JP5045329B2 - Ball screw device and electric power steering device - Google Patents

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Description

本発明は、ボールねじ装置およびそのボールねじ装置を備えた電動パワーステアリング装置に関するものである。   The present invention relates to a ball screw device and an electric power steering device including the ball screw device.

一般に、電動パワーステアリング装置は、ステアリングシャフトの回転によって軸方向移動されるラック軸と、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに基づいてモータシャフトを回転駆動する電動モータと、モータシャフトの回転運動をラック軸の軸方向運動に変換するボールねじ装置とを備えている。   In general, an electric power steering apparatus includes a rack shaft that is moved in the axial direction by the rotation of a steering shaft, an electric motor that rotates the motor shaft based on a steering torque generated on the steering shaft, and a rotational movement of the motor shaft that is a rack shaft. And a ball screw device for converting the movement into the axial motion.

ところで、ラック軸と同軸的に電動モータを配設したラック同軸型電動パワーステアリング装置においては、例えば、特許文献1に記載されているように、ラック軸にボールねじ軸を一体に設け、このボールねじ軸に転動ボールを介して螺合するボールナットを、締付けナットによってモータシャフトの一端に一体的に固定するようになっている。   By the way, in a rack coaxial electric power steering apparatus in which an electric motor is arranged coaxially with a rack shaft, for example, as described in Patent Document 1, a ball screw shaft is integrally provided on the rack shaft, and this ball A ball nut that is screwed onto the screw shaft via a rolling ball is integrally fixed to one end of the motor shaft by a tightening nut.

この種の電動パワーステアリング装置においては、製造上におけるラック軸のひずみ、あるいは、外部から大きな負荷が作用することによるラック軸のたわみにより、ボールねじ装置部分にかしぐような荷重が作用し、このために、操舵時に一時的にトルクが大きくなる、いわゆるひっかかり現象が生ずる。このために、ラック軸をボールねじ装置部分で傾斜できるようにすることが有効となる。   In this type of electric power steering device, the rack screw strain due to manufacturing or the deflection of the rack shaft due to a large load from the outside exerts a heavy load on the ball screw device part. In addition, a so-called catching phenomenon occurs in which the torque temporarily increases during steering. For this reason, it is effective to make the rack shaft tiltable at the ball screw device portion.

従来、ラック軸がボールねじ装置部分で傾斜することを許容するものとして、例えば、特許文献2に記載されているように、ボールねじ軸に螺合するボールナットをラックハウジングに球面軸受によってラック軸の軸心に対して揺動可能に支持したものが知られている。
特開2006−131038号公報 実公平5−14939号公報
Conventionally, the rack shaft is allowed to be inclined at the ball screw device portion. For example, as described in Patent Document 2, a ball nut screwed to the ball screw shaft is mounted on the rack housing by a spherical bearing. What is supported so as to be swingable with respect to the axis of the shaft is known.
JP 2006-131038 A Japanese Utility Model Publication No. 5-14939

上記した特許文献2に記載されているものによれば、ラック軸の一端側のピニオンギヤとラック部との噛合い部において発生するラック軸の半径方向の変位に伴って付与されるせん断方向の荷重が作用しても、ボールナットを球面軸受によりラックハウジングに対して揺動可能に支承しているので、ボールねじ装置のボールの巻き始め部分や巻き終り部分に、せん断方向の荷重が集中することがなくなり、その結果、ボールの転動をなめらかにできる利点がある。   According to what is described in Patent Document 2 described above, a load in the shearing direction that is applied in accordance with the radial displacement of the rack shaft that occurs at the meshing portion between the pinion gear on one end side of the rack shaft and the rack portion. The ball nut is supported by the spherical bearing so that it can swing with respect to the rack housing even if the ball acts, so that the load in the shear direction is concentrated on the ball winding start and end of the ball screw device. As a result, there is an advantage that the ball can smoothly roll.

しかしながら、特許文献2に記載のものにおいては、ボールねじ装置のボールナットが、環状部材(46、47)に摺接可能に係合する球面軸受(48、49)によって揺動可能に支持されているので、球面軸受の摺動摩擦抵抗が大きく、ボールナットをスムーズに揺動させることが難しい問題がある。   However, in the device described in Patent Document 2, the ball nut of the ball screw device is supported by the spherical bearings (48, 49) that are slidably engaged with the annular members (46, 47) so as to be swingable. Therefore, there is a problem that it is difficult to smoothly swing the ball nut because the sliding frictional resistance of the spherical bearing is large.

本発明は、上記した従来の問題点を解消するためになされたもので、小さな摺動抵抗でボールナットの揺動運動を許容できるようにしたボールねじ装置および電動パワーステアリング装置を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in order to solve the above-described conventional problems, and provides a ball screw device and an electric power steering device that allow a ball nut to swing with a small sliding resistance. It is the purpose.

