JP2006077870A - Automobile ball screw - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電動パワーステアリング装置や、後輪操舵装置、その他各種の自動車用の用途に使用される自動車用ボールねじに関する。 The present invention relates to an electric power steering device, a rear wheel steering device, and other ball screws for automobiles used for various other automobile applications.
電動パワーステアリング装置においては、ボールねじから発生するノイズレベルを低減することが重要な課題であり、これまでに各種対策が提案されている。その一例は、ボールねじにモーメントが作用した場合、ナットが傾いてナット両端でのボールの荷重が増すことからノイズが発生すると仮定したノイズ発生メカニズムに対するノイズ低減対策である。これは、ナットの両端部におけるねじ溝の有効径をナット中央部よりも大きくすることで、ねじ軸のねじ溝とナットのねじ溝との間の隙間量を変化させて負荷分布の改善を図り、荷重の軽減を図ることでノイズレベルを低減しようとするものである(例えば特許文献1)。 In the electric power steering apparatus, it is an important issue to reduce the noise level generated from the ball screw, and various countermeasures have been proposed so far. One example is a noise reduction measure for a noise generation mechanism that assumes that when a moment acts on a ball screw, the nut tilts and the load of the ball at both ends of the nut increases, so that noise is generated. This is because the effective diameter of the thread groove at both ends of the nut is made larger than that at the center of the nut, thereby changing the amount of clearance between the thread groove of the screw shaft and the thread groove of the nut to improve the load distribution. The noise level is reduced by reducing the load (for example, Patent Document 1).
他の一例は、ナットのねじ溝とねじ軸のねじ溝の累積リードを異ならせ、両ねじ溝間に介在するボールに予圧を与えることで、ボールねじから発生するノイズを低減しようとするものである(例えば特許文献2)。
通常、自動車用ボールねじを用いた製品において、ボールねじに作用するモーメント量や、ナットの傾きは必ずしも一定ではない。そのため、特許文献1に開示のノイズ低減対策のように、ナット両端部のねじ溝の有効径を大きくした場合、組付け状態によっては、各ボールに対する負荷分布が不均一となり、一般のボールねじに比べて寿命が短くなる等の可能性も考えられる。また、加工コストも、一般のボールねじに比べて上昇する。
また、特許文献2に開示のノイズ低減対策のように、ナットおよびねじ軸のねじ溝の累積リードを互いに異ならせてボールねじに予圧を付与することは可能であるが、この場合には、より精密な加工もしくはねじ軸とナットのマッチングが必要となり、加工および組立コストが増大する。
さらに、特許文献2に開示のノイズ低減対策では、一方向のアキシアル荷重に対して、全ボールの半分しか荷重を受けられなくなるため、負荷容量の低下が考えられ、従来品と同等の負荷容量を得たい場合には、ナット全長を長くしなければならない。
Usually, in a product using a ball screw for automobiles, the moment amount acting on the ball screw and the inclination of the nut are not necessarily constant. For this reason, when the effective diameter of the thread groove at both ends of the nut is increased as in the noise reduction measures disclosed in
Further, as a noise reduction measure disclosed in
Furthermore, with the noise reduction measures disclosed in
この発明の目的は、ノイズの発生を安定して低減でき、かつ製造が簡単でコスト増を抑えることができ、負荷容量の低減の問題も生じない動車用ボールねじを提供することである。 An object of the present invention is to provide a ball screw for a vehicle that can stably reduce the generation of noise, can be easily manufactured, can suppress an increase in cost, and does not cause a problem of a reduction in load capacity.
