(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】
(24)【登録日】2022-03-07
(45)【発行日】2022-03-15
(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 20060101AFI20220308BHJP
B62D 5/04 20060101ALI20220308BHJP
F16H 25/24 20060101ALI20220308BHJP
【ＦＩ】
F16H25/22 B
B62D5/04
F16H25/24 B
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2017150215
(22)【出願日】2017-08-02
(65)【公開番号】P2019027561
(43)【公開日】2019-02-21
【審査請求日】2020-07-28
(73)【特許権者】
【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】特許業務法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】萬 雄介
【審査官】増岡 亘
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－１３３１５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－０６８８８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－０３６６４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－０２５６７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０６１３７０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ１６Ｈ ２５／２２
Ｆ１６Ｈ ２５／２４
Ｆ１６Ｈ ２５／２０
Ｂ６２Ｄ ５／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
外周面に第１ねじ溝を有するねじ軸と、内周面に設けられる第２ねじ溝、端面に設けられる切欠き、及び前記切欠きの底面に設けられる戻し穴を有するナットと、
前記切欠きに嵌まるエンドデフレクタと、
前記第１ねじ溝と前記第２ねじ溝との間の転動路、前記エンドデフレクタに設けられた湾曲路、及び前記戻し穴を循環する複数のボールと、
を備え、
前記ナットは、前記切欠きの底面の縁部から前記ナットの端面の方に延在し、前記切欠きの外周側を囲む外周壁面を備え、
前記第２ねじ溝は、前記切欠きに面する端部であり、前記外周壁面との縁部を成す溝エッジを備え、
前記溝エッジは、前記第２ねじ溝の溝幅方向の中央よりも前記溝幅方向の一方に位置する第１溝エッジと、前記溝幅方向の他方に位置する第２溝エッジと、を含み、
前記第１溝エッジと前記第２溝エッジとの間の前記溝幅方向の距離は、前記戻し穴に向かうにしたがって小さくなっており、
前記エンドデフレクタは、
前記戻し穴を覆い、かつ前記外周壁面と対向する壁部の一部が開口している基部と、
前記溝幅方向に互いに離隔しながら前記基部と前記第２ねじ溝との間を延在し、間を前記ボールが移動する第１アーム及び第２アームと、
前記外周壁面に沿って延在し、かつ、前記第１アームと前記第２アームとの間、及び前記基部の開口した部分との間を通過しつつ、前記第２ねじ溝の端部から前記戻し穴の方に延び、前記外周壁面と対向する面と反対面が前記第２ねじ溝と連続して前記ボールが転動するウィング部と、
を有し、
前記ウィング部は、前記溝幅方向の外側の端部が前記第１アームと前記第２アーム、及び前記基部と連続し、
前記ウィング部は、前記ウィング部が延在する延在方向の少なくとも前記第２ねじ溝側の端部が前記溝幅方向の一方と他方に分離する第１ウィング及び第２ウィングを有し、
前記第１ウィングは、前記溝幅方向の中央よりも前記溝幅方向の一方に位置し、前記第２ねじ溝側の端部が前記第１溝エッジと重なり、
前記第２ウィングは、前記溝幅方向の中央よりも前記溝幅方向の他方に位置し、前記第２ねじ溝側の端部が前記第２溝エッジと重なり、
前記第１ウィングの前記第２ねじ溝側の端部には、前記第１溝エッジに沿う第１ウィングエッジが設けられ、
前記第２ウィングの前記第２ねじ溝側の端部には、前記第２溝エッジに沿う第２ウィングエッジが設けられ、
前記第１ウィングエッジの少なくとも一部は、前記第１溝エッジよりも、前記溝幅方向における前記第２ねじ溝の中央側に位置し、
前記第２ウィングエッジの少なくとも一部は、前記第２溝エッジよりも、前記溝幅方向における前記第２ねじ溝の中央側に位置する
ボールねじ装置。
【請求項2】
前記第１ウィングは、前記外周壁面と対向する面と反対面であり、かつ前記ボールに向かって凹である第１湾曲面と、前記第１湾曲面の前記戻し穴とは反対側の端部に位置する第１ガイド面と、を備え、前記第１ガイド面は、前記ボールに向かって凸である曲面、又は前記戻し穴に向かうにしたがって前記第２ねじ溝から離れるように傾斜した平面であり、
前記第２ウィングは、前記外周壁面と対向する面と反対面であり、かつ前記ボールに向かって凹である第２湾曲面と、前記第２湾曲面の前記戻し穴とは反対側の端部に位置する第２ガイド面と、を備え、
前記第２ガイド面は、前記ボールに向かって凸である曲面、又は前記戻し穴に向かうにしたがって前記第２ねじ溝から離れるように傾斜した平面である
