JP6812907B2

JP6812907B2 - ウォーム減速機

Info

Publication number: JP6812907B2
Application number: JP2017109241A
Authority: JP
Inventors: 哲英藤田; 晴彦清田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2017-06-01
Filing date: 2017-06-01
Publication date: 2021-01-13
Anticipated expiration: 2037-06-01
Also published as: JP2018204661A

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置などに組み込まれるウォーム減速機に関する。

パワーステアリング装置は、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軽減するために、広く使用されている。パワーステアリング装置には、補助動力源として電動モータを利用する電動パワーステアリング装置と、補助動力源として油圧を利用する油圧パワーステアリング装置との２種類がある。このうちの電動パワーステアリング装置は、油圧パワーステアリング装置に比べて、小型かつ軽量に構成でき、補助動力の大きさの制御が容易で、しかもエンジンの動力損失が少ないなどの利点があるため、主流となっている。

電動パワーステアリング装置では、ステアリングホイールの操作に基づき回転する操舵用回転軸に対して、減速機を介して、電動モータの補助動力を付与する。このような減速機としては、大きな減速比が得られるなどの理由から、ウォーム減速機が広く使用されている。

ただし、ウォーム減速機を構成するウォームホイールとウォーム軸との噛合部には、不可避のバックラッシュが存在しているため、ウォームホイールの回転方向が変化する際に、歯打ち音を発生させやすいという問題がある。

特開２０１６−２３７６０号公報には、ウォーム軸をハウジングに対して回転自在に支持するための１対の軸受のうち、ウォーム軸の先端側に配置された軸受とハウジングとの間に、ばねを含んで構成される付勢部材を配置し、ウォーム軸の先端部をウォームホイールに向けて付勢する構造が開示されている。このような構造によれば、噛合部のバックラッシュを抑えることができ、歯打ち音の発生を抑制できる。

特開２０１６−２３７６０号公報

ところで、電動モータからウォームホイールが固定された操舵用回転軸に補助動力が付与されると、ウォームホイールからウォーム軸に対して噛み合い反力が加わる。このような噛み合い反力がウォーム軸に加わると、該ウォーム軸の先端部がウォームホイールから離れる方向に押圧されて、付勢部材を構成するばねを変形させる。このため、ばねのばね定数の値が大きいと、ウォームホイールとウォーム軸との噛合部の面圧が過大になり、噛合部での摩擦が過大になる可能性がある。これに対し、ばねのばね定数の値が小さいと、噛合部での摩擦を抑えることはできるが、ウォーム軸に大きな噛み合い反力が加わった際に、ばねの変形量が大きくなり過ぎて、ばねが破損したり塑性変形したりする可能性がある。

本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、ウォームホイールとウォーム軸との噛合部での摩擦を抑えることができ、かつ、付勢部材を構成するばねに破損や塑性変形が生じることを防止できるウォーム減速機の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、ウォーム軸と、ウォームホイールと、第一軸受と、第二軸受と、付勢部材とを備えている。
前記ウォーム軸は、前記ハウジングの内側に配置され、かつ、前記ウォーム軸の揺動を可能に軸方向一方側の端部を電動モータのモータ出力軸に連結している。
前記ウォームホイールは、前記ハウジングの内側に配置され、前記ウォーム軸と噛み合う。
前記第一軸受は、前記ウォーム軸の軸方向一方側部を、前記ハウジングに対し回転可能に支持する。
前記第二軸受は、前記ウォーム軸の軸方向他方側部を回転可能に支持する。
前記付勢部材は、前記ウォーム軸の軸方向他方側部を前記第二軸受を介して前記ウォームホイールに近づく方向に付勢するものであり、前記ウォームホイールの中心軸に対し略平行に向いた中心軸を有し、かつ、前記ハウジングの内側に軸方向に移動可能に配置された付勢部材本体と、前記付勢部材本体を軸方向に押圧する押圧部材と、前記付勢部材本体の中心軸に対し前記押圧部材による押圧方向に関して後方側に向かうほど前記ウォーム軸に近づく方向に傾斜して前記付勢部材本体に支持され、その一部を前記第二軸受の外周面に接触させた、撓み量の増大に応じてばね定数が段階的に大きくなる板ばねとを有している。
なお、撓み量の増大に応じてばね定数が段階的に大きくなるとは、撓み量の増大によりばね定数が徐々に（連続的に）大きくなるのではなく、撓み量が所定値に達するまでの間は、ばね定数ｋ１が変化せず一定であり、撓み量が前記所定値を超えると、ばね定数がｋ１からｋ２（＞ｋ１）へと変化するように、ばね定数が大きくなる態様をいう。

