軸受18bの内部すきまを大きくする事で、前記ウォーム14を揺動可能とする事もできる。或いは、このウォーム14の基端部周囲に軸受を設けず、前記電動モータ10の出力軸とこのウォーム14の基端部とを、径方向に弾性変形可能な弾性部材を備えた継手を介して連結する事により、前記ウォーム14を揺動可能としても良い。
一方、前記1対の転がり軸受18b、18cのうち、前記ウォーム14の先端側の転がり軸受18cはこのウォーム14の先端部(図2の左端部)を、前記ウォーム収容部16a内に、回転及び前記ウォームホイール13に対する若干の遠近動を可能に支持している。具体的には、前記先端側の転がり軸受18cを構成する内輪を、前記ウォーム14の先端部に締り嵌めで外嵌固定している。但し、この先端側の転がり軸受18cの内輪を、このウォーム14の先端部に、径方向にがたつかない程度に緩く外嵌しても良い。又、前記先端側の転がり軸受18cの外輪と、前記ウォーム収容部16aの内周面に設けられた保持凹部24との間に、内径側ホルダ25と、外径側ホルダ26と、径方向の弾力付与部材である板ばね27と、周方向の弾性付勢部材である捩りコイルばね28とを設けている。
前記内径側ホルダ25は、合成樹脂製、又は、アルミニウム系合金若しくはマグネシウム系合金等の軽合金製で、全体を略円筒状に構成されている。この様な内径側ホルダ25は、円筒状のホルダ本体29の内周面に、前記先端側の転がり軸受18cを構成する外輪を内嵌保持する為の軸受保持部30を設けている。この軸受保持部30の内径は、前記先端側の転がり軸受18cの外輪の外径よりも僅かに小さくして、この先端側の転がり軸受18cの外輪を、前記軸受保持部30に締り嵌めで内嵌している。但し、この軸受保持部30の内径を、この先端側の転がり軸受18cの外輪の外径と同じか、僅かに小さくして、この軸受保持部30に対しこの先端側の転がり軸受18cの外輪を、径方向にがたつかない程度に緩く内嵌保持する様に構成しても良い。
前記ホルダ本体29の外周面のうち、径方向に関して前記ウォームホイール13側と反対側(図1、3、7、9の上側)に位置する部分に、外径が周方向一方(図1、3、7、9の時計方向前方)に向かう程大きくなる内径側カム部31を設けている。換言すれば、前記ホルダ本体29のうち、径方向に関して前記ウォームホイール13側と反対側の半部(図1、3、7、9の上半部)の肉厚(径方向厚さ)を、周方向他端部(図1の時計方向後端部)から周方向一端寄り部分に向かうに従って大きくして、当該部分の外周面を前記内径側カム部31としている。尚、本例では、この内径側カム部31を、単一部分円筒面としているが、この内径側カム部31を、曲率半径が互いに異なる複数の曲面同士を滑らかに連続させた複合曲面とする事もできる。
又、前記ホルダ本体29の外周面のうち、前記内径側カム部31の周方向他側に隣接する部分に、径方向外方に突出する凸部32を設けて、この凸部32の軸方向片側面(図2の左側面)に軸方向に突出する変位側ピン部33を設けている。
前記外径側ホルダ26は、合成樹脂製、又は、アルミニウム系合金若しくはマグネシウム系合金等の軽合金製で、略円筒状の外径側筒部34と、側板部35と、内径側筒部36と、1対の突片部37a、37bを備える。このうちの外径側筒部34は、略円筒状で、内径側に、前記内径側ホルダ25を、前記ウォーム14の中心軸を中心とする揺動、及び、前記ホイール歯48と前記ウォーム歯17との噛み合い方向(図1、3、7、9の上下方向)に関する変位を可能に内嵌保持する為のホルダ保持部38を設けている。このホルダ保持部38の内周面のうち、前記内径側カム部31に対向する部分に、内径が周方向一方に向かう程大きくなり、且つ、この内径の曲率が前記内径側カム部31の外径の曲率よりも小さい外径側カム部39を設けている。換言すれば、前記外径側筒部34のうち、径方向に関して前記ウォームホイール13側と反対側半部の肉厚を、周方向他端部から周方向一端寄り部分に向かうに従って小さくして、当該部分の内周面を前記外径側カム部39としている。尚、本例では、この外径側カム部39を、単一部分円筒面としているが、曲率半径が互いに異なる複数の曲面同士を滑らかに連続させた複合曲面とする事もできる。
又、前記ホルダ保持部38の内周面のうち、この外径側カム部39の周方向他側に隣接する部分に、径方向外方に凹んだ凹部40を、周方向に伸長する状態で設けている。この凹部40は、前記内径側ホルダ25を前記ホルダ保持部38の内側に内嵌保持した状態で前記凸部32を位置させて、この内径側ホルダ25が前記ウォーム14の中心軸を中心に揺動するのを可能にする為の部分である。又、前記ホルダ保持部38の内周面のうち、前記外径側カム部39及び前記凹部40から外れた部分は、軸方向から見た形状を、前記噛み合い方向に伸長する略楕円形としている。この様な構成により、前記ホルダ保持部38は前記内径側ホルダ25を、前記凸部32が前記凹部40内を移動できる範囲で、前記ウォーム14の中心軸を中心とする揺動を可能に、且つ、前記噛み合い方向に関する変位を可能に内嵌保持している。
又、本例の場合、図9に示す様に、前記ホルダ保持部38の内周面と、前記内径側ホルダ25の外周面との当接部(摺接部)を、前記外径側ホルダ26に対するこの内径側ホルダ25の周方向位置にかかわらず、前記ホイール歯48と前記ウォーム歯17との噛合部から前記ウォーム14に加わる噛み合い反力fr1、fr2の方向に位置する様にしている。換言すれば、前記ホルダ保持部38の内周面と前記内径側ホルダ25の外周面との当接部と、前記ウォーム14の中心軸とを結ぶ仮想直線の方向を、前記噛み合い反力fr1、fr2の方向と平行にしている。即ち、前記内径側カム部31を周方向略中央位置で、前記外径側カム部39に当接させると共に、前記内径側ホルダ25のうち、径方向に関して前記ウォームホイール13側と反対側半部外周面の周方向一端寄り部分を、前記ホルダ保持部38の内周面に当接させている。
又、前記噛み合い反力fr1、fr2の方向に直交する仮想直線β、βと、前記内径側ホルダ25の外周面との当接部における、前記ホルダ保持部38の内周面の接線γ、γとの間隔が、前記内径側ホルダ25の回転方向前側に向かう程広くなる様にしている。即ち、前記ウォームホイール13を一方向に回転する場合に、前記ウォーム14の先端部に加わる噛み合い反力fr1の方向に直交する仮想直線βと、前記内径側カム部31との当接部における、前記外径側カム部39の接線γとの間隔が、周方向他方(図9の左下)に向かう程広くなる様にしている。一方、前記ウォームホイール13を他方向に回転する場合に、前記ウォーム14の先端部に加わる噛み合い反力fr2の方向に直交する仮想直線βと、前記内径側ホルダ25との当接部における、前記ホルダ保持部38の内周面の接線γとの間隔が、周方向一方(図9の右下)に向かう程広くなる様にしている。具体的には、前記仮想直線β、βと、前記接線γ、γとの成す角度θ、θが、5°〜30°程度になる様に、前記内径側ホルダ25及び前記外径側ホルダ26の形状を規制している。