請求項１に記載のボールねじ装置。
【請求項3】
前記ボールは、前記第２ねじ溝の表面上の第１接触部と、前記第２ねじ溝の表面上の第２接触部とに接しており、前記第２接触部は、前記第２ねじ溝の溝底に対して前記第１接触部とは反対側に位置しており、
前記第１ウィングと前記第２ウィングとの間の前記溝幅方向の最小距離は、前記第１接触部と前記第２接触部との間の前記溝幅方向の距離よりも小さい
請求項１又は２に記載のボールねじ装置。
【請求項4】
前記第１ウィングと前記第２ウィングとの間の前記溝幅方向の距離は、前記第１ウィング及び前記第２ウィングが最も近付く位置から前記戻し穴とは反対側に向かうにしたがって大きくなっている請求項１から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ウィングと前記第２ウィングとの間の前記溝幅方向の距離は、前記第１ウィング及び前記第２ウィングが最も近付く位置から前記戻し穴に向かうにしたがって大きくなっている請求項１から３のいずれか１項に記載のボールねじ装置。
【請求項6】
前記第１ウィングの前記戻し穴側の端部と、前記第２ウィングの前記戻し穴側の端部とが繋がっており、
前記第１ウィングの前記戻し穴側の端部と前記第２ウィングの前記戻し穴側の端部は、前記基部の開口した部分を閉塞している
請求項１から３のいずれか１項に記載のボールねじ装置。
【請求項7】
請求項１から６のいずれか１項に記載のボールねじ装置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】
本発明は、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】
回転運動を直進運動に変換する装置としてボールねじ装置が知られている。ボールねじ装置は、ねじ軸と、ナットと、複数のボールを備えている。例えば特許文献１には、ボールねじ装置の一例が記載されている。特許文献１に記載されるボールねじ装置は、ねじ軸とナットとの間に形成される転動溝と、ナット端面の切欠きに嵌められる循環こま（エンドデフレクタ）と、ナットを軸方向に貫通するボール戻し通路とを備える。複数のボールは、転動溝と、ナット端面の切欠き及びエンドデフレクタによって形成されるボール循環路と、ボール戻し通路とによって無限循環する。しかしながら、特許文献１のボールねじ装置においては、ナットのねじ溝とナット端面の切欠きとの間の境界にボールが衝突することがある。このため、衝突音が生じる可能性がある。
【0003】
特許文献２には、ボールとナットとの衝突で生じる騒音を低減することを目的としたボールスクリューが記載されている。特許文献２においては、還流エンドプラグに入ったボールがナットに衝突しないように導引板が設けられている。しかしながら、特許文献２には、ナットのねじ溝とナット端面の切欠きとの間の境界でのボールの衝突については記載されていない。
【0004】
特許文献３には、デフレクタをナットに押し付けることにより、デフレクタの内側面の溝とナット側溝とが隙間なく連続するボールねじが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２００４－３６６４４号公報
【文献】特開２００８－２５６７５号公報
【文献】特開２０１６－６１３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献３のようにデフレクタの内側面の溝とナット側溝との間の段差をなくすためには、デフレクタ及びナットの製造に高い精度が求められる。このため、より容易に衝突音を低減することのできるボールねじ装置が望まれていた。
【0007】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、衝突音を容易に低減することができるボールねじ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】
【0008】
上記の目的を達成するため、本発明の一態様に係るボールねじ装置は、外周面に第１ねじ溝を有するねじ軸と、内周面に設けられる第２ねじ溝、端面に設けられる切欠き、及び前記切欠きの底面に設けられる戻し穴を有するナットと、前記切欠きに嵌まるエンドデフレクタと、前記第１ねじ溝と前記第２ねじ溝との間の転動路、前記エンドデフレクタに設けられた湾曲路、及び前記戻し穴を循環する複数のボールと、を備え、前記エンドデフレクタは、前記戻し穴を覆う基部と、前記基部から前記第２ねじ溝の端部に向かって延びている第１アームと、前記基部から前記第２ねじ溝の端部に向かって延びており、前記第２ねじ溝を挟んで前記第１アームに対向する第２アームと、前記第１アームから前記第２アーム側に突出する第１ウィングと、前記第２アームから前記第１アーム側に突出する第２ウィングと、を備え、前記第２ねじ溝は、前記切欠きに面する端部である溝エッジを備え、前記溝エッジは、前記第２ねじ溝の溝幅方向における前記第２ねじ溝の中央よりも前記第１アーム側に位置する第１溝エッジと、前記溝幅方向における前記第２ねじ溝の中央よりも前記第２アーム側に位置する第２溝エッジと、を含み、前記第１溝エッジと前記第２溝エッジとの間の前記溝幅方向の距離は、前記戻し穴に向かうにしたがって小さくなっており、前記第１ウィングは、前記第２ウィング側の端部であり且つ前記第１溝エッジに沿う第１ウィングエッジを備え、前記第２ウィングは、前記第１ウィング側の端部であり且つ前記第２溝エッジに沿う第２ウィングエッジを備え、前記第１ウィングエッジの少なくとも一部は、前記第１溝エッジよりも、前記溝幅方向における前記第２ねじ溝の中央側に位置し、前記第２ウィングエッジの少なくとも一部は、前記第２溝エッジよりも、前記溝幅方向における前記第２ねじ溝の中央側に位置する。
