JP3897525B2 - 運動変換装置及び動力舵取装置 - Google Patents
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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
【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
Claims (3)
- 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。 - 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。 - 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。
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