JP4885691B2 - ボールナットのボール循環溝構造 - Google Patents

Description

本発明はボールナットのボール循環溝構造に関する。

ボールナットとねじ軸とボールを組合せ、ボールナットの回転によりねじ軸を直線移動させる、ボールナットのボール循環溝構造として、特許文献１に記載の如く、ボールナットの内面から外面に貫通する孔にデフレクタを樹脂成形したものであり、ボールナットの相隣る螺旋溝を、デフレクタのＳ字状のリターン溝によりつなぎ、ねじ軸の螺旋溝に沿って転動するボールがデフレクタのリターン溝により、ねじ軸の相隣る螺旋溝間に形成されている峰部に沿って案内され該峰部を乗り越えてねじ軸の隣りの螺旋溝に戻され循環するようにしたものがある。
特公昭61-45096

特許文献１のボールナットのボール循環溝構造では、鉄製のボールナットの孔に溶融樹脂を充填してデフレクタを成形するものであり、ボールナットとデフレクタの線膨張率の差により、低温時に樹脂デフレクタがボールナットの孔内で収縮する。これにより、デフレクタがボールナットの孔内でがたつき、デフレクタのリターン溝とボールナットの螺旋溝の接続部に段差を生ずるものになり、この段差がボールナットの円滑な転動循環運動を阻害するおそれがある。

本発明の課題は、ボールナットのボール循環溝構造において、ボールナットの孔に対する樹脂デフレクタのがたの発生を防止することにある。

請求項１の発明は、ボールナットの内面から外面に貫通する孔にデフレクタを樹脂成形したものであり、ボールナットの相隣る螺旋溝を、デフレクタのＳ字状のリターン溝によりつなぎ、ねじ軸の螺旋溝に沿って転動するボールがデフレクタのリターン溝により、ねじ軸の相隣る螺旋溝間に形成されている峰部に沿って案内され該峰部を乗り越えてねじ軸の隣りの螺旋溝に戻され循環するボールナットのボール循環溝構造において、デフレクタが、ボールナットの孔の貫通方向に沿うボールナットの内面の側で該デフレクタのリターン溝を形成する左右側壁から突出してボールナットに係合する左右の内側鍔と、ボールナットの孔の貫通方向に沿うボールナットの外面の側で上記左右側壁から突出してボールナットに係合する左右の外側鍔とを備え、それらの内側鍔と外側鍔によりボールナットの孔の貫通方向に沿う方向で該ボールナットの内側係合面と外側係合面を挟持し、デフレクタが、ボールナットの孔の貫通方向に交差する両側で該ボールナットの半径方向に突出してボールナットに係合する鍔を備え、それらの両側の各鍔をボールナットの孔の貫通方向に交差する両側係合面に係合させてなるようにしたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記デフレクタが、ボールナットの孔の貫通方向に交差する両側で該ボールナットの半径方向に突出する各鍔を、左右の各外側鍔におけるボールナットの半径方向に沿う外側から内側に向けて突出させてなるようにしたものである。

(a)樹脂デフレクタが、ボールナットの孔の貫通方向に沿う、ボールナットの内面の側でボールナットに係合する内側鍔と、ボールナットの外面の側でボールナットに係合する外側鍔とを備えるようにした。従って、鉄製ボールナットとデフレクタの線膨張率の差により、デフレクタがボールナットの孔内で収縮しても、デフレクタの内側鍔と外側鍔がボールナットを孔の貫通方向に沿う方向で挟持し、デフレクタがボールナットの孔内でがたつくことを防止する。これにより、デフレクタのリターン溝とボールナットの螺旋溝の接続部に段差を生ずることを防止し、ボールの円滑な転動循環運動を確保できる。

(b)デフレクタが、ボールナットの孔の貫通方向に交差する両側でボールナットに係合する鍔を備えるようにした。従って、上述(a)の如くにデフレクタがボールナットの孔内で収縮するとき、デフレクタの鍔がボールナットを孔の貫通方向に交差する方向でも挟持し、デフレクタがボールナットの孔内でがたつくことを一層防止する。これにより、デフレクタのリターン溝とボールナットの螺旋溝の接続部に段差を生ずることを一層防止し、ボールの円滑な転動循環運動を一層確保できる。

図１は電動パワーステアリング装置の要部を破断して示す正面図、図２は図１の要部を拡大して示す断面図、図３はボールナットを示す断面図、図４はボールナットを示す端面図、図５はボールナットを示す側面図、図６は図３の要部を拡大して示す断面図、図７はボールナットにデフレクタを成形する成形装置を示す模式図である。