上記の課題を解決するため、請求項1に係るボールねじ装置の発明の特徴は、 外周面にボール転動溝を螺旋状に形成したボールねじ軸と、内周面にボール転動溝を螺旋状に形成したボールナットとを備え、前記ボールねじ軸に前記ボールナットを循環ボールを介して螺合し、前記ボールナットを回転筒部材内に軸方向移動を規制して装着したボールねじ装置において、前記ボールナットの軸方向両端部に凸球面を設け、前記ボールナットの軸方向両端側に、前記凸球面と係合して前記ボールナットを揺動可能に支持する係合部材を前記回転筒部材内に配設し、該係合部材は、合成樹脂にて構成され、前記係合部材は、前記凸球面を支持し前記ボールナットの揺動方向に弾性変形可能な複数の係合突起を有しており、該係合突起の先端部が、前記ボールナットの軸心を中心とする仮想球面上に整列されていることである。 In order to solve the above problems, the ball screw device according to claim 1 is characterized in that a ball screw shaft in which a ball rolling groove is formed in a spiral shape on the outer peripheral surface, and a ball rolling groove is spiraled on the inner peripheral surface. A ball screw device comprising: a ball nut formed in a shape; wherein the ball nut is screwed onto the ball screw shaft via a circulating ball; and the ball nut is mounted in a rotating cylinder member with restricted axial movement. A convex spherical surface is provided at both axial end portions of the ball nut, and an engaging member that engages with the convex spherical surface and pivotally supports the ball nut at both axial end sides of the ball nut. The engaging member is made of synthetic resin, and the engaging member includes a plurality of engaging protrusions that support the convex spherical surface and are elastically deformable in the swinging direction of the ball nut. And the front end of the engaging protrusion is It is aligned on a virtual spherical surface centered on the axis of the ball nut .

請求項2に係るボールねじ装置の発明の特徴は、請求項1において、前記ボールナットの軸方向中央部に前記回転筒部材の内径と略同径の大径部を形成し、該大径部を前記回転筒部材の内周に嵌合させたことである。 Features of the invention of the ball screw device according to claim 2, formed Oite to claim 1, the large diameter portion of the inner diameter substantially the same diameter of the rotary cylinder member in the axial center portion of the ball nut, the large The diameter portion is fitted to the inner periphery of the rotating cylinder member.

請求項3に係る電動パワーステアリング装置の発明の特徴は、ギヤハウジングと、該ギヤハウジングに軸方向に移動可能に貫挿されラックピニオン機構を介して入力軸に連結されるラック軸と、該ラック軸と同軸的に前記ギヤハウジング内に配置された電動モータと、該電動モータによって回転されるモータシャフトと、該モータシャフトの回転を前記ラック軸の軸方向運動に変換するボールねじ装置とを備えた電動パワーステアリング装置において、前記ボールねじ装置は、外周面にボール転動溝を螺旋状に形成したボールねじ軸と、内周面にボール転動溝を螺旋状に形成し前記ボールねじ軸に循環ボールを介して螺合し前記回転筒部材内に軸方向移動を規制して装着されたボールナットとによって構成され、前記ボールナットの軸方向両端部に凸球面を設け、前記ボールナットの軸方向両端側に、前記ボールナットの揺動を許容して前記凸球面と係合する係合部材を前記モータシャフト内に配設し、該係合部材は、合成樹脂にて構成され、前記係合部材は、前記凸球面を支持し前記ボールナットの揺動方向に弾性変形可能な複数の係合突起を有しており、該係合突起の先端部が、前記ボールナットの軸心を中心とする仮想球面上に整列されていることである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a gear housing, a rack shaft that is inserted through the gear housing so as to be movable in the axial direction and is connected to an input shaft via a rack and pinion mechanism, and the rack. An electric motor disposed coaxially with the shaft in the gear housing, a motor shaft rotated by the electric motor, and a ball screw device for converting the rotation of the motor shaft into the axial movement of the rack shaft In the electric power steering apparatus, the ball screw device includes a ball screw shaft in which a ball rolling groove is formed in a spiral shape on an outer peripheral surface, and a ball rolling groove formed in a spiral shape on an inner peripheral surface. A ball nut screwed through a circulation ball and mounted in the rotating cylinder member with restricted axial movement, A convex spherical surface is provided on the part, and an engaging member that engages with the convex spherical surface while allowing the ball nut to swing is disposed on both ends of the ball nut in the axial direction, The member is made of synthetic resin, and the engagement member has a plurality of engagement protrusions that support the convex spherical surface and can be elastically deformed in the swinging direction of the ball nut . The tip is aligned on a virtual spherical surface centered on the axis of the ball nut .

