JP2019167965A - Ball screw device and steering device - Google Patents

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JP2019167965A JP2018053671A JP2018053671A JP2019167965A JP 2019167965 A JP2019167965 A JP 2019167965A JP 2018053671 A JP2018053671 A JP 2018053671A JP 2018053671 A JP2018053671 A JP 2018053671A JP 2019167965 A JP2019167965 A JP 2019167965A
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俊治 井上
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俊治 井上
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Abstract

To provide a ball screw device capable of suppressing occurrence of slipping between rolling balls kept into contact with each other even when the rolling balls of the ball screw device have a ball gathering state, reducing a load received by the rolling balls, and surely supporting the power to be transmitted, and a steering device using the ball screw device.SOLUTION: A ball screw device 40 includes large-diameter rolling balls 24a, intermediate-diameter rolling balls 24b having a diameter smaller than that of the large-diameter rolling balls 24a by first prescribed diameter difference α1, and small-diameter rolling balls 24c having a diameter smaller than that of the intermediate-diameter rolling balls 24b by second prescribed diameter difference α2. In a case when magnitude of power P to be transmitted is a first prescribed value P1 or less, the power P is transmitted only by the large-diameter rolling balls 24a on a rolling passage R1, and when the magnitude of the power P to be transmitted is over the first prescribed value P1, and a second prescribed value P2 or less, the power P is transmitted by the large-diameter rolling balls 24a and the intermediate-diameter rolling balls 24b on the rolling passage R1.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、ボールねじ装置及びステアリング装置に関する。   The present invention relates to a ball screw device and a steering device.

従来、電動モータにより、ボールねじ装置を作動させ、ラック軸(ラックシャフト)に軸方向推力を発生させてラックシャフトの作動を補助する自動車用のステアリング装置がある。このようなステアリング装置では、ラックシャフト(ねじ軸)の外周面に形成される外周転動溝と転動体ナットの内周面に形成される内周転動溝との間で形成される転動路に、同一径で形成された複数の転動ボールが介在することでラックシャフトと転動体ナットと、が螺合するボールねじ装置が構成される。このとき、同一径で形成された複数の転動ボールの全ては、外周転動溝と内周転動溝との間で動力を伝達する際に負荷を受ける負荷ボールとして機能する。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is an automobile steering device that assists the operation of a rack shaft by operating a ball screw device with an electric motor and generating axial thrust on a rack shaft (rack shaft). In such a steering device, the rolling formed between the outer circumferential rolling groove formed on the outer circumferential surface of the rack shaft (screw shaft) and the inner circumferential rolling groove formed on the inner circumferential surface of the rolling element nut. A ball screw device in which the rack shaft and the rolling element nut are screwed together is formed by interposing a plurality of rolling balls having the same diameter in the path. At this time, all of the plurality of rolling balls formed with the same diameter function as load balls that receive a load when power is transmitted between the outer circumferential rolling groove and the inner circumferential rolling groove.

そして、上記のステアリング装置では、例えば、高速道路におけるレーンチェンジのような操舵動作を繰り返すと、転動路内では、それぞれ相互に所定の隙間を有して整列していた複数の転動ボールのうちの所定の部分の転動ボール間の隙間が詰まり、隣接する転動ボール同士が当接する、所謂、玉寄せ状態となる場合がある。   In the above steering device, for example, when a steering operation such as a lane change on an expressway is repeated, a plurality of rolling balls that are aligned with a predetermined gap between each other in the rolling road are arranged. There is a case in which a gap between the rolling balls in a predetermined portion is clogged and the adjacent rolling balls come into contact with each other, so-called a so-called ball gathering state.

このような状態になると、隣接する各転動ボールは、ラックシャフトと転動体ナットとの相対回転に応じ、それぞれ同じ方向に回転しようとするため、各転動ボール同士の当接部では逆方向の移動(回転)が生じる。このため、各転動ボールは、当接する相手転動ボールの回転をそれぞれ妨げることになる。これにより、ラックシャフトを軸方向に作動させるために必要な力が大きくなり、ドライバにはステアリングの作動が重くなったと感じさせる場合がある。また、転動体ナットを回転させ、転動ボールを介してラックシャフトを軸線方向に移動させる電動モータにとっても、負荷が上昇し消費電力が増大する等の虞がある。   In such a state, each adjacent rolling ball tries to rotate in the same direction according to the relative rotation of the rack shaft and the rolling element nut. Movement (rotation) occurs. For this reason, each rolling ball hinders the rotation of the opponent rolling ball that abuts. This increases the force required to operate the rack shaft in the axial direction, and may cause the driver to feel that the steering operation has become heavy. In addition, for an electric motor that rotates the rolling element nut and moves the rack shaft in the axial direction via the rolling balls, there is a possibility that the load increases and the power consumption increases.

これに対し、特許文献1に記載のボールねじ装置では、ボールねじ装置が備える複数の転動ボール(負荷ボール)の並びの途中に、スペーサボールを一個ずつ複数個所に配置している。スペーサボールは、負荷ボールよりも径が小さなボールであり、特許文献1においては、一種類の径で形成されたスペーサボールを備えている。従って、外周転動溝と内周転動溝との間(転動路)で伝達される動力の大きさが所定値以下の時には、負荷ボールのみが、外周転動溝と内周転動溝との間で動力を伝達し、スペーサボールは、回転自在な状態で負荷ボール間に配置されている。これにより、ボールねじ装置の転動路において、各転動ボール間の隙間が詰まり隣接する転動ボール同士が当接する状態に至っても、当接する転動ボール間でのすべりの発生を抑制できる。   On the other hand, in the ball screw device described in Patent Document 1, spacer balls are arranged at a plurality of locations one by one in the middle of a plurality of rolling balls (load balls) provided in the ball screw device. The spacer ball is a ball having a diameter smaller than that of the load ball, and in Patent Document 1, a spacer ball formed with one kind of diameter is provided. Therefore, when the magnitude of the power transmitted between the outer circumferential rolling groove and the inner circumferential rolling groove (rolling path) is not more than a predetermined value, only the load ball has the outer circumferential rolling groove and the inner circumferential rolling groove. The spacer ball is disposed between the load balls in a rotatable state. Thereby, even if it comes to the state where the clearance gap between each rolling ball clogs and the adjacent rolling balls contact | abut in the rolling path of a ball screw apparatus, generation | occurrence | production of the slip between the rolling balls which contact | abut can be suppressed.

特開2017−109624号公報JP 2017-109624 A

しかしながら、特許文献1においては、スペーサボールの径は、一種類である。このため、転動路において伝達される動力の大きさが、予め設定した第一所定値を越えると、複数の負荷ボール又は外周転動溝(内周転動溝)が弾性変形し、スペーサボールが外周転動溝と内周転動溝とに接触する。これにより、スペーサボールも負荷ボールとして機能するようになる。このため、伝達する動力の大きさが第一所定値よりさらに大きい状態である、例えば、車両停車時におけるステアリングの据え切り等において玉寄せ状態が生じると、その際には、スペーサボールとして機能する転動ボールはないので、ステアリングの作動が重くなってしまう虞がある。   However, in Patent Document 1, the diameter of the spacer ball is one type. For this reason, when the magnitude of the power transmitted in the rolling path exceeds a preset first predetermined value, a plurality of load balls or outer circumferential rolling grooves (inner circumferential rolling grooves) are elastically deformed, and spacer balls Is in contact with the outer circumferential rolling groove and the inner circumferential rolling groove. Thereby, the spacer ball also functions as a load ball. For this reason, when the size of the power to be transmitted is larger than the first predetermined value, for example, when a ball crushing state occurs in a steering stop or the like when the vehicle is stopped, it functions as a spacer ball. Since there are no rolling balls, the steering operation may become heavy.

本発明は、上記課題に鑑みてなされた発明であり、ボールねじ装置の転動ボールが玉寄せ状態に至っても、転動路において伝達される動力の大きさが小さな領域から大きい領域までの広い範囲に亘って、当接する転動ボール間でのすべりの発生を抑制可能であるとともに、転動ボールが受ける負荷を低減し伝達される動力を確実に支持するボールねじ装置及びボールねじ装置を用いたステアリング装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and even when the rolling ball of the ball screw device reaches a ball-striking state, the power transmitted in the rolling path is wide from a small region to a large region. Use of a ball screw device and a ball screw device that can suppress the occurrence of slip between the rolling balls abutting over a range and reduce the load applied to the rolling balls and reliably support the transmitted power. An object of the present invention is to provide a steering apparatus.

(1.ボールねじ装置)
本発明のボールねじ装置は、外周面に外周転動溝が螺旋状に形成されたねじ軸と、前記外周転動溝に対応する内周転動溝が内周面に螺旋状に形成される転動体ナットと、前記外周転動溝と前記内周転動溝との間で形成される螺旋状の転動路と、前記転動路の両端に接続され前記転動路とともにひとつながりの循環路を形成する連結通路を備える連結部材と、前記循環路内に転動可能に配置される複数の転動ボールと、を備える。前記複数の転動ボールは、大径転動ボールと、前記大径転動ボールよりも径が第一所定径差だけ小さい中径転動ボールと、前記中径転動ボールよりも径が第二所定径差だけ小さい小径転動ボールと、を備える。そして、前記外周転動溝と前記内周転動溝との間で伝達する動力の大きさが第一所定値以下である場合に、前記転動路では、前記大径転動ボールのみが前記外周転動溝と前記内周転動溝との間の前記動力の伝達を行ない、伝達する前記動力の大きさが前記第一所定値を超え、且つ第二所定値以下である場合に、前記転動路では、前記大径転動ボール及び前記中径転動ボールが前記動力の伝達を行なう。
(1. Ball screw device)
In the ball screw device of the present invention, a screw shaft in which an outer peripheral rolling groove is formed in a spiral shape on the outer peripheral surface, and an inner peripheral rolling groove corresponding to the outer peripheral rolling groove is formed in a spiral shape on the inner peripheral surface. A rolling element nut, a spiral rolling path formed between the outer circumferential rolling groove and the inner circumferential rolling groove, and a continuous circulation connected to both ends of the rolling path together with the rolling path A connecting member having a connecting passage that forms a path; and a plurality of rolling balls that are arranged to roll in the circulation path. The plurality of rolling balls have a large diameter rolling ball, a medium diameter rolling ball having a diameter smaller than the large diameter rolling ball by a first predetermined diameter difference, and a diameter larger than that of the medium diameter rolling ball. A small-diameter rolling ball that is small by a difference of two predetermined diameters. And when the magnitude | size of the power transmitted between the said outer periphery rolling groove and the said inner periphery rolling groove is below a 1st predetermined value, only the said large diameter rolling ball is the said rolling path in the said rolling path. When the power is transmitted between the outer circumferential rolling groove and the inner circumferential rolling groove, and the magnitude of the transmitted power exceeds the first predetermined value and is equal to or less than a second predetermined value, In the rolling path, the large-diameter rolling ball and the medium-diameter rolling ball transmit the power.

