JP7414754B2 - 電動パワーステアリング装置、ナットとプーリの固定構造および電動パワーステアリング装置の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の目的の一つは、バリによる調心への影響を抑制できる電動パワーステアリング装置、ナットとプーリの固定構造および電動パワーステアリング装置の製造方法を提供することにある。
図1は、実施形態1の電動パワーステアリング装置1の正面一部断面図であり、電動パワーステアリング装置1を転舵軸2の軸線上で切断した断面図である。
実施形態1の電動パワーステアリング装置1は、電動モータ3の駆動力を、ボールねじ機構4を介して転舵軸2に伝達することで運転者の操舵力に対するアシスト力を付与するものである。
電動パワーステアリング装置1の各構成要素は、第1ハウジング8、第2ハウジング9およびモータハウジング10からなるハウジング7内に収容されている。
操舵機構5は、ステアリングホイールに連結する操舵入力軸12と、操舵入力軸12と一体に回転する図外のピニオンを有する。ピニオンは、転舵軸2の外周に形成されたラックと噛み合う。
ボールねじ機構4は、ナット11と出力プーリ13とを有する。出力プーリ13は円筒状の部材であって、ナット11に一体回転可能に固定されている。電動モータ3の駆動軸3aには円筒状の入力プーリ14が一体に回転するように固定されている。ナット11の回転軸線を第1基準軸線L1とし、入力プーリ14の回転軸線を第2基準軸線L2とする。第2基準軸線L2は、第1基準軸線L1に対して径方向にオフセットするように配置される。なお、ナット11に一体に固定されている出力プーリ13も第1基準軸線L1を回転軸としている。
転舵軸2にナット11を挿入した状態で、ナット側ボールねじ溝16と転舵軸側ボールねじ溝17とによってボール循環溝18を形成している。ボール循環溝18内には金属製の複数のボール19が充填されている。ナット11が回転するとボール循環溝18内をボール19が移動することにより、ナット11に対して転舵軸2が長手方向に移動する。ボール循環溝18の一端または他端に達したボール19は、チューブ(循環機構)4aを介してボール循環溝18の他端または一端へと戻される。
なお、図1において、転舵軸2の軸線方向にX軸を設定し、操舵機構5の側からボールねじ機構4の側へ向かう方向をX軸正方向、X軸直交方向を径方向、X軸周りの方向を周方向と規定する。
ナット11のX軸方向中央部は、X軸方向両端部よりも小径に形成され、ナット側ボールねじ溝16は、X軸方向中央部の内周に形成されている。
ナット11のX軸負方向端には、ボールベアリング20のインナレース20aが一体に形成されている。ボールベアリング20は、第1ハウジング8に対しナット11を周方向回転可能に支持する。ボールベアリング20は、インナレース20a、アウタレース20bおよびボール20cを有する。アウタレース20bは第1ハウジング8に固定されている。ボール20cはインナレース20aおよびアウタレース20b間に介在する。ナット11のX軸正方向端には、4個の雌ねじ部21が形成されている。雌ねじ部21は、X軸方向に沿って延びる。各雌ねじ部21は、周方向に90°間隔で配置されている。
ハブ部22の内側面22bにおいて、各スクリュ挿入孔22cの開口部には、環状凹部33が設けられている。環状凹部33は、X軸方向においてX軸正方向側に上底、X軸負方向側に下底が配置された円錐台形状に形成されている。
環状突起34は、環状凹部33における底部33aの径方向内側、すなわちスクリュ挿入孔22cの開口部に設けられ、X軸負方向側へ突出する。環状突起34は、出力プーリ13の射出成形時に形成されたバリであり、X軸に対する周方向の全周に亘って設けられている。環状突起34の先端34aとナット11の外側面11aとの間には隙間が形成されている。
図5(a)は実施形態1の射出成形工程を示す模式図であり、射出成形工程では、コア35およびキャビティ36からなる金型を用いて出力プーリ13を射出成形する。コア35は、出力プーリ13に環状凹部33を形成するための2つの環状凸部37を有する。環状凸部37は、キャビティ36に向けて突出する。また、コア35には、2つのコアピン38が貫通する。コアピン38は、出力プーリ13にスクリュ挿入孔22cを形成するためのもので、環状凸部37の中心からキャビティ36に向けて突出する。
固定工程では、スクリュ24を規定トルクで本締めして出力プーリ13をナット11に固定する。
