JP2013184644A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ボールの円滑な転動を確保することのできる電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】ボール螺子装置２２をラック軸３の外周に螺刻された螺子溝３１とモータシャフト２６と一体回転するボール螺子ナット３３の内周に螺刻された螺子溝３４とを対向させてなる螺旋状の転動路Ｒ１内に複数のボール３２を配設することにより形成した。また、ボール螺子ナット３３に対して取付孔４２，４３に循環部材４１を装着することにより、転動路Ｒ１の二点間を短絡して転動路Ｒ１を転動する各ボール３２の無限循環を可能とする還流路Ｒ２を形成した。そして、循環部材４１の外面４１ａに、ボール螺子ナット３３の径方向視で、還流路Ｒ２を循環するボール３２の軌道上から外れた位置に突起６１を形成し、この突起６１が第２の軸受３５の内輪３５ａの内周面に当接することで循環部材４１がボール螺子ナット３３に固定されるようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。

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シャフトを備え、この中空シャフトの回転をボール螺子装置によってラック軸の軸方向移動に変換することで、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。

一般にこうしたボール螺子装置は、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複数のボールを配設することにより形成されている。そして、各ボールは、転動路内においてラック軸及びボール螺子ナットに挟まれており、ラック軸に対してボール螺子ナットが相対回転したときに、ボール螺子ナット及びラック軸から負荷（摩擦力）を受けて転動路内を転動する。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、転動路内を転動するボールは、この還流路を通過することにより、上記二点間を下流側から上流側へと還流される。このようにボール螺子装置は、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。

ところで、ボール螺子装置には、ボール螺子ナットを径方向に貫通する取付孔に対して、転動路からボールを掬い上げる機能及び転動路にボールを排出する機能を備えた循環部材（デフレクタ）を装着することにより、上記還流路が形成される所謂デフレクタ式のものが知られている（例えば、特許文献１，２）。そして、循環部材は、多くの場合、取付孔に圧入したり、接着剤を用いたりすることにより、ボール螺子ナットに固定されるようになっている。

特開２０１１−２５６９０１号公報 特開２０１１−８０５７４号公報 特開平１１−２７０６４７号公報

しかし、圧入により循環部材を取付孔に固定する場合には、その圧入荷重によって循環部材が僅かに変形するため、上記還流路に歪みが生じてボールの円滑な転動が妨げられる虞がある。また、接着剤により循環部材を取付孔に固定する場合には、同接着剤が転動路及び還流路内にはみ出てしまうことでボールの円滑な転動が妨げられる虞がある。このように従来の循環部材の固定方法では、ボールの円滑な転動が妨げられることで、例えば異音が発生するといった問題が生じる。

なお、特許文献３には、ボール螺子ナットを中空シャフトとしてのモータシャフトの内周に固定するとともに、循環部材の外面にモータシャフトの内周面に当接する突起を形成し、モータシャフトがこの突起を介して循環部材を支持するようにしたＥＰＳが開示されている。しかし、特許文献３における突起は、転動路から掬い上げられるボール又は転動路へ排出されるボールから循環部材に作用する押圧力によって同循環部材ががたつくことを抑制するためのものであり、還流路をその延伸方向に対して横切るような直線状に形成されている。すなわち、突起は、ボール螺子ナットの径方向視で、還流路と重なる位置に形成されている。そのため、例えばボール螺子ナットをモータシャフトに組み付ける際等において、突起に対して径方向外側から外力が作用すると、還流路に歪みが生じ易いという問題がある。

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、ボールの円滑な転動を確保することのできる電動パワーステアリング装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、軸方向に往復動可能に設けられたラック軸と、前記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シャフトと、前記中空シャフトの回転を前記ラック軸の軸方向移動に変換するボール螺子装置とを備えた電動パワーステアリング装置において、前記ボール螺子装置は、前記ラック軸の外周に螺刻された螺子溝と前記中空シャフトと一体回転する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複数のボールを配設することにより形成され、前記ボール螺子ナットには、該ボール螺子ナットを径方向に貫通する取付孔に循環部材を装着することにより、前記転動路の二点間を短絡して前記転動路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るものであって、前記循環部材の外面には、前記ボール螺子ナットの径方向視で、前記還流路を循環するボールの軌道上から外れた位置に突起が形成され、前記循環部材は、該循環部材の外周に配置される環状支持部材の内周面に前記突起が当接することにより前記ボール螺子ナットに固定されることを要旨とする。

