(57)【要約】【課題】  電動式動力舵取装置におけるボールねじ機構での動作を良好として、操舵フィーリングの向上を図る。【解決手段】  電動式動力舵取装置では、電動機１０の中空回転軸１１からの出力がボールねじ機構３０を介して操舵軸２０に伝達される。ボールねじ機構３０は、操舵軸２０と一体のねじ軸３１、中空回転軸１１に対して環状固定具１２を用いて一体的に締付け固定されたナット３２、ナット３２の軸方向両端部と軸方向中間部に組付けられて各ボール無限循環路を形成する複数個のデフレクタ（３４，３６）、各ボール無限循環路に転動可能に収容されナット３２とねじ軸３１を相対回転可能とする複数のボールＢ１〜Ｂ４を備えている。ナット３２の軸方向両端部に形成される一対のボール無限循環路に収容される各ボールＢ１，Ｂ４の径に比して、ナット３２の軸方向中間部に形成される一対のボール無限循環路に収容される各ボールＢ２，Ｂ３の径が小さい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに対して回転可能かつ軸方向に移動不能に組付けられた電動機の中空回転軸と、この中空回転軸を貫通し前記ハウジングに対して回転不能かつ軸方向に移動可能に組付けられた操舵軸と、前記中空回転軸と前記操舵軸間に同軸的に介装されて前記中空回転軸の回転を前記操舵軸の軸方向移動に変換して伝達するボールねじ機構を備えていて、
前記ボールねじ機構は、前記操舵軸と一体で外周部に雄ねじ溝が設けられたねじ軸と、前記中空回転軸に対して環状固定具を用いて一体的に締付け固定され前記ねじ軸の前記雄ねじ溝とによって螺旋状のボール転動路を形成する雌ねじ溝を内周部に有する筒状のナットと、このナットの軸方向両端部と軸方向中間部にそれぞれ組付けられて前記ボール転動路とによって複数個のボール無限循環路を形成する複数個のデフレクタと、前記各ボール無限循環路に転動可能に収容され前記ナットと前記ねじ軸を相対回転可能とする複数のボールを備えている電動式動力舵取装置であって、
前記ナットの軸方向両端部に形成される一対の前記ボール無限循環路に収容される各ボールの径に比して、前記ナットの軸方向中間部に形成される前記ボール無限循環路に収容される各ボールの径が小さいことを特徴とする電動式動力舵取装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動式動力舵取装置において、前記ナットの軸方向中間部に組付けられる前記デフレクタが複数個であり、前記ナットの軸方向中間部に形成される前記ボール無限循環路が複数個であることを特徴とする電動式動力舵取装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電動式動力舵取装置において、前記デフレクタは周方向にて等間隔に配置されていることを特徴とする電動式動力舵取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に装備される電動式動力舵取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動式動力舵取装置の一つとして、ハウジングに対して回転可能かつ軸方向に移動不能に組付けられた電動機の中空回転軸と、この中空回転軸を貫通し前記ハウジングに対して回転不能かつ軸方向に移動可能に組付けられた操舵軸と、前記中空回転軸と前記操舵軸間に同軸的に介装されて前記中空回転軸の回転を前記操舵軸の軸方向移動に変換して伝達するボールねじ機構を備えていて、前記中空回転軸からの出力が前記ボールねじ機構を介して前記操舵軸に伝達されるものがあり、例えば、下記特許文献１に記載されている。
【０００３】
