JPH1120723A - 電動式パワーステアリング装置におけるウォームギヤ構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動式パワーステアリング装置のウォームギ
ヤ構造において、ウォームギヤのバックラッシの調整、
ウォームの取付位置の不具合の是正等を容易にして、ギ
ヤ部品のバラツキの吸収、打音と振動の低減、操舵の応
答性の改善、操舵感覚の向上等を図る。 【解決手段】 ステアリングホイールに連動連結される
操舵軸８に取り付けられたウォームホイール11に、操舵
補助用の電動機16により駆動されるウォーム12を噛合さ
せた電動式パワーステアリング装置におけるウォームギ
ヤ構造において、ウォーム軸13を軸方向にスライド可能
に支持する手段が、ウォーム軸13の両方の端部をそれぞ
れ支持する軸受14、15と、これら両軸受14、15のうちの
いずれか一方もしくは双方を介してウォーム軸13の軸方
向位置を規制できる手段（調整ナット18、キャップ20）
とにより構成されている。また、ウォーム12の歯厚は、
歯すじに沿って連続的に変化させられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願の発明は、ステアリングホイ
ールに連動連結される操舵軸に取り付けられたウォーム
ホイールに、操舵補助用の電動機により駆動されるウォ
ームを噛合させた電動式パワーステアリング装置に関
し、さらに詳しくは、ウォームギヤのバックラッシの調
整を容易にした電動式パワーステアリング装置における
ウォームギヤ構造に関する。

【０００２】

【従来技術、解決しようとする課題】電動式パワーステ
アリング装置において、図６および図７に図示されるよ
うなウォームギヤ方式による減速機を用いると、個々の
部品のバラツキにより、ウォームギヤのバックラッシ量
ｔが定まらなく、図８に図示されるように、ｔが最適値
より大きいｔ₀ であると、打音や振動が発生したり、操
舵の応答性が低下したり、快適な操舵感覚が得られない
といった問題が生じていた。また、ｔが最適値より小さ
過ぎると、ウォーム012 とウォームホイール011 との滑
らかな噛合が得られない。

【０００３】さらに、前記従来のものにおいては、ウォ
ーム012 の軸013 は、ロックナット018 をステアリング
ギヤボックス02に形成されたネジ孔017 に螺入させるこ
とにより、軸受014 を介して一方的に軸方向に位置決め
されていたので、その軸方向位置の左右調整が困難な構
造となっていた。

【０００４】このため、ウォーム軸013 の軸方向位置を
調整することにより、前記バックラッシの調整を図ろう
とすることも、また、ウォームの歯の局部的な摩耗の補
償や、ウォームの取付位置（ウォームとウォームホイー
ルとの噛合位置）の不具合の是正を図ろうとすること
も、困難であった。08は出力軸（ピニオン軸）、016 は
操舵補助用の電動機である。

【０００５】このような問題点の解決を図ったものとし
て、特開平２−７４４６７号公報に記載されたものがあ
る。このものにおいては、ウォームギヤを構成するウォ
ームホイールまたはウォームのいずれか一方をその軸方
向に２分割し、該２分割したウォームホイールまたはウ
ォームを、捩れに抗する復元性を付与して同軸上に連結
する連結手段を具備し、該連結手段により連結されたウ
ォームホイールまたはウォームを、これらを同軸上に捩
じった状態で、それぞれウォームまたはウォームホイー
ルに噛合させている。

【０００６】前記公報記載のものは、前記のように構成
されているので、ウォームホイールまたはウォームに
は、２分割されたそれぞれに、捩れに抗して相反する周
方向に回転する力が加えられ、それぞれの歯がウォーム
またはウォームホイールの回転方向に作用する方向で、
ウォームまたはウォームホイールの歯と密接に噛合され
る。この結果、バックラッシがなくなり、ウォームの歯
とウォームホイールの歯とは常時噛み合っているので、
電動機から操舵軸に操舵補助力が伝達されるに際して、
打音および振動の発生が低減され、操舵の応答性が改善
され、比較的快適な操舵感覚が得られる。

