(57)【要約】      （修正有）【課題】部品点数を抑えるともに、ボール循環路の構成を単純化することで、加工および組付けが容易で、装置の全長および外径を小さくできるボールねじ装置を提供する。【解決手段】ボールナット１２にボールねじ軸１１の軸線と平行な面内に形成されたボール循環孔１６と、ボールナットの内周にボール転動溝１２ａの接線方向に向けて開口されボール循環孔１６に接続される第１および第２直線孔１７、１８と、第１および第２直線孔１７，１８にボール転動軌道１３を転動するボール１４を第１および第２直線孔に掬い上げる第１および第２ピックアップチューブ２１、２２をそれぞれ嵌挿し、第１および第２ピックアップチューブ２１，２２の側部にボール循環孔１６に開口するボール通孔を形成した。【選択図】図１
2010133460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に螺旋状のボールねじ溝を形成したボールねじ軸と、内周面に螺旋状のボールねじ溝を形成したボールナットと、前記ボールねじ軸のボールねじ溝と前記ボールナットのボールねじ溝との間で形成されるボール転動軌道に介在される複数のボールとを備えたボールねじ装置であって、
前記ボールナットに前記ボールねじ軸の軸線と平行な面内に形成されたボール循環孔と、前記ボールナットの内周に前記ボール転動溝の接線方向に向けて開口され前記ボール循環孔に接続される第１および第２直線孔と、該第１および第２直線孔に前記ボール転動軌道を転動するボールを前記第１および第２直線孔に掬い上げる第１および第２ピックアップチューブをそれぞれ嵌挿し、該第１および第２ピックアップチューブの側部に前記ボール循環孔に開口するボール通孔を形成したことを特徴とするボールねじ装置。
【請求項２】
請求項１において、前記第１および第２直線孔は、前記ボールナットに、前記ボールねじ軸の中心線を中心として１８０度異なる角度位置において互いに平行に形成されていることを特徴とするボールねじ装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記第１および第２ピックアップチューブは、深絞り加工によって有底円筒状に加工されていることを特徴とするボールねじ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボール循環路の加工および組付けが容易で、しかも、小型で低コストのボールねじ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動パワーステアリング装置には、例えば、特許文献１に記載されているように、ラック軸に形成したボールねじ軸にボールを介してボールナットを螺合させ、これらボールねじ軸、ボールおよびボールナットからなるボールねじ機構と平行に電動モータを配置し、電動モータの回転を歯車減速機構を介してボールねじ機構に伝達するモータ平行タイプの電動パワーステアリング装置がある。
【０００３】
この種の電動パワーステアリング装置に用いられるボールねじ機構のボール循環方式には、例えば、特許文献２に記載されているような、エンドキャップ式と称せられるものや、例えば、特許文献３に記載されているような、リターンチューブ式と称せられるものや、例えば、特許文献４に記載されているような、コマ（デフレクタ）式と称せられるものや、例えば、特許文献５に記載されているような、ガイドプレート式と称せられるものがある。
【０００４】
特許文献２に記載されたエンドキャップ式では、ボールナットの両端部にボールを循環するためのエンドキャップを取付ける必要があるため、ボールねじ機構の全長が長くなる問題がある。特許文献３に記載されたリターンチューブ式では、ボールを循環するリターンチューブの厚みおよびこのリターンチューブを固定するチューブ止め板がボールナットの径方向外方へ飛び出すため、ボールねじ機構の外径が大きくなる問題がある。特許文献４に記載されたコマ式では、ボール転動軌道とボール循環路との間に段差が生じやすく、摺動音の観点から不利であり、また、実際に荷重を受けるボール転動軌道長さが大きくとれないため、強度面から考えても不利である。さらに、特許文献５に記載されたガイドプレート式では、ボール転動軌道からボールをピックアップするピックアップ手段に加え、ガイドプレートおよびこれを固定する固定手段が必要になるため、部品点数が多くなり、コスト高となる問題がある。
