WO2012081690A1 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

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WO2012081690A1
WO2012081690A1 PCT/JP2011/079143 JP2011079143W WO2012081690A1 WO 2012081690 A1 WO2012081690 A1 WO 2012081690A1 JP 2011079143 W JP2011079143 W JP 2011079143W WO 2012081690 A1 WO2012081690 A1 WO 2012081690A1
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WO
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worm
tooth
wheel
shaft
electric power
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/079143
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English (en)
French (fr)
Inventor
山川　知也
敏明 應矢
Original Assignee
株式会社ジェイテクト
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0409—Electric motor acting on the steering column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/22—Toothed members; Worms for transmissions with crossing shafts, especially worms, worm-gears
    • F16H55/24—Special devices for taking up backlash
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/17—Toothed wheels
    • F16H55/18—Special devices for taking up backlash
    • F16H2055/185—Special devices for taking up backlash using compound gears with coincident teeth of different material, e.g. laminated construction of metal and elastomeric gear layers, where elastic layer is slightly oversized

Definitions

  • the present invention relates to an electric power steering apparatus.
  • EPS electric power steering devices
  • the steering apparatus of Patent Document 1 is a first worm wheel that meshes with a worm (worm shaft) that transmits the rotational force of a motor and a worm gear tooth (worm tooth) of the worm and surrounds the steering shaft (steering shaft). And a second worm wheel.
  • An insertion hole is formed in the center of the first worm wheel, and four circular fastening holes (screw holes) are formed around the insertion hole at a predetermined interval. It is formed along a concentric circle. Further, first wheel gear teeth (wheel teeth) that mesh with the worm gear teeth are formed on the outer peripheral surface of the first worm wheel.
  • a guide hole is formed at the center of the second worm wheel, and four second fastening holes are formed around the guide hole along a concentric circle of the second worm wheel at a predetermined interval.
  • Each 2nd fastening hole is formed in the circular arc shape curved so that the circumferential direction of a 2nd worm wheel may be followed.
  • second wheel gear teeth that mesh with the worm gear teeth are formed on the outer peripheral surface of the second worm wheel.
  • the first worm wheel and the second worm wheel have the same diameter, and the first and second wheel gear teeth form the same tooth row.
  • the first and second wheel gear teeth are superposed on each other to form one gear tooth.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an electric power steering device that can realize a good steering feeling by reducing the feeling of catching that occurs at the start of steering. There is to do.
  • One aspect of the present invention is an electric power steering apparatus comprising: a speed reduction mechanism that meshes a worm shaft and a worm wheel; and a motor that is drivingly connected to a steering shaft via the speed reduction mechanism.
  • the tooth portion of the wheel has a deformable portion that can be elastically deformed and a rigid body portion that is higher in rigidity than the deformable portion, and the deformable portion has a contact surface with the tooth portion of the worm shaft in the rigid body portion. Is also located outside.
  • the deformed portion when the worm wheel rotates at the start of steering, the deformed portion is pressed against the tooth portion of the worm shaft before the abutment surface of the rigid body portion. It is gradually crushed. For this reason, the elastic deformation of the deforming portion reduces the pressing force of the tooth portion of the worm wheel against the tooth portion of the worm shaft as compared with the case where the rigid portion is directly pressed without the deformation portion. The frictional resistance generated between the tooth portions is reduced, and the feeling of catching generated at the start of steering can be reduced to achieve a good steering feeling.
  • the deforming portion is in contact with the tooth portion in a state where backlash between the tooth portion of the worm shaft is removed.
  • the rotational torque of the worm wheel can be transmitted to the worm shaft through the deforming portion while the deforming portion is elastically deformed. Further, the rattling noise between the tooth portion of the worm shaft and the tooth portion of the worm wheel accompanying the rotation of the worm wheel can be suppressed.
  • the worm wheel is formed by laminating an elastic layer made of an elastic material and a rigid body layer having higher rigidity than the elastic layer, and a tooth width of a tooth forming portion in the elastic layer is It is preferable that the deformed portion is formed in the elastic layer by setting the tooth width of the tooth forming portion in the rigid body layer to be larger than the tooth width.
  • the deformable portion can be simplified by simply laminating the elastic layer and the rigid body layer. Can be formed.
  • a top portion of the tooth forming portion in the elastic layer protrudes from a top portion of the tooth forming portion in the rigid body layer.
  • the worm shaft may be biased by the worm wheel by the biasing member in order to remove backlash.
  • the top portion of the tooth forming portion in the elastic layer protrudes, the tooth forming portion in the rigid layer comes into contact with the worm shaft when the worm shaft is pressed against the worm wheel by the biasing member.
  • the top of the tooth forming portion in the elastic layer contacts the worm shaft and elastically deforms.
  • the elastic deformation of the top of the tooth forming portion in the elastic layer can absorb the momentum that the worm shaft is biased toward the worm wheel, and the worm shaft collides with the top of the tooth forming portion in the rigid layer vigorously. This can be suppressed.
  • an electric power steering apparatus capable of reducing the feeling of catching generated at the start of steering and realizing a good steering feeling.
  • Sectional drawing which shows schematic structure of an EPS actuator.
  • AA line sectional view in FIG. The perspective view of a wheel tooth.
  • the fragmentary sectional view which shows the state before a deformation
  • the fragmentary sectional view which shows the state which the deformation
  • the fragmentary sectional view which shows the worm tooth and wheel tooth in another embodiment.