これにより、外周転動溝と内周転動溝との間で伝達される動力の大きさが第一所定値以下である場合、転動路では、大径転動ボールのみが負荷ボールとなって外周転動溝と内周転動溝との間で動力の伝達を行ない、中径転動ボールと小径転動ボールは動力の伝達を行わない。このため、たとえ、転動路内において玉寄せが生じ、大径転動ボール、中径転動ボール及び小径転動ボールが相互に接触したとしても、中径転動ボール及び小径転動ボールがスペーサボールとして遊転し、伝達する動力が増加することを良好に抑制することができる。このように、外周転動溝と内周転動溝との間で伝達される動力の大きさが第一所定値以下である低負荷領域においては、少量の負荷ボールと多くのスペーサボールとによって、玉寄せ時における動力の増加を抑制し、ねじ軸と転動体ナットとの間の相対回転をスムーズなものとする。   Thereby, when the magnitude of the power transmitted between the outer circumferential rolling groove and the inner circumferential rolling groove is equal to or less than the first predetermined value, only the large-diameter rolling ball is a load ball on the rolling path. Thus, power is transmitted between the outer peripheral rolling groove and the inner peripheral rolling groove, and the medium diameter rolling ball and the small diameter rolling ball do not transmit power. For this reason, even if the ball gathers in the rolling path and the large diameter rolling ball, the medium diameter rolling ball and the small diameter rolling ball come into contact with each other, the medium diameter rolling ball and the small diameter rolling ball are It is possible to satisfactorily suppress an increase in power transmitted as a spacer ball and transmitted. Thus, in the low load region where the magnitude of the power transmitted between the outer peripheral rolling groove and the inner peripheral rolling groove is not more than the first predetermined value, a small amount of load balls and many spacer balls are used. The increase in power during ball gathering is suppressed, and the relative rotation between the screw shaft and the rolling element nut is made smooth.

また、外周転動溝と内周転動溝との間で伝達される動力の大きさが第一所定値を超え、且つ第二所定値以下である場合においては、転動路では、中径転動ボールが負荷ボールとなって大径転動ボールとともに動力の伝達を行ない、小径転動ボールは動力の伝達を行わない。このように、伝達される動力の大きさが第一所定値を超え、且つ第二所定値以下である場合においては、中径転動ボールが負荷ボールとして追加される。このように、負荷ボールの数が増加するので、伝達される動力の大きさが第一所定値を超える大きな動力であっても、動力は中径転動ボール及び大径転動ボールによって確実に支持される。また、このとき同時に、小径転動ボールは、スペーサボールとして機能するので、外周転動溝と内周転動溝との間で伝達される動力の増加を良好に抑制することができる。   In addition, when the magnitude of the power transmitted between the outer circumferential rolling groove and the inner circumferential rolling groove exceeds the first predetermined value and is equal to or smaller than the second predetermined value, The rolling ball becomes a load ball and transmits power together with the large-diameter rolling ball, and the small-diameter rolling ball does not transmit power. Thus, when the magnitude of the transmitted power exceeds the first predetermined value and is equal to or less than the second predetermined value, the medium-diameter rolling ball is added as a load ball. As described above, since the number of load balls increases, even if the transmitted power is a large power exceeding the first predetermined value, the power is reliably ensured by the medium-diameter rolling ball and the large-diameter rolling ball. Supported. At the same time, since the small-diameter rolling ball functions as a spacer ball, it is possible to satisfactorily suppress an increase in power transmitted between the outer peripheral rolling groove and the inner peripheral rolling groove.

(2.ステアリング装置)
本発明のステアリング装置は、上記に記載のボールねじ装置を備える。これにより、ボールねじ装置において伝達される動力の大きさが第一所定値以下である場合、及び第一所定値を超え且つ第二所定値以下である場合において、ステアリングホイールの操舵がスムーズに行えるステアリング装置が得られる。
(2. Steering device)
A steering device according to the present invention includes the ball screw device described above. As a result, the steering wheel can be smoothly steered when the magnitude of the power transmitted in the ball screw device is equal to or smaller than the first predetermined value and when it exceeds the first predetermined value and is equal to or smaller than the second predetermined value. A steering device is obtained.

本発明に係る電動パワーステアリング装置を示す概略図である。1 is a schematic view showing an electric power steering apparatus according to the present invention. 実施形態に係る図1の操舵補助機構及びボールねじ装置の部分の拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a portion of the steering assist mechanism and the ball screw device of FIG. 1 according to the embodiment. 循環路の模式図である。It is a schematic diagram of a circulation path. 転動路と転動ボールとの関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between a rolling path and a rolling ball. 転動体ナット及びデフレクタを説明する図である。It is a figure explaining a rolling element nut and a deflector. 転動ボールの構成を説明する図であるとともに、本実施形態に係る転動ボールの配列(1)を説明する図である。It is a figure explaining the structure of a rolling ball, and is a figure explaining the arrangement | sequence (1) of a rolling ball which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る転動ボールの配列(3)を説明する図である。It is a figure explaining the arrangement | sequence (3) of the rolling ball which concerns on this embodiment. ステアリングホイールの操舵荷重と操舵角度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the steering load of a steering wheel, and a steering angle. 低負荷領域における転動路と転動ボールの状態を説明する図である。It is a figure explaining the state of the rolling path and rolling ball in a low load area | region. 中負荷領域における転動路と転動ボールの状態を説明する図である。It is a figure explaining the state of the rolling path and rolling ball in a medium load area | region. 高負荷領域における転動路と転動ボールの状態を説明する図である。It is a figure explaining the state of the rolling path and rolling ball in a high load area | region. 変形例1に係る転動ボールの配列(4)を説明する図である。It is a figure explaining the arrangement | sequence (4) of the rolling ball which concerns on the modification 1. FIG. 変形例1に係る転動ボールの配列(5)を説明する図である。It is a figure explaining the arrangement | sequence (5) of the rolling ball which concerns on the modification 1. FIG. 変形例2に係る転動ボールの配列(6)を説明する図である。It is a figure explaining the arrangement | sequence (6) of the rolling ball which concerns on the modification 2. FIG. 変形例3に係る転動ボールの配列(7)を説明する図である。It is a figure explaining the arrangement | sequence (7) of the rolling ball which concerns on the modification 3. 変形例3の他の態様に係る転動ボールの配列(8)を説明する図である。It is a figure explaining the arrangement | sequence (8) of the rolling ball which concerns on the other aspect of the modification 3.

<1.第一実施形態>
以下、本発明の第一実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明に係るボールねじ装置が車両の電動パワーステアリング装置(ステアリング装置に相当)に適用された態様を例示する電動パワーステアリング装置の全体を示す図である。
<1. First embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an entire electric power steering apparatus illustrating a mode in which a ball screw device according to the present invention is applied to an electric power steering apparatus (corresponding to a steering apparatus) for a vehicle.

電動パワーステアリング装置は、操舵補助力によって操舵力を補助するステアリング装置である。なお、本発明のボールねじ装置は、電動パワーステアリング装置の他に、4輪操舵装置、後輪操舵装置、ステアバイワイヤ装置など、ボールねじ装置の適用が可能な様々な装置に適用できる。   The electric power steering device is a steering device that assists the steering force by the steering assist force. The ball screw device of the present invention can be applied to various devices to which the ball screw device can be applied, such as a four-wheel steering device, a rear wheel steering device, and a steer-by-wire device, in addition to the electric power steering device.

(1−1.ステアリング装置10の構成)
電動パワーステアリング装置10(以後、ステアリング装置10と称する)は、車両の転舵輪(図略)に連結される転舵シャフト20(後述するボールねじ装置のねじ軸に相当)を転舵シャフト20の軸線方向と一致するA方向(図1の左右方向)に往復移動させることにより、転舵輪(図略)の向きを変える装置である。
(1-1. Configuration of Steering Device 10)
The electric power steering device 10 (hereinafter referred to as the steering device 10) includes a steered shaft 20 (corresponding to a screw shaft of a ball screw device described later) coupled to a steered wheel (not shown) of the vehicle. It is a device that changes the direction of steered wheels (not shown) by reciprocating in the A direction (left-right direction in FIG. 1) that coincides with the axial direction.

図1に示すように、ステアリング装置10は、ハウジング11と、ステアリングホイール12と、ステアリングシャフト13と、トルク検出装置14と、電動モータM(以後、モータMと称す)と、前述の転舵シャフト20と、操舵補助機構30と、ボールねじ装置40と、を備える。   As shown in FIG. 1, the steering device 10 includes a housing 11, a steering wheel 12, a steering shaft 13, a torque detection device 14, an electric motor M (hereinafter referred to as a motor M), and the aforementioned steering shaft. 20, a steering assist mechanism 30, and a ball screw device 40.

ハウジング11は、車両に固定される固定部材である。ハウジング11は、筒状に形成され、転舵シャフト20をA方向に相対移動可能に挿通する。ハウジング11は、第一ハウジング11aと、第一ハウジング11aのA方向一端側(図1中、左側)に固定された第二ハウジング11bとを備える。   The housing 11 is a fixing member that is fixed to the vehicle. The housing 11 is formed in a cylindrical shape, and passes through the steered shaft 20 so as to be relatively movable in the A direction. The housing 11 includes a first housing 11a and a second housing 11b fixed to one end side (left side in FIG. 1) in the A direction of the first housing 11a.

ステアリングホイール12は、ステアリングシャフト13の端部に固定され、車室内において回転可能に支持される。ステアリングシャフト13は、運転者の操作によってステアリングホイール12に加えられるトルクを転舵シャフト20に伝達する。   The steering wheel 12 is fixed to the end of the steering shaft 13 and is rotatably supported in the vehicle interior. The steering shaft 13 transmits torque applied to the steering wheel 12 by the driver's operation to the steered shaft 20.

ステアリングシャフト13の転舵シャフト20側の端部には、ラックアンドピニオン機構を構成するピニオン13aが形成される。トルク検出装置14は、ステアリングシャフト13の捩れ量に基づいて、ステアリングシャフト13に加えられるトルクを検出する。   A pinion 13a constituting a rack and pinion mechanism is formed at the end of the steering shaft 13 on the steered shaft 20 side. The torque detection device 14 detects the torque applied to the steering shaft 13 based on the amount of twist of the steering shaft 13.

転舵シャフト20は、A方向に延伸している。転舵シャフト20には、ラック22が形成される。ラック22は、ステアリングシャフト13のピニオン13aに噛合し、ピニオン13aとともにラックアンドピニオン機構を構成する。ラックアンドピニオン機構は、ステアリング装置10の用途等に基づいて、ステアリングシャフト13と転舵シャフト20との間で伝達可能な最大軸力が設定される。   The steered shaft 20 extends in the A direction. A rack 22 is formed on the steered shaft 20. The rack 22 meshes with the pinion 13a of the steering shaft 13, and constitutes a rack and pinion mechanism together with the pinion 13a. In the rack and pinion mechanism, the maximum axial force that can be transmitted between the steering shaft 13 and the steered shaft 20 is set based on the use of the steering device 10 or the like.

また、転舵シャフト20は、ラック22とは異なる位置にボールねじ部23が形成される。ボールねじ部23は、後述する転動体ナット21とともにボールねじ装置40を構成し、操舵補助機構30により操舵補助力を伝達される。転舵シャフト20の両端は、図略のタイロッドおよびナックルアーム等を介して左右の操舵輪(図略)に連結され、転舵シャフト20のA方向への軸動によって操舵輪が左右方向に操舵される。   Further, the steered shaft 20 is formed with a ball screw portion 23 at a position different from the rack 22. The ball screw portion 23 forms a ball screw device 40 together with a rolling element nut 21 described later, and a steering assist force is transmitted by the steering assist mechanism 30. Both ends of the steered shaft 20 are connected to left and right steered wheels (not shown) via unillustrated tie rods, knuckle arms, and the like, and the steered wheels are steered left and right by the axial movement of the steered shaft 20 in the A direction. Is done.

