(57)【要約】【課題】  製造容易且つ静粛性の高いボール螺子装置を提供すること。【解決手段】  各こま部材２０は、樹脂により形成されてなる。また、ナット１２に各こま部材２０を取着するにあたり、先ず、各ボールに代えて複数の研削玉２３を転動路１７内に配設した状態で仮組みを行う。そして、ナット１２とラック軸３と相対回転させ、各研削玉２３を転動路１７及び循環路２２内に循環させることにより、転動路１７と循環路２２との接続部であるナット１２と各こま部材２０の境界部を平滑化する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に螺子溝が形成された螺子軸と、内周に前記螺子軸側の螺子溝と対向する螺子溝を有するナットと、両螺子溝により形成される螺旋状の転動路内を前記螺子軸と前記ナットとの間の相対回転に伴って転動する複数のボールと、前記転動路の所定の２点間を前記ボールが通過可能に連通することにより前記ボールを無限循環させる循環路を構成する循環部材とを備えたボール螺子装置であって、
前記循環部材は、樹脂にて形成されてなること、を特徴とするボール螺子装置。
【請求項２】
請求項１に記載のボール螺子装置において、
前記循環部材は、ポリアセタール、ポリアミド、又はエラストマ材により形成されてなること、を特徴とするボール螺子装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のボール螺子装置において、
前記循環部材は、隣接する２つの前記螺子溝に跨って前記ナットを径方向に貫通する取付孔に取着されることにより、該各螺子溝により形成される前記転動路の所定の２点間を前記連通するこま部材であること、を特徴とするボール螺子装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３に記載のボール螺子装置において、
前記螺子軸と前記ナットとの間に研削玉を介在させ、前記相対回転により該研削玉を循環させることにより、前記循環路と前記転動路とが接続される前記ナットと前記循環部材の境界部が平滑化されてなること、を特徴とするボール螺子装置。
【請求項５】
モータと、軸方向に往復動可能に支持されたラック軸と、前記モータの回転を前記ラック軸の往復動に変換する変換手段とを備えた電動パワーステアリング装置であって、
前記変換手段として、請求項１〜請求項４のうちの何れか一項に記載にボール螺子装置を備えること、を特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
外周に螺子溝が形成された螺子軸と、内周に前記螺子軸側の螺子溝と対向する螺子溝を有するナットと、両螺子溝により形成される螺旋状の転動路内を前記螺子軸と前記ナットとの間の相対回転に伴って転動する複数のボールと、前記転動路の所定の２点間を前記ボールが通過可能に連通することにより前記ボールを無限循環させる循環路を構成する循環部材とを備えたボール螺子装置の製造方法であって、
前記循環部材は、樹脂にて形成されてなり、
前記螺子軸と前記ナットとの間に研削玉を介在させ、前記相対回転により該研削玉を循環させることにより、前記循環路と前記転動路とが接続される前記ナットと前記循環部材の境界部を平滑化する工程を有すること、を特徴とするボール螺子装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボール螺子装置、電動パワーステアリング装置、及びボール螺子装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、駆動源であるモータがラック軸と同軸に配置されたラックアシスト型の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）があり、このようなＥＰＳでは、モータシャフトとラック軸とは、ボール螺子機構（装置）を介して連結されている。そして、このボール螺子装置により、モータシャフトの回転をラック軸の往復動に変換することで、操舵系にアシスト力が付与されるようになっている。
【０００３】
