(57)【要約】【課題】  ウォームホイールからの反力に基づきウォーム軸に軸方向の荷重が加わるのにも拘らず、小型な構造でも、耐久性の確保を図る。【解決手段】  ウォーム軸に軸方向に加わる荷重を受ける為の玉軸受として、単列深溝型のラジアル玉軸受３１を使用する。このラジアル玉軸受３１を構成する各玉３６、３６の直径をＤa とし、内輪軌道３４の溝深さをＨi とし、外輪軌道３２の溝深さをＨo とした場合に、０．３４Ｄa ≦（Ｈi ＋Ｈo ）≦０．５０Ｄa で、且つ、Ｈi ≧Ｈo とする。【選択図】  図３
2005282666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータの出力をウォーム減速機を介して被駆動軸に伝達するウォーム減速機付駆動装置であって、このウォーム減速機を構成するウォーム軸をハウジングに対し玉軸受により回転自在に支持しており、この玉軸受は、外周面に断面円弧形の内輪軌道を形成した内輪と、内周面に断面円弧形の外輪軌道を形成した外輪と、これら内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の玉とを備えたものであり、これら各玉の直径をＤa とし、上記内輪軌道の底部からこの内輪軌道の縁部までの径方向距離であるこの内輪軌道の溝深さをＨi とし、同じく外輪軌道の底部からこの外輪軌道の縁部までの径方向距離であるこの外輪軌道の溝深さをＨo とした場合に、０．３４Ｄa ≦（Ｈi ＋Ｈo ）≦０．５０Ｄa で、且つ、Ｈi ≧Ｈo であるウォーム減速機付駆動装置。
【請求項２】
自動車の電動式パワーステアリング装置に組み込んで、ステアリングシャフトに操舵力の方向及び大きさに応じた補助動力を付与する為に使用する、請求項１に記載したウォーム減速機付駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明に係るウォーム減速機付駆動装置は、例えば、自動車の操舵装置に組み込み、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の軽減を図る電動式パワーステアリング装置に組み込んで、ステアリングシャフトに補助動力を付与する為に利用する。又、この発明に係るウォーム減速機付駆動装置は、例えば、自動車のパワーウィンドー装置に組み込んで窓ガラスを電動で開閉したり、同じく電動シートに組み込んでこの電動シートを電動で所望の状態に調節する為に利用する。
【背景技術】
【０００２】
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に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の軽減を図る為の装置として、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。図１０は、この様な電動式パワーステアリング装置の、従来から知られている基本構成の１例を略示している。
【０００３】
ステアリングホイール１の操作に基づいて回転するステアリングシャフト２の中間部には、このステアリングホイール１からこのステアリングシャフト２に加えられるトルクの方向と大きさとを検出するトルクセンサ３と、減速機４とを設けている。この減速機４の出力側は上記ステアリングシャフト２の中間部に結合し、同じく入力側は電動モータ５の回転軸に結合している。又、上記トルクセンサ３の検出信号は、車速を表す信号と共に、上記電動モータ５への通電を制御する為の制御器６に入力している。又、上記減速機４として従来から、大きなリード角を有し、動力の伝達方向に関して可逆性を有するウォーム減速機を、一般的に使用している。即ち、回転力受取部材であるウォームホイールを上記ステアリングシャフト２の中間部に固定すると共に、回転力付与部材であり上記電動モータ５の回転軸に結合固定したウォーム軸のウォームを、上記ウォームホイールと噛合させている。
【０００４】
操舵輪１４に舵角を付与する為、上記ステアリングホイール１を操作し、上記ステアリングシャフト２が回転すると、上記トルクセンサ３がこのステアリングシャフト２の回転方向とトルクとを検出し、その検出値を表す信号を上記制御器６に送る。するとこの制御器６は、上記電動モータ５に通電して、上記減速機４を介して上記ステアリングシャフト２を、上記ステアリングホイール１に基づく回転方向と同方向に回転させる。この結果、上記ステアリングシャフト２の先端部（図１０の下端部）は、上記ステアリングホイール１から付与された力に基づくトルクよりも大きなトルクで回転する。