尚、本例の場合、前記ホルダ保持部38の内周面及び前記内径側ホルダ25の外周面の軸方向に関する断面形状(母線形状)を、図10の(A)に示す様に、直線状としている。但し、図10の(B)に示す様に、前記内径側ホルダ25の外周面の母線形状を、軸方向中間部が径方向外方に向けて突出する方向に湾曲した部分円弧形とし、前記ホルダ保持部38の内周面と前記内径側ホルダ25の外周面との摺動摩擦を減らす事もできる。更に、図10の(C)に示す様に、前記内径側ホルダ25の外周面の母線形状を、軸方向中間部が径方向外方に向けて突出する方向に湾曲した部分円弧形とすると共に、前記ホルダ保持部38の内周面の母線形状を、軸方向中間部が径方向内方に凹む方向に湾曲した部分円弧形としても良い。前記ホルダ保持部38の内周面及び前記内径側ホルダ25の外周面の母線形状を、図10の(C)に示す様な形状にすれば、この内径側ホルダ25と前記外径側ホルダ26とを軸方向に相対変位し難くできる。
又、前記外径側筒部34の外周面のうちの周方向1箇所位置に、径方向外方に突出した係合凸部41を設けている。
前記側板部35は、略円輪状で、前記外径側筒部34の軸方向片側縁から径方向内方に折れ曲がった状態で設けられている。この様な側板部35の外径寄り部分の周方向1箇所位置(前記凹部40と整合する部分)に、前記内径側ホルダ25の変位側ピン部33を挿通する為の部分円弧形の透孔42を設けている。そして、この内径側ホルダ25を前記ホルダ保持部38内に内嵌保持した状態で、前記変位側ピン部33の先端部を、前記透孔42を通じて前記側板部35の軸方向片側面から突出させている。
前記内径側筒部36は、略円筒状で、前記側板部35の内周縁から軸方向片側に折れ曲がった状態で設けられている。この様な内径側筒部36の外周面のうち、周方向に関する位相が前記噛合部と一致する部分に、径方向外方に突出する位置決め用凸部43を設けている。
前記1対の突片部37a、37bは、前記側板部35の軸方向片側面外周縁部のうち、前記噛み合い方向に関する反対側2箇所位置から軸方向片側に突出する状態で設けられている。換言すれば、前記側板部35の軸方向片側面外周縁部に軸方向片側に突出する状態で円筒部を設け、この円筒部のうち、前記噛み合い方向に直交する方向に関する反対側2箇所位置に切り欠き部を設ける事で、前記1対の突片部37a、37bを設けている。この様な1対の突片部37a、37bのうち、一方(図1の上側)の突片部37aの外周面の外径は、前記外径側筒部34の外径よりも、前記板ばね27の厚さ分以上小さくしている。一方、前記1対の突片部37a、37bのうち、他方(図1の下側)の突片部37bの外径は、前記外径側筒部34の外径と同じにしている。即ち、この他方の突片部37bの外周面と、この外径側筒部34の外周面とを同一円筒面上に位置させている。又、この他方の突片部37bの周方向他端部に、径方向内方に折れ曲がった台座部44を設けている。
この様な外径側ホルダ26は、前記ウォーム収容部16aの保持凹部24に、前記噛み合い方向及びこの噛み合い方向と直交する方向に関する変位を可能に、且つ、前記ウォーム収容部16aに対する回転を実質的に(前記噛み合い方向及びこの噛み合い方向に直交する方向に関する変位を阻害しない程度に)阻止した状態で内嵌されている。この為に、前記外径側ホルダ26の外周面と前記保持凹部24の内周面との間部分のうちで、前記噛み合い方向と直交する方向に関する両側部分と、この噛み合い方向に関して少なくとも前記ウォームホイール13側と反対側に位置する部分とに、前記ウォーム減速機の運転時に前記ウォーム14に加わる噛み合い反力に基づいて前記外径側ホルダ26が変位する事を許容する為の隙間を設けている。この様な隙間のうち、前記噛み合い方向に関して前記ウォームホイール13側と反対側に位置する部分が、特許請求の範囲に記載した径方向の隙間に相当する。具体的には、前記保持凹部24を軸方向から見た形状を、長径が前記噛み合い方向に、短径がこの噛み合い方向と直交する方向に、それぞれ一致する楕円形或いは長円形とし、この短径を、前記外径側ホルダ26(のうち、前記係合凸部41から外れた部分)の外周面の外径よりも大きくしている。但し、前記保持凹部24を軸方向から見た形状を、内径が前記外径側ホルダ26(のうち、前記係合凸部41から外れた部分)の外周面の外径よりも大きい円形とする事もできる。又、前記保持凹部24の周方向1箇所位置に径方向外方に凹んだ係合凹部45を設け、この係合凹部45と、前記外径側ホルダ26の係合凸部41とを緩く係合させて、前記ウォーム収容部16aに対するこの外径側ホルダ26の回転を実質的に阻止している。
前記板ばね27は、弾性を有する金属板を部分円筒状に湾曲させて成り、前記保持凹部24と、前記一方の突片部37aの外周面との間に、弾性変形させた(前記先端側の転がり軸受18cの径方向に関して弾性的に圧縮された)状態で挟持されている。具体的には、前記板ばね27のうち、周方向両端部を前記保持凹部24の内周面に弾性的に押し付け、周方向中央部を前記一方の突片部37の外周面に弾性的に押し付けている。従って、後述する様に、前記噛合部から前記ウォーム14に加わる噛み合い反力に基づいて、このウォーム14の先端部が前記噛み合い方向に関して前記ウォームホイール13から離れる方向に変位すると、前記板ばね27により、前記ウォーム14の先端部に対し、このウォーム14の先端部を前記噛み合い方向に関して前記ウォームホイール13側に向けて弾性的に押圧する力(弾力)が付与される。尚、この様な板ばね27のばね定数は、十分に小さく設定している。
又、本例のウォーム減速機は、前記保持凹部24に対する前記外径側ホルダ26の組み付け位置を調整する事により、前記噛合部から前記ウォーム14に噛み合い反力が加わっていない(前記電動モータ10を回転駆動していない)状態で、前記外径側ホルダ26の外周面と前記保持凹部24の内周面とを、周方向に関する位相が前記噛合部と一致する部分(図1、3の下端部)で当接させている。
