JP6314348B2 - Method for manufacturing power steering device - Google Patents
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Description
本発明は、パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to a power steering apparatus.
この種の技術としては、下記の特許文献1に記載の技術が開示されている。特許文献1には、電動モータの駆動力をボールねじ機構に伝達してラック軸にアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置が開示されている。
As this type of technique, a technique described in
特許文献1に記載の技術では、ラック軸(転舵軸)の端部までボールねじ溝が切られており、ラック軸はボールねじ機構を介して複列アンギュラ玉軸受けによって片持ち支持されている。そのため、ラック軸が傾きやすく良好な軸支を行うことができない。
本発明は、上記問題に着目したもので、その目的とするところは、転舵軸の良好な軸支を可能にするパワーステアリング装置の製造方法を提供することである。
In the technique described in
The present invention focuses on the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a power steering device that enables good support of the steered shaft.
上記目的を達成するため、本発明の一実施形態に係るパワーステアリング装置の製造方法では、パワーステアリング装置は、ハウジングにあり、ハウジング内において転舵軸を軸方向に移動可能に軸支するすべり軸受と、転舵軸の転舵軸側ボールねじ溝よりも軸方向一端側にあり、すべり軸受によって軸支されるすべり面と、を有し、製造方法は、転舵軸の母材において転舵軸側ボールねじ溝が形成される領域とすべり面が形成される領域の表面を一度に研削加工する工程と、研削加工後に、転舵軸側ボールねじ溝を螺旋状の溝形状に切削加工する工程と、を有する。 In order to achieve the above object, in a method for manufacturing a power steering apparatus according to an embodiment of the present invention, the power steering apparatus is in a housing, and a sliding bearing that pivotally supports the steered shaft so as to be movable in the axial direction in the housing. When located at one axial end side than the turning shaft side ball screw groove of the steering shaft has a sliding surface which is axially supported by the sliding bearing, the method includes turning the base material of the steered shaft The process of grinding the surface of the area where the shaft side ball screw groove is formed and the area where the sliding surface is formed at once, and after the grinding process, the steered shaft side ball screw groove is cut into a spiral groove shape And a process .
よって、転舵軸の良好な軸支を可能にするパワーステアリング装置の製造方法を提供できる。転舵軸の母材において転舵軸側ボールねじ溝が形成される領域とすべり面が形成される領域の表面を一度に研削加工することで、転舵軸側ボールねじ溝の歯先面と、すべり面とを一度に形成することができる。 Therefore, it is possible to provide a manufacturing method of a power steering apparatus which allows a good journalled of the steered shaft. By grinding the surface of the region where the steered shaft side ball screw groove is formed and the region where the sliding surface is formed in the base material of the steered shaft at once, the tooth tip surface of the steered shaft side ball screw groove and The sliding surface can be formed at a time.
[実施例1]
実施例1のパワーステアリング装置1について説明する。実施例1のパワーステアリング装置1は、電動モータ40の駆動力をボールねじ機構26を介して転舵軸10に伝達することで運転者の操舵力に対するアシスト力を付与するものである。
