JP5168503B2 - Ball screw device and electric power steering device - Google Patents
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Description
本発明は、ボール螺子装置及び電動パワーステアリング装置に関するものである。 The present invention relates to a ball screw device and an electric power steering device.
従来、ボール螺子装置を用いてモータの回転をラック軸の往復動に変換することにより、操舵系にアシスト力を付与する所謂ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a so-called rack assist type electric power steering device (EPS) that applies assist force to a steering system by converting rotation of a motor into reciprocation of a rack shaft using a ball screw device.
このようなＥＰＳにおいて、ボール螺子装置は、ラック軸の外周に螺刻された螺子溝とボール螺子ナットの内周に螺刻された螺子溝とを対向させてなる螺旋状の転動路内に、転動体となる複数のボールを介在させることにより形成される。例えば、特許文献１に記載のボール螺子装置では、ボール螺子ナットには、転動路の二点間を接続する複数（４つ）の循環部材が取着されており、各ボールは、これら各循環部材（が形成する各還流路）及び転動路の形成する複数の独立した循環経路内に配設されている。そして、各ボールは、ラック軸に対するボール螺子ナットの相対回転に伴いその負荷を受けつつ転動路内を転動し、循環部材が形成する還流路を介して下流側から上流側へと還流される。 In such EPS, the ball screw device is disposed in a spiral rolling path in which a screw groove screwed on the outer periphery of the rack shaft and a screw groove screwed on the inner periphery of the ball screw nut are opposed to each other. It is formed by interposing a plurality of balls serving as rolling elements. For example, in the ball screw device described in Patent Document 1, a plurality of (four) circulation members that connect two points of the rolling path are attached to the ball screw nut. The circulation member (each return path formed by) and the plurality of independent circulation paths formed by the rolling path are disposed. Each ball rolls in the rolling path while receiving the load as the ball screw nut rotates relative to the rack shaft, and is returned from the downstream side to the upstream side through the return path formed by the circulation member. The
即ち、ボール螺子装置は、このように各ボールが循環経路内を無限循環することにより、そのボール螺子ナットの回転を螺子軸の往復動に変換する。そして、上記のようなラックアシスト型のＥＰＳは、モータを用いてボール螺子ナットを回転駆動し、そのモータトルクを軸方向の押圧力としてラック軸に伝達することにより、操舵系にアシスト力を付与する構成となっている。 In other words, the ball screw device converts the rotation of the ball screw nut into the reciprocating motion of the screw shaft as each ball circulates infinitely in the circulation path. The rack assist type EPS as described above applies an assist force to the steering system by rotating the ball screw nut using a motor and transmitting the motor torque to the rack shaft as an axial pressing force. It is the composition to do.
さて、ＥＰＳのように高い静粛性の要求される用途では、上記各ボールの転動により生ずる作動音、及びその螺子軸に対する逆入力応力の印加により生ずる打音（ラトル音）の低減が重要な課題の一つとなっている。 Now, in applications that require a high level of silence, such as EPS, it is important to reduce the operating noise generated by the rolling of each ball and the striking sound (rattle noise) generated by applying reverse input stress to the screw shaft. One of the challenges.
そこで、例えば、上記特許文献１に記載のボール螺子装置では、上記のように各々独立した複数の循環経路のうち、軸方向両端の各循環経路内に配設される各ボールについては、それ以外の各循環経路内に配設される各ボールよりも小径に形成されている。 Therefore, for example, in the ball screw device described in Patent Document 1, among the plurality of independent circulation paths as described above, for each ball disposed in each circulation path at both ends in the axial direction, Are formed in a smaller diameter than each ball disposed in each circulation path.
即ち、上記逆入力応力として螺子軸に径方向荷重や軸方向荷重が印加された場合、その軸方向両端の各循環経路内に配設された各ボールに対し、より大きな負荷が作用することになる。しかしながら、上記構成によれば、当該軸方向両端側の各ボールに作用する負荷と軸方向内側の各ボールに作用する負荷とを均質化することができる。そして、これにより、その作動音及び打音の低減を図る構成となっている。 That is, when a radial load or an axial load is applied to the screw shaft as the reverse input stress, a larger load acts on each ball disposed in each circulation path at both ends in the axial direction. Become. However, according to the said structure, the load which acts on each ball | bowl of the said axial direction both ends and the load which acts on each ball | bowl of an axial inner side can be homogenized. And thereby, it has the structure which aims at reduction of the operating sound and a hitting sound.
