KR20170091715A

KR20170091715A - 파워 스티어링 장치

Info

Publication number: KR20170091715A
Application number: KR1020177018306A
Authority: KR
Inventors: 오사무 요시다
Original assignee: 히다치 오토모티브 시스템즈 가부시키가이샤
Priority date: 2015-01-16
Filing date: 2015-11-27
Publication date: 2017-08-09
Also published as: DE112015005962T5; US20180003275A1; US10371239B2; JP6434538B2; JPWO2016114021A1; WO2016114021A1; CN107107950B; CN107107950A

Abstract

너트측 볼나사 홈(42b)에 있어서의 제1, 제2 접속 통로(50, 60)의 타단측 개구로부터의 제1, 제2 소정 범위 내에, 각각 너트(41)의 회전축과 너트측 볼나사 홈(42b) 사이의 직경 방향 거리가 제1, 제2 접속 통로(50, 60)의 타단측 개구를 향하여 점차 증대하며, 또한 볼(43)이 제1, 제2 접속 통로(50, 60)의 타단측 개구로부터 너트측 볼나사 홈(42b)을 따라 이동하는 것에 따라, 볼(43)이 너트(41)로부터 랙축(7)측에 하중을 전달하지 않는 제1, 제2 무부하 영역(NL1, NL2)을 통과한 후에 너트(41)로부터 랙축(7)측에 하중을 전달하는 제1, 제2 부하 영역(ML1, ML2)을 통과하도록 구성한 제1, 제2 부하 천이 영역(VL1, VL2)을 마련하였다.

Description

파워 스티어링 장치{POWER STEERING DEVICE}

본 발명은, 예컨대 자동차에 적용되어, 볼나사를 통해 전달되는 모터의 회전력으로 랙축의 이동을 보조하는 랙 어시스트식의 파워 스티어링 장치에 관한 것이다.

종래의 랙 어시스트식의 파워 스티어링 장치로서는, 예컨대 이하의 특허문헌 1에 기재된 것이 알려져 있다.

즉, 이 볼나사는, 나사축과 너트의 내외주부에 대향 형성된 한쌍의 볼나사 홈 사이에 튜브를 통해 순환하는 복수의 회전체인 볼이 개재됨으로써 구성되며, 상기 너트에 마련되는 볼 입출 구멍과 상기 볼나사 홈(너트측 볼나사 홈)의 접속부를 직경 확장 테이퍼형으로 가공 처리함으로써, 튜브와 볼나사 홈 사이에 있어서의 볼의 원활한 이동을 확보하고 있다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2001-141019호 공보

그러나, 상기 종래의 볼나사에서는, 상기 직경 확장 테이퍼 처리부에 의해 볼의 이동은 원활해지지만, 상기 직경 확장 테이퍼 처리부의 통과 시에는 볼은 하중을 부담하지 않고, 상기 테이퍼 처리부의 통과 직후에 볼이 충분한 하중을 부담하게 된다. 즉, 상기 직경 확장 테이퍼 처리부에 있어서의 무부하 상태로부터 상기 직경 확장 테이퍼 처리부 통과 후의 부하 상태로 급격하게 이행하게 되기 때문에, 이러한 급격한 부하 변동에 의해 조타 어시스트 토크의 토크 변동이 커지고, 이에 의해 조타 필링이 악화하여 버린다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은, 이러한 기술적 과제를 감안하여 안출된 것으로서, 볼에의 부하 변동을 억제하여 조타 필링을 향상시킬 수 있는 파워 스티어링 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은, 특히, 상기 너트측 볼나사 홈에 있어서 상기 제1 접속 통로의 타단측 개구로부터 상기 너트측 볼나사 홈을 따른 제1 소정 범위 내에 마련되고, 상기 너트의 회전축과 상기 너트측 볼나사 홈 사이의 직경 방향 거리가 상기 제1 접속 통로의 타단측 개구를 향하여 점차 증대하도록 형성되며, 상기 제1 소정 범위에 존재하는 볼이 상기 제1 접속 통로의 타단측 개구로부터 상기 너트측 볼나사 홈을 따라 이동하는 것에 따라, 상기 볼이 상기 너트측으로부터 상기 전타축측에 하중을 전달하지 않는 제1 무부하 영역을 통과 후, 상기 너트측으로부터 상기 전타축측에 하중을 전달하는 제1 부하 영역을 통과하도록 형성된 제1 부하 천이 영역과, 상기 너트측 볼나사 홈에 있어서 상기 제2 접속 통로의 타단측 개구로부터 상기 너트측 볼나사 홈을 따른 제2 소정 범위 내에 마련되고, 상기 너트의 회전축과 상기 너트측 볼나사 홈 사이의 직경 방향 거리가 상기 제2 접속 통로의 타단측 개구을 향하여 점차 증대하도록 형성되며, 상기 제2 소정 범위에 존재하는 볼이 상기 제2 접속 통로의 타단측 개구로부터 상기 너트측 볼나사 홈을 따라 이동하는 것에 따라, 상기 볼이 상기 너트측으로부터 상기 전타축측에 하중을 전달하지 않는 제2 무부하 영역을 통과 후, 상기 너트측으로부터 상기 전타축측에 하중을 전달하는 제2 부하 영역을 통과하도록 형성된 제2 부하 천이 영역을 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 제1, 제2 부하 천이 영역을 마련함으로써, 볼에 작용하는 하중이 입구측에서는 서서히 커지고, 출구측에서는 서서히 작아지는 결과, 무부하 영역과 부하 영역 사이를 출입하는 볼의 힘의 전달을 원활화할 수 있다. 이에 의해, 볼나사 기구의 작동 시의 토크 변동이 억제되어, 상기 토크 변동에 기인하는 볼나사 기구의 걸림감이 억제되는 결과, 조타 필링을 향상시킬 수 있다.

특히, 본 발명에서는, 제1, 제2 부하 천이 영역 내에 무부하 영역과 부하 영역의 전환 포인트가 존재하도록 구성함으로써, 부하 영역에서의 하중의 급격한 변화를 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 파워 스티어링 장치의 개략도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 모터 유닛 근방의 확대 단면도이다.
도 3은 도 2의 볼나사의 평면도이다.
도 4는 도 3의 A-A선 단면도이다.
도 5는 도 3의 B-B선 단면도이다.
도 6은 도 3의 C-C선 단면도이다.
도 7은 도 5에 나타내는 너트측 볼나사 홈의 횡단면도로서, (a)는 도 5의 D-D선 단면도이고, (b)는 도 5의 E-E선 단면도이다.
도 8은 도 5에 나타내는 각 영역의 랙 축심간 거리를 나타낸 그래프이다.
도 9는 너트 회전각-너트 입력 토크의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 10은 너트 회전각-너트와 볼의 접촉력의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 11은 너트 회전각-너트 입력 토크의 관계를 나타낸 그래프로서, (a)는 종래의 볼나사이고, (b)는 본 발명에 따른 볼나사에 상당하는 그래프이다.

이하, 본 발명에 따른 파워 스티어링 장치의 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 서술한다. 또한, 하기의 실시형태에서는, 상기 파워 스티어링 장치를 자동차의 조타 장치에 적용한 것을 나타내고 있다.

즉, 이 파워 스티어링 장치는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 그 일단측이 스티어링 휠(1)과 일체 회전 가능하게 연계되는 입력축(2)과, 그 일단측이 도시 외의 토션 바를 통해 입력축(2)의 타단측에 상대 회전 가능하게 연결되고, 그 타단측이 랙·피니언 기구(4)를 통해 전타륜(5L, 5R)에 연계되는 출력축(3)과, 입력축(2)의 외주측에 배치되어, 이 입력축(2)과 출력축(3)의 상대 회전 변위량에 기초하여 조타 토크를 검출하는 토크 센서(6)와 이 토크 센서(6)나 도시 외의 차속 센서 등의 검출 결과에 기초하여 운전자의 조타 토크에 따른 조타 어시스트 토크를 후술하는 랙축(7)에 부여하는 모터 유닛(30)과, 상기 모터 유닛(30)의 출력(회전력)을 감속하면서 후술하는 랙축(7)의 축방향 이동력으로 변환하여 전달하는 전달 기구(20)로 주로 구성되어 있다.