電動パワーステアリング装置１０は、図１、図２に示す如く、ハウジング１１を有している。そして、ステアリングホイールが結合される入力軸１２（ステアリング入力軸）にトーションバー１３を介して出力軸１４（不図示）を連結し、この出力軸１４にピニオン１５（不図示）を設け、このピニオン１５に噛合うラックを備えたラック軸１６をハウジング１１に左右動可能に支持している。入力軸１２と出力軸１４の間には、操舵トルク検出装置１７（不図示）を設けてある。操舵トルク検出装置１７は、ステアリングホイールに加えた操舵トルクが出力軸１４に付与され、トーションバー１３の弾性ねじり変形により、入力軸１２と出力軸１４の間に生ずる相対回転変位に基づき、操舵トルクを検出する。

電動パワーステアリング装置１０は、ラック軸１６の両端部をハウジング１１の左右に突出し、それらの端部にはタイロッド１８Ａ、１８Ｂが連結し、ラック軸１６の左右動によりタイロッド１８Ａ、１８Ｂを介して左右の車輪を転舵可能とする。

電動パワーステアリング装置１０は、ハウジング１１内で、ラック軸１６の周囲に、電動モータ２０を配設している。電動モータ２０は、ハウジング１１の内周に固定されるステータ（磁石）と、鉄芯にコイルが巻き回されたロータと、ロータの内周に一体化されたスリーブ２１とからなる。スリーブ２１は、ラック軸１６の外周に間隔をおいて該ラック軸１６と同軸配置され、ハウジング１１に回転可能に支持される。

電動パワーステアリング装置１０は、ハウジング１１内における電動モータ２０の側傍で、ラック軸１６の周囲にボールナット３０を配設し、このボールナット３０をアンギュラボールベアリングからなる軸受２２によりハウジング１１に支持している。このとき、電動モータ２０のスリーブ２１がボールナット３０の一端側の内周に同軸的に圧入（トルクリミッタを介して圧入でも可）される。他方、ラック軸１６はねじ軸２３を外周に備える。ねじ軸２３とボールナット３０はそれらの螺旋溝２３Ａ、螺旋溝３１の間にスチールボール２４を保持して互いに噛合う。電動モータ２０の駆動によるボールナット３０の回転をねじ軸２３によりラック軸１６の直線運動に変換する。

従って、電動パワーステアリング装置１０にあっては、操舵トルク検出装置１７が検出した操舵トルクが所定値を越えるとき、電動モータ２０が駆動されてボールナット３０を回転し、ボールナット３０の回転がねじ軸２３によりラック軸１６の直線運動になり、ラック軸１６に連動する車輪に操舵アシスト力を付与する。

ボールナット３０は以下の如くのボール循環溝３０Ａを備える。ボールナット３０は、図３〜図５に示す如く、ねじ軸２３に遊嵌する内面を有し、この内面にねじ軸２３の螺旋溝２３Ａに対応する螺旋溝３１を備える。両螺旋溝２３Ａ、３１は円弧状断面をなし多数のボール２４を保持する。ここで、ボールナット３０は内面から外面に貫通する孔３２を有し、この孔３２に溶融樹脂を充填固化することにてデフレクタ４０を樹脂成形して備える。デフレクタ４０はボールナット３０の螺旋溝３１より深い部分を有する長Ｓ字状のリターン溝４１を備え、ボールナット３０の相隣る螺旋溝３１を、デフレクタ４０のリターン溝４１によりつなぎ、１巻きのボール循環溝３０Ａを形成する。ねじ軸２３の螺旋溝２３Ａに沿って転動するボール２４が、デフレクタ４０のリターン溝４１により、ねじ軸２３の相隣る螺旋溝２３Ａ、２３Ａ間に形成されている峰部に沿って案内され、該峰部を乗り越えてねじ軸２３の隣りの螺旋溝２３Ａに戻され循環する。ボール２４がボールナット３０のボール循環溝３０Ａに沿い、ねじ軸２３の螺旋溝２３Ａとボールナット３０のボール循環溝３０Ａ（螺旋溝３１、リターン溝４１）に沿って転動することにより、ねじ軸２３とボールナット３０は相対的に螺旋運動する。

