JP3838838B2 - 運動変換装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転運動から直線運動へ、又は直線運動から回転運動への運動変換のために用いられる運動変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モータ等の回転駆動源の回転運動を直線運動に変換するための運動変換装置、又はこれとは逆の運動変換を行わせるための運動変換装置が、種々の産業分野において用いられている。例えば、ステアリング操作に応じて操舵補助用のモータを駆動し、このモータの回転力を舵取機構に伝えて操舵補助を行わせる構成とした電動式の動力舵取装置においては、操向車輪（一般的には左右の前輪）に連結された舵取り軸（ラック・ピニオン式舵取機構におけるラック軸等）に前記モータの回転を伝え、前記舵取り軸の軸長方向の移動に変換すべく前述した運動変換装置が用いられている。
【０００３】
このように動力舵取装置において用いられる運動変換装置は、舵取機構周辺の限られたスペースに操舵補助用のモータを含めて配設し得るように、コンパクトな構成であることが要求され、また小型のモータにより可及的に大なる操舵補助力が得られるように、高い伝動効率を有することが要求されている。
【０００４】
これらの要求に応え得る簡素な構成の運動変換装置の一つとして、特開昭59-9351号公報に開示された運動変換装置がある。図７は、この運動変換装置の構成を模式的に示す斜視図である。
【０００５】
この運動変換装置は、外周にねじ溝が形成されたねじ軸Ｓと、該ねじ軸Ｓの外側を同軸上にて囲繞する保持筒Ａと、該保持筒Ａの内部に軸心を傾斜させて偏心保持され、前記ねじ軸Ｓ外周のねじ溝に周方向の一か所にて係合する複数（図においては３個）の送りリングＲ1 〜Ｒ3 とを備えて構成されている。なお、本図においては、ねじ軸Ｓの軸心に対する送りリングＲ1 〜Ｒ3 の傾斜を省略し、またねじ軸Ｓ外周のねじ溝を省略して示してある。また送りリングＲ1 〜Ｒ3 としては、玉軸受、コロ軸受等の転がり軸受が用いられ、ねじ軸Ｓ外周のねじ溝との係合は、内輪の内周面に周設された係合突起を介してなされている。
【０００６】
図示のねじ軸Ｓは、軸長方向に適長離隔した２か所を軸受Ｂ1 ，Ｂ2 により支え、軸長方向への移動自在に支承されており、また送りリングＲ1 〜Ｒ3 を保持する保持筒Ａは、前記ねじ軸Ｓと同軸上にて回転自在に支持されている。この構成によれば、前記保持筒Ａが軸回りに回転した場合、該保持筒Ａに保持された３個の送りリングＲ1 〜Ｒ3 が、前記ねじ軸Ｓ外周のねじ溝との係合を保って転動し、該ねじ軸Ｓは、各送りリングＲ1 〜Ｒ3 の係合部に作用する摩擦力の軸方向分力により押圧され、軸長方向に移動せしめられることとなり、保持筒Ａの回転運動がねじ軸Ｓの直線運動に変換される。
【０００７】
一方、ねじ軸Ｓが軸長方向に移動した場合には、逆方向の伝動により保持筒Ａが軸回りに回転せしめられることとなり、ねじ軸Ｓの直線運動が保持筒Ａの回転運動に変換される。更に、保持筒Ａを軸長方向への移動自在に支持し、ねじ軸Ｓを軸回りの回転自在に支持した構成においては、ねじ軸Ｓの回転運動から保持筒Ａの直線運動への運動変換、又は保持筒Ａの直線運動からねじ軸Ｓの回転運動への運動変換を夫々行わせることができる。
【０００８】
このとき、各送りリングＲ1 〜Ｒ3 の転動は、内輪と外輪との間に介在するボール、コロ等の転動体を介して生じるから、前述した運動変換は高い伝動効率にてなされ、また前記保持筒Ａは、その内側に送りリングＲ1 〜Ｒ3 （軸受）を保持させただけの簡素な構成であり、前述した要求に応え得るものとなっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
さて以上の如く構成された運動変換装置において、ねじ軸Ｓの周面上での前記３個の送りリングＲ1 〜Ｒ3 の係合位置ａ1 〜ａ3 は、図示の如く、２個の送りリングＲ1 ，Ｒ3 の係合位置ａ1 ，ａ3 と、残りの１個の送りリングＲ2 の係合位置ａ2 とが、ねじ軸Ｓの半径方向に対向する位置に設定され、該ねじ軸Ｓが、ａ1 ，ａ3 とａ2 とにより逆位置から支えられるようにしてある。この構成によれば、例えば、送りリングＲ1 及びＲ3 の係合を強化すべく、これらを、夫々の係合位置ａ1 ，ａ3 の側からねじ軸Ｓに押し付けたとき、この押し付けによるねじ軸Ｓの撓みが前記係合位置ａ2 にて係合する送りリングＲ2 により拘束される結果、各送りリングＲ1 〜Ｒ3 を強固に係合させることができる。
【００１０】
しかしながら、このように係合位置ａ1 〜ａ3 の設定を行った場合、前記ねじ軸Ｓに対してラジアル荷重が作用する条件下にて用いられたとき、安定した伝動状態が得られなくなるという問題があった。
【００１１】
図８は、この問題点の説明図であり、送りリングＲ1 （及びＲ3 ）の係合位置ａ1 （及びａ3 ）と、送りリングＲ2 の係合位置ａ2 とを、ねじ軸Ｓの軸断面上に夫々三角形により図示してある。このようなねじ軸Ｓに対し、図中に白抜矢符にて示す如く、前記ａ1 とａ2 とを結ぶ直線（ａ1 -ａ2 線）に対して直交する方向の押圧力Ｐが加えられた場合、図中に２点鎖線により示す如く、この押圧力Ｐの作用方向にねじ軸Ｓが撓み変位し、前記係合位置ａ1 ，ａ2 での送りリングＲ1 ，Ｒ2 の係合が損なわれて安定した伝動が行えなくなる虞れがある。以上の如き変位を伴うａ1 -ａ2 線と直交する方向の力は、ねじ軸Ｓに作用するラジアル荷重の分力として定常的に加わる力であり、前述した伝動不良は、一般的な使用状態において常に発生する虞れがある。
【００１２】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、使用状態においてねじ軸に作用するラジアル荷重を、該ねじ軸外周のねじ溝に係合する複数の送りリングにより効果的に支え、前記ラジアル荷重に起因するねじ軸の変位を抑えて係合状態を良好に保つことができ、回転運動から直線運動への運動変換、又はこれと逆の運動変換を安定して行わせ得る運動変換装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る運動変換装置は、外周面にねじ溝が形成されたねじ軸と、該ねじ軸の外側に同軸的に配された保持筒と、該保持筒内に前記ねじ溝のリード角に対応する傾斜を有して偏心保持され、周方向の一か所にて前記ねじ溝に係合する複数の送りリングとを備える運動変換装置において、前記ねじ溝外周のねじ溝との係合位置が半径方向に対向する位置に設定された各２個以上の送りリングを夫々含む第１，第２のリング組を備え、第１のリング組の係合位置と第２のリング組の係合位置とが、前記ねじ軸の周方向にずらせて設定してあることを特徴とする。
【００１４】
本発明においては、例えば、４個の送りリングを２個毎の２組に分け、第１の組の２個の送りリングとねじ軸との係合位置を半径方向に対向する位置とし、第２の組の２個の送りリングとねじ軸との係合位置は、第１の組の２個に対してねじ軸の周方向に所定角度だけ夫々ずらせ、第２の組内では半径方向に対向する位置に設定する。これにより前記ねじ軸は、夫々が半径方向に対向する位置に係合する２個の送りリングを組とした２つのリング組ににより周方向に異なる位置にて支持されたこととなり、夫々の組内では、一方の送りリングの押し付けにより他方の送りリングの係合が強化され、また一方の組の送りリングの係合位置と直交する方向の作用力によるねじ軸の変位を他方の組の送りリングにより抑えて、全ての送りリングの係合状態を良好に維持する。
