动力转向装置以及动力转向装置用滚珠丝杠的制造方法与流程

本发明涉及例如作为利用经由带传递的电机的旋转力对齿条轴的移动进行辅助的齿条辅助式的转向装置而使用的动力转向装置、以及该动力转向装置所使用的滚珠丝杠的制造方法。

背景技术：

作为以往的齿条辅助式的动力转向装置所使用的滚珠丝杠，例如以下的专利文献1中记载的滚珠丝杠是已知的。

即，该滚珠丝杠通过在一对滚珠丝杠槽之间夹设经由管而循环的多个滚动体即滚珠而构成，上述一对滚珠丝杠槽在螺纹轴和螺母的内外周部相向地形成，将设置于所述螺母的滚珠出入孔和所述滚珠丝杠槽(螺母侧滚珠丝杠槽)的连接部加工处理成扩径锥状，从而确保管和滚珠丝杠槽之间的滚珠的顺畅移动。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-141019号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

但是，在上述现有技术的滚珠丝杠中，虽然借助所述扩径锥形处理部，滚珠的移动变得顺畅，但由于在该扩径锥形处理部不承受滚珠的载荷，因此，存在导致该滚珠的载荷承担区域(以下，简称为“负荷区域”)变窄这种问题。

本发明是鉴于上述技术问题而作出的，提供一种可以在确保滚珠的负荷区域较宽广的同时实现滚珠的顺畅移动的动力转向装置等。

用于解决课题的方案

本发明尤其是，其特征在于，在滚珠循环槽的一端侧开口形成第一连接通路，在该第一连接通路的内端部，在沿着该内端部的开口的周向范围中的远离在滚珠循环槽的另一端侧开口形成的第二连接通路的一侧，设置内径朝向所述内端部开口逐渐缩小的第一锥形部，并且，在所述第二连接通路的内端部，在沿着该内端部的开口的周向范围中的远离所述第一连接通路的一侧，设置内径朝向所述内端部开口逐渐缩小的第二锥形部，所述第一连接通路以及第二连接通路构成为，螺母的旋转方向上的所述第一锥形部和所述第二锥形部之间的角度不足180度。

发明的效果

根据本发明，通过设置有第一锥形部以及第二锥形部，可以在确保滚珠的负荷区域较大的同时谋求第一、第二连接通路和滚珠循环槽之间的滚珠移动的顺畅化。

附图说明

图1是本发明的动力转向装置的简图。

图2是图1所示的电机单元附近的放大剖视图。

图3是图2的滚珠丝杠的俯视图。

图4是图3的A-A线剖视图。

图5(a)是图4所示的滚珠循环槽的一端部的主要部分剖视图、(b)是图4所示的滚珠循环槽的另一端部的主要部分剖视图。

图6是用于说明图5所示的第一、第二连接通路以及第一、第二锥形部的结构的滚珠螺母的简图。

图7是表示图5所示的第一、第二大径部的加工方法的滚珠螺母的简图。

图8是表示图5所示的第一、第二等径部以及第一、第二锥形部的加工方法的滚珠螺母的简图。

图9是作为现有技术而记载的第一比较例的与图5(a)相当的图。

图10是第二比较例的与图5(a)相当的图。

图11是第三比较例的与图5(a)相当的图。

具体实施方式

以下，基于附图详述本发明的动力转向装置以及该动力转向装置用滚珠丝杠的制造方法的实施方式。另外，在下述实施方式中，表示将该动力转向装置等应用于汽车的转向装置。

即，如图1所示，该动力转向装置主要由如下部件构成：其一端侧与方向盘1能够一体旋转地连结的输入轴2；其一端侧经由未图示的扭杆与输入轴2的另一端侧能够相对旋转地连结且其另一端侧经由齿条小齿轮机构4与转向轮5L、5R连结的输出轴3；配置在输入轴2的外周侧并基于该输入轴2和输出轴3的相对旋转位移量来检测转向转矩的转矩传感器6；基于该转矩传感器6、未图示的车速传感器等的检测结果将与驾驶员的转向转矩相应的转向辅助转矩施加于后述的齿条轴7的电机单元30；以及对该电机单元30的输出(旋转力)进行减速的同时向后述的齿条轴7的轴向移动力进行转换并传递的传递机构20。

