JP6191443B2 - ボールねじ用デフレクタ - Google Patents

Description

この発明は、ボールねじ用デフレクタに関する。

従来、車両の操舵機構にモータの動力を付与することにより運転者のステアリング操作を補助する電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」という。）が知られている。例えば、特許文献１に記載のＥＰＳでは、操舵機構としてラックアンドピニオン機構が採用されている。当該機構は、ステアリングの操作に伴うピニオンの回転を当該ピニオンに噛み合うラックを持つ直動軸の直線運動に変換することにより車輪の向きを変える。当該直動軸には、モータの回転運動を当該直動軸の直線運動に変換するボールねじ機構が設けられている。

ボールねじ機構は、直動軸の外周に形成されたボールねじ部に多数のボールを介してボールナットが螺合されて構成される。
このＥＰＳにおいては、ボールナットが回転するため、回転バランス等の観点から、このボールナットが径方向にコンパクトであることが望ましい。そこで、ボールナットに、ボールねじ部に対応するボールを転動及び循環させるデフレクタ（循環部材）を設けた構成が広く採用されている。

例えば、特許文献１には産業機械用等のボールねじが開示されている。このデフレクタは直動軸の軸方向に長く形成されるため、精度保証のためにデフレクタを複数に分割する構成が考えられている。

実用新案登録第３１６５１５２号

例えば、図９に示すように、上方向からみて、デフレクタ片１００の図中左端側には、ボールねじ部のリード角に合わせた角度で、デフレクタ片１００の左端面１０１を形成することが検討されている。これにより、斜線で示す範囲１１０だけ少ない材料でデフレクタ片１００を形成することができる。デフレクタ片１００の内部には、ボールねじ部に位置するボールを循環させる還流路１０５が形成されている。

また、デフレクタ片１００は他のデフレクタ片１２０と合わせ面１１５を通じて連結されている。この合わせ面１１５は、直動軸の軸方向に対して直交した方向（図中の上下方向）に延出している。

しかし、この構成では、左端面１０１と、合わせ面１１５とが平行にならない。よって、例えばノギスを利用してデフレクタ片１００の全長の計測が困難となる。すなわち、ノギスにおける２つの測定子でデフレクタ片１００を挟む際、それらの位置が定まらない。よって、計測値がばらつくため、測定値の信頼性が低くなる。また、３次元計測も考えられるが、計測時間の点で好ましくない。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より全長の計測を容易としたボールねじ用デフレクタを提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
上記課題を解決するボールねじ用デフレクタは、直動軸の外周に形成されるボールねじ部を転動するボールを循環させる、前記ボールねじ部の周面に設置されるボールねじ用デフレクタにおいて、前記デフレクタは、前記直動軸の軸方向の途中で複数に分割されたデフレクタ片が組み合わされて形成され、前記各デフレクタ片の合わせ面と、その合わせ面と反対側に位置する前記デフレクタ片の端面とを、平行かつ前記ボールねじ部のリード角に合わせた角度とする。

この構成によれば、各デフレクタ片の合わせ面と、その合わせ面と反対側のデフレクタ片の端面とが平行かつボールねじ部のリード角に合わせた角度とされている。よって、上記「発明が解決しようとする課題」で説明したようにデフレクタ片に要する材料を低減させつつ、例えばノギス等の測定器で、各デフレクタ片の全長の計測を容易に行うことができる。

上記ボールねじ用デフレクタについて、前記端面は平面状に形成されていることが好ましい。
この構成によれば、デフレクタ片における端面は平面状に形成されている。よって、ノギスの２つの計測子を通じて正確にデフレクタ片の全長を計測することができる。

上記ボールねじ用デフレクタについて、前記各デフレクタ片は、前記直動軸の半径方向から前記合わせ面が合うように組みつけられ、前記各デフレクタ片における前記合わせ面における角部であって、前記各デフレクタ片の組み付け時において互いに干渉する両部分のうち少なくとも一方が面取りされ、傾斜面または曲面が形成されていることが好ましい。