【００１５】
また本発明の第２発明に係る運動変換装置は、前記ねじ軸を軸長方向への移動自在に支持し、前記保持筒を軸回りでの回転自在に支持して、前記ねじ溝を案内とする前記送りリングの転動により、前記保持筒の回転を前記ねじ軸の軸長方向の移動に変換する構成としてあることを特徴とする。
【００１６】
この発明においては、全ての送りリングの係合状態を良好に維持し得る運動変換装置を、モータ等の回転駆動源の回転運動をねじ軸の軸長方向の移動に変換する用途に適用し、安定した運動変換を行わせる。
【００１７】
また本発明の第３発明に係る運動変換装置は、前記ねじ軸の軸断面内にて一側半部に夫々の係合位置が設定された２個の送りリングを、これらの間に他側半部に係合位置が設定された少なくとも１個の送りリングを挾んで配置してあることを特徴とする。
【００１８】
この発明においては、ねじ軸の軸断面内において一側半部に係合する送りリングと、同じく他側半部に係合する送りリングとが、ねじ軸の軸長方向の同側に集中しない配置として、夫々の係合位置に加わる押し付け力によりねじ軸の軸長方向に回転モーメントが作用しないようにする。
【００１９】
更に本発明の第４発明に係る運動変換装置は、前記送りリングは、前記保持筒に嵌着固定された外輪と前記ねじ溝に係合する内輪とを備える転がり軸受により構成してあることを特徴とする。
【００２０】
この発明においては、ねじ軸に係合する送りリングとして、玉軸受、コロ軸受等の転がり軸受を用い、動作音が小さく静粛な動作が可能な運動変換装置を簡素に構成する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る運動変換装置の構成を模式的に示す斜視図である。本発明に係る運動変換装置１は、前記図７に示す運動変換装置と同様、軸長方向に適長離隔した２か所を軸受Ｂ1 ，Ｂ2 により支え、軸長方向への移動自在としてあるねじ軸Ｓと、該ねじ軸Ｓと同軸上にて回転自在に支持された保持筒Ａの内部に偏心保持され、ねじ軸Ｓの外周に軸受Ｂ1 ，Ｂ2 による支持位置間にて係合する複数個（図においては４個）の送りリングＲ1 〜Ｒ4 とを備え、前記保持筒Ａの回転に伴う送りリングＲ1 〜Ｒ4 の回転をねじ軸Ｓの軸長方向の移動に変換し、またねじ軸Ｓの軸長方向の移動を送りリングＲ1 〜Ｒ4 を保持する保持筒Ａの回転に変換する構成としてある。
【００２２】
なおねじ軸Ｓの外周には、所定のリード角を有してねじ溝Ｓ1 （図２参照）が形成されており、前記送りリングＲ1 〜Ｒ4 の夫々は、前記保持筒Ａの内部に前記リード角に対応する傾斜を有して保持され、傾斜角度が整合する周方向の一か所において前記ねじ溝Ｓ1 に係合させてある。本発明に係る運動変換装置１の特徴は、前記ねじ軸Ｓの外周上、より具体的には、ねじ軸Ｓの外周に形成された前記ねじ溝Ｓ1 の周上での送りリングＲ1 〜Ｒ4 の係合位置の設定態様にある。なお図１においては、各送りリングＲ1 〜Ｒ4 の係合位置の関係を明示するため、前記図７におけると同様に、ねじ軸Ｓの外周に形成されたねじ溝Ｓ1 の図示、及び送りリングＲ1 〜Ｒ4 の傾斜の図示を夫々省略してある。
【００２３】
図２は、以上の如く構成された運動変換装置１の動作説明図であり、ねじ軸Ｓと一個の送りリングＲ1 との係合関係が示されている。本図に示す如くねじ軸Ｓの外周面には、半円形の断面を有するねじ溝Ｓ1 が所定のリード角を有して形成されている。送りリングＲ1 は、外輪と内輪との間に多数のボールを備える玉軸受であり、その一部が図示された保持筒Ａに外輪を嵌め込み、前記ねじ溝Ｓ1 のリード角と等しい傾斜を有して保持されている。この送りリングＲ1 の内輪の内周面には、ねじ溝Ｓ1 に対応する半円形断面の係合突起が周設されており、該係合突起が、その傾斜が一致する位置（図中のａ1 ）において前記ねじ溝Ｓ1 に係合させてある。
【００２４】
この構成によれば、前記保持筒Ａが軸回りに回転した場合、該保持筒Ａに保持された送りリングＲ1 が前記ねじ溝Ｓ1 との係合を保って転動し、この転動によりねじ軸Ｓには、前記ねじ溝Ｓ1 に沿った摩擦力Ｆが加わり、該ねじ軸Ｓは、前記摩擦力Ｆの軸方向分力Ｆ1 により押圧され、図中に白抜矢符にて示す如く、前記押圧の方向、即ち、軸長方向に移動せしめられることとなる。この移動の方向は、保持筒Ａの回転方向に応じて定まり、保持筒Ａの回転運動がねじ軸Ｓの直線運動に変換される。
【００２５】
以上の運動変換を安定して行わせるためには、４個の送りリングＲ1 〜Ｒ4 が常に良好な係合状態を保つことが重要である。本発明においては、ねじ軸Ｓの外周面上での夫々の送りリングＲ1 〜Ｒ4 の係合位置ａ1 〜ａ4 が以下の如くに設定してあり、この設定により良好な係合状態を保つようにしている。
【００２６】
図１に示す如く４個の送りリングＲ1 〜Ｒ4 は、一側に並ぶ２個の送りリングＲ1 ，Ｒ2 を第１の組とし、他側に並ぶ残りの２個の送りリングＲ3 ，Ｒ4 を第２の組として、第１の組の送りリングＲ1 ，Ｒ2 の係合位置ａ1 ，ａ2 は、これらがねじ軸Ｓの半径方向に対向する位置となるように設定されており、また第２の組の送りリングＲ3 ，Ｒ4 の係合位置ａ3 ，ａ4 は、これらの間ではねじ軸Ｓの半径方向に対向する位置となり、第１の組の送りリングＲ1 ，Ｒ2 の係合位置ａ1 ，ａ2 に対しては、前記ねじ軸Ｓの周方向にずらせた位置となるように設定されている。
【００２７】
図３は、以上の如き係合位置の設定状態の説明図である。本図には、前記４個の送りリングＲ1 〜Ｒ4 の係合位置ａ1 〜ａ4 が、その軸断面が示されたねじ軸Ｓの周上に夫々三角形により図示されており、第１の組の送りリングＲ1 ，Ｒ2 の係合位置ａ1 ，ａ2 は、ねじ軸Ｓの半径方向に対向する位置にあり、これらから所定の角度θだけずらせて設定された第２の組の送りリングＲ3 ，Ｒ4 の係合位置ａ3 ，ａ4 もまた半径方向に対向する位置にあることが明らかである。
【００２８】
このような係合位置ａ1 〜ａ4 の設定により、前記ねじ軸Ｓは、半径方向に対向する位置に係合する第１の組の送りリングＲ1 ，Ｒ2 と、同じく半径方向に対向する位置に係合する第２の組の送りリングＲ3 ，Ｒ4 とにより、周方向に異なる４か所にて支えられた状態となる。この構成によれば、第１の組の一方の送りリングＲ1 の係合を強化すべく、該送りリングＲ1 を係合位置ａ1 の側からねじ軸Ｓに押し付けたとき、この押し付けによるねじ軸Ｓの撓みが同組の他方の送りリングＲ2 により拘束され、両送りリングＲ1 ，Ｒ2 を強固に係合させることができる。このような係合強化は、第２の組の送りリングＲ3 ，Ｒ4 についても同様になされ、全ての送りリングＲ1 〜Ｒ4 を強固に係合させることができる。
【００２９】
一方、以上の如く送りリングＲ1 〜Ｒ4 を係合させた運動変換装置１の使用状態において、前記ねじ軸Ｓには、図３中に白抜矢符にて示す如く、第１の組の送りリングＲ1 ，Ｒ2 の係合位置ａ1 ，ａ2 を結ぶ直線に対して直交する方向の押圧力Ｐ1 が作用することがあるが、このとき、第２の組の一方の送りリング（図においてはＲ3 ）の係合位置（図においてはａ3 ）が前記押圧力Ｐ1 の向きと対向することから、前記押圧力Ｐ1 の作用方向のねじ軸Ｓの撓み変位が前記送りリングＲ3 により抑えられ、第１の組の送りリングＲ1 ，Ｒ2 の係合状態は損なわれることなく維持される。なお、前記押圧力Ｐ1 と逆の方向から作用する押圧力に対しては、第２の組の他方の送りリング（図においてはＲ4 ）がねじ軸Ｓの撓み変位を抑える作用をなし、全く同様に係合状態を維持することができる。
【００３０】
