JP2020029908A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ボール循環通路からボールねじ溝に向けてボールを円滑に移動させてステアリングホイールの操作感を向上することができる電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】ボール１６が進入する端部と進入したボール１６が退出する端部の間に形成されたボール循環通路２４は、少なくとも所定長さの第１領域部Ｒｇｎ１、所定長さの第２領域部Ｒｇｎ２、及び所定長さの第３領域部Ｒｇｎ３の順に分割され、第１領域部Ｒｇｎ１と第３領域部Ｒｇｎ３のボール循環通路の内周面はボールと１点で接触する形状に形成され、第２領域部Ｒｇｎ２のボール循環通路の内周面はボールと２点で接触する形状に形成されている。第２領域部Ｒｇｎ２において、ボールが２点で接触するのでボールの回転半径が小さくなり、ボールの移動速度が低減され、前後するボールが互いに接触することが抑制されて摩擦力が低減される。【選択図】図１２

Description

本発明は電動パワーステアリング装置に係り、特に電動モータによってナットを回転させて操舵軸を駆動する電動パワーステアリング装置に関するものである。

最近の自動車においては、電動モータの回転をモータプーリ、無端ベルト、及びナットプーリを介してナットに伝達し、ナット内に収納された操舵軸(ラックバー)を軸方向に駆動して操舵力をアシストする、いわゆる電動パワーステアリング装置が搭載されている。

この電動パワーステアリング装置においては、ステアリングホイールが操作されることによりステアリングシャフトがいずれかの方向へ回動操作されると、このステアリングシャフトの回動方向と回動トルクとを検出し、この検出値に基づいて制御回路部が電動モータの駆動操作量を演算する。この演算された駆動操作量に基づいて電力変換回路部のパワースイッチング素子により電動モータが駆動され、電動モータの回転はモータプーリ、無端ベルト、及びナットプーリを介してナットに伝達され、ナットの回転を直動運動に変換して操舵軸を駆動することで操舵力をアシストしている。

そして、操舵軸を軸方向に駆動する回転/直動変換機構を構成するナットの外周面には、ナットと操舵軸の夫々に形成されたボールねじ溝に配置された複数のボールを、ボールねじ溝の一端側から他端側へ循環させるボール循環通路を有する循環機構が設けられている。このようなナットの構成は、特開２００７-１７７９９３号公報(特許文献１)等において良く知られているものである。

特開２００７-１７７９９３号公報

ところで、ナットの回転に合せてボールを循環機構のボール循環通路に循環させる場合において、次に述べるような現象を生じることが判明した。

すなわち、ナットと操舵軸の間に形成されたボールねじ溝から循環機構のボール循環通路に向けてボールを転動させて移動させるときは、ボールは滞りなくボールねじ溝からボール循環通路に移動するが、ボール循環通路からボールねじ溝に向けてボールを転動させて移動させるときは、ボールねじ溝にボールが進入し辛いことからボールの移動が滞るようになる。

ボールの移動が滞るとボールの間の隙間が狭まり、互いに前後するボールが接触することになる。このため、ボールの接触部分ではボールの転動方向が逆となるので、この接触部分の摩擦力が大きくなって、ボールの移動が円滑に行われなくなる現象が発生する。このため、操縦者はステアリングホイールの操作に違和感(例えば、操作フィーリングの悪化)を覚えることになるので、これの対策が要請されている。

本発明の目的は、ボール循環通路からボールねじ溝に向けてボールを円滑に移動させてステアリングホイールの操作感を向上することができる電動パワーステアリング装置を提供することにある。

本発明は、
ハウジング本体部と、操舵軸収容空間と、減速機収容空間とを備え、操舵軸収容空間は、ハウジング本体部の内部に設けられており、減速機収容空間は、ハウジング本体部の内部に設けられ、操舵軸収容空間と繋がっているハウジングと、
操舵軸本体部と、操舵軸ボールねじ溝を備え、操舵軸収容空間において操舵軸の長手方向において移動することにより、操舵輪を操舵可能であり、操舵軸本体部は、棒形状を有しており、操舵軸ボールねじ溝は、操舵軸本体部の外周側に設けられ、螺旋溝形状を有している操舵軸と、
ナット本体部と、ナットボールねじ溝を有し、減速機収容空間の内部で回転可能に設けられ、ナット本体部は筒形状を有し、操舵軸が挿入されており、ナットボールねじ溝は、ナット本体部の内周側に形成された螺旋溝形状を有し、ナットボールねじ溝と操舵軸ボールねじ溝の間に螺旋形状のボール移動通路を形成するナットと、
ボール移動通路に設けられ、ナットの回転に伴いボール移動通路の中で移動することにより、ナットの回転軸線の方向において、ナットに対して操舵軸を移動させる複数のボールと、
ナットに回転力を付与する電動アクチュエータと、
ボール移動通路の一対の端部である第１ボール移動通路端部と第２ボール移動通路端部の一方から他方へ複数のボールを循環可能であり、循環機構本体部と、ボール循環通路を有する循環機構であって、
ボール循環通路は、循環機構本体部に設けられ、複数のボールが循環する通路であって、少なくとも、所定の長さを有する第１屈曲部、所定の長さを有する第２屈曲部、所定の長さを有する第１領域部、所定の長さを有する第２領域部、及び所定の長さを有する第３領域部を有し、第１ボール移動通路端部からボール移動通路に沿って、第1領域部、第1屈曲部、第２領域部、第２屈曲部、第３領域部、第２ボール移動通路端部の順に設けられており、
ボール循環通路における前記ボールの移動方向に対し直角なボール循環通路の断面の形状を、ボール循環通路断面形状とし、ボールの中心を通るボールの断面の形状を、ボール断面形状とし、ボール循環通路断面形状の中心を循環通路中心とし、
第１屈曲部において循環通路中心に直交する平面を第１平面、第２屈曲部において循環通路中心に直交する平面を第２平面、第２領域部において循環通路中心、及びナットの回転軸線に直交する平面を第３平面とし、
第1領域部におけるボール循環通路断面形状の外縁と、第１平面とが交わる一対の交点である第１交点と第２交点のうち、ナットの回転軸線に関する径方向における外側に位置している第１交点を第１基準点とし、
第３領域部におけるボール循環通路断面形状の外縁と、第２平面とが交わる一対の交点である第３交点と第４交点のうち、ナットの回転軸線に関する径方向における外側に位置している第３交点を第２基準点とし、
第２領域部におけるボール循環通路断面形状の外縁と、第３平面とが交わる一対の交点である第５交点と第６交点のうち、ナットの回転軸線に関する径方向における外側に位置している第５交点を第３基準点としたとき、
第１領域部におけるボール循環通路断面形状は、循環通路中心に関する周方向において、第１基準点を含む所定の角度である第１角度の範囲において、ボールがボール循環通路を包囲する循環機構本体部の内周面と接触可能であり、
第３領域部におけるボール循環通路断面形状は、循環通路中心に関する周方向において、第２基準点を含む所定の角度である第２角度の範囲において、ボールがボール循環通路を包囲する循環機構本体部の内周面と接触可能であり、
第２領域部におけるボール循環通路断面形状は、循環通路中心に関する周方向において、第３基準点を含み１８０°より小さい所定の角度である第３角度の範囲において、ボールが、ボール循環通路を包囲する循環機構本体部の内周面と接触不可能であり、かつ第３基準点を含み１８０°より小さく、更に第３角度よりも大きい所定の角度である第４角度以下の範囲において、ボールがボール循環通路を包囲する循環機構本体部の内周面と２点で接触可能である循環機構と、
を有することを特徴としている。

