JP2014101898A - Ball screw device and motor-driven power steering device including the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ボール螺子装置及びこれを備えた電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to a ball screw device and an electric power steering device including the ball screw device.
従来、ラック軸が挿通されるとともにモータ駆動により回転する中空シャフトを備え、この中空シャフトの回転をボール螺子装置によってラック軸の軸方向移動に変換することで、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がある(例えば、特許文献1,2)。一般に、こうしたボール螺子装置は、中空シャフトと一体回転するボール螺子ナットを有しており、該ボール螺子ナットの内周に形成された螺子溝とラック軸の外周に形成された螺子溝とを対向させてなる螺旋状のボール軌道内に複数のボールを配設することにより構成されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a so-called hollow shaft that is inserted through a rack shaft and rotated by a motor is provided, and the rotation of the hollow shaft is converted into axial movement of the rack shaft by a ball screw device, thereby providing an assist force to the steering system. There are rack assist type electric power steering devices (for example, Patent Documents 1 and 2). In general, such a ball screw device has a ball screw nut that rotates integrally with a hollow shaft, and the screw groove formed on the inner periphery of the ball screw nut and the screw groove formed on the outer periphery of the rack shaft are opposed to each other. A plurality of balls are arranged in a spiral ball trajectory.
さて、中空シャフトに対するボール螺子ナットの固定構造としては、例えば特許文献1に記載されるように、ボール螺子ナットに中空円筒状の雄ねじ部を形成し、この雄ねじ部を中空シャフトに形成された雌ねじ部に螺合させることにより、該ボール螺子ナットを中空シャフトに締結するものが知られている。詳しくは、この固定構造においてボール螺子ナットは、その雄ねじ部が中空シャフトの雌ねじ部に螺合することにより発生する軸力によって、ボール螺子ナットの中空シャフト側の端面(ナット座面)が該中空シャフトに押し付けられた状態で締結されている。 As a structure for fixing the ball screw nut to the hollow shaft, for example, as described in Patent Document 1, a hollow cylindrical male screw portion is formed on the ball screw nut, and the male screw portion is formed on the hollow shaft. It is known that the ball screw nut is fastened to the hollow shaft by being screwed to the portion. Specifically, in this fixing structure, the ball screw nut has an end surface (nut seating surface) on the hollow shaft side of the ball screw nut that is hollow due to an axial force generated when the male screw portion is screwed into the female screw portion of the hollow shaft. It is fastened while pressed against the shaft.
ところで、ボール螺子ナットを締結する際に中空シャフトが回転することを規制するため、中空シャフトのボール螺子ナット側の端面(シャフト座面)に切欠きを形成し、この切欠きに固定用治具を係合させることが考えられる。しかし、シャフト座面に切欠きが形成されていると、ボール螺子ナットが中空シャフトに押し付けられた際に切欠き近傍に応力が集中するため、シャフト座面が変形し易くなる。そして、シャフト座面が変形することでその摩擦係数が変化すると、シャフト座面とナット座面との間に作用する摩擦力が変化することになる。 By the way, in order to restrict the rotation of the hollow shaft when fastening the ball screw nut, a notch is formed in the end surface (shaft seating surface) of the hollow shaft on the ball screw nut side, and a fixing jig is formed in this notch. It is conceivable to engage. However, when the notch is formed in the shaft seat surface, stress concentrates in the vicinity of the notch when the ball screw nut is pressed against the hollow shaft, so that the shaft seat surface is easily deformed. When the friction coefficient changes due to the deformation of the shaft seat surface, the friction force acting between the shaft seat surface and the nut seat surface changes.
ここで、こうしたシャフト座面の変形は一様ではなく、製造される個体毎に異なるため、上記摩擦力の変化は個体毎にばらつく。一方、ボール螺子ナットを中空シャフトに締結する軸力は、シャフト座面とナット座面とが当接した状態からさらにボール螺子ナットを締め付け、雄ねじ部を螺進させてボール螺子ナットを弾性変形させることにより発生する。したがって、シャフト座面の変形によってその摩擦係数(摩擦力)が変化すると、一定の締め付けトルクでボール螺子ナットを締め付けても、ボール螺子ナットの締め付け量(回転量)が個体毎にばらつくことになる。その結果、ボール螺子ナットの弾性変形量がばらつくことで、上記軸力がばらつくという問題が生じる。そして、こうした軸力のばらつきに起因して、例えば異音の発生や耐久性の低下を招く虞があり、この点においてなお改善の余地があった。 Here, since the deformation of the shaft bearing surface is not uniform and varies depending on the manufactured individual, the change in the frictional force varies from individual to individual. On the other hand, the axial force for fastening the ball screw nut to the hollow shaft further tightens the ball screw nut from the state where the shaft seat surface and the nut seat surface are in contact with each other and causes the male screw portion to advance to elastically deform the ball screw nut. Caused by Therefore, if the friction coefficient (friction force) changes due to the deformation of the shaft seating surface, even if the ball screw nut is tightened with a constant tightening torque, the tightening amount (rotation amount) of the ball screw nut varies from individual to individual. . As a result, the amount of elastic deformation of the ball screw nut varies, causing a problem that the axial force varies. Then, due to such variations in axial force, for example, there is a possibility that abnormal noise may be generated or durability may be lowered, and there is still room for improvement in this respect.
