JP5353640B2

JP5353640B2 - 電動式パワーステアリング装置

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Publication number: JP5353640B2
Application number: JP2009252240A
Authority: JP
Inventors: 和幸原田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2009-11-02
Filing date: 2009-11-02
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2029-11-02
Also published as: JP2011093501A

Description

この発明に係る電動式パワーステアリング装置は、自動車の操舵装置として利用するもので、電動モータを補助動力源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ものである。本発明は、この様な電動式パワーステアリング装置を構成するウォーム式減速機部分で、歯打ち音と呼ばれる不快な異音が発生する事を抑えられる構造の耐久性を、低コストで向上させるべく発明したものである。

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、広く普及している。電動式パワーステアリング装置の構造は、各種知られているが、何れの構造の場合でも、ステアリングホイールの操作によって回転させられ、回転に伴って操舵輪に舵角を付与する回転軸に電動モータからの補助動力を、減速機を介して付与する。この減速機として一般的には、ウォーム減速機が使用されている。ウォーム減速機を使用した電動式パワーステアリング装置の場合、前記電動モータにより回転駆動されるウォームと、前記回転軸と共に回転するウォームホイールとを噛合させて、前記電動モータの補助動力をこの回転軸に伝達自在とする。但し、ウォーム減速機の場合、何らの対策も施さないと、前記ウォームと前記ウォームホイールとの噛合部に存在するバックラッシュに基づき、前記回転軸の振動時や、この回転軸を起動させたり、或は回転方向を変える際に、歯打ち音と呼ばれる不快な異音が発生する場合がある。

この様な歯打ち音の発生を抑えられる構造として従来から、特許文献１〜４に記載されている様に、ばね等の弾性部材によりウォームをウォームホイールに向け弾性的に押圧する事が考えられている。図４〜８は、このうちの特許文献２に記載された電動式パワーステアリング装置の１例を示している。ステアリングホイール１により所定方向に回転させられる、回転軸であるステアリングシャフト２の前端部は、ハウジング３の内側に回転自在に支持しており、この部分にウォームホイール４を固定している。

このウォームホイール４と噛合し、電動モータ５により回転駆動されるウォーム６は、ウォーム軸７の軸方向中間部にウォーム歯８を設けて成る。このウォーム軸７の基端部は、単列深溝型玉軸受等の転がり軸受である基端側軸受９により、同じく先端部は同様の先端側軸受１０により、それぞれ前記ハウジング３内に回転自在に支持している。更に、前記ウォーム軸７の先端部で前記先端側軸受１０よりも突出した部分に付勢部材１１を外嵌し、この付勢部材１１と前記ハウジング３との間に、弾性部材であるコイルばね１２を設けている。この付勢部材１１は、ポリアミド樹脂、ポリ四弗化エチレン樹脂等の、摩擦係数が低い合成樹脂製としている。

具体的には、前記ハウジング３内で前記ウォーム軸７の先端部に対向する部分に、保持凹部１３を設け、この保持凹部１３内にガイドブロック１４を保持している。又、前記ウォーム軸７の先端寄り部分はこのガイドブロック１４に、ゴムの如きエラストマー等の弾性材により造られた弾性リング１５と、この弾性リング１５の外径側に保持された前記先端側軸受１０とにより、回転及び前記ウォームホイール４に対する遠近動を可能に支持している。前記付勢部材１１は、前記ウォーム軸７の先端部で前記先端側軸受１０よりも突出した部分に、外嵌している。この付勢部材１１は、回転はしないが、前記ウォームホイール４に対する遠近動を可能に、前記ガイドブロック１４の軸方向外側面（前記保持凹部１３の奥側の側面）に保持されている。

この為、前記ガイドブロック１４の軸方向外側面に、それぞれが２分割された１対のガイド壁部１６、１６を、前記ウォームホイール４の軸方向に離隔し、且つ、前記ガイドブロック１４の本体部分１７よりも前記ウォーム歯８と反対側に突出した状態で設けている。前記両ガイド壁部１６、１６同士の間隔は、前記付勢部材１１の幅よりも僅かに大きくして、この付勢部材１１を前記両ガイド壁部１６、１６同士の間に、前記ウォームホイール４に対する遠近動を可能に、且つ、このウォームホイール４の軸方向の変位を抑えた状態で挟持している。