通常、ボール螺子装置は、外周に螺子溝が形成された螺子軸と、内周に前記螺子軸と対向する螺子溝を有するナットと、その両螺子溝により形成される螺旋状の転動路内に介在された複数のボールとを備えており、転動路は、リターンチューブやデフレクタ（こま部材）等の循環部材により、その所定の２点間において上記各ボールが通過可能に連通されている。そして、螺子軸とナットとの間の相対回転に伴って、その負荷を受けつつ各ボールが転動し、転動路及び循環部材に形成された循環路により構成される循環軌道内を無限循環することにより、ナットの回転が螺子軸の往復動に変換されるようになっている。尚、ナットの長手方向、その螺子溝が形成された部分の全長に亘って循環路が形成されるリターンチューブ方式やエンドキャップ方式と比較して、ナットに配設された複数のこま部材により隣接する転動路の２点間を各々連通するデフレクタ方式の方が重量バランスに優れている。そのため、ＥＰＳでは、デフレクタ方式が多く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、ラックアシスト型のＥＰＳには、モータがラック軸と同軸配置されたもの以外に、モータとラック軸とが平行配置されたもの、或いはその軸心を交差させるように配置されたものもある。そして、これらのタイプのＥＰＳにおいてもモータ（モータシャフト）とラック軸に形成されたボール螺子機構（ナット）とを歯車機構やベルト等の伝達手段を用いて連結することにより、その駆動力をラック軸に伝達するものがある（例えば特許文献２，３参照）。
【特許文献１】特開２００３−３２９０９７号公報
【特許文献２】特開２００４−１１４９７２号公報
【特許文献３】特開２００４−１２２８５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、多くの場合、ボール螺子装置の循環部材は、焼結金属により形成されている。そのため、各ボールが循環路内を通過する際には、その壁面との接触により打音が発生するという問題があり、ＥＰＳのように高い静粛性が求められる用途においては、この打音の低減が重要な課題の一つとなっている。
【０００６】
また、通常、循環部材をナットに取着する際には、循環部材側の循環路とナット側の転動路とが接続される境界部を平滑化すべく、境界部に形成される段差を研削する工程を要する。しかしながら、こうした研削工程は、循環部材の材質が硬質の焼結金属である上に、該循環部材をナットに取着した状態で行わなければならないため、一箇所ずつ手作業で行っているのが現状である。このため、その研削に時間がかかるとともに、極めて煩雑な作業となっており、特に、デフレクタ方式の場合、研削箇所も多いことから、その煩雑さはより一層顕著なものとなる。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、製造容易且つ静粛性の高いボール螺子装置、電動パワーステアリング装置、及びボール螺子装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、外周に螺子溝が形成された螺子軸と、内周に前記螺子軸側の螺子溝と対向する螺子溝を有するナットと、両螺子溝により形成される螺旋状の転動路内を前記螺子軸と前記ナットとの間の相対回転に伴って転動する複数のボールと、前記転動路の所定の２点間を前記ボールが通過可能に連通することにより前記ボールを無限循環させる循環路を構成する循環部材とを備えたボール螺子装置であって、前記循環部材は、樹脂にて形成されてなること、を要旨とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記循環部材は、ポリアセタール、ポリアミド、又はエラストマ材により形成されてなること、を要旨とする。
請求項３に記載の発明は、前記循環部材は、隣接する２つの前記螺子溝に跨って前記ナットを径方向に貫通する取付孔に取着されることにより、該各螺子溝により形成される前記転動路の所定の２点間を前記連通するこま部材であること、を要旨とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、前記螺子軸と前記ナットとの間に研削玉を介在させ、前記相対回転により該研削玉を循環させることにより、前記循環路と前記転動路とが接続される前記ナットと前記循環部材の境界部が平滑化されてなること、を要旨とする。
【００１１】