本発明によれば、第２領域部において、ボールがボール循環通路の内周面の２点で接触する形態となってボールの回転半径が小さくなることで、ボールの移動速度が低減される。このため、ボール循環通路からボールねじ溝に向けてボールを転動させて移動させるときは、第２領域部でボールが減速され、第２領域部を通過するとボールが加速されるので、前後するボールが互いに接触することが抑制されて摩擦力が低減されるので、ボールを円滑に移動させてステアリングホイールの操作感を向上することができる。

操舵装置を車両前方側から見た正面図である。 図１に示す電動パワーステアリング装置の要部を示す要部断面図である。 図２のナット部分を拡大した要部拡大断面図である。 図３に示すナットを斜めから見た斜視図である。 図３に示すナットを径方向から見た正面図である。 図５に示すナットにチューブを取り付けた図である。 第１チューブを径方向から見た正面図である。 第１チューブ軸方向から見た図である。 第１の第１単位チューブを内部側から見た斜視図である。 第２の第１単位チューブを内部側から見た斜視図である。 第１チューブの径方向断面図である。 第１チューブと第２チューブを組み合せ、分割面に沿って分割した断面図である。 第１領域部、第１屈曲部に形成したボール循環通路の通路中心に直交する断面を示す断面図である。 第２領域部に形成したボール循環通路の通路中心に直交する断面を示す断面図である。 第２領域部に形成した他の形態のボール循環通路の通路中心に直交する断面を示す断面図である。 ボール循環通路における接触領域を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。

本発明の実施形態を説明する前に、本発明の前提となる電動パワーステアリング装置と、これに使用されるナットの構成について説明する。尚、以下に説明する電動パワーステアリング装置では、モータプーリとナットプーリは無端ベルトで連結されているが、これ以外の連結部材、例えば、チェーンやギヤ等を使用することができる。

図１、及び図２において、操舵装置１は、操舵機構２、及びアシスト機構３を備えている。操舵機構２は、運転者が回転操作したステアリングホイールの回転を、前輪（転舵輪）を転舵させる棒形状の操舵軸(以下、ラックバーと表記する)４に伝達する。尚、操舵軸はラックバーを示したが、ラック歯が形成されていない操舵軸であってもよいことはいうまでもない。

操舵機構２は、ステアリングホイールと連結するステアリングシャフト２ａ、及びラックバー４のラックと噛み合うピニオンシャフト（図示せず）を有する。ステアリングシャフト２ａとピニオンシャフトとはトーションバーで連結されている。アシスト機構３は、ラックバー４に運転者の操舵負荷を軽減するためのアシスト力を付与する。

操舵機構２、及びアシスト機構３は、ラックバー収容部(操舵軸収容空間)５ａ、及び減速機収容部(減速機収容空間)５ｂを有するハウジング５の内部に収容されている。ラックバー収容部５ａは、ラックバー４を軸方向移動可能に収容する。減速機収容部５ｂは、ラックバー収容部５ａの軸方向中間部に配置され、後述する減速機を収容する。ラックバー収容部(操舵軸収容空間)５ａと減速機収容部(減速機収容空間)５ｂは、ハウジング本体部の内部に設けられており、それぞれ繋がっている、
アシスト機構３は、電動アクチュエータ、例えば電動モータ６、及びボールねじ機構７を有する。電動モータ６は、トーションバートルク（操舵トルク）や車速等に応じて、図示しないコントローラにより出力が制御される。ボールねじ機構７は、電動モータ６の回転運動を直線運動に変換する回転/直動兼管機構を形成しており、これによってラックバー４は軸方向に変位される。

ボールねじ機構７は、ナット８、及びナットプーリ９を有する。ナットプーリ９はナット８を包囲する円筒状に形成されている。ナットプーリ９は、４個のボルト１０によりナット８に締結されている。電動モータ６の駆動軸６ａには、円筒状のモータプーリ１１が固定されている。ナットプーリ９、及びモータプーリ１１の間には、無端ベルト１２が巻き掛けられている。

ナットプーリ９の外径はモータプーリ１１の外径よりも大きく形成されている。このため、モータプーリ１１、無端ベルト１２、及びナットプーリ９は、電動モータ６の減速機として機能する。モータプーリ１１、無端ベルト１２、及びナットプーリ９は、減速機収容部５ｂの内部に収容されている。

ナット８は金属製であり、ラックバー４を包囲する円筒状に形成されている。ナット８は、ボールベアリング１９によってハウジング５に対し回転自在に支持されている。ナット８の内周には、螺旋状のナットボールねじ溝１３が形成されている。一方、ラックバー４の外周には、螺旋状の操舵軸ボールねじ溝(以下、ラックバーボールねじ溝と表記する)１４が形成されている。

ナットボールねじ溝１３とラックバーボールねじ溝１４とにより、ボールが循環するボール移動通路１５が形成される。ボール移動通路１５内には、金属製のボール１６が複数個充填されている。ボールねじ機構７は、ナット８の回転に伴いボール移動通路１５内をボール１６が移動することにより、ナット８に対してラックバー４が軸方向に移動される。

次に、ナット８の構造を図３〜図８を用いて詳細に説明する。なお、図１において、ラックバー4の軸方向にＸ軸を設定し、操舵機構２側からアシスト機構３側へ向かう方向をＸ軸正方向、Ｘ軸直交方向を径方向と規定する。図４はナット８をＸ軸正方向側から見た斜視図、図５はナット8を径方向から見た図である。

ナット８は、第１フランジ部８ａ、本体部８Ｂ、及び第２フランジ部８ｃを有する。本体部８Ｂはナット８のＸ軸方向の中間部に設けられている。第１フランジ部８ａは本体部８ＢのＸ軸負方向側に設けられている。また、第２フランジ部８ｃは本体部８ＢのＸ軸正方向側に設けられている。第１フランジ部８ａ、及び第２フランジ部８ｃの外周は、本体部８Ｂの外周よりも径方向外側に突出している。

