JP2018179713A

JP2018179713A - ボールねじ機構の検査方法、ボールねじ機構の検査装置、ボールねじ機構の製造方法、及びステアリング装置の検査方法

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Publication number: JP2018179713A
Application number: JP2017078488A
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Inventors: 芳正山田; Yoshimasa Yamada; 亮介今井; Ryosuke Imai
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2017-04-11
Filing date: 2017-04-11
Publication date: 2018-11-15
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Also published as: US20180292294A1; CN108691972A; US10782207B2; CN108691972B; JP6841137B2

Abstract

【課題】ナット部材を支持する軸受の組み付け精度が低い場合に、その組み付け不良を高精度に検出することが可能なボールねじ機構の検査方法、ボールねじ機構の検査装置、ボールねじ機構の製造方法、及びステアリング装置の検査方法を提供する。
【解決手段】ラックシャフト２のねじ溝２１に複数のボール４３を介して螺合するナット部材５と、ハウジング３に保持される外輪６１、ナット部材５に保持される内輪６２、及び複数の転動体６０を有する転がり軸受６とを有し、ナット部材５の回転によってラックシャフト２をハウジング３に対して軸方向移動させるボールねじ機構４０の検査方法において、外輪６１を固定治具８１に固定し、ラックシャフト２を回転規制しながら軸方向に押圧することでナット部材５を内輪６２と共に外輪６１に対して回転させ、ナット部材５の回転に伴うラックシャフト２の振れ量を測定し、この振れ量が所定の条件を満たすか否かを判定する。
【選択図】図５

Description

本発明は、ボールねじ機構の検査方法、ボールねじ機構の検査装置、ボールねじ機構の製造方法、及びステアリング装置の検査方法に関する。

従来、外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたシャフトと、内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナット部材と、シャフト及びナット部材のねじ溝を転動する複数のボールとを有するボールねじ機構が例えば車両のステアリング装置等の様々な装置に用いられている。ナット部材には、ねじ溝を転動したボールを還流させるための環流路が形成されている。複数のボールは、シャフトとナット部材との相対回転に伴い、ねじ溝及び環流路を循環する。

特許文献１には、ナット部材を保持するナットホルダをモータによって回転させた際の音又は振動を検出し、その強度が設定閾値を超えている場合に検査対象が不良であると判定する検査方法が記載されている。この検査方法では、ナット部材の加工不良等によって還流路に段差が形成されている場合に、この段差で発生する音や振動を検出することで不良品を発見することができるとされている。

また、特許文献２には、予め高精度に加工された振れ確認用ブッシュをシャフト（ボールねじ）に嵌め合せ、シャフトを回転させた際の振れ確認用ブッシュの径方向の振れを測定することで、シャフトの曲りや偏心を検出する検査方法が記載されている。

特開２００７−６４８６３号公報特開２００２−２０６６１４号公報

ボールねじ機構の音や振動は、ナット部材やシャフトの加工精度のみならず、ナット部材を支持する軸受の組み付け精度によっても発生し得る。また、ボールねじ機構が車両用ステアリング装置の操舵補助装置に用いられた場合には、ナット部材を支持する軸受の組み付け精度が低いと、ステアリングホイールを操舵した際の操舵反力が操舵角の変化に応じて周期的に増減してしまうことが本発明者らによって確認されている。

そこで、本発明は、ナット部材を支持する軸受の組み付け精度が低い場合に、その組み付け不良を高精度に検出することが可能なボールねじ機構の検査方法、ボールねじ機構の検査装置、ボールねじ機構の製造方法、及びステアリング装置の検査方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記の目的を達成するため、外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたシャフトと、前記ねじ溝に複数のボールを介して螺合する円筒状のナット部材と、前記ナット部材を収容するハウジングと、前記ハウジングに保持される外輪、前記ナット部材に保持される内輪、及び前記外輪と前記内輪との間に配置された複数の転動体を有する転がり軸受とを有し、前記ナット部材の回転によって前記シャフトを前記ハウジングに対して軸方向に移動させるボールねじ機構の検査方法であって、前記外輪を治具に固定し、前記シャフトを回転規制しながら軸方向に押圧することで前記ナット部材を前記内輪と共に前記外輪に対して回転させ、前記ナット部材の回転に伴う前記シャフトの振れ量を測定し、当該振れ量が所定の条件を満たすか否かを判定する、ボールねじ機構の検査方法を提供する。

また、本発明は、上記の目的を達成するため、外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたシャフトと、前記ねじ溝に複数のボールを介して螺合する円筒状のナット部材と、前記ナット部材を収容するハウジングと、前記ハウジングに保持される外輪、前記ナット部材に保持される内輪、及び前記外輪と前記内輪との間に配置された複数の転動体を有する転がり軸受とを有し、前記ナット部材の回転によって前記シャフトを前記ハウジングに対して軸方向に移動させるボールねじ機構の検査装置であって、前記外輪を回転不能かつ軸方向移動不能に固定する治具と、前記シャフトを回転規制しながら軸方向に押圧し、前記ナット部材を前記内輪と共に前記外輪に対して回転させる押圧手段と、前記ナット部材の回転に伴う前記シャフトの振れ量を測定する測定手段と、前記測定手段によって測定された前記振れ量が所定の条件を満たすか否かを判定する判定手段と、を有するボールねじ機構の検査装置を提供する。

