JP7225877B2

JP7225877B2 - ウォーム減速機および電動アシスト装置

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Publication number: JP7225877B2
Application number: JP2019022224A
Authority: JP
Inventors: 亮大澤; 聡石栗; 晴彦清田; 壮太松本; 徹石井
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2019-02-12
Filing date: 2019-02-12
Publication date: 2023-02-21
Anticipated expiration: 2039-02-12
Also published as: JP2020128803A

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号公報や特開２００４－３０６８９８号公報には、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１２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１２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１２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の方向（図１２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の方向に関して、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の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の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の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の方向に関する間隔を大きくすると、第１の方向と直角な方向（図１２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１２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、転がり軸受と、ガイド部材と、弾性保持機構とを備える。
前記ウォームホイールは、前記ハウジングに回転自在に支持されて、外周面にホイール歯を有する。
前記ウォームは、前記ハウジングに回転自在に支持されて、外周面に、前記ホイール歯と噛合するウォーム歯を有する。
前記転がり軸受は、前記ウォームの先端部に外嵌された内輪と、該内輪の周囲に該内輪と同軸に配置された外輪とを有する。
前記ガイド部材は、前記外輪を内嵌するとともに、前記ハウジングの内側に、前記ウォームホイールに対する遠近動を可能に配置されている。
前記弾性保持機構は、弾性を有する金属板を曲げ成形してなるものとであって、１対の弾性片を有する。
前記１対の弾性片のそれぞれは、前記ウォームの中心軸と前記付勢部材による付勢方向とにより画成される仮想平面と平行に配置された径方向内側面を、前記ガイド部材の外周面に当接させた平板部と、周方向に関して前記平板部の両側に配置され、かつ、径方向外側面を、前記ハウジングの内周面に押し付けた１対の被支持部とを有する。

前記弾性保持機構を、前記１対の弾性片のそれぞれの周方向両端部のうち、前記ウォームホイールに近い側の端部同士を接続する接続部をさらに有するものとすることができる。
この場合、前記１対の弾性片のそれぞれの周方向両端部のうち、前記ウォームホイールから遠い側の端部を、自由端とすることが好ましい。

前記ハウジングを、ハウジング側係合部を有するものとし、前記ガイド部材を、前記ハウジング側係合部と、直接、または、前記弾性保持機構の一部を介して係合することにより、前記ガイド部材の周方向に関する変位を阻止するガイド側係合部をさらに有するものとすることができる。

前記１対の弾性片のそれぞれの前記１対の被支持部のうち、前記ウォームホイールから遠い側の被支持部である遠位側被支持部を、前記平板部のうち、前記ウォームホイールから遠い側の端部から部分円筒状に延出するものとし、前記ガイド部材を、外周面のうち、前記ウォームホイールから遠い側の端部に、周方向両側に隣接する部分よりも外接円直径が小さい非接触部を有し、かつ、外周面のうち、前記非接触部の周方向両側部分に、１対の遠位側部分円筒面部を有するものとすることができる。この場合、前記ウォームと前記ウォームホイールとの間でトルクを伝達する際に、前記ウォーム歯と前記ホイール歯との噛合部から前記ウォームに加わる噛み合い反力に基づいて、該ウォームが前記ウォームホイールから離れる方向に変位した場合に、前記ガイド部材の外周面のうち、前記１対の遠位側部分円筒面部を、前記遠位側被支持部の径方向内側面と当接させる。
この場合、前記遠位側被支持部の曲率と、前記遠位側円筒面部の曲率とを互いに異ならせることができる。

前記ガイド部材を、外周面のうち、前記付勢部材による付勢方向と平行でかつ前記ウォームの中心軸を含む仮想平面を挟んで対称で、かつ、径方向に関して互いに反対側となる２箇所に、先端部を、前記１対の弾性片のそれぞれの前記平板部の径方向内側面に当接させた、１対の第１凸部を有するものとすることができる。

前記ガイド部材を、外周面のうち、前記ウォームホイールの中心軸に直交するとともに、前記ウォームの中心軸を含む仮想平面を挟んで対称で、かつ、周方向に関して、前記遠位側部分円筒面部よりも前記ウォームホイールに近い側の２箇所位置に、径方向外方に突出した１対の第２凸部を有するものとすることができる。この場合、前記ウォームと前記ウォームホイールとの間でトルクを伝達する際に、前記ウォーム歯と前記ホイール歯との噛合部から前記ウォームに加わる噛み合い反力に基づいて、該ウォームが前記ウォームホイールから離れる方向に変位した場合に、前記１対の第２凸部の径方向外側面を、前記ハウジングの内周面と直接当接または近接対向させる。

