JP5945705B2

JP5945705B2 - パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP5945705B2
Application number: JP2013058877A
Authority: JP
Inventors: 良樹高井
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2013-03-21
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2016-07-05
Anticipated expiration: 2033-03-21
Also published as: JP2014184738A

Description

本発明は、例えば自動車に適用され、ウォームギヤによって構成される減速機構を備えた電動パワーステアリング装置に関する。

従来の自動車に適用されるパワーステアリング装置としては、例えば以下の特許文献１に記載されたものが知られている。

すなわち、このパワーステアリング装置では、ウォームシャフトの先端部に、この先端部を軸支する軸受を介してウォームシャフトをウォームホイール側へと付勢することによって当該両者（ウォームギヤ）の良好な噛合状態の確保に供する付勢機構が設けられている。

この付勢機構は、前記軸受に外嵌され、この軸受の反ウォームホイール側の周方向領域に弾性変形可能に設けられたばね部の弾性力をもって当該軸受を介してウォームシャフトの先端部をウォームホイール側へと付勢する径方向付勢手段と、前記軸受の外端面に対して対向配置され、この対向端面に設けられた環状の押圧部の弾性力をもって当該軸受をウォームシャフト側へと付勢する軸方向付勢手段と、から構成され、前記径方向付勢手段によって、ウォームギヤの摩耗に伴うバックラッシの発生が低減され、当該ウォームギヤの良好な噛合状態を得ることが可能になると共に、前記軸方向付勢手段によって、前記軸受を含むウォームシャフトの軸支に供する軸受を介して生ずるウォームシャフトの軸方向のがたつき（以下、「軸方向ガタ」と略称する。）も低減可能となっている。

特開２０１１−１５７０３４号公報

しかしながら、前記従来のパワーステアリング装置では、ウォームシャフトを付勢するにあたり、軸・径各方向にそれぞれ付勢手段を設ける構成となっていることから、装置の構造が複雑化してしまい、その結果、装置の組立作業性の悪化や生産性の低下などの問題を招来してしまっていた。

本発明は、かかる技術的課題に鑑みて案出されたもので、ウォームホイールに対しウォームシャフトを軸・径両方向へ付勢する機構を備えつつ装置の構造を簡素化し得るパワーステアリング装置を提供するものである。

本発明は、ギヤハウジング内に収容されるウォームシャフトとウォームホイールとで構成されるウォームギヤを介して伝達される電動モータの回転駆動力をもって操舵力を補助するパワーステアリング装置であって、とりわけ、ウォームシャフトの先端側を軸支する軸受を収容保持し、ウォームシャフトの回転軸がウォームホイールの回転軸に接近する方向であるギヤ噛合方向に移動可能に設けられたホルダ部材と、ギヤハウジングに設けられ、ホルダ部材を前記ギヤ噛合方向に付勢する付勢機構と、ホルダ部材の外周側であって付勢機構と当接する領域に設けられ、該付勢機構の付勢力をウォームシャフトの回転軸方向と前記ギヤ噛合方向とに分力する傾斜面と、を備えたことを特徴としている。

なお、かかる構成にあたり、前記付勢機構をホルダ部材の外周側に設けると共に、前記傾斜面を前記ギヤハウジングに設けることとして、前記付勢機構が前記ギヤハウジングの内壁を押圧することによる反力をもって前記ホルダ部材を前記ギヤ噛合方向へと付勢する構成としてもよい。

本発明によれば、１つの付勢機構によりウォームギヤのバックラッシの低減とウォームシャフトの軸方向ガタの低減との両立が図れ、装置の構造を簡素化することができる。

本発明に係るパワーステアリング装置の概略図である。本発明の第１実施形態を示す図であって、図１に示す減速機の構成を現した断面図である。図２に示すバックラッシ調整機構をウォームシャフト側から見た分解斜視図である。図２に示すバックラッシ調整機構を反ウォームシャフト側から見た分解斜視図である。図２に示すバックラッシ調整機構の要部拡大断面図である。図５のＡ−Ａ線断面図である。（ａ）はウォームギヤ摩耗初期、（ｂ）は摩耗進行後のバックラッシ調整機構の状態を表した要部拡大断面図である。本発明と従来技術のプランジャ変位に伴う付勢荷重の比較を表したグラフである。本発明の第１実施形態の変形例を示す図であって、図２に相当するバックラッシ調整機構の要部拡大断面図である。本発明の第２実施形態を示す図であって、図２に相当するバックラッシ調整機構の要部拡大断面図である。

以下、本発明に係るパワーステアリング装置の各実施形態を図面に基づいて詳述する。なお、下記実施形態では、このパワーステアリング装置を、従来と同様、自動車用の操舵装置に適用したものを示している。

図１〜図８は本発明のパワーステアリング装置の第１実施形態を示し、このパワーステアリング装置は、いわゆるデュアルピニオン型のラック・ピニオン式電動パワーステアリング装置であって、図１に示すように、一端側が図外のステアリングホイールに連係される入力軸１（本発明に係る操舵軸に相当）と、一端側が前記入力軸１にトーションバー２を介して相対回転可能に連結される第１出力軸３とからなる操舵軸が車体幅方向一方側に設けられる第１ラック・ピニオン機構ＲＰ１を介して図外の転舵輪に連係されると共に、前記操舵軸の外周域に配設されるトルクセンサＴＳをはじめとした所定のセンサからの出力信号に基づいてＥＣＵ４によって駆動制御される電動モータ５にウォームギヤからなる減速機構１０を介して連係される第２出力軸６が車体幅方向他方側に設けられる第２ラック・ピニオン機構ＲＰ２を介して前記図外の転舵輪に連係されることで構成されている。