また、本発明は、上記の目的を達成するため、外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたシャフトと、前記ねじ溝に複数のボールを介して螺合する円筒状のナット部材と、前記ナット部材を収容するハウジングと、前記ハウジングに保持される外輪、前記ナット部材に保持される内輪、及び前記外輪と前記内輪との間に配置された複数の転動体を有する転がり軸受とを有し、前記ナット部材の回転によって前記シャフトを前記ハウジングに対して軸方向に移動させるボールねじ機構の製造方法であって、前記内輪は、前記ナット部材の大径部と小径部との間に形成された段差面と、前記小径部に設けられた雄ねじ部に螺合したリングナットとの間に挟持され、前記外輪を治具に固定し、前記シャフトを回転規制しながら軸方向に押圧することで前記ナット部材を前記内輪と共に前記外輪に対して回転させ、前記ナット部材の回転に伴う前記シャフトの振れ量を測定し、当該振れ量が所定の正常判定条件を満たすか否かを判定する検査工程と、前記検査工程において前記正常判定条件を満たさなかったとき、前記リングナットを緩めた後、再度前記雄ねじ部に前記リングナットを締め込む手直し工程と、を有するボールねじ機構の製造方法を提供する。

また、本発明は、上記の目的を達成するため、車両のステアリングホイールが連結されたステアリングシャフトの回転によって軸方向に移動するラックシャフトと、前記ステアリングホイールの操舵操作を補助する操舵補助力を前記ラックシャフトに付与する操舵補助装置と、前記ラックシャフトを前記操舵補助装置と共に収容するハウジングとを備え、前記ラックシャフトが車幅方向に移動することで転舵輪を転舵させるステアリング装置の検査方法であって、前記操舵補助装置は、前記ラックシャフトの外周面に形成された螺旋状のねじ溝に複数のボールを介して螺合する円筒状のナット部材と、前記ナット部材を前記ラックシャフトに対して回転させる電動モータと、前記ハウジングに保持される外輪、前記ナット部材に保持される内輪、及び前記外輪と前記内輪との間に配置された複数の転動体を有する転がり軸受とを有し、前記外輪を治具に固定し、前記ラックシャフトを回転規制しながら軸方向に押圧することで前記ナット部材を前記内輪と共に前記外輪に対して回転させ、前記ナット部材の回転に伴う前記ラックシャフトの振れ量を測定し、当該振れ量が所定の条件を満たすか否かを判定する、ステアリング装置の検査方法。

本発明に係るボールねじ機構の検査方法、ボールねじ機構の検査装置、ボールねじ機構の製造方法、及びステアリング装置の検査方法によれば、ナット部材を支持する軸受の組み付け精度が低い場合に、その組み付け不良を高精度に検出することが可能となる。

本発明に係るボールねじ機構を用いて構成されたステアリング装置の構成例を模式的に示す構成図である。ステアリング装置における操舵補助装置の要部の構成を示す断面図である。第１の内輪部材がナット部材に対して偏心して固定された場合の転がり軸受を示す断面図である。ステアリングホイールを操舵した際の操舵角と操舵トルクとの関係を示すグラフであり、（ａ）は外輪の外周面が傾斜しているものの、その傾斜角が小さい場合の操舵角と操舵トルクとの関係の一例を、（ｂ）は外輪の傾斜角が大きい場合の操舵角と操舵トルクとの関係の一例を、それぞれ示す。本実施の形態に係る検査方法を示す説明図である。固定治具に外輪が固定された転がり軸受をナット部材及びラックシャフトと共にプッシャー側から見た状態を示す説明図である。変位計をラックシャフト２の軸方向から見た説明図である。ラックシャフトの一端部に当接する弾性部材及びその周辺部の構成を示す部分断面図である。従来のボールねじ機構の検査方法及び検査装置の一例を示す説明図である。

［実施の形態］
本発明の実施の形態について、図１乃至図８を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。

（ステアリング装置の全体構成）
図１は、本発明に係るボールねじ機構を用いて構成されたステアリング装置の構成例を模式的に示す構成図である。図２は、ステアリング装置における操舵補助装置の要部の構成を示す断面図である。

このステアリング装置１は、車両に搭載され、運転者の操舵操作に応じて転舵輪である左右の前輪を転舵させる。図１では、ステアリング装置を車両の前方から見た状態を示し、図面左側が車両の右側にあたり、図面右側が車両の左側にあたる。なお、図１における符号中の文字「Ｒ」は車両の右側を示し、文字「Ｌ」は車両の左側を示している。

