(57)【要約】【課題】ウォーム軸の円滑な軸方向移動を可能としつつ、長期に亘って異音の発生を抑制することのできるアクチュエータユニット及びこれを備えた車両用操舵装置を提供する。【解決手段】ウォーム軸２４をハウジング３１のウォーム軸収容部３２内においてその軸方向に移動可能に収容し、ウォーム軸２４の他端部２４ｂを回転可能に支持する第２の軸受３８の外周に自己潤滑性を有する筒状の樹脂製部材４９を設けた。そして、ウォーム軸２４の他端部２４ｂを付勢するバネ部材４２は、第２の軸受３８の周方向に間隔を空けて配置される一対の基部７１と、一対の基部７１同士を連結するとともに樹脂製部材４９に接触して弾性変形する湾曲バネ部７２とを備えた。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、前記モータに軸継手を介して傾動可能に連結されるウォーム軸及び該ウォーム軸と噛合するウォームホイールを有するウォーム減速機と、前記ウォーム減速機を収容するハウジングと、前記ウォーム軸における前記モータに連結される一端部と反対側の他端部を前記ウォームホイール側に付勢するバネ部材と、を備えたアクチュエータユニットにおいて、
前記ウォーム軸は、前記ハウジング内に該ウォーム軸の軸方向に移動可能に収容され、
前記他端部を回転可能に支持する軸受の外周には、自己潤滑性を有する樹脂製部材が設けられたものであって、
前記バネ部材は、前記軸受の周方向に間隔を空けて配置される一対の基部と、前記一対の基部同士を連結するとともに前記樹脂製部材に接触して弾性変形する湾曲バネ部とを有することを特徴とするアクチュエータユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のアクチュエータユニットにおいて、
前記バネ部材は、前記ハウジングに係合することにより該バネ部材の回転を規制する回り止め部を有することを特徴とするアクチュエータユニット。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のアクチュエータユニットにより、ステアリング操作を補助するためのアシスト力を発生させることを特徴とする車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータユニット及びこれを備えた車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータの回転をウォーム軸及びウォームホイールを噛合してなるウォーム減速機により減速して出力するアクチュエータユニットがある。こうしたアクチュエータユニットは、例えば車両用操舵装置において運転者のステアリング操作を補助するためのアシスト力を発生させる操舵力補助装置として用いられている。
【０００３】
ところで、上記のようなアクチュエータユニットが設けられた車両用操舵装置では、ウォーム減速機のバックラッシュに起因して、例えば操舵方向の切り替え時に歯打ち音が発生することがある。そこで、この種のアクチュエータユニットには、ウォーム軸の一端をモータ軸に対して傾動可能に連結するとともに、その他端を付勢してウォームホイールに近接するように該ウォーム軸を傾動させることにより、バックラッシュを除去するようにしたものがある（例えば、特許文献１）。この特許文献１では、ウォーム軸を傾動させる部材として、ウォーム軸の他端を回転可能に支持する軸受の外周を囲繞するように湾曲した湾曲板バネが用いられている。
【０００４】
具体的には、図６に示すように、湾曲板バネ９１は、軸受９２の外輪９２ａに接触する円弧状の円弧部９３と、円弧部９３の周方向両端からそれぞれ径方向外側に屈曲する屈曲部９４と、屈曲部９４の先端からそれぞれ周方向に延びるバネ部９５とを備えている。また、ウォーム軸９６が収容されるハウジング９７には、バネ部９５を収容する収容凹部９８が形成されている。そして、湾曲板バネ９１は、バネ部９５が収容凹部９８の底面９８ａに接触して弾性変形することで、軸受９２を介してウォーム軸９６を付勢している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２０３１５４号公報
【特許文献２】特開２０１２−１０１６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記特許文献１の構成では、アシスト力が付与されない微小な範囲で操舵を行う際には、ウォーム軸がモータにより駆動されないため、運転者の操舵により回転するウォームホイールによってウォーム軸を回転させることになる。そのため、運転者は、操舵開始時において、ウォーム軸とウォームホイールとの間に作用する摩擦力（静止摩擦力）を超えるトルクを付与しなければ操舵することができず、これが所謂引っ掛かり感となることで微小操舵時における操舵フィーリングの低下を招く虞がある。