また、特許文献２には、循環経路内に配設される各ボールについて、所定の間隔で大径の弾性ボールを混入する構成が開示されている。そして、これら各弾性ボールの弾性変形により負荷を吸収して打音の発生を抑制するとともに、併せてその転がり音の低減を図る構成となっている。 Patent Document 2 discloses a configuration in which large-diameter elastic balls are mixed at predetermined intervals for each ball disposed in the circulation path. And it is the structure which aims at the reduction of the rolling sound while absorbing load by elastic deformation of each of these elastic balls, and suppressing generation | occurrence | production of a hitting sound.
しかしながら、上記特許文献１に開示された従来技術では、その軸方向内側の循環経路内に配設された比較的大径の各ボールによって、ラック軸がボール螺子ナットに支持されるかたちとなる。このため、図６に示すように、そのボール螺子ナット４０の軸方向中央部分（同図中、補助線Ｋに示される位置）を支点として、ラック軸４１がボール螺子ナット４０の軸線Ｌに対して傾動する。その結果、上記逆入力応力の印加によりラック軸４１に生じた振動が減衰されにくいという問題がある。そして、上記特許文献２に開示された従来技術では、その所定の間隔で弾性ボールを混入する作業の煩雑さが生産性向上の阻害要因となるという課題を抱えており、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。
However, in the prior art disclosed in Patent Document 1, the rack shaft is supported by the ball screw nut by the relatively large-diameter balls disposed in the circulation path on the inner side in the axial direction. For this reason, as shown in FIG. 6, the
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、構成簡素且つ静粛性に優れたボール螺子装置及び電動パワーステアリング装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a ball screw device and an electric power steering device that have a simple configuration and excellent quietness.
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、外周に螺子溝が螺刻された螺子軸と、内周に螺子溝が螺刻されたボール螺子ナットと、前記螺子軸の螺子溝と前記ボール螺子ナットの螺子溝とを対向させてなる螺旋状の転動路と、前記転動路の二点間を短絡する複数の還流路と、前記転動路及び前記各還流路が形成する複数の独立した循環経路に配設されることにより前記螺子軸と前記ボール螺子ナットとの間に介在されるとともに前記螺子軸に対する前記ボール螺子ナットの相対回転により転動して各循環経路内を無限循環する複数のボールとを備えたボール螺子装置であって、軸方向の何れか一方に隣り合う前記循環経路が存在しない第１の循環経路と、軸方向両側に隣り合う前記循環経路が存在する第２の循環経路とを備えるとともに、前記第１の循環経路に配設される第１のボールは、前記第２の循環経路に配設される第２のボールよりも大径、且つその直径差よりも大きく弾性変形可能に形成されてなること、を要旨とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is characterized in that a screw shaft having a screw groove formed on the outer periphery, a ball screw nut having a screw groove formed on the inner periphery, and the screw shaft. A spiral rolling path formed by opposing a screw groove and a thread groove of the ball screw nut; a plurality of reflux paths that short-circuit two points of the rolling path; the rolling path and each of the reflux paths Are disposed between the screw shaft and the ball screw nut, and are rotated by the relative rotation of the ball screw nut with respect to the screw shaft. A ball screw device including a plurality of balls that circulate infinitely in a path, wherein the circulation path adjacent to either one of the axial directions does not exist, and the circulation adjacent to both sides in the axial direction. A second circulation path in which the path exists In both cases, the first ball disposed in the first circulation path has a larger diameter than the second ball disposed in the second circulation path, and can be elastically deformed larger than the diameter difference. The gist is that it is formed.