ここで、前記第１ラック・ピニオン機構ＲＰ１は、第１出力軸３の他端側に設けられる図外の第１ピニオン歯と、各端が図外のタイロッドを介しそれぞれ前記図外の転舵輪に連係されるラックバー７の一端側に設けられる図外の第１ラック歯とから構成され、第２ラック・ピニオン機構ＲＰ２は、第２出力軸６の先端部に連係される図外の第２ピニオン歯と、前記ラックバー７の他端側に設けられる図外の第２ラック歯とから構成されている。

そして、上述のような構成から、前記図外のステアリングホイールより入力軸１へと入力された操舵トルクに基づいてトーションバー２が捩れ変形して、この捩れ変形に伴い当該トーションバー２の復元時に生ずる回転トルクに基づいて回転する第１出力軸３の回転運動が前記第１ラック・ピニオン機構ＲＰ１を介してラックバー７の直線運動に変換されると共に、前記操舵トルクに基づいて電動モータ５に生ずる操舵アシストトルクに基づいて回転する第２出力軸６の回転運動が前記第２ラック・ピニオン機構ＲＰ２を介してラックバー７の直線運動に変換されることにより、前記電動モータ５による操舵補助を得つつ前記図外の転舵輪の向きが変更されることとなる。

前記減速機１０は、図１、図２に示すように、第２出力軸６を収容する筐体と共通化されたギヤハウジング１５の内部に収容されるウォームギヤによって構成され、このウォームギヤは、電動モータ５の駆動軸５ａ先端にこれを延長するように同軸上に連結され、軸方向両端部が第１軸受１３及び第２軸受１４により回転自在に支持されたウォームシャフト１１と、第２出力軸６の外周に一体回転可能に固定され、その外周に形成された歯部１２ａを介してウォームシャフト１１の先端側外周に形成された歯部１１ａと捩れの関係をもって噛み合うウォームホイール１２と、から構成されている。

ここで、前記ウォームシャフト１１の基端側軸部１１ｂを軸支する第１軸受１３については、いわゆるスイベル１３ａ付きのボールベアリングにより構成され、当該軸受１３の中心を支点としてウォームシャフト１１の先端側が揺動可能に構成されている。一方、ウォームシャフト１１の先端側軸部１１ｃを軸支する第２軸受１４については、周知のボールベアリングによって構成されると共に、その外周域には、当該第２軸受１４を介してウォームシャフト１１の先端側軸部１１ｃをウォームホイール１２との噛み合いが深くなる方向へ付勢することにより前記ウォームギヤのバックラッシを調整するバックラッシ調整機構２０が設けられている。

前記ウォームシャフト１１は、ギヤハウジング１５の内部にて電動モータ５の駆動軸の軸線上に穿設されたシャフト収容部１６内に収容される一方、前記ウォームホイール１２は、ギヤハウジング１５の内部において、シャフト収容部１６とほぼ直交するように、かつ、所定範囲がシャフト収容部１６へと臨むように形成されたホイール収容部１７内に収容されている。

前記シャフト収容部１６は、図２中のＹ軸正方向側の端部である一端部に、第１軸受１３を収容する第１軸受収容部１６ａが段差拡径状に開口形成される一方、他端部には、第２軸受１４と共に前記バックラッシ調整機構２０に係る後述のホルダ部材２１を収容するホルダ収容部１８が閉塞状に設けられている。かかる構成から、第１軸受１３については、第１軸受収容部１６ａに圧入されると共に、軸方向外側から螺着される大径状のロックナット４０と第１軸受収容部１６ａの段部とによってスイベル１３ａのみが挟持されることで、該スイベル１３ａを介して第１軸受収容部１６ａに固定されている。

前記バックラッシ調整機構２０は、図２〜図６に示すように、その内周部に第２軸受１４を収容保持可能なほぼカップ状に構成され、その外周部に斜方へと突設されたプランジャ摺接部２２を有するホルダ部材２１と、該ホルダ部材２１の外側にこのホルダ部材２１のほぼ全体を覆うようなかたちで設けられ、当該ホルダ部材２１のホルダ収容部１８への固定に供するホルダケースである固定部材２４と、該固定部材２４とホルダ部材２１の間に介装され、該ホルダ部材２１の移動に伴うホルダ収容部１８との当接により発生する異音（振動）の抑制に供する緩衝部材２５と、ホルダ収容部１８の周壁部内に収容保持され、緩衝部材２５と固定部材２４の各外周部に貫通形成された後述の両プランジャ挿通窓２４ｂ，２５ｂを介してプランジャ摺接部２２へと臨んで、かつ、当該プランジャ摺接部２２と係合可能に設けられたプランジャ機構３０（本発明に係る付勢機構に相当）と、から主として構成されている。