ステアリング装置１は、運転者が操舵操作するステアリングホイール１０が連結されたステアリングシャフト１１と、ステアリングホイール１０の操舵操作によって車幅方向に移動するラックシャフト２と、ラックシャフト２を収容する金属製のハウジング３と、ステアリングホイール１０の操舵操作を補助する操舵補助力をラックシャフト２に付与する操舵補助装置４とを備えている。ハウジング３は、操舵補助装置４及びラックシャフト２の一部を収容している。ステアリング装置１は、ラックシャフト２が車幅方向に移動することで、転舵輪である左右の前輪を転舵させる。

ステアリングシャフト１１は、ステアリングホイール１０が一端部に固定されたコラムシャフト１２と、コラムシャフト１２に自在継手１５１を介して連結されたインターミディエイトシャフト（中間シャフト）１３と、インターミディエイトシャフト１３に自在継手１５２を介して連結されたピニオンシャフト１４とを有している。自在継手１５１，１５２は、例えばカルダンジョイントからなる。

ピニオンシャフト１４には、その先端部にピニオン歯１４０が形成されている。ラックシャフト２には、ピニオン歯１４０に噛み合うラック歯２０、及び螺旋状のねじ溝２１が形成されている。ピニオンシャフト１４は、その一部がステアリングホイール１０に付与される操舵トルクによって捩じれる可撓性を備えたトーションバー１４１として構成されており、トーションバー１４１の捩じれ角がトルクセンサ４１によって検出される。トルクセンサ４１は、操舵トルクをトーションバー１４１の捩じれ角の大きさによって検出する。

ラックシャフト２の両端部には、図１に示すように、ボールジョイント１６Ｌ，１６Ｒを介して左右のタイロッド１７Ｌ，１７Ｒがそれぞれ連結されている。ハウジング３の両端部とタイロッド１７Ｌ，１７Ｒとの間には、伸縮可能な蛇腹構造を有するベローズ１８Ｌ，１８Ｒがそれぞれ設けられている。ラックシャフト２が車幅方向（左右方向）に進退移動すると、左右のタイロッド１７Ｌ，１７Ｒによって左右の前輪がそれぞれ転向される。

操舵補助装置４は、トルクセンサ４１と、電動モータ４２と、ラックシャフト２の外周面に形成されたねじ溝２１に複数のボール４３を介して螺合する円筒状のナット部材５と、ナット部材５をハウジング３に対して回転可能に支持する転がり軸受６と、転がり軸受６を軸方向に弾性支持する左右一対の弾性支持機構７と、電動モータ４２の回転力をナット部材５に伝達する合成ゴムからなるベルト４４とを有している。ラックシャフト２、ナット部材５、ハウジング３、及び転がり軸受６は、ボールねじ機構４０を構成する。ボールねじ機構４０は、ナット部材５がハウジング３に対して回転することにより、ラックシャフト２をハウジング３に対して軸方向に移動させる。

電動モータ４２は、図１に示すように、固定子及び回転子を有する駆動部４２１と、駆動部４２１の固定子にモータ電流を供給する制御部４２２とを有し、ナット部材５をラックシャフト２に対して回転させる。制御部４２２は、トルクセンサ４１によって検出された操舵トルクや車速に応じたモータ電流を駆動部４２１に供給する。駆動部４２１は、制御部４２２から供給されるモータ電流によってトルクを発生し、ベルト４４を介してナット部材５をハウジング３に対して回転させる。

ハウジング３は、ラックシャフト２を収容する筒状のラックシャフト収容部３１と、ピニオンシャフト１４を収容するピニオンシャフト収容部３２と、ナット部材５を収容するナット部材収容部３３とを有している。ピニオンシャフト１４は、図示しない一対の軸受によってピニオンシャフト収容部３２に支持されている。

また、ハウジング３は、図２に示すように、第１部材３０１及び第２部材３０２の組み合わせによって構成されている。ナット部材収容部３３は、第１部材３０１及び第２部材３０２のそれぞれの一部によって構成され、ナット部材収容部３３よりも車両右側（図面左側）のラックシャフト収容部３１は、第１部材３０１によって構成されている。ナット部材収容部３３よりも車両左側（図面右側）のラックシャフト収容部３１は、第２部材３０２によって構成されている。電動モータ４２は、ボルト３０３によって第２部材３０２に固定されている。

ナット部材５の内周面には、ラックシャフト２のねじ溝２１に対向する螺旋状のねじ溝５１が形成されている。複数のボール４３は、ラックシャフト２のねじ溝２１及びナット部材５のねじ溝５１によって形成される転動路４００を転動する。また、ナット部材５には、転動路４００の２箇所に開口する環流路５２が形成されている。複数のボール４３は、ナット部材５の回転により、転動路４００及び環流路５２を循環する。以下、ラックシャフト２の中心軸線に沿ったラックシャフト収容部３１の長手方向を軸方向という。

