特開 2022-135011 ボールねじ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】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022135011

(43)【公開日】2022-09-15

(54)【発明の名称】ボールねじ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 20060101AFI20220908BHJP

   F16H 19/04 20060101ALI20220908BHJP

   F16H 25/20 20060101ALI20220908BHJP

   B62D 5/04 20060101ALI20220908BHJP

【ＦＩ】

F16H25/22 Z

F16H19/04 D

F16H25/20 E

B62D5/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021034566

(22)【出願日】2021-03-04

(71)【出願人】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】永井 豊

【テーマコード（参考）】

3D333

3J062

【Ｆターム（参考）】

3D333CB02

3D333CB19

3D333CC15

3D333CE12

3D333CE52

3J062AA07

3J062AB05

3J062AB12

3J062AC07

3J062BA16

3J062CA06

3J062CA15

3J062CD04

3J062CD23

3J062CD60

(57)【要約】

【課題】耐久性に優れたボールねじ装置を提供する。
【解決手段】ボールねじ装置は、ナット、ねじ軸、及び複数のボールを備える。ナットには外側軌道面が設けられる。ねじ軸には内側軌道面が設けられる。内側軌道面は、ねじ軸の中心軸と平行な軸方向の長さが外側軌道面よりも長い。内側軌道面は、軸方向の中央部に位置する中立軌道面と、中立軌道面よりも第１方向に配置される第１軌道面と、中立軌道面よりも第２方向に配置される第２軌道面と、を有する。外側軌道面のリードと中立軌道面のリードは、互いに等しい。第１軌道面のリードと第２軌道面のリードは、少なくとも一部が外側軌道面のリードよりも大きい。複数のボールは、外側軌道面と中立軌道面との間に配置された場合、軸方向の隙間を有する。複数のボールは、外側軌道面と第１軌道面との間、及びに外側軌道面と第２軌道面との間に配置された場合、予圧が与えられている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

プーリ装置を介してモータの回転運動が伝達されるナットと、
前記ナットを貫通し、ラックバーと一体に設けられたねじ軸と、
前記ナットと前記ねじ軸との間に配置された複数のボールと、
を備え、
前記ナットの内周面には、外側軌道面が設けられ、
前記ねじ軸の外周面には、内側軌道面が設けられ、
前記内側軌道面は、前記ねじ軸の中心軸と平行な軸方向の長さが前記外側軌道面よりも長く、
前記内側軌道面は、
前記内側軌道面のうち前記軸方向の中央部に位置する中立軌道面と、
前記中立軌道面よりも第１方向に配置される第１軌道面と、
前記中立軌道面よりも第２方向に配置される第２軌道面と、
を有し、
前記外側軌道面のリードと前記中立軌道面のリードは、互いに等しく、
前記第１軌道面のリードと前記第２軌道面のリードは、少なくとも一部が前記外側軌道面のリードよりも大きく、
複数の前記ボールは、前記外側軌道面と前記中立軌道面との間に配置された場合、前記軸方向の隙間を有し、
複数の前記ボールは、前記外側軌道面と前記第１軌道面との間、及びに前記外側軌道面と前記第２軌道面との間に配置された場合、予圧が与えられている
ボールねじ装置。

【請求項2】

プーリ装置を介してモータの回転運動が伝達されるナットと、
前記ナットを貫通し、ラックバーと一体に設けられたねじ軸と、
前記ナットと前記ねじ軸との間に配置された複数のボールと、
を備え、
前記ナットの内周面には、外側軌道面が設けられ、
前記ねじ軸の外周面には、内側軌道面が設けられ、
前記内側軌道面は、前記ねじ軸の中心軸と平行な軸方向の長さが前記外側軌道面よりも長く、
前記内側軌道面は、
前記内側軌道面のうち前記軸方向の中央部に位置する中立軌道面と、
前記中立軌道面よりも第１方向に配置される第１軌道面と、
前記中立軌道面よりも第２方向に配置される第２軌道面と、
を有し、
前記外側軌道面のリードと前記中立軌道面のリードは、互いに等しく、
前記第１軌道面のリードと前記第２軌道面のリードは、少なくとも一部が前記外側軌道面のリードよりも小さく、
複数の前記ボールは、前記外側軌道面と前記中立軌道面との間に配置された場合、前記軸方向の隙間を有し、
複数の前記ボールは、前記外側軌道面と前記第１軌道面との間、及びに前記外側軌道面と前記第２軌道面との間に配置された場合、予圧が与えられている
ボールねじ装置。