〔パワーステアリング装置の構成〕
図1はパワーステアリング装置1の正面図である。図2はパワーステアリング装置1の軸方向断面図である。
パワーステアリング装置1は、運転者が操舵したステアリングホイールの回転を、転舵輪を転舵させる転舵軸10に伝達する操舵機構2と、転舵軸10にアシスト力を付与するアシスト機構3とを有している。
[Example 1]
A
[Configuration of power steering system]
FIG. 1 is a front view of the
The
パワーステアリング装置1の各構成要素は、第一ハウジング31、第二ハウジング32およびモータハウジング33からなるハウジング30内に収容されている。
転舵軸10は、第一ハウジング31および第二ハウジング32に収容されており、第二ハウジング32にはエンドブッシュ34によって軸支されている。
操舵機構2は、ステアリングホイールに連結する操舵入力軸80と、操舵入力軸80と一体に回転するピニオン81を有している。ピニオン81は、転舵軸10の外周に形成されたラックと噛み合っている。
アシスト機構3は、電動モータ40と、電動モータ40の出力を転舵軸10に伝達するボールねじ機構26とを有している。
電動モータ40は、運転者によりステアリングホイールに入力された操舵トルクおよび操舵量に応じてモータコントローラにより出力が制御されている。電動モータ40の出力回転軸40aには円柱状の入力プーリ35が一体に回転するように設けられている。
ボールねじ機構26は、ナット20と出力プーリ27とを有している。出力プーリ27の外見は円筒状の部材であって、ナット20に一体回転可能に固定されている。電動モータ40の駆動軸40aには円筒状の入力プーリ35が一体に回転するように固定されている。
Each component of the
The steered
The
The assist mechanism 3 includes an
The output of the
The
入力プーリ35と出力プーリ27との間にはベルト28が巻回されている。電動モータ40の駆動力は入力プーリ35、ベルト28、出力プーリ27を介してナット20に伝達される。入力プーリ35の外径は出力プーリ27の外径より小さく形成されている。
ナット20は、転舵軸10を包囲するように環状に形成され、転舵軸10に対し回転自在に設けられている。ナット20の内周には、螺旋状に溝が形成されており、この溝がナット側ボールねじ溝21を構成している。転舵軸10はラック形成部10aとねじ溝形成部10bの2本の部材を繋げて形成されている。ラック形成部10aの外周には前述のラックが形成されている。ねじ溝形成部10bの外周には螺旋状の溝が形成されており、この溝が転舵軸側ボールねじ溝11を構成している。
転舵軸10にナット20を挿入した状態で、ナット側ボールねじ溝21と転舵軸側ボールねじ溝11とによってボール循環溝12を形成している。ボール循環溝12内には金属製の複数のボール22が充填されている。ナット20が回転するとボール循環溝12内をボール22が移動することにより、ナット20に対して転舵軸10が長手方向に移動する。
転舵軸10の転舵軸側ボールねじ溝11よりも軸方向一端側の表面は滑らかに表面処理されておりすべり面13を構成している。前述のエンドブッシュ34はすべり面13を軸支している。すべり面13は、転舵軸10の軸方向の全可動範囲においてエンドブッシュ34と摺動可能な範囲に設けられている。
A
The
In a state where the
The surface of the steered
〔ナットの構成〕
ナット20はベアリング24によって第一ハウジング31に回転自在に軸支されている。ベアリング24は、アウタレース24aとインナレース24bとを有している。アウタレース24aとインナレース24bとの間にはボール24cが設けられている。インナレース24bは、ナット20の軸方向一端側(操舵機構2側)に、ナット20と一体に形成されている。
図3は転舵軸10にナット20を挿入した状態の斜視図である。図4は図3の図からボールチューブ23を分解した状態の図である。
ナット20の本体部20aの外周にはボール循環溝12に接続する接続通路20b,20cが形成されている。ボール22は、接続通路20b,20cからボール循環溝12内に充填される。接続通路20b,20cには、接続通路20b,20cを繋ぐボールチューブ23が挿入されている。ボールチューブ23の中央部付近には、チューブクリップ25が被せられている。チューブクリップ25の両端部には、ボルト29が貫通するボルト孔25aが形成されている。ナット20の本体部20aには、ボルト29が挿入されるボルト孔20cが形成されている。
ボール循環溝12にボール22を充填したのちに、ボール22が充填されたボールチューブ23を接続通路20b,20cに挿入する。ボールチューブ23にチューブクリップ25を被せた状態で、ボルト29によりチューブクリップ25をナット20に固定することにより、ボールチューブ23をナット20に保持している。
[Configuration of nut]
The
FIG. 3 is a perspective view of the steered
After the ball 22 is filled in the
〔作用〕
転舵軸10は、応力集中を避けるために外径は軸方向全体に渡ってできるだけ均一であることが望まれる。このような条件のもと、転舵軸ボールねじ溝11を転造加工によって形成しようとすると、転舵軸10のねじ溝形成部10bの軸方向全体に渡って転舵軸側ボールねじ溝11が形成されることとなる。