所述齿条小齿轮机构4构成为在输出轴3的一端部的外周形成的未图示的小齿轮齿与在大致正交地配置在该输出轴3的一端部的齿条轴7的轴向规定范围形成的未图示的齿条齿啮合，齿条轴7根据输出轴3的旋转方向在轴向上移动。而且，齿条轴7的各端部分别经由拉杆8、8以及转向节臂9、9与转向轮5R、5L连结，齿条轴7向轴向移动而使得各转向节臂9、9经由各拉杆8、8被拉伸，从而变更转向轮5R、5L的方向。

如图1、图2所示，所述齿条轴7轴向移动自如地被收容在齿轮壳体10内，该齿轮壳体10一体地构成用于收容齿条小齿轮机构4的第一齿轮壳体11以及用于收容所述传递机构20的第二齿轮壳体12。另外，第一壳体11和第二壳体12在使在第二壳体12的接合端部突出设置的凸部12a嵌合于在第一齿轮壳体11的接合端部开设的凹部11a的状态下，使用将齿轮壳体10和电机单元30紧固连结的多个(在本实施方式中为三个)螺栓13与电机单元30紧固固定。

如图2所示，所述传递机构20主要由如下部件构成：能够一体旋转地设置在后述的电动马达31的输出轴31a的前端部外周并以该输出轴31a的轴线L1为中心进行旋转的输入侧带轮21；能够相对旋转地设置在齿条轴7的外周并基于所述输入侧带轮21的旋转力以齿条轴7的轴线L2为中心进行旋转的输出侧带轮22；夹设在该输出侧带轮22与齿条轴7之间，对所述输出侧带轮22的旋转进行减速的同时转换为齿条轴7的轴向运动的滚珠丝杠40；以及横跨并卷绕于输入侧带轮21和输出侧带轮22，通过将输入侧带轮21的旋转向输出侧带轮21传递来供所述两带轮21、22同步旋转的带23。所述传递机构20被收容并配置于在所述两齿轮壳体11、12的接合端部之间隔出的传递机构收容部14内。

如图2～图4所示，所述滚珠丝杠40主要由如下部件构成：形成为包围齿条轴7的筒状并且相对旋转自如地设置于该齿条轴7的螺母41；由在齿条轴7的外周设置的螺旋状的轴侧滚珠丝杠槽42a和在螺母41的内周设置的螺旋状的螺母侧滚珠丝杠槽42b构成的滚珠循环槽42；在该滚珠循环槽42内能够滚动地夹设的多个滚珠43；以及将所述滚珠循环槽42的两端相连以供该滚珠循环槽42的两端部之间的滚珠43循环的筒状的连接部件即管44。

所述螺母41的轴向一端部经由滚珠轴承24旋转自如地支承于第一齿轮壳体11，在另一端部的外周面嵌接固定有输出侧带轮22。另外，所述滚珠轴承24由与螺母41一体构成的内圈24a、被压在第一齿轮壳体11的内周面并且由防松螺母25紧固连结的外圈24b、以及滚动自如地夹设在所述内外圈24a、24b之间的多个滚珠24c构成。

另外，在所述两滚珠丝杠槽42a、42b以及所述内外圈24a、24b之间，分别涂敷有用于对与所述各滚珠43、24c的滚动相伴随的摩擦进行润滑的规定的润滑脂。

另外，如图4、图5所示，在所述螺母41上，在其轴向一端侧，以在所述滚珠循环槽42(螺母侧滚珠丝杠槽42b)的一端部开口的方式贯通形成有与管44的一端部连接而向滚珠循环槽42供给或从滚珠循环槽42排出滚珠43的第一连接通路50。同样地，在轴向另一端侧，虽然省略具体的图示，但是也以在所述滚珠循环槽42(螺母侧滚珠丝杠槽42b)的另一端部开口的方式贯通形成有与管44的另一端部连接而从滚珠循环槽42排出或向滚珠循环槽42供给滚珠43的第二连接通路60。