【０００７】しかしながら、前記公報記載のものは、ウ
ォームホイールまたはウォームを２分割するので、構造
的強度の低下は避けられず、また、別途連結手段を要
し、構造が複雑になるという難点があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段および効果】本願の発明
は、前記のような難点を克服した電動式パワーステアリ
ング装置におけるウォームギヤ構造に係り、その請求項
１に記載された発明は、ステアリングホイールに連動連
結される操舵軸に取り付けられたウォームホイールに、
操舵補助用の電動機により駆動されるウォームを噛合さ
せた電動式パワーステアリング装置におけるウォームギ
ヤ構造において、前記ウォーム軸を軸方向にスライド可
能に支持する手段が、前記ウォーム軸の両方の端部をそ
れぞれ支持する軸受と、これら両軸受のうちのいずれか
一方もしくは双方を介して前記ウォーム軸の軸方向位置
を規制できる手段とにより構成されたことを特徴とする
電動式パワーステアリング装置におけるウォームギヤ構
造である。

【０００９】請求項１記載の発明は、前記のように構成
されているので、ウォームの歯厚が歯すじに沿って連続
的に変化させられた場合のウォームギヤのバックラッシ
の最適調整や、ウォームの歯の局部的な摩耗の補償、ウ
ォームの取付位置の不具合の是正等が、ウォーム軸を軸
方向にスライドさせることにより、容易に行なえるよう
になる。

【００１０】また、その請求項２に記載された発明は、
ステアリングホイールに連動連結される操舵軸に取り付
けられたウォームホイールに、操舵補助用の電動機によ
り駆動されるウォームを噛合させた電動式パワーステア
リング装置におけるウォームギヤ構造において、前記ウ
ォームの歯厚が、歯すじに沿って連続的に変化させられ
ており、前記ウォーム軸を軸方向にスライド可能に支持
する手段が、前記ウォーム軸の両方の端部をそれぞれ支
持する軸受と、これら両軸受のうちのいずれか一方もし
くは双方を介して前記ウォーム軸の軸方向位置を規制で
きる手段とにより構成されたことを特徴とする電動式パ
ワーステアリング装置におけるウォームギヤ構造であ
る。

【００１１】請求項２記載の発明は、前記のように構成
されているので、ウォームの歯厚を歯すじに沿って連続
的に変化させるとともに、該ウォーム軸をスライド可能
に支持することにより、ウォームギヤのバックラッシを
最適な量に容易に調整することができる。

【００１２】これにより、電動機から操舵軸に操舵補助
力が伝達されるに際して、打音および振動の発生が低減
され、操舵の応答性が改善され、快適な操舵感覚を得る
ことができる。また、ウォームとウォームホイールの軸
間ピッチ等、部品の精度が緩和され、部品の製造が容易
になる。

【００１３】しかも、左右いずれか一方もしくは双方の
軸受を介してウォーム軸の軸方向位置を規制できるの
で、軸受とウォーム軸との組合せをそのままにして、ウ
ォーム軸を軸方向にスライドさせることができ、ウォー
ム軸を軸方向にスライド可能に支持する手段の構成が容
易になる。

【００１４】また、請求項３記載のように請求項１また
は請求項２記載の発明を構成することにより、両軸受を
介してウォーム軸の軸方向位置を規制できる手段が、左
右略同様の構成となり、構造が簡単化され、部品点数が
削減されるので、その製造が容易になる。また、両軸受
の軸方向位置も規制されるので、これら両軸受のウォー
ム軸に対する取付上のガタを吸収することができる。

【００１５】さらに、請求項４記載のように請求項１ま
たは請求項２記載の発明を構成することにより、一方の
軸受の軸方向位置を規制するキャップの螺入位置を調整
するだけで、容易にウォーム軸の軸方向位置を規制でき
ることとなり、軸受を介してウォーム軸の軸方向位置を
規制できる手段の操作が容易になる。

【００１６】また、請求項５記載のように請求項４記載
の発明を構成することにより、ボルトを螺進させるだけ
で、ウォーム軸の一方の端部を一方の軸受に回転自在か
つ軸方向移動不能に固定することができ、その固定手段
の構成が容易になる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図１ないし図４に図示され
る本願の請求項１ないし請求項３に記載された発明の一
実施形態（実施形態１）について説明する。図１におい
て、電動式パワーステアリング装置１は、図示されない
ステアリングホイールがステアリングギヤボックス２内
の入力軸３に連動連結され、ステアリングギヤボックス
２と一体で車幅方向に指向したギヤハウジング内のラッ
ク５は、図示されないタイロッドを介してフロントホイ
ールに連結されており、ステアリングホイールの操作
で、入力軸３が左右に回転されると、ギヤハウジング内
のラック５が左右に移動して、フロントホイールが左右
に旋回されるようになっている。