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、ボール螺子ナットを取付対象に締結する際に発生する軸力のばらつきを低減できるボール螺子装置及びこれを備えた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-described problems, and an object of the present invention is to provide a ball screw device and a ball screw device that can reduce variations in axial force generated when a ball screw nut is fastened to a mounting target. Another object is to provide an electric power steering apparatus.
上記課題を解決するボール螺子装置は、外周に螺子溝が形成された螺子軸と、内周に螺子溝が形成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ボール軌道内に配設された複数のボールと、を備えたものにおいて、前記ボール螺子ナットには、取付対象に形成された雌ねじ部に螺合される雄ねじ部が形成され、前記取付対象の前記ボール螺子ナット側の端面である対象座面には、少なくとも該対象座面及び該取付対象の径方向外側に開口した切欠きが形成されたものであって、前記対象座面と、前記ボール螺子ナットの前記取付対象側の端面であるナット座面との間に挟み込まれる環状の中間部材を備え、前記中間部材には、前記取付対象側に突出して前記切欠き内に、該取付対象の周方向に隙間を残して該切欠きに挿入可能な突起と、前記ナット座面と当接する平坦な中間座面とが形成されたことを要旨とする。 A ball screw device that solves the above problems includes a screw shaft having a screw groove formed on an outer periphery, a ball screw nut having a screw groove formed on an inner periphery, a screw groove of the screw shaft, and a screw groove of the ball screw nut. And a plurality of balls disposed in a spiral ball track that is opposed to each other, and the ball screw nut is a male screw portion that is screwed into a female screw portion formed on the mounting target The target seating surface, which is the end surface of the mounting target on the side of the ball screw nut, is formed with at least a notch that opens to the outer side in the radial direction of the target seating surface and the mounting target, An annular intermediate member sandwiched between the target seating surface and a nut seating surface that is an end surface on the mounting target side of the ball screw nut is provided, and the intermediate member protrudes toward the mounting target side and protrudes toward the mounting target side. The mounting in the notch And insertable projections away 該切 leaving a gap in the circumferential direction of the elephants, and summarized in that the flat intermediate seat surface for contact with the nut bearing surface is formed.
また、上記課題を解決する電動パワーステアリング装置は、軸方向に往復動可能に設けられたラック軸と、前記ラック軸が挿通されるとともにモータ駆動により回転する中空シャフトと、前記ラック軸を螺子軸とするとともに前記中空シャフトを取付対象とした上記ボール螺子装置と、を備えたことを要旨とする。 An electric power steering apparatus that solves the above problems includes a rack shaft that is reciprocally movable in an axial direction, a hollow shaft that is inserted through the rack shaft and that is rotated by a motor, and the rack shaft that is a screw shaft. And the above-described ball screw device for mounting the hollow shaft.
上記各構成によれば、中間部材の突起が取付対象(中空シャフト)の切欠きに係合することで、これら取付対象と中間部材との相対回転が規制される。そのため、ボール螺子ナットの締結時において、ボール螺子ナットと中間部材とが相対回転し、ナット座面と中間座面との間に摩擦力が作用する。そして、ナット座面と当接する中間座面は、平坦な形状(平面)とされているため、切欠きが形成されている場合のように応力が集中せず、変形し難い。したがって、ボール螺子ナットの締結時に、中間座面の摩擦係数(ナット座面と中間座面との間に作用する摩擦力)が変化し難くなり、ボール螺子ナットの締め付け量(回転量)が個体毎にばらつくことが低減されるため、ボール螺子ナットを締結する軸力がばらつくことを低減できる。これにより、例えば軸力のばらつきに起因した異音の発生や耐久性の低下を抑制できる。 According to each said structure, when the protrusion of an intermediate member engages with the notch of attachment object (hollow shaft), relative rotation with these attachment object and intermediate member is controlled. Therefore, when the ball screw nut is fastened, the ball screw nut and the intermediate member rotate relative to each other, and a frictional force acts between the nut seat surface and the intermediate seat surface. And since the intermediate seat surface which contact | abuts a nut seat surface is made into the flat shape (plane), stress does not concentrate like the case where the notch is formed, but it is hard to deform | transform. Therefore, when the ball screw nut is fastened, the friction coefficient of the intermediate seat surface (friction force acting between the nut seat surface and the intermediate seat surface) is difficult to change, and the tightening amount (rotation amount) of the ball screw nut is individual. Since the variation is reduced every time, the variation in the axial force for fastening the ball screw nut can be reduced. Thereby, generation | occurrence | production of the abnormal noise resulting from the dispersion | variation in axial force, for example, and the fall of durability can be suppressed.
本発明によれば、ボール螺子ナットを取付対象に締結する際に発生する軸力のばらつきを低減できる。 According to the present invention, it is possible to reduce variations in the axial force generated when the ball screw nut is fastened to the attachment target.