所述第一、第二连接通路50、60具有：分别在螺母41的外周面开口形成并供管44连接的第一大径部51及第二大径部61；以及从该第一、第二大径部51、61朝向内侧分别呈台阶缩径状地以恒定的内径形成并在螺母41的内周面(螺母侧滚珠丝杠槽42b)开口的第一等径部52及第二等径部62。在所述第一大径部51和所述第一等径部52之间形成有第一阶梯部53，在所述第二大径部61和所述第二等径部62之间形成有第二阶梯部63。而且，所述第一连接通路50和所述第二连接通路60构成为，螺母41旋转方向上的后述的第一锥形部54和第二锥形部64之间的角度θ1为90度以上且不足180度(参照图6)。

另外，在所述第一等径部52的内端部，在沿着轴侧滚珠丝杠槽42a侧的开口缘的周向范围中的远离第二等径部62的一侧，设置有内径朝向轴侧滚珠丝杠槽42a侧逐渐缩小的第一锥形部54。同样地，在所述第二等径部62的内端部，也在沿着轴侧滚珠丝杠槽42a侧的开口缘的周向范围中的远离第一等径部52的一侧，设置有内径朝向轴侧滚珠丝杠槽42a侧逐渐缩小的第二锥形部64。而且，通过该结构，螺母41的旋转轴上的第一、第二锥形部54、64的内表面与轴侧滚珠丝杠槽42a的外表面之间的距离S，从滚珠循环槽42侧朝向管44侧逐渐增大。另外，所述第一、第二锥形部54、64的锥度θ2设定为不足120度(参照图6)。

在此，包括所述第一、第二锥形部54、64在内的第一、第二连接通路50、60都通过利用从螺母41外周侧插入的锥形加工用钻头72进行机械加工来形成，该锥形加工用钻头72在前端部具有顺着所述各锥形部54、64的尖细状的锥形加工部72b(参照图7、图8)。另外，关于上述两连接通路50、60的具体的加工方法，作为滚珠丝杠40的制造方法在后面详述。

所述管44呈筒状，一端部与第一阶梯部53抵接地嵌插于第一大径部51，另一端部与第二阶梯部63抵接地嵌插于第二大径部61。通过向该第一、第二阶梯部53、63的抵接，可以容易地进行组装管44时的插入方向的定位。

另外，在所述管44的一端部以及另一端部，在与第一、第二锥形部54、64相向的一侧，对第一、第二等径部52、62与滚珠循环槽42之间的滚珠43的移动进行引导的第一引导部44a以及第二引导部44b，从第一、第二等径部52、62的各内端部开口延伸设置到接近轴侧滚珠丝杠槽42a的位置。上述第一、第二引导部44a、44b构成为呈舌片状并与滚珠循环槽42连续，形成为可以使滚珠43从第一等径部52向滚珠循环槽42侧的移动或从滚珠循环槽42向第二等径部62侧的移动顺畅化的曲面状。

如图2所示，所述电机单元30一体地构成有电动马达31和电子控制器32，所述电动马达31的突出设置有输出轴31a的轴向一端侧支承于第二齿轮壳体12并被固定，所述电动马达31通过驱动输入侧带轮21旋转，经由传递机构20使齿条轴7产生转向辅助力，所述电子控制器32附设于该电动马达31的另一端侧，根据转向转矩、车辆速度等规定参数对所述电动马达31进行驱动控制。

以下，基于图4、图7以及图8说明所述滚珠丝杠40的制造方法。

首先，如图7所示，利用通路加工用钻头71从所述螺母41的一端部外周侧同时开设第一大径部51和第一等径部52的预钻孔。具体而言，使所述通路加工用钻头71从螺母41外周侧沿单一的方向进行轴向移动，利用该钻头71的前端侧具有的小径刃71b开设第一等径部52的预钻孔的同时，利用基端侧具有的大径刃71a形成第一大径部51。同样地，在螺母41的另一端侧，也使所述通路加工用钻头71沿一个方向进行轴向移动来同时开设第二大径部61和第二等径部62的预钻孔。