下記特許文献１に記載されている電動式動力舵取装置において、前記ボールねじ機構は、前記操舵軸と一体で外周部に雄ねじ溝が設けられたねじ軸と、前記中空回転軸に対して環状固定具を用いて一体的に締付け固定され前記ねじ軸の前記雄ねじ溝とによって螺旋状のボール転動路を形成する雌ねじ溝を内周部に有する筒状のナットと、前記螺旋状のボール転動路に転動可能に収容され前記ナットと前記ねじ軸を相対回転可能とする複数のボールを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１６８５８９号公報
【発明の概要】
【０００５】
上記した特許文献１に記載されている電動式動力舵取装置においては、ボールねじ機構における筒状のナットが環状固定具を用いて電動機の中空回転軸に対して締付け固定されていて、環状固定具の締付け荷重によるナットの軸方向変形によりボールねじ機構にて滑らかな動作が得られなくて、操舵時に良好なフィーリングが得られない場合がある。かかる問題は、ナットの軸方向両端部と軸方向中間部に、複数個のデフレクタ（コマと呼ばれることもある）が所定の周方向間隔にて組付けられて、各デフレクタと前記ボール転動路とによって複数個のボール無限循環路が形成される場合において、各ボール無限循環路に収容される複数のボールの径（直径）を同じとした場合に顕著に発生し、その場合においては、ナットの軸方向両端部に形成される一対の前記ボール無限循環路の軸方向変形量に比して、ナットの軸方向中間部に形成される前記ボール無限循環路の軸方向変形量が大きいことを発明者等は種々な実験と解析によって知得した。
【０００６】
本発明は、上記した知得事項に基づいて、上記した問題（ボールねじ機構の動作不良）を解消すべくなされたものであり、ハウジングに対して回転可能かつ軸方向に移動不能に組付けられた電動機の中空回転軸と、この中空回転軸を貫通し前記ハウジングに対して回転不能かつ軸方向に移動可能に組付けられた操舵軸と、前記中空回転軸と前記操舵軸間に同軸的に介装されて前記中空回転軸の回転を前記操舵軸の軸方向移動に変換して伝達するボールねじ機構を備えていて、前記ボールねじ機構は、前記操舵軸と一体で外周部に雄ねじ溝が設けられたねじ軸と、前記中空回転軸に対して環状固定具を用いて一体的に締付け固定され前記ねじ軸の前記雄ねじ溝とによって螺旋状のボール転動路を形成する雌ねじ溝を内周部に有する筒状のナットと、このナットの軸方向両端部と軸方向中間部にそれぞれ組付けられて前記ボール転動路とによって複数個のボール無限循環路を形成する複数個のデフレクタと、前記各ボール無限循環路に転動可能に収容され前記ナットと前記ねじ軸を相対回転可能とする複数のボールを備えている電動式動力舵取装置であって、前記ナットの軸方向両端部に形成される一対の前記ボール無限循環路に収容される各ボールの径に比して、前記ナットの軸方向中間部に形成される前記ボール無限循環路に収容される各ボールの径が小さいことに特徴がある。
【０００７】
この場合において、前記ナットの軸方向中間部に組付けられる前記デフレクタが複数個（２個以上）であり、前記ナットの軸方向中間部に形成される前記ボール無限循環路が複数個（２個以上）であることも可能である。また、前記デフレクタは周方向にて等間隔（デフレクタが４個の場合には９０度間隔であり、デフレクタが３個の場合には１２０度間隔）に配置されていることも可能である。
【０００８】
本発明による電動式動力舵取装置においては、ボールねじ機構における筒状のナットが環状固定具を用いて電動機の中空回転軸に対して締付け固定されていて、前記ナットの軸方向両端部に形成される一対のボール無限循環路の軸方向変形量（圧縮変形量）に比して、前記ナットの軸方向中間部に形成されるボール無限循環路の軸方向変形量が大きくて、前記ナットの軸方向中間部に形成されるボール無限循環路の最小部が、前記ナットの軸方向両端部に形成される一対のボール無限循環路の最小部に比して狭くなってはいるものの、前記ナットの軸方向両端部に形成される一対のボール無限循環路に収容される各ボールの径に比して、前記ナットの軸方向中間部に形成されるボール無限循環路に収容される各ボールの径が小さいため、各ボール無限循環路にて各ボールが円滑に移動する。このため、当該ボールねじ機構では、滑らかな動作が得られて、操舵時に良好なフィーリングが得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明による電動式動力舵取装置の一実施形態を示す要部拡大断面図である。