상기 랙·피니언 기구(4)는, 출력축(3)의 일단부의 외주에 형성된 도면 외의 피니언치(齒)와 상기 출력축(3)의 일단부에 거의 직교하도록 배치되는 전타축인 랙축(7)의 축방향 소정 범위에 형성되는 도면 외의 랙치(齒)가 맞물려 이루어지는 것으로, 출력축(3)의 회전 방향을 따라 랙축(7)이 축방향으로 이동하도록 되어 있다. 그리고, 랙축(7)의 각 단부는 각각 타이 로드(8, 8) 및 너클 아암(9, 9)을 통해 전타륜(5R, 5L)에 연계되어 있고, 랙축(7)이 축방향으로 이동하여 각 타이 로드(8, 8)를 통해 각 너클 아암(9, 9)이 인장됨으로써, 전타륜(5R, 5L)의 방향이 변경되도록 되어 있다.

상기 랙축(7)은, 도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 랙·피니언 기구(4)의 수용에 이바지하는 제1 기어 하우징(11)과, 상기 전달 기구(20)의 수용에 이바지하는 제2 기어 하우징(12)을 일체적으로 구성하여 이루어지는 기어 하우징(10) 내에, 축방향 이동 가능하게 수용되어 있다. 또한, 제1 하우징(11)과 제2 하우징(12)은, 제2 하우징(12)의 접합 단부에 돌출 설치된 볼록부(12a)를 제1 기어 하우징(11)의 접합 단부에 천공 설치된 오목부(11a)에 감합시킨 상태로, 기어 하우징(10)과 모터 유닛(30)을 체결하는 복수(본 실시형태에서는 3개)의 볼트(13)로, 모터 유닛(30)과 공(共)체결 고정되어 있다.

상기 전달 기구(20)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 후술하는 전동 모터(31)의 출력축(31a)의 선단부 외주에 일체 회전 가능하게 마련되고, 상기 출력축(31a)의 축선(L1)을 중심으로 회전하는 입력측 풀리(21)와, 랙축(7)의 외주에 상대 회전 가능하게 마련되고, 상기 입력측 풀리(21)의 회전력에 기초하여 랙축(7)의 축선(L2)을 중심으로 회전하는 출력측 풀리(22)와, 상기 출력측 풀리(22)와 랙축(7) 사이에 개재되고, 상기 출력측 풀리(22)의 회전을 감속하면서 랙축(7)의 축방향 운동으로 변환하는 볼나사(40)와, 입력측 풀리(21)와 출력측 풀리(22)에 걸쳐 권취되어, 입력측 풀리(21)의 회전을 출력측 풀리(22)에 전달함으로써 상기 양 풀리(21, 22)의 동기 회전에 이바지하는 벨트(23)로 주로 구성되고, 상기 양 기어 하우징(11, 12)의 접합 단부 사이에 구획된 전달 기구 수용부(14) 내에 수용 배치되어 있다.

상기 볼나사(40)는, 도 2∼도 4에 나타내는 바와 같이, 랙축(7)을 포위하는 통형으로 형성되고, 상기 랙축(7)에 대하여 상대 회전 가능하게 마련된 너트(41)와, 랙축(7)의 외주에 마련된 나선형의 축측 볼나사 홈(42a)과 너트(41)의 내주에 마련된 나선형의 너트측 볼나사 홈(42b)에 의해 구성되는 소정의 리드각을 갖는 볼 순환홈(42)과, 상기 볼 순환홈(42) 내에서 회전 가능하게 개재된 복수의 볼(43)과, 상기 볼 순환홈(42)의 양단을 이어 상기 볼 순환홈(42)의 양 단부 사이에 있어서의 볼(43)의 순환에 이바지하는 통형의 접속 부재인 튜브(44)로 주로 구성되어 있다.

상기 너트(41)는, 축방향 일단부가 볼 베어링(24)을 통해 제1 기어 하우징(11)에 회전 가능하게 지지되고, 타단부의 외주면에 출력측 풀리(22)가 끼워 붙여져 고정되어 있다. 또한, 상기 볼 베어링(24)은, 너트(41)와 일체로 구성된 내륜(24a)과, 제1 기어 하우징(11)의 내주면에 압입되며 록 너트(25)에 의해 체결된 외륜(24b)과, 상기 내외륜(24a, 24b) 사이에 회전 가능하게 개재된 복수의 볼(24c)로 구성되어 있다.

그리고, 상기 양 볼나사 홈(42a, 42b) 및 상기 내외륜(24a, 24b) 사이에는, 각각 상기 각 볼(43, 24c)의 회전에 따른 마찰의 윤활에 이바지하는 소정의 그리스가 도포되어 있다.

또한, 상기 너트(41)에는, 도 4∼도 6에 나타내는 바와 같이, 그 축방향 일단측에, 튜브(44)의 일단부가 접속되어 볼 순환홈(42)에 볼(43)을 공급 또는 배출하는 제1 접속 통로(50)가, 상기 볼 순환홈(42)[너트측 볼나사 홈(42b)]의 일단부에 개구하도록 관통 형성되어 있다. 또한 마찬가지로, 축방향 타단측에도, 튜브(44)의 타단부가 접속되어 볼 순환홈(42)으로부터 볼(43)을 배출 또는 공급하는 제2 접속 통로(60)가, 상기 볼 순환홈(42)[너트측 볼나사 홈(42b)]의 타단부에 개구하도록 관통 형성되어 있다.

상기 제1, 제2 접속 통로(50, 60)는, 각각 일단측에 있어서 너트(41)의 외주면에 개구 형성되고, 상기 튜브(44)의 접속에 이바지하는 제1 대직경부(51) 및 제2 대직경부(61)와, 상기 제1, 제2 대직경부(51, 61)로부터 타단측을 향하여 각각 단차 직경 축소형으로 형성되며, 너트(41)의 내주면[너트측 볼나사 홈(42b)]에 개구하는 제1 소직경부(52) 및 제2 소직경부(62)로 주로 구성되고, 각 타단[제1, 제2 소직경부(52, 62) 측단]이 서로 약 180도 이격되며, 각 일단이 볼 순환홈(42)의 접선 방향에 평행하게 연장되도록 형성되어 있다. 그리고, 상기 제1 대직경부(51)와 상기 제1 소직경부(52) 사이에는 제1 단차부(53)가, 상기 제2 대직경부(61)와 상기 제2 소직경부(62) 사이에는 제2 단차부(63)가 각각 형성되어 있다. 또한, 이 제1, 제2 접속 통로(50, 60) 및 튜브(44)로 구성되는 영역에 대해서는, 너트(41)측의 입력이 작용하지 않아, 상기 너트(41)측의 입력을 랙축(7)에 전달 불능한 무부하 영역(NL)으로 되어 있다.

여기서, 상기 제1, 제2 단차부(53, 63)는, 튜브(44)의 외직경 이상의 깊이폭으로 설정되어 있어, 제1, 제2 대직경부(51, 61)에 튜브(44)를 끼워 넣은 상태로 그 튜브(44)의 각 단부면의 전체가 제1, 제2 단차부(53, 63)에 접촉하여, 제1, 제2 단차부(53, 63)가 튜브(44)의 내주면보다 직경 방향 내측[튜브(44)의 내주측]으로 연장되도록 구성되어 있다.