【請求項3】

前記ねじ軸は、前記ラックバーの前記第１方向の端部に配置され、
前記ラックバーの前記第２方向の端部には、ピニオンと歯合するラックが設けられ、
前記外側軌道面と前記第１軌道面とにより前記ボールに与える予圧量は、前記外側軌道面と前記第２軌道面とにより前記ボールに与える予圧量よりも小さい
請求項１又は請求項２に記載のボールねじ装置。

【請求項4】

前記中立軌道面は、ステアリングホイールが中立位置にある場合、前記ナットの軸方向の中心部と重なる中立基準点を有し、
前記中立基準点から前記第１軌道面までの長さは、前記中立基準点から前記第２軌道面までの長さよりも長い
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のボールねじ装置。

【請求項5】

前記第１軌道面のリードと前記第２軌道面のリードは、前記中立軌道面から離隔するにつれて、次第に前記外側軌道面のリードとの差分が大きくなる
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のボールねじ装置。

【請求項6】

ラックバーと、
前記ラックバーと一体なねじ軸、前記ねじ軸に貫通されるナット、及び前記ナットと前記ねじ軸との間に配置された複数のボールを有する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のボールねじ装置と、
アシスト力を生成するモータと、
前記モータの回転運動を前記ナットに伝達するプーリ装置と、
を備える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】

本開示は、ボールねじ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】

ラックアシスト型の電動型パワーステアリング装置は、モータで生成した動力をラックバーに入力するため、伝達装置を備えている。また、伝達装置として、プーリ装置と、ボールねじ装置と、を備えた伝達装置が挙げられる（特許文献１参照）。この伝達装置において、ボールねじ装置のナットは、ハウジングに回転自在に支持される。ボールねじ装置のねじ軸は、ラックバーと一体となっている。プーリ装置は、モータの回転運動をナットに伝達する。よって、モータが駆動すると、ナットが回転する。そして、ナットとねじ軸との間で回転運動が直線運動に変換され、ラックバーが軸方向に移動する。

【0003】

ところで、ねじ軸の外周面には、複数のボールが転動する内側軌道面が設けられている。ステアリングホイールが中立位置にある場合（ステリング角度がゼロの場合）、ナットの内周側には、内側軌道面の軸方向の中央部が配置されている。以下、ステアリングホイールが中立位置にある状態を単に「中立状態」と称する場合がある。一方で、ステアリングホイールが操作され、車輪が転舵している場合、ナットの内周側には、内側軌道面の軸方向の端部が配置されている。また、下記特許文献１の内側軌道面は、軸方向の中央部のリードが軸方向の両端部のリードよりも大きい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０００－６８２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

車輪の転舵角が大きくなると、車輪からラックバーに作用するモーメント荷重及びラジアル荷重も大きくなる。このため、ねじ軸がナットの中心軸に対して傾く、という状態になり易い。また、ねじ軸が傾くと、複数のボールのうち一部のボールと、ねじ軸の内側軌道面と、の間に隙間が生じる。つまり、ねじ軸から負荷は、内側軌道面と接触しているボールに集中する。このため、複数のボールに均等に作用していた負荷分布が崩れ、ボールねじ装置の耐久性が損なわれる。

【0006】

本開示は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、耐久性に優れたボールねじ装置を提供することを目的とする。また、耐久性に優れたボールねじ装置を備えた電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の目的を達成するため、本開示の第一態様に係るボールねじ装置は、プーリ装置を介してモータの回転運動が伝達されるナットと、前記ナットを貫通し、ラックバーと一体に設けられたねじ軸と、前記ナットと前記ねじ軸との間に配置された複数のボールと、を備える。前記ナットの内周面には、外側軌道面が設けられる。前記ねじ軸の外周面には、内側軌道面が設けられる。前記内側軌道面は、前記ねじ軸の中心軸と平行な軸方向の長さが前記外側軌道面よりも長い。前記内側軌道面は、前記内側軌道面のうち前記軸方向の中央部に位置する中立軌道面と、前記中立軌道面よりも第１方向に配置される第１軌道面と、前記中立軌道面よりも第２方向に配置される第２軌道面と、を有する。前記外側軌道面のリードと前記中立軌道面のリードは、互いに等しい。前記第１軌道面のリードと前記第２軌道面のリードは、少なくとも一部が前記外側軌道面のリードよりも大きい。複数の前記ボールは、前記外側軌道面と前記中立軌道面との間に配置された場合、前記軸方向の隙間を有している。複数の前記ボールは、前記外側軌道面と前記第１軌道面との間、及びに前記外側軌道面と前記第２軌道面との間に配置された場合、予圧が与えられている。

