(57)【要約】【課題】ボールナットにプーリを組み付ける作業効率の向上。【解決手段】ねじ軸体１１０と、ボールナット１２０と、ボールナット１２０に挿入され、ボール１２１の環流路を形成する循環部材１２４と、ボールナット１２０に嵌め合わされ、ねじ軸体１１０の軸方向においてボールナット１２０と締結されるプーリー１３０と、ねじ軸体１１０を収容するハウジング１４０と、ハウジング１４０に固定されプーリー１３０を回転駆動する駆動手段１５０とを備え、循環部材１２４は、ボールナット１２０の外周面よりも突出する突出部１２５を備え、プーリー１３０は、径方向に窪み突出部１２５を収容する一端が開口する溝部１３３を内周面部に備えるステアリング装置１００。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面部に第一ねじ溝を備え、転舵輪を転舵するねじ軸体と、
前記第一ねじ溝と共に複数のボールが転動する転動路を形成する第二ねじ溝を内周面部に有するボールナットと、
前記ボールナットの外周面部に形成された取付孔に挿入され、前記ボールの環流路を形成する循環部材と、
前記ボールナットの外周面部に嵌め合わされる内周面部を有し、軸方向の端部において前記ボールナットと締結されるプーリーと、
前記ねじ軸体を収容するハウジングと、
前記ハウジングに固定され前記プーリーを回転駆動する駆動手段とを備え、
前記循環部材は、
前記取付孔に取り付けられた状態において前記ボールナットの外周面よりも突出する突出部を備え、
前記プーリーは、
前記ねじ軸体の軸方向に延在し径方向に窪み前記突出部を収容する一端が開口する溝部を内周面部に備える
ステアリング装置。
【請求項２】
前記ボールナットは、
前記ねじ軸体の軸方向において、前記循環部材が取り付けられた位置よりも端部側に外周面が円筒状の第一嵌合面部を備え、
前記プーリーは、
前記第一嵌合面部と嵌め合う内周面が円筒状の第二嵌合面部を備える
請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項３】
前記突出部は、
前記プーリーが前記ボールナットに取り付けられた状態において前記溝部の対向する両側壁の少なくとも一方に当接する
請求項１または２に記載のステアリング装置。
【請求項４】
前記溝部は、
一方の側壁において、前記溝部の前記開口に向かうに従い他方の側壁から遠ざかる第一傾斜面部を備え、
前記突出部は、
前記第一傾斜面部に当接する第二傾斜面部と、
前記溝部の他方の側壁に当接する末端部と、を備える
請求項１から３のいずれか一項に記載のステアリング装置。
【請求項５】
前記突出部は、
前記ボールナットの前記取付孔の全体において突出する
請求項１から４のいずれか一項に記載のステアリング装置。
【請求項６】
外周面部に第一ねじ溝を備えるねじ軸体と、
前記第一ねじ溝と共に複数のボールが転動する転動路を形成する第二ねじ溝を内周面部に有するボールナットと、
前記ボールナットの外周面部に形成された取付孔に挿入され、前記ボールの環流路を形成する循環部材と、
前記ボールナットの外周面部に嵌め合わされる内周面部を有し、前記ねじ軸体の軸方向において前記ボールナットと締結されるプーリーとを備え、
前記循環部材は、
前記取付孔に取り付けられた状態において前記ボールナットの外周面よりも突出する突出部を備え、
前記プーリーは、
前記ねじ軸体の軸方向に延在し径方向に窪み前記突出部を収容する一端が開口する溝部を内周面部に備える
ボールねじ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールナットを回転させてねじ軸体を軸方向に移動させるステアリング装置、およびボールねじ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールねじ装置の１つとして、外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸と、ねじ軸のねじ溝に複数のボールを介して螺合されたボールナットとを備え、ボールナットを回転させることによりねじ軸を直動させる装置がある。
【０００３】
例えば特許文献１に記載のボールねじ装置は、ボールナットの外周面から放射方向に突出する突起を設け、この突起と嵌め合うことのできる溝を備えたプーリーを備えている。そしてプーリーをベルトなどにより回転させ、プーリーの溝とボールナットの突起との係合によりトルクを伝達している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−６９５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ねじ軸体の軸方向においてボールナットとプーリーとをボルトなどを用いて締結し当該締結力によりトルクを伝達する場合、複雑な加工によりボールナットの外周面にトルクを伝達するための突起を設ける必要はなくなる。
