JP4151436B2

JP4151436B2 - ボールねじ式舵取装置

Info

Publication number: JP4151436B2
Application number: JP2003054636A
Authority: JP
Inventors: 健次川越
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2023-02-28
Also published as: JP2004262336A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵部材から舵取機構への伝動手段としてボールねじ機構を用いたボールねじ式舵取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボールねじ式舵取装置は、操舵部材（ステアリングホイール）に連結されたボールねじ軸と、リンク機構を介して舵取機構に連結されたクロスシャフトとを、互いに交叉する軸回りでの回動自在にハウジングの内部に支持し、ボールねじ軸に螺合させたボールナットの外側に形成されたラック歯と、クロスシャフトの中途に設けたセクタ歯車とを噛合させて構成されている。以上のような構成により操舵部材が回動操作された場合は、ボールねじ軸が連動して回動し、この回動に応じてボールナットが軸長方向へ移動する。この移動は、ラック歯とセクタ歯車との噛合によりセクタ歯車の回動に変換され、セクタ歯車の回動に連動してクロスシャフトが回動する。このクロスシャフトの回動が舵取機構に伝達されることにより舵取りが行われる。
【０００３】
このようなボールねじ式舵取装置は、舵取機構に繋がるリンク機構を保護するために、ボールナットの移動ストロークを規制する手段を備えている。この移動ストロークの規制は、一般的には、ボールナットの端面を、この端面に対向するハウジングの内面に当接させてなされている。
【０００４】
一方、ボールナットは、軸心を貫通するねじ孔及び外側のラック歯を備える複雑な形状を有しており、ねじ孔の下孔及びラック歯の素形状を含めて一般的に鍛造により製造される。この鍛造に用いられる金型は、作製に手間及び費用を要するため、ボールナットを複数の車種間にて兼用することが切望されている。
【０００５】
ところが、ボールねじ式舵取装置に対して要求される仕様（例えば、クロスシャフトの最大回動角）は車種毎に異なり、また同一の車種においてもモデルチェンジ時に変更される場合がある。
【０００６】
このような仕様変更において、ボールナットの移動ストロークを異なる距離に規制する場合、移動ストロークを長くする場合には、ボールナットの端面を追加工し、全長を短くすることにより対応できる。しかし、移動ストロークを短くする場合には対応が難しく、長寸のボールナットを新たに作製するために鍛造金型の新作を強いられるという問題がある。
【０００７】
このような問題は、ボールナットの移動ストロークが調整可能な規制部材を備えることにより解消できる。このような規制部材を備えるボールねじ式舵取装置がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
この特許文献１に開示された規制部材は、ハウジングの周壁に螺合され、内部のセクタ歯車の回動域に向けて突出する一対のストッパボルトであり、これらのストッパボルトの先端への当接によりセクタ歯車の回動可能角度を規制することにより、ボールナットの移動ストロークを間接的に規制する構成となっている。このボールねじ式舵取装置によれば、ハウジングの外部からストッパボルトを操作し、内部への突出長を変更することによりボールナットの移動ストロークを調整することができる。
【０００９】
【特許文献１】
実用新案登録第２５７９２５１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上の如く構成されたボールねじ式舵取装置は、一般的には、空間的に余裕の少ないエンジンルームの内部に配設されるが、特許文献１に開示されたボールねじ式舵取装置は、調整用のストッパボルトがハウジングの外部に突出しているから、エンジン等の他の部品にストッパボルトが干渉することが想定され、ボールねじ式舵取装置の配設が困難になる虞があった。
