特許 5967233 ボール螺子装置及び電動パワーステアリング装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5967233

(24)【登録日】2016年7月15日

(45)【発行日】2016年8月10日

(54)【発明の名称】ボール螺子装置及び電動パワーステアリング装置

(51)【国際特許分類】

   F16H 25/22 20060101AFI20160728BHJP

   B62D 5/04 20060101ALI20160728BHJP

【ＦＩ】

   F16H25/22 C

   B62D5/04

【請求項の数】6

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2015-14380(P2015-14380)

(22)【出願日】2015年1月28日

(62)【分割の表示】特願2010-119358(P2010-119358)の分割

【原出願日】2010年5月25日

(65)【公開番号】特開2015-92117(P2015-92117A)

(43)【公開日】2015年5月14日

【審査請求日】2015年1月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】朝倉 利浩

(72)【発明者】

【氏名】金子 哲也

(72)【発明者】

【氏名】朝倉 正芳

(72)【発明者】

【氏名】原 崇

(72)【発明者】

【氏名】大島 成元

【審査官】 久島 弘太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−１７５２２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０６４２５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｈ １９／００− ３７／１６

Ｆ１６Ｈ ４９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外周に螺子溝が螺刻された螺子軸と、
内周に螺子溝が螺刻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転動路内に配設された複数のボールと、を備え、
前記ボール螺子ナットには、前記転動路の一端と他端とを短絡して前記転動路内を転動する各ボールの無限循環を可能とする還流路が形成され、前記ボール螺子ナットが回転することによって前記ボールが前記転動路内を転動し、
前記還流路は、前記ボールの移動方向を変化させる変化部を有するとともに、前記還流路の任意の位置において内部に内接する最大の内接球を想定した場合に、前記内接球の直径が該還流路の全領域において前記ボールの外径よりも大きくなるように形成され、前記変化部には、前記還流路の内側に突出した絞り部が形成され、
前記還流路には、前記螺子軸の螺子溝内に突出して前記ボールを前記転動路から前記還流路内に掬い上げるベロ部が形成され、
前記変化部の少なくとも１つは、前記ベロ部を含む掬い上げ領域であって、
前記掬い上げ領域の絞り部が、千鳥状となる位置に他の絞リ部を有することなく前記ベロ部に対向する位置に形成されており、
前記変化部における内接球の直径が、前記変化部に隣接する隣接領域における内接球の直径よりも小さいことを特徴とするボール螺子装置。

【請求項2】

外周に螺子溝が螺刻された螺子軸と、
内周に螺子溝が螺刻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転動路内に配設された複数のボールと、を備え、
前記ボール螺子ナットには、前記転動路の一端と他端とを短絡して前記転動路内を転動する各ボールの無限循環を可能とする還流路が形成され、前記ボール螺子ナットが回転することによって前記ボールが前記転動路内を転動し、
前記還流路は、前記ボールの移動方向を変化させる変化部を有するとともに、前記還流路の任意の位置において内部に内接する最大の内接球を想定した場合に、前記内接球の直径が該還流路の全領域において前記ボールの外径よりも大きくなるように形成され、前記変化部には、前記還流路の内側に突出した絞り部が形成され、
前記還流路には、前記螺子軸の螺子溝内に突出して前記ボールを前記転動路から前記還流路内に掬い上げるベロ部が形成され、
前記変化部の少なくとも１つは、前記ベロ部を含む掬い上げ領域であって、
前記絞り部が、前記ベロ部に対向する位置に形成されており、
前記還流路の最も内側に突出した前記絞り部の最狭地点が、前記ベロ部に接触した状態のボールのボール循環方向前方に隣接するボールの中心よりもボール循環方向後方に位置し、
前記変化部における内接球の直径が、前記変化部に隣接する隣接領域における内接球の直径よりも小さいことを特徴とするボール螺子装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のボール螺子装置において、
前記絞り部は、前記ボールに対して点接触するように形成されたことを特徴とするボール螺子装置。

【請求項4】

請求項３に記載のボール螺子装置において、
前記絞り部は、前記ボールに対して複数点で接触するように形成されたことを特徴とするボール螺子装置。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか一項に記載のボール螺子装置において、
前記絞り部は、前記ベロ部に接触した状態のボールのボール循環方向前方に隣接したボールが位置する所定領域に形成されることを特徴とするボール螺子装置。

【請求項6】

請求項１〜５のいずれか一項に記載のボール螺子装置を備えた電動パワーステアリング装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ボール螺子装置及び電動パワーステアリング装置に関する。

【背景技術】

【0002】

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軸を備え、その中空軸の回転をボール螺子装置によってラック軸の往復動に変換して伝達することにより、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（ＥＰＳ）がある（例えば特許文献１参照）。

【0003】

通常、このようなＥＰＳにおいて、ボール螺子装置は、ラック軸の外周に螺刻された螺子溝とボール螺子ナットの内周に螺刻された螺子溝とを対向させてなる螺旋状の転動路内に転動体となる複数のボールを配することにより形成される。そして、転動路に配設されることによりラック軸とボール螺子ナットとの間に介在された各ボールは、ラック軸に対してボール螺子ナットが相対回転することにより、その負荷を受けつつ転動路内を転動するようになっている。

【0004】

また、ボール螺子装置は、転動路に設定された二点間を短絡する還流路を有しており、上記のように転動路内を転動したボールは、この還流路を通過することにより、その転動路に設定された二点間を下流側から上流側へと還流される。この還流路内では、各ボールは、ラック軸（螺子軸）及びボール螺子ナットから負荷を受けない状態となるため、転動路から還流路内に新たにボールが進入することにより、それぞれボール循環方向後方に隣接したボールに押圧されて同還流路内を移動するようになっている。