前記捩りコイルばね28は、金属線を曲げ成形して成り、コイル部46と、1対の腕部47a、47bとを備える。このうちのコイル部46に、前記外径側ホルダ26の内径側筒部36を挿通している。又、前記1対の腕部47a、47bのうちの一方の腕部47aを、前記内径側ホルダ25の変位側ピン部33の周方向一側面に押し付け、他方の腕部47bを、前記他方の突片部37bの台座部44の周方向他側面に押し付けている。そして、前記一方の腕部47aにより、前記変位側ピン部33が周方向他方に向けて弾性的に押圧されると、前記内径側ホルダ25が前記外径側ホルダ26に対し、周方向他方に回転する方向に弾性的に付勢される。この内径側ホルダ25をこの外径側ホルダ26に対し、周方向他方に回転させる方向の弾性力は、この内径側ホルダ25の内径側カム部31と、前記外径側ホルダ26の外径側カム部39との係合により、この内径側ホルダ25、延いては前記ウォーム14の先端部を、径方向に関して前記ウォームホイール13側に向けて弾性的に押圧する力に変換される。即ち、前記内径側ホルダ25が前記外径側ホルダ26に対し、周方向他方に回転し、前記内径側カム部31の外径が大きな部分と、前記外径側カム部39の内径が小さな部分とが当接すると、前記内径側ホルダ25が前記噛み合い方向に関して前記ウォームホイール13側に押圧される。尚、前記捩りコイルばね28が弾力を発揮した状態では、前記内径側筒部36の位置決め用凸部43の先端部が、前記コイル部46の内周面と当接する。換言すれば、前記内径側筒部36に前記位置決め用凸部43を設けて、この内径側筒部36の外周面と前記コイル部46の内周面との当接部の位置決めを図っている。
尚、本例の場合、前記噛合部における噛み合い抵抗が過度に大きくなる事がない様に、前記捩りコイルばね28の弾力を調整して、この捩りコイルばね28の弾力に基づき、前記ウォーム14の先端部を、前記噛み合い方向に関して前記ウォームホイール13側に向けて弾性的に押圧する力を十分小さくしている。
上述の様な本例のウォーム減速機は、前記内径側ホルダ25の外周面のうち、径方向に関して前記ウォームホイール13側と反対側に位置する部分に、外径が周方向一方に向かう程大きくなる内径側カム部31を設け、前記外径側ホルダ26の内周面のうち、この内径側カム部31に対向する部分に、周方向一方に向かう程内径が大きくなり、且つ、この内径の曲率がこの内径側カム部31の外径の曲率よりも小さい外径側カム部39を設けている。この様な構成を採用する事で、前記捩りコイルばね28が、前記内径側ホルダ25を前記外径側ホルダ26に対し、周方向他側に向けて回転させる方向に弾性的に付勢する力を、前記内径側ホルダ25、延いては前記ウォーム14の先端部を、前記噛み合い方向に関して前記ウォームホイール13側に向けて弾性的に付勢する力に変換可能としている。従って、前記噛合部でのバックラッシュを抑えられると共に、前記ウォーム減速機を構成する各部材の寸法誤差や組立誤差、前記ホイール歯48や前記ウォーム歯17の歯面の摩耗等にかかわらず、これらホイール歯48とウォーム歯17との噛合位置がばらつくのを抑えられる。即ち、前記各部材に寸法誤差や組立誤差が生じたり、前記ホイール歯48や前記ウォーム歯17の歯面が摩耗すると、前記捩りコイルばね28の弾力に基づいて、前記内径側ホルダ25が前記噛み合い方向に変位して、前記ホイール歯48と前記ウォーム歯17との噛合位置のずれが補正される。この為、本例のウォーム減速機は、前記各部材の寸法精度や組立精度を特に高くしなくても、前記噛み合い位置がばらつくのを抑える事ができる(寸法誤差や組立誤差を効果的に吸収できる)と共に、前記ホイール歯48の歯面が摩耗した場合でもこの噛み合い位置のばらつきを防止する事ができる。この結果、前記噛合部での歯打ち音の発生をより効果的に防止する事ができる。
これに対し、前述の図22に示した特許文献1に記載された従来構造の場合、捩りコイルばね23により、ウォーム14の先端部を、噛み合い方向に関してウォームホイール13側に弾性的に押圧する力を適切な大きさに調節する為には、ウォーム減速機11を構成する各部材の寸法精度及び組立精度を十分に確保する必要があり、このウォーム減速機11の製造コストが増大する可能性がある。即ち、このウォーム減速機11は、ハウジング12のウォーム収容部16の内側にホルダ19を圧入し、このホルダ19に、先端側の転がり軸受18aの外輪を圧入している。又、この先端側の転がり軸受18aの内輪をブッシュ21に隙間なく外嵌し、このブッシュ21を、ウォーム14の大径部20に微小隙間(径方向の隙間)を介して外嵌している。そして、このウォーム14の先端部に圧入した予圧パッド22と、前記ホルダ19との間に捩りコイルばね23を設け、この捩りコイルばね23により、前記ウォーム14の先端部を、噛み合い方向に関して前記ウォームホイール13側に弾性的に押圧する事で、バックラッシュを抑えている。従って、前記各部材の寸法誤差や組立誤差により、前記微小隙間の径方向寸法がばらつくと、前記ウォーム14の先端部を前記ウォームホイール13側に弾性的に押圧する力を適切な大きさに調節できなくなる可能性がある。
又、本例のウォーム減速機は、前記外径側ホルダ26の外周面と前記保持凹部24の内周面との間部分のうちで、前記噛み合い方向と直交する方向に関する両側部分と、この噛み合い方向に関して少なくとも前記ウォームホイール13側と反対側に位置する部分とに、前記ウォーム減速機の運転時に前記ウォーム14に加わる噛み合い反力に基づいて前記外径側ホルダ26が変位する事を許容する為の隙間を設けている。従って、前記ウォーム減速機の運転時に、前記噛合部から前記ウォーム14に噛み合い反力が加わると、前記隙間(のうち、前記噛み合い方向に関して前記ウォームホイール13側と反対側に位置する部分)の存在に基づき、前記ウォーム14の先端部が、前記板ばね27を弾性的に押し潰しつつ、前記噛み合い方向に関して前記ウォームホイール13側と反対側(このウォームホイール13から離れる方向)に変位する。これにより、前記ホイール歯48と前記ウォーム歯17との噛合状態を適正に維持する事ができる。更に、本例の場合には、前記一方の突片部37aの外周面と、前記保持凹部24の内周面との間に、前記板ばね27を挟持している。この為、前記ウォーム減速機の運転を停止し、前記噛合部から前記ウォーム14に前記噛み合い反力が加わらなくなると、前記板ばね27により、このウォーム14が前記噛み合い方向に関して前記ウォームホイール13側に押圧され、このウォーム14が元の位置に戻る(前記外径側ホルダ26の外周面と前記保持凹部24の内周面とが、周方向に関する位相が前記噛合部と一致する部分で当接する)。従って、前記隙間のうち、前記噛み合い方向に関して前記ウォームホイール13側と反対側に位置する部分を、長期間に亙って維持する事ができる。
