JP6791391B2 - ウォーム減速機 - Google Patents

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に関する。

図７は、自動車用の操舵装置の従来構造の１例を示している。ステアリングホイール１の回転は、ステアリングギヤユニット２の入力軸３に伝達され、入力軸３の回転に伴って左右１対のタイロッド４が押し引きされて、前車輪に舵角が付与される。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、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、ステアリングコラム６に回転可能に支持されている。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、中間シャフト８の前端部は、別の自在継手９を介して、入力軸３に接続されている。

図示の例では、電動モータ１０を補助動力源としてステアリングホイール１を操作するために要する力の低減を図る、電動式パワーステアリング装置が組み込まれている。電動式パワーステアリング装置には減速機が組み込まれているが、この減速機として、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、一般的に使用されている。図８は、特許第４３８１０２４号公報に記載されている、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。

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、ホイール収容部１５に対し捩れの位置に存在し、かつ、軸方向中間部がホイール収容部１５内に開口したウォーム収容部１６とを有する。ウォームホイール１３は、外周面にホイール歯２４を有し、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７参照）の前端寄り部分に、ステアリングシャフト５と同軸に支持固定されている。

ウォーム１４は、軸方向中間部外周面にホイール歯２４と噛合するウォーム歯１７を有している。ウォーム１４は、ウォーム歯１７を挟んだ軸方向２箇所位置を、深溝型玉軸受などの１対の転がり軸受１８ａ、１８ｂにより、ウォーム収容部１６の内側に回転自在に支持されている。１対の転がり軸受１８ａ、１８ｂのうち、ウォーム１４の先端側の転がり軸受１８ａの外輪は、ウォーム収容部１６の奥端寄り部分の内側に締り嵌めで内嵌されたホルダ１９に圧入されている。また、ウォーム１４の先端側の転がり軸受１８ａの内輪は、ウォーム１４の先端寄り部分でウォーム歯１７から外れた部分に設けられた大径部２０に、弾性材製のブッシュ２１を介して外嵌されている。一方、ウォーム１４の基端側の転がり軸受１８ｂの外輪は、ウォーム収容部１６の開口部に圧入されており、ウォーム１４の基端側の転がり軸受１８ｂの内輪は、ウォーム１４の基端部に隙間嵌で外嵌されている。ウォーム１４は、基端部（図８の左端部）に、駆動軸である電動モータ１０の出力軸が接続されている。すなわち、ウォーム１４は、電動モータ１０により回転駆動可能となっている。

従来のウォーム減速機１１では、ホイール歯２４とウォーム歯１７との噛合部に、ウォーム減速機１１を構成する部材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、ステアリングシャフト５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。これに対し、図示の例では、基端側の転がり軸受１８ｂの内輪の内周面と、ウォーム１４の基端部外周面との間に微小隙間が設けられ、ウォーム１４の基端部がウォーム収容部１６に対し、若干の揺動変位を可能に支持されている。ウォーム１４の先端寄り部分に設けられた大径部２０の外周面と、ブッシュ２１の内周面との間には微小隙間が設けられている。ウォーム１４の先端部には合成樹脂製の予圧パッド２２が締り嵌めで外嵌され、予圧パッド２２とホルダ１９との間には捩りコイルばね２３が設けられている。この捩りコイルばね２３により、予圧パッド２２を介して、ウォーム１４の先端部が、電動モータ１０の出力軸の中心軸およびウォーム１４の中心軸に直交する方向である第１の方向Ｄ１（図８の上下方向）に関して、ウォームホイール１３側（図８の上側）に向け弾性的に押圧されている。この結果、ホイール歯２４とウォーム歯１７との間のバックラッシュが抑えられ、歯打ち音の発生を抑えられる。ただし、ウォーム歯１７とホイール歯２４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。また、特に、ホイール歯とウォーム歯の歯面が摩耗した場合でも、該噛合部での歯打ち音の発生をより効果的に抑えることが求められている。

日本国特許第４３８１０２４号公報

本発明は、上述のような事情に鑑み、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、軸受と、ホルダ部材と、ガイド部材と、第１の弾性付勢部材とを備える。
前記ハウジングは、ガイド保持部を有する。
前記ウォームホイールは、ホイール歯を有する。
前記ウォームは、前記ホイール歯と噛合するウォーム歯を有する。
前記軸受は、前記ウォームの先端部に外嵌されている。
前記ホルダ部材は、前記軸受を内嵌保持するホルダ側保持面と、該ホルダ側保持面の中心軸に対し偏心したホルダ側被保持面とを有する。
前記ガイド部材は、前記ホルダ部材を、前記ホルダ側被保持面の中心軸を中心とする揺動を可能に内嵌保持するガイド側保持面を有し、かつ、前記ガイド保持部に内嵌保持されている。
前記第１の弾性付勢部材は、前記ホルダ部材を前記ガイド部材に対して回転させる方向に弾性的に付勢することにより、前記ウォームの先端部を前記ウォームホイール側に向けて弾性的に付勢する。