【００１８】ステアリングギヤボックス２内では、入力
軸３と同一軸線上に位置した出力軸８が、ボール軸受６
とニードル軸受７の２個の軸受を介して回転自在に支持
され、該入力軸３および出力軸８は、トーションバー９
を介して相対的に捩り可能に連結されている。

【００１９】出力軸８には、ピニオン10が形成され、ギ
ヤハウジング内で左右に移動自在に遊嵌されたラック５
がピニオン10と噛合されており、出力軸８が左右に回転
されると、ラック５は左右に移動する。

【００２０】また、出力軸８の上部には、ウォームホイ
ール11が一体に嵌着され、出力軸８に対して直角方向に
指向して、図２に図示されるように、ウォームホイール
11と噛合うウォーム12の軸（ウォーム軸）13が、その両
方端部に嵌着されたボール軸受14、15を介してステアリ
ングギヤボックス２内に回転自在、かつ後述するように
軸方向にスライド可能に、支持されている。

【００２１】そして、ウォーム軸13の軸受14側端部は、
セレーション連結部22および図示されないクラッチを介
して電動機16の回転軸に連結されており、クラッチが接
続状態に設定されて、電動機16が回転すると、出力軸８
は減速されて回転駆動されるようになっている。

【００２２】ここで、ウォーム12のピッチ線上の歯厚ｓ
は、その一端の小歯厚ｓ₁ から他端の大歯厚ｓ₂ まで、
歯すじに沿って連続的に増大するように創成されている
（図２および図３参照）。

【００２３】そして、ウォーム軸13の一方端部に嵌着さ
れた軸受15は、ステアリングギヤボックス２に形成され
た一方のネジ孔19に螺入され該ネジ孔19を閉塞するキャ
ップ20の内周段部20a に当接して、右方向の位置決めが
され、また、他方端部に嵌着された軸受14は、ステアリ
ングギヤボックス２に形成された他方のネジ孔17に螺入
された調整ナット18の先端に当接して、左方向の位置決
めがされ、このようにして、ウォーム12は、ウォームホ
イール11との噛合において、最適の法線方向バックラッ
シｔ_opt （図４参照）が形成されて、ステアリングギヤ
ボックス２内に回転自在に支持されている。

【００２４】なお、キャップ20、調整ナット18には、そ
のネジ孔19、17への螺入位置を固定するために、さらに
ロックナット21、29がステアリングギヤボックス２との
間で緊締されている。ウォームギヤのバックラッシ調整
が必要な場合には、ロックナット21、29を緩め、キャッ
プ20、調整ナット18のネジ孔19、17への螺入量をそれぞ
れ関連調整して、最適な法線方向（もしくは円周方向）
バックラッシｔ_opt が得られるようにする。

【００２５】本実施形態１は、前記のように構成されて
いるので、ウォーム12の歯厚ｓが歯すじに沿って連続的
に変化させられた場合の、ウォームギヤのバックラッシ
ｔの最適調整や、ウォーム12の歯の局部的な摩耗の補
償、ウォーム12の取付位置（ウォーム12とウォームホイ
ール13との噛合位置）の不具合の是正等が、ウォーム軸
13を軸方向にスライドさせることにより、容易に行なえ
る。

【００２６】ウォーム12の歯が局部的に摩耗した場合に
は、前記のようなウォーム軸13の軸方向スライドによ
り、その左右部のいずれかを新たにウォームホイール11
との噛合に用いるようにして、該摩耗の補償が容易に行
なえる。

【００２７】また、ウォームギヤのバックラッシｔが、
前記のようにして最適に調整されることにより、電動機
16から操舵軸（出力軸）８に操舵補助力が伝達されるに
際して、打音および振動の発生が低減され、操舵の応答
性が改善され、快適な操舵感覚を得ることができる。ま
た、ウォーム12とウォームホイール11の軸間ピッチｌ
（図３参照）等、部品の精度が緩和され、それらの製造
が容易になる。

【００２８】さらに、軸受14、15を介してウォーム軸13
の軸方向位置を規制できるので、軸受14、15とウォーム
軸13との組合せをそのままにして、これらを一体として
ウォーム軸13を軸方向にスライドさせることができ、ウ
ォーム軸13を軸方向にスライド可能に支持する手段の構
成が容易になる。