請求項1に係るボールねじ装置の発明によれば、軸方向両端部に凸球面を設けたボールナットの軸方向両端側に、凸球面と係合してボールナットを揺動可能に支持する係合部材を回転筒部材内に配設し、合成樹脂にて構成された係合部材は、凸球面を支持しボールナットの揺動方向に弾性変形可能な複数の係合突起を有し、これら係合突起の先端部が、ボールナットの軸心を中心とする仮想球面上に整列されているので、ボールナットの揺動運動を、係合部材と凸球面とをほとんど相対滑りさせることなく、係合突起の弾性変形によって行うことができる。これにより、ボールナットの揺動運動時の摺動摩擦抵抗をきわめて小さくすることができ、ラック軸のひずみやたわみに応じてボールナットをスムーズに揺動させることができる。 According to the invention of the ball screw device according to claim 1, the engagement of the ball nut, which is provided with convex spherical surfaces at both axial end portions thereof, is engaged with the convex spherical surface so as to swingably support the ball nut. disposed a slip member to the rotating cylinder member, the engagement member is constituted by synthetic resin has an elastically deformable plurality of engaging projections of the convex spherical in swinging direction of the support and the ball nut, these Since the tip of the engaging protrusion is aligned on a virtual spherical surface centered on the axis of the ball nut, the swinging motion of the ball nut is almost free from sliding relative to the engaging member and the convex spherical surface. This can be done by elastic deformation of the engaging protrusion. As a result, the sliding frictional resistance during the swinging motion of the ball nut can be made extremely small, and the ball nut can be swung smoothly according to the strain and deflection of the rack shaft.

しかも、係合部材は、合成樹脂にて構成されているので、弾性変形可能な係合突起を容易に形成することができる。 In addition , since the engaging member is made of synthetic resin, it is possible to easily form an elastically deformable engaging protrusion.

請求項2に係るボールねじ装置の発明によれば、ボールナットの軸方向中央部に回転筒部材の内径と略同径の大径部を形成し、大径部を回転筒部材の内周に嵌合させたので、ボールナットの揺動運動を許容しつつ、モータシャフトに対するボールナットの半径方向移動を制限することができる。 According to the invention of the ball screw device according to claim 2 , the large-diameter portion having the same diameter as the inner diameter of the rotating cylinder member is formed at the axial central portion of the ball nut, and the large-diameter portion is formed on the inner periphery of the rotating cylinder member. Since they are fitted, the radial movement of the ball nut relative to the motor shaft can be limited while allowing the ball nut to swing.

請求項3に係る電動パワーステアリング装置の発明によれば、外周面にボール転動溝を螺旋状に形成したボールねじ軸と、内周面にボール転動溝を螺旋状に形成しボールねじ軸に循環ボールを介して螺合しモータシャフト内に軸方向移動を規制して装着されたボールナットとによって構成されたボールねじ装置を備え、ボールナットの軸方向両端部に凸球面を設け、ボールナットの軸方向両端側に、ボールナットの揺動を許容して凸球面と係合する係合部材をモータシャフト内に配設し、合成樹脂にて構成された係合部材は、凸球面を支持しボールナットの揺動方向に弾性変形可能な複数の係合突起にて構成され、これら係合突起の先端部が、ボールナットの軸心を中心とする仮想球面上に整列されているので、ラック軸のひずみやたわみに応じてボールナットをスムーズに揺動させることができるボールねじ装置を備えた電動パワーステアリング装置を具現化することができる。 According to the invention of the electric power steering apparatus according to claim 3 , a ball screw shaft in which a ball rolling groove is formed in a spiral on the outer peripheral surface, and a ball screw shaft in which a ball rolling groove is formed in a spiral on the inner peripheral surface. And a ball screw device constituted by a ball nut that is screwed through a circulating ball and mounted in a motor shaft so as to restrict axial movement, and is provided with convex spherical surfaces at both axial ends of the ball nut. Engaging members that engage the convex spherical surface while allowing the ball nut to swing are disposed in the motor shaft at both axial ends of the nut, and the engaging member made of synthetic resin has a convex spherical surface. It is composed of a plurality of engaging projections that are supported and elastically deformable in the swinging direction of the ball nut, and the tips of these engaging projections are aligned on a virtual spherical surface centered on the axis of the ball nut . For rack shaft distortion and deflection Flip the electric power steering apparatus having a ball screw device capable of swinging the ball nut smoothly can be implemented.

以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、本実施の形態のボールねじ装置を備えた電動パワーステアリング装置10の全体を示すもので、当該電動パワーステアリング装置10は、車両の左右方向に延在して配設されたハウジング11を備え、ハウジング11には、図略のステアリングホイールによって回転されるピニオン軸12と、ピニオン軸12に噛合うラック歯13aを形成したラック軸13と、ラック軸13と同軸的に配設した電動モータ14と、電動モータ14の回転運動をラック軸13の軸方向運動に変換するボールねじ装置15等が設けられている。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an entire electric power steering apparatus 10 provided with a ball screw device according to the present embodiment. The electric power steering apparatus 10 extends in the left-right direction of a vehicle and is disposed in a housing 11. The housing 11 includes a pinion shaft 12 that is rotated by a steering wheel (not shown), a rack shaft 13 that has rack teeth 13 a that mesh with the pinion shaft 12, and an electric motor that is disposed coaxially with the rack shaft 13. A motor 14 and a ball screw device 15 that converts the rotational motion of the electric motor 14 into the axial motion of the rack shaft 13 are provided.

