JP6009437B2 - ボールねじ - Google Patents

Description

本発明は、特には車両のステアリングシステムのための、ボール循環変速機（いわゆる「ボールねじ」）に関している。当該ボール循環変速機は、軸受を介してハウジング内に取り付けられたナット部を備えており、少なくとも１つのバネ要素が、軸受とハウジングとの間の軸受の各端面に配置されている。

このような類のボール循環変速機は、動作中、軸方向の衝撃に曝される。その結果、時間の経過によって、ボール循環変速機の損傷や、軸受の遊びに起因する不快なノイズ（ガタガタ音）が生じ得る。

ＤＥ１０２００７０４８０７５Ａ１は、一方側にバネ付勢された軸受を有するボール循環変速機を開示している。軸受に一方側で当接するバネは、傾斜トルクと熱膨張とを補償すべきであると同時に、軸受をハウジング内に固定すべきである、という課題を有している。軸受を一方側にバネ付勢することによっても、当該構成は、何らの衝撃も吸収しない。なぜなら、動作中、衝撃は常に反対側方向にも作用するからである。

本発明の課題は、軸方向に作用する衝撃負荷が減衰され得るように、冒頭で述べられたタイプのボール循環変速機を改善することである。

本発明は、提示された課題を、冒頭で述べられたタイプのボール循環変速機において解決する。本発明によれば、バネ要素が、特性曲線の非線形累進領域内で作動される。この態様によれば、特性曲線の非線形累進領域における特に急峻な経過部によって、軸受の軸方向の衝撃負荷が確実に減衰され得る。バネ要素の特性曲線は、逆累進部及び／または線形部を有していてもよいが、運転中には利用されない。勿論、バネ要素の特性曲線は、純粋に非線形累進的であってもよい。

前記バネ要素は、所定の予張状態を有し得て、その場合、予張行程及び予張力は、前記特性曲線の非線形累進領域の小さい傾斜領域に存在し得る。この態様によれば、軸受の遊びの結果から生じるノイズ（ガタガタ音）が、減衰され得る。減衰に必要なバネ行程と比較すれば、遊びは一般的に相対的に小さいので、予張行程及び予張力は、合目的的に、その後に特性曲線が急峻に増大する推移領域の近傍に存在し得る。

特性曲線を全体として具体的に設計可能とするために、バネ要素は、並列及び／または直列に取り付けられ得る。

例えば、バネ要素は、波形バネ及び／またはディスクバネであり得る。なぜなら、それらの場合、所望の特性曲線の非線形累進領域を、低コストに実現できるからである。また、特性曲線の当該領域は、エラストマー製のディスクによっても実現され得る。

好適な実施の形態では、軸受は、アウターリングを有する転がり軸受であり、バネ要素は、当該アウターリングに当接している。

バネ要素とハウジングとの間には、ストッパ要素が設けられ得る。この態様によれば、バネ要素のバネ行程が正確に規定され得る。

軸受とナット部との間の確実な噛み合い結合を保証するために、軸受のインナーリングは、ナット部の上に着座可能であり、当該インナーリングは、ナット部上に固定リングによって固定され得る。例えば、固定リングは、ロックリングであり得る。

別の実施の形態では、バネ要素は、転がり軸受のインナーリングに当接し得て、この場合、アウターリングはハウジング上に固定されて軸方向には移動され得ない。

本発明は更に、請求項１乃至７のいずれかによるボール循環変速機を有する、特には電気パワーステアリングシステムである、車両のステアリングシステムに関する。

本発明の実施の形態が、添付の図に基づいて、以下により詳細に説明される。

ボール循環変速機の断面図である。 軸受の断面図である。 軸受の第２の実施の形態の断面図である。 バネ要素の特性線図である。

図１は、ここでは詳しく図示されていない車両のステアリングシステムの、ネジスピンドル１１と、その上に配置されたナット部１２と、を有するボール循環変速機１０を示している。ナット部１２上に、転がり軸受１３が着座しており、それはハウジング１４によって取り囲まれている。ナット部１２とネジスピンドル１１との間に、複数のボール１５が配置されている。従って、ナット部１２の回転によって、ネジスピンドル１１は軸方向に左右に移動され得る。更に、当該ボール循環変速機１０が装着された自動車が走行する道路によって、軸方向の衝撃がネジスピンドル１１上に伝達され、ナット部１２と転がり軸受１３とに伝達される。

図２は、軸受２０を示している。当該軸受２０は、ナット部２１上に着座している。当該軸受は、アウターリング２２とインナーリング２３とを有している。アウターリング２２とストッパ要素２６との間で、軸受２０の正面に、それぞれ一つのバネ要素２４が配置されている。図示の例では、当該バネ要素２４は、波形バネである。バネ要素２４は、軸受２０上に軸方向に作用する衝撃負荷を減衰させる。そのような衝撃負荷は、ステアリングシステムの動作中、ナット部２１が回転開始する時や回転方向が変更される時に、生じる。バネ要素２４が衝撃負荷を減衰しない時には、軸受２０の不可避の遊びに基づいて、可聴のノイズ（ガタガタ音）が生じ得るであろう。