この発明の第1の発明の自動車用ボールねじは、ねじ軸およびナットの対向するボールねじ溝の転走面間にボールを介在させたものにおいて、前記ねじ軸は、ボールねじ溝が転造加工されて熱処理後に転走面に表面仕上げ加工が施されたものであり、ナットが2つの軸受により支持されたものである。表面仕上げ加工は、例えば超仕上げ加工等である。
この構成によると、ねじ軸のボールねじ溝が転造加工されて熱処理後に転走面に仕上げ加工が施されたものであるため、ボールねじ溝における転走面の転走方向うねりが改善され、ノイズが低減する。うねりの改善だけでは、何らかの原因、例えばナットを駆動させるときに発生するラジアル荷重や組立精度等でナットにラジアル荷重が作用すると、ノイス低減効果が十分発揮されないことがある。うねりによるノイス低減効果は、ラジアル荷重が大きくなるに従って、効果が小さくなって来る。しかし、前記ナットを2つの軸受により支持したため、ナットに付加されるラジアル荷重が軽減され、このため、上記のうねりの改善によるノイズ低減効果が安定して発揮される。また、ねじ軸の転造加工,熱処理後の表面仕上げ加工と、ナットを2つの軸受により支持することでノイズ低減に対処するものであるため、製造が簡単で、コスト増を抑えながら、ノイズ低減が図れ、負荷容量の低減の問題も生じることがない。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a ball screw for automobiles in which a ball is interposed between rolling surfaces of opposing ball screw grooves of a screw shaft and a nut. In this case, the rolling surface is subjected to surface finishing after the heat treatment, and the nut is supported by two bearings. The surface finishing process is, for example, a super finishing process.
According to this configuration, since the ball screw groove of the screw shaft is rolled and the rolling surface is finished after heat treatment, the rolling direction undulation of the rolling surface in the ball screw groove is improved, Noise is reduced. If the radial load is applied to the nut for some reason, for example, the radial load generated when the nut is driven, the assembly accuracy, or the like, the noise reduction effect may not be sufficiently exhibited. The effect of reducing noise due to waviness becomes smaller as the radial load increases. However, since the nut is supported by the two bearings, the radial load applied to the nut is reduced. Therefore, the noise reduction effect due to the improvement of the swell is stably exhibited. In addition, since it reduces noise by rolling the screw shaft, surface finishing after heat treatment, and supporting the nut with two bearings, it is easy to manufacture and reduces noise while reducing costs. Therefore, there is no problem of reducing the load capacity.
この発明において、前記ねじ軸のボールねじ溝における転走面の転走方向のうねりを2μm以下にすることが好ましい。転走方向のうねりを2μm以下にすると、ノイズ低減効果がさらに向上する。 In this invention, it is preferable that the undulation in the rolling direction of the rolling surface in the ball screw groove of the screw shaft is 2 μm or less. When the undulation in the rolling direction is 2 μm or less, the noise reduction effect is further improved.
この発明の第2の発明の自動車用ボールねじは、ねじ軸およびナットの対向するボールねじ溝の転走面間にボールを介在させたものにおいて、前記ナットが2つの軸受により支持され、これら2個の軸受のうち、一方の軸受が、転走面の表面仕上げ加工が施された4点接触玉軸受とされている。上記表面仕上げ加工は、例えば超仕上げ加工とする。
ナットを2つの軸受により支持すると、上記のようにナットに何らかの要因で付加されるラジアル荷重が軽減される。この場合に、片方の軸受が4点接触玉軸受とされているため、スラスト荷重を負荷することができ、また径方向隙間に対して軸方向隙間の範囲を抑制することができて、ボールねじの組立後のガタを抑えることができる。4点接触玉軸受は、その転走面が2つの円弧を組み合わせたゴシックアーチ状の断面形状となり、加工が難しいため、従来は研削加工のみで超仕上げ加工等の表面仕上げ加工は施していないが、表面仕上げ加工を施すことにより、内輪の回転が安定し、各種の要因でナットに作用するラジアル荷重をより軽減することができる。これらによって、ノイズの発生を安定して低減できる。また、4点接触玉軸受を用いるため、複列の軸受を用いる場合と異なり、コンパクトな構成でナットを支持することができる。2つの単列のアンギュラ玉軸受を組み合わせるものと異なり、ナットの支持に2つの軸受を用い、その一つを4点接触玉軸受とするため、2つの軸受の組立上の誤差等に係わらず、より高精度にナットの回転支持が行える。そのため、騒音低減効果に優れたものとなる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a ball screw for automobiles in which a ball is interposed between rolling surfaces of ball screw grooves facing each other of a screw shaft and a nut, and the nut is supported by two bearings. Of the individual bearings, one of the bearings is a four-point contact ball bearing in which the rolling surface is finished. The surface finishing process is, for example, a super finishing process.