【0009】
これにより、第１ウィング及び第２ウィングが、ボールの溝エッジへの接触を阻む。このため、ボールの溝エッジへの衝突が抑制される。さらに、ボールねじ装置においては、ナット又はエンドデフレクタの寸法に多少の誤差が生じた場合でも、第１ウィングが第１溝エッジに重なり、第２ウィングが第２溝エッジに重なることになる。このため、ボールねじ装置におけるナット又はエンドデフレクタは、高い加工精度を必要としない。したがって、ボールねじ装置は、衝突音を容易に低減することができる。
【0010】
ボールねじ装置の望ましい態様として、前記第１ウィングは、前記ボールに向かって凹である第１湾曲面と、前記第１湾曲面の前記戻し穴とは反対側の端部に位置する第１ガイド面と、を備え、前記第１ガイド面は、前記ボールに向かって凸である曲面、又は前記戻し穴に向かうにしたがって前記第２ねじ溝から離れるように傾斜した平面であり、前記第２ウィングは、前記ボールに向かって凹である第２湾曲面と、前記第２湾曲面の前記戻し穴とは反対側の端部に位置する第２ガイド面と、を備え、前記第２ガイド面は、前記ボールに向かって凸である曲面、又は前記戻し穴に向かうにしたがって前記第２ねじ溝から離れるように傾斜した平面である。これにより、ボールが第２ねじ溝から第１ウィング及び第２ウィングに滑らかに乗り上げるので、衝突音がより抑制される。
【0011】
ボールねじ装置の望ましい態様として、前記ボールは、前記第２ねじ溝の表面上の第１接触部と、前記第２ねじ溝の表面上の第２接触部とに接しており、前記第２接触部は、前記第２ねじ溝の溝底に対して前記第１接触部とは反対側に位置しており、前記第１ウィングと前記第２ウィングとの間の前記溝幅方向の最小距離は、前記第１接触部と前記第２接触部との間の前記溝幅方向の距離よりも小さいことが好ましい。これにより、ボールがエンドデフレクタから第２ねじ溝に移動する時に、ボールが溝幅方向により移動しにくくなる。その結果、ボールの動きがより滑らかになる。
【0012】
ボールねじ装置の望ましい態様として、前記第１ウィングと前記第２ウィングとの間の距離は、前記第１ウィング及び前記第２ウィングが最も近付く位置から前記戻し穴とは反対側に向かうにしたがって大きくなっている。これにより、金型を用いてエンドデフレクタを製造する場合に、エンドデフレクタを金型から取り出しやすくなる。すなわち、エンドデフレクタは、製造効率を向上させることができる。
【0013】
ボールねじ装置の望ましい態様として、前記第１ウィングと前記第２ウィングとの間の距離は、前記第１ウィング及び前記第２ウィングが最も近付く位置から前記戻し穴に向かうにしたがって大きくなっていることが好ましい。これにより、金型を用いてエンドデフレクタを製造する場合に、エンドデフレクタを金型から取り出しやすくなる。すなわち、エンドデフレクタは、製造効率を向上させることができる。
【0014】
ボールねじ装置の望ましい態様として、前記第２ウィングは、第１ウィングと繋がっていることが好ましい。これにより、ボールがエンドデフレクタから第２ねじ溝に移動する時に、ボールが溝幅方向により移動しにくくなる。その結果、ボールの動きがより滑らかになる。
【0015】
本発明の一態様に係る電動パワーステアリング装置は、上記のボールねじ装置を備える。これにより、電動パワーステアリング装置は、補助操舵力を発生させる時に生じる音を低減することができる。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、衝突音を容易に低減することができるボールねじ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明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）により本発明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。
【0019】
（実施形態）
図１は、本実施形態のステアリング装置の模式図である。図２は、本実施形態のボールねじ装置の周辺の断面図である。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、ステアリングシャフト８２と、ユニバーサルジョイント８４と、ロアシャフト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８８と、ボールねじ装置１と、電動モータ９３と、を備える。
図１は、本実施形態のステアリング装置の模式図である。図２は、本実施形態のボールねじ装置の周辺の断面図である。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、ステアリングシャフト８２と、ユニバーサルジョイント８４と、ロアシャフト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８８と、ボールねじ装置１と、電動モータ９３と、を備える。
【0020】
図１に示すように、ステアリングホイール８１はステアリングシャフト８２に連結されている。ステアリングシャフト８２の一端がステアリングホイール８１に連結され、ステアリングシャフト８２の他端がユニバーサルジョイント８４に連結される。ロアシャフト８５は、ユニバーサルジョイント８４を介してステアリングシャフト８２に連結される。ロアシャフト８５の一端がユニバーサルジョイント８４に連結され、他端がユニバーサルジョイント８６に連結される。ピニオンシャフト８７の一端がユニバーサルジョイント８６に連結され、他端がピニオン８８に連結される。