また、ナット部材５には、ベルト４４が掛け回された従動プーリ部５３が形成されている。ベルト４４は、電動モータ４２のシャフト４２０と一体に回転する駆動プーリ４２３と従動プーリ部５３との間に掛け回され、電動モータ４２の回転力をナット部材５に伝達する。従動プーリ部５３は駆動プーリ４２３よりも大径であり、電動モータ４２の回転力がベルト４４によって減速されて従動プーリ部５３に伝達される。

転がり軸受６は、複列に配置された複数の転動体６０を有する複列玉軸受であり、ハウジング３のナット部材収容部３３に保持される外輪６１と、ナット部材５に保持される内輪６２と、外輪６１と内輪６２との間に配置された第１及び第２の保持器６３，６４とを有している。外輪６１には、一方列の複数の転動体６０が転動する第１の外輪軌道面６１ａ、及び他方列の複数の転動体６０が転動する第２の外輪軌道面６１ｂが形成されている。転動体６０は球状であり、一方列の複数の転動体６０は第１の保持器６３に等間隔に保持され、他方列の複数の転動体６０は第２の保持器６４に等間隔に保持されている。

内輪６２は、第１の内輪部材６２１及び第２の内輪部材６２２からなる。第１の内輪部材６２１には、一方列の複数の転動体６０が転動する第１の内輪軌道面６２ａが形成されている。第２の内輪部材６２２には、他方列の複数の転動体６０が転動する第２の内輪軌道面６２ｂが形成されている。一方列の複数の転動体６０は、第１の外輪軌道面６１ａと第１の内輪軌道面６２ａとの間に配置されている。他方列の複数の転動体６０は、第２の外輪軌道面６１ｂと第２の内輪軌道面６２ｂとの間に配置されている。

ナット部材５は、外径が異なる大径部５０１と小径部５０２とを一体に有し、大径部５０１の一端部に従動プーリ部５３が形成されている。大径部５０１と小径部５０２との間には、段差面５ａが形成されている。小径部５０２の一端部における外周面には、雄ねじ部５４が形成されており、この雄ねじ部５４にリングナット５０が螺着している。リングナット５０は、例えば加締めによってナット部材５に対して緩み止めされている。

内輪６２は、段差面５ａとリングナット５０との間に挟持されている。第１の内輪部材６２１は、第２の内輪部材６２２とは反対側の側面６２１ａがリングナット５０の端面５０ａに当接する。第２の内輪部材６２２は、第１の内輪部材６２１とは反対側の側面６２２ａがナット部材５の段差面５ａに当接する。このように、リングナット５０は、ナット部材５の段差面５ａとの間に内輪６２を軸方向に締めつけて固定している。第１の内輪部材６２１及び第２の内輪部材６２２の内径は、第１の内輪部材６２１の内周面６２１ｂ及び第２の内輪部材６２２の内周面６２２ｂと向かい合うナット部材５の外周面５ｂの外径よりも僅かに大きく形成されている。

外輪６１は、ハウジング３の第１部材３０１に形成された段差面３０１ａと、第２部材３０２の軸方向端面３０２ａとの間に配置されている。この段差面３０１ａと軸方向端面３０２ａとの間におけるナット部材収容部３３の内周面３３ａは、外輪６１の外周面６１ｃと径方向に対向している。外輪６１の外径は、ナット部材収容部３３における内周面３３ａの内径よりも僅かに小さい。このため、外輪６１は、外周面６１ｃがナット部材収容部３３の内周面３３ａを摺動してハウジング３に対して軸方向移動可能である。

外輪６１における一方の側面６１ｄと第１部材３０１の段差面３０１ａとの間、及び外輪６１における他方の側面６１ｅと第２部材３０２の軸方向端面３０２ａとの間には、それぞれ弾性支持機構７が配置されている。弾性支持機構７は、弾性体である皿ばね７１、及び皿ばね７１を保持する断面Ｌ字状の保持部材７２からなる。外輪６１は、皿ばね７１が弾性変形する範囲でハウジング３に対して軸方向に移動可能である。皿ばね７１は、ステアリングホイール１０が中立位置から左方向又は右方向に操舵される操舵初期段階で変形する。すなわち、操舵初期段階において、ステアリングシャフト１１のピニオンシャフト１４の回転によってラックシャフト２に軸方向の移動力が付与されたとき、操舵補助装置４が操舵補助力を発生する前に、皿ばね７１の弾性変形によってラックシャフト２が軸方向に移動する。これにより、操舵初期段階におけるラックシャフト２の軸方向移動がナット部材５によって妨げられることがなく、良好な操舵感を得ることができる。

ところで、内輪６２をリングナット５０によって締め付ける際には、締め切りの最終段階において、リングナット５０の端面５０ａと第１の内輪部材６２１の側面６２１ａとの間に作用する摩擦力が周方向において均一でないと、第１の内輪部材６２１がナット部材５に対して偏心してしまう場合がある。

