JP3897525B2

JP3897525B2 - Motion conversion device and power steering device

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Publication number: JP3897525B2
Application number: JP2000354992A
Authority: JP
Inventors: 修佐野
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2000-11-21
Filing date: 2000-11-21
Publication date: 2007-03-28
Anticipated expiration: 2020-11-21
Also published as: JP2002156016A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転運動から直線運動へ、又は直線運動から回転運動への運動変換のために用いられる運動変換装置、及びこの運動変換装置を用いてなる動力舵取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モータ等の回転駆動源の回転運動を直線運動に変換するための運動変換装置、又はこれとは逆の運動変換を行わせるための運動変換装置が、種々の産業分野において用いられている。例えば、操舵補助用のアクチュエータとしてステアリング操作に応じて駆動されるモータを備える電動式の動力舵取装置においては、操舵補助用のモータの回転運動を、舵取り軸（ラック・ピニオン式舵取機構におけるラック軸等）の軸長方向の直線運動に変換すべく前述した運動変換装置が用いられている。
【０００３】
このような動力舵取装置に適用される運動変換装置は、舵取機構周辺の限られたスペースに操舵補助用のモータを含めて配設し得るように、コンパクトな構成であることが要求され、また小型のモータにより可及的に大なる操舵補助力が得られるように、高い伝動効率を有することが要求されている。
【０００４】
このような要求に応え得る簡素な構成の運動変換装置の一つとして、特開昭59ー9351号公報等に開示されているような送りベアリングを用いてなる運動変換装置がある。図７は、この運動変換装置の縦断面図であり、ねじ軸１と、該ねじ軸１の外側を同軸上にて囲繞する保持筒２と、この保持筒２に内嵌保持された複数（図においては４個）の送りベアリングＲ₁〜Ｒ₄とを備えて構成されている。保持筒２は、その中途部を内輪として一体形成された４点接触玉軸受20により、筒形をなすハウジング３の内部に回転自在に支持され、図示しない回転駆動源からの伝動により、ねじ軸１と同軸上にて回転するようになしてある。
【０００５】
ねじ軸１の外周には、半円形断面を有する螺旋状のねじ溝10が、保持筒２の内側を含む所定の長さ範囲に亘って形成されている。保持筒２内部の送りベアリングＲ₁〜Ｒ₄は、外輪と内輪との間に多数のボールを保持する玉軸受であり、内側に挿通されたねじ軸１の外径よりも十分に大きい内径を有し、夫々異なる向きに偏心させてある。これらの送りベアリングＲ₁〜Ｒ₄の内輪の内周面には、前記ねじ溝10の断面に対応する半円形の突起が周設されており、各送りベアリングＲ₁〜Ｒ₄は、夫々の偏心によりねじ軸１に近づいた周方向位置において各別の突起を介してねじ溝10に係合させてある。
【０００６】
以上の構成により、前記保持筒２が軸回りに回転すると、該保持筒２に保持された４個の送りベアリングＲ₁〜Ｒ₄が夫々の内輪と前記ねじ溝10との係合を保って転動し、前記ねじ軸１は、各送りベアリングＲ₁〜Ｒ₄の係合部にねじ溝10の傾斜に沿って加わる作用力の軸方向分力により押圧されて軸長方向に移動せしめられることとなり、保持筒２の回転運動がねじ軸１の直線運動に変換される。このような運動変換装置は、前記保持筒１を操舵補助用のモータにより回転駆動し、前記ねじ軸１を舵取りのための舵取り軸とすることにより、前述した動力舵取装置に適用することが可能である。
【０００７】
また、ねじ軸１が軸長方向に移動せしめられた場合には、逆方向の伝動により保持筒２が軸回りに回転することとなり、ねじ軸１の直線運動が保持筒２の回転運動に変換される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
さて、以上の如く構成された運動変換装置において、前述した運動変換を高効率に行わせるためには、保持筒２内部の送りベアリングＲ₁〜Ｒ₄とねじ軸１外周のねじ溝10とが、適正な予圧下にて良好に係合せしめられていることが重要である。
【０００９】
図８は、保持筒２の一側半部を略示する外観斜視図であり、同側の２個の送りベアリングＲ₁，Ｒ₂の保持構造が示されている。本図に示す如く保持筒２の端部には、送りベアリングＲ₁を保持させるための保持孔2aが形成されている。この保持孔2aは、送りベアリングＲ₁の外径と略等しい内径を有する円孔であり、保持筒２の軸心に対して所定長偏心した位置に、同側の端面に連続して形成されている。このような保持孔2aに対し送りベアリングＲ₁は、保持筒２の端部から図８中に矢符により示す如く圧入され、図７に示す如く、前記保持孔2aの底面に一側を突き当て、該保持孔2aの内面に係着された止め輪2eに他側を当接させて軸方向への移動不可に拘束して保持されている。なお、保持筒２の他側端部に位置する送りベアリングＲ₄は、前記保持孔2aと同様の形態をなす保持孔2d内に同様にして保持されている。
【００１０】
一方、送りベアリングＲ₂を保持させるための保持部2bは、図８に示す如く、対象となる送りベアリングＲ₂の外形に対応する半円形断面の凹所を保持筒２の内部に形成し、該凹所の開放側を接線方向に延長して保持筒２の外周に開口せしめて構成されている。このような保持部2bへの送りベアリングＲ₂の保持は、図８中に矢符により示す如く、保持筒２外周の開口を経て保持部2b内に押し込まれた送りベアリングＲ₂を、該保持部2bの底を形成する半円形の凹所に突き当て、突き当て半部の略中央に対応する送りベアリングＲ₂の内面を、図７に示す如く、ねじ軸１外周のねじ溝10に係合せしめて実現されている。なお、残りの他の送りベアリングＲ₃についても、前記保持部2bと同様の形態をなす保持部2c内に同様にして保持されている。
【００１１】
ここで、保持筒２の両端に単純な円孔として形成された保持孔2a，2dに嵌合保持させた送りベアリングＲ₁，Ｒ₄については、保持筒２の軸心、即ち、ねじ軸１の軸心に対して高精度に位置決めすることができ、ねじ軸１外周のねじ溝10に良好に係合させることが可能である。しかしながら、残りの２つの送りベアリングＲ₂，Ｒ₃については、保持筒２の中央部に形成された特殊な形態をなす保持部2b，2cに保持させてあり、保持筒２の軸心に対して高精度に位置決めすることが難しく、前記ねじ溝10に対する係合不良が生じ易いという問題があった。
【００１２】
このような問題を解消するため、従来から、保持筒２の中央に位置する送りベアリングＲ₂，Ｒ₃について、これらの軸心の調整手段を備えた運動変換装置が提案されている。前記図７に示す運動変換装置は、この調整手段を備えており、図示の如く、前記保持部2b，2cの半円形をなす凹所の略中央に、保持筒２の周壁を径方向に貫通するねじ孔を形成し、これらのねじ孔に螺合する調整ねじ2f，2fの先端を対応する送りベアリングＲ₂，Ｒ₃の外面に当接させた構成となっている。
【００１３】
以上の構成により、前記調整ねじ2f，2fを各別のねじ孔内にて螺進させると、これらの先端に当接する送りベアリングＲ₂，Ｒ₃は、夫々の装着部2b，2cの底面側からの押圧により位置調整され、前記ねじ軸１外周のねじ溝10との係合部に押し付けられて、保持筒２の両端の送りベアリングＲ₁，Ｒ₄と共に、前記ねじ溝10に適正な予圧下にて係合させることができる。
【００１４】
ところが、以上の構成においては、前記調整ねじ2f，2fの螺進による送りベアリングＲ₂，Ｒ₃の位置調整に手間を要するという問題がある上、このように位置調整された送りベアリングＲ₂，Ｒ₃は、前記調整ねじ2f，2fの先端との局所的な当接により支持された状態にあり、ねじ溝10との係合部に加わる反力が前記当接部に集中的に加わる結果、支持剛性の不足により前記送りベアリングＲ₂，Ｒ₃の滑らかな転動が阻害されて、良好な運動変換がなされない虞れがある。