以下、ボール螺子装置及びこれを備えた電動パワーステアリング装置(EPS)の一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、EPS1は、ステアリング操作により回転するピニオン軸2と、ピニオン軸2の回転に応じて軸方向に往復動することにより転舵輪(図示略)の舵角を変更するラック軸3とを備えている。また、EPS1は、ラック軸3が挿通される略円筒状のラックハウジング5を備えている。ラックハウジング5は、略円筒状に形成されたセンターハウジング6と、センターハウジング6の軸方向一端側(図1中、左側)に固定されたギアハウジング7と、センターハウジング6の軸方向他端側(図1中、右側)に固定されたエンドハウジング8とからなる。
Hereinafter, one embodiment of a ball screw device and an electric power steering device (EPS) provided with the same will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the EPS 1 includes a pinion shaft 2 that rotates by a steering operation, and a rack shaft that reciprocates in the axial direction according to the rotation of the pinion shaft 2 to change the steering angle of a steered wheel (not shown). 3 is provided. The EPS 1 includes a substantially cylindrical rack housing 5 through which the rack shaft 3 is inserted. The rack housing 5 includes a center housing 6 formed in a substantially cylindrical shape, a gear housing 7 fixed to one axial end side (left side in FIG. 1) of the center housing 6, and the axial other end side of the center housing 6. And an end housing 8 fixed to the right side in FIG.
ラック軸3は、ギアハウジング7に設けられたラックガイド11、及びエンドハウジング8に設けられた図示しないブッシュ(すべり軸受)により、その軸方向に沿って往復動可能に支持されている。また、ラックハウジング5内には、ピニオン軸2がラック軸3と斜交する状態で回転可能に支持されており、ラック軸3は、ラックガイド11によって付勢されることによりピニオン軸2と噛合している。なお、ピニオン軸2には、ステアリングシャフトが連結されており、その先端にはステアリングホイール(ともに図示略)が固定されている。そして、ステアリング操作に伴ってピニオン軸2が回転し、その回転がラック軸3の軸方向移動に変換されることにより、転舵輪の舵角、すなわち車両の進行方向が変更される。 The rack shaft 3 is supported by a rack guide 11 provided in the gear housing 7 and a bush (slide bearing) (not shown) provided in the end housing 8 so as to be capable of reciprocating along the axial direction. In the rack housing 5, the pinion shaft 2 is rotatably supported in an oblique manner with the rack shaft 3, and the rack shaft 3 is engaged with the pinion shaft 2 by being urged by the rack guide 11. doing. The pinion shaft 2 is connected to a steering shaft, and a steering wheel (both not shown) is fixed to the tip thereof. Then, the pinion shaft 2 rotates in accordance with the steering operation, and the rotation is converted into the axial movement of the rack shaft 3, whereby the steered angle of the steered wheels, that is, the traveling direction of the vehicle is changed.
また、EPS1は、その駆動源となるモータ21と、モータ21の回転をラック軸3の軸方向移動に変換するボール螺子装置22とを備えている。つまり、本実施形態のEPS1は、所謂ラックアシスト型のEPSとして構成されている。 The EPS 1 also includes a motor 21 serving as a driving source thereof, and a ball screw device 22 that converts the rotation of the motor 21 into the axial movement of the rack shaft 3. That is, the EPS 1 of the present embodiment is configured as a so-called rack assist type EPS.
先ず、モータの構成について説明する。
モータ21は、センターハウジング6の内周に固定されるステータ24と、ステータ24の内側に回転可能に設けられるロータ25とを備えたブラシレスモータとして構成されている。ロータ25は、中空円筒状に形成された中空シャフト及び取付対象としてのモータシャフト26、及びモータシャフト26の外周に固定されるマグネット27を有している。なお、モータシャフト26は、軟磁性材料からなり、マグネット27の磁路としても機能する。モータシャフト26におけるギアハウジング7側の開口端部26aは、第1の軸受28aによって回転可能に支持されている。そして、モータ21は、モータシャフト26内にラック軸3が挿通されることにより、ラック軸3と同軸に配置されている。このように構成されたモータ21では、ステータ24に駆動電力が供給されることにより形成される磁界と、マグネット27との間に生じる磁気的な吸引力及び反発力によってモータシャフト26(ロータ25)が回転するようになっている。
First, the configuration of the motor will be described.
The motor 21 is configured as a brushless motor including a stator 24 fixed to the inner periphery of the center housing 6 and a rotor 25 that is rotatably provided inside the stator 24. The rotor 25 includes a hollow shaft formed in a hollow cylindrical shape, a motor shaft 26 as an attachment target, and a magnet 27 fixed to the outer periphery of the motor shaft 26. The motor shaft 26 is made of a soft magnetic material and functions as a magnetic path of the magnet 27. An opening end portion 26a on the gear housing 7 side of the motor shaft 26 is rotatably supported by a first bearing 28a. The motor 21 is arranged coaxially with the rack shaft 3 by inserting the rack shaft 3 into the motor shaft 26. In the motor 21 configured as described above, the motor shaft 26 (rotor 25) is generated by a magnetic attractive force and a repulsive force generated between a magnetic field formed by supplying driving power to the stator 24 and the magnet 27. Is designed to rotate.