【0008】

また、本開示の第二態様に係るボールねじ装置は、プーリ装置を介してモータの回転運動が伝達されるナットと、前記ナットを貫通し、ラックバーと一体に設けられたねじ軸と、前記ナットと前記ねじ軸との間に配置された複数のボールと、を備える。前記ナットの内周面には、外側軌道面が設けられる。前記ねじ軸の外周面には、内側軌道面が設けられる。前記内側軌道面は、前記ねじ軸の中心軸と平行な軸方向の長さが前記外側軌道面よりも長い。前記内側軌道面は、前記内側軌道面のうち前記軸方向の中央部に位置する中立軌道面と、前記中立軌道面よりも第１方向に配置される第１軌道面と、前記中立軌道面よりも第２方向に配置される第２軌道面と、を有する。前記外側軌道面のリードと前記中立軌道面のリードは、互いに等しい。前記第１軌道面のリードと前記第２軌道面のリードは、少なくとも一部が前記外側軌道面のリードよりも小さい。複数の前記ボールは、前記外側軌道面と前記中立軌道面との間に配置された場合、前記軸方向の隙間を有している。複数の前記ボールは、前記外側軌道面と前記第１軌道面との間、及びに前記外側軌道面と前記第２軌道面との間に配置された場合、予圧が与えられている。

【0009】

また、上記の目的を達成するため、本開示の一態様に係る電動パワーステアリング装置は、ラックバーと、前記ラックバーと一体なねじ軸、前記ねじ軸に貫通されるナット、及び前記ナットと前記ねじ軸との間に配置された複数のボールを有する前記した記載のボールねじ装置と、アシスト力を生成するモータと、前記モータの回転運動を前記ナットに伝達するプーリ装置と、を備える。

【0010】

例えば車両が直進している場合（中立状態の場合）、路面から受ける振動が車輪からラックバーに伝達する。これにより、ねじ軸に、軸方向への揺動（がたつき）が発生する。ここで、前記したボールねじ装置及び電動パワーステアリング装置によれば、中立状態で、ボールは、外側軌道面と中立軌道面との間に配置され、軸方向の隙間を有している。よって、ねじ軸の揺動は軸方向の隙間で吸収され、揺動による荷重がナットに作用し難い。以上から、ねじ軸の揺動による負荷が軽減され、ボールねじ装置の耐久性が向上する。一方で、例えば車両がコーナーを走行している場合（車輪が転舵している場合）、ボールは、外側軌道面と第１軌道面との間、又は外側軌道面と第２軌道面との間に配置され、予圧が付与される。そして、ねじ軸が傾いた場合、言い換えると、ねじ軸の第１軌道面又は第２軌道面が一部のボールから離隔した場合、予圧により潰れていたボールが元の形状に復帰するように弾性変形する。このため、ボールと第１軌道面又は第２軌道面との当接状態が保持される。以上から、前記したボールねじ装置及び電動パワーステアリング装置によれば、ナット及びねじ軸はボールとの間に隙間が生じない。このため、ねじ軸からボールに作用する負荷は、複数のボール全体に分散し、ボールねじ装置の耐久性が向上する。

【0011】

また、前記したボールねじ装置又は電動パワーステアリング装置の望ましい態様として、前記ねじ軸は、前記ラックバーの前記第１方向の端部に配置されている。前記ラックバーの前記第２方向の端部には、ピニオンと歯合するラックが設けられている。前記外側軌道面と前記第１軌道面とにより前記ボールに与える予圧量は、前記外側軌道面と前記第２軌道面とにより前記ボールに与える予圧量よりも小さい。

【0012】

前記した構成によれば、外側軌道面と第１軌道面は、ねじ軸の傾き量に対応し、ボールに与える予圧量が小さくなっている。詳細に説明すると、ラックバーの第１方向への移動量が大きくなると、ラックバーの第１方向の端部に作用するモーメント荷重やラジアル荷重が大きくなる。同様に、ラックバーの第２方向への移動量が多くなると、ラックバーの第２方向の端部に作用するモーメント荷重やラジアル荷重が大きくなる。しかしながら、ラックバーの第２方向の端部には、ピニオンが歯合している。よって、ラックバーの第２方向の端部に作用するモーメント荷重やラジアル荷重の一部がピニオンに入力される。よって、ラックバーが第２方向に移動した場合、第１方向に移動する場合よりも、ねじ軸の傾き量が小さい。そして、本開示のボールねじ装置は、ねじ軸の傾き量に対応して、ラックバーが第２方向に移動した場合、ボールに与える予圧量が小さい。つまり、必要以上に大きな予圧をボールに与えないようになっている。よって、外側軌道面と第１軌道面の負荷が軽減され、ボールねじ装置の耐久性が向上する。