更に、前記付勢部材１１に外嵌した、弾性部材であるコイルばね１２を構成する線材の両端部で、コイル部１８の径方向内方に折り曲げて成る１対の折り曲げ部１９、１９を、前記両ガイド壁部１６、１６に形成した係止凹部２０、２０に係止している。この状態で前記コイルばね１２の内周面は、前記付勢部材１１のうちの、前記ウォームホイール４とは反対側の面に、弾性的に当接した状態となる。そして、前記コイルばね１２により、前記付勢部材１１を介して、前記ウォーム歯８を前記ウォームホイール４に向け押圧し、これらウォーム歯８とウォームホイール４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ている。

上述の様な従来から知られている電動式パワーステアリング装置では、前記電動モータ５から前記ステアリングシャフト２に補助動力を伝達しない状態（無負荷状態）では、前記コイルばね１２の弾力に基づいて、前記弾性リング１５を弾性変形させつつ、前記ウォーム軸７の先端部を前記ウォームホイール４に近づける。この結果、このウォームホイール４の外周面に形成した歯の側面と前記ウォーム歯８の側面とが当接し、バックラッシュが存在しない状態となる。この状態から前記電動モータ５への通電を開始し、前記ウォーム６から前記ウォームホイール４へのトルク伝達を開始した場合、噛合部にバックラッシュが存在しない為、前述した様な不快な異音が発生する事はない。

但し、前記電動モータ５から前記ステアリングシャフト２に補助動力を伝達する状態（負荷状態）では、前記両歯の側面同士の押し付け合いに基づいて（動力伝達の反力として）、前記ウォーム６が前記ウォームホイール４から離れる方向に変位する。この変位は、このウォーム６が前記基端側軸受９を中心として揺動変位する状態で行われる。従って、この揺動変位を無理なく行わせる為には、次の(1) 〜(3) のうちの何れかの構造を採用する事が考えられる。
(1) 前記基端側軸受９の内部隙間を大きくして、この基端側軸受９を構成する基端側内輪２１の中心軸と基端側外輪２２の中心軸とをずれ易くする。そして、この基端側内輪２１に前記ウォーム６の基端部をがたつきなく外嵌すると共に、前記基端側外輪２２を前記ハウジング３にがたつきなく内嵌する。
(2) 前記基端側軸受９の内部隙間を小さくして、前記基端側内輪２１の中心軸と前記基端側外輪２２の中心軸とをずれにくくする代わりに、この基端側内輪２１に前記ウォーム６の基端部を、弾性部材等を介して揺動変位可能に外嵌する。
(3) 前記基端側軸受９の内部隙間を小さくして、前記基端側内輪２１の中心軸と前記基端側外輪２２の中心軸とをずれにくくする代わりに、この基端側外輪２２を前記ハウジング３に、弾性部材等を介して揺動変位可能に内嵌する。

これら(1) 〜(3) に示した構造のうち、部品点数を少なく抑えると共に組立作業を容易にしてコスト低減を図る面からは、(1) に示した、前記基端側軸受９の内部隙間を大きくする構造を採用する事が好ましい。残りの(2)(3)の構造は、弾性部材が必要になって部品の調達コストが嵩むだけでなく、この弾性部材を所定位置に組み付ける作業が必要になり、組立コストも嵩む。但し、上記(1) の構造に関しては、前記基端側軸受９部分での異音や振動の発生防止と、この基端側軸受９の耐久性確保とを両立させる事が難しい。この点に就いて、図９を参照しつつ説明する。

図９は、本発明の実施の形態に則した構造に変更を加えて、基端側軸受９ａの中心軸と先端側軸受１０ａの中心軸とを一致させた構造を示している。即ち、これら両軸受９ａ、１０ａの中心軸は、何れも、図９の鎖線α上に存在する。ウォーム軸７の先端部は、前記先端側軸受１０ａを構成する先端側内輪２３に内嵌した緩衝リング２４の内径側に、ウォームホイール４に対して遠近動する方向の変位を可能に、緩く挿通している。このウォームホイール４とウォーム６との間で動力伝達を行わない中立状態では、このウォーム６の先端部がコイルばね１２の弾力に基づいて前記ウォームホイール４側に変位し、これらウォーム６の歯の側面とウォームホイール４の歯の側面とが当接（バックラッシュが解消）する。従来構造の場合には、この状態で、前記ウォーム６の中心軸が、前記鎖線α上に存在する。即ち、前記中立状態では、このウォーム６の中心軸と、前記両軸受９ａ、１０ａの中心軸とが、ほぼ同心である。尚、前記ウォーム軸７の先端部が前記ウォームホイール４の軸方向に変位する事は、付勢部材１１とガイドブロック１４との係合により抑えている。

