JP2019039519A - ボールねじ装置、ボールねじ装置の製造方法及びボールねじ装置を備えたステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明に係るボールねじ装置は、外周面に外周転動溝が螺旋状に形成されたねじ軸と、筒状に形成され、内周面に内周転動溝が螺旋状に形成されて、前記ねじ軸の外周側に配置され、前記内周転動溝が軸線方向に沿って軸線周りに一周ずつ巻回される一巻転動溝の集合体であると定義した場合に、前記軸線方向に整列する前記一巻転動溝のうち異なる二つの一巻転動溝と外周面との間を貫通する取付孔を備えるナットと、前記外周転動溝と前記内周転動溝との間で形成される転動路に転動可能に配置される転動体と、前記転動路に開口する前記取付孔の前記異なる二つの一巻転動溝の開口部間を短絡し、前記転動路を転動する前記転動体の無限循環を可能とする還流路と、前記取付孔に収容された状態で固定され、前記還流路の一部又は全部が形成され、前記転動路を転動する前記転動体を前記還流路に導流し前記転動路に還流するデフレクタと、を備える。
本発明に係るボールねじ装置の製造方法では、前記内周転動溝には、前記各開口部と前記内周転動溝との境界の角部を除く、前記ピッチ円径一定領域及び前記ピッチ円径徐変領域のうち、少なくとも前記ピッチ円径一定領域に対して高周波焼入れが実施され、前記少なくとも前記ピッチ円径一定領域が前記高周波焼入れにより前記所定値以上の表面硬度で形成される。
ステアリング装置の発明は、上記ボールねじ装置を備える。これにより、低コストなボールねじ装置を備えた低コストなステアリング装置が得られる。
以下、本発明の第一実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明に係るボールねじ装置が車両の電動パワーステアリング装置(ステアリング装置に相当)に適用された態様を例示する電動パワーステアリング装置の全体を示す図である。
電動パワーステアリング装置10(以後、ステアリング装置10と称する)は、車両の転舵輪(図略)に連結される転舵シャフト20を転舵シャフト20の軸線方向と一致するA方向(図1の左右方向)に往復移動させることにより、転舵輪の向きを変える装置である。
図2に示すように、ボールねじ装置40は、主に第二ハウジング11b内に収容される。ボールねじ装置40は、転舵シャフト20(ねじ軸に相当),転舵シャフト20のボールねじ部23,ボールナット21(ナットに相当),複数の転動ボール24(転動体に相当)及び一対のデフレクタ51,52を備える。転舵シャフト20のボールねじ部23には、外周面に螺旋状に形成された外周転動溝20aが複数巻き巻回されて形成される。
上述した様に、ボールナット21は、複数巻き(N巻き)巻回された内周転動溝21aを備える。内周転動溝21aは、図3に示す様に、A方向に沿って軸線周りに一周(360度)ずつ巻回される一巻転動溝21a1〜21aN(例えば21a6)によって構成される。つまり、内周転動溝21aは、一巻転動溝21a1〜21aNの集合体であると定義する。
次に、ボールナット21(ナット)の内周転動溝21aの形状の詳細について説明する。内周転動溝21a(一巻転動溝21a1〜21aN)は、図7の模式図に示すように、各取付孔41,42の各開口部41a,42a(図7の上部図中参照)間における範囲Q内において、転動路R1のピッチ円径(PCD(Pitch Circle Diameter))が一定となるように内周転動溝21aの溝径が一定で形成されるピッチ円径一定領域CoAを備える(図7の斜線部,PCD−ナット軸線方向位置グラフ,及び図8参照)。なお、ピッチ円径は、内周転動溝21aの溝径に対応して決定される。また、PCDは、公知であるので、詳細な説明は省略する。また、以降、ピッチ円径はPCDとのみ記載する場合がある。
次に、ボールナット21(ボールねじ装置40)の製造方法である、ボールナット21(ナット)の内周転動溝21aに対する高周波焼入れについて図7,図9の模式図及び図10のフローチャートに基づいて説明する。なお、高周波焼入れについては、公知の熱処理方法であるので、詳細な説明については省略する。
なお、上記実施形態においては、各開口部41a,42aと内周転動溝21aとの境界の角部41b,42bに対する高周波焼入れが実施されないよう、図9に示すように、軸線方向において、コイル45の両端部45aを異形とし、コイル45に高周波電流を流したときに、磁束が角部41b,42bに集中しないようにした。
