JP2017214956A - ボールねじ装置およびステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】剛性のより均一なリテーナを有するボールねじ装置およびステアリング装置を提供する。【解決手段】ラックシャフトとボールねじナットとの間には、ボールを転動可能に保持する複数のリテーナ溝５１を有する円筒状のリテーナ５０が設けられている。リテーナ溝５１は、リテーナ溝５１の延びる方向に対して交わる２つの短い内側面５３と、これら短い内側面５３と交わり、かつリテーナ溝５１の延びる方向に沿った２つの長い内側面５４とを有している。短い内側面５３と長い内側面５４とが交わる内角部分には、隅アール５５が設けられている。隅アール５５の半径は、リテーナ溝５１の幅の１／２よりも小さく設定されている。【選択図】図４

Description

本発明は、ボールねじ装置およびステアリング装置に関する。

従来、ボールねじ装置によって、モータの回転トルクを、ラックシャフトを直線運動させる力に変換することにより、運転者のステアリング操作を補助する電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）が知られている。

このようなボールねじ装置では、モータによって回転するボールねじナットを、ボールを介してラックシャフトと螺合させている。ボールねじナットの回転に伴って、ボールはボールねじナットとラックシャフトとの間で同一方向に回転しながら転動する。ボールの転動に伴って隣り合うボール同士がぶつかってしまうと、隣り合うボールの間ですべり抵抗が発生してしまい、ボールねじ装置の回転トルクが変動してしまう。このため、特許文献１に示すステアリング装置のボールねじ装置では、隣り合うボール同士の接触を規制するために、ボールを転動可能に保持するリテーナ溝を有したリテーナ（保持器）が設けられる。周方向において隣り合うボールとボールの間には、リテーナの隣り合うリテーナ溝同士の間の部分である隔離部が設けられることにより、周方向において隣り合うボール同士の接触が規制される。

特開２００９−２５７３６９号公報

ところで、特許文献１のリテーナでは、隔離部の剛性（特にたわみ剛性）が軸方向における位置によって異なる。すなわち、隔離部の軸方向における両端部の剛性は、隔離部の両端部の間に挟まれる中央部の剛性よりも大きい。

この点、ボールをリテーナとナットとの間に嵌め込む際の嵌め易さを考えると隔離部の剛性は小さい方がよい反面、リテーナがボールを十分に保持するためには隔離部の剛性は高い方がよい。しかし、隔離部の中央部の剛性が適切なとき、隔離部の端部で剛性が大きくなるためにボールの嵌め込みが困難になり、隔離部の端部の剛性が適切なとき、隔離部の中央部で剛性が小さくなるためにボールを十分に保持できず、ボールが脱落するおそれがある。また、ボールが脱落しないようにボールとリテーナとの間の隙間を小さくすると、隔離部の寸法ばらつきにより、隔離部の端部では、隔離部の中央部よりもボールが隔離部によってより強く挟まれた状態で転動する状態が発生する場合があるため、ボールとリテーナとの間の摩擦が大きくなるおそれがある。このため、隔離部の端部の剛性と隔離部の中央部の剛性との差が小さく、より均一な剛性の隔離部を有するリテーナが求められていた。

本発明の目的は、剛性のより均一なリテーナを有するボールねじ装置およびステアリング装置を提供することにある。

上記目的を達成しうるボールねじ装置は、外周面にボール転動溝が螺旋状に設けられたボールねじ軸と、内周面にボール転動溝が螺旋状に設けられたボールねじナットと、前記ボールねじ軸のボール転動溝および前記ボールねじナットのボール転動溝の間に設けられたボールと、前記ボールねじ軸と前記ボールねじナットとの間に配置されて、前記ボールを転動可能に保持する複数のリテーナ溝、および周方向における隣り合うリテーナ溝同士の間の部分であって、前記ボール同士を周方向において隔離する複数の隔離部が設けられた円筒状のリテーナと、を備えている。前記リテーナは、Ａ：前記リテーナ溝の延在方向における前記リテーナ溝の両端部は、前記延在方向と直交する方向において円弧面形状よりも外側に広がる形状であること、Ｂ：前記リテーナ溝の延在方向における前記隔離部の両端部である両根元部の間にある中央部は、前記根元部に比べて、前記リテーナの径方向および周方向の少なくとも一方の方向の長さが長いこと、Ｃ：前記リテーナにおける前記隔離部の前記中央部を除いた部分には、溝が設けられていること、の少なくとも一の構成を有する。

