(57)【要約】【課題】ボールねじ機構におけるボールねじ軌道の軌道外へのボール流出を防止する。【解決手段】ボールナット７の内周７ｂに形成される螺旋溝１２の溝途中にサーキュレータ挿通用の第１穴１３ａ及び第２穴１３ｂが穿設されており、第１穴１３ａ及び第２穴１３ｂ間の中間溝路１２ａがボールを循環させるボールねじ軌道Ｌ１の範囲になり、他の範囲は第１軌道外Ｌ２、第２軌道外Ｌ３になる。中間溝路１２ａの溝深さを、第１軌道外Ｌ２の第１溝路１２ｂ及び第２軌道外Ｌ３の第２溝路１２ｃの溝深さより深くすることで、ボールが中間溝路１２ａより各軌道外Ｌ２、Ｌ３の溝路１２ｂ、１２ｃへ流出することを防止する。【選択図】        図２
2004291690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵軸と連動するラック軸に形成してあるボールねじ部に外嵌してあるボールナットの内周に形成してある螺旋溝の途中にボール循環管の挿通用の第１穴及び第２穴が形成してあり、前記ボールナットを電動モータの駆動により回転させる電動パワーステアリング装置において、
前記第１穴及び第２穴間の溝路は、該溝路と前記第１穴で隔てた第１溝路及び／又は前記溝路と前記第２穴で隔てた第２溝路に比べて溝深さが深いことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
操舵軸と連動するラック軸に形成してあるボールねじ部に外嵌してあるボールナットの内周に形成してある螺旋溝の途中にボール循環管の挿通用の第１穴及び第２穴が形成してあり、前記ボールナットを電動モータの駆動により回転させる電動パワーステアリング装置において、
前記第１穴より第２穴側と反対側になる溝路及び／又は前記第２穴より第１穴側と反対側になる溝路にボールナットの外周へ通じる貫通孔がボール径より大きい孔径で形成してあることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラック軸をアシストするタイプの電動パワーステアリング装置に関し、電動モータの駆動をラック軸に伝達するためにボールねじ機構を用いたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ラックアシストタイプと称される電動パワーステアリング装置では、ラック軸の軸長方向の移動を電動モータの駆動で補助している。この種の電動パワーステアリング装置では、ラック軸にボールねじ部を形成すると共に、このボールねじ部にボールナットを外嵌してボールねじ機構を構成し、電動モータの発生トルクをラック軸に伝達することがある。
【０００３】
ボールナットは内周に螺旋溝を形成しており、この螺旋溝及びラック軸のボールねじ部の組み合わせで形成される軌道に複数のボールを充填することで、ボールナットのスムーズな回転を確保し、ボールナットの回転により軌道内をボールが移動してラック軸を軸長方向に移動させる。よって、ボールナットの外周にベベルギヤのような大歯車を取り付けると共に、この大歯車に電動モータのモータ軸に取り付けた小歯車を噛合させることで、電動モータでボールナットを回転させることができ、ボールナットの回転によりラック軸を軸長方向に移動させて操舵補助を行う。
【０００４】
また、充填されたボールをボールねじ軌道と称される軌道範囲で循環させるために、ボールナットは外周にサーキュレータを取り付けると共に、サーキュレータの両端を螺旋溝の溝路途中に形成した第１穴及び第２穴に挿入している。
なお、上記ラックアシストタイプの電動パワーステアリング装置と相異するタイプの舵取装置で、ステアリングホイールを取り付ける操舵軸及び舵取機構に連なるクロスシャフト間の駆動伝達にボールねじ機構を用いたものも存在する（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−８７２８８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ボールねじ機構は、上述したようにボールをボールねじ軌道の範囲内でサーキュレータにより循環させる必要があるが、ボールねじ機構の組立の際、ボールねじ軌道の範囲より外れた軌道外の溝路へボールが流出すると云う問題があった。軌道外の溝路に流出したボールはボールナットの回転を妨げることがあるので、流出したボールをボールナットより排出する必要がある。
【０００７】
