JP5351741B2 - ボールネジ装置 - Google Patents

Description

本発明はパワーステアリング装置等に用いられて好適なボールネジ装置に関する。

ボールネジ装置は、特許文献１に記載の如く、シャフトスクリュのネジ溝とナットスクリュのネジ溝とによりボールのネジ走行路を形成し、１リード分離れて隣接するネジ走行路を、ナットスクリュに設けた窓部に組込んだデフレクタの内周面に形成したリターン溝と、シャフトスクリュのネジ溝及びネジ山とにより形成されるリターン走行路により連通し、１つの無限循環走行路を形成している。これにより、ナットスクリュを回転させると、ボールは上述の無限循環走行路を転動しながら循環し、ナットスクリュの回転運動をシャフトスクリュの直線運動に変換する。

ボールネジ装置では、図１０に示す如く、ボール１０１がデフレクタ１０２のＳ字状に湾曲するリターン溝１０２Ａを円滑に転動し得るように、リターン溝１０２Ａの溝幅Ｗをナットスクリュ１０３のネジ溝１０３Ａの溝幅Ｗ0より大きく設定している。このため、デフレクタ１０２のリターン溝１０２Ａの溝面とナットスクリュ１０３のネジ溝１０３Ａの溝面との接続部で図１０（Ａ）に示す如くの段差が生じ、リターン溝１０２Ａからネジ溝１０３Ａに乗り移るボール１がこの段差の角部に衝突して異音を生ずる。

そこで従来技術では、デフレクタ１０２のリターン溝１０２Ａとナットスクリュ１０３のネジ溝１０３Ａの接続部の上述の段差に起因する異音を防止するように、溝幅の小なる側であるナットスクリュ１０３のネジ溝１０３Ａにおける、デフレクタ１０２のリターン溝１０２Ａとの接続端部で、ネジ溝１０３Ａの端面を図１０（Ｂ）に示す如くに切削加工して段差を削り取ることとしている。この切削加工は、デフレクタ１０２をナットスクリュ１０３に設けた窓部に組込んで、ネジ溝１０３Ａの溝面がリターン溝１０２Ａの溝面に段差なく滑らかにつながるように共加工して段差を削り取るものである。

特許4026922

しかしながら、従来技術では、ナットスクリュ１０３のネジ溝１０３Ａの溝面がデフレクタ１０２のリターン溝１０２Ａの溝面に対してなす段差を切削加工して削り取るものであり、加工精度のばらつきによっては異音の発生を十分に防止できないし、生産性が悪い。

ナットスクリュ１０３のネジ溝１０３Ａの溝面を削り取るに際し、ナットスクリュ１０３のネジ溝１０３Ａやデフレクタ１０２のリターン溝１０２Ａの溝面を傷付けるおそれがあり、これによってボール１０１の転動性を損なうおそれがある。

本発明の課題は、ボールネジ装置において、ナットスクリュのネジ溝の溝面とデフレクタのリターン溝の溝面との接続部の段差を簡易になくし、この段差に起因するボールの衝突音を防止することにある。

請求項１の発明は、ナットスクリュに設けた窓部に樹脂成形されたデフレクタを組込み、ナットスクリュの隣接するネジ溝の溝面に、デフレクタのＳ字状に湾曲するリターン溝の両端部の溝面を接続してなるボールネジ装置において、デフレクタがリターン溝の両端部の溝面をナットスクリュのネジ溝の溝面に段差なく滑らかにつなぐように成形されたものであり、デフレクタはリターン溝の両端部の溝幅Ｗ1をナットスクリュのネジ溝の溝幅Ｗ0と同じにされ、リターン溝の中間部の溝幅Ｗ2をナットスクリュのネジ溝の溝幅Ｗ0より大きくされ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、前記デフレクタがリターン溝の中間部の溝面を両端部の溝面につなぐ溝面をテーパ状にしてなるようにしたものである。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のボールネジ装置の製造方法であって、デフレクタの金型をナットスクリュに組込んで該デフレクタを樹脂成形するものであり、金型がデフレクタのリターン溝形成部の少なくとも両端部の溝底相当部に油溝形成部を備えるものにし、金型をナットスクリュに組込むときに、金型の油溝形成部をナットスクリュのネジ溝の溝底に設けてある油溝に位置合せするようにしたものである。