【0005】

このように構成されたボール螺子装置では、その転動路を転動する各ボールが還流路を介して無限循環することにより、ボール螺子ナットの回転をラック軸の軸方向移動に変換する。そして、上記のようなラックアシスト型のＥＰＳは、モータを用いてボール螺子ナットを回転駆動し、そのトルクを軸方向の押圧力としてラック軸に伝達することにより、操舵系にアシスト力を付与する構成となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００８−６４２５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、還流路の内径は、同還流路内へのボールの進入し易さ等を考慮して、ボールの外径よりも大きく形成されている。すなわち、還流路の任意の位置において内部に内接する最大の内接球Ｃ（例えば還流路の断面が円形の場合には、その内径と等しい直径を有する球）を想定した場合に、同内接球Ｃの直径がボールの外径よりも大きくなるように形成されている。そのため、還流路内において、各ボールは延伸方向から逸れた方向に移動可能となる。そのため、例えば図１７に示すように、還流路Ｌ５内において、各ボール７１が還流路Ｌ５の延伸方向に沿って配列されず、その配列が乱れた状態となることがある。詳しくは、隣接する各ボール７１の中心を結ぶ直線が、還流路Ｌ５の延伸方向に対してジグザグになる所謂千鳥状に各ボール７１が配列されることがある。

【0008】

そして、このように各ボール７１の配列が乱れると、隣接する各ボール７１間に作用する力（図１７において太線で示す）が還流路Ｌ５の延伸方向から外れてばらばらの方向になることから、還流路Ｌ５内におけるボール７１を移動させる力が弱まり、トルクの伝達効率が低下してしまう。その結果、ＥＰＳにおいてアシスト力不足が生じ、ひいては、これが所謂引っ掛かり感となって操舵フィーリングの低下を招く虞がある。

【0009】

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、トルクの伝達効率が低下することを抑制できるボール螺子装置及び電動パワーステアリング装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、外周に螺子溝が螺刻された螺子軸と、内周に螺子溝が螺刻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転動路内に配設された複数のボールと、を備え、前記ボール螺子ナットには、前記転動路の一端と他端とを短絡して前記転動路内を転動する各ボールの無限循環を可能とする還流路が形成され、前記ボール螺子ナットが回転することによって前記ボールが前記転動路内を転動し、前記還流路は、前記ボールの移動方向を変化させる変化部を有するとともに、前記還流路の任意の位置において内部に内接する最大の内接球を想定した場合に、前記内接球の直径が該還流路の全領域において前記ボールの外径よりも大きくなるように形成され、前記変化部には、前記還流路の内側に突出した絞り部が形成され、前記還流路には、前記螺子軸の螺子溝内に突出して前記ボールを前記転動路から前記還流路内に掬い上げるベロ部が形成され、前記変化部の少なくとも１つは、前記ベロ部を含む掬い上げ領域であって、前記掬い上げ領域の絞り部が、千鳥状となる位置に他の絞リ部を有することなく前記ベロ部に対向する位置に形成されており、前記変化部における内接球の直径が、前記変化部に隣接する隣接領域における内接球の直径よりも小さいことを要旨とする。

【0011】

還流路の任意の位置においてその内部に内接する最大の仮想的な内接球の直径がボールの外径よりも大きいと、還流路内を移動するボールが還流路の延伸方向から逸れて移動し、各ボールの配列が乱れてしまう虞がある。そして、このような配列の乱れは、ボールの移動方向が変化する変化部において生じ易い。この点、上記構成によれば、変化部における内接球の直径を、変化部に隣接する隣接領域における内接球の直径よりも小さくすることで、ボールが変化部において還流路の延伸方向から逸れるのを抑制し、ボール配列の乱れを効果的に防止できる。これにより、還流路内において隣接する各ボール間に作用する力が還流路の延伸方向に沿うようになるため、還流路内におけるボールを移動させる力が弱まることを抑制でき、トルクの伝達効率が低下することを抑制できる。

【0012】

また、上記構成では、還流路の全領域において、内接球の直径がボールの外径よりも大きくなるように形成されている。そのため、内接球の直径が小さく形成された変化部においてもボールの移動が妨げられる虞を少なくすることができる。

【0013】

また、還流路の内側に突出した絞り部を変化部に形成することにより、変化部における内接球の直径を、隣接領域における内接球の直径よりも小さくすることができる。また、ボールは、ベロ部に掬い上げられることにより、転動路から還流路内へ進入するようになっており、このベロ部を含む掬い上げ領域において該押圧されたボールの移動方向が急変する。そのため、ボールは、ベロ部に掬い上げられた際に、延伸方向から逸れた方向に移動し易い。この点、上記構成によれば、ベロ部に対向する位置に絞り部が形成されるため、効果的にボールが延伸方向から逸れた方向に移動することを抑制できる。また、上記のように還流路内においては、各ボールはボール循環方向後方に隣接したボールに押圧されることで移動する。そのため、各ボールは、その移動方向が還流路の延伸方向から逸れなければ、還流路におけるベロ部と対向する位置には接触せずに同還流路内を通過することになる。従って、上記構成のように、ベロ部と対向する位置に絞り部を形成することで、各ボールの延伸方向に沿った移動が妨げられる虞をより一層少なくすることができる。
上記目的を達成するため、請求項２に記載の発明は、外周に螺子溝が螺刻された螺子軸と、内周に螺子溝が螺刻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転動路内に配設された複数のボールと、を備え、前記ボール螺子ナットには、前記転動路の一端と他端とを短絡して前記転動路内を転動する各ボールの無限循環を可能とする還流路が形成され、前記ボール螺子ナットが回転することによって前記ボールが前記転動路内を転動し、前記還流路は、前記ボールの移動方向を変化させる変化部を有するとともに、前記還流路の任意の位置において内部に内接する最大の内接球を想定した場合に、前記内接球の直径が該還流路の全領域において前記ボールの外径よりも大きくなるように形成され、前記変化部には、前記還流路の内側に突出した絞り部が形成され、前記還流路には、前記螺子軸の螺子溝内に突出して前記ボールを前記転動路から前記還流路内に掬い上げるベロ部が形成され、前記変化部の少なくとも１つは、前記ベロ部を含む掬い上げ領域であって、前記絞り部が、前記ベロ部に対向する位置に形成されており、前記還流路の最も内側に突出した前記絞り部の最狭地点が、前記ベロ部に接触した状態のボールのボール循環方向前方に隣接するボールの中心よりもボール循環方向後方に位置し、前記変化部における内接球の直径が、前記変化部に隣接する隣接領域における内接球の直径よりも小さいことを要旨とする。
上記構成によれば、ベロ部に接触した状態のボールに対して循環方向前方に隣接するボールが、絞り部の最狭地点よりもボール循環方向後方側に当接することを防止できる。これにより、該ボール循環方向前方に隣接するボールの移動に与える影響を小さくして、円滑に移動させることができる。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のボール螺子装置において、前記絞り部は、前記ボールに対して点接触するように形成されたことを要旨とする。