尚、前記ウォーム14の先端部が前記噛み合い方向に変位可能な量は、前記一方の突片部37aの外周面と、前記保持凹部24の内周面との間の隙間のうち、前記噛み合い方向に関して前記ウォームホイール13側と反対側に位置する部分の径方向寸法に依存する。この径方向寸法の管理(調整)は、前述の図22に示した従来構造の様に、大径部20の外周面とブッシュ21の内周面との間に全周に亙って設けられた微小隙間の大きさを管理する場合に比べて、比較的容易に行う事ができる。即ち、前記従来構造の場合、ウォーム14や前記ウォームホイール13の寸法誤差や組立誤差に基づいて、ホイール歯48とウォーム歯17との噛み合い位置がばらついたり、ハウジング12に対するホルダ19の組み付け誤差が大きくなると、前記微小隙間のうち、噛み合い方向に関して前記ウォームホイール13側と反対側に位置する部分の径方向寸法が確保し難くなる可能性がある。これに対し、本例の場合、前記隙間のうち、前記噛み合い方向に関して前記ウォームホイール13側と反対側に位置する部分の径方向寸法の確保は、前記保持凹部24に対する前記外径側ホルダ26の組み付け位置を調整する事により図れる。従って、前記ウォーム14の先端部が前記噛み合い方向に変位可能な量の確保を比較的に容易に図る事ができ、前記ウォーム減速機の製造コストの上昇を抑える事ができる。
又、本例のウォーム減速機は、前記板ばね27のばね定数を十分に小さくしている。従って、前記ウォームホイール13や前記ウォーム14の回転速度、前記噛合部で伝達されるトルクの大きさ、前記ハウジング12a内の温度変化に伴う、前記ウォームホイール13と前記ウォーム14との中心軸同士の距離の変化にかかわらず、前記噛合部における噛み合い抵抗の変化を小さくする事ができる。
尚、本例のウォーム減速機は、前記噛み合い反力fr1、fr2の方向に直交する仮想直線β、βと、前記内径側ホルダ25の外周面との当接部における、前記ホルダ保持部38の内周面の接線γ、γとの間隔が、前記内径側ホルダ25の回転方向前側に向かう程広くなる様にしている。この為、前記ウォーム14の先端部を、前記噛み合い方向に関して前記ウォームホイール13側に向けて弾性的に押圧する力のうち、前記捩りコイルばね28の弾力に基づく力を、前記板ばね27の弾力に基づく力よりも小さくしているにもかかわらず、前記噛み合い反力fr1、fr2よって、前記内径側ホルダ25が前記外径側ホルダ26に対し周方向一方に回転させられるのを防止できる。要するに、前記噛み合い反力fr1、fr2に基づく、前記噛み合い距離変化を、前記板ばね27の弾性変形のみにより吸収して、この距離変化により、前記捩りコイルばね28が弾性変形しない様にできる。
又、本例の場合、前記内径側ホルダ25の外周面に前記内径側カム部31を設けると共に、前記ホルダ保持部38の内周面に前記外径側カム部39を設けている為、前記内径側ホルダ25の外周面とこのホルダ保持部38の内周面とを、前記噛合部と前記ウォーム14の中心軸とを含む仮想平面α(図1参照)を挟む両側2箇所位置で当接(摺接)させられる。特に、本例のウォーム減速機は、前記ホルダ保持部38の内周面と、前記内径側ホルダ25の外周面との当接部(摺接)を、前記噛合部から前記ウォーム14に加わる噛み合い反力fr1、fr2の方向に位置する様にしている。従って、このウォーム14の回転方向にかかわらず、前記噛み合い反力fr1、fr2を、前記外径側ホルダ26に確実に伝達して、この噛み合い反力fr1、fr2を、この外径側ホルダ26及び前記板ばね27を介して前記ハウジング12aにより、より効果的に支承する事ができる。尚、前記噛合部から前記ウォーム14に加わる噛み合い反力には、前記噛み合い方向の成分だけでなく、この噛み合い方向に直角な方向の成分も含まれている。この点について、以下、図11〜13を参照しつつ説明する。
ウォーム14のウォーム歯17は、このウォーム14の軸方向中間部の外周面に螺旋状に(周方向に対して傾斜した状態で)形成されている。この為、前記ウォーム14を回転駆動して、このウォーム14からウォームホイール13に駆動力を伝達すると、このウォームホイール13からこのウォーム14に、図11、12のx、y、zの3方向の成分を含む噛み合い反力が加わる。図11に示す場合と図12に示す場合とでは、このウォーム14に付与する駆動力の大きさは互いに同じであるが、この駆動力の作用方向(このウォーム14の回転方向)は互いに逆になっている。この為、前記ウォームホイール13は、図11に示す場合と図12に示す場合とで、互いに逆方向に回転する。前記ウォーム14を回転駆動すると、前記ウォームホイール13と前記ウォーム歯17との噛合部に、このウォームホイール13から前記ウォーム14に対して、それぞれが図11、12のx、y、zの3方向の成分である、Fx、Fy、Fzの分力を有する見かけ上の噛み合い反力が加
わる。これら分力Fx、Fy、Fzのうち、Fx、Fzは、図11に示す様に前記ウォームホ
イール13が一方向{図11(A)に矢印イで示す方向}に回転する場合と、図12に示す様にこのウォームホイール13が他方向{図12(A)に矢印ロで示す方向}に回転する場合とで、互いに逆方向になる。
一方、前記噛合部と前記ウォーム14の揺動中心(前記基端側の転がり軸受18bと軸方向に関する位相が位置)oとの、このウォーム14の径方向に関する距離をd14とした場合に、d14・Fxなる大きさのモーメントMが、このウォーム14に作用する。こ
の為、前記噛合部と前記揺動中心oとの、このウォーム14の軸方向に関する距離をL14とした場合に、前記モーメントMに基づくM/L14の大きさの力Frが、このウォー
ム14の径方向(図11の上方向、図12の下方向)に作用する。この力Frの作用方向
は、図11に示す場合と図12に示す場合とで、互いに逆方向になる。この為、前記噛合部で前記ウォームホイール13から前記ウォーム14に作用する、モーメントMを考慮したy方向の実際の力Fy´の大きさは、前記ウォームホイール13が、図11に示す、一
方向に回転する場合に小さくなり(Fy´=Fy−Frとなり)、図12に示す、他方向に
回転する場合に大きくなる(Fy´=Fy+Frとなる)。従って、前記噛合部に作用する