ボールナット３０は、本実施例では、３組のボール循環溝３０Ａを有する。従って、ボールナット３０の軸方向に離隔する３箇所に孔３２を有し、各孔３２をボールナット３０の周方向に120度間隔を介し、各孔３２にデフレクタ４０を備える。

しかるに、ボールナット３０の孔３２に対する樹脂デフレクタ４０のがたつきの発生を防止するため、ボールナット３０とデフレクタ４０は以下の構成を具備する。

デフレクタ４０は、図６に示す如く、ボールナット３０の孔３２の貫通方向に沿う、ボールナット３０の内面の側でボールナット３０に係合する内側鍔４２Ａと、ボールナット３０の外面の側でボールナット３０に係合する外側鍔４２Ｂとを樹脂成形されて備える。本実施例では、デフレクタ４０の樹脂成形時に、デフレクタ４０のリターン溝４１を形成する左右側壁４１Ａに左右の内側鍔４２Ａを突出させ、各内側鍔４２Ａをボールナット３０の内面に凹設した内側係合面３３Ａに係合させている。また、ボールナット３０の外面に面一をなすデフレクタ４０の外面側で、ボールナット３０の軸方向に沿うデフレクタ４０の両側に左右の外側鍔４２Ｂ（左右の外側鍔４２Ｂは互いに連続して単一の環状鍔をなすものでも可）を突出させ、各外側鍔４２Ｂをボールナット３０の外面に凹設した外側係合面３３Ｂに係合させている。デフレクタ４０は、ボールナット３０の孔３２へ樹脂成形された当初の高温時には、孔３２内にがたなく納まる。低温時にデフレクタ４０が収縮するときには、デフレクタ４０の内側鍔４２Ａと外側鍔４２Ｂがボールナット３０を孔３２の貫通方向に沿う方向でボールナット３０の図５に示すＡ部（内側係合面３３Ａと外側係合面３３Ｂの間隔）を挟持し、デフレクタ４０が孔３２内でがたつくことを防止し、デフレクタ４０のリターン溝４１とボールナット３０の螺旋溝３１の接続部の段差を生じない。

また、デフレクタ４０は、図６に示す如く、ボールナット３０の孔３２の貫通方向に交差する両側、本実施例ではボールナット３０の軸方向に沿う両側（ボールナット３０の周方向に沿う両側でも可）でボールナット３０に係合する鍔４３Ａ、４３Ｂを樹脂成形されて備える。本実施例では、デフレクタ４０の樹脂成形時に、デフレクタ４０の両側に設けた左右の外側鍔４２Ｂにおけるボールナット３０の半径方向に沿う外側から内側に向かう鍔４３Ａ、４３Ｂを突出させ、各鍔４３Ａ、４３Ｂをボールナット３０の孔３２に沿って凹設した凹所３４に係入させ、各鍔４３Ａ、４３Ｂをボールナット３０の孔３２の貫通方向に交差する両側係合面３４Ａ、３４Ｂに係合させている。デフレクタ４０は、ボールナット３０の孔３２へ樹脂成形された当初の高温時には、孔３２内にがたなく納まる。デフレクタ４０の鍔４３Ａと鍔４３Ｂがボールナット３０を孔３２の貫通方向に交差する方向でボールナット３０の図５に示すＢ部（両側係合面３４Ａ、３４Ｂの間隔）を挟持し、デフレクタ４０が孔３２内でがたつくことを防止し、デフレクタ４０のリターン溝４１とボールナット３０の螺旋溝３１の接続部に段差を生じない。

次に、ボールナット３０の孔３２にデフレクタ４０を樹脂成形する方法について説明する（図７）。

(1)樹脂射出成形装置の固定盤１０１に設けてある金型１０２の中にボールナット３０をセットする。

(2)ボールナット３０の内側に複数分割、本実施例では３分割の中子型１０３を挿入する。中子型１０３はボールナット３０の周方向において３分割される。中子型１０３の外面であってボールナット３０の孔３２に対応する部分はデフレクタ形成部とされ、デフレクタ４０のリターン溝４１に対応する凸部１０３Ａを備える。中子型１０３の内面はテーパ面とされる。

(3)全中子型１０３のテーパ状内面にコレット１０４を挿入して各中子型１０３を外方に押出し、各中子型１０３の外面をボールナット３０の内面に押付ける。ボールナット３０の孔３２は中子型１０３のデフレクタ形成部により塞がれる。