第１フランジ部８ａ、及び第２フランジ部８ｃは、本体部８Ｂよりも肉厚に形成されている。第２フランジ部８ｃの外径は、第１フランジ部８ａの外径と一致する。本体部８ｂと第１フランジ部８ａとの間には、第１アール部８ｄが設けられている。

第１アール部８ｄは、ナット８の径方向における外形寸法がＸ軸負方向に向かって徐々に増大するような円弧状に形成されている。本体部８Ｂと第２フランジ部８ｃとの間には、第２アール部８ｅが設けられている。第２アール部８ｅは、ナット８の径方向における外形寸法がＸ軸正方向に向かって徐々に増大するような円弧状に形成されている。

第１フランジ部８ａの外周において、Ｘ軸負方向端付近には、ボールベアリング１９のインナレース１９ａが一体成形されている。ボールベアリング１９のアウタレース１９ｂはハウジング5に固定されている。インナレース１９ａとアウタレース１９ｂとの間に複数の軸受ボール１９ｃが介装されている。

図３にあるように、本体部８ｂの内部には、ナット側ボールねじ溝１３が設けられている。第２フランジ部８ｃのＸ軸正方向側端面２０は、ボルト１０と螺合する雌ねじ部20aが、ナット８の回転軸線Ｏ周りの方向（以下、周方向）に９０°ピッチで設けられている。回転軸線ＯはＸ軸と平行である。また、Ｘ軸正方向側端面２０には、ナット側ピン孔２０ｂが設けられている。ナット側ピン孔２０ｂは、出力プーリ９をナット８に組み付ける際に図外のロケートピンが挿入される。

図４、図５に示すように、ナット８には、第１接続通路２１、及び第２接続通路２２が設けられている。

第１接続通路２１は、ボール循環溝１５のＸ軸負方向端と連通する。第２接続通路２２は、ボール循環溝１５のＸ軸正方向端と連通する。第１接続通路２１は、ナット８の外周面に開口する第１外周側開口部２１ａとナット８の内周面に開口する第１内周側開口部２１ｂとを有する。第１外周側開口部２１ａは、第１フランジ部８ａと本体部８ｂとを跨ぐ位置に設けられている。第１内周側開口部２１ｂは、第１外周側開口部２１ａに対し、ナット８の周方向一方側（Ｘ軸正方向側から見て反時計回りの方向）にオフセットした位置に設けられている。

第２接続通路２２は、ナット８の外周面に開口する第２外周側開口部２２ａとナット８の内周面に開口する第２内周側開口部２２ｂとを有する。第２内周側開口部２２ｂは、ナット８の周方向において第１内周側開口部２１ｂと反対側に設けられている。第２外周側開口部２２ａは、ナット８の周方向において第１内周側開口部２１ｂと第２内周側開口部２２ｂとの間に設けられている。第２外周側開口部２２ａは、本体部８Ｂと第２フランジ部８ｃとを跨ぐ位置に設けられている。

ナット側ボールねじ溝１３は、Ｘ軸正方向側から見たとき、第１内周側開口部２１ｂから第２内周側開口部２２ｂまでの反時計回りの巻き数の小数点以下の値が0.5よりも大きくなるように形成されている。

図３に示すように、ナット８の外周面には、ボール循環通路２４を形成した循環機構本体部からなる合成樹脂製の循環機構(以下、チューブと表記する)２３が取り付けられている。チューブ２３は、複数のボール１６をボール循環溝１５の一端側から他端側へ循環させるもので、内部にボール１６が移動可能な循環路２４が設けられている。循環路２４のＸ軸負方向端は第１接続通路21と接続し、Ｘ軸正方向端は第２接続通路22と接続する。

図６は、ナット８、チューブ２３、及びクリップ２５を径方向から見た図である。チューブ２３は、クリップ(固定部材)２５によってナット８に固定されている。ナット８の第１フランジ部８ａ、及び第２フランジ部８ｃには、クリップ２５を第１ねじ部材２７ａ、及び第２ねじ部材２７ｂで固定するための第１雌ねじ部２６ａ、及び第２雌ねじ部２６ｂが設けられている(図５参照)。

第１雌ねじ部２６ａは、第１フランジ部８ａに設けられた第１平面部２８ａの略中央に配置されている。第２雌ねじ部２６ｂは、第２フランジ部８ｃに設けられた第２平面部２８Ｂの略中央に設けられている。第１平面部２８ａはチューブ２３に対しナット８の周方向一方側に配置され、第２平面部２８ｂはチューブ２３に対しナット８の周方向他方側に配置されている。第１平面部２８ａと第２平面部２８ｂは同一平面上に設けられている。

チューブ２３は、ナット８の径方向において本体部８Ｂの外側であって、かつ、Ｘ軸方向において第１フランジ部８ａの一部、本体部８ｂ、及び第２フランジ部８ｃとオーバラップするように設けられている。第１フランジ部８ａ、及び第２フランジ部８ｃには、チューブ２３の径方向内側と当接する平面部２９ａ、２９ｂが設けられている。

両平面部２９ａ、２９ｂは、第１平面部２８ａおよび第２平面部２８ｂと平行である。チューブ２３は、その中心を通りナット８軸線と直交する所定の軸について２回対称となる形状を有する。所定の軸は、第１平面部２８ａ、第２平面部２８Ｂ、平面部２９ａ、２９ｂと直交する。チューブ２３は、第１循環機構本体部(以下、第１チューブと表記する）３１、及び第２循環機構本体部(以下、第２チューブと表記する）３２を有する。

次に、第１チューブ３１の構造を詳細に説明する。図７は第１チューブ３１を径方向で外側から見たものであり、図８は第１チューブ３１をナット８の他方側からから見たものであり、図９は第１チューブ３１を構成する第１の第１単位チューブ３３を内部側から見たものであり、図１０は第２の第１単位チューブ３４を内部側から見たものである。

第１チューブ３１は、第１挿入部３７、第１循環部３８、及び第１ボール循環路３９を有する。第１挿入部３７は、ナット８の周方向一方側に延び、第１接続通路２１に挿入可能に形成されている。

第１循環部３８は、第１外周側開口部２１ａから本体部８ｂのＸ軸方向中央付近までＸ軸正方向に延びるように形成されている。第１ボール循環路３９は、第１チューブ３１の内部において、第１挿入部３７の先端から第１循環部３８のＸ軸正方向端まで設けられ、ナット８の径方向から見て角部が円弧状の略Ｌ字形状を有する。

第１ボール循環路３９は、ボール１６が通過可能な円形断面を有する。図８に示すように、第１循環部３８の径方向内側には、本体部８ｂの外周面との当接によりナット８に対する第１チューブ３１の径方向内側への相対移動を規制する第１円弧形状部(第１径方向位置規制部)３１ａが設けられている。第１円弧形状部３１ａは、本体部8bの外周面に沿った形状を有する。