上記各構成によれば、各ボールが循環路内を通過する際に生ずる打音を低減することができ、その結果、例えば電動パワーステアリング装置等に好適な高い静粛性を確保することができるようになる。尚、請求項２に記載の各樹脂のうちエラストマ材を採用することで、より高い静音効果を得ることができる。また、樹脂材は成形が容易であるとともに、従来のごとく焼結金属にて形成されたものよりも比較的軟質であることから容易に研削することが可能である。そのため、循環部材とナットとの間の境界部を容易且つ迅速に平滑化することができ、同研削工程に費やす時間を短縮してコストの低減を図ることができる。更に請求項４に記載の構成を適用すれば、より一層の研削工程の時間短縮を図ることができるとともに、循環部材について高い加工精度が要求されなくなるため、大幅な製造コストの低減を実現することができる。特に、請求項３に記載の構成ように循環部材としてこま部材を用いる場合、即ちデフレクタ方式を採用する場合にあっては、各こま部材とナットとの間の境界部に各々形成される複数の段差を同時に研削することが可能となるため、その効果はより一層顕著なものとなる。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、モータと、軸方向に往復動可能に支持されたラック軸と、前記モータの回転を前記ラック軸の往復動に変換する変換手段とを備えた電動パワーステアリング装置であって、前記変換手段として、請求項１〜請求項４のうちの何れか一項に記載にボール螺子装置を備えること、を要旨とする。
【００１３】
上記構成によれば、製造容易且つ静粛性の高い電動パワーステアリング装置を提供することができる。
請求項６に記載の発明は、外周に螺子溝が形成された螺子軸と、内周に前記螺子軸側の螺子溝と対向する螺子溝を有するナットと、両螺子溝により形成される螺旋状の転動路内を前記螺子軸と前記ナットとの間の相対回転に伴って転動する複数のボールと、前記転動路の所定の２点間を前記ボールが通過可能に連通することにより前記ボールを無限循環させる循環路を構成する循環部材とを備えたボール螺子装置の製造方法であって、前記循環部材は、樹脂にて形成されてなり、前記螺子軸と前記ナットとの間に研削玉を介在させ、前記相対回転により該研削玉を循環させることにより、前記循環路と前記転動路とが接続される前記ナットと前記循環部材の境界部を平滑化する工程を有すること、を要旨とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、製造容易且つ静粛性の高いボール螺子装置、電動パワーステアリング装置、及びボール螺子装置の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明をデフレクタ方式のボール螺子装置を備えたラックアシスト型の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、ＥＰＳ１は、ステアリング操作により回転するピニオン軸２と、該ピニオン軸２に噛合されるとともに軸方向に沿って往復動可能に支持されたラック軸３と、該ラック軸３と同軸に配置されたモータ４とを備えている。
【００１６】
詳述すると、ＥＰＳ１は、略円筒状に形成されたハウジング５を備えており、ラック軸３は、該ハウジング５の軸線方向に沿って貫設されている。そして、ラック軸３は、ハウジング５に設けられたラックガイド６及びすべり軸受（図示せず）に軸支されることによりその軸方向に沿って往復動可能に支持されている。ハウジング５内には、ピニオン軸２がラック軸３と交差する状態で回転可能に支持されており、ラック軸３は、ラックガイド６に押圧されることにより、このピニオン軸２と噛合されている。尚、ピニオン軸２の一端には、ステアリングシャフトが連結されており、該ステアリングシャフトの先端には、ステアリングホイールが固定されている（図示略）。そして、ステアリング操作に伴ってピニオン軸２が回転し、その回転がラック軸３の往復動に変換されることにより、操舵輪（図示略）の舵角が変更されるようになっている。
【００１７】
一方、モータ４は、モータコイル７が巻回されたステータ８と、中空筒状のモータシャフト９とを備えている。ステータ８は、ハウジング５の内周面に固定されており、モータシャフト９には、ラック軸３が挿通されている。そして、モータシャフト９は、その両端近傍が軸受１０ａ，１０ｂに軸支されることにより回転可能にハウジング５に支持されている。
【００１８】