ねじ溝形成部10bの端部まで転舵軸側ボールねじ溝11が形成されると、ハウジング30に対して転舵軸10を軸支する軸受は、転舵軸側ボールねじ溝11に当接することとなる。そのため、転舵軸10が軸方向に移動すると転舵軸側ボールねじ溝11の段差によって軸受が損傷しやすくなる。また段差によって振動や騒音が生じる。また転舵軸側ボールねじ溝11の山の部分のみが軸受と接触することなるため、転舵軸10自体も損傷しやすくなる。
これらの問題の発生を抑制するために、転舵軸10と軸受とのクリアランスを大きめにとり、転舵軸に大きな力が作用したときにのみ軸受で荷重を受けることもできる。しかし、この解決方法では、転舵軸10をしっかり軸支することができず、転舵軸10にガタつきが生じてしまう。
[Action]
The steered
When the steered shaft side ball screw groove 11 is formed up to the end of the thread
In order to suppress the occurrence of these problems, the clearance between the steered
そこで実施例1では、切削加工によって転舵軸側ボールねじ溝11を形成するようにした。転造加工と異なり、切削加工は転舵軸10の外径が軸方向全体で均一であっても部分的にボールねじ溝を形成することができる。これにより、転舵軸10の転舵軸側ボールねじ溝11よりも一端側に、ねじ溝が切られていない滑らかに表面処理されたすべり面13を形成することができる。そして、すべり面13において、エンドブッシュ34が転舵軸10を軸支するようにした。
これにより、すべり軸受であるエンドブッシュ34が転舵軸10と接触する部分を表面が滑らかなすべり面13とすることができる。よって、振動や騒音を抑制し、エンドブッシュ34や転舵軸10の破損を抑制することができる。また転舵軸10とエンドブッシュ34とのクリアランスを小さくすることができるため、転舵軸10のガタつきを抑制することができる。
Therefore, in Example 1, the steered shaft side ball screw groove 11 is formed by cutting. Unlike the rolling process, the cutting process can partially form the ball screw groove even if the outer diameter of the steered
As a result, the portion where the
また実施例1では、すべり面13を転舵軸10の軸方向の全可動範囲においてエンドブッシュ34と摺動可能な範囲に設けた。
これにより、エンドブッシュ34が転舵軸側ボールねじ溝11に接触することがないため、エンドブッシュの損傷を抑制することができる。
また実施例1では、転舵軸側ボールねじ溝11が形成される領域の転舵軸10の母材の外径と、すべり面13が形成される領域の転舵軸10の母材の外径を同径とした。
転舵軸側ボールねじ溝11が形成される部分を大径とし、すべり面13が形成される部分を小径とすれば、転造加工により転舵軸10の端部にすべり面13を設けつつ転舵軸側ボールねじ溝11を形成することは可能である。しかし、転舵軸10の転舵軸側ボールねじ溝11が形成される領域の径と、すべり面13が形成される領域の径とが異なることとなる。そのため、転舵軸10に応力集中する箇所が生じてしまい、転舵軸10が損傷するおそれがある。また、転舵軸側ボールねじ溝11が形成される部分の強度と、すべり面13が形成される部分の強度が異なるため、焼き入れを行った際に生じる曲げが大きくなるおそれがある。また、すべり面13の端部にタイロッドを接続するが、接続部の外径が小さくなり、接続部分の強度が確保できないおそれがある。また、接続作業時の作業性が悪化するおそれがある。
Further, in Example 1, the sliding
Thereby, since the
In Example 1, the outer diameter of the base material of the steered
If the portion where the steered shaft side ball screw groove 11 is formed has a large diameter and the portion where the
一方、実施例1では、転舵軸10の径が軸方向全体にわたってほぼ均一とすることができる。このため、応力集中を抑制し、転舵軸10の損傷を抑制することができる。また,焼き入れ時の曲げを抑制することができる。また、タイロッドを接続する部分の外径を確保することができる。このため、タイロッドとの接続部分の強度を確保することができる。更に、接続作業時の作業性を向上させることができる。
また実施例1では、転舵軸側ボールねじ溝11の形成領域を高周波焼き入れにより熱処理を行うようにした。
高周波焼き入れは、筒状の装置内に転舵軸10を挿入して熱処理を行うことができる。これにより、長尺形状の転舵軸10であっても、転舵軸側ボールねじ溝11の形成領域のみに部分的に熱処理を行うことができ、熱処理作業効率を向上させることができる。
また実施例1では、転舵軸10に転舵軸側ボールねじ溝11を切削加工する前に、ボールねじ溝11の形成領域と、すべり面13の形成領域の表面を研削加工するようにした。
これにより、転舵軸側ボールねじ溝11の歯先面と、すべり面13の表面とを一度に研削加工することができ、転舵軸10の軸方向全体の外径寸法を整えることができる。
On the other hand, in Example 1, the diameter of the steered
In Example 1, the region where the steered shaft side ball screw groove 11 is formed is heat-treated by induction hardening.
