JP4703255B2 - ボールねじ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、自動車のステアリング装置における電気機械式ステアリングブーストの構成部品として使用されるボールねじ駆動装置に関するものである。

例えば、ＥＰ ０ ８１４ ０１２ Ｂ１は、ボールねじ駆動装置が組み込こまれている電動ステアリングブースタ装置を開示している。この従来技術では、歯付きラックの軸方向延長部がスピンドルを備えており、このスピンドル上にスピンドルナットが配置されている。スピンドル及びスピンドルナットの間に配置されたボールは、スピンドルナットの内周面及びスピンドルの外周面に構成されたボール溝を転がる。これらのボール溝は、ボールが荷重をかけられた状態で転がる耐荷重チャネルを画定している。ボールの循環回路を形成するために、スピンドルナットがいわゆる外部デフレクターを備えている。この外部デフレクターは、耐荷重チャネルの２つの端部を輪のように互いに接続している。外部デフレクターは、スピンドルナットの外周面回りに約１８０°巻かれている。一般に数回巻かれている耐荷重チャネルの端部では、ボールが外部デフレクターの中へと偏向される。このデフレクターの中では、ボールが荷重がかからないリターンチャネルを移動する。ボールは、リターンチャネルから耐荷重チャネルの最初の部分へと偏向され、再びボール溝に沿って転がる。スピンドルナットは、その軸方向の端部において、溝玉軸受けによって径方向に支持されている。さらに、歯車がスピンドルナット上に、回転しないように配置されており、また、電動モータの駆動用ピニオンと噛み合っている。歯車は、外部デフレクターから軸方向に間隔をおいて配置されている。このように配置すると、軸方向に相当な設計上のスペースが必要になる。

（発明の目的）
本発明の目的は、先に挙げたタイプのボールねじ駆動装置で軸方向の全体寸法がより小さいものを提供することである。

本発明の上記及び他の目的並びに利点は、以下の詳細な説明で明らかになる。

（発明の開示）
本発明は、外部デフレクターが、例えば歯車として構成されている駆動用ピニオンの軸方向長さの範囲内に、少なくとも実質的に配置されている、という事実により上記目的を達成する。歯車に必要な軸方向の設計上のスペースを、さらに、外部デフレクターを収容するために利用すると都合がよい。これにより、必要とされる軸方向における設計上のスペースの総和がかなり小さくなる。さらに、外部デフレクターを覆うことで、外部デフレクターに対する望ましくない影響が防止される。小型部品は、特に自動車分野で必要不可欠である。

好ましくは、駆動用ピニオンを構成するベルト歯車が歯付きリムを備えており、この歯付きリムが外歯車を備え、かつ、ベルト歯車内に構成された環状のスペースを画定している。この環状のスペースの中に外部デフレクターが配置されている。環状のスペースは、周方向において遮断されていても良いが、この方向において連続に構成されていることが好ましい。このようなベルト歯車は、例えば鋳造部品や射出成形部品として作ることができるが、焼結部品としても作ることができる。外部デフレクターは、この環状のスペースに入れられた管状部材として構成できる。

ベルト歯車は、好ましくはハブを介して、スピンドルナット上に、回転しないように配置されている。歯付きリムは、径方向ウェブによってハブに堅固に固定されている。径方向ウェブは、好ましくは、ベルト歯車の軸方向の一端に配置されている。径方向ウェブが軸方向の一端の領域に配置されているので、中に外部デフレクターを収容することができる十分に大きな環状のスペースが得られる。

外部デフレクターは、ボールのためのリターンチャネルを公知の方法で備えており、リターンチャネルの２つの端部は、耐荷重チャネルの２つの端部に接続されている。本発明の外部デフレクターは複数部品からなる構成をしており、分割面をリターンチャネルに沿ってリターンチャネル内に備えている。

リターンチャネルは略円形の断面を有し、各偏向部品は、このリターンチャネルを画定するボール溝を備えている。リターンチャネルに沿ってリターンチャネル内で分割することにより、外部デフレクターに簡単な構成のボール溝を設けることが可能である。例えば、簡単な構成の射出成形品であって必要なボール溝を既に備えているものを使用することが可能になる。このようにして、外部デフレクターをプラスチックから射出成形法により経済的に作ることができる。

とりわけ好ましい方法では、複数部品からなる外部デフレクターの偏向部品の１つを駆動用ピニオンと一体に作ることができる。本発明のこのような実施形態では、部品の総数が低減される。このような歯車又はベルト歯車は、好ましくは、プラスチックから射出によって作られる。