【０００６】
しかし、軸方向においてボールナットとプーリーとを締結するに際し、ボールナット、およびプーリーの一方に設けられたねじ穴と貫通孔との位相合わせなどに手間取り、組立時間が長くなるという課題が生じていた。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、ボールナットとプーリーとを容易に締結することができるステアリング装置、およびボールねじ装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の１つであるステアリング装置は、外周面部に第一ねじ溝を備え、転舵輪を転舵するねじ軸体と、前記第一ねじ溝と共に複数のボールが転動する転動路を形成する第二ねじ溝を内周面部に有するボールナットと、前記ボールナットの外周面部に形成された取付孔に挿入され、前記ボールの環流路を形成する循環部材と、前記ボールナットの外周面部に嵌め合わされる内周面部を有し、軸方向の端部において前記ボールナットと締結されるプーリーと、前記ねじ軸体を収容するハウジングと、前記ハウジングに固定され前記プーリーを回転駆動する駆動手段とを備え、前記循環部材は、前記取付孔に取り付けられた状態において前記ボールナットの外周面よりも突出する突出部を備え、前記プーリーは、前記ねじ軸体の軸方向に延在し径方向に窪み前記突出部を収容する一端が開口する溝部を内周面部に備える。
【０００９】
また、上記目的を達成するために、本発明の他の１つであるボールねじ装置は、外周面部に第一ねじ溝を備えるねじ軸体と、前記第一ねじ溝と共に複数のボールが転動する転動路を形成する第二ねじ溝を内周面部に有するボールナットと、前記ボールナットの外周面部に形成された取付孔に挿入され、前記ボールの環流路を形成する循環部材と、前記ボールナットの外周面部に嵌め合わされる内周面部を有し、前記ねじ軸体の軸方向において前記ボールナットと締結されるプーリーとを備え、前記循環部材は、前記取付孔に取り付けられた状態において前記ボールナットの外周面よりも突出する突出部を備え、前記プーリーは、前記ねじ軸体の軸方向に延在し径方向に窪み前記突出部を収容する一端が開口する溝部を内周面部に備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ボールナットにプーリーを組み付ける際の作業効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態に係るステアリング装置の概略構成を示す図である。
【図２】本実施の形態に係るボールナット近傍を一部断面で示す図である。
【図３】本実施の形態に係るプーリーを外してボールナットを示す斜視図である。
【図４】本実施の形態に係るボールナット、プーリー、および循環部材を分解して示す斜視図である。
【図５】本実施の形態に係るプーリー、軸受が取り付けられたボールナットを示す斜視図である。
【図６】本実施の形態に係るプーリー、軸受が取り付けられたボールナットを別方向から示す斜視図である。
【図７】本実施の形態に係る突出部と溝部との関係をプーリーを透過状態で示す平面図である。
【図８】別形状の突出部、別形状の溝部をプーリーを透過状態で示す平面図である。
【図９】他の実施例に係るステアリング装置を示す図である。
【図１０】他の実施例に係るステアリング装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明に係るボールねじ装置を備えるステアリング装置の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１３】
また、図面は、本発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。
【００１４】
図１は、ステアリング装置を示す図である。同図に示すように、ステアリング装置１００は、ステアリングホイールなどの操作部材２００の運転者の操作によるトルクと駆動手段１５０によるアシストトルクに基づき転舵輪２１０を転舵させるパワーステアリング装置であり、ねじ軸体１１０と、ボールナット１２０と、プーリー１３０と、ハウジング１４０と、駆動手段１５０とを備えている。本実施の形態の場合、ステアリング装置１００はさらに、複数の軸体が自在継手により連結され、運転者の操作による操作部材２００の回転トルクをねじ軸体１１０に機械的に伝達するステアリングシャフト１６０を備えている。
【００１５】
