(57)【要約】【課題】ウォームギヤ機構のバックラッシを抑制し、ウォームから回転軸へトルクを迅速に且つ確実に伝えること。【解決手段】ウォームギヤ機構４４のウォームホイール８０は、回転軸２４に対して相対回転を規制して取付けられる回転盤８１と、回転盤の一方の面に対し一方が対面する中間盤８２と、中間盤の他方の面に対し一方が対面するホイール本体８３と、回転盤と中間盤の対向し合う面同士を連結する複数の第１ボール８４と、中間盤とホイール本体の対向し合う面同士を連結する複数の第２ボール８５とからなる。ホイール本体は、ウォーム７０に噛み合う歯８３ｃを外周面に有し、この歯がウォームに噛み合う方向へ付勢部材１０２によって付勢されている。【選択図】図５
2012057660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウォームと、このウォームに噛み合うウォームホイールと、からなるウォームギヤ機構であって、
前記ウォームホイールは、
回転軸に対して相対回転を規制して取り付けられる回転盤と、
この回転盤の一方の面に対して一方が対面する中間盤と、
この中間盤の他方の面に対して一方が対面する円形状のホイール本体と、
前記回転盤と前記中間盤の互いに対向し合う面同士を連結する複数の第１ボールと、
前記中間盤と前記ホイール本体の互いに対向し合う面同士を連結する複数の第２ボールと、からなり、
前記回転盤と前記中間盤の互いに対向し合う面は、互いに対向しつつ前記回転軸の径方向へ直線状に延びる第１嵌合溝をそれぞれ有し、これらの第１嵌合溝に嵌合された前記複数の第１ボールによって、前記回転軸の径方向にのみ互いに連結され、
前記中間盤と前記ホイール本体の互いに対向し合う面は、互いに対向しつつ前記回転軸の径方向へ直線状に延びる第２嵌合溝をそれぞれ有し、これらの第２嵌合溝に嵌合された前記複数の第２ボールによって、前記回転軸の径方向にのみ互いに連結され、
前記第２嵌合溝は、前記第１嵌合溝に対して直交して位置しており、
前記ホイール本体は、前記ウォームに噛み合う歯を外周面に有し、この歯が前記ウォームに噛み合う方向へ付勢部材によって付勢されていることを特徴とするウォームギヤ機構。
【請求項２】
前記付勢部材は、前記ウォームホイールを収納するためのハウジングと、前記ホイール本体と、の間に設けられていることを特徴とする請求項１記載のウォームギヤ機構。
【請求項３】
前記ホイール本体は、前記回転軸を貫通する貫通孔を有し、
前記付勢部材は、前記回転軸と前記貫通孔との間に介在した弾性体から成ることを特徴とする請求項１記載のウォームギヤ機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はウォームギヤ機構の改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電動パワーステアリング装置に搭載されているウォームギヤ機構は、電動モータに連結されたウォームと、負荷に連結されたトルク伝達用のウォームホイールとによって構成されている。電動モータが発生したトルクは、ウォームからウォームホイールを介して負荷に伝達される。このようなウォームギヤ機構においては、ウォームの歯とウォームホイールの歯との間のバックラッシを低減する技術が開発されてきた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１で知られているウォームギヤ機構は、次の２つの技術のいずれかを採用することによって、バックラッシを低減している。
【０００４】
第１の技術は、ウォームを有しているウォーム軸をウォームホイールへ向かって変位可能とし、バネによりウォーム軸をウォームホイールへ向けて付勢することによって、バックラッシを低減するものである。しかし、第１の技術では、ウォーム軸が傾き動作をするので、ウォーム軸と電動モータの出力軸との連結構成に配慮を払う必要がある。
【０００５】
第２の技術は、ウォームホイールをウォーム軸へ向かって変位可能とし、付勢手段によりウォームホイールをウォーム軸へ向けて付勢することによって、バックラッシを低減するものである。付勢手段は、合成ゴムの弾性リングから成る。ウォームホイールは、弾性リングを介して回転軸に回転力の伝達が可能に嵌合されている。回転軸に対してウォームホイールの中心がウォーム軸側にオフセットすることにより、弾性リングは一部が圧縮される。この結果、弾性リングは弾性力によって、ウォームホイールをウォーム軸へ向けて付勢する
【０００６】