操舵補助機構30は、モータMを駆動源として転舵シャフト20に操舵補助力を付与する機構である。操舵補助機構30は、モータM、モータMを駆動する制御部ECU及び駆動力伝達機構32を備える。モータM、及びモータMを駆動するための制御部ECUは、ハウジング11の第一ハウジング11aに固定されるケース31に収容される。制御部ECUは、トルク検出装置14の出力信号に基づいて、操舵補助トルクを決定し、モータMの出力を制御する。   The steering assist mechanism 30 is a mechanism that applies a steering assist force to the steered shaft 20 using the motor M as a drive source. The steering assist mechanism 30 includes a motor M, a control unit ECU that drives the motor M, and a driving force transmission mechanism 32. The motor M and the control unit ECU for driving the motor M are accommodated in a case 31 fixed to the first housing 11 a of the housing 11. The control unit ECU determines the steering assist torque based on the output signal of the torque detection device 14 and controls the output of the motor M.

図2に示すように、駆動力伝達機構32は、駆動プーリ36、従動プーリ34及び歯付きベルト35を備える。駆動プーリ36は、モータMの出力軸37に装着される。出力軸37は、転舵シャフト20の軸線と平行に配置される。従動プーリ34は、転動体ナット21の外周側に転動体ナット21と一体回転可能に配置される。   As shown in FIG. 2, the driving force transmission mechanism 32 includes a driving pulley 36, a driven pulley 34, and a toothed belt 35. The drive pulley 36 is attached to the output shaft 37 of the motor M. The output shaft 37 is disposed in parallel with the axis of the steered shaft 20. The driven pulley 34 is arranged on the outer peripheral side of the rolling element nut 21 so as to be integrally rotatable with the rolling element nut 21.

転動体ナット21のA方向一端側(図2において左側)は、第二ハウジング11bの内周面11b1にボールベアリング33を介して回転可能に支持される。歯付きベルト35は、駆動プーリ36と従動プーリ34とに懸架される。駆動力伝達機構32は、駆動プーリ36と従動プーリ34との間で、モータMが発生させる回転駆動力を、歯付きベルト35を介して伝達する。   One end side (the left side in FIG. 2) of the rolling element nut 21 in the A direction is rotatably supported by the inner peripheral surface 11b1 of the second housing 11b via a ball bearing 33. The toothed belt 35 is suspended from the drive pulley 36 and the driven pulley 34. The driving force transmission mechanism 32 transmits the rotational driving force generated by the motor M between the driving pulley 36 and the driven pulley 34 via the toothed belt 35.

(1−2.ボールねじ装置)
(1−2−1.ボールねじ装置の構成)
図2に示すように、ボールねじ装置40は、主に第二ハウジング11b内に収容される。ボールねじ装置40は、転舵シャフト20(ねじ軸)、転舵シャフト20のボールねじ部23、転動体ナット21(ナットに相当)、連結部材38及び複数の転動ボール24を備える。転舵シャフト20のボールねじ部23には、外周面に螺旋状に形成された外周転動溝20aが複数巻き巻回されて形成される。
(1-2. Ball screw device)
(1-2-1. Configuration of Ball Screw Device)
As shown in FIG. 2, the ball screw device 40 is mainly accommodated in the second housing 11b. The ball screw device 40 includes a steered shaft 20 (screw shaft), a ball screw portion 23 of the steered shaft 20, a rolling element nut 21 (corresponding to a nut), a connecting member 38, and a plurality of rolling balls 24. The ball screw portion 23 of the steered shaft 20 is formed by winding a plurality of outer peripheral rolling grooves 20 a formed in a spiral shape on the outer peripheral surface.

転動体ナット21は、筒状に形成され、ボールねじ部23の外周側にボールねじ部23(転舵シャフト20)と同軸に配置される。転動体ナット21の内周面は、螺旋状に複数巻き巻回されて形成され、外周転動溝20aに対応する内周転動溝21aを備える。ボールねじ部23の外周転動溝20aと転動体ナット21の内周転動溝21aと、は対向して配置される。   The rolling element nut 21 is formed in a cylindrical shape, and is arranged coaxially with the ball screw portion 23 (steering shaft 20) on the outer peripheral side of the ball screw portion 23. The inner circumferential surface of the rolling element nut 21 is formed by winding a plurality of spirally, and includes an inner circumferential rolling groove 21a corresponding to the outer circumferential rolling groove 20a. The outer peripheral rolling groove 20a of the ball screw portion 23 and the inner peripheral rolling groove 21a of the rolling element nut 21 are arranged to face each other.

外周転動溝20aと内周転動溝21aとの間で、複数の転動ボール24が転動する多列の転動路R1が形成される(図3の模式図参照)。なお、図3の模式図に示すように、転動路R1は、A端からB端まで螺旋状に形成されている。転動路R1の外周転動溝20a及び内周転動溝21aは、図4に示すように形成される。なお、本実施形態においては、外周転動溝20a及び内周転動溝21aは、ともに単一Rで形成されるものとして説明する。ただし、外周転動溝20a及び内周転動溝21aの溝形状は、単一R形状に限らず、公知の単ゴシックアーチ形状等で形成されたものであってもよい。   A multi-row rolling path R1 on which a plurality of rolling balls 24 roll is formed between the outer circumferential rolling groove 20a and the inner circumferential rolling groove 21a (see the schematic diagram in FIG. 3). In addition, as shown in the schematic diagram of FIG. 3, the rolling path R1 is formed in a spiral shape from the A end to the B end. The outer peripheral rolling groove 20a and the inner peripheral rolling groove 21a of the rolling path R1 are formed as shown in FIG. In the present embodiment, it is assumed that the outer peripheral rolling groove 20a and the inner peripheral rolling groove 21a are both formed of a single R. However, the groove shape of the outer peripheral rolling groove 20a and the inner peripheral rolling groove 21a is not limited to a single R shape, and may be a known single Gothic arch shape or the like.

複数の転動ボール24は、上述したように多列の転動路R1内に転動可能に配列される。これにより、ボールねじ部23(転舵シャフト20)の外周転動溝20aと、転動体ナット21の内周転動溝21aとが、複数の転動ボール24を介して螺合する。図6に示すように、複数の転動ボール24は、複数の大径転動ボール24a、大径転動ボール24aより第一所定径差α1だけ直径の小さな複数の中径転動ボール24b及び中径転動ボール24bより第二所定径差α2だけ直径の小さな複数の小径転動ボール24cで構成されるボール群である。第一所定径差α1、及び第二所定径差α2については、後に詳細に説明する。   As described above, the plurality of rolling balls 24 are arranged to be able to roll in the multi-row rolling paths R1. Thereby, the outer peripheral rolling groove 20 a of the ball screw portion 23 (steering shaft 20) and the inner peripheral rolling groove 21 a of the rolling element nut 21 are screwed together via the plurality of rolling balls 24. As shown in FIG. 6, the plurality of rolling balls 24 include a plurality of large diameter rolling balls 24a, a plurality of medium diameter rolling balls 24b having a diameter smaller than the large diameter rolling balls 24a by a first predetermined diameter difference α1, and This is a ball group composed of a plurality of small-diameter rolling balls 24c whose diameter is smaller than the middle-diameter rolling ball 24b by a second predetermined diameter difference α2. The first predetermined diameter difference α1 and the second predetermined diameter difference α2 will be described in detail later.

転動体ナット21と転舵シャフト20(ねじ軸)とが相対回転するボールねじ回転時において、図4に示す転動路R1内では、複数の転動ボール24のうち、負荷ボールとして機能する転動ボール(例えば、大径転動ボール24a)は、内周転動溝21aの溝面上の点q及び外周転動溝20aの溝面上の点pと、それぞれ接触する。そして、ボールねじ回転時において、内周転動溝21aと外周転動溝20aとの間で動力Pが大径転動ボール24aを介して伝達される。   During the rotation of the ball screw in which the rolling element nut 21 and the steered shaft 20 (screw shaft) rotate relative to each other, a rolling function that functions as a load ball among the plurality of rolling balls 24 in the rolling path R1 shown in FIG. The moving ball (for example, the large diameter rolling ball 24a) is in contact with the point q on the groove surface of the inner peripheral rolling groove 21a and the point p on the groove surface of the outer peripheral rolling groove 20a. When the ball screw rotates, the power P is transmitted between the inner peripheral rolling groove 21a and the outer peripheral rolling groove 20a via the large-diameter rolling ball 24a.

連結部材38は、前述した転動体ナット21とデフレクタ51,52とを備える。連結部材38は、転動路R1の両端(図3におけるA端及びB端)に接続され転動路R1とともにひとつながりの循環路50(図3参照)を形成する連結通路43を備える。連結通路43は、転動ボール24の通路であり、転動体ナット21内、及びデフレクタ51,52内に形成される。   The connecting member 38 includes the rolling element nut 21 and the deflectors 51 and 52 described above. The connecting member 38 includes a connecting passage 43 that is connected to both ends (A end and B end in FIG. 3) of the rolling path R1 and forms a continuous circulation path 50 (see FIG. 3) together with the rolling path R1. The connecting passage 43 is a passage for the rolling ball 24 and is formed in the rolling element nut 21 and the deflectors 51 and 52.

図2、図5に示すように、転動体ナット21には、外周面21bから内周面の内周転動溝21aに貫通する長孔状の一対の取付孔41,42が形成される。一対の取付孔41,42は、転動路R1の両端(A端、及びB端)と接続される。一対の取付孔41,42には、デフレクタ51,52がそれぞれ圧入される。また、転動体ナット21の外周面21bには、一対の取付孔41,42と連通する連通溝21cが形成される。連通溝21cは、大径転動ボール24aが、転動可能な大きさで形成される。   As shown in FIGS. 2 and 5, the rolling element nut 21 is formed with a pair of long mounting holes 41 and 42 that penetrate from the outer peripheral surface 21 b to the inner peripheral rolling groove 21 a on the inner peripheral surface. The pair of mounting holes 41 and 42 are connected to both ends (A end and B end) of the rolling path R1. Deflectors 51 and 52 are press-fitted into the pair of mounting holes 41 and 42, respectively. In addition, a communication groove 21 c that communicates with the pair of mounting holes 41 and 42 is formed on the outer peripheral surface 21 b of the rolling element nut 21. The communication groove 21c is formed in such a size that the large-diameter rolling ball 24a can roll.

図2に示すように、各デフレクタ51,52には、転動路R1の両端であるA端,B端と連通溝21cとを連結する貫通孔51a,52aが形成される。デフレクタ51,52は、転動路R1の一端(A端、又はB端)から掬い上げた転動ボール24(大径転動ボール24a、中径転動ボール24b及び小径転動ボール24c)を、貫通孔51a,52aを介して連通溝21cに導く機能を有する。また、デフレクタ51,52は、連通溝21c内の転動ボール24を、貫通孔51a,52aを介して、転動路R1の他端(B端、又はA端)に排出する機能を有する。   As shown in FIG. 2, the deflectors 51 and 52 are formed with through holes 51 a and 52 a that connect the A end and B end, which are both ends of the rolling path R <b> 1, and the communication groove 21 c. The deflectors 51 and 52 have rolling balls 24 (large diameter rolling balls 24a, medium diameter rolling balls 24b, and small diameter rolling balls 24c) that are scooped up from one end (A end or B end) of the rolling path R1. And has a function of leading to the communication groove 21c through the through holes 51a and 52a. The deflectors 51 and 52 have a function of discharging the rolling ball 24 in the communication groove 21c to the other end (B end or A end) of the rolling path R1 through the through holes 51a and 52a.

このように、各デフレクタ51,52の貫通孔51a,52a、及び転動体ナット21の連通溝21cにより、転動路R1のA端、B端間を短絡する連結通路43が構成される(図2、図3参照)。これにより、転動ボール24は、連結通路43を介して転動路R1とひとつながりとなった循環路50内において無限循環可能である。   As described above, the through-holes 51a and 52a of the deflectors 51 and 52 and the communication groove 21c of the rolling element nut 21 constitute the connecting passage 43 that short-circuits the A end and the B end of the rolling path R1 (see FIG. 2, see FIG. Thereby, the rolling ball 24 can be infinitely circulated in the circulation path 50 connected to the rolling path R <b> 1 via the connection path 43.

