(57)【要約】【課題】ボール転動溝のピッチ径やリードおよびストローク量の変更に容易に対応することができるボールネジを提供する。【解決手段】外面にボール転動溝１Ａを有する帯金部材１Ｂを加熱により軟化してその内面側を軸部ＲＢ２に螺旋状に巻き付け固定した構造のボールネジ軸１を備えているため、帯金部材１Ｂの厚み寸法Ｔ、幅寸法Ｗおよび巻き付け数を変更することで、ボールネジ軸１のボール転動溝１Ａのピッチ径ＰＤ、リードＬおよびストローク量がそれぞれ容易に変更される。また、ボールネジ軸１は軸部ＲＢ２の径寸法の変更にも容易に対応して構成される。【選択図】        図３
2004225849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外面にボール転動溝を有する帯金部材を加熱により軟化してその内面側を軸部材に螺旋状に巻き付け固定した構造のボールネジ軸を備えていることを特徴とするボールネジ。
【請求項２】
外面にボール転動溝を有する帯金部材を加熱により軟化してその内面側を芯金に螺旋状に巻き付け、前記芯金を除去して構成した筒状の帯金部材を軸部材に嵌合固定した構造のボールネジ軸を備えていることを特徴とするボールネジ。
【請求項３】
内面にボール転動溝を有する帯金部材を加熱により軟化してその内面側を芯金に螺旋状に巻き付け、前記芯金を除去して構成した筒状の帯金部材をボールナットとして備えていることを特徴とするボールネジ。
【請求項４】
加熱により軟化されたスペーサ用帯金が前記帯金部材と共にその側面に密着して螺旋状に巻かれていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のボールネジ。
【請求項５】
前記軸部材が車両用ステアリング装置のラックバーであることを特徴とする請求項１、２および４に記載のボールネジ。
【請求項６】
請求項３に記載のボールナットを備えていることを特徴とする請求項５に記載のボールネジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外面に螺旋状のボール転動溝を有するボールネジ軸と、内面に螺旋状のボール転動溝を有するボールナットとが複数のボールを介して相対回転自在に螺合された構造のボールネジに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
外面に螺旋状のボール転動溝を有するボールネジ軸と、内面に螺旋状のボール転動溝を有するボールナットとが複数のボールを介して相対回転自在に螺合された構造のボールネジは、各種の機械装置における回転運動と直線運動との変換機構として広く使用されている。例えば、自動車の電動パワーステアリング装置においては、電動モータの回転運動を直線運動に変換してラック軸に伝達する機構としてボールネジが使用されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載されたボールネジは、ラックバーの中間部にボールネジ軸が形成され、このボールネジ軸に複数のボールを介して螺合されたボールナットが電動モータのロータに直結されたものであり、電動モータによりボールナットが回転駆動されると、ボールネジ軸と共にラックバーが直線運動するように構成されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１６８５９７号公報（段落番号００１３、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来一般に知られているボールネジにおいては、螺旋状のボール転動溝を軸部材に機械加工することでボールネジ軸が構成されており、同様に、ナット部材に螺旋状のボール転動溝を機械加工することでボールナットが構成されている。このため、特許文献１に記載のようにラックバーに形成されるボールネジ軸にあっては、そのボール転動溝のピッチ径やリードおよびストローク量を必要に応じて変更する場合、ラックバー自体の設計変更を余儀なくされる。また、変更されたボール転動溝を機械加工するためにその切削工具類や転造型の変更も必要となる。すなわち、ラックバーに形成されるボールネジ軸にあっては、ラックバーの設計変更や加工設備の変更に伴ないラックバーの製造コストが増大するため、ボール転動溝のピッチ径やリードおよびストローク量の変更に容易に対応できないという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、ボール転動溝のピッチ径やリードおよびストローク量の変更に容易に対応することができるボールネジを提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決する手段として、本発明に係るボールネジは、外面にボール転動溝を有する帯金部材を加熱により軟化してその内面側を軸部材に螺旋状に巻き付け固定した構造のボールネジ軸を備えていることを特徴とする。