この構成によれば、各デフレクタ片の組み付け時に、２つのデフレクタ片の互いに干渉する両部分のうち少なくとも一方が面取りされることで傾斜面または曲面が形成されている。よって、両デフレクタ片の組み付け時には傾斜面に沿って、両デフレクタ片をスムーズに組み付けることができる。

上記ボールねじ用デフレクタについて、前記各デフレクタ片は前記ボールねじナットに組み付けられた状態で、前記各デフレクタ片の外周面と前記ボールねじナットの外周面とが面一の周面として形成されることが好ましい。

この構成によれば、各デフレクタがボールねじナットに組み付けられた状態で、各デフレクタの外周面とボールねじナットの外周面とが面一の周面となる。よって、各デフレクタ片が組み付けられたボールねじナットに対して、外周から軸受、又は駆動力伝達系の部品等を配置することが容易となる。

本発明によれば、ボールねじ用デフレクタにおいて、より全長の計測を容易とすることができる。

第１の実施形態における電動パワーステアリング装置の断面図。 第１の実施形態における図１の拡大図。 第１の実施形態におけるデフレクタの上面図。 第１の実施形態におけるデフレクタ片の上面図。 第１の実施形態におけるデフレクタ片の斜視図。 第１の実施形態におけるボールねじナットの上面図。 第２の実施形態における図４のＡ−Ａ線断面図。 第２の実施形態における（ａ），（ｂ）はデフレクタ片の組み立て時における説明図。 従来技術におけるデフレクタ片の上面図。

（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１〜６に従って説明する。
図１に示すように、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）１は、ピニオンを持つピニオン軸２と、このピニオンに噛み合うラックを持つ直動軸３と、それらを内包するラックハウジング５とを備えている。

ピニオン軸２は直動軸３と噛合した状態でステアリング操作により回転する。また、直動軸３は、ラックハウジング５内に設けられたラックガイド１３及び図示しないブッシュ（すべり軸受）により、その軸方向に沿って往復動可能に支持されている。また、直動軸３はピニオン軸２の回転に応じて、その軸方向（図中の左右方向）に往復移動する。この直動軸３の移動に伴い転舵輪（図示略）の舵角が変更される。

また、ＥＰＳ１は、その駆動源となるモータ２１と、モータ２１の回転を直動軸３の軸方向移動に変換するボールねじ装置２２とを備えている。つまり、本実施形態のＥＰＳ１は、いわゆるラックアシスト型のＥＰＳとして構成されている。

モータ２１は、円筒状に形成されたモータシャフト２６を有し、そのモータシャフト２６内に直動軸３が挿通される。すなわち、モータシャフト２６と直動軸３とが同軸に配置される。モータシャフト２６は、その先端側の外周面がラックハウジング５の内周面に設けられた第１の軸受２８を通じて回転可能に支持されている。そして、モータ２１が駆動することで、モータシャフト２６が回転する。

図２に示すように、ボールねじ装置２２は、いわゆるデフレクタ式のボールねじ装置であって、ボールねじ部３１と、複数のボール３２と、ボールねじナット３３とを備える。ボールねじ部３１は、直動軸３の外周の一部にリード角Ａ１のねじが切られることで形成されている。そして、ボールねじナット３３は略円筒状に形成されるとともに、その内周には、直動軸３のボールねじ部３１に対応するねじ溝３４が形成されている。

ボールねじナット３３の左端は、モータシャフト２６の右端内に圧入されている。これにより、モータシャフト２６がボールねじナット３３と一体回転可能となる。
そして、ボールねじ部３１に複数のボール３２を介してボールねじナット３３が螺合されている。ボールねじナット３３は、ラックハウジング５の内周面に設けられた第２の軸受３５により回転可能に支持されている。ボールねじ部３１とボールねじナット３３のねじ溝３４との間には螺旋状に形成される空間として転動路Ｒ１が形成される。この転動路Ｒ１には、複数のボール３２が転動可能に充填される。

また、転動路Ｒ１は、ねじ溝３４内の二箇所に設定された接続点Ｐ１，Ｐ２を通じてデフレクタ４１に形成される還流路Ｒ２に接続されている。この還流路Ｒ２は、ボールねじナット３３に対して転動路Ｒ１からボール３２を掬い上げる機能及び転動路Ｒ１にボール３２を排出する機能を有している。