第１循環部３８のＸ軸正方向端には、第１の第１チューブ側当接部（第１の第１循環部材側当接部）４０、及び第２の第１チューブ側当接部（第２の第１循環部材側当接部）４１が設けられている。第１の第１チューブ側当接部４０、及び第２の第１チューブ側当接部４１は、Ｘ軸方向に延び、ナット８の周方向一方側を向いて設けられている。

第１の第１チューブ側当接部４０は第１の第１単位チューブ33に設けられ、第２の第１チューブ側当接部４１は第２の第１単位チューブ34に設けられている。第２の第１チューブ側当接部４１は、第１の第１チューブ側当接部４０よりもナット８の周方向他方側、かつ、Ｘ軸正方向側に設けられている。

第１挿入部３7は、Ｘ軸方向の両側において、Ｘ軸方向と直交する一対の平面部３７ａ、３７ｂを有する。両平面部３７ａ、３７ｂには、Ｘ軸方向に突出する突起部(第１軸方向位置規制部)３７ｃ、３７ｄが設けられている。両突起部３７ｃ、３７ｄは、第１挿入部３７を第１接続通路２１内に挿入したとき、Ｘ軸方向に圧縮変形し、第１接続通路２１に対する第１挿入部３７のＸ軸方向への相対移動を規制する。図３に示すように、第１チューブ３１において第１アール部８ｄと対向する部分には、第１チューブ３１を第１アール部８ｄと離間させるための凹状の第１逃げ部３１ｂが設けられている。

第１チューブ３１は、第１ボール循環路３９における円形断面の略中心点を通る第１分割面４２の一方側に設けられた第１の第１単位チューブ３３と、第１分割面４２の他方側に設けられた第２の第１単位チューブ３４とを有する。第１ボール循環路39は、第１分割面42によって第１の第１単位チューブ３３側の循環溝３９Ａと第２の第１単位チューブ３４側の循環溝３９ｂとに二分される。両循環溝３９ａ、３９ｂは共に半円断面を有する。

第１の分割面４２は、図１１に示すように、第１ボール循環路３９のうちナット8の回転軸線Ｏから最も離れた点４３からずれた位置に設けられている。第２の第１チューブ側当接部４１は、第１分割面42と同一平面上に形成されている。

図１１に示すように、第１接続通路２１は、第１内周側開口部２１ｂ側端部において、第１挿入部３７の第１循環部３８とは反対側の端面３７ｅが当接する第１の端面当接部２１ｃを有する。第１の端面当接部２１ｃの径方向内側端Ｐ１は、端面３７ｅの径方向内側端Ｐ２よりも径方向内側に位置するように形成されている。

第１の第１単位チューブ３３において、循環溝３９ａの径方向外側には、第１肉厚一定部４４ａと第１肉厚部４４ｂとが設けられている。第１肉厚一定部４４ａは、第１の第１単位チューブ３３の外側面と循環溝３９ａとの間の肉厚がほぼ一定に形成されている。第１肉厚部４４ｂは、第１の第１単位チューブ３３の外側面と循環溝３９ａとの間の肉厚が、第１肉厚一定部４４ａよりも大きくなるように形成されている。

第１の第１単位チューブ３３は、第１チューブ側第１突起部挿入孔（第１循環部材側第１突起部挿入孔）３３ａ、及び第１チューブ側第２突起部挿入孔（第１循環部材側第２突起部挿入孔）３３ｂを有する。第１チューブ側第１突起部挿入孔３３ａは、循環溝39aの円弧状部分の外側（第１肉厚部４４ｂ）に配置されている。第１チューブ側第２突起部挿入孔３３ｂは、循環溝３９ａの円弧状部分の内側（第１肉厚一定部４４ａの径方向内側）に配置されている。第１チューブ側第２突起部挿入孔３３ｂの内径は、第１チューブ側第１突起部挿入孔３３ａの内径よりも小径である。

第２の第１単位チューブ３４において、循環溝３９ｂの径方向外側には、第１肉厚一定部４５ａと第１肉厚部４５ｂとが設けられている。第１肉厚一定部４５ａは、第２の第１単位チューブ３４の外側面と循環溝３９ｂとの間の肉厚がほぼ一定に形成されている。第１肉厚部４５ｂは、第２の第１単位チューブ３４の外側面と循環溝３９ｂとの間の肉厚が、第１肉厚一定部４５ａよりも大きくなるように形成されている。

第２の第１単位チューブ３４は、第１の第１単位チューブ３３側に向かって突出する一対の突出部である第１チューブ側第１突起部(第１循環部材側第１突起部)３４ａ、及び第１チューブ側第２突起部(第１循環部材側第２突起部)３４ｂを有する。第１チューブ側第１突起部３４ａは、循環溝３９ｂの円弧状部分の外側（第１肉厚部45b）に配置されている。

第１チューブ側第２突起部３４ｂは、循環溝３９ｂの円弧状部分の内側(第１肉厚一定部４５ａの径方向内側)に配置されている。第１チューブ側第１突起部３４ａと第１チューブ側第２突起部３４ｂは同一形状である。よって、第１チューブ３１を組み立てるとき、第１チューブ側第１突起部３４ａは第１チューブ側第１突起部挿入孔３３ａと隙間嵌めされ、第１チューブ側第２突起部３４ｂは第１チューブ側第２突起部挿入孔３３ｂが圧入される。

次に、第２チューブ３２の構造を詳細に説明する。第２チューブ３２は第１チューブ３１と同一形状であるため、図７〜図１１を用いて説明する。図７〜図１１において、第２チューブ３２における各部位の符号は括弧（）内に記載する。

第２チューブ３２は、第２挿入部４７、第２循環部４８、及び第２ボール循環路４９を有する。第２挿入部４７は、ナット８の周方向他方側に延び、第２接続通路２２に挿入可能に形成されている。第２循環部４８は、第２外周側開口部２２ａから本体部８ｂのＸ軸方向中央付近までＸ軸方向に延びるように形成され、第１循環部３８とＸ軸方向に当接する。

第２ボール循環路４９は、第２チューブ３２の内部において、第２挿入部４７の先端から第２循環部３８のＸ軸負方向端まで設けられ、ナット８の径方向から見てＬ字の角部を円弧状に置き換えた形状を有する。第２ボール循環路４９は、ボール１６が通過可能な円形断面を有する。第２ボール循環路４９は第１ボール循環路３９と連通する。

