(57)【要約】【課題】その目的は、ボール螺子ナットの変形を抑えてより円滑なる作動を確保することのできるボール螺子ナットの固定構造を提供すること。【解決手段】ボール螺子ナット１２は、外周に形成された螺子部２０を介して中空状のモータシャフト８内周に螺着される。これにより、モータシャフト８に対するボール螺子ナット１２の固定にかかる応力は、螺子部２０が形成されたボール螺子ナット１２の外周に亘り略均等に作用する。従って、同ボール螺子ナット１２の変形を抑えて、変形に伴う転動路の歪みを防止し、各ボールの円滑なる転動を確保することができる。【選択図】図２
2007239782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空シャフトの内周にボール螺子機構のボール螺子ナットを固定するボール螺子ナットの固定構造であって、
ボール螺子ナットは、外周に形成された螺子部を介して前記中空シャフトの内周に螺着されること、を特徴とするボール螺子ナットの固定構造。
【請求項２】
請求項１に記載のボール螺子ナットの固定構造において、
前記ボール螺子ナットと前記中空シャフトとの間の相対回転を規制する回り止め手段を設けたこと、を特徴とするボール螺子ナットの固定構造。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のボール螺子ナットの固定構造において、
前記ボール螺子ナットの軸方向端部には、前記中空シャフトの内周に当接するインロー嵌合部が設けられること、を特徴とするボール螺子ナットの固定構造。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のボール螺子ナットの固定構造において、
前記螺子部と螺合する螺合部は、前記中空シャフトの内周に凹設された固定溝の底部に形成されるとともに、該底部には、ロックナットが螺合される第２の螺合部が形成され、前記ボール螺子ナットは、前記第２の螺合部に螺着された前記ロックナットの締結力により軸方向に押圧されること、を特徴とするボール螺子ナットの固定構造。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載のボール螺子ナットの固定構造を有するボール螺子機構によりモータの回転をラック軸の往復動に変換する電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボール螺子ナットの固定構造及び電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両用パワーステアリング装置として、モータを駆動源とする電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）が広く採用されるようになっている。そして、このようなＥＰＳには、ステアリング操作に応じて往復動可能に設けられたラック軸と、該ラック軸と同軸に配置されモータ駆動により回転する中空シャフトとを有し、該中空シャフトの回転をボール螺子機構にてラック軸の往復動に変換することにより操舵系にアシスト力を付与する所謂ラックアシスト型のものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
即ち、図３に示すように、こうしたラックアシスト型のＥＰＳにおいて、ボール螺子機構４０は、ラック軸４１の外周に形成された螺子部４２、及び中空シャフト４３の内周に設けられたボール螺子ナット４４、並びにこれら螺子部４２とボール螺子ナット４４との間に介在された複数のボール４５により構成される。
【０００４】
より具体的には、多くの場合、ボール螺子ナット４４は、中空シャフト４３の内周に形成された固定溝４６内に内嵌され、該固定溝４６に螺着されたロックナット４７の締結力により該ロックナット４７と固定溝４６の側壁４６ａとの間に挟持されることにより中空シャフトと一体に固定される。そして、各ボール４５は、互いに対向する上記螺子部４２及びボール螺子ナット４４内周の螺子溝４８，４９により形成された転動路内に配設され、該各ボール４５が中空シャフト４３の回転に伴い上記転動路内を転動することにより、中空シャフト４３に対してラック軸４１が軸方向に移動するように構成されている。