また、第２の組の送りリングＲ3 ，Ｒ4 の係合位置ａ3 ，ａ4 を結ぶ直線に対して直交する方向の押圧力Ｐ2 が作用した場合には、この方向のねじ軸Ｓの撓み変位が第１の組の一方の送りリング（図においてはＲ1 ）により抑えられ、第２の組の送りリングＲ2 ，Ｒ3 の係合状態は損なわれることなく維持される。なおこの場合においても、前記押圧力Ｐ2 と逆の方向から作用する押圧力に対しては、第１の組の他方の送りリング（図においてはＲ2 ）がねじ軸Ｓの撓み変位を抑える作用をなし、全く同様に係合状態を維持することができる。
【００３１】
このように本発明に係る運動変換装置１においては、ねじ軸Ｓに対する４個の送りリングＲ1 〜Ｒ4 の係合状態が、前記ねじ軸Ｓに対して種々の方向に加わる押圧力に対して損なわれることなく維持されるから、保持筒Ａの回転運動からねじ軸Ｓの直線運動への運動変換、又はねじ軸Ｓの直線運動から保持筒Ａの回転運動への運動変換を安定して行わせることができる。
【００３２】
また、ねじ軸Ｓを回転自在に支持し、保持筒Ａを軸長方向への移動自在に支持した構成においては、ねじ軸Ｓの回転運動を保持筒Ａの直線運動に変換する運動変換、又は保持筒Ａの直線運動をねじ軸Ｓの回転運動に変換する運動変換を全く同様に行わせることができる。
【００３３】
また前記送りリングＲ1 〜Ｒ4 は、図２に示す如く、外輪と内輪との間に多数のボールを備える玉軸受であり、保持筒Ａへの嵌め込みにより固定された簡素な構成である上、前記各ボールは、相互間の位置を変えることなく転動し、衝突する虞れがないから、前述した動作に伴って発生する音が小さく静粛な動作が可能となる。
【００３４】
なお、第１の組の係合位置ａ1 ，ａ2 に対する第２の組の係合位置ａ3 ，ａ4 のずれ角度θは、０°〜90°なる角度範囲にて適宜に設定することができるが、θ＝０°とした場合、図７及び図８に示す運動変換装置と同様に両組の係合位置が周方向に一致し、これらに直交する方向の押圧力に対するねじ軸の変位を抑えることができず、またθ＝90°とした場合、一方の組の係合位置への作用力が他方の組の係合を弱めるように作用する。従って前記ずれ角度θは、０°と90°との中間値である45°近傍（±10°程度）に設定するのがよい。
【００３５】
また以上の実施の形態においては、送りリングＲ1 及びＲ2 を第１の組とし、送りリングＲ3 及びＲ4 を第２の組としてあるが、送りリングＲ1 〜Ｒ4 の組分けはこれに限らず、例えば、送りリングＲ1 及びＲ4 を第１の組とし、送りリングＲ2 及びＲ3 を第２の組とする等、適宜に変更することができる。
【００３６】
但しこの場合においても、各送りリングＲ1 〜Ｒ4 は、ねじ軸Ｓの軸断面内にて一側半部に夫々の係合位置が設定された２個の送りリング（図１においては送りリングＲ1 及びＲ4 ）が、これらの間に他側半部に係合位置が設定された少なくとも１個の送りリング（図１においては送りリングＲ2 及びＲ3 ）を挾むように配置する必要がある。これは、図１において、ねじ軸Ｓの一側半部に送りリングＲ1 及びＲ2 が係合し、他側半部に送りリングＲ3 及びＲ4 が係合する配置とした場合、各送りリングＲ1 〜Ｒ4 の係合位置に加わる押し付け力により前記ねじ軸Ｓの軸長方向に同向きの回転モーメントが発生し、各送りリングＲ1 〜Ｒ4 の係合状態が良好に保てなくなる虞れがあるためである。
【００３７】
更に以上の実施の形態においては、４個の送りリングＲ1 〜Ｒ4 を備える構成について述べたが、本発明に係る運動変換装置１は、５個以上の送りリングを備えて構成することもできる。この場合、４個を超えて備えられた送りリングは、前記２組の一方に組み込み、組内の２個の送りリングのいずれか一方と周方向に整合するように係合位置を設定してもよく、また前記２組のいずれにも属さず、これらと別個に係合位置を設定するようにしてもよい。
【００３８】
図４は、６個の送りリングＲ1 〜Ｒ6 を備える運動変換装置の構成例を示す説明図である。本図においては、６個の送りリングＲ1 〜Ｒ6 を２組に組分けし、第１の組の３個Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 の係合位置ａ1 ，ａ2 ，ａ3 を、ａ1 及びａ3 とａ2 とが半径方向に対向するように設定し、また第２の組の３個Ｒ4 ，Ｒ5 ，Ｒ6 の係合位置ａ4 ，ａ5 ，ａ6 を、ａ4 及びａ6 とａ5 とが半径方向に対向するように設定すると共に、これらの係合位置ａ4 ，ａ5 ，ａ6 が、第１の組の係合位置ａ1 ，ａ2 ，ａ3 に対して周方向にずらせた位置となるように設定してある。なお本図においては、送りリングＲ1 〜Ｒ6 を保持する保持筒の図示を省略してある。
【００３９】
図５は、本発明に係る運動変換装置を備えた動力舵取装置の要部の構成を示す一部破断正面図であり、操舵補助用のモータ３の回転をねじ軸Ｓとしてのラック軸２に伝え、該ラック軸２を軸長方向に移動させるべく本発明に係る運動変換装置１が用いられている。
【００４０】
前記ラック軸２は、筒形をなすラックハウジング20の内部に軸長方向への移動自在に支承され、図示しない車体の左右方向に延設されており、ラックハウジング20の両側に夫々突出するラック軸２の両端は、各別のタイロッドを介して図示しない操向用車輪（一般的には左右の前輪）に連結されている。ラックハウジング20の中途部には、これと軸心を交叉させてピニオンハウジング21が連設され、該ピニオンハウジング21の内部には、その軸心回りでの回転自在にピニオン軸22が支承されている。図５においてピニオン軸22は、ピニオンハウジング21の上部への突出端のみが示してあり、この突出端を介して図示しない舵輪（ステアリングホィール）に連結され、舵取りのための舵輪の操作に応じて軸回りに回転するようになしてある。
【００４１】
ピニオンハウジング21の内部に延設されたピニオン軸22の下部には、図示しないピニオンが一体的に形成してある。また、ラックハウジング20内に支承されたラック軸２には、ピニオンハウジング21との交叉位置を含めた適長に亘って、ラック歯23が形成され、ピニオン軸22の下部の前記ピニオンに噛合させてある。而して、舵輪の操作に伴うピニオン軸22の回転が、前記ピニオン及びラック歯23の噛合によりラック軸２の軸長方向の移動に変換され、更に、ラックハウジング20内でのラック軸２の移動が、前記タイロッドを介して左右の操向用車輪に伝達され、これらが前記舵輪の操作に応じて操舵されるラック・ピニオン式の舵取り機構が構成されている。
【００４２】
以上の如く行われる操舵を補助する操舵補助用のモータ３は、ラック軸２を囲繞するラックハウジング20の中途部を適長に亘って拡径して一体的に構成された円筒形のモータハウジング30の内部に、該モータハウジング30の内周面に固設されたステータ31と、該ステータ31の内側に同軸的に配されたロータ32とを備える３相ブラシレスモータとして構成されている。ロータ32は、ラック軸２の外径よりも大なる内径を有する円筒体の外周に、前記ステータ31の内面にわずかな隙間を有して対向する磁極33を保持して構成されており、左右一対の玉軸受34，35により、モータハウジング30の軸心回りに回転自在に支承され、前記ステータ31への通電に応じて正逆両方向に回転するようになしてある。
【００４３】
以上の如く生じるモータ３の回転は、回転部材としてのロータ32の一側に構成された本発明に係る運動変換装置１の動作により、前記ラック軸２の軸長方向の移動に変換されて伝達されるようにしてある。図６は、運動変換装置１の構成部分近傍の拡大断面図である。
【００４４】