前記付勢部材を、前記ハウジングと前記ガイド部材との間に配置されたねじりコイルばねとすることができる。あるいは、前記付勢部材を、前記ハウジングと前記ガイド部材との間に配置された板ばねとすることができる。

本発明の電動パワーステアリング装置は、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。
特に本発明の電動パワーステアリング装置は、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パワーステアリング装置によれば、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付勢部材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第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は、本発明の実施の形態の第１例について、付勢機構を取り出して示す斜視図である。図４は、本発明の実施の形態の第１例について、付勢機構を取り出して示す分解斜視図である。図５は、図２のＢ－Ｂ断面図である。図６は、図２のＣ－Ｃ断面図である。図７は、本発明の実施の形態の第２例を示す、要部拡大断面図である。図８は、本発明の実施の形態の第２例について、付勢機構を取り出して示す斜視図である。図９は、本発明の実施の形態の第２例について、付勢機構を取り出して示す分解斜視図である。図１０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１１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１２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。

［実施の形態の第１例］
図１～図６は、本発明の実施の形態の第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、付勢部材１９と、弾性保持機構２０とを備える。

ハウジング１４は、ホイール収容部２１と、該ホイール収容部２１の中心軸に対しねじれの位置にある中心軸を有するウォーム収容部２２とを備える。本例では、ハウジング１４は、ステアリングコラム７の前端部に、ホイール収容部２１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支持固定されている。

ウォーム収容部２２は、筒状で、軸方向両側が開口するとともに、軸方向中間部がホイール収容部２１内に開口している。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。ウォーム収容部２２は、軸方向片側部分の内周面に、円筒面である円筒面部２４を有するとともに、該円筒面部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。また、ウォーム収容部２２は、軸方向他側部分の内周面に、ガイド保持部２６を有し、該ガイド保持部２６のうち、ホイール収容部２１側の端部（図５および図６の下端部）に、径方向外方に凹んだハウジング側係合部２７を有する。なお、ガイド保持部２６は、ハウジング側係合部２７が存在する部分を除き、円筒面により構成されている。

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２８を有する。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、該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２９の周囲に、外周面にホイール歯２８を有する合成樹脂製の外側ホイール素子３０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２８と噛合する、ねじ状のウォーム歯３１を有する。ウォーム１６は、ウォーム収容部２２の内側に回転自在に支持されるとともに、基端部（図２の右端部）を、電動モータ１１の出力軸１３に、トルク伝達継手３２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３２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３３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３４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３５と、合成樹脂製または金属材料製のカップリング３６とを備える。

トルク伝達継手３２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３３から一方（図２の右側）の弾性部材３５を介してカップリング３６に伝達し、さらに、該カップリング３６の回転トルクを、他方（図２の左側）の弾性部材３５を介して被駆動側伝達部材３４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３５が周方向に弾性的に押しつぶされるため、トルク伝達継手３２は、出力軸１３の回転トルクを、駆動側伝達部材３３からカップリング３６に直接伝達し、さらに、該カップリング３６の回転トルクを被駆動側伝達部材３４に直接伝達する。

なお、トルク伝達継手３２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３２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するとともに、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の揺動を可能にできる限り、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３４が外嵌固定された基端部と、ウォーム歯３１が備えられた軸方向中間部との間部分に、基端部側から順に、嵌合筒部３７と、径方向外方に突出した鍔部３８とを備える。ウォーム１６は、嵌合筒部３７を、ウォーム収容部２２の円筒面部２４に対して、玉軸受３９により回転自在に支持している。玉軸受３９は、外輪４０と、内輪４１と、複数個の玉４２とを備える。

外輪４０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４３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４０は、軸方向他側面を、段差部２５に突き当てるとともに、軸方向片側面を、止め輪４３に突き当てている。ただし、外輪４０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４１は、ウォーム１６の嵌合筒部３７にがたつきなく外嵌されており、鍔部３８の軸方向他側面と、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３４の軸方向片側面との間で軸方向両側から挟持されている。換言すれば、内輪４１は、軸方向片側面を、被駆動側伝達部材３４の軸方向他側面に突き当てるとともに、軸方向他側面を、鍔部３８の軸方向片側面に突き当てている。