なお、前記軸受としては、例えば、内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、前記外輪軌道と前記内輪軌道との間に転動自在に配置された転動体とを備える転がり軸受を使用することができる。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などを使用できる。または、前記軸受として、滑り軸受を使用しても良い。

前記ガイド部材の外周面を、円筒面状とし、かつ、前記ガイド側保持面の中心軸に対し偏心させることができる。

前記ホルダ側保持面の中心軸に対する前記ホルダ側被保持面の中心軸の偏心方向と、前記ガイド側保持面の中心軸に対する前記ガイド部材の外周面の中心軸の偏心方向とが互いに反対方向となっており、かつ、前記ホルダ側保持面の中心軸に対する前記ホルダ側被保持面の中心軸の偏心量と、前記ガイド側保持面の中心軸に対する前記ガイド部材の外周面の中心軸の偏心量とが互いに同じであるようにしてもよい。

前記第１の弾性付勢部材を捩りコイルばねとすることができる。

前記ガイド部材を前記ウォームホイール側に向けて弾性的に付勢する、第２の弾性付勢部材をさらに備えることができる。この場合、前記第２の弾性付勢部材を板ばねとすることができる。

前記軸受には、前記ウォーム減速機の運転時に作用している、前記第１の弾性付勢部材と前記第２の弾性付勢部材とのばね荷重によって予圧が付与されるようにできる。

前記ハウジングに設けられたハウジング側係合部と、前記ガイド部材に設けられたガイド側係合部とを凹凸係合させることにより、前記ハウジングに対し前記ガイド部材が回転することを規制することができる。

前記第１の弾性付勢部材を、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に設置することができる。

上述のような本発明のウォーム減速機によれば、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ことができる。

図１は、本発明の実施の形態の１例のウォーム減速機を示す要部断面図である。 図２は、カバーを取り外して、図１のＩＩ−ＩＩ線の位置で左方から見た状態を示す端面である。 図３は、付勢機構を取り出して、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線の位置で右方から見た状態を示す端面図である。 図４は、付勢機構および先端側の転がり軸受を取り出して示す分解斜視図である。 図５は、ガイド部材を図４の裏側から見た斜視図である。 図６（Ａ）は、付勢機構および先端側の転がり軸受を取り出して示す端面図であり、図６（Ｂ）は、付勢機構により、先端側の転がり軸受をウォームホイール側に押圧した状態を示す端面図である。 図７は、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である。 図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ拡大断面図である。

図１〜図６は、本発明の実施の形態の１例を示している。本例のウォーム減速機は、図８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。ハウジング１２ａは、ホイール収容部１５と、ホイール収容部１５に対し捩れの位置に存在し、かつ、軸方向中間部がホイール収容部１５内に開口したウォーム収容部１６ａとを有する。ウォーム収容部１６ａは、軸方向片端部（図１の左端部）内周面に、円筒面状のガイド保持部２５を有する。ガイド保持部２５は、径方向に関してホイール収容部１５と反対側に位置する部分に、径方向外方に凹んだ断面円形の凹部であるハウジング側係合部５４を有する。

ウォームホイール１３は、外周面にホイール歯２４を有し、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７参照）の前端寄り部分に、ステアリングシャフト５と同軸に支持固定されている。ウォームホイール１３は、例えば、金属材料製の円盤状部材の周囲に合成樹脂製のホイール歯２４を結合固定したものを使用することができる。あるいは、ウォームホイール１３全体を、金属材料または合成樹脂により構成しても良い。

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をホイール歯２４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。ウォーム１４は、ハウジング１２ａのウォーム収容部１６ａに、回転自在に、かつ、基端部を中心とする揺動変位を可能に支持されている。このために、ウォーム１４のうち、ウォーム歯１７を挟んだ軸方向両側２箇所位置に、１対の転がり軸受１８ｂ、１８ｃが外嵌されている。なお、１対の転がり軸受１８ｂ、１８ｃはそれぞれ、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などにより構成されている。