前記ホルダ部材２１は、硬質の樹脂材料により形成されてなるもので、その内周部には段差縮径状に構成された第２軸受収容部２３が設けられ、この第２軸受収容部２３内に第２軸受１４が収容保持されている。具体的には、かかる第２軸受収容部２３内において、その外輪（アウタレース）を段部２３ａへと突き当てるようにして第２軸受１４が圧入固定されている。また、前記ホルダ部材２１の外周部には、前記プランジャ摺接部２２の周方向反対側となる位置（点対称となる位置）に、ホルダ収容部１８の内周面に当接することによって当該ホルダ部材２１の径方向の移動規制に供する移動規制部２１ａが突設されている。この移動規制部２１ａは、第２軸受収容部２３の外周面に沿うように円弧状に構成されていて、その外周面がホルダ収容部１８の内周面と当接することで当該ホルダ部材２１の所定以上の径方向移動が規制されると共に、その周方向両側面が固定部材２４（後述する規制部挿通窓２４ａの両側部）と当接することで当該ホルダ部材２１の周方向移動が規制されるようになっている。

前記プランジャ摺接部２２は、前記プランジャ機構３０に係る後述のプランジャ３２と対向するように斜方（図２中のＸ軸負方向−Ｙ軸負方向）へと突出形成され、当該突出方向に対してほぼ直交するかたちで後述のプランジャ３２の軸線方向に対しほぼ垂直となるように（本実施形態では後述する凹球面状のプランジャ摺接面２２ａに係る円弧状断面についての接線がプランジャ３２の軸線方向に対してほぼ垂直となるように）設けられた傾斜状の端面２２ａ（本発明の傾斜面に相当）として構成されることにより、後述するプランジャ３２を介して付与されるコイルスプリング３３による付勢力が、前記ウォームギヤの歯部１１ａ，１２ａの噛み合いが深まる方向（図２中のＸ軸正方向であって、本発明におけるギヤ噛合方向に相当し、以下では「ギヤ噛合方向」と呼称する。）と、ウォームシャフト１１の軸方向固定端側（図２中のＹ軸正方向であって、本発明におけるウォームシャフトの回転軸方向に相当し、以下では「シャフト固定端方向」と呼称する。）と、に分力されるようになっている。

加えて、このプランジャ摺接部２２の端面２２ａ（以下、単に「プランジャ摺接面」と呼称する。）は、凸球面状に形成される後述のプランジャ３２先端部の形状に対応し、かつ、当該先端部よりも大きい曲率半径に設定された凹球面状に形成されている。すなわち、前記プランジャ摺接面２２ａを後述するプランジャ３２と係合可能な形状に構成することによって、当該プランジャ摺接面２２ａに摺接するプランジャ３２の任意方向の傾きについて許容しつつも当該プランジャ３２の先端部についてセンタリング可能となる結果、両者２２ａ，３２の良好な摺接（当接）が維持され、ホルダ部材２１に対し安定した付勢力を付与することが可能となっている。

前記固定部材２４は、硬質の樹脂材料によって有底円筒状に形成され、その周壁には、径方向においてホルダ部材２１の移動規制部２１ａ及びプランジャ摺接部２２と対向（重合）する周方向位置に、これらを貫通可能とする規制部挿通窓２４ａ及びプランジャ挿通窓２４ｂが、それぞれ先端開口側から軸方向に沿って切欠形成されている。具体的には、前記規制部挿通窓２４ａについては、移動規制部２１ａを逃げるにあたって必要十分な軸方向範囲にのみ設けられている一方、前記プランジャ挿通窓２４ｂについては、対向するプランジャ機構３０を含めて逃げるように、該当位置の軸方向全域にわたって設けられている。

また、前記固定部材２４の外周部基端側には、図３、図４に示すように、前記両挿通窓２４ａ，２４ｂに対しそれぞれ同一方向へ９０°位相をずらした周方向位置（図２中のＺ軸方向に対応する周方向位置）に、当該部分をほぼＵ字状に切り欠くことにより傾倒（弾性変形）可能に構成された１対の係止爪２４ｃ，２４ｃが設けられている。すなわち、前記固定部材２４は、これら両係止爪２４ｃ，２４ｃをホルダ収容部１８内周面に穿設された被係止部である１対の係止溝（図示外）にそれぞれ係止させてなるいわゆるスナップフィット構造をもって、ホルダ収容部１８に取付固定されるようになっている。

前記緩衝部材２５は、比較的良好な弾性を有する材料、例えばゴム材料又は比較的軟質な樹脂材料をもって固定部材２４と同様の有底円筒状に形成されてなり、その外周部には、前記各挿通窓２４ａ，２４ｂに対応するように当該各挿通窓２４ａ，２４ｂと同様に構成された規制部挿通窓２５ａ及びプランジャ挿通窓２５ｂが切欠形成されている。そして、これら各挿通窓２５ａ，２５ｂに対しそれぞれ同一方向へと９０°位相をずらした周方向位置（図２中のＺ軸方向に対応する周方向位置）における当該緩衝部材２５の内周部には、ホルダ部材２１の外径にほぼ等しい二面幅によって構成され、当該ホルダ部材２１のギヤ噛合方向及び反ギヤ噛合方向への移動を許容する１対のガイド面２５ｃ，２５ｃが対向形成されていて、これら両ガイド面２５ｃ，２５ｃによりホルダ部材２１のギヤ噛合方向に沿った移動が確保される結果、前記ウォームギヤについての適切な噛合状態の維持及びバックラッシ調整に供される。