上記構成によれば、循環部材は、その突起が環状支持部材の内周面に当接することで同環状支持部材により支持されてボール螺子ナットに固定されるため、圧入する場合のように循環部材が変形して還流路が歪むことや、接着剤を用いる場合のように転動路及び還流路に接着剤がはみ出ることを防止できる。そして、突起は、径方向視で還流路を循環するボールの軌道上から外れた位置、すなわち径方向視で還流路に重ならない位置に形成されるため、ボール螺子ナットに環状支持部材を組み付ける際等において、突起に径方向外側から外力が作用しても、還流路に歪みが生じ難くなる。これにより、ボールの円滑な転動を確保することができ、異音の発生等を抑制できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、前記ボール螺子ナットには、前記中空シャフトに係合する係合部が形成され、前記ボール螺子ナットが前記中空シャフトに対して前記係合部の係合が解除される方向へ移動可能な距離を所定距離に規制する規制部材を備え、前記係合部の長さが前記所定距離よりも長く設定されてなるものであって、前記ボール螺子ナットの外周に配置され、前記係合部の係合が解除される方向へ該ボール螺子ナットと一体的に移動可能に設けられる軸受を備え、前記規制部材は、前記軸受に対して前記係合部の係合が解除される方向に所定間隔を空けて対向配置され、前記環状支持部材は、前記軸受により構成されることを要旨とする。

ここで、例えば縁石衝突等によりラック軸に過大な衝撃荷重が作用すると、その衝撃荷重がラック軸からボール螺子ナットに伝達されて、ボール螺子ナットの係合部と中空シャフトの締結部分に緩みが発生することがある。そして、この緩みに起因して、ボール螺子ナットの係合部が中空シャフトの内部から脱落すると、ラック軸にアシスト力を適切に付与することができなくなる虞がある。

この点、上記構成によれば、ボール螺子ナットの係合部と中空シャフトとの間に緩みが生じてボール螺子ナットが中空シャフトに対して係合部の係合が解除される方向に所定距離だけ移動すると、軸受も同方向に移動する。そして、軸受が規制部材に接触してその移動が規制されると、ボール螺子ナットの移動が規制されるようになる。ここで、上記構成では、係合部の長さをボール螺子ナットが中空シャフトに対して移動可能な所定距離よりも長く設定しているため、ボール螺子ナットの係合部が中空シャフトの内部から脱落することを防止できる。これにより、簡易な構成で、ラック軸に衝撃荷重が作用してもボール螺子ナットと中空シャフトとの連結状態を維持することができ、中空シャフトからラック軸にアシスト力を適切に付与することができる。そして、このようにボール螺子ナットの抜け止めを行う軸受によって循環部材を同ボール螺子ナットに固定することで、別途環状支持部材を設ける場合に比べ、部品点数の増加を抑制して電動パワーステアリングの構成を簡素化することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の電動パワーステアリング装置において、前記軸受は、単列の転がり軸受であることを要旨とする。
ここで、上記のように環状支持部材の内周面に当接する突起を介して循環部材を支持する構成では、循環部材は、ボール螺子ナットの中心から突起の先端までの長さが環状支持部材の内径と等しくなるように形成される。そのため、環状支持部材をボール螺子ナットの外周に組み付ける作業に緻密さが要求されるようになり、同環状支持部材の軸方向長さが長いと、その組み付け性が低下する。したがって、上記構成のように環状支持部材である軸受を単列の転がり軸受として、その軸方向長さを短くすることで、組み付け性を向上させることができる。

本発明によれば、ボールの円滑な転動を確保することのできる電動パワーステアリング装置を提供することができる。

第１実施形態の電動パワーステアリング装置の概略構成を示す断面図。 第１実施形態のボール螺子装置近傍の拡大断面図。 第１実施形態のボール螺子ナットの側面図。 図３のＡ−Ａ断面図。 第１実施形態の循環部材の斜視図。 第１実施形態の循環部材をボール螺子ナットの径方向外側から見た平面図。 第１実施形態の循環部材をボール螺子ナットの周方向から見た正面図。 第１実施形態の循環部材をボール螺子ナットの軸方向から見た側面図。 図６のＢ−Ｂ断面図。 第１実施形態の循環部材に形成された突起の加工する際の説明図。 第１実施形態の電動パワーステアリング装置の動作例を示す断面図。 第２実施形態のボール螺子装置近傍の拡大断面図。 第２実施形態の循環部材をボール螺子ナットの径方向外側から見た平面図。 別例の循環部材をボール螺子ナットの径方向外側から見た平面図。

（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（ＥＰＳ）１は、ステアリング操作により回転するピニオン軸２と、ピニオン軸２の回転に応じて軸方向（矢印ａ１，ａ２で示す方向）に往復動することにより転舵輪（図示略）の舵角を変更するラック軸３とを備えている。