ウォーム１４をウォーム収容部１６ａに、回転自在に、かつ、基端部を中心とする揺動変位を可能に支持するための具体的な構造について、従来技術に関する図８を参照しながら説明する。ウォーム収容部１６ａの開口部には軸受嵌合部２６が設けられており、軸受嵌合部２６の軸方向片端部（図８の右端部）には軸方向他方に向いたハウジング側段差部２７が設けられている。基端側の転がり軸受１８ｂを構成する外輪２８の軸方向片側面は、ハウジング側段差部２７に突き当てられており、外輪２８の外周面は、軸受嵌合部２６に締り嵌めで内嵌されている。外輪２８の軸方向他側面（図８の左側面）には、ウォーム収容部１６ａの開口部のうち、軸受嵌合部２６の軸方向他側に隣接する部分に係止された止め輪２９の軸方向片側面が突き当られており、これにより、外輪２８の軸方向変位が規制されている。ウォーム１４の基端部には、小径部３０が設けられており、小径部３０の軸方向片端部には、軸方向他方に向いたウォーム側段差部３１が設けられている。基端側の転がり軸受１８ｂを構成する内輪３２の軸方向片側面は、皿ばねなどの弾性体３３を介してウォーム側段差部３１に突き当てられており、内輪３２の内周面は、小径部３０に隙間嵌で外嵌されている。内輪３２の軸方向他側面には、小径部３０の軸方向他端部に螺合されたナット３４の先端面（軸方向片側面）が、弾性体３３を介して突き当られている。換言すれば、内輪３２は、小径部３０に隙間嵌で外嵌された状態で、ウォーム側段差部３１とナット３４との間で、１対の弾性体３３を介して弾性的に挟持されている。これにより、ウォーム１４の基端部がウォーム収容部１６ａの開口部に対し、基端側の転がり軸受１８ｂを介して支持されている。

ただし、ウォーム１４をウォーム収容部１６ａに、基端部を中心とする揺動変位を可能に支持するための構造は、本例の構造に限定されるものではない。すなわち、例えば、基端側の転がり軸受１８ｂの内部隙間を大きくすることで、ウォーム１４を、基端部を中心とする揺動変位を可能に構成することもできる。あるいは、ウォーム１４の基端部周囲に軸受を設けず、電動モータ１０の出力軸とウォーム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しても良い。

ウォーム１４の先端部（図１の左端部）は、ウォーム収容部１６ａのガイド保持部２５の内径側に、先端側の転がり軸受１８ｃにより、回転およびウォームホイール１３に対する若干の遠近動を可能に支持されている。先端側の転がり軸受１８ｃを構成する内輪は、ウォーム１４の先端部に締り嵌めで外嵌固定されている。ただし、先端側の転がり軸受１８ｃの内輪を、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することもできる。

先端側の転がり軸受１８ｃの外輪と、ウォーム収容部１６ａのガイド保持部２５との間には、ウォーム１４の先端部を、電動モータ１０の出力軸の中心軸およびウォームホイール１３の中心軸に直交する第１の方向Ｄ１（図１〜図３および図６の上下方向）に関して、ウォームホイール１３側（図１〜図３および図６の下側）に向けて弾性的に押圧するための付勢機構３５が設けられている。付勢機構３５は、ホルダ部材３６と、ガイド部材３７と、第１の弾性付勢部材である捩りコイルばね３８と、第２の弾性付勢部材である板ばね３９とを備える。

ホルダ部材３６は、合成樹脂製、または、アルミニウム系合金若しくはマグネシウム系合金などの軽合金製で、全体を略円筒状に構成されている。ホルダ部材３６は、内周面に、先端側の転がり軸受１８ｃを内嵌保持するためのホルダ側保持面４０を有し、かつ、ホルダ側保持面４０の軸方向他端部から径方向内方に折れ曲がった内向フランジ部６３を有する。本例では、先端側の転がり軸受１８ｃの外輪の軸方向他側面の外径寄り部分を内向フランジ部６３に突き当てることにより、ホルダ部材３６に対する先端側の転がり軸受１８ｃの軸方向に関する位置決めを図りつつ、この外輪の外周面をホルダ側保持面４０に締り嵌めで内嵌している。なお、本例では、ホルダ側保持面４０の径方向反対側２箇所位置に、径方向外方に凹んだ断面略矩形の凹部４１を設けることにより、ホルダ側保持面４０に先端側の転がり軸受１８ｃの外輪を圧入しやすくしている。

また、ホルダ部材３６は、外周面に、ホルダ側保持面４０の中心軸Ｏ_４０に対し偏心した中心軸Ｏ_４２を有するホルダ側被保持面４２を有する。ホルダ側被保持面４２は、円周方向１箇所位置に径方向内方に凹んだ断面半円弧形の凹部である、ホルダ側目印部４３を有する。本例では、ホルダ側目印部４３は、ホルダ側被保持面４２のうち、ホルダ側保持面４０の中心軸Ｏ_４０に対するホルダ側被保持面４２の中心軸Ｏ_４２の偏心方向に直交する方向に関する片側の端部（図２および図３の下端部）に設けられている。

さらに、ホルダ部材３６は、軸方向他側面の円周方向１箇所位置から軸方向他側に突出するように設けられた変位側ピン部４４を有する。

ガイド部材３７は、合成樹脂製、または、アルミニウム系合金若しくはマグネシウム系合金などの軽合金製で、外径側筒部４５と、側板部４６と、内径側筒部４７とを備える。外径側筒部４５は、略円筒状に構成され、内周面に、ホルダ部材３６を内嵌保持するためのガイド側保持面４８を有し、外周面に、ガイド側保持面４８の中心軸Ｏ_４８に対し偏心した中心軸Ｏ_５０を有するガイド側被保持面５０を有する。ガイド側保持面４８は、円周方向１箇所位置に径方向内方に凹んだ断面半円形の凹部である、ガイド側目印部４９を有する。本例では、ガイド側目印部４９は、ガイド側保持面４８のうち、ガイド側保持面４８の中心軸Ｏ_４８に対するガイド側被保持面５０の中心軸Ｏ_５０の偏心方向に直交する方向に関する片側の端部（図２および図３の下端部）に設けられている。