あるいは、外部デフレクターは、歯車とは別個の偏向部材として、好ましくはプラスチックから作ることができ、この偏向部材の偏向部品は、ポジティブエンゲージメント、フォースエンゲージメント、又は材料の融着によって互いに接続される。

偏向部材を環状のスペースの中で正確に位置決めするためには、偏向部材を成形材料（成形コンパウンド）に埋め込むことが有益であろう。環状のスペースは、偏向部材が成形材料によって事実上覆われるように成形材料で充填する。成形材料が硬化した後は、偏向部材のスピンドルナットに対する正確な位置決めが保証される。成形材料は、例えばプラスチックであってもよく、所望の騒音の減衰が向上するように選択することができる。例えば歯車又はベルト歯車が鋼材から作られている場合には、適切に選択された成形材料が振動伝達の減衰に寄与する。成形材料の代わりに、硬化後に恒久的な弾性特性を有する発泡体を使用することも可能である。

スピンドルナットが、その外周面に一体に形成されたボール溝であって、スピンドルナットをラジアル玉軸受けを使って径方向に取り付けるのに役立つボール溝を備えていれば、部品数を減らすことができる。このようにすることにより、ラジアル玉軸受け用の別個の内輪を省くことができる。

次に、全部で６つの図面に図示した２つの実施形態の例を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。

図１から５に図示した本発明のボールねじ駆動装置は、スピンドル１上に配置されたスピンドルナット２を備えており、このスピンドルナット２は、内周面に、螺旋に沿って配置されたボール溝３を備えている。スピンドル１は、外周面に、螺旋に沿って配置されたボール溝４を備えている。ボール５がスピンドルナット２及びスピンドル１の間に配置されており、スピンドルナット２をスピンドル１に対して回転させたときに、ボール溝３及び４を転がる。スピンドルナット２は、ボールをボール溝３の一端からボール溝３の他端へと偏向させるための外部デフレクター６をさらに備えている。

ボール５のためのリターンチャネル７が外部デフレクター６の内部に構成されている。ボール５のための耐荷重チャネル８がスピンドルナット２及びスピンドル１の間に構成されており、ボール溝３、４によって画定されている。リターンチャネル７は、耐荷重チャネル８の２つの端部を互いに輪のように接続する。リターンチャネル７の２つの端部のそれぞれは、耐荷重チャネル８の一端に接続されている。

ベルト歯車９が、スピンドルナット２上に、回転しないように配置されている。ベルト歯車９は、不図示の歯付きベルトで取り巻かれており、この歯付きベルトは、同様に不図示である、電動モータの駆動ピニオンをさらに取り巻いている。

図２より、外部デフレクター６が、実質的に、ベルト歯車９の軸方向長さの範囲内に配置されていることが分かる。この目的のために、ベルト歯車９は歯付きリム１１を備えている。歯付きリム１１は、外歯車（ギア）１０を備え、かつ、環状のスペース１２を画定している。環状スペース１２は、ベルト歯車９の内側に構成されている。環状スペース１２は、他方においては、スピンドルナット２の外周面により画定されている。環状スペース１２は、主に外部デフレクター６を収容している。

ベルト歯車９は、さらにハブ１３を備えている。ハブ１３は、スピンドルナット２の外周面に、回転しないように固定されている。歯付きリム１１は、径方向ウェブ１４でハブ１３に一体に接続されている。径方向ウェブ１４は、ベルト歯車９の軸方向の一端に配置されている。径方向ウェブ１４が一端だけに配置されているので、大きな環状のスペース１２が保証される。

本実施形態では、外部デフレクター６が複数部品からなる構成を有し、分割面Ｔがリターンチャネル７に沿ってリターンチャネル７内に配置されている。分割面Ｔは、図３から５に示されている。２部品構成の外部デフレクター６が図２に示されている。この外部デフレクター６は、ベルト歯車９とは別個に作られ、好ましくはプラスチックから射出により作られた偏向部材１５として構成されている。本実施形態では、２つの偏向部品１６、１７をポジティブエンゲージメント又はフォースエンゲージメントによって互いに接続している。

図３から５は、一方の偏向部品１７のみを示している。この偏向部品１７は、軸方向に突出しているピン１８と、受け部１９とを備えている。他方の偏向部品１６もこのようなピン及び受け部を同様に備えている。両偏向部品１６、１７のピン１８は、それぞれの他方の偏向部品１６、１７の受け部１９とポジティブエンゲージメント及びフォースエンゲージメントで係合する。

分割面Ｔがリターンチャネル７に沿ってリターンチャネル７内に配置されているという事実から、簡単な射出成形用金型を使用して偏向部品１６、１７に、合わせるとリターンチャネル７を画定するボール溝を形成することが可能である。