ねじ軸体１１０は、外周面部の一部に第一ねじ溝１１１を備える棒状の部材である。ステアリング装置１００に備えられるねじ軸体１１０は、タイロッド２１１を介して転舵輪２１０に接続され、転舵輪２１０を転舵する転舵軸体として機能する。また、ねじ軸体１１０の他部にはラック１１２が設けられており、ステアリングシャフト１６０の先端部に設けられたピニオン１６１と噛み合うラックアンドピニオン機構が形成される。ステアリング装置１００は、ステアリングシャフト１６０を介して伝えられる回転トルクがねじ軸体１１０の直動に変換されると共に、駆動手段１５０によるアシストトルクがねじ軸体１１０の直動に変換されるいわゆる電動パワーステアリング装置となっている。
【００１６】
ハウジング１４０は、ねじ軸体１１０を収容する部材である。本実施の形態の場合、ハウジング１４０は、一体に成形されたブラケットを用いて車体に固定され、内側に収容したねじ軸体１１０を軸線方向にガイドする部材である。ハウジング１４０は、例えばアルミニウム合金により形成される。また、ハウジング１４０の両端部には、ゴム等で形成された蛇腹管状のブーツ１４２が、取り付けられている。ブーツ１４２によりハウジング１４０の長手方向の両開口端部が封止されているため、ハウジング１４０はある程度密閉された状態となり、内方に水、泥などが侵入することを防止している。
【００１７】
図２は、ボールナット近傍を一部断面で示す図である。図３は、プーリーを外してボールナットを示す斜視図である。図４は、ボールナット、プーリー、および循環部材を分解して示す斜視図である。ボールナット１２０は、ねじ軸体１１０に設けられた第一ねじ溝１１１と対向状に設けられ、第一ねじ溝１１１と共に複数のボール１２１が転動する転動路を形成する第二ねじ溝１２２を内周面部に有する円筒状の部材である。ボールナット１２０の外周面部に形成された取付孔１２３には、ボール１２１の環流路を形成する循環部材１２４が圧入状態で取り付けられている。
【００１８】
ボールナット１２０に設けられた取付孔１２３は、第一ねじ溝１１１と第二ねじ溝１２２とで形成される転動路に連通し、ボール１２１が通過可能な連通孔を２箇所備えている。取付孔１２３に挿入される循環部材１２４には、一方の連通孔において転動路から掬い上げられたボール１２１を他方の連通孔まで案内して転動路に戻す環流路が形成されている。なお、循環路は、循環部材１２４の内部に形成されても良く、また取付孔１２３の底面部に設けられた溝と循環部材１２４に対向状に設けられた溝とにより形成されても構わない。
【００１９】
ねじ軸体１１０に対してボールナット１２０を回転させた場合、循環部材１２４は、転動路から掬い上げたボール１２１をいずれか一方の連通孔を通じて環流路に導き、他方の連通孔を通じて転動路に排出する機能を有している。この環流路を介してボール１２１が転動路を無限循環することにより、低い摩擦抵抗でボールナット１２０の回転をねじ軸体１１０の直動に変換することが可能となっている。循環部材１２４は、取付孔１２３に取り付けられた状態においてボールナット１２０の外周面よりも突出する突出部１２５を備えている。突出部１２５の詳細については後述する。
【００２０】
ボールナット１２０は、ねじ軸体１１０が刺し通された状態でハウジング１４０に収容され、ハウジング１４０に軸受１４１を介して取り付けられている。ボールナット１２０は、ハウジング１４０に対しねじ軸体１１０の軸周りに回転する。ボールナット１２０の端面には、後述のプーリー１３０を固定するための締結部材１５２が挿入される第二締結穴１２７（図２参照）が複数箇所に設けられている。
【００２１】
プーリー１３０は、ボールナット１２０の外周面部に嵌め合わされる円筒状の内周面部を有し、ねじ軸体１１０の軸方向（図中Ｙ軸方向）においてボールナット１２０と締結される円筒状の部材である。本実施の形態の場合、プーリー１３０は、一端部において内方向かって径方向に突出し、ねじ軸体１１０が刺し通される円環状のフランジ部１３１を備える。フランジ部１３１には、ボルトなどの締結部材１５２が刺し通される第一締結孔１３２が複数箇所に設けられている。第一締結孔１３２は、ボールナット１２０の端面に設けられた第二締結穴１２７に対応する位置にプーリー１３０の回転軸に沿って貫通して配置されている。プーリー１３０に設けられる溝部１３３については後述する。
【００２２】
プーリー１３０は、駆動手段１５０から回転トルクが伝達されることによりねじ軸体１１０の軸周りに回転し、締結部材１５２の締結力によりボールナット１２０の端面に固定されたフランジ部１３１を介してボールナット１２０を回転させる。
【００２３】
なお、プーリー１３０の外周面には、溝などベルト１５１との摩擦力を高める構造などが設けられていても構わない。
【００２４】