ハウジング11は、円筒状のモータハウジング16と、モータハウジング16の両端に同軸上に嵌合された中空状のラックハウジング17、18からなり、ラックハウジング17、18に形成された取付部17a、18aを介して図略の車体ボディに支持されるようになっている。   The housing 11 includes a cylindrical motor housing 16 and hollow rack housings 17 and 18 that are coaxially fitted to both ends of the motor housing 16, and mounting portions 17 a and 18 a formed on the rack housings 17 and 18. It is designed to be supported by a vehicle body not shown.

ハウジング11には、ラック軸13が軸方向に摺動可能に貫挿され、ラック軸13の両端は、タイロッドを介して左右の操向車輪に連結され、ラック軸13の軸動によって操向車輪が左右方向に操向されるようになっている。   A rack shaft 13 is inserted into the housing 11 so as to be slidable in the axial direction, and both ends of the rack shaft 13 are connected to left and right steering wheels via tie rods. Is steered in the left-right direction.

ラック軸13の一端にはボールねじ装置15を構成するボールねじ軸20が設けられている。ボールねじ装置15は、図2に示すように、外周面にボール転動溝20aを螺旋状に形成したボールねじ軸20と、内周面にボール転動溝21aを螺旋状に形成したボールナット21と、ボールねじ軸20のボール転動溝20aとボールナット21のボール転動溝21aとの間で形成されるボール軌道内を転動する複数の転動ボール24と、隣接する2つのボール転動溝20a、21a間で転動ボール24をリターンする複数のデフレクタ25とによって構成されている。ボールナット21は後述するように、電動モータ14のロータを構成するモータシャフト41内に軸方向移動および回動を規制されて揺動可能に装着されるようになっている。これにより、モータシャフト41によるボールナット21の正逆回転によって、ボールねじ軸20とともにラック軸13が軸方向に往復動されるようになる。なお、モータシャフト41は、請求項における回転筒部材を構成している。   A ball screw shaft 20 constituting a ball screw device 15 is provided at one end of the rack shaft 13. As shown in FIG. 2, the ball screw device 15 includes a ball screw shaft 20 in which a ball rolling groove 20a is spirally formed on the outer peripheral surface, and a ball nut in which a ball rolling groove 21a is spirally formed on the inner peripheral surface. 21, a plurality of rolling balls 24 that roll in a ball raceway formed between a ball rolling groove 20 a of the ball screw shaft 20 and a ball rolling groove 21 a of the ball nut 21, and two adjacent balls It comprises a plurality of deflectors 25 that return the rolling balls 24 between the rolling grooves 20a and 21a. As will be described later, the ball nut 21 is swingably mounted in a motor shaft 41 that constitutes a rotor of the electric motor 14 with its axial movement and rotation being restricted. Thus, the rack shaft 13 is reciprocated in the axial direction together with the ball screw shaft 20 by forward and reverse rotation of the ball nut 21 by the motor shaft 41. The motor shaft 41 constitutes a rotating cylinder member in claims.

次に、モータシャフト41内でボールナット21の揺動運動を許容する構成について、図3ないし図5に基づいて説明する。   Next, a configuration that allows the swinging motion of the ball nut 21 within the motor shaft 41 will be described with reference to FIGS.

図3および図5に示すように、モータシャフト41の一端には、ナット収容部41aが形成され、このナット収容部41a内に底部側より、第1の係合ワッシャ31、第1の球面ワッシャ32、ボールナット21、第2の球面ワッシャ33、第1の係合ワッシャ34が、モータシャフト41と同一の軸線上に順次挿入され、モータシャフト41の開口端に形成されたねじ穴にねじ係合する締付けナット26により、軸方向移動が規制されるようになっている。   As shown in FIGS. 3 and 5, a nut housing portion 41a is formed at one end of the motor shaft 41, and the first engagement washer 31 and the first spherical washer are formed in the nut housing portion 41a from the bottom side. 32, ball nut 21, second spherical washer 33, and first engagement washer 34 are sequentially inserted on the same axis as the motor shaft 41, and are screwed into a screw hole formed at the open end of the motor shaft 41. The axial movement is regulated by the mating tightening nut 26.