運動変換装置１は、保持筒Ａと、該保持筒Ａの内部に保持された４個の送りリングＲ1 〜Ｒ4 とを備えて前述の如く構成されている。保持筒Ａは、その中途部を内輪として一体形成された４点接触玉軸受13により、モータハウジング30の同側への延長部に回転自在に支持され、また前記ロータ32の一側端部に連結ブラケット36（図１参照）を介して同軸的に連結されて、前記モータ３の回転に応じてラック軸２と同軸上にて回転するようになしてある。前記ラック軸２の外周には、図示の如く半円形の断面を有するねじ溝Ｓ1 が、前記保持筒Ａの内側を含む所定の長さ範囲に亘って形成されている。
【００４５】
保持筒Ａに保持された送りリングＲ1 〜Ｒ4 は、外輪と内輪との間に多数のボールを保持し、内側に挿通されたラック軸２の外径よりも十分に大きい内径を有する玉軸受であり、前記保持筒Ａの内部に、これに対して傾斜した軸心を有して保持されている。各送りリングＲ1 〜Ｒ4 の内輪の内周面には、ラック軸２外周の前記ねじ溝Ｓ1 の断面に対応する半円形の係合突起が周設されている。
【００４６】
前記送りリングＲ1 〜Ｒ4 の軸心の傾き角度は、ねじ溝Ｓ1 のリード角と等しくし、夫々の傾きがねじ溝Ｓ1 の傾きと一致する周方向位置において、夫々の内輪に周設された前記係合突起を介してねじ溝Ｓ1 に係合させてある。これらの送りリングＲ1 〜Ｒ4 の係合位置は、一側の２個（Ｒ1 ，Ｒ2 ）を第１の組とし、他側の２個（Ｒ3 ，Ｒ4 ）を第２の組として、ねじ軸Ｓとしてのラック軸２の周上において、図１及び図３において説明したように設定してある。
【００４７】
図６には、各送りリングＲ1 〜Ｒ4 の係合位置ａ1 〜ａ4 を、図の正面側にあるものを○により、背面側にあるものを●により夫々示してあり、図示の如く第１の組の送りリングＲ1 ，Ｒ2 の係合位置ａ1 ，ａ2 は、一方が正面側、他方が背面側にあって半径方向に対向する位置に設定されていること、第２の組の送りリングＲ3 ，Ｒ4 の係合位置ａ3 ，ａ4 も同様に、一方が正面側、他方が背面側にあって半径方向に対向する位置に設定されていること、更に、第２の組の係合位置ａ3 ，ａ4 は、第１の組の係合位置ａ1 ，ａ2 に対し、周方向にずらせて設定してあることが明らかである。
【００４８】
以上の如く構成された運動変換装置１において、前記保持筒Ａは、舵補助用のモータ３の回転に応じて軸回りに回転し、この回転に伴って保持筒Ａの内側に保持された４個の送りリングＲ1 〜Ｒ4 が、夫々の内輪を係合させたラック軸２外周のねじ溝Ｓ1 に沿って転動する。この転動によりてラック軸２には、前記図２に示す如く、各送りリングＲ1 〜Ｒ4 の係合位置ａ1 〜ａ4 において前記ねじ溝Ｓ1 に沿った摩擦力Ｆが加わり、該ねじ軸Ｓは、前記摩擦力Ｆの軸方向分力Ｆ1 により押圧されて軸長方向に移動する。
【００４９】
このような運動変換装置１の動作により、操舵補助用のモータ３の回転は、ラックハウジング20の内部でのラック軸２の軸長方向の移動に変換され、この移動が、図示しないタイロッドを介して左右の操向用車輪に伝達されることとなり、舵輪の操作に応じて前述の如く行われる操舵が、前記モータ３の発生力により補助される。
【００５０】
このときラック軸２には、操向用車輪に加わる路面反力等の外力の作用により種々の方向にラジアル荷重が加わるが、本発明に係る運動変換装置１においては、前記４個の送りリングＲ1 〜Ｒ4 の係合位置ａ1 〜ａ4 が前述の如く設定してあることにより、各送りリングＲ1 〜Ｒ4 の係合状態が、前記ラジアル荷重の作用下においても損なわれることなく良好に維持され、前述した運動変換を確実に行なわせることができる。
【００５１】
なお、図５及び図６においては、ラックピニオン式の動力舵取装置において、ねじ軸Ｓとしてのラック軸２に操舵補助用のモータ３の回転を伝達する用途への適用例について述べたが、本発明に係る運動変換装置１は、これに限らず、軸長方向への移動により舵取りを行わせる舵取り軸に操舵補助用のモータの回転を伝達する構成とした各種の形式の動力舵取装置に適用でき、更には、動力舵取装置に限らず、回転運動から直線運動へ、又は直線運動から回転運動への運動変換が必要な伝動系の全般に適用可能であることは言うまでもない。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係る運動変換装置においては、保持筒に保持されてねじ軸外周のねじ溝に係合する送りリングを、夫々２個以上を含む２組に組分けし、これらの送りリングの係合位置を、夫々の組内では半径方向に対向する位置に設定し、両組間ではねじ軸の周方向にずらせて設定したから、ねじ軸に対して種々の方向に加わるラジアル荷重の作用下において全ての送りリングの係合状態を良好に保つことができ、回転運動から直線運動への運動変換、又はこれと逆の運動変換を安定して行わせることが可能となる。
【００５３】
また第２発明に係る運動変換装置においては、ねじ軸を軸長方向への移動自在に支持し、保持筒を軸回りでの回転自在に支持して、保持筒の回転をねじ軸の軸長方向の移動に変換する構成としたから、操舵補助用のモータの回転を舵取り軸の軸長方向の移動に変換する動力舵取装置等、回転運動から直線運動への運動変換が必要な用途に好便に用いることができる。
【００５４】
また第３発明に係る運動変換装置においては、ねじ軸の一側半部に係合位置が設定された２個の送りリング間に他側半部に係合位置が設定された少なくとも１個の送りリングを挾み、一側半部に係合する送りリングと他側半部に係合する送りリングとが軸長方向の同側に集中しない配置としたから、夫々の送りリングの係合位置に加わる押し付け力によりねじ軸の軸長方向に回転モーメントが作用せず、良好な係合状態が損なわれることなく維持される。
【００５５】
更に第４発明に係る運動変換装置においては、送りリングとして転がり軸受を用いたから、動作音が小さく静粛な運転が可能な運動変換装置を簡素に構成することができる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る運動変換装置の構成を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明に係る運動変換装置の動作説明図である。
【図３】本発明に係る運動変換装置における送りリングの係合位置の説明図である。
【図４】６個の送りリングを備える本発明に係る運動変換装置の構成例を示す説明図である。
【図５】本発明に係る運動変換装置を備えた動力舵取装置の要部の構成を示す一部破断正面図である。
【図６】図５に示す動力舵取装置における運動変換装置の構成部分近傍の拡大断面図である。
【図７】従来の運動変換装置の構成を模式的に示す斜視図である。
【図８】従来の運動変換装置の問題点の説明図である。
【符号の説明】
１ 運動変換装置
２ ラック軸
３ モータ
Ａ 保持筒
ａ1 〜ａ6 係合位置
Ｒ1 〜Ｒ6 送りリング
Ｓ ねじ軸
Ｓ1 ねじ溝
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転運動から直線運動へ、又は直線運動から回転運動への運動変換のために用いられる運動変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モータ等の回転駆動源の回転運動を直線運動に変換するための運動変換装置、又はこれとは逆の運動変換を行わせるための運動変換装置が、種々の産業分野において用いられている。例えば、ステアリング操作に応じて操舵補助用のモータを駆動し、このモータの回転力を舵取機構に伝えて操舵補助を行わせる構成とした電動式の動力舵取装置においては、操向車輪（一般的には左右の前輪）に連結された舵取り軸（ラック・ピニオン式舵取機構におけるラック軸等）に前記モータの回転を伝え、前記舵取り軸の軸長方向の移動に変換すべく前述した運動変換装置が用いられている。