上記構成によれば、第２のボールが負荷を受けつつ転動する時には、常に第１のボールが弾性変形した状態となる。つまり、各ボールの転動により生ずる作動音及び振動を第１のボールの弾性変形エネルギーとして効果的に吸収することができる。また、螺子軸に逆入力応力として径方向荷重や軸方向荷重が印加された場合、軸方向両端の各循環経路となる第１の循環経路内に転動体として配設された第１のボールに対して、より大きな負荷が作用する。従って、上記構成によれば、これらの第１のボールが弾性変形することで、その逆入力荷重を効果的に吸収することができる。その結果、このような螺子軸への逆入力応力に起因した打音の発生を効果的に抑えることができる。加えて、各循環経路に転動体として配設する各ボールの種類を当該循環経路毎に設定することで、その製造工程を容易化することができる。更に、軸方向両端に位置する第１の循環経路に配設された第１のボールの方が、その軸方向において内側に位置する第２の循環経路に配設された第２のボールよりも大径であることから、ボール螺子ナットの軸線に対する螺子軸の傾動が発生しにくい。そして、螺子軸が傾動した場合であっても、その傾動に伴い第１の循環経路において弾性変形した第１のボールの復元力により、その軸線を自律的にボール螺子ナットの軸線に復帰させることができる。即ち、自律的調整機能（セルフアライメント機能）を持たせることができる。そして、上記逆入力応力の印加により螺子軸に生ずる振動は、これら第１のボールの弾性力、具体的には、その弾性変形と復元による応力吸収により、速やかに減衰することができる。その結果、構成簡素且つ静粛性に優れたボール螺子装置を提供することができるようになる。 According to the above configuration, when the second ball rolls while receiving a load, the first ball is always elastically deformed. That is, the operation sound and vibration generated by the rolling of each ball can be effectively absorbed as the elastic deformation energy of the first ball. Further, when a radial load or an axial load is applied as a reverse input stress to the screw shaft, the first ball disposed as a rolling element in the first circulation path serving as each circulation path at both ends in the axial direction is applied to the first ball. On the other hand, a larger load acts. Therefore, according to the said structure, the reverse input load can be absorbed effectively because these 1st balls elastically deform. As a result, it is possible to effectively suppress the occurrence of hitting sound due to such reverse input stress to the screw shaft. In addition, the manufacturing process can be facilitated by setting the type of each ball disposed as a rolling element in each circulation path for each circulation path. Further, the first ball disposed in the first circulation path positioned at both ends in the axial direction is more than the second ball disposed in the second circulation path positioned inward in the axial direction. Because of the large diameter, the screw shaft is unlikely to tilt with respect to the axis of the ball screw nut. Even when the screw shaft is tilted, the axis is autonomously restored to the axis of the ball screw nut by the restoring force of the first ball elastically deformed in the first circulation path along with the tilt. Can do. That is, an autonomous adjustment function (self-alignment function) can be provided. The vibration generated in the screw shaft by the application of the reverse input stress can be quickly damped by the elastic force of these first balls, specifically, the stress absorption due to the elastic deformation and restoration thereof. As a result, it is possible to provide a ball screw device having a simple configuration and excellent quietness.
請求項２に記載の発明は、前記第１のボールは、樹脂により形成されてなること、を要旨とする。
上記構成によれば、第１のボールの弾性による最大変形量の設定が容易になる。そして、第２のボールが通常のボール螺子装置のボールと同様、金属により形成される場合、その金属同士の接触部分（第２のボールと転動路を構成する各螺子溝との接触）が減少することで、各ボールの転動により生ずる作動音を低減することができる。
The gist of the invention described in claim 2 is that the first ball is made of resin.
According to the above configuration, the maximum deformation amount due to the elasticity of the first ball can be easily set. And when the 2nd ball is formed with a metal like the ball of the usual ball screw device, the contact part (contact with the 2nd ball and each screw slot which constitutes a rolling path) of the metal is formed. By reducing, the operation sound produced by rolling of each ball can be reduced.
請求項３に記載の発明は、前記第１のボールは、樹脂被覆層を備えてなること、を要旨とする。
上記構成によれば、樹脂製のボールと同様の効果を享受しつつ、中心部分を金属等の強度の高い材質とすることで、その強度を高めることができる。また、樹脂被覆層の厚みにより、その弾性による最大変形量を容易に設定することができる。
The gist of the invention described in
According to the said structure, the intensity | strength can be raised by making a central part into high-strength materials, such as a metal, enjoying the effect similar to resin-made balls. Further, the maximum deformation amount due to the elasticity can be easily set by the thickness of the resin coating layer.