【００１５】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、保持筒内部の複数の送りベアリングを、調整の手間を要さずに、また支持剛性の不足を招くことなく適正な予圧下にてねじ軸外周のねじ溝に係合させることができ、高効率での運動変換を行わせ得る運動変換装置を提供することを目的とし、更に、この運動変換装置を用いてなる動力舵取装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１発明に係る運動変換装置は、軸長方向への移動自在に支持され、外周面にねじ溝が形成されたねじ軸と、該ねじ軸の外側に同軸上での回転自在に支持された保持筒と、該保持筒の内部に偏心保持され、内周面の一か所を前記ねじ溝に係合させた複数の送りベアリングとを備え、駆動源からの伝動により生じる保持筒の回転又はねじ軸の移動を、前記ねじ溝を案内とする送りベアリングの転動により、ねじ軸の移動又は保持筒の回転に変換する運動変換装置において、前記複数の送りベアリングの一部又は全部と前記保持筒との間に介装され、各送りベアリングを前記ねじ溝との係合部に押し付けるべく、該係合部に対応する周方向位置を含む略半周に亘って前記送りベアリングの外周面に弾接する略半円形に湾曲形成された板ばねを備え、該板ばねは、前記保持筒の中途部に前記送りベアリングの外形に対応する半円形の凹所として形成された保持部に、前記保持筒の外周面に連通する導入部を経て挿入保持させてあることを特徴とする。
【００１７】
本発明においては、保持筒の内部に保持された送りベアリングが、これの外周面に弾接する半円形の板ばねにより内向きに押圧付勢され、この弾接部の内側に対応するように設定されたねじ溝との係合部に予圧を加えて確実な係合を実現する。前記半円形の板ばねの弾接域は、前記係合部に対応する周方向位置を含む略半周に亘っており、係合部に加わる反力を前記弾接域の全体に分散させて負担して支持剛性を高め、良好な係合状態を確実に実現する。
【００１８】
また本発明の第２発明に係る運動変換装置は、第１発明における板ばねが、前記保持部に対応する半円形の湾曲部と、該湾曲部の両端を外向きに屈曲させて設けてあり、前記保持筒の外面への前記導入部の連通縁に係止された係止部を備えることを特徴とする。
【００２０】
更に本発明の第３発明に係る動力舵取装置は、軸長方向への移動自在に支持された舵取り軸と、該舵取り軸の外側に同軸上での回転自在に支持され、操舵補助用のモータからの伝動により回転する回転筒とを備え、該回転筒の回転を前記舵取り軸の移動に変換して舵取りを補助する動力舵取装置において、前記舵取り軸を前記ねじ溝とし、前記回転筒を前記保持筒として構成された第１発明又は第２発明の運動変換装置を備えることを特徴とする。
【００２１】
この発明においては、高効率での運動変換が可能な第１又は第２発明の運動変換装置を、操舵補助用のモータの回転を舵取り軸の移動に変換すべく用いて動力舵取装置を構成する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る運動変換装置の第１の実施の形態を示す縦断面図である。
【００２３】
この運動変換装置は、図７に示す従来の運動変換装置と同様、半円形断面を有するねじ溝10が、その外周面に螺旋状をなして形成されたねじ軸１と、該ねじ軸１の外側を同軸上にて囲繞する円筒形の保持筒２と、該保持筒２の内部に保持された４個の送りベアリングＲ₁〜Ｒ₄とを備えて構成されている。保持筒２は、その中途部を内輪として一体形成された４点接触玉軸受20により、筒形をなすハウジング３の内部に回転自在に支持されており、図示しない回転駆動源からの伝動により、ねじ軸１と同軸上にて回転するようになしてある。
【００２４】
送りベアリングＲ₁〜Ｒ₄は、外輪と内輪との間に多数のボール（転動体）を保持する玉軸受であり、内側に挿通されたねじ軸１の外径よりも大なる内径を有する夫々の内輪の内周面には、ねじ軸１外周のねじ溝10の断面に対応する半円形の係合突起が周設されている。
【００２５】
以上の如き送りベアリングＲ₁〜Ｒ₄は、保持筒２の軸心と直交する面内において各別の方向に偏心した状態に保持されている。この偏心は、保持筒２の長手方向両端部に位置する２個の送りベアリングＲ₁，Ｒ₄が略同方向となり、同じく中央に位置する２個の送りベアリングＲ₂，Ｒ₃が略同方向となるように、夫々略等しい量だけ設定されており、各送りベアリングＲ₁〜Ｒ₄は、夫々の偏心により最も近づいた周方向位置において、内輪に設けた前記係合突起を介してねじ軸１外周のねじ溝10に係合せしめられている。
【００２６】
なお図においては、送りベアリングＲ₁，Ｒ₄の係合位置がねじ軸１の周方向において一致し、同様に送りベアリングＲ₂，Ｒ₃の係合位置が一致するかのように図示されているが、これらの係合位置は、周方向にずらせて設定し、夫々の位置でのねじ溝10への係合が、他の送りベアリングにより異なる３方から支えられた状態下にて確実に生じるようにしてある。
【００２７】
図２は、以上の如く構成された運動変換装置の動作説明図であり、ねじ軸１と一個の送りベアリングＲ₁との係合関係が示されている。該送りベアリングＲ₁は、ねじ軸１外周のねじ溝10に、図中にａとして示す位置にて係合させてある。この状態で前記保持筒２が軸回りに回転した場合、該保持筒２に保持された送りベアリングＲ₁が前記ねじ溝10との係合を保って転動し、この転動によりねじ軸１には、ねじ溝10との前記係合部ａにおいて前記ねじ溝10に沿った摩擦力Ｆが加わり、この摩擦力Ｆの軸方向分力Ｆ₁が前記ねじ軸１を押圧する。同様の軸方向分力は、他の送りベアリングＲ₂〜Ｒ₄とねじ溝10との係合部にも加えられ、前記ねじ軸１は、図中に白抜矢符にて示す如く、前記押圧の方向、即ち、軸長方向に移動せしめられる。この移動の方向は、保持筒２の回転方向に応じて定まり、保持筒２の回転運動がねじ軸１の直線運動に変換される。
【００２８】
また、前記ねじ軸１が軸長方向に移動した場合、逆方向の伝動により保持筒２が軸回りに回転せしめられることとなり、ねじ軸１の直線運動が保持筒２の回転運動に変換される。
【００２９】
以上の運動変換を高効率にて行わせるには、ねじ軸１外周のねじ溝10に対して各送りベアリングＲ₁〜Ｒ₄を、適正な予圧下にて確実に係合せしめる必要があり、本発明に係る運動変換装置においては、保持筒２内部の送りベアリングＲ₁〜Ｒ₄の保持構造、特に、中央部に位置する送りベアリングＲ₂，Ｒ₃の保持構造を以下の如くに実現して、確実な係合状態を得るようにしている。
【００３０】
図３は、保持筒２の一側半部を略示する外観斜視図であり、同側の２個の送りベアリングＲ₁，Ｒ₂の保持構造が示されている。本図に示す如く保持筒２の一側端部には、同側の送りベアリングＲ₁のための保持孔21が形成されている。この保持孔21は、図８に示す従来の運動変換装置における保持孔2aと同様、保持対象となる送りベアリングＲ₁の外径と略等しい内径を有する円孔であり、保持筒２の軸心に対して所定長偏心した位置に、保持筒２の端面に全面を開口させて形成されている。このような保持孔21に対し送りベアリングＲ₁は、図中に矢符により示す如く、保持筒２の端部から圧入され、図１に示す如く、保持孔21の底面に一側を突き当て、他側を保持孔21の内面に係着された止め輪25に当接させて、軸方向への移動不可に拘束して保持されている。
【００３１】
また、保持筒２の他側端部に位置する送りベアリングＲ₄は、前記送りベアリングＲ₁と全く同様に、保持筒２の同側端部に形成された保持孔24（図１参照）に内嵌され、止め輪25により抜け止めして保持されている。このような送りベアリングＲ₁，Ｒ₄の保持構造は、図７及び図８に示す従来の運動変換装置における保持構造と同じである。ここで、前記保持孔21及び24は、保持筒２の両端部からの中ぐり加工により、夫々の偏心位置を含めて高精度に形成することができるから、前記送りベアリングＲ₁，Ｒ₄は、保持筒２内に正しく位置決めして保持させることができる。
【００３２】
一方、保持筒２の中途部に形成された送りベアリングＲ₂の保持部22は、図３中に破線により示す如く、保持筒２内部の該当位置に、送りベアリングＲ₂の外形に対応する半円形断面を有し、径方向の一側に偏心した凹所として形成されている。このような保持部22は、その開放側を軸断面内において径方向に横切る大曲率の円弧形に切欠いてなる導入部 22aにより、保持筒２の外周面に連通されている。以上の如き保持部22には、図示の如く略半円形に湾曲形成された板ばね30が取付けられ、該保持部22内に以下の如く保持される送りベアリングＲ₂の外周面に弾接させてある。
【００３３】