ボールナット21の外周にはキー溝21aが形成され、このキー溝21aにモータシャフト41に螺着されたキー部材35が係合し、これによって、ボールナット21はモータシャフト41に対して回り止めされている。ボールナット21の外周の軸方向中央部には、モータシャフト41の内径とほぼ同径の大径部21bが形成され、この大径部21bの両側は、ボールナット21の外周とモータシャフト41の内周との間にボールナット21の揺動を許容するための隙間が形成されている。これによって、ボールナット21はモータシャフト41内に中央部を嵌合され、かつ半径方向移動を規制されて揺動可能に支持される。   A key groove 21 a is formed on the outer periphery of the ball nut 21, and a key member 35 screwed to the motor shaft 41 is engaged with the key groove 21 a, whereby the ball nut 21 is prevented from rotating with respect to the motor shaft 41. Has been. A large-diameter portion 21b having substantially the same diameter as the inner diameter of the motor shaft 41 is formed at the axially central portion of the outer periphery of the ball nut 21, and both sides of the large-diameter portion 21b are connected to the outer periphery of the ball nut 21 and the motor shaft 41. A gap for allowing the ball nut 21 to swing is formed between the inner periphery and the inner periphery. As a result, the ball nut 21 is fitted in the motor shaft 41 at the center, and supported in a swingable manner with its radial movement restricted.

ボールナット21の軸方向両端部に配設された第1および第2の球面ワッシャ32、33の各外側には、ボールナット21の軸心Oを中心とする凸状の球面32a、33aがそれぞれ形成され、第1および第2の球面ワッシャ32、33の各内側は、ボールナット21の両端面に一体的に接合されている。   Convex spherical surfaces 32 a and 33 a centering on the axis O of the ball nut 21 are respectively provided on the outer sides of the first and second spherical washers 32 and 33 disposed at both axial ends of the ball nut 21. The formed inner surfaces of the first and second spherical washers 32 and 33 are integrally joined to both end faces of the ball nut 21.

第1および第2の球面ワッシャ32、33のそれぞれ外側に配設された第1および第2の係合ワッシャ31、34は、第1および第2の球面ワッシャ32、33を軸心Oを中心として揺動可能に支持する弾性変形可能な針状の多数の係合突起31a、34aを有している。多数の係合突起31a、34aは、係合ワッシャ31、34の円周方向および半径方向に間隔を有して配列され、これら係合突起31a、34aの先端部は、第1および第2の球面ワッシャ32、33の各球面(凸球面)32a、33aに係合できるように、軸心Oを中心とする仮想球面上に整列されている。第1および第2の係合ワッシャ31、34は、例えば、合成樹脂によって構成され、針状の多数の係合突起31a、34aを型成形によって容易に成形できるようになっている。   The first and second engaging washers 31, 34 disposed on the outer sides of the first and second spherical washers 32, 33, respectively, center the first and second spherical washers 32, 33 about the axis O. As a plurality of elastically deformable needle-shaped engaging projections 31a and 34a that are supported so as to be swingable. A large number of engagement protrusions 31a, 34a are arranged with intervals in the circumferential direction and the radial direction of the engagement washers 31, 34, and the distal end portions of these engagement protrusions 31a, 34a are first and second The spherical washers 32 and 33 are aligned on a virtual spherical surface centered on the axis O so that they can be engaged with the spherical surfaces (convex spherical surfaces) 32a and 33a. The first and second engagement washers 31, 34 are made of, for example, synthetic resin, and can easily form a large number of needle-like engagement protrusions 31a, 34a by molding.

針状の係合突起31a、34aは、図4に詳細図示するように、それらの軸線が第1および第2の球面ワッシャ32、33の各球面32a、33aに直交するように配列され、これによって、係合突起31a、34aは、ボールナット21の軸方向に対しては大きな剛性を有し、第1および第2の球面ワッシャ32、33の揺動方向(図4の矢印方向)に対しては、容易に弾性変形できるように構成されている。   As shown in detail in FIG. 4, the needle-like engaging protrusions 31a and 34a are arranged so that their axes are orthogonal to the spherical surfaces 32a and 33a of the first and second spherical washers 32 and 33. Thus, the engagement protrusions 31a and 34a have a large rigidity with respect to the axial direction of the ball nut 21, and with respect to the swinging direction of the first and second spherical washers 32 and 33 (the arrow direction in FIG. 4). Thus, it is configured to be easily elastically deformed.

上記したボールねじ軸20、ボールナット21、転動ボール24、第1および第2の係合ワッシャ31、34、ならびに第1および第2の球面ワッシャ32、33等によって、ボールナット21の揺動運動を許容できるボールねじ装置15を構成している。   The ball nut 21 is swung by the ball screw shaft 20, the ball nut 21, the rolling ball 24, the first and second engaging washers 31, 34, the first and second spherical washers 32, 33, and the like. A ball screw device 15 that can allow movement is configured.

上記した構成のボールねじ装置15によれば、ボールナット21の揺動運動を、係合ワッシャ31、34と球面ワッシャ32、33とをほとんど相対滑りさせることなく、針状の係合突起31a、34aの弾性変形によって行うことができるので、ボールナット21の揺動運動時の摺動摩擦抵抗をきわめて小さくすることができ、ラック軸13のひずみやたわみに応じてボールナット21をスムーズに揺動させることができるようになる。   According to the ball screw device 15 configured as described above, the swinging motion of the ball nut 21 causes the needle-like engagement protrusions 31a, 31 and 34 and the spherical washers 32 and 33 to slide relatively little with respect to each other. Since this can be performed by elastic deformation of 34a, the sliding frictional resistance during the swinging motion of the ball nut 21 can be made extremely small, and the ball nut 21 can be smoothly swung according to the strain and deflection of the rack shaft 13. Will be able to.