（請求項１）
(a)デフレクタがリターン溝の両端部の溝面をナットスクリュのネジ溝の溝面に段差なく滑らかにつなぐように成形されたものであり、リターン溝の両端部の溝幅Ｗ1をナットスクリュのネジ溝の溝幅Ｗ0と同じにされる。従って、切削加工によることなく、ナットスクリュのネジ溝の溝面とデフレクタのリターン溝の溝面との接続部の段差を簡易になくし、この段差に起因するボールの衝突音を防止できる。

このとき、デフレクタのＳ字状に湾曲するリターン溝は、中間部の溝幅Ｗ2をナットスクリュのネジ溝の溝幅Ｗ0より大きくされるから、ボールはデフレクタのリターン溝を円滑に転動できる。

（請求項２）
(b)デフレクタがリターン溝の中間部の溝面を両端部の溝面につなぐ溝面をテーパ状にしてなることにより、デフレクタの中間部〜両端部のテーパ状溝面によりボールを安定的かつ静粛にガイドできる。

（請求項３）
(c)デフレクタの金型をナットスクリュに組込んで該デフレクタを樹脂成形するものであり、金型がデフレクタのリターン溝形成部の少なくとも両端部の溝底相当部に油溝形成部を備えるものにし、金型をナットスクリュに組込むときに、金型の油溝形成部をナットスクリュのネジ溝の溝底に設けてある油溝に位置合せする。ナットスクリュに簡易かつ正しく位置合せした金型及びナットスクリュのデフレクタとの接続端面により、上述(a)、(b)のデフレクタを高精度に樹脂成形できる。

図１はボールネジ装置を示す断面図である。 図２はナットスクリュを示す断面図である。 図３はデフレクタを示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は底面図、（Ｃ）は側面図、（Ｄ）は断面図である。 図４は図２の要部拡大図である。 図５はナットスクリュのネジ溝とデフレクタのリターン溝の接続部を示す模式図である。 図６はナットスクリュのネジ溝とデフレクタのリターン溝の接続部を示す模式斜視図である。 図７は図５のVII−VII線に沿う矢視図である。 図８は図５のVIII−VIII線に沿う矢視図である。 図９は図５のIX−IX線に沿う矢視図である。 図１０は従来例を示す模式図である。

ボールネジ装置１は、図１、図２に示す如く、シャフトスクリュ１０のネジ溝１１とナットスクリュ２０のネジ溝２１とによりボール２のネジ走行路３を形成し、１リード分離れて隣接するネジ走行路３、３を、ナットスクリュ２０に組込んだデフレクタ３０の内周面に形成したリターン溝３１と、シャフトスクリュ１０のネジ溝１１及びネジ山１２とにより形成されるリターン走行路４により連通し、１つの無限循環走行路５を形成している。デフレクタ３０は、ナットスクリュ２０の１つのネジ山２２を横切って打ち抜き形成された窓部２３に組込まれて取付けられる。

図１のボールネジ装置１においては、ナットスクリュ２０の紙面と直交する方向の手前側とその反対側にも、軸方向位置を違えて、デフレクタ３０が各１個組込まれ、合計４個のデフレクタ３０が組込まれており、４個の無限循環走行路５Ａ〜５Ｄが形成されている。

ボールネジ装置１において、ナットスクリュ２０を回転させると、ボール２は上述の無限循環走行路５を転動しながら循環し、ナットスクリュ２０の回転運動をシャフトスクリュ１０の直線運動に変換する。ナットスクリュ２０の正逆回転により、シャフトスクリュ１０は往復直線動する。

尚、ボールネジ装置１は、ナットスクリュ２０のネジ溝２１の溝底における溝幅方向の中央に、無限循環走行路５に沿って凹設される油溝２４（図６）を備えている。

デフレクタ３０は、図３に示す如く、細長い基板部３２と、基板部３２に立設せしめられた脚部３３とからなり、脚部３３に前述のリターン溝３１がくり抜かれている。デフレクタ３０は、ナットスクリュ２０の窓部２３に脚部３３から挿入され、脚部３３の付け根部の段部３３Ａを窓部２３の内周壁面の段部２３Ａに衝接され、ナットスクリュ２０に固着される。