図４は、送りベアリングＲ₂の装着手順の説明図である。まず、図４（ａ）に示す如く、保持部22内に前記板ばね30を取り付ける。この板ばね30は、保持部22に略対応する半円形の湾曲部の両端に半径方向外向きに屈曲する係止部31，31を連設した形状を有しており、前記湾曲部を保持部22に押し込み、該保持部22の開口縁に連続する導入部 22aの底面に前記係止部31，31を係止して、図４（ｂ）に示す如く、保持部22の略中央部に適長浮き出す態様に取付けられている。なお、前記保持部22には、その全周に亘って溝 22bが形成されており、前述の如く取付けられる板ばね30は、前記溝 22b内に収納されるようになしてある。
【００３４】
このように板ばね30が取付けられた保持部22に対し、送りベアリングＲ₂は、図３及び図４（ｂ）に示す如く、保持筒２の外側から前記導入部 22aを経て押し込まれ、図４（ｃ）に示す如く、前記保持部22の半円形の底面に半部を突き当てて保持させてある。このように保持された送りベアリングＲ₂は、前述の如く保持部22に装着された板ばね30が、前記突き当て側の外周面に略半周に亘って弾接することとなり、該板ばね30の弾性により保持部22の底面から離反する向きに押圧付勢される。
【００３５】
以上の如き送りベアリングＲ₂の内周は、図１に示す如く、保持部22への突き当て部の略中央に対応する周方向位置において、ねじ軸１外周のねじ溝10に係合させてあり、このとき前記板ばね30の付勢力が、送りベアリングＲ₂を前記ねじ溝10に押し付けるべく作用する。従って、送りベアリングＲ₂は、保持筒２の両端部に高精度に保持された前記送りベアリングＲ₁，Ｒ₄と共に、前記板ばね30により付与される予圧下にて前記ねじ溝10に確実に係合する。
【００３６】
更に、残りの１つの送りベアリングＲ₃は、保持筒２の該当部位に前記保持部22と同様に形成された保持部23内に、これに装着された板ばね30の弾接下にて同様にして保持されており、該送りベアリングＲ₃もまた、ねじ軸１外周のねじ溝10に対し、前記板ばね30による予圧下にて確実に係合せしめられる。
【００３７】
このように本発明に係る運動変換装置においては、送りベアリングＲ₂，Ｒ₃と保持筒２との間に夫々介装された弾性部材としての板ばね30，30が、前記送りベアリングＲ₂，Ｒ₃の外周面に夫々弾接して押圧付勢し、これらの送りベアリングＲ₂，Ｒ₃の内周をねじ軸１外周のねじ溝10との係合部に押し付けるから、これらの送りベアリングＲ₂，Ｒ₃の前記ねじ溝10に対する係合が、他の２個の送りベアリングＲ₁，Ｒ₄を含めて適正な予圧下にて良好に実現され、前述した運動変換を高効率にて行わせることができる。
【００３８】
また、各送りベアリングＲ₁〜Ｒ₄の係合部の予圧は、前記板ばね30，30の弾性により付与されるから、組み立てに際して煩雑な調整作業を強いられる虞れがない。更に、前記運動変換が行われている間、前記送りベアリングＲ₁〜Ｒ₄の夫々には、ねじ軸１外周のねじ溝10との係合部を介して反力が加わるが、保持筒２の両端部の送りベアリングＲ₁，Ｒ₄は、各別の保持孔21，24により全周に亘って支持されており、また中央部の送りベアリングＲ₂，Ｒ₃は、前述した如くねじ溝10との係合部に対応する周方向位置を含む略半周に亘って弾接する板ばね30，30により支持されているから、各送りベアリングＲ₁〜Ｒ₄のねじ溝10に対する係合は、前記反力の作用により損なわれることなく良好に維持される。
【００３９】
なお、送りベアリングＲ₂，Ｒ₃の外周面に弾接する弾性部材は、以上の実施の形態に示す板ばね30，30に限らず、ゴム帯等の他の弾性部材を使用してもよいことは言うまでもない。また、以上の実施の形態においては、保持筒２の中央部に位置する２個の送りベアリングＲ₂，Ｒ₃を弾性部材により付勢する構成としてあるが、保持筒２の両端部に位置する残りの送りベアリングＲ₁，Ｒ₄の一方又は両方に対しても同様の付勢を行う構成としてもよい。
【００４０】
図５は、以上の如く構成された運動変換装置を用いた動力舵取装置の一例を示す一部破断正面図であり、操舵補助用のモータ５の回転を本発明に係る運動変換装置を介して舵取り軸としてのラック軸４に伝え、該ラック軸４を軸長方向に移動させて操舵を補助する構成となっている。
【００４１】
前記ラック軸４は、筒形をなすラックハウジング40の内部に軸長方向への移動自在に支承され、図示しない車体の左右方向に延設されており、ラックハウジング40の両側に夫々突出するラック軸４の両端は、各別のタイロッドを介して図示しない操向用車輪（一般的には左右の前輪）に連結されている。
【００４２】
ラックハウジング40の中途部には、これと軸心を交叉させてピニオンハウジング41が連設され、該ピニオンハウジング41の内部には、その軸心回りでの回転自在にピニオン軸42が支承されている。図１においてピニオン軸42は、ピニオンハウジング41の上部への突出端のみが図示してあり、この突出端を介して図示しない舵輪（ステアリングホィール）に連結され、舵取りのための舵輪の操作に応じて軸回りに回転するようになしてある。
【００４３】
ピニオンハウジング41の内部に延設されたピニオン軸42の下部には、図示しないピニオンが一体的に形成してある。また、ラックハウジング40内に支承されたラック軸４には、ピニオンハウジング41との交叉位置を含めた適長に亘って、ラック歯43が形成され、ピニオン軸42の下部の前記ピニオンに噛合させてある。而して、舵輪の操作に伴うピニオン軸42の回転が、前記ピニオン及びラック歯43の噛合によりラック軸４の軸長方向の移動に変換され、更に、ラックハウジング40内でのラック軸４の移動が、前記タイロッドを介して左右の操向用車輪に伝達されて、これらの車輪が前記舵輪の操作に応じて操舵されるラック・ピニオン式の舵取り機構が構成されている。
【００４４】
以上の如く行われる操舵を補助する操舵補助用のモータ５は、前記ラックハウジング40の中途部を適長に亘って拡径して一体的に構成された円筒形のモータハウジング50の内部に、該モータハウジング50の内周面に固設されたステータ51と、該ステータ51の内側に同軸的に配されたロータ52とを備える３相ブラシレスモータとして構成されている。
【００４５】
前記ロータ52は、ラック軸４の外径よりも大なる内径を有する円筒の外周に、前記ステータ51の内面にわずかな隙間を有して対向する磁極53を保持して構成されており、左右一対の玉軸受54，55により、モータハウジング50の軸心回りに回転自在に支承され、前記ステータ51への通電に応じて正逆両方向に回転するようになしてある。このようなモータ５の回転は、ロータ52の一側に構成された本発明に係る運動変換装置の動作により、前記ラック軸５の軸長方向の移動に変換されて伝達されるようにしてある。
【００４６】
運動変換装置は、モータハウジング50を同側に延長してなる筒形のハウジング３の内部に４点接触玉軸受20により支持された保持筒２と、該保持筒２の内部に前述の如く保持された４個の送りベアリングＲ₁〜Ｒ₄と、これらを係合させるべく前記ラック軸４の外周に適長に亘って形成されたねじ溝10とを備えて構成されている。保持筒２は、前記ロータ52の一側（玉軸受55による支持側）端部に連結ブラケット56を介して同軸的に連結され、前記モータ５の回転に応じてラック軸４と同軸上にて回転する回転筒として構成されている。
【００４７】
このように本発明に係る運動変換装置は、操舵補助用のモータ５からに伝動により回転する保持筒２を備え、外周にねじ溝10を備えるラック軸４を前記ねじ軸１として構成されており、舵取り操作に応じて駆動される前記モータ５の回転をラック軸４の軸長方向の移動に変換し、この移動に応じて前述の如くなされる操舵を補助する動力舵取装置が構成されている。
【００４８】
以上の如く構成された動力舵取装置においては、ラック軸４外周のねじ溝10に対する４個の送りベアリングＲ₁〜Ｒ₄の係合が、保持筒２の内部における各送りベアリングＲ₁〜Ｒ₄の前述した保持により良好に実現されていることから、前記モータ５からの伝動による保持筒２の回転運動をラック軸４の軸長方向の直線運動に高効率に変換することができ、前述した操舵補助を確実に行わせることができる。
【００４９】
なお図５には、操舵補助用のモータ５の回転をラック軸４の軸長方向の移動に変換して操舵補助するラック・ピニオン式の動力舵取装置への適用例を示しているが、本発明に係る運動変換装置は、軸長方向への移動により舵取りを行わせる舵取り軸に操舵補助用のモータの回転を伝達する構成とした各種の形式の動力舵取装置に適用可能である。更に本発明に係る運動変換装置は、以上の如き動力舵取装置に限らず、回転運動から直線運動への運動変換、又は直線運動から回転運動への運動変換のために種々の産業分野において適用可能であることは言うまでもない。
【００５０】