(1−2−2.転動ボール24の詳細)
前述したように、複数の転動ボール24は、複数の大径転動ボール24a,複数の中径転動ボール24b及び複数の小径転動ボール24cで構成されるボール群である。本実施形態においては、循環路50内において一列に整列し配置される複数の転動ボール24のうち、連続して整列する何れか三個の転動ボールを取り出したとき、そのうちの少なくとも一個の転動ボールは小径転動ボール24cである。また、取り出した連続して整列する三個の転動ボールは、大径転動ボール24a及び中径転動ボール24bを一つずつ備える。
(1-2-2. Details of Rolling Ball 24)
As described above, the plurality of rolling balls 24 is a ball group including a plurality of large-diameter rolling balls 24a, a plurality of medium-diameter rolling balls 24b, and a plurality of small-diameter rolling balls 24c. In the present embodiment, when any three rolling balls that are continuously aligned are taken out of the plurality of rolling balls 24 that are aligned and arranged in a line in the circulation path 50, at least one of them is taken out. The rolling ball is a small diameter rolling ball 24c. Further, the three consecutively aligned rolling balls taken out include one large-diameter rolling ball 24a and one medium-diameter rolling ball 24b.

具体的には、循環路50内に整列した複数の転動ボール24は、図6の模式図に示すように、大径転動ボール24a(大),中径転動ボール24b(中)及び小径転動ボール24c(小)が、循環路50内において、配列(1)大→中→小→大→中→小・・の順に繰り返し整列して配置される。なお、以降においても、大径転動ボール24a、中径転動ボール24b及び小径転動ボール24cの配列順を説明する際には、大径転動ボール24aを大とのみ記載し、中径転動ボール24bを中とのみ記載し、小径転動ボール24cを小とのみ記載して説明する。また、転動ボール24の配列を説明する場合、各図において、左から右に向かって配列するものとする。   Specifically, as shown in the schematic diagram of FIG. 6, the plurality of rolling balls 24 aligned in the circulation path 50 include a large-diameter rolling ball 24a (large), a medium-diameter rolling ball 24b (medium), and The small-diameter rolling balls 24c (small) are repeatedly arranged in the circulation path 50 in the order of arrangement (1) large → medium → small → large → medium → small. In the following description, when the arrangement order of the large diameter rolling balls 24a, the medium diameter rolling balls 24b, and the small diameter rolling balls 24c is described, only the large diameter rolling balls 24a are described as being large. The rolling ball 24b will be described only as medium, and the small-diameter rolling ball 24c will be described only as small. Further, when explaining the arrangement of the rolling balls 24, it is assumed that they are arranged from left to right in each figure.

上記において、配列(1)は循環路50内において、どちらの方向に向って配列してもよい。つまり、上記の配列方向とは逆の方向に向って、図略の配列(2)大→中→小→大→中→小→大→中→小・・の順に整列して配置してもよい。また、中と大の順番を入れ替え、配列(3)中→大→小→中→大→小→中→大→小・・の順に整列して配置してもよい(図7参照)。これにより、循環路50内の配置される複数の大径転動ボール24a、複数の中径転動ボール24b及び複数の小径転動ボール24cのそれぞれの数は、転動ボール24の総数のほぼ1/3ずつ配置されることとなる。   In the above, the arrangement (1) may be arranged in either direction in the circulation path 50. That is, in the direction opposite to the above-described arrangement direction, the arrangement (2) in the drawing may be arranged in the order of large → medium → small → large → medium → small → large → medium → small. Good. Further, the order of medium and large may be switched, and the arrangement (3) may be arranged in the order of medium → large → small → middle → large → small → middle → large → small... (See FIG. 7). Thereby, the number of each of the plurality of large-diameter rolling balls 24 a, the plurality of medium-diameter rolling balls 24 b and the plurality of small-diameter rolling balls 24 c arranged in the circulation path 50 is approximately the total number of the rolling balls 24. One-third is arranged.

また、上記において、複数の転動ボール24のうち、複数の大径転動ボール24aの径φD1(球の直径)と複数の中径転動ボール24bの径φD2(球の直径)との間の径差は、第一所定径差α1である(α1=φD1−φD2)。また、中径転動ボール24bの径φD2(球の直径)と小径転動ボール24cの径φD3(球の直径)との間の径差は、第二所定径差α2である(α2=φD2−φD3)。第一所定径差α1及び第二所定径差α2の大きさは、概ね、数μm〜十数μm程度である。   Further, in the above, between the plurality of rolling balls 24, the diameter φD1 (sphere diameter) of the plurality of large diameter rolling balls 24a and the diameter φD2 (sphere diameter) of the plurality of medium diameter rolling balls 24b. Is a first predetermined diameter difference α1 (α1 = φD1−φD2). The diameter difference between the diameter φD2 (sphere diameter) of the medium-diameter rolling ball 24b and the diameter φD3 (sphere diameter) of the small-diameter rolling ball 24c is the second predetermined diameter difference α2 (α2 = φD2). -ΦD3). The magnitudes of the first predetermined diameter difference α1 and the second predetermined diameter difference α2 are approximately several μm to several tens of μm.

なお、上記において、径φD1、径φD2、及び径φD3は、それぞれ、各転動ボール24a,24b,24cの各集団における各平均球径である。このとき、各集団における各転動ボール24a,24b,24cの球径の各ばらつき幅は非常に小さく、各転動ボール24a,24b,24cの各集団同士の間において個々の球径は重複しないものとする。   In the above description, the diameter φD1, the diameter φD2, and the diameter φD3 are the average sphere diameters in the respective groups of the rolling balls 24a, 24b, and 24c, respectively. At this time, the variation widths of the ball diameters of the rolling balls 24a, 24b, and 24c in each group are very small, and the individual ball diameters do not overlap between the groups of the rolling balls 24a, 24b, and 24c. Shall.

第一所定径差α1は、転動路R1において、伝達する動力Pの大きさが、後述する第一所定値P1を超えたときに、複数の大径転動ボール24aが内周転動溝21aと外周転動溝20aとの間で相対的に径方向へ移動(弾性変形)する量に等しい。また、第二所定径差α2は、転動路R1において、伝達する動力Pの大きさが、第一所定値P1を越えた後、後述する第二所定値P2を越えたときに、複数の大径転動ボール24a及び中径転動ボール24bが内周転動溝21aと外周転動溝20aとの間で相対的に径方向へ移動(弾性変形)する量に等しい。   The first predetermined diameter difference α1 indicates that when the magnitude of the power P to be transmitted in the rolling path R1 exceeds a first predetermined value P1 described later, the plurality of large-diameter rolling balls 24a are arranged on the inner circumferential rolling groove. It is equal to the amount of movement (elastic deformation) in the radial direction between 21a and the outer peripheral rolling groove 20a. The second predetermined diameter difference α2 is a plurality of values when the magnitude of the power P to be transmitted in the rolling path R1 exceeds a first predetermined value P1 and then a second predetermined value P2 described later. It is equal to the amount that the large-diameter rolling ball 24a and the medium-diameter rolling ball 24b move (elastically deform) relatively in the radial direction between the inner circumferential rolling groove 21a and the outer circumferential rolling groove 20a.

第一所定径差α1及び第二所定径差α2は、第一所定値P1、第二所定値P2、各大径転動ボール24a及び中径転動ボール24bの個数、及び各材料のヤング率等に基づき設定される。大径転動ボール24a,中径転動ボール24b及び小径転動ボール24cは、例えば、ステンレス軸受鋼等の鉄系材料によって形成される。   The first predetermined diameter difference α1 and the second predetermined diameter difference α2 are the first predetermined value P1, the second predetermined value P2, the number of the large diameter rolling balls 24a and the medium diameter rolling balls 24b, and the Young's modulus of each material. Etc. are set based on the above. The large-diameter rolling ball 24a, the medium-diameter rolling ball 24b, and the small-diameter rolling ball 24c are formed of an iron-based material such as stainless bearing steel, for example.

上記において、第一所定値P1、第二所定値P2は、どのような状況を想定し設定しても良いが、本実施形態では、一例として、第一所定値P1は、所定の速度での走行時における頻繁なレーンチェンジ動作時を想定して設定する。また、第二所定値P2は、車両停止時における転舵輪(図略)の据え切り時を想定して設定する。   In the above, the first predetermined value P1 and the second predetermined value P2 may be set assuming any situation. However, in the present embodiment, as an example, the first predetermined value P1 is set at a predetermined speed. This is set assuming frequent lane changes during driving. The second predetermined value P2 is set on the assumption that the steered wheels (not shown) are stationary when the vehicle is stopped.

そこで、第一所定値P1、第二所定値P2について、図8のグラフに基づき説明する。なお、図8のグラフ中の線図G1,G2は、玉寄せが生じていない通常時(路面は乾燥した舗装路であり、転舵輪は十分な深さのタイヤ溝を有する)にステアリングホイール12を操舵した際における、ステアリングホイール12の操舵角度(舵角)θと操舵荷重Qとの関係を示す実験データである。図8における線図G1、G2は、車両の速度Vの条件が異なるグラフである。線図G1は、車両が所定の速度V(例えば、80km/h)で走行中のデータの一例を示し、線図G2は車両停車時(V=0)におけるデータの一例を示している。   Therefore, the first predetermined value P1 and the second predetermined value P2 will be described based on the graph of FIG. Note that the diagrams G1 and G2 in the graph of FIG. 8 show the steering wheel 12 during normal times when the ball is not gathered (the road surface is a dry paved road and the steered wheels have a sufficiently deep tire groove). This is experimental data showing the relationship between the steering angle (steering angle) θ of the steering wheel 12 and the steering load Q when the steering wheel is steered. The diagrams G1 and G2 in FIG. 8 are graphs with different conditions of the vehicle speed V. The diagram G1 shows an example of data when the vehicle is traveling at a predetermined speed V (for example, 80 km / h), and the diagram G2 shows an example of data when the vehicle is stopped (V = 0).

線図G1及び線図G2において、操舵角度0degの位置から右方向にステアリングホイール12を操舵したときの操舵荷重Qは、操舵角度0degより右側で且つ線図G1,G2の上側のラインで示されている。また、操舵角度0degの位置から左方向にステアリングホイール12を操舵したときの操舵荷重Qは、操舵角度0degより左側で且つ線図G1,G2の下側のラインで示されている。   In the diagrams G1 and G2, the steering load Q when the steering wheel 12 is steered to the right from the position of the steering angle 0 deg is shown on the right side of the steering angle 0 deg and on the upper side of the diagrams G1 and G2. ing. Further, the steering load Q when the steering wheel 12 is steered in the left direction from the position of the steering angle 0 deg is shown on the left side of the steering angle 0 deg and below the diagrams G1 and G2.

つまり、図8においては、右方向にステアリングホイール12を操舵したときの操舵荷重Qを正とし、左方向にステアリングホイール12を操舵したときの操舵荷重Qを負として表している。また、車両の速度Vが大きくなるほど、操舵荷重Qは小さくなり、車両の速度Vが小さいほど、操舵荷重Qは大きくなる。   That is, in FIG. 8, the steering load Q when steering the steering wheel 12 in the right direction is positive, and the steering load Q when steering the steering wheel 12 in the left direction is negative. Further, the steering load Q decreases as the vehicle speed V increases, and the steering load Q increases as the vehicle speed V decreases.