  • FIG. 1 in an electric power steering apparatus (EPS) 1, a steering shaft 3 to which a steering 2 is fixed is connected to a rack shaft 5 via a rack and pinion mechanism 4. Thereby, the rotation of the steering shaft 3 accompanying the steering operation is converted into a reciprocating linear motion of the rack shaft 5 by the rack and pinion mechanism 4.
  • the steering shaft 3 is formed by connecting a column shaft 6, an intermediate shaft 7, and a pinion shaft 8.
  • the EPS 1 includes an EPS actuator 12 that applies an assist force for assisting a steering operation to the steering system using the motor 11 as a drive source.
  • the EPS actuator 12 of the present embodiment is configured as a so-called column type EPS actuator, and the motor 11 is drivingly connected to the column shaft 6 via a speed reduction mechanism 13.
  • the speed reduction mechanism 13 includes a worm wheel 31 connected to the column shaft 6 and a worm shaft 14 connected to the motor 11.
  • the housing 15 that houses the speed reduction mechanism 13 is formed continuously with the worm shaft housing portion 15a that houses the worm shaft 14 and the worm shaft housing portion 15a. It has a worm wheel accommodating portion 15b in which the worm wheel 31 is accommodated.
  • the worm shaft accommodating portion 15a is a space extending in the axial direction (left and right direction in FIG. 2) of the worm shaft 14, and one end side (right side in FIG. 2) of the worm shaft accommodating portion 15a is a motor fixing to which the motor 11 is fixed. It communicates with the hole 15c. Further, the other end side (the left side in FIG. 2) of the worm shaft accommodating portion 15 a is open to the outside, and this open end is closed by the end cover 16.
  • the motor 11 is fixed to the motor fixing hole 15c so that the axial direction of the output shaft 11a of the motor 11 is orthogonal to the axial direction of the steering shaft 3 (column shaft 6).
  • the worm shaft 14 connected to the output shaft 11 a of the motor 11 is rotatably supported by first and second rolling bearings 17 and 18 as bearings provided in the housing 15 at both ends.
  • a spiral worm tooth 14c is formed as a tooth portion.
  • the worm wheel 31 is formed with a plurality of wheel teeth 32 as tooth portions over the entire outer peripheral surface thereof.
  • the EPS actuator 12 of this embodiment has a so-called anti-backlash system for removing backlash by adjusting the inter-axis distance between the worm wheel 31 and the worm shaft 14 constituting the speed reduction mechanism 13. It has been incorporated.
  • one end portion (right end portion in FIG. 2) 14a of the worm shaft 14 is connected to the motor 11 via a shaft coupling 22 including a pair of joints 19 and 20 and an elastic body 21 interposed therebetween.
  • a shaft coupling 22 including a pair of joints 19 and 20 and an elastic body 21 interposed therebetween.
  • the shaft joint 22 allows the worm shaft 14 to be inclined with respect to the output shaft 11a.
  • the second rolling bearing 18 that supports the other end portion (left end portion in FIG. 2) 14b of the worm shaft 14 is movable in a direction in which the worm shaft 14 contacts and separates from the worm wheel 31 (vertical direction in FIG. 2).
  • the second rolling bearing 18 is biased toward the worm wheel 31 by the curved leaf spring 23 as a biasing member curved so as to surround the outer periphery thereof.
  • a support portion 25 for accommodating and supporting the second rolling bearing 18 and the curved leaf spring 23 is formed on the other end side of the worm shaft accommodating portion 15a.
  • the inner diameter of the support portion 25 is set larger than the outer diameter of the second rolling bearing 18.
  • the curved leaf spring 23 includes an arcuate arc portion 27 that is in contact with the outer ring 18 a of the second rolling bearing 18, and a spring portion 28 that is disposed radially outward from the arc portion 27. Consists of.
  • a housing recess 30 for housing the spring portion 28 of the curved leaf spring 23 is formed on the peripheral wall of the support portion 25.
  • the second rolling bearing 18 is urged toward the worm wheel 31 (lower side in FIG. 3) by the spring portion 28 coming into contact with the bottom surface 30a of the housing recess 30 and pressing the bottom surface 30a. Yes.
  • the worm shaft 14 tilts about the one end portion 14a side, the inter-axis distance between the worm shaft 14 and the worm wheel 31 is adjusted, and backlash is removed.
  • the worm wheel 31 includes a metal first laminate 31a as a rigid layer, a rubber second laminate 31b as an elastic layer, and a metal third laminate as a rigid layer. It is formed by laminating 31c.
  • the first stacked body 31a, the second stacked body 31b, and the third stacked body 31c have the same thickness.
  • the first stacked body 31a and the second stacked body 31b are bonded by an adhesive, and the second stacked body 31b and the third stacked body 31c are bonded by an adhesive.
  • the wheel teeth 32 are formed on the first tooth forming portion 32a as the rigid portion formed on the first laminated body 31a, the second tooth forming portion 32b formed on the second laminated body 31b, and the third laminated body 31c.
  • the third tooth forming portion 32c as the rigid body portion is laminated in this order.
  • the first and third tooth forming portions 32a and 32c have the same outer shape.
  • the side surfaces of the first and third tooth forming portions 32a and 32c have a pair of contact surfaces 321a and 321c with which the worm teeth 14c contact, and top portions 322a and 322c that connect the contact surfaces 321a and 321c to each other. Yes.