図８に示すように、第２循環部３８の径方向内側には、本体部８ｂの外周面との当接によりナット8に対する第２チューブ３２の径方向内側への相対移動を規制する第２円弧形状部（第２径方向位置規制部）38aが設けられている。第２円弧形状部38aは、本体部８ｂの外周面に沿った形状を有する。第２循環部３８のＸ軸負方向端には、第１の第２チューブ側当接部(第１の第２循環部材側当接部)５０、及び第２の第２チューブ側当接部(第２の第２循環部材側当接部)５１が設けられている。

第１の第２チューブ側当接部５０、及び第２の第２チューブ側当接部５１は、Ｘ軸方向に延び、ナット８の周方向他方側を向いて設けられている。第１の第２チューブ側当接部５０は、第１チューブ３１の第２の第１チューブ側当接部４１と当接する。第２の第２チューブ側当接部５１は、第１チューブ31の第１の第１チューブ側当接部４０と当接する。

第１の第２チューブ側当接部５０は第１の第２単位チューブ３５に設けられ、第２の第２チューブ側当接部５１は第２の第２単位チューブ３６に設けられている。第２の第２チューブ側当接部５１は、第１の第２チューブ側当接部５０よりもナット８の周方向一方側、かつ、Ｘ軸負方向側に設けられている。

第２挿入部４７は、Ｘ軸方向の両側において、Ｘ軸方向と直交する１対の平面部４７ａ、４７ｂを有する。両平面部４７ａ、４７ｂには、X軸方向に突出する突起部（第２軸方向位置規制部）47c、47dが設けられている。両突起部４７ｃ、４７ｄは、第２挿入部４７を第２接続通路２２内に挿入したとき、Ｘ軸方向に圧縮変形し、第２接続通路２２に対する第２挿入部４７のＸ軸方向への相対移動を規制する。図３に示すように、第２チューブ３２において第２アール部８ｅと対向する部分には、第２チューブ３２を第２アール部８ｅと離間させるための凹状の第２逃げ部３２ｂが設けられている。

第２チューブ３２は、第２ボール循環路４９における円形断面の略中心点を通る第２分割面５２の一方側に設けられた第１の第２単位チューブ３５と、第２分割面５２の他方側に設けられた第２の第２単位チューブ３６とを有する。第２ボール循環路４９は、第２分割面５２によって第１の第２単位チューブ３５側の循環溝４９ａと第２の第２単位チューブ３６側の循環溝４９ｂとに二分される。両循環溝４９ａ、４９ｂは共に半円断面を有する。

第２の分割面５２は、図１１に示すように、第２ボール循環路４９のうちナット８の回転軸線Ｏから最も離れた点５３からずれた位置に設けられている。第２の第２チューブ側当接部５１は、第２分割面５２と同一平面上に形成されている。図１１に示すように、第２接続通路２２は、第２内周側開口部２２ｂ側端部において、第２挿入部４７の第２循環部４８とは反対側の端面４７ｅが当接する第２の端面当接部２２ｃを有する。

第２の端面当接部２２ｃの径方向内側端Ｐ３は、端面４７ｅの径方向内側端Ｐ４よりも径方向内側に位置するように形成されている。Ｘ軸方向から見たとき、第１の端面当接部２１ｃと回転軸線Ｏとを結ぶ直線と、第２の端面当接部２２ｃと回転軸線Ｏとを結ぶ直線とに挟まれる角度のうち、チューブ２３側の角度は劣角（１８０°未満）に設定されている。

第１の第２単位チューブ３５において、循環溝４９ａの径方向外側には、第２肉厚一定部５４ａと第２肉厚部５４ｂとが設けられている。第２肉厚一定部５４ａは、第１の第２単位チューブ３５の外側面と循環溝４９ａとの間の肉厚がほぼ一定に形成されている。第２肉厚部５４ｂは、第１の第２単位チューブ３５の外側面と循環溝４９ａとの間の肉厚が、第２肉厚一定部５４ａよりも大きくなるように形成されている。

第１の第２単位チューブ３５は、第２チューブ側第１突起部挿入孔(第２循環部材側第１突起部挿入孔)３５ａ、及び第２チューブ側第２突起部挿入孔(第２循環部材側第２突起部挿入孔)３５ｂを有する。第２チューブ側第１突起部挿入孔３５ａは、循環溝４９ａの円弧状部分の外側(第２肉厚部５４ｂ)に配置されている。第２チューブ側第２突起部挿入孔３５ｂは、循環溝４９ａの円弧状部分の内側(第２肉厚一定部５４ａの径方向内側)に配置されている。第２チューブ側第２突起部挿入孔３５ｂは第２チューブ側第１突起部挿入孔３５ａよりも小径に設定されている。

第２の第２単位チューブ３６において、循環溝４９ｂの径方向外側には、第２肉厚一定部５５ａと第２肉厚部５５ｂとが設けられている。第２肉厚一定部５５ａは、第２の第２単位チューブ３６の外側面と循環溝４９ｂとの間の肉厚がほぼ一定に形成されている。第２肉厚部５５ｂは、第２の第２単位チューブ３６の外側面と循環溝４９ｂとの間の肉厚が、第２肉厚一定部５５ａよりも大きくなるように形成されている。

第２の第２単位チューブ３６は、第１の第２単位チューブ３５側に向かって突出する一対の突出部である第２チューブ側第１突起部(第１循環部材側第１突起部)３６ａ、及び第２チューブ側第２突起部(第１循環部材側第２突起部)３６ｂを有する。第２チューブ側第１突起部３６ａは、循環溝４９ｂの円弧状部分の外側（第２肉厚部５５ｂ）に配置されている。

第２チューブ側第２突起部３６Ｂは、循環溝４９ｂの円弧状部分の内側(第２肉厚一定部５５ａの径方向内側)に配置されている。第２チューブ側第１突起部３６ａと第２チューブ側第２突起部３６ｂは同一形状である。よって、第２チューブ３２を組み立てるとき、第２チューブ側第１突起部３６ａは第２チューブ側第１突起部挿入孔３５ａと隙間嵌めされ、第２チューブ側第２突起部３６ｂは第２チューブ側第２突起部挿入孔３５ｂが圧入される。

以上のような構成の電動パワーステアリング装置においては、ナット８の回転に合せて、第１チューブ３１に形成された第１ボール循環通路３９、及び第２チューブ３２に形成された第２ボール循環通路４９からなるボール循環通路２４に、ボール１６を循環させるとボール１６の移動が滞る現象を生じる。

すなわち、ナット８とラックバー４の間に形成されたボールねじ溝１３、１４から循ボール循環通路２４に向けてボール１６を転動させて移動させるときは、ボール１６は滞りなくボールねじ溝１３、１４からボール循環通路２４に移動するが、ボール循環通路２４からボールねじ溝１３、１４に向けてボール１６を転動させて移動させるときは、ボールねじ溝１３、１４にボール１６が進入し辛いことからボール１６の移動が滞るようになる。