【0021】
図１及び図２に示すように、ボールねじ装置１は、ラック２（ねじ軸）と、ナット３と、ボール４とを備える。ラック２、ナット３及びボール４は、金属で形成されている。ピニオン８８は、ラック２に噛み合う。ピニオン８８及びラック２は、ピニオンシャフト８７に伝達された回転運動を直進運動に変換する。ラック２は、タイロッド８９に連結される。ラック２が移動することで車輪の角度が変化する。
【0022】
電動モータ９３は、例えばブラシレスモータであるが、ブラシ（摺動子）及びコンミテータ（整流子）を備えるモータであってもよい。図２に示すように、電動モータ９３は、ハウジング９３０に固定されている。電動モータ９３のシャフトには、例えば小プーリ１１が取り付けられている。小プーリ１１は、ベルト１２を介して大プーリ１３に連結される。大プーリ１３はナット３に取り付けられている。このため、電動モータ９３が駆動すると、ナット３が回転軸Ｚを中心に回転する。
【0023】
図２に示すように、ラック２がナット３を貫通している。ナット３は軸受１０を介してハウジング９３０に取り付けられている。軸受１０は、外輪１５と、内輪１７と、外輪１５及び内輪１７の間に位置する転動体１６と、を備える。外輪１５がハウジング９３０に固定されている。内輪１７は、例えばナット３と一体に形成されている。ナット３は、ラック２の軸方向（以下、単に軸方向という）に位置決めされている。すなわち、ナット３は回転できるが、軸方向に移動しない。
【0024】
図２に示すように、ラック２の外周面にある第１ねじ溝２１とナット３の内周面にある第２ねじ溝３１との間の転動路４１に複数のボール４が配置されている。ボール４は、転動路４１を無限循環する。ナット３が回転すると、ラック２が軸方向に移動する。ボールねじ装置１は、回転運動を直進運動に変換する。電動モータ９３で生じたトルクにより、操作者がラック２を移動させるために要する力が小さくなる。すなわち、電動パワーステアリング装置８０には、ラックアシスト式が採用されている。
【0025】
図１に示すように、電動パワーステアリング装置８０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）９０と、トルクセンサ９４と、車速センサ９５と、を備える。電動モータ９３、トルクセンサ９４及び車速センサ９５は、ＥＣＵ９０と電気的に接続される。トルクセンサ９４は、例えばピニオン８８に取り付けられている。トルクセンサ９４は、ピニオン８８に伝達された操舵トルクをＣＡＮ（Controller Area Network）通信によりＥＣＵ９０に出力する。車速センサ９５は、電動パワーステアリング装置８０が搭載される車体の走行速度（車速）を検出する。車速センサ９５は、車体に備えられ、車速をＣＡＮ通信によりＥＣＵ９０に出力する。
【0026】
ＥＣＵ９０は、電動モータ９３の動作を制御する。ＥＣＵ９０は、トルクセンサ９４及び車速センサ９５のそれぞれから信号を取得する。ＥＣＵ９０には、イグニッションスイッチ９８がオンの状態で、電源装置９９（例えば車載のバッテリ）から電力が供給される。ＥＣＵ９０は、操舵トルク及び車速に基づいて補助操舵指令値を算出する。ＥＣＵ９０は、補助操舵指令値に基づいて電動モータ９３へ供給する電力値を調節する。ＥＣＵ９０は、電動モータ９３から誘起電圧の情報又は電動モータ９３に設けられたレゾルバ等から出力される情報を取得する。ＥＣＵ９０が電動モータ９３を制御することで、ステアリングホイール８１の操作に要する力が小さくなる。
【0027】
図３は、転動路及びボールを示す断面図である。図４は、本実施形態のナットの斜視図である。図５は、本実施形態のナット及びデフレクタを示す斜視図である。図６は、本実施形態のナット及びデフレクタを示す斜視図である。図７は、本実施形態のエンドデフレクタの斜視図である。図８は、本実施形態のエンドデフレクタの斜視図である。図３は、第２ねじ溝３１が延びている方向に対して直交する平面でラック２及びナット３を切った断面図である。
【0028】
図４に示すように、ナット３は、第２ねじ溝３１と、切欠き３３と、戻し穴３５と、を備える。第２ねじ溝３１は、図３に示すように例えばゴシックアーク形状（２つの円弧の組み合わせで形成される形状）である。ラック２の第１ねじ溝２１も、図３に示すように例えばゴシックアーク形状である。ボール４は、転動路４１を転がる。図３に示すように、ボール４は、第１ねじ溝２１の表面上の第１接触部２１ａ及び第２接触部２１ｂ、並びに第２ねじ溝３１の表面上の第１接触部３１ａ及び第２接触部３１ｂに接する。第２接触部２１ｂは、第１ねじ溝２１の溝底に対して第１接触部２１ａとは反対側に位置する。第２接触部３１ｂは、第２ねじ溝３１の溝底に対して第１接触部３１ａとは反対側に位置する。
【0029】
図３に示すように、溝底線Ｃ１、ボール外形線Ｃ２、及びボール中心線Ｃ３が一直線上に並んでいる。溝底線Ｃ１は、第２ねじ溝３１の底が描く線である。ボール外形線Ｃ２は、第１接触部３１ａ及び第２接触部３１ｂの中間に位置するボール４の表面上の点が描く線（軌跡）である。ボール中心線Ｃ３は、ボール４の中心が描く線（軌跡）である。図３の断面において、ボール４の中心及び第２ねじ溝３１の底を通る直線Ｌ１と、ボール４の中心及び第１接触部３１ａを通る直線Ｌ２とがなす角度θ１は、例えば４５°である。直線Ｌ１と、ボール４の中心及び第２接触部３１ｂを通る直線Ｌ３とがなす角度θ２は、例えば４５°である。