【0014】

還流路内には、例えばボールの転動により生じた摩耗粉等の異物がボールとともに入り込むことがあり、この異物がボールと絞り部との間に詰まることで、還流路内でのボールの移動が妨げられる虞がある。この点、上記構成によれば、絞り部がボールに対して点接触するため、ボールの外周に線接触するように形成される場合に比べ、ボールと絞り部との間に大きな隙間を形成することが可能になり、還流路内に入り込んだ異物によりボールの移動が妨げられることを抑制できる。

【0015】

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のボール螺子装置において、前記絞り部は、前記ボールに対して複数点で接触するように形成されたことを要旨とする。
ボールが絞り部に対して一点で接触する場合には、同ボールは絞り部に接触した状態から、さらに還流路の延伸方向から逸れた方向に移動する虞ある。この点、上記構成によれば、絞り部がボールに対して複数点で接触するように形成されているため、ボールが絞り部に接触した状態で延伸方向から逸れた方向に移動することを抑制し、ボールの移動を安定化させることができる。

【0016】

また、絞り部はボールに対して複数点で接触するため、ボールの外周に線接触するように形成される場合に比べ、ボールと絞り部との間に大きな隙間を形成することが可能になり、還流路内に入り込んだ異物によりボールの移動が妨げられることを抑制できる。

【0020】

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のボール螺子装置において、前記絞り部は、前記ベロ部に接触した状態のボールのボール循環方向前方に隣接したボールが位置する所定領域に形成されることを要旨とする。

【0021】

上記のようにベロ部においてボールの移動方向が急変するため、ベロ部に掬い上げられたボールの移動方向は、そのボール循環方向後方に隣接したボールの移動方向と大きく異なる。そのため、ベロ部に掬い上げられたボールは、そのボール循環方向後方に隣接したボールがベロ部に接触して掬い上げられるまでの間は、延伸方向から逸れた方向に移動し易い。一方、ベロ部に掬い上げられたボールは、そのボール循環方向後方に隣接したボールがベロ部に掬い上げられた後の状態では、これら両ボールの移動方向は大きく異ならなくなるため、延伸方向から逸れた方向に移動し難くなる。

【0022】

この点、上記構成によれば、ベロ部に接触した状態のボールに対してボール循環方向前方に隣接したボールが延伸方向から逸れた方向に移動することが抑制される。すなわち、ベロ部に掬い上げられたボールが、延伸方向から逸れた方向に移動し易い状態となる最後の時点で、延伸方向から逸れた方向に移動することを抑制できるため、還流路内でのボール配列が乱れることを好適に抑制できる。

【0028】

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載のボール螺子装置を備えた電動パワーステアリング装置であることを要旨とする。
上記構成によれば、還流路内において、ボールが延伸方向から逸れた方向に移動することを抑制して各ボールの配列が乱れることを防ぎ、トルクの伝達効率が低下することを抑制できる。そのため、アシスト力不足が生じることを防いで、操舵フィーリングの優れた電動パワーステアリング装置を提供することができる。

【発明の効果】

【0029】

本発明によれば、トルクの伝達効率が低下することを抑制可能なボール螺子装置及び電動パワーステアリング装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の概略構成を示す断面図。

【図2】ボール螺子装置近傍の拡大断面図。

【図3】ボール螺子ナットの平面図。

【図4】ボール螺子ナットのＡ−Ａ断面図。

【図5】第１実施形態の循環部材の平面図。

【図6】第１実施形態の循環部材の側面図。

【図7】第１実施形態の循環部材の正面図。

【図8】第１実施形態の循環部材（連絡部）におけるＢ−Ｂ断面図。

【図9】ボール循環方向に沿ったラック軸、循環部材及びボール螺子ナットの一部断面を示す概略構成図。

【図10】転動路から還流路へボールが進入する側の挿入部に形成されたベロ部近傍の断面を示す模式図。

【図11】第１実施形態の循環部材（ベロ部）におけるＣ−Ｃ断面図。

【図12】転動路から還流路へボールが進入する側の挿入部に形成されたベロ部近傍におけるボールの移動を示す模式図。

【図13】第２実施形態の循環部材の模式図。

【図14】第２実施形態の循環部材（挿入部）におけるＤ−Ｄ断面図。

【図15】別の循環部材（ベロ部）におけるＣ−Ｃ断面図。

【図16】別の循環部材（ベロ部）におけるＣ−Ｃ断面図。

【図17】還流路内でボールの配列が乱れた状態を示す模式図。

【発明を実施するための形態】

【0031】

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）１において、略円筒状をなすハウジング２に挿通されたラック軸３は、ラックガイド及び滑り軸受（ともに図示略）に支承されることにより、その軸方向に沿って移動可能に収容支持されている。そして、同ラック軸３は、周知のラック＆ピニオン機構を介してステアリングシャフトと連結されることにより、ステアリング操作に伴い軸方向に往復動するようになっている。

