JP2021017930A - ウォーム減速機および電動アシスト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウォームの先端部をウォームホイール側に向けて弾性的に付勢する手段を備えるウォーム減速機において、ウォームの先端部が付勢方向と直角な方向に変位するのを抑えることができる構造を提供する。【解決手段】支持軸受１７は、外輪４７とガイド部材１８との間部分のうち、ウォームホイール１５から遠い側部分に配置された第１板ばね１９により、ウォームホイール１５の側に向けて弾性的に付勢される。さらに、支持軸受１７は、外輪４７とガイド部材１８との間部分のうち、第１板ばね１９による付勢方向に平行な第１方向とウォーム収容部２２の中心軸とに直交する第２方向の両側部分に配置された１対の第２板ばねにより、第２方向の両側から弾性的に挟持される。【選択図】図２

Description

本発明は、ウォームとウォームホイールとを備えるウォーム減速機、および、該ウォーム減速機を備える電動アシスト装置に関する。

自動車用のステアリング装置では、運転者がステアリングホイールを操作する（回転させる）と、前記ステアリングホイールの回転は、ステアリングシャフトや中間シャフトにより、ステアリングギヤユニットの入力軸に伝達される。前記入力軸が回転することにより、ステアリングギヤユニットのラック軸が車両の幅方向に変位すると、１対のタイロッドが押し引きされて、操舵輪に舵角が付与される。

特開２００５−４２９１３号公報（特許文献１）や特開２００４−３０６８９８号公報（特許文献２）には、電動モータを補助動力源として、操舵輪に舵角を付与するために運転者がステアリングホイールを操作するのに要する力を低減する電動パワーステアリング装置が開示されている。電動パワーステアリング装置では、電動モータのトルクを、ウォーム減速機により増大させてから、ステアリングシャフト若しくはステアリングギヤユニットの入力軸など、ステアリングホイールの回転に伴って回転する回転軸、または、ステアリングギヤユニットのラック軸やねじ軸などである直動軸に付与する。

図１６は、特開２００４−３０６８９８号公報に記載されている、ウォーム減速機の構造を示している。ウォーム減速機１００は、ハウジング１０１と、ウォームホイール１０２と、ウォーム１０３とを備える。

ハウジング１０１は、ホイール収容部１０４と、自身の中心軸がホイール収容部１０４の中心軸に対しねじれの位置に存在し、かつ、軸方向中間部がホイール収容部１０４内に開口したウォーム収容部１０５とを有する。

ウォームホイール１０２は、外周面にホイール歯１０６を有し、ホイール収容部１０４の内側に回転自在に支持された回転軸１０７の周囲に、該回転軸１０７と同軸に支持固定されている。

ウォーム１０３は、軸方向中間部外周面に、ホイール歯１０６と噛合するウォーム歯１０８を有する。ウォーム１０３は、ウォーム歯１０８を挟んだ軸方向２箇所位置を、１対の玉軸受１０９ａ、１０９ｂにより、ウォーム収容部１０５の内側に回転自在に支持されている。１対の玉軸受１０９ａ、１０９ｂのうち、ウォーム１０３の先端側（図１６の右側）の玉軸受１０９ａの外輪は、ウォーム収容部１０５の奥端側部分の内側に内嵌固定されたホルダ１１０に圧入されている。玉軸受１０９ａの内輪は、ウォーム１０３のうちでウォーム歯１０８よりも先端側に位置する部分に設けられた大径部１１１に、合成樹脂製のブッシュ１１２を介して隙間嵌により外嵌されている。すなわち、玉軸受１０９ａの内輪は、ウォーム１０３の大径部１１１に隙間嵌で外嵌されたブッシュ１１２に、がたつきなく外嵌されている。ウォーム１０３の基端側（図１６の左側）の玉軸受１０９ｂの外輪は、ウォーム収容部１０５の開口部に圧入されており、玉軸受１０９ｂの内輪は、ウォーム１０３の基端部に外嵌されている。ウォーム１０３の基端部には、電動モータ１１３の出力軸が、トルクの伝達を可能に接続されている。すなわち、ウォーム１０３は、電動モータ１１３により回転駆動可能となっている。

ウォーム減速機１００では、ホイール歯１０６とウォーム歯１０８との噛合部に、ウォーム減速機１００を構成する部品のそれぞれの寸法誤差や組立誤差などに基づいて、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の存在に基づき、ステアリングホイールの回転方向を変える際に、噛合部で耳障りな歯打ち音が発生する場合がある。図示の例では、このような歯打ち音の発生を抑えるために、ウォーム１０３の先端部を、ウォームホイール１０２の側に向けて弾性的に付勢している。

すなわち、ウォーム１０３の基端部はウォーム収容部１０５に対し、ラジアル隙間を有する玉軸受１０９ｂにより、若干の揺動変位を可能に支持されている。ウォーム１０３の大径部１１１の外周面と、ブッシュ１１２の内周面との間には環状隙間が全周にわたって存在する。ウォーム１０３の先端部にはパッド１１４が締り嵌めで外嵌され、パッド１１４とホルダ１１０との間にねじりコイルばね１１５が設置されている。ねじりコイルばね１１５によって、パッド１１４を、電動モータ１１３の中心軸とウォームホイール１０２の中心軸とに直交する第１方向（図１６の上下方向）に関して、ウォームホイール１０２の側に向けて弾性的に押圧することにより、ウォーム１０３の先端部を、第１方向に関して、ウォームホイール１０２の側に向けて弾性的に押圧している。これにより、ホイール歯１０６とウォーム歯１０８との間のバックラッシュが抑えられ、歯打ち音の発生が抑えられる。

特開２００５−４２９１３号公報 特開２００４−３０６８９８号公報

ところで、ウォーム減速機１００を構成する部品のそれぞれの寸法誤差や組立誤差を許容できる範囲（寸法公差）を大きく確保するためには、ウォーム１０３の先端部が、第１方向に関して変位できる量を大きく確保する必要がある。