In the induction hardening, heat treatment can be performed by inserting the steered
Further, in Example 1, before the turning shaft side ball screw groove 11 is cut on the turning
Thereby, the tooth tip surface of the steered shaft side ball screw groove 11 and the surface of the sliding
〔効果〕
(1) ステアリングホイールの回転に伴い転舵輪を転舵させる転舵軸10と、転舵軸10の長手方向を第一軸方向としたとき、転舵軸10の第一軸方向の所定範囲において転舵軸10の外周側に設けられ、切削加工によって螺旋状の溝形状に形成された転舵軸側ボールねじ溝11と、転舵軸10を包囲するように環状に形成された本体部20aを備え、転舵軸10に対し回転自在に設けられたナット20と、ナット20の内周側に設けられ、螺旋状の溝形状を有し、転舵軸側ボールねじ溝11と共に螺旋状のボール循環溝12を構成するナット側ボールねじ溝21と、ナット20の回転軸を第二軸方向とし、ナット20の回転軸周りの方向を周方向としたとき、ナット20の第二軸方向における端面、またはナット20の外周面の周方向所定範囲においてナットの外部に開口するとともに、ナット側ボールねじ溝21と連通するように形成された接続通路20b,20c(ボール挿入通路)と、ナット20に設けられ、接続通路20b,20cの外部への開口を封止するボールチューブ23(封止部材)と、接続通路20b,20cを介してナット20内に挿入されるとともに、ボール循環溝12内おいて移動可能に設けられた複数のボール22と、転舵軸10およびナット20を収容するハウジング30と、ハウジング30に設けられ、ハウジング30内において転舵軸10を第一軸方向に移動可能に軸支するエンドブッシュ34(すべり軸受)と、転舵軸10の転舵軸側ボールねじ溝11よりも第一軸方向一端側に設けられ、エンドブッシュ34によって軸支されるすべり面13と、ナット20を回転駆動し、ナット20の回転が転舵軸10の軸方向運動に変換されることにより転舵軸10に操舵力を付与する電動モータ40と、を有するようにした。
よって、振動や騒音を抑制し、エンドブッシュ34や転舵軸10の破損を抑制することができる。また転舵軸10のガタつきを抑制することができる。
〔effect〕
(1) When the steered
Therefore, vibration and noise can be suppressed, and damage to the
(2) すべり面13は、エンドブッシュ34上を転舵軸10が摺動する全域に形成されるようにした。
よって、エンドブッシュの損傷を抑制することができる。
(3) 転舵軸側ボールねじ溝11が形成される領域の転舵軸10の母材の外径とすべり面13が形成される領域の転舵軸10の母材の外径を同径とした。
よって、応力集中を抑制し、転舵軸10の損傷を抑制することができる。また焼き入れ時の曲げを抑制することができる。また、タイロッドとの接続部分の強度を確保することができる。更に、接続作業時の作業性を向上させることができる。
(4) 転舵軸10の転舵軸側ボールねじ溝11の形成領域を、高周波焼き入れにより熱処理した。
よって、転舵軸側ボールねじ溝11の形成領域のみに部分的に熱処理を行うことができ、熱処理効率を向上させることができる。
(5) 転舵軸側ボールねじ溝11の切削加工前に転舵軸側ボールねじ溝11の形成領域とすべり面13の形成領域の表面に研削加工を施すようにした。
よって、転舵軸側ボールねじ溝11の歯先面と、すべり面13の表面とを一度に研削加工することができ、転舵軸10の軸方向全体の外径寸法を整えることができる。
(2) The sliding
Therefore, damage to the end bush can be suppressed.