【０００５】
この様なステアリングシャフト２の先端部の回転は、自在継手７、７及び中間シャフト８を介してステアリングギヤ９の入力軸１０に伝達される。この入力軸１０は、上記ステアリングギヤ９を構成するピニオン１１を回転させ、ラック１２を介してタイロッド１３を押し引きし、操舵輪１４に所望の舵角を付与する。上述した説明から明らかな通り、上記ステアリングシャフト２の先端部から自在継手７を介して中間シャフト８に伝達されるトルクは、上記ステアリングホイール１から上記ステアリングシャフト２の基端部（図１０の上端部）に加えられるトルクよりも、上記電動モータ５から減速機４を介して加えられる補助動力分だけ大きい。従って、上記操舵輪１４に舵角を付与する為に運転者が上記ステアリングホイール１を操作する為に要する力は、上記補助動力分だけ小さくて済む様になる。
【０００６】
上述の様に、従来から使用されている電動式パワーステアリング装置の場合、電動モータ５とステアリングシャフト２との間に設ける減速機４として、ウォーム減速機を一般的に使用している。そして、この電動モータ５と、ウォーム減速機とにより、ウォーム減速機付駆動装置を構成している。図１１は、この様なウォーム減速機付駆動装置の従来構造の１例を示している。このウォーム減速機付駆動装置１５は、電動モータ５の出力軸１６とウォーム減速機１７を構成するウォーム軸１８とを、これら両軸１６、１８の端部同士をスプライン係合させて成るスプライン係合部１９により連結している。上記電動モータ５の出力は、上記ウォーム減速機１７を構成するウォーム軸１８及びウォームホイール２０を介して、このウォームホイール２０を固定した被駆動軸である、ステアリングシャフト２に伝達する。
【０００７】
この様なウォーム減速機付駆動装置１５の場合、ウォーム減速機１７を構成するウォームホイール２０の歯面とウォーム軸１８のウォーム２１の歯面とが、これらウォームホイール２０とウォーム軸１８との中心軸に対し捻じれていると共に、これら歯面に圧力角が存在する。この為、上記電動モータ５の出力を上記ウォーム減速機１７を介してステアリングシャフト２に伝達する場合に、上記ウォームホイール２０からの反力が、上記ウォーム軸１８及びウォームホイール２０の双方の中心軸に対し傾斜した方向に作用する。この反力は、このウォーム軸１８の軸方向及び径方向に向いた分力を有する。この様な分力のうち、このウォーム軸１８の軸方向に作用する分力の作用方向は、上記ウォームホイール２０の回転が正転、逆転で反転する事に伴い逆方向に変化する。
【０００８】
一方、図１１に示す従来構造の場合、上記ウォーム軸１８の両端部を、ギヤハウジング２２に設けた凹孔２３と通孔２４との内側に、それぞれラジアル滑り軸受２５と複列玉軸受２６とにより回転自在に支持している。このうちのラジアル滑り軸受２５は、上記ウォーム軸１８の半径方向に加わる荷重を受ける。これに対して、上記複列玉軸受２６は、このウォーム軸１８の半径方向に加わる荷重と、上記ウォームホイール２０の回転方向の変化によりその方向が逆になる、このウォーム軸１８の軸方向に加わる荷重とを受ける。図示の例の場合、上記複列玉軸受２６は、それぞれがラジアル玉軸受若しくはアンギュラ玉軸受である、１対の玉軸受２７、２７を、軸方向に重ね合わせて成る。
【０００９】
但し、この様に、上記ウォーム軸１８の軸方向に加わる荷重を受けるべく上記複列玉軸受２６を設けている為、このウォーム軸１８の軸方向長さが大きくなり、ウォーム減速機付駆動装置１５が大型化する事が避けられない。このウォーム減速機付駆動装置１５を配置する為のエンジンルーム内の空間や車室内の運転席回りの空間は狭い為、このウォーム減速機付駆動装置１５が広い空間を占める場合には、他の部品の配置（レイアウト）の自由度が悪化してしまう。これに対して、上記ウォーム軸１８の軸方向に加わる荷重を支承する為に一般的な単列の玉軸受を使用すれば、このウォーム軸１８の全長を小さくでき、ウォーム減速機付駆動装置１５の小型化を図り易くはなる。但し、この様に一般的な単列の玉軸受を使用した場合には、軸受寿命が低下し易くなる。即ち、前述した様にウォームホイール２０からの反力に基づき、ウォーム軸１８には軸方向と半径方向との荷重が加わる。又、このウォーム軸１８の軸方向に加わる荷重は、一般的に、このウォーム軸１８の半径方向に加わる荷重よりも大きい。そして、このウォーム軸１８の軸方向に作用する荷重を受ける為に一般的な単列の玉軸受を使用した場合には、玉の転動面と内輪軌道及び外輪軌道との転がり接触部の接触楕円が、これら各軌道の幅方向端縁部分に達する、所謂玉の乗り上げが生じ易くなる。この様に、玉の乗り上げが生じた場合には、上記各玉の転動面や上記内輪軌道及び外輪軌道にエッジロードに基づく過大面圧が加わる（局部的に応力が集中する）為、これら転動面や各軌道に早期に圧痕等の損傷が生じて、軸受寿命が低下する原因となる。そして、この軸受寿命の低下は、ウォーム減速機付駆動装置１５の耐久性が低下する原因となる。