本発明では、前記板ばねとして、自由状態で、長手方向一方側部が前記付勢部材本体に片持ち支持されており、撓み量が増大した際に、長手方向他方側部が前記付勢部材本体に当接し、前記付勢部材本体に両持ち支持される板ばねを採用できる。
さらに、前記板ばねと前記付勢部材本体との間に弾性部材を配置し、前記板ばねの長手方向他方側部が前記付勢部材本体に当接するまでの間に、前記弾性部材を弾性変形させることもできる。

本発明では、前記板ばねとして、ばね定数の異なる複数の板ばね素子を前記板ばねの長手方向につなげて構成されており、かつ、自由状態で、長手方向両側部が前記付勢部材本体に両持ち支持されている板ばねを採用できる。

本発明によれば、ウォームホイールとウォーム軸との噛合部での摩擦を抑えることができ、かつ、付勢部材を構成するばねに破損や塑性変形が生じることを防止できる。

図１は、実施の形態の第１例にかかるウォーム減速機を備えた、ステアリング装置の部分切断側面図である。図２は、実施の形態の第１例を示す、図１のＡ−Ａ断面図である。図３は、実施の形態の第１例を示す、図１のＢ−Ｂ断面図である。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）はそれぞれ、実施の形態の第１例に関して、図２のＣ−Ｃ断面に相当する図であり、図４（Ａ）は、ウォームホイールからウォーム軸に噛み合い反力が加わっていない状態を示しており、図４（Ｂ）は、ウォームホイールからウォーム軸に大きな噛み合い反力が加わった状態を示している。図５は、板ばねの撓み量に応じて変化するばね定数の１例を示す概念図である。図６は、実施の形態の第２例を示す、図４（Ａ）に相当する図である。図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、実施の形態の第３例を示す、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）にそれぞれ相当する図である。図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、実施の形態の第４例を示す、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）にそれぞれ相当する図である。図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、実施の形態の第５例を示す、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）にそれぞれ相当する図である。

［実施の形態の第１例］
実施の形態の第１例について、図１〜図５を用いて説明する。

＜電動パワーステアリング装置の全体構造＞
電動パワーステアリング装置は、コラムアシストタイプの電動パワーステアリング装置であり、ステアリングホイール１と、ステアリングシャフト２と、ステアリングコラム３と、１対の自在継手４ａ、４ｂと、中間シャフト５と、ステアリングギヤユニット６と、１対のタイロッド７と、電動アシスト装置８とを備えている。

ステアリングホイール１は、ステアリングコラム３の内側に回転自在に支持されたステアリングシャフト２の後端部に取り付けられている。ステアリングシャフト２の前端部は、ステアリングコラム３の前端部に固定されたハウジング９の内側に配置されており、トーションバー１０を介して出力シャフト１１に連結されている。

出力シャフト１１は、ハウジング９の内側に、１対の転がり軸受１２ａ、１２ｂを介して回転可能に支持されている。出力シャフト１１の回転は、１対の自在継手４ａ、４ｂ及び中間シャフト５を介して、ステアリングギヤユニット６のピニオンシャフト１３に伝達される。そして、ピニオンシャフト１３の回転を、図示しないラックの直線運動に変換することで、１対のタイロッド７を押し引きし、操舵輪に舵角を付与する。

電動アシスト装置８は、運転者がステアリングホイール１を操作するのに要する力の軽減を図るもので、トルクセンサ１４と、図示しないＥＣＵと、電動モータ１５と、ウォーム減速機１６とを備えている。

トルクセンサ１４は、出力シャフト１１の周囲に配置されており、該出力シャフト１１の捩れ方向及び捩れ量を検出する。ＥＣＵは、トルクセンサ１４により検出された出力シャフト１１の捩れ方向及び捩れ量に基づき算出した操舵トルクに関する情報、及び、図示しない車速センサにより測定される車速に関する情報などに基づいて、補助トルクを決定する。電動モータ１５は、ハウジング９に支持固定されており、ＥＣＵによって通電方向及び通電量が制御されている。ウォーム減速機１６は、電動モータ１５の回転力を減速して出力シャフト１１に伝達する。この結果、出力シャフト１１に補助トルクが付与されるため、ステアリングホイール１に加えられた力よりも大きな力で、１対のタイロッド７を押し引きすることが可能になる。

＜ウォーム減速機の構造＞
ウォーム減速機１６は、ハウジング９と、ウォーム軸１７と、ウォームホイール１８と、第一軸受１９と、第二軸受２０と、ガイド部材２１、付勢部材２２とを備えている。

ウォーム軸１７は、軸方向一方側部に第一支持軸部２３を、軸方向他方側部に第二支持軸部２４をそれぞれ有しており、かつ、これら第一支持軸部２３と第二支持軸部２４との間の軸方向中間部に、ウォーム歯部２５を有している。このようなウォーム軸１７は、ハウジング９を構成する有底円筒状のウォーム軸収容部２６の内側に配置されている。ウォーム軸１７の軸方向一方側の端部である基端部は、電動モータ１５のモータ出力軸１５ａに対し、スプライン係合などにより回転力の伝達を可能に、かつ、ウォーム軸１７の若干の揺動変位を可能に連結している。なお、ウォーム軸１７の軸方向一方側の端部は、モータ出力軸１５ａに対し、弾性体を備えたトルク伝達用継手などのその他の回転力の伝達を可能とする連結部材を介して、ウォーム軸の揺動変位を可能に連結することもできる。