請求項４に記載の発明は、前記各還流路の内径は、該各還流路に対応する前記循環経路に配設された前記各ボールの直径に対応して設定されること、を要旨とする。
上記構成によれば、第１のボールと第２のボールとの直径差に起因して各ボールが各還流路を通過する際に生ずる接触音を抑制することができる。
The invention according to claim 4 is characterized in that an inner diameter of each return path is set corresponding to a diameter of each ball arranged in the circulation path corresponding to each return path. .
According to the above configuration, it is possible to suppress a contact sound generated when each ball passes through each return path due to a difference in diameter between the first ball and the second ball.
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４の何れか一項に記載のボール螺子装置を備えた電動パワーステアリング装置であること、を要旨とする。
上記構成によれば、構成簡素且つ静粛性に優れた電動パワーステアリング装置を提供することができる。
The gist of the fifth aspect of the invention is an electric power steering apparatus including the ball screw device according to any one of the first to fourth aspects.
According to the above configuration, an electric power steering device having a simple configuration and excellent quietness can be provided.
本発明によれば、構成簡素且つ静粛性に優れたボール螺子装置及び電動パワーステアリング装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a ball screw device and an electric power steering device that are simple in configuration and excellent in quietness.
以下、本発明をラックアシスト型の電動パワーステアリング装置に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態のＥＰＳ１において、略円筒状をなすハウジング２に挿通されたラック軸３は、ラックガイド４及び滑り軸受５に支承されることにより、その軸方向に沿って移動可能に収容支持されている。また、ハウジング２内には、ピニオン軸６がラック軸３と交差する状態で回転自在に支承されており、ラック軸３は、ラックガイド４に押圧されることにより同ピニオン軸６と噛合されている。即ち、ラック軸３は、周知のラック＆ピニオン機構を介してステアリングシャフト（図示略）と連結されており、ステアリング操作に伴う同ステアリングシャフトの回転は、このラック＆ピニオン機構によりラック軸３の往復動に変換される。そして、そのラック軸３の軸方向移動より転舵輪（図示略）の舵角が変更される構成となっている。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in a rack assist type electric power steering apparatus will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, in the EPS 1 of the present embodiment, a
本実施形態のＥＰＳ１は、ボール螺子装置１０を用いて駆動源であるモータ１１の回転をラック軸３の往復動に変換することにより、操舵系にアシスト力を付与する所謂ラックアシスト型のＥＰＳ、詳しくは、モータ１１の軸線がラック軸３に対して斜交するように配置された所謂ラッククロス型のＥＰＳとして構成されている。
The EPS 1 of the present embodiment is a so-called rack assist type EPS that applies assist force to the steering system by converting the rotation of the motor 11 that is a drive source into the reciprocating motion of the
詳述すると、本実施形態のラック軸３は、その外周に螺子溝１２を螺刻することにより、螺子軸として構成されている。また、ハウジング２内には、軸受１３，１４により回転自在に支承された中空軸１５が設けられるとともに、当該中空軸１５の内周には、その内周に螺子溝１６（図２参照）が螺刻されたボール螺子ナット１７が固定されている。そして、本実施形態のボール螺子装置１０は、その中空軸１５に挿通されたラック軸３が、転動体となる複数のボール１８（図２参照）を介して上記ボール螺子ナット１７と螺合することにより形成されている。
More specifically, the
また、本実施形態のハウジング２には、ラック軸３に対して軸線が斜交する状態で回転自在に支承された入力軸１９が収容されており、駆動源であるモータ１１は、この入力軸１９の一端に連結されることにより、ラック軸３に対して斜交配置されている。そして、中空軸１５は、その外周に固定された傘歯車２０と入力軸１９の先端に設けられた傘歯車２１とが噛合されることにより、同入力軸１９を介してモータ１１の出力軸１１ａと駆動連結されている。
Further, the housing 2 of the present embodiment accommodates an input shaft 19 that is rotatably supported in a state where the axis is oblique to the
即ち、本実施形態のＥＰＳ１において、駆動源であるモータ１１の回転は、当該モータ１１により駆動された中空軸１５とともにボール螺子ナット１７が一体回転することによりボール螺子装置１０へと入力される。そして、本実施形態のＥＰＳ１は、このボール螺子装置１０において、モータ１１の回転をラック軸３の軸方向移動に変換することにより、そのモータトルクに基づく軸方向の押圧力をアシスト力として操舵系に付与する構成となっている。
That is, in the EPS 1 of the present embodiment, the rotation of the motor 11 as a driving source is input to the
（ボール螺子装置）
次に、本実施形態のＥＰＳに用いられるボール螺子装置の構成について詳述する。
図２に示すように、ボール螺子装置１０において、転動体としての各ボール１８は、ラック軸３側の螺子溝１２とボール螺子ナット１７側の螺子溝１６とが対向することにより形成される螺旋状の転動路２３内において、これらボール螺子ナット１７とラック軸３との間に介在されている。そして、各ボール１８は、ラック軸３に対するボール螺子ナット１７の相対回転により、その負荷を受けつつ転動路２３内を転動する構成となっている。
(Ball screw device)
Next, the configuration of the ball screw device used in the EPS of this embodiment will be described in detail.