  • the side surface of the second tooth forming portion 32b has a pair of contact surfaces 321b with which the worm teeth 14c abut and a top portion 322b that connects the contact surfaces 321b.
  • the lengths (tooth widths) in the width direction Y1 of the first and third tooth forming portions 32a and 32c are the same.
  • the tooth width of the second tooth forming portion 32b is set longer than that of the first and third tooth forming portions 32a and 32c.
  • transformation part 35 is formed of the site
  • Each deformation part 35 is formed so that the protrusion amount from each contact surface 321a, 321c of the first and third tooth formation parts 32a, 32c increases toward the top part 322b side.
  • the top portion 322b of the second tooth forming portion 32b and the top portions 322a and 322c of the first and third tooth forming portions 32a and 32c are located on the same plane.
  • the contact surface 321b of the deformable portion 35 is in contact with a part of the worm tooth 14c.
  • the backlash between the wheel teeth 32 and the worm teeth 14c is removed.
  • the state in which the backlash is removed refers to a state in which each wheel tooth 32 is restricted from moving in the rotational direction of the worm wheel 31 between the adjacent worm teeth 14c.
  • gaps are formed between the contact surfaces 321a and 321c of the first and third tooth forming portions 32a and 32c and the worm teeth 14c.
  • a gap is formed between the outer peripheral surface 14d of the worm shaft 14 positioned between the adjacent worm teeth 14c and the top portions 322a, 322b, 322c.
  • the worm wheel 31 rotates through the column shaft 6, and the contact surface 321b of the deformable portion 35 that is in contact with the worm teeth 14c is pressed against the worm teeth 14c. It is elastically deformed and gradually crushed. Then, the rotational torque of the worm wheel 31 is transmitted little by little to the worm shaft 14 via the deforming portion 35. At this time, due to the elastic deformation of the deforming portion 35, the pressing force against the worm teeth 14c is reduced, and the frictional resistance generated between the worm teeth 14c and the wheel teeth 32 is reduced.
  • the contact surfaces 321a and 321c of the first and third tooth forming portions 32a and 32c are pressed against the worm teeth 14c. Thereafter, the worm shaft 14 is rotated by driving the motor 11 in order to apply an assist force for assisting the steering operation. Then, the worm teeth 14 c press the wheel teeth 32 to rotate the worm wheel 31. Thereby, an assist force for assisting the steering operation is applied to the steering system.
  • the wheel teeth 32 are formed by laminating a metal first tooth forming portion 32a, a rubber second tooth forming portion 32b, and a metal third tooth forming portion 32c.
  • transformation part 35 is formed of the site
  • the deforming portion 35 is in contact with a part of the worm tooth 14c in a state in which the backlash between the worm tooth 14c is removed. Therefore, when the worm wheel 31 starts to rotate, the rotational torque of the worm wheel 31 can be transmitted to the worm shaft 14 via the deformable portion 35 while the deformable portion 35 is elastically deformed. Further, the rattling noise between the worm teeth 14c and the wheel teeth 32 accompanying the rotation of the worm wheel 31 can be suppressed.
  • the tooth width of the second tooth forming portion 32b is set longer than that of the first and third tooth forming portions 32a and 32c. Therefore, the second teeth are formed from the contact surfaces 321a and 321c of the first and third tooth forming portions 32a and 32c only by stacking the first stacked body 31a, the second stacked body 31b, and the third stacked body 31c.
  • the deformed portion 35 can be formed by projecting a part of the portion 32b. Therefore, the deformed portion 35 can be easily formed as compared with the case where the entire worm wheel 31 is made of metal and the wheel teeth 32 are separately provided with a leaf spring or a rubber member as the deformed portion.
  • the said embodiment can also be implemented in the following aspects which changed this suitably.
  • gear formation part 32b protrudes rather than the top parts 322a and 322c of the 1st and 3rd tooth
  • the deforming portion 35 is in contact with a part of the worm tooth 14 c, and the top portion 322 b of the second tooth forming portion 32 b is in contact with the outer peripheral surface 14 d of the worm shaft 14.
  • the top portions 322a and 322c of the first and third tooth forming portions 32a and 32c come into contact with the worm teeth 14c.
  • the top portion 322b of the second tooth forming portion 32b comes into contact with the worm teeth 14c and is elastically deformed.
  • the elastic deformation of the top portion 322b of the second tooth forming portion 32b can absorb the momentum that the worm shaft 14 is urged toward the worm wheel 31, and the worm shaft 14 can absorb the first and third tooth forming portions 32a.
  • 32c can be prevented from colliding with the top portions 322a, 322c of the violently.
  • the worm wheel 31 may not be formed by laminating the first laminated body 31a, the second laminated body 31b, and the third laminated body 31c.
  • the entire worm wheel 31 is formed of metal or resin, and a leaf spring or a rubber member as a deforming portion is separately provided on the wheel teeth 32 so as to be located outward from the contact surface with the worm teeth 14c. Also good.
  • the 2nd layered product 31b may be formed from flexible resin.
  • the 1st layered product 31a and the 3rd layered product 31c may be formed from resin.
  • the portion of the worm wheel 31 excluding the wheel teeth 32 may be formed of metal or resin, and only the wheel teeth 32 may be laminated with a rigid layer and an elastic layer.
  • the deformable portion 35 may not be in contact with a part of the worm tooth 14c, and a backlash may be formed between the deformable portion 35 and the worm tooth 14c.