상기 볼 순환홈(42)은, 중간부가, 볼(43)의 직경과 거의 동(同)직경의 일정 내직경으로 설정되고, 볼(43)을 통해 너트(41)측으로부터의 입력을 랙축(7)측에 충분히 전달 가능한 부하 영역(ML)으로서 구성되며, 양 단부측의 소정 범위인 제1 소정 범위 및 제2 소정 범위가, 상기 무부하 영역(NL)과 상기 부하 영역(ML) 사이의 이행 영역으로서, 너트(41)측으로부터 랙축(7)측으로 전달되는 입력 하중이 변화(증대 또는 감소)할 수 있는 제1, 제2 부하 천이 영역(VL1, VL2)으로서 구성되어 있다.

상기 제1, 제2 부하 천이 영역(VL1, VL2)은, 볼(43)의 반경과 거의 동직경으로 설정된 일정 깊이를 갖는 횡단면 대략 원호형으로 형성된 축측 볼나사 홈(42a)과, 너트(41)의 회전축에 상당하는 랙축(7)의 축심(L2)으로부터의 직경 방향 거리(이하, 「랙 축심간 거리」라고 함)(RL)가 제1, 제2 접속 통로(50, 60)의 타단측 개구를 향하여 점차 증대하는 것 같은 제1 테이퍼부(45) 및 제2 테이퍼부(46)가 형성된 너트측 볼나사 홈(42b)으로 구성되어 있다.

또한, 상기 제1, 제2 부하 천이 영역(VL1, VL2)은, 제1, 제2 테이퍼부(45, 46)에 의해 구성된 제1, 제2 소정 범위 중 부하 영역(ML)측의 제1 영역 및 제2 영역에 형성되며, 적어도 너트(41)측으로부터 입력되는 하중의 일부를 랙축(7)측에 전달 가능하게 구성된 제1 부하 영역(ML1) 및 제2 부하 영역(ML2)과, 잔여의 영역에 형성되며, 너트(41)측으로부터의 입력을 랙축(7)에 전달 불능하게 구성된 제1 무부하 영역(NL1) 및 제2 무부하 영역(NL2)에 의해 구성되고, 제1, 제2 접속 통로(50, 60)의 타단측 개구로부터 각각 상기 제1, 제2 무부하 영역(NL1, NL2)을 통과한 후에 상기 제1, 제2 부하 영역(ML1, ML2)을 통과하도록 되어 있다.

또한, 상기 제1, 제2 부하 천이 영역(VL1, VL2)은, 너트(41)의 회전축에 상당하는 랙축(7)의 축심(L2)을 중심으로 한 각도가 15도 이상(본 실시형태에서는 45도로 설정되어 있음)이 되는 범위에 형성되며, 상기 영역(VL1, VL2) 내에 볼(43)을 동시에 복수 개 수용 가능하게 구성되어 있다. 그리고, 이 제1, 제2 부하 천이 영역(VL1, VL2)을 구성하는 제1, 제2 테이퍼부(45, 46)는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 너트측 볼나사 홈(42b)의 횡단면인 원호형면의 형상이 동일해지도록, 상기 원호형면의 곡률 중심(P)까지의 거리(이하, 「곡률 중심 거리」라고 함)(RC)만을 변화(구체적으로는 직경 방향 외측으로 X만큼 오프셋)시킴으로써 구성되고, 이 곡률 중심 거리(RC)는, 볼(43)의 진행 방향을 따라, 즉 상기 볼 순환홈(42)의 리드각을 따라 점차 변화하도록 되어 있다(도 4 참조).

여기서, 상기 제1, 제2 부하 천이 영역(VL1, VL2)의 오프셋량에 대해서는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 제1, 제2 접속 통로(50, 60)의 타단측 개구[무부하 영역(NL)]를 향하여 선직경적으로 증대하도록 설정되며, 너트(41)의 회전축에 상당하는 랙축(7)의 축심(L2)을 중심으로 한 각도 1도에 대하여, 상기 랙축(7)의 축심(L2)과 너트측 볼나사 홈(42b) 사이의 직경 방향 거리의 변화량에 상당하는 상기 오프셋량(X)(본 실시형태에서는 0.5 ㎛)을 볼(43)의 직경(D)(본 실시형태에서는 5.55 ㎜)으로 나눈 양자의 비율이 0.2％ 이하가 되도록 설정되어 있다.

이렇게 하여, 상기 제1, 제2 부하 천이 영역(VL1, VL2)에 있어서는, 랙 축심간 거리(RL)[곡률 중심 거리(RC)]가 제1, 제2 접속 통로(50, 60)측을 향하여 점차 증대하도록, 바꾸어 말하면, 볼(43)과의 접촉 면적이 제1, 제2 접속 통로(50, 60)측을 향하여 점차 감소하도록 확대 형성된 상기 테이퍼 형상에 기초하여, 제1, 제2 접속 통로(50, 60)측으로부터 진행됨에 따라 볼(43)과의 접촉 면적이 점차 증대하여 볼(43)이 전달하는 상기 하중이 점차 증대하고, 제1, 제2 접속 통로(50, 60)측으로 퇴행함에 따라 볼(43)과의 접촉 면적이 점차 감소하여 볼(43)이 전달하는 상기 하중이 점차 감소하도록 되어 있다.

또한, 상기 제1, 제2 부하 천이 영역(VL1, VL2)은, 상기 각 영역(VL1, VL2)에 있어서의 제1 접속 통로(50)측의 단부로부터 볼 순환홈(42)을 통해 제2 접속 통로(60)측의 단부에 이르는 길이(L)가, 볼(43)의 직경(D)의 비(非)정수배가 되도록 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 제1 부하 천이 영역(VL1)의 제1 접속 통로(50)측의 단부로부터 볼 순환홈(42)을 통하여 제2 부하 천이 영역(VL2)의 제2 접속 통로(60)측의 단부에 이르기까지의 길이를 L, 볼(43)의 직경을 D, 볼(43)의 개수를 n으로 하였을 때, 「D×(n+1/4)＜L＜D×(n+3/4)」를 만족시키도록 설정되어 있다.

또한, 상기 제1, 제2 부하 천이 영역(VL1, VL2)에 대해서는, 제1 부하 천이 영역(VL1)의 제1 접속 통로(50)측의 단부와 제2 부하 천이 영역(VL2)의 제2 접속 통로(60)측의 단부가, 너트(41)의 회전각에 상당하는 랙축(7)의 축심(L2)을 중심으로 한 각도에 있어서 일치하는 일이 없도록 구성되어 있다.

상기 튜브(44)는, 도 3∼도 6에 나타내는 바와 같이, 반할(半割)형으로 구성된 대략 통형을 나타내고, 제1 대직경부(51) 내에 삽입되는 제1 삽입부(44a)와, 제2 대직경부(61) 내에 삽입되는 제2 삽입부(44b)와, 상기 제1 삽입부(44a)와 상기 제2 삽입부(44b)를 접속하는 접속부(44c)로 주로 구성되며, 상기 제1 삽입부(44a)와 상기 제2 삽입부(44b)는, 상기 접속부(44c)에 대하여, 볼 순환홈(42)의 리드각을 따라 경사지도록 형성되어 있다.

또한, 상기 튜브(44)의 일단부 및 타단부에는, 제1, 제2 테이퍼부(45, 46)와 대향하는 측에, 제1, 제2 소직경부(52, 62)와 볼 순환홈(42) 사이에 있어서의 볼(43)의 이동을 안내하는 제1 안내부(44d) 및 제2 안내부(44e)가, 제1, 제2 소직경부(52, 62)의 각 내단부 개구로부터 축측 볼나사 홈(42a)에 근접하는 위치까지 연장 설치되어 있다. 이들 제1, 제2 안내부(44d, 44e)는, 설편(舌片)형을 나타내고, 볼 순환홈(42)과 연속하도록 구성되며, 볼(43)의 제1, 제2 소직경부(52)측으로부터 볼 순환홈(42)측으로의 이동, 또는 볼 순환홈(42)측으로부터 제1, 제2 소직경부(52, 62)측으로의 이동을 원활화할 수 있는 곡면형으로 형성되어 있다.