駆動手段１５０は、ハウジング１４０に固定されプーリー１３０を回転駆動する。本実施の形態の場合、駆動手段１５０は、モータと、モータの出力軸に取り付けられた駆動プーリー１５３と、駆動プーリー１５３と従動プーリーとして機能するプーリー１３０とに巻き掛けられた無端状のベルト１５１を備えている。
【００２５】
ねじ軸体１１０と、ボールナット１２０と、プーリー１３０とを備えるボールねじ装置と、プーリー１３０よりも径が小さい駆動プーリー１５３を備えた駆動手段１５０とにより操作部材２００からの回転トルクをアシストするアシストトルクを発生させるアシスト機構が構成される。具体的にアシスト機構は次のような動作によりアシストトルクをねじ軸体１１０に伝達する。つまり、モータによって駆動プーリー１５３を回転させると、ベルト１５１を介してプーリー１３０が回転する。プーリー１３０は駆動プーリー１５３よりも径大であるため減速状態となる。プーリー１３０と一体に組み付けられたボールナット１２０も回転する。ボールナット１２０がねじ軸体１１０に対して相対回転すると、ボール１２１がボールナット１２０、およびねじ軸体１１０から負荷（摩擦力）を受けて転動路及び環流路を無限循環する。このボール１２１の無限循環を通じて、ボールナット１２０に付与されたトルクがねじ軸体１１０の直動に変換され、ねじ軸体１１０がボールナット１２０に対して軸方向に相対移動する。すなわちねじ軸体１１０に軸方向の力が付与される。このねじ軸体１１０に付与される軸方向の力がアシスト力となって運転者のステアリング操作が補助される。
【００２６】
次に、ボールナット１２０の外周面から突出する循環部材１２４の一部である突出部１２５と、ねじ軸体１１０の軸方向に延在し径方向に窪んで、突出部１２５を収容するプーリー１３０の内周面に設けられた溝部１３３との関係を説明する。図５は、プーリー、軸受が取り付けられたボールナットを示す斜視図である。図６は、プーリー、軸受が取り付けられたボールナットを別方向から示す斜視図である。図７は、プーリーとボールナットが組み付けられた状態における突出部と溝部との関係を、プーリーを透過状態で示す平面図である。
【００２７】
本実施の形態の場合、突出部１２５は、図３に示すように、ボールナット１２０の取付孔１２３の全体において突出している。つまり、ボールナット１２０の径方向において、循環部材１２４の長さは、取付孔１２３の深さよりも突出部１２５の分だけ長くなるように設定されている。
【００２８】
溝部１３３は、ねじ軸体１１０の軸方向において軸受１４１側の一端部が開口しており、ボールナット１２０にプーリー１３０を嵌め込むことにより循環部材１２４の突出部１２５の少なくとも一部を収容することができる部分となっている。また、ねじ軸体１１０の軸方向を中心とした周方向において、溝部１３３の少なくとも一方の側壁に対しフランジ部１３１に設けられた第一締結孔１３２の管軸は、所定の位相に設定されている。一方、溝部１３３の側壁に当接する突出部１２５に対し、ボールナット１２０の端面に設けられた第二締結穴１２７の管軸も前記第一締結孔１３２と同じ位相になるように設定されている。これにより、溝部１３３に突出部１２５を収容した状態で、ボールナット１２０に対しプーリー１３０を周方向に回転させて突出部１２５と溝部１３３の側壁とを当接させることによって、第一締結孔１３２と第二締結穴１２７とを容易に対向させることが可能となる。従って、締結部材１５２を第一締結孔１３２に刺し通し、第二締結穴１２７に容易にねじ込むことが可能となり、ボールナット１２０にプーリー１３０を固定する際の作業効率を向上させることが可能となる。
【００２９】
また、ボールナット１２０の外周面に取り付ける循環部材１２４の一部をボールナット１２０の外周面から突出させることにより、ボールナット１２０の外周面に位置決め用の突起を設ける加工をする必要がなくなり、ボールナット１２０を容易に加工することが可能となる。さらに、圧入された循環部材１２４の少なくとも一部をプーリー１３０で覆うため、プーリー１３０が循環部材１２４の抜け止めとして機能する。
【００３０】
本実施の形態の場合、突出部１２５は、プーリー１３０がボールナット１２０に取り付けられた状態において溝部１３３の対向する第一側壁１３５、および第二側壁１３６（図７参照）の両方に当接する。これによりプーリー１３０とボールナット１２０が周方向に相対的に動かない状態となり、安定した状態で締結部材１５２を第一締結孔１３２に刺し通し、第二締結穴１２７に容易にねじ込むことが可能となる。
【００３１】