ボール１６の移動が滞るとボール１６の間の隙間が狭まり、互いに前後するボール１６が接触することになる。このため、ボール１６の接触部分ではボール１６の転動方向が逆となるので、この接触部分の摩擦力が大きくなって、ボール１６の移動が円滑に行われなくなる現象が発生する。

そこで、本実施形態では、ボール循環通路２４からボールねじ溝１３、１４に向けてボール１６を円滑に移動させて、ステアリングホイールの操作感を向上する構成を提案するものである。

本実施形態の具体的な構成として、ボールが進入する端部と進入したボールが退出する端部の間に形成されたボール循環通路は、少なくとも所定長さの第１領域部、所定長さの第２領域部、及び所定長さの第３領域部の順に分割され、第１領域部と第３領域部のボール循環通路の内周面はボールと１つの接触点で接触する形状に形成され、第２領域部のボール循環通路の内周面は、ボールと２つの接触点で接触する形状に形成されている。そして、第２領域部において、ボールが２点で接触するのでボールの回転半径が小さくなり、ボールの移動速度が低減され、前後するボールが互いに接触することが抑制されて摩擦力が低減されるようになる。

以下に説明する本実施形態の特徴は、ボール循環通路２４の軸線に直交する断面形状を適切に設定したものであり、基本的には上述した構成を基礎としているが、部品名称や参照番号は、本発明に合せて変更して説明する場合もある。

図１２は第１チューブ３１と第２チューブ３２を組み合せて、分割面に沿って断面した状態を示しており、単位チューブ３３、３４、３５、３６に形成した第１ボール循環通路３９、及び第２ボール循環通路４９からなるボール循環通路２４に、ボール１６が移動している状態を示している。ここで、図１２においては、第１チューブ３１は第２の第１単位チューブ３４の面を示し、第２チューブ３２は、第２の第２単位チューブ３６を示している。

ここで、図１２においては、第２の第１単位チューブ３４と、第２の第２単位チューブ３６は同じ形状をしているため、第２の第２単位チューブ３６の突き合せ面の反対側は表示を省略している。したがって、省略した第２の第２単位チューブ３６の先端側には、第２の第１単位チューブ３４の第１領域部Ｒｇｎ１、及び第１屈曲部Ｂｎｄ１と同形状の、第２の第２単位チューブ３６の第３領域部Ｒｇｎ１、及び第２屈曲部Ｂｎｄ２が、第１領域部Ｒｇｎ１、及び第１屈曲部Ｂｎｄ１とは反対の向きに形成されている。

また、第１チューブ３１の第２の第１単位チューブ３４には、第１チューブ３１の第１の第１単位チューブ３３が組み合わされて接合され、同様に、第２チューブ３２の第２の第２単位チューブ３６には、第２チューブ３２の第１の第２単位チューブ３５が組み合わされて接合される。尚、この接合面は、以下に説明する分割面と同じ意味である。

図１２において、ボール循環通路２４の両端は、ナットボールねじ溝１３とラックバーボールねじ溝１４とにより形成されたボール移動通路１５と接続されている。そして、第１チューブ３１側のボール循環通路２４の一端は、ボール移動通路第１端部７０を介してボール移動通路１５の一端と接続され、第２チューブ３２側のボール循環通路２４の他端は、ボール移動通路第２端部７１を介してボール移動通路１５の他端と接続されている。したがって、ナット８の回転方向によって、ボール１６は、ボール移動通路第１端部７０からボール循環通路２４に移動してボール移動通路第２端部７１に移動し、或いはボール移動通路第２端部７１からボール循環通路２４に移動してボール移動通路第１端部７０に移動して、ボール移動通路１５に合流する。

ボール循環通路２４は、複数のボール１６が循環する通路であり、ボール移動通路第１端部７０からボール移動通路第２端部７１に向かって、基本的に第１領域部Ｒｇｎ１、第1屈曲部Ｂｎｄ１、第２領域部Ｒｇｎ２、第２屈曲部Ｂｎｄ２、第３領域部Ｒｇｎ３、及び第２ボール移動通路端部７１の順に形成されている。

また、必要に応じて第1屈曲部Ｂｎｄ１と第２領域部Ｒｇｎ２の間に、第４領域部Ｒｇｎ４を形成し、また、第２領域部Ｒｇｎ２と第２屈曲部Ｂｎｄ２との間に、第５領域部Ｒｇｎ５を形成することもできる。尚、これらの領域部、及び屈曲部の断面形状と、その機能については後述する。

第１領域部Ｒｇｎ１には所定の長さを有する第１ボール循環通路３９が形成され、第1屈曲部Ｂｎｄ１は第１領域部Ｒｇｎ１と第２領域部Ｒｇｎ２を繋ぐ所定の長さを有する第１ボール循環通路３９が形成されている。第１領域部Ｒｇｎ１と第1屈曲部Ｂｎｄ１に形成されている第１ボール循環通路３９は、同一の通路中心線を有し、しかも通路中心線に直交する断面形状が同一の半径に形成された円形状の通路に形成されている。

同様に、第３領域部Ｒｇｎ３は所定の長さを有する第２ボール循環通路４９が形成され、第２屈曲部Ｂｎｄ２は第３領域部Ｒｇｎ３と第２領域部Ｒｇｎ２を繋ぐ所定の長さを有する第２ボール循環通路４９が形成されている。第３領域部Ｒｇｎ３と第２屈曲部Ｂｎｄ２に形成されている第２ボール循環通路４９は、同一の通路中心線を有し、しかも通路中心線に直交する断面形状が同一の半径に形成された円形状の通路に形成されている。当然のことであるが、第１領域部Ｒｇｎ１と第1屈曲部Ｂｎｄ１に形成されている第１ボール循環通路３９と、第３領域部Ｒｇｎ３と第２屈曲部Ｂｎｄ２に形成されている第２ボール循環通路４９は同一の半径である。

また、第２領域部Ｒｇｎ２は、第１チューブと第２チューブに跨って形成されており、所定の長さを有する第１ボール循環通路３９、第２ボール循環通路４９が形成されている。これらの通路は、第１チューブ３１と第２チューブ３２の突き合わせ面に跨って形成されている。第２領域部Ｒｇｎ２の第１ボール循環通路３９、第２ボール循環通路４９通路中心線は、第１屈曲部Ｂｎｄ１と第２屈曲部Ｂｎｄ２の通路中心線と同一の通路中心線である。

ただ、この第２領域部Ｒｇｎ２の通路中心線に直交する断面形状は円形状ではなく、正方形の各辺を外側に向けて膨らませた円弧に置き換えた変形正方形とされている。したがって、ボール１６は変形正方形の隣り合う２辺と接触して転動することになる。尚、少なくとも、この第２領域部Ｒｇｎ２に形成した第１ボール循環通路３９、及び第２ボール循環通路４９の通路中心線は、ナット８の回転軸線Ｏと平行であり、ナット８の回転軸線回りで見て、第２領域部Ｒｇｎ２の第１ボール循環通路３９、及び第２ボール循環通路４９の通路形状の最外縁と最内縁は、ナット８の回転軸線を通っている。これについても後述する。