상기 모터 유닛(30)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 출력축(31a)이 돌출 설치된 축방향 일단측이 제2 기어 하우징(12)에 지지 고정되어, 입력측 풀리(21)를 회전 구동시킴으로써 전달 기구(20)를 통해 랙축(7)에 조타 어시스트력을 발생시키는 전동 모터(31)와, 상기 전동 모터(31)의 타단측에 부설되어, 조타 토크나 차량 속도 등의 소정 파라미터에 따라 상기 전동 모터(31)를 구동 제어하는 전자 컨트롤러(32)가 일체적으로 구성된 것이다.

이하, 본 실시형태에 따른 상기 파워 스티어링 장치의 작용 효과에 대해서, 도 5∼도 11에 기초하여 설명한다. 또한, 도 9는 볼나사 기구에 있어서의 토크 변동을 나타낸 그래프로서, 실선은 본 실시형태에 따른 볼나사를, 파선은 종래의 볼나사를 각각 나타내고 있다. 또한, 도 10은 제1, 제2 테이퍼부의 구배[너트(41)의 단위 회전각당의 랙 축심간 거리(RL)의 변화량](ΔRL)별로 볼이 받는 하중을 나타낸 그래프이며, 실선은 본 실시형태와 같은 5 ㎛의 것, 파선은 10 ㎛의 것, 점선은 15 ㎛의 것, 일점 쇄선은 3 ㎛의 것을 각각 나타내고 있다.

먼저, 상기 파워 스티어링 장치에 있어서의 볼나사(40)의 작동의 상태에 대해서 설명하면, 도 5에 나타내는 바와 같이, 예컨대 무부하 영역(NL)인 튜브(44) 및 제1 접속 통로(50)를 통과한 볼(43)은, 제1 안내부(44a)에 의해 볼 순환홈(42) 내에 도입되어, 제1 부하 천이 영역(VL1)에 있어서, 소정의 제1 무부하 영역(NL1)을 통과한 후, 상기 제1 영역에 형성된 제1 부하 영역(ML1)으로 이행한다.

즉, 상기 제1 부하 천이 영역(VL1)에서는, 상기 제1 무부하 영역(NL1)을 통과한 후, 너트측 볼나사 홈(42b)의 제1 테이퍼부(45)의 테이퍼 형상에 기초하여 볼 순환홈(42)과 볼(43)의 접촉 면적이 점차 증대해 가고, 상기 접촉 면적의 증대에 따라 볼(43)에 의한 너트(41)측으로부터 랙축(7)측에 전달되는 하중이 점차 증대한다. 그리고, 이 제1 부하 천이 영역(VL1)의 제1 부하 영역(ML1)을 통과한 후, 부하 영역(ML)으로 이행함으로써, 너트(41)측으로부터의 입력 하중을 랙축(7)측에 충분히 전달하게 된다.

한편, 상기 볼 순환홈(42)의 출구측에 있어서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 상기 부하 영역(ML)을 통과한 볼(43)은, 제2 부하 천이 영역(VL2)에서 너트측 볼나사 홈(42b)의 제2 테이퍼부(46)의 테이퍼 형상에 기초하여 볼 순환홈(42)과 볼(43)의 접촉 면적이 점차 감소해 가고, 상기 접촉 면적의 감소에 따라 볼(43)에 의한 너트(43)측으로부터 랙축(7)측에 전달되는 하중이 점차 감소한다. 그리고, 이 제2 부하 천이 영역(VL2)의 제2 부하 영역(ML2)을 통과한 후, 동(同)천이 영역(VL2)의 제2 무부하 영역(NL2)을 통과한 볼(43)은, 제2 안내부(44b)에 의해 제2 접속 통로(60) 내에 도출되어, 상기 제2 접속 통로(60) 및 튜브(44)에 의해 구성되는 무부하 영역(NL)으로 이행함으로써, 상기 무부하 영역(NL)을 통과할 때까지, 너트(41)측으로부터의 입력 하중을 랙축(7)측에 전달하지 않게 된다.

계속해서, 볼나사 기구에 있어서의 토크 변동에 대해, 종래의 것과 비교해 보면, 도 9에 나타내는 바와 같이, 종래는 직경 확장 테이퍼 처리부에 의해 구성되는 무부하 상태로부터 부하 상태로 급격하게 이행하는 결과, 볼에 작용하는 하중이 급격하게 변화하여, 상기 볼나사 기구의 토크 변동이 커져 버린다(도면 중의 파선 참조). 이에 대하여, 본 실시형태에 따른 볼나사(40)에서는, 전술한 바와 같이, 볼 순환홈(42)[너트측 볼나사 홈(42b)]의 제1, 제2 접속 통로(50, 60)측의 단부에 제1, 제2 테이퍼부(45, 46)에 의해 구성되는 제1, 제2 부하 천이 영역(VL1, VL2)을 마련함으로써, 볼(43)에 작용하는 하중이 입구측에서는 서서히 커지며, 출구측에서는 서서히 작아지는 결과, 무부하 영역(NL)과 부하 영역(ML) 사이를 출입하는 볼(43)의 힘의 전달이 원활화되어, 볼나사(40)의 토크 변동이 억제된다.

또한, 이러한 볼나사(40)의 토크 변동 억제 작용에 대해, 상기 각 테이퍼부(45, 46)의 구배마다의, 즉 너트(41)의 단위 회전각당의 랙 축심간 거리의 변화량(ΔRL)마다의 너트(41)와 볼(43)의 접촉력을 확인해 보면, 도 10에 나타내는 바와 같이, 상기 랙 축심간 거리의 변화량(ΔRL)이 3 ㎛∼10 ㎛에서는 원하는 완만한 구배가 얻어지는 한편, 상기 랙 축심간 거리의 변화량(ΔRL)이 15 ㎛에서는 상기 각 테이퍼부(45, 46)의 구배가 커서, 상기 토크 변동의 억제에는 불충분한 것이 확인되었다. 바꾸어 말하면, 이 결과로부터, 상기 볼나사(40)의 토크 변동을 충분히 억제할 수 있는 기준으로서, 상기 너트(41)의 단위 회전각당의 랙 축심간 거리의 변화량(ΔRL)을 볼(43)의 직경(D)으로 나눈 비율이 0.2％ 이하로 되어 있으면 좋은 것이 확인되었다.

이상과 같이, 본 실시형태에 따른 파워 스티어링 장치에 따르면, 제1, 제2 부하 천이 영역(VL1, VL2)을 마련함으로써, 볼(43)에 작용하는 하중이 입구측에서는 서서히 커지며, 출구측에서는 서서히 작아지는 결과, 무부하 영역(NL)과 부하 영역(ML) 사이를 출입하는 볼(43)의 힘의 전달을 원활화할 수 있다. 이에 의해, 볼나사(40)의 작동 시에 있어서의 토크 변동이 억제되고, 상기 토크 변동에 기인하는 볼나사(40)의 걸림감이 억제되는 결과, 조타 필링을 향상시킬 수 있다.

또한, 특히, 상기 파워 스티어링 장치에 있어서는, 제1, 제2 부하 천이 영역(VL1, VL2) 내에 무부하 영역인 제1, 제2 무부하 영역(NL1, NL2)과 부하 영역인 제1, 제2 부하 영역(ML1, ML2)의 전환 포인트가 존재하도록 구성하였기 때문에, 부하 영역(ML)에 있어서의 하중의 급격한 변화를 억제할 수 있다.