しかし、第２の技術では、弾性リングは、径方向へ弾性変位する他に、トルクを伝達する回転方向にも弾性変位してしまう。このため、トルクがウォームホイールから回転軸へ伝わるタイミングが若干遅れる、いわゆる時間遅れが発生し得る。例えば、電動パワーステアリング装置においては、ステアリングホイールを切り返し操舵したときの、弾性リングの追従性が課題となる。トルクをウォームホイールから回転軸へ時間遅れ無く迅速に且つ確実に伝えるためには、改良の余地がある。さらには、弾性リングの耐久性を高めるためにも、改良の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−４３７３９公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、ウォームとウォームホイールとの間のバックラッシを抑制することができるとともに、ウォームから回転軸へトルクを迅速に且つ確実に伝えることができる技術を、提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明では、ウォームと、このウォームに噛み合うウォームホイールと、からなるウォームギヤ機構であって、前記ウォームホイールは、回転軸に対して相対回転を規制して取り付けられる回転盤と、この回転盤の一方の面に対して一方が対面する中間盤と、この中間盤の他方の面に対して一方が対面する円形状のホイール本体と、前記回転盤と前記中間盤の互いに対向し合う面同士を連結する複数の第１ボールと、前記中間盤と前記ホイール本体の互いに対向し合う面同士を連結する複数の第２ボールと、からなり、前記回転盤と前記中間盤の互いに対向し合う面は、互いに対向しつつ前記回転軸の径方向へ直線状に延びる第１嵌合溝をそれぞれ有し、これらの第１嵌合溝に嵌合された前記複数の第１ボールによって、前記回転軸の径方向にのみ互いに連結され、前記中間盤と前記ホイール本体の互いに対向し合う面は、互いに対向しつつ前記回転軸の径方向へ直線状に延びる第２嵌合溝をそれぞれ有し、これらの第２嵌合溝に嵌合された前記複数の第２ボールによって、前記回転軸の径方向にのみ互いに連結され、前記第２嵌合溝は、前記第１嵌合溝に対して直交して位置しており、前記ホイール本体は、前記ウォームに噛み合う歯を外周面に有し、この歯が前記ウォームに噛み合う方向へ付勢部材によって付勢されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明では、前記付勢部材は、前記ウォームホイールを収納するためのハウジングと、前記ホイール本体と、の間に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明では、前記ホイール本体は、前記回転軸を貫通する貫通孔を有し、前記付勢部材は、前記回転軸と前記貫通孔との間に介在した弾性体から成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明では、オルダム継手のメカニズムを応用して、回転盤と中間盤とホイール本体と第１及び第２ボールとを組み合わせている。オルダム継手とは、第１の軸の回転を、この第１の軸と同一中心線上にはなく且つ第１の軸と平行な第２の軸に、そのまま伝達することが可能な継手のことである。このような構成とすることにより、ホイール本体は回転軸に対し、回転軸の「径方向」にのみ相対移動可能で且つ回転軸の「回転方向」には相対回転が規制されて、連結されている。つまり、ホイール本体は回転軸に対し、回転軸の径方向への変化に対しては柔軟性があり、回転軸の回転方向に対しては堅固に連結された状態にある。このため、回転軸の軸心に対してウォームホイールの回転中心が相違している場合であっても、ホイール本体から回転軸にトルクを確実に伝達することが可能である。
【００１３】
さらに、ホイール本体は、外周面に有している歯が、ウォームに噛み合う方向へ付勢部材によって付勢されている。つまり、ホイール本体には、回転軸の径方向へ移動するように付勢力が作用している。これに対し、ホイール本体は回転軸に対し、この回転軸の径方向に相対移動可能である。従って、付勢力によって、ホイール本体の歯はウォームの歯に常に押し付けられている。ウォームの歯とホイール本体の歯とは、常にバックラッシを有することなく、良好な噛み合い状態を維持することができる。
【００１４】
一方、回転軸の回転方向に対しては、ホイール本体が回転軸に堅固に連結され、つまり、回転軸の回転方向に相対回転が規制されている。このため、ウォームからホイール本体へ伝わったトルクを、ホイール本体から回転軸へ時間遅れ無く迅速に且つ確実に伝えることができる。例えば、負荷を制御するために刻々と変化する制御トルクを、ウォームから回転軸へ伝達する場合に、ホイール本体から回転軸へ制御トルクを伝達するときの、時間遅れが無い。従って、負荷を制御する制御性が高まる。
【００１５】
このように、ウォームとウォームホイールとの間のバックラッシを抑制することができるとともに、ウォームから回転軸へトルクを迅速に且つ確実に伝えることができる。
【００１６】