【０００８】
この発明に係るボールネジでは、軸部材の径寸法または帯金部材の厚み寸法を変更することにより、ボールネジ軸のボール転動溝のピッチ径が変更される。また、帯金部材の幅寸法を変更することにより、ボールネジ軸のボール転動溝のリードが変更される。さらに、帯金部材の巻き付け数を変更することにより、ボールネジ軸のボール転動溝のストローク量が変更される。
【０００９】
また、本発明に係るボールネジは、外面にボール転動溝を有する帯金部材を加熱により軟化してその内面側を芯金に螺旋状に巻き付け、前記芯金を除去して構成した筒状の帯金部材を軸部材に嵌合固定した構造のボールネジ軸を備えていることを特徴とする。
【００１０】
この発明に係るボールネジでは、軸部材に対応した芯金の径寸法または帯金部材の厚み寸法を変更することにより、ボールネジ軸のボール転動溝のピッチ径が変更される。また、帯金部材の幅寸法を変更することにより、ボールネジ軸のボール転動溝のリードが変更される。さらに、帯金部材の巻き付け数を変更することにより、ボールネジ軸のボール転動溝のストローク量が変更される。
【００１１】
さらに、本発明に係るボールネジは、内面にボール転動溝を有する帯金部材を加熱により軟化してその内面側を芯金に螺旋状に巻き付け、前記芯金を除去して構成した筒状の帯金部材をボールナットとして備えていることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るボールネジでは、芯金の径寸法を変更することにより、ボールナットのボール転動溝のピッチ径が変更される。また、帯金部材の幅寸法を変更することにより、ボールナットのボール転動溝のリードが変更される。
【００１３】
本発明に係るボールネジにおいて、加熱により軟化されたスペーサ用帯金が帯金部材と共にその側面に密着して螺旋状に巻かれている場合、スペーサ用帯金の幅寸法を変更することにより、ボールネジ軸またはボールナットのボール転動溝のリードが変更される。
【００１４】
本発明に係るボールネジにおいて、軸部材が車両用ステアリング装置のラックバーである場合、帯金部材の厚み寸法、幅寸法および巻き付け数を変更することにより、ボールネジ軸のボール転動溝のピッチ径、リードおよびストローク量がそれぞれ変更されるため、ラックバー自体の設計変更が不要となり、ラックバーの共用化が可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係るボールネジの実施の形態を説明する。参照する図面において、図１は本発明の一実施形態に係るボールネジが適用される車両用電動パワーステアリング装置の内部構造を示す断面図、図２は一実施形態に係るボールネジの断面図である。
【００１６】
一実施形態に係るボールネジは、例えば図１に示す車両用電動パワーステアリング装置ＰＳにおいて、ラックバーＲＢを軸部材として構成されたボールネジ軸１と、ラックバーＲＢの周囲に同芯状に構成された電動モータＭのロータＲＴの内周に固定されるボールナット２とを備えており、電動モータＭのロータＲＴの回転運動を直線運動に変換してラックバーＲＢに伝達するように構成されている。
【００１７】
なお、車両用電動パワーステアリング装置ＰＳにおいて、電動モータＭは、ケーシングＣの内側にステータＳＴが固定され、このステータＳＴの内側に同芯状に配置された筒状のロータＲＴがベアリングＢを介してケーシングＣに回転自在に支持されている。また、ロータＲＴを貫通して延びるラックバーＲＢの両端部にはタイロッドＴＲ，ＴＲがそれぞれ連結されており、ラックバーＲＢの一端部側に形成されたラックＲＢ１には、車両用電動パワーステアリング装置ＰＳの入力軸ＳＨに形成された図示しないピニオンが噛合している。そして、ラックバーＲＢの他端部側に前述したボールネジ軸１が構成されている。
【００１８】
図２に拡大して示すように、ボールネジ軸１の外周には半円状の断面形状を呈するボール転動溝１Ａが螺旋状に形成され、ボールナット２の内周にも同様のボール転動溝２Ａが螺旋状に形成されている。そして、ボールネジ軸１のボール転動溝１Ａとボールナット２のボール転動溝２Ａとの間には、ボールナット２の回転運動をボールネジ軸１の直線運動に変換するための複数のボール３が転動自在に介設されている。なお、これらのボール３は、ボールナット２に構成された図示しないバイパス通路を介しボール転動溝２Ａを循環して転動するように構成されている。
【００１９】
ここで、図３に示すように、ボールネジ軸１は、ラックバーＲＢ（図１参照）に形成された概略円形断面の軸部ＲＢ２に対し、外面にボール転動溝１Ａが予め形成された帯金部材１Ｂを加熱により軟化してその内面側を螺旋状に巻付け固定して構成されている。