また、ウォーム歯とホイール歯との噛合部で発生する歯打ち音の低減や軽量化などのために、ウォームホイールとして、金属製の内側ホイール素子と、外周面にホイール歯を有する合成樹脂製の外側ホイール素子とを結合してなるものを使用することができる。ただし、このようなウォームホイールを使用した場合、吸水や熱などにより、合成樹脂製の外側ホイール素子が膨張し、ウォーム歯とホイール歯との噛合部の摩擦が増大してしまう可能性がある。外側ホイール素子の膨張に基づく、ウォーム歯とホイール歯との噛合部の摩擦の増大を防止する面からも、ウォーム１０３の先端部が、第１方向に関して変位できる量を大きく確保する必要がある。

特開２００４−３０６８９８号公報に記載の構造では、ウォーム１０３の大径部１１１の外周面と、ブッシュ１１２の内周面との間に隙間が全周にわたって存在する。したがって、ウォーム１０３の先端部が、第１方向に関して変位できる量を大きく確保するために、前記隙間のうち、第１方向に関する間隔を大きくすると、第１方向と直角な方向（図１６の表裏方向）に関する間隔も大きくなってしまう。このため、ステアリングホイールの回転方向を変える際に、ウォーム１０３の先端部が、ねじりコイルばね１１５による押圧方向と直角な方向（図１６の表裏方向）に変位してしまう可能性がある。

本発明は、上述のような事情に鑑み、ウォームの先端部に、ウォームホイールに近づく方向の弾力を付与する手段を備えるウォーム減速機において、ウォームの先端部が、前記弾力の方向と直角な方向に変位するのを抑えることができる構造を実現することを目的としている。

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、支持軸受と、弾性付勢手段と、弾性挟持手段とを備える。
前記ハウジングは、ホイール収容部と、前記ホイール収容部に対しねじれの位置に配置され、かつ、軸方向中間部が前記ホイール収容部に開口したウォーム収容部と、を有する。
前記ウォームホイールは、外周面にホイール歯を有し、かつ、前記ホイール収容部の内側に回転自在に支持される。
前記ウォームは、外周面に、前記ホイール歯と噛合するウォーム歯を有し、かつ、前記ウォーム収容部の内側に回転自在に支持される。
前記支持軸受は、前記ウォームの先端部に外嵌される内輪と、前記内輪の周囲に該内輪と同軸に配置される外輪と、を有する。
前記弾性付勢手段は、前記支持軸受を、直接、又は前記外輪に外嵌された他の部材を介して、前記ウォームホイールの側に向けて弾性的に付勢する。
前記弾性挟持手段は、前記支持軸受又は前記他の部材を、前記弾性付勢手段による付勢方向である第１方向と前記ウォーム収容部の中心軸とに直交する第２方向に関して両側から弾性的に挟持する。

本発明のウォーム減速機は、前記外輪を、前記第１方向に関する変位を可能に内嵌し、かつ、前記ウォーム収容部の内側に内嵌されるガイド部材をさらに備え、前記弾性挟持手段を、前記外輪と前記ガイド部材との間に配置することができる。

前記弾性付勢手段を、前記外輪と前記ガイド部材との間、又は、前記外輪と前記ウォーム収容部との間に配置することができる。

前記ガイド部材は、内周面のうち、前記第１方向に関して前記ウォームホイールから遠い側部分の円周方向少なくとも１箇所、好ましくは円周方向に離隔した２箇所に、前記外輪に直接対向する支承面部を備えることができる。

本発明のウォーム減速機は、前記ウォーム収容部の内周面と前記ガイド部材の外周面との間に弾性的に挟持された弾性リングをさらに備えることができる。
この場合、前記ウォームホイールに近い側部分における前記弾性リングの弾性圧縮量を、前記ウォームホイールから遠い側部分における前記弾性リングの弾性圧縮量よりも大きくすることができる。
具体的には、前記弾性リングを、前記ガイド部材の外周面に、前記弾性リングの中心軸を前記ガイド部材の中心軸に対し、前記第１方向に関して前記ウォームホイールに近い側にオフセットさせた状態で係止することができる。

前記弾性付勢手段は、前記外輪と前記ガイド部材との間部分、又は、前記外輪と前記ウォーム収容部の内周面との間部分のうち、前記第１方向に関して前記ウォームホイールから遠い側の部分に配置された、第１板ばねを備えることができる。

前記弾性挟持手段は、前記外輪と前記ガイド部材との間部分のうち、前記第２方向に関して両側部分に配置された、１対の第２板ばねを備えることができる。

前記１対の第２板ばねのそれぞれは、前記ガイド部材の軸方向に関して前記支承面部の両側に配置される１対の遠位側腕部と、前記１対の遠位側腕部の基端部同士を接続し、かつ、前記ガイド部材の径方向に関する内側面を、前記外輪の外周面に弾性的に当接させた基部と、を備えることができる。

前記１対の第２板ばねのそれぞれは、前記ガイド部材の軸方向に関する前記基部の両側の端部から、前記第１方向に関して前記ウォームホイールに近い側に向けてそれぞれ延出する１対の近位側腕部をさらに備えることができる。

前記１対の第２板ばねのそれぞれは、該１対の第２板ばねのそれぞれを、前記ガイド部材に係止するための係止片をさらに備えることができる。

本発明のウォーム減速機は、前記ガイド部材のうち、前記ウォームの先端側の開口部に支持されたカバーをさらに備えることができる。

あるいは、本発明のウォーム減速機は、ガイド部材を備えることなく、前記外輪を、前記第１方向に関する変位を可能に、前記ウォーム収容部の内周面に直接内嵌することもできる。この場合には、前記弾性付勢手段を、前記外輪と前記ウォーム収容部との間に配置し、かつ、前記弾性挟持手段を、前記外輪と前記ウォーム収容部との間に配置する。

本発明の電動アシスト装置は、電動モータと、前記電動モータのトルクを増大して、ステアリングホイールの回転に伴って回転する回転軸またはステアリングギヤユニットを構成する直動軸に付与するウォーム減速機とを備える。
特に本発明の電動アシスト装置は、前記ウォーム減速機を、本発明のウォーム減速機としている。