さらに請求項１は、ホイール本体をウォームに噛み合う方向へ付勢している。このため従来技術の、ウォーム及びウォーム軸を、ホイール本体に噛み合う方向へ付勢する場合のように、ウォームを駆動するための電動モータ等の動力源の軸とウォーム軸との、連結構成に配慮を払う必要がない。
【００１７】
請求項２に係る発明では、付勢部材が、ウォームホイールを収納するためのハウジングとホイール本体との間に設けられている。このため、付勢部材の構成を簡単にすることができる。
【００１８】
請求項３に係る発明では、ホイール本体の貫通孔と回転軸との間に介在した弾性体により、ホイール本体をウォームに噛み合う方向へ付勢している。このため、付勢部材の構成を簡単にすることができる。しかも、ホイール本体は、回転軸に対する回転方向への相対回転が規制されている。このため、回転軸及びホイール本体が回転した場合に、弾性体にはトルクが作用しない。つまり、弾性体は、ホイール本体をウォームに噛み合う方向へ付勢する機能だけを有していればよく、耐久性を高めることができる。しかも、ウォームからホイール本体へ伝わったトルクを、ホイール本体から回転軸へ時間遅れ無く迅速に且つ確実に伝えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る実施例１のウォームギヤ機構を備えた電動パワーステアリング装置の模式図である。
【図２】図１に示された電動パワーステアリング装置の全体構成図である。
【図３】図２の３−３線断面図である。
【図４】図２の４−４線断面図である。
【図５】図３に示されたウォームギヤ機構を拡大した図である。
【図６】図５に示されたウォームホイールの一部を破断した分解図である。
【図７】図５に示されたウォームホイールの要部を拡大した図である。
【図８】本発明に係る実施例２のウォームギヤ機構を備えた電動パワーステアリング装置の要部を破断した平面図である。
【図９】図８に示されたウォームホイールの要部を拡大した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明を実施するための形態を添付図に基づいて以下に説明する。
【実施例１】
【００２１】
実施例１に係るウォームギヤ機構を電動パワーステアリング装置に搭載した例を説明する。
【００２２】
図１に示されるように、実施例１の電動パワーステアリング装置１０は、車両のステアリングホイール２１から車両の操舵車輪２９，２９（例えば前輪）に至るステアリング系２０と、このステアリング系２０に補助トルクを加える補助トルク機構４０とからなる。
【００２３】
ステアリング系２０は、ステアリングホイール２１にステアリングシャフト２２及び自在軸継手２３，２３を介してピニオン軸２４（回転軸２４）を連結し、ピニオン軸２４にラックアンドピニオン機構２５を介してラック軸２６を連結し、ラック軸２６の両端に左右のタイロッド２７，２７及びナックル２８，２８を介して左右の操舵車輪２９，２９を連結したものである。
【００２４】
ラックアンドピニオン機構２５は、ピニオン軸２４に形成されたピニオン３１と、ラック軸２６に形成されたラック３２とからなる。
【００２５】
ステアリング系２０によれば、運転者がステアリングホイール２１を操舵することで、この操舵トルクによりラックアンドピニオン機構２５及び左右のタイロッド２７，２７を介して、左右の操舵車輪２９，２９を操舵することができる。
【００２６】
補助トルク機構４０は、ステアリングホイール２１に加えたステアリング系２０の操舵トルクを操舵トルクセンサ４１で検出し、この操舵トルクセンサ４１のトルク検出信号に基づき制御部４２で制御信号を発生し、この制御信号に基づき操舵トルクに応じた補助トルクを電動モータ４３で発生し、この補助トルクをウォームギヤ機構４４を介してピニオン軸２４に伝達し、さらに、補助トルクをピニオン軸２４からステアリング系２０のラックアンドピニオン機構２５に伝達するようにした機構である。
【００２７】
操舵トルクセンサ４１は、ピニオン軸２４に加えられたトルクを検出し、トルク検出信号として出力するものであり、例えば磁歪式トルクセンサやトーションバー式トルクセンサによって構成される。
【００２８】
電動パワーステアリング装置１０によれば、運転者の操舵トルクに電動モータ４３の補助トルクを加えた複合トルクにより、ラック軸２６で操舵車輪２９，２９を操舵することができる。
【００２９】
図２に示されるように、ハウジング５１は車幅方向（図左右方向）に延びており、ラック軸２６を軸方向にスライド可能に収容している。ラック軸２６は、ハウジング５１から突出した長手方向両端にボールジョイント５２，５２を介してタイロッド２７，２７を連結している。
【００３０】
図３に示されるように、電動パワーステアリング装置１０は、ピニオン軸２４、ラックアンドピニオン機構２５、操舵トルクセンサ４１及びウォームギヤ機構４４をハウジング５１に収納し、ハウジング５１の上部開口を上部カバー部５３で塞いだものである。操舵トルクセンサ４１は、上部カバー部５３に取付けたものである。