【0032】

また、ＥＰＳ１は、駆動源としてのモータ４と、同モータ４の回転をラック軸３の軸方向移動に変換して伝達するボール螺子装置５とを備えている。そして、ＥＰＳ１は、これらラック軸３、モータ４及びボール螺子装置５が、ハウジング２内に一体に収容された所謂ラックアシスト型のＥＰＳとして構成されている。

【0033】

詳述すると、モータ４は、中空軸状に形成されたモータ軸６を有しており、同モータ軸６は、ハウジング２の内周に設けられた軸受７に支承されることにより、同ハウジング２の軸方向に沿って配置されている。また、モータ４では、このモータ軸６の周面にマグネット８を固着することによりモータロータ９が形成されている。そして、モータ４は、そのモータロータ９の径方向外側を包囲するモータステータ１０がハウジング２の内周に固定されるとともに、そのモータ軸６内にラック軸３が挿通されることにより、ハウジング２内においてラック軸３と同軸に配置されている。

【0034】

また、ラック軸３は、その外周に螺子溝１１を螺刻することにより、螺子軸として構成されている。そして、ボール螺子装置５は、このラック軸３に複数のボール１２を介してボール螺子ナット１３を螺合することにより形成されている。

【0035】

具体的には、図２に示すように、略円筒状に形成されたボール螺子ナット１３の内周には、上記ラック軸３の螺子溝１１に対応する螺子溝１４が形成されており、ボール螺子ナット１３は、その螺子溝１４がラック軸３の螺子溝１１と対向するように同ラック軸３に外嵌されている。

【0036】

また、ボール螺子ナット１３には、螺子溝１４内の二箇所（接続点Ｐ１，Ｐ２）に開口する還流路Ｌ２が形成されている。そして、上記転動路Ｌ１は、この還流路Ｌ２により、その開口位置に対応する二つの接続点Ｐ１，Ｐ２間が短絡されている。

【0037】

すなわち、ラック軸３とボール螺子ナット１３との間の転動路Ｌ１内に介在された各ボール１２は、ラック軸３に対するボール螺子ナット１３の相対回転により、その負荷を受けつつ転動路Ｌ１内を転動するようになっている。また、転動路Ｌ１内を転動した各ボール１２は、ボール螺子ナット１３に形成された上記還流路Ｌ２を通過することにより、その転動路Ｌ１に設定された二つの接続点Ｐ１，Ｐ２間を下流側から上流側へと移動する。この還流路Ｌ２内では、各ボール１２は、転動路Ｌ１内のようにラック軸３及びボール螺子ナット１３から負荷を受けず、転動路Ｌ１から還流路Ｌ２内に新たにボール１２が進入することにより、それぞれボール循環方向（進行方向）後方に隣接するボール１２に押圧されて同還流路Ｌ２内を移動するようになっている。

【0038】

そして、ボール螺子装置５は、その転動路Ｌ１を転動する各ボール１２が還流路Ｌ２を介して無限循環することにより、ボール螺子ナット１３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。

【0039】

ここで、本実施形態のボール螺子装置５では、この還流路Ｌ２は、ボール螺子ナット１３に対して、上記転動路Ｌ１から各ボール１２を掬い上げる機能及び同転動路Ｌ１への再排出機能を備えた循環部材（デフレクタ）１５を装着することにより形成される。つまり、ボール螺子装置５は、所謂デフレクタ式のボール螺子装置として構成されている。なお、本実施形態の循環部材１５は、加熱溶融した金属を成形金型に射出して成形する金属射出成形（ＭＩＭ：Metal Injection Molding）により製造される。

【0040】

詳述すると、図３及び図４に示すように、ボール螺子ナット１３には、上記二つの接続点Ｐ１，Ｐ２に対応する位置に、同ボール螺子ナット１３を径方向に貫通する一対の取付孔１６，１７が形成されている。なお、本実施形態では、各接続点Ｐ１，Ｐ２は、ボール螺子ナット１３の軸方向において、その間に複数列の螺子溝１４を挟む位置に設定されており、転動路Ｌ１及び還流路Ｌ２により１つの循環経路が形成されるようになっている（図２参照）。また、各取付孔１６，１７は、断面略小判型に形成されるとともに、ボール螺子ナット１３の周方向（図３における上下方向）において、互いにずれた位置に形成されている。そして、ボール螺子ナット１３の周面１３ａには、これら両取付孔１６，１７間を接続する取付凹部１８が凹設されている。

【0041】

一方、図５〜図７に示すように、循環部材１５は、上記各取付孔１６，１７に挿入される一対の挿入部１９，２０と、これら両挿入部１９，２０間を連絡する連絡部２１とを備えてなる。

【0042】

具体的には、各挿入部１９，２０は、各取付孔１６，１７の断面形状に対応した断面略小判型をなす筒状に形成されている。また、連絡部２１は、各挿入部１９，２０の基端（図６における上側の端部）１９ａ，２０ａを連絡するようにこれら各挿入部１９，２０間に形成されている。そして、連絡部２１は、上記取付凹部１８に対応して同取付凹部１８に嵌合可能な形状に形成されている（図３及び図４参照）。

【0043】

つまり、循環部材１５は、その各挿入部１９，２０が、それぞれ対応する各取付孔１６，１７に挿入されるとともに、その連絡部２１が、各取付孔１６，１７間を接続する取付凹部１８に嵌着されることにより、ボール螺子ナット１３に装着される。そして、上記還流路Ｌ２は、その循環部材１５の装着により、各取付孔１６，１７に挿入された各挿入部１９，２０が形成する第１通路Ｌ３と、取付凹部１８に嵌着された連絡部２１が形成する第２通路Ｌ４とにより構成される。