、実際のy、z方向の噛み合い分力の合力F´は、前記ウォームホイール13が一方向に回転する場合に、図13に矢印ハで示す様に小さくなり、前記ウォームホイール13が他方向に回転する場合に、同図に矢印ニで示す様に大きくなる。そして、この合力F´の方向を見れば分かる様に、前記ウォームホイール13が何れの方向に回転する場合でも、前記噛合部から前記ウォーム14に加わる噛み合い反力には、前記ウォームホイール13と前記ウォーム歯17との噛み合い方向(図11〜12の上下方向)及び前記ウォーム14の軸方向に対して直角な方向{図11(A)及び図12(A)の表裏方向、図11(B)、図12(B)及び図13の左右方向}に関する成分が含まれている事が分かる。
尚、前記ウォームホイール13が一方向に回転する場合に、前記噛合部から前記ウォーム14に加わる噛み合い反力のうち、このウォーム14の中心軸に直交する仮想平面内に於ける分力は、例えば、前記噛み合い方向及びこのウォーム14の軸方向に対して直交する方向に対し、図9の反時計方向に90°〜135°(図9の例では、約135°)の方向に作用する。一方、前記ウォームホイール13が他方向に回転する場合には、前記噛合部から前記ウォーム14に加わる噛み合い反力のうち、このウォーム14の中心軸に直交する仮想平面内に於ける分力は、例えば、前記噛み合い方向及びこのウォーム14の軸方向に対して直交する方向に対し、図9の反時計方向に0°〜45°(図9の例では、約0°)の方向に作用する。
本例のウォーム減速機は、前記内径側カム部31を周方向略中央位置で、前記外径側カム部39に当接させると共に、前記内径側ホルダ25のうち、径方向に関して前記噛合部側と反対側半部外周面の周方向一端寄り部分を、前記ホルダ保持部38の内周面に当接させている。従って、前記ウォーム14の回転方向にかかわらず、前記噛合部からこのウォーム14に加わる噛み合い反力を、前記外径側ホルダ26に確実に伝達して、この噛み合い反力を前記ハウジング12aにより、より効果的に支承する事ができる。
更に、本例のウォーム減速機は、前記噛合部から前記ウォーム14に噛み合い反力が加わっていない状態で、前記外径側ホルダ26の外周面のうち、周方向に関する位相が前記噛合部と一致する部分を、前記保持凹部24の内周面に当接させ、更に、この保持凹部24と、前記一方の突片部37aの外周面との間に前記板ばね27を挟持している。これにより、前記電動モータ10の出力軸の回転方向が変わる際に、前記ウォーム14の先端部が前記噛み合い方向と直角な方向に変位するのを(、前述の特許文献1に記載した構造と比較して)小さく抑える事ができて、前記噛合部での歯打ち音の発生をより確実に抑える事ができる。
上述の様な本例のウォーム減速機を組み立てる際には、先ず、前記ウォーム14の基端部を、前記ハウジング12aのウォーム収容部16a内に、前記基端側の転がり軸受18により、回転及び若干の揺動を可能に支持する。次に、前記外径側ホルダ26内に前記内径側ホルダ25を内嵌保持し、前記捩りコイルばね28のコイル部46をこの外径側ホルダ26の内径側筒部36に挿通すると共に、1対の腕部47a、47bを、前記内径側ホルダ25の変位側ピン部33と前記外径側ホルダ26の台座部44とに押し付ける。そして、前記板ばね27を、この外径側ホルダ26の一方の突片部37aの外周面に沿って、この一方の突片部37aの外周面に押し付ける。この状態で、前記外径側ホルダ26の外周面を前記外径側筒部34側から前記保持凹部24内に挿入すると共に、前記内径側ホルダ25の軸受保持部30に前記先端側の転がり軸受18cの外輪を圧入する。そして、前記板ばね27を弾性的に復元させる事で、前記外径側ホルダ26を前記保持凹部24内に、前記噛み合い方向に関する変位を可能に内嵌保持する。
尚、本例のウォーム減速機の組立方法は、上述の様な方法に限られない。例えば、前記内径側ホルダ25の軸受保持部30に前記先端側の転がり軸受18cを圧入した後で、前記外径側ホルダ26を前記内径側ホルダ25の外径側に挿入する事もできる。
何れにしても、本例のウォーム減速機は、前記一方の突片部37aの外周面の外径を、前記外径側筒部34の外径よりも、前記板ばね27の厚さ分以上小さくして、前記板ばね27を前記一方の突片部37aの外周面に押し付けた状態で、この板ばね27が前記外径側ホルダ26の外周面から突出するのを防止している。この為、この外径側ホルダ26の外周面を前記保持凹部24内に挿入する作業を容易に行う事ができる。但し、前記板ばね27を、前記外径側筒部34の外周面と前記保持凹部24の内周面との間に挟持する事もできる。この場合には、前記一方の突片部37aを省略しても良い。
本発明のウォーム減速機を実施する場合、前記外径側ホルダ26に、前記噛み合い方向に関して前記ウォームホイール13側に向かう方向の弾力を付与する径方向の弾力付与勢部材は、上述の様な板ばね27に限られず、例えば、ゴム等の弾性材製のOリングを使用する事もできる。又、前記外径側ホルダ26と前記保持凹部24との間に設けた弾性部材により、この外径側ホルダ26を、前記噛み合い方向に関して前記ウォームホイール13側に弾性的に引っ張る構造とする事もできる。又、前記径方向の弾力付与部材を省略する事もできる。この場合、前記噛み合い反力に基づいて、前記ウォーム14の先端部が、前記噛み合い方向に関して前記ウォームホイール13から離れる方向に変位した後、前記ウォーム減速機の運転を停止すると、前記捩りコイルばね28の弾力に基づいて、前記内径側ホルダ25が前記噛み合い方向に変位する事で、前記ウォーム14の先端部が変位した分が補償される。
又、前記内径側ホルダ25を前記外径側ホルダ26に対し、周方向他方に向けて回転させる方向に弾性的に付勢する周方向の弾性付勢部材は、上述の様な捩りコイルばね28に限られず、圧縮コイルばねやエラストマー製の板ばねを使用する事もできる。又、前記内径側ホルダ25と前記外径側ホルダ26との間に設けた弾性部材により、この内径側ホルダ25を周方向他方に向けて回転させる方向に弾性的に引っ張る構造とする事もできる。
又、本発明のウォーム減速機を実施する場合、前記ウォーム14の先端部を、前記内径側ホルダ25及び前記外径側ホルダ26を介して、前記ハウジング12aの保持凹部24aに回転可能に支持する為の軸受は、上述の様な転がり軸受18cに限られず、例えば、滑り軸受を使用する事もできる。この軸受として滑り軸受を使用する場合には、この滑り軸受の内周面に前記ウォーム14の先端部を圧入すると共に、前記内径側ホルダ25の軸受保持部30により前記滑り軸受の外周面を径方向に関するがたつきなく内嵌保持する。或いは、前記内径側ホルダ25の軸受保持部30に前記滑り軸受の外周面を圧入すると共に、前記軸受の内周面に前記ウォーム14の先端部を径方向に関するがたつきなく内嵌する。