しかるに、ボールネジ装置１においては、ボール２の通常のネジ走行路３とリターン走行路４との接続部が滑らかに接続される必要がある。もし、この接続部の接続が滑らかでないと、ボール２がこの該接続部において引っ掛かり、騒音と振動が発生する。このネジ走行路３とリターン走行路４の接続部のうち、ナットスクリュ２０のネジ溝２１の溝面とデフレクタ３０のリターン溝３１の溝面との接続部には、ナットスクリュ２０やデフレクタ３０の製造上の寸法誤差や、ナットスクリュ２０のデフレクタ組込み窓部２３にデフレクタ３０を組付けたときの組付け誤差等により、段差を生じ易い。即ち、デフレクタ３０のリターン溝３１は、ナットスクリュ２０の相隣接するネジ溝２１、２１を滑らかに接続するように、Ｓ字状に湾曲されており、その両端開口縁部３１Ａ、３１Ｂ（図２）を、ナットスクリュ２０の相隣接するネジ溝２１、２１の窓開口縁部２１Ａ、２１Ｂ（図２）に合致するようにして、リターン溝３１をネジ溝２１、２１に接続することは容易ではない。尚、ここで、窓開口縁部２１Ａ、２１Ｂは、ナットスクリュ２０の相隣接するネジ溝２１、２１に跨ってデフレクタ組込み窓部２３がくり抜かれることにより形成される縁部であり、ネジ溝２１、２１が窓部２３に臨む縁部である。

そこで、本実施例では、デフレクタ３０がリターン溝３１の両端部（両端開口縁部３１Ａ、３１Ｂ）の溝面をナットスクリュ２０のネジ溝２１の溝面に段差なく滑らかにつなぐように樹脂成形されてなるものにした。

そして、デフレクタ３０は、図４〜図９に示す如く、リターン溝３１の両端部（両端開口縁部３１Ａ、３１Ｂ）の溝幅Ｗ1をナットスクリュ２０のネジ溝２１の溝幅Ｗ0と同じ（Ｗ1＝Ｗ0）にし、リターン溝３１の中間部の溝幅Ｗ2をナットスクリュ２０のネジ溝２１の溝幅Ｗ0より大きく（Ｗ2＞Ｗ0）している。

また、デフレクタ３０は、リターン溝３１の中間部の溝幅Ｗ2の溝面を両端部（両端開口縁部３１Ａ、３１Ｂ）の溝幅Ｗ1の溝面につなぐ溝面３４をテーパ状にしている（図５）。

ボールネジ装置１において、ナットスクリュ２０のネジ溝２１の溝断面は、図７に示す如く、溝底の前述した中央に油溝２４を備え、油溝２４の両側の溝面が曲率半径Ｒ1でそれらの中心座標を互いに異にする２つの円弧状溝面からなるものにしている。

デフレクタ３０のリターン溝３１の両端部の溝断面は、図８に示す如く、ナットスクリュ２０のネジ溝２１と同様にし、ネジ溝２１の油溝２４に対応する油溝３５（図６）を備え、油溝３５の両側の溝面が曲率半径Ｒ1でそれらの中心座標を互いに異にする２つの円弧状溝面からなるものにしている。尚、油溝３５は後述するデフレクタ３０の成形金型の油溝（３５）形成部に対応し、リターン溝３１のテーパ状溝面３４において、両端開口縁部３１Ａ、３１Ｂ寄りの一部にだけ形成される。

デフレクタ３０のリターン溝３１の中間部の溝断面は、図９に示す如く、全溝面が曲率半径Ｒ2の単一の円弧状溝面からなるものにしている。

ボールネジ装置１の製造に際しては、デフレクタ３０の成形金型を加工済のナットスクリュ２０に組込み、この金型と、ナットスクリュ２０の窓開口縁部２１Ａ、２１Ｂを含む端面とで形成されるキャビティに樹脂を装填することにより、デフレクタ３０を樹脂成形する。このとき、金型はデフレクタ３０のリターン溝（３１）形成部の両端部の溝底相当部に油溝（３５）形成部を備えるものにし、金型をナットスクリュ２０に組込むときに、金型の油溝（３５）形成部をナットスクリュ２０のネジ溝２１の溝底に設けてある油溝２４に位置合せする。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)デフレクタ３０がリターン溝３１の両端部の溝面をナットスクリュ２０のネジ溝２１の溝面に段差なく滑らかにつなぐように樹脂成形されてなり、リターン溝３１の両端部の溝幅Ｗ1はナットスクリュ２０のネジ溝２１の溝幅Ｗ0と同じにされる。従って、切削加工によることなく、ナットスクリュ２０のネジ溝２１の溝面とデフレクタ３０のリターン溝３１の溝面との接続部の段差を簡易になくし、この段差に起因するボール２の衝突音を防止できる。