前記中立状態から、前記ウォームホイール４と前記ウォーム６との間で動力伝達を開始すると、この動力伝達の反作用として、図９に太矢印で示す様に前記ウォーム６が、前記ウォームホイール４から離れる方向に揺動変位する。この揺動変位は、前記ウォーム軸７の先端部外周面と前記緩衝リング２４の内周面とが係合（当接）するまで行われる。そして、これら両周面同士が係合して、前記ウォーム６がそれ以上前記ウォームホイール４から離れる方向に変位しなくなった状態で、このウォーム６の中心軸が、前記鎖線αよりも前記ウォームホイール４と反対側に傾いた、鎖線β上に位置する。即ち、前記ウォーム６は、動力伝達を行わない中立状態（鎖線α位置）から、動力伝達を行う状態（鎖線β位置）にまで、角度θ分だけ揺動変位する。

この様に、前記ウォーム６が角度θ分揺動変位する事に伴って、前記基端側軸受９ａを構成する基端側内輪２１の中心軸と基端側外輪２２の中心軸とが、これら両中心軸同士が互いに一致している中立位置から、前記角度θ分だけずれる。これら両中心軸同士のずれ角度θが大きくなると、前記基端側軸受９ａを構成する玉２５、２５の転動面と、前記基端側内輪２１の外周面に設けた内輪軌道２６及び前記基端側外輪２２の内周面に設けた外輪軌道２７との転がり接触部の面圧が高くなる。前記基端側軸受９ａは内部隙間を有する為、この面圧は、図９の（Ｂ）に実線ａで示す様に、前記ずれ角度θが或る程度大きくなった状態から急激に高くなる。即ち、このずれ角度θが前記基端側軸受９ａは内部隙間に見合う範囲内に納まっている状態では、前記面圧の上昇は極く限られた値に止まる。これに対して、前記ずれ角度θが前記内部隙間に見合う範囲を越えて大きくなると、このずれ角度θが少し大きくなっただけでも、前記面圧が極端に大きくなる。この様な傾向は、前記両中心軸同士が一致している中立状態を境に、両方向に関して対称に現れる。

図９の（Ａ）に示した構造の場合、前記ずれ角度θは、図９の（Ｂ）に破線ｂで示す様に、前記中立状態を起点として片側に表れる。この為、前記ずれ角度θが、前記面圧が急上昇する値を超え易く、越えた場合には、前記基端側軸受９ａ内部の転がり接触部の面圧が過大になって、この基端側軸受９ａの耐久性を確保しにくくなる。勿論、この基端側軸受９ａの内部隙間を大きくすれば、前記ずれ角度θが多少大きくなっても、前記面圧が急上昇する値を超えない様にして、前記基端側軸受９ａの耐久性を確保できる。但し、この基端側軸受９ａの内部隙間を大きくする事は、前述の様に、この基端側軸受９ａ部分で異音や振動が発生し易くなる事に結び付く為、好ましくない。

前記動力伝達開始に伴う、前記ずれ角度θを小さく抑える為には、前記緩衝リング２４の内径を小さくする事により、この緩衝リング２４の内周面と前記ウォーム軸７の先端部外周面との間に存在する隙間のうち、前記ウォームホイール４と反対側部分の径方向に関する幅寸法を小さくする事も考えられる。この様にすれば、前記ウォーム６が前記中立状態を起点として片側に揺動変位した場合に於ける、前記ずれ角度θを小さく抑えられる。従って、前記面圧の上昇を抑えて前記基端側軸受９ａの耐久性確保を図れるが、前記ウォーム６の揺動角度の絶対量を確保できなくなる。即ち、このウォーム６の先端部を前記緩衝リング２４の内径側で、直径方向に関して一端から他端にまで変位させる事に伴う、前記ウォーム６の全揺動角度が小さくなる。この為、このウォーム６及び前記ウォームホイール４の加工精度及び組み付け精度を確保しないと、これらウォーム６とウォームホイール４との噛合部のバックラッシュを解消できなくなる可能性がある。前記加工精度及び組み付け精度を高くする事は、コスト上昇の原因となる為、好ましくない。