【特許文献１】特開２００３−３３５２４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のようにロックナットの締結力により該ロックナットと固定溝の側壁との間にボール螺子ナットを挟持する構成では、その締結力をボール螺子ナットの軸方向両端で受けるため、同ボール螺子ナットに軸方向の圧縮応力が作用する。このため、ボール螺子ナットに変形が生じやすく、それに伴う転動路の歪みによって各ボールの円滑な転動が妨げられるおそれがある。そして、ＥＰＳにおいては、こうした各ボールの動きの悪化が、操舵時における異音の発生や所謂ひっかかり感等の操舵フィーリングとして表面化するおそれがある。
【０００６】
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、ボール螺子ナットの変形を抑えてより円滑なる作動を確保することのできるボール螺子ナットの固定構造及び電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、中空シャフトの内周にボール螺子機構のボール螺子ナットを固定するボール螺子ナットの固定構造であって、ボール螺子ナットは、外周に形成された螺子部を介して前記中空シャフトの内周に螺着されること、を要旨とする。
【０００８】
上記構成によれば、中空シャフトに対するボール螺子ナットの固定にかかる応力は、螺子部が形成されたボール螺子ナットの外周に亘り略均等に作用する。従って、従来のごとく、ボール螺子ナットの軸方向両端を挟持する固定構造のように軸方向の圧縮応力が作用することがなく、これにより、同ボール螺子ナットの変形を抑えて、その変形に伴う転動路の歪みを防止し、各ボールの円滑なる転動を確保することができる。その結果、ボール螺子機構をより円滑に作動させることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記ボール螺子ナットと前記中空シャフトとの間の相対回転を規制する回り止め手段を設けたこと、を要旨とする。
即ち、中空シャフトが回転しボール螺子機構が作動する際、ボール螺子ナットには、同ボール螺子ナットを中空シャフトと反対側に回転させる応力が作用する。従って、上記構成によれば、こうした応力の作用によってボール螺子ナットと中空シャフトとが相対回転することを防止して、中空シャフトに対してより確実にボール螺子ナットを固定することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記ボール螺子ナットの軸方向端部には、前記中空シャフトの内周に当接するインロー嵌合部が設けられること、を要旨とする。
即ち、ボール螺子ナットを中空シャフト内周に螺着した場合、その螺合部分のガタによりボール螺子ナットとモータシャフトとの間を高精度に同軸とすることが難しい。この点、上記構成によれば、ボール螺子ナットの軸方向端部に設けられたインロー嵌合部により同ボール螺子ナットの径方向移動及び軸ぶれが規制される。従って、簡素な構成にて容易に高い同軸度を確保することができる。
【００１１】
尚、こうしたインロー嵌合部は、ボール螺子ナットの軸方向端部の少なくとも一方に設けることで足りるが、その軸方向両端に設けることで、より高い同軸度を確保することができる。そして、その形状は、特に限定されるものではないが、ボール螺子ナットの径方向の移動及び軸ぶれを規制するという機能を考慮した場合、同インロー嵌合部の外周が中空シャフト内周の全周に亘って当接する形状、即ち断面円環状、或いはこれに近い形状とするのが望ましい。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記螺子部と螺合する螺合部は、前記中空シャフトの内周に凹設された固定溝の底部に形成されるとともに、該底部には、ロックナットが螺合される第２の螺合部が形成され、前記ボール螺子ナットは、前記第２の螺合部に螺着された前記ロックナットの締結力により軸方向に押圧されること、を要旨とする。
【００１３】
上記構成によれば、ロックナットの締結により軸方向に押圧されることで、ボール螺子ナットの螺子部と中空シャフト側の螺合部との間の摩擦力が大となり、これにより、ボール螺子ナットと中空シャフトとの間の相対回転が規制される。従って、より強固にボール螺子ナット１を中空シャフトに固定することができるとともに、その軸方向の押圧力は、螺子部の螺子山で受ける構成であるため、同ボール螺子ナットの変形を招くこともない。尚、上記のように、このロックナットによる締結自体、回り止め手段としての機能を有するが、ロックナットを螺着する際のボール螺子ナットの回転（所謂「連れ回り」）を考慮して、他の回り止め手段を併用するのがより効果的である。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４の何れか一項に記載のボール螺子ナットの固定構造を有するボール螺子機構によりモータの回転をラック軸の往復動に変換する電動パワーステアリング装置であること、を要旨とする。