図２に示されるように、デフレクタ４１がボールねじナット３３に組みつけられた状態では、デフレクタ４１の外周面及びボールねじナット３３の外周面が面一の周面を形成する。このため、第２の軸受３５はデフレクタ４１が組み付けられたボールねじナット３３を回転可能に支持できる。

デフレクタ４１は、金属粉末と結合材の混合物を成形金型内に射出して成形する金属射出成形（ＭＩＭ：Metal Injection Molding）により成形されている。
図３に示すように、デフレクタ４１は、上方からみて略Ｚ字状に形成されるとともに、直動軸方向における略中央で二分割される。すなわち、デフレクタ４１は、第１のデフレクタ片４２と、第２のデフレクタ片４３とからなる。両デフレクタ片４２，４３は同一の形状で形成されている。また、両デフレクタ片４２，４３が連結される合わせ面Ｓ３は、リード角Ａ１に沿った方向に形成されている。

デフレクタ４１の内部には、上方からみてデフレクタ４１の外形に沿った略Ｚ字状の還流路Ｒ２が形成されている。この還流路Ｒ２を通じてボール３２を、転動路Ｒ１に排入出させる。また、図２に示すように、この還流路Ｒ２は、側方からみて図中下側に開口したＵ字状に形成されている。

図４に示すように、第１のデフレクタ片４２は、直動軸方向に延びる玉送り部４２ｂと、その玉送り部４２ｂに略直交する掬上げ部４２ａと、を備える。
図５に示すように、掬上げ部４２ａは、その下面が直動軸３の外周面に沿った周面状に形成されている。掬上げ部４２ａの下面には、還流路Ｒ２の端部が開口している。第２のデフレクタ片４３は、第１のデフレクタ片４２と同様に、掬上げ部及び玉送り部を備える。

図３に示すように、両デフレクタ片４２，４３における合わせ面Ｓ３と、その反対側の端面Ｓ１，Ｓ２とは平行をなす。また、この端面Ｓ１，Ｓ２は平面状に形成される。よって、図４の一点鎖線で示すように、ノギスの２つの計測子５１ａ，５１ｂを通じて、デフレクタ片４２における全長の測定値を容易に計測することができる。

図６に示すように、ボールねじナット３３には、上記二つの接続点Ｐ１，Ｐ２に対応する位置に、ボールねじナット３３を径方向に貫通する一対の取付孔５２，５３が形成されている。両取付孔５２，５３は、図中の上下方向に長い略楕円状に形成されている。各デフレクタ片４２における掬上げ部４２ａの下端部が取付孔５２，５３にそれぞれ嵌合されている。この嵌合がされた状態で、上述のように、デフレクタ４１の外周面及びボールねじナット３３の外周面が面一の周面を形成する。

なお、上記ＭＩＭでは、成形金型と加熱溶融した金属との間に油層（ワックス等）を形成する必要がある。このため、形状の精度管理が困難となるため、デフレクタ片４２，４３ごとの全長の計測が必要となる。

以下、ボールねじ装置２２の作用について説明する。
図２に示すように、ボールねじ装置２２において、モータシャフト２６の回転によりボールねじナット３３が直動軸３に対して相対回転したときに、各ボール３２は直動軸３及びボールねじナット３３から負荷（摩擦力）を受けて転動路Ｒ１内を転動する。これにより、直動軸３にボールねじナット３３からスラスト力を伝達し、直動軸３をボールねじナット３３に対して軸方向移動させる。また、転動路Ｒ１内を転動して転動路Ｒ１の一端（接続点Ｐ１又は接続点Ｐ２）に到達した各ボール３２は、ボールねじナット３３に形成された上記還流路Ｒ２を通過することにより、転動路Ｒ１の他端（接続点Ｐ２又は接続点Ｐ１）に排出され、転動路Ｒ１に設定された二つの接続点Ｐ１，Ｐ２間を下流側から上流側へと移動する。つまり、ボールねじ装置２２は、その転動路Ｒ１を転動する各ボール３２が還流路Ｒ２を介して無限循環することにより、ボールねじナット３３の回転を直動軸３の軸方向移動に変換する。