When the nut is supported by the two bearings, the radial load applied to the nut for some reason as described above is reduced. In this case, since one of the bearings is a four-point contact ball bearing, a thrust load can be applied, and the range of the axial clearance relative to the radial clearance can be suppressed. The backlash after assembling can be suppressed. The four-point contact ball bearing has a Gothic arch-shaped cross-section with a combination of two arcs on its rolling surface and is difficult to machine. Conventionally, surface finishing such as super-finishing has not been performed only by grinding. By applying surface finishing, the rotation of the inner ring is stabilized, and the radial load acting on the nut due to various factors can be further reduced. As a result, the generation of noise can be stably reduced. Further, since a four-point contact ball bearing is used, the nut can be supported with a compact configuration, unlike the case of using a double row bearing. Unlike the combination of two single-row angular ball bearings, two bearings are used to support the nut, and one of them is a four-point contact ball bearing, regardless of errors in assembly of the two bearings. Nut rotation support can be performed with higher accuracy. Therefore, the noise reduction effect is excellent.
この発明において、前記4点接触玉軸受は、転走面の表面仕上げ加工により、転走面のうねりを1μm以下にすることが好ましい。うねりが1μm以下であると、2個の軸受によるナットの支持、および表面仕上げ加工された4点接触玉軸受の使用とあいまって、ノイズ低減効果がさらに向上する。 In the present invention, the four-point contact ball bearing preferably has a rolling surface waviness of 1 μm or less by surface finishing of the rolling surface. When the waviness is 1 μm or less, the noise reduction effect is further improved in combination with the support of the nut by the two bearings and the use of the surface-finished four-point contact ball bearing.
上記第1の発明において、前記ナットを支持する2つの軸受のうち、一方の軸受が、転走面の仕上げ加工が施された4点接触玉軸受であっても良い。この構成の場合、ノイズ低減効果がさらに向上する。 In the first aspect of the present invention, one of the two bearings supporting the nut may be a four-point contact ball bearing having a finished rolling surface. In the case of this configuration, the noise reduction effect is further improved.
この場合に、4点接触玉軸受は、転走面の表面仕上げ加工により、転走面のうねりを1μm以下にしたものであっても良い。4点接触玉軸受の転走面のうねりが1μm以下であると、ノイズ低減効果がさらに向上する。 In this case, the four-point contact ball bearing may have a rolling surface swell of 1 μm or less by surface finishing of the rolling surface. When the waviness of the rolling surface of the four-point contact ball bearing is 1 μm or less, the noise reduction effect is further improved.
この発明の自動車用ボールねじは、ねじ軸およびナットの対向するボールねじ溝の転走面間にボールを介在させた自動車用ボールねじにおいて、前記ねじ軸は、ボールねじ溝が転造加工されて熱処理後に転走面に仕上げ加工が施されたものであり、前記ナットが2つの軸受により支持されたものであるため、ノイズの発生を安定して低減でき、かつ製造が簡単でコスト増を抑えることができ、負荷容量の低減の問題も生じないものとできる。
この発明の他の自動車用ボールねじは、ねじ軸およびナットの対向するボールねじ溝の転走面間にボールを介在させた自動車用ボールねじにおいて、前記ナットが2つの軸受により支持され、これら2個の軸受のうち、一方の軸受を、転走面の仕上げ加工が施された4点接触玉軸受としたため、ノイズの発生を安定して低減でき、かつ製造が簡単でコスト増を抑えることができ、負荷容量の低減の問題も生じないものとできる。
The automotive ball screw according to the present invention is the automotive ball screw in which a ball is interposed between the rolling surfaces of the ball screw groove facing the screw shaft and the nut. The screw shaft is formed by rolling the ball screw groove. Since the rolling surface is finished after heat treatment and the nut is supported by two bearings, the generation of noise can be stably reduced, and the manufacturing is simple and the cost increase is suppressed. Therefore, the problem of reducing the load capacity can be prevented.