また、図8のグラフにおいて、ステアリングホイール12の操舵荷重Qは、ボールねじ装置40の作動時に、内周転動溝21aと外周転動溝20aとの間で複数の転動ボール24を介して伝達される動力Pの大きさと等しいと考えればよい。また、線図G1は、所定の一速度時におけるデータを例示しただけのものであり、線図は車両の速度V毎にそれぞれ準備されている。   Further, in the graph of FIG. 8, the steering load Q of the steering wheel 12 is caused by the plurality of rolling balls 24 between the inner circumferential rolling groove 21a and the outer circumferential rolling groove 20a when the ball screw device 40 is operated. What is necessary is just to consider that it is equal to the magnitude | size of the power P transmitted. Further, the diagram G1 merely illustrates data at a predetermined one speed, and the diagram is prepared for each vehicle speed V.

そして、発明者は、文献の調査、及び実験等から、車両が高速(例えば、80km/h)で直進走行している場合、ドライバがステアリングホイール12の操舵荷重を重いと感じる操舵荷重Qは、操舵角度θ1が±40degを超えたときにおける操舵荷重であるものとした。そこで、線図G1において、±40degを超えた点の手前の点である±40degを選択し、±40degにおける操舵荷重Q1を第一所定値P1として設定した。ただし、操舵角度θ1を、±40degとしたのは、あくまで一例であって所望の角度に任意に設定すればよい。   Then, the inventor found that the steering load Q that the driver feels that the steering load of the steering wheel 12 is heavy when the vehicle is traveling straight ahead at a high speed (for example, 80 km / h), based on literature investigations and experiments. It was assumed that the steering load was when the steering angle θ1 exceeded ± 40 deg. Accordingly, in the diagram G1, ± 40 deg that is a point before the point exceeding ± 40 deg is selected, and the steering load Q1 at ± 40 deg is set as the first predetermined value P1. However, the steering angle θ1 of ± 40 deg is merely an example, and may be arbitrarily set to a desired angle.

また、発明者は、文献の調査、及び実験等から、車両が停車状態据え切りをした場合に、ドライバがステアリングホイール12の操舵荷重を重いと感じる操舵荷重Qは、操舵角度θ2が±300degを超えたときにおける操舵荷重であるものとした。そこで、線図G2において±300degを超えた点の手前の点である±300degを選択し、±300degにおける操舵荷重Q2を第二所定値P2として設定した。ただし、上記と同様、操舵角度θ2を、±300degとしたのは、あくまで一例であって、所望の角度に任意に設定すればよい。   Further, the inventor found that the steering load Q that the driver feels that the steering load of the steering wheel 12 is heavy when the vehicle is stopped in a stationary state from the literature investigation and experiment, the steering angle θ2 is ± 300 deg. It was assumed that the steering load was exceeded. Therefore, ± 300 deg which is a point before the point exceeding ± 300 deg in the diagram G2 is selected, and the steering load Q2 at ± 300 deg is set as the second predetermined value P2. However, as described above, the steering angle θ2 is set to ± 300 deg to the last, and may be arbitrarily set to a desired angle.

そして、前述したように、大径転動ボール24aの径と中径転動ボール24bの径との間の径差である第一所定径差α1及び中径転動ボール24bの径と小径転動ボール24cの径との間の径差である第二所定径差α2を、それぞれ第一所定値P1(操舵荷重Q1)及び第二所定値P2(操舵荷重Q2)に基づき実験等で求める。   As described above, the first predetermined diameter difference α1, which is the difference between the diameter of the large diameter rolling ball 24a and the diameter of the medium diameter rolling ball 24b, and the diameter of the medium diameter rolling ball 24b and the small diameter rolling ball 24b. A second predetermined diameter difference α2 that is a difference in diameter from the diameter of the moving ball 24c is obtained by experiments or the like based on the first predetermined value P1 (steering load Q1) and the second predetermined value P2 (steering load Q2), respectively.

つまり、第一所定値P1(操舵荷重Q1)を超える動力Pが、内周転動溝21aと外周転動溝20aとの間で伝達された場合に、大径転動ボール24a、内周転動溝21a及び外周転動溝20aの少なくとも一つの部材が弾性変形し、内周転動溝21a及び外周転動溝20aが中径転動ボール24bに当接することを可能とする大径転動ボール24aと中径転動ボール24bとの径差を求め第一所定径差α1として設定する(図6参照)。   That is, when the power P exceeding the first predetermined value P1 (steering load Q1) is transmitted between the inner circumferential rolling groove 21a and the outer circumferential rolling groove 20a, the large-diameter rolling ball 24a, the inner circumferential rolling Large-diameter rolling that enables at least one member of the rolling groove 21a and the outer circumferential rolling groove 20a to be elastically deformed so that the inner circumferential rolling groove 21a and the outer circumferential rolling groove 20a abut on the medium-diameter rolling ball 24b. The diameter difference between the ball 24a and the medium diameter rolling ball 24b is obtained and set as the first predetermined diameter difference α1 (see FIG. 6).

また、第二所定径差α2(操舵荷重Q2)を超える動力Pが、内周転動溝21aと外周転動溝20aとの間で伝達された場合に、大径転動ボール24a、中径転動ボール24b、内周転動溝21a及び外周転動溝20aの少なくとも一つの部材が弾性変形し、内周転動溝21a及び外周転動溝20aが小径転動ボール24cに当接することを可能とする中径転動ボール24bと小径転動ボール24cとの径差を求め第二所定径差α2として設定する(図6参照)。   When the power P exceeding the second predetermined diameter difference α2 (steering load Q2) is transmitted between the inner peripheral rolling groove 21a and the outer peripheral rolling groove 20a, the large diameter rolling ball 24a, the medium diameter At least one member of the rolling ball 24b, the inner circumferential rolling groove 21a, and the outer circumferential rolling groove 20a is elastically deformed, and the inner circumferential rolling groove 21a and the outer circumferential rolling groove 20a are in contact with the small-diameter rolling ball 24c. The diameter difference between the medium diameter rolling ball 24b and the small diameter rolling ball 24c that can be obtained is obtained and set as the second predetermined diameter difference α2 (see FIG. 6).

(1−3.作用)
次に、ステアリング装置10におけるボールねじ装置40の作用について説明する。説明に当たって、内周転動溝21aと外周転動溝20aとの間で伝達される動力Pが低負荷領域にある場合、中負荷領域にある場合、及び高負荷領域にある場合に分けて説明する。なお、全ての状態において、転動路R1内に配置(収容)される転動ボール24の少なくとも一部は玉寄せ状態であるものとする(図6参照)。
(1-3. Action)
Next, the operation of the ball screw device 40 in the steering device 10 will be described. In the description, the power P transmitted between the inner circumferential rolling groove 21a and the outer circumferential rolling groove 20a is divided into a case where it is in a low load region, a case where it is in a middle load region, and a case where it is in a high load region. To do. In all the states, it is assumed that at least a part of the rolling balls 24 arranged (accommodated) in the rolling path R1 is in a ball-striking state (see FIG. 6).

なお、玉寄せとは、例えば、車両が所定の速度で走行中に、ドライバがステアリングホイールを、小刻みに左右に操舵させることによって、転動路R1内の複数の転動ボールが相互に接近し、やがて当接する公知の現象である。玉寄せは公知の現象であるので詳細な説明については省略する。   Note that, for example, when the vehicle is traveling at a predetermined speed, the driver causes the steering wheel to steer left and right in small increments so that the plurality of rolling balls in the rolling path R1 approach each other. This is a known phenomenon that abuts in due course. Since the ball gathering is a known phenomenon, a detailed description thereof is omitted.

(1−3−1.低負荷領域)
まず、低負荷領域について図8、図9に基づき説明する。低負荷領域とは、内周転動溝21aと外周転動溝20aとの間で伝達される動力Pの領域のうち、第一所定値P1(操舵荷重Q1)までの範囲の領域をいう(図8参照)。低負荷領域では、図9に示すように、転動路R1内において、径が三種類ある転動ボール24のうち、大径転動ボール24aのみが内周転動溝21aと外周転動溝20aとに接触する。つまり、大径転動ボール24aのみが負荷ボールとなって、動力Pを内周転動溝21aと外周転動溝20aとの間で伝達する。なお、図9は上述した転動ボール24の配列(1)に基づき作成した図である。
(1-3-1. Low load region)
First, the low load region will be described with reference to FIGS. The low load region refers to a region in a range up to a first predetermined value P1 (steering load Q1) among regions of power P transmitted between the inner peripheral rolling groove 21a and the outer peripheral rolling groove 20a ( (See FIG. 8). In the low load region, as shown in FIG. 9, in the rolling path R1, among the rolling balls 24 having three types of diameters, only the large-diameter rolling ball 24a has the inner circumferential rolling groove 21a and the outer circumferential rolling groove. 20a is contacted. That is, only the large-diameter rolling ball 24a becomes a load ball, and the power P is transmitted between the inner circumferential rolling groove 21a and the outer circumferential rolling groove 20a. FIG. 9 is a diagram created based on the arrangement (1) of the rolling balls 24 described above.

低負荷領域において、伝達される動力Pが増加していくと、負荷を受ける大径転動ボール24a、内周転動溝21a及び外周転動溝20aの少なくとも一つの部材が径方向で弾性変形する。このとき、中径転動ボール24bの径は、大径転動ボール24aの径に対し、第一所定値P1に基づき設定された第一所定径差α1だけ小さく形成されている。このため、第一所定値P1(=操舵荷重Q1)を超える動力Pが、内周転動溝21aと外周転動溝20aとの間に付与されるまでは、内周転動溝21a及び外周転動溝20aは、中径転動ボール24bに接触しない。   When the transmitted power P increases in the low load region, at least one member of the large-diameter rolling ball 24a, the inner circumferential rolling groove 21a, and the outer circumferential rolling groove 20a that receives the load is elastically deformed in the radial direction. To do. At this time, the diameter of the medium-diameter rolling ball 24b is formed smaller than the diameter of the large-diameter rolling ball 24a by a first predetermined diameter difference α1 set based on the first predetermined value P1. For this reason, until the power P exceeding the first predetermined value P1 (= steering load Q1) is applied between the inner circumferential rolling groove 21a and the outer circumferential rolling groove 20a, the inner circumferential rolling groove 21a and the outer circumferential rolling groove 21a. The rolling groove 20a does not contact the medium diameter rolling ball 24b.

このように、低負荷領域では、複数の転動ボール24の総個数のうち、ほぼ1/3の個数で構成される大径転動ボール24aのみによって、操舵荷重Qを負担するが、低負荷領域であるため、操舵荷重Qは大きくなく、十分な耐久性を有する。   As described above, in the low load region, the steering load Q is borne only by the large-diameter rolling balls 24a constituted by approximately one third of the total number of the plurality of rolling balls 24. Since this is an area, the steering load Q is not large and has sufficient durability.

また、同時に、低負荷領域では、スペーサボールとして機能する中径転動ボール24b及び小径転動ボール24cを備えている。つまり、複数の転動ボール24の総個数のうち、ほぼ2/3がスペーサボールであることになる。このため、ボールねじ装置40が作動し、内周転動溝21a及び外周転動溝20aが相対回転すると、転動ボール24がたとえ玉寄せ状態であっても、中径転動ボール24b及び小径転動ボール24cは遊転しステアリングホイール12の操舵荷重Qが増加することを良好に抑制する。   At the same time, in the low load region, a medium-diameter rolling ball 24b and a small-diameter rolling ball 24c that function as spacer balls are provided. That is, about 2/3 of the total number of the plurality of rolling balls 24 is the spacer ball. For this reason, when the ball screw device 40 is operated and the inner circumferential rolling groove 21a and the outer circumferential rolling groove 20a rotate relative to each other, even if the rolling ball 24 is in a ball-fed state, the medium-diameter rolling ball 24b and the small-diameter rolling ball 24b. The rolling ball 24c is allowed to idle and favorably suppresses an increase in the steering load Q of the steering wheel 12.