또한, 이러한 제1, 제2 부하 천이 영역(VL1, VL2)을, 너트측 볼나사 홈(42b)의 바닥측의 횡단면적이 거의 동일해지도록, 즉 상기 너트측 볼나사 홈(42b)의 바닥면의 직경 방향 위치를 외측으로 오프셋시키는 형태로 형성하여, 볼(43)의 진행 방향에 있어서의 너트측 볼나사 홈(42b)의 폭방향 치수가 변화하지 않도록 구성함으로써, 무부하 영역(NL)으로부터 진입하는 볼(43)의 흔들림이 억제되어, 상기 볼(43)의 원활한 이동의 확보에 이바지된다.

덧붙여, 이러한 형상으로 함으로써, 상기 너트측 볼나사 홈(42b)을 절삭하는 절삭 공구의 이송량을 제어하는 것에 의해서만 상기 각 부하 천이 영역(VL1, VL2)을 형성할 수 있는 메리트가 있다.

또한, 상기 제1, 제2 부하 천이 영역(VL1, VL2)은, 상기 각 천이 영역(VL1, VL2)에 있어서의 랙 축심간 거리(RL)가 볼(43)의 진행 방향인 볼 순환홈(42)의 리드각을 따라 점차 변화하도록 구성되어 있기 때문에, 볼(43)의 이동에 따른 하중의 변화를 보다 순조롭게 할 수 있다.

또한, 상기 파워 스티어링 장치에서는, 접속부(44c)에 대하여 제1, 제2 삽입부(44a, 44b)가 볼 순환홈(42)의 리드각을 따라 경사지는 형태로 튜브(44)를 구성하였기 때문에, 상기 튜브(44)로부터 볼 순환홈(42)의 리드각을 따른 방향에 볼(43)이 출입하게 되어, 상기 볼의 튜브(44)에의 출입을 보다 원활하게 할 수 있다.

덧붙여, 이러한 구성에 있어서, 제1 접속 통로(50) 및 제2 접속 통로(60)가, 너트(41)의 회전축인 랙축(7)의 축심(L2)을 중심으로 한 둘레 방향에 있어서, 제1 접속 통로(50)의 타단과 제2 접속 통로(60)의 타단이 서로 약 180도 이격하도록 형성되어 있음으로써, 볼 순환홈(42)을 출입하는 볼(43)의 이동 방향을 접선 방향에 근접시킨 경우에도 무리없이 튜브(44)를 조립할 수 있어, 장치의 조립 작업성의 향상에 이바지된다.

또한, 상기 제1, 제2 접속 통로(50, 60)에 있어서, 제1, 제2 단차부(53, 63)에 대하여 튜브(44)의 내주부가 직경 방향 내측으로 돌출하고 있는 경우에는, 상기 튜브(44)를 통과한 볼(43)이 제1, 제2 부하 천이 영역(VL1, VL2)의 튜브(44)측의 단부를 뛰어넘는 형태로 제1, 제2 부하 천이 영역으로 진행되게 되어, 볼(43)의 부하가 급격하게 변동하여 버린다.

그래서, 상기 파워 스티어링 장치에서는, 제1, 제2 접속 통로(50, 60)에 있어서, 제1, 제2 단차부(53, 63)를 튜브(44)의 내주면보다 직경 방향 내측으로 연장 설치함으로써, 볼(43)이 제1, 제2 부하 천이 영역(VL1, VL2) 내에서 보다 길게 접촉하면서 통과하는 것이 가능해져, 상기 볼(43)의 부하 변동을 더욱 완만하게 할 수 있다.

또한, 상기 제1, 제2 부하 천이 영역(VL1, VL2)에서는, 볼(43)을 동시에 복수 개 수용할 수 있는 구성으로 되어 있기 때문에, 상기 각 천이 영역(VL1, VL2) 내에서의 볼(43)의 부하의 변화를 복수 개의 볼(43)의 부하의 변화의 평균으로 할 수 있으며, 상기 볼(43)의 부하 변동이 더욱 억제되어, 상기 볼나사(40)의 걸림감을 보다 효과적으로 억제할 수 있는 메리트가 있다.

또한, 볼(43)의 부하가 변화하는 제1, 제2 부하 영역(ML1, ML2)에 있어서도 볼(43)을 동시에 복수 개 수용할 수 있는 구성으로 함으로써, 상기 각 영역(ML1, ML2) 내에 있어서의 볼(43)의 부하의 변화에 대해서도 복수 개의 볼(43)의 부하의 변화의 평균으로 할 수 있어, 상기 볼(43)의 부하 변동의 발생을 더욱 완만한 것으로 할 수 있다.

또한, 상기 제1, 제2 부하 천이 영역(VL1, VL2)에서의, 제1 부하 천이 영역(VL1)의 제1 접속 통로(50)측의 단부로부터 볼 순환홈(42)을 통해 제2 부하 천이 영역(VL2)의 제2 접속 통로(60)측의 단부에 이르기까지의 길이(L)에 대해, 볼(43)의 직경(D)의 정수배로 한 경우, 도 11의 (a)에 나타내는 바와 같이, 상기 각 천이 영역(VL1, VL2)에서 볼(43)에 부하가 가해지기 시작하는 타이밍과 빠져나기 시작하는 타이밍이 일치하여 버려, 볼나사(40)의 부하 변동이 커져 버린다.

그래서, 상기 파워 스티어링 장치에서는, 제1, 제2 부하 천이 영역(VL1, VL2)에서의 제1 부하 천이 영역(VL1)의 제1 접속 통로(50)측의 단부로부터 볼 순환홈(42)을 통해 제2 부하 천이 영역(VL2)의 제2 접속 통로(60)측의 단부에 이르기까지의 길이(L)가 볼(43)의 직경(D)의 비정수배가 되도록 구성함으로써, 도 11의 (b)에 나타내는 바와 같이, 상기 각 부하 천이 영역(VL1, VL2)에서의 볼(43)에의 부하의 가해지기 시작하는 타이밍과 빠져나기 시작하는 타이밍을 어긋나게 하는 것이 가능해져, 볼나사(40)의 부하 변동이 억제되는 결과, 조타 필링의 추가적인 향상에 이바지된다.

또한, 상기 각 부하 천이 영역(VL1, VL2)의 구성에 있어서, 볼(43)의 직경을 D, 볼(43)의 개수를 n으로 하였을 때의 상기 길이(L)가 「D×(n+1/4)＜L＜D×(n+3/4)」를 충족시키도록 구성되어 있기 때문에, 볼나사(40)에 있어서의 부하 변동을 효과적으로 억제하는 것이 가능하게 되어 있다.

본 발명은, 상기 실시형태에 개시한 구성에 한정되는 것이 아니며, 예컨대 상기 제1, 제2 부하 천이 영역(VL1, VL2)의 형성 범위 등, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위 내에서, 적용하는 파워 스티어링 장치의 사양 등에 따라 자유롭게 변경할 수 있다.

이상 설명한 실시형태에 기초한 파워 스티어링 장치로서는, 예컨대, 이하에 서술하는 양태의 것이 생각된다.

