(57)【要約】【課題】バックラッシュ調整を可能にしながら、ウォームと出力軸とを結ぶ動力伝達機構にガタが発生するのを防ぐウォーム減速機を提供する。【解決手段】ウォーム減速機は一定の心間距離を保ってかみ合うウォーム１およびウォームホイール２と、ウォーム１の一端と動力伝達機構を介して結ばれた電動モータ７と、ウォーム１の両端をそれぞれ支承する第１軸受４および第２軸受５と、ウォーム１の第２軸受側端部をウォームホイール２寄りに偏倚させる予圧機構１１とを備える。動力伝達機構は揺動式継手１０で構成される。これは出力軸９に一体に設けられる、横断面多角形の係合部を有する揺動軸１２と、ウォーム１の一端に揺動軸１２の係合部を受け入れ可能に形成されるソケット１３とを備える。【選択図】図１
2006290148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定の心間距離を保ってかみ合うウォームおよびウォームホイールと、前記ウォームの一端と動力伝達機構を介して結ばれた電動モータと、前記ウォームの両端をそれぞれ支承する第１軸受および第２軸受と、前記ウォームの第２軸受側端部を前記ウォームホイール寄りに偏倚させる予圧機構とを備えるウォーム減速機において、前記動力伝達機構が揺動式継手で構成されることを特徴とするウォーム減速機。
【請求項２】
前記揺動式継手が前記電動モータの出力軸に一体に設けられ、横断面多角形の係合部を有する揺動軸と、前記ウォームの軸端にあって前記揺動軸の係合部を受け入れ可能に形成されるソケットとからなることを特徴とする請求項１記載のウォーム減速機。
【請求項３】
前記揺動式継手が前記ウォームの軸端に一体に設けられ、横断面多角形の係合部を有する揺動軸と、前記電動モータの軸端にあって前記揺動軸の係合部を受け入れ可能に形成されるソケットとからなることを特徴とする請求項1記載のウォーム減速機。
【請求項４】
請求項１記載のウォーム減速機が前記ウォームホイールとステアリングシャフトに連結する出力シャフトと共に回転駆動されるように装着される電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバックラッシュ調整を可能にしながら、ウォームと電動モータの出力軸とを結ぶ動力伝達部に摩耗が生じるのを防ぐのに好適なウォーム減速機に関する。また、本発明は操舵ホイールに舵角を与える際に操舵補助力を付与する電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウォーム減速機は様々な機械装置において大きな速比が必要な動力伝達に多用される減速機構で、減速率に応じてトルクの増大を図り、また、被駆動軸の速度を操作目的に適した速度に落とすことができる。このウォーム減速機ではギヤかみ合いを円滑にする、幾分かの遊び、いわゆる、バックラッシュが必要であるが、バックラッシュが許容される範囲から外れてしまうとき、減速機に様々な不具合をもたらす。このため、ウォームおよびウォームホイールの製作時の公差を小さくする、あるいは減速機組み立て時のウォームとウォームホイールとの心間距離誤差等を少なくするなどの設計、製造段階の配慮が重要となる。
【０００３】
一方、ウォーム減速機が長時間供用されたとき、ウォームとウォームホイールには不可避的に歯の摩耗が生じることで、ウォーム減速機にバックラッシュを調整する手段を付設することが行われる。ウォーム減速機に付設するこのような手段の一例は特開２０００−０４３７３９号公報（特許文献１）に記載されたものがある。
【０００４】
図５に示すように、ウォーム減速機は一定の心間距離を保ってかみ合うウォーム５１とウォームホイール５２とを有する。ウォーム５１は電動モータ５３の出力軸５４と結ばれ、両端に配置される軸受５５、５６によって回転自在に支承される。ギヤハウジング５７内にはバックラッシュ調整に伴う軸受５６の変位を可能にするために凹部５８が形成される。
【０００５】
バックラッシュの調整はロックナット５９を弛め、さらにねじ６０を弛める。このとき、拘束されていた軸受５６が変位可能となり、付勢されたスプリング６１によって軸受５６が凹部５８内に僅かに移動し、ウォーム５１がウォームホイール５２により近づき、双方の歯の間隔が詰められ、バックラッシュを小さくすることができる。スプリング６１の張力を調整するためにギヤハウジング５７のねじ孔と螺合する調整用ねじ６２が設けられる。