上述のような本発明のウォーム減速機および電動アシスト装置によれば、ウォームホイールの回転方向を変える際に、ウォームの先端部が、弾性付勢手段による付勢方向と直角な方向に変位するのを抑えることができる。

図１は、本発明の実施の形態の１例にかかる電動アシスト装置を組み込んだ、コラムアシスト型の電動パワーステアリング装置を示す部分切断側面図である。 図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。 図３（Ａ）は、ガイド組立体を取り出して示す斜視図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）と反対側から見た斜視図である。 図４（Ａ）は、ガイド組立体を、ウォームの軸方向に関して先端側から見た正面図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の上側から見た平面図であり、図４（Ｃ）は、図４（Ａ）の下側から見た底面図であり、図４（Ｄ）は、図４（Ａ）の右側から見た側面図であり、図４（Ｅ）は、図４（Ｄ）の右側から見た背面図である。 図５は、図４（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 図６は、図４（Ａ）のＣ−Ｃ断面図である。 図７は、ガイド組立体の分解斜視図である。 図８（Ａ）は、ガイド部材を、ウォームの軸方向に関して先端側から見た正面図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の上側から見た平面図であり、図８（Ｃ）は、図８（Ａ）の下側から見た底面図であり、図８（Ｄ）は、図８（Ａ）の右側から見た側面図である。 図９は、図８（Ａ）のＤ−Ｄ断面図である。 図１０は、図８（Ａ）のＥ−Ｅ断面図である。 図１１（Ａ）は、第１板ばねを取り出して示す平面図であり、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）の下側から見た正面図であり、図１１（Ｃ）は、図１１（Ａ）の左側から見た側面図であり、図１１（Ｄ）は、図１１（Ａ）の右側から見た側面図である。 図１２（Ａ）は、第２板ばねを取り出して示す正面図であり、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）の右側から見た側面図であり、図１２（Ｃ）は、図１２（Ａ）の上側から見た平面図であり、図１２（Ｄ）は、図１２（Ｂ）の右側から見た背面図である。 図１３（Ａ）は、カバーを、ウォームの軸方向に関して基端側から見た背面図であり、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）の上側から見た平面図であり、図１３（Ｃ）は、図１３（Ａ）の下側から見た底面図であり、図１３（Ｄ）は、図１３（Ａ）の右側から見た側面図である。 図１４は、本発明の電動アシスト装置を組み込み可能な、ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置の１例を示す、部分切断側面図である。 図１５は、本発明の電動アシスト装置を組み込み可能な、ピニオンアシスト型の電動パワーステアリング装置の１例を示す、部分切断側面図である。 図１６は、ウォーム減速機の従来構造の１例を示す断面図である。

図１〜図１３（Ｄ）は、本発明の実施の形態の１例を示している。本例は、本発明の電動アシスト装置を、コラムアシスト型の電動パワーステアリング装置に適用した例である。図１に示すように、電動パワーステアリング装置１では、ステアリングホイール２の回転が、ステアリングギヤユニット３の入力軸４に伝達され、該入力軸４の回転に伴って、１対のタイロッド５が押し引きされると、操舵輪に舵角が付与される。ステアリングホイール２は、ステアリングシャフト６の後端部に支持固定されており、ステアリングシャフト６は、ステアリングコラム７の内側に回転自在に支持されている。ステアリングシャフト６の前端部は、自在継手８ａを介して中間シャフト９の後端部に接続され、中間シャフト９の前端部は、別の自在継手８ｂを介して、入力軸４に接続されている。

電動パワーステアリング装置１は、運転者がステアリングホイール２を操作するのに要する力を低減すべく、ステアリングシャフト６に補助動力を付与する電動アシスト装置１０を備える。電動アシスト装置１０は、電動モータ１１と、ウォーム減速機１２を備える。すなわち、電動アシスト装置１０は、電動モータ１１の出力軸１３の回転トルクを、ウォーム減速機１２により増大させつつ、ステアリングシャフト６に付与する。

ウォーム減速機１２は、ハウジング１４と、ウォームホイール１５と、ウォーム１６と、支持軸受１７と、ガイド部材１８と、第１板ばね１９と、１対の第２板ばね２０とを備える。

ハウジング１４は、鉄系合金の鋳造品、アルミニウムなどの軽合金のダイキャスト成形品、又は、合成樹脂の射出成形品などであって、ホイール収容部２１と、ホイール収容部２１に対しねじれの位置に配置され、かつ、軸方向中間部がホイール収容部２１に開口したウォーム収容部２２とを備える。

ホイール収容部２１は、自身の中心軸とステアリングコラム７の中心軸とが同軸となるように、ステアリングコラム７の前端部に支持固定されている。

ウォーム収容部２２は、筒状に構成され、かつ、軸方向両側の端部に開口部を有する。ウォーム収容部２２の軸方向片側（図２の右側）の開口部は、ハウジング１４に結合固定された電動モータ１１により塞がれており、ウォーム収容部２２の軸方向他側（図２の左側）の開口部は、蓋体２３により塞がれている。

なお、ウォーム収容部２２、ウォーム収容部２２の内側に回転自在に支持されるウォーム１６、および、ウォーム１６の周囲に配置される部材に関して、軸方向片側とは、ウォーム１６の基端側であって、図２の右側を言い、軸方向他側とは、ウォームの先端側であって、図２の左側を言う。

ウォーム収容部２２は、軸方向片側部分の内周面に、円筒面状の円筒面部２４を有し、かつ、円筒面部２４の軸方向他側の端部に、軸方向片側を向いた段差部２５を有する。ウォーム収容部２２は、軸方向他側部分の内周面に、円筒面状のガイド保持部２６を有し、ガイド保持部２６の軸方向片側に隣接する部分に、径方向内側に突出する内向フランジ部２７を有する。さらに、ウォーム収容部２２は、内向フランジ部２７の軸方向他側面のうち、円周方向に関してホイール収容部２１から遠い側の端部に、軸方向片側に凹んだ係合凹部２８を有する。