  • transformation part 35 is formed so that the protrusion amount from each contact surface 321a, 321c of the 1st and 3rd tooth
  • the third stacked body 31c may be deleted.
  • the number of laminated bodies may be increased, and the number of laminated bodies may be increased.
  • the thickness of the 1st laminated body 31a, the 2nd laminated body 31b, and the 3rd laminated body 31c may each differ.
  • the 2nd laminated body 31b and the 3rd laminated body 31c are not adhere
  • the second laminated body 31b rotates relative to the first and third laminated bodies 31a and 31c. According to this, in addition to the elastic deformation of the deforming portion 35, the pressing force of the wheel teeth 32 against the worm teeth 14c is further reduced by the relative rotation of the second stacked body 31b.
  • the first and third tooth forming portions 32a and 32c may not have the same outer shape, and may not form the same tooth row in plan view. Even in this case, the tooth width of the second tooth forming portion 32b needs to be set longer than that of the first and third tooth forming portions 32a and 32c.
  • the anti-backlash system may be deleted.
  • the present invention is embodied in a so-called column-type EPS 1, but is not limited thereto, and may be applied to a so-called pinion-type EPS that applies assist force to the pinion shaft 8, for example.
  • the worm shaft is supported by a bearing provided so as to be movable toward and away from the worm wheel, and the bearing is urged by being fitted to the outer periphery thereof.
  • the urging force of the member urges the worm wheel in the direction approaching the worm wheel.
  • SYMBOLS 1 Electric power steering apparatus (EPS), 3 ... Steering shaft, 11 ... Motor, 13 ... Deceleration mechanism, 14 ... Worm shaft, 14c ... Worm tooth as a tooth part, 18 ... 2nd rolling bearing as a bearing, 23 A curved leaf spring as an urging member, 31 ... a worm wheel, 31a ... a first laminate as a rigid layer, 31b ... a second laminate as an elastic layer, 31c ... a third laminate as a rigid layer, 32 ... Wheel teeth as tooth parts, 32a ... first tooth forming part as rigid body part, 32b ... second tooth forming part as tooth forming part, 32c ... third tooth forming part as rigid body part, 321a, 321b, 321c ... Abutting surfaces, 322a, 322b, 322c... Top, 35.
  • EPS Electric power steering apparatus

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Abstract

　電動パワーステアリング装置は、ウォーム軸とウォームホイールとを噛合してなる減速機構と、減速機構を介してステアリングシャフトに駆動連結されるモータと、を備える。ウォームホイールの歯部は、弾性変形可能な変形部、及び該変形部に比べて剛性の高い剛体部を有するとともに、変形部は、剛体部におけるウォーム軸の歯部との当接面よりも外方に位置している。

Description

電動パワーステアリング装置
　本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。