軌道外の溝路のボールを排出するためには、ボールナットの端部を所謂オープン構造で形成することが一般的であるが、オープン構造を適用すると剛性確保のためボールナットの外径を大きくしなければならず、ボールねじ機構全体が大型化し、装置の小型化が要求される現状に逆行すると云う問題がある。また、ボールナットは電動モータの駆動により高速回転するため、外径を大きくすると慣性モーメントが著しく増大し、操舵フィーリングを悪化させると云う問題がある。
【０００８】
さらに、ボールナットにオープン構造を適用しなかった場合、軌道外に流出したボールは軌道外の溝路に留まることになり、ボールナットの回転具合によっては軌道外のボールがサーキュレータの端部を押圧し、ボールのスムーズな循環を妨げるおそれも生じる。
【０００９】
本発明は、斯かる問題に鑑みてなされたものであり、ボールナットのボールねじ軌道に該当する螺旋溝の溝路の深さを他の溝箇所より深くすることで、軌道外にボールが流出することを防止した電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、軌道外に該当する溝路に貫通孔を形成することで、軌道外の溝路に流出したボールを前記貫通孔を通過させて排出可能とした電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵軸と連動するラック軸に形成してあるボールねじ部に外嵌してあるボールナットの内周に形成してある螺旋溝の途中にボール循環管の挿通用の第１穴及び第２穴が形成してあり、前記ボールナットを電動モータの駆動により回転させる電動パワーステアリング装置において、前記第１穴及び第２穴間の溝路は、該溝路と前記第１穴で隔てた第１溝路及び／又は前記溝路と前記第２穴で隔てた第２溝路に比べて溝深さが深いことを特徴とする。
【００１１】
第１発明にあっては、ボールねじ軌道に該当するボールナットの第１穴及び第２穴間の溝路を、他の箇所より溝深さを深くすることで、ボールねじ軌道から軌道外となる境界部分に溝底が高くなる段差的な部分が形成されることになり、この段差的な部分によりボールをくい止めて軌道外へのボール流出を防止できる。なお、ボールナットの螺旋溝に対し、ボールねじ軌道に該当する溝路と他の箇所で溝深さに差を設けるには研磨加工の適用が好適である。
【００１２】
第２発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵軸と連動するラック軸に形成してあるボールねじ部に外嵌してあるボールナットの内周に形成してある螺旋溝の途中にボール循環管の挿通用の第１穴及び第２穴が形成してあり、前記ボールナットを電動モータの駆動により回転させる電動パワーステアリング装置において、前記第１穴より第２穴側と反対側になる溝路及び／又は前記第２穴より第１穴側と反対側になる溝路にボールナットの外周へ通じる貫通孔がボール径より大きい孔径で形成してあることを特徴とする。
【００１３】
第２発明にあっては、ボールねじ軌道の軌道外に貫通孔を形成することで、軌道外に流出したボールを貫通孔を通じてボールナットの外方に排出できる。また、ボールナットには貫通孔を形成するだけなので、従来のようにボールナットに形成したオープン構造に伴いボールナットの慣性モーメントが増大することもなく、良好な操舵フィーリングを維持できる。なお、貫通孔は軌道外の溝路に適宜間隔を隔てて複数形成することも可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置１の全体的な構成を示す概略図である。本実施形態の電動パワーステアリング装置１は、長筒状のハウジング５の内部に図中の左右方向へ移動可能にラック軸３が支持されている。ラック軸３は図中の右方となる側にラック部３ａを形成しており、このラック部３ａをステアリングホイール２を取り付けた操舵軸６の端部に設けたピニオン（図示せず）に噛合させて、操舵軸６の回転に連動させてラック軸３を図中の左右方向に移動させる。なお、ラック軸３の左右方向の移動によりラック軸３の両端に設けられた車輪（図示せず）が操舵される。
【００１５】
また、ラック軸３は図中の左方となる側にボールねじ部３ｂを形成しており、このボールねじ部３ｂにボールナット７を外嵌してボールねじ機構を形成している。ボールナット７は外周７ａに大ベベルギヤ８を取り付けており、この大ベベルギヤ８に電動モータ４のモータ軸４ａに取り付けた小ベベルギヤ９を噛合させている。なお、電動モータ４は、ハウジング５より突出するモータマウント部５ａに取り付けられている。
【００１６】
電動モータ４は、図示しない制御部により操舵軸６の回転に応じて駆動が制御されており、モータ軸４の回転が大ベベルギヤ８に伝達されてボールナット７を回転させることにより、ラック軸３の移動を補助している。
