JPWO2016047189A1 - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

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Abstract

ウォーム軸(6a)の先端部を支持する先端側軸受(9a)を構成する外輪(20)の外周面にスライド部材(26)が、軸方向の変位可能に外嵌される。スライド部材(26)の外周面に設けた傾斜面である第一傾斜円筒面部(32)と、ハウジング(3a)の保持孔(10a)に内嵌固定したガイド部材(28)の内周面に設けた傾斜面である第二傾斜円筒面部(30)とは、各傾斜円筒面部(32、30)の傾斜方向に関して摺動可能に嵌合される。軸受保持部材(26)を軸方向片側に付勢する弾性リング(29)が設けられる。これにより、ウォーム式減速機の噛合部のバックラッシュを抑える付勢手段を備えた電動式パワーステアリング装置に関して、ウォーム軸の先端側部分の軸方向寸法を短くできる構造を実現する。

Description

本発明は、電動式パワーステアリング装置に関し、詳細には、自動車の操舵装置として利用され、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を軽減する電動式パワーステアリング装置に関する。本発明は、この様な電動式パワーステアリング装置に組み込まれるウォーム式減速機の小型化を図る技術に関する。
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、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を軽減する装置として、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、近年普及し始めている。電動式パワーステアリング装置は、油圧式のパワーステアリング装置に比べて、小型・軽量に構成でき、補助動力の大きさ(トルク)の制御が容易で、しかもエンジンの動力損失が少ない等の利点がある。
電動式パワーステアリング装置は、各種の構造が知られているが、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るステアリングシャフト又はステアリングシャフトの回転に伴って変位する部材(ステアリングギヤユニットを構成するピニオン軸若しくはラック軸)に、電動モータの補助動力を、減速機を介して付与する。このような減速機として、一般的には、ウォーム式減速機が使用されている。ウォーム式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、電動モータにより回転駆動されるウォームと、ウォーム式減速機の出力部である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、電動モータの補助動力を回転軸に伝達自在とする。
例えば特許文献1には、図22〜23に示す様な、電動式パワーステアリング装置が記載されている。電動式パワーステアリング装置では、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の前端部が、ハウジング3の内側に回転自在に支持されると共に、ステアリングシャフト2の前端部にウォームホイール4が固定されている。又、ウォームホイール4に、電動モータ7により回転駆動されるウォーム軸6の軸方向中間部に設けたウォーム歯5を噛合させた状態で、ウォーム軸6の基端部が基端側軸受8により、同じく先端部が先端側軸受9により、それぞれハウジング3の内側に回転可能に支持されている。
ウォームホイール4とウォーム歯5とを噛合させて成るウォーム式減速機には、通常、ウォームホイール4とウォーム歯5との噛合部に、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は、ウォーム式減速機を構成する各部材の寸法誤差や組み付け誤差によって生じる他、ウォームホイール4とウォーム歯5との歯面が摩耗する事によっても生じる。特に、近年は、補助動力を大きくする傾向にある為、この摩耗量が増大して、バックラッシュがより発生し易くなっている。何れにしても、噛合部にバックラッシュが存在すると、ステアリングシャフト2の回転方向を変える際や、車輪側からステアリングシャフト2に回転振動が加わった際に、噛合部で、耳障りな歯打ち音が発生する可能性がある。
そこで、図示の構造の場合には、ウォームホイール4とウォーム歯5との噛合部のバックラッシュを抑える為に、ウォーム軸6を、基端側軸受8を中心に揺動させる事により、ウォーム歯5をウォームホイール4に向け付勢する様にしている。
この為、図示の構造の場合、ハウジング3の内側でウォーム軸6の先端部の周囲部分には、保持凹部10が設けられ、保持凹部10の内側にはホルダ11が保持固定されている。又、ホルダ11には先端側軸受9を構成する外輪が内嵌固定されると共に、先端側軸受9を構成する内輪には、弾性材製で円環状のブッシュ12が内嵌固定されている。そして、ブッシュ12の内側にはウォーム軸6の先端寄り部分を緩く挿通する事により、ウォーム軸6の先端寄り部分がホルダ11に対し、回転及びウォームホイール4に対する遠近動を可能に支持されている。又、保持凹部10の内側で、ホルダ11の軸方向外側(図23の右側)に隣接する部分には、予圧パッド13が、ウォームホイール4とウォーム歯5との噛み合い方向(図23の上下方向)に関する変位を可能に設けられている。これと共に、予圧パッド13の中心部に設けた通孔には、ウォーム軸6の先端部が、径方向のがたつきなく、予圧パッド13に対する相対回転を可能に挿通されている。そして、予圧パッド13とホルダ11との間に掛け渡したコイルばね14の弾力により、予圧パッド13を介してウォーム軸6の先端部が、ウォームホイール4に向け押圧されている。これにより、ウォーム軸6を、基端側軸受8を中心に揺動させる事により、ウォーム歯5をウォームホイール4に向け付勢する事で、ウォーム歯5とウォームホイール4との噛合部のバックラッシュを抑え、噛合部で歯打ち音が発生する事を抑制している。
尚、ウォームホイール4とウォーム歯5との噛合部からウォーム軸6に加わる噛み合い反力には、噛み合い方向(図23の上下方向)の成分だけでなく、噛み合い方向及びウォーム軸6の軸方向に対してそれぞれ直角な方向(図23の表裏方向)の成分が含まれている。この点に就いて、以下、図24〜26を参照しつつ説明する。
図24〜25に示す様に、ウォーム軸6を回転駆動する事により、ウォーム軸6からウォームホイール4に駆動力を伝達すると、ウォームホイール4からウォーム軸6に噛み合い反力が加わる。尚、図24に示す場合と図25に示す場合とで、ウォーム軸6に付与する駆動力の大きさは互いに同じになっているが、この駆動力の回転方向は互いに逆になっている。この為、ウォームホイール4は、図24に示す場合と図25に示す場合とで、互いに逆方向に回転する。この様な状態では、ウォームホイール4とウォーム歯5との噛合部に、ウォームホイール4からウォーム軸6に対して、それぞれが図24〜25のx、y、zの3方向の成分である、Fx、Fy、Fzの分力を有する見かけ上の噛み合い反力が加わる。これら分力Fx、Fy、Fzのうち、Fx、Fzは、図24に示す様にウォームホイール4が一方向{図24(A)に矢印Aで示す方向}に回転する場合と、図25に示す様にウォームホイール4が他方向{図25(A)に矢印Bで示す方向}に回転する場合とで、互いに逆方向になる。
一方、噛合部とウォーム軸6の揺動中心oとの、ウォーム軸6の径方向に関する距離をd6とした場合に、d6・Fxなる大きさのモーメントMが、ウォーム軸6に作用する。この為、噛合部と揺動中心oとの、ウォーム軸6の軸方向に関する距離をL6とした場合に、モーメントMに基づくM/L6の大きさの力Frが、ウォーム軸6の径方向(図24の上方向、図25の下方向)に作用する。この力Frは、図24に示す場合と図25に示す場合とで、互いに逆方向になる。この為、噛合部でウォームホイール4からウォーム軸6に作用する、モーメントMを考慮したy方向の実際の力Fy´の大きさは、ウォームホイール4が、図24に示す、一方向に回転する場合に小さくなり(Fy´=Fy−Frとなり)、図25に示す、他方向に回転する場合に大きくなる(Fy´=Fy+Frとなる)。従って、噛合部に作用する、実際のy、z方向の噛み合い分力の合力F´は、ウォームホイール4が一方向に回転する場合に、図26に矢印Cで示す様に小さくなり、ウォームホイール4が他方向に回転する場合に、図26に矢印Dで示す様に大きくなる。そして、合力F´の方向を見れば分かる様に、ウォームホイール4が何れの方向に回転する場合でも、噛合部からウォーム軸6に加わる噛み合い反力には、ウォームホイール4とウォーム歯5との噛み合い方向(図24〜26の上下方向)及びウォーム軸6の軸方向に対して直角な方向{図24(A)及び図25(A)の表裏方向、図24(B)及び図25(B)及び図26の左右方向}に関する成分が含まれている事が分かる。
