JP2018034521A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ボールへの負荷変動を抑制して操舵フィーリングを向上し得るパワーステアリング装置を提供する。【解決手段】ナット側ボールねじ溝４２ａにおいて、第１、第２接続通路５０，６０の各他端側開口からナット側ボールねじ溝４２ｂに沿った第１、第２所定範囲内の第１、第２領域に、該第１、第２領域に存在するボール４３がナット４１側から受ける入力荷重をラック軸７側へ伝達し、かつナット４１の回転軸とナット側ボールねじ溝４２ｂとの間の径方向距離（ラック軸心間距離）ＲＬが第１、第２接続通路５０，６０の他端側開口に向かって漸次増大するように構成された第１、第２負荷遷移領域ＶＬ１，ＶＬ２を設けた。【選択図】図４

Description

本発明は、例えば自動車に適用され、ボールねじを介して伝達されるモータの回転力でもってラック軸の移動を補助するラックアシスト式のパワーステアリング装置に関する。

従来のラックアシスト式のパワーステアリング装置としては、例えば以下の特許文献１に記載されたものが知られている。

すなわち、このボールねじは、ねじ軸とナットの内外周部に対向形成された１対のボールねじ溝間にチューブを介して循環する複数の転動体たるボールが介装されることにより構成され、前記ナットに設けられるボール入出孔と前記ボールねじ溝（ナット側ボールねじ溝）との接続部を拡径テーパ状に加工処理することにより、チューブとボールねじ溝との間におけるボールの円滑な移動を確保している。

特開２００１−１４１０１９号公報

しかしながら、前記従来のボールねじでは、前記拡径テーパ処理部によってボールの移動は円滑になるものの、該拡径テーパ処理部の通過時にはボールは荷重を負担せず、該テーパ処理部の通過直後にボールが十分な荷重を負担することになる。すなわち、前記拡径テーパ処理部における無負荷状態から該拡径テーパ処理部通過後の負荷状態へと急激に移行することになるため、かかる急激な負荷変動によって操舵アシストトルクのトルク変動が大きくなり、これによって操舵フィーリングが悪化してしまうという問題があった。

本発明は、かかる技術的課題に鑑みて案出されたものであって、ボールへの負荷変動を抑制して操舵フィーリングを向上し得るパワーステアリング装置を提供するものである。

本発明は、とりわけ、前記ナット側ボールねじ溝において前記第１接続通路の他端側開口から前記ナット側ボールねじ溝に沿った第１所定範囲内に設けられた第１領域であって、該第１領域内に存在する前記ボールが前記ナットから受ける荷重を前記転舵軸側へと伝達し、かつ前記ナットの回転軸と前記ナット側ボールねじ溝との間の径方向距離が前記第１接続通路の他端側開口に向かって漸次増大するように形成された第１負荷遷移領域と、前記ナット側ボールねじ溝において前記第２接続通路の他端側開口から前記ナット側ボールねじ溝に沿った第２所定範囲内に設けられた第２領域であって、該第２領域内に存在する前記ボールが前記ナットから受ける荷重を前記転舵軸側へと伝達し、かつ前記ナットの回転軸と前記ナット側ボールねじ溝との間の径方向距離が前記第２接続通路の他端側開口に向かって漸次増大するように形成された第２負荷遷移領域と、を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、第１、第２負荷遷移領域を設けたことによって、ボールに作用する荷重が入口側では徐々に大きく、出口側では徐々に小さくなる結果、無負荷領域と負荷領域との間を出入りするボールの力の伝達を円滑化することができる。これにより、ボールねじ機構の作動時のトルク変動が抑制され、該トルク変動に起因するボールねじ機構の引っかかり感が抑制される結果、操舵フィーリングを向上させることができる。

本発明に係るパワーステアリング装置の略図である。 図１に示すモータユニット近傍の拡大断面図である。 図２のボールねじの平面図である。 図３のＡ−Ａ線断面図である。 図３のＢ−Ｂ線断面図である。 図３のＣ−Ｃ線断面図である。 図５に示すナット側ボールねじ溝の横断面図であって、（ａ）は図５のＤ−Ｄ線断面図、（ｂ）は図５のＥ−Ｅ線断面図である。 図５に示す各領域のラック軸心間距離を表したグラフである。 ナット回転角−ナット入力トルクの関係を表したグラフである。 ナット回転角−ナットとボールの接触力の関係を表したグラフである。 ナット回転角−ナット入力トルクの関係を表したグラフであって、（ａ）は従来のボールねじ、（ｂ）は本発明に係るボールねじに相当するグラフである。

以下、本発明に係るパワーステアリング装置の実施形態を図面に基づいて詳述する。なお、下記の実施形態では、当該パワーステアリング装置を自動車の操舵装置に適用したものを示している。

すなわち、このパワーステアリング装置は、図１に示すように、その一端側がステアリングホイール１と一体回転可能に連係される入力軸２と、その一端側が図示外のトーションバーを介して入力軸２の他端側に相対回転可能に連結され、その他端側がラック・ピニオン機構４を介して転舵輪５Ｌ，５Ｒに連係される出力軸３と、入力軸２の外周側に配置され、この入力軸２と出力軸３の相対回転変位量に基づいて操舵トルクを検出するトルクセンサ６とこのトルクセンサ６や図示外の車速センサ等の検出結果に基づいて運転者の操舵トルクに応じた操舵アシストトルクを後述のラック軸７に付与するモータユニット３０と、該モータユニット３０の出力（回転力）を減速しつつ後述するラック軸７の軸方向移動力へと変換して伝達する伝達機構２０と、から主として構成されている。