【００１１】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ボールナットの構成を工夫することによりボールナットを新作せずに、移動ストロークが長くなるように変更して規制する場合、又は短くなるように変更して規制する場合の双方に対応でき、エンジンルーム内への配設が容易なボールねじ式舵取装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るボールねじ式舵取装置は、操舵部材に連結されたボールねじ軸に螺合したボールナットと、該ボールナットを軸長方向への移動自在に保持するハウジングと、前記ボールナットの移動ストロークを規制する規制部材とを備え、前記操舵部材の操作に応じた前記ボールナットの軸長方向への移動を舵取機構の動作に変換することにより舵取りを行うボールねじ式舵取装置において、前記規制部材は、前記ボールナットの軸方向の端部に該端部より軸方向に同軸に延在して着脱可能に固定されており、該端部に対向する前記ハウジングの内面に当接して前記ボールナットの移動ストロークを規制すべくなしてあり、前記ボールナットの軸方向の端部と前記規制部材の軸方向の端部との間にシムを介装してあることを特徴とする。
また、本発明に係るボールねじ式舵取装置は、前記ボールナットの軸方向の端部に、外周に雄ねじを有する螺合部が軸方向に突設され、前記規制部材は、前記螺合部と螺合可能な雌ねじを内周に有することを特徴とする。
また、本発明に係るボールねじ式舵取装置は、前記ボールナットの軸方向の端部に、軸方向に沿った嵌合凹部が設けられ、前記規制部材は、前記嵌合凹部の内周面に圧入して固定される突部を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明においては、操舵部材が回動操作された場合、この回動操作に連動してボールねじ軸が回動する。ボールねじ軸が回動することにより、ボールねじ軸に螺合し、ハウジング内に軸長方向へ移動自在に保持されたボールナットが軸長方向へ移動する。ボールナットの軸方向の端部には、該端部より軸方向に同軸に延在して着脱可能な規制部材が固定されているから、ボールナットの軸長方向への移動は、規制部材とハウジングの内面とが当接することにより規制される。移動方向の長さが異なる規制部材をボールナットに付け替え、さらに規制部材とボールナットとの間に、異なる厚さのシムを介装させるか、又は同じ厚さのシムを複数介装させて固定することにより、規制部材及びボールナットを共用しつつ、規制部材の端面の位置を容易に変更することができ、ボールナットを変更することなく、移動ストロークを異なる距離に規制することができる。
また、本発明においては、ボールナットの軸方向の端部に軸方向に突設された螺合部の雄ねじに規制部材の内周の雌ねじを螺合させて、規制部材をボールナットに固定することができる。
また、本発明においては、ボールナットの軸方向の端部に設けた嵌合凹部の内周面に軸方向に沿って規制部材の突部を圧入して、規制部材をボールナットに固定することができる。
【００１４】
【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。
【００１５】
実施の形態１
図１は、本発明に係るボールねじ式舵取装置の要部を示す断面図であり、図２は、ボールナット及び規制部材の外観を示す斜視図である。
【００１６】
図において１は円筒状をなすギヤハウジングであり、ギヤハウジング１の内部には、ボールねじ軸３とクロスシャフト６とが、相互に適長離隔し、略直交する夫々の軸心回りでの回動自在に支持されている。ボールねじ軸３は、ギヤハウジング１の内部に軸長方向への移動自在に内嵌保持された円筒状のボールナット５に挿入されており、ボールねじ軸３及びボールナット５は、両者間に介在する多数のボール３０，３０，・・・を介して螺合し、ボールねじ機構を構成している。ボールナット５の外側には、軸長方向中途部にラック歯５０が形成されており、このラック歯５０は、クロスシャフト６の中途に設けられたセクタ歯車６０に噛合させてある。
【００１７】