上述した従来の電動式パワーステアリング装置の場合、ウォーム軸6は、先端側軸受9により支持される部分よりも更に先端側に、予圧パッド13を外嵌する部分を有している。従って、その分、ウォーム軸6の先端側部分の軸方向寸法が大きくなっており、ウォーム軸6を含んで構成されるウォーム式減速機の小型化を図りにくくなっている。
日本国特許第4381024号公報
本発明は、上述の様な事情に鑑み、ウォームホイールとウォーム歯との噛合部のバックラッシュを抑える為の付勢手段を備えた電動式パワーステアリング装置に関して、ウォーム軸の先端側部分の軸方向寸法を短くできる構造を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、
ハウジングと、
該ハウジングに対し回転自在に設けられた回転軸と、
前記ハウジングの内側で、前記回転軸に対して同心に支持された、前記回転軸と共に回転するウォームホイールと、
軸方向中間部にウォーム歯を有し、該ウォーム歯を前記ウォームホイールに噛合させたウォーム軸と、
該ウォーム軸の基端部を前記ハウジングに対し回転自在に支持する基端側軸受と、
前記ウォーム軸の先端部を前記ハウジングに対し回転自在に支持する先端側軸受と、
前記ウォーム軸の基端部にその出力軸の先端部を回転力の伝達を可能に係合させた電動モータと、
前記ウォーム軸の先端部を、前記ウォームホイール側に付勢して、前記ウォーム軸を揺動させる事により、前記ウォーム歯を前記ウォームホイールに向け付勢する付勢手段と、
を備える。
なお、回転軸としては、例えば前述の図22に示した構造でのステアリングシャフト2や、中間シャフト15や、ステアリングギヤユニット16の入力軸(ピニオン軸)17、更にはこの入力軸とは別に設けられるアシスト用ピニオン軸が採用可能である。
又、前記付勢手段は、具体的には、前記ウォーム軸の先端部を、{径方向(例えば、前記ウォーム歯と前記ウォームホイールとの噛み合い方向や、後述する二等分線の方向)に関して}ウォームホイール側に付勢して、ウォーム軸を、該ウォーム軸の基端部(例えば、前記基端側軸受)や中間部等を中心に揺動させる事により、前記ウォーム歯を前記ウォームホイールに向け付勢する。
特に、本発明の電動式パワーステアリング装置の場合、前記先端側軸受は、前記ウォーム軸の先端部に外嵌支持されている。
又、前記付勢手段は、前記先端側軸受の外周面と前記ハウジングの内周面との間に、前記ウォーム軸の長さ方向(軸方向に完全に一致する方向だけでなく、この軸方向に対して傾斜した方向を含む。)に関する変位(基端側軸受に対する遠近動)を可能に設けられ、外周面と内周面とのうちの何れか一方の周面に前記先端側軸受の中心軸に対して傾斜した第一傾斜円筒面部を有するスライド部材と、前記ハウジング又は前記先端側軸受に対し、前記ウォーム軸の長さ方向の変位を阻止された状態で設けられ、前記第一傾斜円筒面部と嵌合する第二傾斜円筒面部と、前記スライド部材を前記ウォーム軸の長さ方向に関してこのウォーム軸の基端側(基端側軸受側)に向け付勢する付勢部材と、を備える。
そして、前記付勢手段は、前記付勢部材により前記スライド部材を前記基端側軸受側に向け付勢する事に伴って、前記スライド部材又は前記第二傾斜円筒面部を設けた部材を(径方向に関して)前記ウォームホイール側に変位させる事に基づき、前記ウォーム軸の先端部を(径方向に関して)前記ウォームホイール側に付勢する。
尚、前記第一、第二各傾斜円筒面部は、それぞれ全周に亙りつながったもの(環状円筒面部)である必要はなく、円周方向の一部分にのみ存在するもの(部分円筒面部)であっても良い。
上述の様な本発明の電動式パワーステアリング装置を実施する場合には、前記スライド部材の外周面に前記第一傾斜円筒面部を有し、前記第二傾斜円筒面部は、前記ハウジングに対して内嵌されたガイド部材の内周面に形成されているか、又は、前記ハウジングに一体形成されているものとしてもよい。
この様な構成を実施する場合に、好ましくは、前記先端側軸受の外周面と前記スライド部材の内周面との嵌合部と、前記第一傾斜円筒面部と前記第二傾斜円筒面部との嵌合部と、前記ガイド部材の外周面と前記ハウジングの内周面との嵌合部とのうち、何れか1つの嵌合部に、前記嵌合部の内径側に存在する部材に対し、前記ウォームホイール側に向く弾力を付与する調整用弾性部材を挟持する。
又、本発明の電動式パワーステアリング装置を実施する場合には、前記スライド部材の内周面に前記第一傾斜円筒面部を有し、前記第二傾斜円筒面部は、前記先端側軸受に外嵌固定されたガイド部材の外周面に形成されているか、又は、前記先端側軸受の外周部に一体形成されているものとしてもよい。
この様な構成を実施する場合に、好ましくは、前記第一傾斜円筒面部と前記第二傾斜円筒面部との嵌合部と、前記スライド部材の外周面と前記ハウジングの内周面との嵌合部とのうち、何れか1つの嵌合部に、前記嵌合部の内径側に存在する部材に対し、前記ウォームホイール側に向く弾力を付与する調整用弾性部材を挟持する。
又、本発明を実施する場合に、好ましくは、前記付勢手段を、ステアリングホイールを左右方向片側に回転させる(前記ウォーム軸、前記ウォームホイール、前記回転軸が、それぞれ片側に回転する)際にこのウォームホイールと前記ウォーム歯との噛合部から前記ウォーム軸に加わる噛み合い反力のうち、このウォーム軸と直交する仮想平面内に於ける分力(図26の矢印Cと矢印Dとのうちの一方の矢印で示した分力F´)のベクトルと、前記ステアリングホイールを左右方向他側に回転させる(前記ウォーム軸、前記ウォームホイール、前記回転軸が、それぞれ他側に回転する)際に前記噛合部から前記ウォーム軸に加わる噛み合い反力のうち、このウォーム軸と直交する仮想平面内に於ける分力(図26の矢印Cと矢印Dとのうちの他方の矢印で示した分力F´)のベクトルとの二等分線の方向に関して、このウォーム軸の先端部を前記ウォームホイールに向け付勢するものとする。
又、本発明を実施する場合には、例えば、前記スライド部材は、部分筒状に造られたものとしてもよい。
又は、前記スライド部材は、周方向に離隔して配置された、(例えばそれぞれが部分筒状である)複数の分割素子から成るものとしてもよい。
又、これらの場合には、前記スライド部材(又は、前記各分割素子)の軸方向両端面のうち前記ウォーム軸の基端側と反対側の端面に、単一の板状部材の側面の外周部分を当接させた状態で、前記付勢部材により、前記板状部材を介して前記スライド部材を、前記ウォーム軸の基端側に向け付勢する構成を採用してもよい。
さらに、上記構成において、前記ハウジングの内周面の外端開口を塞ぐキャップを備え、前記付勢部材は、前記キャップの底板部の内側面に当接しており、前記スライド部材の前記ウォーム軸の基端側と反対側の端面と、前記板状部材の側面の外周部分とが当接する当接位置、及び、前記付勢部材と、前記キャップの底板部の内側面とが当接する当接位置は、前記ウォーム軸の長さ方向に関して互いにずれている構成を採用してもよい。
又、本発明を実施する場合には、前記スライド部材を、全周がつながった円環状に造ると共に、このスライド部材の周面の周方向一部分にのみ、前記第一傾斜円筒面部を形成するようにしてもよい。
又、本発明を実施する場合には、前記第二傾斜円筒面部を形成した部材を、全周がつながった円環状に造ると共に、この部材の周面の周方向一部分にのみ、前記第二傾斜円筒面部を形成するようにしてもよい。
又、本発明を実施する場合には、前記スライド部材のうち、前記第一傾斜円筒面部を形成した側の周面の一部分と、前記第二傾斜円筒面部を形成した部材のうち、この第二傾斜円筒面部を形成した側の周面の一部分とを、機械的に係合させる(例えば、これら各部分に形成した係合凹部と係合凸部とを係合させたり、これら各部分に形成した平面部同士を当接させたりする)事により、前記スライド部材と前記第二傾斜円筒面部を形成した部材との相対的な回転防止を図るようにしてもよい。