【０００７】
この点を踏まえ、近年では、ハウジング内においてウォーム軸をその軸方向に移動可能に支持した車両用操舵装置が提案されている（例えば、特許文献２）。この車両用操舵装置では、ウォーム軸が軸方向に移動することで、該ウォーム軸を回転させることなくウォームホイールが回転するようになるため、引っ掛かり感を低減することが可能になる。
【０００８】
ここで、ウォーム軸の円滑な軸方向移動を確保するために、その他端を支持する軸受の外周に自己潤滑性を有する筒状の樹脂製部材を設けることが考えられる。しかしながら、上記従来の湾曲板バネ９１において、円弧部９３の周方向端部はバネ部９５が弾性変形する際の支点となっており、バネ部９５で発生した弾性力は、図６において太線矢印で示すように屈曲部９４を介して円弧部９３の周方向端部に集中する。そのため、軸受９２の外周に樹脂製部材を装着すると、該樹脂製部材における円弧部９３の周方向端部に接触する部位が摩耗し易くなる。そして、樹脂製部材の摩耗量が増加すると、バネ部９５の変形量が減少することで十分にウォーム軸を付勢できなくなり、異音が発生する虞があった。
【０００９】
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、ウォーム軸の円滑な軸方向移動を可能としつつ、長期に亘って異音の発生を抑制することのできるアクチュエータユニット及びこれを備えた車両用操舵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、モータと、前記モータに軸継手を介して傾動可能に連結されるウォーム軸及び該ウォーム軸と噛合するウォームホイールを有するウォーム減速機と、前記ウォーム減速機を収容するハウジングと、前記ウォーム軸における前記モータに連結される一端部と反対側の他端部を前記ウォームホイール側に付勢するバネ部材と、を備えたアクチュエータユニットにおいて、前記ウォーム軸は、前記ハウジング内に該ウォーム軸の軸方向に移動可能に収容され、前記他端部を回転可能に支持する軸受の外周には、自己潤滑性を有する樹脂製部材が設けられたものであって、前記バネ部材は、前記軸受の周方向に間隔を空けて配置される一対の基部と、前記一対の基部同士を連結するとともに前記樹脂製部材に接触して弾性変形する湾曲バネ部とを有することを要旨とする。
【００１１】
上記構成によれば、軸受の外周に樹脂製部材が設けられるため、ウォーム軸を円滑に軸方向移動させることができる。また、バネ部材の湾曲バネ部は、樹脂製部材に接触して弾性変形することで、該樹脂製部材に弾性力を直接付与してウォーム軸の他端部を付勢する。そして、湾曲バネ部は、軸受の周方向において間隔を空けて配置された一対の基部間を連結するように形成されており、樹脂製部材の広範囲に亘って接触することが可能になるため、樹脂製部材の一部にバネ部材（湾曲バネ部）の弾性力が集中することを抑制できる。これにより、樹脂製部材が摩耗し難くなり、長期に亘ってバネ部材の弾性力を維持して異音（歯打ち音）の発生を抑制することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のアクチュエータユニットにおいて、前記バネ部材は、前記ハウジングに係合することにより該バネ部材の回転を規制する回り止め部を有することを要旨とする。
【００１３】
上記構成によれば、バネ部材が軸受周りに回転することを規制できるため、安定してウォーム軸の他端部をウォームホイール側に付勢することができる。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のアクチュエータユニットにより、ステアリング操作を補助するためのアシスト力を発生させる車両用操舵装置であることを要旨とする。
【００１４】
上記構成によれば、樹脂製部材によってウォーム軸を円滑に軸方向移動させることができるため、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できるとともに、樹脂製部材が摩耗し難くなるため、長期に亘ってバネ部材の弾性力を維持して異音の発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ウォーム軸の円滑な軸方向移動を可能としつつ、長期に亘って異音の発生を抑制することのできるアクチュエータユニット及びこれを備えた車両用操舵装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一実施形態の車両用操舵装置の概略構成図。
【図２】一実施形態の操舵力補助装置の部分断面図。
【図３】一実施形態のバネ部材近傍の断面図（図２のＡ−Ａ断面図）。
【図４】一実施形態の軸継手の断面図（図２のＢ−Ｂ断面図）。
【図５】別例のバネ部材近傍の断面図。