複数個の玉４２は、外輪４０の内周面に備えられた外輪軌道と、内輪４１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３９は、外輪４０および内輪４１と、玉４２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３７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、先端部に、基端側に隣接する部分よりも外径が小さい小径筒部４４を有する。ウォーム１６は、小径筒部４４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４４に外嵌固定された内輪４５と、該内輪４５の周囲に、該内輪４５と同軸に配置された外輪４６と、内輪４５の外周面に備えられた内輪軌道と外輪４６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４７とを備える。なお、本例では、支持軸受１７として、転動体４７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。

ガイド部材１８は、筒状部４８と、該筒状部４８の軸方向他側面から軸方向他側に向けて突出する、略Ｕ字形の突出部４９とを備える。なお、ガイド部材１８は、十分な強度および剛性を有する、合成樹脂製または金属製とすることが好ましい。

筒状部４８は、内周面に、支持軸受１７の外輪４６を内嵌保持する軸受保持部５０を有する。また、筒状部４８は、軸方向中間部外周面のうち、後述する付勢部材１９によるガイド部材１８の付勢方向（図２～図６の上下方向）と平行でかつウォーム１６の中心軸を含む仮想平面αを挟んで対称で、径方向に関して互いに反対側となる２箇所位置に、ウォームホイール１５の中心軸に直交する、１対のガイド側平坦面部５１を有するとともに、外周面のうち、ウォームホイール１５から遠い側の端部（図５および図６の上端部）に、仮想平面αと直交する平坦面状の非接触部５２を有する。ただし、本例のように、付勢部材１９として、コイルばねを使用する場合には、非接触部５２を省略することもできる。また、筒状部４８は、１対のガイド側平坦面部５１のうち、周方向に関してウォームホイール１５から遠い側の端部と、非接触部５２の端部とを接続する遠位側部分円筒面部５３を有するとともに、１対のガイド側平坦面部５１のうち、周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する近位側部分円筒面部５４を有する。筒状部４８は、近位側部分円筒面部５４のうち、ウォームホイール１５に近い側の端部（図５および図６の下端部）に、径方向外方に突出したガイド側係合部５５を有する。

筒状部４８は、ガイド側平坦面部５１から突出し、部分円筒面状の先端面を有する第１凸部５６を有するとともに、外周面のうち、ガイド側平坦面部５１が存在する軸方向中間部を挟んだ軸方向両端部の仮想平面αを挟んで対称となる２箇所位置に、１対ずつの第２凸部５７を有する。なお、第２凸部５７の周方向位置は、遠位側部分円筒面部５３よりもウォームホイール１５に近い側であって、かつ、第１凸部５６の周方向中央位置よりもウォームホイール１５から遠い側に少し外れた部分である。第２凸部５７の先端面（径方向外側面）は、ホイール歯２８とウォーム歯３１との噛合部からウォーム１６に噛み合い反力が加わっていない状態で、ハウジング１４のガイド保持部２６に近接対向するとともに、該ガイド保持部２６の曲率半径とほぼ同じ曲率半径を有する部分円筒面である。すなわち、ホイール歯２８とウォーム歯３１との噛合部からウォーム１６に噛み合い反力が加わっていない状態で、第２凸部５７の先端面と、ハウジング１４のガイド保持部２６との間には、隙間が存在する。

突出部４９は、筒状部４８の軸方向他側面の径方向内側部分のうちで、ウォームホイール１５から遠い側の半部から軸方向他側に向けて突出しており、軸方向他側から見て略Ｕ字形の端面形状を有する。すなわち、突出部４９は、筒状部４８の軸方向他側面の径方向内側部分のうちで、ウォームホイール１５から遠い側の端部から軸方向他側に向けて突出した部分円筒部５８と、該部分円筒部５８の周方向両端部からウォームホイール１５に近い側に向けて延出し、かつ、互いに平行に配置された１対の側壁部５９とを備える。側壁部５９のそれぞれは、互いに反対側の外側面に、互いに近づく方向に凹んだ係止凹部６１を有する。