【０００３】
このように動力舵取装置において用いられる運動変換装置は、舵取機構周辺の限られたスペースに操舵補助用のモータを含めて配設し得るように、コンパクトな構成であることが要求され、また小型のモータにより可及的に大なる操舵補助力が得られるように、高い伝動効率を有することが要求されている。
【０００４】
これらの要求に応え得る簡素な構成の運動変換装置の一つとして、特開昭59-9351号公報に開示された運動変換装置がある。図７は、この運動変換装置の構成を模式的に示す斜視図である。
【０００５】
この運動変換装置は、外周にねじ溝が形成されたねじ軸Ｓと、該ねじ軸Ｓの外側を同軸上にて囲繞する保持筒Ａと、該保持筒Ａの内部に軸心を傾斜させて偏心保持され、前記ねじ軸Ｓ外周のねじ溝に周方向の一か所にて係合する複数（図においては３個）の送りリングＲ1 〜Ｒ3 とを備えて構成されている。なお、本図においては、ねじ軸Ｓの軸心に対する送りリングＲ1 〜Ｒ3 の傾斜を省略し、またねじ軸Ｓ外周のねじ溝を省略して示してある。また送りリングＲ1 〜Ｒ3 としては、玉軸受、コロ軸受等の転がり軸受が用いられ、ねじ軸Ｓ外周のねじ溝との係合は、内輪の内周面に周設された係合突起を介してなされている。
【０００６】
図示のねじ軸Ｓは、軸長方向に適長離隔した２か所を軸受Ｂ1 ，Ｂ2 により支え、軸長方向への移動自在に支承されており、また送りリングＲ1 〜Ｒ3 を保持する保持筒Ａは、前記ねじ軸Ｓと同軸上にて回転自在に支持されている。この構成によれば、前記保持筒Ａが軸回りに回転した場合、該保持筒Ａに保持された３個の送りリングＲ1 〜Ｒ3 が、前記ねじ軸Ｓ外周のねじ溝との係合を保って転動し、該ねじ軸Ｓは、各送りリングＲ1 〜Ｒ3 の係合部に作用する摩擦力の軸方向分力により押圧され、軸長方向に移動せしめられることとなり、保持筒Ａの回転運動がねじ軸Ｓの直線運動に変換される。
【０００７】
一方、ねじ軸Ｓが軸長方向に移動した場合には、逆方向の伝動により保持筒Ａが軸回りに回転せしめられることとなり、ねじ軸Ｓの直線運動が保持筒Ａの回転運動に変換される。更に、保持筒Ａを軸長方向への移動自在に支持し、ねじ軸Ｓを軸回りの回転自在に支持した構成においては、ねじ軸Ｓの回転運動から保持筒Ａの直線運動への運動変換、又は保持筒Ａの直線運動からねじ軸Ｓの回転運動への運動変換を夫々行わせることができる。
【０００８】
このとき、各送りリングＲ1 〜Ｒ3 の転動は、内輪と外輪との間に介在するボール、コロ等の転動体を介して生じるから、前述した運動変換は高い伝動効率にてなされ、また前記保持筒Ａは、その内側に送りリングＲ1 〜Ｒ3 （軸受）を保持させただけの簡素な構成であり、前述した要求に応え得るものとなっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
さて以上の如く構成された運動変換装置において、ねじ軸Ｓの周面上での前記３個の送りリングＲ1 〜Ｒ3 の係合位置ａ1 〜ａ3 は、図示の如く、２個の送りリングＲ1 ，Ｒ3 の係合位置ａ1 ，ａ3 と、残りの１個の送りリングＲ2 の係合位置ａ2 とが、ねじ軸Ｓの半径方向に対向する位置に設定され、該ねじ軸Ｓが、ａ1 ，ａ3 とａ2 とにより逆位置から支えられるようにしてある。この構成によれば、例えば、送りリングＲ1 及びＲ3 の係合を強化すべく、これらを、夫々の係合位置ａ1 ，ａ3 の側からねじ軸Ｓに押し付けたとき、この押し付けによるねじ軸Ｓの撓みが前記係合位置ａ2 にて係合する送りリングＲ2 により拘束される結果、各送りリングＲ1 〜Ｒ3 を強固に係合させることができる。
【００１０】
しかしながら、このように係合位置ａ1 〜ａ3 の設定を行った場合、前記ねじ軸Ｓに対してラジアル荷重が作用する条件下にて用いられたとき、安定した伝動状態が得られなくなるという問題があった。
【００１１】
図８は、この問題点の説明図であり、送りリングＲ1 （及びＲ3 ）の係合位置ａ1 （及びａ3 ）と、送りリングＲ2 の係合位置ａ2 とを、ねじ軸Ｓの軸断面上に夫々三角形により図示してある。このようなねじ軸Ｓに対し、図中に白抜矢符にて示す如く、前記ａ1 とａ2 とを結ぶ直線（ａ1 -ａ2 線）に対して直交する方向の押圧力Ｐが加えられた場合、図中に２点鎖線により示す如く、この押圧力Ｐの作用方向にねじ軸Ｓが撓み変位し、前記係合位置ａ1 ，ａ2 での送りリングＲ1 ，Ｒ2 の係合が損なわれて安定した伝動が行えなくなる虞れがある。以上の如き変位を伴うａ1 -ａ2 線と直交する方向の力は、ねじ軸Ｓに作用するラジアル荷重の分力として定常的に加わる力であり、前述した伝動不良は、一般的な使用状態において常に発生する虞れがある。
【００１２】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、使用状態においてねじ軸に作用するラジアル荷重を、該ねじ軸外周のねじ溝に係合する複数の送りリングにより効果的に支え、前記ラジアル荷重に起因するねじ軸の変位を抑えて係合状態を良好に保つことができ、回転運動から直線運動への運動変換、又はこれと逆の運動変換を安定して行わせ得る運動変換装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る運動変換装置は、外周面にねじ溝が形成されたねじ軸と、該ねじ軸の外側に同軸的に配された保持筒と、該保持筒内に前記ねじ溝のリード角に対応する傾斜を有して偏心保持され、周方向の一か所にて前記ねじ溝に係合する複数の送りリングとを備える運動変換装置において、前記ねじ溝外周のねじ溝との係合位置が半径方向に対向する位置に設定された各２個以上の送りリングを夫々含む第１，第２のリング組を備え、第１のリング組の係合位置と第２のリング組の係合位置とが、前記ねじ軸の周方向にずらせて設定してあることを特徴とする。
【００１４】
本発明においては、例えば、４個の送りリングを２個毎の２組に分け、第１の組の２個の送りリングとねじ軸との係合位置を半径方向に対向する位置とし、第２の組の２個の送りリングとねじ軸との係合位置は、第１の組の２個に対してねじ軸の周方向に所定角度だけ夫々ずらせ、第２の組内では半径方向に対向する位置に設定する。これにより前記ねじ軸は、夫々が半径方向に対向する位置に係合する２個の送りリングを組とした２つのリング組ににより周方向に異なる位置にて支持されたこととなり、夫々の組内では、一方の送りリングの押し付けにより他方の送りリングの係合が強化され、また一方の組の送りリングの係合位置と直交する方向の作用力によるねじ軸の変位を他方の組の送りリングにより抑えて、全ての送りリングの係合状態を良好に維持する。
【００１５】
また本発明の第２発明に係る運動変換装置は、前記ねじ軸を軸長方向への移動自在に支持し、前記保持筒を軸回りでの回転自在に支持して、前記ねじ溝を案内とする前記送りリングの転動により、前記保持筒の回転を前記ねじ軸の軸長方向の移動に変換する構成としてあることを特徴とする。
【００１６】
この発明においては、全ての送りリングの係合状態を良好に維持し得る運動変換装置を、モータ等の回転駆動源の回転運動をねじ軸の軸長方向の移動に変換する用途に適用し、安定した運動変換を行わせる。
【００１７】
また本発明の第３発明に係る運動変換装置は、前記ねじ軸の軸断面内にて一側半部に夫々の係合位置が設定された２個の送りリングを、これらの間に他側半部に係合位置が設定された少なくとも１個の送りリングを挾んで配置してあることを特徴とする。