特開２００２−９６７４９号公報特開２００４−３０６８９８号公報特開２００７−３０３６４９号公報特開２００７−３２１８４６号公報特許第４１９６８３１号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、基端側軸受部分での異音や振動の発生防止と、この基端側軸受の耐久性確保とを両立させられる構造を、低コストで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は、従来から知られている電動式パワーステアリング装置と同様に、ハウジングと、回転軸と、ウォームホイールと、ウォームと、基端側軸受と、先端側軸受と、電動モータと、付勢部材と、弾性部材とを備える。
このうちのハウジングは、ステアリングコラム等の固定の部分に支持されて回転する事がない。
又、前記回転軸は、前記ハウジングに対し回転自在に設けられて、ステアリングホイールの操作によって回転させられ、回転に伴って操舵輪に舵角を付与する。
又、前記ウォームホイールは、前記ハウジングの内部で前記回転軸の一部に、この回転軸と同心に支持されて、この回転軸と共に回転する。
又、前記ウォームは、ウォーム軸の軸方向中間部にウォーム歯を設けて成り、このウォーム歯を前記ウォームホイールと噛合させている。
又、前記基端側軸受は、前記ウォーム軸のうちの基端側部分を、前記ハウジングに対し回転自在に支持する為のもので、基端側内輪の外周面に形成した単列深溝型の内輪軌道と基端側外輪の内周面に形成した単列深溝型の外輪軌道との間に複数個の玉を転動自在に配置して成る単列深溝型玉軸受であり、正の内部隙間を設けている。
又、前記先端側軸受は、前記ウォーム軸のうちの先端側部分を、前記ハウジングに対し回転自在に支持する。
又、前記電動モータは、前記ウォーム軸の基端部と出力軸の先端部とを回転力の伝達を自在に係合させて、前記ウォームを両方向に回転駆動自在としている。
又、前記付勢部材は、前記ウォーム軸の先端部を回転自在に支持している。
更に、前記弾性部材は、前記付勢部材を介して前記ウォームを、前記基端側軸受を中心に揺動変位させて、前記ウォーム歯を前記ウォームホイールに向け押圧する。
そして、前記先端側軸受はその内径側に前記ウォーム軸の先端側部分を、前記ウォームに対する所定長さ分の遠近動を可能に支持している。そして、前記ウォームと前記ウォームホイールとの間での動力伝達に伴ってこのウォームが、このウォームホイールから遠ざかる方向に変位した状態で、前記ウォーム軸の先端側部分を回転自在に支持する。
特に、本発明の電動式パワーステアリング装置に於いては、前記ウォーム軸の先端側部分は前記先端側軸受の内径側に、前記ウォームと前記ウォームホイールとの間で動力を伝達しない無負荷状態を基準として、このウォームホイールから遠ざかる方向への変位量を所定量Ｈに規制された状態で配置している。
又、前記基端側軸受は、前記基端側内輪の中心軸と前記基端側外輪の中心軸とを、これら両中心軸が一致している中立状態から±θａ以上傾斜させると、前記内輪軌道及び前記外輪軌道と前記各玉の転動面との転がり接触部の接触面圧が急上昇するものである。
そして、前記先端側軸受の中心軸を前記基端側軸受の中心軸よりも、前記ウォームホイール側に偏心させている。
又、前記無負荷状態で、前記基端側内輪の中心軸に対して前記基端側外輪の中心軸を、前記ウォームホイール側に、前記ウォーム軸の先端に向かう程このウォームホイール側に向かう方向にθ _１だけ傾斜させている。
更に、この傾斜角度θ _１と前記接触面圧が急上昇する角度θａとの関係は、θ _１＜θａであり、前記ウォームと前記ウォームホイールとの間での動力伝達に伴ってこのウォームに加わる反作用に基づいてこのウォームの先端部が前記ウォームホイールから遠ざかる方向に前記所定量Ｈ分揺動変位する際の前記無負荷状態からの前記ウォームの揺動角度をθ _２とした場合に、θ _２＞θ _１、且つ、「θ _２ −θ _１」≦θａである。