この構成によれば、リテーナがＡ〜Ｃの少なくとも一の構成を有することにより、中央部の剛性をより大きくする、または根元部の剛性をより小さくすることにより、中央部の剛性と根元部の剛性との差をより小さくできる。このため、リテーナの各部での剛性をより均一にすることができる。

上記のボールねじ装置において、前記リテーナの軸線と直交する方向から見たとき、前記リテーナ溝の延在方向に沿って延びる中心線から前記リテーナ溝の内側面までの距離は、前記根元部より前記中央部の方が短いことが好ましい。

この構成によれば、前記リテーナ溝の延びる方向に沿って延びる中心線からリテーナ溝の内側面までの距離が、前記根元部より前記中央部の方が短いことにより、根元部の剛性と中央部の剛性との差が小さくなる。

上記のボールねじ装置において、前記リテーナ溝は、前記リテーナ溝の延びる方向において互いに対向する２つの短い内側面と、前記２つの短い内側面に対して交わり、かつ前記リテーナ溝の延びる方向に沿った２つの長い内側面とを有し、前記２つの短い内側面と前記２つの長い内側面とが交わる４つの内角部分には、それぞれ前記リテーナ溝の延在方向と交わる方向における前記リテーナ溝の長さである幅の１／２よりも小さい半径の隅アールが設けられていることが好ましい。

この構成によれば、両端が円弧面形状のリテーナ溝と比べて、短い内側面および隅アールを有するリテーナ溝の方が、根元部をリテーナ溝の延在方向に対して交わる方向における外側に広げることができる。このため、根元部の断面積と中央部の断面積との差が小さくなる。これにより、両端が円弧面形状のリテーナ溝の場合と比べて、根元部の剛性と中央部の剛性との差がより小さくなる。

上記のボールねじ装置において、前記リテーナ溝の延在方向と交わる方向における前記根元部の長さである幅は、前記リテーナ溝の延在方向と交わる方向における前記中央部の長さである幅よりも小さいことが好ましい。

この構成によれば、根元部の幅を中央部の幅よりも小さくすることにより、根元部の剛性と中央部の剛性との差を小さくできる。
上記のボールねじ装置において、前記中央部の前記リテーナの径方向の長さである厚さは、前記根元部の前記リテーナの径方向の長さである厚さよりも大きく設定されていてもよい。

この構成によれば、中央部の厚さを根元部の厚さよりも大きくすることにより、根元部の剛性と中央部の剛性との差をより小さくできる。
上記のボールねじ装置において、前記根元部の外面には、溝が設けられていてもよい。

この構成によれば、根元部の外面に溝を設けることにより、根元部の剛性と中央部の剛性との差を小さくできる。
上記のボールねじ装置はステアリング装置に適用することが好適である。

本発明のボールねじ装置およびステアリング装置によれば、リテーナの剛性をより均一にできる。

一実施形態のステアリング装置の概略構成を示す構成図。 一実施形態のステアリング装置について、アシスト機構の概略構造を示す断面図。 一実施形態のステアリング装置について、そのリテーナの軸方向における断面図。 第１実施形態のステアリング装置について、そのリテーナを径方向から見たときの概略構造図。 第２実施形態のステアリング装置について、そのリテーナを径方向から見たときの概略構造図。 第３実施形態のステアリング装置について、そのリテーナの厚みを示す概略構造図。 第４実施形態のステアリング装置について、そのリテーナを径方向から見たときの概略構造図。 他の実施形態のステアリング装置について、そのリテーナを径方向から見たときの概略構造図。

＜第１実施形態＞
以下、ボールねじ装置をステアリング装置に適用した第１実施形態について説明する。
図１に示すように、ＥＰＳ１（電動パワーステアリング装置）は運転者のステアリングホイール１０の操作に基づいて転舵輪１５を転舵させる操舵機構２、および運転者のステアリング操作を補助するアシスト機構３を備えている。

操舵機構２は、ステアリングホイール１０およびステアリングホイール１０と一体回転するステアリングシャフト１１を備えている。ステアリングシャフト１１は、ステアリングホイール１０と連結されたコラムシャフト１１ａと、コラムシャフト１１ａの下端部に連結されたインターミディエイトシャフト１１ｂと、インターミディエイトシャフト１１ｂの下端部に連結されたピニオンシャフト１１ｃとを有している。ピニオンシャフト１１ｃの下端部はラックアンドピニオン機構１３を介してボールねじ軸であるラックシャフト１２に連結されている。ピニオンシャフト１１ｃの下端部（ピニオン歯）は、ラックシャフト１２（ラック歯）に噛み合わされている。したがって、ステアリングシャフト１１の回転運動は、ピニオンシャフト１１ｃの先端に設けられたピニオン歯とラックシャフト１２に設けられたラック歯からなるラックアンドピニオン機構１３を介して、ラックシャフト１２の軸方向（図１の左右方向）の往復直線運動に変換される。当該往復直線運動は、ラックシャフト１２の両端にそれぞれ連結されたタイロッド１４を介して左右の転舵輪１５にそれぞれ伝達されることにより、転舵輪１５の転舵角が変更される。