Another ball screw for an automobile of the present invention is an automobile ball screw in which a ball is interposed between rolling surfaces of ball screw grooves facing each other of a screw shaft and a nut. The nut is supported by two bearings. Since one of the individual bearings is a four-point contact ball bearing with a finished rolling surface, noise generation can be stably reduced, and manufacturing is simple and restrains cost increases. The load capacity reduction problem can be avoided.
この発明の一実施形態を図面と共に説明する。この自動車用ボールねじ1は、ねじ軸2と、ナット3と、複数のボール4とを備え、ナット3に循環部5Aを設けたものである。ねじ軸2は、外周面に螺旋状のボールねじ溝6を形成した軸である。ナット3は、ねじ軸2に遊嵌状態に外嵌し、内周面に螺旋状のボールねじ溝7を形成したものである。各ボールねじ溝6,7の表面は、ボール4の転走面6a,7aとなる。ボール4は、ねじ軸2とナット3の対向するボールねじ溝6,7間に形成された転走路8に収容される。循環部5Aは、両端がナット3のボールねじ溝7の内面に開口し、転走路8のボール4を一端で拾い上げて他端で戻すように循環させる循環路9を形成した手段である。循環路9により、上記転走路8は1周の連続した周回経路となる。循環部5Aは、この実施形態では駒部材5で形成されている。駒部材5は、ナット3に複数個設けてある。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The
ねじ軸2は、転造によりボールねじ溝6を形成したものであって、その転走面6aには表面仕上げ加工が施されている。詳しくは、ねじ軸2は、(1)転造、(2)熱処理、(3)曲がり修正、(4)スケール落としという工程で製造された素材に対して、転走面6aに表面仕上げ加工を施したものとされる。この表面仕上げ加工は、例えばスーパーフィニッシュ加工とされる。スーパーフィニッシュ加工は、超仕上げ加工とも呼ばれる。上記表面仕上げ加工面とされた転走面6aの転走方向のうねりは、2μm以下とすることが好ましい。
なお、転走面6aの仕上げ加工としては、スーパーフィニッシュ加工に限らず、転走方向うねりや粗さを改善することができる加工法であればどのような加工でも良く、ラップ加工等としても良い。
The
Note that the finishing process of the rolling surface 6a is not limited to the super-finishing process, and any process may be used as long as it can improve the rolling direction waviness and roughness. .
前記ナット3は2つの軸受12,13により支持されている。これらの軸受12,13は、単列の軸受であっても、また複列の軸受であっても良く、ラジアル荷重およびスラスト荷重を負荷できるものであれば良い。ここでは、これら2つの軸受12,13のうち、一方の軸受12が図2に示す4点接触玉軸受からなり、他方の軸受13が深溝玉軸受からなる。軸受12とされる4点接触玉軸受は、内輪14と外輪15と、内外輪14,15間に介在させた複数のボール16を備えている。内輪14の外周面に形成した転走面14a、および外輪15の内周面に形成した転走面15aは、軸受の軸方向中心に対して軸方向に等距離オフセットした一対の曲率中心を有する円弧面、所謂ゴシックアーチ形状に形成されている。しがって、この4点接触玉軸受は、単列軸受でありながら、ラジアル荷重および両方向のスラスト荷重を負荷することができる。また、径方向すきまに対して軸方向すきまの範囲を抑制することができ、ボールねじ1を、例えば電動パワーステアリング装置に組み立てた後のガタを抑えることができる。なお、前記軸受12,13のアキシアル方向に対する固定方法についてはここでは言及しないが、その固定方法はどのようなものであっても良い。
The
この構成の自動車用ボールねじ1によると、ねじ軸2のボールねじ溝6が転造加工されて熱処理後に転走面6aに表面仕上げ加工が施され、ナット3が2つの軸受12,13により支持されているため、ねじ軸2のボールねじ溝6における転走面6aの転走方向うねりが改善されると共に、ナット3に付加されるラジアル荷重を軽減できる。そのため、何らかの要因でボールねじ1にラジアル荷重が発生しても、またそのラジアル荷重が大きくても、ボールねじ1から発生するノイズを低減することができる。ねじ軸2のボールねじ溝6における転走面6aの転走方向のうねりを2μm以下とした場合には、ノイズ低減効果がさらに向上する。
また、ナット3を支持する2つの軸受12,13のうち、一方の軸受12を、その転走面14a,15aの表面仕上げ加工が施された4点接触玉軸受としているので、4点接触玉軸受における転走面14a,15aの転走方向うねりも改善でき、ノイズ低減効果が顕著となる。4点接触玉軸受12の転走面14a,15aのうねりを1μm以下とした場合には、ノイズ低減効果がさらに向上する。
According to the
Further, of the two