【図２】図１に示したナット（４個のデフレクタを周方向にて等間隔に組付けたナット）の側面図である。
【図３】図２の３−３線に沿った断面図である。
【図４】図２および図３に示したナットとデフレクタ（環状固定具によりナットが締め付けられていない状態）の展開図である。
【図５】図１に示した状態（環状固定具によりナットが締め付けられている状態）のナットとデフレクタの展開図である。
【図６】図５の６−６線に沿った断面のナットおよびデフレクタと、図１に示したねじ軸との関係を示した断面図である。
【図７】図５の７−７線に沿った断面のナットおよびデフレクタと、図１に示したねじ軸との関係を示した断面図である。
【図８】図５の８−８線に沿った断面のナットおよびデフレクタと、図１に示したねじ軸との関係を示した断面図である。
【図９】図５の９−９線に沿った断面のナットおよびデフレクタと、図１に示したねじ軸との関係を示した断面図である。
【図１０】（ａ）は環状固定具により締め付けられていない仮想的なナット（ナットにデフレクタの取付孔が無くて、デフレクタが組付けられていないナット）と、図１に示したねじ軸との関係を示した断面図であり、（ｂ）は環状固定具により締め付けられている仮想的なナットと、図１に示したねじ軸との関係を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明による電動式動力舵取装置の要部を概略的に示していて、この電動式動力舵取装置は、電動機１０の中空回転軸１１と、この中空回転軸１１を貫通しハウジング４０に対して回転不能かつ軸方向に移動可能に組付けられた操舵軸２０と、中空回転軸１１と操舵軸２０間に同軸的に介装されて中空回転軸１１の回転を操舵軸２０の軸方向移動に変換して伝達するボールねじ機構３０を備えている。
【００１１】
電動機１０の回転軸１１は、その右端部（図示省略）にて軸受（図示省略）を介してハウジング４０に回転可能かつ軸方向へ移動不能に組付けられ、その左端部にて軸受５０を介してハウジング４０に回転可能かつ軸方向へ移動不能に組付けられている。一方、操舵軸２０は、車両の左右方向に延在するように設けられていて、ハウジング４０に対して回転不能かつ軸方向へ移動可能に組付けられており、軸方向移動することにより操舵輪（図示省略）を転舵させるようになっている。
【００１２】
ボールねじ機構３０は、図１〜図４に示したように、操舵軸２０と一体で外周部に雄ねじ溝が設けられたねじ軸３１と、中空回転軸１１に対して同軸的かつ一体回転可能に配置されている筒状のナット３２と、このナット３２に組付けられた４個のデフレクタ３３，３４，３５，３６と、各デフレクタ３３，３４，３５，３６とねじ軸３１およびナット３２によって形成される４個（４列）のボール無限循環路Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４に転動可能に収容される複数のボール（鋼球）Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４を備えている。
【００１３】
ナット３２は、ねじ軸３１の雄ねじ溝とによって螺旋状のボール転動路Ｈｏを形成する雌ねじ溝を内周部に有していて、中空回転軸１１に対して環状固定具１２を用いて一体的に締付け固定されている。なお、環状固定具１２は、その外周に設けた雄ねじにて、中空回転軸１１の左端部内周に設けた雌ねじに螺着されていて、所定の締付け荷重にてナット３２を中空回転軸１１に対して一体回転可能に固定している。