【００１７】
図２（ａ）は、ボールナット７の要部断面図である。ボールナット７は内周７ｂの小径範囲となる螺合部７ｄに螺旋溝１２を形成している。この螺旋溝１２の所要間隔を隔てた溝途中に外周７ａ側へ貫通する第１穴１３ａ及び第２穴１３ｂを穿設している。第１穴１３ａ及び第２穴１３ｂには、図１に示すボールナット７の外周７ａに取り付けられるボール循環管のサーキュレータ１１の両端が夫々挿通されている。
【００１８】
このようにサーキュレータ１１が取り付けられることで、螺旋溝１２の第１穴１３ａ及び第２穴１３ｂ間の中間溝路１２ａ（図２（ａ）中、クロスハッチングで示す）が、図２（ｂ）に示すボール２０がサーキュレータ１１を通じて循環するボールねじ軌道Ｌ１の範囲に該当する。また、螺旋溝１２における中間溝路１２ａに対して第１穴１３ａを隔てた側の第１溝路１２ｂ、及び、中間溝路１２ａに対して第２穴１３ａを隔てた側の第２溝路１２ｃは、ボール２０が循環できない第１軌道外Ｌ２及び第２軌道外Ｌ３の範囲に相当する。
【００１９】
螺旋溝１２は全体が切削加工で同等に形成された上、さらに中間溝路１２ａの溝内に対して研磨加工を行い、中間溝路１２ａの溝内周面の面粗度を第１溝路１２ｂ及び第２溝路１２ｃに比べて向上させ、ボールねじ軌道Ｌ１でボール２０がスムーズに循環するようにしている。
【００２０】
このように研磨加工を行うことで、図２（ｂ）に示すように中間溝路１２ａの溝深さＤ１は、第２軌道外Ｌ３の第２溝路１２ｃの溝深さＤ２に比べて研磨加工の分だけ深くなっている。即ち、第２溝路１２ｃは研磨加工を行っていないので、中間溝路１２ａでは除去した研磨代７ｃ（図２（ｂ）中、クロスハッチングで示す）が残存し、研磨代７ｃの厚み分だけ中間溝路１２ａ及び第２溝路１２ｃの溝深さは相異する。
【００２１】
よって、第２穴１３ｂの第２溝路１２ｃ側の穴周縁に該当する溝路端１２ｄは、中間溝路１２ａから見ると溝底が高く上げられた状態になっており、このように溝底が高くなることで中間溝路１２ａに位置するボール２０が第２溝路１２ｃへ流出することを防止している。また、上記説明は、図２（ｂ）の第２穴１３ｂ周辺の溝形状に基づくものであるが、第１穴１３ｂ周辺の溝形状も同様の構成にすることで、中間溝路１２ａのボール２０が第１溝路１２ｂへ流出しないようにしている。
【００２２】
上述したように溝深さを相異することで、ボールねじ機構の組立の際、螺旋溝１２へ充填されたボール２０が軌道外となる第１溝路１２ｂ及び第２溝路１２ｃへ流出することが防止され、また、組み立てられたボールねじ機構は、ボール２０が中間溝路１２ａ及びサーキュレータ１１内をスムーズに循環する。
【００２３】
なお、本実施形態では、研磨加工により中間溝路１２ａの溝深さを他の部分と相異させているが、研磨加工以外にも精密切削及び転造等の加工方法を適用することも可能である。また、軌道外となる第１溝路１２ｂ及び第２溝路１２ｃは全範囲を中間溝路１２ａの溝深さに比べて浅くしなくてもよく、軌道外へのボール流出防止の観点より、少なくとも中間溝路１２ａと第１穴１３ａで隔てた第１溝路１２ｂの穴周縁となる溝路端及び第２穴１３ｂで隔てた第２溝路１２ｃの穴周縁となる溝路端１２ｄを、中間溝路１２ａに比べて溝深さが浅くなるようにすることが重要になる。
【００２４】
さらに、ボールナット７の構造によっては、軌道外へ流出したボールをナット端部より排出できる場合、ボールを排出できる側となる軌道外の第１溝路１２ｂ又は第２溝路１２ｃは中間溝路１２ａと同等の加工を行うことで、溝深さに差を設けないようにすることも可能である。このようにすることで螺旋溝１２に対する仕上げ加工に対する負担を軽減できる。
【００２５】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る電動パワーステアリング装置におけるボールねじ機構を構成するラック軸５３に形成したボールねじ部５３ｂ及びボールナット５７を示している。第２実施形態の電動パワーステアリング装置は基本的な構成を、図１に示す第１の実施形態の電動パワーステアリング装置１と同様にしている。第１の実施形態と相異する点としては、ボールナット５７の内周に形成した螺旋溝６２を全範囲に亘り同様に研磨加工していること、及び、軌道外の範囲となる第１軌道外Ｌ１２の溝路及び第２軌道外Ｌ１３の溝路に貫通孔６４ａ、６４ｂを夫々形成していることが挙げられる。
【００２６】