図2及び図3に示すように、モータシャフト26の、後述するボール螺子ナット42が連結される側の開口端部26bにおける軸方向端面であるシャフト座面31には、このシャフト座面31から軸方向に延び、モータシャフト26の内外周を貫通した複数(本実施形態では、4つ)の切欠き32が形成されている。つまり、本実施形態では、シャフト座面31が対象座面に相当する。なお、説明の便宜上、図2において、モータシャフト26の軸線の上半分は切欠き32を通る断面を示し、下半分は切欠き32を通らない断面を示している。 As shown in FIGS. 2 and 3, the shaft seat surface 31, which is the axial end surface of the opening end portion 26 b on the side to which a ball screw nut 42, which will be described later, is connected, is provided from the shaft seat surface 31. A plurality (four in this embodiment) of notches 32 extending in the axial direction and penetrating the inner and outer peripheries of the motor shaft 26 are formed. That is, in this embodiment, the shaft seat surface 31 corresponds to the target seat surface. For convenience of explanation, in FIG. 2, the upper half of the axis of the motor shaft 26 shows a cross section passing through the notch 32, and the lower half shows a cross section not passing through the notch 32.
具体的には、切欠き32は、モータシャフト26を径方向に貫通し、シャフト座面31側から見て、その周方向幅が略一定の溝状に形成されている。また、切欠き32は、周方向に等角度間隔で設けられている。そして、モータシャフト26は、ボール螺子装置22のボール螺子ナット42を締結する際に、図3において二点鎖線で示すように、各切欠き32に固定用治具Jが係合されることで回転が規制されるようになっている。なお、本実施形態では、固定用治具Jの周方向に沿った幅は切欠き32の周方向に沿った幅の略半分に設定されるとともに、固定用治具Jの軸方向に沿った長さは切欠き32の軸方向に沿った深さよりも僅かに小さく設定されている。また、図2に示すように、モータシャフト26の内周面には、雌ねじ部34が、シャフト座面31から奥側(図2中、左側)に間隔を空けた位置から、さらに奥側に向けて形成されている。 Specifically, the cutout 32 penetrates the motor shaft 26 in the radial direction, and is formed in a groove shape having a substantially constant circumferential width when viewed from the shaft seating surface 31 side. The notches 32 are provided at equiangular intervals in the circumferential direction. When the motor screw 26 fastens the ball screw nut 42 of the ball screw device 22, the fixing jig J is engaged with each notch 32 as shown by a two-dot chain line in FIG. 3. Rotation is regulated. In the present embodiment, the width along the circumferential direction of the fixing jig J is set to approximately half of the width along the circumferential direction of the notch 32, and along the axial direction of the fixing jig J. The length is set slightly smaller than the depth of the notch 32 along the axial direction. Further, as shown in FIG. 2, a female thread portion 34 is formed on the inner peripheral surface of the motor shaft 26 from a position spaced from the shaft seat surface 31 to the back side (left side in FIG. 2) and further to the back side. It is formed towards.
次に、ボール螺子装置の構成について説明する。
図1に示すように、ラック軸3には、その外周の一部に螺子溝41が形成されている。つまり、本実施形態では、ラック軸3が螺子軸に相当する。そして、ボール螺子装置22は、モータシャフト26と一体回転するボール螺子ナット42を有しており、ラック軸3に複数のボール43を介してボール螺子ナット42を螺合することにより構成されている。なお、ボール螺子ナット42は、センターハウジング6の内周面に設けられた第2の軸受28bにより回転可能に支持されている。
Next, the configuration of the ball screw device will be described.
As shown in FIG. 1, the rack shaft 3 is formed with a screw groove 41 in a part of the outer periphery thereof. That is, in this embodiment, the rack shaft 3 corresponds to a screw shaft. The ball screw device 22 has a ball screw nut 42 that rotates integrally with the motor shaft 26, and is configured by screwing the ball screw nut 42 onto the rack shaft 3 via a plurality of balls 43. . The ball screw nut 42 is rotatably supported by a second bearing 28b provided on the inner peripheral surface of the center housing 6.
詳述すると、図2に示すように、ボール螺子ナット42は、略円筒状に形成されており、モータシャフト26の外部に配置された本体部44、及びモータシャフト26におけるエンドハウジング8側の開口端部26bからその内部に挿入された係合部45を有している。なお、ボール螺子ナット42は、モータシャフト26よりも高強度の材料により構成されている。ボール螺子ナット42の内周には、本体部44の全体及び係合部45の一部を含む範囲に亘って延びる螺旋状の螺子溝46が形成されている。本体部44の外径は、モータシャフト26の外径と略等しく形成されており、本体部44におけるモータシャフト26側の軸方向端面であるナット座面47は、モータシャフト26のシャフト座面31と軸方向において対向する位置に設けられている。 More specifically, as shown in FIG. 2, the ball screw nut 42 is formed in a substantially cylindrical shape, and a main body 44 disposed outside the motor shaft 26 and an opening on the end housing 8 side in the motor shaft 26. It has the engaging part 45 inserted in the inside from the edge part 26b. The ball screw nut 42 is made of a material having higher strength than the motor shaft 26. On the inner periphery of the ball screw nut 42, a spiral screw groove 46 is formed that extends over a range including the entire main body 44 and a part of the engaging portion 45. The outer diameter of the main body 44 is formed substantially equal to the outer diameter of the motor shaft 26, and the nut seat surface 47, which is the axial end surface of the main body 44 on the motor shaft 26 side, is a shaft seat surface 31 of the motor shaft 26. Are provided at positions facing each other in the axial direction.