【００２０】
帯金部材１Ｂは、例えば押出し成形されたものであり、その押出し成形時にボール転動溝１Ａが一体に成形される。この帯金部材１Ｂは、ラックバーＲＢの軸部ＲＢ２に対する巻付け数に応じて予め所定長さに切断されている。
【００２１】
帯金部材１Ｂは、例えば図示しない高周波誘導加熱コイルの内側を通過することで加熱される。加熱により軟化された帯金部材１Ｂは、一端部が図示しないクランパにより軸部ＲＢ２の巻き付け開始位置にクランプされ、この状態で図示しない加圧ローラにより押圧されて軸部ＲＢ２に螺旋状に巻き付けられる。そして、巻き付けられた帯金部材１Ｂの始端部および終端部は、スポット溶接やノックピンの打ち込みなどの適宜の手段により軸部ＲＢ２に固定される。
【００２２】
ここで、図２に示す例では、帯金部材１Ｂの巻付け範囲を規定するためのツバ部ＲＢ３，ＲＢ３が軸部ＲＢ２と一体に形成されている。また、図３に示すように、軸部ＲＢ２の外周には、帯金部材１Ｂの内周面に噛み込んで帯金部材１Ｂの相対回転を防止するためのセレーションＲＢ４が形成されている。
【００２３】
一方、ボールナット２は、図４に示すように、内面にボール転動溝２Ａが予め形成された帯金部材２Ｂを加熱により軟化してその内面側を芯金４に螺旋状に巻き付けた後、芯金４を抜き取って構成される。
【００２４】
帯金部材２Ｂは、前述した帯金部材１Ｂと同様に押出し成形されており、芯金４に対する巻付け数に応じて予め所定長さに切断されている。この帯金部材２Ｂは、帯金部材１Ｂと同様にして芯金４に螺旋状に巻き付けられる。そして、芯金４が抜き取られて残った筒状の帯金部材２Ｂは、両端面が機械加工されて図５に示すようなボールナット２として構成される。
【００２５】
以上のように構成された一実施形態のボールネジは、図１に示す車両用電動パワーステアリング装置ＰＳの電動モータＭが作動してロータＲＴが回転すると、このロータＲＴと共にボールナット２が回転する。そして、このボールナット２は、図２に示す複数のボール３を介してボールネジ軸１を軸方向に直線運動させ、ラックバーＲＢを軸方向に駆動して図示しないステアリングホイールの操舵力を補助する。
【００２６】
ここで、電動モータＭにより一実施形態のボールネジを介してラックバーＲＢを軸方向に駆動させる駆動力および駆動量は、ボールネジの各ボール３が転動するボールネジ軸１のボール転動溝１Ａのピッチ径ＰＤ、リードＬおよびストロークによって変化する（図２参照）。そこで、同一のラックバーＲＢを使用する場合にも、ボールネジ軸１のボール転動溝１Ａのピッチ径ＰＤ、リードＬおよびストロークを適宜の値に変更し、これに応じてボールナット２のボール転動溝２Ａのピッチ径ＰＤおよびリードＬを適宜の値に変更する必要が生じる。
【００２７】
このようなボールネジの仕様変更に際し、一実施形態のボールネジにおいては、図３に示す帯金部材１Ｂの厚み寸法Ｔを適宜の値に変更することにより、図２に示すボールネジ軸１のボール転動溝１Ａのピッチ径ＰＤを適宜の値に変更することができる。また、図３に示す帯金部材１Ｂの幅寸法Ｗを適宜の値に変更することにより、図２に示すボールネジ軸１のボール転動溝１ＡのリードＬを適宜の値に変更することができる。そして、図３に示す軸部ＲＢ２に対する帯金部材１Ｂの巻き付け数を適宜の値に変更することにより、図２に示すボールナット２が軸方向に移動できるボール転動溝１Ａのストロークを適宜の値に変更することができる。
【００２８】
同様に、一実施形態のボールネジにおいては、図４に示す帯金部材２Ｂの厚み寸法Ｔを適宜の値に変更し、あるいは芯金４の径寸法を適宜の値に変更することにより、図２に示すボールナット２のボール転動溝２Ａのピッチ径ＰＤを適宜の値に変更することができる。また、図４に示す帯金部材２Ｂの幅寸法Ｗを適宜の値に変更することにより、図２に示すボールナット２のボール転動溝２ＡのリードＬを適宜の値に変更することができる。
【００２９】
従って、一実施形態のボールネジにおいては、その仕様変更に際してラックバーＲＢ（図１参照）自体を設計変更する必要がなくなり、ラックバーＲＢを共用化して異なる車種に対応させることが可能となる。
【００３０】
また、一実施形態のボールネジにおいては、ラックバーＲＢの軸部ＲＢ２（図３参照）の径寸法が相違する場合にも、同一の帯金部材１Ｂを使用してボールネジ軸１を構成することができる。この場合、図４に示す芯金４の径寸法を適宜の値に変更することにより、同一の帯金部材２Ｂを使用してボールナット２を構成することができる。
【００３１】