　従来、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）には、モータを駆動源としてステアリングシャフトを回転駆動することにより、操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与するものがある。こうしたＥＰＳとして、モータにより回転されるウォーム軸の歯部と、ステアリングシャフトに連結されるウォームホイールの歯部とを噛合してなる減速機構を備えたものが知られている。
　ところで、上記のような減速機構を用いたＥＰＳの場合、そのバックラッシュに起因して、操舵方向の切り替え時や逆入力の印加時等において、歯打ち音が発生することがある。こうしたバックラッシュを低減するために、例えば特許文献１のものが開示されている。特許文献１の操向装置は、モータの回転力を伝達するウォーム（ウォーム軸）と、このウォームのウォームギア歯（ウォーム歯）に噛み合い、且つ、操向軸（ステアリングシャフト）を囲む第１ウォームホイール及び第２ウォームホイールとを有している。
　第１ウォームホイールの中央部には挿入孔が形成されるとともに、この挿入孔の周りには、円孔状の４つの第１締結孔（ねじ孔）が所定間隔をおいて第１ウォームホイールの同心円上に沿って形成されている。また、第１ウォームホイールの外周面には、ウォームギア歯に噛み合う第１ホイールギア歯（ホイール歯）が形成されている。
　第２ウォームホイールの中央部にはガイド孔が形成されるとともに、このガイド孔の周りには４つの第２締結孔が所定間隔をおいて第２ウォームホイールの同心円上に沿って形成されている。各第２締結孔は、第２ウォームホイールの周方向に沿うように湾曲する円弧形状に形成されている。また、第２ウォームホイールの外周面にはウォームギア歯に噛み合う第２ホイールギア歯（ホイール歯）が形成されている。
　第１ウォームホイールと第２ウォームホイールとは同一の直径になっているとともに、第１及び第２ホイールギア歯は同一な歯列を形成している。そして、第１ウォームホイールと第２ウォームホイールとが重合すると、第１及び第２ホイールギア歯が互いに重合して一つのギア歯を形成するようになっている。
　第１締結孔及び第２締結孔に対して同時に締結手段（ボルト）を貫通させ、締結手段を第１締結孔に螺合すると、第１ウォームホイールと第２ウォームホイールとが互いに締結される。ウォームギア歯と第１及び第２ホイールギア歯との間にバックラッシュが存在している場合は、締結手段を解除し、第２ウォームホイールを時計方向に所定角度だけ回転させ、第２ホイールギア歯を所定距離だけ時計方向に移動させる。すると、同一な歯列を形成していた第１及び第２ホイールギア歯が、第１及び第２ウォームホイールの相対回転によって互いに異なる歯列を形成し、各ウォームギア歯と第１及び第２ホイールギア歯とが接触した状態になる。よって、第１及び第２ホイールギア歯とウォームギア歯との間に存在していたバックラッシュが除去される。
日本国特開２００７－１９８６００号公報
　しかしながら、特許文献１の操向装置では、バックラッシュが除去されるため、各ウォームギア歯と第１及び第２ホイールギア歯とが互いに接触している。このため、ウォームギア歯と第１及び第２ホイールギア歯との間が詰まってしまい、操舵開始時において、モータからのアシスト力が付与されていない状態では、ウォームギア歯と第１及び第２ホイールギア歯との間に大きな摩擦抵抗（静止摩擦力）が生じ、これが引っ掛かり感となって操舵フィーリングの低下を招く虞がある。
　本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、操舵開始時に生じる引っ掛かり感を低減して良好な操舵フィーリングを実現することのできる電動パワーステアリング装置を提供することにある。
　本発明の一つの態様は、ウォーム軸とウォームホイールとを噛合してなる減速機構と、前記減速機構を介してステアリングシャフトに駆動連結されるモータと、を備えた電動パワーステアリング装置において、前記ウォームホイールの歯部は、弾性変形可能な変形部、及び該変形部に比べて剛性の高い剛体部を有するとともに、前記変形部は、前記剛体部における前記ウォーム軸の歯部との当接面よりも外方に位置していることを要旨とする。
　上記構成によれば、操舵開始時において、ウォームホイールが回転すると、剛体部の当接面よりも先に変形部がウォーム軸の歯部に押し付けられ、さらに、ウォームホイールの回転に伴い変形部は徐々に押し潰されていく。このため、変形部が弾性変形することにより、ウォーム軸の歯部に対するウォームホイールの歯部の押し付け力は、変形部が存在せず剛体部が直接押し付けられる場合に比べて低減されるとともに、両歯部の間に発生する摩擦抵抗が低減され、操舵開始時に生じる引っ掛かり感を低減して良好な操舵フィーリングを実現することができる。
　上記の電動パワーステアリング装置において、前記変形部は、前記ウォーム軸の歯部との間のバックラッシュを除去した状態で該歯部に当接していることが好ましい。
　上記構成によれば、ウォームホイールが回転し始めると、変形部が弾性変形しながらもウォームホイールの回転トルクを変形部を介してウォーム軸に伝達することができる。また、ウォームホイールの回転に伴うウォーム軸の歯部とウォームホイールの歯部との間の歯打ち音を抑制することができる。
　上記の電動パワーステアリング装置において、前記ウォームホイールは、弾性材料製の弾性層と、該弾性層よりも剛性の高い剛体層とを積層して形成され、前記弾性層における歯形成部の歯幅が前記剛体層における歯形成部の歯幅よりも大きく設定されることで、前記弾性層に前記変形部が形成されていることが好ましい。
　上記構成によれば、例えば、弾性層を形成せずに剛体層に変形部としての板ばね又はゴム部材を別途設ける場合に比べて、弾性層と剛体層とを積層するだけで変形部を簡単に形成することができる。
　上記の電動パワーステアリング装置において、前記弾性層における歯形成部の頂部が、前記剛体層における歯形成部の頂部よりも突出していることが好ましい。