螺旋溝１２は範囲を区切ることなく研磨加工されることで、研磨範囲の指定に係る制御を容易にしている。なお、このように研磨加工することで溝深さは均等になり、第１穴６３ａ及び第２穴６３ｂ間のボールねじ軌道Ｌ１１に相当する溝路から、第１軌道外Ｌ１２及び第２軌道外Ｌ１３へボール７０が流出しやすくなるが、流出したボール７０は貫通孔６４ａ、６４ｂより容易に排出できるようにしている。
【００２７】
即ち、第１穴６３ａより第２穴６３ｂ側と反対側になる第１軌道外Ｌ１２に相当する溝路には、ボール７０の径より大きい孔径の貫通孔６４ａをボールナット５７の外周５７ａへ通じるように形成している。同様に、第２穴６３ｂより第１穴６３ａ側と反対側になる第２軌道外Ｌ１３に相当する溝路には、ボール７０の径より大きい孔径の貫通孔６４ｂをボールナット５７の外周５７ａへ通じるように形成している。
【００２８】
よって、ボールねじ機構の組立中などに、第１軌道外Ｌ１２へ流出したボール７０は貫通孔６４ａより外部へ排出され、第２軌道外Ｌ１３へ流出したボール７０は貫通孔６４ｂより外部へ排出されることになる。特に、ボールナット５７が回転している時は、ボール７０に遠心力が作用するため自然と貫通孔６４ａ、６４ｂからボール７０が排出されることになる。
【００２９】
なお、貫通孔６４ａ、６４ｂは、ボールねじ軌道Ｌ１１と近い箇所に形成することで、各軌道外Ｌ１２、Ｌ１３へ流出したボール７０を早期に排出できる。
また、ボールナット５７の構造によっては、ナット端部から軌道外へ流出したボールを排出できる場合は、ボールを排出できない側となる第１軌道外Ｌ１２又は第２軌道外Ｌ１３の溝路にのみ、貫通孔６４ａ又は６４ｂを形成してもよい。
【００３０】
さらに、貫通孔６４ａ、６４ｂは、各軌道外Ｌ１２、Ｌ１３に複数形成することも可能であり、この場合は図４に示す変形例のボールナット１００のように外周１００ａ及び螺旋溝１１２が形成された内周１００ｂを貫通する第１貫通孔１０１、第２貫通孔１０２及び第３貫通孔１０３を周方向に間隔を隔てて形成することがボールを効率良く排出する観点より好ましい。
【００３１】
さらに、また、第１軌道外Ｌ１２の溝路には貫通孔６４ａを形成する一方、第２軌道外Ｌ１３側の溝路は第１実施形態と同様に、ボールねじ軌道Ｌ１１に相当する中間溝路の溝深さに比べて浅くするようにしてもよい。このような構成にすることで、第１軌道外Ｌ１２側は、流出したボール７０を貫通孔６４ａより排出できると共に、第２軌道外Ｌ１３側へボール７０が流出するのを防止でき、ボールナット５７のスムーズな循環を確保できる。なお、第１軌道外Ｌ１２に貫通孔６４ａを設けると共に第２軌道外Ｌ１３の溝路の溝深さを浅くする構成は、逆にすることも勿論可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上に詳述した如く、第１発明にあっては、ボールが軌道外へ流出するのを防止できスムーズなボールナットの回転を確保できる。
第２発明にあっては、軌道外へ流出したボールを貫通孔を通じてボールナットの外方に排出でき、サーキュレータの端部が押圧される事態も生じなくなると共に、ボールナットの寸法を維持して良好な操舵フィーリングを確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の全体概略図である。
【図２】（ａ）はボールナットの要部断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面の一部を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るボールねじ機構の要部断面図である。
【図４】第２の実施形態の変形例に係るボールナットの側面図である。
【符号の説明】
１  電動パワーステアリング装置
３、５３  ラック軸
３ｂ、５３ｂ  ボールねじ部
４  電動モータ
７、５７  ボールナット
７ａ、５７ａ  外周
７ｂ、５７ｂ  内周
１１  サーキュレータ（ボール循環管）
１２、６２  螺旋溝
１２ａ  中間溝路
１２ｂ  第１溝路
１２ｃ  第２溝路
１２ｄ  溝路端
１３ａ、６３ａ  第１穴
１３ｂ、６３ｂ  第２穴
２０、７０  ボール
６４ａ、６４ｂ  貫通孔
Ｄ１  溝深さ（中間溝路）
Ｄ２  溝深さ（第２溝路）
Ｌ１、Ｌ１１  ボールねじ軌道
Ｌ２、Ｌ１２  第１軌道外
Ｌ３、Ｌ１３  第２軌道外
【図１】
2004291690.tif 000003
【図２】
2004291690.tif 000004
【図３】
2004291690.tif 000005
【図４】
2004291690.tif 000006