【特許文献１】特開２００５−２８０５５５号公報
【特許文献２】特開２０００−２２５９５６号公報
【特許文献３】特開２００４−１６９８８１号公報
【特許文献４】特開平１１−２７０６４７号公報
【特許文献５】特開２００４−１１６６８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように上記した特許文献２ないし特許文献５に記載のボール循環方式は、いずれも問題を抱え、ボール循環路の加工および組付けが容易で、しかも、小型で低コストのボールねじ装置の出現が要望されている。
【０００６】
本発明は、上記した要望に鑑みてなされたもので、部品点数を抑えるともに、ボール循環路の構成を単純化することで、加工および組付けが容易で、装置の全長および外径を小さくできるボールねじ装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、外周面に螺旋状のボールねじ溝を形成したボールねじ軸と、内周面に螺旋状のボールねじ溝を形成したボールナットと、前記ボールねじ軸のボールねじ溝と前記ボールナットのボールねじ溝との間で形成されるボール転動軌道に介在される複数のボールとを備えたボールねじ装置であって、前記ボールナットに前記ボールねじ軸の軸線と平行な面内に形成されたボール循環孔と、前記ボールナットの内周に前記ボール転動溝の接線方向に向けて開口され前記ボール循環孔に接続される第１および第２直線孔と、該第１および第２直線孔に前記ボール転動軌道を転動するボールを前記第１および第２直線孔に掬い上げる第１および第２ピックアップチューブをそれぞれ嵌挿し、該第１および第２ピックアップチューブの側部に前記ボール循環孔に開口するボール通孔を形成したことである。
【０００８】
請求項２に係る発明の特徴は、請求項１において、前記第１および第２直線孔は、前記ボールナットに、前記ボールねじ軸の中心線を中心として１８０度異なる角度位置において互いに平行に形成されていることである。
【０００９】
請求項３に係る発明の特徴は、請求項１または請求項２において、前記第１および第２ピックアップチューブは、深絞り加工によって有底円筒状に加工されていることである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明によれば、ボールナットにボールねじ軸の軸線と平行な面内に形成されたボール循環孔と、ボールナットの内周にボール転動溝の接線方向に向けて開口されボール循環孔に接続される第１および第２直線孔と、第１および第２直線孔にボール転動軌道を転動するボールを第１および第２直線孔に掬い上げる第１および第２ピックアップチューブをそれぞれ嵌挿し、第１および第２ピックアップチューブの側部にボール循環孔に開口するボール通孔を形成したので、ボールナットに穴明け加工によってボール循環孔と第１および第２直線孔を形成し、第１および第２直線孔に第１および第２ピックアップチューブ２２、２４を嵌挿するだけで、ボール転動軌道の両端部に接続するボール循環路を構成することができる。これにより、ボール循環路の加工および組付けを容易にすることができる。しかも、部品点数を最少限に抑えることができ、小型で低コストのボールねじ装置を実現することができる。
【００１１】
請求項２に係る発明によれば、第１および第２直線孔は、ボールナットに、ボールねじ軸の中心線を中心として１８０度異なる角度位置において互いに平行に形成されているので、ボール循環孔に交差する第１および第２直線孔をボールナットに平行に加工するのみで、ボール循環路を構成することができる。
【００１２】