【００１０】
特に、ウォーム減速機付駆動装置１５を、電動式パワーステアリング装置に組み込んでステアリングシャフトに補助動力を付与する為に使用する場合には、電動モータ５の出力がかなり大きくなる。この為、上記ウォームホイール２０からの反力に基づき上記ウォーム軸１８に加わる軸方向の荷重も大きくなり、このウォーム軸１８を支持する玉軸受に上記乗り上げが生じ易くなる。この場合には、この玉軸受の軸受寿命がより低下し易くなり、ウォーム減速機付駆動装置１５の耐久性がより低下し易くなる。
【００１１】
これに対して、上記乗り上げを防止する為に、上記内輪軌道及び外輪軌道の断面の曲率半径を大きくしたり、玉軸受のラジアル内部隙間を小さくする事も考えられる。即ち、これら各軌道の断面の曲率半径を大きくすれば、転がり接触部の接触楕円と上記内輪軌道及び外輪軌道の端縁との距離を確保できる。又、玉軸受のラジアル内部隙間を小さくすれば、上記各玉が上記内輪軌道及び外輪軌道の端縁側に変位しにくくなって、上記乗り上げを防止できる。但し、この様に、内輪軌道及び外輪軌道の断面の曲率半径を大きくしたり、ラジアル内部隙間を小さくする事により、耐乗り上げ性を確保する場合には、ウォーム軸１８に軸方向の荷重が作用しない、電動モータ５を停止した状態でも、上記各玉の転動面と内輪軌道及び外輪軌道との転がり接触部の接触面圧が大きくなる。この為、これら各玉の転動面や内輪軌道及び外輪軌道の転がり疲れ寿命が低下し易くなり、ウォーム減速機付駆動装置１５の耐久性が低下し易くなる。又、この場合には、接触圧が所定値以上となる事により、圧痕がより生じ易くなると言った問題もある。
尚、本発明に関連する先行技術文献として、特許文献１〜３がある。
【００１２】
【特許文献１】特開２０００−４３７３９号公報
【特許文献２】特表２００２−５１８２４２号公報
【特許文献３】特開２００３−２３９９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明のウォーム減速機付駆動装置は、上述の様な事情に鑑みて、ウォームホイールからの反力に基づきウォーム軸に軸方向の荷重が加わるのにも拘らず、小型な構造でも、耐久性を十分に確保すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のウォーム減速機付駆動装置は、前述した従来から知られているウォーム減速機付駆動装置と同様に、電動モータの出力をウォーム減速機を介して被駆動軸に伝達する。  特に、本発明のウォーム減速機付駆動装置に於いては、このウォーム減速機を構成するウォーム軸をハウジングに対し玉軸受により回転自在に支持している。又、この玉軸受は、外周面に断面円弧形の内輪軌道を形成した内輪と、内周面に断面円弧形の外輪軌道を形成した外輪と、これら内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の玉とを備えたものである。そして、これら各玉の直径をＤa とし、上記内輪軌道の底部からこの内輪軌道の縁部までの径方向距離であるこの内輪軌道の溝深さをＨi とし、同じく外輪軌道の底部からこの外輪軌道の縁部までの径方向距離であるこの外輪軌道の溝深さをＨo とした場合に、０．３４Ｄa ≦（Ｈi ＋Ｈo ）≦０．５０Ｄa で、且つ、Ｈi ≧Ｈo （好ましくはＨi ＞Ｈo ）である。
【発明の効果】
【００１５】
上述の様な本発明のウォーム減速機付駆動装置によれば、使用時にウォームホイールからの反力に基づきウォーム軸に軸方向の荷重が加わるのにも拘らず、小型な構造でも、耐久性を十分に確保できる。即ち、本発明の場合には、ウォーム軸に軸方向に加わる荷重を受ける為に、単列の玉軸受を１個のみ設けた場合でも、玉の耐乗り上げ性（玉の乗り上げにくさ）を確保し、軸受寿命を十分に確保できる。即ち、内輪軌道の溝深さＨi と外輪軌道６の溝深さＨo との和（Ｈi ＋Ｈo ）を、従来は各玉の直径Ｄa の０．２５〜０．３０倍｛０．２５Ｄa ≦（Ｈi ＋Ｈo ）≦０．３０Ｄa ｝程度としていたの対し、本発明の場合には、上記各玉の直径Ｄa の０．３４〜０．５０倍｛０．３４Ｄa ≦（Ｈi ＋Ｈo ）≦０．５０Ｄa ｝としている。