アシスト機構３は、ラックシャフト１２の周囲に設けられている。アシスト機構３は、アシスト力の発生源であるモータ２０と、ラックシャフト１２の周囲に一体的に取り付けられたボールねじ装置３０と、モータ２０の回転軸２１の回転力をボールねじ装置３０に伝達する減速機４０からなる。アシスト機構３は、モータ２０の回転軸２１の回転力を、減速機４０およびボールねじ装置３０を介してラックシャフト１２の軸方向の力に変換することにより、運転者のステアリング操作を補助する。

ボールねじ装置３０、減速機４０、ピニオンシャフト１１ｃ、およびラックシャフト１２は、ラックハウジング１６により覆われている。ラックハウジング１６は、アシスト機構３の付近でラックシャフト１２の軸方向に分割された第１ラックハウジング１６ａおよび第２ラックハウジング１６ｂからなり、それらが互いに連結されることにより構成されている。ラックハウジング１６は、ラックシャフト１２の延びる方向に対して交わる方向（図１中の下方）へ突出して設けられる減速機ハウジング１７を有している。減速機ハウジング１７の内部には、減速機４０の一部が収容される。減速機ハウジング１７の壁面には、貫通孔２３が設けられている。モータ２０の回転軸２１は、減速機ハウジング１７に設けられた貫通孔２３を通じて減速機ハウジング１７の内部に延びている。回転軸２１はラックシャフト１２に対して平行となるように、モータ２０はボルト２２により減速機ハウジング１７に固定されている。

つぎに、アシスト機構３について詳細に説明する。
図２に示すように、ボールねじ装置３０は、ラックシャフト１２に複数のボール３２を介して螺合する円筒状のボールねじナット３１を備えている。また、減速機４０は、モータ２０の回転軸２１に一体的に取り付けられた駆動プーリ４１と、ボールねじナット３１の外周に一体的に取り付けられた従動プーリ４２と、駆動プーリ４１と従動プーリ４２との間に巻き掛けられるベルト４３とを備えている。ボールねじナット３１の第１の端部（図２中のボールねじナット３１の右端）の外周面には、周方向全域にわたってフランジ部３１ａが設けられている。フランジ部３１ａは、円筒状のロックスクリュー３４および従動プーリ４２の段差部分との間に挟み込まれることにより、ボールねじナット３１は従動プーリ４２と一体回転可能に取り付けられている。ロックスクリュー３４の外周面に設けられたねじ溝３４ａと、従動プーリ４２に設けられたねじ溝４２ａとが螺合することにより、ロックスクリュー３４は軸方向に移動する。これにより、ロックスクリュー３４は従動プーリ４２の段差部分へと向けてねじ込まれ、フランジ部３１ａがロックスクリュー３４と従動プーリ４２との間に挟み込まれる。また、従動プーリ４２の外周面には、従動プーリ４２およびボールねじナット３１をラックハウジング１６の内周面に対して回転可能に支持する軸受３５が設けられている。また、ベルト４３は、たとえば心線を含むゴム製の歯付ベルト（はす歯ベルト）が採用される。

ラックシャフト１２の外周面には、螺旋状のねじ溝１２ａが設けられている。ボールねじナット３１の内周面には、ラックシャフト１２のねじ溝１２ａに対応する螺旋状のねじ溝３３が設けられている。ボールねじナット３１のねじ溝３３とラックシャフト１２のねじ溝１２ａとにより囲まれる螺旋状の空間は、ボール３２が転動する転動路Ｒとして機能する。また、図示しないが、ボールねじナット３１には、転動路Ｒの２箇所に開口して、当該２箇所の開口を短絡する循環路が設けられている。したがって、ボール３２はボールねじナット３１内の循環路を介して転動路Ｒ内を無限循環することができる。循環路としては、たとえば各列循環のデフレクタ方式が採用される。