ウォームホイール１８は、ウォーム歯部２５と噛み合うウォームホイール歯部２７を外周面に有しており、出力シャフト１１に固定されている。このようなウォームホイール１８は、ハウジング９を構成する円筒状のウォームホイール収容部２８の内側に配置されている。なお、本例の電動パワーステアリング装置は、コラムアシストタイプであるため、ウォームホイール１８を出力シャフト１１に固定しているが、ピニオンアシストタイプの電動パワーステアリング装置では、ウォームホイールをピニオンシャフトに固定する。

ウォーム軸収容部２６の内周面は、凹円筒面状に構成されており、軸方向中間部の円周方向一部がウォームホイール収容部２８に開口している。したがって、ウォーム軸収容部２６の内部空間とウォームホイール収容部２８の内部空間とは互いにつながっている。

第一軸受１９は、単列深溝型や４点接触型などの玉軸受であり、それぞれが円環状の内輪２９及び外輪３０と、複数個の玉３１とを備えている。このうちの内輪２９は、ウォーム軸１７の第一支持軸部２３に外嵌固定されているのに対し、外輪３０は、ウォーム軸収容部２６の開口寄り部に内嵌固定されている。また、第一軸受１９は、内輪２９及び外輪３０と玉３１との間にラジアル隙間を有している。本例では、ウォーム軸１７の基端部をモータ出力軸１５ａに対して揺動変位を可能に連結し、かつ、ウォーム軸１７の第一支持軸部２３を回転自在に支持する第一軸受１９に内部隙間を設定しているため、ウォーム軸１７は、第一軸受１９の中心を支点として、ウォーム軸収容部２６に対し揺動可能に支持されている。

第二軸受２０は、単列深溝型の玉軸受であり、それぞれが円環状の内輪３２及び外輪３３と、複数個の玉３４とを備えている。このうちの内輪３２は、ウォーム軸１７の第二支持軸部２４に外嵌固定されているのに対し、外輪３３は、ウォーム軸収容部２６の奥部寄り部に内嵌固定されたガイド部材２１の内側に配置されている。

ガイド部材２１は、たとえば合成樹脂製で、全体が略Ｕ字形に構成されており、ウォーム軸収容部２６の内側に圧入により内嵌固定されている。ガイド部材２１は、部分円筒状の底板部３５と、該底板部３５の両端部からウォーム軸１７の軸方向及びウォームホイール１８の軸方向にそれぞれ直交するＸ方向（図４の上下方向）にそれぞれ伸長した１対の側板部３６ａ、３６ｂとを有している。このようなガイド部材２１の外周面は、凸円筒面状に構成されている。

１対の側板部３６ａ、３６ｂの互いに対向する面は、それぞれが平坦面状で、互いに平行な１対のガイド面３７ａ、３７ｂとなっている。１対のガイド面３７ａ、３７ｂは、ウォームホイール１８の軸方向に関して第二軸受２０の両外側に、かつ、前記Ｘ方向と平行に配置されている。１対のガイド面３７ａ、３７ｂ同士の距離は、第二軸受２０の外径よりもわずかに大きい。このため、１対のガイド面３７ａ、３７ｂは、第二軸受２０のウォームホイール１８に対する遠近移動である、前記Ｘ方向への移動を案内する。

付勢部材２２は、ウォーム軸１７の軸方向他方側部を、第二軸受２０を介して、ウォームホイール１８に近づく方向（図２及び図４の下方）に付勢するもので、付勢部材本体４０と、押圧部材４１と、板ばね４２とを有している。このような付勢部材２２は、ハウジング９を構成する付勢部材収容部４３の内側に配置されている。

付勢部材収容部４３は、ウォーム軸収容部２６を挟んでウォームホイール収容部２８と反対側（図２及び図４の上側）で、かつ、ウォーム軸収容部２６に対して捩れの位置に設けられている。付勢部材収容部４３の中心軸Ｏ₄₃は、ウォームホイール１８の中心軸Ｏ₁₈と略平行に配置されている。付勢部材収容部４３の内周面は、凹円筒面状に構成されており、軸方向中間部の円周方向一部が、ウォーム軸収容部２６に開口している。したがって、付勢部材収容部４３の内部空間とウォーム軸収容部２６の内部空間とは互いにつながっている。付勢部材収容部４３は、軸方向に関して一方側（図４の右側）の端部のみが開口している。付勢部材収容部４３の開口部には、有底円筒状の蓋部材４４が内嵌固定、あるいは、ねじ止め固定されている。