ウォームホイール１５は、外周面に、はすば歯車であるホイール歯２９を有し、かつ、ホイール収容部２１の内側に回転自在に支持される。本例では、ウォームホイール１５は、ホイール収容部２１の内側に回転自在に支持されたステアリングシャフト６の前端部の周囲に、ステアリングシャフト６と一体に回転するように支持固定されている。なお、本例のウォームホイール１５は、金属製で円輪板状の内側ホイール素子３０の周囲に、外周面にホイール歯２９を有する合成樹脂製の外側ホイール素子３１を結合固定してなる。

ウォーム１６は、軸方向中間部外周面に、ウォームホイール１５のホイール歯２９と噛合する、ねじ状のウォーム歯３２を有し、かつ、ウォーム収容部２２の内側に回転自在に支持される。ウォーム１６は、基端部を、電動モータ１１の出力軸１３に、トルク伝達継手３３を介して、トルクの伝達を可能に接続している。

トルク伝達継手３３は、電動モータ１１の出力軸１３の先端部（図２の左端部）に外嵌固定された駆動側伝達部材３４と、ウォーム１６の基端部に外嵌固定された被駆動側伝達部材３５と、それぞれがゴムのごときエラストマーなどの弾性材製である１対の弾性部材３６と、合成樹脂製または金属材料製のカップリング３７とを備える。

トルク伝達継手３３は、電動モータ１１の出力軸１３とウォーム１６との間で伝達されるトルクが比較的小さいときには、出力軸１３の回転トルクを、駆動側伝達部材３４から軸方向片側の弾性部材３６を介してカップリング３７に伝達し、さらに、該カップリング３７の回転トルクを、軸方向他側の弾性部材３６を介して被駆動側伝達部材３５に伝達する。これに対し、電動モータ１１の出力軸１３とウォーム１６との間で伝達されるトルクが大きいときには、１対の弾性部材３６が円周方向に弾性的に押しつぶされるため、トルク伝達継手３３は、出力軸１３の回転トルクを、駆動側伝達部材３４からカップリング３７に直接伝達し、さらに、該カップリング３７の回転トルクを被駆動側伝達部材３５に直接伝達する。

なお、トルク伝達継手３３の具体的な構造については、従来から知られている各種構造を採用することができる。いずれにしても、本例では、電動モータ１１の出力軸１３の先端部と、ウォーム１６の基端部とをトルク伝達継手３３を介してトルクの伝達を可能に接続することにより、電動モータ１１の出力軸１３とウォーム１６とのトルク伝達部での歯打ち音の発生を防止し、かつ、出力軸１３に対するウォーム１６の揺動を可能としている。ただし、電動モータ１１の出力軸１３とウォーム１６との間のトルクの伝達、および、出力軸１３に対するウォーム１６の揺動が可能である限り、電動モータ１１の出力軸１３の先端部と、ウォーム１６の基端部との接続方法は特に限定されず、スプライン係合などにより接続することもできる。

ウォーム１６は、被駆動側伝達部材３５が外嵌固定された基端部と、ウォーム歯３２が備えられた軸方向中間部との間部分に、基端側（軸方向片側）から順に、嵌合筒部３８と、径方向外方に突出した鍔部３９とを備える。ウォーム１６は、嵌合筒部３８を、ウォーム収容部２２の円筒面部２４に対して、玉軸受４０により回転自在に支持している。玉軸受４０は、外輪４１と、内輪４２と、複数個の玉４３とを備える。

外輪４１は、ウォーム収容部２２の円筒面部２４に隙間嵌で内嵌されており、段差部２５と、円筒面部２４に係止された止め輪４４との間で軸方向両側から挟持されている。換言すれば、外輪４１は、軸方向他側面を、段差部２５に突き当て、かつ、軸方向片側面を、止め輪４４に突き当てている。ただし、外輪４１を、ウォーム収容部２２の円筒面部２４に締り嵌めで内嵌することもできる。

内輪４２は、ウォーム１６の嵌合筒部３８にがたつきなく外嵌されており、鍔部３９の軸方向片側面と、ウォーム１６の基端部に外嵌固定された被駆動側伝達部材３５の軸方向他側面との間で、１対の弾性部材７６を介して、軸方向両側から挟持されている。換言すれば、内輪４２は、軸方向片側面を、軸方向片側の弾性部材７６を介して、被駆動側伝達部材３５の軸方向他側面に突き当て、かつ、軸方向他側面を、軸方向他側の弾性部材７６を介して、鍔部３９の軸方向片側面に突き当てている。

複数個の玉４３は、外輪４１の内周面に備えられた外輪軌道と、内輪４２の外周面に備えられた内輪軌道との間に、転動自在に配置されている。

玉軸受４０は、外輪４１および内輪４２と、玉４３との間にラジアル隙間を有する。したがって、ウォーム１６の嵌合筒部３８は、ウォーム収容部２２の円筒面部２４に対して、回転および揺動変位を可能に支持されている。

さらに、ウォーム１６は、先端部（軸方向他端部）に、基端側（軸方向片側）に隣接する部分よりも外径が小さい小径筒部４５を有する。ウォーム１６は、小径筒部４５を、ウォーム収容部２２のガイド保持部２６に対して、支持軸受１７およびガイド部材１８により、回転を自在に、かつ、ウォームホイール１５に対する遠近動を可能に支持している。

支持軸受１７は、小径筒部４５に外嵌固定された内輪４６と、内輪４６の周囲に該内輪４６と同軸に配置された外輪４７と、内輪４６の外周面に備えられた内輪軌道と外輪４７の内周面に備えられた外輪軌道との間に転動自在に配置された複数個の転動体４８とを備える。なお、本例では、支持軸受１７として、転動体４８が玉である玉軸受を使用しているが、ラジアルころ軸受やラジアルニードル軸受を使用することもできる。