ガイド側保持面４８は、ホルダ部材３６を、ホルダ側被保持面４２の中心軸Ｏ_４２を中心とする揺動を可能に保持する。すなわち、ガイド側保持面４８の内径は、ホルダ側被保持面４２の外径よりもわずかに大きくなっている。

また、外径側筒部４５は、外周面のうち、径方向に関してガイド側目印部４９と反対側に位置する部分（図２および図３の上端部）に、切り欠き部５１を有する。切り欠き部５１の軸方向片側部には、軸方向から見た形状が半円形である抑えピン部５２の基端部が支持されている。抑えピン部５２の先端部（軸方向他半部）内側面と、切り欠き部５１の軸方向他側部との間にはスリット５３が設けられている。換言すれば、抑えピン部５２の先端部内側面と切り欠き部５１の軸方向他側部とは、径方向に関する微小隙間であるスリット５３を介して対向している。なお、本例では、スリット５３の断面形状は、後述する板ばね３９の基部６０に沿って、波形になっている。

側板部４６は、円輪状で、外径側筒部４５の軸方向他側縁から径方向内方に伸長するように設けられている。側板部４６の円周方向１箇所位置には、変位側ピン部４４を挿通するための部分円弧形の透孔５５が設けられている。このような構成により、ホルダ部材３６をガイド側保持面４８内に内嵌保持した状態で、変位側ピン部４４の先端部が、透孔５５を通じて側板部４６の軸方向他側面から突出するようになっている。また、図５も参照して、側板部４６の軸方向他側面のうち、径方向に関して透孔５５と略反対側となる部分には、静止側ピン部５６が軸方向他方に突出するように設けられている。

内径側筒部４７は、略円筒状で、側板部４６の内周縁から軸方向他側に伸長するように設けられている。内径側筒部４７は、外周面のうち、円周方向に関する位相がウォーム歯１７とホイール歯２４との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５７を有する。

ガイド部材３７は、ハウジング１２ａのガイド保持部２５の内径側に、抑えピン部５２とハウジング側係合部５４とを緩く係合させることにより、ウォーム歯１７とホイール歯２４との噛合部に対する遠近動を可能に、かつ、この遠近動を阻害しない程度にガイド保持部２５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。すなわち、本例では、抑えピン部５２が、ガイド側係合部としての機能も有し、ハウジング側係合部５４と凹凸係合する。また、本例では、ガイド保持部２５の内径を、ガイド側被保持面５０の外径よりも大きくすることにより、ガイド部材３７がガイド保持部２５の内径側で、第１の方向Ｄ１に関してウォームホイール１３に対する遠近動が可能になっている。ただし、ガイド保持部２５は、ガイド部材３７を、第１の方向Ｄ１に関してウォームホイール１３に対する遠近動を可能に内嵌できれば、円筒面状に限らず、軸方向から見た形状を楕円形や小判型の長円形、矩形状などにすることもできる。さらに、ガイド側被保持面５０についても、円筒面状に限らず、軸方向から見た形状を楕円形や小判型の長円形としたり、矩形筒状としたりすることもできる。

捩りコイルばね３８は、金属線を曲げ成形してなり、コイル部５８と、１対の腕部５９ａ、５９ｂとを備える。コイル部５８には、ガイド部材３７の内径側筒部４７が挿入されている。１対の腕部５９ａ、５９のうちの一方の腕部５９ａは、ホルダ部材３６の変位側ピン部４４に押し付けられ、他方の腕部５９ｂは、ガイド部材３７の静止側ピン部５６に押し付けられる。一方の腕部５９ａにより、変位側ピン部４４が円周方向に弾性的に押圧されると、ホルダ部材３６がガイド部材３７に対して回転する方向（図２の反時計回り、図３の時計回り）に弾性的に付勢される。なお、捩りコイルばね３８が弾力を発揮した状態では、内径側筒部４７の位置決め用凸部５７の先端部が、コイル部５８の内周面と当接する。換言すれば、位置決め用凸部５７により、内径側筒部４７の外周面とコイル部５８の内周面との当接部の位置決めが図られている。また、位置決め用凸部５７が設けられる円周方向位相は、捩りコイルばね３８によってガイド部材３７が付勢される方向となり、したがって、位置決め用凸部５７によって、ガイド部材３７が付勢される方向を確認できる。

板ばね３９は、弾性を有する金属板製で、波形に湾曲した基部６０と、この基部６０の両側縁から円周方向に伸長する部分円筒状の１対の腕部６１とを備える。板ばね３９は、基部６０を、ガイド部材３７のスリット５３に内に挿入することで、ガイド部材３７に対して支持されている。

