JP2000170866A - ボールねじ - Google Patents

ボールねじ

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JP2000170866A
JP2000170866A JP35030198A JP35030198A JP2000170866A JP 2000170866 A JP2000170866 A JP 2000170866A JP 35030198 A JP35030198 A JP 35030198A JP 35030198 A JP35030198 A JP 35030198A JP 2000170866 A JP2000170866 A JP 2000170866A
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JP
Japan
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nut
screw
lid
balls
hole
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Application number
JP35030198A
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English (en)
Inventor
Shinnosuke Suzuki
真之祐 鈴木
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H25/00Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20Screw mechanisms
    • F16H25/22Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
    • F16H25/2204Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls
    • F16H25/2214Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls with elements for guiding the circulating balls
    • F16H25/2223Cross over deflectors between adjacent thread turns, e.g. S-form deflectors connecting neighbouring threads

Landscapes

  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蓋に形成した循環溝とナットのねじ溝との接
続部に螺旋状空間に突出する段差が形成されても、この
段差を複数のボールが順次乗り越える際の異音の発生を
抑制すること。 【解決手段】 おねじ(ねじ軸)41とナット42の各
ねじ溝により形成された螺旋状空間Aのほぼ1周の部分
に複数のボール43が一列に並んで収容され、ナット4
2のねじ溝のうちの前記ほぼ1周の螺旋状空間Aを形成
する部分の始端と終端とに対応する位置においてナット
42に半径方向の貫通孔42aが設けられ、その貫通孔
42aを閉塞する蓋44に、各ボール43を前記終端か
ら始端へ戻すための循環溝44aが形成されたボールね
じ40において、ナット42に対して蓋44がナット4
2の径方向へ移動可能とされ、この蓋44が径方向にて
ゴム弾性体45とキャップ46により弾性支持されるよ
うにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボールねじ、特
に、ねじ溝のうちのほぼ1周の螺旋状空間にて複数のボ
ールが循環するようにした内部循環式のボールねじに関
する。
【0002】
【従来の技術】この種のボールねじは、例えば、特開平
7−174205号公報に示されていて、おねじとナッ
トとがそれぞれのねじ溝が互いに対向する状態で嵌合さ
れることによって両ねじ溝により形成された螺旋状空間
のほぼ1周の部分に複数のボールが一列に並んで収容さ
れ、ナットのねじ溝のうちの前記ほぼ1周の螺旋状空間
を形成する部分の始端と終端とに対応する位置において
ナットに半径方向の貫通孔が設けられ、その貫通孔を閉
塞する蓋に、前記複数のボールの各々を前記終端から始