【特許文献１】特開２０００−０４３７３９号公報、（第４頁、図１および図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の調整手段は大きなバックラッシュが生じたとき、これを望ましい値に調整するのに有効である。しかしながら、バックラッシュ調整に伴ってウォーム５１の軸心は一端のみがウォームホイール５２寄りに偏倚したまま、出力軸５４との間に幾分傾きが生じることになる。たとえば、図６に示すように、ウォーム５１と出力軸５４とがほぼ同一軸上にあり、バックラッシュが所望の値に保たれていれば、さしたる不具合も生じない。しかし、バックラッシュ調整でウォーム５１がウォームホイール５２寄りに偏倚したとき、図に誇張して仮想線で示すように、ウォーム５１が出力軸５４に対して角度の付いた位置へと移動する。
【０００７】
このとき、ウォーム５１軸心と出力軸５４軸心との間に狂いが生じるためにモーメントが働く伝達機構、特にセレーション歯６３に摩耗が発生する。このセレーション歯の摩耗は時間の経過と共に著しく進むことで、伝達機構にガタが発生する。このガタの発生によって伝達機構のすべりは過大になり、伝達効率が大きく低下する。また、ガタの発生でセレーション歯同士が接触するときの音も大きくなる。
【０００８】
本発明の目的はバックラッシュ調整を可能にしながら、ウォームと出力軸とを結ぶ動力伝達機構にガタが発生するのを防ぐようにしたウォーム減速機および電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のウォーム減速機は一定の心間距離を保ってかみ合うウォームおよびウォームホイールと、ウォームの一端と動力伝達機構を介して結ばれた電動モータと、ウォームの両端をそれぞれ支承する第１軸受および第２軸受と、ウォームの第２軸受側端部をウォームホイール寄りに偏倚させる予圧機構とを備えるウォーム減速機において、動力伝達機構が揺動式継手で構成されることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明のウォーム減速機においてはウォームと出力軸と結ぶ動力伝達機構が揺動式継手で構成される。バックラッシュ調整においてウォームがウォームホイール寄りに偏倚するとき、モータ軸を含む平面内でウォームが揺動式継手の係合部を中心として回動する。
【００１１】
このとき、継手軸方向に凸曲面に形成している係合部により回動するウォームは運動を妨げられず、自由に変位することができる。このような揺動式継手ではセレーション伝達機構のようなセレーション歯のかみ合いがなく、歯面の異常摩耗に起因するガタが発生するのを回避することが可能で、伝達効率が低下するのを抑えることができる。また、ガタの発生に伴って過大な音が発生するのを防止することができる。
【００１２】
さらに、本発明に係る電動パワーステアリング装置はウォーム減速機がウォームホイールとステアリングシャフトに連結する出力シャフトと共に回転駆動されるように装着されるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明によるウォーム減速機の一実施の形態について図面を参照して説明する。図１において、本実施の形態のウォーム減速機は一定の心間距離を保ってかみ合う、ねじ状に刻設された歯１ａを有するウォーム１と、円周上に刻設された歯２ａを有するウォームホイール２とを備える。このウォーム１とウォームホイール２とは共にハウジング３内に収容されている。ウォーム１の両端はハウジング３に設けられた第１軸受４と第２軸受５とによって支承され、ウォームホイール２はハウジング３を貫く、図示しない軸受に支承された被駆動軸６に固着されている。
【００１４】
さらに、減速機はウォーム１を回転駆動する電動モータ７を有する。この電動モータ７はウォーム１と同軸上に配置され、ハウジング３の側面の開口８に取り付けられる。電動モータ７は開口８を通してハウジング３内に延びる出力軸９を有し、ウォーム１がこの出力軸９と後記の動力伝達機構によって結ばれる。
【００１５】
また、減速機にはウォーム１と電動モータ７の出力軸９とを結ぶように動力伝達機構が設けられる。本実施の形態の動力伝達機構は後に詳述される揺動式継手１０で構成される。さらに、第２軸受５に合わせてバックラッシュを調整するための予圧機構１１が設けられる。