本例の支持軸受１７は、ウォーム収容部２２のガイド保持部２６の内側に、ガイド部材１８を介して、ウォームホイール１５に対する遠近動を可能に配置される。支持軸受１７は、外輪４７とガイド部材１８との間部分のうち、ウォームホイール１５から遠い側の端部に配置された第１板ばね１９により、ウォームホイール１５側に向けて弾性的に付勢される。さらに、支持軸受１７は、外輪４７とガイド部材１８との間部分のうち、第１板ばね１９による付勢方向である第１方向（図２、図４（Ａ）および図６の上下方向）とウォーム収容部２２の中心軸とに直交する第２方向（図４（Ａ）および図５の左右方向）に関して両側部分に配置された１対の第２板ばね２０により、第２方向の両側から弾性的に挟持される。即ち、本例では、支持軸受１７をウォームホイール１５側に向けて弾性的に付勢する弾性付勢手段は、第１板ばね１９により構成され、かつ、支持軸受１７を、第２方向に関して両側から挟持する弾性挟持手段は、１対の第２板ばね２０により構成される。

ガイド部材１８は、合成樹脂製で、筒状の本体部４９と、該本体部４９の軸方向片側面のうち、第１方向に関してウォームホイール１５から遠い側であって、第２方向に離隔した２箇所位置から軸方向片側に向けて突出した１対の係合凸部５０とを備える。

ガイド部材１８は、本体部４９の外周面に、矩形の断面形状を有する係止溝５１を全周にわたり備える。ガイド部材１８は、係止溝５１に弾性リング５２を係止した状態で、本体部４９を、ウォーム収容部２２のガイド保持部２６の内側に内嵌している。本例では、ウォームホイール１５に近い側部分における弾性リング５２の弾性圧縮量を、ウォームホイール１５から遠い側部分における弾性圧縮量よりも大きくしている。このために、具体的には、係止溝５１の中心軸を、本体部４９の中心軸に対し、第１方向に関してウォームホイール１５に近い側にオフセットさせている。これにより、ガイド部材１８を、第１方向に関してウォームホイール１５から遠い側に向けて弾性的に付勢し、本体部４９の外周面のうち、ウォームホイール１５から遠い側部分を、ガイド保持部２６に押し付けることで、ガイド部材１８のがたつきを抑えている。なお、本例では、弾性リング５２は、係止溝５１に係止する以前の自由状態において円形の断面形状を有するＯリングにより構成されている。ただし、弾性リング５２の断面形状は、円形に限らず、楕円形や矩形等とすることもできる。

本体部４９は、軸方向中間部内周面のうち、第１方向に関してウォームホイール１５から遠い側部分で円周方向に離隔した２箇所位置に、部分円筒面状の支承面部５３を備える。支承面部５３のそれぞれは、支持軸受１７の外輪４７の外周面の曲率半径と同じか、又は、わずかに大きい曲率半径を有する。また、本例では、本体部４９は、軸方向中間部内周面のうち、第１方向に関してウォームホイール１５に近い側部分に、略半円筒面状の凹曲面部５４を有する。凹曲面部５４は、支持軸受１７の外輪４７の外周面の曲率半径と同じか、又は、わずかに大きい曲率半径を有する。

本体部４９は、内周面のうち、第２方向に関して互いに対向する１対の内側面に、第２方向から見て略Ｈ字形で、第２板ばね２０を配置するための係合面部５５を備える。係合面部５５は、第２方向に直交する平坦面状の基部５６と、支承面部５３を挟んだ軸方向両側部分と凹曲面部５４を挟んだ軸方向両側部分との四隅に配置され、かつ、基部５６よりも突出した台座面部５７ａ、５７ｂと、基部５６の中央付近から突出した抑え面部５８とを備える。台座面部５７ａ、５７ｂのそれぞれは、第２方向に直交する同一の仮想平面上に存在する。基部５６からの台座面部５７ａ、５７ｂの突出量は、基部５６からの抑え面部５８の突出量よりも大きい。

本体部４９は、軸方向中間部内周面のうち、第１方向に関してウォームホイール１５から遠い側の端部であって、円周方向に関して支承面部５３の間部分に、径方向外側（第１方向に関してウォームホイール１５から遠い側）に向けて凹んだ係止凹部７９を備え、該係止凹部７９の底面に、第１方向に関してウォームホイール１５に近い側に向けて突出した係止凸部５９を備える。なお、係止凹部７９の軸方向両側の端部は、本体部４９の軸方向両側面に開口している。

本体部４９は、軸方向他側面のうち、第１方向に関する両側の端部に、切り欠き部６０を有し、かつ、該切り欠き部６０から円周方向に外れた部分であって、第２方向に関する両側部分に、軸方向から見て略弓形の側壁部６１を有する。また、本体部４９は、軸方向他側部分の外周面のうち、第２方向に関する両側部分に、第１方向に伸長する凹溝６２を有する。さらに、本体部４９は、軸方向両側面のうち、第２方向両側の端部に、当該部分を径方向に貫通する係止切り欠き６３ａ、６３ｂを有する。なお、係止切り欠き６３ａ、６３ｂのうち、軸方向他側面に備えられた係止切り欠き６３ａは、側壁部６１の中央部を径方向に貫通し、かつ、凹溝６２の軸方向他側面の中央部に開口している。

１対の係合凸部５０は、本体部４９を、ウォーム収容部２２のガイド保持部２６の内側に内嵌した状態で、ウォーム収容部２２の係合凹部２８の内側に配置される。これにより、ウォーム収容部２２に対するガイド部材１８の円周方向に関する位相決めを図るとともに、ガイド部材１８が、ウォーム収容部２２の内側で回転することを阻止している。

第１板ばね１９は、図１１（Ａ）〜図１１（Ｄ）に示すように、鋼板等の弾性を有する金属板を略Ｕ字形に曲げ成形してなる。本例では、第１板ばね１９は、基部６４と、該基部６４の長手方向片側（ガイド部材１８の軸方向片側）の端部からＵ字形に折り返された折り返し部６５と、該折り返し部６５の先端部（ガイド部材１８の軸方向他側の端部）から第１方向に関してウォームホイール１５に近い側が凸となるように部分円筒状に湾曲した湾曲部６６とを備える。さらに、第１板ばね１９は、基部６４に、矩形の係止孔６７を有する。