(4)固定盤１０１の金型１０２に可動盤１０５を押当てる。金型１０２のスプール１０２Ａから溶融樹脂（例えばＰＰＳポリフェニレンサルファイド）をボールナット３０の孔３２に充填する。

(5)ボールナット３０の孔３２に充填した樹脂が固化してデフレクタ４０が成形された後、コレット１０４を抜き、中子型１０３を外し、ボールナット３０を取出す。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)樹脂デフレクタ４０が、ボールナット３０の孔３２の貫通方向に沿う、ボールナット３０の内面の側でボールナット３０に係合する内側鍔４２Ａと、ボールナット３０の外面の側でボールナット３０に係合する外側鍔４２Ｂとを備えるようにした。従って、鉄製ボールナット３０とデフレクタ４０の線膨張率の差により、デフレクタ４０がボールナット３０の孔３２内で収縮しても、デフレクタ４０の内側鍔４２Ａと外側鍔４２Ｂがボールナット３０を孔３２の貫通方向に沿う方向で挟持し、デフレクタ４０がボールナット３０の孔３２内でがたつくことを防止する。これにより、デフレクタ４０のリターン溝４１とボールナット３０の螺旋溝３１の接続部に段差を生ずることを防止し、ボール２４の円滑な転動循環運動を確保できる。

(b)デフレクタ４０が、ボールナット３０の孔３２の貫通方向に交差する両側でボールナット３０に係合する両側鍔４３Ａ、４３Ｂを備えるようにした。従って、上述(a)の如くにデフレクタ４０がボールナット３０の孔３２内で収縮するとき、デフレクタ４０の両側鍔４３Ａ、４３Ｂがボールナット３０を孔３２の貫通方向に交差する方向でも挟持し、デフレクタ４０がボールナット３０の孔３２内でがたつくことを一層防止する。これにより、デフレクタ４０のリターン溝４１とボールナット３０の螺旋溝３１の接続部に段差を生ずることを一層防止し、ボール２４の円滑な転動循環運動を一層確保できる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

図１は電動パワーステアリング装置の要部を破断して示す正面図である。 図２は図１の要部を拡大して示す断面図である。 図３はボールナットを示す断面図である。 図４はボールナットを示す端面図である。 図５はボールナットを示す側面図である。 図６は図３の要部を拡大して示す断面図である。 図７はボールナットにデフレクタを成形する成形装置を示す模式図である。

符号の説明

２３ ねじ軸
２３Ａ 螺旋溝
２４ ボール
３０ ボールナット
３０Ａ ボール循環溝
３１ 螺旋溝
３２ 孔
３３Ａ 内側係合面
３３Ｂ 外側係合面
３４Ａ、３４Ｂ 両側係合面
４０ デフレクタ
４１ リターン溝
４１Ａ 左右側壁
４２Ａ 内側鍔
４２Ｂ 外側鍔
４３Ａ、４３Ｂ 鍔

Claims (2)

1. ボールナットの内面から外面に貫通する孔にデフレクタを樹脂成形したものであり、ボールナットの相隣る螺旋溝を、デフレクタのＳ字状のリターン溝によりつなぎ、ねじ軸の螺旋溝に沿って転動するボールがデフレクタのリターン溝により、ねじ軸の相隣る螺旋溝間に形成されている峰部に沿って案内され該峰部を乗り越えてねじ軸の隣りの螺旋溝に戻され循環するボールナットのボール循環溝構造において、
   デフレクタが、ボールナットの孔の貫通方向に沿うボールナットの内面の側で該デフレクタのリターン溝を形成する左右側壁から突出してボールナットに係合する左右の内側鍔と、ボールナットの孔の貫通方向に沿うボールナットの外面の側で上記左右側壁から突出してボールナットに係合する左右の外側鍔とを備え、それらの内側鍔と外側鍔によりボールナットの孔の貫通方向に沿う方向で該ボールナットの内側係合面と外側係合面を挟持し、
   デフレクタが、ボールナットの孔の貫通方向に交差する両側で該ボールナットの半径方向に突出してボールナットに係合する鍔を備え、それらの両側の各鍔をボールナットの孔の貫通方向に交差する両側係合面に係合させてなることを特徴とするボールナットのボール循環溝構造。
2. 前記デフレクタが、ボールナットの孔の貫通方向に交差する両側で該ボールナットの半径方向に突出する各鍔を、左右の各外側鍔におけるボールナットの半径方向に沿う外側から内側に向けて突出させてなる請求項１に記載のボールナットのボール循環溝構造。

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