図２の実施形態の例では、偏向部材１５が、環状スペース１２を充填している成形材料２０に埋め込まれている。この成形材料を硬化させると、偏向部材１５は、ベルト歯車９の中に、かつ、スピンドルナット２に対して、正確に位置決めされる。

スピンドルナット２は、ラジアル（径方向）玉軸受け２１を用いて径方向に取り付けられており、ラジアル玉軸受け２１の一方のボール溝２２がスピンドルナット２の外周面に一体に形成されている。

この実施形態の例では、偏向部材１５がベルト歯車９とは別個に作られているが、他の有益な実施形態では、偏向部品の少なくとも１つをベルト歯車と一体に作ることが可能である。このような実施形態の１つが図６に図示されている。

本発明のこのようなボールねじ駆動装置では、ベルト歯車２３がスピンドルナット２上に配置されている。ボール５のための外部デフレクター２４がベルト歯車２３の軸方向長さの範囲内で、環状のスペース２３ａの中に配置されている。前述した実施形態の例に対する主な違いは、外部デフレクター２４が、複数の部品からなる偏向部材２５から形成されており、一方の偏向部品２６がベルト歯車２３と一体に構成されていることである。他方の偏向部品２７は、別個に作ってもよい。この実施形態における分割面Ｔは、同様に、リターンチャネル２８に沿ってリターンチャネル２８内に構成されており、２つの偏向部品２６、２７が、それらの一体に形成されたボール溝２９、３０でリターンチャネル２８を画定している。実施形態のこの例における部品数は少なくなっている。

図１は、本発明のボールねじ駆動装置の斜視図である。 図２は、図１における本発明のボールねじ駆動装置を縦断面図で示している。 図３は、図１の本発明のボールねじ駆動装置の歯車を外部デフレクター及びボールと共に示す図である。 図４は、図１の本発明のボールねじ駆動装置の歯車を外部デフレクター及びボールと共に示す別の図である。 図５は、図１の本発明のボールねじ駆動装置の歯車を外部デフレクター及びボールと共に示す別の図である。 本発明の別のボールねじ駆動装置の縦断面図を示している。

Claims (5)

1. スピンドル上に配置できるスピンドルナットであって、内周面上に、螺旋に沿って配置されてボールのための耐荷重チャネルを画定するボール溝を含むスピンドルナットと、
   前記スピンドルナットの外側に配置された外部デフレクターであって、前記耐荷重チャネルの２つの端部の一方から前記耐荷重チャネルの前記２つの端部の他方へと前記ボールを偏向するために前記耐荷重チャネルの前記２つの端部を輪になるように互いに接続する外部デフレクターと、
   前記スピンドルナット上に配置されて前記スピンドルナットを駆動する駆動用ピニオンと
   を含み、
   前記外部デフレクターは、少なくとも実質的に、前記駆動用ピニオンの軸方向長さの範囲内に配置され、
   前記駆動用ピニオンは、外歯車を備えて環状スペースを画定する歯付きリムを含むベルト歯車から構成され、
   前記環状スペースは前記ベルト歯車の内側に構成され、
   前記外部デフレクターは前記環状スペースの中に配置され、
   前記ベルト歯車は、回転しないように配置されたハブを前記スピンドルナット上に含み、前記歯付きリムは、前記ベルト歯車の軸方向の一端に配置された径方向ウェブを用いて前記ハブに堅固に接続され、
   前記外部デフレクターは、前記ボールのためのリターンチャネルを含み、前記リターンチャネルの２つの端部が前記耐荷重チャネルの前記２つの端部に接続され、
   前記外部デフレクターは、複数部品からなる偏向部材として構成され、
   前記偏向部材は、前記リターンチャネルに沿って前記リターンチャネル内に分割面を含む、ボールねじ駆動装置。
2. 前記複数部品からなる外部デフレクターの偏向部品の１つが前記駆動用ピニオンと一体に作られる、請求項１に記載のボールねじ駆動装置。
3. 前記外部デフレクターが偏向部材として前記歯車とは別個に、通常はプラスチックから作られ、前記偏向部材の偏向部品がポジティブエンゲージメント、フォースエンゲージメント、又は材料の融着の１つによって互いに接続される、請求項１に記載のボールねじ駆動装置。
4. 前記環状スペースの中に配置された前記偏向部材が成形材料に埋め込まれる、請求項３に記載のボールねじ駆動部材。
5. ラジアル玉軸受けを通して径方向に取り付けられた前記スピンドルナットが、一体に形成された前記ラジアル玉軸受けのボール溝を含む、請求項１に記載のボールねじ駆動装置。

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