なお、軸受３５はラックハウジング１６に対して軸方向に移動可能に支持されている。軸受３５の外輪の軸方向両側には、断面Ｌ字形状の環状のプレート３６が設けられ、そのプレート３６と軸受３５の外輪との間には皿ばね３７が設けられている。軸受３５の内輪は、従動プーリ４２のフランジ部４２ｂの軸方向における段差部分、および環状の固定部材３８によって挟み込まれている。従動プーリ４２におけるフランジ部４２ｂの設けられていない部分（正確には、従動プーリ４２の第２の端部から第１の端部に向かう一定の範囲）の外周面には、ねじ溝４２ｃが設けられている。固定部材３８の内周面には、従動プーリ４２の外周面に設けられたねじ溝４２ｃに螺合するねじ溝３８ａが設けられている。従動プーリ４２の外周面に設けられたねじ溝４２ｃと固定部材３８の内周面に設けられたねじ溝３８ａとが螺合することにより、固定部材３８は従動プーリ４２に取り付けられる。段差部分および固定部材３８によって軸受３５を挟み込んだときに、止め輪３９が従動プーリ４２に嵌め込まれることにより、固定部材３８は従動プーリ４２に対して軸方向に移動することが規制される。これらによって、軸受３５はラックハウジング１６に対して軸方向に揺動可能に支持される。

このような構成からなるアシスト機構３では、モータ２０の回転軸２１が回転すると、回転軸２１と一体となって駆動プーリ４１が回転する。駆動プーリ４１の回転は、ベルト４３を介して従動プーリ４２に伝達されて、これにより従動プーリ４２は回転する。このため、従動プーリ４２と一体的に取り付けられたボールねじナット３１も一体回転する。ボールねじナット３１はラックシャフト１２に対して相対回転するため、ボールねじナット３１とラックシャフト１２との間に介在される複数のボール３２は双方から負荷を受けて転動路Ｒ内を無限循環する。ボール３２が転動路Ｒ内を転動することにより、ボールねじナット３１に付与された回転トルクがラックシャフト１２の軸方向に付与される力に変換される。このため、ラックシャフト１２はボールねじナット３１に対して軸方向に移動する。このラックシャフト１２に付与される軸方向の力がアシスト力となり、運転者のステアリング操作を補助する。

また、図２に示すように、ラックシャフト１２とボールねじナット３１との間には、円筒状のリテーナ５０が設けられている。リテーナ５０は、ボール３２を転動可能に保持する複数のリテーナ溝５１を有する。リテーナ溝５１は、ラックシャフト１２の軸線に対して一定角度だけ傾いて延びる長穴形状を有している。複数のリテーナ溝５１は、リテーナ５０の周方向に等間隔に設けられている。隣り合うリテーナ溝５１を円周方向に隔離する隔離部５２の幅寸法は、ボール３２の直径よりも十分小さい。リテーナ溝５１は、ラックシャフト１２のねじ溝１２ａおよびボールねじナット３１のねじ溝３３と直角をなしている。言い換えれば、リテーナ溝５１は、ラックシャフト１２の軸線に対してねじ溝１２ａおよびねじ溝３３のリード角だけ傾斜し、ねじ溝１２ａおよびねじ溝３３に対して直角に設けられている。

図３に示すように、リテーナ５０の周方向において、リテーナ溝５１における互いに対向する内側面には、傾斜面５１ａ，５１ｂが設けられている。ラックシャフト１２の軸方向からみて、傾斜面５１ａ，５１ｂには、リテーナ５０の径方向外側に向かうにつれて互いに離れるように、それぞれリテーナ５０の軸線と直交する方向に延びる直線に対して、所定角度θだけ傾斜している。また、リテーナ溝５１の周方向における幅は、リテーナ５０の内周ではボール３２の直径よりも小さく、リテーナ５０の外周ではボール３２の直径よりも大きくなるように、傾斜面５１ａ，５１ｂの傾斜する角度θが設定されている。このため、ボール３２は、リテーナ溝５１の径方向外側へ向かう移動は許容される反面、リテーナ溝５１の径方向内側へ向かう移動は規制される。リテーナ溝５１の傾斜面５１ａ，５１ｂがボール３２に当接することにより、リテーナ５０の径方向の移動が規制される。リテーナ５０がボール３２によって支持されることにより、リテーナ５０がラックシャフト１２の外周面およびボールねじナット３１の内周面に接触することが抑制されている（図２参照）。また、ボールねじナット３１からラックシャフト１２を抜いても、リテーナ５０により、ボール３２はボールねじナット３１のねじ溝３３の中に保持される。