【0013】

また、前記したボールねじ装置又は電動パワーステアリング装置の望ましい態様として、前記中立軌道面は、ステアリングホイールが中立位置にある場合、前記ナットの軸方向の中心部と重なる中立基準点を有している。前記中立基準点から前記第１軌道面までの長さは、前記中立基準点から前記第２軌道面までの長さよりも長い。

【0014】

前記する構成によれば、ねじ軸が中立位置から第２方向に移動しても、ボールに予圧が付与されない状態が長くなる。言い換えると、外側軌道面と内側軌道面は、ボールに与える予圧を与える範囲が小さくなる。よって、外側軌道面と内側軌道面の負荷が軽減され、ボールねじ装置の耐久性が向上する。また、ボールに予圧が付与されない状態が長くなるものの、ラックバーが第２方向に移動した場合、ラックバーの第２方向の端部に作用するモーメント荷重やラジアル荷重の一部はピニオンに吸収される。つまり、ラックバーの第２方向への移動量が小さい場合、ねじ軸が傾き難い。よって、ボールに予圧を与えなくても、ボールと第１軌道面との当接状態が保持される。

【0015】

また、前記したボールねじ装置又は電動パワーステアリング装置の望ましい態様として、前記第１軌道面のリードと前記第２軌道面のリードは、前記中立軌道面から離隔するにつれて、次第に前記外側軌道面のリードとの差分が大きくなる。

【0016】

前記する構成によれば、中立状態からねじ軸の移動量が増加するにつれて予圧量が大きくなる。このため、ステアリングホイールの操作感に与える影響が緩やかとなり、運転者に違和感を与えにくい。

【発明の効果】

【0017】

本開示のボールねじ装置及び電動パワーステアリング装置によれば、耐久性の向上を図れる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、実施形態１の電動パワーステアリング装置の模式図である。

【図2】図２は、実施形態１のボールねじ装置とラックバーとを模式的に示した模式図である。

【図3】図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線矢視断面図である。

【図4】図４は、外側軌道面と第１軌道面との対向状態を断面視した断面図である。

【図5】図５は、外側軌道面と第２軌道面との対向状態を断面視した断面図である。

【図6】図６は、ラックバーが第２方向に移動した場合の模式図である。

【図7】図７は、ラックバーが第１方向に移動した場合の模式図である。

【図8】図８は、実施形態２のボールねじ装置において、外側軌道面と第１軌道面との対向状態を断面視した断面図である。

【図9】図９は、実施形態３のボールねじ装置において、外側軌道面と第１軌道面との対向状態を断面視した断面図である。

【図10】図１０は、実施形態４のボールねじ装置とラックバーとを模式的に示した模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本開示につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本開示が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

【0020】

（実施形態１）
図１は、実施形態１の電動パワーステアリング装置の模式図である。図２は、実施形態１のボールねじ装置とラックバーとを模式的に示した模式図である。図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線矢視断面図である。図４は、外側軌道面と第１軌道面との対向状態を断面視した断面図である。図５は、外側軌道面と第２軌道面との対向状態を断面視した断面図である。図６は、ラックバーが第２方向に移動した場合の模式図である。図７は、ラックバーが第１方向に移動した場合の模式図である。

【0021】

最初に図１を参照しながら、実施形態１の電動パワーステアリング装置８０の基本構造を説明する。電動パワーステアリング装置８０は、車両に搭載されて車輪を操舵するための装置である。図１に示すように、電動パワーステアリング装置８０は、ステアリングホイール８１と、ステアリングコラムシャフト８２と、ユニバーサルジョイント８４と、中間シャフト８５と、ユニバーサルジョイント８６と、ピニオンシャフト８７と、ピニオン８８ａと、ラックバー１と、を備える。

【0022】

ステアリングホイール８１は、ステアリングコラムシャフト８２と連結している。ステアリングコラムシャフト８２と中間シャフト８５とピニオンシャフト８７は、ユニバーサルジョイント８４、８６を介して連結している。ピニオンシャフト８７は、ピニオン８８ａと連結している。ピニオン８８ａは、ラックバー１のラック８８ｂ（図２参照）に歯合している。ラックバー１の両端部は、タイロッド８９を介して図示しない車輪と連結している。ステアリングホイール８１が運転者に操作されると、その操作トルクがピニオン８８ａに伝達し、ピニオン８８ａが回転する。そして、ラックバー１が車両の車幅方向に移動し、車輪が転舵する。