[実施の形態の第2例]
図14〜20は、本発明の実施の形態の第2例を示している。上述した実施の形態の第1例では、内径側ホルダ25を外径側ホルダ26に対し周方向に弾性的に付勢する捩りコイルばね28を、先端側の転がり軸受18cの軸方向両側部分のうち、ウォームホイール13側と反対側部分(軸方向片側部分。図2、5、6の左側部分)に設置している。これに対し、本例の場合は、捩りコイルばね28aを、先端側の転がり軸受18cの軸方向両側部分のうち、ウォームホイール13側の部分(軸方向他側部分。図14、15の右側部分)に設置している点が異なる。
この為に、ハウジング12bを構成するウォーム収容部16bの内周面に保持凹部24aを設け、この保持凹部24aを、軸方向片側(図14、15の左側)の大径部58と、軸方向他側(図14、15の右側)の小径部59とから構成している。又、この小径部59のうち、径方向反対側2箇所位置(前記ウォームホイール13のホイール歯48と、ウォーム14のウォーム歯17との噛み合い方向に直交する方向反対側2箇所位置)に、軸方向から見た形状が略部分円弧形である、1対の凹入部60a、60bを、径方向外方に凹入する状態で設けている。この様な保持凹部24aと、前記先端側の転がり軸受18cとの間に、内径側ホルダ25aと、外径側ホルダ26aと、径方向の弾力付与部材である板ばね27aと、周方向の弾性付勢部材である捩りコイルばね28とを設けている。
前記内径側ホルダ25aは、合成樹脂製、又は、アルミニウム系合金若しくはマグネシウム系合金等の軽合金製で、全体を略円筒状に構成されており、円筒状のホルダ本体29aの内周面に、前記先端側の転がり軸受18cを構成する外輪を内嵌保持する為の軸受保持部30を設けている。又、前記ホルダ本体29aの外周面のうち、径方向に関して前記ウォームホイール13側と反対側(図14〜20の上側)に位置する部分に、外径が周方向一方に向かう程大きくなる内径側カム部31を設けている。換言すれば、前記ホルダ本体29aのうち、径方向に関して前記ウォームホイール13側と反対側の半部(図14〜20の上半部)の肉厚(径方向厚さ)を、周方向他端部から周方向一端寄り部分に向かうに従って大きくして、当該部分の外周面を前記内径側カム部31としている。
又、前記ホルダ本体29aの外周面のうち、前記内径側カム部31の周方向他側に隣接する部分に、径方向外方に突出する凸部32を設けて、この凸部32の軸方向他側面(図14〜17の右側面)に軸方向他方に突出する変位側ピン部33aを設け、この変位側ピン部33aの先端部外周縁の1箇所位置から折れ曲がった状態で、突起部70aを設けている。
前記外径側ホルダ26aは、合成樹脂製、又は、アルミニウム系合金若しくはマグネシウム系合金等の軽合金製で、略円筒状の外径側筒部34aと、側板部35aと、内径側筒部36aとを備える。このうちの外径側筒部34aは、略円筒状で、内径側に、前記内径側ホルダ25aを、前記ウォーム14の中心軸を中心とする揺動、及び、前記噛み合い方向に関する変位を可能に内嵌保持する為のホルダ保持部38aを設けている。このホルダ保持部38aの内周面のうち、前記内径側カム部31に対向する部分に、内径が周方向一方(図20の時計方向前方)に向かう程大きくなり、且つ、この内径の曲率が前記内径側カム部31の外径の曲率よりも小さい外径側カム部39を設けている。換言すれば、前記外径側筒部34aのうち、径方向に関して前記ウォームホイール13側と反対側半部の肉厚を、周方向他端部(図2の時計方向後端部)から周方向一端寄り部分に向かうに従って小さくして、当該部分の内周面を前記外径側カム部39としている。
又、前記ホルダ保持部38aの内周面のうち、この外径側カム部39の周方向他側に隣接する部分に、前記内径側ホルダ25aを前記ホルダ保持部38aの内側に内嵌保持した状態で前記凸部32を位置させる為の凹部40を、周方向に伸長し、且つ、径方向外方に凹んだ状態で設けている。又、前記ホルダ保持部38aの内周面のうち、前記外径側カム部39及び前記凹部40から外れた部分は、軸方向から見た形状を、前記噛み合い方向に伸長する略楕円形としている。この様な構成により、前記ホルダ保持部38aは前記内径側ホルダ25aを、前記凸部32が前記凹部40内を移動できる範囲で、前記ウォーム14の中心軸を中心とする揺動を可能に、且つ、前記噛み合い方向に関する変位を可能に内嵌保持している。
又、前記外径側筒部34aの外周面のうち、径方向に関して前記ウォームホイール13側と反対側に位置する部分(図14、15の上端部)の軸方向他半部に、前記噛み合い方向に直交する平坦面部61を設け、同じく軸方向片半部に、軸方向から見た形状が半円形である抑えピン部62の基端部(軸方向片半部)を支持している。そして、前記平坦面部61とこの抑えピン部62の先端部(軸方向他半部)内側面との間にスリット63を設けている。換言すれば、これら平坦面部61と抑えピン部62の先端部内側面とを、径方向に関する微小隙間を介して対向させている。但し、これら平坦面部61及び抑えピン部62を設ける位置を、前記外径側筒部34aの外周面のうち、径方向に関して前記ウォームホイール13側と反対側に位置する部分から周方向に僅かに外れた部分とする事もできる、何れにしても、前記外径側筒部34aの外周面のうち、前記平坦面部61から周方向に外れた部分については、軸方向に関して外径が変化しない、単一円筒面としている。
尚、本例の場合も、前記実施の形態の第1例の場合と同様に、前記ホルダ保持部38aの内周面と、前記内径側ホルダ25aの外周面との当接部(摺接部)を、前記外径側ホルダ26aに対するこの内径側ホルダ25aの周方向位置にかかわらず、前記ホイール歯48と前記ウォーム歯17との噛合部から前記ウォーム14に加わる噛み合い反力の方向に位置する様にしている。
前記側板部35aは、略円輪板状で、前記外径側筒部34aの軸方向他側縁から径方向内方に折れ曲がった状態で設けられている。この様な側板部35aの外径寄り部分の周方向1箇所位置(前記凹部40と整合する部分)に、前記内径側ホルダ25aの変位側ピン部33aを挿通する為の円弧形の透孔42aを設けている。そして、この内径側ホルダ25aを前記ホルダ保持部38a内に内嵌保持した状態で、前記変位側ピン部33aの先端部を、前記透孔42aを通じて前記側板部35aの軸方向他側面から突出させている。又、この側板部35aの軸方向他側面の外径寄り部分のうち、径方向に関して前記透孔42aと略反対側となる部分に、静止側ピン部64を軸方向他方に突出する状態で設け、この静止側ピン部64の先端部外周縁の1箇所位置から折れ曲がった状態で、突起部70bを設けている。