(1−3−2.中負荷領域)
次に、中負荷領域について図8、図10に基づき説明する。なお、図10も、図9と同様、上述した転動ボール24の配列(1)に基づき作成した図である。中負荷領域とは、内周転動溝21aと外周転動溝20aとの間で伝達される動力Pの領域のうち、第一所定値P1(操舵荷重Q1)を超える動力から第二所定値P2までの範囲で形成される領域をいう(図8参照)。中負荷領域では、図10に示すように、動力Pが第一所定値P1(操舵荷重Q1)を超えると、大径転動ボール24a、内周転動溝21a及び外周転動溝20aの少なくとも一つの部材が、径方向で弾性変形し、内周転動溝21a及び外周転動溝20aが中径転動ボール24bと接触する。これにより、中径転動ボール24bも大径転動ボール24aとともに、負荷ボールとして機能する。
(1-3-2. Medium load region)
Next, the medium load region will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is also a diagram created based on the above-described arrangement (1) of the rolling balls 24, as in FIG. The medium load region refers to the second predetermined value from the power exceeding the first predetermined value P1 (steering load Q1) in the region of the power P transmitted between the inner peripheral rolling groove 21a and the outer peripheral rolling groove 20a. A region formed in a range up to P2 (see FIG. 8). In the middle load region, as shown in FIG. 10, when the power P exceeds a first predetermined value P1 (steering load Q1), at least one of the large-diameter rolling ball 24a, the inner circumferential rolling groove 21a, and the outer circumferential rolling groove 20a. One member is elastically deformed in the radial direction, and the inner circumferential rolling groove 21a and the outer circumferential rolling groove 20a are in contact with the medium-diameter rolling ball 24b. Thereby, the medium-diameter rolling ball 24b functions as a load ball together with the large-diameter rolling ball 24a.

その後、負荷を受ける大径転動ボール24a及び中径転動ボール24b、内周転動溝21a及び外周転動溝20aの少なくとも一つの部材が、径方向で弾性変形し、内周転動溝21a及び外周転動溝20aが小径転動ボール24cと接触する直前まで変位する。つまり、負荷を受ける大径転動ボール24a及び中径転動ボール24b、内周転動溝21a及び外周転動溝20aの少なくとも一つの部材が径方向に向かって弾性変形するが、小径転動ボール24cの径が中径転動ボール24bの径に対し、第二所定径差α2を有して形成されている。   Thereafter, at least one member of the large-diameter rolling ball 24a, the medium-diameter rolling ball 24b, the inner circumferential rolling groove 21a, and the outer circumferential rolling groove 20a that receives a load is elastically deformed in the radial direction, and the inner circumferential rolling groove 21a and the outer peripheral rolling groove 20a are displaced until just before contacting the small-diameter rolling ball 24c. That is, at least one member of the large-diameter rolling ball 24a, the medium-diameter rolling ball 24b, the inner circumferential rolling groove 21a, and the outer circumferential rolling groove 20a that receives a load is elastically deformed in the radial direction. The diameter of the ball 24c is formed to have a second predetermined diameter difference α2 with respect to the diameter of the medium diameter rolling ball 24b.

このため、第二所定値P2(=操舵荷重Q2)を超える動力Pが、内周転動溝21aと外周転動溝20aとの間に付与されるまでは、内周転動溝21a及び外周転動溝20aは、小径転動ボール24cに接触しない。このように、中負荷領域では、複数の転動ボール24の総個数のうち、ほぼ1/3の個数で構成される大径転動ボール24aと、同じくほぼ1/3の個数で構成される中径転動ボール24bとによって、操舵荷重Q1より大きな操舵荷重Q2(Q1<Q2)までの間の操舵荷重Qを負担するため、十分な耐久性を有する。   For this reason, until the power P exceeding the second predetermined value P2 (= steering load Q2) is applied between the inner circumferential rolling groove 21a and the outer circumferential rolling groove 20a, the inner circumferential rolling groove 21a and the outer circumferential rolling groove 21a. The rolling groove 20a does not contact the small diameter rolling ball 24c. As described above, in the medium load region, the large-diameter rolling ball 24a is configured with approximately one third of the total number of the plurality of rolling balls 24, and is also configured with approximately one third. The intermediate rolling ball 24b bears a steering load Q up to a steering load Q2 (Q1 <Q2) larger than the steering load Q1, so that it has sufficient durability.

また、同時に、中負荷領域では、スペーサボールとして機能する小径転動ボール24cを備えている。つまり、複数の転動ボール24の総個数のうち、ほぼ1/3のスペーサボールを備えていることになる。このため、ボールねじ装置40が作動し、内周転動溝21a及び外周転動溝20aが相対回転すると、転動ボール24がたとえ玉寄せ状態であっても、小径転動ボール24cは、遊転しステアリングホイール12の操舵荷重Qが増加することを良好に抑制する。   At the same time, a small-diameter rolling ball 24c that functions as a spacer ball is provided in the medium load region. That is, approximately 1/3 of the total number of the rolling balls 24 is provided. For this reason, when the ball screw device 40 is operated and the inner circumferential rolling groove 21a and the outer circumferential rolling groove 20a rotate relative to each other, the small-diameter rolling ball 24c is allowed to move freely even if the rolling ball 24 is in a ball-fed state. This effectively suppresses an increase in the steering load Q of the rolling steering wheel 12.

(1−3−3.高負荷領域)
次に、高負荷領域について図8、図11に基づき説明する。なお、図11についても、図9、頭10と同様、上述した転動ボール24の配列(1)に基づき作成した図である。高負荷領域とは、内周転動溝21aと外周転動溝20aとの間で伝達される動力Pの領域のうち、第二所定値P2(操舵荷重Q2)を超える動力以上の範囲で形成される領域をいう(図8参照)。高負荷領域では、図11に示すように、動力Pが第二所定値P2(操舵荷重Q2)を超えると、大径転動ボール24a及び小径転動ボール24c、内周転動溝21a及び外周転動溝20aの少なくとも一つの部材が、径方向で弾性変形し、内周転動溝21a及び外周転動溝20aが小径転動ボール24cと接触する。
(1-3-3. High load region)
Next, the high load region will be described with reference to FIGS. Note that FIG. 11 is also a diagram created based on the above-described arrangement (1) of the rolling balls 24 as in FIG. 9 and the head 10. The high load region is formed in a range of the power exceeding the second predetermined value P2 (steering load Q2) in the region of the power P transmitted between the inner peripheral rolling groove 21a and the outer peripheral rolling groove 20a. An area to be processed (see FIG. 8). In the high load region, as shown in FIG. 11, when the power P exceeds the second predetermined value P2 (steering load Q2), the large-diameter rolling ball 24a, the small-diameter rolling ball 24c, the inner peripheral rolling groove 21a, and the outer peripheral At least one member of the rolling groove 20a is elastically deformed in the radial direction, and the inner circumferential rolling groove 21a and the outer circumferential rolling groove 20a are in contact with the small-diameter rolling ball 24c.

これにより、小径転動ボール24cも中径転動ボール24b及び大径転動ボール24aとともに、負荷ボールとして機能する。つまり、転動ボール24の全てが負荷ボールとして機能する。これにより、高負荷領域では、操舵荷重Q2を超える非常に大きな操舵荷重Qであっても良好に支持でき、高い耐久性が得られる。   Thereby, the small diameter rolling ball 24c also functions as a load ball together with the medium diameter rolling ball 24b and the large diameter rolling ball 24a. That is, all of the rolling balls 24 function as load balls. Thereby, in the high load region, even a very large steering load Q exceeding the steering load Q2 can be favorably supported, and high durability can be obtained.

(1−4.第一実施形態による効果)
上記第一実施形態によれば、複数の転動ボール24は、大径転動ボール24aと、大径転動ボール24aよりも径が第一所定径差α1だけ小さい中径転動ボール24bと、中径転動ボール24bよりも径が第二所定径差α2だけ小さい小径転動ボール24cと、を備える。
(1-4. Effects of First Embodiment)
According to the first embodiment, the plurality of rolling balls 24 include a large-diameter rolling ball 24a, a medium-diameter rolling ball 24b whose diameter is smaller than the large-diameter rolling ball 24a by a first predetermined diameter difference α1. A small-diameter rolling ball 24c having a diameter smaller than the middle-diameter rolling ball 24b by a second predetermined diameter difference α2.

外周転動溝20aと内周転動溝21aとの間で伝達する動力Pの大きさが第一所定値P1以下である場合に、転動路R1では、大径転動ボール24aのみが外周転動溝20aと内周転動溝21aとの間の動力Pの伝達を行ない、伝達する動力Pの大きさが第一所定値P1を超え、且つ第二所定値P2以下である場合に、転動路R1では、大径転動ボール24a及び中径転動ボール24bが動力Pの伝達を行なう。   When the magnitude of the power P transmitted between the outer circumferential rolling groove 20a and the inner circumferential rolling groove 21a is equal to or less than the first predetermined value P1, only the large-diameter rolling ball 24a is on the outer circumference on the rolling path R1. When the power P is transmitted between the rolling groove 20a and the inner peripheral rolling groove 21a, and the magnitude of the transmitted power P exceeds the first predetermined value P1 and is equal to or less than the second predetermined value P2, In the rolling path R1, the large diameter rolling ball 24a and the medium diameter rolling ball 24b transmit the power P.

これにより、外周転動溝20aと内周転動溝21aとの間で伝達される動力Pの大きさが第一所定値P1以下である場合、転動路R1では、大径転動ボール24aのみが負荷ボールとなって外周転動溝20aと内周転動溝21aとの間で動力Pの伝達を行ない、中径転動ボール24bと小径転動ボール24cは動力Pの伝達を行わない。このため、たとえ、転動路R1内において玉寄せが生じ、大径転動ボール24a、中径転動ボール24b及び小径転動ボール24cが相互に接触したとしても、中径転動ボール24b及び小径転動ボール24cがスペーサボールとして遊転し、伝達する動力Pが増加することを良好に抑制することができる。   Thereby, when the magnitude of the power P transmitted between the outer circumferential rolling groove 20a and the inner circumferential rolling groove 21a is equal to or less than the first predetermined value P1, the large-diameter rolling ball 24a in the rolling path R1. Only the load ball becomes a load ball, and power P is transmitted between the outer peripheral rolling groove 20a and the inner peripheral rolling groove 21a, and the medium-diameter rolling ball 24b and the small-diameter rolling ball 24c do not transmit the power P. . For this reason, even if the ball gathering occurs in the rolling path R1, and the large diameter rolling ball 24a, the medium diameter rolling ball 24b, and the small diameter rolling ball 24c come into contact with each other, the medium diameter rolling ball 24b and It is possible to satisfactorily suppress the small-diameter rolling ball 24c from rolling as a spacer ball and increasing the transmitted power P.

このように、外周転動溝20aと内周転動溝21aとの間で伝達される動力Pの大きさが第一所定値P1以下である低負荷領域においては、少量の負荷ボール(大径転動ボール24a)と多くのスペーサボール(中径転動ボール24b及び小径転動ボール24c)とによって、玉寄せ時における動力Pの増加を抑制し、転動体ナット21と転舵シャフト20(ねじ軸)との間の相対回転をスムーズなものとする。   Thus, in a low load region where the magnitude of the power P transmitted between the outer peripheral rolling groove 20a and the inner peripheral rolling groove 21a is equal to or less than the first predetermined value P1, a small amount of load balls (large diameter The rolling balls 24a) and many spacer balls (medium-diameter rolling balls 24b and small-diameter rolling balls 24c) suppress an increase in power P at the time of ball gathering, and the rolling element nut 21 and the steering shaft 20 (screws) Smooth relative rotation with the shaft).