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の場合には、付勢手段を構成する第一、第二両傾斜円筒面部同士の嵌合部を、先端側軸受の外径側に設けており、第一傾斜円筒面部を設けたスライド部材のウォーム軸の長さ方向に関する変位に基づき、先端側軸受を、ウォームホイール側に付勢する。この為、ウォーム軸の先端側部分には、先端側軸受により支持される部分よりも更に先端側に延長した部分を設ける必要がない。従って、その分、ウォーム軸の先端側部分の軸方向寸法を短くできる。この結果、ウォーム軸を含んで構成されるウォーム式減速機の小型化を図り易くできる。
本発明の第1実施形態を示す、図22のXXIII−XXIII拡大断面に相当する図。 図1のII部拡大図。 (A)は、図2のIII−III断面図、及び、(B)は、図2のIII´−III´断面図。 (A)は、外輪の外周面とスライド部材の内周面とを板ばねを介して接触させた部分を、噛み合い反力が加わっていない状態で示す拡大図、及び、(B)は、外輪の外周面とスライド部材の内周面とを板ばねを介して接触させた部分を、大きな噛み合い反力が加わっている状態で示す拡大図。 本発明の第2実施形態を示す、図2と同様の図。 本発明の第3実施形態を示す、図2と同様の図。 本発明の第4実施形態を示す、図2と同様の図。 本発明の第5実施形態を示す、図2と同様の図。 本発明の第5実施形態の変形例を示す、図2と同様の図。 本発明の第6実施形態を示す、図2と同様の図。 図10のXI−XI断面図。 (A)は、図10のXII−XII断面図、及び、(B)は、図10のXII´−XII´断面図。 本発明の第7実施形態を示す、図2と同様の図。 (A)は、図13のXIV−XIV断面図、及び、(B)は、図13のXIV´−XIV´断面図。 本発明の第8実施形態を示す、図2と同様の図。 (A)は、図15のXVI−XVI断面図、及び、(B)は、図15のXVI´−XVI´断面図。 付勢部材として使用可能な板ばねの軸方向から見た平面図。 本発明の第9実施形態を示す、図20のXVIII−XVIII断面図。 本発明の第9実施形態を示す、図20のXIX−XIX断面図。 図18のXX−XX断面図。 一部を省略して示す、付勢手段及び先端側軸受の分解斜視図。 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。 図22のXXIII−XXIII拡大断面図。 (A)は、電動モータの所定方向の回転駆動時にウォームホイールからウォーム軸に加わる噛み合い反力の方向を説明する為の略断面図、(B)は(A)のXXIV−XXIV断面図。 (A)は、電動モータの前記所定方向とは逆方向の回転駆動時にウォームホイールからウォーム軸に加わる噛み合い反力の方向を説明する為の略断面図、(B)は(A)のXXV−XXV断面図。 電動モータを両方向に回転駆動した際に、ウォームホイールからウォーム軸に加わる2方向の噛み合い反力を示す、図24(B)と同様の図。
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態に就いて、図1〜4により説明する。
尚、本実施形態の電動式パワーステアリング装置の特徴は、ウォーム軸6aの先端部を、ウォーム歯5とウォームホイール4との噛み合い方向に関して、ウォームホイール4側に付勢する付勢手段の構造を工夫した点にある。その他の部分の構造及び作用に就いては、前述の図22〜23に示した従来構造とほぼ同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本実施形態の特徴部分を中心に説明する。尚、前述の図23と、本実施形態の図1とで、ハウジング3aに対する電動モータ7の取付方向が異なっているが、この点は、設置する自動車に応じ適宜設計的に変更するものであって、本発明の特徴部分とは関係がない。
本実施形態の場合も、ウォーム軸6aは、軸方向中間部にウォーム歯5を有しており、ウォーム歯5をウォームホイール4に噛合させた状態で、ウォーム軸6aの軸方向両端部のうち、電動モータ7から近い側の基端部が、単列深溝型や4点接触型等の玉軸受である基端側軸受8aにより、同じく電動モータ7から遠い側の先端部が、単列深溝型の玉軸受である先端側軸受9aにより、それぞれハウジング3aに対し回転自在に支持されている。又、基端側軸受8aは、ハウジング3aに対してウォーム軸6aを、若干の揺動変位を可能に支持している。
一方、先端側軸受9aは、ウォーム軸6aの先端部に設けた小径部18に外嵌支持されている。この為、本実施形態の場合には、先端側軸受9aを構成する内輪19が、小径部18に締り嵌めで外嵌固定されている。又、ハウジング3aの内側で先端側軸受9aの周囲部分には、先端側軸受9aを構成する外輪20の円筒状の外周面より大径で円筒状の内周面を有する保持凹部10aが設けられ、保持凹部10aの軸方向外端部(図1〜2の左端部)は、ハウジング3aの外部に開口している。そして、保持凹部10aの外端開口は、金属板により有底円筒状に造られたキャップ21により塞がれている。キャップ21は、金属板製で、円筒状の嵌合筒部22と、嵌合筒部22の軸方向内端(図1〜2の右端)開口を塞ぐ円板状の底板部23と、嵌合筒部22の軸方向外端部に設けられた円輪状の外向鍔部24とを備える。嵌合筒部22は、保持凹部10aの軸方向外端部に圧入(締り嵌め)により内嵌されると共に、外向鍔部24の内側面は、ハウジング3aの外面のうち保持凹部10aの開口部の周囲部分に突き当てられている。これにより、キャップ21は、軸方向の位置決めを図った状態で、保持凹部10aの開口部に組み付けられている。
又、保持凹部10aの内側で、先端側軸受9aの周囲部分には、付勢手段25が組み付けられている。そして、付勢手段25により、先端側軸受9aを介してウォーム軸6aの先端部は、ウォームホイール4とウォーム歯5との噛み合い方向(図1〜3の上下方向、図3の直線Lの方向)に関してウォームホイール4側(図1〜3の下側)に付勢されている。これにより、ウォーム軸6aを、基端側軸受8aを中心に揺動させる事で、ウォーム歯5はウォームホイール4に向け付勢されている。
この様な付勢手段25は、スライド部材26と、板ばね27と、ガイド部材28と、弾性リング29とを備える。尚、本実施形態の場合には、弾性リング29が本発明の付勢部材に相当し、板ばね27が本発明の調整用弾性部材に相当する。
スライド部材26は、鉄系合金、アルミニウム系合金等の金属又は合成樹脂により略円筒状に造られたもので、外輪20の外周面に、板ばね27を介して、外輪20に対する軸方向の相対変位{ウォーム軸6の長さ方向(軸方向)に関する変位}を可能に外嵌されている。スライド部材26の内周面の中心軸は、先端側軸受9aの中心軸と一致しているか又は平行になっている。この様なスライド部材26の内周面の具体的な形状、及び、板ばね27の具体的な形状及び設置の態様に就いては、後述する。一方、スライド部材26の外周面は、ウォームホイール4の中心軸に直交する仮想平面内で、先端側軸受9aの中心軸に対し、軸方向に関して基端側軸受8a側(図1〜2の右側)に向かう程ウォームホイール4側(図1〜2の下側)に向かう方向に所定角度θ(5〜15度程度)だけ傾斜した、円筒状の第一傾斜円筒面部30となっている。
又、ガイド部材28は、鉄系合金、アルミニウム系合金等の金属又は合成樹脂により略円筒状に造られている。この様なガイド部材28は、スライド部材26の外周を取り囲む位置に配置された状態で、保持凹部10aに圧入(締り嵌め)により内嵌固定されている。又、この状態で、ガイド部材28の、軸方向に関する位置決め及び抜け止め(軸方向に関する変位阻止)は、保持凹部10aの軸方向奥端部に存在する段差面31と、キャップ21を構成する底板部23の内側面との間で、ガイド部材28を軸方向に挟持する事により図られている。即ち、本実施形態の場合には、ガイド部材28は、ウォーム軸6aの長さ方向(軸方向)に変位する事はない。又、ガイド部材28の円周方向に関する位置決めは、保持凹部10aの内周面の円周方向1乃至複数箇所に軸方向に形成された図示しない係合凹部と、ガイド部材28の外周面の円周方向1乃至複数箇所に形成された図示しない係合凸部とを係合させる事により図られている。この様なガイド部材28の内周面は、第一傾斜円筒面部30と同方向に同一角度だけ傾斜した、第一傾斜円筒面部30に合致する円筒状の第二傾斜円筒面部32となっている。そして、第二傾斜円筒面部32に第一傾斜円筒面部30を、径方向のがたつきなく、第二傾斜円筒面部32の傾斜方向に摺動可能に(第二傾斜円筒面部32の母線と平行な方向に変位可能に)内嵌している。