As shown in FIG. 2, in the
また、ボール螺子ナット１７には、螺子溝１６内の二点に開口することにより、その開口部間を短絡する還流路２４が形成されている。即ち、転動路２３内を転動した各ボール１８は、ボール螺子ナット１７に形成された上記還流路２４を通過することにより、その転動路２３に設定された二点間を下流側から上流側へと移動する。そして、ボール螺子装置１０は、このように転動路２３及び還流路２４が形成する循環経路２５内を各ボール１８が無限循環することにより、ボール螺子ナット１７の回転をラック軸３の軸方向移動に変換することが可能となっている。
The ball screw
ここで、本実施形態のボール螺子装置１０において、上記還流路２４は、ボール螺子ナット１７に取着された循環部材２７により形成される。そして、本実施形態では、ボール螺子ナット１７に対して複数の循環部材２７（２７ａ〜２７ｄ）を取着することにより、独立した複数（本実施形態では４つ）の循環経路２５（２５ａ〜２５ｄ）が形成されている。
Here, in the
詳述すると、本実施形態のボール螺子ナット１７には、隣接する二列の螺子溝１６に跨って同ボール螺子ナット１７を径方向に貫通する複数（４箇所）の取付孔２８が形成されており、各循環部材２７（２７ａ〜２７ｄ）は、これら各取付孔２８に取着されている。
More specifically, the
具体的には、各取付孔２８は、螺子溝１６の螺旋形状に沿うように９０°ずつオフセットされた位置、即ちボール螺子ナット１７の軸方向及び周方向に沿って等間隔にずれた位置において、その隣接する二列を周方向に一部切り欠くように同螺子溝１６のリード角方向に対して傾斜する長孔状に形成されている。
Specifically, each mounting
一方、各循環部材２７（２７ａ〜２７ｄ）は、各ボール１８が通過可能なトンネル状の通路２９を有しており、その両端は、当該各循環部材２７（２７ａ〜２７ｄ）が各取付孔２８に取着されることにより、隣接する二列の螺子溝１６にそれぞれ開口するようになっている。そして、各循環部材２７（２７ａ〜２７ｄ）が、転動路２３内を転動する各ボール１８をその開口部から通路２９内に掬い上げ、及び通路２９から転動路２３へと排出することにより、当該各循環部材２７（２７ａ〜２７ｄ）の通路２９が、それぞれ上記還流路２４として機能するようになっている。
On the other hand, each circulation member 27 (27a to 27d) has a tunnel-shaped
即ち、本実施形態では、各循環部材２７ａ〜２７ｄの取着により形成された（転動路２３の）約一巻き分の閉回路が、それぞれ各循環経路２５ａ〜２５ｄを構成し、各ボール１８は、これらの各循環経路２５ａ〜２５ｄ内に配設されることにより、ボール螺子ナット１７とラック軸３との間に介在される。そして、各ボール１８は、ボール螺子ナット１７とラック軸３との相対回転により、それぞれ各循環経路２５ａ〜２５ｄ内において約一巻き分だけ上流側に還流されることにより、当該各循環経路２５ａ〜２５ｄ内を無限循環する構成になっている。
That is, in this embodiment, the closed circuit for about one turn (of the rolling path 23) formed by attaching the
また、図３に示すように、本実施形態では、上記のように形成された各循環経路２５ａ〜２５ｄのうち、軸方向両端の各循環経路２５ａ，２５ｄ、換言すると軸方向の何れか一方に隣り合う循環経路２５が存在しない各循環経路２５ａ，２５ｄについては、その転動体となる各ボール１８として、樹脂により形成された樹脂ボール３１が採用されている。そして、これら各循環経路２５ａ，２５ｄによりも軸方向において内側に位置するその他の各循環経路２５ｂ，２５ｃ、換言すると軸方向の両側に隣り合う循環経路２５が存在する各循環経路２５ｂ，２５ｃについては、その転動体となる各ボール１８に通常の金属ボール３２が採用されている。
Further, as shown in FIG. 3, in the present embodiment, among the