詳述すると、ＥＰＳ１は、略円筒状のラックハウジング５を備えており、ラックハウジング５内にラック軸３が挿通されている。ラックハウジング５は、略円筒状に形成されたセンターハウジング６と、センターハウジング６の一端側（矢印ａ１で示す方向）に固定されたギアハウジング７と、センターハウジング６の他端側（矢印ａ２で示す方向）に固定されたエンドハウジング８とからなる。なお、センターハウジング６とギアハウジング７との間、及びセンターハウジング６とエンドハウジング８との間には、Ｏリング１１，１２がそれぞれ介在されている。

ラック軸３は、ギアハウジング７に設けられたラックガイド１３、及びエンドハウジング８に設けられた図示しないブッシュ（すべり軸受）により、その軸方向に沿って往復動可能に支持されている。また、ラックハウジング５内には、ピニオン軸２がラック軸３と斜交する状態で回転可能に支持されており、ラック軸３は、ラックガイド１３によって付勢されることによりピニオン軸２と噛合している。なお、ピニオン軸２には、ステアリングシャフトが連結されており、その先端にはステアリングホイール（ともに図示略）が固定されている。そして、ステアリング操作に伴ってピニオン軸２が回転し、その回転がラック軸３の軸方向移動に変換されることにより、転舵輪の舵角、すなわち車両の進行方向が変更される。

また、ＥＰＳ１は、その駆動源となるモータ２１と、モータ２１の回転をラック軸３の軸方向移動に変換するボール螺子装置２２を備えている。つまり、本実施形態のＥＰＳ１は、所謂ラックアシスト型のＥＰＳとして構成されている。

詳述すると、モータ２１は、センターハウジング６の内周に固定されるステータ２４と、ステータ２４の内側に回転可能に設けられるロータ２５とを備えたブラシレスモータとして構成されている。ロータ２５は、中空円筒状に形成された中空シャフトとしてのモータシャフト２６、及びモータシャフト２６の外周に固定されるマグネット２７を有している。モータシャフト２６の矢印ａ１で示す方向の開口端２６ａは、第１の軸受２８によって回転可能に支持されている。なお、第１の軸受２８には、内外輪間に複数の転動体が２列に並んだ複列の転がり軸受（ボールベアリング）が採用されている。そして、モータ２１は、モータシャフト２６内にラック軸３が挿通されることにより、ラック軸３と同軸に配置されている。このように構成されたモータ２１では、ステータ２４に駆動電力が供給されることにより形成される磁界と、マグネット２７との間に生じる磁気的な吸引力及び反発力によってモータシャフト２６（ロータ２５）が回転する。

ラック軸３は、その外周の一部に螺子溝３１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２２は、このラック軸３に複数のボール３２を介してボール螺子ナット３３を螺合することにより形成されている。

さらに詳述すると、図１及び図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３３の内周には、ラック軸３の螺子溝３１と対応する螺子溝３４が形成されている。そして、ボール螺子ナット３３は、螺子溝３４が螺子溝３１と径方向において対向するように、モータシャフト２６の矢印ａ２で示す方向の開口端２６ｂに一体回転可能に固定されており、センターハウジング６の内周面に設けられた軸受としての第２の軸受３５により回転可能に支持されている。これにより、螺子溝３１，３４によって螺旋状の転動路Ｒ１が形成されている。なお、第２の軸受３５には、内外輪間に複数の転動体が１列に並んだ単列の転がり軸受（ボールベアリング）が採用されている。また、第２の軸受３５とセンターハウジング６との間にはＯリング３６が介在されている。

上記転動路Ｒ１内には、複数のボール３２が配設されており、各ボール３２は、ラック軸３の螺子溝３１と、ボール螺子ナット３３の螺子溝３４とに挟まれている。また、ボール螺子ナット３３には、螺子溝３４内の二箇所に設定された接続点Ｐ１，Ｐ２に開口する還流路Ｒ２が形成されている。そして、転動路Ｒ１は、この還流路Ｒ２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。

したがって、ボール螺子装置２２において、各ボール３２は、ラック軸３に対してボール螺子ナット３３が相対回転したときに、ラック軸３及びボール螺子ナット３３から負荷（摩擦力）を受けて転動路Ｒ１内を転動することにより、ラック軸３にボール螺子ナット３３のトルクを伝達し、ラック軸３をボール螺子ナット３３に対して軸方向移動させる。また、転動路Ｒ１内を転動して転動路Ｒ１の一端（接続点Ｐ１又は接続点Ｐ２）に到達した各ボール３２は、ボール螺子ナット３３に形成された上記還流路Ｒ２を通過することにより、転動路Ｒ１の他端（接続点Ｐ２又は接続点Ｐ１）に排出され、転動路Ｒ１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。つまり、ボール螺子装置２２は、その転動路Ｒ１を転動する各ボール３２が還流路Ｒ２を介して無限循環することにより、ボール螺子ナット３３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。そして、ＥＰＳ１は、モータ２１を用いてボール螺子ナット３３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。