前記内径側筒部36aは、略円筒状で、前記側板部35aの内周縁から軸方向他側に折れ曲がった状態で設けられている。この様な内径側筒部36aの軸方向他端縁のうち、径方向反対側2箇所位置(前記噛み合い方向反対側2箇所位置)から径方向外方に折れ曲がる状態で、1対の庇部65、65を設けている。尚、これら1対の庇部65、65の外径は、前記保持凹部24aの小径部59の内径よりも小さくしている。
この様な外径側ホルダ26aは、前記ウォーム収容部16bの保持凹部24aに、前記噛み合い方向及びこの噛み合い方向と直交する方向に関する変位を可能に、且つ、前記ウォーム収容部16bに対する回転を実質的に阻止した状態で内嵌されている。即ち、前記外径側筒部34aの外周面と前記大径部58の内周面との間部分のうちで、前記噛み合い方向と直交する方向に関する両側部分と、この噛み合い方向に関して少なくとも前記ウォームホイール13側と反対側に位置する部分とに隙間を設けた状態で、前記外径側筒部34aを前記大径部58に内嵌すると共に、前記内径側筒部36aを前記小径部59内に挿入している(隙間嵌で内嵌している)。尚、この状態では、前記静止側ピン部64と、前記透孔42aを通じて前記側板部35aの軸方向他側面から突出させた前記変位側ピン部33aとを、前記1対の凹入部60a、60b内に配置している。又、前記大径部58の周方向1箇所位置に径方向外方に凹んだ係合凹部45aを設け、この係合凹部45aと、前記外径側ホルダ26aの抑えピン部62とを緩く係合させて、前記ウォーム収容部16bに対するこの外径側ホルダ26aの回転を実質的に阻止している。
前記板ばね27aは、弾性を有する金属板製で、平板状の基部66と、この基部66の両側縁から周方向に伸長する部分円筒状の1対の腕部67、67とを備える。この基部66の軸方向長さは、これら1対の腕部67、67の軸方向長さよりも短くしている。換言すれば、前記板ばね27aの周方向中央部に、軸方向片側縁に開口する切り欠き部69を設けている。この様な板ばね27aは、前記基部66を、前記外径側ホルダ26aのスリット63内に挿入する事で、この外径側ホルダ26aに対して支持されている。尚、前記1対の腕部67、67の曲率は、前記保持凹部24aの大径部58の内周面の曲率よりも小さくなっている。従って、前記外径側ホルダ26aを前記保持凹部24a内に内嵌した状態では、前記板ばね27aの周方向両端部(前記1対の腕部67、67の周方向端部)が、前記大径部58の内周面に弾性的に押し付けられる。この為、前記ホイール歯48と前記ウォーム歯17との噛合部から前記ウォーム14に加わる噛み合い反力に基づいて、このウォーム14の先端部が前記噛み合い方向に関して前記ウォームホイール13から離れる方向に変位すると、前記板ばね27aにより、前記ウォーム14の先端部に対し、このウォーム14の先端部を前記噛み合い方向に関して前記ウォームホイール13側に向けて弾性的に押圧する力(弾力)が付与される。
尚、本例の場合も、前記実施の形態の第1例と同様に、前記噛合部から前記ウォーム14に噛み合い反力が加わっていない状態で、前記外径側ホルダ26aの外径側筒部34aの外周面と前記保持凹部24aの大径部58の内周面とが、周方向に関する位相が前記噛合部と一致する部分(図14、15の下端部)で当接する様に、各部の寸法を調整している。
前記捩りコイルばね28は、金属線を曲げ成形して成り、コイル部46と、1対の腕部47a、47bとを備える。このうちのコイル部46に、前記外径側ホルダ26aの内径側筒部36aを挿通している。尚、本例の場合、このコイル部46の自由状態(弾力を発揮していない状態)における内径を、前記1対の庇部65、65の外径よりも小さくしている。又、前記1対の腕部47a、47bのうちの一方の腕部47aを、前記内径側ホルダ25aの変位側ピン部33aの周方向一側面に押し付け、他方の腕部47bを、前記外径側ホルダ26aの静止側ピン部64の周方向他側面に押し付けている。この状態で、前記コイル部46が、前記1対の庇部65、65に係合(対向)し、前記1対の腕部47a、47bが、前記変位側ピン33aの突起部70aと前記静止側ピン64の突起部70bにそれぞれ係合している。これにより、前記捩りコイルばね28が前記内径側筒部36aから抜け出すのを防止している。そして、前記一方の腕部47aにより、前記変位側ピン部33aが周方向他方に向けて弾性的に押圧されると、前記内径側ホルダ25aが前記外径側ホルダ26aに対し、周方向他方に回転する方向に弾性的に付勢される。この内径側ホルダ25aをこの外径側ホルダ26aに対し、周方向他方に回転させる方向の弾性力は、この内径側ホルダ25aの内径側カム部31と、前記外径側ホルダ26aの外径側カム部39との係合により、この内径側ホルダ25a、延いては前記ウォーム14の先端部を、径方向に関して前記ウォームホイール13側に向けて弾性的に押圧する力に変換される。
尚、本例のウォーム減速機を組み立てる際には、前記外径側ホルダ26a内に前記内径側ホルダ25aを内嵌保持し、前記捩りコイルばね28のコイル部46をこの外径側ホルダ26aの内径側筒部36aに挿通すると共に、1対の腕部47a、47bを、前記内径側ホルダ25aの変位側ピン部33aと前記外径側ホルダ26aの静止側ピン部64とに押し付ける。又、前記板ばね27aの基部66を、この外径側ホルダ26aのスリット63内に挿入し、この板ばね27aをこの外径側ホルダ26aに支持する。この様に、前記内径側ホルダ25a、この外径側ホルダ26a、前記板ばね27a、及び前記捩りコイルばね28aを、非分離に組み合わせたサブアッセンブリユニットとした状態で、このサブアッセンブリユニットを、前記保持凹部24aと、前記先端側の転がり軸受18cとの間に組み付ける。尚、本例の場合、この保持凹部24aの軸方向片側開口部を、円板状のカバー68により塞いでいる。
上述の様な本例の場合にも、前記捩りコイルばね28が、前記内径側ホルダ25aを前記外径側ホルダ26aに対し、周方向他側に向けて回転させる方向に弾性的に付勢する力を、前記内径側ホルダ25a、延いては前記ウォーム14の先端部を、前記噛み合い方向に関して前記ウォームホイール13側に向けて弾性的に付勢する力に変換できる。この為、前記噛合部での歯打ち音の発生をより効果的に防止する事ができる。