このとき、デフレクタ３０のＳ字状に湾曲するリターン溝３１は、中間部の溝幅Ｗ2をナットスクリュ２０のネジ溝２１の溝幅Ｗ0より大きくされるから、ボール２はデフレクタ３０のリターン溝３１を円滑に転動できる。

(b)デフレクタ３０がリターン溝３１の中間部の溝面を両端部の溝面につなぐ溝面をテーパ状にしてなることにより、デフレクタ３０の中間部〜両端部のテーパ状溝面３４によりボール２を安定的かつ静粛にガイドできる。

(c)デフレクタ３０の金型をナットスクリュ２０に組込んで該デフレクタ３０を樹脂成形するものであり、金型がデフレクタ３０のリターン溝（３１）形成部の少なくとも両端部の溝底相当部に油溝（３５）形成部を備えるものにし、金型をナットスクリュ２０に組込むときに、金型の油溝（３５）形成部をナットスクリュ２０のネジ溝２１の溝底に設けてある油溝２４に位置合せする。ナットスクリュ２０に簡易かつ正しく位置合せした金型及びナットスクリュ２０のデフレクタ３０との接続端面により、上述(a)、(b)のデフレクタ３０を高精度に樹脂成形できる。

以上、本発明の実施の形態を図面により記述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態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。尚、本実施形態のボールネジ装置１は、電動式パワーステアリング装置において、電動機から出力される操舵アシスト力をステアリングシャフトに伝えるネジ伝動装置として使用することができる。

本発明は、ナットスクリュに設けた窓部にデフレクタを組込み、ナットスクリュの隣接するネジ溝の溝面に、デフレクタのＳ字状に湾曲するリターン溝の両端部の溝面を接続してなるボールネジ装置において、デフレクタがリターン溝の両端部の溝面をナットスクリュのネジ溝の溝面に段差なく滑らかにつなぐように樹脂成形されてなり、リターン溝の両端部の溝幅Ｗ1はナットスクリュのネジ溝の溝幅Ｗ0と同じにされ、リターン溝の中間部の溝幅Ｗ2はナットスクリュのネジ溝の溝幅Ｗ0より大きくされてなるようにしたものである。これにより、ボールネジ装置において、ナットスクリュのネジ溝の溝面とデフレクタのリターン溝の溝面との接続部の段差を簡易になくし、この段差に起因するボールの衝突音を防止することができる。

１ ボールネジ装置
２０ ナットスクリュ
２１ ネジ溝
２３ 窓部
２４ 油溝
３０ デフレクタ
３１ リターン溝
３４ テーパ状溝面
３５ 油溝

Claims (3)

1. ナットスクリュに設けた窓部に樹脂成形されたデフレクタを組込み、ナットスクリュの隣接するネジ溝の溝面に、デフレクタのＳ字状に湾曲するリターン溝の両端部の溝面を接続してなるボールネジ装置において、
   デフレクタがリターン溝の両端部の溝面をナットスクリュのネジ溝の溝面に段差なく滑らかにつなぐように成形されたものであり、デフレクタはリターン溝の両端部の溝幅Ｗ1をナットスクリュのネジ溝の溝幅Ｗ0と同じにされ、リターン溝の中間部の溝幅Ｗ2をナットスクリュのネジ溝の溝幅Ｗ0より大きくされてなることを特徴とするボールネジ装置。
2. 前記デフレクタがリターン溝の中間部の溝面を両端部の溝面につなぐ溝面をテーパ状にしてなる請求項１に記載のボールネジ装置。
3. 請求項１又は２に記載のボールネジ装置の製造方法であって、
   デフレクタの金型をナットスクリュに組込んで該デフレクタを樹脂成形するものであり、
   金型がデフレクタのリターン溝形成部の少なくとも両端部の溝底相当部に油溝形成部を備えるものにし、
   金型をナットスクリュに組込むときに、金型の油溝形成部をナットスクリュのネジ溝の溝底に設けてある油溝に位置合せするボールネジ装置の製造方法。

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