つぎに、本実施形態のリテーナ５０について説明する。
図４に実線で示されるように、リテーナ溝５１は、リテーナ溝５１の延びる方向に対して交わる２つの短い内側面５３と、短い内側面５３と交わり、かつリテーナ溝５１の延びる方向に沿った２つの長い内側面５４とを有している。２つの短い内側面５３と２つの長い内側面とが交わる４つの内角部には、それぞれ隅アール５５が設けられている。隅アール５５の半径は、リテーナ溝５１の幅（周方向の長さ）の１／２よりも小さく設定されている。

すなわち、２点鎖線で示される両端が円弧形状をなすリテーナ溝Ｉの場合と比べて、本実施形態のリテーナ溝５１の両端部は、リテーナ溝５１の延びる方向に直交する方向に関して外側に広がる形状を有している。また、リテーナ５０の径方向（リテーナ５０の軸線と直交する方向）から見たとき、リテーナ溝５１の延びる方向に沿った中心線Ｃから中央部５２ａにおける長い内側面５４までの距離は、リテーナ溝Ｉであれ、リテーナ溝５１であれ、同じである。これに対し、中心線Ｃから根元部５２ｂにおける隅アール５５までの距離は、リテーナ溝Ｉの場合よりも、実線で示される本実施形態のリテーナ溝５１の方が長くなる部分がある。リテーナ溝５１は、リテーナ溝Ｉと比べると、リテーナ溝５１の端部と隅アール５５との差の部分である差異部分Ｓが取り除かれている違いがある。なお、リテーナ溝５１は、長方形の四隅に隅アールを付けた形状ともいえる。

本実施形態の作用および効果を説明する。まず比較例として、両端が円弧形状をなすリテーナ溝Ｉを採用する場合を説明する。
本実施形態のリテーナ溝５１は、その延びる方向における両端部に、リテーナ溝Ｉの場合と比べて、リテーナ溝５１の延びる方向に対して交わる方向における外側に広がる形状を有しているため、リテーナ溝５１を採用した場合の根元部５２ｂの断面２次モーメントは、リテーナ溝Ｉを採用する場合の根元部５２ｂの断面２次モーメントよりも小さくなる。すなわち、リテーナ溝５１はリテーナ溝Ｉと比べると、差異部分Ｓが取り除かれている分、根元部５２ｂの断面２次モーメントが小さくなる。このため、根元部５２ｂの剛性、特にたわみ剛性が小さくなり、中央部５２ａのたわみ剛性と根元部５２ｂのたわみ剛性との差が小さくなる。

ところで、隔離部５２の中央部５２ａのたわみ剛性と根元部５２ｂのたわみ剛性との差が大きいと、いくつかの問題が生じる。たとえば、ボールねじナット３１の内周にリテーナ５０を組み付けた状態で、リテーナ５０の内周から隣り合う隔離部５２をたわませて、ボールねじナット３１のねじ溝３３の中にボール３２を入れる場合、隔離部５２の軸方向の位置によってリテーナ５０とボールねじナット３１との間にボール３２を嵌め込む際の嵌め易さが異なってしまう。隔離部５２のたわみ剛性が小さいほど、ボール３２をリテーナ５０とボールねじナット３１との間に嵌め込む際に隔離部５２は弾性変形できるので、より嵌め込み易くなる。隔離部５２の中央部５２ａのたわみ剛性を適切に設定すると、隔離部５２の中央部５２ａにおいて、ボール３２をリテーナ５０とボールねじナット３１との間に嵌め込むことは容易になる反面、隔離部５２の根元部５２ｂにおいて、ボール３２をリテーナ５０とボールねじナット３１との間に嵌め込むことは、根元部５２ｂのたわみ剛性が中央部５２ａのたわみ剛性よりも大きい分だけ困難になってしまう。