【0023】

電動パワーステアリング装置８０は、運転者のステアリングホイール８１の操作をアシストするため、トルクセンサ９１と、ＥＣＵ（ＥｌｅｃｔＲｏｎｉｃ ＣｏｎｔＲｏｌ Ｕｎｉｔ）９２と、モータ９３と、伝達装置２と、を備える。トルクセンサ９１は、ピニオン８８ａに取り付けられている。トルクセンサ９１は、ピニオン８８ａに伝達された操舵トルクをＥＣＵ９２に出力する。ＥＣＵ９２は、トルクセンサ９１から信号を取得し、モータ９３の動作を制御する。伝達装置２は、図示しないプーリ装置と、ボールねじ装置３（図２参照）と、を備える。プーリ装置は、モータ９３の出力軸に固定される駆動プーリと、ボールねじ装置３のナット４（図２参照）に固定される従動プーリと、駆動プーリと従動プーリに架け渡される無端状ベルトと、を備える。ボールねじ装置３は、プーリ装置を介して伝達されたモータ９３の回転運動をラックバー１の直線運動に変換する。次に、ラックバー１とボールねじ装置３の詳細について説明する。

【0024】

図２に示すように、ラックバー１は、棒状部材である。以下、ラックバー１の中心軸Ｏと平行な方向を軸方向と称する。ラックバー１の一端部には、ボールねじ装置３のねじ軸５が一体と設けられている。また、ラックバー１の他端部の外周面には、ピニオン８８ａと歯合するラック８８ｂが設けられている。以下、軸方向のうち、ラックバー１の一端部が指す方向を第１方向Ｘ１と称し、ラックバー１の他端部が指す方向を第２方向Ｘ２と称する。

【0025】

図３に示すように、ボールねじ装置３は、ナット４と、ねじ軸５と、複数のボール６と、を備える。ナット４の内周面には、ボール６が転動する外側軌道面４ａが設けられている。外側軌道面４ａは、サーキュラアーク形状であり、ボール６の径よりも大きな径を有している。よって、外側軌道面４ａは、ボール６との接触点が１点となる。実施形態１の外側軌道面４ａは、４条（４巻）となっている。外側軌道面４ａの各条のリードは、Ｌ１となっている。つまり、外側軌道面４ａの各条は、等間隔で配置されている。

【0026】

ねじ軸５の外周面には、ボール６が転動する内側軌道面１０が設けられている。内側軌道面１０は、サーキュラアーク形状であり、ボール６との接触点が１点となる。ボール６は、外側軌道面４ａと内側軌道面１０と間に形成される螺旋状の軌道に配置される。また、ボール６は、軌道の一端に移動した場合、ナット４に設けられた図示しない循環部により、軌道の他端に循環される。

【0027】

図２に示すように、内側軌道面１０は、ナット４（外側軌道面４ａ）よりも軸方向の長さが長く、凡そナット４の３倍の長さとなっている。また、内側軌道面１０は、軸方向の部位によってリードが異なっている。言い換えると、内側軌道面１０は、中立軌道面１１と、第１軌道面１２と、第２軌道面１３と、を備えている。中立軌道面１１は、内側軌道面１０のうち軸方向の中央部に位置している。第１軌道面１２は、内側軌道面１０の第１方向Ｘ１に配置されている。第２軌道面１３は、内側軌道面１０の第２方向Ｘ２に配置されている。なお、中立軌道面１１と第１軌道面１２と第２軌道面１３とは、それぞれの軸方向の長さが均等となっている。

【0028】

図３に示すように、中立軌道面１１の各条のリードは、Ｌ２となっている。よって、中立軌道面１１の各条は、等間隔で設けられている。また、中立軌道面１１のリードＬ２は、外側軌道面４ａのリードＬ１と同一である。よって、ナット４の内周側に中立軌道面１１が配置され、外側軌道面４ａと中立軌道面１１とで軌道が形成される場合、ボール６は、外側軌道面４ａと中立軌道面１１に対し、軸方向の軸間を有している。つまり、ボール６には、予圧が付与されていない状態となっている。このため、ねじ軸５が軸方向に揺動しても（がたついたとしても）、軸方向の隙間で吸収されるようになっている。また、図２に示すように、中立軌道面１１の軸方向の中央部には、中立基準点Ｈ２が設けられている。この中立基準点Ｈ２は、内側軌道面１０における軸方向の中央部に位置している。

【0029】

図４に示すように、第１軌道面１２の各条のリードは、Ｌ３となっている。よって、第１軌道面１２の各条は、等間隔で設けられている。第１軌道面１２のリードＬ３は、外側軌道面４ａのリードＬ１よりも大きい。また、第１軌道面１２のリードＬ３は、ボール６に予圧を付与できる長さとなっている。言い換えると、外側軌道面４ａと第１軌道面１２とで形成される軌道にボール６が配置された場合、そのボール６には、外側軌道面４ａと中立軌道面１１から軸方向の荷重が作用するようになっている。