付勢機構３５をガイド保持部２５の内径側に組み付ける以前の自由状態での、１対の腕部６１の曲率は、ガイド保持部２５の曲率よりも小さくなっている。このため、付勢機構３５をガイド保持部２５の内径側に組み付けた状態では、１対の腕部６１の周方向両端部が、ガイド保持部２５の内周面に押し付けられる。そして、ガイド部材３７のガイド側被保持面５０のうち、第１の方向Ｄ１に関してウォームホイール１３に近い側（図２の下側）の端部が、ガイド保持部２５に対し弾性的に押し付けられる。この結果、ガイド側被保持面５０とガイド保持部２５との間部分のうちで、第１の方向Ｄ１に関してウォームホイール１３から遠い側（図２の上側）の端部に、ウォーム減速機の運転時にウォーム１４に加わる噛み合い反力に基づいてガイド部材３７が変位することを許容するための隙間が設けられる。このような構成により、ホイール歯２４とウォーム歯１７との噛合部からウォーム１４に加わる噛み合い反力に基づいて、ウォーム１４の先端部が、第１の方向Ｄ１に関してウォームホイール１３から離れる方向に変位可能となっている。ウォーム１４の先端部が、第１の方向Ｄ１に関してウォームホイール１３から離れる方向に変位すると、板ばね３９により、ウォーム１４の先端部に対し、このウォーム１４の先端部を、第１の方向Ｄ１に関してウォームホイール１３側に向けて弾性的に押圧する力（弾力）が付与される。なお、板ばね３９のばね定数は、十分に小さく設定されている。なお、板ばね３９によって、ウォーム１４の先端部が、第１の方向Ｄ１に関してウォームホイール１３から離れる方向に変位するように付勢できれば、１対の腕部６１の曲率は、ガイド保持部２５の曲率よりも小さくてもよいが、大きくしてもよい。また、板ばね３９によって、ウォーム１４の先端部が、第１の方向Ｄ１に関してウォームホイール１３から離れる方向に変位するように付勢できれば、１対の腕部６１の長さも、任意に設定される。

このような構成を有する付勢機構３５は、次のようにしてガイド保持部２５の内径側に組み付けられる。まず、ホルダ部材３６のホルダ側保持面４０に、先端側の転がり軸受１８ｃの外輪を圧入により内嵌保持する。次に、ホルダ側目印部４３とガイド側目印部４９との円周方向に関する位相を一致させた状態で、ホルダ部材３６のホルダ側被保持面４２を、ガイド部材３７のガイド側保持面４８に内嵌保持する。そして、変位側ピン部４４の先端部を、透孔５５を通じて側板部４６の軸方向他側面から突出させる。なお、捩りコイルばね３８に付勢力が作用していない自由状態、或いは、変位側ピン部４４が図３に示す透孔５５の反時計方向の進み側の端部に当接した状態では、図２において、ホルダ部材３６のホルダ側目印部４３がガイド部材３７のガイド側目印部４９に対して時計方向の進み側に位置している。一方、ホルダ側目印部４３とガイド側目印部４９との円周方向に関する位相を一致させた状態では、ホルダ側保持面４０の中心軸Ｏ_４０に対するホルダ側被保持面４２の中心軸Ｏ_４２とは、第２の方向Ｄ２（図２、図３および図６の左右方向）に沿って、水平となっている。なお、本例では、ホルダ側保持面４０の中心軸Ｏ_４０に対するホルダ側被保持面４２の中心軸Ｏ_４２の偏心方向（図２の右方向）と、ガイド側保持面４８の中心軸Ｏ_４８に対するガイド側被保持面５０の中心軸Ｏ_５０の偏心方向（図２の左方向）とが互いに反対方向となっており、かつ、ホルダ側保持面４０の中心軸Ｏ_４０に対するホルダ側被保持面４２の中心軸Ｏ_４２の偏心量と、ガイド側保持面４８の中心軸Ｏ_４８に対するガイド側被保持面５０の中心軸Ｏ_５０の偏心量とが互いに同じとなっている。

次いで、ガイド部材３７のスリット５３に、板ばね３９の基部６０を圧入して、ガイド部材３７に対し板ばね３９を支持する。また、捩りコイルばね３８のコイル部５８に内径側筒部４７を挿入し、１対の腕部５９ａ、５９ｂを、変位側ピン部４４と静止側ピン部５６とにそれぞれ押し付ける。そして、抑えピン部５２とハウジング側係合部５４とを係合させながら、ガイド部材３７のガイド側被保持面５０を、ハウジング１２ａのガイド保持部２５に内嵌しつつ、先端側の転がり軸受１８ｃの内輪に、ウォーム１４の先端部を圧入する。このようにして、ウォーム１４の先端部と、ハウジング１２ａのガイド保持部２５との間に、先端側の転がり軸受１８ｃと付勢機構３５とを組み付けた後、本例では、ハウジング１２ａの軸方向片端部をカバー６２により塞いでいる。