また、外周転動溝20aと内周転動溝21aとの間で伝達される動力Pの大きさが第一所定値P1を超え、且つ第二所定値P2以下である場合においては、転動路R1では、中径転動ボール24bが負荷ボールとなって大径転動ボール24aとともに動力Pの伝達を行ない、小径転動ボール24cは動力Pの伝達を行わない。   Further, when the magnitude of the power P transmitted between the outer circumferential rolling groove 20a and the inner circumferential rolling groove 21a exceeds the first predetermined value P1 and is equal to or smaller than the second predetermined value P2, the rolling In the path R1, the medium-diameter rolling ball 24b serves as a load ball and transmits the power P together with the large-diameter rolling ball 24a, and the small-diameter rolling ball 24c does not transmit the power P.

このように、伝達される動力Pの大きさが第一所定値P1を超え、且つ第二所定値P2以下である場合においては、中径転動ボール24bが負荷ボールとして追加される。従って、負荷ボールの数が増加するので、伝達される動力Pの大きさが第一所定値P1を超える大きな動力であっても、動力Pは中径転動ボール24b及び大径転動ボール24aによって確実に支持される。また、このとき同時に、小径転動ボール24cは、スペーサボールとして機能するので、たとえ、転動路R1内において転動ボール24に玉寄せが生じても外周転動溝20aと内周転動溝21aとの間で伝達される動力Pの増加を良好に抑制することができる。   Thus, when the magnitude of the transmitted power P exceeds the first predetermined value P1 and is equal to or smaller than the second predetermined value P2, the medium-diameter rolling ball 24b is added as a load ball. Accordingly, since the number of load balls increases, even if the power P to be transmitted is a large power exceeding the first predetermined value P1, the power P is used for the medium-diameter rolling ball 24b and the large-diameter rolling ball 24a. Is surely supported by. At the same time, since the small-diameter rolling ball 24c functions as a spacer ball, the outer peripheral rolling groove 20a and the inner peripheral rolling groove even if the rolling ball 24 is moved in the rolling path R1. It is possible to satisfactorily suppress an increase in power P transmitted to and from 21a.

また、上記第一実施形態によれば、伝達する動力Pの大きさが第二所定値P2を超え高負荷領域に入った場合、転動路R1では、大径転動ボール24a,中径転動ボール24b及び小径転動ボール24cが動力の伝達を行なう。これにより、動力Pは、大径転動ボール24a,中径転動ボール24b及び小径転動ボール24cによって、確実に支持されるので、十分な耐久性が得られる。   In addition, according to the first embodiment, when the magnitude of the power P to be transmitted exceeds the second predetermined value P2 and enters the high load region, the large-diameter rolling ball 24a, the medium-diameter rolling ball in the rolling path R1. The moving ball 24b and the small diameter rolling ball 24c transmit power. As a result, the power P is reliably supported by the large-diameter rolling ball 24a, the medium-diameter rolling ball 24b, and the small-diameter rolling ball 24c, so that sufficient durability can be obtained.

また、上記第一実施形態によれば、ステアリング装置10は、上記ボールねじ装置40を備える。これにより、ボールねじ装置40において伝達される動力Pの大きさが第一所定値P1以下である場合、及び第一所定値P1を超え且つ第二所定値P2以下である場合において、ステアリングホイール12の操舵がスムーズに行える。   Further, according to the first embodiment, the steering device 10 includes the ball screw device 40. Thus, when the magnitude of the power P transmitted in the ball screw device 40 is equal to or less than the first predetermined value P1, and when the magnitude exceeds the first predetermined value P1 and equal to or less than the second predetermined value P2, the steering wheel 12 Can be smoothly steered.

<2.第一実施形態の変形例>
(2−1.変形例1)
なお、上記第一実施形態においては、循環路50内に整列して配置される複数の転動ボール24のうち、複数の大径転動ボール24a(大),中径転動ボール24b(中)及び小径転動ボール24c(小)の配列を、(1)大→中→小→大→中→小→大→中→小・・(又は(3)中→大→小→中→大→小→中→大→小・・)の並び順とした。しかしこの態様には限らない。
<2. Modification of First Embodiment>
(2-1. Modification 1)
In the first embodiment, among the plurality of rolling balls 24 arranged in alignment in the circulation path 50, a plurality of large-diameter rolling balls 24a (large) and medium-diameter rolling balls 24b (medium ) And small-diameter rolling balls 24c (small) are arranged as follows: (1) Large → Medium → Small → Large → Medium → Small → Large → Medium → Small (or (3) Medium → Large → Small → Medium → Large → Small → Medium → Large → Small ...) However, it is not limited to this aspect.

第一実施形態の変形例1として、循環路50に配置される複数の転動ボール24は、連続して整列する三個の転動ボールのうち少なくとも一個の転動ボールが小径転動ボール24cであれば、他の二個の転動ボールは、どの転動ボールであってもよい。つまり、循環路50では、複数の大径転動ボール24a(大),中径転動ボール24b(中)及び小径転動ボール24c(小)の配列を、例えば、図12に示すように、配列(4)大→大→小→中→中→小→大→大→小の並び順で繰り返し配置してもよい。また、図13に示すように、配列(5)大→小→小→中→小→小→大→小→小の並び順で繰り返し配置してもよい。   As a first modification of the first embodiment, the plurality of rolling balls 24 arranged in the circulation path 50 include at least one rolling ball out of the three rolling balls that are continuously aligned. If so, the other two rolling balls may be any rolling balls. That is, in the circulation path 50, an arrangement of a plurality of large-diameter rolling balls 24a (large), medium-diameter rolling balls 24b (medium), and small-diameter rolling balls 24c (small) is, for example, as shown in FIG. Arrangement (4) The arrangement may be repeated in the order of large → large → small → medium → medium → small → large → large → small. Further, as shown in FIG. 13, the arrangement (5) may be repeatedly arranged in the order of large → small → small → medium → small → small → large → small → small.

配列(4)の並び順で、複数の転動ボール24を配置した場合には、第一実施形態と同様の効果が期待できる。また、複数の転動ボール24を、配列(5)の並び順で配置した場合には、複数の転動ボール24の総個数に占める大径転動ボール24a及び中径転動ボール24bの個数の割合は減少し、小径転動ボール24cの個数の割合が増加する。このため、低負荷領域及び中負荷領域において負荷ボール(大径転動ボール24a及び中径転動ボール24b)の数が減少し、これによって伝達可能な動力Pが減少するので、この点につき考慮し、使用することが好ましい。ただし、配列(5)の並び順で配置した場合には、中負荷領域において、スペーサボール(小径転動ボール24c)の数は増加するため、操舵荷重Qの増加を低下させる効果は向上する。   When a plurality of rolling balls 24 are arranged in the arrangement order of the array (4), the same effect as in the first embodiment can be expected. Further, when the plurality of rolling balls 24 are arranged in the arrangement order of the array (5), the number of large-diameter rolling balls 24a and medium-diameter rolling balls 24b in the total number of the plurality of rolling balls 24. And the ratio of the number of small-diameter rolling balls 24c increases. For this reason, the number of load balls (large-diameter rolling balls 24a and medium-diameter rolling balls 24b) decreases in the low-load region and the medium-load region, thereby reducing the power P that can be transmitted. And preferably used. However, when arranged in the arrangement order of the array (5), the number of spacer balls (small-diameter rolling balls 24c) increases in the medium load region, so that the effect of reducing the increase in the steering load Q is improved.

(2−2.変形例2)
また、第一実施形態の変形例2として、ボールねじ装置40は、循環路50内に整列して配置される複数の転動ボール24のうち、連続して整列する何れか二個の転動ボールが、小径転動ボール24cと、大径転動ボール24a又は中径転動ボール24bの一方と、を備えるよう配置してもよい。具体的には、循環路50における複数の転動ボール24は、複数の大径転動ボール24a(大),中径転動ボール24b(中)及び小径転動ボール24c(小)を、例えば、図14に示すように、配列(6)大→小→中→小→大→小→中→小→大の並び順で繰り返し配置してもよい。
(2-2. Modification 2)
As a second modification of the first embodiment, the ball screw device 40 includes any two rolling balls 24 that are continuously arranged among the plurality of rolling balls 24 that are arranged in the circulation path 50. You may arrange | position so that a ball may be equipped with the small diameter rolling ball 24c and one of the large diameter rolling ball 24a or the medium diameter rolling ball 24b. Specifically, the plurality of rolling balls 24 in the circulation path 50 include a plurality of large-diameter rolling balls 24a (large), medium-diameter rolling balls 24b (medium), and small-diameter rolling balls 24c (small), for example. As shown in FIG. 14, the arrangement (6) may be repeatedly arranged in the order of large → small → medium → small → large → small → medium → small → large.

このように、複数の転動ボール24を配列(6)の並び順で配置することにより、低負荷領域においては、大径転動ボール24aのみが負荷ボールとなり、中径転動ボール24b及び小径転動ボール24cがスペーサボールとなる。また、中負荷領域においても、大径転動ボール24a及び中径転動ボール24bが負荷ボールとなり、小径転動ボール24cがスペーサボールとなる。これにより、第一実施形態と同様の効果が得られる。   In this way, by arranging the plurality of rolling balls 24 in the arrangement order of the array (6), only the large-diameter rolling ball 24a becomes the load ball in the low load region, and the medium-diameter rolling ball 24b and the small-diameter rolling ball 24b. The rolling ball 24c becomes a spacer ball. Also in the medium load region, the large diameter rolling ball 24a and the medium diameter rolling ball 24b are load balls, and the small diameter rolling ball 24c is a spacer ball. Thereby, the effect similar to 1st embodiment is acquired.

ただし、変形例2における配列(6)では、変形例1における配列(5)と同様、複数の転動ボール24の総個数に占める大径転動ボール24a及び中径転動ボール24bの個数の割合は減少し、小径転動ボール24cの個数の割合が増加する。このため、低負荷領域及び中負荷領域において負荷ボール(大径転動ボール24a及び中径転動ボール24b)の数が減少し、これによって伝達可能な動力Pが減少するので、この点につき考慮し、使用することが好ましい。ただし、配列(6)の並び順で配置した場合には、低負荷領域及び中負荷領域において、スペーサボール(小径転動ボール24c)の数は増加するため、操舵荷重Qの増加を低下させる効果は向上する。   However, in the array (6) in the modified example 2, as in the array (5) in the modified example 1, the number of large-diameter rolling balls 24a and medium-diameter rolling balls 24b occupying the total number of the plurality of rolling balls 24. The ratio decreases, and the ratio of the number of small diameter rolling balls 24c increases. For this reason, the number of load balls (large-diameter rolling balls 24a and medium-diameter rolling balls 24b) decreases in the low-load region and the medium-load region, thereby reducing the power P that can be transmitted. And preferably used. However, when arranged in the arrangement order of the array (6), the number of spacer balls (small-diameter rolling balls 24c) increases in the low-load region and the medium-load region, so that the effect of reducing the increase in the steering load Q is reduced. Will improve.