【0044】

第１通路Ｌ３は、各挿入部１９，２０の挿入端（図６における下側の端部）１９ｂ，２０ｂから各挿入部１９，２０の外部に開口するとともに、当該各挿入部１９，２０の軸線（図６における上下方向）に略沿うように同挿入端１９ｂ，２０ｂから基端１９ａ，２０ａ側に向って延設されている。そして、同第１通路Ｌ３は、その全長に亘って滑らかに湾曲することにより、その基端１９ａ，２０ａ側が、上記連絡部２１の形成する第２通路Ｌ４に接続されるようになっている。具体的には、図５に示すように、ボール螺子ナット１３の径方向視で、各第１通路Ｌ３は、円弧状に湾曲して形成されている。また、第１通路Ｌ３の延伸方向と直交する断面は、略円形状に形成されるとともに、ボール１２の進入し易さ等を考慮して、その内径が同ボール１２の外径よりも大きく形成されている。

【0045】

また、図７に示すように、ボール螺子ナット１３に装着された循環部材１５の挿入端１９ｂ，２０ｂにおけるラック軸３側の部位２３には、上記転動路Ｌ１内を転動した各ボール１２を同転動路Ｌ１から還流路Ｌ２内に掬い上げるためのベロ部２４が形成されている。このベロ部２４は、ラック軸３の螺子溝１１内に挿入されるように突出して形成されている。そして、ベロ部２４のボール１２が接触する上面２４ａは、第１通路Ｌ３（還流路Ｌ２）の延伸方向と略沿うように形成されるとともに、第１通路Ｌ３の延伸方向と直交する断面が同第１通路Ｌ３と略同一の曲率を有する円弧状に形成されている。

【0046】

従って、各挿入部１９，２０に形成された第１通路Ｌ３は、該各挿入部１９，２０が各取付孔１６，１７に挿入されることによって、転動路Ｌ１に接続される。そして、上記転動路Ｌ１内を転動する各ボール１２は、そのボール循環方向後方に隣接するボール１２によって押圧されることにより、その挿入端１９ｂ，２０ｂに形成された上記ベロ部２４に掬い上げられ、同第１通路Ｌ３（還流路Ｌ２）内へと進入するようになっている。

【0047】

図５〜図８に示すように、連絡部２１には、該連絡部２１の挿入端（図８における下側の端部）２１ｂ側に開口した連絡溝２５が凹設されており、同連絡溝２５により第２通路Ｌ４が構成されている。この連絡溝２５は、連絡部２１の軸線Ｍに沿って直線状に形成されることにより、その両端が各挿入端１９ｂ，２０ｂに形成された第１通路Ｌ３に連通されている。そして、図８に示すように、この第２通路Ｌ４の延伸方向と直交する断面は、第１通路Ｌ３と同一の内径を有するとともに、挿入端２１ｂ側の一部が切り欠かれた円形状に形成されている。具体的には、連絡部２１の挿入端２１ｂには、連絡溝２５の内側に対向して突出するとともに、連絡溝２５の長手方向に沿って延びるフランジ対２６が形成されており、このフランジ対２６により、同連絡溝２５（第２通路Ｌ４）を通過する各ボール１２が支持されるようになっている。

【0048】

また、図３に示すように、ボール螺子ナット１３の周面１３ａには、上記取付凹部１８の周縁を囲むように同取付凹部１８に連通する浅溝２７が形成されている。一方、図５及び図６に示すように、連絡部２１の基端（図６における上側の端部）２１ａには、この浅溝２７に対応するフランジ２８が形成されている。そして、ボール螺子ナット１３に装着された循環部材１５は、この浅溝２７内に配置されたフランジ２８がかしめられることにより、同フランジ２８がボール螺子ナット１３の周面１３ａと面一となる状態で、ボール螺子ナット１３に固定されるようになっている。

【0049】

図２〜図４に示すように、ボール螺子ナット１３は、モータ軸６の軸方向端部６ａに固定されている。具体的には、ボール螺子ナット１３の軸方向端部１３ｂ（図２における右側）には、その軸方向に向って延びる中空軸状の固定軸３１が形成されている。一方、モータ軸６の内周には、この固定軸３１の外周に形成された螺子部３２に対応する螺子部３３が形成されている。そして、ボール螺子ナット１３は、その固定軸３１（螺子部３２）がモータ軸６の螺子部３３に螺合されることにより、同モータ軸６の軸方向端部６ａに固定されている。なお、本実施形態では、モータ軸６における軸方向端部６ａの外周には、略円環状の規制部材３４が螺着されており、ボール螺子ナット１３の軸方向端部１３ｂに形成された係合凹部３５に、同規制部材３４の規制部３６がかしめられて係合することにより、ボール螺子ナット１３とモータ軸６との相対回転が規制されるようになっている。

【0050】

そして、駆動源であるモータ４の回転は、このボール螺子ナット１３がモータ軸６とともに一体回転することによりボール螺子装置５へと入力される。これにより、ＥＰＳ１は、ボール螺子ナット１３を回転駆動し、モータ４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。

【0051】

（ボール配列の乱れ抑制構造）
次に、還流路Ｌ２内において、各ボール１２が還流路Ｌ２の延伸方向に沿って配列されず、乱れた状態となることを抑制するための構造について説明する。

【0052】

上述のように、還流路Ｌ２（第１通路Ｌ３及び第２通路Ｌ４）の内径は、ボール１２の同還流路Ｌ２内への進入し易さ等を考慮して、ボール１２の外径よりも大きく形成されているため、還流路Ｌ２内において、各ボール１２が延伸方向から逸れた方向に移動して、ボール１２の配列が乱れる虞がある。そして、このように各ボール１２の配列が乱れると、隣接する各ボール１２間に作用する力が還流路Ｌ２の延伸方向から外れてばらばらの方向になることから（図１７参照）、還流路Ｌ２内におけるボール１２を移動させる力が弱まり、トルクの伝達効率が低下するといった問題が生じる。