ここで、ボール螺子装置２２では、上記還流路Ｒ２は、ボール螺子ナット３３に対して上記転動路Ｒ１からボール３２を掬い上げる機能及び転動路Ｒ１にボール３２を排出する機能を備えた循環部材（デフレクタ）４１を装着することにより形成されている。つまり、ボール螺子装置２２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４１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）により製造されており、還流路Ｒ２の延伸方向に沿って二分割された形状の部材を組み付けることにより形成されている。

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３３には、上記二つの接続点Ｐ１，Ｐ２に対応する位置に、ボール螺子ナット３３を径方向に貫通する一対の取付孔４２，４３が形成されている。なお、接続点Ｐ１，Ｐ２は、ボール螺子ナット３３の軸方向において、その間に複数列の螺子溝３４を挟む位置に設定されており、転動路Ｒ１及び還流路Ｒ２により１つの循環経路が形成されている（図２参照）。また、各取付孔４２，４３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３３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３３の外周面３３ａには、これら取付孔４２，４３間を接続する溝状の取付凹部４４が形成されている。

一方、図５〜図８に示すように、循環部材４１は、取付孔４２，４３にそれぞれ挿入される一対の挿入部５１，５２と、これら挿入部５１，５２間を連結する連結部５３とを有している。なお、循環部材４１は、ボール螺子ナット３３の径方向視で、連結部５３（循環部材４１）の中心に関して点対称となるように形成されており、挿入部５１を取付孔４２に挿入するとともに挿入部５２を取付孔４３に挿入すること、及び挿入部５１を取付孔４３に挿入するとともに挿入部５２を取付孔４２に挿入することが可能となっている。

具体的には、各挿入部５１，５２は、各取付孔４２，４３の断面形状に対応した略小判型に形成されている。そして、挿入部５１，５２には、挿入端（図７における下端）５１ａ，５２ａ側に開口するとともに、挿入端５１ａ，５２ａから基端（図７における上端）５１ｂ，５２ｂ側に向って滑らかに湾曲しつつ延出されて連結部５３に繋がる挿入孔５４，５５が形成されている。また、挿入端５１ａ，５２ａには、上記転動路Ｒ１内を転動した各ボール３２を挿入孔５４，５５に掬い上げるためのベロ部５６，５７が、ラック軸３の螺子溝３１内に挿入されるように突出して形成されている。

連結部５３は、挿入部５１，５２の基端５１ｂ，５２ｂを連結するようにこれら挿入部５１，５２間に形成されている。そして、連結部５３は、上記取付凹部４４の内面に当接して同取付凹部４４に嵌合可能な略四角形状に形成されている（図３及び図４参照）。また、図９に示すように、連結部５３には、その挿入端（図８における下端）５３ａ側に開口した連結溝５８が形成されている。連結溝５８は、連結部５３の軸線Ｍに沿って略直線状に形成されており、その両端が挿入孔５４，５５に連通されている。そして、連結溝５８の延伸方向と直交する断面は、挿入端５３ａ側の一部が切り欠かれた円形状に形成されており、連結溝５８を通過する各ボール３２が挿入端５３ａによって支持されるようになっている。

このように構成された循環部材４１は、その挿入部５１，５２が、それぞれ対応する取付孔４２，４３に挿入されるとともに、その連結部５３が、取付凹部４４に嵌着されることにより、ボール螺子ナット３３に装着される。そして、上記還流路Ｒ２は、循環部材４１をボール螺子ナット３３に装着することにより、挿入部５１，５２の挿入孔５４，５５及び連結部５３の連結溝５８によって形成されるようになっている。

図５及び図６に示すように、循環部材４１におけるボール螺子ナット３３の径方向外側の面である外面４１ａには、ボール螺子ナット３３の径方向視で、還流路Ｒ２を循環するボール３２の軌道上から外れた位置、すなわち径方向視で還流路Ｒ２に重ならない位置に複数の突起６１が形成されている。そして、図２において拡大して示すように、循環部材４１は、突起６１がボール螺子ナット３３の外周に配置される上記第２の軸受３５の内輪３５ａの内周面に当接することで第２の軸受３５に支持されてボール螺子ナット３３に固定されている。すなわち、本実施形態では、第２の軸受３５（内輪３５ａ）が環状支持部材に相当する。

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３３の外周面３３ａには、上記取付凹部４４の周縁を囲むように同取付凹部４４に連通する浅溝６２が形成されている。一方、図５〜図８に示すように、連結部５３の基端（図６における上端）５３ｂには、この浅溝６２に対応する一対のフランジ６３が形成されている。