また、ＥＰＳ１は、ラック軸３の外周に形成された螺子部１１、モータシャフト９の内周に設けられたナット１２、及びこれら螺子部１１及びナット１２の間に介在された複数のボール１３により構成されるボール螺子装置１４を備えている。そして、この変換手段としてのボール螺子装置１４によって、モータシャフト９の回転がラック軸３の往復動に変換されることにより、操舵系にアシスト力が付与されるようになっている。
【００１９】
詳述すると、図２及び図３に示すように、螺子部１１の外周及びナット１２の内周には、それぞれ螺子溝１５，１６が螺刻されており、各ボール１３は、これら各螺子溝１５，１６が対向することにより形成される螺旋状の転動路１７内に転動可能に配設されている。つまり、螺子部１１及びナット１２は、これらの各ボール１３を介して螺合されており、各ボール１３は、ラック軸３とナット１２との間の相対回転、即ちナット１２が固定されたモータシャフト９の回転に伴って、その負荷を受けつつ転動路１７内を転動する。
【００２０】
また、本実施形態のボール螺子装置１４では、ナット１２に配設された複数のこま部材２０により隣接する転動路１７の２点間を各々連通する所謂デフレクタ方式が採用されており、転動路１７内を転動した各ボール１３は、これら各こま部材２０を介して転動路１７内を無限循環する。そして、上記相対回転に伴う各ボール１３の転動によりラック軸３とナット１２との軸方向の相対位置が変位し、これによりモータシャフト９の回転がラック軸３の往復動に変換されるようになっている。
【００２１】
さらに詳述すると、ナット１２には、隣接する２つの螺子溝１６（１６ａ，１６ｂ，図３参照）に跨って同ナット１２を径方向に貫通する複数（４箇所）の取付孔１９が形成されており、循環部材としての各こま部材２０は、これら各取付孔１９に取着されている。本実施形態では、各取付孔１９は、螺子溝１６に沿うように９０°ずつオフセットされた位置、即ち軸方向及び周方向に沿って等間隔にずれた位置に形成されている。そして、各取付孔１９は、螺子山２１の一部を周方向に切り欠くように軸方向及び螺子溝１６のリード角方向に対して傾斜する長孔状に形成されている。
【００２２】
一方、本実施形態の各こま部材２０は、樹脂により形成されている。詳しくは、ポリアセタール（ＰＯＭ）により形成されている。各こま部材２０は、各ボール１３が通過可能な内径を有するトンネル状の循環路２２を有しており、その両端は、各こま部材２０の取着状態において、上記隣接する各螺子溝１６ａ，１６ｂ内にそれぞれ開口されている。そして、各螺子溝１６ａ，１６ｂにより形成される転動路１７内を転動した各ボール１３は、この循環路２２を通過することにより、略一巻き分だけ元に戻されるようになっている。
【００２３】
即ち、隣接する２つの螺子溝１６ａ，１６ｂにより形成される転動路１７は、循環路２２により、その所定の２点間において各ボール１３が通過可能に連通されている。そして、各ボール１３は、この転動路１７及び循環路２２により形成される略環状の循環軌道内をラック軸３とナット１２との間の相対回転に伴って無限循環するようになっている。
【００２４】
次に、本実施形態のボール螺子装置の製造方法について説明する。
図４のフローチャート及び図５に示すように、本実施形態では、ナット１２に各こま部材２０を取着するにあたり、先ず、各ボール１３に代えて複数の研削玉２３を転動路１７内に配設した状態で仮組みを行う（ステップ１０１）。尚、研削玉２３には、表面に砥粒をつけたものやＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）を施した玉が用いられる。そして、この状態で各研削玉２３を転動路１７及び循環路２２内に循環させることにより、転動路１７と循環路２２との接続部であるナット１２と各こま部材２０の境界部を平滑化する（ステップ１０２）。
【００２５】
即ち、ナット１２とラック軸３（又は研削工程用の螺子軸）との間に各研削玉２３を介在させた状態でナット１２とラック軸３とを相対回転させることにより、各研削玉２３を転動路１７及び循環路２２内に循環させる。そして、各研削玉２３が上記境界部を通過する際に、同境界部から突出した各こま部材２０の一部分、即ち段差２５を研削することにより、ナット１２と各こま部材２０の境界部が平滑化される。
【００２６】