【００３１】
ハウジング５１は、上下に延びるピニオン軸２４の上部２４ｕ、長手中央部２４ｍ及び下端２４ｄを３個の軸受（上から下方へ順に第１軸受５５、第２軸受５６、第３軸受５７）を介して回転可能に支持したものであり、さらに電動モータ４３を取付けるとともに、ラックガイド６０を備えている。３個の軸受５５〜５７はボールベアリングからなる。第３軸受５７の外輪は、ハウジング５１の嵌合孔に圧入することによって固定されている。
【００３２】
ラックガイド６０は、ラック３２とは反対側からラック軸２６に当てるガイド部６１と、このガイド部６１を圧縮ばね６２を介して押す調整ボルト６３とからなる、押圧手段である。
【００３３】
図４に示されるように、電動モータ４３は、横向きのモータ軸４３ａを備えるとともに、ハウジング５１に取付けたものである。モータ軸４３ａはハウジング５１内に延びて、カップリング４５によりウォーム軸４６に連結されている。ハウジング５１は、水平に延びるウォーム軸４６の両端部を、軸受４７，４８を介して回転可能に支承している。
【００３４】
図３及び図４に示されるように、ウォームギヤ機構４４は、電動モータ４３で発生した補助トルクをピニオン軸２４に伝達する補助トルク伝達機構、すなわち倍力機構である。詳しく述べると、ウォームギヤ機構４４は、ウォーム７０と、このウォーム７０に噛み合うウォームホイール８０とからなる。ウォームホイール８０のことを、以下「ホイール８０」と略称する。
【００３５】
ウォーム７０は、ウォーム軸４６に一体に形成されている、金属製品である。ホイール８０は、ピニオン軸２４（回転軸２４）に対して、軸直角方向への相対移動が可能に、且つ相対回転が規制されて取り付けられている。駆動側のウォーム７０に負荷側のホイール８０を噛合わせることによって、ウォーム７０からホイール８０を介して負荷にトルクを伝達することができる。
【００３６】
次に、ホイール８０の具体的な構成について詳しく説明する。図５及び図６に示されるように、ホイール８０は、回転盤８１と中間盤８２とホイール本体８３と複数の第１ボール８４と複数の第２ボール８５と第１ボール保持器８６と第２ボール保持器８７とからなる。複数の第１ボール８４の集合のことを「第１ボール列８８」という。複数の第２ボール８５の集合のことを「第２ボール列８９」という。
【００３７】
回転盤８１は、ピニオン軸２４に対し相対回転を規制して取り付けられた円盤状の部材である。例えば、ピニオン軸２４の長手中央部２４ｍに位置する回転板取付部２４ｍ１に対して、回転盤８１は圧入の嵌合により取り付けられ、又は軸を貫通したピン１０１（図５に想像線によって図示）、スプライン、セレーション、キーのいずれかによって取り付けられる。圧入又はピン１０１による取り付けの場合には、ピニオン軸２４に対する回転盤８１の軸方向への相対移動も規制される。図５〜図７に示されるように、この回転盤８１は、一方の面８１ａが平坦に形成され、他方の面８１ｂの中央にはピニオン軸２４に嵌合される円筒状のボス部８１ｃが一体に形成されている。回転盤８１の回転中心線ＣＬは、ピニオン軸２４の軸線ＣＬ（中心線）に合致する。この回転盤８１に対して、第１ボール保持器８６と中間盤８２と第２ボール保持器８７とホイール本体８３とが、この順に重ねられている。
【００３８】
図６及び図７に示されるように、中間盤８２は、回転盤８１の一方の面８１ａに対し、第１ボール保持器８６を介して一方の面８２ａが対面した、円盤状の部材であって、中央にはピニオン軸２４を通す貫通孔８２ｃを有する。
【００３９】
図６及び図７に示されるように、ホイール本体８３は、中間盤８２の他方の面８２ｂに、第２ボール保持器８７を介して一方の面８３ａが対面する部材であって、外周面の全周にわたって複数の歯８３ｃを有している。この複数の歯８３ｃは、図５に示されるウォーム７０の歯７１に噛み合う。
【００４０】
詳しく述べると、ホイール本体８３は、軸方向の一方から回転盤８１及び中間盤８２に被せることによって覆うことが可能な空間Ｓｐを有した、有底円筒状（いわゆる、概ね冠状、キャップ状）に形成されており、外周面に歯８３ｃを有し、内側の平坦な底面８３ａをホイール本体８３の一方の面８３ａとしている。
【００４１】
このホイール本体８３は、外周面に複数の歯８３ｃを有している環状のホイール部９１と、このホイール部９１の内周部に一体に形成されている有底円筒状（いわゆる、概ね冠状）の基部９２とからなる。ホイール部９１はナイロン樹脂等の樹脂製品である。基部９２は、ホイール部９１の芯材となるようにホイール部９１の内側に固定された金属製品であり、概ね下方が開放されたカップ状に形成されている。この基部９２は、平坦な中空円盤状の底板９２ａ（上板９２ａともいう）と、この底板９２ａの外周からホイール部９１の内周面に沿いつつ回転盤８１へ向かって下方へ延びた円筒部９２ｂとからなる。底板９２ａは中央に、ピニオン軸２４を通す貫通孔９２ｃを有する。上記空間Ｓｐは、底板９２ａと円筒部９２ｂとによって形成されている。なお、ホイール本体８３は、ホイール部９１が基部９２を兼ねた、単一材によって構成してもよい。