なお、先端側の転がり軸受１８ｃと付勢機構３５とを組み付ける手順は、矛盾を生じない限り、その順番を入れ替えたり、同時に実施したりすることができる。具体的には、例えば、ウォーム１４の先端部に、先端側の転がり軸受１８ｃの内輪を圧入した後で、先端側の転がり軸受１８ｃとガイド保持部２５との間に、付勢機構３５を組み付けるようにしても良い。

本例のウォーム減速機では、ホルダ部材３６のうち、外周面であるホルダ側被保持面４２の中心軸Ｏ_４２が、内周面であるホルダ側保持面４０の中心軸Ｏ_４０に対し、図２の右方向に偏心している。これにより、捩りコイルばね３８により、ホルダ部材３６をガイド部材３７に対し回転させる方向に弾性的に付勢する力を、ウォーム１４の先端部を、第１の方向Ｄ１に関してウォームホイール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。すなわち、捩りコイルばね３８の弾力により、ホルダ部材３６がガイド部材３７に対し、図２の反時計回りに回転すると、ホルダ側保持面４０の中心軸Ｏ_４０は、図６（Ａ）→図６（Ｂ）に示すように、ホルダ側被保持面４２の中心軸Ｏ_４２を中心として反時計方向に変位する。この結果、ホルダ部材３６のうち、径方向に関して噛合部に近い側の端部に位置する部分の肉厚が小さくなる。そして、ホルダ側保持面４０に内嵌保持されたウォーム１４の先端部が、第１の方向Ｄ１に関してウォームホイール１３側に向けて弾性的に付勢される。

なお、本例では、ウォーム歯１７とホイール歯２４との噛合部における噛み合い抵抗が過度に大きくなることがないように、捩りコイルばね３８の弾力を調整して、この捩りコイルばね３８の弾力に基づき、ウォーム１４の先端部を、第１の方向Ｄ１に関してウォームホイール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。

本例のウォーム減速機によれば、ウォーム歯１７とホイール歯２４との噛合部でのバックラッシュが抑えられるとともに、ウォーム減速機を構成する部材のそれぞれの寸法誤差や組立誤差、ホイール歯２４やウォーム歯１７の歯面の摩耗などにかかわらず、ウォーム歯１７とホイール歯２４との噛合位置のばらつきが抑えられる。すなわち、ウォーム減速機を構成する部材のそれぞれに寸法誤差や組立誤差が生じたり、ホイール歯２４やウォーム歯１７の歯面が摩耗したりすると、捩りコイルばね３８の弾力に基づいて、ウォーム１４の先端部が、第１の方向Ｄ１に関してウォームホイール１３側に向けて押圧されて、ホイール歯２４とウォーム歯１７との噛合位置のずれが補正される。このため、本例のウォーム減速機では、ウォーム減速機を構成する部材のそれぞれの寸法精度や組立精度を特に高くしなくても、このような寸法誤差や組立誤差を効果的に吸収でき、ウォーム歯１７とホイール歯２４との噛み合い位置のばらつきが抑えられ、さらに、ホイール歯２４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が防止される。この結果、ウォーム歯１７とホイール歯２４との噛合部での歯打ち音の発生がより効果的に防止される。

これに対し、図７に示した従来構造では、捩りコイルばね２３により、ウォーム１４の先端部を、第１の方向Ｄ１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ためには、ウォーム減速機１１を構成する部材のそれぞれの寸法精度およ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。すなわち、従来のウォーム減速機１１では、ハウジング１２のウォーム収容部１６の内側にホルダ１９が圧入され、このホルダ１９に、先端側の転がり軸受１８ａの外輪が圧入されている。先端側の転がり軸受１８ａの内輪はブッシュ２１に隙間なく外嵌され、このブッシュ２１が、ウォーム１４の大径部２０に径方向の微小隙間を介して外嵌されている。ウォーム１４の先端部に圧入された予圧パッド２２と、ホルダ１９との間に捩りコイルばね２３が設けられており、この捩りコイルばね２３により、ウォーム１４の先端部が、第１の方向Ｄ１に関してウォームホイール１３側に弾性的に押圧され、バックラッシュが抑えられている。したがって、ウォーム減速機１１を構成する部材のそれぞれの寸法誤差や組立誤差により、径方向の微小隙間の径方向寸法がばらつくと、ウォーム１４の先端部をウォームホイール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。