前記ラック・ピニオン機構４は、出力軸３の一端部の外周に形成された図外のピニオン歯と当該出力軸３の一端部にほぼ直交するように配置される転舵軸であるラック軸７の軸方向所定範囲に形成される図外のラック歯とが噛合してなるもので、出力軸３の回転方向に応じてラック軸７が軸方向に移動するようになっている。そして、ラック軸７の各端部はそれぞれタイロッド８，８及びナックルアーム９，９を介して転舵輪５Ｒ，５Ｌに連係されており、ラック軸７が軸方向に移動して各タイロッド８，８を介して各ナックルアーム９，９が引っ張られることで、転舵輪５Ｒ，５Ｌの向きが変更されるようになっている。

前記ラック軸７は、図１、図２に示すように、ラック・ピニオン機構４の収容に供する第１ギヤハウジング１１と、前記伝達機構２０の収容に供する第２ギヤハウジング１２と、を一体的に構成してなるギヤハウジング１０内に、軸方向移動自在に収容されている。なお、第１ハウジング１１と第２ハウジング１２とは、第２ハウジング１２の接合端部に突設された凸部１２ａを第１ギヤハウジング１１の接合端部に穿設された凹部１１ａに嵌合させた状態で、ギヤハウジング１０とモータユニット３０とを締結する複数（本実施形態では３つ）のボルト１３でもって、モータユニット３０と共締め固定されている。

前記伝達機構２０は、図２に示すように、後述する電動モータ３１の出力軸３１ａの先端部外周に一体回転可能に設けられ、該出力軸３１ａの軸線Ｌ１を中心に回転する入力側プーリ２１と、ラック軸７の外周に相対回転可能に設けられ、前記入力側プーリ２１の回転力に基づいてラック軸７の軸線Ｌ２を中心に回転する出力側プーリ２２と、該出力側プーリ２２とラック軸７の間に介装され、前記出力側プーリ２２の回転を減速しつつラック軸７の軸方向運動に変換するボールねじ４０と、入力側プーリ２１と出力側プーリ２２とに跨って巻回され、入力側プーリ２１の回転を出力側プーリ２１へと伝達することで前記両プーリ２１，２２の同期回転に供するベルト２３と、から主として構成され、前記両ギヤハウジング１１，１２の接合端部間に画成された伝達機構収容部１４内に収容配置されている。

前記ボールねじ４０は、図２〜図４に示すように、ラック軸７を包囲する筒状に形成され、該ラック軸７に対して相対回転自在に設けられたナット４１と、ラック軸７の外周に設けられた螺旋状の軸側ボールねじ溝４２ａとナット４１の内周に設けられた螺旋状のナット側ボールねじ溝４２ｂとにより構成される所定のリード角を有するボール循環溝４２と、該ボール循環溝４２内にて転動可能に介装された複数のボール４３と、前記ボール循環溝４２の両端を繋いで該ボール循環溝４２の両端部間におけるボール４３の循環に供する筒状の接続部材であるチューブ４４と、から主として構成されている。

前記ナット４１は、軸方向一端部がボールベアリング２４を介して第１ギヤハウジング１１に回転自在に支持され、他端部の外周面に出力側プーリ２２が嵌着固定されている。なお、前記ボールベアリング２４は、ナット４１と一体に構成された内輪２４ａと、第１ギヤハウジング１１の内周面に圧入されると共にロックナット２５によって締結された外輪２４ｂと、前記内外輪２４ａ，２４ｂ間に転動自在に介装された複数のボール２４ｃと、から構成されている。

そして、前記両ボールねじ溝４２ａ，４２ｂ及び前記内外輪２４ａ，２４ｂ間には、それぞれ前記各ボール４３，２４ｃの転動に伴う摩擦の潤滑に供する所定のグリスが塗布されている。

また、前記ナット４１には、図４〜図６に示すように、その軸方向一端側に、チューブ４４の一端部が接続されてボール循環溝４２にボール４３を供給又は排出する第１接続通路５０が、前記ボール循環溝４２（ナット側ボールねじ溝４２ｂ）の一端部に開口するように貫通形成されている。また同様に、軸方向他端側にも、チューブ４４の他端部が接続されてボール循環溝４２からボール４３を排出又は供給する第２接続通路６０が、前記ボール循環溝４２（ナット側ボールねじ溝４２ｂ）の他端部に開口するように貫通形成されている。

前記第１、第２接続通路５０，６０は、それぞれ一端側においてナット４１の外周面に開口形成され、前記チューブ４４の接続に供する第１大径部５１及び第２大径部６１と、該第１、第２大径部５１，６１から他端側へと向かってそれぞれ段差縮径状に形成され、ナット４１の内周面（ナット側ボールねじ溝４２ｂ）に開口する第１小径部５２及び第２小径部６２と、を有し、前記第１大径部５１と前記第１小径部５２の間には第１段部５３が、前記第２大径部６１と前記第２小径部６２の間には第２段部６３が、それぞれ形成されている。なお、この第１、第２接続通路５０，６０及びチューブ４４で構成される領域については、ナット４１側の入力が作用せず、該ナット４１側の入力をラック軸７へと伝達不能な無負荷領域ＮＬとなっている。

前記ボール循環溝４２は、中間部が、ボール４３の直径とほぼ同径の一定の内径に設定され、ボール４３を介してナット４１側からの入力をラック軸７側へと十分に伝達可能な負荷領域ＭＬとして構成されると共に、両端部側の所定範囲である第１所定範囲及び第２所定範囲が、前記無負荷領域ＮＬと前記負荷領域ＭＬとの間の移行領域であって、ナット４１側からラック軸７側へと伝達される入力荷重が変化（増大又は減少）しうる第１、第２負荷遷移領域ＶＬ１，ＶＬ２として構成されている。