図８に示すように、循環部材４１の外面４１ａは、ボール螺子ナット３３の軸方向視で、ボール螺子ナット３３の中心までの長さが内輪３５ａの内径よりも僅かに小さな円弧状に形成されている。そして、ボール螺子ナット３３の中心から突起６１の先端までの長さは、第２の軸受３５の内輪３５ａの内径と等しくなるように形成されている。

図６に示すように、各突起６１は、外面４１ａにおいて、挿入部５１，５２の中央側縁部上及び各フランジ６３上に跨る略Ｌ字状に形成されており、第２の軸受３５に対して線接触するようになっている。詳しくは、各突起６１の挿入部５１，５２の中央側縁部上に形成された第１辺部６４は、ボール螺子ナット３３の径方向視で、挿入部５１，５２の長手方向に沿った直線状に形成されている。一方、各突起６１のフランジ６３上に形成された第２辺部６５は、ボール螺子ナット３３の径方向視で、第１辺部６４に連続するとともに連結溝５８の延伸方向に沿った直線状に形成されている。また、各突起６１は、ボール螺子ナット３３の径方向視で、連結部５３の中心に対して点対称となる位置に形成されている。

一方、図２に示すように、第２の軸受３５の軸方向長さは、循環部材４１の軸方向長さよりも短く、上記突起６１のいずれか一方にのみ当接可能な長さに形成されている。そして、循環部材４１は、挿入部５１の中央側縁部とフランジ６３とに跨って形成された突起６１のみが第２の軸受３５に当接することで、ボール螺子ナット３３に固定されるようになっている。

また、ボール螺子ナット３３には、モータシャフト２６の開口端２６ｂからその内部に挿入されて一体回転可能に係合する係合部７１が形成されている。係合部７１は、モータシャフト２６の内周面における開口端２６ｂよりも内部側に形成された螺子穴７２に螺入される螺子部７３、及び開口端２６ｂの内面に嵌合されるインロー部７４を有している。そして、係合部７１の螺子部７３とモータシャフト２６の螺子穴７２との締結構造を通じて、モータシャフト２６にボール螺子ナット３３が係合、連結されている。係合部７１の長さ（より詳細にはその軸方向長さ）Ｌ１は、螺子部７３の長さＬ２とインロー部７４の長さＬ３とを加算した長さ（Ｌ２＋Ｌ３）となっている。

ボール螺子ナット３３の外周面３３ａには、循環部材４１よりも矢印ａ１で示す方向に位置し、軸方向において第２の軸受３５の内輪３５ａと対向する段差部７５が形成されている。これにより、第２の軸受３５は、段差部７５に当接することで、矢印ａ２で示す方向、すなわち係合部７１の係合が解除される方向にボール螺子ナット３３と一体で移動可能となっている。なお、ボール螺子ナット３３の矢印ａ１で示す方向の端部の外径は内輪３５ａの内径と略等しく形成されるとともに、矢印ａ２で示す方向の端部の外径は内輪３５ａの内径よりも僅かに小さく形成されており（図３参照）、矢印ａ２で示す方向の端部から容易に第２の軸受３５を嵌合させることが可能になっている。

第２の軸受３５は、段差部７５との間に矢印ａ１で示す方向に幅Ｌ４の隙間を隔てるとともに、規制部材としてのエンドハウジング８の端部８ａとの間に矢印ａ２で示す方向に幅Ｌ５の隙間を隔てて配置されている。また、エンドハウジング８の端部８ａの内径は、第２の軸受３５の外輪３５ｂの内径と略同一の長さに設定されており、この端部８ａは、第２の軸受３５の外輪３５ｂにのみエンドハウジング８の端部８ａが接触するようになっている。このようにボール螺子ナット３３の段差部７５と第２の軸受３５との間、並びに第２の軸受３５とエンドハウジング８との間に隙間をそれぞれ設けることで、その隙間の部分で電動パワーステアリング装置の構成部品の組み付け誤差を吸収することが可能となっており、ＥＰＳ１の組み付け性の向上が図られている。そして、ボール螺子ナット３３の段差部７５と第２の軸受３５との間の隙間の幅Ｌ４、及びエンドハウジング８と第２の軸受３５との間の隙間の幅Ｌ５を加算した長さ（Ｌ４＋Ｌ５）は、ボール螺子ナット３３の係合部７１の長さＬ１よりも短く設定されている。