この様に内輪軌道及び外輪軌道の各溝深さＨi 、Ｈo を大きくしている為、上記各玉の転動面と内輪軌道及び外輪軌道との転がり接触部の接触楕円と、これら各軌道の端縁との距離を十分に確保できる。この為、ウォーム軸に軸方向の荷重が加わる事により、上記各玉に大きなアキシアル荷重等が加わり、これら各玉が上記内輪軌道及び外輪軌道の端縁側に大きく変位する傾向となった場合でも、これら各玉の転動面と内輪軌道及び外輪軌道との転がり接触部の接触楕円を、これら各軌道の端縁に達しにくくできる（玉を乗り上げにくくできる）。従って、ウォームホイールからの反力に基づきウォーム軸に軸方向の荷重が加わるのにも拘らず、軸受寿命を十分に確保でき、ウォーム減速機付駆動装置の耐久性を十分に確保できる。しかも、上記各玉を上記内輪軌道と外輪軌道との間に組み込みにくくなる事もない為、玉軸受の組み立て作業の容易化も図れる。又、本発明の場合には、ウォーム軸の軸方向に加わる荷重を受ける為の玉軸受として、単列のものを１個のみ設ければ済む。この為、このウォーム軸の回転支持部の軸方向長さを小さくできる為、このウォーム軸の全長を小さくでき、ウォーム減速機付駆動装置の小型化を図り易くなる。
【００１６】
又、本発明の場合には、Ｈi ≧Ｈo （好ましくはＨi ＞Ｈo ）を満たす様にしている為、内輪軌道に形成される接触楕円のこの内輪軌道の端縁迄の距離を確保し、玉が当該軌道の端縁に乗り上げる状態となる荷重を内輪軌道と外輪軌道との間でほぼ均一にする事ができる。この為、より有効に、軸受寿命の確保を図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
又、好ましくは、請求項２に記載した様に、自動車の電動式パワーステアリング装置に組み込んで、ステアリングシャフトに操舵力の方向及び大きさに応じた補助動力を付与する為に使用する。
この好ましい構成の場合、ウォームホイールからの反力に基づきウォーム軸に加わる軸方向の荷重が大きくなる。この為、内輪軌道の溝深さＨi と外輪軌道の溝深さＨo とを各玉の直径Ｄa の関係で規制する事により、小型な構造で耐久性を向上できると言った本発明により得られる効果が顕著になる。
【実施例１】
【００１８】
図１〜３は、本発明の実施例１を示している。本実施例のウォーム減速機付駆動装置１５は、前述の図１に示した従来構造と同様に、自動車の電動式パワーステアリング装置に組み込んで、被駆動軸であるステアリングシャフト２に操舵力の方向及び大きさに応じた補助動力を付与する為に使用する。この為に、本実施例の場合には、ウォーム減速機１７を構成するウォームホイール２０とウォーム軸１８とを噛合させている。このうちのウォームホイール２０は、ステアリングシャフト２の中間部に外嵌固定している。このウォームホイール２０とウォーム軸１８とは、図示しないステアリングコラムに固定したギヤハウジング２２の内側に配置している。又、電動モータ５を構成するケース２７をこのギヤハウジング２２に固定している。そして、本実施例の場合、上記ウォーム軸１８を、上記電動モータ５の出力軸１６の一端寄り部分（図１の左端寄り部分）に、この出力軸１６と一体に設けている。この出力軸１６の他端寄り部分（図１の右端寄り部分）にはロータ２８を外嵌固定し、上記ケース２７の内面でこのロータ２８の外径側に対向する位置にステータ２９を固定している。ステアリングシャフト２の一端に固定したステアリングホイール１（図１０参照）が回転すると、このステアリングホイール１に加えられた操舵力の方向と大きさとをトルクセンサ３（図１０参照）が検出し、その検出値を表す信号（検出信号）に基づいて制御器６（図１０参照）が電動モータ５を所定の方向に所定のトルクで回転させる。
【００１９】
特に、本実施例の場合には、上記出力軸１６の軸方向３個所位置を、ギヤハウジング２２又はケース２７の内側に、それぞれ回転自在に支持している。即ち、この出力軸１６の軸方向両端部を、ギヤハウジング２２とケース２７との内面に設けた凹孔２３、３０の内側に、１対のラジアル滑り軸受２５ａ、２５ｂにより回転自在に支持している。又、上記出力軸１６の中間部で、ウォーム２１とロータ２８との間に位置する部分を、上記ギヤハウジング２２の内側に設けた通孔２４の内側に、１個の単列深溝型のラジアル玉軸受３１により回転自在に支持している。このラジアル玉軸受３１は、図２〜３に詳示する様に、内周面に断面円弧形の深溝型の外輪軌道３２を有する外輪３３と、外周面に断面円弧形の深溝型の内輪軌道３４を有する内輪３５と、これら外輪軌道３２と内輪軌道３４との間に転動自在に設けた複数個の玉３６、３６とを備える。これら各玉３６、３６は、全体を円環状に形成した（冠型の）保持器３７に設けた複数のポケット３８、３８内に、１個ずつ保持している。又、上記外輪３３の軸方向両端部内周面と、上記内輪３５の軸方向両端部外周面との間に、図３にのみ示す１対の密封板３９、３９を設けて、上記各玉３６、３６を設置した内部空間４０（図３）を外部から遮断している。