また、前記緩衝部材２５の外周部には、前記両ガイド面２５ｃ，２５ｃに対応する周方向位置に、固定部材２４にて前記各係止爪２４ｃ，２４ｃの内側部に切欠形成された１対の係合溝２４ｄ，２４ｄ（図３参照）に係合可能な１対の係合突部２５ｄ，２５ｄが突出形成されていて、これら各係合突部２５ｄ，２５ｄと前記各係合溝２４ｄ，２４ｄとの係合をもって、固定部材２４に対し当該緩衝部材２５を組み付けるときの周方向の位置決めが行えると共に、固定部材２４に対する当該緩衝部材２５の周方向の移動（相対回転）が規制されるようになっている。

さらに、前記緩衝部材２５の外底面には、その中央部に、固定部材２４の底部に貫通形成された係止孔２４ｅに係止可能な係止突起２５ｅが突出形成されている（図４参照）。この係止突起２５ｅは、その材質の弾性に基づき前記係止孔２４ｅへと挿通され、当該挿通した係止突起２５ｅの先端側拡径部が係止孔２４ｅの孔縁に係止することにより、固定部材２４に対し当該緩衝部材２５が結合されると共に、固定部材２４に対する当該緩衝部材２５の相対軸方向位置の規制が行えるようになっている。

前記プランジャ機構３０は、図３〜図５に示すように、ホルダ収容部１８の外周部に貫通形成されたプランジャ収容部１９に螺着された有底円筒状のプランジャ保持部材３１と、該プランジャ保持部材３１の内周部に摺動自在に収容配置される有蓋円筒状のプランジャ３２と、該プランジャ３２の内周部に摺動自在に弾装され、このプランジャ３２をホルダ部材２１側へ常時付勢する付勢部材であるコイルスプリング３３と、前記プランジャ保持部材３１の内周部においてプランジャ３２と対向配置され、該プランジャ３２の緩衝と前記コイルスプリング３３の安定した着座とに供するリテーナ部材３４と、から構成されていて、ギヤ噛合方向に対する付勢方向の成す角αがウォームシャフト１１の揺動可能角の最大値よりも大きく、かつ、ギヤ噛合方向と比べ付勢方向のプランジャ摺接面２２ａとの成す角βが９０°に近づく方向へ傾斜して配置されている。

なお、本実施形態では、前記プランジャ摺接面２２ａが凹球面状に構成されていることから、前記成す角βについては、当該プランジャ摺接面２２ａに対するプランジャ３２先端部の接触点における接線を基準として判断するものとする。また、本実施形態では、前記成す角βについてほぼ９０°となるように設定しているが、当該成す角βは、必ずしも９０°に設定される必要はなく、本発明の主たる作用効果を奏するうえにおいては、後述する両付勢分力ｆｘ１，ｆｙ１（ｆｘ２，ｆｙ２）を発揮可能な角度に設定されていればよい。

前記プランジャ保持部材３１は、軸方向一端側に設けられ、横断面ほぼ六角形状を成す頭部３１ａと、軸方向他端側にプランジャ３２の外径よりも僅かに大きな一定の内径を有する円筒状に構成され、その外周部に雄ねじが形成されてなる筒状軸部３１ｂと、からなるボルト状に形成されたものであって、前記筒状軸部３１ｂの内周側に構成されるプランジャ保持部３１ｃ内において前記プランジャ３２等が収容保持される構成となっている。すなわち、このプランジャ保持部材３１は、前記プランジャ３２等を収容した状態でプランジャ収容部１９へと螺着され、前記頭部３１ａにスパナ等の工具をかけて締め込むことにより、プランジャ３２に対して所定の予圧を付与した状態で組み付けられる。

前記プランジャ３２は、先端部である軸方向一端部が前記プランジャ摺接面２２ａよりも小さい所定の曲率半径を有する凸球面状となるように構成されると共に、他端側が円筒部３２ａとして構成されていて、その全体がプランジャ保持部材３１（筒状軸部３１ｂ）の内径よりも僅かに小さい外径に設定されることにより、当該プランジャ保持部材３１の内周側にて摺動自在に収容される構成となっている。なお、前記円筒部３２ａは、コイルスプリング３３よりも僅かに大きな一定の内径をもって他端側へと開口形成されることで、当該円筒部３２ａの内周面によってコイルスプリング３３の伸縮変形が案内されるようになっている。

前記コイルスプリング３３は、少なくともバックラッシが最大となったとき、すなわちホルダ部材２１の移動規制部２１ａがホルダ収容部１８内周面に当接した状態でも所定の付勢力を発揮し得るように、その線径や巻数、軸方向長さ等が設定されている。

前記リテーナ部材３４は、所定の金属材により縦断面ほぼ凸形状となるように構成され、その一端側に形成されたフランジ状のばね支持部３５ａをもってコイルスプリング３３の軸方向一端側を支持するリテーナ部３５と、前記ばね支持部３５ａの外周に一体的に設けられ、プランジャ３２の円筒部３２ａ端面との衝突を緩和する緩衝材からなる緩衝部３６と、によって構成されている。なお、前記リテーナ部３５の他端側に突出形成された、コイルスプリング３３の一端部と係合する係合凸部３５ｂについては、その外径がコイルスプリング３３の内径よりも僅かに小さく設定されることにより、当該コイルスプリング３３の径方向位置についての位置決めが行えるようになっている。