また、根元部５２ｂの剛性を適切に（小さく）設定すると、根元部５２ｂにおいてもボール３２をリテーナ５０とボールねじナット３１との間に容易に嵌め込むことができる反面、ラックシャフト１２をボールねじナット３１から引き抜いた状態では、根元部５２ｂよりもさらにたわみ剛性の小さい中央部５２ａでは、十分にボール３２を保持できないこともある。リテーナ５０がボール３２を十分に保持するためには隔離部５２のたわみ剛性は高い方がよいためである。このため、従来のリテーナ溝Ｉの形状では、隔離部５２の中央部５２ａのたわみ剛性を適切に設定すると、隔離部５２の根元部５２ｂでたわみ剛性がより大きくなるために根元部５２ｂではボール３２の嵌め込みが困難になり、根元部５２ｂのたわみ剛性を適切に設定すると、中央部５２ａのたわみ剛性がより小さくなるために中央部５２ａではボール３２を十分に保持できなくなるおそれがある。中央部５２ａ（リテーナ５０）がボール３２を十分に保持できないと、ボール３２がリテーナ５０から脱落してしまうおそれがある。また、ボール３２が脱落しないようにボール３２とリテーナ溝５１との間の隙間を小さくすると、溝幅寸法のばらつき方によっては、隔離部５２によりボール３２が挟まれた状態でリテーナ５０とともに転動することとなるため、ボール３２とリテーナ５０との間の摩擦がより大きくなるおそれもある。このため、中央部５２ａのたわみ剛性と根元部５２ｂのたわみ剛性との差が小さく、リテーナ５０の各部のたわみ剛性をより均一にすることが好ましい。

本実施形態のリテーナ５０では、根元部５２ｂのたわみ剛性をより小さくすることにより、中央部５２ａのたわみ剛性と根元部５２ｂのたわみ剛性との差をより小さくしている。なお、中央部５２ａの断面積と根元部５２ｂの断面積との差も小さくなる。このため、中央部５２ａのたわみ剛性を適切に設定した場合であっても、根元部５２ｂのたわみ剛性と中央部５２ａのたわみ剛性との差がより小さい分、根元部５２ｂでもボール３２をより嵌め込みやすくなる。また、根元部５２ｂのたわみ剛性を適切に設定した場合であっても、根元部５２ｂの剛性と中央部５２ａの剛性との差が小さい分、中央部５２ａの剛性が確保されているので、ボール３２がリテーナ５０から脱落することが抑制される。

＜第２実施形態＞
つぎに、ボールねじ装置をステアリング装置に適用した第２実施形態について説明する。ここでは、第１実施形態との違いを中心に説明する。

図５に形状を誇張して示すように、本実施形態のリテーナ溝５１は、比較例のリテーナ溝Ｉと同様にその両端が円弧面形状である。隔離部５２の軸方向の中央部５２ａは根元部５２ｂよりも、周方向（リテーナ溝５１の延びる方向に直交する方向）における長さが長い（幅が広い）。すなわち、リテーナ溝５１の長い内側面５４に中太部５４ａが設けられることにより、隔離部５２の中央部５２ａは根元部５２ｂよりも太い。このため、ラックシャフト１２の軸方向において、リテーナ溝５１における中央部５２ａに対応する部分は、リテーナ溝５１における根元部５２ｂに対応する部分よりも狭くなっている。また、リテーナ溝Ｉの場合と比べて、本実施形態のリテーナ溝５１では、隔離部５２の中央部５２ａの周方向の長さが長い。

隔離部５２の断面２次モーメントは、リテーナ溝５１の延びる方向において、中央部５２ａに近付くほど大きくなる。言い換えれば、中央部５２ａの断面２次モーメントは、根元部５２ｂの断面２次モーメントよりも大きい。このため、従来のリテーナ溝Ｉの形状において、中央部５２ａのたわみ剛性が小さいことを、中央部５２ａの剛性が大きくなることで補填することが期待でき、中央部５２ａのたわみ剛性と根元部５２ｂのたわみ剛性との差が小さくなる。すなわち、中央部５２ａのたわみ剛性と根元部５２ｂのたわみ剛性とはより均一化される。

＜第３実施形態＞
つぎに、ボールねじ装置をステアリング装置に適用した第３実施形態について説明する。ここでは、第１実施形態との違いを中心に説明する。

図６に示すように、本実施形態のリテーナ溝５１は、比較例のリテーナ溝Ｉと同様に、その両端が円弧面形状である。隔離部５２の中央部５２ａは根元部５２ｂよりも、リテーナ５０の径方向（隔離部５２の厚さ方向）における長さが長い。なお、中央部５２ａは根元部５２ｂの外周面に対して、径方向外側に膨らんでいる。すなわち、隔離部５２の外周面に肉厚部５４ｂが設けられることにより、中央部５２ａは根元部５２ｂよりも厚い。なお、中央部５２ａの厚さは、中央部５２ａがボールねじナット３１に接触しない程度の膨らみに設定することが好ましい。

隔離部５２の断面２次モーメントは、リテーナ溝５１の延びる方向において、中央部５２ａに近付くほど大きくなる。言い換えれば、中央部５２ａの断面２次モーメントは、根元部５２ｂの断面２次モーメントよりも大きい。このため、従来のリテーナ溝Ｉの形状において、中央部５２ａのたわみ剛性が小さいことを、中央部５２ａのたわみ剛性が大きくなることで補填することが期待でき、中央部５２ａのたわみ剛性と根元部５２ｂのたわみ剛性との差が小さくなる。