本実施形態の場合、この状態で、スライド部材26が第二傾斜円筒面部32に沿って、基端側軸受8a側(ウォーム軸6aの長さ方向に関してウォーム軸6aの基端側)に変位する傾向になると、これに伴って、スライド部材26が、ウォームホイール4とウォーム歯5との噛み合い方向である図1〜3の上下方向に関してウォームホイール4側(図1〜2の下側)に変位する傾向となり、スライド部材26の内径側に存在する先端側軸受9a及びウォーム軸6aの先端部も、ウォームホイール4側に変位する傾向となる。この結果、ウォーム軸6aが基端側軸受8aを中心に揺動する事により、ウォーム歯5がウォームホイール4側に変位する傾向となる。
又、弾性リング29は、ゴムの如きエラストマーにより、断面略矩形で円環状に造られたもので、スライド部材26の軸方向外側面とキャップ21の底板部23の内側面との間で弾性的に圧縮挟持されている。そして、本実施形態の場合には、弾性リング29の弾力により、スライド部材26は、第二傾斜円筒面部32に沿って基端側軸受8a側(第一傾斜円筒面部30の傾斜方向に関してウォームホイール4に近づく側)に付勢されている。そして、これに基づいて、スライド部材26により、板ばね27及び先端側軸受9aを介してウォーム軸6aの先端部が、図1〜3の上下方向(図3の直線Lの方向)に関してウォームホイール4側に付勢されている。これにより、ウォーム軸6aを、基端側軸受8aを中心に揺動させる事で、ウォーム歯5がウォームホイール4に向け付勢される。
又、本実施形態の場合、スライド部材26の内周面の断面形状は、ウォームホイール4とウォーム歯5との噛み合い方向(図1〜3の上下方向、図3の直線Lの方向)に伸長する長円形状になっている。又、スライド部材26の内周面の断面形状のうち、噛み合い方向に関する両端部の形状である半円弧形状の曲率半径は、先端側軸受9aの外輪20の外周面の曲率半径(直径/2)よりも大きくなっている。
又、板ばね27は、半円筒状で、図3に示す様に、外輪20の外周面とスライド部材26の内周面との間部分のうち、噛み合い方向に関してウォームホイール4と反対側(図1〜3の上側)の半部に組み付けられている。図示の組み付け状態で、外輪20の外周面は、スライド部材26の内周面と直接は接触しておらず、板ばね27を介してのみ、スライド部材26の内周面と接触している。又、図示の組み付け状態で、板ばね27の外周面は、板ばね27の長さ方向中央部と両端部との3箇所でのみ、スライド部材26の内周面と接触している。又、同じく、板ばね27の内周面は、板ばね27の長さ方向両端寄り部分の2箇所でのみ、外輪20の外周面と接触している。そして、この状態で、スライド部材26は外輪20に対し、板ばね27の弾力により、噛み合い方向及びウォーム軸6aの軸方向に対してそれぞれ直角な方向(図3の左右方向)のがたつきなく外嵌された状態となっている。
又、本実施形態の場合、少なくともウォームホイール4とウォーム歯5との噛合部からウォーム軸6aに噛み合い反力が加わっていない状態では、図3及び図4(A)に示す様に、板ばね27の長さ方向中央部を挟んだ両側部分の内周面に対する外輪20の外周面の接触位置(内側接触位置)と、板ばね27の長さ方向中央部を挟んだ両側部分の外周面に対するスライド部材26の内周面の接触位置(外側接触位置)とが、板ばね27の長さ方向に関してずれた状態となる。これに対して、噛合部からウォーム軸6aに大きな噛み合い反力が加わった場合には、図4(B)に示す様に、板ばね27の長さ方向中央部を挟んだ両側部分が大きく弾性変形する事により、内側接触位置と外側接触位置とが、板ばね27の長さ方向に関して一致した状態となる。即ち、本実施形態の場合には、噛合部からウォーム軸6aに加わる噛み合い反力の大きさに応じて、板ばね27の長さ方向中央部を挟んだ両側部分の形状が、図4(A)に示す形状と、図4(B)に示す形状との間で、弾性的に変化する事によって、先端側軸受9aのウォームホイール4に対する若干の遠近動を許容できる様にしている。
尚、上述した本実施形態の構造を組み立てる場合に、付勢手段25を構成する各部材は、予め、保持凹部10aの外部で組み立ててユニット化しておく。そして、この状態で、付勢手段25を、保持凹部10aの外端開口を通じて、保持凹部10aの内側に組み付ける。その後、保持凹部10aの開口部にキャップ21を組み付ける。
上述の様に構成する本実施形態の電動式パワーステアリング装置の場合には、弾性リング29の弾力によりスライド部材26を、第二傾斜円筒面部32に沿って基端側軸受8a側(ウォーム軸6aの長さ方向に関して基端側)に付勢する事に基づき、ウォーム歯5がウォームホイール4に向け付勢されている。つまり、弾性リング29の軸方向の弾力を、第一、第二両傾斜円筒面部30、32同士の嵌合部で径方向の力に変換し、ウォーム歯5がウォームホイール4に向け付勢される。この為、ウォーム歯5とウォームホイール4との噛合部のバックラッシュが抑えられる。又、本実施形態の電動式パワーステアリング装置の場合、ウォーム軸6aの先端側部分には、先端側軸受9aよりも更に先端側に突出した部分を設ける必要がない。従って、その分、ウォーム軸6aの先端側部分の軸方向寸法を短くできる。この結果、ウォーム軸6aを含んで構成されるウォーム式減速機の小型化を図り易くできる。
又、本実施形態の場合には、第二傾斜円筒面部32と第一傾斜円筒面部30との嵌合部にも、スライド部材26と外輪20との嵌合部にも、噛み合い方向及びウォーム軸6aの軸方向に対してそれぞれ直角な方向(図3の左右方向)のがたつきが存在しない。この為、車輪側から回転軸であるステアリングシャフト2(図22参照)に回転振動が加わった際に、噛合部からウォーム軸6aに加わる噛み合い反力に含まれる直角な方向の成分に基づいて、噛合部でウォーム歯5がこの直角な方向に振動して歯打ち音が発生する事を抑えられる。
又、本実施形態の場合には、ウォーム軸6a及びウォームホイール4の回転時に、ウォーム軸6a及びウォームホイール4の回転方向の寸法誤差に基づいて、ウォーム歯5とウォームホイール4との噛合位置が変化する事に伴い、先端側軸受9aがウォームホイール4に対して遠近動する傾向となった場合に、この遠近動を、板ばね27の弾性変形に基づいて許容する事ができる。この結果、ウォームホイール4に対するウォーム歯5の付勢力が変化する事を抑えられ、噛合部に作用する摩擦力が変化する事を抑えられる。
又、本実施形態の場合には、ステアリングホイールを各方向に回転させる事に伴って、スライド部材26に各方向の分力{図3(B)及び図26に矢印C又は矢印Dで示した分力F´}が加わるが、第一傾斜円筒面部30及び第二傾斜円筒面部32の傾斜角度θは5〜15度程度と小さい。この為、分力によって発生する、スライド部材26を第二傾斜円筒面部32及び外輪20の外周面に沿って基端側軸受8aから離れる側(図1〜2の左側)に向け移動させる力を、十分に小さくできる。更に、本実施形態の場合には、この様な力を、弾性リング29の付勢力によって受ける事ができる。従って、分力により、この様な移動が発生する事を防止できる。
尚、本発明を実施する場合には、本実施形態の構造に関して、ガイド部材28をハウジング3aと一体に形成する事もできる。
[第2実施形態]
本発明の第2実施形態に就いて、図5により説明する。
本実施形態の場合には、付勢手段25aの構成が、上述した第1実施形態の場合と幾つかの点で異なる。
即ち、本実施形態の場合には、スライド部材26aの内周面と、先端側軸受9aを構成する外輪20の円筒状の外周面との間に、板ばね27(図2〜3参照)が組み付けられていない。本実施形態の場合には、スライド部材26aの内周面を、その中心軸が、スライド部材26aの中心軸と一致する単なる円筒面としている。そして、スライド部材26aの内周面が、外輪20の外周面に、径方向のがたつきなく、この外周面の軸方向に沿った変位{ウォーム軸6aの長さ方向(軸方向)に関する変位}を可能に外嵌されている。その代わりに、本実施形態の場合には、ガイド部材28aが保持凹部10aの内周面に緩く内嵌される(ガイド部材28aの外周面と保持凹部10aの内周面との間に微小隙間を設ける)と共に、ガイド部材28aの外周面の軸方向中間部に全周に亙り形成した係止溝33に係止したゴム製のOリング34が、係止溝33の底面と保持凹部10aの内周面との間で弾性的に挟持されている。又、本実施形態の場合には、ガイド部材28aの軸方向内側面(図5の右側面)が、保持凹部10aの奥端部に設けた段差面31に、ガイド部材28aの軸方向外側面(図5の左側面)が、キャップ21を構成する底板部23の内側面に、それぞれ径方向の摺動を容易に行える状態で当接している。