以下、本実施形態に係るパワーステアリング装置の特徴的な作用効果につき、図７、図８に基づいて説明する。

図７（ａ）は、前記ウォームギヤの両歯部１１ａ，１２ａ間にほとんど摩耗が発生していないときのバックラッシ調整機構２０の状態を示し、図７（ｂ）は、当該ギヤ歯部１１ａ，１２ａ間の摩耗が最大となったときのバックラッシ調整機構２０の状態を示している。

まず、図７（ａ）に示す前記ウォームギヤの摩耗初期状態では、プランジャ保持部材３１内に弾装されたコイルスプリング３３の弾性力に基づいてプランジャ３２がホルダ部材２１のプランジャ摺接面２２ａに弾接することにより、当該ホルダ部材２１には同図中に示す付勢力Ｆ１が作用する。すると、この付勢力Ｆ１は、同図中におけるＸ軸正方向とＹ軸正方向の間を斜行するように作用する力であることから、ホルダ部材２１には、当該付勢力Ｆ１の同図中Ｘ軸方向に係るギヤ噛合方向の分力ｆｘ１と、当該付勢力Ｆ１の同図中Ｙ軸方向に係るシャフト固定端方向の分力ｆｙ１と、が作用することとなる。その結果、前記分力ｆｘ１に基づきウォームシャフト１１の先端側軸部１１ｃがギヤ噛合方向へと付勢されることにより、前記ギヤ歯部１１ａ，１２ａ間の噛み合いが深まり、当該ギヤ歯部１１ａ，１２ａ間のバックラッシを低減した状態が維持されることとなる。また、同時に、前記分力ｆｙ１に基づきウォームシャフト１１の先端側軸部１１ｃがシャフト固定端方向へと付勢されることによって、前記各軸受１３，１４を介して生ずる当該ウォームシャフト１１の軸方向ガタも低減されることとなる。

そして、かかる状態から前記ウォームギヤの歯部１１ａ，１２ａ間において経時的な摩耗が進行すると、やがて図７（ｂ）に矢印で示すように、当該摩耗の進行によって生ずるバックラッシの分だけプランジャ３２が進出することとなる。すると、前記付勢方向の成す角α（図５参照）がウォームシャフト１１の揺動可能角の最大値よりも大きく構成された本発明の構造では、前記コイルスプリング３３の弾性力に基づき、プランジャ３２の凸球面状の先端面が、凹球面状のプランジャ摺接面２２ａを押し退けるように、ホルダ部材２１の移動規制部２１ａがホルダ収容部１８の内周面に当接するまで当該プランジャ摺接面２２ａを滑りながら進出することとなって、ホルダ部材２１には、後述するように当該進出量分だけ若干減少するものの前記摩耗初期状態における付勢力Ｆ１とほぼ同等の付勢力Ｆ２が作用することによる前記付勢状態が維持される。その結果、前記摩耗初期状態と同様、当該付勢力Ｆ２の同図中Ｘ軸方向の分力ｆｘ２に基づきウォームシャフト１１の先端側軸部１１ｃがギヤ噛合方向へと付勢されることにより、前記ギヤ歯部１１ａ，１２ａ間のバックラッシが低減された状態が維持されると共に、当該付勢力Ｆ２の同図中Ｙ軸方向の分力ｆｙ２に基づきウォームシャフト１１の先端側軸部１１ｃがシャフト固定端方向へと付勢されることにより、前記ウォームシャフト１１の軸方向ガタも低減された状態が維持されることとなる。

図８は、本発明に係る斜方向付勢構造を採用した場合と、従来の方向別付勢構造に係る径方向付勢構造を採用した場合と、の各付勢方向の付勢荷重の変化をグラフに表したものである。なお、図中では、本発明構造を細線、従来構造を太線で示し、また、ギヤ噛合方向の荷重を実線、シャフト固定端方向の荷重を破線で示している。

従来の径方向付勢構造ではホルダ部材２１の径方向移動量とプランジャ３２の進出量が等しくなるのに対し、前記付勢方向のプランジャ摺接面２２ａとの成す角βが９０°に近づく方向へ傾斜して配置された、すなわち前記傾斜したプランジャ摺接面２２ａに対してほぼ垂直に配置されるプランジャ機構３０でもって当該プランジャ摺接面２２ａを押圧するように構成された本発明に係る斜方向付勢構造では、図７に示すように、ホルダ部材２１の径方向移動量ＬＨに比べプランジャ３２の進出量ＬＰの方が僅かに小さくなる。その結果、図８に示すように、従来の径方向付勢構造に対し、本発明に係る斜方向付勢構造の方が、コイルスプリング３３の付勢荷重の変化（減少）を小さく抑えることが可能となる。なお、ウォームシャフト１１の回転軸方向（シャフト固定端方向）については、従来の径方向付勢構造では付勢荷重を付与し得ず常時ゼロとなる一方、本発明に係る斜方向付勢構造では、前述のように径方向に係るギヤ噛合方向荷重と併せて付勢荷重が付与されることとなる（図８中の破線参照）。

ここで、本実施形態では、前記プランジャ機構３０による付勢方向のプランジャ摺接面２２ａとの成す角βが９０°に近づく方向へと傾斜して配置されている（ほぼ９０°となるように配置されている）ことにより、当該プランジャ摺接面２２ａに対するプランジャ３２の当接点の移動量を最小限に止めることが可能となり、前述したプランジャ３２の進出に伴うコイルスプリング３３の付勢荷重の減少が最小限に抑えられる。