図3(A)(B)は、ねじ軸転走面6aの1リード分の転走方向うねりを評価した各製造段階の断面曲線をそれぞれ示す。このうち、図3(A)は熱処理、曲がり修正、およびスケール落としを行った後(表面仕上げ加工前)の断面曲線を、図3(B)は表面仕上げ加工を施した後の断面曲線をそれぞれ示す。
図3(A)(B)から、熱処理により発生した転走方向うねりが、表面仕上げ加工により改善されたことがわかる。すなわち、図3(A)に示す表面仕上げ加工前の転走方向うねりは2.5μmであるが、表面仕上げ加工後の転走方向うねりは2μm以下(図3(B)では1.5μm)となっている。
3 (A) and 3 (B) show cross-sectional curves at each manufacturing stage in which the rolling direction undulation for one lead of the screw shaft rolling surface 6a is evaluated. Of these, FIG. 3 (A) shows a cross-sectional curve after heat treatment, bending correction, and scale reduction (before surface finishing), and FIG. 3 (B) shows a cross-sectional curve after surface finishing. Show.
3 (A) and 3 (B), it can be seen that the rolling direction waviness generated by the heat treatment is improved by the surface finishing process. That is, the rolling direction undulation before the surface finishing shown in FIG. 3A is 2.5 μm, but the rolling direction undulation after the surface finishing is 2 μm or less (1.5 μm in FIG. 3B). It has become.
また、一般的に4点接触玉軸受は低回転領域で使用されることや、転走面の形状がゴシックアーチ形状で加工が難しいため、従来は、転走面は研削加工のみとされており、表面仕上げ加工は施していない。しかしここでは、上記軸受12の転走面14a,15aは、研削加工後に表面仕上げ加工を施しており、特に、転走面14a,15aにおけるボール16の転動方向の粗さおよびうねり等の形状誤差成分が改善されている。
In general, four-point contact ball bearings are used in the low rotation range, and the rolling surface has a Gothic arch shape, which makes it difficult to process. Conventionally, the rolling surface is only grinding. The surface finish is not applied. However, here, the rolling
図4(A)(B)は、軸受12の内輪14の転走面14aにおいて、表面仕上げ加工有無による軸方向の表面粗さを示したものである。サンプルは内径φ40、外径φ75、幅16mmの4点接触玉軸受である。これからも判るように、図4(A)に示す表面仕上げ加工前の転走面に比べて、表面仕上げ加工後の転走面(図4(B))では、表面粗さが略1/2に改善されている。転走方向の表面粗さはRa0,1以下として、転走方向うねりの最大振幅を1μm以下に規制することが好ましい。この場合の表面仕上げ加工も、スーパーフィニッシュ加工やラップ加工であるが、これに限らず、転走方向うねりや粗さを改善することができる加工法であればどのようなものでも良い。
4A and 4B show the surface roughness in the axial direction on the rolling
なお、ノイズ低減対策として、(1)転造ねじ軸にスーパー加工等により転走方向うねりを2μm以下に抑えるもの、および(2)ナットの支持ベアリング中に4点接触玉軸受を採用し、軸受転走面の転走方向のうねりを1μm以下に抑えるものを提案した。
実際に、ナットにラジアル荷重がかからない状態で使用した場合、上記(1),(2)の構成の低騒音化の効果が大きい。
しかし、(1),(2)を単独で、または両方を採用した場合でも、何らかの要因(例えばナットを駆動させるときに発生するラジアル荷重や組立精度)でナットにラジアル荷重がかかると、ノイズ低減効果が小さくなることが判明した。そこで、上記実施形態のように、上記(1),(2)の単独または両方を採用し、さらに4点接触玉軸受を含む2つの軸受12,13でナット3を支持することで、ホールねじ1のねじ部へのラジアル荷重の負荷を低減した。これにより、上記(1),(2)の効果が維持され、ノイズの低減を図ることが可能になることが分かった。
As noise reduction measures, (1) Rolling screw shafts with super processing or the like to suppress rolling direction waviness to 2 μm or less, and (2) Four-point contact ball bearings are used in the nut support bearings. Proposals have been made to suppress the rolling undulation of the rolling surface to 1 μm or less.