次に、ボール螺子ナットへの第２の軸受の組み付けについて説明する。
図１０に示すように、ボール螺子ナット３３の外周に第２の軸受３５を組み付ける前の状態での突起６１´は、その先端からボール螺子ナット３３の中心までの長さが第２の軸受３５の内輪３５ａの内径よりも長くなるように形成されている。そこで、同図に示すように、循環部材４１をボール螺子ナット３３に装着した後に、内輪３５ａの内径と等しい内径を有する環状の加工工具Ｔを用いて突起６１の一部を除去する。具体的には、循環部材４１が装着されたボール螺子ナット３３を、その段差部７５の手前まで加工工具Ｔ内にくぐらせることで、突起６１の一部を切削する。これにより、突起６１の先端からボール螺子ナット３３の中心までの長さを第２の軸受３５の内輪３５ａの内径と等しくする。そして、第２の軸受３５をボール螺子ナット３３の外周に嵌合させ、循環部材４１が装着された部位に配置して突起６１を内輪３５ａの内周面に当接させることで、循環部材４１がボール螺子ナット３３に固定されるようになっている。

次に、本実施形態のＥＰＳの作用について説明する。
例えば車両の転舵輪が縁石に衝突したときに、ラック軸３に過大な衝撃荷重が作用することで、ボール螺子ナット３３がモータシャフト２６に対して矢印ａ２で示す方向（係合部７１の係合が解除される方向）に相対移動する場合がある。この場合、ボール螺子ナット３３が矢印ａ２で示す方向に移動すると、ボール螺子ナット３３の段差部７５によって第２の軸受３５が矢印ａ２で示す方向に押圧される。そして、図１１に示すように、第２の軸受３５がエンドハウジング８の端部８ａに当接すると、それ以上の第２の軸受３５の移動が規制される。したがって、ボール螺子ナット３３がモータシャフト２６に対して相対移動可能な距離は、先の図２に示したボール螺子ナット３３の段差部７５と第２の軸受３５との間の隙間の幅Ｌ４、及びエンドハウジング８と第２の軸受３５との間の隙間の幅Ｌ５を加算した長さ（Ｌ４＋Ｌ５）となる。ここで、本実施形態では、ボール螺子ナット３３の係合部７１の長さＬ１が、上記幅Ｌ４と幅Ｌ５を加算した長さ（Ｌ４＋Ｌ５）よりも長く設定されているため、モータシャフト２６の内部からボール螺子ナット３３の係合部７１が脱落することがない。これにより、ラック軸３に衝撃荷重が作用した場合であっても、ボール螺子ナット３３とモータシャフト２６との連結状態を維持することができるため、モータシャフト２６からラック軸３に適切にアシスト力を付与することができる。また、この構成では、ボール螺子ナット３３とモータシャフト２６との間にかしめ構造（例えば、特許文献１）を設ける必要がないため、パワーステアリング装置の製造工数を低減することも可能となる。さらに、ボール螺子ナット３３が矢印ａ２で示す方向に移動したときに、第２の軸受３５の外輪３５ｂにのみエンドハウジング８の端部８ａが当接するため、第２の軸受３５の内輪３５ａの回転が妨げられないようになっている。

以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）循環部材４１の外面４１ａに、ボール螺子ナット３３の径方向視で、還流路Ｒ２を循環するボール３２の軌道上から外れた位置に突起６１を形成し、内輪３５ａの内周面に突起６１が当接することで循環部材４１がボール螺子ナット３３に固定されるようにした。上記構成によれば、循環部材４１は、その突起６１が内輪３５ａの内周面に当接することで第２の軸受３５により支持されてボール螺子ナット３３に固定されるため、圧入する場合のように循環部材４１が変形して還流路Ｒ２が歪むことや、接着剤を用いる場合のように転動路Ｒ１及び還流路Ｒ２に接着剤がはみ出ることを防止できる。そして、突起６１は、径方向視で還流路Ｒ２を循環するボール３２の軌道上から外れた位置に形成されるため、ボール螺子ナット３３に第２の軸受３５の内輪３５ａを組み付ける際等において、突起６１に径方向外側から外力が作用しても、還流路Ｒ２に歪みが生じ難くなる。これにより、ボール３２の円滑な転動を確保することができ、異音の発生等を抑制できる。

（２）ボール螺子ナット３３がモータシャフト２６に対して軸方向に相対移動可能な距離がボール螺子ナット３３の係合部７１の長さＬ１よりも短くなるように、エンドハウジング８の端部８ａを第２の軸受３５に対向配置した。これにより、簡易な構成で、ラック軸３に衝撃荷重が作用した場合であっても、ボール螺子ナット３３の係合部７１がモータシャフト２６の内部から脱落することを防止することができるようになる。そして、このようにボール螺子ナット３３の抜け止めを行う第２の軸受３５によって循環部材４１をボール螺子ナット３３に固定することで、別途第２の軸受３５の内輪３５ａを設ける場合に比べ、部品点数の増加を抑制してＥＰＳ１の構成を簡素化することができる。