　例えば、バックラッシュの除去のために、ウォーム軸が、付勢部材によりウォームホイールに付勢されている場合がある。この場合、弾性層における歯形成部の頂部が突出していると、ウォーム軸が付勢部材によってウォームホイール側に押し付けられたときに、剛体層における歯形成部がウォーム軸に接触するよりも先に弾性層における歯形成部の頂部がウォーム軸に接触して弾性変形する。この弾性層における歯形成部の頂部の弾性変形により、ウォーム軸がウォームホイールに向けて付勢される勢いを吸収することができ、ウォーム軸が剛体層における歯形成部の頂部に勢い良く衝突することを抑制することができる。
　本発明によれば、操舵開始時に生じる引っ掛かり感を低減して良好な操舵フィーリングを実現することのできる電動パワーステアリング装置を提供することができる。
実施形態における電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の概略構成図。 ＥＰＳアクチュエータの概略構成を示す断面図。 図２におけるＡ－Ａ線断面図。 ホイール歯の斜視図。 変形部が弾性変形する前の状態を示す部分断面図。 変形部が弾性変形している状態を示す部分断面図。 別の実施形態におけるウォーム歯及びホイール歯を示す部分断面図。
　以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
　図１に示すように、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）１において、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５と連結されている。これにより、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック軸５の往復直線運動に変換される。なお、ステアリングシャフト３は、コラムシャフト６、インターミディエイトシャフト７、及びピニオンシャフト８を連結してなる。そして、このステアリングシャフト３の回転に伴うラック軸５の往復直線運動が、同ラック軸５の両端に連結されたタイロッド９を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪１０の舵角、即ち車両の進行方向が変更される。
　また、ＥＰＳ１は、モータ１１を駆動源として操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与するＥＰＳアクチュエータ１２を備えている。本実施形態のＥＰＳアクチュエータ１２は、所謂コラム型のＥＰＳアクチュエータとして構成されており、モータ１１は、減速機構１３を介してコラムシャフト６と駆動連結されている。減速機構１３は、コラムシャフト６に連結されたウォームホイール３１と、モータ１１に連結されたウォーム軸１４とにより構成されている。
　次に、本実施形態におけるＥＰＳアクチュエータ１２の構成について説明する。
　図２に示すように、ＥＰＳアクチュエータ１２において、減速機構１３を収容するハウジング１５は、ウォーム軸１４が収容されるウォーム軸収容部１５ａ、及び同ウォーム軸収容部１５ａに連続して形成されるとともにウォームホイール３１が収容されるウォームホイール収容部１５ｂを有している。ウォーム軸収容部１５ａは、ウォーム軸１４の軸方向（図２における左右方向）に延びる空間であり、ウォーム軸収容部１５ａの一端側（図２における右側）は、モータ１１が固定されるモータ固定孔１５ｃに連通している。また、ウォーム軸収容部１５ａの他端側（図２における左側）は外部に開口しており、この開口端は、エンドカバー１６により閉塞されている。
　モータ１１は、ステアリングシャフト３（コラムシャフト６）の軸線方向に対して、モータ１１の出力軸１１ａの軸線方向が直交するようにモータ固定孔１５ｃに固定されている。そして、モータ１１の出力軸１１ａに連結されたウォーム軸１４は、その両端がハウジング１５内に設けられた軸受としての第１及び第２の転がり軸受１７，１８により回転可能に支持されている。
　さらに、ウォーム軸１４の外周面には、歯部として、螺旋状をなす一条のウォーム歯１４ｃが形成されている。また、ウォームホイール３１には、歯部としての複数のホイール歯３２がその外周面全周に亘って形成されている。そして、ウォーム歯１４ｃとホイール歯３２とが噛合することにより、モータ１１の回転が減速機構１３により減速されてコラムシャフト６に伝達され、そのモータトルクがアシスト力として操舵系に付与される。
　本実施形態のＥＰＳアクチュエータ１２には、その減速機構１３を構成するウォームホイール３１とウォーム軸１４との間の軸間距離を調整してバックラッシュを除去するための所謂アンチ・バックラッシュ・システムが組み込まれている。
　詳述すると、ウォーム軸１４の一端部（図２における右側端部）１４ａは、一対の継体１９，２０及びこれらの間に介在された弾性体２１により構成される軸継手２２を介してモータ１１の出力軸１１ａに接続されている。そして、軸継手２２により、ウォーム軸１４は、出力軸１１ａに対する軸線の傾斜が許容されている。
　また、ウォーム軸１４の他端部（図２における左側端部）１４ｂを支持する第２の転がり軸受１８は、ウォームホイール３１に対して接離する方向（図２における上下方向）に移動可能に設けられている。すなわち、第２の転がり軸受１８は、その外周を囲繞するように湾曲した付勢部材としての湾曲板ばね２３により、ウォームホイール３１側に付勢されている。具体的には、ウォーム軸収容部１５ａの他端側には、第２の転がり軸受１８及び湾曲板ばね２３を収容支持するための支持部２５が形成されている。支持部２５の内径は第２の転がり軸受１８の外径よりも大きく設定されている。
　図３に示すように、湾曲板ばね２３は、第２の転がり軸受１８の外輪１８ａに当接する円弧状の円弧部２７と、この円弧部２７よりも径方向外側に配置されるばね部２８とからなる。支持部２５の周壁には、湾曲板ばね２３のばね部２８を収容する収容凹部３０が形成されている。そして、ばね部２８が当該収容凹部３０の底面３０ａに当接して当該底面３０ａを押圧することにより、第２の転がり軸受１８は、ウォームホイール３１側（図３における下側）に付勢されている。これにより、ウォーム軸１４が、一端部１４ａ側を中心として傾動し、ウォーム軸１４とウォームホイール３１との軸間距離が調整され、バックラッシュが除去されるようになっている。
　次に、ウォームホイール３１及びホイール歯３２について説明する。