【図６】従来の湾曲板バネ近傍の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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、車両用操舵装置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、コラム軸８、中間軸９、及びピニオン軸１０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、ラック軸５の両端に連結されたタイロッド１１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１２の舵角、すなわち車両の進行方向が変更される。
【００１８】
また、車両用操舵装置１は、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アクチュエータユニットとしての操舵力補助装置２１を備えている。操舵力補助装置２１は、駆動源となるモータ２２と、モータ２２に連結されたウォーム軸２４及びコラム軸８に連結されたウォームホイール２５を噛合してなるウォーム減速機２６とを備えている。つまり、本実施形態の車両用操舵装置１は、所謂コラムアシスト型の電動パワーステアリング装置として構成されている。そして、車両用操舵装置１は、モータ２２の回転をウォーム減速機２６により減速してコラム軸８に伝達することによって、そのモータトルクをアシスト力として操舵系に付与する構成になっている。
【００１９】
次に、操舵力補助装置の構成について詳細に説明する。
図２に示すように、操舵力補助装置２１は、ウォーム減速機２６を収容するハウジング３１を備えている。ハウジング３１は、ウォーム軸２４が収容されるウォーム軸収容部３２、及び同ウォーム軸収容部３２に連続して形成されるとともにウォームホイール２５が収容されるウォームホイール収容部３３を有している。ウォーム軸収容部３２は、ウォーム軸２４の軸方向（図２における左右方向）に延びる円柱状の空間であり、その一端側（図２における右側）は、モータ２２が固定されるモータ固定孔３４に連通している。また、ウォーム軸収容部３２の他端側（図２における左側）は外部に開口しており、エンドカバー３５によって閉塞されている。
【００２０】
モータ２２は、ハウジング３１に貫設されたコラム軸８（ステアリングシャフト３）の軸方向に対して、そのモータ軸３６の軸方向が直交するようにモータ固定孔３４に固定されている。そして、モータ軸３６に連結されたウォーム軸２４は、その両端がハウジング３１内に設けられた第１及び第２の軸受３７，３８により回転可能に支持されるとともに、ステアリングシャフト３に連結されたウォームホイール２５に噛合されている。これにより、モータ２２の回転は、ウォーム軸２４及びウォームホイール２５により減速されてコラム軸８に伝達されるようになっている。なお、本実施形態では、第１及び第２の軸受３７，３８には、ボール軸受が採用されており、それぞれ外輪３７ａ，３８ａ、内輪３７ｂ，３８ｂ及びこれらの間に介在されるボール３７ｃ，３８ｃにより構成されている。
【００２１】
ここで、本実施形態の操舵力補助装置２１には、ウォーム減速機２６を構成するウォーム軸２４とウォームホイール２５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バックラッシュ調整機構が組み込まれている。すなわち、ウォーム軸２４は、その一端部（図２における右側端部）２４ａが軸継手４１によりモータ軸３６に対して傾動可能に連結されるとともに、その他端部（図２における左側端部）２４ｂがバネ部材４２によりウォームホイール２５に近接する方向（図２における略下方向）に付勢されている。また、ウォーム軸２４は、ウォーム軸収容部３２内においてウォーム軸２４の軸方向に移動可能に収容されている。
【００２２】
詳述すると、ウォーム軸２４の一端部２４ａを支持する第１の軸受３７は、その内部隙間が比較的大きく設定されており、この第１の軸受３７の外周には、その外輪３７ａを径方向内側に押圧する筒状部材４３が嵌合されている。これにより、第１の軸受３７において異音が発生することを抑制しつつ、ウォーム軸２４の一端部２４ａの傾動が許容されている。そして、第１の軸受３７は、筒状部材４３とともに固定部材４４によってウォーム軸収容部３２内に固定されている。また、ウォーム軸２４の一端部２４ａは、歯部（ウォーム）２４ｃの一端側に連続して形成される大径部４５、大径部４５の軸方向一端側に連続して形成される中径部４６、及び中径部４６の軸方向一端側に連続して形成される小径部４７を有している。そして、ウォーム軸２４は、中径部４６が第１の軸受３７の内輪３７ｂに対して隙間嵌めされることにより、第１の軸受３７（ハウジング３１）に対して軸方向移動可能となっている。
【００２３】