加えて、本実施形態の場合、前記ギヤ噛合方向に対するプランジャ機構３０による付勢方向の成す角αがウォームシャフト１１の揺動可能角の最大値よりも大きくなるように設定されていることにより、前記ウォームギヤの摩耗等によりウォームシャフト１１が最大限に揺動した場合でも、前述したプランジャ３２の進出に伴うコイルスプリング３３の付勢荷重の減少抑制効果を発揮することが可能となっている。

以上のように、本実施形態に係るパワーステアリング装置では、ホルダ部材２１に傾斜状のプランジャ摺接面２２ａを設け、これをプランジャ機構３０でもって押圧する構成としたことにより、従来のように付勢方向毎に付勢機構を配置することを必要とせず、１つの付勢機構でもって前記ウォームギヤの歯部１１ａ，１２ａ間のバックラッシの低減とウォームシャフト１１の軸方向ガタの低減との両立を図ることができる。これにより、装置の構造の簡素化が図れ、当該装置の生産性向上やコスト低減に供される。

しかも、かかる構成の採用にあたって、前記プランジャ３２先端部及びこれにより押圧されるプランジャ摺接面２２ａをそれぞれ断面円弧状となる凸球面状及び凹球面状に構成したことにより、前記ギヤ歯部１１ａ，１２ａの摩耗に伴うプランジャ３２の進出移動の際、当該プランジャ３２をプランジャ摺接面２２ａに対してより滑らかに摺接させることができ、一層良好なバックラッシ調整が可能となる。

また、前記バックラッシ調整機構２０を構成するにあたり、ホルダ部材２１及び緩衝部材２５を固定部材２４内に収容する構成としたことから、これら両部材２１，２５を固定部材２４内に組み込んでなるいわゆるサブアッセンブリ状態でもってホルダ収容部１８に組み付けることが可能となり、これによって、装置の組立作業の容易化を図ることもできる。

加えて、前記ホルダ収容部１８に対する固定部材２４の取付固定手段として、当該固定部材２４の前記各係止爪２４ｃ，２４ｃを、ホルダ収容部１８の前記図示外の各係止溝に係止させてなる前記スナップフィット構造を採用したことによって、当該固定部材２４の取付固定をより簡便なものとすることができ、装置の組立作業性のさらなる向上にも供される。

また、前記プランジャ機構３０を構成するにあたり、該プランジャ機構３０を、付勢力を発生させるコイルスプリング３３と、該コイルスプリング３３で生じた付勢力をホルダ部材２１に伝達するプランジャ３２と、により構成したことで、コイルスプリング３３による弾性力の発揮と、プランジャ３２による傾斜面を介した付勢力の伝達と、を分担させることが可能となる。これにより、ホルダ部材２１に対する付勢力の効率的な伝達を図ることもできる。

加えて、前記プランジャ機構３０においてコイルスプリング３３の着座するリテーナ部材３４の外周部に、プランジャ３２の円筒部３２ａの端面との衝突を緩和する緩衝部３６を設けたことによって、外部入力（路面側からの入力）等によってホルダ部材２１をギヤ噛合方向へと押圧していたプランジャ３２が押し戻される際に異音が生じてしまう不都合を抑制することも可能となる。

図９は本発明に係るパワーステアリング装置の前記第１実施形態の変形例を示したものであって、前記第１実施形態におけるプランジャ摺接面２２ａを平坦面状に構成したものである。

かかる変形例によれば、プランジャ３２先端部のセンタリングが図れない分、ホルダ部材２１への安定した付勢力付与の点では若干劣るものの、基本的には前記第１実施形態と同様の作用効果が奏せられる。

また、本変形例の場合には、前記プランジャ摺接面２２ａを単なる平坦面状とする分、前記第１実施形態と比べて成形性（加工性）が良好となり、装置の生産性向上やコスト低減に供されることとなる。

図１０は本発明に係るパワーステアリング装置の第２実施形態を示したものであり、前記第１実施形態に係るプランジャ機構３０による付勢のメカニズムを変更することによって、前記ホルダ部材２１側にプランジャ機構３０を設け、前記プランジャ保持部材３１側に前記プランジャ摺接部２２（前記プランジャ摺接面２２ａ）を設ける構成としたものである。

すなわち、本実施形態では、前記第１実施形態に係るプランジャ摺接部２２が、有底円筒状に形成されることにより、プランジャ３２の収容保持に供するプランジャ保持部４１として構成されている。そして、このプランジャ保持部４１は、その内径がプランジャ３２の外径よりも僅かに大きく形成されることによって、当該プランジャ３２を摺動自在に収容保持可能となっている。また、このプランジャ保持部４１の底部には、前記コイルスプリング３３の内径よりも僅かに小さい外径に設定されることで当該コイルスプリング３３の一端部と係合可能な係合凸部４１ａが突設されていて、該係合凸部４１ａがコイルスプリング３３の一端部に係合することにより、該コイルスプリング３３の径方向位置についての位置決めが可能となっている。