又、前記外径側ホルダ26a、延いては前記ウォーム14の先端部に、前記噛み合い方向に関して前記ウォームホイール13側に向かう方向の弾力を付与する前記板ばね27aを設けている。従って、ウォーム減速機の運転時に、前記ウォーム14から加わる噛み合い反力にかかわらず、前記ホイール歯48と前記ウォーム歯17との噛合状態を適正に維持できる。これと共に、前記外径側ホルダ26aの外径側筒部34aの外周面と、前記保持凹部24aの大径部58の内周面との間部分のうちで、前記噛み合い方向に関して少なくとも前記ウォームホイール13側と反対側に位置する部分に存在する隙間を長期間に亙って維持する事ができる。
更に、本例の場合、前記捩りコイルばね28aを、前記先端側の転がり軸受18cの軸方向両側部分のうち、前記ウォームホイール13側の部分(軸方向他側部分)に設置している。この為、前記ハウジング12bのウォーム収容部16aの軸方向に関する寸法を小さく抑えられ、前記ウォーム減速機の小型・軽量化を図り易くできる。
又、前記内径側ホルダ25a、この外径側ホルダ26a、前記板ばね27a、及び前記捩りコイルばね28aを、非分離に組み合わせたサブアッセンブリユニットとする事ができる為、前記ウォーム減速機の組立作業を容易化する事ができる。
その他の部分の構成及び作用は、前記実施の形態の第1例と同様である。
[実施の形態の第1例の変形例]
図23は、本発明の実施の形態の第1例の変形例を示している。上述した実施の形態の第1例では、前記保持凹部24の周方向1箇所位置(図1において、変位側ピン部33の径方向外側)に径方向外方に凹んだ係合凹部45を設け、この係合凹部45と、前記外径側ホルダ26の係合凸部41とを緩く係合させて、前記ウォーム収容部16aに対するこの外径側ホルダ26の回転を実質的に阻止している。これに対し、本例の場合は、図23において、係合凸部41及び係合凹部45を位置決め用凸部43の径方向外側(ウォームホイール13側)に設置している点が異なる。この構成にすることによって、係合凸部41の左右方向の隙間の管理が容易になる。
1 ステアリングホイール
2 ステアリングギヤユニット
3 入力軸
4 タイロッド
5 ステアリングシャフト
6 ステアリングコラム
7 自在継手
8 中間シャフト
9 自在継手
10 電動モータ
11 ウォーム減速機
12、12a、12b ハウジング
13 ウォームホイール
14 ウォーム
15 ホイール収容部
16、16a、16b ウォーム収容部
17 ウォーム歯
18a〜18c 転がり軸受
19 ホルダ
20 大径部
21 ブッシュ
22 予圧パッド
23 捩りコイルばね
24 保持凹部
25、25a 内径側ホルダ
26、26a 外径側ホルダ
27、27a 板ばね
28 捩りコイルばね
29、29a ホルダ本体
30 軸受保持部
31 内径側カム部
32 凸部
33、33a 変位側ピン部
34、34a 外径側筒部
35、35a 側板部
36、36a 内径側筒部
37a、37b 突片部
38、38a ホルダ保持部
39 外径側カム部
40 凹部
41 係合凸部
42 透孔
43 位置決め用凸部
44 台座部
45 係合凹部
46 コイル部
47a、47b 腕部
48 ホイール歯
49 軸受嵌合部
50 ハウジング側段差部
51 外輪
52 止め輪
53 小径部
54 ウォーム側段差部
55 弾性体
56 ナット
57 内輪
58 大径部
59 小径部
60a、60b 凹入部
61 平坦面部
62 抑えピン部
63 スリット
64 静止側ピン部
65 庇部
66 基部
67 腕部
68 カバー
69 切り欠き部
70a、70b 突起部

Claims (8)

  1. ハウジングと、
    外周面にホイール歯を有し、前記ハウジングに対し回転可能に支持された被駆動軸にこの被駆動軸と同軸に支持されて、この被駆動軸と共に回転するウォームホイールと、
    軸方向中間部に設けられたウォーム歯を前記ホイール歯に噛合させた状態で、前記被駆動軸に対し捩れの位置に存在する駆動軸に基端部を結合されるウォームと、
    このウォームの先端部に外嵌された軸受と、
    この軸受を内嵌保持する軸受保持部と、外周面のうち、径方向に関して前記ウォームホイール側と反対側に位置する部分に設けられた、外径が周方向一方に向かう程大きくなる内径側カム部とを有する内径側ホルダと、
    この内径側ホルダを、前記ウォームの中心軸を中心とする揺動、及び、前記ホイール歯と前記ウォーム歯との噛み合い方向に関する変位を可能に内嵌保持するホルダ保持部と、このホルダ保持部の内周面のうちで前記内径側カム部に対向する部分に設けられた、内径が周方向一方に向かう程大きくなり、且つ、この内径の曲率が前記内径側カム部の外径の曲率よりも小さい外径側カム部とを有する外径側ホルダと、
    前記内径側ホルダをこの外径側ホルダに対し、周方向他方に回転させる方向に弾性的に付勢する周方向の弾性付勢部材とを備えるウォーム減速機。
  2. 前記ホイール歯と前記ウォーム歯との噛合部から前記ウォームに噛み合い反力が加わっていない状態で、前記外径側ホルダとの外周面と前記ハウジングの内周面との間部分のうち、径方向に関して前記ウォームホイール側と反対側に位置する部分に径方向の隙間が設けられている、請求項1に記載したウォーム減速機。
  3. 前記外径側ホルダに前記噛み合い方向に関して前記ウォームホイール側に向かう方向の弾力を付与する、径方向の弾力付与部材が設けられている、請求項2に記載したウォーム減速機。
  4. 前記径方向の弾力付与部材が、前記径方向の隙間に設けられた板ばねである、請求項3に記載したウォーム減速機。
  5. 前記外径側ホルダの外周面と、前記ハウジングの内周面とのうちの一方の周面に凸部を、他方の周面に凹部を、それぞれ設け、これら凸部と凹部とを凹凸係合させている、請求項2〜4のうちの何れか1項に記載したウォーム減速機。
  6. 前記周方向の弾性付勢部材が、前記内径側ホルダと前記外径側ホルダとの間に掛け渡された捩りコイルばねである、請求項1〜5のうちの何れか1項に記載したウォーム減速機。
  7. 前記周方向の弾性部材が、前記軸受の軸方向両側部分のうち、前記ウォームホイール側に設置されている、請求項1〜6のうちの何れか1項に記載したウォーム減速機。
  8. 前記ホルダ保持部の内周面と前記内径側ホルダの外周面との当接部が、前記ホイール歯と前記ウォーム歯との噛合部から前記ウォームに加わる噛み合い反力の方向に位置している、請求項1〜7のうちの何れか1項に記載したウォーム減速機。
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