【００４２】
回転盤８１と中間盤８２の互いに対向し合う面８１ａ，８２ａ同士は平行である。これらの互いに対向し合う面８１ａ，８２ａは、互いに対向しつつピニオン軸２４の径方向へ直線状に延びる第１嵌合溝８１ｄ，８２ｄをそれぞれ有する。回転盤８１と中間盤８２とは、第１嵌合溝８１ｄ，８２ｄに嵌合された複数の第１ボール８４によって、ピニオン軸２４の径方向（軸直角方向）にのみ互いに連結されている。つまり、回転盤８１に対して中間盤８２は、軸直角方向への相対移動が可能に、且つ相対回転が規制されて連結されている。
【００４３】
中間盤８２とホイール本体８３の互いに対向し合う面８２ｂ，８３ａ同士は平行である。これらの互いに対向し合う面８２ｂ，８３ａ同士は、互いに対向しつつピニオン軸２４の径方向へ直線状に延びる第２嵌合溝８２ｅ，８３ｅをそれぞれ有する。第２嵌合溝８２ｅ，８３ｅは、第１嵌合溝８１ｄ，８２ｄに対して直交して位置している。つまり、中間盤８２を一方の面８２ａから見たときに、第１嵌合溝８１ｄ，８２ｄと第２嵌合溝８２ｅ，８３ｅとは十字状に配置されている。これら全ての嵌合溝８１ｄ，８２ｄ，８２ｅ，８３ｅは、互いに同一形状に且つ同一寸法に設定されるとともに、溝深さが均一であり、回転盤８１と中間盤８２とホイール本体８３との、各々の中心を通っている。各々の嵌合溝８１ｄ，８２ｄ，８２ｅ，８３ｅの断面形状は、例えば円弧状断面（アーチ状断面、ゴシックアーク状断面）や、それぞれの面から先細りとなるテーパ状断面である。
【００４４】
中間盤８２とホイール本体８３とは、第２嵌合溝８２ｅ，８３ｅに嵌合された複数の第２ボール８５によって、ピニオン軸２４の径方向（軸直角方向）にのみ互いに連結されている。つまり、中間盤８２に対してホイール本体８３は、軸直角方向への相対移動が可能に、且つ相対回転が規制されて連結されている。
【００４５】
第１ボール保持器８６は、回転盤８１の一方の面８１ａと中間盤８２の一方の面８２ａとの間に介在した、薄肉の円盤状の部材であって、中央にはピニオン軸２４を通す貫通孔８６ａを有する。第１ボール保持器８６は、複数の第１ボール８４を所定のピッチで保持するための複数の保持孔８６ｂを有する。
【００４６】
第２ボール保持器８７は、第１ボール保持器８６と実質的に同じ構成である。この第２ボール保持器８７は、中間盤８２の他方の面８２ｂとホイール本体８３の一方の面８３ａと間に介在した、薄肉の円盤状の部材であって、中央にはピニオン軸２４を通す貫通孔８７ａを有する。ここで、第２ボール保持器８７は、複数の第２ボール８５を所定のピッチで保持するための複数の保持孔８７ｂを有する。
【００４７】
なお、複数の第１ボール８４及び複数の第２ボール８５は、全て同じ径に設定された鋼球である。第１及び第２ボール保持器８６，８７の有無は任意である。
【００４８】
図７に示されるように、ホイール本体８３の空間Ｓｐの大きさは、回転盤８１（ボス部８１ｃを除く）と中間盤８２と複数の第１及び第２ボール８４，８５と第１及び第２ボール保持器８６，８７とを収納することが可能な大きさに設定されている。これらの部材を空間Ｓｐに収納することによって、ホイール８０全体を小型化することができる。
【００４９】
中間盤８２の貫通孔８２ｃの径、ホイール本体８３の貫通孔９２ｃ（基部９２の貫通孔９２ｃ）の径、第１及び第２ボール保持器８６，８７の貫通孔８６ａ，８７ａの径は、共にｄ１（以下、孔径ｄ１という。）である。これに対し、ピニオン軸２４において、各貫通孔８２ｃ，８６ａ，８７ａ，９２ｃが位置する部位２４ｍ２、つまりピニオン軸２４の長手中央部２４ｍに位置するホイール嵌合部２４ｍ２の軸径はｄ２である。ホイール嵌合部２４ｍ２は、回転板取付部２４ｍ１に隣接している。孔径ｄ１は軸径ｄ２よりも大きい（ｄ１＞ｄ２）。各貫通孔８２ｃ，８６ａ，８７ａ，９２ｃとピニオン軸２４との間の隙間の大きさδ１は「δ１＝（ｄ１−ｄ２）／２」によって表される。
【００５０】
冠状に形成されるホイール本体８３の、円筒部分の内径（基部９２の内径）はＤ１である。これに対し、回転盤８１の外径、中間盤８２の外径、第１及び第２ボール保持器８６，８７の外径は、共にＤ２である。内径Ｄ１は外径Ｄ２よりも大きい（Ｄ１＞Ｄ２）。回転盤８１、中間盤８２、第１及び第２ボール保持器８６，８７とホイール本体８３との間の隙間の大きさδ２は「δ２＝（Ｄ１−Ｄ２）／２」によって表される。
【００５１】