【００１８】
この発明においては、ねじ軸の軸断面内において一側半部に係合する送りリングと、同じく他側半部に係合する送りリングとが、ねじ軸の軸長方向の同側に集中しない配置として、夫々の係合位置に加わる押し付け力によりねじ軸の軸長方向に回転モーメントが作用しないようにする。
【００１９】
更に本発明の第４発明に係る運動変換装置は、前記送りリングは、前記保持筒に嵌着固定された外輪と前記ねじ溝に係合する内輪とを備える転がり軸受により構成してあることを特徴とする。
【００２０】
この発明においては、ねじ軸に係合する送りリングとして、玉軸受、コロ軸受等の転がり軸受を用い、動作音が小さく静粛な動作が可能な運動変換装置を簡素に構成する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る運動変換装置の構成を模式的に示す斜視図である。本発明に係る運動変換装置１は、前記図７に示す運動変換装置と同様、軸長方向に適長離隔した２か所を軸受Ｂ1 ，Ｂ2 により支え、軸長方向への移動自在としてあるねじ軸Ｓと、該ねじ軸Ｓと同軸上にて回転自在に支持された保持筒Ａの内部に偏心保持され、ねじ軸Ｓの外周に軸受Ｂ1 ，Ｂ2 による支持位置間にて係合する複数個（図においては４個）の送りリングＲ1 〜Ｒ4 とを備え、前記保持筒Ａの回転に伴う送りリングＲ1 〜Ｒ4 の回転をねじ軸Ｓの軸長方向の移動に変換し、またねじ軸Ｓの軸長方向の移動を送りリングＲ1 〜Ｒ4 を保持する保持筒Ａの回転に変換する構成としてある。
【００２２】
なおねじ軸Ｓの外周には、所定のリード角を有してねじ溝Ｓ1 （図２参照）が形成されており、前記送りリングＲ1 〜Ｒ4 の夫々は、前記保持筒Ａの内部に前記リード角に対応する傾斜を有して保持され、傾斜角度が整合する周方向の一か所において前記ねじ溝Ｓ1 に係合させてある。本発明に係る運動変換装置１の特徴は、前記ねじ軸Ｓの外周上、より具体的には、ねじ軸Ｓの外周に形成された前記ねじ溝Ｓ1 の周上での送りリングＲ1 〜Ｒ4 の係合位置の設定態様にある。なお図１においては、各送りリングＲ1 〜Ｒ4 の係合位置の関係を明示するため、前記図７におけると同様に、ねじ軸Ｓの外周に形成されたねじ溝Ｓ1 の図示、及び送りリングＲ1 〜Ｒ4 の傾斜の図示を夫々省略してある。
【００２３】
図２は、以上の如く構成された運動変換装置１の動作説明図であり、ねじ軸Ｓと一個の送りリングＲ1 との係合関係が示されている。本図に示す如くねじ軸Ｓの外周面には、半円形の断面を有するねじ溝Ｓ1 が所定のリード角を有して形成されている。送りリングＲ1 は、外輪と内輪との間に多数のボールを備える玉軸受であり、その一部が図示された保持筒Ａに外輪を嵌め込み、前記ねじ溝Ｓ1 のリード角と等しい傾斜を有して保持されている。この送りリングＲ1 の内輪の内周面には、ねじ溝Ｓ1 に対応する半円形断面の係合突起が周設されており、該係合突起が、その傾斜が一致する位置（図中のａ1 ）において前記ねじ溝Ｓ1 に係合させてある。
【００２４】
この構成によれば、前記保持筒Ａが軸回りに回転した場合、該保持筒Ａに保持された送りリングＲ1 が前記ねじ溝Ｓ1 との係合を保って転動し、この転動によりねじ軸Ｓには、前記ねじ溝Ｓ1 に沿った摩擦力Ｆが加わり、該ねじ軸Ｓは、前記摩擦力Ｆの軸方向分力Ｆ1 により押圧され、図中に白抜矢符にて示す如く、前記押圧の方向、即ち、軸長方向に移動せしめられることとなる。この移動の方向は、保持筒Ａの回転方向に応じて定まり、保持筒Ａの回転運動がねじ軸Ｓの直線運動に変換される。
【００２５】
以上の運動変換を安定して行わせるためには、４個の送りリングＲ1 〜Ｒ4 が常に良好な係合状態を保つことが重要である。本発明においては、ねじ軸Ｓの外周面上での夫々の送りリングＲ1 〜Ｒ4 の係合位置ａ1 〜ａ4 が以下の如くに設定してあり、この設定により良好な係合状態を保つようにしている。
【００２６】
図１に示す如く４個の送りリングＲ1 〜Ｒ4 は、一側に並ぶ２個の送りリングＲ1 ，Ｒ2 を第１の組とし、他側に並ぶ残りの２個の送りリングＲ3 ，Ｒ4 を第２の組として、第１の組の送りリングＲ1 ，Ｒ2 の係合位置ａ1 ，ａ2 は、これらがねじ軸Ｓの半径方向に対向する位置となるように設定されており、また第２の組の送りリングＲ3 ，Ｒ4 の係合位置ａ3 ，ａ4 は、これらの間ではねじ軸Ｓの半径方向に対向する位置となり、第１の組の送りリングＲ1 ，Ｒ2 の係合位置ａ1 ，ａ2 に対しては、前記ねじ軸Ｓの周方向にずらせた位置となるように設定されている。
【００２７】
図３は、以上の如き係合位置の設定状態の説明図である。本図には、前記４個の送りリングＲ1 〜Ｒ4 の係合位置ａ1 〜ａ4 が、その軸断面が示されたねじ軸Ｓの周上に夫々三角形により図示されており、第１の組の送りリングＲ1 ，Ｒ2 の係合位置ａ1 ，ａ2 は、ねじ軸Ｓの半径方向に対向する位置にあり、これらから所定の角度θだけずらせて設定された第２の組の送りリングＲ3 ，Ｒ4 の係合位置ａ3 ，ａ4 もまた半径方向に対向する位置にあることが明らかである。
【００２８】
このような係合位置ａ1 〜ａ4 の設定により、前記ねじ軸Ｓは、半径方向に対向する位置に係合する第１の組の送りリングＲ1 ，Ｒ2 と、同じく半径方向に対向する位置に係合する第２の組の送りリングＲ3 ，Ｒ4 とにより、周方向に異なる４か所にて支えられた状態となる。この構成によれば、第１の組の一方の送りリングＲ1 の係合を強化すべく、該送りリングＲ1 を係合位置ａ1 の側からねじ軸Ｓに押し付けたとき、この押し付けによるねじ軸Ｓの撓みが同組の他方の送りリングＲ2 により拘束され、両送りリングＲ1 ，Ｒ2 を強固に係合させることができる。このような係合強化は、第２の組の送りリングＲ3 ，Ｒ4 についても同様になされ、全ての送りリングＲ1 〜Ｒ4 を強固に係合させることができる。
【００２９】
一方、以上の如く送りリングＲ1 〜Ｒ4 を係合させた運動変換装置１の使用状態において、前記ねじ軸Ｓには、図３中に白抜矢符にて示す如く、第１の組の送りリングＲ1 ，Ｒ2 の係合位置ａ1 ，ａ2 を結ぶ直線に対して直交する方向の押圧力Ｐ1 が作用することがあるが、このとき、第２の組の一方の送りリング（図においてはＲ3 ）の係合位置（図においてはａ3 ）が前記押圧力Ｐ1 の向きと対向することから、前記押圧力Ｐ1 の作用方向のねじ軸Ｓの撓み変位が前記送りリングＲ3 により抑えられ、第１の組の送りリングＲ1 ，Ｒ2 の係合状態は損なわれることなく維持される。なお、前記押圧力Ｐ1 と逆の方向から作用する押圧力に対しては、第２の組の他方の送りリング（図においてはＲ4 ）がねじ軸Ｓの撓み変位を抑える作用をなし、全く同様に係合状態を維持することができる。
【００３０】
また、第２の組の送りリングＲ3 ，Ｒ4 の係合位置ａ3 ，ａ4 を結ぶ直線に対して直交する方向の押圧力Ｐ2 が作用した場合には、この方向のねじ軸Ｓの撓み変位が第１の組の一方の送りリング（図においてはＲ1 ）により抑えられ、第２の組の送りリングＲ2 ，Ｒ3 の係合状態は損なわれることなく維持される。なおこの場合においても、前記押圧力Ｐ2 と逆の方向から作用する押圧力に対しては、第１の組の他方の送りリング（図においてはＲ2 ）がねじ軸Ｓの撓み変位を抑える作用をなし、全く同様に係合状態を維持することができる。
【００３１】
このように本発明に係る運動変換装置１においては、ねじ軸Ｓに対する４個の送りリングＲ1 〜Ｒ4 の係合状態が、前記ねじ軸Ｓに対して種々の方向に加わる押圧力に対して損なわれることなく維持されるから、保持筒Ａの回転運動からねじ軸Ｓの直線運動への運動変換、又はねじ軸Ｓの直線運動から保持筒Ａの回転運動への運動変換を安定して行わせることができる。