【００２９】また、ウォーム軸13をスライド可能に支持
する手段が、両軸受14、15と、これら両軸受14、15を介
してウォーム軸13の軸方向位置を規制する調整ナット1
8、キャップ20により構成されるので、該手段は、左右
略同様の構成となり、構造が簡単化されて、部品点数が
削減され、その製造が容易になる。

【００３０】特にネジ孔17とネジ孔19の径を同じにすれ
ば、調整ナット18とキャップ20とは、頂板の有無の点を
除いて、略同様の構造のものとすることができ、加工も
略同様になるので、その手段の構造がさらに簡単化さ
れ、その製造がさらに容易になる。

【００３１】加えて、ボール軸受からなる両軸受14、15
の外輪は、これら軸受14、15を介してウォーム軸13の軸
方向位置を規制する調整ナット18、キャップ20により、
お互いの方向に押されるので、これら軸受14、15のウォ
ーム軸13に対する取付上のガタを吸収することができ
る。

【００３２】次に、図５に図示される本願の請求項４お
よび請求項５に記載された発明の一実施形態（実施形態
２）について説明する。本実施形態２においては、ウォ
ーム軸13を軸方向にスライド可能に支持する手段の構成
が、実施形態１と異なっている。

【００３３】ウォーム軸13の両方の端部をそれぞれ支持
する軸受14、15のうち、一方の軸受15を介してウォーム
軸13の軸方向位置を規制できる手段は、次のように構成
されている。ギヤボックス２に形成されたネジ孔19に
は、キャップ20が螺入されており、該キャップ20は、ネ
ジ孔19を塞ぐとともに、その内周段部20a に軸受15を抱
持していて、該軸受15の軸方向位置を規制するように作
用する。キャップ20のネジ孔19への螺入位置は、ロック
ナット21により固定される。

【００３４】ウォーム軸13の一方（図５において右方）
の端部には、その先端外周に鍔23が形成されており、該
鍔23は、ボール軸受からなる軸受15の内輪の外側面に係
合することができる。また、該端部の端面には、凹部24
が形成され、該凹部24にボール（鋼球）25が嵌入され、
該ボール25にその先端が当接するように、ボルト26がキ
ャップ20の頂板のネジ孔に螺入されていて、該キャップ
20の螺入位置は、ロックナット27により固定できるよう
になっている。

【００３５】これにより、ボルト26は、ボール25を介し
てウォーム軸13の一方の端部の端面を軸方向に押圧し
て、その鍔23をボール軸受15の内輪の外側面に当接させ
るので、ウォーム軸13の一方の端部は、軸受15に回転自
在かつ軸方向移動不能に固定される。

【００３６】また、両軸受14、15のうちの他方の軸受14
は、ギヤボックス２に形成された軸受挿通孔28内に固定
されており、ウォーム軸13の他方の端部を軸方向移動自
在に支持するようになっている。

【００３７】本実施形態２は、前記のように構成されて
いるので、一方の軸受15の軸方向位置を規制するキャッ
プ20の螺入位置を調整するだけで、容易にウォーム軸13
の軸方向位置を規制でき、軸受14、15を介してウォーム
軸13の軸方向位置を規制できる手段の操作が容易にな
る。

【００３８】また、ウォーム軸13の一方の端部を一方の
軸受15に回転自在かつ軸方向移動不能に固定する手段
が、ウォーム軸13の一方の端部の先端部外周に形成され
た鍔23、ボール25、ボルト26、ロックナット27とから構
成されているので、ボルト26を螺進させて、ボール25を
介しウォーム軸13の一方の端部の端面に軸方向に押圧力
を加えるのみで、ウォーム軸13の一方の端部を一方の軸
受15に回転自在かつ軸方向移動不能に固定することがで
き、その固定手段の構成が容易になる。

【００３９】その他、実施形態１が奏する効果と同様の
効果を奏することができる。実施形態１と比較して、左
右軸受14、15を介してウォーム軸13の軸方向位置を規制
できる手段を、左右略同様の構成のものとすることはで
きないが、実施形態１における調整ナット18を省略する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の請求項１ないし請求項３に記載された発
明の一実施形態（実施形態１）における電動式パワース
テアリング装置の部分縦断面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した部分横断面図で
あって、ウォームギヤ構造を示す図である。

【図３】図２の部分拡大図である。

【図４】図３の歯の噛合部の拡大図である。

【図５】本願の請求項４および請求項５に記載された発
明の一実施形態（実施形態２）における電動式パワース
テアリング装置のウォームギヤ構造部分の部分横断面図
であって、図２と同様の図である。