付勢部材本体４０は、全体が略棒状に構成されており、自身の中心軸Ｏ₄₀を付勢部材収容部４３の中心軸Ｏ₄₃に一致させた状態で、付勢部材収容部４３の内側に軸方向に関する移動を可能に配置されている。したがって、付勢部材本体４０の中心軸Ｏ₄₀は、ウォームホイール１８の中心軸Ｏ₁₈と略平行に配置されている。すなわち、付勢部材本体４０の中心軸Ｏ₄₀は、ウォームホイール１８の中心軸Ｏ₁₈に対し完全な平行に限らず、後述するように、押圧部材４１の押圧力に基づいて、付勢部材本体４０に固定された板ばね４２を第二軸受２０の外周面に押し付け、ウォーム軸１７の第二支持軸部２４を、ウォームホイール１８に近づく方向に付勢できる限り、傾斜させることもできる。具体的には、ウォームホイール１８の中心軸Ｏ₁₈に対する付勢部材本体４０の中心軸Ｏ₄₀の傾斜角度は、０度±１０度程度とする。付勢部材本体４０は、前記Ｘ方向に関してウォーム軸１７とは反対側を向いた外面を、付勢部材収容部４３の内周面の曲率半径にほぼ等しい曲率半径を有する凸円筒面４５としている。

付勢部材本体４０は、蓋部材４４に近い軸方向一方側部に円筒部４６を有しており、該円筒部４６の軸方向他方側に隣接した軸方向中間部に断面半円形状の半円柱部４７を有しており、該半円柱部４７の軸方向他方側に隣接した軸方向他方側部に取付部４８を有している。取付部４８のうち、前記Ｘ方向に関してウォーム軸１７側を向いた面は、平坦面状で、軸方向一方側に向かうほどウォーム軸１７に近づく方向に傾斜した取付面４９となっている。また、円筒部４６の軸方向他方側の端部には、切り欠き部５０を設けている。切り欠き部５０のうち、前記Ｘ方向に関してウォーム軸１７側を向いた面は、前記Ｘ方向に直交する、平坦面状のストッパ面５１となっている。

押圧部材４１は、たとえば圧縮コイルばねなどのばね部材から構成されており、付勢部材本体４０の円筒部４６の底面と有底円筒状の蓋部材４４の底面との間に、弾性的に圧縮して配置されている。これにより、付勢部材本体４０を、軸方向他方側に向け弾性的に押圧している。したがって、押圧部材４１による押圧方向は、付勢部材本体４０の軸方向に一致しており、押圧方向に関して前方側が、付勢部材本体４０の軸方向他方側に相当し、押圧方向に関して後方側が、付勢部材本体４０の軸方向一方側に相当する。また、押圧部材４１は、その大部分が蓋部材４４及び円筒部４６の内側に配置されている。

板ばね４２は、金属製で、全体が矩形板状に構成されており、全長にわたり板厚が一定である。また、板ばね４２は、該板ばね４２を湾曲させる力が加わっていない自由状態で、その幅方向から見た形状が直線状に構成されており、その長手方向一方側（図４の左側）の基端部が取付面４９に対し取付ピン５２によって固定されている。このため、板ばね４２は、自由状態で、取付面４９に沿って配置されており、付勢部材本体４０の中心軸Ｏ₄₀に対して、付勢部材本体４０の軸方向一方側（図４の右側）に向かうほどウォーム軸１７に近づく方向に傾斜している。換言すれば、板ばね４２は、付勢部材本体４０の中心軸Ｏ₄₀に対して、押圧部材４１による押圧方向に関して後方側に向かうほどウォーム軸１７に近づく方向に傾斜している。具体的には、付勢部材本体４０の中心軸Ｏ₄₀に対する取付面４９の傾斜角度を、１度から２０度程度としている。

板ばね４２の全長は、長手方向他方側（図４の右側）の先端部が、円筒部４６のストッパ面５１に当接可能な長さに規制されている。たたし、本例では、板ばね４２の自由状態で、板ばね４２の長手方向他方側の先端部とストッパ面５１との間に隙間５３を設けている。つまり、板ばね４２は、自由状態で、長手方向一方側の基端部が付勢部材本体４０に対し片持ち支持されている。

本例では、後述するように、押圧部材４１の押圧力に基づいて板ばね４２を第二軸受２０の外周面に押し付け、ウォーム軸１７の第二支持軸部２４を、ウォームホイール１８に近づく方向に付勢するが、電動アシスト装置８による補助トルクが出力シャフト１１にほとんど付与されず、ウォームホイール１８からウォーム軸１７に加わる噛み合い反力が小さい場合には、図４（Ａ）に示すように、板ばね４２の長手方向他方側の先端部とストッパ面５１との間には、隙間５３が存在するようにしている。