請求項３に係る発明によれば、第１および第２ピックアップチューブは、深絞り加工によって有底円筒状に加工されているので、ピックアップチューブを容易に製作することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１および図２は、実施の形態に係るボールねじ装置１０を示すもので、ボールねじ装置１０は、外周面にボール転動溝１１ａを螺旋状に形成した軸方向移動可能なボールねじ軸１１と、内周面にボール転動溝１２ａを螺旋状に形成した回転可能なボールナット１２とを備えている。ボールねじ軸１１のボール転動溝１１ａとボールナット１２のボール転動溝１２ａとの間で形成されるボール転動軌道１３内には、多数のボール１４が転動可能に収容されている。ボール転動軌道１３を転動したボール１４は、ボールナット１２に形成した後述する構成のボール循環路１５を通ってボール転動軌道１３に戻されるようになっている。
【００１４】
ボール循環路１５は、ボールナット１２にボールねじ軸１１の軸線と平行な面内に形成されたボール循環孔１６と、その両端に接続された一対の第１および第２直線孔１７、１８とによって形成されている。ボール循環孔１６は、ボール１４をスムーズに循環させる内径に穴加工され、第１および第２直線孔１７、１８は、ボール１４の径に対して後述するピックアップチューブの略肉厚分だけ大きめの内径に穴加工されている。
【００１５】
第1直線孔１７は、ボールナット１２の内周にボール転動溝１２ａの接線方向に向けて開口され、第２直線孔１８は、第１直線孔１７の開口位置に対して所定のリード数を隔てた位置において、ボールナット１２の内周にボール転動溝１２ａの接線方向に向けて開口されている。すなわち、第２直線孔１８は、図３に示すように、第１直線孔１７とはボールねじ軸１１の中心線Ｍを中心として１８０度異なる角度位置において、第１直線孔１７と平行に形成されている。従って、ボール循環孔１６は、ボールナット１２の上面から見てボールねじ軸１１の軸線に対しそれを斜めに横切るように傾斜して形成されている。
【００１６】
第１および第２直線孔１７、１８には、ボールナット１２の外周側から第１および第２ピックアップチューブ２１、２２が圧入によって嵌挿固定されている。第１および第２ピックアップチューブ２１、２２は、深絞り加工によって有底円筒状に成形され、ボール１４をスムーズに循環させる内径を有している。第１および第２ピックアップチューブ２１、２２には、図４に示すように、下端にボール転動軌道１３を転動したボール１４を第１および第２直線孔１７、１８に掬い上げるピックアップ部２３、２４がそれぞれ形成され、また、底部（上端）側の側部には、ボール循環孔１６と接続するボール通孔２５、２６が開口されている。ボール通孔２５、２６は、ボール１４の径よりも少なくとも大きな径を有している。これらピックアップ部２３、２４およびボール通孔２５、２６は、第１および第２ピックアップチューブ２１、２２が深絞り加工によって成形された後、必要に応じて、それぞれ所定形状に機械加工される。
【００１７】
なお、第１および第２ピックアップチューブ２１，２２は、ボール循環孔１６をそれぞれ直角に横切るように第１および第２直線孔１７、１８に嵌挿固定されるが、この際、第１および第２ピックアップチューブ２１、２２に開口された各ボール通孔２５、２６がボール循環孔１６にそれぞれ接続するように、第１および第２直線孔１７、１８に所定の角度状態で所定の深さまで嵌挿固定されるようになっている。
【００１８】
これにより、第１および第２ピックアップチューブ２１、２２ならびに第１および第２ピックアップチューブ２１、２２に両端部を接続されるボール循環孔１６によって、ボール転動軌道１３の両端部（始端部と終端部）に接続するコの字形のボール循環路１５が形成され、このボール循環路１５とボール転動軌道１３とによって、無端状のボール周回路が形成される。
【００１９】
かかる構成により、ボールねじ装置１０が作動されると、ボール転動溝１１ａ、１２ａ間のボール転動軌道１３を転動したボール１４は、一方のピックアップチューブ２１（２２）のピックアップ部２３（２４）によって一方の直線孔１７（１８）内に掬い上げられる。そして、一方の直線孔１７（１８）より一方のピックアップチューブ２１（２２）のボール通孔２５（２６）を介してボール循環孔１６に導入され、さらに、他方のピックアップチューブ２２（２１）のボール通孔２６（２５）より他方の直線孔１８（１７）に送り出され、ボール転動軌道１３に戻される。
【００２０】