【００１６】
揺動式継手１０は電動モータ7の出力軸９の先端に一体に形成される揺動軸１２と、ウォーム１の一方の軸端に設けられるソケット１３とを備える。この揺動軸１２は、図２（ａ）に示すように、一端に係合部１４を備える。この係合部１４は外面全体が軸方向に凸曲面をなすように形成されており、この結果、揺動軸１２はウォーム軸心ｃに対して自由に傾くことができる。さらに、揺動軸１２の係合部１４は、図２（ｂ）に示すように、横断面でみたとき、六角形に形成される。係合部１４は寸法が最大となる中央部から端にかけて角形を保ちつつ、先細に形成される。
【００１７】
図２（ｃ）に示すように、ソケット１３にはこの係合部１４に倣って同じ六角形の孔１５が穿設される。ソケット１３の孔１５に係合部１４が係合したとき、両者の間には挿入のための若干の隙間があるのみで、すべりを伴わないで電動モータ７から出力軸９を介して与えられる動力をウォーム１に伝達することが可能である。
【００１８】
揺動軸１２の係合部１４の表面には二硫化モリブデン、グラファイトなどを添加した耐摩耗性樹脂材料をコーティングしている。また、ソケット１３の孔１５の表面も同様に耐摩耗性樹脂材料を用いてコーティングしている。
【００１９】
さらに、第１軸受４の軸受内輪を挟むように一対の弾性リング１６、１７が装着される。この弾性リング１６、１７はバックラッシュ調整でウォーム１の傾きに応じて変形できるように、たとえばゴムなどの弾性材料で作られる。弾性リング１６はウォーム１と一体の座１８によって保持され、弾性リング１７はウォーム１の軸端に刻設したねじと螺合する抜け止め１９によって保持される。この一対の弾性リング１６、１７をウォーム１に組み込む場合、望ましくは、ウォーム１と第１軸受４とはすきま嵌めで嵌合させる。
【００２０】
一方、本実施の形態では第２軸受５に合わせてバックラッシュを調整する予圧機構１１が設けられる。図３に示すように、ハウジング３に第２軸受５に合わせて軸受外輪幅よりも大きい溝幅を有する凹部２０が形成される。この凹部２０には第２軸受５の軸受外輪に当接するスプリング２１が設けられる。また、ハウジング３には凹部２０と反対側に軸受外輪幅よりも幾分小さい直径のねじ孔２２が刻設される。このねじ孔２２には第２軸受５をウォームホイール２側に付勢するスプリング２３が装着される。このスプリング２３の張力を調節するためにねじ孔２２に調整用ねじ２４が設けられる。
【００２１】
上記の予圧機構１１を用いるバックラッシュ調整はねじ孔２２と螺合する調整用ねじ２４の位置を変えて行う。調整用ねじ２４を右に回したとき、それと接するスプリング２３の張力が増大し、それによって第２軸受５が凹部２０内に僅かに変位する。このとき、ウォーム１はウォームホイール２寄りに偏倚し、双方の歯１ａ、２ａの間隔が詰まり、バックラッシュを小さくすることができる。
【００２２】
上記構成からなるウォーム減速機においてはバックラッシュ調整時に第２軸受５を付勢するスプリング２３の張力をさらに大きくしたとき、ウォーム１がよりウォームホイール２に近づくことで、双方の歯１ａ、２ａの間隔が詰まり、バックラッシュを小さくすることが可能になる。
【００２３】
バックラッシュ調整でウォーム１がウォームホイール２寄りに偏るとき、モータ軸を含む平面内でウォーム１が揺動軸１２の係合部１４を中心として回動する。このとき、軸方向に凸曲面に形成している係合部１４により回動するウォーム１は運動を妨げられず、自由に変位するができる。このような揺動式継手においては、ウォーム軸心が傾いた状態でも動力伝達機構において、たとえばセレーション歯の異常なかみ合いが起こらず、それによって生じる歯面の異常摩耗が発生しない。したがって、動力伝達機構にガタが発生しないので、伝達効率が低下するのを抑制することができる。さらに、ガタが発生しないことから、過大な音が発生するのを防止することができる。
【００２４】
また、揺動軸１２の係合部１４とソケット１３の孔１５とは樹脂同士の接触であるので、両者が触れ合うときに音が大きくなるのを防止することができる。
【００２５】
さらに、このウォーム１の回動中、第１軸受４の両側に設けられた弾性リング１６、１７がウォーム１の傾きに追従してそれぞれたわみ、ウォーム１の回動を少しも妨げない。
【００２６】