【００１５】
上記構成によれば、ボール螺子機構の円滑なる作動を確保して、高い静粛性と良好な操舵フィーリングを実現することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、その目的は、ボール螺子ナットの変形を抑えてより円滑なる作動を確保することが可能なボール螺子ナットの固定構造及び電動パワーステアリング装置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】
【００１７】
以下、本発明をボール螺子機構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、及び該ピニオン軸２の回転に応じて軸方向に往復動することにより操舵輪（図示略）の舵角を変更するラック軸３に加え、駆動源としてのモータ４、並びに該モータ４の回転をラック軸３の往復動に変換する変換手段としてのボール螺子機構５を備えている。
【００１８】
詳述すると、ＥＰＳ１は、略円筒状に形成されたハウジング６を備えており、ラック軸３は、該ハウジング６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６に設けられたラックガイド７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。また、ハウジング６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承されており、ラック軸３は、ラックガイド７に押圧されることにより同ピニオン軸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。
【００１９】
また、本実施形態では、モータ４には、中空円筒状のモータシャフト８を有するブラシレスモータが採用されており、同モータ４は、そのステータ９がハウジング６内周に固定されるとともに、モータシャフト８内にラック軸３が挿通されることにより、該ラック軸３と同軸に配置されている。そして、モータシャフト８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６に支持されている。
【００２０】
一方、本実施形態では、ボール螺子機構５は、ラック軸３の外周に形成された螺子部１１、及びモータシャフト８の内周に設けられたボール螺子ナット１２、並びにこれら螺子部１１とボール螺子ナット１２との間に介在された複数のボール１３により構成されている。具体的には、本実施形態では、ボール螺子ナット１２は略円筒状に形成されており、同ボール螺子ナット１２の内周、及び螺子部１１の外周には、それぞれ螺子溝１５，１６が螺刻されている。そして、各ボール１３は、これら対向する各螺子溝１５，１６により形成された螺旋状の転動路内に転動可能に配設されている。
【００２１】
即ち、螺子部１１及びボール螺子ナット１２は、これら各ボール１３を介して螺合されており、各ボール１３は、ラック軸３とボール螺子ナット１２との間の相対回転、即ちボール螺子ナット１２が固定されたモータシャフト８の回転に伴い、その負荷を受けつつ転動路内を転動する。尚、本実施形態のボール螺子機構５では、ボール螺子ナット１２に配設された複数のこま部材（図示略）によって隣接する転動路の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、転動路内を転動した各ボール１３は、これら各こま部材を通過することにより転動路内を無限循環する。そして、この各ボール１３の転動によってラック軸３とボール螺子ナット１２との軸方向の相対位置が変位することにより、モータシャフト８の回転がラック軸３の往復動に変換され、これ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。
【００２２】
（ボール螺子ナットの固定構造）
次に、本実施形態のＥＰＳにおけるボール螺子ナットの固定構造について説明する。