ギヤハウジング１の外部において、ボールねじ軸３は後述するように操舵部材に連結されており、クロスシャフト６はリンク機構を介して舵取機構に連結されている。操舵部材の回動操作が行われた場合は、これに伴うボールねじ軸３の回動に応じてボールナット５が軸長方向に移動し、更にこの移動が、ラック歯５０とセクタ歯車６０との噛合によりクロスシャフト６の回動に変換され、この回動がリンク機構を介して舵取機構に伝達されることにより舵取りが行われる。
【００１８】
なお、図１に示したボールねじ式舵取装置は、ギヤハウジング１の内部をシリンダ室とし、このシリンダ室内にて摺動するボールナット５をピストンとして備えたパワーシリンダの発生力により舵取りを補助するパワーステアリング装置を構成している。前記パワーシリンダは、ボールナット５の一端部側の外周に巻装されたシール部材５ａによりシリンダ室を軸長方向に分割し、ボールナット５の両側に液密に封止された一対の圧油室Ｓ１，Ｓ２を形成してなり、操舵部材の回動操作に応じて送給される油圧により両圧油室Ｓ１，Ｓ２間に生じる圧力差によってボールナット５を押圧し、ボールナット５の移動に応じて前述したようになされる舵取りを補助する構成となっている。
【００１９】
圧油室Ｓ１，Ｓ２への送給油圧を制御する油圧制御弁７は、ギヤハウジング１の一側に同軸的に連設された筒状をなすバルブハウジング２の内部に構成されている。図１に示すようにボールねじ軸３は、バルブハウジング２の連設側端部に嵌着されたスラスト軸受２０により支持されており、ボールねじ軸３の端部には、バルブハウジング２側から挿入された中空の入力軸８の一端部が適長嵌入され、これらは、入力軸８の中空部に内挿されたトーションバー７０を介して略同軸に連結されている。油圧制御弁７は、入力軸８の外周に一体的に形成された弁体７ｂと、ボールねじ軸３の端部に連結され、弁体７ｂを囲繞する筒状のバルブボデー７ａとを備えて構成されている。
【００２０】
入力軸８の他端部は、バルブハウジング２の外側に突出しており、図示しない操舵部材に連結されている。操舵部材が回動操作された場合、入力軸８に加わる操舵トルクに応じてトーションバー７０に捩れが生じ、これに伴ってボールねじ軸３及びバルブボデー７ａと、入力軸８及び弁体７ｂとの間に相対角変位が生じる。油圧制御弁７は、この相対角変位を利用して油圧の給排動作をなす公知のものである。
【００２１】
以上の如く構成された本発明に係るボールねじ式舵取装置は、ボールナット５の移動ストロークを規制する規制部材４，４を備えており、この規制部材４，４は、ボールナット５の両端部夫々に固定されている。
【００２２】
図示の規制部材４，４は、内周面に雌ねじが形成された環状のナットである。ボールナット５の端面には、規制部材４，４の内周面の雌ねじに対応する雄ねじが形成された螺合部５１，５１が突設されており、この螺合部５１，５１に規制部材４，４が螺合することによりボールナット５と規制部材４，４とが固定されている。
【００２３】
このようにして規制部材４，４が固定されたボールナット５のギヤハウジング１内での移動ストロークは、一側においては、規制部材４がギヤハウジング１の内側端面１０に当接することにより規制され、他側においては、規制部材４がバルブハウジング２の端面２１に当接することにより規制される。
【００２４】
つまり、ボールナット５の一側への移動可能量は、ボールナット５の一端部に固定された規制部材４と、ギヤハウジング１の内側端面１０との間の離隔距離ｔ１（図１参照）に定められ、他側への移動可能量は、ボールナット５の他端部に固定された規制部材４と、バルブハウジング２の端面２１との間の離隔距離ｔ２（図１参照）に定められる。ボールナット５の移動ストロークは、離隔距離ｔ１及びｔ２を加えた距離に規制される。
【００２５】
従って、ボールナット５の移動ストロークを異なる距離に規制するには、離隔距離ｔ１及びｔ２を変更すればよい。離隔距離ｔ１を変更するためには、ギヤハウジング１の内側端面１０に対向する規制部材４の端面の位置を、内側端面１０に対して近接するように又は離隔するように変更すればよい。また、離隔距離ｔ２を変更するためには、バルブハウジング２の端面２１に対向する規制部材４の端面の位置を、端面２１に対して近接するように又は離隔するように変更すればよい。