一方、ウォーム軸２４の他端部２４ｂを支持する軸受としての第２の軸受３８は、その径方向及び軸方向へ移動可能に設けられている。具体的には、ウォーム軸収容部３２における他端側の開口部４８は、その内径が第２の軸受３８の外径よりも大きく形成されている。そして、第２の軸受３８は、エンドカバー３５との間に間隔を空けて開口部４８内に配置されることで径方向及び軸方向へ移動可能に設けられている。また、図３に示すように、第２の軸受３８の外輪３８ａの外周には、円筒状の樹脂製部材４９が設けられている。樹脂製部材４９には、クラウニング加工が施されており、その軸方向中央部が両端部よりも凸となるように形成されている。なお、本実施形態の樹脂製部材４９は、例えばＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン）やＰＯＭ（ポリアセタール）等の自己潤滑性を有する樹脂材料により構成されている。そして、ウォーム軸２４の他端部２４ｂは、第２の軸受３８の内輪３８ｂに対して圧入されている。これにより、ウォーム軸２４は第２の軸受３８と一体で軸方向移動するようになっている。このようにウォーム軸２４は、第１及び第２の軸受３７，３８によってモータ軸３６に対する傾動及び軸方向移動が許容された状態で回転可能に支持されている。
【００２４】
また、図２に示すように、第１の軸受３７の両端には、ダンパ５１がそれぞれ設けられている。各ダンパ５１は、第１の軸受３７に隣接して配置されるストッパ５２と、ストッパ５２との間に弾性材料からなる弾性体５３を挟み込んで配置されるプレート５４とを備えている。ストッパ５２は、円環状に形成されるとともに、その内周縁がウォーム軸２４の大径部４５及び後述する軸継手４１を構成するフランジボス６２の嵌合部６２ａと軸方向において対向するように形成されている。また、第１の軸受３７の一端側に配置されたストッパ５２と嵌合部６２ａとの間、及び他端側に配置されたストッパ５２と大径部４５との間には隙間がそれぞれ設けられている。また、弾性体５３及びプレート５４は、それぞれ円環状に形成されるとともに、嵌合部６２ａ又は大径部４５の外周に嵌合している。したがって、ウォーム軸２４は、この隙間の範囲で弾性体５３を圧縮することで軸方向移動可能となっており、大径部４５又は嵌合部６２ａがストッパ５２に当接することで軸方向移動が規制されるようになっている。これにより、モータ２２の駆動時等において、ウォーム軸２４が過大に軸方向移動することが防止されている。
【００２５】
次に、軸継手の構成について説明する。
軸継手４１は、一対のフランジボス６１，６２、及びこれらの間に介在された弾性材料からなるラバースプリング６３を備えている。フランジボス６１，６２は、それぞれ略円環状に形成されている。フランジボス６１は、その嵌合部６１ａがモータ軸３６に嵌合することにより該モータ軸３６と一体回転可能に固定され、フランジボス６２は、その嵌合部６２ａがウォーム軸２４の小径部４７に嵌合することにより該ウォーム軸２４と一体回転可能に固定されている。そして、フランジボス６１，６２には、互いに対向する方向に突出する複数の係合爪６１ｂ，６２ｂがそれぞれ形成されている。また、図４に示すように、ラバースプリング６３は、円環状の本体部６３ａと、本体部６３ａからその径方向外側に延出される係合部６３ｂとを有している。そして、フランジボス６１，６２は、係合爪６１ｂ，６２ｂが周方向に交互に配置されるように組み付けられるとともに、ラバースプリング６３は、隣接する係合爪６１ｂ，６２ｂの間に係合部６３ｂが挟持されるように組み付けられている。したがって、軸継手４１は、ラバースプリング６３の弾性変形によりフランジボス６２のフランジボス６１に対する傾動、すなわちウォーム軸２４のモータ軸３６に対する傾動を許容する構成となっている。
【００２６】
次に、バネ部材の構成について詳細に説明する。
図３に示すように、バネ部材４２は、第２の軸受３８の周方向に間隔を空けて配置される一対の基部７１と、一対の基部７１同士を連結するとともに樹脂製部材４９に接触して弾性変形する湾曲バネ部７２とを有している。具体的には、基部７１同士は、第２の軸受３８の周方向に略１８０度の間隔を空けて配置されている。各基部７１は、ウォームホイール２５と反対側の端部（図３における上端部）が折り曲げられた板状に形成されており、その角部７１ａがウォーム軸収容部３２の開口部４８の内周面に当接している。また、湾曲バネ部７２は、基部７１のウォームホイール２５側の端部を連結するとともに、ウォームホイール２５と反対側に凸となる円弧状に形成されている。なお、湾曲バネ部７２のなす円弧は、樹脂製部材４９と略等しい曲率に設定されており、湾曲バネ部７２は、略全体が樹脂製部材４９の外周に接触するようになっている。そして、湾曲バネ部７２は、樹脂製部材４９に接触し、基部７１を支点として弾性変形することにより、該樹脂製部材４９に弾性力を直接付与してウォーム軸２４の他端部２４ｂをウォームホイール２５側に付勢している。