係合部45は、本体部44から軸方向に連続して形成されており、モータシャフト26の開口端部26bの雌ねじ部34が形成されていない内面に嵌合されるインロー部48、及びインロー部48の先端から軸方向に延びるとともにモータシャフト26の雌ねじ部34と螺合する中空円筒状の雄ねじ部49を有している。そして、ボール螺子ナット42は、雄ねじ部49を雌ねじ部34に螺合させることにより、その螺子溝46がラック軸3の螺子溝41と径方向において対向するようにモータシャフト26に締結されている。詳しくは、ボール螺子ナット42は、雄ねじ部49が雌ねじ部34に螺合することにより発生する軸力によって、ナット座面47がシャフト座面31に押し付けられた状態で締結されている。これにより、ラック軸3の螺子溝41とボール螺子ナット42の螺子溝46によって螺旋状のボール軌道R1が形成されている。 The engaging portion 45 is formed continuously from the main body portion 44 in the axial direction, and an inlay portion 48 fitted to an inner surface of the opening end portion 26b of the motor shaft 26 where the internal thread portion 34 is not formed. A hollow cylindrical male screw portion 49 that extends in the axial direction from the tip of the portion 48 and is screwed with the female screw portion 34 of the motor shaft 26 is provided. The ball screw nut 42 is fastened to the motor shaft 26 so that the screw groove 46 faces the screw groove 41 of the rack shaft 3 in the radial direction by screwing the male screw portion 49 with the female screw portion 34. . Specifically, the ball screw nut 42 is fastened in a state where the nut seat surface 47 is pressed against the shaft seat surface 31 by an axial force generated when the male screw portion 49 is screwed into the female screw portion 34. Thus, a spiral ball track R1 is formed by the screw groove 41 of the rack shaft 3 and the screw groove 46 of the ball screw nut 42.
ボール軌道R1内には、複数のボール43が配設されており、各ボール43は、ラック軸3の螺子溝41と、ボール螺子ナット42の螺子溝46とに挟まれている。また、ボール螺子ナット42には、螺子溝46内の二点間を短絡する循環路R2が形成されている。なお、本実施形態の循環路R2は、ボール螺子ナット42の取付孔51に対して上記ボール軌道R1からボール43を掬い上げる機能及びボール軌道R1にボール43を排出する機能を備えた循環部材(デフレクタ)52を装着することにより形成されている。 A plurality of balls 43 are disposed in the ball track R1, and each ball 43 is sandwiched between a screw groove 41 of the rack shaft 3 and a screw groove 46 of the ball screw nut 42. The ball screw nut 42 is formed with a circulation path R2 that short-circuits two points in the screw groove 46. The circulation path R2 of the present embodiment is a circulation member having a function of scooping up the ball 43 from the ball raceway R1 and a function of discharging the ball 43 to the ball raceway R1 with respect to the mounting hole 51 of the ball screw nut 42. It is formed by mounting a deflector 52.
したがって、ボール螺子装置22において、各ボール43は、ボール螺子ナット42がラック軸3に対して相対回転したときに、ラック軸3及びボール螺子ナット42から負荷(摩擦力)を受けてボール軌道R1内を転動することにより、ラック軸3にボール螺子ナット42のトルクを伝達し、ラック軸3をボール螺子ナット42に対して軸方向移動させる。また、ボール軌道R1内を転動してボール軌道R1の一端に到達した各ボール43は、ボール螺子ナット42に形成された上記循環路R2を通過することにより、ボール軌道R1の他端に排出され、ボール軌道R1をボール流動方向の下流側から上流側へと移動する。つまり、ボール螺子装置22は、そのボール軌道R1を転動する各ボール43が循環路R2を介して無限循環することにより、ボール螺子ナット42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。なお、循環路R2によって短絡される二点は、ボール螺子ナット42の軸方向において、その間に数巻き分の螺子溝46を挟む位置に設定されており、ボール軌道R1及び循環路R2により1系統の流通経路が形成されている。そして、EPS1は、モータ21を用いてボール螺子ナット42を回転駆動し、そのトルクを軸方向の押圧力としてラック軸3に伝達することにより、操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する構成となっている。 Accordingly, in the ball screw device 22, each ball 43 receives a load (frictional force) from the rack shaft 3 and the ball screw nut 42 when the ball screw nut 42 rotates relative to the rack shaft 3. By rolling inside, the torque of the ball screw nut 42 is transmitted to the rack shaft 3, and the rack shaft 3 is moved in the axial direction with respect to the ball screw nut 42. Each ball 43 that rolls in the ball track R1 and reaches one end of the ball track R1 passes through the circulation path R2 formed in the ball screw nut 42 and is discharged to the other end of the ball track R1. Then, the ball trajectory R1 moves from the downstream side to the upstream side in the ball flow direction. That is, the ball screw device 22 converts the rotation of the ball screw nut 42 into the axial movement of the rack shaft 3 by each ball 43 rolling on the ball track R1 circulating infinitely via the circulation path R2. Is possible. The two points short-circuited by the circulation path R2 are set at positions where a screw groove 46 of several turns is sandwiched in the axial direction of the ball screw nut 42, and one system is formed by the ball track R1 and the circulation path R2. The distribution channel is formed. The EPS 1 rotates the ball screw nut 42 using the motor 21 and transmits the torque to the rack shaft 3 as an axial pressing force, thereby assisting the steering system in assisting the steering operation. It is a configuration to grant.