【0030】
図４に示すように、切欠き３３は、ナット３の一方の端面及び他方の端面に設けられる。すなわち、ナット３は２つの切欠き３３を備える。戻し穴３５は、切欠き３３の底面３３１に設けられ、軸方向にナット３を貫通する。切欠き３３の底面３３１は、切欠き３３に面するナット３の表面であって、軸方向に対して直交する。戻し穴３５は、ナット３の一方の端面にある切欠き３３から他方の端面にある切欠き３３に亘っている。
【0031】
図６に示すように、第２ねじ溝３１は、切欠き３３に面する端部である溝エッジ３１ｅを有する。図６においては、溝エッジ３１ｅを図示するためにエンドデフレクタ５の一部が省略されている。溝エッジ３１ｅは、第２ねじ溝３１と切欠き３３との間の境界線ともいえる。溝エッジ３１ｅは、第１溝エッジ３１１と、第２溝エッジ３１２と、を有する。第１溝エッジ３１１は、第２ねじ溝３１の溝幅方向での第２ねじ溝３１の中央よりも（図３に示す溝底線Ｃ１よりも）、切欠き３３の底面３３１とは反対側に位置している。第２溝エッジ３１２は、第２ねじ溝３１の溝幅方向での第２ねじ溝３１の中央よりも（図３に示す溝底線Ｃ１よりも）、切欠き３３の底面３３１側に位置している。第２ねじ溝３１の溝幅方向における第１溝エッジ３１１と第２溝エッジ３１２との間の距離は、戻し穴３５に向かって小さくなっている。すなわち、第１溝エッジ３１１及び第２溝エッジ３１２は、軸方向に対して直交する方向（径方向）から見て略Ｖ字を描いている。
【0032】
第２ねじ溝３１の溝幅方向は、第２ねじ溝３１が延びている方向に対して直交する平面でナット３を切った断面（図３で示す断面）において、第２ねじ溝３１の一方の縁と他方の縁とを通る直線に平行な方向である。すなわち、第２ねじ溝３１の溝幅方向は、図３における左右方向である。以下の説明において、第２ねじ溝３１の溝幅方向は、単に溝幅方向と記載される。
【0033】
図５に示すように、ボールねじ装置１は、エンドデフレクタ５を備える。エンドデフレクタ５は、図４に示すナット３の切欠き３３に嵌まる。エンドデフレクタ５は、例えば、ナット３に取り付けられるワッシャ１８及び止め輪１９によって位置決めされる（図９参照）。エンドデフレクタ５は、第２ねじ溝３１の端部に達したボール４を戻し穴３５に導くための部材である。第２ねじ溝３１の端部に達したボール４は、エンドデフレクタ５の内側に形成される湾曲路３６を通って戻し穴３５に至る。また、エンドデフレクタ５は、戻し穴３５から出てきたボール４を第２ねじ溝３１の端部に導くための部材でもある。戻し穴３５から出てきたボール４は、湾曲路３６を通って第２ねじ溝３１の端部に至る。例えばナット３が一定方向に回転している時、一方のエンドデフレクタ５がボール４を第２ねじ溝３１から戻し穴３５へ導き、他方のエンドデフレクタ５が戻し穴３５から出てきたボール４を第２ねじ溝３１へ導く。このようにボール４は転動路４１、湾曲路３６、及び戻し穴３５を循環する。
【0034】
エンドデフレクタ５は、例えば樹脂で形成されている。エンドデフレクタ５に用いられる樹脂材料としては、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ナイロン、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）等が挙げられる。エンドデフレクタ５は、例えば３Ｄプリンタで製造される。エンドデフレクタ５は、金型を用いて製造されてもよい。金型が用いられる場合、金型の中にあるエンドデフレクタ５は無理抜きによって取り出される。
【0035】
図７及び図８に示すように、エンドデフレクタ５は、基部５０と、第１アーム５１と、第２アーム５２と、第１ウィング５３と、第２ウィング５４と、を備える。基部５０は、戻し穴３５に重なる。基部５０は、戻し穴３５を覆っている。
【0036】
第１アーム５１は、基部５０から第２ねじ溝３１の端部に向かって延びている。第１アーム５１は、湾曲路３６に対して、切欠き３３の底面３３１とは反対側に位置している。第２アーム５２は、基部５０から第２ねじ溝３１に向かって延びている。第２アーム５２は、切欠き３３の底面３３１に接している。第２アーム５２は、第２ねじ溝３１の溝幅方向で第１アーム５１と対向している。
【0037】
図９は、図５におけるＡ－Ａ断面図である。図１０は、図９に示す断面を異なる角度から見た場合の断面図である。図１１は、図９に示す断面に平行であり且つ第１ウィング及び第２ウィングを含む平面でナット及びエンドデフレクタを切った断面図である。図１２及び図１３は、図１１に示す断面を異なる角度から見た場合の断面図である。
【0038】
言い換えると、図９から図１３は、第２ねじ溝３１が延びている方向に対して直交する平面でナット３及びエンドデフレクタ５を切った断面図である。図９及び図１０は、図５に示す平面ＰＹでナット３及びエンドデフレクタ５を切った断面図である。図５に示すように、平面ＰＹは、回転軸Ｚに対して角度をなす軸Ｙを含む平面である。図１１から図１３は、平面ＰＹよりもエンドデフレクタ５に寄った平面でナット３及びエンドデフレクタ５を切った断面図である。
【0039】