図6(a)は、従来の射出成形工程を示す模式図であり、従来の射出成形工程では、コアピンに環状凸部としてのテーパ部を設けることで環状凹部を成形している。このため、射出成形時には、図6(b)に示すように、組み付け時にナットの外側面と当接する出力プーリの内側面にバリが形成される。さらに、金型の残留オーステナイトが時間経過と共にマルテンサイト変態することに依存して金型が膨張すると、コアピンとの嵌合部にずれが生じ、段差によってバリのような突起が発生する。これらがバリ取り工程で取り切れない場合、調心工程時にバリがナットと干渉して調整が困難となる。また、バリを噛んだ状態のまま調心の調整を完了した場合、固定工程時にバリが潰れてナットに対する出力プーリの偏心量が変化する。
実施形態2の基本的な構成は実施形態1と同じであるため、実施形態1と相違する部分のみ説明する。
図7は、実施形態2のボールねじ機構4の断面要部拡大図であり、実施形態2の環状突起34は、X軸に対する径方向外側に傾斜部34bを有する。射出成形工程で用いられるコア35の環状凸部37は、径方向内側に傾斜面37aを有する。この方法によれば、射出成形時に形成されるバリに依存することなく、環状突起34を確実に形成できる。また、径方向外側に傾斜部34bを有する環状突起34は、実施形態1の場合と比べて、底部33aとの接続部分の面積をより拡大できるため、環状突起34の支持強度を向上できる。
以上、本発明を実施するための実施形態を説明したが、本発明の具体的な構成は実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、環状突起は全周ではなく、周方向の一部に設けてもよい。
環状凹部は、テーパに代えてR形状としてもよい。
本発明のナットとプーリの固定構造は、電動パワーステアリング装置に限らず、電動モータからの回転力を、プーリを介してボールねじ機構のナットに伝達する機構に適用可能であり、実施形態と同様の作用効果が得られる。
2 転舵軸
3 電動モータ
4 ボールねじ機構
4a チューブ(循環機構)
11 ナット
13 出力プーリ
16 ナット側ボールねじ溝
17 転舵軸側ボールねじ溝
18 ボール循環溝
19 ボール
22 ハブ部
22c スクリュ挿入孔
23 巻き掛け部
24 スクリュ
33 環状凹部
34 環状突起
35 コア
36 キャビティ
37 環状凸部
38 コアピン
Claims (12)
- 電動パワーステアリング装置であって、
ステアリングホイールの回転に伴い軸方向移動することにより転舵輪を転舵させる転舵軸と、
ボールねじ機構であって、ナット、ボール循環溝、複数のボールおよび循環機構を有し、
前記ナットは、前記転舵軸を包囲する環状に形成され、
前記ボール循環溝は、前記転舵軸の外周に螺旋状に設けられた転舵軸側ボールねじ溝と、前記ナットの内周に螺旋状に設けられたナット側ボールねじ溝と、を含み、
前記複数のボールは、前記ボール循環溝に配置され、
前記循環機構は、前記複数のボールを前記ボール循環溝の一端から他端へ循環させるものである、
前記ボールねじ機構と、
出力プーリであって、樹脂により成形され、ハブ部、巻き掛け部、スクリュ挿入孔、環状凹部および環状突起を有し、
前記ハブ部は、前記ナットの回転軸線方向において前記ナットの一方側端面と当接し、
前記巻き掛け部は、前記ハブ部と一体に設けられ、筒状に形成され、
前記スクリュ挿入孔は、前記ハブ部に設けられ、前記回転軸線方向に貫通し、
前記環状凹部は、前記回転軸線方向において前記スクリュ挿入孔の前記ナット側の開口部に設けられ、
前記環状突起は、前記環状凹部の前記回転軸線に対する径方向内側に設けられている、
前記出力プーリと、
前記スクリュ挿入孔に挿入され、前記ナットと前記出力プーリとを締結するスクリュと、
前記出力プーリを回転させる電動モータと、
を備える電動パワーステアリング装置。 - 請求項1に記載の電動パワーステアリング装置であって、
前記環状突起は、前記出力プーリと一体に形成されている、
電動パワーステアリング装置。 - 請求項2に記載の電動パワーステアリング装置であって、
前記環状突起は、前記回転軸線に対する径方向外側に傾斜部を有する、
電動パワーステアリング装置。 - 請求項3に記載の電動パワーステアリング装置であって、
前記出力プーリは、ガラス繊維を含む樹脂で成形されている、
電動パワーステアリング装置。 - 請求項2に記載の電動パワーステアリング装置であって、