本実施形態では、ボール螺子ナット１２は、中空シャフトであるモータシャフト８の内周において同モータシャフト８と同軸となるように螺着されている。詳述すると、図２に示すように、本実施形態では、略円筒状をなすボール螺子ナット１２の外周には、螺旋状の螺子山を有する螺子部２０が形成されている。また、モータシャフト８の一端（同図中右側の端部）の内周には、環状の固定溝２１が凹設されており、該固定溝２１の底部２１ａには、上記ボール螺子ナット１２の螺子部２０に対応する螺旋状の螺子溝が螺刻された螺合部２２が形成されている。そして、ボール螺子ナット１２は、その螺子部２０とモータシャフト８側の螺合部２２とが螺合することにより同モータシャフト８の内周に螺着されている。
【００２３】
また、本実施形態では、モータシャフト８側の固定溝２１には、上記ボール螺子ナット１２が螺着された螺合部２２よりも開口部側（同図中右側）に第２の螺合部２３が形成されており、同第２の螺合部２３には、略円筒状をなすロックナット２４が螺着されている。そして、ボール螺子ナット１２は、その開口部側の一端がこのロックナット２４の一端に当接することにより、同ロックナット２４の締結力によって軸方向に押圧されるようになっている。尚、本実施形態では、ボール螺子ナット１２の内部側端部（同図中左側）は、固定溝２１の側壁２１ｂには当接されていない。
【００２４】
更に、本実施形態では、ボール螺子ナット１２の軸方向両端には、それぞれモータシャフト８の内周に当接する第１インロー嵌合部２５及び第２インロー嵌合部２６が形成されている。
【００２５】
具体的には、ボール螺子ナット１２の内部側端部（同図中左側）には、同ボール螺子ナット１２の軸方向に延びる円筒状の第１インロー嵌合部２５が形成されており、同第１インロー嵌合部２５の外周は、ボール螺子ナット１２が螺着された固定溝２１よりもモータシャフト８の内部側において同固定溝２１に隣接して設けられた環状の嵌合溝２７の内周に当接されている。一方、ボール螺子ナット１２の開口部側端部（同図中右側）には、同ボール螺子ナット１２の径方向に突設された環状の第２インロー嵌合部２６が形成されている。そして、同第２インロー嵌合部２６は、対向する固定溝２１内の上記螺合部２２と第２の螺合部２３との間の非螺子溝形成部分に当接されている。尚、本実施形態では、固定溝２１は、ボール螺子ナット１２が螺着される螺合部２２が形成された第１溝２８と、ロックナット２４が螺着される第２の螺合部２３が形成された第２溝２９とからなり、同第２溝２９は、第１溝２８よりもその溝深さが深く設定されている。そして、上記第２インロー嵌合部２６が当接する非螺子溝形成部分は、この第２溝２９内に形成されている。
【００２６】
また、本実施形態では、モータシャフト８には、上記ボール螺子ナット１２の螺着位置において同モータシャフト８の筒壁８ａを径方向に貫通する螺子孔３０が形成されるとともに、ボール螺子ナット１２の外周には、同螺子孔３０に対応する位置に上記螺子山の形成されない平坦部３１が設けられている。そして、上記螺子孔３０に螺着された止め螺子３２の先端をボール螺子ナット１２側の平坦部３１に当接させて締め付けることにより、その締結力によってモータシャフト８とボール螺子ナット１２との相対回転を規制する回り止め手段が構成されている。
【００２７】
以上、本実施形態によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
（１）ボール螺子ナット１２は、外周に形成された螺子部２０を介して中空状のモータシャフト８内周に螺着される。このため、モータシャフト８に対するボール螺子ナット１２の固定にかかる応力は、螺子部２０が形成されたボール螺子ナット１２の外周に亘り略均等に作用する。従って、従来のごとく、ボール螺子ナット１２の軸方向両端を挟持する固定構造のように軸方向の圧縮応力が作用することがなく、これにより同ボール螺子ナット１２の変形を抑えて、同変形に伴う転動路の歪みを防止し、各ボールの円滑なる転動を確保することができる。その結果、ボール螺子機構５をより円滑に作動させることができ、これにより高い静粛性と良好な操舵フィーリングを実現することができるようになる。
【００２８】
（２）モータシャフト８には、同モータシャフト８の筒壁８ａを径方向に貫通する螺子孔３０が形成されるとともに、ボール螺子ナット１２の外周には、同螺子孔３０に対応する位置に上記螺子山の形成されない平坦部３１が設けられる。そして、上記螺子孔３０に螺着された止め螺子３２の先端をボール螺子ナット１２側の平坦部３１に当接させて締め付けることにより、その締結力によってモータシャフト８とボール螺子ナット１２との相対回転を規制する回り止め手段が構成される。
【００２９】
即ち、モータシャフト８が回転しボール螺子機構５が作動する際、ボール螺子ナット１２には、同ボール螺子ナット１２をモータシャフト８と反対側に回転させる応力が作用する。従って、上記構成によれば、こうした応力の作用によってボール螺子ナット１２とモータシャフト８とが相対回転することを防止して、モータシャフト８に対してより確実にボール螺子ナット１２を固定することができる。