【００３２】
また、ねじ軸Ｓを回転自在に支持し、保持筒Ａを軸長方向への移動自在に支持した構成においては、ねじ軸Ｓの回転運動を保持筒Ａの直線運動に変換する運動変換、又は保持筒Ａの直線運動をねじ軸Ｓの回転運動に変換する運動変換を全く同様に行わせることができる。
【００３３】
また前記送りリングＲ1 〜Ｒ4 は、図２に示す如く、外輪と内輪との間に多数のボールを備える玉軸受であり、保持筒Ａへの嵌め込みにより固定された簡素な構成である上、前記各ボールは、相互間の位置を変えることなく転動し、衝突する虞れがないから、前述した動作に伴って発生する音が小さく静粛な動作が可能となる。
【００３４】
なお、第１の組の係合位置ａ1 ，ａ2 に対する第２の組の係合位置ａ3 ，ａ4 のずれ角度θは、０°〜90°なる角度範囲にて適宜に設定することができるが、θ＝０°とした場合、図７及び図８に示す運動変換装置と同様に両組の係合位置が周方向に一致し、これらに直交する方向の押圧力に対するねじ軸の変位を抑えることができず、またθ＝90°とした場合、一方の組の係合位置への作用力が他方の組の係合を弱めるように作用する。従って前記ずれ角度θは、０°と90°との中間値である45°近傍（±10°程度）に設定するのがよい。
【００３５】
また以上の実施の形態においては、送りリングＲ1 及びＲ2 を第１の組とし、送りリングＲ3 及びＲ4 を第２の組としてあるが、送りリングＲ1 〜Ｒ4 の組分けはこれに限らず、例えば、送りリングＲ1 及びＲ4 を第１の組とし、送りリングＲ2 及びＲ3 を第２の組とする等、適宜に変更することができる。
【００３６】
但しこの場合においても、各送りリングＲ1 〜Ｒ4 は、ねじ軸Ｓの軸断面内にて一側半部に夫々の係合位置が設定された２個の送りリング（図１においては送りリングＲ1 及びＲ4 ）が、これらの間に他側半部に係合位置が設定された少なくとも１個の送りリング（図１においては送りリングＲ2 及びＲ3 ）を挾むように配置する必要がある。これは、図１において、ねじ軸Ｓの一側半部に送りリングＲ1 及びＲ2 が係合し、他側半部に送りリングＲ3 及びＲ4 が係合する配置とした場合、各送りリングＲ1 〜Ｒ4 の係合位置に加わる押し付け力により前記ねじ軸Ｓの軸長方向に同向きの回転モーメントが発生し、各送りリングＲ1 〜Ｒ4 の係合状態が良好に保てなくなる虞れがあるためである。
【００３７】
更に以上の実施の形態においては、４個の送りリングＲ1 〜Ｒ4 を備える構成について述べたが、本発明に係る運動変換装置１は、５個以上の送りリングを備えて構成することもできる。この場合、４個を超えて備えられた送りリングは、前記２組の一方に組み込み、組内の２個の送りリングのいずれか一方と周方向に整合するように係合位置を設定してもよく、また前記２組のいずれにも属さず、これらと別個に係合位置を設定するようにしてもよい。
【００３８】
図４は、６個の送りリングＲ1 〜Ｒ6 を備える運動変換装置の構成例を示す説明図である。本図においては、６個の送りリングＲ1 〜Ｒ6 を２組に組分けし、第１の組の３個Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 の係合位置ａ1 ，ａ2 ，ａ3 を、ａ1 及びａ3 とａ2 とが半径方向に対向するように設定し、また第２の組の３個Ｒ4 ，Ｒ5 ，Ｒ6 の係合位置ａ4 ，ａ5 ，ａ6 を、ａ4 及びａ6 とａ5 とが半径方向に対向するように設定すると共に、これらの係合位置ａ4 ，ａ5 ，ａ6 が、第１の組の係合位置ａ1 ，ａ2 ，ａ3 に対して周方向にずらせた位置となるように設定してある。なお本図においては、送りリングＲ1 〜Ｒ6 を保持する保持筒の図示を省略してある。
【００３９】
図５は、本発明に係る運動変換装置を備えた動力舵取装置の要部の構成を示す一部破断正面図であり、操舵補助用のモータ３の回転をねじ軸Ｓとしてのラック軸２に伝え、該ラック軸２を軸長方向に移動させるべく本発明に係る運動変換装置１が用いられている。
【００４０】
前記ラック軸２は、筒形をなすラックハウジング20の内部に軸長方向への移動自在に支承され、図示しない車体の左右方向に延設されており、ラックハウジング20の両側に夫々突出するラック軸２の両端は、各別のタイロッドを介して図示しない操向用車輪（一般的には左右の前輪）に連結されている。ラックハウジング20の中途部には、これと軸心を交叉させてピニオンハウジング21が連設され、該ピニオンハウジング21の内部には、その軸心回りでの回転自在にピニオン軸22が支承されている。図５においてピニオン軸22は、ピニオンハウジング21の上部への突出端のみが示してあり、この突出端を介して図示しない舵輪（ステアリングホィール）に連結され、舵取りのための舵輪の操作に応じて軸回りに回転するようになしてある。
【００４１】
ピニオンハウジング21の内部に延設されたピニオン軸22の下部には、図示しないピニオンが一体的に形成してある。また、ラックハウジング20内に支承されたラック軸２には、ピニオンハウジング21との交叉位置を含めた適長に亘って、ラック歯23が形成され、ピニオン軸22の下部の前記ピニオンに噛合させてある。而して、舵輪の操作に伴うピニオン軸22の回転が、前記ピニオン及びラック歯23の噛合によりラック軸２の軸長方向の移動に変換され、更に、ラックハウジング20内でのラック軸２の移動が、前記タイロッドを介して左右の操向用車輪に伝達され、これらが前記舵輪の操作に応じて操舵されるラック・ピニオン式の舵取り機構が構成されている。
【００４２】
以上の如く行われる操舵を補助する操舵補助用のモータ３は、ラック軸２を囲繞するラックハウジング20の中途部を適長に亘って拡径して一体的に構成された円筒形のモータハウジング30の内部に、該モータハウジング30の内周面に固設されたステータ31と、該ステータ31の内側に同軸的に配されたロータ32とを備える３相ブラシレスモータとして構成されている。ロータ32は、ラック軸２の外径よりも大なる内径を有する円筒体の外周に、前記ステータ31の内面にわずかな隙間を有して対向する磁極33を保持して構成されており、左右一対の玉軸受34，35により、モータハウジング30の軸心回りに回転自在に支承され、前記ステータ31への通電に応じて正逆両方向に回転するようになしてある。
【００４３】
以上の如く生じるモータ３の回転は、回転部材としてのロータ32の一側に構成された本発明に係る運動変換装置１の動作により、前記ラック軸２の軸長方向の移動に変換されて伝達されるようにしてある。図６は、運動変換装置１の構成部分近傍の拡大断面図である。
【００４４】
運動変換装置１は、保持筒Ａと、該保持筒Ａの内部に保持された４個の送りリングＲ1 〜Ｒ4 とを備えて前述の如く構成されている。保持筒Ａは、その中途部を内輪として一体形成された４点接触玉軸受13により、モータハウジング30の同側への延長部に回転自在に支持され、また前記ロータ32の一側端部に連結ブラケット36（図１参照）を介して同軸的に連結されて、前記モータ３の回転に応じてラック軸２と同軸上にて回転するようになしてある。前記ラック軸２の外周には、図示の如く半円形の断面を有するねじ溝Ｓ1 が、前記保持筒Ａの内側を含む所定の長さ範囲に亘って形成されている。
【００４５】