【００２６】
規制部材４，４の端面の位置を変更するには、厚さが異なる規制部材４，４をボールナット５に固定すればよい。規制部材４，４は、内周に雌ねじが形成された環状のナットであるから、比較的形状が簡単であり、厚さが異なる規制部材４，４の作製も容易に行える。
【００２７】
また、規制部材４，４の端面の位置を変更するために、規制部材４，４とボールナット５との間にシムを介装させてもよい。異なる厚さのシムを介装させることにより規制部材４，４及びボールナット５を共用しつつ、規制部材４，４の端面の位置を容易に変更できる。また、同じ厚さのシムを複数介装させて規制部材４，４の端面の位置を変更してもよい。
【００２８】
前述したように、本発明に係るボールねじ式舵取装置においては、ボールナット５を変更せずに、離隔距離ｔ１及びｔ２を変更することができるから、ボールナット５を新作せずに、移動ストロークを異なる距離に規制できる。移動ストロークの規制は、長くなるように異ならせる場合、又は短くなるように異ならせる場合の双方に対応できる。
【００２９】
また、ボールナット５の移動ストロークを規制するための規制部材４，４は、ギヤハウジング１の内部に配設されているから、本発明に係るボールねじ式舵取装置のエンジンルームへの配設は容易に行える。
【００３０】
以上の実施の形態１では、図に示した規制部材４，４を同一形状としてあるが、これらは互いに同一形状にする必要はなく、互いに異なる形状にしてもよい。
【００３１】
また、規制部材４，４の材料は、特に限定しないが、強度確保の観点から炭素鋼が好適である。
【００３２】
実施の形態２
本実施の形態２に示すボールねじ式舵取装置は、実施の形態１に示したボールねじ式舵取装置に対してボールナット及び規制部材の構成が一部異なる。
【００３３】
図３は、規制部材が固定されたボールナットの断面図であり、図４は、ボールナット及び規制部材の外観を示す斜視図である。
【００３４】
図において５Ａは円筒状をなすボールナットであり、ボールナット５Ａの外側には、軸長方向中途部にラック歯５０が形成されており、一端部側の外周面にはシール部材５ａが巻装されている。また、ボールナット５Ａの両端面夫々には、略同軸に形成された環状の嵌合凹部５２，５２が夫々設けられている。
【００３５】
この嵌合凹部５２，５２には、規制部材４Ａ，４Ａが夫々取り付けられている。規制部材４Ａ，４Ａは、略同軸に連設された小径部４０Ａ，４０Ａ及び大径部４１Ａ，４１Ａを備える環状の部材である。小径部４０Ａ，４０Ａは、嵌合凹部５２，５２の外側の周面の直径に対して適宜の圧入しめしろを確保した外径寸法を有しており、規制部材４Ａ，４Ａは、大径部４１Ａ，４１Ａの小径部４０Ａ，４０Ａ側の端面がボールナット５Ａの端面に当接するまで小径部４０Ａ，４０Ａを嵌合凹部５２，５２に圧入して固定されている。
【００３６】
このように構成されたボールナット５Ａは、実施の形態１に示したボールねじ式舵取装置と同様に、ギヤハウジング１（図１参照）に内嵌保持され、ボールねじ軸３（図１参照）に螺合される。ボールナット５Ａは、操舵に応じて軸長方向へ移動し、この移動は、一側においては、規制部材４Ａが内側端面１０（図１参照）に当接することにより規制され、他側においては、規制部材４Ａが端面２１（図１参照）に当接することにより規制される。内側端面１０と規制部材４Ａとの離隔距離ｔ１が一側への移動可能量となり、端面２１と規制部材４Ａとの離隔距離ｔ２が他側への移動可能量となって、ボールナット５Ａの移動ストロークは、両者の離隔距離ｔ１及びｔ２を合わせた距離に規制される。
【００３７】
従って、ボールナット５Ａの移動ストロークを異なる距離に規制するには、内側端面１０と規制部材４Ａとの離隔距離ｔ１及び端面２１と規制部材４Ａとの離隔距離ｔ２を変更すればよい。これらの距離を変更するには、内側端面１０又は端面２１に対向する大径部４１Ａ，４１Ａの端面の位置を変更すればよい。この端面の位置を変更するには、大径部４１Ａ，４１Ａの厚さが異なる規制部材４Ａ，４Ａを用意し、この規制部材４Ａ，４Ａを、大径部４１Ａ，４１Ａの小径部４０Ａ，４０Ａ側の端面がボールナット５Ａの端面に当接するまで小径部４０Ａ，４０Ａを嵌合凹部５２，５２に圧入して固定すればよい。