【0030】

図５に示すように、第２軌道面１３の各条のリードは、Ｌ４となっている。よって、第２軌道面１３の各条は、等間隔で設けられている。第２軌道面１３のリードＬ４は、外側軌道面４ａのリードＬ１よりも大きい。また、第２軌道面１３のリードＬ４は、ボール６に予圧を付与できる長さとなっている。言い換えると、外側軌道面４ａと第２軌道面１３とで形成される軌道にボール６が配置された場合、そのボール６には、外側軌道面４ａと第２軌道面１３から軸方向の荷重が作用するようになっている。

【0031】

次に、ナットとねじ軸の位置関係について説明する。ステアリングホイール８１が中立位置にある場合、図２に示すように、ナット４の軸方向の中央部（図２の２点鎖線Ｈ１参照）と、中立軌道面１１の軸方向の中立基準点Ｈ２と、が重なっている。よって、各ボール６は、外側軌道面４ａと中立軌道面１１とにより形成される軌道に配置され、予圧が付与されていない状態となっている（図３参照）。よって、路面から車輪に外力が入力され、ラックバー１が揺動しても、ナット４とねじ軸５との間で吸収される。中立状態において、ナット４の外側軌道面４ａに作用する負荷が軽減され、ナット４の耐久性が向上する。

【0032】

なお、中立状態において、ねじ軸５に作用する荷重は、中立軌道面１１に接触する各ボール６を介して外側軌道面４ａに伝達する。よって、ねじ軸５の負荷は、各ボール６に分散してナット４に伝達される。

【0033】

一方、ラックバー１が第１方向Ｘ１又は第２方向Ｘ２に移動すると（図６、図７参照）、車輪が転舵する。ラックバー１の移動によりねじ軸５も第１方向Ｘ１又は第２方向Ｘ２に移動している。ナット４の内周側には、第１軌道面１２（図６参照）又は第２軌道面１３（図７参照）が配置される。よって、各ボール６は、外側軌道面４ａと第１軌道面１２との間の軌道、又は外側軌道面４ａと第２軌道面１３との間の軌道に配置されて予圧が与えられた状態となっている（図４、図５参照）。

【0034】

また、ラックバー１は、軸方向への移動により、作用するモーメント荷重やラジアル荷重が大きくなる。よって、ラックバー１（ねじ軸５）が傾き、第１軌道面１２の一部又は第２軌道面１３の一部がボール６と接触せずに隙間が生じる可能性がある。なお、ボール６に対して隙間が生じると、ねじ軸５からナット４に伝達される荷重は、一部のボール６に集中し、ボール６の破損の原因となる。一方で、本実施形態によれば、ねじ軸５が傾き、第１軌道面１２の一部又は第２軌道面１３の一部がボール６から離隔しても、予圧により潰れていたボール６が元の形状に復帰するように弾性変形し、ボール６と第１軌道面１２又は第２軌道面１３との当接状態が継続する。以上から、ねじ軸５の負荷が一部のボールに集中しないようになっている。

【0035】

以上から、実施形態１のボールねじ装置３は、プーリ装置を介してモータ９３の回転運動が伝達されるナット４と、ナット４を貫通し、ラックバー１と一体に設けられたねじ軸５と、ナット４とねじ軸５との間に配置された複数のボール６と、を備える。ナット４の内周面には、外側軌道面４ａが設けられている。ねじ軸５の外周面には、内側軌道面１０が設けられている。内側軌道面１０は、ねじ軸５の中心軸Ｏと平行な軸方向の長さが外側軌道面４ａよりも長い。内側軌道面１０は、内側軌道面１０のうち軸方向の中央部に位置する中立軌道面１１と、中立軌道面１１よりも第１方向Ｘ１に配置される第１軌道面１２と、中立軌道面１１よりも第２方向Ｘ２に配置される第２軌道面１３と、を有している。外側軌道面４ａのリードＬ１と中立軌道面１１のリードＬ２は、互いに等しい。第１軌道面１２のリードＬ３と第２軌道面１３のリードＬ４は、少なくとも一部が外側軌道面４ａのリードＬ１よりも大きい。複数のボール６は、外側軌道面４ａと中立軌道面１１との間に配置された場合、軸方向の隙間を有している。複数のボール６は、外側軌道面４ａと第１軌道面１２との間、及びに外側軌道面４ａと第２軌道面１３との間に配置された場合、予圧が与えられている。また、実施形態１の電動パワーステアリング装置８０は、ラックバー１と、ラックバー１と一体なねじ軸５、ねじ軸５に貫通されるナット４、及びナット４とねじ軸５との間に配置された複数のボール６を有するボールねじ装置３と、アシスト力を生成するモータ９３と、モータ９３の回転運動を前記ナット４に伝達するプーリ装置と、を備える。