そして、本実施形態の場合には、ウォーム軸6a及びウォームホイール4の回転時に、ウォーム軸6a及びウォームホイール4の回転方向の寸法誤差に基づいて、ウォーム歯5とウォームホイール4との噛合位置が変化する事に伴い、先端側軸受9aと共にガイド部材28aが、ウォームホイール4に対して遠近動する傾向となった場合に、この遠近動を、調整用弾性部材である、Oリング34の弾性変形に基づいて許容する様にしている。これにより、ウォームホイール4に対するウォーム歯5の付勢力が変化する事を抑制して、ウォームホイール4とウォーム歯5との噛合部に作用する摩擦力が変化する事を抑えられる。
その他の構成及び作用は、上述した第1実施形態の場合と同様であるから、重複する図示並びに説明は省略する。
[第3実施形態]
本発明の第3実施形態に就いて、図6により説明する。
本実施形態の場合には、付勢手段25bの構成が、前述した第1実施形態の場合と幾つかの点で異なる。
即ち、本実施形態の場合には、ハウジング3aの内周面(保持凹部10bの内周面)に第二傾斜円筒面部32を一体に(直接)形成している。又、本実施形態の場合には、スライド部材26bの内周面と、先端側軸受9aを構成する外輪20の外周面との嵌合部の構成は、上述した第2実施形態の場合と同様の構成を採用している。その代わりに、本実施形態の場合には、スライド部材26bの外周面に設けた第一傾斜円筒面部30が第二傾斜円筒面部32に緩く内嵌される(第一傾斜円筒面部30と第二傾斜円筒面部32との間に微小隙間を設ける)と共に、第一傾斜円筒面部30の軸方向中間部に全周に亙り形成した係止溝35に係止したゴム製のOリング36が、係止溝35の底面と第二傾斜円筒面部32との間で弾性的に挟持されている。
そして、本実施形態の場合には、ウォーム軸6a及びウォームホイール4の回転時に、ウォーム軸6a及びウォームホイール4の回転方向の寸法誤差に基づいて、ウォーム歯5とウォームホイール4との噛合位置が変化する事に伴い、先端側軸受9aと共にスライド部材26bが、ウォームホイール4に対して遠近動する傾向となった場合に、この遠近動を、調整用弾性部材である、Oリング36の弾性変形に基づいて許容する様にしている。これにより、ウォームホイール4に対するウォーム歯5の付勢力が変化する事を抑制して、ウォームホイール4とウォーム歯5との噛合部に作用する摩擦力が変化する事を抑えられる。
又、本実施形態の場合には、第二傾斜円筒面部32を保持凹部10bの内周面に直接形成した事に伴い、保持凹部10bの中心軸が、第二傾斜円筒面部32の中心軸に一致している。又、スライド部材26bの軸方向外側面は、保持凹部10bの中心軸に直交する平面とされている。そして、スライド部材26bの軸方向外側面と、保持凹部10bの開口部に組み付けたキャップ21の底板部23の内側面との間で、弾性リング29aが、保持凹部10bの軸方向に関して圧縮挟持されている。
又、上述した本実施形態の構造を組み立てる場合には、付勢手段25bを構成する各部材が、保持凹部10bの外端開口を通じて、保持凹部10bの内側に組み付けられた後、ウォーム軸6aの先端部に外嵌支持した先端側軸受9aが、スライド部材26bの内側に、スライド部材26bの軸方向内端(図6の右端)開口を通じて挿入される。
その他の構成及び作用は、前述した第1実施形態の場合と同様であるから、重複する図示並びに説明は省略する。
[第4実施形態]
本発明の第4実施形態に就いて、図7により説明する。
本実施形態の場合には、付勢手段25cの構成が、上述した第3実施形態の場合と幾つかの点で異なる。
即ち、本実施形態の場合には、第二傾斜円筒面部32と第一傾斜円筒面部30との嵌合部の構成は、前述した第1実施形態の場合と同様の構成を採用している。又、スライド部材26cの内周面の軸方向外端部のうち、ウォームホイール4側(図7の下側)の一部分には、軸方向内側に隣接する部分に比べて径方向内方に突出したストッパ凸部37が設けられている。そして、ストッパ凸部37の軸方向内側面が、先端側軸受9aの外輪20の軸方向外側面に対向している。これにより、ストッパ凸部37の軸方向内側面と外輪20の軸方向外側面とが当接する位置までしか、スライド部材26cが外輪20に対して基端側軸受8a側(図7の右側)に変位する事ができない様にしている。
尚、本発明を実施する場合には、本実施形態の構造に関して、第二傾斜円筒面部32と第一傾斜円筒面部30との嵌合部の構成を、上述した第3実施形態の場合と同様の構成(Oリング等の調整用弾性部材を挟持する構成)に変更する事もできる。
その他の構成及び作用は、上述した第3実施形態の場合と同様であるから、重複する説明は省略する。
[第5実施形態]
本発明の第5実施形態に就いて、図8により説明する。
本実施形態の場合には、付勢手段25dの構成が、前述した第1実施形態の場合と幾つかの点で異なる。
即ち、本実施形態の場合には、ハウジング3aの保持凹部10aの内周面に、断面略コ字形で、有底円筒状のスライド部材26dが、径方向のがたつきなく、ウォーム軸6aの長さ方向(軸方向)に関する変位を可能に内嵌されている。スライド部材26dの内周面は、先端側軸受9aの中心軸に対して傾斜した第一傾斜円筒面部30aになっている。又、先端側軸受9aを構成する外輪20の外周面に、円筒状のガイド部材28bを締り嵌めで外嵌固定している。ガイド部材28bの外周面は、第一傾斜円筒面部30aと嵌合する第二傾斜円筒面部32aになっている。本実施形態の場合、第一、第二両傾斜円筒面部30a、32aの傾斜方向は、ウォームホイール4の中心軸に直交する仮想平面内で、先端側軸受9aの軸方向に関して基端側軸受8a側(ウォーム軸6aの長さ方向に関してウォーム軸6aの基端側、図8の右側)に向かう程、ウォームホイール4と反対側(図8の上側)に向かう方向としている。又、先端側軸受9aの中心軸に対する第一、第二両傾斜円筒面部30a、32aの傾斜角度θは、5〜15度程度としている。
又、本実施形態の場合、保持凹部10aの軸方向外端開口は、ハウジング3aと一体に形成した塞ぎ板部39により塞がれると共に、塞ぎ板部39の中央部には、塞ぎ板部39を軸方向に貫通する状態でねじ孔40が設けられている。そして、ねじ孔40に螺合したスタッドボルト41の先端面(図8の右端面)が、スライド部材26dの外端部に存在する底板部38の外側面の中央部に当接している。尚、本実施形態の場合には、スタッドボルト41が、本発明の付勢部材に相当する。又、保持凹部10aの内周面の軸方向内端部に係止した止め輪42の軸方向外側面と、スライド部材26dの軸方向内側面との間に、ゴム製で円環状の弾性リング43が軸方向に圧縮挟持される事により、スライド部材26dを介してスタッドボルト41に対し、弾性リング43の弾力に基づく軸方向の予圧を付与している。
上述の様な構成を有する本実施形態の場合には、スタッドボルト41の基端面(図8の左端面)に開口する状態で設けた図示しない係合孔に係合させた工具により、ねじ孔40に対するスタッドボルト41の螺入量を調整する事に基づいて、スライド部材26dの軸方向位置を変化させる事ができ、又、これに伴って、ガイド部材28bをウォームホイール4に対して遠近動させる(図8の上下方向に変位させる)事ができる。従って、本実施形態の場合には、スタッドボルト41の螺入量を調整する事に基づいて、ウォーム軸6aを基端側軸受8a(図1参照)を中心に揺動させる事により、ウォーム歯5をウォームホイール4に向け付勢して、ウォーム歯5とウォームホイール4との噛合部のバックラッシュをなくす事ができる。
尚、本実施形態の場合、図示の組み立て状態で、スタッドボルト41は、自身の締め付けに基づいて、スライド部材26dを、基端側軸受8a側(図8の右側)に向け付勢している。本実施形態の場合、この様な付勢に伴う、ウォームホイール4に対するウォーム歯5の付勢範囲は、初期設定の際に噛合部に付与された、スタッドボルト41の締め付けに伴う予圧分のみとなる。
又、本実施形態の場合、保持凹部10aの内側にガイド部材28b及びスライド部材26dを組み付ける作業は、保持凹部10aの軸方向内側の開口部を通じて行う。
尚、本発明を実施する場合には、本実施形態の構造に関して、外輪20とガイド部材28bとを一体に形成する(外輪20の外周面に第二傾斜円筒面部32aを直接形成する)事もできる。
又、本発明を実施する場合には、本実施形態の構造に関して、第二傾斜円筒面部32aと第一傾斜円筒面部30aとの嵌合部の構成、又は、スライド部材26dの外周面と保持凹部10aの内周面との嵌合部の構成を、前述の図6に示した第3実施形態に於ける、第一傾斜円筒面部30と第二傾斜円筒面部32との嵌合部と同様の構成(Oリング等の調整用弾性部材を挟持する構成)に変更する事もできる。