ガイド部材１８は、ガイド側係合部５５を、後述する弾性保持機構２０の接続部６２を介して、ハウジング側係合部２７に係合することにより、周方向に関する変位を規制した状態で、ガイド保持部２６の内側に配置されている。さらに、付勢部材１９により、ガイド部材１８に、ウォームホイール１５の中心軸と電動モータ１１の出力軸１３の中心軸とに直交する第１の方向（図５および図６の上下方向）に関して、ウォームホイール１５側に向かう方向の弾力を付与するとともに、弾性保持機構２０により、ガイド部材１８が、第１の方向に直角な第２の方向に関してがたつくのを防止している。

本例の付勢部材１９は、金属線を曲げ成形してなるねじりコイルばねであって、コイル部６３と、該コイル部６３の両端部から径方向内方に折れ曲がった１対の腕部６０とを備える。付勢部材１９は、コイル部６３に、ガイド部材１８の突出部４９を挿通し、１対の腕部６０を係止凹部６１に引っ掛けるとともに、コイル部６３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、ガイド保持部２６に押し付けている。これにより、ガイド部材１８に、第１の方向に関して、ウォームホイール１５側（図５および図６の下方）に向かう方向の弾力を付与している。

弾性保持機構２０は、弾性を有する金属板を曲げ成形してなる板ばね製であって、１対の弾性片６４と、該１対の弾性片６４のそれぞれの周方向両端部のうち、ウォームホイール１５に近い側の端部同士を接続する接続部６２とを備える。なお、１対の弾性片６４のそれぞれの周方向両端部のうち、ウォームホイール１５から遠い側の端部は、いずれの部分とも接続していない自由端となっている。

弾性片６４のそれぞれは、ウォームホイール１５の中心軸に直交するように配置された平板部６５と、該平板部６５の両端部から周方向に延出した部分円筒状の１対の被支持部６６ａ、６６ｂとを有する。弾性片６４のそれぞれは、被支持部６６ａ、６６ｂの径方向外側面を、ガイド保持部２６に押し付けることにより、平板部６５のそれぞれが、第２の方向に関して互いに離れる方向に変位することを阻止されている。具体的には、弾性保持機構２０を、１対の弾性片６４のうち、ウォームホイール１５から遠い側の端部同士の間隔を弾性的に縮めた状態で、ガイド保持部２６の内側に配置することにより、弾性保持機構２０の弾性復元力によって、被支持部６６ａ、６６ｂの径方向外側面を、ガイド保持部２６に押し付ける。なお、本例では、被支持部６６ａ、６６ｂのうち、ウォームホイール１５から遠い側の被支持部（遠位側被支持部）６６ａの曲率を、該被支持部６６ａの径方向内側面に対向する、ガイド部材１８の遠位側部分円筒面部５３の曲率よりも小さくしている。

また、弾性片６４のそれぞれは、平板部６５の径方向内側面を、ガイド部材１８の第１凸部５６の先端部に当接させている。換言すれば、ガイド部材１８を、１対の弾性片６４のそれぞれを構成する平板部６５の径方向内側面同士の間で、第２の方向に関して両側から弾性的に挟持している。これにより、ガイド部材１８が、第２の方向にがたつくことを防止している。

接続部６２は、軸方向から見て略Ｕ字形に湾曲している。本例では、接続部６２を、ガイド保持部２６のハウジング側係合部２７の内側に配置するとともに、接続部６２の内側に、ガイド部材１８のガイド側係合部５５を配置している。要するに、ガイド部材１８のガイド側係合部５５を、接続部６２を介して、ガイド保持部２６のハウジング側係合部２７に係合させている。これにより、ガイド部材１８および弾性保持機構２０が、ガイド保持部２６の内側で、周方向に変位するのを阻止している。なお、ハウジング側係合部２７の内面と接続部６２の径方向外側面との間には、隙間が存在している。これにより、弾性保持機構２０の寸法誤差を吸収可能としている。また、本例では、接続部６２の径方向内側面とガイド側係合部５５の径方向外側面との間にも、隙間が存在している。このため、弾性保持機構２０とガイド部材１８との間で摩擦抵抗が発生するのを防止できるとともに、弾性保持機構２０やガイド部材１８の寸法誤差を吸収することができる。ただし、接続部６２の径方向内側面とガイド側係合部５５の径方向外側面とを、隙間なく当接させることもできる。