以上、説明した実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）デフレクタ片４２，４３の端面Ｓ１，Ｓ２と、各デフレクタ片４２，４３間の合わせ面Ｓ３とが平行、かつボールねじ部３１のリード角Ａ１に合わせた角度とされている。よって、上記「発明が解決しようとする課題」で説明した図９の範囲１１０だけデフレクタ片４２，４３に要する材料を低減させつつ、例えばノギス等の測定器で、各デフレクタ片４２，４３の全長の計測を容易に行うことができる。

（２）デフレクタ片４２，４３の端面Ｓ１，Ｓ２は平面状に形成されている。よって、ノギスの２つの計測子５１ａ，５１ｂを通じて正確にデフレクタ片４２，４３の全長を計測することができる。

（３）また、上記背景技術の構成では、デフレクタ片がボールねじナットから径方向に突出していて、駆動力伝達系の部品（プーリ）や軸受の配置や形状に影響を及ぼすため好ましくない。その点、上記実施形態では、デフレクタ４１がボールねじナット３３に組み付けられた状態で、デフレクタ４１の外周面及びボールねじナット３３の外周面が面一の周面を形成する。よって、ボールねじナット３３の外周に第２の軸受３５の配置が可能となる。これにより、ＥＰＳ１の設計の自由度が高まる。

（第２の実施形態）
以下、本発明を具体化した第２の実施形態について図７及び図８に従って説明する。この実施形態のデフレクタ片は角部が面取りされている点が上記第１の実施形態と異なっている。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

図７は図４のＡ−Ａ線の断面図に相当する。図７に示すように、第１のデフレクタ片６２における合わせ面Ｓ３の上下角部には傾斜面６２ａ，６２ｂが形成されることで面取り加工が施されている。上側の傾斜面６２ａは、合わせ面Ｓ３と、デフレクタ片６２の上面との間をつなぐように形成され、下側の傾斜面６２ｂは、合わせ面Ｓ３と、デフレクタ片６２の下面との間をつなぐように形成されている。

同様に、第２のデフレクタ片６３における合わせ面Ｓ３の上下角部にも傾斜面６３ａ，６３ｂが形成されている。
次に、両デフレクタ片６２，６３の組み立て時の作用について説明する。

図８（ａ）に示すように、まず、最初に第１のデフレクタ片６２をボールねじナット３３に装着する。この状態で、第２のデフレクタ片６３を上側から、両デフレクタ片６２，６３の合わせ面Ｓ３を対面させるように挿入していく。このとき、第１のデフレクタ片６２の傾斜面６２ａに、第２のデフレクタ片６３の傾斜面６３ｂが接触する。図８（ａ）の矢印に示すように、傾斜面６２ａに沿って、第２のデフレクタ片６３が第１のデフレクタ片６２の隣接する位置に案内される。上記作用は、先に第２のデフレクタ片６３をボールねじナット３３に装着した状態で、第１のデフレクタ片６２を挿入する場合も同様である。

一方、図８（ｂ）の対比例に示すように、面取りが施されていないデフレクタ片７２，７３においては、デフレクタ片７２に対して、デフレクタ片７３が挿入されるとき、両デフレクタ片７２，７３の角部が干渉して、スムーズなデフレクタ片７３の挿入が妨げられるおそれがある。また、バリが発生するおそれもある。

その点、本実施形態（図８（ａ）の構成）では、スムーズに両デフレクタ片６２，６３を組み立てることができる。また、バリの発生も抑制できる。
以上、説明した実施形態によれば、特に以下の効果を奏することができる。

（４）各デフレクタ片６２，６３の組み付け時に、デフレクタ片６２，６３の互いに干渉する部分が面取りされることで傾斜面６２ａ，６２ｂ，６３ａ，６３ｂが形成されている。よって、両デフレクタ片６２，６３の組み付け時には傾斜面６２ａ，６２ｂ，６３ａ，６３ｂに沿って、両デフレクタ片６２，６３をスムーズに組み付けることができる。このため、デフレクタ片６２，６３の組み付けに要する時間を短縮することができる。また、バリの発生も抑制できる。