【００１４】
ナット３２の軸方向右端部に組付けられたデフレクタ３３は、ナット３２の軸方向右端部に形成した取付孔３２ａに組付けられていて、それ自体が有していてボールＢ１を循環させるための連通路（図３参照）と、螺旋状のボール転動路Ｈｏの一部（略一周分）とによって、第１のボール無限循環路Ｓ１を形成している。ナット３２の軸方向左端部に組付けられたデフレクタ３６は、ナット３２の軸方向左端部に形成した取付孔３２ｄに組付けられていて、それ自体が有していてボールＢ４を循環させるための連通路と、螺旋状のボール転動路Ｈｏの一部（略一周分）とによって、第４のボール無限循環路Ｓ４を形成している。
【００１５】
ナット３２の軸方向中間部右側に組付けられたデフレクタ３４は、ナット３２の軸方向中間部右側に形成した取付孔３２ｂに組付けられていて、それ自体が有していてボールＢ２を循環させるための連通路と、螺旋状のボール転動路Ｈｏの一部（略一周分）とによって、第２のボール無限循環路Ｓ２を形成している。ナット３２の軸方向中間部左側に組付けたデフレクタ３５は、ナット３２の軸方向中間部左側に形成した取付孔３２ｃに組付けられていて、それ自体が有していてボールＢ３を循環させるための連通路と、螺旋状のボール転動路Ｈｏの一部（略一周分）とによって、第３のボール無限循環路Ｓ３を形成している。各デフレクタ３１〜３４は、同一形状に形成されていて、図２に示したように、周方向にて等間隔（９０度間隔）に配置されている。
【００１６】
ボールＢ１は、第１のボール無限循環路Ｓ１に充填（多数個収容）されていて、ナット３２とねじ軸３１を相対回転可能としている。ボールＢ２は、第２のボール無限循環路Ｓ２に充填（多数個収容）されていて、ナット３２とねじ軸３１を相対回転可能としている。ボールＢ３は、第３のボール無限循環路Ｓ３に充填（多数個収容）されていて、ナット３２とねじ軸３１を相対回転可能としている。ボールＢ４は、第４のボール無限循環路Ｓ４に充填（多数個収容）されていて、ナット３２とねじ軸３１を相対回転可能としている。
【００１７】
ところで、この実施形態においては、ボールねじ機構３０における筒状のナット３２が環状固定具１２を用いて電動機１０の中空回転軸１１に対して締付け固定されていて、図５〜図９にて誇張して概略的に示したように、ナット３２の軸方向両端部に形成される一対のボール無限循環路Ｓ１，Ｓ４の軸方向変形量（圧縮変形量）に比して、ナット３２の軸方向中間部に形成される一対のボール無限循環路Ｓ２，Ｓ３の軸方向変形量が大きくて、ナット３２の軸方向中間部に形成される一対のボール無限循環路Ｓ２，Ｓ３の各最小部が、ナット３２の軸方向両端部に形成される一対のボール無限循環路Ｓ１，Ｓ４の各最小部に比して狭くなっている。
【００１８】
図５では、仮想的なナット（ナットにデフレクタの取付孔が無くて、デフレクタが組付けられていないナット）が理想的に軸方向へ変形した場合の各ボール無限循環路Ｓ１〜Ｓ４が仮想線（二点鎖線）にて示され、この実施形態のナット３２が軸方向へ変形した場合の各ボール無限循環路Ｓ１〜Ｓ４が実線にて示されている。なお、仮想線にて示した各ボール無限循環路Ｓ１〜Ｓ４では、全体の形が保たれた状態にて均等に（左右対称に等間隔で）変形している。また、実線にて示した各ボール無限循環路Ｓ１〜Ｓ４では、各デフレクタ３３〜３６が配置されている部位の周方向中央部（６−６線、７−７線、８−８線、９−９線が記載されている部分）にて、左側が仮想線に対して右方向に変形し右側が仮想線に対して左方向に変形しており、ナット３２の軸方向両端部に形成される一対のボール無限循環路Ｓ１，Ｓ４に比して、ナット３２の軸方向中間部に形成される一対のボール無限循環路Ｓ２，Ｓ３が大きく変形している。
【００１９】