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４４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、ガイド部材１８を、付勢部材１９により、第１の方向に関して、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３１とホイール歯２８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、弾性保持機構２０を構成する１対の弾性片６４の平板部６５により、ガイド部材１８を、付勢部材１９による付勢方向と直角な第２の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、付勢部材１９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。

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２８とウォーム歯３１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の方向に関する成分だけでなく、第１の方向と直角な第２の方向に関する成分も含まれる。噛み合い反力のうち、第２の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、図５に示すように、ウォーム１６の回転方向に応じて、ウォーム１６の先端部に、噛み合い反力Ｆ_１またはＦ_２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Ｆ_１またはＦ_２のうち、第１の方向に関する成分が、付勢部材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の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、ガイド部材１８の外周面のうち、遠位側部分円筒面部５３が、弾性保持機構２０を構成する被支持部６６ａ、６６ｂのうち、ウォームホイール１５から遠い側の被支持部６６ａを介して、ハウジング１４のガイド保持部２６と当接する。要するに、本例によれば、ガイド部材１８の外周面とガイド保持部２６との当接部を、噛み合い反力Ｆ_１またはＦ_２の方向に位置させることができて、該噛み合い反力Ｆ_１またはＦ_２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、ウォームホイール１５から遠い側の被支持部６６ａの曲率を、遠位側部分円筒面部５３の曲率よりも小さくしている。このため、噛み合い反力Ｆ_１またはＦ_２（のうち、第１の方向に関する成分）の大きさが増大するほど、遠位側部分円筒面部５３と被支持部６６ａの径方向内側面との当接位置が、周方向に関してウォームホイール１５から遠い側に移動するとともに、第１凸部５６の先端部と平板部６５の径方向内側面との当接位置が、第１の方向に関してウォームホイール１５から遠い側に移動する。すなわち、第１凸部５６の先端部と平板部６５の径方向内側面との当接位置が、ガイド保持部２６と被支持部６６ａの径方向外側面との当接部に近い側に移動する。この結果、弾性保持機構２０の平板部６５のうち、第１凸部５６の先端部と当接する部分のばね定数を大きくすることができて、ウォーム１６の先端部が、第２の方向に変位することをより効果的に抑えることができる。なお、ウォームホイール１５から遠い側の被支持部６６ａの曲率を、遠位側部分円筒面部５３の曲率よりも大きくした場合でも、噛み合い反力Ｆ_１またはＦ_２が作用することにより、第１凸部５６の先端部と平板部６５の径方向内側面との当接位置が移動する。このため、ウォームホイール１５から遠い側の被支持部６６ａの曲率を、遠位側部分円筒面部５３の曲率よりも小さくした場合と同様に、弾性保持機構２０を構成する板ばねのばね定数を大きくすることができて、ウォーム１６の先端部が、第２の方向に変位することをより効果的に抑えることができる。

また、ウォーム１６の先端部が、第２の方向に関して変位しようとすることにより、ガイド部材１８の第１凸部５６の先端部が、弾性保持機構２０の平板部６５を押圧すると、弾性保持機構２０のうち、ウォームホイール１５から遠い側の被支持部６６ａが径方向内側に向けて変形しようとする。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は、噛み合い反力Ｆ_１またはＦ_２に基づいて、ガイド部材１８の遠位側部分円筒面部５３により、ウォームホイール１５から遠い側の被支持部６６ａがガイド保持部２６に向けて抑え付けられる。この面からも、ウォーム１６の先端部が、第２の方向に変位することを抑えることができる。

さらに本例のガイド部材１８は、筒状部４８の外周面のうち、ガイド側平坦面部５１が存在する軸方向中間部を挟んだ軸方向両端部の仮想平面αを挟んで対称となる２箇所位置に、１対ずつの第２凸部５７を有する。そして、第２凸部５７の周方向位置を、遠位側部分円筒面部５３よりもウォームホイール１５に近い側であって、かつ、第１凸部５６の周方向中央位置よりもウォームホイール１５から遠い側に少し外れた部分としている。したがって、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して、ガイド部材１８の遠位側部分円筒面部５３が、弾性保持機構２０のうち、ウォームホイール１５から遠い側の被支持部６６ａを介して、ハウジング１４のガイド保持部２６と当接すると、第２凸部５７がガイド保持部２６に直接当接または近接対向する。このため、ウォーム１６の先端部が、第２の方向に変位するのをより確実に抑えることができる。