前記第１、第２負荷遷移領域ＶＬ１，ＶＬ２は、ボール４３の半径とほぼ同径に設定された一定の深さを有する横断面ほぼ円弧状に形成された軸側ボールねじ溝４２ａと、ナット４１の回転軸に相当するラック軸７の軸心Ｌ２からの径方向距離（以下、「ラック軸心間距離」という。）ＲＬが第１、第２接続通路５０，６０の他端側開口に向かって漸次増大するような第１テーパ部４５及び第２テーパ部４６が形成されたナット側ボールねじ溝４２ｂと、から構成されている。

また、前記第１、第２負荷遷移領域ＶＬ１，ＶＬ２は、第１、第２テーパ部４５，４６により構成された第１、第２所定範囲のうち負荷領域ＭＬ側の第１領域及び第２領域に形成され、少なくともナット４１側から入力される荷重の一部をラック軸７側へ伝達可能に構成された第１負荷領域ＭＬ１及び第２負荷領域ＭＬ２と、残余の領域に形成され、ナット４１側からの入力をラック軸７へ伝達不能に構成された第１無負荷領域ＮＬ１及び第２無負荷領域ＮＬ２と、によって構成され、第１、第２接続通路５０，６０の他端側開口からそれぞれ前記第１、第２無負荷領域ＮＬ１，ＮＬ２を通過した後に前記第１、第２負荷領域ＮＬ１，ＮＬ２を通過するようになっている。

なお、本実施形態では、本発明に係る負荷遷移領域として、上述のように、前記第１、第２負荷領域ＭＬ１，ＭＬ２と前記第１、第２無負荷領域ＮＬ１，ＮＬ２とによって構成したものを例示しているが、本発明に係る負荷遷移領域は、かかる態様のものには限定されない。すなわち、少なからずナット４１側からの入力荷重の伝達が可能な前記第１、第２負荷領域ＭＬ１，ＭＬ２を含むものであれば、前記第１、第２無負荷領域ＮＬ１，ＮＬ２を含まず第１、第２接続通路５０，６０の他端側開口から直ちに前記第１、第２負荷領域ＭＬ１，ＭＬ２が始まるものであっても、本発明に係る負荷遷移領域に含まれる。

また、前記第１、第２負荷遷移領域ＶＬ１，ＶＬ２は、ナット４１の回転軸に相当するラック軸７の軸心Ｌ２を中心とした角度が１５度以上（本実施形態では４５度に設定されている）となる範囲に形成され、該領域ＶＬ１，ＶＬ２内にボール４３を同時に複数個収容可能に構成されている。そして、この第１、第２負荷遷移領域ＶＬ１，ＶＬ２を構成する第１、第２テーパ部４５，４６は、図７に示すように、ナット側ボールねじ溝４２ｂの横断面である円弧状面の形状が同一となるように、該円弧状面の曲率中心Ｐまでの距離（以下、「曲率中心距離」という。）ＲＣのみを変化（具体的には径方向外側へＸだけオフセット）させることにより構成され、この曲率中心距離ＲＣは、ボール４３の進行方向に沿って、すなわち前記ボール循環溝４２のリード角に沿って漸次変化するようになっている（図４参照）。

ここで、前記第１、第２負荷遷移領域ＶＬ１，ＶＬ２のオフセット量については、図８に示すように、第１、第２接続通路５０，６０の他端側開口（無負荷領域ＮＬ）へと向かって線径的に増大するように設定されると共に、ナット４１の回転軸に相当するラック軸７の軸心Ｌ２を中心とした角度１度に対して、該ラック軸７の軸心Ｌ２とナット側ボールねじ溝４２ｂとの間の径方向距離の変化量に相当する前記オフセット量Ｘ（本実施形態では０．５μｍ）をボール４３の直径Ｄ（本実施形態では５．５５ｍｍ）で割った両者の比率が０．２％以下となるように設定されている。

こうして、前記第１、第２負荷遷移領域ＶＬ１，ＶＬ２においては、ラック軸心間距離ＲＬ（曲率中心距離ＲＣ）が第１、第２接続通路５０，６０側へと向かって漸次増大するように、換言すれば、ボール４３との接触面積が第１、第２接続通路５０，６０側へと向かって漸次減少するように拡大形成された前記テーパ形状に基づき、第１、第２接続通路５０，６０側から進行するに伴いボール４３との接触面積が漸次増大してボール４３の伝達する前記荷重が漸次増大し、第１、第２接続通路５０，６０側へと退行するに伴いボール４３との接触面積が漸次減少してボール４３の伝達する前記荷重が漸次減少するようになっている。

また、前記第１、第２負荷遷移領域ＶＬ１，ＶＬ２は、当該各領域ＶＬ１，ＶＬ２における第１接続通路５０側の端部からボール循環溝４２を介して第２接続通路６０側の端部に至る長さＬが、ボール４３の直径Ｄの非整数倍となるように形成されている。より具体的には、第１負荷遷移領域ＶＬ１の第１接続通路５０側の端部からボール循環溝４２を通じ第２負荷遷移領域ＶＬ２の第２接続通路６０側の端部に至るまでの長さをＬ、ボール４３の直径をＤ、ボール４３の個数をｎとしたとき、「Ｄ×（ｎ＋１／４）＜Ｌ＜Ｄ×（ｎ＋３／４）」を満たすように設定されている。

さらに、前記第１、第２負荷遷移領域ＶＬ１，ＶＬ２については、第１負荷遷移領域ＶＬ１の第１接続通路５０側の端部と第２負荷遷移領域ＶＬ２の第２接続通路６０側の端部とが、ナット４１の回転角に相当するラック軸７の軸心Ｌ２を中心とした角度において一致することがないように構成されている。