即ち、本実施形態では、上記各循環経路２５ａ，２５ｄ及び樹脂ボール３１が、それぞれ第１の循環経路及び第１のボールを構成し、上記各循環経路２５ｂ，２５ｃ及び金属ボール３２が、それぞれ第２の循環経路及び第２のボールを構成する。そして、本実施形態では、図４に示すように、軸方向両端の各循環経路２５ａ，２５ｄに転動体として配設される各樹脂ボール３１の直径Ｒ１を、軸方向内側の各循環経路２５ｂ，２５ｃに転動体として配設される各金属ボール３２の直径Ｒ２よりも大径とすることにより、その静粛性の向上を図る構成となっている。
In other words, in the present embodiment, the
詳述すると、本実施形態の樹脂ボール３１は、耐摩耗性に優れた所謂エンジニアプラスチックス（例えば、ＰＰＳ（Poly-Phenylene-Sulfide）やポリアミド系樹脂等）により形成されている。尚、金属ボール３２は、クロム鋼等の一般的な鉄系合金により形成されている。また、図４中、二点鎖線に示される楕円３１ａは、負荷（同図中、上下方向の負荷）により弾性変形した樹脂ボール３１の外形を示している。そして、本実施形態の樹脂ボール３１は、その弾性による最大変形量ΔＲ１が金属ボール３２との直径差ΔＲ０よりも大きく設定されている（ΔＲ１＞ΔＲ０、最大弾性変形時の直径を「Ｒ１´」とすると、ΔＲ１＝Ｒ１−Ｒ１´、ΔＲ０＝Ｒ１−Ｒ２）。
More specifically, the
そして、本実施形態のボール螺子装置１０では、上記構成の採用により、次のような作用・効果を得ることが可能となっている。
（１）樹脂ボール３１の採用により金属同士の接触部分（金属ボール３１と転動路２３を構成する各螺子溝１２，１６との接触）が減少することで、各ボール１８の転動により生ずる作動音を低減することができる。また、樹脂ボール３１の直径Ｒ１を金属ボール３２の直径Ｒ２よりも大径とし、且つその直径差ΔＲ０よりも大きく弾性変形可能とすることで、各金属ボール３２が負荷を受けつつ転動する時には、常に各樹脂ボール３１が弾性変形した状態となる。つまり、各ボール１８の転動により生ずる作動音及び振動を各樹脂ボール３１の弾性変形エネルギーとして効果的に吸収することができる。
In the
(1) The use of the
（２）特に、螺子軸であるラック軸３に逆入力応力として径方向荷重や軸方向荷重が印加された場合に、より大きな負荷が作用する軸方向両端の各循環経路２５ａ，２５ｄに転動体として配設される各ボール１８に上記樹脂ボール３１を採用することで、その逆入力荷重を効果的に吸収することができる。その結果、こうしたラック軸３への逆入力応力に起因した打音の発生を効果的に抑えることができる。加えて、各循環経路２５に配設する各ボール１８の種類を各循環経路２５毎に設定することで、その製造工程を容易化することができる。
(2) In particular, when a radial load or an axial load is applied as a reverse input stress to the
（３）更に、これら軸方向両端の各循環経路２５ａ，２５ｄに配設された各ボール１８（樹脂ボール３１）の方が、その軸方向において内側に位置するその他の各循環経路２５ｂ，２５ｃに配設された各ボール１８（金属ボール３２）よりも大径であることから、ボール螺子ナット１７の軸線に対するラック軸３の傾動が生じにくい。そして、ラック軸３が傾動した場合であっても、その傾動に伴い軸方向両端の各循環経路２５ａ，２５ｄ内において弾性変形した各樹脂ボール３１の復元力により、その軸線を自律的にボール螺子ナット１７の軸線に復帰させることができる。即ち、自律的調整機能（セルフアライメント機能）を持たせることができる。そして、上記逆入力応力の印加によりラック軸３に生ずる振動は、これら各樹脂ボール３１の弾性力、具体的には、その弾性変形と復元による応力吸収により、速やかに減衰することができる。その結果、構成簡素且つ静粛性に優れたボール螺子装置及び電動パワーステアリング装置を提供することができるようになる。
(3) Furthermore, the balls 18 (resin balls 31) disposed in the