（３）第２の軸受３５に単列の転がり軸受を採用した。ここで、上記のように循環部材４１は、ボール螺子ナット３３の中心から突起６１の先端までの長さが内輪３５ａの内径と等しくなるように形成される。そのため、第２の軸受３５をボール螺子ナット３３の外周に組み付ける作業に緻密さが要求されるようになり、第２の軸受３５の軸方向長さが長いと、その組み付け性が低下する。したがって、上記構成のように第２の軸受３５の内輪３５ａを単列の転がり軸受として、その軸方向長さを短くすることで、組み付け性を向上させることができる。

（４）循環部材４１の挿入部５１，５２をボール螺子ナット３３の取付孔４２，４３のいずれにも挿入可能に形成するとともに、突起６１を連結部５３の中心に対して点対称となる位置に形成した。そのため、挿入部５１，５２を取付孔４２，４３のいずれに挿入して循環部材４１をボール螺子ナット３３に装着した場合でも、いずれかの突起６１が第２の軸受３５の内輪３５ａに当接するようになる。したがって、挿入部５１，５２をそれぞれ特定の挿入孔５４，５５に挿入させて循環部材４１をボール螺子ナット３３に装着せずともよく、その組み付け性の向上を図ることができる。

（５）突起６１が第２の軸受３５の内輪３５ａの内周面に線接触するように形成したため、点接触する場合に比べ、循環部材４１をボール螺子ナット３３に安定して固定することができる。

（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、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。

図１２に示すように、本実施形態のボール螺子ナット３３は、モータシャフト２６内に挿入されており、その開口端２６ｂに固定されたロックナット８１によって固定されている。そして、ボール螺子ナット３３には、複数（本実施形態では、４つ）の取付孔８２が形成されており、各取付孔８２に対して循環部材８３を取着することにより、独立した複数の循環経路が形成されている。

詳述すると、各取付孔８２は、螺子溝３４の螺旋形状に沿うように９０°ずつオフセットされた位置、すなわちボール螺子ナット３３の軸方向及び周方向に沿って等間隔にずれた位置において、その隣接する二列を周方向に一部切り欠くような長孔状に形成されている。各循環部材８３は、取付孔８２の断面形状に対応した断面略小判型に形成されており、各循環部材８３には、ボール３２が通過可能な通路８４が形成されている。図１３に示すように、通路８４は、ボール螺子ナット３３の径方向視で、平行に形成された転動路Ｒ１の一端と他端とをなめらかに接続するべく、湾曲した形状に形成されるとともに、その湾曲方向が通路８４の中央で変化する略Ｓ字状に形成されている。そして、各循環部材８３が取付孔８２に取着されることにより、通路８４の両端が隣接する二列の螺子溝３４にそれぞれ開口する。これにより、転動路Ｒ１内を転動するボール３２が通路８４における上流側の開口部から通路８４内に掬い上げられ、通路８４における下流側の開口部から転動路Ｒ１へと排出される。つまり、上記還流路Ｒ２は、各循環部材８３の通路８４によって形成されるようになっている。そして、各ボール３２は、ボール螺子ナット３３とラック軸３との相対回転により、それぞれ各循環経路内において約一巻き分だけ上流側に還流されて当該各循環経路内を無限循環する。

図１２に示すように、ボール螺子ナット３３の外周面３３ａには、取付孔８２の周縁を囲むように同取付孔８２に連通する浅溝９１が形成されている。一方、各循環部材８３には、浅溝９１に嵌合するフランジ９２が形成されている。循環部材８３の外面４１ａは、ボール螺子ナット３３の中心までの長さがモータシャフト２６の開口端２６ｂの内径よりも僅かに短くなるように湾曲している。図１３に示すように、突起９３は、略半球状形成されるとともに、循環部材８３の外面８３ａにおいて、ボール螺子ナット３３の径方向視で、還流路Ｒ２を循環するボール３２の軌道上から外れた位置に形成されている。また、突起９３は、循環部材８３の中心に対して点対称となる位置に形成されている。そして、循環部材８３は、各突起９３がモータシャフト２６の内周面に当接することでモータシャフト２６に支持されてボール螺子ナット３３に固定されている。すなわち、本実施形態では、モータシャフト２６が環状支持部材に相当する。

なお、モータシャフト２６へのボール螺子ナット３３の組み付けは、上記第１実施形態と同様に、先ず循環部材８３をボール螺子ナット３３に装着した状態で、加工工具Ｔを用いて突起９３の一部を切削することにより、その先端からボール螺子ナット３３の中心までの長さを開口端２６ｂの内径と等しくする。その後、ボール螺子ナット３３をモータシャフト２６内に挿入し、突起９３を開口端２６ｂの内周面に当接させることで、循環部材８３がボール螺子ナット３３に固定されるようになっている。