これに対し、電動アシスト装置８による補助トルクが出力シャフト１１に付与され、ウォームホイール１８からウォーム軸１７に加わる噛み合い反力が大きくなると、図４（Ｂ）に示すように、板ばね４２の撓み量が増大し、板ばね４２の長手方向他方側の先端部とストッパ面５１とが当接する。これにより、板ばね４２は、長手方向両側の端部で付勢部材本体４０に対し両持ち支持される。板ばね４２の裏面（図４の上側面）と半円柱部４７との間には、板ばね４２の長手方向他方側の先端部とストッパ面５１とが当接した状態で、断面台形状の空間５４が存在している。このため、板ばね４２は、長手方向他方側の先端部がストッパ面５１に当接してからも、その長手方向中間部を空間５４内に進入させるようにして、さらなる撓み変形が可能である。

本例の付勢部材２２は、押圧部材４１によって、付勢部材本体４０を軸方向他方側（図４の左側）に向けて押圧することで、付勢部材本体４０に固定された板ばね４２の長手方向中間部を第二軸受２０を構成する外輪３３の外周面に押し付ける。そして、第二軸受２０を介して、ウォーム軸１７の第二支持軸部２４を、ウォームホイール１８に近づく方向に付勢し、ウォーム軸１７を、第一軸受１９の中心を支点として、ウォーム軸収容部２６に対し揺動させる。これにより、ウォーム歯部２５をウォームホイール歯部２７に対して弾性的に押し付ける。この結果、ウォーム歯部２５とウォームホイール歯部２７との噛合部で、歯打ち音が発生することを有効に防止できる。なお、押圧部材４１の押圧力は、ウォーム歯部２５とウォームホイール歯部２７との噛合部の噛み合い抵抗が過度に大きくなることがないように、適正に調整される。

また、ウォーム歯部２５とウォームホイール歯部２７との噛合部で摩耗が生じると、押圧部材４１による押圧力に基づき、付勢部材本体４０の位置を軸方向他方側に移動させる。板ばね４２は、付勢部材本体４０の中心軸Ｏ₄₀に対し、押圧部材４１による押圧方向に関して後方側に向かうほどウォーム軸１７に近づく方向に傾斜しているため、付勢部材本体４０が軸方向他方側に移動することで、板ばね４２と第二軸受２０との当接位置を、ウォームホイール１８に近い側（図４の下側）に移動させることができる。これにより、ウォーム軸１７の揺動角度を、噛合部で生じた摩耗量に応じて自動的に大きくできる。したがって、噛合部に摩耗が生じた際にも、歯打ち音の発生を抑制することができる。

さらに本例では、ウォームホイール１８からウォーム軸１７に対して噛み合い反力が加わり、ウォーム軸１７がウォームホイール１８から離れる方向に移動した際には、第二軸受２０により板ばね４２を撓み変形させられるため、噛合部の面圧が過大になることを防止できる。また、ウォーム軸１７の中心軸とウォーム歯部２５の中心軸との同軸度公差や、ウォームホイール１８などの周辺部材に生じる熱膨張の影響によって、ウォーム軸１７がウォームホイール１８から離れる方向に移動する際にも、板ばね４２が撓み変形することで、噛合部の面圧が過大になることを防止できる。

しかも本例では、図４（Ａ）に示すように、電動アシスト装置８による補助トルクが出力シャフト１１にほとんど付与されず、ウォームホイール１８からウォーム軸１７に加わる噛み合い反力が小さい場合には、板ばね４２は、付勢部材本体４０に対し片持ち支持されている。これに対し、図４（Ｂ）に示すように、電動アシスト装置８による補助トルクが出力シャフト１１に付与され、ウォームホイール１８からウォーム軸１７に加わる噛み合い反力が大きくなると、板ばね４２は、付勢部材本体４０に対し両持ち支持される。このように、本例では、板ばね４２の撓み量が増大すると、付勢部材本体４０に対する板ばね４２の支持構造が、片持ち支持から両持ち支持へと変化する。

このため、図５の概念図に示すように、板ばね４２の長手方向他方側の先端部がストッパ面５１に当接するまでの、撓み量が所定値αになるまでの間は、板ばね４２のばね定数はＫ１であるのに対し、板ばね４２の先端部がストッパ面５１に当接した後は、板ばね４２のばね定数は、Ｋ１よりも大きいＫ２に段階的に変化する。このように本例では、ウォームホイール１８からウォーム軸１７に加わる噛み合い反力が小さい場合には、板ばね４２のばね定数を小さい値にできるため、噛合部の面圧が過大になることを防止でき、噛合部での摩擦を抑えることができる。これに対し、ウォームホイール１８からウォーム軸１７に加わる噛み合い反力が大きくなり、板ばね４２の撓み量が増大すると、板ばね４２のばね定数を段階的に大きい値に変化させられる。したがって、板ばね４２に生じる撓み量を抑えることができ、板ばね４２に破損や塑性変形が生じることを防止できる。