【００２０】
又、本実施例の場合には、上記各玉３６、３６の直径をＤa とし、上記内輪軌道３４の底部からこの内輪軌道３４の縁部までの径方向距離であるこの内輪軌道３４の溝深さをＨi とし、同じく外輪軌道３２の底部からこの外輪軌道３２の縁部までの径方向距離であるこの外輪軌道３２の溝深さをＨo とした場合に、０．３４Ｄa ≦（Ｈi ＋Ｈo ）≦０．５０Ｄa で、且つ、Ｈi ≧Ｈo （好ましくはＨi ＞Ｈo ）を満たす様に、前記ラジアル玉軸受３１の各部の寸法を規制している。
【００２１】
上述の様に構成する本実施例のウォーム減速機付駆動装置１５の場合、電動モータ５の出力をウォーム減速機１７を介してステアリングシャフト２に伝達する際に、前記１対のラジアル滑り軸受２５ａ、２５ｂが、ウォームホイール２０からの反力に基づきウォーム軸１８に径方向に加わる荷重を受ける。これに対して、上記ラジアル玉軸受３１は、このウォーム軸１８に径方向に加わる荷重と、上記ウォームホイール２０からの反力に基づきこのウォーム軸１８に軸方向に加わる荷重とを受ける。
【００２２】
特に、本実施例の場合には、上記ラジアル玉軸受３１の各部の寸法を、０．３４Ｄa ≦（Ｈi ＋Ｈo ）≦０．５０Ｄa で、且つ、Ｈi ≧Ｈo （好ましくはＨi ＞Ｈo ）を満たす様に規制している。この為、本実施例の様に、ウォーム減速機付駆動装置１５を、電動式パワーステアリング装置に組み込んで、ステアリングシャフト２に操舵力の方向及び大きさに応じた補助動力を付与する為に使用する事により、使用時にウォーム軸１８に軸方向の大きな荷重が作用するのにも拘らず、小型な構造でも、耐久性を十分に確保できる。
【００２３】
即ち、本発明の場合には、ウォーム軸１８に軸方向に加わる荷重を受ける為に、単列の玉軸受であるラジアル玉軸受３１を１個のみ設けた場合でも、玉３６、３６の耐乗り上げ性（玉３６、３６の乗り上げにくさ）を確保し、軸受寿命を十分に確保できる。即ち、内輪軌道３４の溝深さＨi と外輪軌道３２の溝深さＨo との和（Ｈi ＋Ｈo ）を、従来は各玉３６、３６の直径Ｄa の０．２５〜０．３０倍｛０．２５Ｄa ≦（Ｈi ＋Ｈo ）≦０．３０Ｄa ｝程度としていたの対し、本発明の場合には、上記各玉３６、３６の直径Ｄa の０．３４〜０．５０倍｛０．３４Ｄa ≦（Ｈi ＋Ｈo ）≦０．５０Ｄa ｝としている。この様に内輪軌道３４及び外輪軌道３２の各溝深さＨi 、Ｈo を大きくしている為、上記各玉３６、３６の転動面と内輪軌道３４及び外輪軌道３２との転がり接触部の接触楕円と、これら各軌道３４、３２の端縁との距離を十分に確保できる。この為、本実施例の様に、ウォームホイール１７からの反力に基づきウォーム軸１８に軸方向の大きな荷重が加わる事により、上記各玉３６、３６に大きなアキシアル荷重等が加わり、これら各玉３６、３６が上記内輪軌道３４及び外輪軌道３２の端縁側に大きく変位する傾向となった場合でも、これら各玉３６、３６の転動面と内輪軌道３４及び外輪軌道３２との転がり接触部の接触楕円を、これら各軌道３４、３２の端縁に達しにくくできる（玉３６、３６を乗り上げにくくできる）。従って、本実施例の様に、ウォーム軸１８に軸方向の大きな荷重が加わる場合でも、軸受寿命を十分に確保でき、ウォーム減速機付駆動装置１５の耐久性を十分に確保できる。しかも、本発明の場合には、上記各玉３６、３６を上記内輪軌道３４と外輪軌道３２との間に組み込みにくくなる事もない為、上記ラジアル玉軸受３１の組み立て作業の容易化も図れる。又、本発明の場合には、上記ウォーム軸１８の軸方向に加わる荷重を受ける為のラジアル玉軸受３１として、単列のものを１個のみ設ければ済む。この為、このウォーム軸１８の回転支持部の軸方向長さを小さくできる為、このウォーム軸１８の全長を小さくでき、ウォーム減速機付駆動装置１５の小型化を図り易くなる。
【００２４】