その他の構成及び作用は、前述した第1実施形態の場合と同様であるから、重複する図示並びに説明は省略する。
尚、本実施形態の構造に関して、スタッドボルト41を使用せず、図9に示すように、スライド部材26dの底板部38とハウジング3aの塞ぎ板部39との間に付勢部材としての弾性リング29bが設けられても良い。この場合にも、スライド部材26dの軸方向位置が変化することで、ウォーム歯5をウォームホイール4に向け付勢してウォーム歯5とウォームホイール4との歯合部のバックラッシュをなくすことができる。
[第6実施形態]
本発明の第6実施形態に就いて、図10〜12により説明する。
本実施形態の場合には、付勢手段25eにより、先端側軸受9aを介してウォーム軸6aの先端部をウォームホイール4に向け付勢する方向が、前述した第1実施形態の場合と異なる。
即ち、本実施形態の場合には、ステアリングホイール1(図22参照)を左右方向片側に回転させる際に、ウォームホイール4とウォーム歯5との噛合部からウォーム軸6aに加わる噛み合い反力のうち、ウォーム軸6aと直交する仮想平面内に於ける分力{図12及び図26に矢印Cで示した分力F´}のベクトルと、ステアリングホイール1を左右方向他側に回転させる際に、噛合部からウォーム軸6aに加わる噛み合い反力のうち、ウォーム軸6aと直交する仮想平面内に於ける分力(図12及び図26に矢印Dで示した分力F´)のベクトルとの、なす角の二等分線LDの方向に関して、付勢手段25eにより、先端側軸受9aを介してウォーム軸6aの先端部がウォームホイール4に向け付勢されている。この為、本実施形態の場合には、先端側軸受9aの中心軸に対する第一傾斜円筒面部30及び第二傾斜円筒面部32の傾斜角度{ウォームホイール4の中心軸に直交し、且つ、先端側軸受9aの中心軸を含む仮想平面で切断した断面図である図10に於ける傾斜角度α、及び、図10のXI−XI断面図(ウォームホイール4の中心軸と平行で且つウォーム軸6aの中心軸を含む仮想平面に関する断面図)である図11に於ける傾斜角度β}が規制されている。更には、スライド部材26の内周面の断面形状である長円形状の長軸方向が二等分線LDの方向に一致すると共に、スライド部材26の内周面と先端側軸受9aの外輪20の外周面との間部分のうち、二等分線LDの方向に関してウォームホイール4と反対側の位置に、板ばね27の長さ方向中央部が配置されている。
上述の様な構成を有する本実施形態の場合には、噛合部からウォーム軸6aに噛み合い反力が加わった場合に、ウォーム軸6aの先端部の付勢方向を表す直線(二等分線LD)に関して線対称な2つの位置P、Qに於いて、外輪20の外周面が板ばね27(及びスライド部材26の内周面)を押圧する為、各位置P、Qに於ける、板ばね27(及びスライド部材26の内周面)の摩耗量を互いにほぼ等しくできる。
その他の構成及び作用は、前述した第1実施形態の場合と同様であるから、重複する図示並びに説明は省略する。
尚、本発明を実施する場合、上述した各実施の形態の構造に関しては、別途、スライド部材のうち第一傾斜円筒面部を形成した側の周面の周方向一部分と、第二傾斜円筒面部を形成した部材のうち、第二傾斜円筒面部を形成した側の周面の周方向一部分とを機械的に係合させる(例えば、各部分に形成した係合凹部と係合凸部とを係合させたり、各部分に形成した平面部同士を当接させたりする)事により、スライド部材と第二傾斜円筒面部を形成した部材との相対的な回転防止を図る事もできる。
[第7実施形態]
本発明の第7実施形態に就いて、図13〜14により説明する。
本実施形態の場合には、付勢手段25fの構成が、前述した第1実施形態の場合と幾つかの点で異なる。
本実施形態の場合には、互いに嵌合する、スライド部材26eの外周面とガイド部材28cの内周面とのうち、付勢手段25fによるウォーム軸6aの先端部の付勢方向に関してウォームホイール4と反対側(図13〜14の上側)に位置する、中心角が180度程度(例えば180±10度)の周方向範囲にのみ、第一、第二各傾斜円筒面部30、32を設けている。
即ち、本実施形態の場合には、スライド部材26eが、断面が倒立U字形の半筒状に構成されている。そして、スライド部材26eの外周面のうち、周方向中間部を第一傾斜円筒面部30としている。
尚、本実施形態の場合には、この様にスライド部材26eを、全周がつながった円筒状ではなく、部分筒状である半筒状とする事により、スライド部材26eの材料費を低減すると共に、軽量化を図っている。
又、全体を略円筒状に構成したガイド部材28cの内周面のうち、スライド部材26eの外周面と対向する部分を、スライド部材26eの外周面に合致する形状としており、特に、第一傾斜円筒面部30と対向する部分を、第二傾斜円筒面部32としている。
又、第二傾斜円筒面部32の周方向中央部に形成した係合凹部44に、第一傾斜円筒面部30の周方向中央部に形成した係合凸部45が係合している。これと共に、第二傾斜円筒面部32の周方向両側に隣接する部分に形成した1対の平面部52、52が、ガイド部材28cの内周面のうち、各平面部52、52と対向する部分に形成した平面部53、53に密接(係合)している。そして、各平面部52、53同士の係合と、係合凹部44と係合凸部45との係合とにより、ガイド部材28cに対するスライド部材26eの周方向の位置決め及び回転防止を図っている。但し、この様なスライド部材26eの周方向の位置決め及び回転防止は、各平面部52、53同士の係合と、係合凹部44と係合凸部45との係合とのうちの、何れか一方の係合のみによって図る事もできる。尚、本実施形態の場合、第一、第二各傾斜円筒面部30、32のうち、係合凸部45及び係合凹部44の周方向両側に位置する部分の周方向幅は、それぞれ中心角で90度以下である。
又、スライド部材26eの内周面と先端側軸受9aを構成する外輪20の外周面との間に設けた板ばね27aの構成、設置態様、及び発揮する機能は、前述した第1実施形態の板ばね27の場合と同様であるが、本実施形態の場合には、追加的に、板ばね27aの周方向両端部に、それぞれ径方向外側に折れ曲がった係止部46、46を設け、両係止部46、46をスライド部材26eの周方向両端面に係合させる事により、スライド部材26eに対する板ばね27aの周方向の位置決め及び回転防止を図っている。
又、本実施形態の場合には、付勢手段25fを構成する付勢部材として、弾性リング29(図2参照)の代わりに、ガイド部材28cの外端部(図13の左端部)に内嵌した付勢板47を構成する板ばね部48が採用されている。付勢板47は、板状部材である、略円形で平板状の基板部49と、基板部49の略中央部に形成したコ字形の切り込みの内側部分を軸方向外側(図13の左側)に曲げ起こして形成した板ばね部48とを備える。そして、基板部49が、ガイド部材28cの外端部内周面に回転不能に内嵌する(基板部49の外周縁に設けた係合凸部50を係合凹部44に係合させる等により非円形嵌合させる)と共に、基板部49の内側面(図13の右側面)の径方向外端部(外周部分)をスライド部材26eの外端面(図13の左端面)に当接させた状態で、板ばね部48の先端部がキャップ21の底板部23の内側面(図13の右側面)に弾性的に当接している。これにより、板ばね部48の弾力に基づいて、スライド部材26eが軸方向内側(図13の右側)に付勢されている。
したがって、スライド部材26eの外端面と、平板状の基板部49の内側面の径方向外端部とが当接する当接位置、及び、板ばね部48の先端部と、キャップ21の底板部23の内側面とが当接する当接位置は、ウォーム軸6の長さ方向に関して互いにずれている。
尚、本実施形態の場合には、上述の様に、スライド部材26eの外端面を、基板部49を介して、板ばね部48により押圧(軸方向内側に向け付勢)する構成を採用している。この為、スライド部材26eの外端面を付勢部材により直接押圧する構成を採用する場合に比べて、設計の自由度(付勢部材の配置の自由度)を高められる。これと共に、全周がつながった筒状ではない(半筒状である)スライド部材26eを、軸方向に安定して付勢する事ができる。
その他の構成及び作用は、前述した第1実施形態の場合と同様であるから、重複する図示並びに説明は省略する。
[第8実施形態]
本発明の第8実施形態に就いて、図15〜16により説明する。
本実施形態の場合には、付勢手段25gの構成が、上述した第7実施形態の場合と幾つかの点で異なる。
即ち、本実施形態の場合、スライド部材26fは、上述した第7実施形態のスライド部材26eを、周方向中央部で切り離して(周方向中央部分を除去して)2分割した如き形状を有する1対の分割素子51、51から成る。