前記チューブ４４は、半割状に構成されたほぼ筒状を呈し、一端部の端面の全体が第１段部５３との端面と当接するようにして第１大径部５１に嵌挿されると共に、他端部の端面の全体が第２段部６３と当接するようにして第２大径部６１に嵌挿されている。かかる第１、第２段部５３，６３への当接によって、当該チューブ４４を組み付ける際の挿入方向の位置決めが容易に行えるようになっている。

また、前記チューブ４４の一端部及び他端部には、第１、第２テーパ部４５，４６と対向する側に、第１、第２小径部５２，６２とボール循環溝４２との間におけるボール４３の移動を案内する第１案内部４４ａ及び第２案内部４４ｂが、第１、第２小径部５２，６２の各内端部開口から軸側ボールねじ溝４２ａに近接する位置まで延設されている。これら第１、第２案内部４４ａ，４４ｂは、舌片状を呈し、ボール循環溝４２と連続するように構成され、ボール４３の第１、第２小径部５２側からボール循環溝４２側への移動、又はボール循環溝４２側から第１、第２小径部５２，６２側への移動を円滑化しうる曲面状に形成されている。

前記モータユニット３０は、図２に示すように、出力軸３１ａが突設された軸方向一端側が第２ギヤハウジング１２に支持固定され、入力側プーリ２１を回転駆動することによって伝達機構２０を介してラック軸７に操舵アシスト力を発生させる電動モータ３１と、該電動モータ３１の他端側に付設され、操舵トルクや車両速度等の所定パラメータに応じて前記電動モータ３１を駆動制御する電子コントローラ３２と、が一体的に構成されたものである。

以下、本実施形態に係る前記パワーステアリング装置の作用効果について、図５〜図１１に基づき説明する。なお、図９はボールねじ機構におけるトルク変動を表したグラフであって、実線は本実施形態に係るボールねじを、破線は従来のボールねじをそれぞれ表している。また、図１０は第１、第２テーパ部の勾配（ナット４１の単位回転角あたりのラック軸心間距離ＲＬの変化量）ΔＲＬ別にボールが受ける荷重を表したグラフであり、実線は本実施形態と同様の５μｍのもの、破線は１０μｍのもの、点線は１５μｍのもの、一点鎖線は３μｍのものをそれぞれ表している。

まず、前記パワーステアリング装置におけるボールねじ４０の作動の状態について説明すれば、図５に示すように、例えば無負荷領域ＮＬであるチューブ４４及び第１接続通路５０を通過したボール４３は、第１案内部４４ａによりボール循環溝４２内へと導入され、第１負荷遷移領域ＶＬ１において、所定の第１無負荷領域ＮＬ１を通過した後、前記第１領域に形成された第１負荷領域ＭＬ１へと移行する。

すなわち、前記第１負荷遷移領域ＶＬ１では、前記第１無負荷領域ＮＬ１を通過した後、ナット側ボールねじ溝４２ｂの第１テーパ部４５のテーパ形状に基づいてボール循環溝４２とボール４３との接触面積が漸次増大していき、該接触面積の増大に伴いボール４３によるナット４１側からラック軸７側に伝達される荷重が漸次増大する。そして、この第１負荷遷移領域ＶＬ１の第１負荷領域ＭＬ１を通過した後、負荷領域ＭＬへと移行することにより、ナット４１側からの入力荷重をラック軸７側へ十分に伝達することとなる。

一方、前記ボール循環溝４２の出口側においては、図６に示すように、前記負荷領域ＭＬを通過したボール４３は、第２負荷遷移領域ＶＬ２にてナット側ボールねじ溝４２ｂの第２テーパ部４６のテーパ形状に基づいてボール循環溝４２とボール４３との接触面積が漸次減少していき、該接触面積の減少に伴いボール４３によるナット４３側からラック軸７側に伝達される荷重が漸次減少する。そして、この第２負荷遷移領域ＶＬ２の第２負荷領域ＭＬ２を通過した後、同遷移領域ＶＬ２の第２無負荷領域ＮＬ２を通過したボール４３は、第２案内部４４ｂによって第２接続通路６０内へと導出され、該第２接続通路６０及びチューブ４４により構成される無負荷領域ＮＬへと移行することで、該無負荷領域ＮＬを通過するまで、ナット４１側からの入力荷重をラック軸７側へ伝達しないこととなる。

続いて、ボールねじ機構におけるトルク変動につき、従来のものと比較してみると、図９に示すように、従来は拡径テーパ処理部により構成される無負荷状態から負荷状態へ急激に移行する結果、ボールに作用する荷重が急激に変化して、該ボールねじ機構のトルク変動が大きくなってしまう（図中の破線参照）。これに対し、本実施形態に係るボールねじ４０では、前述したように、ボール循環溝４２（ナット側ボールねじ溝４２ｂ）の第１、第２接続通路５０，６０側の端部に第１、第２テーパ部４５，４６によって構成される第１、第２負荷遷移領域ＶＬ１，ＶＬ２を設けたことで、ボール４３に作用する荷重が入口側では徐々に大きくなると共に、出口側では徐々に小さくなる結果、無負荷領域ＮＬと負荷領域ＭＬとの間を出入りするボール４３の力の伝達が円滑化され、ボールねじ４０のトルク変動が抑制される。