ここで、図2及び図3に示すように、ボール螺子装置22は、シャフト座面31とナット座面47との間に挟み込まれる円環状の中間部材61を備えている。なお、本実施形態の中間部材61は、ボール螺子ナット42(モータシャフト26)よりも高強度の材料により構成されている。 Here, as shown in FIGS. 2 and 3, the ball screw device 22 includes an annular intermediate member 61 that is sandwiched between the shaft seat surface 31 and the nut seat surface 47. Note that the intermediate member 61 of the present embodiment is made of a material having higher strength than the ball screw nut 42 (motor shaft 26).
詳しくは、図2〜図4に示すように、中間部材61は、円環状のリング体62と、リング体62からモータシャフト26側に突出した複数(本実施形態では、4つ)の突起63とを有している。リング体62の内径は、ボール螺子ナット42のインロー部48の外径と略等しく設定されるとともに、リング体62の外径は、ボール螺子ナット42の本体部44の外径と略等しく設定されている。そして、中間部材61は、リング体62がインロー部48の外周に嵌合された状態で、シャフト座面31とナット座面47との間に挟み込まれている。これにより、モータシャフト26の切欠き32は、ボール螺子ナット42側から見て、中間部材61により覆われている。 Specifically, as shown in FIGS. 2 to 4, the intermediate member 61 includes an annular ring body 62 and a plurality (four in this embodiment) of protrusions 63 protruding from the ring body 62 toward the motor shaft 26. And have. The inner diameter of the ring body 62 is set to be approximately equal to the outer diameter of the spigot portion 48 of the ball screw nut 42, and the outer diameter of the ring body 62 is set to be approximately equal to the outer diameter of the main body portion 44 of the ball screw nut 42. ing. The intermediate member 61 is sandwiched between the shaft seat surface 31 and the nut seat surface 47 in a state where the ring body 62 is fitted to the outer periphery of the spigot portion 48. Thus, the notch 32 of the motor shaft 26 is covered with the intermediate member 61 when viewed from the ball screw nut 42 side.
図4(a)に示すように、突起63は、周方向に等角度間隔で設けられており、モータシャフト26の切欠き32にそれぞれ挿入される。図2及び図3に示すように、突起63の軸方向に沿った突出量は、切欠き32の深さよりも僅かに小さく設定されている。また、突起63の周方向に沿った幅は、切欠き32の幅の半分よりも僅かに小さく設定されている。つまり、突起63は、切欠き32内に、モータシャフト26の周方向に隙間を残して該切欠き32に挿入可能に形成されている。そして、上記のように固定用治具Jは、切欠き32の周方向幅の略半分に設定されていることから、突起63は、固定用治具Jと一緒に切欠き32に挿入可能となっている。図3及び図4(b)に示すように、リング体62(中間部材61)のナット座面47と軸方向において対向する中間座面64は、平坦な形状とされている。つまり、中間座面64は、組み付け状態でナット座面47に対して平行となる平面状に形成されている。 As shown in FIG. 4A, the protrusions 63 are provided at equal angular intervals in the circumferential direction, and are inserted into the notches 32 of the motor shaft 26, respectively. As shown in FIGS. 2 and 3, the protrusion amount of the protrusion 63 along the axial direction is set slightly smaller than the depth of the notch 32. The width of the protrusion 63 along the circumferential direction is set slightly smaller than half the width of the notch 32. That is, the protrusion 63 is formed in the notch 32 so as to be inserted into the notch 32 leaving a gap in the circumferential direction of the motor shaft 26. Since the fixing jig J is set to substantially half the circumferential width of the notch 32 as described above, the protrusion 63 can be inserted into the notch 32 together with the fixing jig J. It has become. As shown in FIGS. 3 and 4B, the intermediate seat surface 64 facing the nut seat surface 47 of the ring body 62 (intermediate member 61) in the axial direction has a flat shape. That is, the intermediate seat surface 64 is formed in a planar shape that is parallel to the nut seat surface 47 in the assembled state.
また、中間部材61の中間座面64には、高分子樹脂と界面活性剤とを主とする水分散型処理液を塗布することにより、その摩擦係数の安定化を図る処理(トルカー処理)が施されている。なお、本実施形態では、上記処理液を貯留した容器(図示略)内に中間部材61全体を浸漬することにより該処理液が中間座面64に塗布されている。 Further, a process (Toruker process) for stabilizing the friction coefficient of the intermediate member 61 by applying a water-dispersed processing liquid mainly composed of a polymer resin and a surfactant to the intermediate seating surface 64. It has been subjected. In the present embodiment, the processing liquid is applied to the intermediate seat surface 64 by immersing the entire intermediate member 61 in a container (not shown) in which the processing liquid is stored.