また以上の実施の形態においては、４個の送りベアリングＲ₁〜Ｒ₄を備える構成について述べたが、本発明に係る運動変換装置は、３個、又は５個以上の送りベアリングを備えて構成とすることもできる。図６は、３個の送りベアリングＲ₁〜Ｒ₃を備えて構成された本発明に係る運動変換装置の第２の実施の形態を示す縦断面図である。
【００５１】
この運動変換装置において、３個の送りベアリングＲ₁〜Ｒ₃は、保持筒２の内部に偏心保持された玉軸受であり、ねじ軸１外周のねじ溝10に対し、両側の２個の送りベアリングＲ₁，Ｒ₃を半径方向の同側から、中央の１個の送りベアリングＲ₂を他側から夫々係合させてある。
【００５２】
以上の如き送りベアリングＲ₁〜Ｒ₃の保持は、保持筒２の両端部に形成された円形断面の保持孔26，28に送りベアリングＲ₁，Ｒ₃を内嵌し、止め輪25，25により抜け止め固定すると共に、保持筒２の中間部に前記保持部22と同様の形態をなして形成された保持部27に、保持筒２の外側から送りベアリングＲ₂を差し込み、この送りベアリングＲ₂の外周にねじ溝10との係合部を含む半周に亘って板ばね30を弾接させて実現されている。なお、符号 27bは、板ばね30の収納のために保持部27に設けられた溝である。
【００５３】
このように保持された３個の送りベアリングＲ₁〜Ｒ₃は、板ばね30の弾性により付与される予圧下にてねじ溝10と良好に係合せしめられ、高効率での運動変換を行わせることができる。なお、５個以上の送りベアリングを備える運動変換装置も同様に実現することが可能であり、多くの送りベアリングの使用は、大負荷での用途に有効である。
【００５４】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明の第１発明に係る運動変換装置においては、保持筒内に保持された複数の送りベアリングの一部又は全部の外周面に、前記保持筒との間に介装された半円形の板ばねをねじ軸への係合部を含めて略半周に亘って弾接させ、各送りベアリングをねじ軸外周のねじ溝に押し付けたから、各送りベアリングと前記ねじ溝とを、煩雑な調整を要することなく、適正な予圧下にて良好に係合させることができ、保持筒の回転運動とねじ軸の直線運動との間の運動変換を高効率にて行わせることが可能となる。
【００５５】
また送りベアリングは、半周に亘って弾接する半円形の板ばねにより高い剛性下にて支持されるから、支持剛性の不足による係合不良の発生を抑え、送りベアリングとねじ溝との良好な係合状態を安定して維持することができ、高効率での運動変換を行わせることが可能となる。
【００５６】
更に第３発明に係る動力舵取装置においては、操舵補助用のモータの回転を舵取り軸の移動に変換する用途に第１又は第２発明の運動変換装置を用いたから、操舵補助用のモータから舵取り軸への伝動を高効率下にて安定して行わせることが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る運動変換装置の第１の実施の形態を示す縦断面図である。
【図２】本発明に係る運動変換装置の動作説明図である。
【図３】保持筒の一側半部における送りベアリングの保持構造を略示する外観斜視図である。
【図４】保持筒中央部の送りベアリングの装着手順の説明図である。
【図５】本発明に係る運動変換装置を用いた動力舵取装置の一例を示す一部破断正面図である。
【図６】３個の送りベアリングを備える本発明に係る運動変換装置の第２の実施の形態を示す縦断面図である。
【図７】従来の運動変換装置の縦断面図である。
【図８】従来の運動変換装置における保持筒の一側半部での送りベアリングの保持構造を略示する外観斜視図である。
【符号の説明】
１ねじ軸
２保持筒
３ハウジング
４ラック軸
５モータ
10 ねじ溝
22，23 保持部
30 板ばね
Ｒ₁〜Ｒ₄ 送りベアリング[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a motion conversion device used for motion conversion from rotational motion to linear motion, or from linear motion to rotational motion, and a power steering device using the motion conversion device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A motion conversion device for converting a rotational motion of a rotary drive source such as a motor into a linear motion, or a motion conversion device for performing a reverse motion conversion is used in various industrial fields. For example, in an electric power steering apparatus that includes a motor driven as a steering assist actuator in accordance with a steering operation, the rotational motion of the steering assist motor is controlled by a steering shaft (in a rack and pinion steering mechanism). The motion conversion device described above is used to convert the motion into a linear motion in the axial direction of the rack shaft or the like.
[0003]
The motion conversion device applied to such a power steering apparatus is required to have a compact configuration so that the motor for assisting steering can be disposed in a limited space around the steering mechanism. In addition, it is required to have high transmission efficiency so that a steering assist force as large as possible can be obtained by a small motor.
[0004]
As one of motion conversion devices having a simple configuration capable of meeting such demands, there is a motion conversion device using a feed bearing as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-9351. FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the motion conversion device, and shows a screw shaft 1, a holding cylinder 2 that coaxially surrounds the outside of the screw shaft 1, and a plurality ( Four feed bearings R in the figure ₁ ~ R _Four And is configured. The holding cylinder 2 is rotatably supported inside a cylindrical housing 3 by a four-point contact ball bearing 20 integrally formed with an intermediate portion of the holding cylinder 2 as an inner ring, and a screw shaft is transmitted by transmission from a rotational drive source (not shown). 1 and rotate on the same axis.