電動モータ14は、ボールねじ装置15を介してボールねじ軸20(ラック軸13)に軸方向のアシスト力を付与するもので、中空状のロータからなるモータシャフト41とステータ42とから構成されている。モータシャフト41はハウジング11(モータハウジング16およびラックハウジング17)に軸受43,44を介して回転可能に軸承され、このモータシャフト41の中空穴内にボールねじ軸20が同軸的に貫挿されている。モータシャフト41の外周には平板状の永久磁石45が複数接着され、この永久磁石45に対向するようにステータ42がモータハウジング16の内周に装着されている。ステータ42は複数のコイル46を備え、コイル46への通電によって発生する磁束を永久磁石45に作用させることにより、モータシャフト41が回転されるようになっている。   The electric motor 14 applies an assist force in the axial direction to the ball screw shaft 20 (rack shaft 13) via the ball screw device 15, and includes a motor shaft 41 formed of a hollow rotor and a stator 42. Yes. The motor shaft 41 is rotatably supported by the housing 11 (motor housing 16 and rack housing 17) via bearings 43 and 44, and the ball screw shaft 20 is coaxially inserted into the hollow hole of the motor shaft 41. . A plurality of flat permanent magnets 45 are bonded to the outer periphery of the motor shaft 41, and a stator 42 is mounted on the inner periphery of the motor housing 16 so as to face the permanent magnet 45. The stator 42 includes a plurality of coils 46, and the motor shaft 41 is rotated by causing the magnetic flux generated by energizing the coils 46 to act on the permanent magnet 45.

次に、上記のように構成された電動パワーステアリング装置10の動作について説明する。図略のステアリングホイールを操舵すると、操舵トルクが図略の入力軸に伝達され、ピニオン軸12とラック歯13aとによるラックピニオン機構を介してラック軸13が軸方向に移動される。   Next, the operation of the electric power steering apparatus 10 configured as described above will be described. When a steering wheel (not shown) is steered, steering torque is transmitted to an input shaft (not shown), and the rack shaft 13 is moved in the axial direction via a rack and pinion mechanism including the pinion shaft 12 and the rack teeth 13a.

入力軸に与えられた操舵トルクは図略のトルクセンサにより検出され、また、電動モータ14のモータシャフト41の回転位置等が図略の回転角検出センサによって検出される。これら操舵トルクおよびモータシャフト41の回転位置等に基づいて電動モータ14が制御され、アシスト力が発生される。電動モータ14によるアシスト力は、ボールねじ装置15によってラック軸13の軸方向移動に変換され、運転者によるステアリングホイールの操舵力が軽減される。   The steering torque applied to the input shaft is detected by a torque sensor (not shown), and the rotational position of the motor shaft 41 of the electric motor 14 is detected by a rotation angle detection sensor (not shown). The electric motor 14 is controlled based on the steering torque and the rotational position of the motor shaft 41, and an assist force is generated. The assist force generated by the electric motor 14 is converted into the axial movement of the rack shaft 13 by the ball screw device 15, and the steering force of the steering wheel by the driver is reduced.

ところで、本実施の形態においては、ボールねじ装置15が図3に示すように構成されているので、ボールねじ装置15によって、ボールナット21の揺動運動を、係合ワッシャ31、34と球面ワッシャ32、33とをほとんど相対滑りさせることなく、針状の係合突起31a、34aの弾性変形によって行うことができる。すなわち、ボールナット21および球面ワッシャ32、33の揺動に伴って、係合ワッシャ31、34の針状の係合突起31a、34aが図6に示すように弾性変形する。   By the way, in the present embodiment, the ball screw device 15 is configured as shown in FIG. 3, so that the ball screw device 15 causes the ball nut 21 to oscillate with the engagement washers 31 and 34 and the spherical washer. 32 and 33 can be performed by elastic deformation of the needle-like engaging projections 31a and 34a without causing relative sliding. That is, as the ball nut 21 and the spherical washers 32, 33 swing, the needle-like engagement protrusions 31a, 34a of the engagement washers 31, 34 are elastically deformed as shown in FIG.

これにより、ボールナット21の揺動運動時の摺動摩擦抵抗をきわめて小さくすることができ、ラック軸13のひずみやたわみに応じてボールナット21をスムーズに揺動させることができるようになる。   Thereby, the sliding frictional resistance during the swinging motion of the ball nut 21 can be made extremely small, and the ball nut 21 can be smoothly swung according to the strain and deflection of the rack shaft 13.