上述の様に構成する本発明の電動式パワーステアリング装置によれば、基端側軸受部分での異音や振動の発生防止と、この基端側軸受の耐久性確保とを両立させられる構造を、低コストで実現できる。
即ち、本発明の電動式パワーステアリング装置の場合には、先端側軸受の中心軸を基端側軸受の中心軸よりもウォームホイール側に偏心させている分、ウォームとウォームホイールとの間で動力を伝達する事に伴ってこのウォームがこのウォームホイールから遠ざかる方向に揺動変位した状態での、前記基端側軸受の、中立状態からの揺動変位角度「θ _２ −θ _１」を抑えられる。この為、この基端側軸受として、特に内部隙間が大きなものを使用しなくても、この基端側軸受内部の転がり接触部の面圧が過度に上昇する事を防止できる。前記内部隙間を大きくしなくても済む事は、前記基端側軸受部分での異音や振動の発生防止に寄与する。又、前記面圧の上昇を抑えられる事は、この基端側軸受の耐久性確保に寄与する。更に、前記ウォームが前記ウォームホイールから遠ざかる方向への揺動変位角度「θ _２ −θ _１」を抑える事を、前記先端側軸受を偏心させる事により実現している為、前記ウォームが前記ウォームホイールに対して遠近動する方向の揺動変位角度θ _２を十分に確保できる。この為、これらウォーム及びウォームホイールの加工精度及び組み付け精度を特に高くしなくても、これらウォームとウォームホイールとの噛合部のバックラッシュを確実に解消できて、コスト上昇を抑えられる。

本発明の実施の形態の第１例を示す要部断面図。この第１例の作用を説明する為の、動力を伝達しない状態で示す要部断面図（Ａ）と、動力を伝達する状態で示す要部断面図（Ｂ）と、ウォームの揺動変位に伴う基端側軸受の転がり接触部の面圧変化を示す線図（Ｃ）。本発明の実施の形態の第２例を示す、図２の（Ａ）（Ｂ）と同様の図。本発明の対象となる電動式パワーステアリング装置を組み込んだ自動車用操舵装置の１例を示す、部分切断側面図。図４の拡大Ｘ−Ｘ断面図。図５の右下部拡大図。図６のＹ−Ｙ断面図。付勢部材とコイルばねとを取り出して示す斜視図。本発明が解決しようとする課題を説明する為の、図２の（Ａ）（Ｃ）と同様の図。

［実施の形態の第１例］
図１〜２は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例を含めて本発明の特徴は、ハウジング３の内側にウォーム６を支持する部分の構造にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図４〜９に示した構造を含めて、従来から知られている電動式パワーステアリング装置と同様であるから、図示並びに説明を、省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

前記ウォーム６の基端部を前記ハウジング３に対して、基端側軸受９ａにより、回転自在に、且つ、この基端側軸受９ａの中心を中心とする揺動変位を可能に支持している。この基端側軸受９ａは、単列深溝型の玉軸受で、基端側内輪２１と、基端側外輪２２と、複数個の玉２５、２５とを備える。これら各玉２５、２５は、この基端側内輪２１の外周面に形成した深溝型の内輪軌道２６と、前記基端側外輪２２の内周面に形成した深溝型の外輪軌道２７との間に、転動自在に配置して成る。この様な前記基端側軸受９ａには、正の内部隙間を設けて、前記基端側内輪２１の中心軸と前記基端側外輪２２の中心軸とを、軽い力でずらせられる様にしている。但し、前記内部隙間の値は僅少にして、この内部隙間に基づき、前記基端側軸受９ａ部分で、不快な異音や振動が発生しない様にしている。又、前記基端側内輪２１は前記ウォーム６の基端部に直接、軽い締り嵌め等により、がたつきなく外嵌している。又、前記基端側外輪２２は前記ハウジング３の内部に直接、軽い締り嵌め等により、がたつきなく内嵌している。何れの嵌合部にも、Ｏリング等の、揺動変位を可能にする為の弾性部材等は設けていない。

一方、前記ウォーム６とウォームホイール４との間で動力を伝達する際に、このウォーム６の先端部に加わるラジアル荷重を支承する為の先端側軸受１０ａを、前記ハウジング３の内部に設けた保持凹部１３内に、ガイドブロック１４ａを介して支持している。前記先端側軸受１０ａは、前記基端側軸受９ａよりも小型の単列深溝型の玉軸受で、先端側内輪２３と先端側外輪２８と複数個の玉２９、２９とを備える。そして、このうちの先端側外輪２８を前記ガイドブロック１４ａの本体部分１７ａの一部に、保持固定している。又、前記先端側内輪２３の内径側に、合成樹脂、硬質ゴム等の、内部損失の大きな（前記ウォーム６の先端部外周面との衝突に伴って異音や振動が発生しにくい）材料製の緩衝リング２４を、全周に亙って添着支持している。この緩衝リング２４の内周面と、前記先端側外輪２８の外周面とは、互いに同心である。