Actually, when the nut is used in a state where no radial load is applied, the effect of reducing the noise of the configurations (1) and (2) is great.
However, even when (1) and (2) are used alone or both, if a radial load is applied to the nut due to some factor (for example, radial load or assembly accuracy generated when the nut is driven), noise is reduced. It was found that the effect was small. Therefore, as in the above embodiment, the
図5は騒音比較試験の結果を示す説明図である。同図は、この実施形態のボールねじ1のノイズレベルと、その他のボールねじのノイズレベルとを比較して示したものであり、縦軸はノイズレベルを、横軸は各ボールねじの区分をそれぞれ示す。同図において、破線で囲んだデータ(符合▲)は、2つの軸受(そのうち1つの軸受は4点接触玉軸受で、他の1つの軸受は深溝玉軸受)でナットを支持したボールねじのものを、それ以外のデータ(符合◆)は、1つの4点接触玉軸受でナットを支持したボールねじのものを示す。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the results of a noise comparison test. The figure compares the noise level of the
横軸において、区分Aは、ねじ軸としてその転走面に表面仕上げ加工を施したもの(図3(B)参照)を、また4点接触玉軸受として表面仕上げ加工を施したもの(図4(B)参照)を使用したボールねじを示す。
区分Bは、ねじ軸として表面仕上げ加工を施したもの(図3(B)参照)を、また4点接触玉軸受として表面仕上げ加工を施さないもの(図4(A)参照)を使用したボールねじを示す。
区分Cは、ねじ軸として表面仕上げ加工を施さないもの(図3(A)参照)を、また4点接触玉軸受として表面仕上げ加工を施したもの(図4(B)参照)を使用したボールねじを示す。
区分Dは、ねじ軸および4点接触玉軸受として共に表面仕上げ加工を施さないもの(図3(A),図4(A)参照)を使用したボールねじを示す。
In the horizontal axis, section A is a screw shaft whose surface has been subjected to surface finishing (see FIG. 3B) and a four-point contact ball bearing which has been subjected to surface finishing (FIG. 4). A ball screw using (see (B)) is shown.
Section B is a ball that uses a surface finish processed as a screw shaft (see FIG. 3 (B)) and a 4-point contact ball bearing that does not have a surface finish processed (see FIG. 4 (A)). Indicates screw.
For category C, balls using a screw shaft not subjected to surface finishing (see FIG. 3A) and a four-point contact ball bearing subjected to surface finishing (see FIG. 4B) Indicates screw.
Section D shows a ball screw that uses a screw shaft and a four-point contact ball bearing that are not subjected to surface finishing (see FIGS. 3A and 4A).
なお、上記騒音比較試験におけるボールねじ諸元,軸受諸元,試験条件は以下の通りである。
〔ボールねじ諸元〕
軸受 :φ25.4
リード :6mm
ボール径 :5/32
巻数×列数:1×4
〔軸受諸元〕
4点接触軸受:φ40×φ75×16
深溝軸受 :6908(φ40×φ62×12)
〔試験条件〕
ラジアル荷重:120N
ナット回転数:550rpm
マイクの位置:ナットより300mm
The ball screw specifications, bearing specifications, and test conditions in the noise comparison test are as follows.