本発明に係るボールネジは、前述した一実施形態に限定されるものではない。例えばボールネジ軸１を構成するための帯金部材１Ｂは、ラックバーＲＢの軸部ＲＢ２の代わりに予めこれと同一径に設定された別途の芯金に対し、加熱により軟化した状態で螺旋状に巻き付け、その後、芯金を抜き取って筒状の帯金部材１Ｂとし、これをラックバーＲＢの軸部ＲＢ２に嵌合して固定するようにしてもよい。この場合、筒状の帯金部材１Ｂを予め製造して在庫しておくことにより、ラックバーＲＢに対するボールネジ軸１の加工効率を向上することができる。
【００３２】
また、図６に示すように、ボールネジ軸１は、帯金部材１Ｂと共に加熱により軟化されたスペーサ用帯金１Ｃを帯金部材１Ｂの側面に密着した状態で帯金部材１Ｂと共にラックバーＲＢの軸部ＲＢ２に巻き付け固定して構成してもよい。同様に、ボールナット２も、帯金部材２Ｂと共に加熱により軟化されたスペーサ用帯金２Ｃを帯金部材２Ｂの側面に密着した状態で帯金部材２Ｂと共に芯金４（図４参照）に巻き付けて筒状に構成してもよい。
【００３３】
このように構成されたボールネジ軸１およびボールナット２においては、スペーサ用帯金１Ｃ，２Ｃの幅寸法を適宜の値に変更することにより、ボールネジ軸１のボール転動溝１Ａおよびボールナット２のボール転動溝２ＡのリードＬを適宜の値に変更することができる。
【００３４】
さらに、図７に示すように、ボールナット２は、その軸方向の中間部に隙間が形成されるように帯金部材２Ｂを螺旋状に巻き付けて構成してもよい。この場合、ボールナット２のボール転動溝２Ａとボールネジ軸１のボール転動溝１Ａとの間の介設された各ボール３に与圧を付与することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るボールネジは、外面にボール転動溝を有する帯金部材を加熱により軟化してその内面側を軸部材に螺旋状に巻き付け固定した構造のボールネジ軸を備えているため、帯金部材の厚み寸法、幅寸法および巻き付け数をそれぞれ適宜の値に変更することにより、ボールネジ軸のボール転動溝のピッチ径、リードおよびストローク量をそれぞれ適宜の値に容易に変更することができる。そして、軸部材の径寸法が相違する場合にも、帯金部材を巻き付け固定するだけで、ボールネジ軸を容易に構成することができる。
【００３６】
また、外面にボール転動溝を有する帯金部材を加熱により軟化してその内面側を芯金に螺旋状に巻き付け、前記芯金を除去して構成した筒状の帯金部材を軸部材に嵌合固定した構造のボールネジ軸を備えた本発明のボールネジにおいても、同様に、帯金部材の厚み寸法、幅寸法および巻き付け数をそれぞれ適宜の値に変更することにより、ボールネジ軸のボール転動溝のピッチ径、リードおよびストローク量をそれぞれ適宜の値に容易に変更することができる。そして、軸部材の径寸法が相違する場合にも、軸部材の径寸法に対応して芯金の径寸法を変更することにより、ボールネジ軸を容易に構成することができる。
【００３７】
さらに、内面にボール転動溝を有する帯金部材を加熱により軟化してその内面側を芯金に螺旋状に巻き付け、前記芯金を除去して構成した筒状の帯金部材をボールナットとして備えている本発明のボールネジによれば、芯金の径寸法または帯金部材の厚み寸法を適宜の値に変更することにより、ボールナットのボール転動溝のピッチ径を適宜の値に容易に変更することができ、帯金部材の幅寸法を適宜の値に変更することにより、ボールナットのボール転動溝のリードを適宜の値に容易に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るボールネジが適用される車両用電動パワーステアリング装置の内部構造を示す断面図である。
【図２】一実施形態に係るボールネジの断面図である。
【図３】一実施形態に係るボールネジのボールネジ軸の製造方法を示す側面図である。
【図４】一実施形態に係るボールネジのボールナットの製造方法を示す断面図である。
【図５】一実施形態に係るボールネジのボールナットの断面図である。
【図６】スペーサ用帯金を有する他の実施形態に係るボールネジの断面図である。
【図７】与圧を付与するように構成された他の実施形態に係るボールネジの断面図である。
【符号の説明】
１…ボールネジ軸、１Ａ…ボール転動溝、１Ｂ…帯金部材、１Ｃ…スペーサ用帯金、２…ボールナット、２Ａ…ボール転動溝、２Ｂ…帯金部材、２Ｃ…スペーサ用帯金、３…ボール、４…芯金、ＲＢ…ラックバー、ＲＢ２…軸部、ＲＢ３…ツバ部、ＲＢ４…セレーション、ＰＤ…ピッチ径、Ｌ…リード、Ｔ…厚み寸法、Ｗ…幅寸法。
【図１】
2004225849.tif 000003
【図２】
2004225849.tif 000004
【図３】
2004225849.tif 000005
【図４】
2004225849.tif 000006
【図５】
2004225849.tif 000007
【図６】
2004225849.tif 000008
【図７】
2004225849.tif 000009