【００２７】
また、バネ部材４２は、各基部７１のウォームホイール２５と反対側の端部から湾曲バネ部７２に沿って延びる円弧状の延出部７３と、各延出部７３の先端から径方向外側に突出する略Ｌ字状の突起部７４とを有している。一方、開口部４８の内周面には、突起部７４が収容される収容凹部７５が形成されている。そして、バネ部材４２は、突起部７４が収容凹部７５の側面７５ａに係合することにより、第２の軸受３８周りに回転することが規制されている。つまり、本実施形態では、突起部７４が回り止め部として機能する。なお、突起部７４は、収容凹部７５の底面７５ｂに当接することにより、湾曲バネ部７２がウォーム軸２４の他端部２４ｂを付勢する際に生じる反力を受けている。
【００２８】
次に、本実施形態の車両用操舵装置（操舵力補助装置）の作用について説明する。
ウォーム軸２４は、その他端部２４ｂがバネ部材４２によって付勢されることで傾動する。これにより、ウォーム軸２４がウォームホイール２５に近接し、バックラッシュが除去される。また、アシスト力が付与されない微小な範囲（不感帯）で操舵を行う際には、ウォーム軸２４が軸方向移動することで、ウォームホイール２５の歯部２５ａとウォーム軸２４の歯部２４ｃとが摺動することなく、ウォームホイール２５が回転する。これにより、操舵開始時において、引っ掛かり感が低減される。
【００２９】
以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）バネ部材４２の湾曲バネ部７２は、樹脂製部材４９に接触して弾性変形するように形成されるため、樹脂製部材４９に弾性力を直接付与して他端部２４ｂを付勢する。そして、湾曲バネ部７２は、第２の軸受３８の周方向に略１８０度の間隔を空けて配置される一対の基部７１同士を連結するとともにその略全体が樹脂製部材４９の外周に接触する円弧状に形成されているため、樹脂製部材４９の一部にバネ部材４２（湾曲バネ部７２）の弾性力が集中することが抑制される。そのため、樹脂製部材４９が摩耗し難くなり、長期に亘ってバネ部材４２の弾性力を維持して異音（歯打ち音）の発生を抑制することができる。また、第２の軸受３８の外輪３８ａの外周に樹脂製部材４９が設けられているため、この樹脂製部材４９とバネ部材４２との間の摩擦が低減され、ウォーム軸２４が円滑に軸方向移動可能となる。これにより、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できる。
【００３０】
（２）バネ部材４２に、ウォーム軸収容部３２の開口部４８の内周面に形成された収容凹部７５に係合することで、バネ部材４２が第２の軸受３８周りに回転することを規制する突起部７４を形成したため、安定してウォーム軸２４の他端部２４ｂをウォームホイール２５側に付勢することができる。
【００３１】
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。
・上記実施形態において、突起部７４にウォーム軸２４を付勢するバネとしての機能を持たせてもよい。
【００３２】
・上記実施形態では、バネ部材４２に回り止め部として機能する突起部７４を設けたが、これに限らず、例えば図５に示すように、開口部４８の内周面に基部７１の角部７１ａが嵌合する凹部８１を形成し、角部７１ａによってバネ部材４２の回転を規制してもよい。つまり、この場合には、基部７１が回り止め部として機能する。また、上記実施形態において、バネ部材４２に回り止め部を設けなくてもよい。
【００３３】
・上記実施形態では、第１の軸受３７をハウジング３１に固定したが、これに限らず、第１の軸受３７をハウジング３１に対してウォーム軸２４の軸方向に移動可能に設け、ウォーム軸２４の一端部２４ａと一体で移動するようにしてもよい。
【００３４】
・上記実施形態では、本発明のアクチュエータユニットを車両用操舵装置に搭載されてアシスト力を発生させる操舵力補助装置に適用したが、これに限らず、他の用途に用いられる駆動源に適用してもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１…車両用操舵装置、２１…操舵力補助装置、２２…モータ、２４…ウォーム軸、２４ａ…一端部、２４ｂ…他端部、２５…ウォームホイール、２６…ウォーム減速機、３１…ハウジング、３２…ウォーム軸収容部、３６…モータ軸、３７…第１の軸受、３８…第２の軸受、４１…軸継手、４２…バネ部材、４９…樹脂製部材、５１…ダンパ、７１…基部、７２…湾曲バネ部、７３…延出部、７４…突起部、７５…収容凹部、８１…凹部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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