　図４に示すように、ウォームホイール３１は、剛体層としての金属製の第１積層体３１ａ、弾性層としてのゴム製の第２積層体３１ｂ、及び剛体層としての金属製の第３積層体３１ｃを積層して形成されている。第１積層体３１ａ、第２積層体３１ｂ及び第３積層体３１ｃはそれぞれ同じ厚みになっている。第１積層体３１ａ及び第２積層体３１ｂは接着剤により接着されるとともに、第２積層体３１ｂ及び第３積層体３１ｃは接着剤により接着されている。
　そして、ホイール歯３２は、第１積層体３１ａに形成された剛体部としての第１歯形成部３２ａ、第２積層体３１ｂに形成された第２歯形成部３２ｂ及び第３積層体３１ｃに形成された剛体部としての第３歯形成部３２ｃがこの順序で積層されてなる。第１及び第３歯形成部３２ａ，３２ｃは外形が同一形状になっている。
　各第１及び第３歯形成部３２ａ，３２ｃの側面は、ウォーム歯１４ｃが当接する一対の当接面３２１ａ，３２１ｃ、及び各当接面３２１ａ，３２１ｃ同士を繋ぐ頂部３２２ａ，３２２ｃを有している。第２歯形成部３２ｂの側面は、ウォーム歯１４ｃが当接する一対の当接面３２１ｂ、及び各当接面３２１ｂ同士を繋ぐ頂部３２２ｂを有している。
　ここで、ホイール歯３２において、ウォームホイール３１の周方向に沿う方向を幅方向Ｙ１とすると、第１及び第３歯形成部３２ａ，３２ｃの幅方向Ｙ１への長さ（歯幅）は同じに設定され、第２歯形成部３２ｂの歯幅は第１及び第３歯形成部３２ａ，３２ｃよりも長く設定されている。
　そして、第２歯形成部３２ｂにおいて、第１及び第３歯形成部３２ａ，３２ｃの各当接面３２１ａ，３２１ｃよりも外方へ突出する部位により変形部３５が形成されている。各変形部３５は、頂部３２２ｂ側に向かうにつれて、第１及び第３歯形成部３２ａ，３２ｃの各当接面３２１ａ，３２１ｃからの突出量が増えていくように形成されている。また、第２歯形成部３２ｂの頂部３２２ｂと第１及び第３歯形成部３２ａ，３２ｃの頂部３２２ａ，３２２ｃとは同一平面上に位置している。
　図５に示すように、変形部３５の当接面３２１ｂはウォーム歯１４ｃの一部に接触している。これにより、ホイール歯３２とウォーム歯１４ｃとの間のバックラッシュが除去された状態になっている。ここで、バックラッシュが除去された状態とは、各ホイール歯３２が隣り合うウォーム歯１４ｃの間でウォームホイール３１の回転方向へ移動することが規制された状態のことをいう。また、このとき、第１及び第３歯形成部３２ａ，３２ｃの各当接面３２１ａ，３２１ｃとウォーム歯１４ｃとの間には隙間が形成されている。また、隣り合うウォーム歯１４ｃの間に位置するウォーム軸１４の外周面１４ｄと、各頂部３２２ａ，３２２ｂ，３２２ｃとの間には隙間が形成されている。
　図６に示すように、ステアリング操作が行われると、コラムシャフト６を介してウォームホイール３１が回転し、ウォーム歯１４ｃに接触している変形部３５の当接面３２１ｂがウォーム歯１４ｃに押し付けられることで弾性変形して徐々に押し潰されていく。そして、ウォームホイール３１の回転トルクが変形部３５を介してウォーム軸１４に少しずつ伝達されていく。このとき、変形部３５の弾性変形により、ウォーム歯１４ｃに対する押し付け力は低減され、ウォーム歯１４ｃとホイール歯３２との間に発生する摩擦抵抗が低減される。
　そして、変形部３５が押し潰されると、第１及び第３歯形成部３２ａ，３２ｃの当接面３２１ａ，３２１ｃがウォーム歯１４ｃに押し付けられる。その後、ステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与するために、モータ１１の駆動によりウォーム軸１４が回転する。すると、ウォーム歯１４ｃが、ホイール歯３２を押圧して、ウォームホイール３１を回転させる。これにより、ステアリング操作を補助するためのアシスト力が操舵系に付与される。
　以上記述したように、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
　（１）ホイール歯３２は、金属製の第１歯形成部３２ａ、ゴム製の第２歯形成部３２ｂ及び金属製の第３歯形成部３２ｃが積層されてなる。そして、第２歯形成部３２ｂにおいて、第１及び第３歯形成部３２ａ，３２ｃの各当接面３２１ａ，３２１ｃよりも外方へ突出した部位により変形部３５が形成されている。よって、操舵開始時において、ウォームホイール３１が回転すると、ホイール歯３２において、変形部３５がウォーム歯１４ｃに押し付けられ、ウォームホイール３１の回転に伴い徐々に押し潰されていく。このため、変形部３５が弾性変形することにより、ウォーム歯１４ｃに対するホイール歯３２の押し付け力が低減され、ウォーム歯１４ｃとホイール歯３２との間に発生する摩擦抵抗が低減される。よって、操舵開始時に生じる引っ掛かり感を低減して良好な操舵フィーリングを実現することができる。
　（２）変形部３５は、ウォーム歯１４ｃとの間のバックラッシュを除去した状態でウォーム歯１４ｃの一部に当接している。よって、ウォームホイール３１が回転し始めると、変形部３５が弾性変形しながらもウォームホイール３１の回転トルクを変形部３５を介してウォーム軸１４に伝達することができる。また、ウォームホイール３１の回転に伴うウォーム歯１４ｃとホイール歯３２との間の歯打ち音を抑制することができる。
　（３）第２歯形成部３２ｂの歯幅は第１及び第３歯形成部３２ａ，３２ｃよりも長く設定されている。このため、第１積層体３１ａ、第２積層体３１ｂ及び第３積層体３１ｃを積層するだけで、第１及び第３歯形成部３２ａ，３２ｃの各当接面３２１ａ，３２１ｃから第２歯形成部３２ｂの一部を突出させて変形部３５を形成することができる。よって、ウォームホイール３１全体を金属製で形成するとともにホイール歯３２に変形部としての板ばね又はゴム部材を別途設ける場合に比べて、変形部３５を簡単に形成することができる。
　なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