[0005]
On the outer periphery of the screw shaft 1, a spiral thread groove 10 having a semicircular cross section is formed over a predetermined length range including the inside of the holding cylinder 2. Feed bearing R inside the holding cylinder 2 ₁ ~ R _Four Is a ball bearing that holds a large number of balls between the outer ring and the inner ring, has an inner diameter sufficiently larger than the outer diameter of the screw shaft 1 inserted inside, and is eccentric in different directions. These feed bearings R ₁ ~ R _Four A semicircular protrusion corresponding to the cross section of the thread groove 10 is provided around the inner peripheral surface of the inner ring. ₁ ~ R _Four Are engaged with the screw groove 10 via different projections at circumferential positions approaching the screw shaft 1 due to their respective eccentricities.
[0006]
With the above configuration, when the holding cylinder 2 rotates about the axis, four feed bearings R held by the holding cylinder 2 are provided. ₁ ~ R _Four Roll while maintaining the engagement between the respective inner rings and the thread groove 10, and the threaded shaft 1 is connected to each feed bearing R. ₁ ~ R _Four This is pressed by the axial component of the acting force applied to the engaging portion of the screw groove 10 along the inclination of the screw groove 10 and is moved in the axial length direction, so that the rotational motion of the holding cylinder 2 is converted into the linear motion of the screw shaft 1. Is done. Such a motion conversion device can be applied to the power steering device described above by rotating the holding cylinder 1 with a steering assist motor and using the screw shaft 1 as a steering shaft for steering. Is possible.
[0007]
When the screw shaft 1 is moved in the axial direction, the holding cylinder 2 is rotated around the axis by transmission in the reverse direction, and the linear motion of the screw shaft 1 is converted into the rotational motion of the holding cylinder 2. Is done.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the motion conversion device configured as described above, in order to perform the above-described motion conversion with high efficiency, the feed bearing R inside the holding cylinder 2 is used. ₁ ~ R _Four It is important that the screw groove 10 on the outer periphery of the screw shaft 1 is well engaged under an appropriate preload.
[0009]
FIG. 8 is an external perspective view schematically showing one half of one side of the holding cylinder 2, and two feed bearings R on the same side. ₁ , R ₂ A holding structure is shown. As shown in the figure, the end of the holding cylinder 2 has a feed bearing R. ₁ A holding hole 2a for holding the is formed. This holding hole 2a is provided with a feed bearing R. ₁ A circular hole having an inner diameter substantially equal to the outer diameter of the holding cylinder 2 is formed continuously on the end face on the same side at a position eccentric by a predetermined length with respect to the axis of the holding cylinder 2. Feed bearing R against such holding hole 2a ₁ Is press-fitted from the end of the holding cylinder 2 as indicated by an arrow in FIG. 8, and as shown in FIG. The other side is brought into contact with the retaining ring 2e so as to be restrained so as not to move in the axial direction. The feed bearing R located at the other end of the holding cylinder 2 _Four Are held in the same manner in a holding hole 2d having the same form as the holding hole 2a.
[0010]
On the other hand, feed bearing R ₂ As shown in FIG. 8, the holding portion 2b for holding the ₂ A recess having a semicircular cross section corresponding to the outer shape is formed inside the holding cylinder 2, and the open side of the recess is extended in a tangential direction and opened to the outer periphery of the holding cylinder 2. Feed bearing R to such a holding part 2b ₂ As shown by the arrows in FIG. 8, the feed bearing R is pushed into the holding portion 2b through the opening on the outer periphery of the holding cylinder 2. ₂ To the semicircular recess forming the bottom of the holding portion 2b, and the feed bearing R corresponding to the approximate center of the abutting half ₂ As shown in FIG. 7, the inner surface is engaged with a screw groove 10 on the outer periphery of the screw shaft 1. The remaining other feed bearing R _Three Are also held in the same manner in the holding portion 2c having the same form as the holding portion 2b.
[0011]
Here, the feed bearing R is fitted and held in holding holes 2a and 2d formed as simple circular holes at both ends of the holding cylinder 2. ₁ , R _Four Can be accurately positioned with respect to the axis of the holding cylinder 2, that is, the axis of the screw shaft 1, and can be satisfactorily engaged with the screw groove 10 on the outer periphery of the screw shaft 1. However, the remaining two feed bearings R ₂ , R _Three Is held by holding parts 2b and 2c having a special shape formed at the center of the holding cylinder 2, and it is difficult to position with high accuracy with respect to the axis of the holding cylinder 2, and the thread groove There was a problem that a poor engagement with 10 was likely to occur.
[0012]
In order to solve such a problem, conventionally, a feed bearing R located at the center of the holding cylinder 2 is used. ₂ , R _Three Has been proposed a motion conversion device provided with adjusting means for these axes. The motion conversion device shown in FIG. 7 includes this adjusting means, and as shown in the drawing, penetrates the peripheral wall of the holding cylinder 2 in the radial direction substantially at the center of the semicircular recess of the holding portions 2b and 2c. And the tip of each of the adjusting screws 2f and 2f that are screwed into these screw holes is provided with the corresponding feed bearing R. ₂ , R _Three It is the structure made to contact | abut on the outer surface.
[0013]
With the above configuration, when the adjusting screws 2f and 2f are screwed into the different screw holes, the feed bearings R are brought into contact with the tips of the screw screws. ₂ , R _Three Are adjusted by pressing from the bottom surfaces of the respective mounting portions 2b and 2c, pressed against the engaging portions with the screw grooves 10 on the outer periphery of the screw shaft 1, and fed bearings R at both ends of the holding cylinder 2. ₁ , R _Four At the same time, the thread groove 10 can be engaged under an appropriate preload.
[0014]
However, in the above configuration, the feed bearing R is formed by the screwing of the adjusting screws 2f and 2f. ₂ , R _Three In addition to the problem that it takes time to adjust the position of the feed bearing R adjusted in this way ₂ , R _Three Is supported by local contact with the tips of the adjusting screws 2f and 2f, and the reaction force applied to the engagement portion with the screw groove 10 is concentrated on the contact portion, thereby supporting Feed bearing R due to lack of rigidity ₂ , R _Three There is a possibility that the smooth rolling of the hose will be hindered and good motion conversion may not be performed.
[0015]
The present invention has been made in view of such circumstances, and the plurality of feed bearings inside the holding cylinder can be screwed under an appropriate preload without requiring adjustment work and without causing insufficient support rigidity. An object of the present invention is to provide a motion conversion device that can be engaged with a screw groove on the outer periphery of the shaft and can perform motion conversion with high efficiency, and further provides a power steering device using this motion conversion device. The purpose is to do.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The motion conversion device according to the first aspect of the present invention is supported so as to be movable in the axial length direction, and has a screw shaft in which a thread groove is formed on the outer peripheral surface, and is coaxially rotatable outside the screw shaft. A holding cylinder that is generated by transmission from a drive source, and includes a supported holding cylinder and a plurality of feed bearings that are eccentrically held inside the holding cylinder and that are engaged with the thread groove at one location on the inner peripheral surface. In the motion conversion device for converting the rotation of the screw shaft or the movement of the screw shaft into the movement of the screw shaft or the rotation of the holding cylinder by rolling of the feed bearing guided by the screw groove, a part or all of the plurality of feed bearings And the holding cylinder, and the outer circumference of the feed bearing over a substantially half circumference including a circumferential position corresponding to the engagement portion in order to press each feed bearing against the engagement portion with the thread groove. Elastically touch the surface Leaf spring curved in a substantially semicircular shape With The leaf spring is inserted and held in a holding part formed as a semicircular recess corresponding to the outer shape of the feed bearing in the middle part of the holding cylinder through an introduction part communicating with the outer peripheral surface of the holding cylinder. The It is characterized by that.
[0017]
In the present invention, the feed bearing held inside the holding cylinder is in elastic contact with the outer peripheral surface thereof. Semicircular leaf spring Thus, a positive engagement is applied to the engagement portion with the thread groove set so as to correspond to the inside of the elastic contact portion, thereby realizing reliable engagement. Said Semicircular leaf spring The elastic contact area extends over a substantially half circumference including a circumferential position corresponding to the engaging portion. And The reaction force applied to the engaging portion is distributed and applied to the entire elastic contact area to increase the support rigidity, and a good engagement state is reliably realized.