前記環状突起は、前記出力プーリの成形時に形成されたバリである、
電動パワーステアリング装置。 - 請求項1に記載の電動パワーステアリング装置であって、
前記環状凹部は、前記回転軸線方向において一方側に上底、他方側に下底が配置された円錐台形状に形成されている、
電動パワーステアリング装置。 - 請求項6に記載の電動パワーステアリング装置であって、
前記環状突起は、前記上底の前記回転軸線に対する径方向内側に位置する、
電動パワーステアリング装置。 - 請求項1に記載の電動パワーステアリング装置であって、
前記環状突起は、前記回転軸線に対する周方向の全周に設けられている、
電動パワーステアリング装置。 - ねじ軸を軸方向移動させるボールねじ機構のナットに電動モータから回転力を伝達するプーリを固定するためのナットとプーリの固定構造であって、
前記ボールねじ機構は、前記ナット、ボール循環溝、複数のボールおよび循環機構を有し、
前記ナットは、前記ねじ軸を包囲する環状に形成され、
前記ボール循環溝は、前記ねじ軸の外周に螺旋状に設けられたねじ軸側ボールねじ溝と、前記ナットの内周に螺旋状に設けられたナット側ボールねじ溝と、を含み、
前記複数のボールは、前記ボール循環溝に配置され、
前記循環機構は、前記複数のボールを前記ボール循環溝の一端から他端へ循環させるものであり、
前記プーリは、樹脂により成形され、ハブ部、巻き掛け部、スクリュ挿入孔、環状凹部および環状突起を有し、
前記ハブ部は、前記ナットの回転軸線方向において前記ナットの一方側端面と当接し、
前記巻き掛け部は、前記ハブ部と一体に設けられ、筒状に形成され、
前記スクリュ挿入孔は、前記ハブ部に設けられ、前記回転軸線方向に貫通し、
前記環状凹部は、前記回転軸線方向において前記スクリュ挿入孔の前記ナット側の開口部に設けられ、
前記環状突起は、前記環状凹部の前記回転軸線に対する径方向内側に設けられ、
前記スクリュ挿入孔に挿入され、前記ナットと前記プーリとを締結するスクリュを備える、
ナットとプーリの固定構造。 - 請求項9に記載のナットとプーリの固定構造であって、
前記環状突起は、前記プーリの成形時に形成されたバリである、
ナットとプーリの固定構造。 - ステアリングホイールの回転に伴い軸方向移動することにより転舵輪を転舵させる転舵軸と、
ボールねじ機構であって、ナット、ボール循環溝、複数のボールおよび循環機構を有し、
前記ナットは、前記転舵軸を包囲する環状に形成され、
前記ボール循環溝は、前記転舵軸の外周に螺旋状に設けられた転舵軸側ボールねじ溝と、前記ナットの内周に螺旋状に設けられたナット側ボールねじ溝と、を含み、
前記複数のボールは、前記ボール循環溝に配置され、
前記循環機構は、前記複数のボールを前記ボール循環溝の一端から他端へ循環させるものである、
前記ボールねじ機構と、
出力プーリであって、樹脂により成形され、ハブ部、巻き掛け部、スクリュ挿入孔、環状凹部および環状突起を有し、
前記ハブ部は、前記ナットの回転軸線方向において前記ナットの一方側端面と当接し、
前記巻き掛け部は、前記ハブ部と一体に設けられ、筒状に形成され、
前記スクリュ挿入孔は、前記ハブ部に設けられ、前記回転軸線方向に貫通し、
前記環状凹部は、前記回転軸線方向において前記スクリュ挿入孔の前記ナット側の開口部に設けられ、
前記環状突起は、前記環状凹部の前記回転軸線に対する径方向内側に設けられている、
前記出力プーリと、
前記スクリュ挿入孔に挿入され、前記ナットと前記出力プーリとを締結するスクリュと、
前記出力プーリを回転させる電動モータと、
を備える電動パワーステアリング装置の製造方法であって、
コアおよびキャビティからなる金型を用いて前記出力プーリを射出成形する射出成形工程を備え、
前記コアは、前記キャビティに向けて突出し、前記環状凹部に対応する環状凸部と、前記環状凸部の中心から前記キャビティに向けて突出し、前記スクリュ挿入孔に対応する円柱状のコアピンと、を有する、
電動パワーステアリング装置の製造方法。 - 請求項11に記載の電動パワーステアリング装置の製造方法であって、
前記スクリュを前記スクリュ挿入孔の前記ナットと反対側から挿入して仮締めした状態で、前記ナットに対して前記出力プーリを調心する調心工程と、
前記調心工程後、前記スクリュを本締めして前記出力プーリを前記ナットに固定する固定工程と、
を備える電動パワーステアリング装置の製造方法。
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