次に、図４は、上記内輪軌道３４の溝深さＨi と上記外輪軌道３２の溝深さＨo との和（Ｈi ＋Ｈo ）と、これら内輪軌道３４若しくは外輪軌道３２の端縁に玉３６、３６が乗り上げるまでの荷重との関係に就いて、本発明者が行なった計算結果を示している。尚、この図４中横軸は、上記各溝深さＨi 、Ｈo の和（Ｈi ＋Ｈo ）を、同じく左側の縦軸は、上記各玉３６、３６が上記内輪軌道３４若しくは外輪軌道３２の端縁に乗り上がる状態となる荷重（玉の乗り上げ荷重）を、それぞれ表している。又、本計算では、この玉の乗り上げ荷重下での、各玉３６、３６の転動面と内輪軌道３４及び外輪軌道３２との間に作用する平均接触面圧も合わせて求めた。図４の右側の縦軸は、この平均接触面圧を表している。尚、本計算では、ウォーム減速機付駆動装置１５の小型化を図ると言った本発明の目的に応じて、各玉３６、３６の直径Ｄa として、３．５mmを代表例として計算した。又、ラジアル玉軸受３１に組み込む玉数を、６〜８個の範囲で異ならせて計算した。図４中、一点鎖線が玉３６、３６が６個の場合を、二点鎖線が同じく７個の場合を、点線が同じく８個の場合を、実線が同じく９個の場合を、それぞれ表している。又、図４中、下側の細線が乗り上げ荷重を、上側の太線が平均接触面圧を、それぞれ表している。
【００２５】
図４に示す計算結果から明らかな様に、上記内輪軌道３４及び外輪軌道３２の各溝深さＨi 、Ｈo の和（Ｈi ＋Ｈo ）が大きくなる事に従って、各玉３６、３６と内輪、外輪各軌道３４、３２との接触部に形成される接触楕円がこれら内輪、外輪軌道３４、３２の端縁に達する迄の距離が長くなり、玉の乗り上げ荷重が大きくなった。一方、ラジアル玉軸受３１に組み込む玉数が増大した場合には、１個の玉３６が負担する荷重（転動体荷重）が小さくなる事により、上記接触楕円が小さくなり、これら各玉と各軌道との接触部に形成される接触楕円が上記端縁に乗り上げにくくなる。この為、上記乗り上げ荷重を大きくできる。又、玉数が増大した場合の各玉３６、３６と内輪、外輪各軌道３４、３２との間に作用する接触面圧に就いては、玉数が増大する事により転動体荷重が小さくなる事と、玉数が増大する事により上記乗り上げ荷重が大きくなる事とが相殺される。この為、図４に示す様に、玉数が増大しても、玉３６、３６が上記端縁に乗り上げる状態での各玉３６、３６と各軌道３４、３２との間に作用する平均接触面圧は殆ど変化しない。
【００２６】
又、本発明のウォーム減速機付駆動装置に組み込むラジアル玉軸受３１の使用環境下での、各玉３６、３６と各軌道３４、３２との間に作用する接触面圧の最大値は、これら各玉３６、３６と各軌道３４、３２とに圧痕が生じる事を防止する事により軸受寿命を十分に確保する面から、２４００ＭPa以下に抑える。図４に示した計算結果から明らかな様に、この接触面圧の最大値を２４００ＭPaとした場合に、上記内輪軌道３４及び外輪軌道３２の各溝深さＨi 、Ｈo の和（Ｈi ＋Ｈo ）と各玉３６、３６の直径Ｄa との比｛（Ｈi ＋Ｈo ）／Ｄa ｝が０．３４以上であれば上記接触楕円が上記端縁に乗り上げる事を防止できる。但し、この比｛（Ｈi ＋Ｈo ）／Ｄa ｝が０．３４未満の場合には、上記接触面圧の最大値を２４００ＭPaとした場合に上記接触楕円が上記端縁に乗り上げてしまう。この為、本発明の場合には、上記比｛（Ｈi ＋Ｈo ）／Ｄa ｝の下限値を０．３４とした。
【００２７】
一方、この比｛（Ｈi ＋Ｈo ）／Ｄa ｝を大きくすれば、上記乗り上げ荷重を大きくできるが、この比｛（Ｈi ＋Ｈo ）／Ｄa ｝が０．５０を越えると、ラジアル玉軸受３１を組み立てる際に、各玉３６、３６を内輪軌道３４と外輪軌道３２との間に組み込みにくくなる。この結果、組立作業が面倒になると共に、この組立作業の際に玉３６、３６の転動面や内輪、外輪各軌道３４、３２に擦傷等の損傷が生じ易くなる可能性がある。この事から、本発明では、上記比｛（Ｈi ＋Ｈo ）／Ｄa ｝の上限値を０．５０とした。この様に、比｛（Ｈi ＋Ｈo ）／Ｄa ｝を０．３４以上、０．５０以下の範囲に規制した｛０．３４Ｄa ≦（Ｈi ＋Ｈo ）≦０．５０Ｄa ｝本発明の場合には、ラジアル玉軸受３１の組み立て作業の容易化を図れると共に、各部の損傷を防止して、耐久性を十分に確保できる。
【００２８】
又、本発明の場合には、上記内輪軌道３４の溝深さＨi を、上記外輪軌道３２の溝深さＨo 以上（Ｈi ≧Ｈo ）、好ましくはＨi をＨo よりも大きく（Ｈi ＞Ｈo ）する事により、この内輪軌道３４に形成される接触楕円の当該軌道３４の端縁までの距離と、上記外輪軌道３２に形成される接触楕円の当該軌道３２の端縁までの距離とが、ほぼ同じとなる様にしている。即ち、上記内輪軌道３４の円周方向に関する形状が凸となる分、（円周方向に存在する接触楕円の短径が短くなって）この内輪軌道３４に形成される接触楕円部分の当接圧が高くなり、その分この接触楕円の長径が、上記外輪軌道３２に形成される接触楕円の長径に比べて大きくなる。この為、この内輪軌道３４に形成される接触楕円は、上記外輪軌道３２に形成される接触楕円に比べて、当該内輪軌道３４の端縁に乗り上げ易くなる可能性がある。これに対して本発明の場合には、上述の様に内輪軌道３４の溝深さＨi を外輪軌道３２の溝深さＨo 以上（Ｈi ≧Ｈo ）、好ましくはＨi をＨo よりも大きく（Ｈi ＞Ｈo ）する事により、この内輪軌道３４に形成される接触楕円の当該軌道３４の端縁までの距離を確保し、乗り上げ荷重が上記内輪軌道３４と上記外輪軌道３２とでほぼ均一になる様にしている。この為、より有効に、軸受寿命の確保を図れる。