(2−3.変形例3)
また、第一実施形態の変形例3として、複数の転動ボール24を以下のように配列してもよい。つまり、変形例3においては、循環路50内に配置される複数の転動ボール24は、連続して整列する何れか四個の転動ボールのうち、一個を小径転動ボール24cとし、二個を、大径転動ボール24a又は中径転動ボール24bの一方とする。また、残りの一個を、大径転動ボール24a又は中径転動ボール24bの他方とする。また、四個の転動ボールは、異なる径の転動ボールが連続して整列し構成される。つまり、連続して整列する四個の転動ボールにおいて、同じ径の転動ボールは連続して配置されない。
(2-3. Modification 3)
As a third modification of the first embodiment, a plurality of rolling balls 24 may be arranged as follows. That is, in Modification 3, the plurality of rolling balls 24 arranged in the circulation path 50 is one of the four rolling balls that are continuously aligned, and one of them is a small-diameter rolling ball 24c. Each piece is one of the large-diameter rolling ball 24a and the medium-diameter rolling ball 24b. The remaining one is the other of the large diameter rolling ball 24a or the medium diameter rolling ball 24b. Further, the four rolling balls are configured by successively rolling balls having different diameters. That is, in the four rolling balls that are continuously aligned, the rolling balls having the same diameter are not continuously arranged.

従って、変形例3では、循環路50における複数の大径転動ボール24a(大),中径転動ボール24b(中)及び小径転動ボール24c(小)が、例えば、配列(7)大→中→大→小→大→中→大→小→大→中→大→小の並び順で配置されればよい(図15参照)。また、他の態様として、例えば、配列(8)大→中→大→小→中→大→中→小→大→中→大→小→中→大→中→小の並び順で配置すればよい(図16参照)。   Therefore, in the modified example 3, the plurality of large-diameter rolling balls 24a (large), medium-diameter rolling balls 24b (medium), and small-diameter rolling balls 24c (small) in the circulation path 50 are, for example, large in the arrangement (7). It may be arranged in the order of → medium → large → small → large → medium → large → small → large → medium → large → small (see FIG. 15). As another mode, for example, the arrangement (8) is arranged in the order of large → medium → large → small → medium → large → medium → small → large → medium → large → small → medium → large → medium → small. (See FIG. 16).

このような配列(7)、配列(8)の並び順で配置することにより、複数の転動ボール24の総個数に占める大径転動ボール24a又は中径転動ボール24bの個数の割合は増加し、小径転動ボール24cの個数の割合が減少する。このため、少なくとも中負荷領域において負荷ボール(大径転動ボール24a及び中径転動ボール24b)の数が増加し、スペーサボール(小径転動ボール24c)の数は減少するので、この点につき考慮し、使用することが好ましい。   By arranging in such an arrangement order of the array (7) and the array (8), the ratio of the number of large-diameter rolling balls 24a or medium-diameter rolling balls 24b to the total number of the plurality of rolling balls 24 is as follows. The number of small diameter rolling balls 24c increases and the ratio of the number of small diameter rolling balls 24c decreases. For this reason, the number of load balls (large diameter rolling balls 24a and medium diameter rolling balls 24b) increases and the number of spacer balls (small diameter rolling balls 24c) decreases at least in the medium load region. It is preferable to consider and use.

<3.その他>
なお、上記第一実施形態では、本発明に係るボールねじ装置40を、ラックパラレル型の電動パワーステアリング装置10に適用した。しかし、この態様には限らない。別の実施形態(図略)として、ボールねじ装置40は、例えば、特開2011−105075号公報に記載されるような、ラック軸とモータとが同軸に配置される、所謂、ラックダイレクト型の電動ステアリング装置に適用してもよい。これによっても相応の効果が期待できる。
<3. Other>
In the first embodiment, the ball screw device 40 according to the present invention is applied to the rack parallel type electric power steering device 10. However, it is not limited to this aspect. As another embodiment (not shown), the ball screw device 40 is, for example, a so-called rack direct type in which a rack shaft and a motor are arranged coaxially as described in JP 2011-105075 A, for example. You may apply to an electric steering device. A corresponding effect can be expected also by this.

また、上記第一実施形態では、循環路50を多列の転動路R1と一本の連結通路43とによって形成する多列一循環路によって形成した。しかし、この態様には、限らない。他の実施形態として、特開2016−020725号公報に開示されるような循環路を一列の転動路と一本の連結通路とによって構成する一列一循環路によって形成してもよい。この場合は、一列一循環路を軸線方向に任意の数だけ設けてもよい。これによっても相応の効果が期待できる。   In the first embodiment, the circulation path 50 is formed by a multi-row, one-circulation path formed by the multi-row rolling paths R 1 and the single connection passage 43. However, this aspect is not limited. As another embodiment, a circulation path as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-020725 may be formed by a single-row single-circulation path configured by a single-row rolling path and a single connection passage. In this case, an arbitrary number of one line and one circulation path may be provided in the axial direction. A corresponding effect can be expected also by this.

また、上記第一実施形態においては、連結部材38の連結通路43を、転動体ナット21の内部に形成した。しかし、この態様には限らず、連結通路を、転動体ナット21の外部にチューブ等を外付けして形成する公知のリターンチューブ方式によって構成してもよい。また、公知のこまを用いて連結通路を構成するこま方式によって構成してもよい。更には、いずれも公知のエンドキャップ方式やガイドプレート方式等によって連結通路を構成してもよい。いずれによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。   In the first embodiment, the connecting passage 43 of the connecting member 38 is formed inside the rolling element nut 21. However, the present invention is not limited to this mode, and the connecting passage may be configured by a known return tube system that is formed by attaching a tube or the like outside the rolling element nut 21. Moreover, you may comprise by the system which comprises a connection channel | path using a well-known top. Furthermore, in any case, the connecting passage may be configured by a known end cap method, a guide plate method, or the like. In any case, the same effect as in the above embodiment can be expected.

10;電動パワーステアリング装置(ステアリング装置)、 11;ハウジング、 12;ステアリングホイール、 20;転舵シャフト(ねじ軸)、 20a;外周転動溝、 21;転動体ナット、 21a;内周転動溝、 24;転動ボール、 24a;大径転動ボール、 24b;中径転動ボール、 24c;小径転動ボール、 38;連結部材、 40;ボールねじ装置、 43;連結通路、 50;循環路、 P;動力、 P1;第一所定値、 P2;第二所定値、 α1;第一所定径差、 α2;第二所定径差。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10; Electric power steering apparatus (steering apparatus), 11; Housing, 12; Steering wheel, 20; Steering shaft (screw axis), 20a; Outer periphery rolling groove, 21; Rolling element nut, 21a; 24; Rolling ball 24a; Large-diameter rolling ball 24b; Medium-diameter rolling ball 24c; Small-diameter rolling ball 38; Connecting member 40; Ball screw device 43 43 Connecting passage 50 50 Circulation path , P; power, P1; first predetermined value, P2; second predetermined value, α1; first predetermined diameter difference, α2; second predetermined diameter difference.

Claims (7)

外周面に外周転動溝が螺旋状に形成されたねじ軸と、
前記外周転動溝に対応する内周転動溝が内周面に螺旋状に形成される転動体ナットと、
前記外周転動溝と前記内周転動溝との間で形成される螺旋状の転動路と、
前記転動路の両端に接続され前記転動路とともにひとつながりの循環路を形成する連結通路を備える連結部材と、
前記循環路内に転動可能に配置される複数の転動ボールと、
を備え、
前記複数の転動ボールは、大径転動ボールと、前記大径転動ボールよりも径が第一所定径差だけ小さい中径転動ボールと、前記中径転動ボールよりも径が第二所定径差だけ小さい小径転動ボールと、を備え、
前記外周転動溝と前記内周転動溝との間で伝達する動力の大きさが第一所定値以下である場合に、前記転動路では、前記大径転動ボールのみが前記外周転動溝と前記内周転動溝との間の前記動力の伝達を行ない、
伝達する前記動力の大きさが前記第一所定値を超え、且つ第二所定値以下である場合に、前記転動路では、前記大径転動ボール及び前記中径転動ボールが前記動力の伝達を行なう、ボールねじ装置。
A screw shaft in which an outer peripheral rolling groove is spirally formed on the outer peripheral surface;
A rolling element nut in which an inner circumferential rolling groove corresponding to the outer circumferential rolling groove is spirally formed on an inner circumferential surface;
A spiral rolling path formed between the outer circumferential rolling groove and the inner circumferential rolling groove;
A connecting member comprising a connecting passage connected to both ends of the rolling path to form a continuous circulation path together with the rolling path;
A plurality of rolling balls arranged to roll in the circulation path;
With
The plurality of rolling balls have a large diameter rolling ball, a medium diameter rolling ball having a diameter smaller than the large diameter rolling ball by a first predetermined diameter difference, and a diameter larger than that of the medium diameter rolling ball. A small-diameter rolling ball that is small by a difference of two predetermined diameters,
When the magnitude of power transmitted between the outer peripheral rolling groove and the inner peripheral rolling groove is equal to or less than a first predetermined value, only the large-diameter rolling ball is transferred to the outer peripheral rolling groove in the rolling path. Transmitting the power between the moving groove and the inner peripheral rolling groove,
When the magnitude of the power to be transmitted exceeds the first predetermined value and is equal to or less than the second predetermined value, the large-diameter rolling ball and the medium-diameter rolling ball are in the rolling path in the rolling path. A ball screw device that performs transmission.
伝達する前記動力の大きさが前記第二所定値を超えた場合に、前記転動路では、前記大径転動ボール,前記中径転動ボール及び前記小径転動ボールが前記動力の伝達を行なう、請求項1に記載のボールねじ装置。   When the magnitude of the power to be transmitted exceeds the second predetermined value, the large-diameter rolling ball, the medium-diameter rolling ball, and the small-diameter rolling ball transmit the power in the rolling path. The ball screw device according to claim 1, which is performed. 前記循環路に配置される前記複数の転動ボールにおいて、連続して整列する三個の転動ボールのうち少なくとも一個の転動ボールは前記小径転動ボールである、請求項1又は2に記載のボールねじ装置。   3. The plurality of rolling balls arranged in the circulation path, wherein at least one of the three rolling balls arranged in a row is the small-diameter rolling ball. Ball screw device. 連続して整列する前記三個の転動ボールは、前記大径転動ボール及び前記中径転動ボールを一つずつ備える、請求項3に記載のボールねじ装置。   4. The ball screw device according to claim 3, wherein the three rolling balls that are successively aligned include one of the large-diameter rolling ball and the medium-diameter rolling ball. 5. 前記循環路に配置される前記複数の転動ボールにおいて、連続して整列する二個の転動ボールは、前記小径転動ボールと、前記大径転動ボール又は前記中径転動ボールの一方と、を備える、請求項1又は2に記載のボールねじ装置。   In the plurality of rolling balls arranged in the circulation path, two rolling balls that are continuously arranged are one of the small-diameter rolling ball, the large-diameter rolling ball, and the medium-diameter rolling ball. The ball screw device according to claim 1, comprising: 前記循環路に配置される前記複数の転動ボールにおいて、連続して整列する四個の転動ボールのうち、
一個は前記小径転動ボールであり、
二個は、前記大径転動ボール又は前記中径転動ボールの一方であり、
一個は、前記大径転動ボール又は前記中径転動ボールの他方であるとともに、
前記四個の転動ボールは、異なる径の転動ボールが連続して整列する、請求項1又は2に記載のボールねじ装置。
Among the plurality of rolling balls arranged in the circulation path, among the four rolling balls that are continuously aligned,
One is the small diameter rolling ball,
Two are one of the large diameter rolling ball or the medium diameter rolling ball,
One is the other of the large diameter rolling ball or the medium diameter rolling ball,
The ball screw device according to claim 1 or 2, wherein the four rolling balls are continuously aligned with rolling balls having different diameters.
請求項1−6の何れか1項に記載のボールねじ装置を備えたステアリング装置。   A steering device comprising the ball screw device according to any one of claims 1 to 6.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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