【0053】

この点を踏まえ、図９に示すように、還流路Ｌ２の任意の位置において内部に内接する最大の内接球Ｃ（例えば還流路Ｌ２の断面が円形の場合には、その内径と等しい直径を有する球）を想定した場合に、還流路Ｌ２は内接球Ｃの直径が該還流路Ｌ２の全領域においてボール１２の外径よりも大きくなるように形成されている。そして、図９及び図１０に示すように、還流路Ｌ２は、同還流路Ｌ２における各ベロ部２４を含む掬い上げ領域Ｔ１における内接球Ｃ１の直径が、掬い上げ領域Ｔ１に隣接する隣接領域Ｔ２における内接球Ｃ２の直径よりも小さくなるように形成されている。具体的には、還流路Ｌ２の内側に突出した絞り部としての凸部４１が、ベロ部２４に対向する位置にそれぞれ形成されることにより、掬い上げ領域Ｔ１における内接球Ｃ１の直径が、隣接領域Ｔ２における内接球Ｃ２の直径よりも小さくなるように形成されている。なお、上記のようにボール循環方向後方に隣接したボール１２に押圧されることによりベロ部２４に当接したボール１２は、同ベロ部２４に掬い上げられてその移動方向が変化するようになっており、本実施形態ではベロ部２４を含む掬い上げ領域Ｔ１が変化部として構成されている。

【0054】

本実施形態では、これら各凸部４１は、各挿入部１９，２０の内周面の一部が隆起するようにそれぞれ形成されることで、循環部材１５と一体に形成されている。詳述すると、図１０に示すように、凸部４１は、転動路Ｌ１から還流路Ｌ２（第１通路Ｌ３）にボール１２が進入するときに、ベロ部２４の先端４２に接触した状態のボール１２ａに対して、ボール循環方向前方に隣接したボール１２ｂが位置する還流路Ｌ２の所定領域Ｔ３の内径が小さくなるように形成されている。また、凸部４１は、その最も還流路Ｌ２の内側に突出した最狭地点Ａ１がボール１２ｂの中心Ｏ１よりも転動路Ｌ１側（ボール循環方向後方）に位置するように形成されている。換言すれば、ベロ部２４は、該ベロ部２４の先端４２に接触した状態のボール１２ａに対して、ボール循環方向前方に隣接したボール１２ｂの中心Ｏ１が、凸部４１の最狭地点Ａ１よりもボール循環方向前方側に位置するように形成されている。そして、凸部４１は、還流路Ｌ２（第１通路Ｌ３）の最狭地点Ａ１での内接球Ｃ３の直径がボール１２の外径よりも僅かに大きくなるように突出している（図１１参照）。また、凸部４１は、その最狭地点Ａ１からボール循環方向両側に向かって徐々に突出量が小さくなり、その両端が還流路Ｌ２の内周面に滑らかに接続されるようになっている。

【0055】

また、図１１に示すように、凸部４１は、還流路Ｌ２を通過するボール１２に対して１点で点接触するように形成されている。具体的には、凸部４１は、延伸方向と直交する断面視で、直線状に形成されている。なお、凸部４１は、循環部材１５と一体に形成されているが、図９〜図１１では、説明の便宜上、異なるハッチングを付して示す。

【0056】

以上記述したように、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）ボール螺子ナット１３に循環部材１５を装着することにより還流路Ｌ２を形成した。また、還流路Ｌ２の任意の位置において内部に内接する最大の内接球Ｃを想定した場合に、還流路Ｌ２を内接球Ｃの直径が該還流路Ｌ２の全領域においてボール１２の外径よりも大きくなるように形成した。そして、還流路Ｌ２における各ベロ部２４を含む掬い上げ領域Ｔ１における内接球Ｃ１の直径が、隣接領域Ｔ２における内接球Ｃ２の直径よりも小さくなるように形成した。

【0057】

上記構成によれば、ボール配列の乱れが生じ易い掬い上げ領域Ｔ１における内接球Ｃ１の直径を、隣接領域Ｔ２における内接球Ｃ２の直径よりも小さくすることで、ボール１２が掬い上げ領域Ｔ１において還流路Ｌ２の延伸方向から逸れるのを抑制し、ボール配列の乱れを効果的に防止できる。これにより、還流路Ｌ２内において隣接する各ボール１２間に作用する力が還流路Ｌ２の延伸方向に沿うようになるため、還流路Ｌ２内におけるボール１２を移動させる力が弱まることを抑制でき、トルクの伝達効率が低下することを抑制できる。これにより、アシスト力不足が生じることを防いで、操舵フィーリングの優れたＥＰＳ１を提供することができる。

【0058】

また、上記構成では、還流路Ｌ２の全領域において、内接球Ｃの直径がボール１２の外径よりも大きくなるように形成されている。そのため、内接球Ｃの直径が小さく形成された掬い上げ領域Ｔ１においてもボール１２の移動が妨げられる虞を少なくすることができる。

【0059】

（２）凸部４１をボール１２に対して点接触するように、延伸方向と直交する断面が直線状になるように形成した。
ここで、還流路Ｌ２内には、例えばボール１２の転動により生じた摩耗粉等の異物がボール１２とともに入り込むことがあり、この異物がボール１２と凸部４１との間に詰まることで、還流路Ｌ２内でのボール１２の移動が妨げられる虞がある。この点、上記構成によれば、凸部４１がボール１２に対して点接触するため、ボール１２の外周に線接触するように形成される場合に比べ、ボール１２と凸部４１との間に大きな隙間を形成することが可能になり、還流路Ｌ２内に入り込んだ異物によりボール１２の移動が妨げられることを抑制できる。

【0060】

（３）還流路Ｌ２に、ラック軸３の螺子溝１１内に突出してボール１２を転動路Ｌ１から該還流路Ｌ２内に掬い上げるベロ部２４を形成し、該ベロ部２４と対向する位置に凸部４１を形成した。

【0061】

ここで、ボール１２は、ベロ部２４に掬い上げられることにより、転動路Ｌ１から還流路Ｌ２内へ進入するようになっており、このベロ部２４を含む掬い上げ領域Ｔ１において該押圧されたボール１２の移動方向が急変する。そのため、ボール１２は、ベロ部２４に掬い上げられた際に、延伸方向から逸れた方向に移動し易い。この点、上記構成によれば、ベロ部２４に対向する位置に凸部４１が形成されるため、効果的にボール１２が延伸方向から逸れた方向に移動することを抑制できる。