また、かかるボールねじ４０のトルク変動抑制作用につき、前記各テーパ部４５，４６の勾配毎の、すなわちナット４１の単位回転角あたりのラック軸心間距離の変化量ΔＲＬ毎のナット４１とボール４３との接触力を確認してみると、図１０に示すように、前記ラック軸心間距離の変化量ΔＲＬが３μｍ〜１０μｍでは所望とする緩やかな勾配が得られる一方、当該ラック軸心間距離の変化量ΔＲＬが１５μｍでは前記各テーパ部４５，４６の勾配が大きく、前記トルク変動の抑制には不十分であることが確認された。換言すれば、この結果より、前記ボールねじ４０のトルク変動を十分に抑制しうる基準として、前記ナット４１の単位回転角あたりのラック軸心間距離の変化量ΔＲＬをボール４３の直径Ｄで割った比率が０．２％以下となっていればよいことが確認された。

以上のように、本実施形態に係るパワーステアリング装置によれば、第１、第２負荷遷移領域ＶＬ１，ＶＬ２を設けたことにより、ボール４３に作用する荷重が入口側では徐々に大きくなると共に、出口側では徐々に小さくなる結果、無負荷領域ＮＬと負荷領域ＭＬとの間を出入りするボール４３の力の伝達を円滑化することができる。これにより、ボールねじ４０の作動時におけるトルク変動が抑制されて、該トルク変動に起因するボールねじ４０の引っかかり感が抑制される結果、操舵フィーリングを向上させることができる。

しかも、かかる第１、第２負荷遷移領域ＶＬ１，ＶＬ２は、ナット側ボールねじ溝４２ｂの底側の横断面積がほぼ同一となるように、すなわち該ナット側ボールねじ溝４２ｂの底面の径方向位置を外側へとオフセットするかたちで形成され、ボール４３の進行方向におけるナット側ボールねじ溝４２ｂの幅方向寸法が変化しないように構成されていることから、無負荷領域ＮＬから進入するボール４３のふらつきが抑制され、該ボール４３の円滑な移動の確保に供される。

また、かかる形状とすることにより、前記ナット側ボールねじ溝４２ｂを切削する切削工具の送り量を制御するのみで前記各負荷遷移領域ＶＬ１，ＶＬ２を形成できるメリットがある。

さらに、前記第１、第２負荷遷移領域ＶＬ１，ＶＬ２は、ナット４１の回転軸を中心とした角度が１５度以上となる範囲に形成されていることで、ボール４３に対する単位回転角あたりの荷重の変化量を十分に抑制することができ、前記操舵フィーリングの効果的な向上に供される。

加えて、上述の構成に伴い、第１、第２負荷遷移領域ＶＬ１，ＶＬ２では、ボール４３を同時に複数個収容できる構成となっていることで、該各遷移領域ＶＬ１，ＶＬ２内でのボール４３の負荷の変化を複数個のボール４３の負荷の変化の平均とすることができ、前記ボール４３の負荷変動がさらに抑制されて、前記ボールねじ４０の引っかかり感をより効果的に抑制できるメリットがある。

また、前記第１、第２負荷遷移領域ＶＬ１，ＶＬ２は、該各遷移領域ＶＬ１，ＶＬ２におけるラック軸心間距離ＲＬがボール４３の進行方向であるボール循環溝４２のリード角に沿って漸次変化するように構成されているため、ボール４３の移動に伴う荷重の変化をより滑らかにすることができる。

さらに、前記第１、第２負荷遷移領域ＶＬ１，ＶＬ２におけるラック軸心間距離ＲＬの変化量につき、該各遷移領域ＶＬ１，ＶＬ２におけるナット４１の単位回転角あたりのラック軸心間距離ＲＬの変化量ΔＲＬをボール４３の直径Ｄで割った比率が０．２％以下となるように構成されていることから、ボール４３に作用する荷重の変化の十分な円滑化を図ることができる。

また、前記第１、第２負荷遷移領域ＶＬ１，ＶＬ２での、第１負荷遷移領域ＶＬ１の第１接続通路５０側の端部からボール循環溝４２を介して第２負荷遷移領域ＶＬ２の第２接続通路６０側の端部に至るまでの長さＬにつき、ボール４３の直径Ｄの整数倍とした場合、図１１（ａ）に示すように、該各遷移領域ＶＬ１，ＶＬ２にてボール４３に負荷がかかり始めるタイミングと抜け始めるタイミングとが一致してしまって、ボールねじ４０の負荷変動が大きくなってしまう。

そこで、前記パワーステアリング装置では、第１、第２負荷遷移領域ＶＬ１，ＶＬ２での第１負荷遷移領域ＶＬ１の第１接続通路５０側の端部からボール循環溝４２を介して第２負荷遷移領域ＶＬ２の第２接続通路６０側の端部に至るまでの長さＬがボール４３の直径Ｄの非整数倍となるように構成したことから、図１１（ｂ）に示すように、該各負荷遷移領域ＶＬ１，ＶＬ２でのボール４３への負荷のかかり始めるタイミングと抜け始めるタイミングとをずらすことが可能となり、ボールねじ４０の負荷変動が抑制される結果、操舵フィーリングのさらなる向上に供される。

なお、上記各負荷遷移領域ＶＬ１，ＶＬ２の構成にあたり、ボール４３の直径をＤ、ボール４３の個数をｎとしたときの上記長さＬが「Ｄ×（ｎ＋１／４）＜Ｌ＜Ｄ×（ｎ＋３／４）」を充足するように構成されていることから、ボールねじ４０における負荷変動を効果的に抑制することが可能となっている。

さらに、前記第１、第２負荷遷移領域ＶＬ１，ＶＬ２は、第１負荷遷移領域ＶＬ１の第１接続通路５０側の端部と第２負荷遷移領域ＶＬ２の第２接続通路６０側の端部とが、ナット４１の回転軸を中心とした角度において一致しないように構成されていることから、チューブ４４の接続が容易となると共に、無負荷領域ＮＬの回転位置により負荷領域ＭＬの有効巻数が変化することによるボールねじ４０の負荷変動の発生を抑制することができる。