第１板ばね１９は、基部６４を、ガイド部材１８の係止凹部７９の内側に配置（挿入）し、かつ、係止孔６７を、係止凸部５９に嵌合させることにより、ガイド部材１８の内側に支持される。ガイド部材１８の内側に支持された状態で、第１板ばね１９の湾曲部６６により、ガイド部材１８の内側に配置された支持軸受１７の外輪４７の外周面のうち、ウォームホイール１５から遠い側の端部を弾性的に押圧することで、支持軸受１７をウォームホイール１５側に向けて弾性的に付勢する。なお、第１板ばね１９を、ガイド部材１８の内側に支持された状態で、折り返し部６５は、ガイド部材１８の１対の係合凸部５０同士の間に配置される。

第２板ばね２０は、図１２（Ａ）〜図１２（Ｄ）に示すように、鋼板等の弾性を有する金属板を略Ｈ字形に打ち抜き成形してなる。具体的には、第２板ばね２０は、全体として略平板状に構成されており、基部６８と、該基部６８の第１方向に関する両側縁のうち、長手方向（ガイド部材１８の軸方向）両側の端部から第１方向に延出する４つの腕部６９ａ、６９ｂと、基部６８の長手方向（ガイド部材１８の軸方向）両側縁から、基部６８の板厚方向に関して支持軸受１７から離れる方向（ガイド部材１８の径方向外側）に折れ曲がった１対の係止片７０とを備える。第２板ばね２０は、４つの腕部６９ａ、６９ｂを、係合面部５５の台座面部５７ａ、５７ｂに当接させ、かつ、係止片７０を、係止切り欠き６３ａ、６３ｂに引っ掛けることにより、ガイド部材１８の内側に支持される。このようにして、ガイド部材１８の内周面のうち、第２方向両側部分に支持された１対の第２板ばね２０により、支持軸受１７の外輪４７を、第２方向両側から弾性的に挟持する。なお、第２板ばね２０をガイド部材１８の内側に支持した状態においては、４つの腕部６９ａ、６９ｂのうち、ウォームホイール１５から遠い側の腕部（遠位側腕部）６９ａ同士の間から支承面部５３が張り出し、かつ、ウォームホイール１５に近い側の腕部（近位側腕部）６９ｂ同士の間から凹曲面部５４が張り出す。換言すれば、ウォームホイール１５から遠い側の腕部６９ａは、ガイド部材１８の軸方向に関して支承面部５３の両側に配置され、かつ、ウォームホイール１５に近い側の腕部６９ｂは、ガイド部材１８の軸方向に関して凹曲面部５４の両側に配置される。

本例のウォーム減速機１２は、ガイド部材１８の軸方向他側の開口部を支持されたカバー７１をさらに備える。カバー７１は、図１３（Ａ）〜図１３（Ｄ）に示すように、ガイド部材１８の軸方向から見て、略長円形の端面形状を有する。カバー７１は、中央部に円孔７２を有し、かつ、ガイド部材１８の軸方向に関する片側面のうち、第１方向に関する両側部分に、ガイド部材１８の軸方向に突出する１対の係止爪７３を有する。ただし、円孔７２は、省略することもできる。カバー７１は、本体部４９の１対の側壁部６１同士の間に配置した状態で、係止爪７３を、本体部４９の軸方向他側の端部に引っ掛けることにより、ガイド部材１８に支持される。

ウォーム減速機１２を組み立てる際には、ガイド部材１８の内側に、第１板ばね１９および１対の第２板ばねと、支持軸受１７とを配置した後で、カバー７１を、ガイド部材１８の軸方向他側の開口部に支持することにより、図３（Ａ）〜図４（Ｅ）に示すような、ガイド組立体７７を構成する。そして、このようなガイド組立体７７を、ウォーム収容部２２のガイド保持部２６と、ウォーム１６の小径筒部４５との間に挿入（圧入）することで、ウォーム１６の先端部を、ガイド保持部２６の内側に回転自在に、かつ、ウォームホイール１５側に向いた弾力を付与された状態で支持される。ガイド組立体７７を、ウォーム収容部２２のガイド保持部２６と、ウォーム１６の小径筒部４５との間に挿入した後、ガイド保持部２６の軸方向他側の端部に止め輪７８を係止する。これにより、ガイド組立体７７の軸方向他側への変位を阻止するとともに、ガイド部材１８からカバー７１が脱落する（外れる）のを阻止している。

本例の電動アシスト装置１０では、ウォーム１６の先端部に備えられた小径筒部４５を、ウォーム収容部２２のガイド保持部２６に対して、支持軸受１７およびガイド部材１８を介して、回転を自在に、かつ、ウォームホイール１５に対する遠近動を可能に支持している。また、支持軸受１７を、第１板ばね１９により、第１方向に関して、ウォームホイール１５側に向けて弾性的に付勢しているため、ウォーム歯３２とホイール歯２９との間のバックラッシュを抑えることができる。

さらに本例の電動アシスト装置１０では、１対の第２板ばね２０により、支持軸受１７を、第２方向に関して両側から弾性的に挟持している。このため、運転者がステアリングホイール２を操作することに基づいて、ステアリングシャフト６に支持固定されたウォームホイール１５の回転方向が変わった場合でも、ウォーム１６の先端部が、第２方向に変位するのを抑えることができる。

なお、電動モータ１１に通電することにより、ウォーム１６からウォームホイール１５にトルクを伝達すると、ホイール歯２９とウォーム歯３２との噛合部からウォーム１６に噛み合い反力が加わる。この噛み合い反力には、第１方向に関する成分だけでなく、第１方向と直角な第２方向に関する成分も含まれる。噛み合い反力のうち、第２方向に関する成分の向きは、ウォーム１６が一方に回転する場合と、同じく他方に回転する場合とで、互いに逆方向となる。すなわち、ウォーム１６とウォームホイール１５との間でトルクを伝達する際には、ウォーム１６の先端部に、ウォーム１６の回転方向に応じて、第１方向に対し傾斜した噛み合い反力が加わる。