一方で、前記プランジャ保持部及びこれに収容されるプランジャ３２と対向配置される前記第１実施形態に係るプランジャ保持部材３１についても、拡径形成されることにより、筒状軸部４２ｂの内周部において前記プランジャ保持部４１等を受容するプランジャ受容部材４２として構成されている。そして、このプランジャ受容部材４２の筒状軸部４２ｂの内端部には、前記プランジャ保持部４１によって収容保持されるプランジャ３２の先端部よりも大きな曲率半径に設定され、凸球面状をなす当該プランジャ３２先端部と摺接可能に設けられた凹球面状のプランジャ摺接面４２ａが形成されている。

かかる構成から、本実施形態では、コイルスプリング３３の弾性力に基づく付勢力Ｆ１をもってプランジャ３２がプランジャ摺接面４４ａに弾接することで、当該弾接に基づき反作用する同付勢力Ｆ１が、ホルダ部材２１に対して、プランジャ保持部４１の軸線方向に沿って図１０中におけるＸ軸正方向とＹ軸正方向の間を斜行するように作用することとなる。これにより、ホルダ部材２１には、ギヤ噛合方向に係る同図中Ｘ軸方向の分力ｆｘ１と、シャフト固定端方向に係る同図中Ｙ軸方向の分力ｆｙ１と、が作用する。その結果、前記第１実施形態と同様に、前記分力ｆｘ１に基づきウォームシャフト１１の先端側軸部１１ｃがギヤ噛合方向へと付勢されることにより、前記ウォームギヤの両歯部１１ａ，１２ａ間のバックラッシを低減した状態が維持されることとなる。また、同時に、前記分力ｆｙ１に基づきウォームシャフト１１の先端側軸部１１ｃがシャフト固定端方向へと付勢されることにより、前記ウォームシャフト１１の軸方向ガタも低減されることとなる。

やがて、前記ウォームギヤの両歯部１１ａ，１２ａ間において経時的な摩耗が進行すると、当該摩耗の進行により生ずるバックラッシの分だけプランジャ３２が進出することによって、ホルダ部材２１には、前記第１実施形態と同様、当該進出量分だけ若干減少するものの前記摩耗初期状態と同等の付勢力Ｆ２（不図示）が作用することによる付勢状態が維持される。その結果、前記ギヤ歯部１１ａ，１２ａ間のバックラッシが低減された状態が維持されると共に、前記ウォームシャフト１１の軸方向ガタも低減された状態が維持されることとなる。

以上のことから、本実施形態においても前記第１実施形態とほぼ同様の作用効果が奏せられる。

本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば本発明の特徴とは直接関係しない前記プランジャ摺接面２２ａを除くホルダ部材２１の形状や、前記固定部材２４及び緩衝部材２５の有無といった具体的な構成は勿論、本発明の特徴となる前記プランジャ摺接面２２ａや前記プランジャ機構３０等の具体的形状についても、前記作用効果を奏し得る形態であれば、適用するパワーステアリング装置の仕様等に応じて自由に変更可能である。

以下、前記実施形態等から把握される特許請求の範囲に記載した以外の技術的思想について説明する。

（ａ）請求項４に記載のパワーステアリング装置において、
前記傾斜面が凹球面状に形成されると共に、該傾斜面に当接する前記付勢機構の当接部が凸球面状に形成されることを特徴とするパワーステアリング装置。

かかる構成とすることで、傾斜面に対する付勢機構の任意方向における傾きが許容される結果、当該両者の良好な当接状態の維持に供される。

（ｂ）請求項５に記載のパワーステアリング装置において、
前記傾斜面の曲率半径が前記付勢機構の当接部の曲率半径よりも大きくなるように構成されていることを特徴とするパワーステアリング装置。

（ｃ）請求項４に記載のパワーステアリング装置において、
前記ホルダ部材における前記傾斜面の周方向反対側に、前記ホルダ収容部の内壁に当接することによって当該ホルダ部材の径方向移動を規制する移動規制部が設けられていることを特徴とするパワーステアリング装置。

かかる構成とすることで、当該ホルダ部材の径方向の位置規制が可能となる結果、前記バックラッシ調整の実効を図ることができる。

（ｄ）請求項４に記載のパワーステアリング装置において、
前記ホルダ収容部と前記ホルダ部材の間に、ゴム材料又は樹脂材料からなる緩衝部材が介装されていることを特徴とするパワーステアリング装置。

かかる構成とすることで、ホルダ部材とホルダ収容部との接触による異音の発生の抑制に供される。

（ｅ）前記（ｄ）に記載のパワーステアリング装置において、
前記緩衝部材には、前記ホルダ部材の前記ギヤ噛合方向及び反ギヤ噛合方向への移動を許容し、かつ、前記ギヤ噛合方向及び前記ウォームシャフトの回転軸と直交する方向への移動を規制するガイド面が設けられていることを特徴とするパワーステアリング装置。

かかる構成とすることで、ウォームギヤの噛合状態を適切に維持することができる。

（ｆ）前記（ｄ）に記載のパワーステアリング装置において、
前記ホルダ収容部内には、前記ホルダ部材と前記緩衝部材を内部に収容するホルダケースが配設されることを特徴とするパワーステアリング装置。

かかる構成とすることで、ホルダ部材及び緩衝部材をホルダケースへと組み込んでなるサブアッセンブリ状態でホルダ収容部へと組み付けることが可能となる結果、装置の組立作業性の向上を図ることができる。