一方、本実施の形態によれば、弾性リング１６、１７によって挟まれた第１軸受４の傾きはウォーム１の傾きよりも小さくなり、セレーション伝達機構によるものと比べて内輪および外輪の相対傾き角が小さくなるので、軸受損失を軽減することができる。
【００２７】
このように本実施の形態によれば、ウォーム減速機でバックラッシュが大きくなるときも、ウォーム１とウォームホイール２とのバックラッシュ調整を可能にしながら、ウォーム１と出力軸９を結ぶ動力伝達機構に異常摩耗に起因するガタが発生するのを防ぐことができる。
【００２８】
なお、本実施の形態では電動モータ７の出力軸９に揺動軸１２、ウォーム1の軸端にソケット１３をそれぞれ形成したものを説明したが、ウォーム1の軸端に揺動軸を一体に形成し、この揺動軸に六角形の係合部を設けると共に、電動モータ７の軸端に揺動軸の係合部を収容するソケットを形成するようにしてもよい。
【００２９】
また、本実施の形態では六角形の係合部１４と孔１５とが係合するものを説明したが、この係合部はこれ以外の多角形によって形成してもよい。
【００３０】
本発明のウォーム減速機を電動パワーステアリング装置に適用した実施の形態について説明する。図4において、コラムアシスト式電動パワーステアリング装置では電動モータのトルクがウォームからウォームホイールへと伝わって増大され、出力シャフトへと伝達される。ステアリングコラム２６内にはステアリングシャフト２７が回転自在に設けられる。ステアリングシャフト２７は図示しない入力シャフトを介して出力シャフト２８と連結される。本発明のウォーム減速機のウォームホイール２はこの出力シャフト２８に固着される。
【００３１】
電動パワーステアリング装置ではウォーム減速機のウォーム１とウォームホイール２とで歯の摩耗が進んだとき、バックラッシュが大きくなってラトル音（歯打ち音）が発生し、これが車室内に伝播することがある。
【００３２】
このような大きいバックラッシュが生じた場合、ウォーム減速機に付設した予圧機構１１が作用してバックラッシュが小さくなり、ラトル音の発生を抑制することが可能であるが、このとき、同時にウォーム１が出力軸９に対して傾く。本実施の形態では、上述のように、ウォーム１がウォームホイール２寄りに偏るとき、モータ軸を含む平面内でウォーム１が係合部１４を中心として回動する。揺動式継手を組み込む本実施の形態の電動パワーステアリング装置においてはセレーション伝達機構のようなセレーション歯の異常なかみ合いが起こらず、歯面の異常摩耗が発生しない。したがって、動力伝達機構にガタが発生しないので、伝達効率が低下するのを抑制することできる。
【００３３】
本実施の形態によれば、電動パワーステアリング装置のウォーム減速機でウォーム１とウォームホイール２とのバックラッシュ調整を可能にしながら、ウォーム１と出力軸９とを結ぶ動力伝達機構に異常摩耗に起因するガタが発生するのを防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明のウォーム減速機はバックラッシュを調整する手段を備えるウォーム減速機においてウォームと電動モータの出力軸とを結ぶ動力伝達機構に過大な摩耗が生じてガタが大きくなるのを防ぐのに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明によるウォーム減速機の一実施の形態を示す断面図である。
【図２】図１に示される揺動式継手の詳細を示すもので、（ａ）は揺動式継手の縦断面図、（ｂ）は揺動軸の係合部の横断面図、（ｃ）はソケットの正面図である。
【図３】図１に示される予圧機構の断面図である。
【図４】本発明に係る電動パワーステアリング装置の一実施の形態を示す斜視図である。
【図５】従来のウォーム減速機の一例を示す断面図である。
【図６】ウォーム減速機のバックラッシュの調整で出力軸に対してウォームが傾く様子を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…  ウォーム
２…  ウォームホイール
４…  第１軸受
５…  第２軸受
７…  電動モータ
９…  出力軸
１０…  揺動式継手
１１…  予圧機構
１２…  揺動軸
１３…  ソケット
１４…  係合部
２０、２３…  スプリング
【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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