【００３０】
（３）ボール螺子ナット１２の軸方向両端には、それぞれモータシャフト８の内周に当接する第１インロー嵌合部２５及び第２インロー嵌合部２６が形成される。
即ち、ボール螺子ナット１２をモータシャフト８内周に螺着した場合、その螺合部分のガタによりボール螺子ナット１２とモータシャフト８との間を高精度に同軸とすることが難しい。この点、上記構成によれば、ボール螺子ナット１２の軸方向両端に設けられた第１インロー嵌合部２５及び第２インロー嵌合部２６により同ボール螺子ナット１２の径方向の移動及び軸ぶれが規制される。従って、簡素な構成にて容易に高い同軸度を確保することができる。
【００３１】
（４）固定溝２１には、ボール螺子ナット１２が螺着された螺合部２２とともに第２の螺合部２３が形成され、同第２の螺合部２３には、略円筒状をなすロックナット２４が螺着される。そして、ボール螺子ナット１２は、その開口部側の一端がこのロックナット２４の一端に当接することにより、同ロックナット２４の締結力によって軸方向に押圧される。
【００３２】
上記構成によれば、ロックナット２４の締結により軸方向に押圧されることで、ボール螺子ナット１２の螺子部２０とモータシャフト８側の螺合部２２との間の摩擦力が大となり、これにより、ボール螺子ナット１２とモータシャフト８との間の相対回転が規制される。従って、より強固にボール螺子ナット１２をモータシャフト８に固定することができるとともに、その軸方向の押圧力は、螺子部２０の各螺子山で受ける構成であるため、同ボール螺子ナット１２の変形を招くこともない。そして、ロックナット２４を螺着する際のボール螺子ナット１２の回転（所謂「連れ回り」）は、上記（２）の構成により防止することができる。
【００３３】
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、本発明を中空状のモータシャフト８を有しラック軸３とモータ４が同軸式のラックアシスト型のＥＰＳ１に具体化した。しかし、これに限らず、中空シャフトの内周に設けられたボール螺子ナットを有するボール螺子機構を変換手段として用いるものであれば、ラック軸に対してモータ軸が斜交配置されたラッククロス式や平行配置された並列式等、その他の形式のＥＰＳに具体化してもよく、さらにはＥＰＳ以外の用途に具体化してもよい。
【００３４】
・本実施形態では、ボール螺子ナット１２の軸方向両端に、それぞれモータシャフト８の内周に当接する第１インロー嵌合部２５及び第２インロー嵌合部２６を形成したが、軸方向の何れか一方に、このようなインロー嵌合部を設ける構成としてもよい。
【００３５】
・更に、本実施形態では、第１インロー嵌合部２５は軸方向に延びる円筒状に、第２インロー嵌合部２６は、外周から径方向に突出する環状に形成することとしたが、インロー嵌合部の形状は、同ボール螺子ナット１２の径方向の移動及び軸ぶれを規制可能な形状であれば、このような断面円環状の形状でなくともよい。ただし、インロー嵌合部をモータシャフト８内周の全周に亘って当接させることが可能である点を考慮すれば、断面円環状、或いはこれに近い形状とするのが望ましい。
【００３６】
・本実施形態では、モータシャフト８の筒壁８ａを径方向に貫通する螺子孔３０、ボール螺子ナット１２の外周において同螺子孔３０に対応する位置に設けられた平坦部３１、及び螺子孔３０に螺着された止め螺子３２により回り止め手段を構成したが、回り止め手段は、これ以外の構成により具現化してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の概略構成図。
【図２】本実施形態のボール螺子機構の断面図。
【図３】従来のボール螺子機構の断面図。
【符号の説明】
【００３８】
１…電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、３…ラック軸、４…モータ、５…ボール螺子機構、８…モータシャフト、１２…ボール螺子ナット、１３…ボール、２０…螺子部、２１…固定溝、２１ａ…底部、２２…螺合部、２３…第２の螺合部、２４…ロックナット、２５…第１インロー嵌合部、２６…第２インロー嵌合部、３０…螺子孔、３１…平坦部、３２…止め螺子。
【図１】
2007239782.tif 000003
【図２】
2007239782.tif 000004
【図３】
2007239782.tif 000005