(3) The outer diameter of the base material of the steered
Therefore, stress concentration can be suppressed and damage to the steered
(4) The formation region of the turning shaft side ball screw groove 11 of the turning
Therefore, heat treatment can be partially performed only on the formation region of the steered shaft side ball screw groove 11, and heat treatment efficiency can be improved.
(5) Before cutting the steered shaft side ball screw groove 11, the surface of the steered shaft side ball screw groove 11 forming region and the surface of the sliding
Therefore, the tooth tip surface of the steered shaft side ball screw groove 11 and the surface of the sliding
[他の実施例]
以上、本発明を実施例1に基づいて説明してきたが、各発明の具体的な構成は実施例1に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
実施例1では、ナット20の接続通路20b,20cからボール循環溝12内にボール22を充填するようにしている。これをナット20の軸方向側面からボール循環溝12に貫通する孔を形成し、この孔からボール22を充填するようにしても良い。この場合、ボール22を充填する孔を封止する必要がある。
実施例1では、転舵軸側ボールねじ溝11を切削加工により形成すると記載したが、切削加工には研削加工も含まれる。
[Other embodiments]
As described above, the present invention has been described based on the first embodiment. However, the specific configuration of each invention is not limited to the first embodiment, and even if there is a design change or the like without departing from the gist of the present invention. Are included in the present invention.
In the first embodiment, the balls 22 are filled into the
In the first embodiment, it is described that the steered shaft side ball screw groove 11 is formed by cutting, but the cutting includes grinding.
[請求項以外の技術的思想]
更に、上記実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下に記載する。
(A) 請求項1に記載のパワーステアリング装置において、
前記すべり面は、前記すべり軸受上を前記転舵軸が摺動する全域に形成されることを特徴とするパワーステアリング装置。
(B) 請求項1に記載のパワーステアリング装置において、
前記転舵軸の前記転舵軸側ボールねじ溝形成領域は高周波焼き入れにより熱処理されることを特徴とするパワーステアリング装置。
[Technical thought other than claims]
Further, technical ideas other than the claims that can be grasped from the above-described embodiment will be described below.
(A) In the power steering device according to
The power steering device according to
(B) In the power steering device according to
The power steering apparatus, wherein the turning shaft side ball screw groove forming region of the turning shaft is heat-treated by induction hardening.
10 転舵軸
11 転舵軸側ボールねじ溝
12 ボール循環溝
13 すべり面
20 ナット
20a 本体部
20b,20c 接続通路(ボール挿入通路)
21 ナット側ボールねじ溝
22 ボール
23 ボールチューブ(封止部材)
30 ハウジング
34 エンドブッシュ(すべり軸受)
40 電動モータ
10 Steering shaft
11 Steering shaft side ball screw groove
12 Ball circulation groove
13 Sliding surface
20 nuts
20a body
20b, 20c Connection passage (ball insertion passage)
21 Nut side ball screw groove
22 balls
23 Ball tube (sealing material)
30 Housing
34 End bush (slide bearing)
40 Electric motor
Claims (3)
前記パワーステアリング装置は、
ステアリングホイールの回転に伴い転舵輪を転舵させる転舵軸と、
前記転舵軸の長手方向を第一軸方向としたとき、前記転舵軸の前記第一軸方向の所定範囲において前記転舵軸の外周側にあり、螺旋状の溝形状を有する転舵軸側ボールねじ溝と、
前記転舵軸を包囲する環状の本体部を備え、前記転舵軸に対し回転自在であるナットと、
前記ナットの内周側にあり、螺旋状の溝形状を有し、前記転舵軸側ボールねじ溝と共に螺旋状のボール循環溝を構成するナット側ボールねじ溝と、
前記ボール循環溝内を移動可能な複数のボールと、
前記転舵軸および前記ナットを収容するハウジングと、
前記ハウジングにあり、前記ハウジング内において前記転舵軸を前記第一軸方向に移動可能に軸支するすべり軸受と、
前記転舵軸の前記転舵軸側ボールねじ溝よりも前記第一軸方向一端側にあり、前記すべり軸受によって軸支されるすべり面と、
前記ナットを回転駆動し、前記ナットの回転が前記転舵軸の軸方向運動に変換されることにより前記転舵軸に操舵力を付与する電動モータと、
を有し、
前記製造方法は、
前記転舵軸の母材において前記転舵軸側ボールねじ溝が形成される領域と前記すべり面が形成される領域の表面を一度に研削加工する工程と、
前記研削加工後に、前記転舵軸側ボールねじ溝を前記螺旋状の溝形状に切削加工する工程と、
を有する、
パワーステアリング装置の製造方法。 A method of manufacturing a power steering device,