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、本発明を、所謂ラッククロス型のＥＰＳ１のボール螺子装置１０に具体化した。しかし、これに限らず、所謂ラック同軸等、その他の型式のＥＰＳに適用してもよい。また、ＥＰＳ以外の用途に用いられるボール螺子装置に適用してもよい。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
In the above embodiment, the present invention is embodied in the so-called rack cross type EPS 1
・上記実施形態では、ボール螺子装置１０は、独立した複数（本実施形態では４つ）の循環経路２５（２５ａ〜２５ｄ）を有することとした。しかし、これに限らず、本発明は、軸方向の何れか一方に隣り合う循環経路が存在しない第１の循環経路と、軸方向両側に隣り合う循環経路が存在する第２の循環経路とを備える構成、即ち、３以上の循環経路を有するものについては、その数を問わず適用可能である。
In the above embodiment, the
・上記実施形態では、軸方向両端の各循環経路２５ａ，２５ｄに転動体として配設される各ボール１８には、樹脂ボール３１を採用することとした。しかし、これに限らず、軸方向内側の各循環経路２５ｂ，２５ｃに転動体として配設された各ボール１８（金属ボール３２）よりも大径、且つその直径差よりも大きく弾性変形可能であれば、その材質はどのようなものであってもよい。
In the above embodiment, the
・また、軸方向両端の各循環経路２５ａ，２５ｄに配設される各ボール１８については、図５に示されるボール３３のように、金属からなる中心部３３ａの径方向外側に樹脂被覆層３３ｂを形成したものを用いてもよい。このような構成と採用することで、上記実施形態における樹脂ボール３１と同様の効果を享受しつつ、その強度を高めることができる。また、樹脂被覆層３３ｂの厚みにより、その弾性による最大変形量を容易に設定することができる。
In addition, with respect to each
・更に、上記実施形態では特に言及しなかったが、ラック軸３に対するボール螺子ナット１７の相対回転時には、軸方向両端の各循環経路２５ａ，２５ｄに転動体として配設された各樹脂ボール３１、及び軸方向内側の各循環経路２５ｂ，２５ｃに転動体として配設された各金属ボール３２が、ともに転動するようにするとよい。これにより、ラック軸３とボール螺子ナット１７との間に作用する径方向荷重が、その軸方向において均一化される。その結果、その静粛性を更に高めることができる。
Further, although not particularly mentioned in the above embodiment, when the
・また、各還流路２４の内径は、その対応する各循環経路２５ａ〜２５ｄに配設される各ボール１８の直径に対応して設定する。即ち、各循環部材２７（２７ａ〜２７ｄ）に設けられた通路２９の内径は、その対応する循環経路２５に樹脂ボール３１が配設されるか、又は金属ボール３２が配設されるかによって変更するとよい。これにより、樹脂ボール３１と金属ボール３２との直径差ΔＲ０に起因して各ボール１８が各還流路２４を通過する際に生ずる接触音を抑制することができる。
Further, the inner diameter of each
・上記実施形態では、還流路２４は、ボール螺子ナット１７に取着された循環部材２７により形成されることとした。しかし、これに限らず、例えば、ボール螺子ナットに直接形成する等、その他の方法で還流路を形成してもよい。
In the above embodiment, the
次に、以上の実施形態から把握することのできる技術的思想をその効果とともに記載する。
（付記１）請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のボール螺子装置において、前記第２のボールは、金属により形成されてなること、を特徴とするボール螺子装置。
Next, technical ideas that can be grasped from the above embodiments will be described together with the effects thereof.