なお、本例では、ガイド部材３７の外周面であるガイド側被保持面５０の中心軸Ｏ_５０を、ガイド部材３７の内周面であり、ホルダ部材３６を内嵌保持するためのガイド側保持面４８の中心軸Ｏ_４８に対し偏心させている。そして、ホルダ側保持面４０の中心軸Ｏ_４０に対するホルダ側被保持面４２の中心軸Ｏ_４２の偏心方向と、ガイド側保持面４８の中心軸Ｏ_４８に対するガイド側被保持面５０の中心軸Ｏ_５０の偏心方向とを互いに反対方向とし、かつ、ホルダ側保持面４０の中心軸Ｏ_４０に対するホルダ側被保持面４２の中心軸Ｏ_４２の偏心量と、ガイド側保持面４８の中心軸Ｏ_４８に対するガイド側被保持面５０の中心軸Ｏ_５０の偏心量とを互いに同じとしている。このため、ホルダ部材３６がガイド部材３７に対し回転した場合でも、ウォームホイール１３の軸方向と平行な方向である第２の方向Ｄ２（図２、図３および図５の左右方向）に関して、先端側の転がり軸受１８ｃをほぼ中央位置に配置することができる。

また、本例では、ウォーム減速機の運転時に、ウォーム歯１７とホイール歯２４との噛合部からウォーム１４に噛み合い反力が加わると、ガイド側被保持面５０とガイド保持部２５との間に存在する隙間のうち、第１の方向Ｄ１に関してウォームホイール１３から遠い側の端部に位置する部分における隙間の存在に基づき、ウォーム１４の先端部が、板ばね３９を弾性的に押し潰しつつ、第１の方向Ｄ１に関してウォームホイール１３から離れる方向に変位する。これにより、ホイール歯２４とウォーム歯１７との噛合状態が適正に維持される。また、本例では、ウォーム減速機の運転を停止し、噛合部からウォーム１４に噛み合い反力が加わらなくなると、板ばね３９により、ウォーム１４が第１の方向Ｄ１に関してウォームホイール１３側に押圧され、ウォーム１４が元の位置に戻る。すなわち、ガイド側被保持面５０とガイド保持部２５とが、円周方向に関する位相が、ウォーム歯１７とホイール歯２４との噛合部と一致する部分で当接する。したがって、ガイド側被保持面５０とガイド保持部２５との間に存在する隙間のうち、第１の方向Ｄ１に関してウォームホイール１３から遠い側の端部に位置する部分における隙間を、長期間にわたって維持することができる。

なお、ウォーム歯１７は、ウォーム１４の軸方向中間部外周面にらせん状に形成されている。このため、ウォーム１４が回転駆動され、ウォーム１４からウォームホイール１３に駆動力が伝達されると、ウォームホイール１３からウォーム１４に、ウォーム１４の軸方向および第１の方向Ｄ１だけでなく、第２の方向Ｄ２の成分を含む噛み合い反力が加わる。本例では、ウォーム歯１７とホイール歯２４との噛合部からウォーム１４に噛み合い反力が加わっていない状態で、ガイド側被保持面５０のうち、円周方向に関する位相が噛合部と一致する部分が、ガイド保持部２５の内周面に当接しており、板ばね３９により、ガイド部材３７をウォームホイール１３側に弾性的に付勢している。このため、電動モータ１０の出力軸の回転方向が変わる際に、ウォーム１４の先端部が第２の方向Ｄ２に変位することを、前述の図７に記載した構造と比較して小さく抑えられて、噛合部での歯打ち音の発生をより確実に抑えることができる。

また、ガイド側被保持面５０とガイド保持部２５との間に存在する隙間のうち、第１の方向Ｄ１に関してウォームホイール１３から遠い側の端部に位置する部分における隙間の維持は、捩りコイルばね３８と板ばね３９の２つのばね荷重特性のバランスによって与えられる。
その際、転がり軸受１８ｃにも、ウォーム減速機の運転時に作用している、捩りコイルばね３８と板ばね３９のばね荷重によって予圧が付与される。即ち、付勢機構３５による第１の方向Ｄ１への移動距離が大きくなるにつれて、該隙間の調整は、板ばね３９のばね荷重による調整から捩りコイルばね３８のばね荷重による調整へと切り換わる。このため、付勢機構３５の第１の方向Ｄ１への移動距離が短い場合には、転がり軸受１８ｃの予圧は、主に板ばね３９によって行われ、付勢機構３５の第１の方向Ｄ１への移動距離が長い場合には、転がり軸受１８ｃの予圧は、主に捩りコイルばね３８によって行われる。

なお、ウォーム１４の先端部が第１の方向Ｄ１に変位可能な量は、ガイド側被保持面５０と、ガイド保持部２５の内周面との間の隙間のうち、第１の方向Ｄ１に関してウォームホイール１３から遠い側の端部に位置する部分における隙間の径方向寸法に依存する。この径方向寸法の管理（調整）は、図７に記載の従来構造のように、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わた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、比較的容易に行うことができる。すなわち、従来構造では、ウォーム１４やウォームホイール１３の寸法誤差や組立誤差に基づいて、ウォーム歯１７とホイール歯２４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ったりすると、前記微小隙間のうち、第１の方向Ｄ１に関してウォームホイール１３から遠い側の端部に位置する部分における微小隙間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、本例では、前記隙間のうち、第１の方向Ｄ１に関してウォームホイール１３から遠い側の端部に位置する部分における隙間の径方向寸法の確保は、ガイド保持部２５に対するガイド部材３７の組み付け位置を調整することにより図ることができる。したがって、ウォーム１４の先端部が第１の方向Ｄ１に変位可能な量の確保を比較的に容易に図ることができ、ウォーム減速機の製造コストの上昇を抑えられる。