【００２９】
次に、図５は、内輪軌道３４及び外輪軌道３２の各溝深さＨi 、Ｈo の和（Ｈi ＋Ｈo ）を０．３４Ｄa とした場合の、これら内輪軌道３４及び外輪軌道３２のそれぞれの溝深さＨi 、Ｈo と、各玉３６、３６が各軌道３４、３２の端縁に乗り上げるまでの荷重との関係に就いて、本発明者が行なった計算結果を示している。尚、この図５中横軸は、上記内輪軌道３４と外輪軌道３２との各溝深さＨi 、Ｈo の組み合わせを異ならせた比較品１、２及び実施品１〜３を、同じく縦軸は、上記玉３６、３６の乗り上げ荷重を、それぞれ表している。次に示す表１は、これら比較品１、２及び実施品１〜３での、内輪、外輪各軌道の各溝深さＨi 、Ｈo の組み合わせを示している。
【００３０】
【表１】
2005282666.tif 000003
【００３１】
図５に示した計算結果から明らかな様に、内輪軌道３４の溝深さＨi を、外輪軌道３２の溝深さＨo 以上（Ｈi ≧Ｈo ）、好ましくはＨi をＨo よりも大きく（Ｈi ＞Ｈo ）する事により、上記各玉３６、３６の乗り上げ荷重を、上記内輪軌道３４と外輪軌道３２とでほぼ均一に、且つ、十分に確保する事ができる。
【実施例２】
【００３２】
図６は、本発明の実施例２を示している。上述した実施例１の場合には、電動モータ５の出力軸１６の中間部で、ウォーム軸１８のウォーム２１と、ロータ２８を固定した部分との間にラジアル玉軸受３１を設けた場合に就いて説明した。これに対して、本実施例の場合には、出力軸１６のうち、ウォーム２１側の軸方向一端部（図６の左端部）にラジアル玉軸受３１を組み付けている。ラジアル玉軸受３１の構成に就いては、上述した実施例１の場合と同様である。又、上記出力軸１６の中間部で、上記ウォーム２１と、上記ロータ２８を固定した部分との間にラジアル滑り軸受２５ａを設けている。
この様な本実施例の場合も、使用時にウォーム軸１８に軸方向の大きな荷重が作用するのにも拘らず、小型な構造でも、耐久性を十分に確保できる。
その他の構成及び作用に就いては、上述した実施例１の場合と同様である為、同等部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【実施例３】
【００３３】
図７は、本発明の実施例３を示している。本実施例の場合には、出力軸１６のうち、ロータ２８側の軸方向他端部（図７の右端部）に、ラジアル玉軸受３１を組み付けている。ラジアル玉軸受３１の構成に就いては、前述の図１〜３に示した実施例１の場合と同様である。又、上記出力軸１６の中間部で、上記ウォーム軸１８のウォーム２１と、上記ロータ２８を固定した部分との間にラジアル滑り軸受２５ｂを設けている。
その他の構成及び作用に就いては、前述の図１〜３に示した実施例１の場合と同様である為、同等部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【実施例４】
【００３４】
図８は、本発明の実施例４を示している。本実施例の場合には、前述の図１〜３に示した実施例１の構造で、出力軸１６のうち、ウォーム２１側の軸方向一端部（図８の左端部）に設けていたラジアル滑り軸受２５ａを省略している。この様な本実施例の場合には、電動モータ５の出力をウォーム減速機１７を介してステアリングシャフト２に伝達する際に、ウォームホイール２０からの反力に基づきウォーム軸１８に径方向に加わる荷重を、出力軸１６の軸方向中間部に設けたラジアル玉軸受３１と、この出力軸１６のうちのロータ２８側の軸方向他端部（図８の右端部）に組み付けたラジアル滑り軸受２５ｂとにより受ける。
【００３５】
この様な本実施例の場合、出力軸１６の軸方向一端部を支持する為のラジアル滑り軸受２５ａを省略した分、上述した各実施例に比べて、出力軸１６の全長を小さくできる。又、ギヤハウジング２２に上記ラジアル滑り軸受２５ａを固定する為の凹孔２３（図１等参照）等の支持部を設ける必要がなくなる。この為、ウォーム減速機付駆動装置１５の更なる小型化を図れる。