端へ戻るように案内することによって前記ほぼ1周の螺
旋状の空間内でボールを循環させるための循環溝が形成
されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記した公報のボール
ねじにおいては、蓋がナットに嵌合固定されて移動不能
に組付けられるようになっているため、蓋とナットの各
製作誤差に起因して、蓋に形成した循環溝とナットのね
じ溝との接続部に螺旋状空間に突出する段差が形成され
ることがあり、この段差を複数のボールが順次乗り越え
る際に異音が発生する可能性がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記した問題
に対処すべくなされたものであり、おねじとナットとが
それぞれのねじ溝が互いに対向する状態で嵌合されるこ
とによって両ねじ溝により形成された螺旋状空間のほぼ
1周の部分に複数のボールが一列に並んで収容され、ナ
ットのねじ溝のうちの前記ほぼ1周の螺旋状空間を形成
する部分の始端と終端とに対応する位置においてナット
に半径方向の貫通孔が設けられ、その貫通孔を閉塞する
蓋に、前記複数のボールの各々を前記終端から始端へ戻
るように案内することによって前記ほぼ1周の螺旋状の
空間内でボールを循環させるための循環溝が形成された
ボールねじにおいて、前記ナットに対して前記蓋が前記
ナットの径方向へ移動可能とされ、この蓋が径方向にて
弾性支持されたことに特徴がある。この場合において、
前記ナットに設けた前記貫通孔と前記蓋との嵌合部位の
形状が径外方に向けて拡開するテーパ形状とされること
が望ましい。
【0005】
【発明の作用・効果】本発明によるボールねじにおいて
は、ナットに対して蓋がナットの径方向へ移動可能とさ
れ、この蓋が径方向にて弾性支持される構成であるた
め、蓋とナットの各製作誤差に起因して、蓋に形成した
循環溝とナットのねじ溝との接続部に螺旋状空間に突出
する段差が形成されても、この段差を複数のボールが順
次乗り越える際には、弾性支持されている蓋がボールに
よってナットの径外方に向けて押動されて段差が小さく
される。したがって、複数のボールが段差を順次乗り越
える際の異音の発生を抑制して異音を低減することがで
きる。
【0006】また、本発明の実施に際して、ナットに設
けた貫通孔と蓋との嵌合部位の形状を径外方に向けて拡
開するテーパ形状とした場合には、蓋と貫通孔のテーパ
嵌合によって蓋の螺旋状空間への侵入を抑制することが
できて、蓋とナットの各製作誤差に起因する上記段差の
形成を抑制することができる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施形態を図
面に基づいて説明する。図1は本発明によるボールねじ
を車両用の電動式パワーステアリング装置に実施した実
施形態を示していて、このパワーステアリング装置にお
いては、車両の左右方向に延在して配設されて車体(図
示省略)に組付けられるハウジング10に対して入力軸
20、操舵軸30、ボールねじ40及び電動機50等が
組付けられている。
【0008】入力軸20は、ハウジング10に回転可能
かつ軸方向へ移動不能に組付けられており、ハウジング
10から突出した外端部にて自在継手,中間シャフト,
自在継手,ステアリングメインシャフト等を介してステ
アリングホイール(全て図示省略)に回転力(トルク)
伝達可能に連結されるセンサシャフト21と、このセン
サシャフト21にトーションバー(図示省略)を介して
連結されたピニオンシャフト22によって構成されてい
る。ピニオンシャフト22は、ピニオン22aを有して
いて、このピニオン22aにて操舵軸30の一側外周に
形成したラック歯31と操舵力伝達可能に係合してい
て、その回転によって操舵軸30を車両の左右方向(操
舵軸の軸方向)へ移動させるようになっている。なお、
入力軸20の中間部外周にはトーションバーのねじれ角
を電圧に変換するトルクセンサS1が配設されている。
【0009】操舵軸30は、ラックバーともよばれるも
のであり、ピニオン22aに対応した部位(ラック歯3
1を形成した部位の背面部)をピニオン22aに対向し
て設けた周知のラックガイド(図示省略されていてハウ
ジング10に組付けられている)にて操舵軸30の径方
向に移動可能に弾性支持されるとともに、左端部をエン
ドブッシュ71(軸受としての機能と右方への移動を左
方のラックエンドボールジョイント32との当接によっ
て規制するエンドストッパとしての機能を有してハウジ