なお、板ばね４２のばね定数はＫ１は、押圧部材４１の押圧力に基づいて板ばね４２を第二軸受２０の外周面に押圧する際にも、隙間５３が消滅しない程度の大きさに設定される。また、板ばね４２の弾力は、ウォームホイール１８からウォーム軸１７に対して過大な噛み合い反力が加わった際に、板ばね４２が弾性変形するよりも先に、付勢部材本体４０が押圧部材４１の押圧力に抗して、この押圧部材４１の押圧方向に関して後方に変位することがないよう、適正に調整する。
また、本例では、板ばね４２を、付勢部材本体４０のうち、押圧部材４１の押圧方向に関して空間５４よりも前方側に設けられた取付面４９に固定している。ただし、本発明を実施する場合には、板ばねの固定位置を、付勢部材のうち、押圧部材の押圧方向に関して空間よりも後方側部分に変更することもてきる。

［実施の形態の第２例］
実施の形態の第２例について、図６を用いて説明する。本例では、板ばね４２ａとして、自由状態で、略へ字形に折れ曲がった形状を有するものを使用している。このため、付勢部材本体４０の中心軸Ｏ₄₀に対する板ばね４２ａの傾斜角度は、長手方向一方側部における傾斜角度θ１よりも、長さ方向他方向側部における傾斜角度θ２のほうが大きくなっている（θ１＜θ２）。

また、本例では、付勢部材本体４０を構成する円筒部４６ａの軸方向他方側の端部に、切り欠き部は設けていない。このため、円筒部４６ａの軸方向他方側の端部のうち、ウォーム軸１７の軸方向及びウォームホイール１８（図２及び図３参照）の軸方向にそれぞれ直交するＸ方向（図６の上下方向）に関してウォーム軸１７側を向いた面を、凸円筒面状のストッパ面５１ａとしている。

以上のような本例でも、ウォームホイール１８からウォーム軸１７に加わる噛み合い反力が小さい場合には、板ばね４２ａの長手方向他方側の先端部とストッパ面５１ａとの間に、隙間５３ａが存在するようにしている。これに対し、ウォームホイール１８からウォーム軸１７に加わる噛み合い反力が大きくなり、板ばね４２ａの撓み量が増大した際には、板ばね４２ａの先端部がストッパ面５１ａに当接するようにしている。したがって、本例でも、撓み量が増大すると、付勢部材本体４０に対する板ばね４２ａの支持構造を、片持ち支持から両持ち支持へと変化させることができる。また、これに伴って、板ばね４２ａのばね定数を段階的に大きくすることができる。その他の構成及び作用効果については、実施の形態の第１例と同じである。

［実施の形態の第３例］
実施の形態の第３例について、図７を用いて説明する。本例では、板ばね４２と付勢部材本体４０を構成する半円柱部４７との間の空間５４に、弾性部材であるコイルばね５５を配置している。

本例では、図７（Ａ）に示すように、板ばね４２の長手方向他方側の先端部がストッパ面５１に当接するまでの間は、板ばね４２を撓み変形させるだけでなく、コイルばね５５を圧縮変形させる。そして、図７（Ｂ）に示すように、板ばね４２の先端部がストッパ面５１に当接した後は、実施の形態の第１例と同じように、付勢部材本体４０に対して両持ち支持された板ばね４２を撓み変形させる。

したがって、本例でも、板ばね４２の先端部をストッパ面５１に当接させる前後で、板ばね４２のばね定数を段階的に変化させることができる。さらに本例では、板ばね４２の先端部がストッパ面５１に当接するまでの間に、板ばね４２を撓み変形させるだけでなく、コイルばね５５を圧縮変形させる必要があるため、板ばね４２の先端部がストッパ面５１に当接するまでの間の、板ばね４２及びコイルばね５５から成る複合ばねのばね定数を大きくできる。具体的には、複合ばねのばね定数を、板ばね４２のばね定数Ｋ１とコイルばね５５のばね定数Ｋ３とを合計した値（Ｋ１＋Ｋ３）にできる。これに対し、板ばね４２の先端部がストッパ面５１に当接した後の板ばね４２のばね定数は、Ｋ２のままである。したがって、本例では、コイルばね５５を追加することで、板ばね４２の先端部がストッパ面５１に当接した後のばね定数は変化させずに、板ばね４２の先端部がストッパ面５１に当接するまでの間のばね定数のみを大きくできる。ただし、本例においても、板ばね４２の先端部がストッパ面５１に当接した後のばね定数を、当接以前のばね定数よりも大きくしている（Ｋ２＞Ｋ１＋Ｋ３）。その他の構成及び作用効果については、実施の形態の第１例と同じである。