しかも、ボールナット21の軸方向中央部にモータシャフト41の内径と略同径の大径部21bを形成し、この大径部21bをモータシャフト41の内周に嵌合させたことにより、ボールナット21の揺動運動を許容しつつ、モータシャフト41に対するボールナット21の半径方向移動を制限することができる。   Moreover, the ball nut 21 is formed with a large-diameter portion 21b that is substantially the same diameter as the inner diameter of the motor shaft 41 at the axially central portion, and the large-diameter portion 21b is fitted to the inner periphery of the motor shaft 41, thereby The radial movement of the ball nut 21 relative to the motor shaft 41 can be limited while allowing the nut 21 to swing.

従って、このような構成のボールねじ装置15を用いた電動パワーステアリング装置10を搭載した車両においては、ラック軸13のひずみやたわみに応じてボールナット21をスムーズに揺動させることができ、操舵時に一時的にトルクが大きくなる、いわゆるひっかかり現象を的確に防止することができ、操舵フィーリングを向上できるようになる。   Therefore, in a vehicle equipped with the electric power steering device 10 using the ball screw device 15 having such a configuration, the ball nut 21 can be smoothly swung according to the strain and deflection of the rack shaft 13, and the steering can be performed. A so-called catching phenomenon in which the torque temporarily increases sometimes can be accurately prevented, and the steering feeling can be improved.

なお、上記した実施の形態においては、ボールナット21外周の軸方向中央部に形成した大径部21bを、ボールナット21の揺動を許容しつつ、ボールナット21の半径方向移動を制限できるようにモータシャフト41の内周に嵌合させる例について述べたが、ボールナット21の外周とモータシャフト41の内周との間にボールナット21の軸方向の全長に亘って隙間が形成されるように、ボールナット21の外径をモータシャフト41の内径より単に小径にするだけでもよい。   In the above-described embodiment, the large-diameter portion 21b formed at the axially central portion of the outer periphery of the ball nut 21 can restrict the movement of the ball nut 21 while allowing the ball nut 21 to swing. In the above, an example of fitting to the inner periphery of the motor shaft 41 has been described. However, a gap is formed between the outer periphery of the ball nut 21 and the inner periphery of the motor shaft 41 over the entire length of the ball nut 21 in the axial direction. In addition, the outer diameter of the ball nut 21 may be simply made smaller than the inner diameter of the motor shaft 41.

上記した実施の形態においては、係合ワッシャ31、34の係合突起31a、34aを針状とした例について述べたが、係合突起31a、34aの形状は、球面ワッシャ32、33の揺動方向に弾性変形できる形状であれば、歯状あるいは矩形状等であってもよい。


In the above-described embodiment, the example in which the engagement protrusions 31a and 34a of the engagement washers 31 and 34 are needle-shaped has been described, but the shape of the engagement protrusions 31a and 34a is the swing of the spherical washers 32 and 33. As long as the shape can be elastically deformed in the direction, it may be a tooth shape or a rectangular shape.


また、上記した実施の形態においては、球面ワッシャ32、33を、ボールナット21の両端部と係合ワッシャ31、34との各間に配設した例について述べたが、球面ワッシャ32、33とボールナット21とを一体化した、すなわち、ボールナット21の両端部に凸球面を形成したものであってもよい。   In the above-described embodiment, the spherical washers 32 and 33 are arranged between the both end portions of the ball nut 21 and the engaging washers 31 and 34. However, the spherical washers 32 and 33 and The ball nut 21 may be integrated, that is, a convex spherical surface may be formed at both ends of the ball nut 21.

斯様に、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の形態を採り得ることは勿論である。   As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various forms can be adopted without departing from the gist of the present invention described in the claims.

本発明の実施の形態を示すボールねじ装置を備えた電動パワーステアリング装置の全体図である。1 is an overall view of an electric power steering device including a ball screw device showing an embodiment of the present invention. 図1の2−2線に沿って切断したボールねじ装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the ball screw apparatus cut | disconnected along 2-2 line | wire of FIG. モータシャフトへのボールねじ装置の組付け状態を示す図である。It is a figure which shows the assembly | attachment state of the ball screw apparatus to a motor shaft. 図3の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of FIG. ボールねじ装置の分解状態を示す図である。It is a figure which shows the decomposition | disassembly state of a ball screw apparatus. 図4の作動状態を示す図である。It is a figure which shows the operation state of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10…電動式パワーステアリング装置、13…ラック軸、14…電動モータ、15…ボールねじ装置、20…ボールねじ軸、20a…ボール転動溝、21…ボールナット、21a…ボール転動溝、21b…大径部、24…転動ボール、26…締付けナット、31、34…係合部材(係合ワッシャ)、31a、34a…係合突起、32、33…球面ワッシャ、32a、33a…凸球面、41…モータシャフト(回転筒部材)。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Electric power steering device, 13 ... Rack shaft, 14 ... Electric motor, 15 ... Ball screw device, 20 ... Ball screw shaft, 20a ... Ball rolling groove, 21 ... Ball nut, 21a ... Ball rolling groove, 21b ... large diameter part, 24 ... rolling ball, 26 ... clamping nut, 31, 34 ... engaging member (engaging washer), 31a, 34a ... engaging protrusion, 32, 33 ... spherical washer, 32a, 33a ... convex spherical surface 41 ... Motor shaft (rotating cylinder member).