接着，在加工所述第一、第二大径部51、61等之后，如图8所示，使锥形加工用钻头72从所述第一连接通路50的第一大径部51侧沿该第一大径部51的中心进行轴向移动，利用该钻头72的直线部72a来形成第一、第二等径部52、62的同时，利用该钻头72的前端部具有的锥形加工部72b来形成第一锥形部54，从而贯通形成第一连接通路50。同样地，在第二连接通路60侧，也使所述锥形加工用钻头72从第二大径部61侧沿该第二大径部61的中心进行轴向移动来形成第二等径部62以及第二锥形部64，从而贯通形成第二连接通路60。

此后，如图4所示，将管44的一端部以及另一端部分别嵌插并固定于通过该机械加工而形成的螺母41的第一、第二连接通路50、60中的第一、第二大径部51、61，直至与第一、第二阶梯部53、63抵接，从而完成所述滚珠丝杠40的组装。

以下，基于图5、图9以及图10，与现有技术以及其他比较例进行对比地说明本实施方式的动力转向装置的特殊的作用效果。

在形成第一、第二连接通路50、60时，在如图9所示的作为现有技术例示的第一比较例那样将两连接通路50、60和滚珠循环槽42的各边界部利用扩径锥形加工部T平滑相连或如图10所示的第二比较例那样使第一、第二连接通路50、60分别靠近滚珠循环槽42的外周侧而形成的情况下，如各图中箭头所示，存在滚珠43的负荷区域变窄的问题。

与此相对，在本实施方式中，如图5所示，采用如下结构：在所述第一、第二连接通路50、60的内端部分别设置内径朝向其与螺母侧滚珠丝杠槽42b的开口逐渐缩小的第一、第二锥形部54、64，因此，可以在确保所述滚珠43的负荷区域较长的同时谋求第一、第二连接通路50、60与滚珠循环槽42之间的滚珠43的移动的顺畅化。其结果是，可以确保所述动力转向装置的良好的转向感。

而且，关于所述第一、第二锥形部54、64，成为如下结构：螺母41旋转方向上的上述各锥形部54、64的内表面与轴侧滚珠丝杠槽42a的外表面的距离从滚珠循环槽42侧朝向管44侧逐渐增大，因此，滚珠43的行进方向的变化变得顺畅，有助于实现更顺畅的转向感。

另外，在设置所述第一、第二锥形部54、64时，构成为螺母41旋转方向上的第一锥形部54和第二锥形部64之间的所述角度θ1不足180度，由此，与图11所示的所述两锥形部54、64之间的角度θ1为180度以上的情况相比，可以确保所述滚珠43的负荷区域更长。

并且，通过将所述两锥形部54、64之间的角度设定为90度以上，可以抑制第一、第二连接通路50、60与滚珠循环槽42的相对角度，有助于上述各连接通路50、60与滚珠循环槽42之间的滚珠43的移动的更加顺畅化。

此外，由于将所述各锥形部54、64的锥度设定为不足120度，因此，具有如下优点：可以使第一、第二连接通路50、60与滚珠循环槽42之间的滚珠43的移动更加顺畅化。

另外，在如图9所示的上述现有技术那样由扩径锥形部T形成第一、第二连接通路50、60和滚珠循环槽42的情况下，关于该扩径锥形部T，需要与第一、第二连接通路50、60完全不同地另行进行加工，存在导致滚珠丝杠40的生产率降低的问题。

相比之下，如本实施方式的所述滚珠丝杠40那样，以朝向螺母侧滚珠丝杠槽42b逐渐缩径的方式形成第一、第二锥形部54、64，由此，不用特别变更作为工件的螺母41的姿势等，在利用所述通路加工用钻头71加工第一、第二大径部51、61以及第一、第二等径部52、62之后，仅通过在与该通路加工用钻头71相同的轴线上使所述锥形加工用钻头72进行轴向移动即可形成该第一、第二锥形部54、64，因此，也不会导致滚珠丝杠40的生产率降低。