ピニオン軸２４に対してホイール本体８３が径方向へ変位することが可能な許容変位量ΔＳＬは、隙間の大きさδ１と隙間の大きさδ２との、小さい方の値と同じである。各隙間の大きさδ１，δ２の大きさは、ウォーム７０とホイール８０との間のバックラッシを抑制するのに必要な、十分な大きさに設定される。
【００５２】
図３〜図５に示されるように、ホイール本体８３は、歯８３ｃがウォーム７０の歯７１に噛み合う方向へ付勢部材１０２によって付勢されている。この付勢部材１０２は、ホイール８０を収納するためのハウジング５１と、ホイール本体８３と、の間に設けられている帯板状の「板ばね」によって構成されている。
【００５３】
詳しく述べると、図４に示されるように、ハウジング５１は円弧状の内周面に形成された凹部５１ａを有している。この凹部５１ａは、ピニオン軸２４の中心線ＣＬに対しウォーム７０とは反対側に位置し、中心線ＣＬを基準とした円弧状に形成されている。さらに、この凹部５１ａは、ピニオン軸２４の中心線ＣＬに直交し且つウォーム７０の中心線ＷＬにも直交する直線ＣｒＬに対して、左右対称に形成されている。
【００５４】
板ばね１０２を板厚方向へ弓なりに撓ませつつ両端を、円弧状の凹部５１ａの両端に嵌め込むことにより、板ばね１０２はハウジング５１に掛け止められる。ハウジング５１に取り付けられた状態の板ばね１０２は、ピニオン軸２４の中心線ＣＬを中心とした円弧状、つまりホイール本体８３の外周面を包み込むように円弧状に撓んでいる。このため、板ばね１０２は、ホイール本体８３の外周面（例えば、歯８３ｃの歯先面）を、ホイール本体８３の歯８３ｃがウォーム７０の歯７１に噛み合う方向、つまり歯７１，８３ｃ同士のバックラッシが無くなる方向へ付勢する。
【００５５】
このように、ホイール８０は、オルダム継手（Oldham coupling）のメカニズムを応用することにより、ホイール本体８３がピニオン軸２４に対し、ピニオン軸２４の径方向にのみ相対移動可能で且つピニオン軸２４の回転方向には相対回転が規制されて、連結されている。ここで、オルダム継手とは、第１の軸の回転を、この第１の軸と同一中心線上にはなく且つ第１の軸と平行な第２の軸に、そのまま伝達することが可能な継手である。回転盤８１と中間盤８２とホイール本体８３と複数の第１ボール８４と複数の第２ボール８５との組み合わせ構造は、実質的にオルダム継手を成す。
【００５６】
ピニオン軸２４及びハウジング５１に対する、第２軸受５６及びホイール８０の取付構造は次の通りである。
図３及び図５に示されるように、第２軸受５６の内輪は、ピニオン軸２４の長手中央部２４ｍに圧入されている。ピニオン軸２４の長手中央部２４ｍの下部には、止め輪１０５（カシメリング１０５）が嵌め込まれている。この止め輪１０５は、スペーサ１０６を介して第２軸受５６の内輪の下端面を位置決めしている。このため、第２軸受５６は、ピニオン軸２４の下端２４ｄ側への軸方向の位置ずれを規制される。
【００５７】
第２軸受５６の外輪は、ハウジング５１の嵌合孔５１ｂの段差面５１ｃと、ハウジングの嵌合孔５１ｂにねじ込まれた環状のロックナット１０７と、によって上下に挟み込まれることにより、ハウジング５１に位置決めされ且つ組み付けられている。ロックナット１０７は一端部に薄肉部を有しており、この薄肉部をハウジング５１の切欠き溝に合わせてカシメをすることによって、ハウジング５１に対する緩みが規制される。
なお、ロックナット１０７は、図６に示される回転盤８１の作業用孔８１ｆ，８１ｆを通した工具によって締め付けられる。
【００５８】
第１嵌合溝８１ｄ，８２ｄと複数の第１ボール８４との間、及び第２嵌合溝８２ｅ，８３ｅと複数の第２ボール８５との間には、予圧調節部１１０によって適切な付勢力、つまり予圧（「プリロード」とも言う）が付与されている。予圧が付与されることによって、第１嵌合溝８１ｄ，８２ｄに対する複数の第１ボール８４の作動状態や、第２嵌合溝８２ｅ，８３ｅに対する複数の第２ボール８５の作動状態は、最適な状態となる。
【００５９】
予圧調節部１１０は、雄ねじ１１１と皿ばね１１２と調節ナット１１３とロックナット１１４とからなる。雄ねじ１１１は、ピニオン軸２４の長手中央部２４ｍにおいて、ホイール嵌合部２４ｍ２に隣接して形成されている。皿ばね１１２は、ピニオン軸２４を貫通して、ホイール本体８３の他方の面８３ｂ（第２嵌合溝８２ｅ，８３ｅを有していない方の面８３ｂ）に当てられている。調節ナット１１３は、雄ねじ１１１に対するねじ込み量を加減することにより、皿ばね１１２を介してホイール本体８３の他方の面８３ｂを付勢する付勢力（予圧）を調節する部材である。ロックナット１１４は、調節後の調節ナット１１３の緩みを規制するものである。
【００６０】