【0036】

上記したボールねじ装置３又は電動パワーステアリング装置８０によれば、中立状態時、ナット４の外側軌道面４ａに作用する負荷が軽減される。また、ラックバー１が軸方向に移動し、ねじ軸５が傾いても、ねじ軸５の負荷は複数のボール６全体に分散する。よって、ボールねじ装置３の耐久性の向上が図られている。

【0037】

以上、実施形態１について説明したが、次に、内側軌道面１０の第１軌道面１２と第２軌道面１３のリードを変更した実施形態２、実施形態３について説明する。なお、第１軌道面１２と第２軌道面１３のリード以外の構成は、実施形態１と同じであるため、以下の説明では、第１軌道面１２と第２軌道面１３のリードに絞って説明する。

【0038】

（実施形態２）
図８は、実施形態２のボールねじ装置において、外側軌道面と第１軌道面との対向状態を断面視した断面図である。図８に示すように、実施形態２のボールねじ装置３Ａは、第１軌道面１２Ａの各条のリードがＬ５となっている。なお、特に図示しないが、第２軌道面の各条のリードもＬ５となっている。この第１軌道面１２Ａ及び第２軌道面のリードＬ５は、ナット４の外側軌道面４ａのリードＬ１よりも小さい。リードＬ５は、ボール６に予圧が付与される長さとなっている。以上から、実施形態２のボールねじ装置３Ａによれば、実施形態１と同じように、中立状態時、ナット４の外側軌道面４ａに作用する負荷が軽減される。また、ラックバー１が軸方向に移動し、ねじ軸５が傾いても、ねじ軸５の負荷は複数のボール６全体に分散する。よって、ボールねじ装置３Ａの耐久性の向上が図られている。

【0039】

（実施形態３）
図９は、実施形態３のボールねじ装置において、外側軌道面と第１軌道面との対向状態を断面視した断面図である。図９に示すように、実施形態３のボールねじ装置３Ｂは、第１軌道面１２Ｂの各条のリードが均等になっていない。第１軌道面１２Ｂの各条のリードは、中立軌道面１１に近い方から第１方向Ｘ１に向かって、Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４、Ｌ１５、Ｌ１６となっており、リードが次第に大きくなっている。なお、最もリードが小さいＬ１０は、外側軌道面４ａのリードＬ１よりも大きい。よって、実施形態３の第１軌道面１２ＢのリードＬ１０、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４、Ｌ１５、Ｌ１６は、中立軌道面１１から離隔するにつれて、次第に外側軌道面４ａのリードとの差分が大きくなる。また、特に図示しないが、第２軌道面の各条のリードも、中立軌道面１１に近い方から第２方向Ｘ２に向かって、リードが次第に大きくなっている。

【0040】

実施形態３のボールねじ装置３Ｂによれば、中立状態からねじ軸５の移動量が増加するにつれてボール６の予圧量が大きくなる。言い換えると、よって、ステアリングホイール８１のステアリング角度が大きくなるにつれて、次第に予圧量が高くなる。よって、ステアリングホイール８１の操作感に与える影響が緩やかとなり、運転者に違和感を与えにくい。

【0041】

以上、実施形態２と実施形態３について説明したが、実施形態３では、リードが次第に大きくなる例を挙げて説明しているが、本開示は、中立軌道面１１から離隔するにつれてシードが次第に小さくなるように変形してもよい。また、実施形態３では、第１軌道面１２Ｂにおいて最も短いリードＬ１０は、外側軌道面４ａのリードＬ１よりも大きい、となっているが、本開示において、ボール６に予圧が与えることができれば、リードＬ１０とリードＬ１とが同じ大きさであってもよい。つまり、本開示の第１軌道面及び第２軌道面は、ボール６に予圧を与えることができれば、各条のリードのうち少なくとも一部のリードが外側軌道面３ａのリードよりも大きい（若しくは小さい）といった構成であってもよい。