保持筒Ａに保持された送りリングＲ1 〜Ｒ4 は、外輪と内輪との間に多数のボールを保持し、内側に挿通されたラック軸２の外径よりも十分に大きい内径を有する玉軸受であり、前記保持筒Ａの内部に、これに対して傾斜した軸心を有して保持されている。各送りリングＲ1 〜Ｒ4 の内輪の内周面には、ラック軸２外周の前記ねじ溝Ｓ1 の断面に対応する半円形の係合突起が周設されている。
【００４６】
前記送りリングＲ1 〜Ｒ4 の軸心の傾き角度は、ねじ溝Ｓ1 のリード角と等しくし、夫々の傾きがねじ溝Ｓ1 の傾きと一致する周方向位置において、夫々の内輪に周設された前記係合突起を介してねじ溝Ｓ1 に係合させてある。これらの送りリングＲ1 〜Ｒ4 の係合位置は、一側の２個（Ｒ1 ，Ｒ2 ）を第１の組とし、他側の２個（Ｒ3 ，Ｒ4 ）を第２の組として、ねじ軸Ｓとしてのラック軸２の周上において、図１及び図３において説明したように設定してある。
【００４７】
図６には、各送りリングＲ1 〜Ｒ4 の係合位置ａ1 〜ａ4 を、図の正面側にあるものを○により、背面側にあるものを●により夫々示してあり、図示の如く第１の組の送りリングＲ1 ，Ｒ2 の係合位置ａ1 ，ａ2 は、一方が正面側、他方が背面側にあって半径方向に対向する位置に設定されていること、第２の組の送りリングＲ3 ，Ｒ4 の係合位置ａ3 ，ａ4 も同様に、一方が正面側、他方が背面側にあって半径方向に対向する位置に設定されていること、更に、第２の組の係合位置ａ3 ，ａ4 は、第１の組の係合位置ａ1 ，ａ2 に対し、周方向にずらせて設定してあることが明らかである。
【００４８】
以上の如く構成された運動変換装置１において、前記保持筒Ａは、舵補助用のモータ３の回転に応じて軸回りに回転し、この回転に伴って保持筒Ａの内側に保持された４個の送りリングＲ1 〜Ｒ4 が、夫々の内輪を係合させたラック軸２外周のねじ溝Ｓ1 に沿って転動する。この転動によりてラック軸２には、前記図２に示す如く、各送りリングＲ1 〜Ｒ4 の係合位置ａ1 〜ａ4 において前記ねじ溝Ｓ1 に沿った摩擦力Ｆが加わり、該ねじ軸Ｓは、前記摩擦力Ｆの軸方向分力Ｆ1 により押圧されて軸長方向に移動する。
【００４９】
このような運動変換装置１の動作により、操舵補助用のモータ３の回転は、ラックハウジング20の内部でのラック軸２の軸長方向の移動に変換され、この移動が、図示しないタイロッドを介して左右の操向用車輪に伝達されることとなり、舵輪の操作に応じて前述の如く行われる操舵が、前記モータ３の発生力により補助される。
【００５０】
このときラック軸２には、操向用車輪に加わる路面反力等の外力の作用により種々の方向にラジアル荷重が加わるが、本発明に係る運動変換装置１においては、前記４個の送りリングＲ1 〜Ｒ4 の係合位置ａ1 〜ａ4 が前述の如く設定してあることにより、各送りリングＲ1 〜Ｒ4 の係合状態が、前記ラジアル荷重の作用下においても損なわれることなく良好に維持され、前述した運動変換を確実に行なわせることができる。
【００５１】
なお、図５及び図６においては、ラックピニオン式の動力舵取装置において、ねじ軸Ｓとしてのラック軸２に操舵補助用のモータ３の回転を伝達する用途への適用例について述べたが、本発明に係る運動変換装置１は、これに限らず、軸長方向への移動により舵取りを行わせる舵取り軸に操舵補助用のモータの回転を伝達する構成とした各種の形式の動力舵取装置に適用でき、更には、動力舵取装置に限らず、回転運動から直線運動へ、又は直線運動から回転運動への運動変換が必要な伝動系の全般に適用可能であることは言うまでもない。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係る運動変換装置においては、保持筒に保持されてねじ軸外周のねじ溝に係合する送りリングを、夫々２個以上を含む２組に組分けし、これらの送りリングの係合位置を、夫々の組内では半径方向に対向する位置に設定し、両組間ではねじ軸の周方向にずらせて設定したから、ねじ軸に対して種々の方向に加わるラジアル荷重の作用下において全ての送りリングの係合状態を良好に保つことができ、回転運動から直線運動への運動変換、又はこれと逆の運動変換を安定して行わせることが可能となる。
【００５３】
また第２発明に係る運動変換装置においては、ねじ軸を軸長方向への移動自在に支持し、保持筒を軸回りでの回転自在に支持して、保持筒の回転をねじ軸の軸長方向の移動に変換する構成としたから、操舵補助用のモータの回転を舵取り軸の軸長方向の移動に変換する動力舵取装置等、回転運動から直線運動への運動変換が必要な用途に好便に用いることができる。
【００５４】
また第３発明に係る運動変換装置においては、ねじ軸の一側半部に係合位置が設定された２個の送りリング間に他側半部に係合位置が設定された少なくとも１個の送りリングを挾み、一側半部に係合する送りリングと他側半部に係合する送りリングとが軸長方向の同側に集中しない配置としたから、夫々の送りリングの係合位置に加わる押し付け力によりねじ軸の軸長方向に回転モーメントが作用せず、良好な係合状態が損なわれることなく維持される。
【００５５】
更に第４発明に係る運動変換装置においては、送りリングとして転がり軸受を用いたから、動作音が小さく静粛な運転が可能な運動変換装置を簡素に構成することができる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る運動変換装置の構成を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明に係る運動変換装置の動作説明図である。
【図３】本発明に係る運動変換装置における送りリングの係合位置の説明図である。
【図４】６個の送りリングを備える本発明に係る運動変換装置の構成例を示す説明図である。
【図５】本発明に係る運動変換装置を備えた動力舵取装置の要部の構成を示す一部破断正面図である。
【図６】図５に示す動力舵取装置における運動変換装置の構成部分近傍の拡大断面図である。
【図７】従来の運動変換装置の構成を模式的に示す斜視図である。
【図８】従来の運動変換装置の問題点の説明図である。
【符号の説明】
１ 運動変換装置
２ ラック軸
３ モータ
Ａ 保持筒
ａ1 〜ａ6 係合位置
Ｒ1 〜Ｒ6 送りリング
Ｓ ねじ軸
Ｓ1 ねじ溝
Claims (4)
- 外周面にねじ溝が形成されたねじ軸と、該ねじ軸の外側に同軸的に配された保持筒と、該保持筒内に前記ねじ溝のリード角に対応する傾斜を有して偏心保持され、周方向の一か所にて前記ねじ溝に係合する複数の送りリングとを備える運動変換装置において、
前記ねじ溝外周のねじ溝との係合位置が半径方向に対向する位置に設定された各２個以上の送りリングを夫々含む第１，第２のリング組を備え、
第１のリング組の係合位置と第２のリング組の係合位置とが、前記ねじ軸の周方向にずらせて設定してあることを特徴とする運動変換装置。 - 前記ねじ軸を軸長方向への移動自在に支持し、前記保持筒を軸回りでの回転自在に支持して、前記ねじ溝を案内とする前記送りリングの転動により、前記保持筒の回転を前記ねじ軸の軸長方向の移動に変換する構成としてある請求項１記載の運動変換装置。
- 前記ねじ軸の軸断面内にて一側半部に夫々の係合位置が設定された２個の送りリングを、これらの間に他側半部に係合位置が設定された少なくとも１個の送りリングを挾んで配置してある請求項１又は請求項２記載の運動変換装置。
- 前記送りリングは、前記保持筒に嵌着固定された外輪と前記ねじ溝に係合する内輪とを備える転がり軸受により構成してある請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の運動変換装置。
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