一方、図６〜図９では、各デフレクタ３３〜３６が配置されている部位の周方向中央部における、環状固定具１２を用いて電動機１０の中空回転軸１１に対して締付け固定されているナット３２とねじ軸３１が示されていて、ねじ軸３１における雄ねじ溝の軸方向中心線に対するナット３２における雌ねじ溝の軸方向中心線の軸方向変移量が、図５の仮想線と実線の軸方向変位量に対応し、実際の軸方向変移量はナット３２が鉄製である場合、最大で５〜１０μｍ程度のものである。
【００２０】
また、この実施形態においては、ナット３２の軸方向両端部に形成される一対のボール無限循環路Ｓ１，Ｓ４に収容される各ボールＢ１，Ｂ４の径（直径）が同じとされている。また、ナット３２の軸方向中間部に形成される一対のボール無限循環路Ｓ２，Ｓ３に収容される各ボールＢ２，Ｂ３の径が同じとされている。また、ナット３２の軸方向両端部に形成される一対のボール無限循環路Ｓ１，Ｓ４に収容される各ボールＢ１，Ｂ４の径に比して、ナット３２の軸方向中間部に形成される一対のボール無限循環路Ｓ２，Ｓ３に収容される各ボールＢ２，Ｂ３の径が、上記した軸方向変位量の最大量相当分小さく設定されている。
【００２１】
なお、この実施形態のナット３２においても、図１０に示した仮想的なナット１３２（ナットにデフレクタの取付孔が無くて、デフレクタが組付けられていないナット）と同様に、環状固定具１２により締め付けられていない自由状態（図１０（ａ）参照）での雌ねじ溝のピッチＰ１が、環状固定具１２により締め付けられている組付状態（図１０（ｂ）参照）での雌ねじ溝のピッチＰ２より所定量大きくされている。このため、環状固定具（１２）により締め付けられている仮想的なナット１３２では、図１０（ｂ）に示したように、その雌ねじ溝のピッチＰ２がねじ軸３１における雄ねじ溝のピッチＰ２と一致するように設定されている。
【００２２】
上記のように構成したこの実施形態においては、ボールねじ機構３０における筒状のナット３２が環状固定具１２を用いて電動機１０の中空回転軸１１に対して締付け固定されていて、ナット３２の軸方向両端部に形成される一対のボール無限循環路Ｓ１，Ｓ４の軸方向変形量に比して、ナット３２の軸方向中間部に形成される一対のボール無限循環路Ｓ２，Ｓ３の軸方向変形量が大きくて、ナット３２の軸方向中間部に形成される一対のボール無限循環路Ｓ２，Ｓ３の最小部が、ナット３２の軸方向両端部に形成される一対のボール無限循環路Ｓ１，Ｓ４の最小部に比して狭くなってはいるものの、ナット３２の軸方向両端部に形成される一対のボール無限循環路Ｓ１，Ｓ４に収容される各ボールＢ１，Ｂ４の径に比して、ナット３２の軸方向中間部に形成される一対のボール無限循環路Ｓ２，Ｓ３に収容される各ボールＢ２，Ｂ３の径が小さいため、各ボール無限循環路Ｓ１〜Ｓ４にて各ボールが円滑に移動する。このため、当該ボールねじ機構３０では、滑らかな動作が得られて、操舵時に良好なフィーリングが得られる。
【００２３】
上記した実施形態においては、ナット３２の軸方向中間部に一対（２列）のボール無限循環路Ｓ２，Ｓ３が形成されるように設定して実施したが、ナット３２の軸方向中間部に形成されるボール無限循環路は、単一であっても、３個以上であってもよい。また、上記した実施形態においては、各デフレクタ３３〜３６を周方向にて等間隔に配置して実施したが、各デフレクタ３３〜３６間の周方向間隔は適宜変更して実施することも可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１０…電動機、１１…中空回転軸、１２…環状固定具、２０…操舵軸、３０…ボールねじ機構、３１…ねじ軸、３２…ナット、３２ａ〜３２ｄ…取付孔、３３，３４，３５，３６…デフレクタ、Ｈｏ…螺旋状のボール転動路、Ｓ１〜Ｓ４…ボール無限循環路、Ｂ１〜Ｂ４…ボール、４０…ハウジング、５０…軸受
【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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