なお、本例では、弾性保持機構２０として、１対の弾性片６４を、接続部６２により接続したものを使用しているが、ガイド部材を、付勢部材による付勢方向と直角な方向に関して両側から挟持できる限り、その他の構造を採用することもできる。すなわち、弾性保持機構を、互いに別体に構成され、かつ、それぞれが平板部を有する１対の弾性片から構成することもできる。この場合、１対の弾性片を、それぞれの平板部を、付勢部材による付勢方向に配置した状態で、それぞれの被支持部をハウジングの内周面に押し付けることにより、ハウジングの内側に支持するとともに、ガイド部材のガイド側係合部を、ハウジング側係合部に直接係合させる。また、それぞれの弾性片が、ハウジングの内側で、周方向に変位することを防止するストッパ機構を備えることが好ましい。

また、本例では、弾性片６４のそれぞれは、平板部６５と、該平板部６５の両端部から周方向に延出した部分円筒状の１対の被支持部６６ａ、６６ｂとを備え、被支持部６６ａ、６６ｂの径方向外側面を、ガイド保持部２６に押し付けることにより、平板部６５のそれぞれが、第２の方向に関して互いに離れる方向に変位することを阻止している。ただし、弾性片のそれぞれを、平板部と、該平板部の両端部から略直角または鋭角に折れ曲がった１対の折れ曲がり部とを備えるものとし、前記平板部と前記折れ曲がり部との接続部をガイド保持部に押し付けることにより、前記平板部のそれぞれが互いに離れる方向に変位するのを阻止する構造とすることもできる。すなわち、前記接続部を前記ガイド保持部に押し付けるとともに、前記折れ曲がり部の径方向外側面と前記ガイド保持部との間に隙間を備えるようにすることができる。この場合には、前記接続部が、被支持部に相当する。

［実施の形態の第２例］
図７～図９は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の電動アシスト装置１０ａでは、ガイド部材１８ａをウォームホイール１５に近づく方向に弾性的に付勢する付勢部材１９ａとして、弾性を有する金属板を略Ｕ字形に曲げ成形してなる板ばねを使用している。また、ガイド部材１８ａは、実施の形態の第１例にかかるガイド部材１８の突出部４９を省略した如き構造、すなわち筒状部４８のみからなる構造を有する。本例では、付勢部材１９ａを、ガイド部材１８の外周面のうち、ウォームホイール１５から遠い側の端部に備えられた平坦面状の非接触部５２と、ハウジング１４のガイド保持部２６との間に弾性的に圧縮した状態で挟持している。これにより、ガイド部材１８ａに、ウォームホイール１５に近づく方向の弾力を付与している。その他の部分の構成および作用効果は、実施の形態の第１例と同様である。

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１０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６７を配置し、該回転軸６７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６８の歯部に噛合させる。

また、図１１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、１９ａ付勢部材
２０弾性保持機構
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ハウジング側係合部
２８ホイール歯
２９内側ホイール素子
３０外側ホイール素子
３１ウォーム歯
３２トルク伝達継手
３３駆動側伝達部材
３４被駆動側伝達部材
３５弾性部材
３６カップリング
３７嵌合筒部
３８鍔部
３９玉軸受
４０外輪
４１内輪
４２玉
４３止め輪
４４小径筒部
４５内輪
４６外輪
４７転動体
４８筒状部
４９突出部
５０軸受保持部
５１ガイド側平坦面部
５２非接触部
５３遠位側部分円筒面部
５４近位側部分円筒面部
５５ガイド側係合部
５６第１凸部
５７第２凸部
５８部分円筒部
５９側壁部
６０腕部
６１係止凹部
６２接続部
６３コイル部
６４弾性片
６５平板部
６６ａ、６６ｂ被支持部
６７回転軸
６８ラック
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