＜第４実施形態＞
つぎに、ボールねじ装置をステアリング装置に適用した第４実施形態について説明する。ここでは、第１実施形態との違いを中心に説明する。

図７に示すように、本実施形態のリテーナ溝５１は、比較例のリテーナ溝Ｉと同様にその両端が円弧面形状である。リテーナ５０の外周面には、複数の溝５６が設けられている。溝５６は、各隔離部５２における中央部５２ａの両側に位置する２つの根元部５２ｂにそれぞれ設けられている。溝５６は、リテーナ溝５１の延びる方向と平行に設けられている。

隔離部５２の根元部５２ｂの断面２次モーメントは、中央部５２ａの断面２次モーメントよりも、溝５６が設けられる分だけ小さくなる。溝５６を設けることにより除去された部分が、断面２次モーメントに寄与しなくなるためである。このため、根元部５２ｂのたわみ剛性が小さくなることが期待でき、中央部５２ａのたわみ剛性と根元部５２ｂのたわみ剛性との差が小さくなる。

なお、各実施形態は次のように変更してもよい。また、以下の他の実施形態および各実施形態は、技術的に矛盾しない範囲において、互いに組み合わせることができる。
・第１実施形態では、リテーナ溝５１の短い内側面５３と長い内側面とが交わる内角部分に隅アール５５が設けられたが、これに限らない。たとえば、図８に示すように、隅アール５５よりもリテーナ５０の周方向において外側へ向けてさらに延びる凹状部分５７を設けてもよい。この場合であっても、根元部５２ｂの周方向の長さを短くすることにより、根元部５２ｂのたわみ剛性をより小さくすることができる。

・第２実施形態では、隔離部５２の中央部５２ａの周方向の長さを根元部５２ｂの周方向の長さよりも長くし、第３実施形態では、中央部５２ａの径方向の長さ（厚み）を根元部５２ｂの径方向の長さよりも長くしたが、中央部５２ａの周方向および径方向の長さを、ともに根元部５２ｂの周方向および径方向の長さよりも長くしてもよい。すなわち、中央部５２ａの周方向および径方向の長さの少なくとも一方を、根元部５２ｂの周方向および径方向の長さよりも長くすればよい。

・第４実施形態では、溝５６を、隔離部５２における中央部５２ａの両側に位置する２つの根元部５２ｂにそれぞれ設けたが、いずれか一方の根元部５２ｂのみに設けてもよい。また、溝５６は、隔離部５２における中央部５２ａを除いた部分であれば、リテーナ５０の周面におけるどの部分に設けられてもよい。言い換えれば、中央部５２ａのたわみ剛性よりも根元部５２ｂのたわみ剛性をより小さくする（均一化する）ものであれば、どのような部分に設けてもよい。たとえば、溝５６は、リテーナ溝５１の内周面に設けられてもよい。この場合、中央部５２ａには溝５６を設けない、または中央部５２ａに小さな溝５６を設けるのに対して、根元部５２ｂにはより大きな溝を設けることにより、中央部５２ａのたわみ剛性に対して根元部５２ｂのたわみ剛性を小さくする。

・第３実施形態では、中央部５２ａを根元部５２ｂの外面よりも径方向外側へ膨らませたが、これに限らない。たとえば、中央部５２ａを根元部５２ｂの内周面よりも径方向内側へ膨らませてもよい。

・第１実施形態では、リテーナ溝５１の短い内側面５３を平面状に設けたが、根元部５２ｂのたわみ剛性をより小さくできるのであれば、平面状ではなく、曲面状に設けてもよい。

・各実施形態では、ラックシャフト１２に対して平行に配置された回転軸２１を有するモータ２０によってラックシャフト１２にアシスト力を付与する形式のＥＰＳ１に具体化して示したが、これに限らない。たとえば、モータ２０の回転運動をラックシャフト１２の軸方向の直線運動に変換するボールねじ装置３０を備える他の形式のステアリング装置であってもよい。また、ステアリング操作に連動するラックシャフト１２の直線運動を、モータ２０の回転力を利用して補助する電動パワーステアリング装置を例に挙げたが、ステアバイワイヤ（ＳＢＷ）に適用してもよい。なお、ＳＢＷに具体化する場合には、前輪操舵装置としてだけでなく、後輪操舵装置あるいは４輪操舵装置（４ＷＳ）として具体化することもできる。すなわち、自身に付与される回転運動を直線運動に変換するボールねじ装置３０であればよい。