本発明は、前記実施形態に開示した構成に限定されるものではなく、例えば前記第１、第２負荷遷移領域ＶＬ１，ＶＬ２の形成範囲など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、適用するパワーステアリング装置の仕様等に応じて自由に変更することができる。

以下、前記実施形態から把握される特許請求の範囲に記載した以外の技術的思想について説明する。

（ａ）請求項１に記載のパワーステアリング装置において、
前記第１負荷遷移領域及び前記第２負荷遷移領域は、前記第１負荷遷移領域の前記第１接続通路側の端部から前記ボール循環溝を介して前記第２負荷遷移領域の前記第２接続通路側の端部に至る長さが、前記ボールの直径の非整数倍となるように設定されたことを特徴とするパワーステアリング装置。

上記長さがボールの直径の整数倍である場合には両負荷遷移領域での負荷がかかり始めるタイミングと抜け始めるタイミングとが一致してしまい、ボールねじ機構における負荷変動が大きくなって操舵フィーリングが悪化してしまう。

そこで、上記構成とすることにより、前記両負荷遷移領域での負荷がかかり始めるタイミングと抜け始めるタイミングとをずらすことが可能となり、その結果、ボールねじ機構における負荷変動を抑制でき、操舵フィーリングのさらなる向上に供される。

（ｂ）前記（ａ）に記載のパワーステアリング装置において、
前記第１負荷遷移領域の前記第１接続通路側の端部から前記ボール循環溝を介して前記第２負荷遷移領域の前記第２接続通路側の端部に至るまでの長さをＬ、前記ボールの直径をＤ、前記ボールの個数をｎとしたとき、前記第１負荷遷移領域及び前記第２負荷遷移領域は、
式：Ｄ×（ｎ＋１／４）＜Ｌ＜Ｄ×（ｎ＋３／４）
を充足するように形成されていることを特徴とするパワーステアリング装置。

かかる構成とすることで、ボールねじ機構における負荷変動を効果的に抑制することができる。

（ｃ）請求項１に記載のパワーステアリング装置において、
前記第１負荷遷移領域及び前記第２負荷遷移領域は、前記第１負荷遷移領域の前記第１接続通路側の端部と前記第２負荷遷移領域の前記第２接続通路側の端部とが、前記ナットの回転軸を中心とした角度において一致しないように形成されたことを特徴とするパワーステアリング装置。

このように、上記の両端部を一致させないことで、接続部材の接続が容易となる。

また、一方で、無負荷領域の回転位置によって負荷領域の有効巻数が変化し、ボールねじ機構における負荷変動が発生するおそれがあるが、前記第１、第２負荷遷移領域の形成によって当該負荷変動を抑制することができる。

（ｄ）請求項７に記載のパワーステアリング装置において、
前記第１負荷遷移領域及び前記第２負荷遷移領域は、それぞれ前記ボールを同時に複数個収容できる範囲に形成されたことを特徴とするパワーステアリング装置。

かかる構成とすることで、ボールに作用する負荷が変化する第１、第２負荷遷移領域にボールを同時に複数個収容可能に構成したことにより、該各領域内におけるボールの負荷の変化を複数個のボールの負荷の変化の平均とすることができ、該ボールの負荷変動が抑制される。これにより、前記ボールねじ機構の引っかかり感をより効果的に抑制することができる。

（ｅ）請求項７に記載のパワーステアリング装置において、
前記第１負荷遷移領域及び前記第２負荷遷移領域は、それぞれ前記ナットの回転軸を中心とした角度が１５度以上となる範囲に形成されたことを特徴とするパワーステアリング装置。

このように、上記各負荷遷移領域を１５度以上の範囲に形成することにより、ボールに対する単位回転角あたりの荷重変化量を十分に抑制することができる。

（ｆ）請求項７に記載のパワーステアリング装置において、
前記第１負荷遷移領域では、前記ナット側ボールねじ溝の底側の横断面形状がほぼ同一となるように形成され、
前記第２負荷遷移領域では、前記ナット側ボールねじ溝の底側の横断面形状がほぼ同一となるように形成されたことを特徴とするパワーステアリング装置。

かかる構成とすることで、ボールの進行方向におけるナット側ボールねじ溝の幅方向寸法が変化しないため、無負荷領域から進入するボールのふらつきを抑制し、該ボールの円滑な移動の確保に供される。

また、かかる形状とすることで、ナット側ボールねじ溝を切削する切削工具の送り量を制御するのみで負荷遷移領域を形成できるメリットがある。

（ｇ）請求項７に記載のパワーステアリング装置において、
前記第１負荷遷移領域及び前記第２負荷遷移領域は、前記第１負荷遷移領域の前記第１接続通路側の端部から前記ボール循環溝を介して前記第２負荷遷移領域の前記第２接続通路側の端部に至る長さが、前記ボールの直径の非整数倍となるように設定されたことを特徴とするパワーステアリング装置。

上記長さがボールの直径の整数倍である場合には両負荷遷移領域での負荷がかかり始めるタイミングと抜け始めるタイミングとが一致してしまい、ボールねじ機構における負荷変動が大きくなって操舵フィーリングが悪化してしまう。

そこで、上記構成とすることにより、前記両負荷遷移領域での負荷がかかり始めるタイミングと抜け始めるタイミングとをずらすことが可能となり、その結果、ボールねじ機構における負荷変動を抑制でき、操舵フィーリングのさらなる向上に供される。

（ｈ）前記（ｇ）に記載のパワーステアリング装置において、
前記第１負荷遷移領域の前記第１接続通路側の端部から前記ボール循環溝を介して前記第２負荷遷移領域の前記第２接続通路側の端部に至るまでの長さをＬ、前記ボールの直径をＤ、前記ボールの個数をｎとしたとき、前記第１負荷遷移領域及び前記第２負荷遷移領域は、
式：Ｄ×（ｎ＋１／４）＜Ｌ＜Ｄ×（ｎ＋３／４）
を充足するように形成されていることを特徴とするパワーステアリング装置。