［実施の形態の第４例］
実施の形態の第４例について、図８を用いて説明する。本例では、円筒部４６の軸方向他方側の端部に、階段状の切り欠き部５０ａを設けている。そして、切り欠き部５０ａのうち、軸方向一方側に位置するウォーム軸１７側を向いた面をストッパ面５１ｂとし、該ストッパ面５１ｂの軸方向他側に、ゴムなどの弾性材製でブロック状の弾性体５６を設置している。

本例では、図８（Ａ）に示すように、板ばね４２の長手方向他方側の先端部がストッパ面５１ｂに当接するまでの間は、板ばね４２を撓み変形させるだけでなく、弾性体５６を圧縮変形させる。そして、図８（Ｂ）に示すように、板ばね４２の先端部がストッパ面５１ｂに当接した後は、実施の形態の第１例と同じように、付勢部材本体４０に対して両持ち支持された板ばね４２を撓み変形させる。

したがって、本例でも、板ばね４２の先端部をストッパ面５１ｂに当接させる前後で、板ばね４２のばね定数を段階的に変化させることができる。さらに本例では、板ばね４２の先端部がストッパ面５１ｂに当接するまでの間に、板ばね４２を撓み変形させるだけでなく、弾性体５６を圧縮変形させる必要があるため、板ばね４２の先端部がストッパ面５１ｂに当接するまでの間の、板ばね４２及び弾性体５６から成る複合ばねのばね定数を大きくできる。具体的には、複合ばねのばね定数を、板ばね４２のばね定数Ｋ１と弾性体５６のばね定数Ｋ４とを合計した値（Ｋ１＋Ｋ４）にできる。これに対し、板ばね４２の先端部がストッパ面５１ｂに当接した後の板ばね４２のばね定数は、Ｋ２のままである。このように本例では、弾性体５６を追加することで、板ばね４２の先端部がストッパ面５１ｂに当接した後のばね定数は変化させずに、板ばね４２の先端部がストッパ面５１ｂに当接するまでの間のばね定数のみを大きくすることができる。さらに本例では、板ばね４２と付勢部材本体４０との間に挟持された弾性体５６により、悪路走行や電動モータの回転などに伴って発生する振動を減衰することもできる。その他の構成及び作用効果については、実施の形態の第１例及び実施の形態の第３例と同じである。

［実施の形態の第５例］
実施の形態の第５例について、図９を用いて説明する。本例では、板ばね４２ｂを、金属製の第一板ばね素子５７と、金属製の第二板ばね素子５８と、ゴム製の第三板ばね素子５９とから構成している。具体的には、板ばね４２ｂの長手方向一方側に第一板ばね素子５７を配置し、板ばね４２ｂの長手方向他方側に第二板ばね素子５８を配置し、これら第一板ばね素子５７と第二板ばね素子５８との間に第三板ばね素子５９を配置している。そして、板ばね４２ｂの長手方向に隣接する、第一板ばね素子５７と第三板ばね素子５９、および、第二板ばね素子５８と第三板ばね素子５９を、加硫接着などの固定手段により互いにつなげている。

本例では、上述のような板ばね４２ｂを、付勢部材本体４０に対し両持ち支持している。具体的には、板ばね４２ｂの長手方向一方側に位置する第一板ばね素子５７を、付勢部材本体４０の取付部４８を構成する取付面４９に対し、取付ピン５２ａにより固定している。また、板ばね４２ｂの長手方向他方側に位置する第二板ばね素子５８を、付勢部材本体４０の円筒部４６のうち、ウォーム軸１７の軸方向及びウォームホイール１８（図２及び図３参照）の軸方向にそれぞれ直交するＸ方向（図９の上下方向）に関してウォーム軸１７側を向いた第二取付面６０に対し、取付ピン５２ｂにより固定している。

本例では、ウォームホイール１８からウォーム軸１７に加わる噛み合い反力が小さい場合には、図９（Ａ）に示すように、第二軸受２０の外周面に対し、板ばね４２ｂの長手方向中間部に位置するゴム製の第三板ばね素子５９のみが当接し、第三板ばね素子５９を撓み変形させる。そして、ウォームホイール１８からウォーム軸１７に加わる噛み合い反力が大きくなると、図９（Ｂ）に示すように、第二軸受２０の外周面に対し、第三板ばね素子５９に加え、金属製の第一板ばね素子５７及び第二板ばね素子５８がそれぞれ当接し、これら第一板ばね素子５７及び第二板ばね素子５８をそれぞれ撓み変形させる。なお、第一板ばね素子５７と第二板ばね素子５８とを撓み変形させ始めるタイミングは、同時でも良いし、同時でなくても良い。このような本例では、板ばね４２ｂの撓み量が増大しても、付勢部材本体４０に対する板ばね４２ｂの支持構造は両持ち支持のまま変化しないが、第二軸受２０によって弾性変形させられる板ばね素子の種類が、ばね定数が大きいものへと変化する。つまり、ウォームホイール１８からウォーム軸１７に加わる噛み合い反力が小さい場合には、ばね定数の小さいゴム製の第三板ばね素子５９のみを撓み変形させるのに対し、噛み合い反力が大きくなると、ゴム製の第三板ばね素子５９に比べてばね定数の大きい金属製の第一板ばね素子５７及び第二板ばね素子５８をそれぞれ撓み変形させる。また、本例でも、第二軸受２０の外周面に、ゴム製の第三板ばね素子５９を押し付けるため、該第三板ばね素子５９によって振動を減衰することもできる。その他の構成及び作用効果については、実施の形態の第１例と同じである。