上記した構成のボールねじ装置１０は、電動モータ４６によって回転されるボールナット１２の回転運動をラック軸の軸方向運動に変換する電動パワーステアリング装置のボールねじ装置として用いることができる。すなわち、図５に示すように、電動パワーステアリング装置３０は、転舵輪３２を転舵するためにステアリングホイール３３に加えられる操舵トルクを伝達するステアリングシャフト３４と、ステアリングシャフト３４からの操舵トルクにより転舵輪３２を転舵する、例えばラックアンドピニオン機構からなる操舵機構３５と、ステアリングシャフト３４と操舵機構３５とを連結する軸継手としての中間軸３６とを備えている。
【００２１】
操舵機構３５は、入力軸としてのピニオン軸３７と、自動車の横方向（直進方向と直交する方向）に延びる転舵軸としてのラック軸３８と、ピニオン軸３７およびラック軸３８を支持するハウジング４０とを有している。ピニオン軸３７は、ハウジング４０に回動可能に支持され、ラック軸３８は、ハウジング４０に直線往復移動可能に支持されている。ピニオン軸３７に形成されたピニオン歯３７ａは、ラック軸３８に形成されたラック歯３８ａに噛合されている。ラック軸３８の両端部は、タイロッドおよびナックルアームを介して転舵輪３２に連結されている。
【００２２】
これにより、ステアリングホイール３３が操舵されると、その操舵トルクがステアリングシャフト３４等を介して操舵機構３５に伝達され、ピニオン軸３７が回転される。ピニオン軸３７の回転は、ピニオン歯３７ａおよびラック歯３８ａによって、ラック軸３８の直線移動に変換され、これによって転舵輪３２が転舵される。
【００２３】
ラック軸３８には、ボールねじ装置１０のボールねじ軸１１が一体的に設けられ、ボールねじ軸１１にボール１４を介して螺合するボールナット１２が、ラック軸３８と同心的にハウジング４０に回転のみ可能に支持されている。
【００２４】
また、電動パワーステアリング装置３０には、操舵トルクを検出するトルクセンサ４５と、トルクセンサ４５の出力に基づいて制御され操舵トルクをアシストする電動モータ４６と、電動モータ４６の回転を減速してボールナット１２に伝達する歯車減速機構５０が設けられている。歯車減速機構５０は、電動モータ４６によって駆動される駆動歯車５１と、ボールナット１２の外周に一体的に取付けられた被動歯車５２と、駆動歯車５１および被動歯車５２に噛合され、駆動歯車５１の回転を被動歯車５２に伝達する中間歯車５３とによって構成されている。
【００２５】
従って、ステアリングホイール３３が操舵されると、操舵トルクがピニオン軸３７に伝達され、ピニオン軸３７に伝達された操舵トルクはトルクセンサ４５によって検出される。そして、トルクセンサ４５の出力に基づいて電動モータ４６の回転が制御される。
【００２６】
電動モータ４６の回転によって駆動歯車５１、中間歯車５３および被動歯車５２を介してボールナット１２が回転され、ボールナット１２の回転により、ボール１４を介してボールねじ軸１１（ラック軸３８）が軸方向に移動され、ラック軸３８の両端部に連結されたタイロッドおよびナックルアームを介して転舵輪３２が転舵される。
【００２７】
ところで、上記した構成のボールねじ装置１０のボール循環路１５を製作するに当っては、ボールナット１２に、ボールねじ溝１２ａの接線方向に延びる平行な２つの直線孔１７、１８がドリル加工によってボールナット１２の外周側から平行に穴加工されるとともに、２つの直線孔１７、１８に交差するようにボール循環孔１６がドリル加工によって穴加工される。次いで、ボールナット１２の２つの直線孔１７、１８に、それぞれピックアップチューブ２１、２２が所定の角度状態で所定深さまで嵌挿固定される。すなわち、ピックアップチューブ２１、２２に開口した各ボール通孔２５、２６がボール循環孔１６に接続する角度状態でピックアップチューブ２１、２２が嵌挿固定され、これによって、２つの直線孔１７、１８がボール循環孔１６を介して互いに接続される。その状態で、ボールねじ軸１１にボールナット１２を貫挿し、ボールねじ軸１１とボールナット１２の各ボールねじ軸１１ａ、１２ａ間で形成されるボール転動軌道１３内に適宜の方法で所定個数のボール１４が充填される。
【００２８】