　・図７に示す実施形態では、第２歯形成部３２ｂの頂部３２２ｂが、第１及び第３歯形成部３２ａ，３２ｃの頂部３２２ａ，３２２ｃよりも突出している。このため、変形部３５がウォーム歯１４ｃの一部に接触しているとともに、第２歯形成部３２ｂの頂部３２２ｂが、ウォーム軸１４の外周面１４ｄに接触している。この構成において、バックラッシュの除去のために、ウォーム軸１４がウォームホイール３１側に押し付けられたときに、第１及び第３歯形成部３２ａ，３２ｃにおける頂部３２２ａ，３２２ｃがウォーム歯１４ｃに接触するよりも先に第２歯形成部３２ｂの頂部３２２ｂがウォーム歯１４ｃに接触して弾性変形する。この第２歯形成部３２ｂの頂部３２２ｂの弾性変形により、ウォーム軸１４がウォームホイール３１に向けて付勢される勢いを吸収することができ、ウォーム軸１４が第１及び第３歯形成部３２ａ，３２ｃの頂部３２２ａ，３２２ｃに勢い良く衝突することを抑制することができる。
　・上記実施形態において、ウォームホイール３１は、第１積層体３１ａ、第２積層体３１ｂ及び第３積層体３１ｃを積層することで形成されていなくてもよい。この場合、ウォームホイール３１全体を金属又は樹脂で形成するとともに、ホイール歯３２に変形部としての板ばね又はゴム部材をウォーム歯１４ｃへの当接面よりも外方に位置するように別途設けてもよい。
　・上記実施形態において、第２積層体３１ｂは、可撓性樹脂から形成されていてもよい。
　・上記実施形態において、第１積層体３１ａ及び第３積層体３１ｃは、樹脂から形成されていてもよい。
　・上記実施形態において、ウォームホイール３１のホイール歯３２を除く部位を金属又は樹脂で形成するとともに、ホイール歯３２のみを剛体層と弾性層とを積層した構成にしてもよい。
　・上記実施形態において、変形部３５がウォーム歯１４ｃの一部に接触しておらず、変形部３５とウォーム歯１４ｃとの間にバックラッシュが形成されていてもよい。
　・上記実施形態において、変形部３５は、頂部３２２ｂ側に向かうにつれて、第１及び第３歯形成部３２ａ，３２ｃの各当接面３２１ａ，３２１ｃからの突出量が減っていくように形成されていてもよい。
　・上記実施形態において、例えば、第３積層体３１ｃを削除してもよい。また、弾性層としての積層体又は剛体層としての積層体を増やしてもよく、積層体の数は特に限定されるものではない。
　・上記実施形態において、第１積層体３１ａ、第２積層体３１ｂ及び第３積層体３１ｃの厚みがそれぞれ異なっていてもよい。
　・上記実施形態において、第１積層体３１ａ及び第２積層体３１ｂが接着剤により接着されていなくてもよく、第２積層体３１ｂ及び第３積層体３１ｃが接着剤により接着されていなくてもよい。この場合、ウォームホイール３１が回転したとき、第２積層体３１ｂがウォーム歯１４ｃに当接すると、第２積層体３１ｂが第１及び第３積層体３１ａ，３１ｃに対して相対回転する。これによれば、変形部３５の弾性変形に加え、第２積層体３１ｂの相対回転により、ウォーム歯１４ｃに対するホイール歯３２の押し付け力がさらに低減される。
　・上記実施形態において、第１及び第３歯形成部３２ａ，３２ｃは外形が同一形状でなくてもよく、平面視すると、同一な歯列を形成していなくてもよい。この場合であっても、第２歯形成部３２ｂの歯幅は第１及び第３歯形成部３２ａ，３２ｃよりも長く設定されている必要がある。
　・上記実施形態において、アンチ・バックラッシュ・システムを削除してもよい。
　・上記実施形態では、本発明を所謂コラム型のＥＰＳ１に具体化したが、これに限らず、例えばピニオンシャフト８に対してアシスト力を付与する所謂ピニオン型のＥＰＳに適用してもよい。
　次に、上記各実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
　（イ）電動パワーステアリング装置において、前記ウォーム軸は前記ウォームホイールに対して接離する方向に移動可能に設けられた軸受により支承されるとともに、前記軸受は、その外周に嵌装された付勢部材の付勢力により前記ウォームホイールに近接する方向に付勢されている。
　１…電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、３…ステアリングシャフト、１１…モータ、１３…減速機構、１４…ウォーム軸、１４ｃ…歯部としてのウォーム歯、１８…軸受としての第２の転がり軸受、２３…付勢部材としての湾曲板ばね、３１…ウォームホイール、３１ａ…剛体層としての第１積層体、３１ｂ…弾性層としての第２積層体、３１ｃ…剛体層としての第３積層体、３２…歯部としてのホイール歯、３２ａ…剛体部としての第１歯形成部、３２ｂ…歯形成部としての第２歯形成部、３２ｃ…剛体部としての第３歯形成部、３２１ａ，３２１ｂ，３２１ｃ…当接面、３２２ａ，３２２ｂ，３２２ｃ…頂部、３５…変形部。

Claims (4)

  1. 　ウォーム軸とウォームホイールとを噛合してなる減速機構と、
    　前記減速機構を介してステアリングシャフトに駆動連結されるモータと、を備えた電動パワーステアリング装置において、
    　前記ウォームホイールの歯部は、弾性変形可能な変形部、及び該変形部に比べて剛性の高い剛体部を有するとともに、前記変形部は、前記剛体部における前記ウォーム軸の歯部との当接面よりも外方に位置していることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  2. 　請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
    　前記変形部は、前記ウォーム軸の歯部との間のバックラッシュを除去した状態で該歯部に当接していることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  3. 　請求項１又は請求項２に記載の電動パワーステアリング装置において、
    　前記ウォームホイールは、弾性材料製の弾性層と、該弾性層よりも剛性の高い剛体層とを積層して形成され、前記弾性層における歯形成部の歯幅が前記剛体層における歯形成部の歯幅よりも大きく設定されることで、前記弾性層に前記変形部が形成されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  4. 　請求項３に記載の電動パワーステアリング装置において、
    　前記弾性層における歯形成部の頂部が、前記剛体層における歯形成部の頂部よりも突出していることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
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