[0018]
The motion conversion device according to the second invention of the present invention is the same as the first invention. A leaf spring is provided with a semi-circular curved portion corresponding to the holding portion and both ends of the curved portion bent outward, and is locked to a communication edge of the introduction portion to the outer surface of the holding cylinder. With a locking part It is characterized by that.
[0020]
Furthermore, a power steering apparatus according to a third aspect of the present invention is a steering shaft that is supported so as to be movable in the axial direction, and is rotatably supported coaxially on the outside of the steering shaft. And a rotating cylinder that is rotated by transmission from a motor. The power steering apparatus that assists in steering by converting rotation of the rotating cylinder into movement of the steering shaft, wherein the steering shaft is the thread groove, and the rotating cylinder Is provided with the motion conversion device of the first invention or the second invention configured as the holding cylinder.
[0021]
In this invention, a power steering device is configured by using the motion conversion device of the first or second invention capable of highly efficient motion conversion to convert the rotation of the steering assist motor into the movement of the steering shaft. To do.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments thereof. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a motion conversion device according to the present invention.
[0023]
As in the conventional motion conversion device shown in FIG. 7, this motion conversion device includes a screw shaft 1 in which a screw groove 10 having a semicircular cross section is formed in a spiral shape on the outer peripheral surface thereof, and the screw shaft 1. A cylindrical holding cylinder 2 that coaxially surrounds the outside, and four feed bearings R held inside the holding cylinder 2 ₁ ~ R _Four And is configured. The holding cylinder 2 is rotatably supported inside a cylindrical housing 3 by a four-point contact ball bearing 20 integrally formed with an intermediate portion of the holding cylinder 2 as an inner ring. By transmission from a rotary drive source (not shown), It rotates on the same axis as the screw shaft 1.
[0024]
Feed bearing R ₁ ~ R _Four Is a ball bearing that holds a large number of balls (rolling elements) between the outer ring and the inner ring, and is formed on the inner peripheral surface of each inner ring having an inner diameter larger than the outer diameter of the screw shaft 1 inserted inside. Is provided with a semicircular engagement protrusion corresponding to the cross section of the screw groove 10 on the outer periphery of the screw shaft 1.
[0025]
Feed bearing R as above ₁ ~ R _Four Are held eccentrically in different directions within a plane perpendicular to the axis of the holding cylinder 2. This eccentricity is caused by the two feed bearings R located at both longitudinal ends of the holding cylinder 2. ₁ , R _Four Are in the same direction, and two feed bearings R are also located in the center. ₂ , R _Three Are set to be substantially equal to each other so that the feed bearings R are substantially in the same direction. ₁ ~ R _Four Is engaged with the screw groove 10 on the outer periphery of the screw shaft 1 through the engaging protrusion provided on the inner ring at the circumferential position closest to each eccentricity.
[0026]
In the figure, feed bearing R ₁ , R _Four Are engaged in the circumferential direction of the screw shaft 1, and the feed bearing R is similarly ₂ , R _Three These engagement positions are set to be shifted in the circumferential direction, and the engagement with the thread groove 10 at each position is determined by other feed bearings. Therefore, it is surely generated under the condition of being supported from three different directions.
[0027]
FIG. 2 is an explanatory view of the operation of the motion conversion device configured as described above, and shows the screw shaft 1 and one feed bearing R. ₁ The engagement relationship is shown. The feed bearing R ₁ Is engaged with the screw groove 10 on the outer periphery of the screw shaft 1 at a position indicated by a in the drawing. When the holding cylinder 2 rotates around the axis in this state, the feed bearing R held by the holding cylinder 2 ₁ Rolls while maintaining the engagement with the screw groove 10, and by this rolling, a frictional force F along the screw groove 10 is applied to the screw shaft 1 at the engagement portion a with the screw groove 10, Axial component force F of this frictional force F ₁ Presses the screw shaft 1. Similar axial component forces are applied to other feed bearings R ₂ ~ R _Four The screw shaft 1 is also moved in the pressing direction, that is, in the axial length direction, as indicated by white arrows in the figure. The direction of this movement is determined according to the rotation direction of the holding cylinder 2, and the rotational movement of the holding cylinder 2 is converted into the linear movement of the screw shaft 1.
[0028]
When the screw shaft 1 moves in the axial direction, the holding cylinder 2 is rotated around the axis by transmission in the opposite direction, and the linear motion of the screw shaft 1 is converted into the rotational motion of the holding cylinder 2. .
[0029]
In order to perform the above-described motion conversion with high efficiency, each feed bearing R is applied to the screw groove 10 on the outer periphery of the screw shaft 1. ₁ ~ R _Four Must be engaged with each other under an appropriate preload. In the motion conversion device according to the present invention, the feed bearing R inside the holding cylinder 2 is required. ₁ ~ R _Four Holding structure, especially feed bearing R located in the center ₂ , R _Three This holding structure is realized as follows to obtain a reliable engagement state.
[0030]
FIG. 3 is an external perspective view schematically showing one half of one side of the holding cylinder 2, and two feed bearings R on the same side. ₁ , R ₂ A holding structure is shown. As shown in this figure, a feed bearing R on the same side is provided at one end of the holding cylinder 2. ₁ A holding hole 21 is formed. This holding hole 21 is the same as the holding hole 2a in the conventional motion conversion device shown in FIG. ₁ A circular hole having an inner diameter substantially equal to the outer diameter of the holding cylinder 2 is formed by opening the entire surface of the end face of the holding cylinder 2 at a position deviated by a predetermined length with respect to the axis of the holding cylinder 2. Feed bearing R against such holding hole 21 ₁ Is press-fitted from the end of the holding cylinder 2 as indicated by an arrow in the figure, and one side is abutted against the bottom surface of the holding hole 21 and the other side is engaged with the inner surface of the holding hole 21 as shown in FIG. It is held in contact with the retaining ring 25 and restrained so as not to move in the axial direction.
[0031]
Further, the feed bearing R located at the other end of the holding cylinder 2 _Four Is the feed bearing R ₁ In exactly the same manner, it is fitted in a holding hole 24 (see FIG. 1) formed at the same end of the holding cylinder 2 and is held by a retaining ring 25 so as not to come off. Such a feed bearing R ₁ , R _Four The holding structure is the same as the holding structure in the conventional motion conversion device shown in FIGS. Here, since the holding holes 21 and 24 can be formed with high accuracy including the respective eccentric positions by boring from both ends of the holding cylinder 2, the feed bearing R ₁ , R _Four Can be correctly positioned and held in the holding cylinder 2.
[0032]
On the other hand, the feed bearing R formed in the middle of the holding cylinder 2 ₂ As shown by a broken line in FIG. 3, the holding portion 22 is provided at a corresponding position inside the holding cylinder 2 at the feed bearing R. ₂ It has a semi-circular cross section corresponding to the outer shape of the slab, and is formed as a recess eccentric to one side in the radial direction. Such a holding portion 22 is communicated with the outer peripheral surface of the holding cylinder 2 by an introduction portion 22a that is cut out in an arc shape having a large curvature that crosses the open side in the axial direction in the axial direction. A leaf spring 30 curved in a substantially semicircular shape is attached to the holding portion 22 as described above, and a feed bearing R held in the holding portion 22 as follows. ₂ It is elastically contacted with the outer peripheral surface.
[0033]
4 shows the feed bearing R ₂ It is explanatory drawing of the mounting | wearing procedure. First, as shown in FIG. 4A, the leaf spring 30 is attached in the holding portion 22. The leaf spring 30 has a shape in which locking portions 31, 31 that are bent outward in the radial direction are connected to both ends of a semicircular curved portion that substantially corresponds to the holding portion 22, and holds the curved portion. The engaging portion 31, 31 is engaged with the bottom surface of the introduction portion 22a continuous with the opening edge of the holding portion 22, and the substantially central portion of the holding portion 22 as shown in FIG. It is attached to a mode that protrudes to an appropriate length. The holding portion 22 is formed with a groove 22b over its entire circumference, and the leaf spring 30 attached as described above is accommodated in the groove 22b.