尚、本実施形態の場合には、この様にスライド部材26fを、それぞれが部分筒状に造られると共に、周方向に離隔して配置された、1対の分割素子51、51から成るものとする事により、スライド部材26fの材料費を更に低減すると共に、更なる軽量化を図っている。
又、本実施形態の場合には、各分割素子51、51の外周面のうち、周方向に関して互いに遠い側の端部に設けた平面部52、52が、ガイド部材28dの内周面のうち、各平面部52、52と対向する部分に設けた平面部53、53に密接(係合)する事により、ガイド部材28dに対する各分割素子51、51の周方向の位置決め及び回転防止を図っている。本実施形態の場合には、ガイド部材28dの内周面とスライド部材26fの外周面とに、係合凹部44及び係合凸部45(図13参照)を設けていない。尚、各分割素子51、51の外周面のうち、平面部52以外の部分は、それぞれ第一傾斜円筒面部30となっている。又、本実施形態の場合も、全周がつながった筒状ではない(周方向に離隔した1対の分割素子51、51から成る)スライド部材26fを、付勢板47を構成する基板部49を介して板ばね部48により、軸方向に安定して付勢する事ができる。
その他の構成及び作用は、上述した第7実施形態の場合とほぼ同様であるから、重複する説明は省略する。
尚、本発明を実施する場合には、上述した第7〜第8実施形態の変形例として、付勢板47(47a)に板ばね部48を一体形成せず、即ち、付勢板47(47a)を基板部49(49a)のみから成るものとし、基板部49(49a)の外側面とキャップ21の底板部23の内側面との間に、付勢部材である、別体のゴムや、別体のばねを、弾性的に圧縮挟持する構成を採用する事もできる。例えば、この別体のばねとして、図17に示す様な板ばね54を採用する事ができる。板ばね54は、中央部に存在する円輪状板部55と、円輪状板部55の外周縁部の周方向複数箇所(図示の例では、周方向に関して等間隔となる3箇所)に連結板部56、56を介して連結した円弧形のばね板部57、57とを有し、各ばね板部57、57を、それぞれの先端側に向かうに従って円輪状板部55の軸方向片側に向かう方向に傾斜させる。
[第9実施形態]
本発明の第9実施形態に就いて、図18〜21により説明する。
本実施形態の場合には、付勢手段25hの構成が、前述した第1実施形態の場合と幾つかの点で異なる。
本実施形態の場合、スライド部材26gとガイド部材28dとは、何れも、前述した第1実施形態の場合と同様、全周がつながった円環状(略円筒状)に構成されている。但し、本実施形態の場合には、スライド部材26gの外周面とガイド部材28dの内周面とのうち、付勢手段25hによるウォーム軸6aの先端部の付勢方向に関してウォームホイール4と反対側(図18〜20の上側)に位置する、中心角が180度程度(例えば180±10度)の周方向範囲にのみ、第一、第二各傾斜円筒面部30、32が設けられている。スライド部材26gの外周面とガイド部材28dの内周面とのうち、当該周方向範囲から外れた部分は、使用時に互いに接触しない筒状面(図示の例では、第一、第二各傾斜円筒面部30、32の周方向両端部との連続部分を除き、各部材26g、28dの中心軸に対して傾斜していない部分円筒状又は部分楕円筒状の曲面)になっている。
又、スライド部材26gの内周面の軸方向外端部には、内向鍔部58が設けられている。又、スライド部材26gの本体部分(内向鍔部58以外の部分)のうち、周方向に関して第一傾斜円筒面部30の中央部に対応する部分には、当該部分を除去して成る、第一切り割59が設けられている。更に、スライド部材26gの本体部分(内向鍔部58以外の部分)のうちで、内向鍔部58と径方向に重畳する部分を除いた部分のうち、周方向に関して第一傾斜円筒面部30の両側に隣接する部分には、それぞれ当該部分を除去して成る、第二切り割60、60が設けられている。
又、スライド部材26gの内周面のうち内向鍔部58から外れた部分と、先端側軸受9aを構成する外輪20の外周面との間に設けられた板ばね27bの構成、設置態様、及び発揮する機能は、前述した第1実施形態の板ばね27の場合と基本的には同様である。但し、本実施形態の場合には、追加的に、板ばね27bの周方向中央部に、周方向両側に隣接する部分に比べて径方向外側に突出する様に曲げ形成された、外向係合凸部61が設けられていると共に、板ばね27bの周方向両端部に、それぞれ径方向外側に折れ曲がる状態で形成された係止部46、46が設けられている。そして、本実施形態の場合には、板ばね27bの軸方向外端縁部を、スライド部材26gを構成する内向鍔部58の内側面(図18〜19の右側面)に近接又は当接させる事により、スライド部材26gに対する板ばね27bの軸方向の位置決めを図っている。又、板ばね27bのうち、外向係合凸部61を、スライド部材26gを構成する第一切り割59の内径側部分に係合させると共に、両係止部46、46を、スライド部材26gを構成する両第二切り割60、60の反ウォームホイール側(図20の上側)の内側面に係合させる事により、スライド部材26gに対する板ばね27bの周方向の位置決めを図っている。
又、ガイド部材28dの内周面のうち、周方向に関して第二傾斜円筒面部32の中央部に対応する部分には、周方向両側に隣接する部分に比べて径方向内側に突出した、内向係合凸部62が設けられている。そして、本実施形態の場合には、内向係合凸部62を、スライド部材26gを構成する第一切り割59の外径側部分に係合させる事により、ガイド部材28dに対するスライド部材26gの周方向の位置決めを図っている。又、ガイド部材28dの外周面の軸方向外端部には、外向鍔部63が設けられている。そして、本実施形態の場合には、ハウジング3aの保持凹部10cの軸方向外端寄り部分に存在する段差面31aと、キャップ21の底板部23の内側面との間で、外向鍔部63を軸方向に挟持する事により、ハウジング3aに対するガイド部材28dの軸方向の位置決めを図っている。
又、本実施形態の場合には、付勢手段25hを構成する付勢部材として、弾性リング29(図2参照)の代わりに、保持凹部10cの外端寄り部分に内嵌した付勢板47bを構成する板ばね部48aが採用されている。付勢板47bは、円輪状の基板部49bと、基板部49bの内周縁のうち、付勢手段25hによるウォーム軸6aの先端部の付勢方向に関してウォームホイール4側(図18、19、21の下側)部分にその基端部を連結された、Ω字形の板ばね部48aとを備える。板ばね部48aは、基板部49bの内周縁のうちその基端部を連結された部分から、付勢方向に関してウォームホイール4と反対側(図18、19、21の上側)に向けて延出すると共に、ウォームホイール4と反対側に向かう程軸方向内側(図18、19、21の右側)に向かう方向に傾斜している。そして、本実施形態の場合には、基板部49bの外径側部分を、ガイド部材28dの外端面と、キャップ21の底板部23の内側面との間で軸方向に挟持した状態で、板ばね部48aの先端部がスライド部材26gの外側面に弾性的に当接している。これにより、板ばね部48aの弾力に基づいて、スライド部材26gが軸方向内側に付勢されている。
その他の構成及び作用は、前述した第1実施形態の場合と同様であるから、重複する図示並びに説明は省略する。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものでなく、変形、改良などが可能であり、上述した実施形態を実施可能な範囲において適宜組み合わせることができる。
例えば、本発明の電動式パワーステアリング装置を実施する場合、スライド部材やガイド部材は、必ずしも全周がつながった円環状(例えば円筒状)のものである必要はなく、付勢手段によるウォーム軸の先端部の付勢方向に関して、ウォームホイールと反対側に位置する半円環状のもの(例えば半円筒状のもの。好ましくは中心角が180度よりも大きいもの)であっても良い。
又、本発明を実施する場合、付勢部材、調整用弾性部材は、それぞれ上述した実施の形態の各実施形態で使用したものに限らず、各種のばね、ゴム等の弾性部材やボルト等を採用する事ができる。
又、本発明を実施する場合には、上述した各実施の形態の構造を、適宜組み合わせて実施する事ができる。例えば、本発明を実施する場合には、上述した第2〜第5実施形態及び第7〜9実施形態(これらの変形例を含む)の構造に関して、付勢手段により先端側軸受を介してウォーム軸の先端部をウォームホイールに向け付勢する方向を、上述した第6実施形態で採用した方向に変更する事もできる。