なお、本例では、板ばね３９のばね定数を十分に小さいため、ウォームホイール１３やウォーム１４の回転速度、ウォーム歯１７とホイール歯２４との噛合部で伝達されるトルクの大きさ、ハウジング１２ａ内の温度変化に伴う、ウォームホイール１３とウォーム１４との中心軸同士の距離の変化にかかわらず、噛合部における噛み合い抵抗の変化を小さくできる。

また、本例では、捩りコイルばね３８を、ガイド部材３７の側板部４６の外周縁から軸方向他側に伸長するように設けられた内径側筒部４７の周囲に設けるようにしている。すなわち、捩りコイルばね３８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側に設置している。このため、ハウジング１２ａ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、ウォーム減速機の小型化および軽量化を図りやすい。

本出願は、２０１７年８月３１日出願の日本特許出願２０１７−１６７６７５に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

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 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 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 ホイール歯
２５ ガイド保持部
２６ 軸受嵌合部
２７ ハウジング側段差部
２８ 外輪
２９ 止め輪
３０ 小径部
３１ ウォーム側段差部
３２ 内輪
３３ 弾性体
３４ ナット
３６ ホルダ部材
３７ ガイド部材
３８ 捩りコイルばね
３９ 板ばね
４０ ホルダ側保持面
４１ 凹部
４２ ホルダ側被保持面
４３ ホルダ側目印部
４４ 変位側ピン部
４５ 外径側筒部
４６ 側板部
４７ 内径側筒部
４８ ガイド側保持面
４９ ガイド側目印部
５０ ガイド側被保持面
５１ 切り欠き部
５２ 抑えピン部
５３ スリット
５４ ハウジング側係合部
５５ 透孔
５６ 静止側ピン部
５７ 位置決め用凸部
５８ コイル部
５９ａ、５９ｂ 腕部
６０ 基部
６１ 腕部
６２ カバー
６３ 内向フランジ部

Claims (9)

1. ガイド保持部を有するハウジングと、
   ホイール歯を有するウォームホイールと、
   前記ホイール歯と噛合するウォーム歯を有するウォームと、
   前記ウォームの先端部に外嵌された軸受と、
   前記軸受を内嵌保持するホルダ側保持面と、該ホルダ側保持面の中心軸に対し偏心したホルダ側被保持面とを有するホルダ部材と、
   前記ホルダ部材を、前記ホルダ側被保持面の中心軸を中心とする揺動を可能に内嵌保持するガイド側保持面を有し、かつ、前記ガイド保持部に内嵌保持されたガイド部材と、
   前記ホルダ部材を前記ガイド部材に対して回転させる方向に弾性的に付勢することにより、前記ウォームの先端部を前記ウォームホイール側に向けて弾性的に付勢する、第１の弾性付勢部材と
   を備えるウォーム減速機。
2. 前記ガイド部材の外周面が、円筒面状で、かつ、前記ガイド側保持面の中心軸に対し偏心している、請求項１に記載のウォーム減速機。
3. 前記ホルダ側保持面の中心軸に対する前記ホルダ側被保持面の中心軸の偏心方向と、前記ガイド側保持面の中心軸に対する前記ガイド部材の外周面の中心軸の偏心方向とが互いに反対方向となっており、かつ、
   前記ホルダ側保持面の中心軸に対する前記ホルダ側被保持面の中心軸の偏心量と、前記ガイド側保持面の中心軸に対する前記ガイド部材の外周面の中心軸の偏心量とが互いに同じである、請求項２に記載のウォーム減速機。
4. 前記第１の弾性付勢部材が捩りコイルばねである、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載のウォーム減速機。
5. 前記ガイド部材を前記ウォームホイール側に向けて弾性的に付勢する、第２の弾性付勢部材をさらに備える、請求項１〜４のうちの何れか１項に記載のウォーム減速機。
6. 前記第２の弾性付勢部材が板ばねである、請求項５に記載のウォーム減速機。
7. 前記軸受には、前記ウォーム減速機の運転時に作用している、前記第１の弾性付勢部材と前記第２の弾性付勢部材とのばね荷重によって予圧が付与される、請求項５又は６に記載のウォーム減速機。
8. 前記ハウジングに設けられたハウジング側係合部と、前記ガイド部材に設けられたガイド側係合部とを凹凸係合させることにより、前記ハウジングに対し前記ガイド部材が回転することが規制されている、請求項１〜７のうちの何れか１項に記載のウォーム減速機。
9. 前記第１の弾性付勢部材が、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１〜８のうちの何れか１項に記載のウォーム減速機。

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