[0034]
For the holding part 22 to which the leaf spring 30 is attached in this way, the feed bearing R ₂ 3 and 4 (b), it is pushed from the outside of the holding cylinder 2 through the introduction portion 22a, and a half portion is formed on the semicircular bottom surface of the holding portion 22 as shown in FIG. 4 (c). It is held against. Feed bearing R held in this way ₂ As described above, the leaf spring 30 attached to the holding portion 22 is elastically contacted with the outer peripheral surface of the abutting side over a substantially half circumference, and is separated from the bottom surface of the holding portion 22 by the elasticity of the leaf spring 30. Pressed and biased in the direction.
[0035]
Feed bearing R as above ₂ As shown in FIG. 1, the inner circumference is engaged with the screw groove 10 on the outer circumference of the screw shaft 1 at a circumferential position corresponding to the approximate center of the abutting portion to the holding portion 22. 30 biasing force, feed bearing R ₂ Acts to press against the thread groove 10. Therefore, feed bearing R ₂ Is the feed bearing R held at both ends of the holding cylinder 2 with high accuracy. ₁ , R _Four At the same time, the screw groove 10 is reliably engaged under the preload applied by the leaf spring 30.
[0036]
Furthermore, the remaining one feed bearing R _Three Is held in the same manner in the holding portion 23 formed in the corresponding portion of the holding cylinder 2 in the same manner as the holding portion 22 under the elastic contact of the leaf spring 30 attached thereto. R _Three In addition, the screw groove 10 on the outer periphery of the screw shaft 1 can be securely engaged under preload by the leaf spring 30.
[0037]
Thus, in the motion conversion device according to the present invention, the feed bearing R ₂ , R _Three Leaf springs 30, 30 as elastic members interposed between the feed bearing R and the holding cylinder 2, respectively. ₂ , R _Three These feed bearings R are elastically pressed against the outer peripheral surfaces of the bearings. ₂ , R _Three Since the inner circumference of the shaft is pressed against the engaging portion of the outer circumference of the screw shaft 1 with the thread groove 10, these feed bearings R ₂ , R _Three Is engaged with the other two feed bearings R. ₁ , R _Four The above-mentioned motion conversion can be performed with high efficiency.
[0038]
Each feed bearing R ₁ ~ R _Four Since the preload of the engaging portion is applied by the elasticity of the leaf springs 30 and 30, there is no possibility that complicated adjustment work is forced during assembly. Furthermore, while the motion conversion is being performed, the feed bearing R ₁ ~ R _Four The reaction force is applied to each of the two through the engagement portion with the screw groove 10 on the outer periphery of the screw shaft 1. ₁ , R _Four Is supported over the entire circumference by separate holding holes 21 and 24, and the central feed bearing R ₂ , R _Three Is supported by the leaf springs 30 and 30 which are elastically contacted over substantially a half circumference including the circumferential position corresponding to the engaging portion with the thread groove 10 as described above. ₁ ~ R _Four The engagement with the thread groove 10 is maintained well without being damaged by the reaction force.
[0039]
Feed bearing R ₂ , R _Three Needless to say, the elastic member elastically contacting the outer peripheral surface is not limited to the leaf springs 30 and 30 shown in the above embodiments, and other elastic members such as rubber bands may be used. Moreover, in the above embodiment, the two feed bearings R located at the center of the holding cylinder 2 ₂ , R _Three Is configured to be urged by an elastic member, but the remaining feed bearings R located at both ends of the holding cylinder 2 ₁ , R _Four It is good also as a structure which performs the same energizing also about one or both of these.
[0040]
FIG. 5 is a partially broken front view showing an example of a power steering device using the motion conversion device configured as described above. The rotation of the steering assist motor 5 is transmitted through the motion conversion device according to the present invention. This is transmitted to the rack shaft 4 as a steering shaft, and the rack shaft 4 is moved in the axial direction to assist the steering.
[0041]
The rack shaft 4 is supported inside a cylindrical rack housing 40 so as to be movable in the axial direction, extends in the left-right direction of a vehicle body (not shown), and protrudes on both sides of the rack housing 40. Both ends of the shaft 4 are connected to steering wheels (not shown) (generally left and right front wheels) via separate tie rods.
[0042]
In the middle of the rack housing 40, a pinion housing 41 is continuously provided so as to cross the shaft center. A pinion shaft 42 is supported inside the pinion housing 41 so as to be rotatable around the shaft center. Yes. In FIG. 1, the pinion shaft 42 is shown only at the protruding end to the top of the pinion housing 41. The pinion shaft 42 is connected to a steering wheel (not shown) via this protruding end, and responds to the operation of the steering wheel for steering. And rotate around the axis.
[0043]
A pinion (not shown) is formed integrally with a lower portion of the pinion shaft 42 extending inside the pinion housing 41. A rack tooth 43 is formed on the rack shaft 4 supported in the rack housing 40 over an appropriate length including the crossing position with the pinion housing 41, and is engaged with the pinion below the pinion shaft 42. It is. Thus, the rotation of the pinion shaft 42 due to the operation of the steering wheel is converted into movement in the axial direction of the rack shaft 4 by the engagement of the pinion and the rack teeth 43, and further, the rack shaft 4 in the rack housing 40 is moved. The movement is transmitted to the left and right steering wheels via the tie rods, and a rack and pinion type steering mechanism is configured in which these wheels are steered according to the operation of the steering wheel.
[0044]
The steering assisting motor 5 for assisting the steering performed as described above has a cylindrical motor housing 50 integrally formed by expanding the diameter of the middle portion of the rack housing 40 over an appropriate length. The motor housing 50 is configured as a three-phase brushless motor including a stator 51 fixed on the inner peripheral surface of the motor housing 50 and a rotor 52 arranged coaxially inside the stator 51.
[0045]
The rotor 52 is configured to hold a magnetic pole 53 facing the inner surface of the stator 51 with a slight gap on the outer periphery of a cylinder having an inner diameter larger than the outer diameter of the rack shaft 4. A pair of ball bearings 54 and 55 are rotatably supported around the axis of the motor housing 50, and rotate in both forward and reverse directions in response to energization of the stator 51. Such rotation of the motor 5 is converted into movement in the axial direction of the rack shaft 5 and transmitted by the operation of the motion conversion device according to the present invention configured on one side of the rotor 52. .
[0046]
The motion conversion device includes a holding cylinder 2 supported by a four-point contact ball bearing 20 in a cylindrical housing 3 formed by extending a motor housing 50 to the same side, and held in the holding cylinder 2 as described above. Four feed bearings R ₁ ~ R _Four And a thread groove 10 formed on the outer periphery of the rack shaft 4 over an appropriate length so as to be engaged with each other. The holding cylinder 2 is coaxially connected to one end of the rotor 52 (supported by the ball bearing 55) via a connection bracket 56, and coaxially with the rack shaft 4 according to the rotation of the motor 5. It is configured as a rotating cylinder that rotates.
[0047]
As described above, the motion conversion device according to the present invention includes the holding cylinder 2 that rotates by transmission from the steering assisting motor 5, and the rack shaft 4 that includes the screw groove 10 on the outer periphery is configured as the screw shaft 1. A power steering device is configured to convert the rotation of the motor 5 driven in accordance with the steering operation into a movement in the axial direction of the rack shaft 4 and assist the steering performed as described above in accordance with this movement. Yes.
[0048]
In the power steering apparatus configured as described above, four feed bearings R for the thread groove 10 on the outer periphery of the rack shaft 4 are provided. ₁ ~ R _Four Is engaged with each feed bearing R inside the holding cylinder 2. ₁ ~ R _Four Therefore, the rotational movement of the holding cylinder 2 due to the transmission from the motor 5 can be converted into a linear movement in the axial direction of the rack shaft 4 with high efficiency. Steering assistance can be performed reliably.