ハウジングと、
前記ハウジングに回転自在に支持されて、外周面にホイール歯を有する、ウォームホイールと、
前記ハウジングに回転自在に支持されて、外周面に、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内輪、および、該内輪の周囲に、該内輪と同軸に配置された外輪を有する、転がり軸受と、
前記外輪を内嵌するとともに、前記ハウジングの内側に、前記ウォームホイールに対する遠近動を可能に配置された、ガイド部材と、
前記ガイド部材を、前記ウォームホイールの側に向けて弾性的に付勢する付勢部材と、
弾性を有する金属板を曲げ成形してなるものであって、前記ウォームの中心軸と前記付勢部材による付勢方向とにより画成される仮想平面と平行に配置された径方向内側面を、前記ガイド部材の外周面に当接させた平板部、および、周方向に関して前記平板部の両側に配置され、かつ、径方向外側面を、前記ハウジングの内周面に押し付けた１対の被支持部をそれぞれ含む１対の弾性片を有する、弾性保持機構と、
を備える、ウォーム減速機。
前記弾性保持機構が、前記１対の弾性片のそれぞれの周方向両端部のうち、前記ウォームホイールに近い側の端部同士を接続する接続部をさらに有する、請求項１に記載のウォーム減速機。
前記１対の弾性片のそれぞれの周方向両端部のうち、前記ウォームホイールから遠い側の端部が、自由端である、請求項２に記載のウォーム減速機。
前記ハウジングが、ハウジング側係合部を有しており、
前記ガイド部材が、前記ハウジング側係合部と、直接、または、前記弾性保持機構の一部を介して係合することにより、前記ガイド部材の周方向に関する変位を阻止するガイド側係合部をさらに有する、請求項１～３のうちのいずれか１項に記載のウォーム減速機。
前記１対の弾性片のそれぞれの前記１対の被支持部のうち、前記ウォームホイールから遠い側の被支持部である遠位側被支持部が、前記平板部のうち、前記ウォームホイールから遠い側の端部から部分円筒状に延出しており、
前記ガイド部材が、外周面のうち、前記ウォームホイールから遠い側の端部に、周方向両側に隣接する部分よりも外接円直径が小さい非接触部を有し、かつ、外周面のうち、前記非接触部の周方向両側部分に、１対の遠位側部分円筒面部を有しており、
前記ウォームと前記ウォームホイールとの間でトルクを伝達する際に、前記ウォーム歯と前記ホイール歯との噛合部から前記ウォームに加わる噛み合い反力に基づいて、該ウォームが前記ウォームホイールから離れる方向に変位した場合に、前記ガイド部材の外周面のうち、前記遠位側部分円筒面部が、前記遠位側被支持部の径方向内側面と当接する、請求項１～４のうちのいずれか１項に記載のウォーム減速機。
前記遠位側被支持部の曲率と、前記遠位側部分円筒面部の曲率とが互いに異なる、請求項５に記載のウォーム減速機。
前記ガイド部材が、外周面のうち、前記ウォームホイールの中心軸に直交するとともに、前記ウォームの中心軸を含む仮想平面を挟んで対称で、かつ、径方向に関して互いに反対側となる２箇所に、先端部を、前記１対の弾性片のそれぞれの前記平板部の径方向内側面に当接させた、１対の第１凸部を有する、請求項１～６のうちのいずれか１項に記載のウォーム減速機。
前記ガイド部材が、外周面のうち、前記付勢部材による付勢方向と平行でかつ前記ウォームの中心軸を含む仮想平面を挟んで対称で、かつ、周方向に関して、前記遠位側部分円筒面部よりも前記ウォームホイールに近い側の２箇所位置に、径方向外方に突出した１対の第２凸部を有しており、
前記ウォームと前記ウォームホイールとの間でトルクを伝達する際に、前記ウォーム歯と前記ホイール歯との噛合部から前記ウォームに加わる噛み合い反力に基づいて、該ウォームが前記ウォームホイールから離れる方向に変位した場合に、前記１対の第２凸部の径方向外側面が、前記ハウジングの内周面と直接当接または近接対向する、請求項５または６を引用する請求項７に記載のウォーム減速機。
前記付勢部材が、前記ハウジングと前記ガイド部材との間に配置されたねじりコイルばねである、請求項１～８のいずれか１項に記載のウォーム減速機。
前記付勢部材が、前記ハウジングと前記ガイド部材との間に配置された板ばねである、請求項１～８のいずれか１項に記載のウォーム減速機。
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１～１０のうちのいずれか１項に記載のウォーム減速機である、電動アシスト装置。