【0062】

また、上記のように還流路Ｌ２内においては、各ボール１２はボール循環方向後方に隣接したボール１２に押圧されることで移動する。そのため、各ボール１２は、その移動方向が還流路Ｌ２の延伸方向から逸れなければ、還流路Ｌ２におけるベロ部２４と対向する位置には接触せずに同還流路Ｌ２内を通過することになる。従って、上記構成のように、ベロ部２４と対向する位置に凸部４１を形成することで、各ボール１２の延伸方向に沿った移動が妨げられる虞をより一層少なくすることができる。

【0063】

（４）凸部４１を、ベロ部２４の先端４２に接触した状態のボール１２ａのボール循環方向前方に隣接したボール１２ｂが位置する所定領域Ｔ３に形成した。
上記のようにベロ部２４においてボール１２の移動方向が急変するため、図１２に示すように、ベロ部２４に掬い上げられたボール１２ｂ´の移動方向（図１２における矢印Ｙ１の示す方向）は、そのボール循環方向後方に隣接したボール１２ａ´の移動方向（図１２における矢印Ｙ２の示す方向）と大きく異なる。そのため、ベロ部２４に掬い上げられたボール１２ｂ´は、そのボール循環方向後方に隣接したボール１２ａ´がベロ部２４の先端４２に接触して掬い上げられるまでの間は、延伸方向から逸れた方向に移動し易い。一方、ベロ部２４に掬い上げられたボール１２ｂ´は、そのボール循環方向後方に隣接したボール１２ａ´がベロ部２４に掬い上げられた後の状態では、これら両ボール１２の移動方向は大きく異ならなくなるため、延伸方向から逸れた方向に移動し難くなる。

【0064】

この点、上記構成によれば、ベロ部２４の先端４２に接触した状態のボール１２ａに対してボール循環方向前方に隣接したボール１２ｂが延伸方向から逸れた方向に移動することが規制される。すなわち、ベロ部２４に掬い上げられたボール１２ｂ´が、延伸方向から逸れた方向に移動し易い状態となる最後の時点で、延伸方向から逸れた方向に移動することを抑制できるため、還流路Ｌ２内でのボール１２の配列が乱れることを好適に抑制できる。

【0065】

（５）凸部４１の最狭地点Ａ１が、ベロ部２４の先端４２に接触した状態のボール１２ａのボール循環方向前方に隣接したボール１２ｂの中心Ｏ１よりもボール循環方向後方に位置するようにした。上記構成によれば、ベロ部２４の先端４２に接触した状態のボール１２ａに対してボール循環方向前方に隣接するボール１２ｂが、凸部４１の最狭地点Ａ１よりもボール循環方向後方側に当接することを防止できる。これにより、ボール１２ｂの移動に与える影響を小さくして、円滑に移動させることができる。

【0066】

（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２実施形態を図面に従って説明する。なお、本実施形態と上記第１実施形態との主たる相違点は、還流路における絞り部が形成される位置についてのみである。このため、説明の便宜上、同一の構成については上記第１実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。

【0067】

図１３に示すように、各第１通路Ｌ３は、ボール螺子ナット１３の径方向視で、円弧状に湾曲して形成されている。そして、本実施形態では、第１通路Ｌ３と第２通路Ｌ４との間に形成される湾曲状の湾曲領域Ｔ４における内接球Ｃ４の直径が、湾曲領域Ｔ４に隣接する隣接領域Ｔ５における内接球Ｃ５の直径よりも小さくなるように形成されている。具体的には、還流路Ｌ２の内側に突出した絞り部としての凸部５１が、湾曲領域Ｔ４の内側、すなわち湾曲領域Ｔ４における第１通路Ｌ３により構成される円弧の中心Ｏ２側にそれぞれ形成されることにより、湾曲領域Ｔ４における内接球Ｃ４の直径が、隣接領域Ｔ５における内接球Ｃ５の直径よりも小さくなるように形成されている。なお、ボール循環方向後方に隣接したボール１２に押圧されることにより還流路Ｌ２内を移動して、湾曲領域Ｔ４の外側に当接したボール１２は、同湾曲領域Ｔ４の外側に沿ってその移動方向が連続的に変化するようになっており、本実施形態では、湾曲領域Ｔ４が変化部として構成されている。また、説明の便宜上、図１３において、凸部５１にハッチングを付して示す。

【0068】

本実施形態では、これら各凸部５１は、各挿入部１９，２０の内周面の一部が隆起するようにそれぞれ形成されることで、循環部材１５と一体に形成されている。詳述すると、各凸部５１は、ボール螺子ナット１３の径方向視で、なだらかな山型、すなわち、第１通路Ｌ３の延伸方向における中央付近において、その突出量が最も大きくなるように形成されるとともに、延伸方向両側に向かって徐々に突出量が小さくなるように形成されている。そして、図１４に示すように、凸部５１は、還流路Ｌ２（第１通路Ｌ３）の最狭地点Ａ２での内接球Ｃ６の直径がボール１２の外径よりも僅かに大きくなるように突出している。

【0069】

また、凸部５１は、還流路Ｌ２を通過するボール１２に対して点接触するように形成されている。具体的には、凸部５１は、延伸方向と直交する断面視で、直線状に形成されている。なお、凸部５１は、循環部材１５と一体に形成されているが、図１４では、説明の便宜上、異なるハッチングを付して示す。

【0070】

以上記述したように、本実施形態によれば、上記第１実施形態の（１），（２）の作用効果に加えて、以下の作用効果を奏することができる。
（６）還流路Ｌ２を、転動路Ｌ１の接続点Ｐ１，Ｐ２にそれぞれ接続される第１通路Ｌ３と、各第１通路Ｌ３間を接続する直線状の第２通路Ｌ４とにより構成した。そして、湾曲領域Ｔ４の内側に凸部５１を形成した。