図７及び図８に示すように、第１ウィング５３は、第１アーム５１から第２アーム５２側に突出している第１ウィング５３の少なくとも一部は、図６に示す第１溝エッジ３１１に重なる。図９及び図１０に示すように、第１ウィング５３は、第１湾曲面５３ａと、第１ガイド面５３ｂと、第１ウィングエッジ５３ｅと、を備える。第１湾曲面５３ａは、ボール４に向かって凹の曲面である。第１ガイド面５３ｂは、第１湾曲面５３ａの戻し穴３５とは反対側の端部に位置する。第１ガイド面５３ｂは、例えばボール４に向かって凸の曲面である。第１ガイド面５３ｂは、戻し穴３５に向かうにしたがって第２ねじ溝３１から離れるように傾斜した平面であってもよい。第１ウィングエッジ５３ｅは、第１ウィング５３の第２アーム５２側の端部であり且つ第１溝エッジ３１１に沿っている。より具体的には、第１ウィングエッジ５３ｅは、第１ガイド面５３ｂの端部が描く外形線である。図１１から図１３に示すように、第１ウィングエッジ５３ｅは、第１溝エッジ３１１よりも、溝幅方向での第２ねじ溝３１の中央側（図３に示す溝底線Ｃ１側）に位置している。図１１から図１３に示す点５３ｅｐは、第１溝エッジ３１１と断面との交点である。図１１から図１３に示す点３１１ｐは、第１溝エッジ３１１と断面との交点である。図１１から図１３に示すように、点５３ｅｐが点３１１ｐよりも溝幅方向での第２ねじ溝３１の中央側に位置している。
【0040】
図７及び図８に示すように、第２ウィング５４は、第２アーム５２から第１アーム５１側に突出している。第２ウィング５４の少なくとも一部は、図６に示す第２溝エッジ３１２に重なる。図９及び図１０に示すように、第２ウィング５４は、第２湾曲面５４ａと、第２ガイド面５４ｂと、第２ウィングエッジ５４ｅと、を備える。第２湾曲面５４ａは、ボール４に向かって凹の曲面である。第２ガイド面５４ｂは、第２湾曲面５４ａの戻し穴３５とは反対側の端部に位置する。第２ガイド面５４ｂは、例えばボール４に向かって凸の曲面である。第２ガイド面５４ｂは、戻し穴３５に向かうにしたがって第２ねじ溝３１から離れるように傾斜した平面であってもよい。第２ウィングエッジ５４ｅは、第２ウィング５４の第１アーム５１側の端部であり且つ第２溝エッジ３１２に沿っている。より具体的には、第２ウィングエッジ５４ｅは、第２ガイド面５４ｂの端部が描く外形線である。図１１から図１３に示すように、第２ウィングエッジ５４ｅは、第２溝エッジ３１２よりも、溝幅方向での第２ねじ溝３１の中央側（図３に示す溝底線Ｃ１側）に位置している。図１１から図１３に示す点５４ｅｐは、第２溝エッジ３１２と断面との交点である。図１１から図１３に示す点３１２ｐは、第２溝エッジ３１２と断面との交点である。図１１から図１３に示すように、点５４ｅｐが点３１２ｐよりも溝幅方向での第２ねじ溝３１の中央側に位置している。
【0041】
図７及び図８に示すように、第１ウィング５３と第２ウィング５４との間には隙間が設けられている。図７及び図８に示す第１ウィング５３と第２ウィング５４との間の最小距離Ｗ５は、図３に示す第１接触部３１ａと第２接触部３１ｂとの間の溝幅方向の距離Ｗ３１よりも小さい。このため、第１ウィング５３と第２ウィング５４は、ボール４を包み込むような形状を有する。また、第１ウィング５３と第２ウィング５４との間の距離は、第１ウィング５３及び第２ウィング５４が最も近付く位置から戻し穴３５とは反対側に向かうにしたがって大きくなっている。
【0042】
仮にエンドデフレクタ５が射出成形又はＭＩＭ（Metal Injection Molding）で製造される場合、エンドデフレクタ５の形状には制約がある。このため、第１ウィング５３及び第２ウィング５４のような形状を形成することは難しい。本実施形態においては、エンドデフレクタ５が例えば３Ｄプリンタによって製造されるので、第１ウィング５３及び第２ウィング５４の形成が容易である。
【0043】
上述したように戻し穴３５から出てきたボール４は、図５に示す湾曲路３６を通って第２ねじ溝３１に向かう。仮にエンドデフレクタ５が第１ウィング５３及び第２ウィング５４を備えていない場合、ボール４が湾曲路３６から第２ねじ溝３１に向かう時にボール４が溝幅方向に移動することができる。このため、ボール４が溝エッジ３１ｅに衝突する。金属製のボール４が金属製のナット３の溝エッジ３１ｅに衝突するので、衝突音が生じる可能性がある。
【0044】
これに対して、本実施形態のエンドデフレクタ５は第１ウィング５３及び第２ウィング５４を備えている。第１ウィング５３及び第２ウィング５４は、溝エッジ３１ｅに重なっている。このため、ボール４の溝エッジ３１ｅへの衝突が抑制される。このため、衝突音が低減される。また、ボール４の溝幅方向への移動が抑制されるので、ボール４の動きが滑らかになる。
【0045】
なお、ボール４がエンドデフレクタ５から第２ねじ溝３１に移動する時に、ボール４がエンドデフレクタ５から第２ねじ溝３１に向かってわずかに落ちることになる。ボール４の落ちる距離は、例えば数マイクロメートル程度である。しかし、ボール４が第２ねじ溝３１に当たる時に生じる音は、ボール４が溝エッジ３１ｅに衝突する時の衝突音に比べ無視できる程度の音である。なお、ボール４の落ちる距離は、１００マイクロメートル以下であればよい。
【0046】
また、ボール４が第２ねじ溝３１からエンドデフレクタ５に移動する時に、ボール４が第１ウィングエッジ５３ｅ及び第２ウィングエッジ５４ｅに衝突することになる。しかし、エンドデフレクタ５が樹脂で形成されているので、衝突音が実質的に生じない。また、第１ウィング５３が第１ガイド面５３ｂを備え、第２ウィング５４が第２ガイド面５４ｂを備えることにより、衝突音がより生じにくくなっている。すなわち、第１ガイド面５３ｂ及び第２ガイド面５４ｂにより、ボール４が第２ねじ溝３１から第１ウィング５３及び第２ウィング５４に滑らかに乗り上げるので、衝突音が抑制される。
【0047】