次に、モータシャフトに対するボール螺子ナットの締結(作用)について説明する。
ボール螺子ナット42は、モータシャフト26の切欠き32に固定用治具J及び中間部材61の突起63が挿入された状態で、予め設定された所定の締め付けトルクで締め付けられることにより、モータシャフト26に締結される。このとき、突起63が切欠き32に係合することで、これらモータシャフト26と中間部材61との相対回転が規制される。そのため、ボール螺子ナット42の締結時において、ボール螺子ナット42と中間部材61とが相対回転し、ナット座面47と中間座面64との間に摩擦力が作用する。ここで、上記のようにモータシャフト26の切欠き32が中間部材61によって覆われているので、切欠き32がナット座面47に対して露出しない。また、ナット座面47と当接する中間座面64は、平坦な形状とされているため、切欠きが形成されている場合のように応力が集中せず、変形し難い。したがって、ボール螺子ナット42の締結時に、中間座面64の摩擦係数(ナット座面47と中間座面64との間に作用する摩擦力)が変化し難くなるため、シャフト座面31とナット座面47との間に摩擦力が作用する場合に比べ、ボール螺子ナット42の締め付け量(回転量)が個体毎にばらつくことが低減される。
Next, the fastening (action) of the ball screw nut to the motor shaft will be described.
The ball screw nut 42 is tightened with a predetermined tightening torque set in advance with the fixing jig J and the protrusion 63 of the intermediate member 61 inserted into the notch 32 of the motor shaft 26, whereby the motor shaft 26 To be concluded. At this time, the protrusion 63 is engaged with the notch 32, so that relative rotation between the motor shaft 26 and the intermediate member 61 is restricted. Therefore, when the ball screw nut 42 is fastened, the ball screw nut 42 and the intermediate member 61 rotate relative to each other, and a frictional force acts between the nut seat surface 47 and the intermediate seat surface 64. Here, since the notch 32 of the motor shaft 26 is covered with the intermediate member 61 as described above, the notch 32 is not exposed to the nut seat surface 47. Further, since the intermediate seat surface 64 that comes into contact with the nut seat surface 47 has a flat shape, the stress does not concentrate as in the case where the notch is formed, and is difficult to deform. Accordingly, when the ball screw nut 42 is fastened, the friction coefficient of the intermediate seat surface 64 (friction force acting between the nut seat surface 47 and the intermediate seat surface 64) is difficult to change. Compared to the case where a frictional force acts between the surface 47 and the ball screw nut 42, the amount of tightening (rotation amount) of the ball screw nut 42 varies from individual to individual.
次に、本実施形態の効果について記載する。
(1)中間部材61のナット座面47と当接する中間座面64を、組み付け状態でナット座面47と平行となる平面状に形成することで、上記のように中間座面64の摩擦係数が変化し難くなり、ボール螺子ナット42の締め付け量が個体毎にばらつくことが低減されるため、ボール螺子ナット42をモータシャフト26に締結する際に発生する軸力のばらつきを低減できる。これにより、例えば軸力のばらつきに起因した異音の発生や耐久性の低下を抑制できる。
Next, the effect of this embodiment will be described.
(1) The friction coefficient of the intermediate seat surface 64 is formed as described above by forming the intermediate seat surface 64 that contacts the nut seat surface 47 of the intermediate member 61 in a planar shape parallel to the nut seat surface 47 in the assembled state. Is less likely to vary, and variations in the tightening amount of the ball screw nut 42 from one individual to another are reduced, and variations in axial force generated when the ball screw nut 42 is fastened to the motor shaft 26 can be reduced. Thereby, generation | occurrence | production of the abnormal noise resulting from the dispersion | variation in axial force, for example, and the fall of durability can be suppressed.
(2)中間部材61の中間座面64に、その摩擦係数を安定化させる処理液を塗布したため、ボール螺子ナット42の締め付け量が個体毎にばらつくことがより一層低減され、軸力のばらつきをより一層低減できる。ここで、中間部材61は、ボール螺子ナット42とは別部材であり、その全体に液剤等を塗布しても、ボール軌道R1の形状精度に影響を与えないため、摩擦係数を安定化させるための処理液を浸漬等により容易に中間座面64に塗布することが可能である。 (2) Since a treatment liquid that stabilizes the friction coefficient is applied to the intermediate seat surface 64 of the intermediate member 61, the amount of tightening of the ball screw nut 42 is further reduced from individual to individual, and variations in axial force can be achieved. It can be further reduced. Here, the intermediate member 61 is a separate member from the ball screw nut 42, and even if a liquid agent or the like is applied to the whole member, it does not affect the shape accuracy of the ball track R1, so that the friction coefficient is stabilized. Can be easily applied to the intermediate seating surface 64 by dipping or the like.
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記実施形態において、中間部材61をモータシャフト26やボール螺子ナット42よりも低強度の材料により構成してもよい。ただし、中間部材61の強度は、なるべく高い方が好ましい。
In addition, the said embodiment can also be implemented in the following aspects which changed this suitably.
In the above embodiment, the intermediate member 61 may be made of a material having lower strength than the motor shaft 26 and the ball screw nut 42. However, the strength of the intermediate member 61 is preferably as high as possible.