次に、第二実施形態のボールねじ装置について説明する。第一実施形態では、ボールねじ装置40は多列一循環方式のボールねじ装置であった。しかし、この態様に限らず、本発明は、第二実施形態として、多列独立循環のボールねじ装置140(図11参照)にも適用できる。多列独立循環のボールねじ装置140は、例えば、特許第5120040号公報にも記載される公知のボールねじの循環方式である。よって作動等を含む詳細な説明は省略し、ボールナット21(ナット)において第一実施形態と異なる部分の説明のみ行なう。また、同様の構成には同じ符号を付して説明を行なう。
上記実施形態のボールねじ装置40,140によれば、ボールナット21,121(ナット)の内周転動溝21a,121aは、取付孔41,42,141の開口部41a,42a,141a,142a間の範囲において、各開口部41a,42a,141a,142aから離間した位置で転動路R1のピッチ円径PCD1が一定となるようそれぞれ形成されるピッチ円径一定領域CoAと、ピッチ円径一定領域の両端部の位置CoA1,CoA2から各開口部41a,42a,141a,142aまでの間において、それぞれピッチ円径一定領域CoAから徐々にピッチ円径PCD2,3が大きくなるよう形成されるピッチ円径徐変領域ChA,ChBと、を備える。各開口部41a,42a,141a,142aと内周転動溝21a,121aとの境界の角部41b,42b,141b,142bを除く、ピッチ円径一定領域CoA及びピッチ円径徐変領域ChA,ChBのうち、少なくともピッチ円径一定領域CoAが高周波焼入れにより得られた所定値以上の表面硬度を備える。
Claims (5)
- 外周面に外周転動溝が螺旋状に形成されたねじ軸と、
筒状に形成され、内周面に内周転動溝が螺旋状に形成されて、前記ねじ軸の外周側に配置され、前記内周転動溝が軸線方向に沿って軸線周りに一周ずつ巻回される一巻転動溝の集合体であると定義した場合に、前記軸線方向に整列する前記一巻転動溝のうち異なる二つの一巻転動溝と外周面との間を貫通する取付孔を備えるナットと、
前記外周転動溝と前記内周転動溝との間で形成される転動路に転動可能に配置される転動体と、
前記転動路に開口する前記取付孔の前記異なる二つの一巻転動溝の各開口部間を短絡し、前記転動路を転動する前記転動体の無限循環を可能とする還流路と、
前記取付孔に収容された状態で固定され、前記還流路の一部又は全部が形成され、前記転動路を転動する前記転動体を前記還流路に導流し前記転動路に還流するデフレクタと、
を備えるボールねじ装置であって、
前記ナットの前記内周転動溝は、
前記取付孔の前記各開口部間の範囲において、
前記各開口部から離間した位置で前記転動路のピッチ円径が一定となるようそれぞれ形成されるピッチ円径一定領域と、前記ピッチ円径一定領域の両端部から前記各開口部までの間において、それぞれ前記ピッチ円径一定領域から徐々に前記ピッチ円径が大きくなるよう形成されるピッチ円径徐変領域と、を備え、
前記各開口部と前記内周転動溝との境界の角部を除く、前記ピッチ円径一定領域及び前記ピッチ円径徐変領域のうち、少なくとも前記ピッチ円径一定領域が所定値以上の表面硬度を備え、前記各開口部と前記内周転動溝との境界の各部は前記所定値未満の前記表面硬度を備える、ボールねじ装置。 - 前記内周転動溝は、
前記ピッチ円径一定領域の全域、及び前記ピッチ円径徐変領域の一部が前記所定値以上の前記表面硬度を備える、請求項1に記載のボールねじ装置。 - 前記所定値以上の前記表面硬度は、高周波焼入れによって得られる、請求項1又は2に記載のボールねじ装置。
- 請求項1−3の何れか1項に記載のボールねじ装置の製造方法であって、
前記内周転動溝は、
前記各開口部と前記内周転動溝との境界の角部を除く、前記ピッチ円径一定領域及び前記ピッチ円径徐変領域のうち、少なくとも前記ピッチ円径一定領域に対して高周波焼入れが実施され、
前記少なくとも前記ピッチ円径一定領域が前記高周波焼入れにより前記所定値以上の前記表面硬度で形成される、ボールねじ装置の製造方法。 - 請求項1−3の何れか1項に記載のボールねじ装置を備えたステアリング装置。
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