ここで、本実施形態では付加的に、第１屈曲部Ｂｎｄ１と第２領域部Ｒｇｎ２の間には第４領域部Ｒｇｎ４が形成され、第２領域部Ｒｇｎ２と第１屈曲部Ｂｎｄ１の間には第５領域部Ｒｇｎ５が形成されている。この２つの領域部は、第２領域部Ｒｇｎ２にボールが進入する時、或いは第２領域部Ｒｇｎ２からボールが退出する時のボール１６の動きを制御する機能を備えている。これらの機能については後述する。

図１３は、第１領域部Ｒｇｎ１、第１屈曲部Ｂｎｄ１、第２屈曲部Ｂｎｄ２、及び第３領域部Ｒｇｎ３に形成したボール循環通路３９、４９の通路中心線Ｇｐに直交する平面の断面形状を示している。これらの領域部、及び屈曲部に存在する第１ボール循環通路３９、及び第２ボール循環通路４９は、通路中心線Ｇｐを中心として半径Ｒｐの通路とされている。そして、第１ボール循環通路３９、及び第２ボール循環通路４９の内部には、ボール１６が循環され、このボール１６は転動しながら移動する。この時、ボール１６は、ボール中心Ｇｂを中心とする半径Ｒｂのボールであり、若干の隙間を介して第１ボール循環通路３９、及び第２ボール循環通路４９に内蔵されている
ここで、ナット８の径方向で見て、第１チューブ３１の第１領域部Ｒｇｎ１、及び第１屈曲部Ｂｎｄ１における第１ボール循環通路３９の断面形状の最外縁、及び最内縁と通路中心線Ｇｐに直交する平面とが交わる一対の交点である第１交点Ｉｔｓ１と第２交点Ｉｔｓ２のうち、ナット８の回転軸線Ｏに関する径方向における最も外側に位置している第1交点Ｉｔｓ１を第1基準点Ｐｂ１とする。

同様に、ナット８の径方向で見て、第２チューブ３２の第２屈曲部Ｂｎｄ２、及び第３領域部Ｒｇｎ３における第２ボール循環通路４９の断面形状の最外縁、及び最内縁と通路中心線に直交する平面とが交わる一対の交点である第３交点Ｉｔｓ３と第４交点Ｉｔｓ４のうち、ナット８の回転軸線Ｏに関する径方向における最も外側に位置している第３交点Ｉｔｓ３を第２基準点Ｐｂ２とする。

そして、第１領域部Ｒｇｎ１、及び第１屈曲部Ｂｎｄ１における第１ボール循環通路３９においては、通路中心線Ｇｐに関する周方向において、第1基準点Ｐｂ１を含む所定の角度である第1角度θ１の範囲において、ボール１６が、第１ボール循環通路３９を形成する第１チューブの内周面と１つの接触点(＝交点Ｉｔｓ１)で接触可能である。

同様に、第２屈曲部Ｂｎｄ２、及び第３領域部Ｒｇｎ３における第２ボール循環通路４９においては、通路中心線Ｇｐに関する周方向において、第２基準点Ｐｂ２を含む所定の角度である第２角度θ２の範囲において、ボール１６が、第２ボール循環通路４９を形成する第２チューブの内周面と１つの接触点(＝交点Ｉｔｓ３)で接触可能である。

ここで、ボール１６の接触点は原理的には１つであるが、上述した第１角度θ１、及び第２角度θ２の範囲は、ボール１６、ボール循環通路２９、４９の製造上の寸法誤差、組み立て誤差等の存在によって便宜的に設定されている。また、当然のことであるが、ボール１６のボール循環通路２９、４９に対する接触位置が変われば、接触点Ｉｔｓ１〜Ｉｔｓ４の位置も変わることはいうまでもない。

そして、ボール１６の１回転当りにおける移動距離Ｍｄは、ボール循環通路３９、４９の内周面に接触する、ボール１６の接触点までの距離Ｒｂｅによって決まる。この場合は、ボール１６の接触点までの距離Ｒｂｅは、ボール１６の半径Ｒｂとなるので、移動距離Ｍｄは、「Ｍｄ＝２×π×Ｒｂ」となる。

次に第２領域部Ｒｇｎ２について説明する。図１４は、図１３と同様な断面を示しており、第２領域部Ｒｇｎ２のボール循環通路２９、４９の通路中心線Ｇｐに直交する平面の断面形状を示している。この第２領域部Ｒｇｎ２に存在する第１ボール循環通路３９、及び第２ボール循環通路４９の断面形状は、通路中心線Ｇｐを中心とする、正方形の各辺を外側に向けて膨らませた円弧に置き換えた変形正方形とされている。したがって、変形正方形の対角線の交点は通路中心線Ｇｐに一致している。

ここで、第１ボール循環通路３９、及び第２ボール循環通路４９の断面形状である変形正方形の相対する２つの頂角を結ぶ対角線の１つは、ナット８の回転軸線Ｏに交わるように形成されている。

そして、この断面が変形正方形に形成された第１ボール循環通路３９、及び第２ボール循環通路４９の内部には、ボール１６が内蔵され、ボール１６が転動しながら移動する。この時、ボール１６は、ボール中心Ｇｂを中心とする半径Ｒｂのボールであり、若干の隙間を介して第１ボール循環通路３９、及び第２ボール循環通路４９に内蔵されている。

ここで、ナット８の径方向で見て、第１チューブ３１、及び第２チューブ３２の第２領域部Ｒｇｎ２における第１ボール循環通路３９、及び第２ボール循環通路４９の断面形状の最外縁、及び最内縁と通路中心線Ｇｐに直交する平面とが交わる一対の交点である第５交点Ｉｔｓ５と第６交点Ｉｔｓ６のうち、ナット８の回転軸線Ｏに関する径方向における最も外側に位置している第５交点Ｉｔｓ５を第３基準点Ｐｂ３とする。

図１４に示しているように、第１ボール循環通路３９、及び第２ボール循環通路４９の断面形状の最外縁、及び最内縁は、互いに対向する頂角の部分であり、この対向する頂角を結んだ対角線は、ナット８の回転軸心Ｏと交わっている。

そして、第２領域部Ｒｇｎ２におけるボール循環通路３９、４９においては、通路中心線Ｇｐに関する周方向において、第３基準点Ｐｂ３を含み１８０°より小さい所定の角度である第３角度θ３の範囲において、ボール１６が、変形正方形のボール循環通路３９、４９を形成する第１チューブ３１、第２チューブ３２の内周面と接触不可能である。