즉, 상기 파워 스티어링 장치는, 그 하나의 양태에 있어서, 스티어링 휠의 회전에 따라 축방향 이동함으로써 전타륜의 전타에 이바지하는 전타축과, 상기 전타축을 포위하도록 통형으로 형성되고, 상기 전타축에 대하여 상대 회전 가능하게 마련된 너트와, 상기 전타축의 외주에 마련된 나선홈형의 축측 볼나사 홈과, 상기 너트의 내주에 마련된 나선홈형의 너트측 볼나사 홈으로 구성되는 볼 순환홈과, 상기 볼 순환홈 내에 있어서 회전 가능하게 개재된 복수의 볼과, 일단측이 상기 너트의 외주면에 개구 형성되고, 타단측이 상기 너트의 내주면으로서 상기 볼 순환홈의 일단측에 개구 형성된 제1 접속 통로와, 일단측이 상기 너트의 외주면에 개구 형성되고, 타단측이 상기 너트의 내주면으로서 상기 볼 순환홈의 타단측에 개구 형성된 제2 접속 통로와, 상기 제1 접속 통로와 상기 제2 접속 통로를 이어 상기 양 접속 통로 사이의 볼의 순환에 이바지하는 접속 부재와, 상기 너트를 회전 구동시킴으로써 상기 전타축에 조타력을 부여하는 전동 모터와, 상기 너트측 볼나사 홈에 있어서 상기 제1 접속 통로의 타단측 개구로부터 상기 너트측 볼나사 홈을 따른 제1 소정 범위 내에 마련되고, 상기 너트의 회전축과 상기 너트측 볼나사 홈 사이의 직경 방향 거리가 상기 제1 접속 통로의 타단측 개구를 향하여 점차 증대하도록 형성되며, 상기 제1 소정 범위에 존재하는 볼이 상기 제1 접속 통로의 타단측 개구로부터 상기 너트측 볼나사 홈을 따라 이동하는 것에 따라, 상기 볼이 상기 너트측으로부터 상기 전타축측에 하중을 전달하지 않는 제1 무부하 영역을 통과 후, 상기 너트측으로부터 상기 전타축측에 하중을 전달하는 제1 부하 영역을 통과하도록 형성된 제1 부하 천이 영역과, 상기 너트측 볼나사 홈에 있어서 상기 제2 접속 통로의 타단측 개구로부터 상기 너트측 볼나사 홈을 따른 제2 소정 범위 내에 마련되고, 상기 너트의 회전축과 상기 너트측 볼나사 홈 사이의 직경 방향 거리가 상기 제2 접속 통로의 타단측 개구를 향하여 점차 증대하도록 형성되며, 상기 제2 소정 범위에 존재하는 볼이 상기 제2 접속 통로의 타단측 개구로부터 상기 너트측 볼나사 홈을 따라 이동하는 것에 따라, 상기 볼이 상기 너트측으로부터 상기 전타축측에 하중을 전달하지 않는 제2 무부하 영역을 통과 후, 상기 너트측으로부터 상기 전타축측에 하중을 전달하는 제2 부하 영역을 통과하도록 형성된 제2 부하 천이 영역을 구비하고 있다.

상기 파워 스티어링 장치의 바람직한 양태에 있어서, 상기 접속 부재는, 상기 제1 접속 통로 내에 삽입되는 제1 삽입부와, 상기 제2 접속 통로 내에 삽입되는 제2 삽입부와, 상기 제1 삽입부와 상기 제2 삽입부를 접속하는 접속부를 구비하고, 상기 제1 삽입부 및 상기 제2 삽입부는, 상기 접속부에 대하여, 상기 너트측 볼나사 홈의 리드각을 따라 경사지도록 형성되어 있다.

별도의 바람직한 양태에서는, 상기 파워 스티어링 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 접속 부재는, 통형으로 형성되며, 상기 제1 접속 통로는, 상기 접속 부재의 한쪽측의 단부면이 접촉하는 제1 단차부를 가지고, 상기 제1 단차부는, 상기 접속 부재의 내주면보다 상기 접속 부재의 내주측으로 연장 설치되며, 상기 제2 접속 통로는, 상기 접속 부재의 다른쪽측의 단부면이 접촉하는 제2 단차부를 가지고, 상기 제2 단차부는, 상기 접속 부재의 내주면보다 상기 접속 부재의 내주측으로 연장 설치되어 있다.

또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 파워 스티어링 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 부하 천이 영역 및 상기 제2 부하 천이 영역은, 각각 상기볼을 동시에 복수 개 수용할 수 있는 범위에 형성되어 있다.

또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 파워 스티어링 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 부하 영역 및 상기 제2 부하 영역은, 각각 상기 볼을 동시에 복수 개 수용할 수 있는 범위에 형성되어 있다.

또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 파워 스티어링 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 부하 천이 영역은, 상기 제1 부하 천이 영역에 있어서의 상기 너트의 회전축과 상기 너트측 볼나사 홈 사이의 직경 방향 거리가, 상기 볼의 진행 방향을 따라 점차 변화하도록 형성되고, 상기 제2 부하 천이 영역은, 상기 제2 부하 천이 영역에 있어서의 상기 너트의 회전축과 상기 너트측 볼나사 홈 사이의 직경 방향 거리가, 상기 볼의 진행 방향을 따라 점차 변화하도록 형성되어 있다.

또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 파워 스티어링 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 부하 천이 영역에서는, 상기 너트측 볼나사 홈의 바닥측의 횡단면 형상이 거의 동일해지도록 형성되고, 상기 제2 부하 천이 영역에서는, 상기 너트측 볼나사 홈의 바닥측의 횡단면 형상이 거의 동일해지도록 형성되어 있다.

또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 파워 스티어링 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 접속 통로 및 상기 제2 접속 통로는, 상기 너트의 회전축을 중심으로 한 둘레 방향에 있어서, 상기 제1 접속 통로의 타단과 상기 제2 접속 통로의 타단이 약 180도 이격하도록 형성되어 있다.

또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 파워 스티어링 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 부하 천이 영역 및 상기 제2 부하 천이 영역은, 상기 제1 부하 천이 영역의 상기 제1 접속 통로측의 단부로부터 상기 볼 순환홈을 통해 상기 제2 부하 천이 영역의 상기 제2 접속 통로측의 단부에 이르는 길이가, 상기 볼의 직경의 비정수배가 되도록 설정되어 있다.

또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 파워 스티어링 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 부하 천이 영역의 상기 제1 접속 통로측의 단부로부터 상기 볼 순환홈을 통해 상기 제2 부하 천이 영역의 상기 제2 접속 통로측의 단부에 이르기까지의 길이를 L, 상기 볼의 직경을 D, 상기 볼의 개수를 n으로 하였을 때, 상기 제1 부하 천이 영역 및 상기 제2 부하 천이 영역은, 식: D×(n+1/4)＜L＜D×(n+3/4)를 충족시키도록 형성되어 있다.

또한, 다른 관점에서, 파워 스티어링 장치는, 스티어링 휠의 회전에 따라 축방향 이동함으로써 전타륜의 전타에 이바지하는 전타축과, 상기 전타축을 포위하도록 통형으로 형성되고, 상기 전타축에 대하여 상대 회전 가능하게 마련된 너트와, 상기 전타축의 외주에 마련된 나선홈형의 축측 볼나사 홈과, 상기 너트의 내주에 마련된 나선홈형의 너트측 볼나사 홈으로 구성되는 볼 순환홈과, 상기 볼 순환홈 내에 있어서 회전 가능하게 개재된 복수의 볼과, 일단측이 상기 너트의 외주면에 개구 형성되고, 타단측이 상기 너트의 내주면으로서 상기 볼 순환홈의 일단측에 개구 형성된 제1 접속 통로와, 일단측이 상기 너트의 외주면에 개구 형성되고, 타단측이 상기 너트의 내주면으로서 상기 볼 순환홈의 타단측에 개구 형성된 제2 접속 통로와, 상기 제1 접속 통로와 상기 제2 접속 통로를 이어 상기 양 접속 통로 사이의 볼의 순환에 이바지하는 접속 부재와, 상기 너트를 회전 구동시킴으로써 상기 전타축에 조타력을 부여하는 전동 모터와, 상기 너트측 볼나사 홈에 있어서 상기 제1 접속 통로의 타단측 개구로부터 상기 너트측 볼나사 홈을 따른 제1 소정 범위 내에 마련되고, 상기 너트의 회전축과 상기 너트측 볼나사 홈 사이의 직경 방향 거리가 상기 제1 접속 통로의 타단측 개구를 향하여 점차 증대하도록 형성되며, 상기 제1 소정 범위에 존재하는 볼이 상기 제1 접속 통로의 타단측 개구로부터 상기 너트측 볼나사 홈을 따라 이동하는 것에 따라, 상기 볼이 상기 너트측으로부터 상기 전타축측에 하중을 전달하지 않는 제1 무부하 영역을 통과 후, 상기 너트측으로부터 상기 전타축측에 전달되는 하중이 점차 증대하는 제1 부하 영역을 통과하도록 형성된 제1 부하 천이 영역과, 상기 너트측 볼나사 홈에 있어서 상기 제2 접속 통로의 타단측 개구로부터 상기 너트측 볼나사 홈을 따른 제2 소정 범위 내에 마련되고, 상기 너트의 회전축과 상기 너트측 볼나사 홈 사이의 직경 방향 거리가 상기 제2 접속 통로의 타단측 개구를 향하여 점차 증대하도록 형성되며, 상기 제2 소정 범위에 존재하는 볼이 상기 제2 접속 통로의 타단측 개구로부터 상기 너트측 볼나사 홈을 따라 이동하는 것에 따라, 상기 볼이 상기 너트측으로부터 상기 전타축측에 하중을 전달하지 않는 제2 무부하 영역을 통과 후, 상기 너트측으로부터 상기 전타축측에 전달되는 하중이 점차 증대하는 제2 부하 영역을 통과하도록 형성된 제2 부하 천이 영역을 구비하고 있다.