【００３８】
実施の形態２に示したボールねじ式舵取装置は、ボールナット５Ａに規制部材４Ａ，４Ａを圧入することにより固定したから、実施の形態１の螺合により固定する場合に対して、規制部材４Ａ，４Ａ及びボールナット５Ａにねじ加工をする必要がない。
【００３９】
なお、実施の形態２では、規制部材４Ａ，４Ａとボールナット５Ａとを圧入により固定したが、嵌合凹部５２，５２の外側の周面に雌ねじを形成し、規制部材４Ａ，４Ａの小径部４０Ａ，４０Ａをこの雌ねじに対応させた雄ねじとして形成して規制部材４Ａ，４Ａとボールナット５Ａとを螺合により固定することも可能である。
【００４０】
以上、本発明に係るボールねじ式舵取装置の構成は、実施の形態１及び２に示した構成に限らず、適宜の設計変更又は改良を加える等、異なる構成としてもよい。
【００４１】
また、以上の実施の形態においては、パワーステアリング装置として構成されたボールねじ式舵取装置に対しての適用例として説明したが、本発明に係るボールねじ式舵取装置は、運転者が操舵部材に加える操舵トルクのみで舵取りを行うマニュアルステアリング装置として構成されたボールねじ式舵取装置にも適用可能であり、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００４２】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明に係るボールねじ式舵取装置においては、ボールナットの移動ストロークを規制する規制部材は、ボールナットの端部に該端部より軸方向に同軸に延在して着脱可能に固定され、この端部に対向するハウジングの内面に当接してボールナットの移動ストロークを規制すべくなしてあり、さらにボールナットの軸方向の端部と規制部材の軸方向の端部との間にシムを介装してあるから、ボールナットの移動ストロークを異なる距離に規制するには、厚さが異なる規制部材に付け替え、さらに規制部材を共用して規制部材とボールナットとの間にシムを介装させればよい。よって、ボールナットを新作せずに、移動ストロークを長くする場合又は短くする場合の双方に対応できる。また、ボールナットの移動ストロークを異ならせるための規制部材は、ハウジングの内部に配設されるから、本発明に係るボールねじ式舵取装置は、エンジンルーム内に容易に配設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】本発明に係るボールねじ式舵取装置の要部を示す断面図である。
【図２】ボールナット及び規制部材の外観を示す斜視図である。
【図３】規制部材が固定されたボールナットの断面図である。
【図４】ボールナット及び規制部材の外観を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ギヤハウジング（ハウジング）
２バルブハウジング（ハウジング）
３ボールねじ軸
４，４Ａ規制部材
５，５Ａボールナット
１０内側端面（ハウジングの内面）
２１端面（ハウジングの内面）

Claims

操舵部材に連結されたボールねじ軸に螺合したボールナットと、該ボールナットを軸長方向への移動自在に保持するハウジングと、前記ボールナットの移動ストロークを規制する規制部材とを備え、前記操舵部材の操作に応じた前記ボールナットの軸長方向への移動を舵取機構の動作に変換することにより舵取りを行うボールねじ式舵取装置において、
前記規制部材は、前記ボールナットの軸方向の端部に該端部より軸方向に同軸に延在して着脱可能に固定されており、該端部に対向する前記ハウジングの内面に当接して前記ボールナットの移動ストロークを規制すべくなしてあり、前記ボールナットの軸方向の端部と前記規制部材の軸方向の端部との間にシムを介装してあることを特徴とするボールねじ式舵取装置。
前記ボールナットの軸方向の端部に、外周に雄ねじを有する螺合部が軸方向に突設され、前記規制部材は、前記螺合部と螺合可能な雌ねじを内周に有することを特徴とする請求項１に記載のボールねじ式舵取装置。
前記ボールナットの軸方向の端部に、軸方向に沿った嵌合凹部が設けられ、前記規制部材は、前記嵌合凹部の内周面に圧入して固定される突部を有することを特徴とする請求項１に記載のボールねじ式舵取装置。