(Supplementary note 1) The ball screw device according to any one of claims 1 to 3, wherein the second ball is made of metal.
（付記２）請求項１〜請求項３、及び上記付記１に記載のボール螺子装置において、前記螺子軸に対する前記ボール螺子ナットの相対回転時には、前記第１のボール及び前記第２のボールがともに転動すること、を特徴とするボール螺子装置。これにより、螺子軸とボール螺子ナットとの間に作用する径方向荷重が、その軸方向において均一化される。その結果、その静粛性を更に高めることができる。 (Appendix 2) In the ball screw device according to any one of claims 1 to 3 and appendix 1, the first ball and the second ball are both at the time of relative rotation of the ball screw nut with respect to the screw shaft. A ball screw device characterized by rolling. As a result, the radial load acting between the screw shaft and the ball screw nut is made uniform in the axial direction. As a result, the quietness can be further enhanced.
１…電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、３…ラック軸、１０…ボール螺子装置、１２，１６…螺子溝、１７…ボール螺子ナット、１８，３３…ボール、２３…転動路、２４…還流路、２５（２５ａ〜２５ｄ）…循環経路、２７（２７ａ〜２７ｄ）…循環部材、３１…樹脂ボール、３２…金属ボール、３３ｂ…樹脂被覆層、Ｒ１，Ｒ１´、Ｒ２…直径、ΔＲ０…直径差、ΔＲ１…最大変形量。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric power steering device (EPS), 3 ... Rack shaft, 10 ... Ball screw device, 12, 16 ... Screw groove, 17 ... Ball screw nut, 18, 33 ... Ball, 23 ... Rolling path, 24 ... Return path 25 (25a-25d) ... circulation path, 27 (27a-27d) ... circulation member, 31 ... resin ball, 32 ... metal ball, 33b ... resin coating layer, R1, R1 ', R2 ... diameter, [Delta] R0 ... diameter difference , ΔR1... Maximum deformation amount.
Claims (5)
軸方向の何れか一方に隣り合う前記循環経路が存在しない第１の循環経路と、軸方向両側に隣り合う前記循環経路が存在する第２の循環経路とを備えるとともに、
前記第１の循環経路に配設される第１のボールは、前記第２の循環経路に配設される第２のボールよりも大径、且つその直径差よりも大きく弾性変形可能に形成されてなること、を特徴とするボール螺子装置。 A screw shaft having a screw groove on the outer periphery, a ball screw nut having a screw groove on the inner periphery, and a spiral shape in which the screw groove of the screw shaft and the screw groove of the ball screw nut are opposed to each other. And the plurality of return paths that short-circuit the two points of the roll paths, and the plurality of independent circulation paths formed by the rolling paths and the return paths. A ball screw device including a plurality of balls that are interposed between a shaft and the ball screw nut and roll by endless rotation of the ball screw nut with respect to the screw shaft to circulate infinitely in each circulation path. And
A first circulation path in which the circulation path adjacent to either one of the axial directions does not exist, and a second circulation path in which the circulation paths adjacent to both sides in the axial direction exist;
The first ball disposed in the first circulation path has a larger diameter than the second ball disposed in the second circulation path, and is formed to be elastically deformable larger than the difference in diameter. A ball screw device.
前記第１のボールは、樹脂により形成されてなること、を特徴とするボール螺子装置。 The ball screw device according to claim 1,
The ball screw device, wherein the first ball is formed of a resin.
前記第１のボールは、樹脂被覆層を備えてなること、を特徴とするボール螺子装置。 The ball screw device according to claim 1,
The ball screw device, wherein the first ball includes a resin coating layer.
前記各還流路の内径は、該各還流路に対応する前記循環経路に配設された前記各ボールの直径に対応して設定されること、を特徴とするボール螺子装置。 In the ball screw device according to any one of claims 1 to 3,
An internal diameter of each return path is set corresponding to a diameter of each ball arranged in the circulation path corresponding to each return path, The ball screw device characterized by things.
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