다른 바람직한 양태에서는, 상기 파워 스티어링 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 접속 통로 및 상기 제2 접속 통로는, 상기 너트의 회전축을 중심으로 한 둘레 방향에 있어서, 상기 제1 접속 통로의 타단과 상기 제2 접속 통로의 타단이 약 180도 이격하도록 형성되어 있다.

또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 파워 스티어링 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 접속 부재는, 통형으로 형성되며, 상기 제1 접속 통로는, 상기 접속 부재의 한쪽측의 단부면이 접촉하는 제1 단차부를 가지고, 상기 제1 단차부는, 상기 접속 부재의 내주면보다 상기 접속 부재의 내주측으로 연장 설치되며, 상기 제2 접속 통로는, 상기 접속 부재의 다른쪽측의 단부면이 접촉하는 제2 단차부를 가지고, 상기 제2 단차부는, 상기 접속 부재의 내주면보다 상기 접속 부재의 내주측에 연장 설치되어 있다.

Claims

스티어링 휠의 회전에 따라 축방향 이동함으로써 전타륜의 전타에 이바지하는 전타축과,
상기 전타축을 포위하도록 통형으로 형성되고, 상기 전타축에 대하여 상대 회전 가능하게 마련된 너트와,
상기 전타축의 외주에 마련된 나선홈형의 축측 볼나사 홈과, 상기 너트의 내주에 마련된 나선홈형의 너트측 볼나사 홈으로 구성되는 볼 순환홈과,
상기 볼 순환홈 내에 있어서 회전 가능하게 개재된 복수의 볼과,
일단측이 상기 너트의 외주면에 개구 형성되고, 타단측이 상기 너트의 내주면으로서 상기 볼 순환홈의 일단측에 개구 형성된 제1 접속 통로와,
일단측이 상기 너트의 외주면에 개구 형성되고, 타단측이 상기 너트의 내주면으로서 상기 볼 순환홈의 타단측에 개구 형성된 제2 접속 통로와,
상기 제1 접속 통로와 상기 제2 접속 통로를 이어 그 양 접속 통로 사이의 볼의 순환에 이바지하는 접속 부재와,
상기 너트를 회전 구동시킴으로써 상기 전타축에 조타력을 부여하는 전동 모터와,
상기 너트측 볼나사 홈에 있어서 상기 제1 접속 통로의 타단측 개구로부터 상기 너트측 볼나사 홈을 따른 제1의 미리 정해진 범위 내에 마련되고, 상기 너트의 회전축과 상기 너트측 볼나사 홈 사이의 직경 방향 거리가 상기 제1 접속 통로의 타단측 개구를 향하여 점차 증대하도록 형성되며, 상기 제1의 미리 정해진 범위에 존재하는 볼이 상기 제1 접속 통로의 타단측 개구로부터 상기 너트측 볼나사 홈을 따라 이동하는 것에 따라, 상기 볼이 상기 너트측으로부터 상기 전타축측에 하중을 전달하지 않는 제1 무부하 영역을 통과 후, 상기 너트측으로부터 상기 전타축측에 하중을 전달하는 제1 부하 영역을 통과하도록 형성된 제1 부하 천이 영역과,
상기 너트측 볼나사 홈에 있어서 상기 제2 접속 통로의 타단측 개구로부터 상기 너트측 볼나사 홈을 따른 제2의 미리 정해진 범위 내에 마련되고, 상기 너트의 회전축과 상기 너트측 볼나사 홈 사이의 직경 방향 거리가 상기 제2 접속 통로의 타단측 개구를 향하여 점차 증대하도록 형성되며, 상기 제2의 미리 정해진 범위에 존재하는 볼이 상기 제2 접속 통로의 타단측 개구로부터 상기 너트측 볼나사 홈을 따라 이동하는 것에 따라, 상기 볼이 상기 너트측으로부터 상기 전타축측에 하중을 전달하지 않는 제2 무부하 영역을 통과 후, 상기 너트측으로부터 상기 전타축측에 하중을 전달하는 제2 부하 영역을 통과하도록 형성된 제2 부하 천이 영역
을 구비한 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
제1항에 있어서,
상기 접속 부재는, 상기 제1 접속 통로 내에 삽입되는 제1 삽입부와, 상기 제2 접속 통로 내에 삽입되는 제2 삽입부와, 상기 제1 삽입부와 상기 제2 삽입부를 접속하는 접속부를 구비하고,
상기 제1 삽입부 및 상기 제2 삽입부는, 상기 접속부에 대하여, 상기 너트측 볼나사 홈의 리드각을 따라 경사지도록 형성된 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 접속 통로 및 상기 제2 접속 통로는, 상기 너트의 회전축을 중심으로 한 둘레 방향에 있어서, 상기 제1 접속 통로의 타단과 상기 제2 접속 통로의 타단이 약 180도 이격하도록 형성된 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
제1항에 있어서,
상기 접속 부재는, 통형으로 형성되며,
상기 제1 접속 통로는, 상기 접속 부재의 한쪽측의 단부면이 접촉하는 제1 단차부를 가지고,
상기 제1 단차부는, 상기 접속 부재의 내주면보다 상기 접속 부재의 내주측으로 연장 설치되며,
상기 제2 접속 통로는, 상기 접속 부재의 다른쪽측의 단부면이 접촉하는 제2 단차부를 가지고,
상기 제2 단차부는, 상기 접속 부재의 내주면보다 상기 접속 부재의 내주측으로 연장 설치되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 부하 천이 영역 및 상기 제2 부하 천이 영역은, 각각 상기 볼을 동시에 복수 개 수용할 수 있는 범위에 형성된 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
제5항에 있어서,
상기 제1 부하 영역 및 상기 제2 부하 영역은, 각각 상기 볼을 동시에 복수 개 수용할 수 있는 범위에 형성된 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 부하 천이 영역 및 상기 제2 부하 천이 영역은, 상기 제1 부하 천이 영역의 상기 제1 접속 통로측의 단부로부터 상기 볼 순환홈을 통해 상기 제2 부하 천이 영역의 상기 제2 접속 통로측의 단부에 이르는 길이가, 상기 볼의 직경의 비(非)정수배가 되도록 설정된 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
제7항에 있어서,
상기 제1 부하 천이 영역의 상기 제1 접속 통로측의 단부로부터 상기 볼 순환홈을 통해 상기 제2 부하 천이 영역의 상기 제2 접속 통로측의 단부에 이르기까지의 길이를 L, 상기 볼의 직경을 D, 상기 볼의 개수를 n으로 하였을 때, 상기 제1 부하 천이 영역 및 상기 제2 부하 천이 영역은,
식: D×(n+1/4)＜L＜D×(n+3/4)
을 충족시키도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 부하 천이 영역은, 상기 제1 부하 천이 영역에 있어서의 상기 너트의 회전축과 상기 너트측 볼나사 홈 사이의 직경 방향 거리가, 상기 볼의 진행 방향을 따라 점차 변화하도록 형성되고,