・各実施形態では、ボールねじ装置３０を備えるＥＰＳ１に設けた場合に具体化したが、これに限らない。たとえば、ボールねじ装置３０を工作機械に具体化してもよいし、ボールねじナットを回転させることにより、ボールねじ軸を直線移動させる可動部を有する機械に具体化してもよい。

１…ＥＰＳ、２…操舵機構、３…アシスト機構、１０…ステアリングホイール、１１…ステアリングシャフト、１１ａ…コラムシャフト、１１ｂ…インターミディエイトシャフト、１１ｃ…ピニオンシャフト、１１ｄ…収容孔、１２…ラックシャフト（ボールねじ軸）、１２ａ…ねじ溝、１３…ラックアンドピニオン機構、１４…タイロッド、１５…転舵輪、１６…ラックハウジング（ハウジング）、１６ａ…第１ラックハウジング、１６ｂ…第２ラックハウジング、１７…減速機ハウジング、２０…モータ、２１…回転軸、２２…ボルト、２３…貫通孔、３０…ボールねじ装置、３１…ボールねじナット、３２…ボール、３３…ねじ溝、３４…ロックスクリュー、３５…軸受、３６…プレート、３７…皿ばね、４０…減速機、４１…駆動プーリ、４２…従動プーリ、４２ａ…フランジ部、４３…ベルト、５０…リテーナ、５１…リテーナ溝、５１ａ，５２ａ…傾斜面、５２…隔離部、５２ａ…中央部、５２ｂ…根元部、５３…短い内側面、５４…長い内側面、５４ａ…中太部、５４ｂ…突出部、５５…隅アール、５６…溝、θ…角度、Ｒ…転動路。

Claims (7)

1. 外周面にボール転動溝が螺旋状に設けられたボールねじ軸と、
   内周面にボール転動溝が螺旋状に設けられたボールねじナットと、
   前記ボールねじ軸のボール転動溝および前記ボールねじナットのボール転動溝の間に設けられたボールと、
   前記ボールねじ軸と前記ボールねじナットとの間に配置されて、前記ボールを転動可能に保持する複数のリテーナ溝、および周方向における隣り合うリテーナ溝同士の間の部分であって、前記ボール同士を周方向において隔離する複数の隔離部が設けられた円筒状のリテーナと、を備え、
   前記リテーナは、
   Ａ：前記リテーナ溝の延在方向における前記リテーナ溝の両端部は、前記延在方向と直交する方向において円弧面形状よりも外側に広がる形状であること、
   Ｂ：前記リテーナ溝の延在方向における前記隔離部の両端部である両根元部の間にある中央部は、前記根元部に比べて、前記リテーナの径方向および周方向の少なくとも一方の方向の長さが長いこと、
   Ｃ：前記リテーナにおける前記隔離部の前記中央部を除いた部分には、溝が設けられていること、
   の少なくとも一の構成を有するボールねじ装置。
2. 請求項１に記載のボールねじ装置において、
   前記リテーナの軸線と直交する方向から見たとき、
   前記リテーナ溝の延在方向に沿って延びる中心線から前記リテーナ溝の内側面までの距離は、前記根元部より前記中央部の方が短いボールねじ装置。
3. 請求項１または２に記載のボールねじ装置において、
   前記リテーナ溝は、前記リテーナ溝の延びる方向において互いに対向する２つの短い内側面と、前記２つの短い内側面に対して交わり、かつ前記リテーナ溝の延びる方向に沿った２つの長い内側面とを有し、
   前記２つの短い内側面と前記２つの長い内側面とが交わる４つの内角部分には、それぞれ前記リテーナ溝の延在方向と交わる方向における前記リテーナ溝の長さである幅の１／２よりも小さい半径の隅アールが設けられているボールねじ装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のボールねじ装置において、
   前記リテーナ溝の延在方向と交わる方向における前記根元部の長さである幅は、前記リテーナ溝の延在方向と交わる方向における前記中央部の長さである幅よりも小さいボールねじ装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のボールねじ装置において、
   前記中央部の前記リテーナの径方向の長さである厚さは、前記根元部の前記リテーナの径方向の長さである厚さよりも大きく設定されているボールねじ装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のボールねじ装置において、
   前記根元部の外周面には、溝が設けられているボールねじ装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のボールねじ装置を備えるステアリング装置。

Images