ング10に組付けられている)によって軸方向へ移動可
能に支持された状態で、車両の左右方向(操舵軸の軸方
向)へ移動可能かつ回転不能に組付けられていて、ハウ
ジング10を貫通しており、左右両端にてタイロッド6
0とナックルアーム(図示省略)を介して転舵輪(図示
省略)に操舵力伝達可能に連結されるようになってい
る。また、操舵軸30には、ボールねじ40のねじ軸
(おねじ)41が一体的に形成されている。なお、操舵
軸30の左方への移動は、右方のラックエンドボールジ
ョイント33がハウジング10の段部(エンドストッ
パ)11と当接することによって規制されるようになっ
ている。
【0010】ボールねじ40は、図1及び図2に示した
ように、操舵軸30の弾性支持部(ラックガイドによっ
て支持されている部分)と固定支持部(エンドブッシュ
71によって支持されている部分)間にて電動機50に
おける回転軸51の回転を操舵軸30の軸方向変位に変
換して伝達する回転変位変換手段であり、操舵軸30に
対して同軸的に設けられていて、操舵軸30に一体的に
形成したねじ軸(おねじ)41と、このねじ軸41の外
周にて電動機50の回転軸51の左端部に一体的に形成
したナット42と、このナット42とねじ軸41の両ね
じ溝により形成された螺旋状空間Aに介装された多数の
ボール(鋼球)43と、ナット42に組付けられてボー
ル43を循環させる樹脂製の蓋(循環路形成部材)44
と、この蓋44を径方向にて弾性支持するゴム弾性体4
5及びキャップ46によって構成されている。
【0011】このボールねじ40においては、ねじ軸4
1とナット42がそれぞれのねじ溝が互いに対向する状
態で嵌合されることによって両ねじ溝により螺旋状空間
Aが形成されており、この螺旋状空間Aのほぼ1周の部
分に複数のボール43が一列に並んで収容され、ナット
42のねじ溝のうちのほぼ1周の螺旋状空間(ボール循
環通路)を形成する部分の始端と終端とに対応する位置
においてナット42に長円形状で半径方向の貫通孔42
aが設けられており、この貫通孔42aに蓋44が嵌合
されている。
【0012】蓋44は、図2に示したように、ナット4
2の貫通孔42aに径方向へ移動可能(図2の状態では
径外方へ移動可能)に嵌合されていて貫通孔42aを閉
塞しており、その内周側には、図2〜図6に示したよう
に、複数のボール43の各々をボール循環通路の終端か
ら始端へ戻るように案内することによってボール循環通
路(ほぼ1周の螺旋状空間)内でボール43を循環させ
るための循環溝44aが形成されている。また、蓋44
の長寸方向端面には、図2〜図4及び図6に示したよう
に、貫通孔42aの長寸方向端面に形成したテーパ面
(傾斜面)42a1とテーパ嵌合するテーパ面(傾斜
面)44bが形成されている。なお、蓋44は、複数個
設けて実施することも可能であり、この場合には各蓋4
4が軸方向において所定ピッチでかつ周方向において等
間隔(例えば、蓋44が2個設けられる場合は180度
の間隔、蓋44が3個設けられる場合は120度の間
隔)に配設され、各蓋44に対応して上述したのと同様
に螺旋状空間Aのほぼ1周の部分に複数のボール43が
一列に並んで収容される。
【0013】ゴム弾性体45は、圧縮変形しやすい素材
で形成されていて、一部がナット42の貫通孔42aに
嵌合する形状とされており、蓋44とキャップ46間に
て僅かに圧縮された状態にて組付けられている。キャッ
プ46は、ゴム弾性体45を内部に収容するようになっ
ていて、ビス(図示省略)によってナット42に一体的
に組付けられている。
【0014】電動機50は、ボールねじ40を介して操
舵軸30に軸方向の操舵助勢力を付与するものであり、
操舵軸30に対して同軸的に組付けられていて、ハウジ
ング10にボールベアリング72,73を介して回転可
能かつ軸方向へ移動不能に組付けた筒状の回転軸(ロー
タ)51と、ハウジング10の一部をも構成するステー
タ52を備えており、その回転出力をトルクセンサS1
や回転軸51の回転を検出するセンサS2等からの信号
に基づいて制御装置(図示省略)によって制御されるよ
うになっている。
【0015】上記のように構成した電動式パワーステア
リング装置においては、操舵力が入力軸20のピニオン
22aから操舵軸30のラック歯31形成部位に直接伝
達されて操舵軸30が軸方向へ移動するとともに、電動
機50の出力が制御装置(図示省略)の制御下にてボー
ルねじ40を介して操舵軸30のねじ軸41形成部位に