ストッパ要素２６が、バネ要素２４のバネ行程を規定する。インナーリング２３は、固定リング２５によって、ナット部２１上に噛み合い式に配置されている。これにより、軸方向に作用する運動及び負荷が、ナット部２１から軸受２０に伝達される。

図３は、軸受３０を示している。この場合、アウターリング３１がハウジング３２内に整列されていて、軸受３０は軸方向に固定されている。インナーリング３３はナット部２１上に載っている。固定リング２５とインナーリング３３との間に、波形バネとして形成されたバネ要素２４が配置されている。バネ要素は、これにより、軸受３０上に軸方向に作用する衝撃負荷を減衰させる。更に、そのことによって、軸受３０の遊びに基づくノイズ（ガタガタ音）が低減されて、それはもはや聞こえない。

図４は、バネ要素２４の特性曲線を示している。当該特性曲線は、専ら累進的な経過を有している。衝撃負荷をとりわけ確実に減衰可能とするために、原理的に、特性曲線の平坦な経過が関連する。特性曲線の急峻に増大する領域が、バネ要素２４が圧縮され過ぎてハウジング１４、３２に衝撃負荷が作用される、ということを抑制する。軸受２０の遊びを回避して、相関するノイズを回避するために、バネ要素２４は予張状態とされ得る。この場合、予張行程及び予張力は、特性曲線の小さい傾斜領域に存在している。減衰に必要なバネ行程と比較すれば、軸受２０の遊びは相対的に小さいので、予張行程及び予張力は、その後に特性曲線が急峻に増大する推移領域の近傍に存在し得る。予張行程は、例えば、図３の矢印の領域に存在し得る。

１０ ボール循環変速機
１１ ネジスピンドル
１２ ナット部
１３ 転がり軸受
１４ ハウジング
１５ ボール
２０ 軸受
２１ ナット部
２２ アウターリング
２３ インナーリング
２４ バネ要素
２５ 固定リング
２６ ストッパ要素
３０ 軸受
３１ アウターリング
３２ ハウジング
３３ インナーリング

Claims (9)

1. ボールねじ（１０）であって、
   軸受（１３、２０）を介してハウジング（１４、３２）内に取り付けられたナット部（２１）を備え、
   少なくとも１つのバネ要素（２４）が、軸受（１３、２０、３０）とハウジング（１４）との間の軸受（１３、２０、３０）の各端面に配置されており、
   前記バネ要素（２４）の予張行程及び予張力は、その後に特性曲線が急峻に増大する推移領域の近傍に存在していて、前記バネ要素（２４）は、前記特性曲線の累進領域内で作動される
   ことを特徴とするボールねじ（１０）。
2. 前記バネ要素（２４）は、所定の予張状態を有しており、
   予張力及び予張行程は、前記特性曲線の累進領域の小さい傾斜領域に存在している
   ことを特徴とする請求項１に記載のボールねじ（１０）。
3. 前記バネ要素（２４）は、並列及び／または直列に取り付けられている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のボールねじ（１０）。
4. 前記バネ要素（２４）は、波形バネ及び／またはディスクバネである
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のボールねじ（１０）。
5. 前記軸受（１３、２０）は、アウターリング（２２）を有する転がり軸受であり、
   前記バネ要素（２４）は、アウターリング（２２）に当接している
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のボールねじ（１０）。
6. 前記バネ要素（２４）と前記ハウジング（１４）との間に、ストッパ要素（２６）が設けられている
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のボールねじ（１０）。
7. 前記軸受（２０）のインナーリング（２３）は、ナット部（２１）の上に着座しており、
   当該インナーリング（２３）は、前記ナット部（２１）上に固定リング（２５）によって固定されている
   ことを特徴とする請求項５または６に記載のボールねじ（１０）。
8. ボールねじ（１０）であって、
   軸受（３０）を介してハウジング（３２）内に取り付けられたナット部（２１）を備え、
   少なくとも１つのバネ要素（２４）が、ナット部（２１）上に、転がり軸受（３０）のインナーリング（３３）に当接して設けられており、
   前記バネ要素（２４）の予張行程及び予張力は、その後に特性曲線が急峻に増大する推移領域の近傍に存在していて、前記バネ要素（２４）は、前記特性曲線の累進領域内で作動される
   ことを特徴とするボールねじ（１０）。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載のボールねじ（１０）を備えたことを特徴とする、車両のステアリングシステム。

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