また、溝部１３３の一方の側壁である第二側壁１３６は、溝部１３３の開口に向かうに従い、つまり軸受１４１に向かうに従い他方の側壁である第一側壁１３５から漸次遠ざかる第一傾斜面部として機能している。また、突出部１２５は、傾斜面部として機能する第二側壁１３６に当接する第二傾斜面部１２８と、溝部１３３の他方の側壁に当接する末端部１２９と、を備えている。これにより、ボールナット１２０にプーリー１３０を嵌め込む際に、第一傾斜面部として機能する第二側壁１３６と、第二傾斜面部１２８とが面接触し、反対側の第一側壁１３５に突出部１２５の末端部１２９が当接するようにボールナット１２０に対するプーリー１３０の相対的回転を案内することが可能となる。従って、突出部１２５に対する溝部１３３の正確な位置をあまり気にすることなくボールナット１２０にプーリー１３０を嵌め込んでも、第二締結穴１２７に第一締結孔１３２の位相を容易に合わせることが可能となり、作業効率が向上する。
【００３２】
また、ボールナット１２０は、ねじ軸体１１０の軸方向において、循環部材１２４が取り付けられる取付孔１２３よりもプーリー１３０が嵌め込まれる端部側に凹凸のない外周面が真円状の円筒である第一嵌合面部１２６が設けられている。一方、溝部１３３の開口端と反対側（フランジ部１３１側）におけるプーリー１３０の内周面には、第一嵌合面部１２６と嵌め合うことができ、凹凸のない内周面が真円状の円筒である第二嵌合面部１３４が設けられている。凹凸のない第一嵌合面部１２６と凹凸のない第二嵌合面部１３４とが嵌め合わされることにより、ボールナット１２０とプーリー１３０とを同軸上に高精度に配置することができ、プーリー１３０の回転軸とボールナット１２０の回転軸を高い精度で一致させることが可能となる。
【００３３】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。
【００３４】
例えば、突出部１２５は、取付孔１２３の全体にわたって突出する必要はなく、図８に示すように循環部材１２４の一部において突出するものでも構わない。この場合、循環部材１２４において突出部１２５以外の部分は、ボールナット１２０の外周面と面一、またはボールナット１２０の外周面よりも窪んだ位置に配置されても構わない。また、突出部１２５の形状も円柱形状ばかりでなく楔形状など任意の形状を採用しうる。
【００３５】
また、溝部１３３の形状は、特に限定されるものではなく、図８に示すように対向する第一側壁１３５、および第二側壁１３６が共に傾斜する形状であっても構わない。
【００３６】
また、ステアリング装置１００は、図９に示すように、操作部材２００とねじ軸体１１０とが機械的に連結されず、操作部材２００の回転角などをセンサ等で読み取り、センサ等の信号に基づいてねじ軸体１１０がボールナット１２０の回転により往復動し、転舵輪２１０を転舵するいわゆるＳＢＷ（Ｓｔｅｅｒ  Ｂｙ  Ｗｉｒｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）であってもよい。
【００３７】
さらに、ステアリング装置１００は、図１０に示すように、操作部材２００、ステアリングシャフト１６０などを備えず、コンピュータが操向を行う自動ステアリング装置であっても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は車両などのステアリング装置であって、人による操舵力をアシストすることができるステアリング装置、操作部材と転舵輪とが機械的に接続されず、電気的に操舵されるＳＢＷ、自動ステアリング装置などに利用可能である。
【００３９】
ボールねじ装置は、モータの回転をキャリパを駆動する直動に変換する電動ブレーキ装置などにも利用可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１００…ステアリング装置、１１０…ねじ軸体、１１１…第一ねじ溝、１１２…ラック、１２０…ボールナット、１２１…ボール、１２２…第二ねじ溝、１２３…取付孔、１２４…循環部材、１２５…突出部、１２６…第一嵌合面部、１２７…第二締結穴、１２８…第二傾斜面部、１２９…末端部、１３０…プーリー、１３１…フランジ部、１３２…第一締結孔、１３３…溝部、１３４…第二嵌合面部、１３５…第一側壁、１３６…第二側壁、１４０…ハウジング、１４１…軸受、１４２…ブーツ、１５０…駆動手段、１５１…ベルト、１５２…締結部材、１５３…駆動プーリー、１６０…ステアリングシャフト、１６１…ピニオン、２００…操作部材、２１０…転舵輪、２１１…タイロッド
【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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【図１０】
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