换言之，在本实施方式的情况下，仅通过上述钻头加工即可形成包括所述第一、第二锥形部54、64在内的整个第一、第二连接通路50、60，因此，可以容易且高精度地形成该第一、第二连接通路50、60。

尤其是，关于所述第一、第二等径部52、62以及第一、第二锥形部54、64，可以利用单一的所述锥形加工用钻头72同时加工，因此，也具有可以抑制所述滚珠丝杠40的生产率降低并且确保良好的加工作业性的优点。

并且，关于所述第一、第二阶梯部53、63，在利用所述通路加工用钻头71来形成第一、第二大径部51、61时，也可以利用该钻头71的大径刃71a的前端面同时加工，因此，可以使所述滚珠丝杠40的加工性更好。

另外，在所述第一、第二连接通路50、60中，分别设置有内径与所述管44的内径大致相同的具有恒定内径的第一、第二等径部52、62，由此，可以确保该第一、第二连接通路50、60内的滚珠43的顺畅移动。

此外，关于所述管44的嵌插部分，作为与该管44的壁厚相应地扩径形成的第一、第二大径部51、61构成，在它们之间设置有第一、第二阶梯部53、63，由此，在安装所述管44时，嵌插该管44的各端部直至与第一、第二阶梯部53、63分别抵接即可，因此，也具有可以容易地进行该管44的定位的优点。

另外，关于所述管44，也在所述各端部的与第一、第二锥形部54、64相向的一侧，设置有从所述各连接通路50、60的内端部开口延伸到与轴侧滚珠丝杠槽42a接近的位置的第一引导部44a以及第二引导部44b，从而有助于实现第一、第二连接通路50、60与滚珠循环槽42之间的滚珠43的更顺畅的移动。

本发明并不限于上述实施方式的结构，例如螺母侧滚珠丝杠槽42b的周向上的第一、第二连接通路50、60的开口位置等在不脱离本发明主旨的范围内可以根据应用的滚珠丝杠40和动力转向装置的规格等自由变更。