そして、上記ステップ１０２における平滑化工程の後、ラック軸３、ナット１２、及び各こま部材２０を分解・洗浄し（ステップ１０３）、再びナット１２に各こま部材２０を取着することにより、ラック軸３との間に各ボール１３を介在させた状態でナット１２の組み付け、即ち本組付けを行う（ステップ１０４）。
【００２７】
以上、本実施形態によれば、以下のような特徴を得ることができる。
（１）各こま部材２０は、樹脂により形成されてなる。従って、各ボール１３が循環路２２内を通過する際に生ずる打音を低減することができ、その結果、ＥＰＳ用途に好適な高い静粛性を確保することができるようになる。また、成形が容易であるとともに、従来のごとく焼結金属にて形成されたものよりも比較的軟質であるため、研削加工が容易である。従って、各こま部材２０とナット１２との間の境界部を容易且つ迅速に平滑化することができ、これにより同研削工程に費やす時間を短縮してコストの低減を図ることができる。
【００２８】
（２）ナット１２に各こま部材２０を取着するにあたり、先ず、各ボール１３に代えて複数の研削玉２３を転動路１７内に配設した状態で仮組みを行う。そして、ナット１２とラック軸３とを相対回転させ、各研削玉２３を転動路１７及び循環路２２内に循環させる。このような構成とすれば、各こま部材２０とナット１２との間の境界部に各々形成される複数の段差２５を同時に研削することができる。従って、容易且つ迅速に上記境界部を平滑化して最適な循環軌道を形成することができる。その結果、研削工程の時間短縮を図ることができるとともに、各こま部材２０についても高い加工精度が要求されなくなるため、大幅な製造コストの低減を実現することができるようになる。
【００２９】
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、本発明をＥＰＳ１のボール螺子装置１４に具体化したが、これに限らず、その他の用途に用いられるボール螺子装置に具体化してもよい。
【００３０】
・本実施形態では、本発明を複数のこま部材２０を備えたデフレクタ方式のボール螺子装置１４に具体化したが、これに限らず、循環部材としてリターンチューブやエンドキャップを用いるその他の方式のボール螺子装置に具体化してもよい。
【００３１】
・本実施形態では、各こま部材２０は、ポリアセタール（ＰＯＭ）により形成されてなることとしたが、これに限らず、ポリアミド（ナイロン）等のエンジニアプラスチック、或いはエラストマ材等、その他の樹脂により形成することとしてもよく、このような構成としても本実施形態と同様の効果を得ることができる。特にエラストマ材を用いることにより、更に優れた静粛性を確保することができる。尚、各こま部材２０をエラストマ材により形成する場合にあっては、各こま部材２０を冷凍した状態で、研削玉２３の循環を行うことにより、他のエンジニアプラスチックを素材とした場合と同様に研削工程を行うことができる。
【００３２】
・本実施形態では、こま部材２０は、トンネル状の循環路２２を有することとしたが、これに限らず、循環路はラック軸３の螺子部１１側に開放されるものであってもよい。
・本実施形態では、本発明を、モータ４がラック軸３と同軸に配置された同軸タイプのラックアシスト型ＥＰＳに具体化したが、これに限らず、変換手段としてボール螺子装置を用いるものであれば、その他の形式のＥＰＳに具体化してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の断面図。
【図２】ボール螺子装置の断面図。
【図３】ボール螺子装置の一部を切り欠いた断面図。
【図４】ボール螺子装置の製造手順を示すフローチャート。
【図５】各こま部材とナットとの間の境界部を平滑化する工程の説明図。
【符号の説明】
【００３４】
１…ＥＰＳ、３…ラック軸、４…モータ、９…モータシャフト、１１…螺子部、１２…ナット、１３…ボール、１４…ボール螺子装置、１５，１６（１６ａ，１６ｂ）…螺子溝、１７…転動路、１８…取付孔、１９…こま部材、２２…循環路、２３…研削玉、２５…段差。
【図１】
2006153216.tif 000003
【図２】
2006153216.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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