Claims (3)

外周面にボール転動溝を螺旋状に形成したボールねじ軸と、内周面にボール転動溝を螺旋状に形成したボールナットとを備え、前記ボールねじ軸に前記ボールナットを循環ボールを介して螺合し、前記ボールナットを回転筒部材内に軸方向移動を規制して装着したボールねじ装置において、
前記ボールナットの軸方向両端部に凸球面を設け、前記ボールナットの軸方向両端側に、前記凸球面と係合して前記ボールナットを揺動可能に支持する係合部材を前記回転筒部材内に配設し、該係合部材は、合成樹脂にて構成され、前記係合部材は、前記凸球面を支持し前記ボールナットの揺動方向に弾性変形可能な複数の係合突起を有しており、該係合突起の先端部が、前記ボールナットの軸心を中心とする仮想球面上に整列されていることを特徴とするボールねじ装置。
A ball screw shaft in which a ball rolling groove is spirally formed on the outer peripheral surface; and a ball nut in which a ball rolling groove is spirally formed on the inner peripheral surface. In a ball screw device in which the ball nut is screwed through and the axial movement of the ball nut is restricted in the rotating cylinder member,
Convex spherical surfaces are provided at both axial end portions of the ball nut, and engaging members for engaging the convex spherical surface and swingably supporting the ball nut are provided at both axial end ends of the ball nut. The engaging member is made of synthetic resin, and the engaging member has a plurality of engaging protrusions that support the convex spherical surface and can be elastically deformed in the swinging direction of the ball nut. And a tip end portion of the engaging protrusion is aligned on a virtual spherical surface centered on the axis of the ball nut .
請求項1において、前記ボールナットの軸方向中央部に前記回転筒部材の内径と略同径の大径部を形成し、該大径部を前記回転筒部材の内周に嵌合させたことを特徴とするボールねじ装置。 Oite to claim 1, wherein forming the large diameter portion of the inner diameter substantially the same diameter of the rotary cylinder member in the axial center portion of the ball nut, is fitted to the large diameter portion on the inner periphery of said rotary cylinder member A ball screw device characterized by that. ギヤハウジングと、該ギヤハウジングに軸方向に移動可能に貫挿されラックピニオン機構を介して入力軸に連結されるラック軸と、該ラック軸と同軸的に前記ギヤハウジング内に配置された電動モータと、該電動モータによって回転されるモータシャフトと、該モータシャフトの回転を前記ラック軸の軸方向運動に変換するボールねじ装置とを備えた電動パワーステアリング装置において、
前記ボールねじ装置は、外周面にボール転動溝を螺旋状に形成したボールねじ軸と、内周面にボール転動溝を螺旋状に形成し前記ボールねじ軸に循環ボールを介して螺合し前記回転筒部材内に軸方向移動を規制して装着されたボールナットとによって構成され、
前記ボールナットの軸方向両端部に凸球面を設け、前記ボールナットの軸方向両端側に、前記ボールナットの揺動を許容して前記凸球面と係合する係合部材を前記モータシャフト内に配設し、該係合部材は、合成樹脂にて構成され、前記係合部材は、前記凸球面を支持し前記ボールナットの揺動方向に弾性変形可能な複数の係合突起を有しており、該係合突起の先端部が、前記ボールナットの軸心を中心とする仮想球面上に整列されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
A gear housing, a rack shaft that is inserted in the gear housing so as to be movable in the axial direction and connected to an input shaft via a rack and pinion mechanism, and an electric motor that is coaxially arranged in the gear housing with the rack shaft And an electric power steering apparatus comprising: a motor shaft rotated by the electric motor; and a ball screw device that converts the rotation of the motor shaft into an axial movement of the rack shaft.
The ball screw device includes a ball screw shaft in which a ball rolling groove is formed in a spiral shape on an outer peripheral surface, and a ball rolling groove formed in a spiral shape on an inner peripheral surface, and is screwed onto the ball screw shaft via a circulating ball. And a ball nut mounted in the rotating cylinder member to restrict axial movement,
Convex spherical surfaces are provided at both axial end portions of the ball nut, and engaging members that engage with the convex spherical surface are provided in the motor shaft at both axial end ends of the ball nut to allow the ball nut to swing. The engaging member is made of synthetic resin, and the engaging member has a plurality of engaging protrusions that support the convex spherical surface and are elastically deformable in a swinging direction of the ball nut. An electric power steering device characterized in that a tip end portion of the engaging projection is aligned on a virtual spherical surface centered on the axis of the ball nut .
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