・上記実施形態において、中間部材61に対して中間座面64の摩擦係数を安定化させる処理を施さなくてもよい。
・上記実施形態では、突起63の幅を切欠き32の幅の半分よりも僅かに小さく設定したが、これに限らず、例えば図5に示すように、固定用治具Jの形状に合わせて突出量の小さな形状としてもよい。要は、突起63の形状は、切欠き32内にモータシャフト26の周方向に隙間を残して該切欠き32に挿入され、固定用治具Jと一緒に切欠き32内に挿入することができれば、適宜変更可能である。また、切欠き32の形状は、少なくともシャフト座面31及びモータシャフト26の径方向外側に開口していれば、適宜変更可能である。なお、切欠き32及び突起63の数も適宜変更可能であることは言うまでもない。
In the above embodiment, the intermediate member 61 may not be subjected to the process of stabilizing the friction coefficient of the intermediate seat surface 64.
In the above embodiment, the width of the protrusion 63 is set to be slightly smaller than half the width of the notch 32. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. It is good also as a shape with small protrusion amount. In short, the shape of the protrusion 63 can be inserted into the notch 32 leaving a gap in the notch 32 in the circumferential direction of the motor shaft 26 and inserted into the notch 32 together with the fixing jig J. If possible, it can be changed as appropriate. Further, the shape of the notch 32 can be appropriately changed as long as it opens at least radially outward of the shaft seat surface 31 and the motor shaft 26. Needless to say, the numbers of the notches 32 and the protrusions 63 can be changed as appropriate.
・上記実施形態では、EPS1をモータ21及び中空シャフトとしてのモータシャフト26がラック軸3と同軸に配置されたラックアシスト型としたが、これに限らず、所謂ラッククロス型やラックパラレル型等、ハウジング外部に設けられたモータにより、ラック軸の挿通された中空シャフトを駆動する形式としてもよい。 In the above embodiment, the EPS 1 is a rack assist type in which the motor 21 and the motor shaft 26 as a hollow shaft are arranged coaxially with the rack shaft 3, but the invention is not limited thereto, so-called rack cross type, rack parallel type, etc. A hollow shaft through which the rack shaft is inserted may be driven by a motor provided outside the housing.
・上記実施形態において、ボール螺子装置22をEPS以外の用途に用いてもよい。 In the above embodiment, the ball screw device 22 may be used for purposes other than EPS.
1…電動パワーステアリング装置(EPS)、3…ラック軸、21…モータ、22…ボール螺子装置、26…モータシャフト、31…シャフト座面、32…切欠き、34…雌ねじ部、41,46…螺子溝、42…ボール螺子ナット、43…ボール、47…ナット座面、49…雄ねじ部、61…中間部材、62…リング体、63…突起、64…中間座面、J…固定用治具、R1…ボール軌道、R2…循環路。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric power steering device (EPS), 3 ... Rack shaft, 21 ... Motor, 22 ... Ball screw device, 26 ... Motor shaft, 31 ... Shaft seat surface, 32 ... Notch, 34 ... Female thread part, 41, 46 ... Screw groove, 42 ... Ball screw nut, 43 ... Ball, 47 ... Nut seat surface, 49 ... Male screw part, 61 ... Intermediate member, 62 ... Ring body, 63 ... Projection, 64 ... Intermediate seat surface, J ... Fixing jig , R1 ... ball track, R2 ... circulation path.
Claims (2)
内周に螺子溝が形成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ボール軌道内に配設された複数のボールと、を備えたボール螺子装置において、
前記ボール螺子ナットには、取付対象に形成された雌ねじ部に螺合される雄ねじ部が形成され、
前記取付対象の前記ボール螺子ナット側の端面である対象座面には、少なくとも該対象座面及び該取付対象の径方向外側に開口した切欠きが形成されたものであって、
前記対象座面と、前記ボール螺子ナットの前記取付対象側の端面であるナット座面との間に挟み込まれる環状の中間部材を備え、
前記中間部材には、
前記取付対象側に突出して前記切欠き内に、該取付対象の周方向に隙間を残して該切欠きに挿入可能な突起と、
前記ナット座面と当接する平坦な中間座面とが形成されたことを特徴とするボール螺子装置。 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;
A ball screw device comprising: a plurality of balls disposed in a spiral ball raceway in which a screw groove of the screw shaft and a screw groove of the ball screw nut are opposed to each other;
The ball screw nut is formed with a male screw portion that is screwed into a female screw portion that is formed on the mounting target,
The target seating surface that is the end surface of the mounting target on the side of the ball screw nut is formed with at least a notch that opens to the outer side in the radial direction of the target seating surface and the mounting target,
An annular intermediate member that is sandwiched between the target seating surface and a nut seating surface that is an end surface on the mounting target side of the ball screw nut;
In the intermediate member,
A protrusion that protrudes toward the attachment object side and is inserted into the notch, leaving a gap in the circumferential direction of the attachment object; and
A ball screw device, characterized in that a flat intermediate seat surface abutting on the nut seat surface is formed.
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JP2016030479A (en) * | 2014-07-28 | 2016-03-07 | 日立オートモティブシステムズステアリング株式会社 | Power steering device |
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