상기 제2 부하 천이 영역은, 상기 제2 부하 천이 영역에 있어서의 상기 너트의 회전축과 상기 너트측 볼나사 홈 사이의 직경 방향 거리가, 상기 볼의 진행 방향을 따라 점차 변화하도록 형성된 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 부하 천이 영역에서는, 상기 너트측 볼나사 홈의 바닥측의 횡단면 형상이 거의 동일해지도록 형성되고,
상기 제2 부하 천이 영역에서는, 상기 너트측 볼나사 홈의 바닥측의 횡단면 형상이 거의 동일해지도록 형성된 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
스티어링 휠의 회전에 따라 축방향 이동함으로써 전타륜의 전타에 이바지하는 전타축과,
상기 전타축을 포위하도록 통형으로 형성되고, 상기 전타축에 대하여 상대 회전 가능하게 마련된 너트와,
상기 전타축의 외주에 마련된 나선홈형의 축측 볼나사 홈과, 상기 너트의 내주에 마련된 나선홈형의 너트측 볼나사 홈으로 구성되는 볼 순환홈과,
상기 볼 순환홈 내에 있어서 회전 가능하게 개재된 복수의 볼과,
일단측이 상기 너트의 외주면에 개구 형성되고, 타단측이 상기 너트의 내주면으로서 상기 볼 순환홈의 일단측에 개구 형성된 제1 접속 통로와,
일단측이 상기 너트의 외주면에 개구 형성되고, 타단측이 상기 너트의 내주면으로서 상기 볼 순환홈의 타단측에 개구 형성된 제2 접속 통로와,
상기 제1 접속 통로와 상기 제2 접속 통로를 이어 그 양 접속 통로 사이의 볼의 순환에 이바지하는 접속 부재와,
상기 너트를 회전 구동시킴으로써 상기 전타축에 조타력을 부여하는 전동 모터와,
상기 너트측 볼나사 홈에 있어서 상기 제1 접속 통로의 타단측 개구로부터 상기 너트측 볼나사 홈을 따른 제1의 미리 정해진 범위 내에 마련되고, 상기 너트의 회전축과 상기 너트측 볼나사 홈 사이의 직경 방향 거리가 상기 제1 접속 통로의 타단측 개구를 향하여 점차 증대하도록 형성되며, 상기 제1의 미리 정해진 범위에 존재하는 볼이 상기 제1 접속 통로의 타단측 개구로부터 상기 너트측 볼나사 홈을 따라 이동하는 것에 따라, 상기 볼이 상기 너트측으로부터 상기 전타축측에 하중을 전달하지 않는 제1 무부하 영역을 통과 후, 상기 너트측으로부터 상기 전타축측에 전달되는 하중이 점차 증대하는 제1 부하 영역을 통과하도록 형성된 제1 부하 천이 영역과,
상기 너트측 볼나사 홈에 있어서 상기 제2 접속 통로의 타단측 개구로부터 상기 너트측 볼나사 홈을 따른 제2의 미리 정해진 범위 내에 마련되고, 상기 너트의 회전축과 상기 너트측 볼나사 홈 사이의 직경 방향 거리가 상기 제2 접속 통로의 타단측 개구를 향하여 점차 증대하도록 형성되며, 상기 제2의 미리 정해진 범위에 존재하는 볼이 상기 제2 접속 통로의 타단측 개구로부터 상기 너트측 볼나사 홈을 따라 이동하는 것에 따라, 상기 볼이 상기 너트측으로부터 상기 전타축측에 하중을 전달하지 않는 제2 무부하 영역을 통과 후, 상기 너트측으로부터 상기 전타축측에 전달되는 하중이 점차 증대하는 제2 부하 영역을 통과하도록 형성된 제2 부하 천이 영역
을 구비한 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
제11항에 있어서,
상기 접속 부재는, 상기 제1 접속 통로 내에 삽입되는 제1 삽입부와, 상기 제2 접속 통로 내에 삽입되는 제2 삽입부와, 상기 제1 삽입부와 상기 제2 삽입부를 접속하는 접속부를 구비하고,
상기 제1 삽입부 및 상기 제2 삽입부는, 상기 접속부에 대하여, 상기 너트측 볼나사 홈의 리드각을 따라 경사지도록 형성된 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
제12항에 있어서,
상기 제1 접속 통로 및 상기 제2 접속 통로는, 상기 너트의 회전축을 중심으로 한 둘레 방향에 있어서, 상기 제1 접속 통로의 타단과 상기 제2 접속 통로의 타단이 약 180도 이격하도록 형성된 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
제11항에 있어서,
상기 접속 부재는, 통형으로 형성되며,
상기 제1 접속 통로는, 상기 접속 부재의 한쪽측의 단부면이 접촉하는 제1 단차부를 가지고,
상기 제1 단차부는, 상기 접속 부재의 내주면보다 상기 접속 부재의 내주측으로 연장 설치되며,
상기 제2 접속 통로는, 상기 접속 부재의 다른쪽측의 단부면이 접촉하는 제2 단차부를 가지고,
상기 제2 단차부는, 상기 접속 부재의 내주면보다 상기 접속 부재의 내주측으로 연장 설치되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
제11항에 있어서,
상기 제1 부하 천이 영역 및 상기 제2 부하 천이 영역은, 각각 상기 볼을 동시에 복수 개 수용할 수 있는 범위에 형성된 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
제15항에 있어서, 상기 제1 부하 영역 및 상기 제2 부하 영역은, 각각 상기 볼을 동시에 복수 개 수용할 수 있는 범위에 형성된 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
제11항에 있어서,
상기 제1 부하 천이 영역 및 상기 제2 부하 천이 영역은, 상기 제1 부하 천이 영역의 상기 제1 접속 통로측의 단부로부터 상기 볼 순환홈을 통해 상기 제2 부하 천이 영역의 상기 제2 접속 통로측의 단부에 이르는 길이가, 상기 볼의 직경의 비정수배가 되도록 설정된 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
제17항에 있어서,
상기 제1 부하 천이 영역의 상기 제1 접속 통로측의 단부로부터 상기 볼 순환홈을 통해 상기 제2 부하 천이 영역의 상기 제2 접속 통로측의 단부에 이르기까지의 길이를 L, 상기 볼의 직경을 D, 상기 볼의 개수를 n으로 하였을 때, 상기 제1 부하 천이 영역 및 상기 제2 부하 천이 영역은,
식: D×(n+1/4)＜L＜D×(n+3/4)
을 충족시키도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
제11항에 있어서,
상기 제1 부하 천이 영역은, 상기 제1 부하 천이 영역에 있어서의 상기 너트의 회전축과 상기 너트측 볼나사 홈 사이의 직경 방향 거리가, 상기 볼의 진행 방향을 따라 점차 변화하도록 형성되고,
상기 제2 부하 천이 영역은, 상기 제2 부하 천이 영역에 있어서의 상기 너트의 회전축과 상기 너트측 볼나사 홈 사이의 직경 방향 거리가, 상기 볼의 진행 방향을 따라 점차 변화하도록 형성된 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
제11항에 있어서,
상기 제1 부하 천이 영역에서는, 상기 너트측 볼나사 홈의 바닥측의 횡단면형상이 거의 동일해지도록 형성되고,
상기 제2 부하 천이 영역에서는, 상기 너트측 볼나사 홈의 바닥측의 횡단면형상이 거의 동일해지도록 형성된 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.