その他の構成及び作用に就いては、前述の図１〜３に示した実施例１の場合と同様である為、同等部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【実施例５】
【００３６】
上述の図８に示した実施例４の場合には、ラジアル玉軸受３１を、出力軸１６の中間部で、ウォーム２１とロータ２８との間に設けた場合に就いて説明したが、図９に示す実施例５の場合には、ラジアル玉軸受３１を、出力軸１６のうちのロータ２８側の軸方向他端部（図９の右端部）に設けている。又、ラジアル滑り軸受２５ｂを、この出力軸１６の中間部で、ウォーム２１とロータ２８との間に設けている。
その他の構成及び作用に就いては、上述の図８に示した実施例４の場合と同様である為、同等部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００３７】
尚、上述した各実施例では、ウォーム軸１８に径方向に加わる荷重を、ラジアル玉軸受３１と少なくとも１個のラジアル滑り軸受２５ａ（又は２５ｂ）とにより受ける場合に就いて説明した。但し、本発明はこの様な構造に限定するものではなく、上記ラジアル滑り軸受２５ａ（２５ｂ）に代えて、玉軸受等の転がり軸受により、ウォーム軸に径方向に加わる荷重のみを受ける様にする事もできる。この場合に、この転がり軸受は、内輪軌道の溝深さＨi と外輪軌道の溝深さＨo とを前述した所定の範囲｛０．３４Ｄa ≦（Ｈi ＋Ｈo ）≦０．５０Ｄa で、且つ、Ｈi ≧Ｈo ｝に規制しても良いし、規制しなくても良い。例えば、前述の図１〜３に示した実施例１で、出力軸１６の両端部を支持する１対のラジアル滑り軸受２５ａ、２５ｂの代わりに、各軌道の溝深さＨi 、Ｈo を上記所定の範囲に規制しない１対の玉軸受を、上記出力軸１６の両端部に設ける。そして、これら各玉軸受を構成する内輪を、この出力軸１６の両端部に外嵌固定すると共に、ギヤハウジング２２又はケース２７に形成した凹孔２３、３０の内側に、上記各玉軸受を構成する外輪を、これら各凹孔２３、３０に対する軸方向の変位を自在に内嵌する。この場合、これら各玉軸受は、ウォーム軸１８に径方向に加わる荷重は受けるが、このウォーム軸１８に軸方向に加わる荷重は受けない。又、上述した各実施例で、作用方向が逆になる事により、ウォーム軸１８のウォーム２１とウォームホイール２０との噛合部に生じるガタをなくすべく、好ましくは、ラジアル玉軸受３１の内部のラジアル隙間を１０μｍ以下に抑える。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施例１を示す略断面図。
【図２】図１の構造に組み込む玉軸受を、一部を省略し部分的に切断して示す拡大斜視図。
【図３】同じく拡大断面図。
【図４】内輪軌道及び外輪軌道の溝深さの和と、玉の乗り上げ荷重、及び、各玉の転動面と内輪、外輪各軌道との間に作用する平均接触面圧との関係を示す線図。
【図５】内輪軌道及び外輪軌道の各溝深さと、玉の乗り上げ荷重との関係を示す線図。
【図６】本発明の実施例２を示す、図１と同様の図。
【図７】同実施例３を示す、図１と同様の図。
【図８】同実施例４を示す、図１と同様の図。
【図９】同実施例５を示す、図１と同様の図。
【図１０】本発明の対象となるウォーム減速機付駆動装置を組み込む電動式パワーステアリング装置の全体構造を示す略図。
【図１１】ウォーム減速機付駆動装置の従来構造の１例を示す略断面図。
【符号の説明】
【００３９】
１  ステアリングホイール
２  ステアリングシャフト
３  トルクセンサ
４  減速機
５  電動モータ
６  制御器
７  自在継手
８  中間シャフト
９  ステアリングギヤ
１０  入力軸
１１  ピニオン
１２  ラック
１３  タイロッド
１４  操舵輪
１５  ウォーム減速機付駆動装置
１６  出力軸
１７  ウォーム減速機
１８  ウォーム軸
１９  スプライン係合部
２０  ウォームホイール
２１  ウォーム
２２  ギヤハウジング
２３  凹孔
２４  通孔
２５、２５ａ、２５ｂ  ラジアル滑り軸受
２６  複列玉軸受
２７  玉軸受
２８  ロータ
２９  ステータ
３０  凹孔
３１  ラジアル玉軸受
３２  外輪軌道
３３  外輪
３４  内輪軌道
３５  内輪
３６  玉
３７  保持器
３８  ポケット
３９  密封板
４０  内部空間
【図１】
2005282666.tif 000004
【図２】
2005282666.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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