なお、第１ウィングエッジ５３ｅは、必ずしも全長に亘って、第１溝エッジ３１１よりも溝幅方向での第２ねじ溝３１の中央側に位置していなくてもよい。第１ウィングエッジ５３ｅの少なくとも一部が、第１溝エッジ３１１よりも溝幅方向での第２ねじ溝３１の中央側に位置していればよい。また、第２ウィングエッジ５４ｅは、必ずしも全長に亘って、第２溝エッジ３１２よりも溝幅方向での第２ねじ溝３１の中央側に位置していなくてもよい。第２ウィングエッジ５４ｅの少なくとも一部が、第２溝エッジ３１２よりも溝幅方向での第２ねじ溝３１の中央側に位置していればよい。
【0048】
なお、ボールねじ装置１は、必ずしも電動パワーステアリング装置８０に用いられなくてもよい。ボールねじ装置１は、回転運動を直進運動に変換する必要のある装置に広く適用することができる。
【0049】
以上で説明したように、ボールねじ装置１は、ねじ軸（ラック２）と、ナット３と、エンドデフレクタ５と、複数のボール４と、を備える。ねじ軸は、外周面に第１ねじ溝２１を有する。ナット３は、内周面に設けられる第２ねじ溝３１、端面に設けられる切欠き３３、及び切欠き３３の底面３３１に設けられる戻し穴３５を有する。エンドデフレクタ５は、切欠き３３に嵌まる。複数のボール４は、第１ねじ溝２１と第２ねじ溝３１との間の転動路４１、エンドデフレクタ５に設けられた湾曲路３６、及び戻し穴３５を循環する。エンドデフレクタ５は、基部５０と、第１アーム５１と、第２アーム５２と、第１ウィング５３と、第２ウィング５４と、を備える。基部５０は、戻し穴３５を覆う。第１アーム５１は、基部５０から第２ねじ溝３１の端部に向かって延びている。第２アーム５２は、基部５０から第２ねじ溝３１の端部に向かって延びており、第２ねじ溝３１を挟んで第１アーム５１に対向する。第１ウィング５３は、第１アーム５１から第２アーム５２側に突出する。第２ウィング５４は、第２アーム５２から第１アーム５１側に突出する。第２ねじ溝３１は、切欠き３３に面する端部である溝エッジ３１ｅを備える。溝エッジ３１ｅは、溝幅方向における第２ねじ溝３１の中央よりも第１アーム５１側に位置する第１溝エッジ３１１と、溝幅方向における第２ねじ溝３１の中央よりも第２アーム５２側に位置する第２溝エッジ３１２と、を含む。第１溝エッジ３１１と第２溝エッジ３１２との間の溝幅方向の距離は、戻し穴３５に向かうにしたがって小さくなっている。第１ウィング５３は、第２ウィング５４側の端部であり且つ第１溝エッジ３１１に沿う第１ウィングエッジ５３ｅを備える。第２ウィング５４は、第１ウィング５３側の端部であり且つ第２溝エッジ３１２に沿う第２ウィングエッジ５４ｅを備える。第１ウィングエッジ５３ｅの少なくとも一部は、第１溝エッジ３１１よりも、溝幅方向における第２ねじ溝の中央側に位置する。第２ウィングエッジ５４ｅの少なくとも一部は、第２溝エッジ３１２よりも、溝幅方向における第２ねじ溝３１の中央側に位置する。
【0050】
これにより、第１ウィング５３及び第２ウィング５４が、ボール４の溝エッジ３１ｅへの接触を阻む。このため、ボール４の溝エッジ３１ｅへの衝突が抑制される。さらに、ボールねじ装置１においては、ナット３又はエンドデフレクタ５の寸法に多少の誤差が生じた場合でも、第１ウィング５３が第１溝エッジ３１１に重なり、第２ウィング５４が第２溝エッジ３１２に重なることになる。このため、ボールねじ装置１におけるナット３又はエンドデフレクタ５は、高い加工精度を必要としない。したがって、ボールねじ装置１は、衝突音を容易に低減することができる。
【0051】
またボールねじ装置１においては、第１ウィング５３は、ボール４に向かって凹である第１湾曲面５３ａと、第１湾曲面５３ａの戻し穴３５とは反対側の端部に位置する第１ガイド面５３ｂと、を備える。第１ガイド面５３ｂは、ボール４に向かって凸である曲面、又は戻し穴３５に向かうにしたがって第２ねじ溝３１から離れるように傾斜した平面である。第２ウィング５４は、ボール４に向かって凹である第２湾曲面５４ａと、第２湾曲面５４ａの戻し穴３５とは反対側の端部に位置する第２ガイド面５４ｂと、を備える。第２ガイド面５４ｂは、ボール４に向かって凸である曲面、又は戻し穴３５に向かうにしたがって第２ねじ溝３１から離れるように傾斜した平面である。これにより、ボール４が第２ねじ溝３１から第１ウィング５３及び第２ウィング５４に滑らかに乗り上げるので、衝突音がより抑制される。
【0052】
またボールねじ装置１においては、ボール４は、第２ねじ溝３１の表面上の第１接触部３１ａと、第２ねじ溝３１の表面上の第２接触部３１ｂとに接している。第２接触部３１ｂは、第２ねじ溝３１の溝底に対して第１接触部３１ａとは反対側に位置している。第１ウィング５３と第２ウィング５４との間の溝幅方向の最小距離Ｗ５は、第１接触部３１ａと第２接触部３１ｂとの間の溝幅方向の距離Ｗ３１よりも小さい。これにより、ボール４がエンドデフレクタ５から第２ねじ溝３１に移動する時に、ボール４が溝幅方向により移動しにくくなる。その結果、ボール４の動きがより滑らかになる。
【0053】
またボールねじ装置１においては、第１ウィング５３と第２ウィング５４との間の距離は、第１ウィング５３及び第２ウィング５４が最も近付く位置から戻し穴３５とは反対側に向かうにしたがって大きくなっている。これにより、金型を用いてエンドデフレクタ５を製造する場合に、エンドデフレクタ５を金型から取り出しやすくなる。すなわち、エンドデフレクタ５は、製造効率を向上させることができる。
【0054】
また、電動パワーステアリング装置８０は、ボールねじ装置１を備える。これにより、電動パワーステアリング装置８０は、補助操舵力を発生させる時に生じる音を低減することができる。
【0055】
（第１変形例）