かかる構成とすることで、ボールねじ機構における負荷変動を効果的に抑制することができる。

（ｉ）請求項８に記載のパワーステアリング装置において、
前記第１負荷遷移領域及び前記第２負荷遷移領域は、それぞれ前記ボールを同時に複数個収容できる範囲に形成されたことを特徴とするパワーステアリング装置。

かかる構成とすることで、ボールに作用する負荷が変化する第１、第２負荷遷移領域にボールを同時に複数個収容可能に構成したことにより、該各領域内におけるボールの負荷の変化を複数個のボールの負荷の変化の平均とすることができ、該ボールの負荷変動が抑制される。これにより、前記ボールねじ機構の引っかかり感をより効果的に抑制することができる。

（ｊ）請求項８に記載のパワーステアリング装置において、
前記第１負荷遷移領域及び前記第２負荷遷移領域は、それぞれ前記ナットの回転軸を中心とした角度が１５度以上となる範囲に形成されたことを特徴とするパワーステアリング装置。

このように、上記各負荷遷移領域を１５度以上の範囲に形成することにより、ボールに対する単位回転角あたりの荷重変化量を十分に抑制することができる。

（ｋ）請求項８に記載のパワーステアリング装置において、
前記第１負荷遷移領域では、前記ナット側ボールねじ溝の底側の横断面形状がほぼ同一となるように形成され、
前記第２負荷遷移領域では、前記ナット側ボールねじ溝の底側の横断面形状がほぼ同一となるように形成されたことを特徴とするパワーステアリング装置。

かかる構成とすることで、ボールの進行方向におけるナット側ボールねじ溝の幅方向寸法が変化しないため、無負荷領域から進入するボールのふらつきを抑制し、該ボールの円滑な移動の確保に供される。

また、かかる形状とすることで、ナット側ボールねじ溝を切削する切削工具の送り量を制御するのみで負荷遷移領域を形成できるメリットがある。

（ｌ）請求項８に記載のパワーステアリング装置において、
前記第１負荷遷移領域及び前記第２負荷遷移領域は、前記第１負荷遷移領域の前記第１接続通路側の端部から前記ボール循環溝を介して前記第２負荷遷移領域の前記第２接続通路側の端部に至る長さが、前記ボールの直径の非整数倍となるように設定されたことを特徴とするパワーステアリング装置。

上記長さがボールの直径の整数倍である場合には両負荷遷移領域での負荷がかかり始めるタイミングと抜け始めるタイミングとが一致してしまい、ボールねじ機構における負荷変動が大きくなって操舵フィーリングが悪化してしまう。

そこで、上記構成とすることにより、前記両負荷遷移領域での負荷がかかり始めるタイミングと抜け始めるタイミングとをずらすことが可能となり、その結果、ボールねじ機構における負荷変動を抑制でき、操舵フィーリングのさらなる向上に供される。

７…ラック軸（転舵軸）
３１…電動モータ
４０…ボールねじ
４１…ナット
４２…ボール循環溝
４２ａ…軸側ボールねじ溝
４２ｂ…ナット側ボールねじ溝
４３…ボール
４４…チューブ（接続部材）
５０…第１接続通路
６０…第２接続通路
ＶＬ１…第１負荷遷移領域
ＶＬ２…第２負荷遷移領域

Claims (8)