ウォーム１６とウォームホイール１５との間でトルクを伝達する際に、ウォーム１６に加わる噛み合い反力のうち、第１方向に関する成分が、第１板ばね１９による弾性的な付勢力よりも大きくなると、ウォーム１６の先端部は、第１方向に関してウォームホイール１５から離れる方向に変位する。本例では、ウォーム１６の先端部がウォームホイール１５から離れる方向に変位すると、支持軸受１７の外輪４７の外周面が、ガイド部材１８の内周面に備えられた支承面部５３に当接し、ガイド部材１８の外周面が、ウォーム収容部２２のガイド保持部２６に押し付けられることで、噛み合い反力が支承される。本例では、支承面部５３は、ガイド部材１８の内周面のうち、ウォームホイール１５から遠い側部分であって、円周方向に離隔した２箇所位置に備えられている。このため、ウォーム１６の回転方向にかかわらず、噛み合い反力の方向に、外輪４７の外周面と支承面部５３との当接部を位置させることができて、噛み合い反力を、ハウジング１４により、効率良く支承することができる。

また、本例では、１対の第２板ばね２０のそれぞれを、略Ｈ字形、かつ、略平板状に構成している。このため、第２板ばね２０を安価に製造することができ、かつ、第２板ばね２０をガイド部材１８に取り付ける際に、第１方向に関する方向性を考慮する必要がなく、組立性の向上を図れる。ただし、支持軸受を、第２方向に関して両側から挟持する弾性挟持手段は、全体を一体に構成することもできる。すなわち、前記弾性挟持手段を、１対の第２板ばね２０のうち、第１方向に関してウォームホイール１５に近い側の端部同士を接続した如き構造とすることができる。さらに、前記弾性挟持手段と、支持軸受をウォームホイール側に向けて弾性的に付勢する弾性付勢手段とを一体に構成することもできる。

また、本例では、カバー７１を、ガイド部材１８の軸方向他側の開口部に支持しているため、ガイド組立体７７を所定の位置に組み込む以前の状態においても、ガイド部材１８の内側から、支持軸受１７や第１板ばね１９、１対の第２板ばね２０が脱落するのを防止することができる。したがって、支持軸受１７と、ガイド部材１８と、第１板ばね１９と、１対の第２板ばね２０と、カバー７１とをサブアッセンブリとして一体に取り扱うことができて、ウォーム減速機１２の組立性を向上することができる。さらに、本例では、ガイド組立体７７を、ウォーム収容部２２のガイド保持部２６と、ウォーム１６の小径筒部４５との間に配置した状態で、ガイド保持部２６の軸方向他側の端部に係止した止め輪７８により、ガイド組立体７７の軸方向他側への変位を阻止するとともに、ガイド部材１８からカバー７１が脱落する（外れる）のを阻止している。このため、ウォームホイール１５とウォーム１６との間でのトルクの伝達に伴い、ウォーム１６に軸方向他側を向いた力が加わった場合でも、ウォーム１６が軸方向他側に過度に変位するのを防止でき、ホイール歯２９とウォーム歯３２との噛合部がロックするのを防止することができる。

また、本例では、第１方向から見た場合に、ウォームホイール１５の中心軸と、ウォーム１６の中心軸とが直交する構造に、本発明を適用した場合について説明したが、本発明のウォーム減速機は、第１方向から見た場合に、ウォームホイールの中心軸と、ウォームの中心軸とが斜交する（鋭角をなす）構造に適用することもできる。

本例では、ハウジング１４のウォーム収容部２２の内側にがたつきなく配置したガイド部材１８と、支持軸受１７の外輪４７との間に、弾性付勢手段を構成する第１板ばね１９と、弾性挟持手段を構成する１対の第２板ばね２０とを配置しているが、第１板ばねを、ウォーム収容部と支持軸受の外輪との間に配置することもできる。あるいは、本発明のウォーム減速機においては、支持軸受の外輪を、第１方向に関する変位を可能に、ウォーム収容部の内周面に直接内嵌し、弾性付勢手段と弾性挟持手段とを、前記ウォーム収容部と、前記外輪又は該外輪に外嵌した他の部材（ホルダ部材）との間に配置することもできる。

なお、本発明の電動アシスト装置は、コラムアシスト型の電動パワーステアリング装置に限らず、各種構造の電動パワーステアリング装置に組み込むことができる。

具体的には、例えば、図１４に示すようなラックアシスト型の電動パワーステアリング装置１ａでは、ステアリングギヤユニット３の入力軸４から車両の幅方向に外れた部分に、ウォームホイール１５を外嵌固定した回転軸７４を配置し、該回転軸７４の先端部に備えられたピニオン歯を、ステアリングギヤユニット３を構成するラック７５の歯部に噛合させる。

また、図１５に示すようなピニオンアシスト型の電動パワーステアリング装置１ｂでは、ステアリングギヤユニット３ａの入力軸４ａに、ウォーム減速機１２のウォームホイール１５を支持固定する。