図１４は、第１変形例のナット及びエンドデフレクタを示す斜視図である。図１５は、第１変形例のエンドデフレクタの斜視図である。図１６は、第１変形例のエンドデフレクタの斜視図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図１４は、第１変形例のナット及びエンドデフレクタを示す斜視図である。図１５は、第１変形例のエンドデフレクタの斜視図である。図１６は、第１変形例のエンドデフレクタの斜視図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【0056】
図１５に示すように、第１変形例のエンドデフレクタ５Ａは、第１ウィング５３Ａと、第２ウィング５４Ａと、を備える。第１ウィング５３Ａと第２ウィング５４Ａとの間の距離は、第１ウィング５３Ａ及び第２ウィング５４Ａが最も近付く位置から戻し穴３５に向かうにしたがって大きくなっている。図１５に示すように、距離Ｗ５Ａは、第１ウィング５３Ａと第２ウィング５４Ａとの間の最小距離Ｗ５よりも大きい。距離Ｗ５Ａは、第１ウィング５３Ａと第２ウィング５４Ａとの間の距離が一定になる位置よりも戻し穴３５側の位置における、第１ウィング５３Ａと第２ウィング５４Ａとの間の距離である。
【0057】
エンドデフレクタ５Ａは、例えば３Ｄプリンタで製造される。エンドデフレクタ５Ａは、金型を用いて製造されてもよい。金型が用いられる場合、金型の中にあるエンドデフレクタ５Ａは無理抜きによって取り出される。
【0058】
上述したように、第１ウィング５３Ａと第２ウィング５４Ａとの間の距離は、第１ウィング５３Ａ及び第２ウィング５４Ａが最も近付く位置から戻し穴３５に向かうにしたがって大きくなっている。これにより、金型を用いてエンドデフレクタ５Ａを製造する場合に、エンドデフレクタ５Ａを金型から取り出しやすくなる。すなわち、エンドデフレクタ５Ａは、製造効率を向上させることができる。
【0059】
（第２変形例）
図１７は、第２変形例のナット及びエンドデフレクタを示す斜視図である。図１８は、第２変形例のエンドデフレクタの斜視図である。図１９は、第２変形例のエンドデフレクタの斜視図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図１７は、第２変形例のナット及びエンドデフレクタを示す斜視図である。図１８は、第２変形例のエンドデフレクタの斜視図である。図１９は、第２変形例のエンドデフレクタの斜視図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【0060】
図１８に示すように、第２変形例のエンドデフレクタ５Ｂは、第１ウィング５３Ｂと、第２ウィング５４Ｂと、を備える。第２ウィング５４Ｂは、第１ウィング５３Ｂと繋がっている。エンドデフレクタ５Ｂは、例えば３Ｄプリンタで製造される。
【0061】
上述したように第２ウィング５４Ｂは、第１ウィング５３Ｂと繋がっている。これにより、ボール４がエンドデフレクタ５Ｂから第２ねじ溝３１に移動する時に、ボール４が溝幅方向により移動しにくくなる。その結果、ボール４の動きがより滑らかになる。
【符号の説明】
【0062】
１ ボールねじ装置
２ ラック（ねじ軸）
２１ 第１ねじ溝
３ ナット
３１ 第２ねじ溝
３１１ 第１溝エッジ
３１２ 第２溝エッジ
３１ａ 第１接触部
３１ｂ 第２接触部
３１ｅ 溝エッジ
３３ 切欠き
３５ 戻し穴
３６ 湾曲路
４ ボール
４１ 転動路
５、５Ａ、５Ｂ エンドデフレクタ
５０ 基部
５１ 第１アーム
５２ 第２アーム
５３、５３Ａ、５３Ｂ 第１ウィング
５３ａ 第１湾曲面
５３ｂ 第１ガイド面
５３ｅ 第１ウィングエッジ
５４、５４Ａ、５４Ｂ 第２ウィング
５４ａ 第２湾曲面
５４ｂ 第２ガイド面
５４ｅ 第２ウィングエッジ
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
８２ ステアリングシャフト
８４ ユニバーサルジョイント
８５ ロアシャフト
８６ ユニバーサルジョイント
８７ ピニオンシャフト
８８ ピニオン
８９ タイロッド
９０ ＥＣＵ
９３ 電動モータ
９４ トルクセンサ
９５ 車速センサ
９８ イグニッションスイッチ
９９ 電源装置
Ｃ１ 溝底線
Ｃ２ ボール外形線
Ｃ３ ボール中心線
２ ラック（ねじ軸）
２１ 第１ねじ溝
３ ナット
３１ 第２ねじ溝
３１１ 第１溝エッジ
３１２ 第２溝エッジ
３１ａ 第１接触部
３１ｂ 第２接触部
３１ｅ 溝エッジ
３３ 切欠き
３５ 戻し穴
３６ 湾曲路
４ ボール
４１ 転動路
５、５Ａ、５Ｂ エンドデフレクタ
５０ 基部
５１ 第１アーム
５２ 第２アーム
５３、５３Ａ、５３Ｂ 第１ウィング
５３ａ 第１湾曲面
５３ｂ 第１ガイド面
５３ｅ 第１ウィングエッジ
５４、５４Ａ、５４Ｂ 第２ウィング
５４ａ 第２湾曲面
５４ｂ 第２ガイド面
５４ｅ 第２ウィングエッジ
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
８２ ステアリングシャフト
８４ ユニバーサルジョイント
８５ ロアシャフト
８６ ユニバーサルジョイント
８７ ピニオンシャフト
８８ ピニオン
８９ タイロッド
９０ ＥＣＵ
９３ 電動モータ
９４ トルクセンサ
９５ 車速センサ
９８ イグニッションスイッチ
９９ 電源装置
Ｃ１ 溝底線
Ｃ２ ボール外形線
Ｃ３ ボール中心線
【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】
【図18】
【図19】