実施の形態の各例の構造は、矛盾を生じない限り、適宜組み合わせて実施することができる。本発明を実施する際には、板ばね自体の形状や板厚などを工夫することで、撓み量の増大に応じてばね定数を段階的に大きくできる、非線形特性を有する板ばねを使用しても良い。また、本発明を実施する際には、板ばねのばね定数は、撓み量の増大に応じて、２段階に大きくしても良いし、３段階あるいはそれ以上に大きくしても良い。

１ステアリングホイール
２ステアリングシャフト
３ステアリングコラム
４ａ、４ｂ自在継手
５中間シャフト
６ステアリングギヤユニット
７タイロッド
８電動アシスト装置
９、９ａハウジング
１０トーションバー
１１出力シャフト
１２ａ、１２ｂ転がり軸受
１３ピニオンシャフト
１４トルクセンサ
１５電動モータ
１６ウォーム減速機
１７ウォーム軸
１８ウォームホイール
１９第一軸受
２０第二軸受
２１、２１ａガイド部材
２２付勢部材
２３第一支持軸部
２４第二支持軸部
２５ウォーム歯部
２６ウォーム軸収容部
２７ウォームホイール歯部
２８ウォームホイール収容部
２９内輪
３０外輪
３１玉
３２内輪
３３外輪
３４玉
３５底板部
３６ａ、３６ｂ側板部
３７ａ、３７ｂガイド面
４０付勢部材本体
４１押圧部材
４２、４２ａ板ばね
４３付勢部材収容部
４４蓋部材
４５凸円筒面
４６円筒部
４７半円柱部
４８取付部
４９取付面
５０、５０ａ切り欠き部
５１、５１ａ、５１ｂストッパ面
５２、５２ａ、５２ｂ取付ピン
５３、５３ａ隙間
５４空間
５５コイルばね
５６弾性体
５７第一板ばね素子
５８第二板ばね素子
５９第三板ばね素子
６０第二取付面

Claims

ハウジングと、ウォーム軸と、ウォームホイールと、第一軸受と、第二軸受と、付勢部材とを備える、ウォーム減速機であって、
前記ウォーム軸は、前記ハウジングの内側に配置され、かつ、前記ウォーム軸の揺動を可能に軸方向一方側の端部を電動モータのモータ出力軸に連結しており、
前記ウォームホイールは、前記ハウジングの内側に配置され、前記ウォーム軸と噛み合っており、
前記第一軸受は、前記ウォーム軸の軸方向一方側部を前記ハウジングに対し回転可能に支持しており、
前記第二軸受は、前記ウォーム軸の軸方向他方側部を回転可能に支持しており、
前記付勢部材は、前記ウォーム軸の軸方向他方側部を前記第二軸受を介して前記ウォームホイールに近づく方向に付勢するものであり、前記ウォームホイールの中心軸に対し略平行に向いた中心軸を有し、かつ、前記ハウジングの内側に軸方向に移動可能に配置された付勢部材本体と、前記付勢部材本体を軸方向に押圧する押圧部材と、前記付勢部材本体の中心軸に対し前記押圧部材による押圧方向に関して後方側に向かうほど前記ウォーム軸に近づく方向に傾斜して前記付勢部材本体に支持され、その一部を前記第二軸受の外周面に接触させた、撓み量の増大に応じてばね定数が段階的に大きくなる板ばねとを有している、
ウォーム減速機。
前記板ばねは、自由状態で、長手方向一方側部が前記付勢部材本体に片持ち支持されており、撓み量が増大すると、長手方向他方側部が前記付勢部材本体に当接し、該付勢部材本体に両持ち支持される、請求項１に記載したウォーム減速機。
前記板ばねと前記付勢部材本体との間に弾性部材が配置されており、前記板ばねの長手方向他方側部が前記付勢部材本体に当接するまでの間に、前記弾性部材を弾性変形させる、請求項２に記載したウォーム減速機。
前記板ばねは、ばね定数の異なる複数の板ばね素子を前記板ばねの長手方向につなげて構成されており、自由状態で、その長手方向両側部が前記付勢部材本体に両持ち支持されている、請求項１に記載したウォーム減速機。