上述のように、回転盤８１がピニオン軸２４に圧入又はピン１０１によって固定されている場合には、ピニオン軸２４に対する回転盤８１の軸方向の位置が自ずから決まる。このため、ハウジング５１に対するピニオン軸２４の位置も決まる。また、回転盤８１と予圧調節部１１０との間に、中間盤８２とホイール本体８３と複数の第１ボール８４と複数の第２ボール８５とが挟み込まれるので、ピニオン軸２４及びハウジング５１に対するホイール８０の位置も決まる。ホイール８０は、ピニオン軸２４に対する軸方向の位置ずれを規制される。
【００６１】
一方、回転盤８１がピニオン軸２４にスプライン、セレーション、キーのいずれかによって、相対回転だけが規制されて取り付けられている場合には、第２軸受５６の内輪と予圧調節部１１０との間に、中間盤８２とホイール本体８３と複数の第１ボール８４と複数の第２ボール８５とが挟み込まれているので、ピニオン軸２４及びハウジング５１に対するホイール８０の位置が決まる。ホイール８０は、ピニオン軸２４に対する軸方向の位置ずれを規制される。
【００６２】
次に、上記構成のウォームギヤ機構４４の作用を説明する。
図３に示されるように、板ばね１０２は、ホイール本体８３をウォーム７０に噛み合う方向へ常に付勢している。このため、ウォーム７０の歯７１とホイール本体８３の歯８３ｃとの間にはバックラッシを有していない。その後、電動モータ４３が補助トルクを発生し始め、この補助トルクが大きくなってくると、ウォーム７０の歯７１の圧力角の分の分力が、次第に大きくなる。大きくなった分力がホイール本体８３の歯８３ｃに作用することにより、ホイール本体８３は板ばね１０２の付勢力に抗して、ウォーム７０の歯７１から離反する方向へ変位する。この結果、ウォーム７０の歯７１とホイール本体８３の歯８３ｃとは、最適な噛み合い状態で回転する。
【００６３】
このように、電動モータ４３が発生した補助トルクは、ウォーム７０からホイール本体８３へ伝わり、さらに図７に示されるホイール本体８３の第２嵌合溝８３ｅ、複数の第２ボール８５、中間盤８２の第２嵌合溝８２ｅ、中間盤８２、中間盤８２の第１嵌合溝８２ｄ、複数の第１ボール８４、回転盤８１の第１嵌合溝８１ｄ、回転盤８１の経路でピニオン軸２４に伝達される。
【００６４】
以上の説明から明らかなように、実施例１では、ホイール８０は、オルダム継手のメカニズムを応用して、回転盤８１と中間盤８２とホイール本体８３と複数の第１ボール８４と複数の第２ボール８５とを組み合わせている。このような構成とすることにより、ホイール本体８３はピニオン軸２４に対し、ピニオン軸２４の径方向にのみ相対移動可能で且つピニオン軸２４の回転方向には相対回転が規制されて、連結されている。つまり、ホイール本体８３はピニオン軸２４に対し、このピニオン軸２４の径方向への変化に対しては柔軟性があり、ピニオン軸２４の回転方向に対しては堅固に連結された状態にある。このため、ピニオン軸２４の軸心ＣＬに対してホイール８０の回転中心が相違している場合であっても、ホイール本体８３からピニオン軸２４にトルクを確実に伝達することが可能である。
【００６５】
さらに、ホイール本体８３は、外周面に有している歯８３ｃが、ウォーム７０に噛み合う方向へ板ばね１０２（付勢部材１０２）によって付勢されている。つまり、ホイール本体８３には、ピニオン軸２４の径方向へ移動するように付勢力が作用している。これに対し、ホイール本体８３はピニオン軸２４に対し、このピニオン軸２４の径方向に相対移動可能である。従って、付勢力によって、ホイール本体８３の歯８３ｃはウォーム７０の歯７１に常に押し付けられている。ウォーム７０の歯７１とホイール本体８３の歯８３ｃとは、常にバックラッシを有することなく、良好な噛み合い状態を維持することができる。
【００６６】
一方、ピニオン軸２４の回転方向に対しては、ホイール本体８３がピニオン軸２４に堅固に連結され、つまり、ピニオン軸２４の回転方向に相対回転が規制されている。このため、ウォーム７０からホイール本体８３へ伝わったトルクを、ホイール本体８３からピニオン軸２４へ時間遅れ無く迅速に且つ確実に伝えることができる。例えば、負荷を制御するために刻々と変化する制御トルクを、ウォームからピニオン軸２４へ伝達する場合に、ホイール本体８３からピニオン軸２４へ制御トルクを伝達するときの、時間遅れが無い。従って、負荷を制御する制御性が高まる。
【００６７】
図１に示される電動パワーステアリング装置１０においては、ステアリングホイール２１を切り返し操舵したときに、電動モータ４３が発生した補助トルクは、ホイール本体８３からピニオン軸２４へ時間遅れ無く迅速に且つ確実に伝わる。このため、補助トルクが電動モータ４３からステアリング系２０へ時間遅れ無く迅速に且つ確実に伝わる。運転者の操舵トルクに電動モータ４３の補助トルクを加えた複合トルクにより、ラック軸２６で操舵車輪２９，２９を迅速に且つ確実に操舵することができる。
【００６８】
このように、ウォーム７０とホイール８０との間のバックラッシを抑制することができるとともに、ウォーム７０からピニオン軸２４へトルクを迅速に且つ確実に伝えることができる。
【００６９】