【図６】従来例を示す図である。

【図７】図６の部分拡大図である。

【図８】図７の歯の噛合部の拡大図である。

【符号の説明】

１…電動式パワーステアリング装置、２…ステアリング
ギヤボックス、３…入力軸、５…ラック、６…軸受、７
…（ニードル）軸受、８…出力軸、９…トーションバ
ー、10…ピニオン、11…ウォームホイール、12…ウォー
ム、13…ウォーム軸、14、15…軸受、16…電動機、17…
ネジ孔、18…調整ナット、19…ネジ孔、20…キャップ、
21…ロックナット、22…セレーション連結部、23…鍔、
24…凹部、25…ボール（鋼球）、26…ボルト、27…ロッ
クナット、28…軸受挿通孔、29…ロックナット。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリングホイールに連動連結される
   操舵軸に取り付けられたウォームホイールに、操舵補助
   用の電動機により駆動されるウォームを噛合させた電動
   式パワーステアリング装置におけるウォームギヤ構造に
   おいて、 前記ウォーム軸を軸方向にスライド可能に支持する手段
   が、前記ウォーム軸の両方の端部をそれぞれ支持する軸
   受と、これら両軸受のうちのいずれか一方もしくは双方
   を介して前記ウォーム軸の軸方向位置を規制できる手段
   とにより構成されたことを特徴とする電動式パワーステ
   アリング装置におけるウォームギヤ構造。
2. 【請求項２】 ステアリングホイールに連動連結される
   操舵軸に取り付けられたウォームホイールに、操舵補助
   用の電動機により駆動されるウォームを噛合させた電動
   式パワーステアリング装置におけるウォームギヤ構造に
   おいて、 前記ウォームの歯厚が、歯すじに沿って連続的に変化さ
   せられており、 前記ウォーム軸を軸方向にスライド可能に支持する手段
   が、前記ウォーム軸の両方の端部をそれぞれ支持する軸
   受と、これら両軸受のうちのいずれか一方もしくは双方
   を介して前記ウォーム軸の軸方向位置を規制できる手段
   とにより構成されたことを特徴とする電動式パワーステ
   アリング装置におけるウォームギヤ構造。
3. 【請求項３】 前記両軸受の双方を介して前記ウォーム
   軸の軸方向位置を規制できる手段が、ギヤボックスに形
   成された一方のネジ孔に螺入され、該ネジ孔を塞ぐとと
   もに、一方の軸受の軸方向位置を規制するキャップと、
   該キャップの螺入位置を固定するロックナットと、ギヤ
   ボックスに形成された他方のネジ孔に螺入され、他方の
   軸受の軸方向位置を規制する調整ナットと、該調整ナッ
   トの螺入位置を固定するロックナットとから構成された
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の電動式
   パワーステアリング装置におけるウォームギヤ構造。
4. 【請求項４】 前記両軸受のうちの一方を介して前記ウ
   ォーム軸の軸方向位置を規制できる手段が、ギヤボック
   スに形成されたネジ孔に螺入され、該ネジ孔を塞ぐとと
   もに、一方の軸受の軸方向位置を規制するキャップと、
   該キャップの螺入位置を固定するロックナットと、前記
   ウォーム軸の一方の端部を前記一方の軸受に回転自在か
   つ軸方向移動不能に固定する手段とから構成され、 前記両軸受のうちの他方が、ギヤボックスに形成された
   軸受挿通孔に固定され、前記ウォーム軸の他方の端部を
   軸方向移動自在に支持するようにされたことを特徴とす
   る請求項１または請求項２記載の電動式パワーステアリ
   ング装置におけるウォームギヤ構造。
5. 【請求項５】 前記ウォーム軸の一方の端部を前記一方
   の軸受に回転自在かつ軸方向移動不能に固定する手段
   が、ボール軸受からなる前記一方の軸受と、前記ウォー
   ム軸の一方の端部に形成された鍔と、該端部の端面に形
   成された凹部に嵌入されたボールと、前記キャップの頂
   板のネジ孔に螺入され、かつ該ボールを介して前記端面
   を軸方向に押圧して前記鍔を前記ボール軸受の内輪の外
   側面に当接させるボルトと、該ボルトの前記ネジ孔への
   螺入位置を固定するロックナットとから構成されたこと
   を特徴とする請求項４記載の電動式パワーステアリング
   装置におけるウォームギヤ構造。