本例の電動式パワーステアリング装置の場合には、前記先端側軸受１０ａの中心軸イを、前記基端側軸受９ａの中心軸ロよりも、前記ウォームホイール４側に、△ｈ分だけ偏心させている。即ち、前記先端側軸受１０ａと前記基端側軸受９ａとを、それぞれの中心軸イ、ロを互いに平行に配置すると共に、このうちの先端側軸受１０ａの中心軸イを、前記△ｈ分だけ、前記基端側軸受９ａの中心軸ロよりも前記ウォームホイール４側に偏らせている。尚、前記偏心量△ｈの絶対値は、前記ウォームホイール４と前記ウォーム６との噛合部の仕様（歯高、ピッチ）等により設計的に定めるが、一般的には、１mm前後若しくはそれ以下の僅少な値である。例えば、前記両軸受１０ａ、９ａの中心間距離が５０〜６０mm程度の場合に、前記偏心量△ｈを、０．１mm程度とする。

前記両軸受９ａ、１０ａの中心軸イ、ロを上述の様に偏心させている為、仮に、このうちの基端側軸受９ａの中心軸ロと前記ウォーム６の中心軸ハとを同心にした場合には、このウォーム６（を構成するウォーム軸７）の先端部は、前記緩衝リング２４の中心よりも前記ウォームホイール４から離れた側に偏った位置に存在する事になる。但し、本例の場合には、これらウォーム６とウォームホイール４との間で動力を伝達しない無負荷状態で、ウォーム６の先端部が、図１及び図２の（Ａ）に示す様に、前記緩衝リング２４のほぼ中心に位置する様に、各部の形状及び寸法等を規制している。

尚、この様に、無負荷状態でウォーム６の先端部が前記緩衝リング２４のほぼ中心に位置する事は、目標であり、必ずしも厳密に中心に位置させる必要はない。前記無負荷状態で、前記ウォーム６の先端部外周面が前記緩衝リング２４の内周面の何れの部分にも当接しなければ良い。要するに、次の(1)(2)の条件を何れも満たす様に、前記緩衝リング２４の内径、及び、前記無負荷状態での前記ウォーム６の先端部の位置を規制する。
(1) 前記ウォーム６及び前記ウォームホイール４の加工精度及び組み付け精度を特に高くしなくても、前記無負荷状態で、前記両周面同士が当接しない。
(2) 前記両周面同士の間に存在する隙間のうちで、前記ウォームホイール４と反対側部分の径方向寸法Ｈが、過大にならない様にする。

これら(1)(2)の条件のうちの(1) の条件は、前記噛合部のバックラッシュを確実に解消する為の必要条件である。即ち、前記無負荷状態で、前記ウォーム６の先端部が前記コイルばね１２により前記ウォームホイール４に向けて押圧された場合に、このウォームホイール４の側で前記ウォーム６の先端部外周面と前記緩衝リング２４の内周面とが当接する以前に、これらウォームホイール４とウォーム６との歯側面同士が当接し、前記バックラッシュが解消される様にする。

又、前記(2) の条件は、前記ウォーム６の基端部を揺動変位可能に支持している基端側軸受９ａ内部の転がり接触部の面圧の上昇を抑え、この基端側軸受９ａの耐久性を確保する為の必要条件である。即ち、前記ウォーム６と前記ウォームホイール４との間で動力を伝達する際には、前述した様に、この動力伝達の反作用として前記ウォーム６の先端部が、図２の（Ｂ）に太矢印で示す様に、前記ウォームホイール４から離れる側に揺動変位する。この揺動変位は、前記ウォーム６の先端部外周面と前記緩衝リング２４の内周面とが係合（当接）するまで行われる。前記(2) に規定した径方向寸法Ｈが大きいと、前記動力伝達時に於ける前記ウォーム６の揺動変位角度が過大になり、前記基端側軸受９ａ内部の転がり接触部の面圧上昇が著しくなって、前記基端側軸受９ａの耐久性が損なわれる。そこで、前記径方向寸法Ｈを、この基端側軸受９ａの仕様（特に内部隙間）や、前記ウォーム６の軸方向長さ等との関係で規制する。