図３は、第１の内輪部材６２１がナット部材５に対して偏心して固定された場合の転がり軸受６を示す断面図である。なお、図３では、説明の明確化のため、第１の内輪部材６２１の内周面６２１ｂと第２の内輪部材６２２の内周面６２２ｂのうち、第１の内輪部材６２１の内周面６２１ｂとナット部材５の外周面５ｂとの間に形成される隙間を誇張して図示している。図３に示すように、一方列の複数の転動体６０は、第１の外輪軌道面６１ａ及び第１の内輪軌道面６２ａに所定の接触角をもって接触し、他方列の複数の転動体６０は、第２の外輪軌道面６１ｂ及び第２の内輪軌道面６２ｂに所定の接触角をもって接触する。図３では、これらの接触角を示す線を一点鎖線で図示している。

第１の内輪部材６２１がナット部材５に対して偏心すると、外輪６１の外周面６１ｃが軸方向に対して傾斜してしまう。図３では、この外輪６１の外周面６１ｃの傾斜角をθで示している。この傾斜角θが大きいと、ナット部材５及び転がり軸受６をハウジング３内に収容した際にナット部材５がラックシャフト２に対して傾斜し、ステアリングホイール１０を操舵した際の操舵反力が操舵角の変化に応じて周期的に増減してしまう。

図４は、ステアリングホイール１０を操舵した際の操舵角と操舵トルクとの関係を示すグラフであり、（ａ）は外輪６１の外周面６１ｃが傾斜しているものの、その傾斜角θが小さい場合の操舵角と操舵トルクとの関係の一例を、（ｂ）は外輪６１の傾斜角θが大きい場合の操舵角と操舵トルクとの関係の一例を、それぞれ示す。

図４に示すように、外輪６１がナット部材５に対して傾いて取り付けられると、操舵トルク（操舵反力）が周期的に増減する。この場合の周期Ｔは、ステアリングギヤ比にもよるが、操舵角にして例えば７５°である。傾斜角θが大きくなると、ナット部材５のハウジング３に対する回転位置が特定の位置で転動路４００におけるボール４３の転動抵抗が大きくなり、操舵トルクが増大する。このような操舵トルクの変化は、操舵フィーリングの低下をもたらす。そこで、外輪６１が大きく傾斜した状態で転がり軸受６のナット部材５への組み付けがなされた場合には、転がり軸受６の組み付けをやり直す等の手直しを行う必要がある。次に、ボールねじ機構４０の検査方法、すなわちステアリング装置１の検査方法について説明する。

図５は、本実施の形態に係る検査方法を示す説明図である。この検査を行うための検査装置８は、外輪６１を回転不能かつ軸方向移動不能に固定する固定治具８１と、ラックシャフト２を回転規制しながら軸方向に押圧し、ナット部材５を内輪６２と共に外輪６１に対して回転させる押圧手段としてのプッシャー８２と、ナット部材５の回転に伴うラックシャフト２の振れ量を測定する測定手段としての変位計８３と、変位計８３によって測定されたラックシャフト２の振れ量が所定の条件を満たすか否かを判定する判定手段としてのコンピュータ８４と、コンピュータ８４による判定結果を表示する表示装置８５とを有している。検査装置８による検査は、ラックシャフト２が挿通されたナット部材５に転がり軸受６を組み付けた組立体１００をハウジング３に組み込む前に行う。

図６は、固定治具８１に外輪６１が固定された転がり軸受６をナット部材５及びラックシャフト２と共にプッシャー８２側から見た状態を示す説明図である。固定治具８１は、Ｖブロック８１１と、Ｖブロック８１１との間に外輪６１を挟む押え部材８１２とを有している。押え部材８１２は、図略の押付機構によってＶブロック８１１側に押し付けられ、Ｖブロック８１１との間に外輪６１を挟持する。外輪６１の外周面６１ｃは、Ｖブロック８１１と２つの接触箇所８１ａ，８１ｂにおいて接触し、押え部材８１２と１つの接触箇所８１ｃにおいて接触する。このように、外輪６１は、固定治具８１に３箇所で接触することにより、安定して固定される。

固定治具８１のＶブロック８１１、プッシャー８２、及び変位計８３は、ベース８０の上面８０ａに固定されている。ベース８０の上面８０ａは水平であり、図４の上下方向は鉛直方向の上下にあたる。固定治具８１における外輪６１との接触箇所８１ａ，８１ｂ，８１ｃは、水平方向に延びる線状であり、外輪６１はその中心軸が水平となるように固定治具８１に固定される。このため、外輪６１が例えば図３に示すようにナット部材５に対して傾斜して固定された場合には、その傾斜角θに応じた角度でラックシャフト２が外輪６１に対して傾き、ナット部材５の回転に伴ってラックシャフト２が上下方向（図５に示す矢印Ａ方向）に振れる。