また、本発明のウォーム減速機は、電動アシスト装置に限らず、各種機械装置に組み込むことができる。

１、１ａ、１ｂ 電動パワーステアリング装置
２ ステアリングホイール
３、３ａ ステアリングギヤユニット
４、４ａ 入力軸
５ タイロッド
６ ステアリングシャフト
７ ステアリングコラム
８ａ、８ｂ 自在継手
９ 中間シャフト
１０、１０ａ 電動アシスト装置
１１ 電動モータ
１２ ウォーム減速機
１３ 出力軸
１４ ハウジング
１５ ウォームホイール
１６ ウォーム
１７ 支持軸受
１８ ガイド部材
１９ 第１板ばね
２０ 第２板ばね
２１ ホイール収容部
２２ ウォーム収容部
２３ 蓋体
２４ 円筒面部
２５ 段差部
２６ ガイド保持部
２７ 内向フランジ部
２８ 係合凹部
２９ ホイール歯
３０ 内側ホイール素子
３１ 外側ホイール素子
３２ ウォーム歯
３３ トルク伝達継手
３４ 駆動側伝達部材
３５ 被駆動側伝達部材
３６ 弾性部材
３７ カップリング
３８ 嵌合筒部
３９ 鍔部
４０ 玉軸受
４１ 外輪
４２ 内輪
４３ 玉
４４ 止め輪
４５ 小径筒部
４６ 内輪
４７ 外輪
４８ 転動体
４９ 本体部
５０ 係合凸部
５１ 係止溝
５２ 弾性リング
５３ 支承面部
５４ 凹曲面部
５５ 係合面部
５６ 基部
５７ａ、５７ｂ 台座面部
５８ 抑え面部
５９ 係止凸部
６０ 切り欠き部
６１ 側壁部
６２ 凹溝
６３ａ、６３ｂ 係止切り欠き
６４ 基部
６５ 折り返し部
６６ 湾曲部
６７ 係止孔
６８ 基部
６９ａ、６９ｂ 腕部
７０ 係止片
７１ カバー
７２ 円孔
７３ 係止爪
７４ 回転軸
７５ ラック
７６ 弾性部材
７７ ガイド組立体
７８ 止め輪
７９ 係止凹部
１００ ウォーム減速機
１０１ ハウジング
１０２ ウォームホイール
１０３ ウォーム
１０４ ホイール収容部
１０５ ウォーム収容部
１０６ ホイール歯
１０７ 回転軸
１０８ ウォーム歯
１０９ａ、１０９ｂ 玉軸受
１１０ ホルダ
１１１ 大径部
１１２ ブッシュ
１１３ 電動モータ
１１４ パッド
１１５ ねじりコイルばね

Claims (14)

1. ホイール収容部と、前記ホイール収容部に対しねじれの位置に配置され、かつ、軸方向中間部が前記ホイール収容部に開口したウォーム収容部と、を有するハウジングと、
   外周面にホイール歯を有し、かつ、前記ホイール収容部の内側に回転自在に支持される、ウォームホイールと、
   外周面に、前記ホイール歯と噛合するウォーム歯を有し、かつ、前記ウォーム収容部の内側に回転自在に支持される、ウォームと、
   前記ウォームの先端部に外嵌される内輪と、前記内輪の周囲に該内輪と同軸に配置される外輪と、を有する支持軸受と、
   前記支持軸受を、直接、又は前記外輪に外嵌された他の部材を介して、前記ウォームホイールの側に向けて弾性的に付勢する、弾性付勢手段と、
   前記支持軸受又は前記他の部材を、前記弾性付勢手段による付勢方向である第１方向と前記ウォーム収容部の中心軸とに直交する第２方向に関して両側から弾性的に挟持する、弾性挟持手段と、
   を備える、ウォーム減速機。
2. 前記外輪を、前記第１方向に関する変位を可能に内嵌し、かつ、前記ウォーム収容部の内側に内嵌されるガイド部材をさらに備え、
   前記弾性挟持手段は、前記外輪と前記ガイド部材との間に配置されている、
   請求項１に記載のウォーム減速機。
3. 前記弾性付勢手段は、前記外輪と前記ガイド部材との間、又は、前記外輪と前記ウォーム収容部との間に配置されている、
   請求項２に記載のウォーム減速機。
4. 前記ガイド部材は、内周面のうち、前記ウォームホイールから遠い側部分の円周方向少なくとも１箇所に、前記外輪に直接対向する支承面部を備える、
   請求項２又は３に記載のウォーム減速機。
5. 前記ウォーム収容部の内周面と前記ガイド部材の外周面との間に弾性的に挟持された弾性リングをさらに備える、
   請求項２〜４のいずれかに記載のウォーム減速機。
6. 前記ウォームホイールに近い側部分における前記弾性リングの弾性圧縮量が、前記ウォームホイールから遠い側部分における前記弾性リングの弾性圧縮量よりも大きい、
   請求項５に記載のウォーム減速機。
7. 前記弾性リングは、前記ガイド部材の外周面に、前記弾性リングの中心軸を前記ガイド部材の中心軸に対し、前記第１方向に関して前記ウォームホイールに近い側にオフセットさせた状態で係止されている、
   請求項６に記載のウォーム減速機。
8. 前記弾性付勢手段は、前記外輪と前記ガイド部材との間部分、又は、前記外輪と前記ウォーム収容部の内周面との間部分のうち、前記第１方向に関して前記ウォームホイールから遠い側の部分に配置された、第１板ばねを備える、
   請求項２〜７のいずれかに記載のウォーム減速機。
9. 前記弾性挟持手段は、前記外輪と前記ガイド部材との間部分のうち、前記第２方向に関して両側部分に配置された、１対の第２板ばねを備える、
   請求項２〜８のいずれかに記載のウォーム減速機。
10. 前記１対の第２板ばねのそれぞれは、前記ガイド部材の軸方向に関して前記支承面部の両側に配置される１対の遠位側腕部と、前記１対の遠位側腕部の基端部同士を接続し、かつ、前記ガイド部材の径方向に関する内側面を、前記外輪の外周面に弾性的に当接させた基部と、を備える、
    請求項４を直接的又は間接的に引用する請求項９に記載のウォーム減速機。
11. 前記１対の第２板ばねのそれぞれは、前記ガイド部材の軸方向に関する前記基部の両側の端部から、前記第１方向に関して前記ウォームホイールに近い側に向けてそれぞれ延出する１対の近位側腕部をさらに備える、
    請求項１０に記載のウォーム減速機。
12. 前記１対の第２板ばねのそれぞれは、該１対の第２板ばねのそれぞれを、前記ガイド部材に係止するための係止片をさらに備える、
    請求項９〜１１のいずれかに記載のウォーム減速機。
13. 前記ガイド部材のうち、前記ウォームの先端側の開口部に支持されたカバーをさらに備える、
    請求項２〜１２のいずれかに記載のウォーム減速機。
14. 電動モータと、
    前記電動モータのトルクを増大して、ステアリングホイールの回転に伴って回転する回転軸またはステアリングギヤユニットを構成する直動軸に付与するウォーム減速機と、
    を備え、
    前記ウォーム減速機が、請求項１〜１３のいずれかに記載のウォーム減速機である、電動アシスト装置。

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