又、本発明を実施する場合、電動式パワーステアリング装置のアシスト型式は、上述した実施の形態の各例の様なコラムアシスト型に限らず、ピニオンアシスト型や、ラックアシスト型であっても良い。ピニオンアシスト型の場合には、回転軸であるステアリングギヤユニットの入力軸(ピニオン軸)に、ウォームホイールを支持固定する。又、ラックアシスト型の場合には、ステアリングギヤユニットを構成するラックの軸方向一部分で、入力軸から外れた部分の近傍に配置された回転軸に、ウォームホイールを支持固定する。
本出願は、2014年9月26日出願の日本特許出願2014−196278号、2014年11月5日出願の日本特許出願2014−225184号、2014年12月25日出願の日本特許出願2014−262973号、2015年2月12日出願の日本特許出願2015−025387号に基づき、その内容は参照としてここに取り込まれる。
1 ステアリングホイール
2 ステアリングシャフト
3、3a ハウジング
4 ウォームホイール
5 ウォーム歯
6、6a ウォーム軸
7 電動モータ
8、8a 基端側軸受
9、9a 先端側軸受
10、10a〜10c 保持凹部
11 ホルダ
12 ブッシュ
13 予圧パッド
14 コイルばね
15 中間シャフト
16 ステアリングギヤユニット
17 入力軸
18 小径部
19 内輪
20 外輪
21 キャップ
22 嵌合筒部
23 底板部
24 外向鍔部
25、25a〜25h 付勢手段
26、26a〜26g スライド部材
27、27a、27b 板ばね
28、28a〜28d ガイド部材
29、29a 弾性リング
30、30a 第一傾斜円筒面部
31、31a 段差面
32、32a 第二傾斜円筒面部
33 係止溝
34 Oリング
35 係止溝
36 Oリング
37 ストッパ凸部
38 底板部
39 塞ぎ板部
40 ねじ孔
41 スタッドボルト
42 止め輪
43 弾性リング
44 係合凹部
45 係合凸部
46 係止部
47、47a、47b 付勢板
48、48a 板ばね部
49、49a、49b 基板部
50 係合凸部
51 分割素子
52 平面部
53 平面部
54 板ばね
55 円輪状板部
56 連結板部
57 ばね板部
58 内向鍔部
59 第一切り割
60 第二切り割
61 外向係合凸部
62 内向係合凸部
63 外向鍔部

Claims (13)

  1. ハウジングと、
    該ハウジングに対し回転自在に設けられた回転軸と、
    前記ハウジングの内側で、前記回転軸に対して同心に支持された、前記回転軸と共に回転するウォームホイールと、
    軸方向中間部にウォーム歯を有し、該ウォーム歯を前記ウォームホイールに噛合させたウォーム軸と、
    該ウォーム軸の基端部を前記ハウジングに対し回転自在に支持する基端側軸受と、
    前記ウォーム軸の先端部を前記ハウジングに対し回転自在に支持する先端側軸受と、
    前記ウォーム軸の基端部にその出力軸の先端部を回転力の伝達を可能に係合させた電動モータと、
    前記ウォーム軸の先端部を、前記ウォームホイール側に付勢して、前記ウォーム軸を揺動させる事により、前記ウォーム歯を前記ウォームホイールに向け付勢する付勢手段と、
    を備えた電動式パワーステアリング装置であって、
    前記先端側軸受は、前記ウォーム軸の先端部に外嵌支持されており、
    前記付勢手段は、
    前記先端側軸受の外周面と前記ハウジングの内周面との間に、前記ウォーム軸の長さ方向に関する変位を可能に設けられ、外周面と内周面とのうちの何れか一方の周面に前記先端側軸受の中心軸に対して傾斜した第一傾斜円筒面部を有するスライド部材と、
    前記ハウジング又は前記先端側軸受に対し、前記ウォーム軸の長さ方向の変位を阻止された状態で設けられ、前記第一傾斜円筒面部と嵌合する第二傾斜円筒面部と、
    前記スライド部材を前記ウォーム軸の長さ方向に関して前記ウォーム軸の基端側に向け付勢する付勢部材と、
    を備え、
    前記付勢部材により前記スライド部材を前記ウォーム軸の長さ方向に関して前記ウォーム軸の基端側に向け付勢する事に伴って、前記スライド部材又は前記第二傾斜円筒面部を設けた部材を前記ウォームホイール側に変位させる事に基づき、前記ウォーム軸の先端部を前記ウォームホイール側に付勢する、
    電動式パワーステアリング装置。
  2. 前記スライド部材は、外周面に前記第一傾斜円筒面部を有しており、
    前記第二傾斜円筒面部は、前記ハウジングに対して内嵌されたガイド部材の内周面に形成されているか、又は、前記ハウジングに一体形成されている、
    請求項1に記載した電動式パワーステアリング装置。
  3. 前記先端側軸受の外周面と前記スライド部材の内周面との嵌合部と、前記第一傾斜円筒面部と前記第二傾斜円筒面部との嵌合部と、前記ガイド部材の外周面と前記ハウジングの内周面との嵌合部とのうち、何れか1つの嵌合部に、前記嵌合部の内径側に存在する部材に対し、前記ウォームホイール側に向く弾力を付与する調整用弾性部材が挟持されている、請求項2に記載した電動式パワーステアリング装置。
  4. 前記スライド部材は、内周面に前記第一傾斜円筒面部を有しており、
    前記第二傾斜円筒面部は、前記先端側軸受に外嵌固定されたガイド部材の外周面に形成されているか、又は、前記先端側軸受の外周部に一体形成されている、
    請求項1に記載した電動式パワーステアリング装置。
  5. 前記第一傾斜円筒面部と前記第二傾斜円筒面部との嵌合部と、前記スライド部材の外周面と前記ハウジングの内周面との嵌合部とのうち、何れか1つの嵌合部に、前記嵌合部の内径側に存在する部材に対し、前記ウォームホイール側に向く弾力を付与する調整用弾性部材が挟持されている、請求項4に記載した電動式パワーステアリング装置。
  6. 前記付勢手段は、ステアリングホイールを左右方向片側に回転させる際に前記ウォームホイールと前記ウォーム歯との噛合部から前記ウォーム軸に加わる噛み合い反力のうち、前記ウォーム軸と直交する仮想平面内に於ける分力のベクトルと、前記ステアリングホイールを左右方向他側に回転させる際に前記噛合部から前記ウォーム軸に加わる噛み合い反力のうち、前記ウォーム軸と直交する仮想平面内に於ける分力のベクトルとの二等分線の方向に関して、前記ウォーム軸の先端部を前記ウォームホイールに向け付勢している、
    請求項1〜5のうちの何れか1項に記載した電動式パワーステアリング装置。
  7. 前記スライド部材が、部分筒状に造られている、請求項1〜6のうちの何れか1項に記載した電動式パワーステアリング装置。
  8. 前記スライド部材が、周方向に離隔して配置された、複数の分割素子から成る、請求項1〜6のうちの何れか1項に記載した電動式パワーステアリング装置。
  9. 前記スライド部材の軸方向両端面のうち前記ウォーム軸の基端側と反対側の端面に、単一の板状部材の側面の外周部分を当接させた状態で、前記付勢部材により、前記板状部材を介して前記スライド部材を、前記ウォーム軸の基端側に向け付勢している、請求項7〜8のうちの何れか1項に記載した電動式パワーステアリング装置。
  10. 前記ハウジングの内周面の外端開口を塞ぐキャップを備え、
    前記付勢部材は、前記キャップの底板部の内側面に当接しており、
    前記スライド部材の前記ウォーム軸の基端側と反対側の端面と、前記板状部材の側面の外周部分とが当接する当接位置、及び、前記付勢部材と、前記キャップの底板部の内側面とが当接する当接位置は、前記ウォーム軸の長さ方向に関して互いにずれている、請求項9に記載の電動式パワーステアリング装置。
  11. 前記スライド部材は、全周がつながった円環状に造られていると共に、前記スライド部材の周面の周方向一部分にのみ、前記第一傾斜円筒面部が形成されている、請求項1〜6のうちの何れか1項に記載した電動式パワーステアリング装置。
  12. 前記第二傾斜円筒面部を形成した部材は、全周がつながった円環状に造られていると共に、前記部材の周面の周方向一部分にのみ、前記第二傾斜円筒面部が形成されている、請求項1〜11のうちの何れか1項に記載した電動式パワーステアリング装置。
  13. 前記スライド部材のうち前記第一傾斜円筒面部を形成した側の周面の一部分と、前記第二傾斜円筒面部を形成した部材のうち、前記第二傾斜円筒面部を形成した側の周面の一部分とが機械的に係合する事により、前記スライド部材と前記第二傾斜円筒面部を形成した部材との相対的な回転防止が図られている、請求項1〜12のうちの何れか1項に記載した電動式パワーステアリング装置。
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