図７は、変位計８３をラックシャフト２の軸方向から見た説明図である。変位計８３は、具体的にはレーザー変位計であり、レーザー光を発する発光部８３１と、発光部８３１から発したレーザー光を受光する受光部８３２とを有している。発光部８３１は、鉛直方向に沿って線状に配置された複数の発光素子からそれぞれ水平方向にレーザー光を放射する。発光部８３１と受光部８３２との間にはラックシャフト２が配置され、ラックシャフト２に遮られたレーザー光は受光部８３２に到達しない。したがって、ラックシャフト２が上下方向に振れると、ラックシャフト２に遮られるレーザー光の位置が変化する。これにより、ラックシャフト２の振れ量が変位計８３によって測定される。変位計８３による測定結果は、コンピュータ８４に入力される。

本実施の形態では、ラック歯２０が形成された部分よりもねじ溝２１から遠い側におけるラックシャフト２の円筒部の上下方向の変位量（振れ量）を変位計８３によって測定する。図５及び図７では、変位計８３によって振れ量が測定されるラックシャフト２の端部が最も下側にある状態を実線で示し、当該端部が最も上側にある状態を二点鎖線で示している。ただし、図５及び図７では、説明の明確化のため、ラックシャフト２の振れ量を誇張して示している。

プッシャー８２は、ラックシャフト２の一端部に当接する弾性部材８２１と、弾性部材８２１を介してラックシャフト２を押圧するロッド８２２と、ロッド８２２を進退移動させる本体部８２３とを有している。弾性部材８２１は、例えば合成ゴムからなる。本体部８２３は、例えば油圧、空圧、または電磁力によってロッド８２２をラックシャフト２側に向かって水平方向に押し出す。図５では、ロッド８２２の押出し方向を矢印Ｂで示している。

図８は、ラックシャフト２の一端部に当接する弾性部材８２１及びその周辺部の構成を示す部分断面図である。弾性部材８２１は、ボルト８２４によってロッド８２２に固定されている。弾性部材８２１には、ボルト８２４の軸部８２４ａを挿通させるボルト挿通孔８２１ａと、ボルト挿通孔８２１ａに連通してボルト８２４の頭部８２４ｂを収容する凹部８２１ｂとが形成されている。弾性部材８２１は、凹部８２１ｂの開口端面である軸方向端面８２１ｃがラックシャフト２の端面２ａに接触する。ロッド８２２には、ボルト８２４の軸部８２４ａが螺合するねじ孔８２２ａが形成されている。

検査装置８では、弾性部材８２１の弾性変形によってラックシャフト２の振れが許容される。また、弾性部材８２１とラックシャフト２の一端部との間に発生する摩擦力、より具体的には弾性部材８２１の軸方向端面８２１ｃとラックシャフト２の端面２ａとの間に発生する摩擦力により、ラックシャフト２が回転規制される。このように、プッシャー８２は、ラックシャフト２を回転規制しながら軸方向に押圧するに際し、ラックシャフト２の一端部に弾性部材８２１を当接させ、弾性部材８２１を介してラックシャフト２を軸方向に押圧する。

ボールねじ機構４０の検査は、外輪６１を固定治具８１に固定し、プッシャー８２によってラックシャフト２を回転規制しながら軸方向に押圧することでナット部材５を内輪６２と共に外輪６１に対して回転させ、変位計８３によってナット部材５の回転に伴うラックシャフト２の振れ量を測定し、コンピュータ８４によってラックシャフト２の振れ量が所定の条件を満たすか否かを判定することによって行われる。この所定の条件は、検査結果を合格と判定するための正常判定条件であり、具体的には変位計８３によって測定されたラックシャフト２の振れ量が許容上限値（例えば±０．５ｍｍ）以下であるという条件である。コンピュータ８４による判定結果は、表示装置８５に表示されることで作業者に提示される。作業者は、判定結果が合格であった場合、検査対象の組立体１００をハウジング３に組み込んでステアリング装置１を組み上げる。

一方、判定結果が不合格であった場合には、作業者が不合格品である組立体１００を検査装置８から取り外し、そのリングナット５０を一旦緩めた後、再度リングナット５０をナット部材５の雄ねじ部５４に締め込む。そして、この手直しを行った組立体１００に対して再度上記の検査を行う。

すなわち、ボールねじ機構４０の製造方法は、外輪６１を固定治具８１に固定した状態でプッシャー８２によってラックシャフト２を回転規制しながら軸方向に押圧したときのラックシャフト２の振れ量を測定し、この振れ量が所定の条件を満たすか否かを判定する検査工程を有している。

このような検査方法及び製造方法によれば、組立体１００をハウジング３に組み込む前に転がり軸受６の組み付け不良を検出できるので、例えば組立体１００をハウジング３に組み込んだ後に操舵トルクの増減幅によって組み付け不良を検出する場合に比較して、手直しを容易に行うことが可能となる。また、上記検査工程の後に、検査工程において所定の条件を満たさなかったとき、リングナット５０を緩めた後、再度雄ねじ部５４にリングナット５０を締め込む手直し工程を追加してもよい。手直し工程の追加により、製品の歩留まりが向上する。