以下，说明从上述实施方式把握的权利要求保护的范围所记载的以外的技术思想。

(a)在技术方案6所述的动力转向装置中，其特征在于，

在所述连接部件的一端部，以与所述第一锥形部相向的形态设置有从所述第一连接通路的另一端侧开口与所述轴侧滚珠丝杠槽接近的第一引导部，并且，

在所述连接部件的另一端部，以与所述第二锥形部相向的形态设置有从所述第二连接通路的另一端侧开口与所述轴侧滚珠丝杠槽接近的第二引导部。

通过构成该结构，可以从连接通路向滚珠润滑槽内引导滚珠，因此，有助于实现该滚珠的更顺畅的移动。

(b)在技术方案1所述的动力转向装置中，其特征在于，

所述第一锥形部以及第二锥形部分别构成为锥度不足120度。

通过构成该结构，有助于连接通路和滚珠循环槽之间的滚珠移动的更加顺畅化。

(c)在技术方案1所述的动力转向装置中，其特征在于，

所述第一连接通路以及第二连接通路构成为，所述螺母的旋转方向上的所述第一锥形部和所述第二锥形部之间的角度为90度以上。

通过构成该结构，第一、第二连接通路和滚珠循环槽的相对角度被抑制，有助于各连接通路和滚珠循环槽之间的滚珠移动的更加顺畅化。

(d)在技术方案7所述的动力转向装置用滚珠丝杠的制造方法中，其特征在于，

所述连接部件形成为筒状，一端侧嵌插于所述第一连接通路，另一端侧嵌插于所述第二连接通路，

所述第一连接通路在所述连接部件的一端部和所述第一锥形部之间具有所述第一连接通路的内径不变化的第一等径部，并且，

所述第二连接通路在所述连接部件的另一端部和所述第二锥形部之间具有所述第二连接通路的内径不变化的第二等径部。

通过构成该结构，有助于连接部件和各锥形部之间的各连接通路中的滚珠移动的顺畅化。

(e)在上述(d)所述的动力转向装置用滚珠丝杠的制造方法中，其特征在于，

所述第一锥形部以及第一等径部与所述第二锥形部以及第二等径部分别利用单一的钻头来加工。

通过构成该结构，可以谋求提高滚珠丝杠的生产率。

(f)在上述(d)所述的动力转向装置用滚珠丝杠的制造方法中，其特征在于，

所述第一锥形部以及第一等径部与所述第二锥形部以及第二等径部分别通过使钻头在同一旋转轴上移动而形成。

通过构成该结构，可以通过一次装夹来进行各锥形部以及等径部的加工，可以谋求提高滚珠丝杠的生产率。

(g)在上述(f)所述的动力转向装置用滚珠丝杠的制造方法中，其特征在于，

所述第一连接通路在比所述第一等径部靠所述一端侧具有相比该第一等径部形成为大径的第一大径部，

所述第二连接通路在比所述第二等径部靠所述一端侧具有相比该第二等径部形成为大径的第二大径部，

所述第一大径部以及第二大径部分别通过钻头加工而形成，

所述连接部件被组装成，一端部抵接于在所述第一等径部和所述第一大径部之间形成的第一阶梯部，并且，另一端部抵接于在所述第二等径部和所述第二大径部之间形成的第二阶梯部。

通过构成该结构，可以谋求提高各连接通路中的阶梯部的加工性。

(h)在技术方案7所述的动力转向装置用滚珠丝杠的制造方法中，其特征在于，

所述第一锥形部以所述螺母的旋转轴的径向上的所述第一锥形部与所述轴侧滚珠丝杠槽的外周面之间的长度从所述滚珠循环槽侧朝向所述连接部件侧逐渐增大的方式形成，并且，

所述第二锥形部以所述螺母的旋转轴的径向上的所述第二锥形部与所述轴侧滚珠丝杠槽的外周面之间的长度从所述滚珠循环槽侧朝向所述连接部件侧逐渐增大的方式形成。

通过构成该结构，有助于连接通路和滚珠循环槽之间的滚珠移动的更加顺畅化。

(i)在上述(h)所述的动力转向装置用滚珠丝杠的制造方法中，其特征在于，

在所述连接部件的一端部，以与所述第一锥形部相向的形态设置有从所述第一连接通路的另一端侧开口与所述轴侧滚珠丝杠槽接近的第一引导部，并且，

在所述连接部件的另一端部，以与所述第二锥形部相向的形态设置有从所述第二连接通路的另一端侧开口与所述轴侧滚珠丝杠槽接近的第二引导部。

通过构成该结构，可以从连接通路向滚珠润滑槽内引导滚珠，因此，有助于实现该滚珠的更顺畅的移动。

(j)在技术方案7所述的动力转向装置用滚珠丝杠的制造方法中，其特征在于，

所述第一锥形部以及第二锥形部分别构成为锥度不足120度。

通过构成该结构，有助于连接通路和滚珠循环槽之间的滚珠移动的更加顺畅化。

(k)在技术方案7所述的动力转向装置用滚珠丝杠的制造方法中，其特征在于，

所述第一连接通路以及第二连接通路构成为，所述螺母的旋转方向上的所述第一锥形部和所述第二锥形部之间的角度为90度以上。

通过构成该结构，第一、第二连接通路和滚珠循环槽的相对角度被抑制，有助于各连接通路和滚珠循环槽之间的滚珠移动的更加顺畅化。

附图标记说明

7…齿条轴(转向轴)

31…电动马达

40…滚珠丝杠

41…螺母

42…滚珠循环槽

42a…轴侧滚珠丝杠槽

42b…螺母侧滚珠丝杠槽

43…滚珠

44…管(连接部件)

50…第一连接通路

60…第二连接通路

54…第一锥形部

64…第二锥形部