1. ステアリングホイールの回転に伴って軸方向移動することで転舵輪の転舵に供する転舵軸と、
   前記転舵軸を包囲するように筒状に形成され、該転舵軸に対し相対回転自在に設けられたナットと、
   前記転舵軸の外周に設けられた螺旋溝状の軸側ボールねじ溝と、前記ナットの内周に設けられた螺旋溝状のナット側ボールねじ溝とから構成されるボール循環溝と、
   前記ボール循環溝内において転動可能に介装された複数のボールと、
   一端側が前記ナットの外周面に開口形成され、他端側が前記ナットの内周面であって前記ボール循環溝の一端側に開口形成された第１接続通路と、
   一端側が前記ナットの外周面に開口形成され、他端側が前記ナットの内周面であって前記ボール循環溝の他端側に開口形成された第２接続通路と、
   前記第１接続通路と前記第２接続通路とを繋いで該両接続通路間のボールの循環に供する接続部材と、
   前記ナットを回転駆動することによって前記転舵軸に操舵力を付与する電動モータと、
   前記ナット側ボールねじ溝において前記第１接続通路の他端側開口から前記ナット側ボールねじ溝に沿った第１所定範囲内に設けられた第１領域であって、該第１領域内に存在する前記ボールが前記ナットから受ける荷重を前記転舵軸側へと伝達し、かつ前記ナットの回転軸と前記ナット側ボールねじ溝との間の径方向距離が前記第１接続通路の他端側開口に向かって漸次増大するように形成された第１負荷遷移領域と、
   前記ナット側ボールねじ溝において前記第２接続通路の他端側開口から前記ナット側ボールねじ溝に沿った第２所定範囲内に設けられた第２領域であって、該第２領域内に存在する前記ボールが前記ナットから受ける荷重を前記転舵軸側へと伝達し、かつ前記ナットの回転軸と前記ナット側ボールねじ溝との間の径方向距離が前記第２接続通路の他端側開口に向かって漸次増大するように形成された第２負荷遷移領域と、
   を備えたことを特徴とするパワーステアリング装置。
2. 前記第１負荷遷移領域及び前記第２負荷遷移領域は、それぞれ前記ボールを同時に複数個収容できる範囲に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリング装置。
3. 前記第１負荷遷移領域は、該第１負荷遷移領域における前記ナットの回転軸と前記ナット側ボールねじ溝との間の径方向距離が、前記ボールの進行方向に沿って漸次変化するように形成され、
   前記第２負荷遷移領域は、該第２負荷遷移領域における前記ナットの回転軸と前記ナット側ボールねじ溝との間の径方向距離が、前記ボールの進行方向に沿って漸次変化するように形成されたことを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリング装置。
4. 前記第１負荷遷移領域は、前記ナットの回転軸を中心とした角度１度に対し、前記ナット回転軸と前記ナット側ボールねじ溝との間の径方向距離の変化量を前記ボールの直径で割った比率が０．２％以下となるように形成され、
   前記第２負荷遷移領域は、前記ナットの回転軸を中心とした角度１度に対し、前記ナット回転軸と前記ナット側ボールねじ溝との間の径方向距離の変化量を前記ボールの直径で割った比率が０．２％以下となるように形成されたことを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリング装置。
5. 前記第１負荷遷移領域及び前記第２負荷遷移領域は、それぞれ前記ナットの回転軸を中心とした角度が１５度以上となる範囲に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリング装置。
6. 前記第１負荷遷移領域では、前記ナット側ボールねじ溝の底側の横断面形状がほぼ同一となるように形成され、
   前記第２負荷遷移領域では、前記ナット側ボールねじ溝の底側の横断面形状がほぼ同一となるように形成されたことを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリング装置。
7. ステアリングホイールの回転に伴って軸方向移動することで転舵輪の転舵に供する転舵軸と、
   前記転舵軸を包囲するように筒状に形成され、該転舵軸に対し相対回転自在に設けられたナットと、
   前記転舵軸の外周に設けられた螺旋溝状の軸側ボールねじ溝と、前記ナットの内周に設けられた螺旋溝状のナット側ボールねじ溝とから構成されるボール循環溝と、
   前記ボール循環溝内において転動可能に介装された複数のボールと、
   一端側が前記ナットの外周面に開口形成され、他端側が前記ナットの内周面であって前記ボール循環溝の一端側に開口形成された第１接続通路と、
   一端側が前記ナットの外周面に開口形成され、他端側が前記ナットの内周面であって前記ボール循環溝の他端側に開口形成された第２接続通路と、
   前記第１接続通路と前記第２接続通路とを繋いで該両接続通路間のボールの循環に供する接続部材と、
   前記ナットを回転駆動することによって前記転舵軸に操舵力を付与する電動モータと、
   前記ナット側ボールねじ溝において前記第１接続通路の他端側開口から前記ナット側ボールねじ溝に沿った第１所定範囲内に設けられた第１領域であって、該第１領域内に存在する前記ボールが前記ナットから受ける荷重を前記転舵軸側へと伝達し、かつ該伝達する前記荷重の大きさが前記第１接続通路の他端側開口に向かって漸次増大するように形成された第１負荷遷移領域と、
   前記ナット側ボールねじ溝において前記第２接続通路の他端側開口から前記ナット側ボールねじ溝に沿った第２所定範囲内に設けられた第２領域であって、該第２領域内に存在する前記ボールが前記ナットから受ける荷重を前記転舵軸側へと伝達し、かつ該伝達する前記荷重の大きさが前記第２接続通路の他端側開口に向かって漸次増大するように形成された第２負荷遷移領域と、
   を備えたことを特徴とするパワーステアリング装置。
8. ステアリングホイールの回転に伴って軸方向移動することで転舵輪の転舵に供する転舵軸と、
   前記転舵軸を包囲するように筒状に形成され、該転舵軸に対し相対回転自在に設けられたナットと、
   前記転舵軸の外周に設けられた螺旋溝状の軸側ボールねじ溝と、前記ナットの内周に設けられた螺旋溝状のナット側ボールねじ溝とから構成されるボール循環溝と、
   前記ボール循環溝内において転動可能に介装された複数のボールと、
   一端側が前記ナットの外周面に開口形成され、他端側が前記ナットの内周面であって前記ボール循環溝の一端側に開口形成された第１接続通路と、
   一端側が前記ナットの外周面に開口形成され、他端側が前記ナットの内周面であって前記ボール循環溝の他端側に開口形成された第２接続通路と、
   前記第１接続通路と前記第２接続通路とを繋いで該両接続通路間のボールの循環に供する接続部材と、
   前記ナットを回転駆動することによって前記転舵軸に操舵力を付与する電動モータと、
   前記ナット側ボールねじ溝において前記第１接続通路の他端側開口から前記ナット側ボールねじ溝に沿った第１所定範囲内に設けられた第１領域であって、該第１領域内に存在する前記ボールが前記ナットから受ける荷重を前記転舵軸側へと伝達し、かつ前記ナット側ボールねじ溝と前記ボールとの接触面積又は前記転舵軸側ボールねじ溝と前記ボールとの接触面積が前記第１接続通路の他端側開口に向かって漸次増大するように形成された第１負荷遷移領域と、
   前記ナット側ボールねじ溝において前記第２接続通路の他端側開口から前記ナット側ボールねじ溝に沿った第２所定範囲内に設けられた第２領域であって、該第２領域内に存在する前記ボールが前記ナットから受ける荷重を前記転舵軸側へと伝達し、かつ前記ナット側ボールねじ溝と前記ボールとの接触面積又は前記転舵軸側ボールねじ溝と前記ボールとの接触面積が前記第２接続通路の他端側開口に向かって漸次増大するように形成された第２負荷遷移領域と、
   を備えたことを特徴とするパワーステアリング装置。

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