[0049]
FIG. 5 shows an example of application to a rack and pinion type power steering apparatus that converts the rotation of the steering assist motor 5 into movement in the axial direction of the rack shaft 4 to assist the steering. The motion conversion device according to the present invention is applicable to various types of power steering devices configured to transmit the rotation of a steering assist motor to a steering shaft that performs steering by movement in the axial length direction. Furthermore, the motion conversion device according to the present invention is not limited to the power steering device as described above, but is applied in various industrial fields for motion conversion from rotational motion to linear motion, or motion conversion from linear motion to rotational motion. It goes without saying that it is possible.
[0050]
In the above embodiment, four feed bearings R ₁ ~ R _Four However, the motion conversion device according to the present invention may include three or five or more feed bearings. FIG. 6 shows three feed bearings R ₁ ~ R _Three It is a longitudinal cross-sectional view which shows 2nd Embodiment of the motion conversion apparatus based on this invention comprised by providing.
[0051]
In this motion converter, three feed bearings R ₁ ~ R _Three Is a ball bearing that is eccentrically held inside the holding cylinder 2, and two feed bearings R on both sides of the screw groove 10 on the outer periphery of the screw shaft 1. ₁ , R _Three From the same side in the radial direction, one feed bearing R in the center ₂ Are engaged from the other side.
[0052]
Feed bearing R as above ₁ ~ R _Three Is held in the holding holes 26 and 28 having a circular cross section formed at both ends of the holding cylinder 2, and the bearing R ₁ , R _Three And is secured from the outside of the holding cylinder 2 to the holding part 27 formed in the same manner as the holding part 22 in the intermediate part of the holding cylinder 2. Bearing R ₂ This feed bearing R ₂ This is realized by elastically contacting the leaf spring 30 over a half circumference including the engagement portion with the screw groove 10 on the outer periphery of the plate. Reference numeral 27b denotes a groove provided in the holding portion 27 for housing the leaf spring 30.
[0053]
Three feed bearings R held in this way ₁ ~ R _Three Can be satisfactorily engaged with the thread groove 10 under the preload provided by the elasticity of the leaf spring 30, and can perform motion conversion with high efficiency. In addition, a motion conversion device including five or more feed bearings can be realized in the same manner, and the use of many feed bearings is effective for applications with a large load.
[0054]
【The invention's effect】
As described above in detail, in the motion conversion device according to the first aspect of the present invention, a part or all of the outer peripheral surfaces of the plurality of feed bearings held in the holding cylinder are interposed between the holding cylinder. The Semicircular leaf spring Is elastically contacted over the entire circumference including the engaging part to the screw shaft, and each feed bearing is pressed against the thread groove on the outer periphery of the screw shaft. Bear The ring and the screw groove can be satisfactorily engaged with each other under proper preload without requiring complicated adjustment, and the motion conversion between the rotational motion of the holding cylinder and the linear motion of the screw shaft is enhanced. It becomes possible to perform with efficiency.
[0055]
Also The feed bearing is supported under high rigidity by a semi-circular leaf spring that elastically contacts the entire circumference. In addition, it is possible to suppress the occurrence of poor engagement due to insufficient support rigidity, stably maintain a good engagement state between the feed bearing and the thread groove, and to perform motion conversion with high efficiency. .
[0056]
Further, in the power steering apparatus according to the third aspect of the invention, since the motion conversion apparatus of the first or second aspect is used for converting the rotation of the steering assist motor into the movement of the steering shaft, the steering assist motor is used. The present invention has excellent effects, such as being able to stably perform transmission to the steering shaft under high efficiency.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a motion conversion device according to the present invention.
FIG. 2 is an operation explanatory diagram of the motion conversion device according to the present invention.
FIG. 3 is an external perspective view schematically showing a holding structure of a feed bearing in one half of a holding cylinder.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a procedure for mounting a feed bearing at the center of a holding cylinder.
FIG. 5 is a partially broken front view showing an example of a power steering apparatus using the motion conversion device according to the present invention.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the motion conversion device according to the present invention having three feed bearings.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a conventional motion conversion device.
FIG. 8 is an external perspective view schematically showing a feed bearing holding structure in one half of a holding cylinder in a conventional motion conversion device.
[Explanation of symbols]
1 Screw shaft
2 Holding cylinder
3 Housing
4 Rack shaft
5 Motor
10 Thread groove
22, 23 Holding part
30 leaf spring
R ₁ ~ R _Four Feed bearing

Claims

軸長方向への移動自在に支持され、外周面にねじ溝が形成されたねじ軸と、該ねじ軸の外側に同軸上での回転自在に支持された保持筒と、該保持筒の内部に偏心保持され、内周面の一か所を前記ねじ溝に係合させた複数の送りベアリングとを備え、駆動源からの伝動により生じる保持筒の回転又はねじ軸の移動を、前記ねじ溝を案内とする送りベアリングの転動により、ねじ軸の移動又は保持筒の回転に変換する運動変換装置において、
前記複数の送りベアリングの一部又は全部と前記保持筒との間に介装され、各送りベアリングを前記ねじ溝との係合部に押し付けるべく、該係合部に対応する周方向位置を含む略半周に亘って前記送りベアリングの外周面に弾接する略半円形に湾曲形成された板ばねを備え、
該板ばねは、前記保持筒の中途部に前記送りベアリングの外形に対応する半円形の凹所として形成された保持部に、前記保持筒の外周面に連通する導入部を経て挿入保持させてあることを特徴とする運動変換装置。A screw shaft that is supported so as to be movable in the axial direction and has a thread groove formed on the outer peripheral surface thereof, a holding cylinder that is coaxially supported on the outside of the screw shaft, and a holding cylinder that is supported on the inside of the holding cylinder. A plurality of feed bearings that are eccentrically held and have one portion of the inner peripheral surface engaged with the screw groove, and the rotation of the holding cylinder or the movement of the screw shaft caused by transmission from the drive source In the motion conversion device that converts the movement of the screw shaft or the rotation of the holding cylinder by rolling the feed bearing as a guide,
A circumferential position corresponding to the engaging portion is included to be interposed between a part or all of the plurality of feeding bearings and the holding cylinder and press each feeding bearing against the engaging portion with the thread groove. A leaf spring formed in a substantially semicircular curve that elastically contacts the outer peripheral surface of the feed bearing over a substantially half circumference ;
The leaf spring is inserted and held in a holding part formed as a semicircular recess corresponding to the outer shape of the feed bearing in the middle part of the holding cylinder via an introduction part communicating with the outer peripheral surface of the holding cylinder. Oh motion converter according to claim Rukoto.

前記板ばねは、前記保持部に対応する半円形の湾曲部と、該湾曲部の両端を外向きに屈曲させて設けてあり、前記保持筒の外面への前記導入部の連通縁に係止された係止部を備える請求項１記載の運動変換装置。
動変換装置。The leaf spring is provided with a semicircular curved portion corresponding to the holding portion, and both ends of the curved portion bent outward, and is locked to a communication edge of the introduction portion to the outer surface of the holding cylinder. exercise converter according to claim 1, wherein the Ru with the locking portion.
Dynamic conversion device.

軸長方向への移動自在に支持された舵取り軸と、該舵取り軸の外側に同軸上での回転自在に支持され、操舵補助用のモータからの伝動により回転する回転筒とを備え、該回転筒の回転を前記舵取り軸の移動に変換して舵取りを補助する動力舵取装置において、前記舵取り軸を前記ねじ溝とし、前記回転筒を前記保持筒として構成された請求項１又は請求項２記載の運動変換装置を備えることを特徴とする動力舵取装置。 A steering shaft that is supported so as to be movable in the axial direction, and a rotating cylinder that is rotatably supported coaxially on the outside of the steering shaft and that is rotated by transmission from a steering assisting motor. 3. A power steering apparatus for assisting steering by converting rotation of a cylinder into movement of the steering shaft, wherein the steering shaft is used as the thread groove, and the rotary cylinder is configured as the holding cylinder. A power steering apparatus comprising the motion conversion device described above.