JP2009257374A - ボールねじ装置およびこれを備えた車両用操舵装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ボールねじ装置22では、ねじ軸28の周囲の負荷路50と、負荷路50を連結する連結路60とで循環路70を構成する。ボール列30の第1および第2のボール31,32が循環路70を循環する。第2のボール32の直径D2が第1のボール31の直径D1よりも小さい。隣接する第1のボール31間に介在する、第2のボール32の数を、1個と2個とに異ならせる。隣接する第1のボール31間の距離として、相対的に長い第1の距離L1と、相対的に短い第2の距離L2とを採用し、隣接する第1のボール31間の距離を不均一にする。
【選択図】図2
Description
通例、連結路と負荷路の境界部分には段差が生じている。このため、連結路から負荷路に入るときにボールが段差を通過することになり、通過に伴って、打音が発生し、騒音の原因となっている。
上記のボールねじ装置を電動パワーステアリング装置等の車両用操舵装置に適用した 場合、高い静粛性が要求される車室内では、上記のボールねじによる騒音が特に問題となる。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、騒音を確実に低減することができるボールねじ装置およびこれを備えた車両用操舵装置を提供することを目的とする。
また、上記第1の距離離隔する第1のボール間に介在する、第2のボールの直径(D21)と、上記第2の距離離隔する第1のボール間に介在する、第2のボールの直径(D22)とが、互いに異なっている場合がある(請求項2)。この場合、第2のボールとして、複数種の径の異なるボールを用いることにより、隣接する第1のボール間の距離を不均一にすることができる。
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
図1は、本発明の一実施の形態のボールねじ装置が適用された、車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式的断面図である。図1を参照して、本電動パワーステアリング装置1は、ステアリングホイールのような操舵部材2に連結される入力軸3と、中間軸4を介して転舵機構5に連なる出力軸6と、入力軸3および出力軸6を同軸的に連結するトーションバー7とを備える。
転舵軸14の軸方向の移動により、ナックルアーム17が回動されて転舵輪16の転舵が達成される。転舵軸14は、図示しない軸受を介してハウジング18によって軸方向に移動可能に支持されている。電動モータ11のハウジング11aの一端部は、ハウジング18の連結口19に嵌合され、図示しない固定ねじ等によりハウジング18に固定されている。
減速機構21は、電動モータ11の回転軸20に連結軸23を介して連結された小径の第1の歯車24と、第1の歯車24に噛み合い転舵軸14を包囲する大径の第2の歯車25を含む。減速機構21の第2の歯車25の回転は、運動変換機構を提供する上記のボールねじ装置22によって転舵軸14の軸方向移動に変換される。
ボールねじ装置22は、転舵軸14の一部に形成されたねじ軸28と、ねじ軸28の周囲を取り囲み減速機構21の第2の歯車25とは一体回転するナット(ボールナットともいう)29と、ボール列30とを備えている。ボール列30は、ねじ軸28およびナット29に係合可能な複数のボールとして、相対的に硬度の高い第1のボール31と、相対的に硬度の低い第2のボール32とを含んでいる。第1のボール31は、鉄鋼を含む材料により形成されている。第2のボール32は、合成樹脂により形成されている。
ナット29の内周面29bには、ボール転動用の第1の螺旋溝35が形成され、ねじ軸28の外周面28aには、ボール転動用の第2の螺旋溝36が形成される。第1および第2の螺旋溝35,36で螺旋状の負荷路50が形成されている。負荷路50は、ナット29の第1の螺旋溝35の第1および第2の端部35a,35bにそれぞれ対応する第1および第2の端部41,42を有している。
図2は、図1のII−II線に沿う断面図である。図2を参照して、ボール列30の第1および第2のボール31,32は、例えばU字状のチューブ37の内部に形成される連結路60を介して、上記螺旋状の負荷路50に循環されるようになっている。
これにより、負荷路50の第1および第2の端部51,52がそれぞれ連結路60の対応する第1および第2の端部61,62に接続され、負荷路50と連結路60との相互の接続を達成している。すなわち、螺旋状の負荷路50およびU字状の連結路60により無限軌道である循環路70が形成されている。また、負荷路50と連結路60の境界部分には、通例、微小な段差39が生じている。
また、第1のボール31の直径D1よりも、第2のボール32の直径D2が小さくされている(D1>D2)。隣接する第1のボール31間の距離として、相対的に長い第1の距離L1と、相対的に短い第2の距離L2が採用されている。このように距離を異ならせるために、第1の距離L1離隔する第1のボール31間に介在する、第2のボール32の数をn1(本実施の形態ではn1=2)とし、第2の距離L2離隔する第1のボール31間に介在する、第2のボール32をn2(本実施の形態ではn2=1)とし、互いの数n1,n2を異ならせてある。
本実施の形態によれば、隣接する第1のボール31間の距離として、相対的に長い第1の距離L1と、相対的に短い第2の距離L2が採用されているので、相対的に硬度の高い第1のボール31が、負荷路50および連結路60の間に生じている段差39を通過する周期が、不均一となる。したがって、第1のボール31を含むボール列30が段差39と衝突する打音を周波数分析したときに、図3に示すよう、特定周波数でのピークを生じ難くすることができる。これにより、騒音を低減することができる。図3において、横軸が周波数(Hz)であり、縦軸が音圧レベル(dβA)である。
なお、本実施の形態では、第1のボール32を挟んだ両側に、n1個の第1のボール32およびn2個の第2のボール32が配置されるようにしたが、第1のボール31を挟んだ両側に、ともにn1個の第2のボール32が配置される領域や、第1のボール31を挟んだ両側に、ともにn2個の第2のボール32が配置される領域が存在していてもよい。すなわち、第1のボール31とn1個またはn2個の第2のボール32とが交互に配置されるという条件が満たされていれば、第2のボール32のn1個、n2個の個数の配置については、ランダムであってもよい。
また、ボールねじ装置のボールねじが2条以上の多条ねじであってもよい。また、上記の実施の形態では、連結路としてチューブを用いていたが、ナットに形成された孔を連結路として用いてもよい。上記の実施の形態では、連結路が負荷路の一端から他端にボールを戻していたが、これに代えて、ねじ軸を1周するごとに負荷路に戻す、いわゆるコマ式のものであってもよい。すなわち、ボールねじの循環形式はどのような形式であってもよい。
Claims (4)
- ねじ軸と、ねじ軸を取り囲むナットと、ねじ軸の外周の軌道溝とナットの内周の軌道溝との間に形成された負荷路と、負荷路を連結する連結路と、負荷路および連結路によって形成される循環路を循環するボール列とを備え、
上記ボール列は、第1のボールと、隣接する第1のボール間に介在し第1のボールよりも硬度の低い第2のボールとを含み、
隣接する第1のボールの距離は、相対的に長い第1の距離と、相対的に短い第2の距離とを有していることを特徴とするボールねじ装置。 - 請求項1において、上記第1の距離離隔する第1のボール間に介在する、第2のボールの直径と、上記第2の距離離隔する第1のボール間に介在する、第2のボールの直径とが、互いに異なっていることを特徴とするボールねじ装置。
- 請求項1または2において、上記第1の距離離隔する第1のボール間に介在する、第2のボールの数と、上記第2の距離離隔する第1のボール間に介在する、第2のボールの数とが、互いに異なっていることを特徴とするボールねじ装置。
- 請求項1から3の何れか1項に記載のボールねじ装置を用いて操舵力を伝達する車両用操舵装置。
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