（従来例）
図９は、従来のボールねじ機構４０の検査方法及び検査装置の一例を示す説明図である。この検査装置９は、ベース９０に立設された支柱９００に水平方向に延びるように固定されたリニヤガイド９１と、リニヤガイド９１の一端部に配置されたモータ９２と、モータ９２に駆動されてリニヤガイド９１の長手方向に沿って直線移動するリニヤブロック９３と、リニヤブロック９３に固定された押圧板９４と、押圧板９４に取り付けられた計器板９５と、計器板９５に配置された一対の変位計９６，９７と、ラックシャフト２をベース９０に対して軸方向移動不能かつ回転不能に支持する一対の支持部材９８，９９とを有している。

押圧板９４は、その先端部が検査対象である組立体１００におけるナット部材５の軸方向一端部に当接し、リニヤブロック９３の支柱９００側への移動に伴ってナット部材５を軸方向に押圧する。これにより、ナット部材５は、転がり軸受６と共に回転しながら軸方向に移動する。

一対の変位計９６，９７は、外輪６１の外周面６１ｃにおける軸方向両端部における径方向の変位量を測定可能である。例えば、外輪６１がナット部材５に対して傾斜することなく取り付けられていた場合には、ナット部材５が回転しても一対の変位計９６，９７の検出値が変化しないが、外輪６１がナット部材５に対して傾斜して取り付けられていると、ナット部材５の回転に伴って一対の変位計９６，９７の検出値が変化する。したがって、一対の変位計９６，９７の検出値の変化量により、外輪６１がナット部材５に対して傾斜しているか否かを判定することができる。なお、一対の変位計９６，９７としては、触針が外輪６１の外周面６１ｃに接触する接触式のものや、例えばレーザー光の反射を用いた光学式のものを用いることができる。

しかし、この検査方法では、変位計９６，９７の検出精度が相当高くなければ外輪６１のナット部材５に対する僅かな傾きを検出することができない。具体的には、変位計９６，９７にミクロンオーダーの検出精度が求められる。このため、例えばナット部材５の回転によって外輪６１が振動したような場合には誤検出が生じ得る。

一方、本実施の形態に係る検査装置８を用いた検出方法では、ナット部材５に対する外輪６１の傾きが僅かであっても、その傾きが増幅されて変位計８３によるラックシャフト２の検出箇所に表れる。この増幅効果は、外輪６１の軸方向幅と、ナット部材５と変位計８３との間のラックシャフト２の長さとの差に基づくものである。本実施の形態では、外輪６１の傾きが、その外周面６１ｃの軸方向端部に比較して、例えば２０〜３０倍に増幅されて変位計８３によって検出される。

このため、変位計８３の検出精度が比較的低くてもナット部材５に対する外輪６１の僅かな傾きを検出可能であり、誤検出の発生が抑制される。また、１つの変位計８３によって外輪６１の傾きを検出可能であり、その検出精度も低いものを用いることが可能であるので、検査装置８の低コスト化を図ることも可能となる。

（実施の形態の作用及び効果）
以上説明したように、本実施の形態によれば、外輪６１を固定した状態でナット部材５を回転させ、ナット部材５の回転に伴うラックシャフト２の振れ量を測定するので、転がり軸受６の組み付け精度が低く、ナット部材５に対して外輪６１が傾いて組み付けられた場合に、その組み付け不良を高精度に検出することが可能となる。これにより、ナット部材５に転がり軸受６を組み付けた組立体１００をハウジング３に組み込む前に外輪６１の組み付け不良を検出することができるので、手直し作業を容易に行うことができる。また、判定結果が不合格であった組立体１００を廃棄する場合でも、ハウジング３に組み込んだ後にハウジング３及びステアリングシャフト１１と共に組立体１００を廃棄する場合に比較して、廃棄物を削減することが可能となる。

また、本実施の形態によれば、ラックシャフト２の一端部に当接した弾性部材８２１を介してプッシャー８２がラックシャフト２を軸方向に押圧するので、弾性部材８２１の弾性変形によってラックシャフト２の振れが許容されると共に、弾性部材８２１とラックシャフト２との間に発生する摩擦力によってラックシャフト２が回転規制される。これにより、検査装置８を簡素に構成することが可能となる。

（付記）
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、この実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、車両用のステアリング装置に用いられるボールねじ機構の検査に本発明を適用した場合について説明したが、これに限らず、工作機械等の様々な機器又は装置に本発明に係る検査方法又は検査装置によって検査されたボールねじ機構を用いることが可能である。

１…ステアリング装置１０…ステアリングホイール
１１…ステアリングシャフト２…ラックシャフト（シャフト）
２１…ねじ溝３…ハウジング
４…操舵補助装置４０…ボールねじ機構
５…ナット部材６…転がり軸受
６０…転動体６１…外輪
６２…内輪８…検査装置
８１…固定治具（治具）８３…変位計（測定手段）
８４…コンピュータ（判定手段）