【0042】

（実施形態４）
図１０は、実施形態４のボールねじ装置とラックバーとを模式的に示した模式図である。図１０に示すように、実施形態４のボールねじ装置３Ｃは、中立軌道面１１を第１方向Ｘ１に長くし、第１軌道面１２の軸方向の長さが第２軌道面１３よりも短くなっている点で、実施形態１のボールねじ装置３と相違する。このため、ラックバー１の第２方向Ｘ２への移動量が大きい場合にのみ、ボール６に予圧が与えられる。

【0043】

次に、実施形態４のボールねじ装置３Ｃの効果を説明する。ラックバー１の軸方向の移動量が大きくなると、ラックバー１の移動する方向の端部に作用するモーメント荷重及びラジアル荷重が大きくなる。つまり、ラックバー１が第１方向Ｘ１へ移動すると、ラックバー１の第１方向Ｘ１の端部には、大きなモーメント荷重及びラジアル荷重が作用する。同様に、ラックバー１が第２方向Ｘ２に移動すると、ラックバー１の第２方向Ｘ２の端部には、ラックバー１の第１方向Ｘ１の端部と同等のモーメント荷重及びラジアル荷重が作用する。

【0044】

ここで、ラックバー１の第２方向Ｘ２の端部と、ボールねじ装置３Ｃと、の間には、ラック８８ｂに歯合するピニオン８８ａが介在している。よって、ラックバー１が第２方向Ｘ２に移動した場合、ラックバー１の第２方向Ｘ２の端部に作用するモーメント荷重及びラジアル荷重は、ピニオン８８ａに入力される。この結果、ねじ軸５に作用するモーメント荷重及びラジアル荷重は低減する。よって、ラックバー１の第２方向Ｘ２への移動量が小さい場合、ねじ軸５が傾かず、ラックバー１の第２方向Ｘ２への移動量が大きい場合、ねじ軸５が傾く。

【0045】

これに対し、実施形態４のボールねじ装置３Ｃは、ラックバー１の第２方向Ｘ２への移動量が大きい場合、言い換えると、ねじ軸５が傾く場合にのみ、ボール６に予圧を与えている。よって、実施形態４のボールねじ装置３Ｃによれば、ボール６に与える予圧を与える範囲（軸方向の長さ）が小さくなっているものの、ねじ軸５の負荷が一部のボール６に集中する、ということが回避される。そして、ボールねじ装置３Ｃは、ボール６に与える予圧を与える範囲が小さくなっていることから、外側軌道面３ａと内側軌道面１０の負荷が軽減されている。よって、ボールねじ装置３Ｃの耐久性が向上する。

【0046】

以上、実施形態４について説明したが、実施形態４の構成に、実施形態３で説明した構成を組み合わせるようにしてもよい。これによれば、ラックバー１の移動量が大きくなるにつれて、ラックバー１の端部に作用するモーメント荷重及びラジアル荷重が大きくなるところ、ボール６に与える予圧量も次第に高くなる。よって、モーメント荷重及びラジアル荷重の大きさに対応した予圧量をボール６に与えることができる。

【0047】

そのほか、実施形態４で説明したように、電動パワーステアリング装置８０は、ラックバー１が第２方向Ｘ２に移動した場合、モーメント荷重及びラジアル荷重がピニオン８８ａに吸収される。このため、ラックバー１の第２方向Ｘ２への移動量が小さい場合、ねじ軸５は傾き難い。一方で、ラックバー１の第２方向Ｘ２への移動量が大きい場合、ねじ軸５が傾くものの、ラックバー１が第１方向Ｘ１に移動した場合よりも傾き量が小さい。よって、本開示のボールねじ装置は、ねじ軸５の傾き量に対応して、外側軌道面３ａと第１軌道面１２とによりボール６に与える予圧量（ラックバー１が第２方向Ｘ２に移動した場合の予圧量）を、外側軌道面３ａと第２軌道面１３とによりボール６に与える予圧量（ラックバー１が第１方向Ｘ１に移動した場合の予圧量）よりも小さくなるようにしてもよい。このような変形例によれば、必要以上に大きな予圧をボールに与えない。よって、外側軌道面３ａと第１軌道面１２の負荷が軽減され、ボールねじ装置の耐久性が向上する。

【符号の説明】

【0048】

１ ラックバー
２ 伝達装置
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ ボールねじ装置
４ ナット
４ａ 外側軌道面
５ ねじ軸
６ ボール
１０ 内側軌道面
１１ 中立軌道面
１２、１２Ａ、１２Ｂ 第１軌道面
１３ 第２軌道面
８０ 電動パワーステアリング装置
８１ ステアリングホイール
８８ａ ピニオン
８８ｂ ラック
９３ モータ
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４、Ｌ１５ リード
Ｈ２ 中立基準点
Ｘ１ 第１方向
Ｘ２ 第２方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】