具体的には、次の様に規制する。前記基端側軸受９ａを構成する前記基端側内輪２１の中心軸と前記基端側外輪２２の中心軸とを、これら両中心軸が一致している状態から±θａ以上傾斜させると、前記内輪軌道２６及び前記外輪軌道２７と前記各玉２５、２５の転動面との転がり接触部の接触面圧が急上昇するものとする（｜θａ｜：許容揺動角度）。又、前記無負荷状態で、前記基端側内輪２１の中心軸に対して前記基端側外輪２２の中心軸が、前記ウォームホイール４の側にθ₁ だけ傾斜するものとする。勿論、この傾斜角度θ₁ は、前記許容揺動角度｜θａ｜よりも小さく抑える（θ₁ ＜｜θａ｜）。又、前記反作用に基づいて前記ウォーム６が、前記径方向寸法Ｈ分だけ、その先端部を前記ウォームホイール４から遠ざける方向に揺動変位する際に、前記ウォーム６がθ₂ だけ、揺動変位する。この揺動角度θ₂ は、前記基端側軸受９ａの中心と前記先端側軸受１０ａの中心との、前記ウォーム６の軸方向に関する距離をＬとした場合に、θ₂ ＝Ｈ／Ｌで求められる。そして、この揺動角度θ₂ 分の揺動方向は、前記傾斜角度θ₁ の揺動方向とは逆方向であるから、前記動力伝達時の状態で、前記基端側内輪２１の中心軸に対する前記基端側外輪２２の中心軸の傾斜角度は、「θ₂ −θ₁ 」となる。この傾斜角度「θ₂ −θ₁ 」が、前記許容揺動角度｜θａ｜以下であれば、前記転がり接触部の面圧上昇を抑えて、前記基端側軸受９ａの耐久性確保を図れる。そこで、前記径方向寸法Ｈの大きさが、｜θ₂ −θ₁ ｜≦｜θａ｜を満たす値になる様にすべく、前記偏心量△ｈを規制する。

この様に本例の電動式パワーステアリング装置によれば、前記先端側軸受１０ａの中心軸イを前記基端側軸受９ａの中心軸ロよりも、前記偏心量△ｈ分だけ前記ウォームホイール４側に偏心させている分、前記ウォーム６とこのウォームホイール４との間で動力を伝達する状態での、前記基端側軸受９ａの、中立状態からの揺動変位角度を抑えられる。この為、この基端側軸受９ａとして、特に内部隙間が大きなものを使用しなくても、この基端側軸受９ａ内部の転がり接触部の面圧が過度に上昇する事を防止できる。前記内部隙間を大きくしなくても済む事は、前記基端側軸受９ａ部分での異音や振動の発生防止に寄与する。又、前記面圧の上昇を抑えられる事は、この基端側軸受９ａの耐久性確保に寄与する。

更に、前記ウォーム６が前記ウォームホイール４から遠ざかる方向への揺動変位角度を抑える事を、前記先端側軸受１０ａを偏心させる事により実現している。従って、前記緩衝リング２４の内径を小さくする事により前記揺動変位角度を抑える場合とは異なり、前記ウォーム６が前記ウォームホイール４に対して遠近動する方向の揺動変位角度θ _２を十分に確保できる。この為、これらウォーム６及びウォームホイール４の加工精度及び組み付け精度を特に高くしなくても、これらウォーム６とウォームホイール４との噛合部のバックラッシュを確実に解消できて、コスト上昇を抑えられる。
この様に本例の電動式パワーステアリング装置によれば、前記基端側軸受９ａ部分での異音や振動の発生防止と、この基端側軸受９ａの耐久性確保とを両立させられる構造を、低コストで実現できる。

［実施の形態の第２例］
図３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、ウォーム６の先端部を回転可能に支持する為の先端側軸受１０ｂを、滑り軸受としている。即ち、合成樹脂製のガイドブロック１４ｂの一部に円孔３０を形成し、この円孔３０内に前記ウォーム６（を構成するウォーム軸７）の先端部を緩く挿入して、滑り軸受である前記先端側軸受１０ｂを構成している。本例の場合には、前記円孔３０の中心軸イを、基端側軸受９ａの中心軸ロよりも、ウォームホイール４側に、△ｈ分だけ偏心させている。この様な本例の構造によれば、先端側軸受１０ｂを玉軸受から滑り軸受に変更し、この先端側軸受１０ｂを前記ガイドブロック１４ｂと一体に構成する事により、部品点数並びに組立工数を低減して、より一層のコスト低減を図れる。その他の部分の構成及び作用は、上述した実施の形態の第１例の場合と同様であるから、重複する説明は省略する。