伝達され、この電動機50の出力(操舵助勢力)によっ
て操舵トルクが的確に助勢される。
【0016】ところで、上記のように構成した本実施形
態においては、ボールねじ40において、ナット42に
対して蓋44がナット42の径方向へ移動可能とされ、
この蓋44が径方向にて弾性支持される構成であるた
め、蓋44とナット42の各製作誤差に起因して、蓋4
4に形成した循環溝44aとナット42のねじ溝との接
続部に螺旋状空間Aに突出する段差が形成されても、こ
の段差を複数のボール43が順次乗り越える際には、弾
性支持されている蓋44がボール43によってナット4
2の径外方に向けて押動されて段差が小さくされる。し
たがって、複数のボール43が段差を順次乗り越える際
の異音の発生を抑制して異音を低減することができる。
【0017】また、本実施形態においては、ナット42
に設けた貫通孔42aと蓋44との嵌合部位の形状を図
2に示したように径外方に向けて拡開するテーパ形状と
したため、蓋44と貫通孔42aのテーパ嵌合によって
蓋44の螺旋状空間Aへの侵入を抑制することができ
て、蓋44とナット42の各製作誤差に起因する上記段
差の形成を抑制することができる。
【0018】上記実施形態においは、ナット42の貫通
孔42a及び蓋44の各長寸方向端面をそれぞれテーパ
形状として本発明を実施したが、貫通孔42a及び蓋4
4の各短寸方向端面をそれぞれテーパ形状として本発明
を実施することも可能である。また、上記実施形態にお
いては、ナット42の貫通孔42aに蓋44がテーパ嵌
合するようにして本発明を実施したが、ナットの貫通孔
に蓋がストレート嵌合するようにして本発明を実施する
ことも可能である。
【0019】また、上記実施形態においては、電動機5
0の回転軸51にナット42を一体的に形成して本発明
を実施したが、電動機の回転軸とナットを別体で構成
し、これらをねじ結合にて一体化して本発明を実施する
ことも可能である。また、上記実施形態においては、蓋
44がナット42の径方向にてゴム弾性体45とキャッ
プ46により弾性支持されるようにして本発明を実施し
たが、例えば板ばねやコイルスプリングを用いて蓋44
がナット42の径方向にて弾性支持されるように構成し
て本発明を実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明によるボールねじを電動式パワーステ
アリング装置に実施した実施形態の全体図である。
【図2】 図1に示したボールねじの要部断面図であ
る。
【図3】 図2に示した蓋の内周側からみた図である。
【図4】 図3に示した蓋の矢印4方向からみた側面図
である。
【図5】 図3に示した蓋の矢印5方向からみた側面図
である。
【図6】 図3に示した蓋の矢印6方向からみた側面図
である。
【図7】 図3に示した蓋の7−7線に沿った断面図で
ある。
【符号の説明】
10…ハウジング、11…段部、20…入力軸、30…
操舵軸、40…ボールねじ機構、41…ねじ軸(おね
じ)、42…ナット、42a…貫通孔、42a1…テー
パ面、43…ボール、44…蓋、44a…循環溝、44
b…テーパ面、50…電動機、51…回転軸、52…ス
テータ、A…螺旋状空間。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 おねじとナットとがそれぞれのねじ溝が
    互いに対向する状態で嵌合されることによって両ねじ溝
    により形成された螺旋状空間のほぼ1周の部分に複数の
    ボールが一列に並んで収容され、ナットのねじ溝のうち
    の前記ほぼ1周の螺旋状空間を形成する部分の始端と終
    端とに対応する位置においてナットに半径方向の貫通孔
    が設けられ、その貫通孔を閉塞する蓋に、前記複数のボ
    ールの各々を前記終端から始端へ戻るように案内するこ
    とによって前記ほぼ1周の螺旋状の空間内でボールを循
    環させるための循環溝が形成されたボールねじにおい
    て、前記ナットに対して前記蓋が前記ナットの径方向へ
    移動可能とされ、この蓋が径方向にて弾性支持されたこ
    とを特徴とするボールねじ。
  2. 【請求項2】 前記ナットに設けた前記貫通孔と前記蓋
    との嵌合部位の形状が径外方に向けて拡開するテーパ形
    状とされたことを特徴とする請求項1記載のボールね
    じ。
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