[Ball screw specifications]
Bearing: φ25.4
Lead: 6mm
Ball diameter: 5/32
Number of turns x number of rows: 1 x 4
[Bearing specifications]
4-point contact bearing: φ40 × φ75 × 16
Deep groove bearing: 6908 (φ40 × φ62 × 12)
〔Test conditions〕
Radial load: 120N
Nut rotation speed: 550rpm
Microphone position: 300mm from the nut
この騒音比較結果から、実施形態のように2つの軸受12,13でナット3を支持することにより、ボールねじ1のノイズレベルが低減されたことが分かる。また、ねじ軸2や4点接触玉軸受12の転走面に表面仕上げ加工を施した場合の方が、さらにはねじ軸2および4点接触玉軸受12の両方の転走面に表面仕上げ加工を施した場合の方が、ボールねじ1のノイズレベルがより一層低減されたことが分かる。
From this noise comparison result, it can be seen that the noise level of the
なお、上記実施形態では循環部5Aを駒部材5で形成した駒式としたが、この発明は循環部5Aの循環方式を問わず適用することができる。循環部5Aの循環方式としては、大きくは内部循環方式と外部循環方式とに分けられるが、いずれの方式であっても良い。内部循環方式は、ナット3の内部でボール4を循環させる方式であり、上記駒式の他に、循環部をエンドキャップで形成したエンドキャップ式がある。外部循環方式は、ナット3の本体の外部でボール4を循環させる方式であり、代表例として、循環部をリターンチューブで形成したリターンチューブ式や、ガイドプレートに循環部を形成したガイドプレート式がある。これらの各循環形式においても、この発明を適用することができる。
In the above embodiment, the
図6は、この発明の自動車用ボールねじを具備した車輪操舵装置の一例を示す。この操舵装置は、自動車の電動パワーステアリング装置である。同図において、ハウジング21は、図示しないブラケットを有していて、車体に固定される。ハウジング21内には、操舵軸となる上記ボールねじ1のねじ軸2が貫通し、ボールねじ軸2の両端にはタイロッド23,24が連結される。
ハウジング21の一端の近傍から斜め上方に延びるようにハンドル軸25が設けられ、ハンドル軸25の上端にはハンドルが連結される。ハンドル軸25は、回転自在に支持されていて、ハンドル軸25の回転は、その下端から変換機構であるラップピニオン機構26を介してボールねじ軸2に、軸方向の移動力として伝達される。ラックピニオン機構26は、ボールねじ軸2の長手方向の一部で形成されるラック部27と、ハンドル軸25の下端に設けられたピニオン(図示せず)とからなり、上記ピニオンは、ハウジング21内でラック部27のラックに噛み合う。ハンドル軸25に対して、その操舵トルクを検出する操舵トルク検出器(図示せず)が設けられている。
FIG. 6 shows an example of a wheel steering apparatus equipped with the automotive ball screw of the present invention. This steering device is an electric power steering device for an automobile. In the figure, the
A
ハウジング21は、円筒状に形成されたものであり、中央の筒体21aの両端に端部材21b,21cを結合して構成される。ハウジング21内の軸方向の中央部には、電動モータ28のステータ29が設けられている。ステータ29は、コアおよびステータコイルで構成される。ステータ29の内周側には、電動モータ28のロータ30がギャップを介して設けられている。ロータ30は、磁石または磁性体により円筒状に形成されていて、ボールねじ1のナット3の延長部3aの外周に、このナット延長部3aと一体に回転するように取付けられる。電動モータ28は、図示しないモータ制御回路により、上記操舵トルク検出器の検出値に従って制御される。
The
ボールねじ軸2は、その一端部、この例ではハンドル軸25側の端部が、ハウジング21内でラック部27の背面のブッシュ(図示せず)に支持され、他端部が、ハウジング21に設けられた厚肉筒状の軸サポート21d内でガイドスリーブ35に支持されている。軸サポート部21dは、ハウジング21の端部材21bに設けられたものである。
One end of the
ボールねじ1のナット3は、その外径部が2つの軸受12,13でハウジング21内に回転自在に支持され、そのナット延長部3aの外径面に電動モータ28のロータ30が嵌合している。電動モータ28の回転は、ボールねじ1を介して、ボールねじ軸2に軸方向に移動させる力として伝えられる。
The
この電動パワーステアリング装置によると、車両が直進状態にあり、ハンドルの回転が停止しているときは、ハンドル軸25の操舵トルク検出器(図示せず)からトルク信号が出力されず、モータ制御手段(図示せず)により電動モータ28は回転停止状態とされる。したがって、この車輪操舵装置は補助操舵力を出力しない状態にある。
ハンドルを操舵すると、ハンドル軸25の操舵トルク検出器からトルク信号が出力されて、モータ制御回路の制御により、電動モータ28はロータ30を回転させる。ロータ30が回転すると、ロータ30と共にボールねじ1のナット3が回転し、ボールねじ軸2からなる操舵軸が軸方向に移動させられ、補助操舵力が発生する。このようにして、ハンドルの操舵力が電動モータ28で補われる。
According to the electric power steering device, when the vehicle is in a straight traveling state and the rotation of the handle is stopped, a torque signal is not output from a steering torque detector (not shown) of the