ところで、電動モータ４６の回転によってボールねじ装置１０が一方向に作動されると、ボール転動溝１１ａ、１２ａ間のボール転動軌道１３を転動したボール１４は、例えば、第１ピックアップチューブ２１のピックアップ部２３によって第１直線孔１７内に掬い上げられる。第１直線孔１７内に掬い上げられたボール１４は、第１ピックアップチューブ２１内を通って、ボール通孔２５よりボール循環孔１６内に導入される。そして、ボール循環孔１６内に導入されたボール１４は、第２ピックアップチューブ２２のボール通孔２６より第２直線孔１８に送り出され、ボール転動軌道１３に戻される。
【００２９】
ボールねじ装置１０が他方向に作動された場合には、上記と逆に、ボール１４は第２ピックアップチューブ２２のピックアップ部２４によって第２直線孔１８内に掬い上げられ、第１直線孔１７よりボール転動軌道１３に戻される。
【００３０】
本実施の形態におけるボールねじ装置１０によれば、従来のコマ（デフレクタ）によるボール循環方式のように、ボール転動軌道１３とボール循環路１５との間の段差を設ける必要がなく、しかも、荷重を受けるボール１４の転動軌道長さを大きくとれるので、コマ式における諸問題を解決でき、ボール１４のスムーズな循環作用を行わせることができるとともに、ボールねじ装置１０の強度を向上することができるようになる。
【００３１】
また、従来のエンドキャップ式のように、ボールナット１２の両端部にエンドキャップを設ける必要がないので、ボールねじ装置１０の全長を短くすることができ、また、従来のリターンチューブ式のように、ボールナット１２の外周にリターンチューブおよびこれを保持するチューブ止め板を設ける必要がないので、ボールねじ装置１０の外径を小さくできるとともに、小型でかつ加工および組付けが容易なボールねじ装置１０を容易に実現可能となる。
【００３２】
しかも、従来のガイドプレート式のように、ボールナット１２に固定するガイドプレートを不要にでき、基本的に、ボールナット１２への穴明け加工によってボール循環路１５を構成でき、また、構成部品においても、ピックアップチューブ２２、２４を追加するだけでよいので、部品点数を最少限に抑えることができ、低コストのボールねじ装置１０を容易に実現可能となる。
【００３３】
上記した実施の形態においては、第１および第２直線孔１７、１８に第１および第２ピックアップチューブ２１、２２を所定の角度で圧入によって嵌挿固定した例について述べたが、第１および第２ピックアップチューブ２１、２２を第１および第２直線孔１７、１８に所定の角度で嵌挿した状態で、かしめ等によって第１および第２ピックアップチューブ２１、２２を第１および第２直線孔１７、１８に固定するようにしてもよい。
【００３４】
また、上記した実施の形態においては、ピックアップチューブ２１、２２を深絞り加工によって成形する例について述べたが、ピックアップチューブ２１、２２を他の製法によって成形することも可能である。
【００３５】
なお、本発明のボールねじ装置１０は、実施の形態で述べたボールナット１２の回転によってボールねじ軸１１を軸方向に移動させる形態で使用する他に、ボールねじ軸１１の回転によってボールナット１２を軸方向に移動させる形態で使用できることは勿論である。
【００３６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態に係るボールねじ装置を示す断面図である。
【図２】図１の２−２線に沿って切断した断面図である。
【図３】図１の３方向から見たボールねじ装置の上面図である。
【図４】ピックアップチューブを示す外観図である。
【図５】実施の形態に係るボールねじ装置を電動パワーステアリング装置に適用した概要図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０…ボールねじ装置、１１…ボールねじ軸、１１ａ…ボール転動溝、１２…ボールナット、１２ａ…ボール転動溝、１３…ボール転動軌道、１４…ボール、１５…ボール循環路、１６…ボール循環孔、１７、１８…直線孔、２１、２２…ピックアップチューブ、２５、２６…ボール通孔。
【図１】
2010133460.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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