１ステアリングホイール
２ステアリングシャフト
３ハウジング
４ウォームホイール
５電動モータ
６ウォーム
７ウォーム軸
８ウォーム歯
９、９ａ基端側軸受
１０、１０ａ、１０ｂ先端側軸受
１１付勢部材
１２コイルばね
１３保持凹部
１４、１４ａ、１４ｂガイドブロック
１５弾性リング
１６ガイド壁部
１７、１７ａ本体部分
１８コイル部
１９折り曲げ部
２０係止凹部
２１基端側内輪
２２基端側外輪
２３先端側内輪
２４緩衝リング
２５玉
２６内輪軌道
２７外輪軌道
２８先端側外輪
２９玉
３０円孔

Claims

固定の部分に支持されて回転する事のないハウジングと、このハウジングに対し回転自在に設けられて、ステアリングホイールの操作によって回転させられ、回転に伴って操舵輪に舵角を付与する回転軸と、前記ハウジングの内部でこの回転軸の一部に、この回転軸と同心に支持されて、この回転軸と共に回転するウォームホイールと、ウォーム軸の軸方向中間部にウォーム歯を設けて成り、このウォーム歯を前記ウォームホイールと噛合させたウォームと、前記ウォーム軸のうちの基端側部分を前記ハウジングに対し回転自在に支持する為の、基端側内輪の外周面に形成した単列深溝型の内輪軌道と基端側外輪の内周面に形成した単列深溝型の外輪軌道との間に複数個の玉を転動自在に配置して成る単列深溝型玉軸受で正の内部隙間を設けた基端側軸受と、前記ウォーム軸のうちの先端側部分を前記ハウジングに対し回転自在に支持する為の先端側軸受と、このウォーム軸の基端部と出力軸の先端部とを回転力の伝達を自在に係合させて前記ウォームを両方向に回転駆動自在とした電動モータと、前記ウォーム軸の先端部を回転自在に支持した付勢部材と、この付勢部材を介して前記ウォームを、前記基端側軸受を中心に揺動変位させて、前記ウォーム歯を前記ウォームホイールに向け押圧する弾性部材とを備え、前記先端側軸受はその内径側に前記ウォーム軸の先端側部分を、前記ウォームに対する所定長さ分の遠近動を可能に支持しており、前記ウォームと前記ウォームホイールとの間での動力伝達に伴ってこのウォームがこのウォームホイールから遠ざかる方向に変位した状態で、前記ウォーム軸の先端側部分を回転自在に支持する電動式パワーステアリング装置に於いて、このウォーム軸の先端側部分は前記先端側軸受の内径側に、前記ウォームと前記ウォームホイールとの間で動力を伝達しない無負荷状態を基準として、このウォームホイールから遠ざかる方向への変位量を所定量Ｈに規制された状態で配置されており、前記基端側軸受は、前記基端側内輪の中心軸と前記基端側外輪の中心軸とを、これら両中心軸が一致している中立状態から±θａ以上傾斜させると、前記内輪軌道及び前記外輪軌道と前記各玉の転動面との転がり接触部の接触面圧が急上昇するものであり、前記先端側軸受の中心軸を前記基端側軸受の中心軸よりも、前記ウォームホイール側に偏心させると共に、前記無負荷状態で、前記基端側内輪の中心軸に対して前記基端側外輪の中心軸を、前記ウォームホイール側に、前記ウォーム軸の先端に向かう程このウォームホイール側に向かう方向にθ _１だけ傾斜させており、この傾斜角度θ _１と前記接触面圧が急上昇する角度θａとの関係は、θ _１＜θａであり、前記ウォームと前記ウォームホイールとの間での動力伝達に伴ってこのウォームに加わる反作用に基づいてこのウォームの先端部が前記ウォームホイールから遠ざかる方向に前記所定量Ｈ分揺動変位する際の前記無負荷状態からの前記ウォームの揺動角度をθ _２とした場合に、θ _２＞θ _１、且つ、「θ _２ −θ _１」≦θａである事を特徴とする電動式パワーステアリング装置。