When the steering wheel is steered, a torque signal is output from the steering torque detector of the
このように、車輪操舵装置に上記実施形態のボールねじ1を用いた場合、振動や騒音の発生が低減される。
Thus, when the
なお、この発明の自動車用ボールねじを適用する車輪操舵装置としては、電動パワーステアリング装置の他に、自動車のARSシステム(Active Rear Stear )、すなわち前輪で操舵する自動車において、車体が常に目標角度になるように、後輪の角度の操舵を電子制御するシステム等の車輪操舵装置におけるボールねじにも、この発明の自動車用ボールねじを適用することができる。 In addition to the electric power steering device, the wheel steering device to which the automotive ball screw of the present invention is applied includes an ARS system (Active Rear Stear) of the vehicle, that is, a vehicle that is steered by the front wheels. Thus, the automotive ball screw of the present invention can also be applied to a ball screw in a wheel steering device such as a system for electronically controlling the steering of the angle of the rear wheel.
1…ボールねじ
2…ねじ軸
3…ナット
4…ボール
6…ねじ軸のボールねじ溝
6a…転走面
7…ナットのボールねじ溝
7a…転走面
12…軸受(4点接触玉軸受)
13…軸受(深溝玉軸受)
DESCRIPTION OF
13 ... Bearing (Deep groove ball bearing)
Claims (6)
前記ねじ軸は、ボールねじ溝が転造加工されて熱処理後に転走面に表面仕上げ加工が施されたものであり、前記ナットが2つの軸受により支持されたものである自動車用ボールねじ。 In an automotive ball screw in which a ball is interposed between rolling surfaces of ball screw grooves facing each other of a screw shaft and a nut,
The screw shaft is a ball screw for automobiles in which a ball screw groove is formed by rolling and surface finishing is performed on a rolling surface after heat treatment, and the nut is supported by two bearings.
前記ナットが2つの軸受により支持され、これら2個の軸受のうち、一方の軸受が、転走面の仕上げ加工が施された4点接触玉軸受である自動車用ボールねじ。 In an automotive ball screw in which a ball is interposed between rolling surfaces of ball screw grooves facing each other of a screw shaft and a nut,
An automotive ball screw in which the nut is supported by two bearings, and one of the two bearings is a four-point contact ball bearing having a finished rolling surface.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004261800A JP2006077870A (en) | 2004-09-09 | 2004-09-09 | Automobile ball screw |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004261800A JP2006077870A (en) | 2004-09-09 | 2004-09-09 | Automobile ball screw |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006077870A true JP2006077870A (en) | 2006-03-23 |
Family
ID=36157499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2004261800A Pending JP2006077870A (en) | 2004-09-09 | 2004-09-09 | Automobile ball screw |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2006077870A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103939476A (en) * | 2014-04-21 | 2014-07-23 | 湖北三环汽车方向机有限公司 | Novel bearing of automobile steering gear for positioning bearing outer ring |
| JP2017064876A (en) * | 2015-10-02 | 2017-04-06 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Manufacturing method of ball screw shaft |
-
2004
- 2004-09-09 JP JP2004261800A patent/JP2006077870A/en active Pending
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