Claims

外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたシャフトと、前記ねじ溝に複数のボールを介して螺合する円筒状のナット部材と、前記ナット部材を収容するハウジングと、前記ハウジングに保持される外輪、前記ナット部材に保持される内輪、及び前記外輪と前記内輪との間に配置された複数の転動体を有する転がり軸受とを有し、前記ナット部材の回転によって前記シャフトを前記ハウジングに対して軸方向に移動させるボールねじ機構の検査方法であって、
前記外輪を治具に固定し、前記シャフトを回転規制しながら軸方向に押圧することで前記ナット部材を前記内輪と共に前記外輪に対して回転させ、前記ナット部材の回転に伴う前記シャフトの振れ量を測定し、当該振れ量が所定の条件を満たすか否かを判定する、
ボールねじ機構の検査方法。
前記シャフトを回転規制しながら軸方向に押圧するに際し、前記シャフトの一端部に弾性部材を当接させ、前記弾性部材を介して前記シャフトを軸方向に押圧する、
請求項１に記載のボールねじ機構の検査方法。
外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたシャフトと、前記ねじ溝に複数のボールを介して螺合する円筒状のナット部材と、前記ナット部材を収容するハウジングと、前記ハウジングに保持される外輪、前記ナット部材に保持される内輪、及び前記外輪と前記内輪との間に配置された複数の転動体を有する転がり軸受とを有し、前記ナット部材の回転によって前記シャフトを前記ハウジングに対して軸方向に移動させるボールねじ機構の検査装置であって、
前記外輪を回転不能かつ軸方向移動不能に固定する治具と、
前記シャフトを回転規制しながら軸方向に押圧し、前記ナット部材を前記内輪と共に前記外輪に対して回転させる押圧手段と、
前記ナット部材の回転に伴う前記シャフトの振れ量を測定する測定手段と、
前記測定手段によって測定された前記振れ量が所定の条件を満たすか否かを判定する判定手段と、
を有するボールねじ機構の検査装置。
前記押圧手段は、前記シャフトの一端部に当接する弾性部材と、前記弾性部材を介して前記シャフトを押圧するロッドと、前記ロッドを進退移動させる本体部とを有し、
前記弾性部材の弾性変形によって前記シャフトの振れが許容されると共に、前記弾性部材と前記シャフトの一端部との間に発生する摩擦力によって前記シャフトが回転規制される、
請求項３に記載のボールねじ機構の検査装置。
外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたシャフトと、前記ねじ溝に複数のボールを介して螺合する円筒状のナット部材と、前記ナット部材を収容するハウジングと、前記ハウジングに保持される外輪、前記ナット部材に保持される内輪、及び前記外輪と前記内輪との間に配置された複数の転動体を有する転がり軸受とを有し、前記ナット部材の回転によって前記シャフトを前記ハウジングに対して軸方向に移動させるボールねじ機構の製造方法であって、
前記内輪は、前記ナット部材の大径部と小径部との間に形成された段差面と、前記小径部に設けられた雄ねじ部に螺合したリングナットとの間に挟持され、
前記外輪を治具に固定し、前記シャフトを回転規制しながら軸方向に押圧することで前記ナット部材を前記内輪と共に前記外輪に対して回転させ、前記ナット部材の回転に伴う前記シャフトの振れ量を測定し、当該振れ量が所定の正常判定条件を満たすか否かを判定する検査工程と、
前記検査工程において前記正常判定条件を満たさなかったとき、前記リングナットを緩めた後、再度前記雄ねじ部に前記リングナットを締め込む手直し工程と、
を有するボールねじ機構の製造方法。
車両のステアリングホイールが連結されたステアリングシャフトの回転によって軸方向に移動するラックシャフトと、前記ステアリングホイールの操舵操作を補助する操舵補助力を前記ラックシャフトに付与する操舵補助装置と、前記ラックシャフトを前記操舵補助装置と共に収容するハウジングとを備え、前記ラックシャフトが車幅方向に移動することで転舵輪を転舵させるステアリング装置の検査方法であって、
前記操舵補助装置は、前記ラックシャフトの外周面に形成された螺旋状のねじ溝に複数のボールを介して螺合する円筒状のナット部材と、前記ナット部材を前記ラックシャフトに対して回転させる電動モータと、前記ハウジングに保持される外輪、前記ナット部材に保持される内輪、及び前記外輪と前記内輪との間に配置された複数の転動体を有する転がり軸受とを有し、
前記外輪を治具に固定し、前記ラックシャフトを回転規制しながら軸方向に押圧することで前記ナット部材を前記内輪と共に前記外輪に対して回転させ、前記ナット部材の回転に伴う前記ラックシャフトの振れ量を測定し、当該振れ量が所定の条件を満たすか否かを判定する、
ステアリング装置の検査方法。