The power steering device is
A steered shaft that steers steered wheels as the steering wheel rotates,
When the longitudinal direction of the steering shaft and the first axial direction, is in the outer periphery of the steering shaft in the first axial direction in a predetermined range of the steering shaft, the steering shaft having a spiral groove shape Side ball screw groove,
A body portion of an annular surrounding the steering shaft, and the nut is rotatable relative to said steering shaft,
A nut-side ball screw groove that is on the inner peripheral side of the nut, has a spiral groove shape, and forms a spiral ball circulation groove together with the steered shaft-side ball screw groove;
A plurality of balls capable of moving the ball circulation groove,
A housing for housing the steered shaft and the nut;
A slide bearing which is in the housing and pivotally supports the steered shaft so as to be movable in the first axial direction in the housing;
A sliding surface which is on one end side in the first axial direction of the steered shaft side ball screw groove of the steered shaft and is pivotally supported by the slide bearing;
An electric motor that rotates the nut and applies a steering force to the steered shaft by converting the rotation of the nut into an axial motion of the steered shaft;
I have a,
The manufacturing method includes:
Grinding the surface of the region where the steered shaft side ball screw groove is formed and the region where the sliding surface is formed in the base material of the steered shaft at a time;
After the grinding process, cutting the steered shaft side ball screw groove into the spiral groove shape;
Having
A method for manufacturing a power steering apparatus.
前記転舵軸側ボールねじ溝が形成される領域の前記転舵軸の母材の外径と前記すべり面が形成される領域の前記転舵軸の母材の外径は同径である、パワーステアリング装置の製造方法。 In the method of manufacturing a power steering device according to claim 1,
The outer diameter of the base material of the steered shaft in the region where the steered shaft side ball screw groove is formed and the outer diameter of the base material of the steered shaft in the region where the sliding surface is formed are the same diameter , A method for manufacturing a power steering apparatus.
前記パワーステアリング装置は、
前記ナットの回転軸を第二軸方向とし、前記ナットの回転軸周りの方向を周方向としたとき、前記ナットの前記第二軸方向における端面、または前記ナットの外周面の前記周方向所定範囲において前記ナットの外部に開口するとともに、前記ナット側ボールねじ溝と連通するボール挿入通路を有し、
前記製造方法は、
前記ボール挿入通路を介して前記ナット内に前記複数のボールを挿入する工程と、
前記ボール挿入通路の前記外部への開口を封止部材により封止する工程と、
を有する、パワーステアリング装置の製造方法。 In the method of manufacturing a power steering device according to claim 1 or 2 ,
The power steering device is
When the rotation axis of the nut is the second axial direction and the direction around the rotation axis of the nut is the circumferential direction, the end surface in the second axial direction of the nut or the predetermined circumferential range of the outer peripheral surface of the nut And having a ball insertion passage that opens to the outside of the nut and communicates with the nut-side ball screw groove,
The manufacturing method includes:
Inserting a plurality of balls into the nut through the ball insertion path,
Sealing the outside opening of the ball insertion passage with a sealing member ;
A method for manufacturing a power steering apparatus.
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