さらに実施例１は、ホイール本体８３をウォーム７０に噛み合う方向へ付勢している。このため従来技術の、ウォーム７０及びウォーム軸４６を、ホイール本体８３に噛み合う方向へ付勢する場合のように、ウォーム７０を駆動するための電動モータ４３のモータ軸４３ａとウォーム軸４６との、連結構成に配慮を払う必要がない。
【００７０】
さらに実施例１では、付勢部材１０２が、ホイール８０を収納するためのハウジング５１とホイール本体８３との間に設けられている。このため、付勢部材１０２の構成を簡単にすることができる。
【実施例２】
【００７１】
次に、実施例２に係るウォームギヤ機構を図８及び図９に基づき説明する。図８は実施例２を上記図４に対応させて表している。図９は実施例２を上記図７に対応させて表している。実施例２のウォームギヤ機構４４Ａは、図３〜図５に示される実施例１の付勢部材１０２を、図８及び図９に示される付勢部材１２０に変更したことを特徴とし、他の構成については上記図１〜図７に示される構成と同じなので、説明を省略する。
【００７２】
具体的には、実施例２の付勢部材１２０は、ピニオン軸２４（回転軸２４）とホイール本体８３の貫通孔９２ｃとの間に介在した弾性体から成る。詳しく述べると、実施例２の付勢部材１２０は環状の部材であって、内輪１２１と外輪１２２と弾性環１２３とからなる、一体成型品である。内輪１２１と外輪１２２と弾性環１２３とは、同心上に配列されている。環状の内輪１２１及び環状の外輪１２２は、金属材等の剛性を有した材料からなる。弾性環１２３は、内輪１２１と外輪１２２との間に介在した環状の部材であり、ラバー等の弾性材料からなる。例えば、弾性環１２３は、内輪１２１と外輪１２２とに加硫接着によって一体化される。ピニオン軸２４のホイール嵌合部２４ｍ２を内輪１２１に嵌合するとともに、外輪１２２をホイール本体８３の貫通孔９２ｃに嵌合することにより、付勢部材１２０はピニオン軸２４とホイール本体８３の間に介在することになる。
【００７３】
図８に示されるように、ウォーム７０の歯７１に対して、ホイール８０の歯８３ｃは接触するように、つまりバックラッシが無いように噛み合っている。この状態において、ピニオン軸２４の中心ＣＬに対し、ホイール本体８３の中心ＨＬはウォーム７０の歯７１から離れるように、ホイール本体８３の径方向外方へ、オフセット量Ｏｆだけオフセットしている。このため、弾性環１２３は、ウォーム７０寄りの部分が径方向に圧縮されている。弾性環１２３の圧縮された部位は、自己の弾性力によって、歯７１，８３ｃ同士が噛み合う方向へ付勢する。
【００７４】
このように、実施例２では、上記実施例１の作用、効果を発揮する他に次の作用、効果を発揮する。つまり、ホイール本体８３の貫通孔９２ｃとピニオン軸２４との間に介在した弾性体１２０により、ホイール本体８３をウォーム７０に噛み合う方向へ付勢している。このため、付勢部材１２０（弾性体１２０）の構成を簡単にすることができる。しかも、ホイール本体８３は、ピニオン軸２４に対する回転方向への相対回転が規制されている。このため、ピニオン軸２４及びホイール本体８３が回転した場合に、弾性体１２０にはトルクが作用しない。つまり、弾性体１２０は、ホイール本体８３をウォーム７０に噛み合う方向へ付勢する機能だけを有していればよく、耐久性を高めることができる。しかも、ウォーム７０からホイール本体８３へ伝わったトルクを、ホイール本体８３からピニオン軸２４へ時間遅れ無く迅速に且つ確実に伝えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明のウォームギヤ機構４４，４４Ａは、ステアリングホイール２１で発生した操舵トルクを操舵トルクセンサ４１にて検出し、この操舵トルクセンサ４１の検出信号に応じて電動モータ４３が補助トルクを発生し、この補助トルクをウォームギヤ機構４４を介してステアリング系２０に伝える車両用電動パワーステアリング装置１０に好適である。
【符号の説明】
【００７６】
１０…電動パワーステアリング装置、２０…ステアリング系、２１…ステアリングホイール、２４…回転軸、２９…操舵車輪、４３…電動モータ、４４，４４Ａ…ウォームギヤ機構、５１…ハウジング、７０…ウォーム、７１…歯、８０…ウォームホイール、８１…回転盤、８１ａ…回転盤の一方の面、８１ｄ…第１嵌合溝、８２…中間盤、８２ａ…中間盤の一方の面、８２ｂ…中間盤の他方の面、８２ｄ…第１嵌合溝、８２ｅ…第２嵌合溝、８３…ホイール本体、８３ａ…ホイール本体の一方の面、８３ｃ…歯、８３ｅ…第２嵌合溝、８４…第１ボール、８５…第２ボール、１０２…付勢部材、１２０…弾性体（付勢部材）。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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