（ｇ）前記（ｆ）に記載のパワーステアリング装置において、
前記ホルダ収容部には凹状の被係止部が設けられる一方、
前記ホルダケースには弾性変形可能な係止部が設けられ、
前記係止部が弾性変形し自由状態へと戻る際に前記被係止部と係止することによって前記ホルダ収容部に固定されることを特徴とするパワーステアリング装置。

このように、ホルダケースの固定をいわゆるスナップフィット構造をもって行うように構成したことで、当該ホルダケースの固定をより簡便なものとすることができ、装置の組立作業性の向上に供される。

（ｈ）請求項４に記載のパワーステアリング装置において、
前記付勢機構は、前記ギヤハウジングに対し進退移動可能に設けられたプランジャと、該プランジャを前記ギヤ噛合方向に付勢するコイルスプリングと、から構成されることを特徴とするパワーステアリング装置。

かかる構成とすることで、コイルスプリングによる弾性力の発揮と、プランジャによる傾斜面を介した付勢力の伝達とを分担させることが可能となる結果、ホルダ部材に対する付勢力の効率的な伝達に供される。

（ｊ）前記（ｈ）に記載のパワーステアリング装置において、
前記付勢機構には、前記プランジャの前記ホルダ部材との当接部反対側に、該プランジャの後退動時の緩衝に供する緩衝材が設けられていることを特徴とするパワーステアリング装置。

かかる構成とすることで、外部入力（路面側からの入力）等によってプランジャが押し戻される際に異音が生じてしまう不都合を抑制することができる。

（ｋ）請求項５に記載のパワーステアリング装置において、
前記ウォームシャフトは、その一端側を支点として揺動可能に支持され、
前記付勢機構は、前記ギヤ噛合方向に対する前記付勢方向の成す角が、前記ウォームシャフトの揺動可能角の最大値よりも大きくなるように傾斜して配置されることを特徴とするパワーステアリング装置。

かかる構成とすることで、ウォームギヤの摩耗等によってウォームシャフトが最も大きく揺動した場合であっても、付勢機構による付勢荷重の減少の抑制に供される。

（ｌ）前記（ｋ）に記載のパワーステアリング装置において、
前記傾斜面が円弧状に形成されると共に、該傾斜面に当接する前記付勢機構の当接部も円弧状に形成されることを特徴とするパワーステアリング装置。

かかる構成とすることで、ウォームギヤの摩耗に伴って変化する付勢機構とホルダ部材の傾斜面との当接位置の当該位置変化を円滑化することができる。

（ｍ）前記（ｌ）に記載のパワーステアリング装置において、
前記傾斜面が凹球面状に形成されると共に、該傾斜面に当接する前記付勢機構の当接部が凸球面状に形成されることを特徴とするパワーステアリング装置。

１…入力軸（操舵軸）
ＲＰ１…第１ラック・ピニオン機構（操舵機構）
５…電動モータ
１０…減速機（ウォームギヤ）
１１…ウォームシャフト
１２…ウォームホイール
１４…第２軸受（軸受）
１５…ギヤハウジング
１６…シャフト収容部
１７…ホイール収容部
１８…ホルダ収容部
２１…ホルダ部材
２２ａ…プランジャ摺接面（傾斜面）
３０…プランジャ機構（付勢機構）

Claims

ステアリングホイールに接続される操舵軸を有し、前記ステアリングホイールの回転を転舵輪に伝達する操舵機構と、
前記操舵機構に操舵力を付与する電動モータと、
前記操舵機構と前記電動モータとの間に設けられる減速機であって、一端側において前記電動モータの回転力が伝達されるウォームシャフトと、前記操舵軸に設けられて前記ウォームシャフトと噛合するウォームホイールと、から構成されるウォームギヤと、
前記ウォームシャフトを収容するシャフト収容部と前記ウォームホイールを収容するホイール収容部とを有するギヤハウジングと、
前記ウォームシャフトの他端側に設けられ、該ウォームシャフトを回転自在に支持する軸受と、
前記シャフト収容部において前記軸受の外周域に設けられたホルダ収容部と、
内部に前記軸受を収容し、該軸受と一緒に前記ホルダ収容部内において前記ウォームシャフトの回転軸が前記ウォームホイールの回転軸に接近する方向であるギヤ噛合方向に移動可能に設けられたホルダ部材と、
前記ギヤハウジングに設けられ、前記ホルダ部材を前記ギヤ噛合方向に付勢する付勢機構と、
前記ホルダ部材の外周側であって前記付勢機構と当接する領域に設けられ、該付勢機構の付勢力を前記ウォームシャフトの回転軸方向と前記ギヤ噛合方向とに分力する傾斜面と、
を備え、
前記付勢機構は、その付勢方向が前記ギヤ噛合方向と比べて前記傾斜面との成す角が９０度に近づく方向に傾斜して配置されることを特徴とするパワーステアリング装置。
前記ウォームシャフトは、その一端側を支点として揺動可能に支持され、
前記付勢機構は、前記ギヤ噛合方向に対する前記付勢方向の成す角が、前記ウォームシャフトの揺動可能角の最大値よりも大きくなるように傾斜して配置されることを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリング装置。
前記傾斜面が円弧状に形成されると共に、該傾斜面に当接する前記付勢機構の当接部も円弧状に形成されることを特徴とする請求項２に記載のパワーステアリング装置。