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），（４）と同様の作用効果を奏することができる。
なお、上記各実施形態は、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実施形態において、循環部材４１の外面４１ａに、Ｌ字状の突起６１を形成したが、これに限らず、例えば図１４に示すように、フランジ６３に連結溝５８の延伸方向に沿った直線状の突起６１を複数形成してもよい。要は、ボール螺子ナット３３の径方向視で、突起６１が還流路Ｒ２を循環するボール３２の軌道上から外れた位置に形成されていればよく、内輪３５ａの内周面に線接触する直線状や曲線状、あるいは点接触する半球状等、突起６１の形状は適宜変更可能である。同様に、上記第２実施形態において、突起９３の形状は適宜変更可能である。

・上記第１実施形態では、第２の軸受３５に単列の転がり軸受を採用したが、これに限らず、例えば複列の転がり軸受等、他の軸受を採用してもよい。
・上記第１実施形態では、ボール螺子ナット３３の係合部７１とモータシャフト２６との連結を螺子による締結によって行った。しかし、これに限らず、例えばボール螺子ナット３３の係合部７１とモータシャフト２６の開口端２６ｂとの間に板バネ（トレランスリング）を介在させ、同板バネの弾性力に応じた摩擦抵抗によってボール螺子ナット３３とモータシャフト２６とを係合、連結させてもよい。

・上記第１実施形態では、第２の軸受３５の矢印ａ２で示す方向の移動を規制する部材としてエンドハウジング８を用いたが、これに限らず、例えばセンターハウジング６の内周面に軸方向において第２の軸受３５と対向する規制部材を固定し、この規制部材によって第２の軸受３５の矢印ａ２で示す方向の移動を規制してもよい。

・上記各実施形態では、突起６１，９３を、ボール螺子ナット３３の径方向視で、循環部材４１，８３の点対称となる位置に形成したが、点対称とならない位置に形成してもよい。例えば、上記第１実施形態において、循環部材４１に挿入部５１の中央側縁部とフランジ６３とに跨って形成された突起６１のみを形成してもよい。

・上記各実施形態では、本発明をモータ２１及び中空シャフトとしてのモータシャフト２６がラック軸３と同軸に配置されたラックアシスト型のＥＰＳ１に具体化した。しかし、これに限らず、所謂ラッククロス型やラックパラレル型等、ハウジング外部に設けられたモータにより、ラック軸の挿通された中空シャフトを駆動する形式のＥＰＳに具体化してもよい。

１…電動パワーステアリング（ＥＰＳ）、３…ラック軸、８…エンドハウジング、２２…ボール螺子装置、２６…モータシャフト、３１，３４…螺子溝、３２…ボール、３３…ボール螺子ナット、３５…第２の軸受、４１，８３…循環部材、４１ａ，８３ａ…外面、４２，４３，８２…取付孔、６１，９３…突起、７１…係合部、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３…長さ、Ｌ４，Ｌ５…幅、Ｒ１…転動路、Ｒ２…還流路。

Claims (3)

1. 軸方向に往復動可能に設けられたラック軸と、前記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シャフトと、前記中空シャフトの回転を前記ラック軸の軸方向移動に変換するボール螺子装置とを備えた電動パワーステアリング装置において、
   前記ボール螺子装置は、前記ラック軸の外周に螺刻された螺子溝と前記中空シャフトと一体回転する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複数のボールを配設することにより形成され、
   前記ボール螺子ナットには、該ボール螺子ナットを径方向に貫通する取付孔に循環部材を装着することにより、前記転動路の二点間を短絡して前記転動路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るものであって、
   前記循環部材の外面には、前記ボール螺子ナットの径方向視で、前記還流路を循環するボールの軌道上から外れた位置に突起が形成され、
   前記循環部材は、該循環部材の外周に配置される環状支持部材の内周面に前記突起が当接することにより前記ボール螺子ナットに固定されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記ボール螺子ナットには、前記中空シャフトに係合する係合部が形成され、
   前記ボール螺子ナットが前記中空シャフトに対して前記係合部の係合が解除される方向へ移動可能な距離を所定距離に規制する規制部材を備え、前記係合部の長さが前記所定距離よりも長く設定されてなるものであって、
   前記ボール螺子ナットの外周に配置され、前記係合部の係合が解除される方向へ該ボール螺子ナットと一体的に移動可能に設けられる軸受を備え、
   前記規制部材は、前記軸受に対して前記係合部の係合が解除される方向に所定間隔を空けて対向配置され、
   前記環状支持部材は、前記軸受により構成されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
3. 請求項２に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記軸受は、単列の転がり軸受であることを特徴とする電動パワーステアリング装置。