【0071】

ここで、各ボール１２は、湾曲領域Ｔ４においてその移動方向が連続的に変化していくため、同湾曲領域Ｔ４内で延伸方向から逸れた方向に移動し易い。この点、上記構成によれば、湾曲領域Ｔ４の内側に凸部５１が形成されるため、効果的にボール１２が延伸方向から逸れた方向に移動することを抑制できる。

【0072】

また、各ボール１２は、その移動方向が還流路Ｌ２の延伸方向から逸れなければ、還流路Ｌ２における湾曲領域Ｔ４の内側には接触せずに同還流路Ｌ２内を通過することになる。従って、上記構成のように、湾曲領域Ｔ４の内側に凸部５１を形成することで、各ボール１２の延伸方向に沿った移動が妨げられる虞をより一層少なくすることができる。

【0073】

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。
・上記第１実施形態では、絞り部としての凸部４１を延伸方向と直交する断面が平坦な直線状に形成した。しかし、これに限らず、凸部４１がボール１２に対して点接触すればどのような形状でもよく、例えば図１５に示すように、延伸方向と直交する断面が凸円弧状となるように凸部４１を形成してもよい。同様に、上記第２実施形態においても、凸部５１を凸円弧状等の他の形状にしてもよい。

【0074】

・上記第１実施形態では、絞り部がボール１２に対して１点で接触するようにしたが、これに限らず、ボール１２に対して複数点で接触するようにしてもよい。具体的には、例えば図１６に示すように、延伸方向と直交する断面が凸円弧状になるとともに還流路Ｌ２の周方向に所定の間隔を空けて形成された２つの凸部６１により絞り部を構成するようにしてもよい。なお、所定の間隔としては、各凸部６１同士がボール１２に対して同ボール１２の周方向に９０°間隔で接触するような間隔とすることが好ましい。

【0075】

ここで、ボール１２が絞り部に対して一点で接触する場合には、同ボール１２は絞り部に接触した状態においても、さらに還流路Ｌ２の延伸方向から逸れた方向に移動する虞ある。この点、上記構成によれば、各凸部６１がボール１２に対してそれぞれ接触するように形成されているため、ボール１２が各凸部６１に接触した状態で延伸方向から逸れた方向に移動することを抑制し、ボール１２の移動を安定化させることができる。また、各凸部６１は、ボール１２に対して点接触するため、ボール１２の外周に線接触するように形成される場合に比べ、ボール１２と各凸部６１との間に大きな隙間を形成することが可能になり、還流路Ｌ２内に入り込んだ異物によりボール１２の移動が妨げられることを抑制できる。

【0076】

同様に、上記第２実施形態においても、絞り部がボール１２に対して複数点で接触するようにしてもよい。
・上記各実施形態では、凸部４１，５１がボール１２に対して点接触するようにしたが、これに限らず、ボール１２に対して線接触するようにしてもよい。

【0077】

・上記第１実施形態では、凸部４１の最狭地点Ａ１を、ベロ部２４の先端４２に接触した状態のボール１２ａのボール循環方向前方に隣接したボール１２ｂの中心Ｏ１よりもボール循環方向後方に位置するようにした。しかし、これに限らず、凸部４１の最狭地点Ａ１が、ボール１２ｂの中心Ｏ１よりも、ボール循環方向前方側に位置するように凸部４１を形成してもよい。

【0078】

・上記第１実施形態では、図１０に示すように、凸部４１を、ボール１２ｂが位置する所定領域Ｔ３全体の内径が小さくなるように形成したが、これに限らず、所定領域Ｔ３の一部の内径が小さくなるように凸部４１を形成してもよい。また、掬い上げ領域Ｔ１の一部の内径が小さくなるように凸部４１を形成したが、これに限らず、掬い上げ領域Ｔ１全体の内径が小さくなるように凸部４１を形成してもよい。

【0079】

さらに、凸部４１を形成するのは、所定領域Ｔ３及び掬い上げ領域Ｔ１に限定されるわけではなく、例えば湾曲領域Ｔ４の内側等、ボール１２の移動方向が、還流路Ｌ２の延伸方向から逸れ易い何れの箇所に形成してもよい。

【0080】

・上記各実施形態では、本発明をボール螺子ナット１３に１つの循環部材１５（還流路Ｌ２）を装着するボール螺子装置５に適用したが、これに限らず、ボール螺子ナット１３に複数の循環部材を装着し、独立した複数の循環経路が形成されるボール螺子装置（例えば特許文献１参照）に適用してもよい。また、デフレクタ式のボール螺子装置に限らず、管状のリターンチューブにより還流路を形成する所謂リターンチューブ式のもの（例えば、特開２０１０−３８２１７号公報参照）や、ボール螺子ナットとその両端に取り付けられたエンドキャップにより還流路を形成する所謂エンドキャップ式のもの（例えば、特開２００９−２９９７５７号公報参照）等の他のボール螺子装置に適用してもよい。

【0081】

・上記各実施形態では、本発明を、ＥＰＳ用のボール螺子装置５に適用したが、これに限らず、ＥＰＳ以外の用途に用いられるボール螺子装置に適用してもよい。

【符号の説明】

【0082】

１…電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、３…ラック軸、５…ボール螺子装置、１１，１４…螺子溝、１２，１２ａ，１２ｂ…ボール、１３…ボール螺子ナット、１５…循環部材、１９，２０…挿入部、２１…連絡部、２４…ベロ部、４１、５１，６１…凸部、４２…先端、Ａ１，Ａ２…最狭地点、Ｃ，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６…内接球、Ｌ１…転動路、Ｌ２…還流路、Ｌ３…第１通路、Ｌ４…第２通路、Ｏ１，Ｏ２…中心、Ｔ１…掬い上げ領域、Ｔ２，Ｔ５…隣接領域、Ｔ３…所定領域、Ｔ４…湾曲領域。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】