（５）両デフレクタ片６２，６３において干渉する両角部に傾斜面６２ａ，６３ａが形成される。この構成では、両デフレクタ片６２，６３の接触面積が大きくなるため、接触時における応力集中を抑制することができる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・上記実施形態においては、デフレクタ４１は２分割されていたが、３以上に分割してもよい。この場合でも、各デフレクタ片の各端面を、リード角Ａ１に沿って形成することで、各デフレクタ片の全長の計測が容易となる。また、各デフレクタ片の長さは異なっていてもよい。

・上記実施形態においては、両デフレクタ片４２，４３における端面Ｓ１，Ｓ２は平面状に形成されていたが、曲面状に形成されていてもよい。
・上記実施形態においては、ＥＰＳ１は、いわゆるラック同軸タイプであったが、デフレクタを利用するものであれば、その他、例えばラックパラレルタイプ等であってもよい。この場合、ボールねじナットの外周面及びデフレクタの外周面は面一の周面となるため、これらの外周に容易にプーリを配置することができる。

・第２の実施形態においては、図８（ａ）に示すように、両デフレクタ片６２，６３において干渉する両角部に傾斜面６２ａ，６３ａが形成されていたが、傾斜面６２ａ，６３ａの何れか一方を省略してもよい。この場合でも、傾斜面６２ａ，６３ａの何れか一方を通じて、スムーズに両デフレクタ片６２，６３を組み立てることができる。また、デフレクタ片６２，６３の両角部の面取りは、Ｒ面取りを含む曲面の面取りであってもよい。

次に、前記実施形態から把握できる技術的思想を記載する。
（イ）前記デフレクタは２つのデフレクタ片で構成されることを特徴とするボールねじ用デフレクタ。

（ロ）前記各デフレクタ片は加熱溶融した金属を成形金型に射出して成形する金属射出成形されることを特徴とするボールねじ用デフレクタ。
（ハ）２つのデフレクタ片は同一形状で構成されることを特徴とするボールねじ用デフレクタ。

（ニ）前記各デフレクタ片における前記合わせ面における上下角部が面取りされていることを特徴とするボールねじ用デフレクタ。

１…電動パワーステアリング、２…ピニオン軸、３…直動軸、５…ラックハウジング、１３…ラックガイド、２１…モータ、２２…ボールねじ装置、２６…モータシャフト、３１…ボールねじ部、３２…ボール、３３…ボールねじナット、３４…ねじ溝、３５…第２の軸受、４１…デフレクタ、４２…第１のデフレクタ片、４２ａ…掬上げ部、４２ｂ…玉送り部、４３…第２のデフレクタ片、Ｓ１，Ｓ２…端面、Ｓ３…合わせ面。

Claims (4)

1. 直動軸の外周に形成されるボールねじ部及びその周囲に設置されるボールねじナットの間を転動するボールを循環させる、前記ボールねじナットの外周面側に設置されるボールねじ用デフレクタにおいて、
   前記デフレクタは、前記直動軸の軸方向の途中で複数に分割されたデフレクタ片が組み合わされて形成され、
   前記各デフレクタ片の合わせ面と、その合わせ面と反対側に位置する前記デフレクタ片の端面とを、平行かつ前記ボールねじ部のリード角に合わせた角度とする
   ことを特徴とするボールねじ用デフレクタ。
2. 請求項１に記載のボールねじ用デフレクタにおいて、
   前記端面は平面状に形成されている
   ことを特徴とするボールねじ用デフレクタ。
3. 請求項１又は２に記載のボールねじ用デフレクタにおいて、
   前記各デフレクタ片は、前記直動軸の半径方向から前記合わせ面が合うように組みつけられ、
   前記各デフレクタ片における前記合わせ面における角部であって、前記各デフレクタ片の組み付け時において互いに干渉する両部分のうち少なくとも一方が面取りされ、傾斜面または曲面が形成されている
   ことを特徴とするボールねじ用デフレクタ。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載のボールねじ用デフレクタにおいて、
   前記各デフレクタ片は前記ボールねじナットに組み付けられた状態で、前記各デフレクタ片の外周面と前記ボールねじナットの外周面とが面一の周面として形成される
   ことを特徴とするボールねじ用デフレクタ。