一方、前記第３基準点Ｐｂ３を含み１８０°より小さく、且つ第３角度θ３よりも大きい所定の角度である第４角度θ４以下の範囲において、ボール１６が、変形正方形のボール循環通路３９、４９を形成する第１チューブ３１、第２チューブ３２の内周面の２つの接触点Ｃｎｔ１、Ｃｎｔ２とで接触可能である。つまり、変形正方形の隣り合う円弧の辺とボール１６とが接触することが可能となる。

ここで、ボール１６の接触点Ｃｎｔは原理的には２つであるが、接触点Ｃｎｔが存在する角度θｃを、第３基準点Ｐｂ３を通る対角線を基準として、「θ３/２＜θｃ＜θ４/２」の範囲に設定したのは、ボール１６、ボール循環通路２９、４９の製造上の寸法誤差、組み立て誤差等が存在するからである。また、当然のことであるが、ボール１６のボール循環通路３９、４９に対する接触位置が変われば、変形正方形の隣り合う円弧の辺とボール１６とが接触する２つ接触点は、接触点Ｃｎｔ１〜Ｃｎｔ４の内の隣り合う辺の２つの接触点となる。

ここで、本実施形態では、４つの接触点Ｃｎｔ１〜Ｃｎｔ４が設定されているが、夫々の接触点Ｃｎｔ１〜Ｃｎｔ４は、変形正方形の対角線を基準として４５°を中心として所定の範囲に設定されている。このように、ボール１６が、ボール循環通路の通路中心線Ｇｐに関する周方向において、９０°の等間隔の接触点でのボール循環通路３９、４９の内周面と接触可能であるため、ナット８の回転に伴い、ボール１６がどの方向に遠心力を受ける場合であっても、２つの接触点を得ることが可能となる。

尚、本実施形態では図１４に示す通り、第１ボール循環通路３９、及び第２ボール循環通路４９の断面形状は、通路中心線Ｇｐを中心とする、正方形の各辺を外側に向けて膨らませた円弧に置き換えた変形正方形とされているが、正方形、或いは菱形に形成することもできる。この場合も、対角線の交点を通路中心線Ｇｐに一致させ、頂角の配置位置を図１４の形態と同様にすることで、隣り合う辺でボール１６を２点で接触させることができる。

そして、ボール１６の１回転当りにおける移動距離Ｍｄは、ボール循環通路３９、４９に接触するボール１６の接触点までの距離Ｒｂｅによって決まる。この場合は、ボール１６の接触点までの距離Ｒｂｅは、ボール１６の半径Ｒｂより短くなるので、移動距離Ｍｄは、「Ｍｄ＝２×π×Ｒｂｅ」となる。

したがって、ボール１６が第２領域部Ｒｇｎ２から第１屈曲部Ｂｎｄ１、或いは第２屈曲部Ｂｎｄ２にボール１６が移動するとき、ボール１６が第1屈曲部Ｂｎｄ１、或いは第２屈曲部Ｂｎｄ２に到達する手前で、ボール１６とボール循環通路３９、４９の内周面とが２点接触して、ボー１６の回転半径が小さくなる。その結果、ボール１６の回転速度が上昇し、これに伴いボール１６の移動速度が低下する。

例えば、ボール１６が第２領域部Ｒｇｎ２から第１屈曲部Ｂｎｄ１、第１領域部Ｒｇｎ１に移動する場合、先行のボール１６は第２領域部Ｒｇｎ２を退出して第１屈曲部Ｂｎｄ１、第１領域部Ｒｇｎ１に移動すると、ボール循環通路３９、４９の内周面と１点接触となるので、ボール１６の移動速度が大きくなる。一方、後行のボール１６は、第２領域部Ｒｇｎ２にあるので、ボール循環通路３９、４９の内周面と２点接触となるので、ボール１６の移動速度が小さくなる。

したがって、先行のボール１６と、後行のボール１６の速度差によって、先行のボール１６と後行のボール１６の間の距離が充分に確保できるようになり、前後するボール１６が互いに接触することが抑制されて摩擦力が低減される。

これによって、第1屈曲部Ｂｎｄ１と第1領域部Ｒｇｎ１、又は第２屈曲部Ｂｎｄ２と第３領域部Ｒｇｎ３を含む領域においてボール１６の滞留を抑制し、全体としてボール１６の循環を円滑にすることができる。この結果、ナット８の回転が円滑になり、ステアリングホイールの引掛かり感を抑制して操舵フィーリングを向上することができる。

また、図１５に示すように、第２領域部Ｒｇｎ２におけるボール循環通路３９、４９の断面形状は、第３基準点Ｐｄ３から循環通路の通路中心線Ｇｐに関する周方向の両側に向かって９０°の角度範囲であって、かつ第４角度θ４を除く角度範囲において、破線で示す円形の第1領域部Ｒｇｎ１、及び第３領域部Ｒｇｎ３におけるボール循環通路３９、４９の断面形状と同じ形状に形成することができる。これによれば、第１領域部Ｒｇｎ１、第１屈曲部Ｂｎｄ１、第２領域部Ｒｇｎ２、第２屈曲部Ｂｎｄ２、第３領域部Ｒｇｎ３の夫々に、ボール循環通路３９、４９とボール１６の間に、必要充分な隙間を確保することができる。

また、図１４にあるように、第２領域部Ｒｇｎ２におけるボール循環通路３９、４９の断面形状は、ボール循環路の通路中心線Ｇｐに関する周方向において、第３基準点Ｐｄ３を中心として、対称位置の２点において、ボール１６がボール循環通通路３９、４９の内周面と接触されている。これによれば、ナット８の回転に伴い、ボール循環通路３９、４９内のボール１６が遠心力を受けたとき、ボール１６が第３基準点Ｐｄ３を中心として、対称位置の２点において接触するので安定してボール１６を支持することができる。

また、第１屈曲部Ｂｎｄ１と第２領域部Ｒｇｎ２の間、及び第２領域部Ｒｇｎ２と第２屈曲部Ｂｎｄ２との間には、第４領域部Ｒｇｎ４、及び第５領域部Ｒｇｎ５が形成されている。これらの第４領域部Ｒｇｎ４、及び第５領域部Ｒｇｎ５は、第１屈曲部Ｂｎｄ１から第２領域部Ｒｇｎ２、及び第２領域部Ｒｇｎ２から第２屈曲部Ｂｎｄ２に移行するボール循環通路３９、４９の通路形状を滑らかに変化させる領域である。

第４領域部Ｒｇｎ４における第１ボール循環通路３９の断面形状は、第４領域部Ｒｇｎ４から第1屈曲部Ｂｎｄ１に向かうにしたがい、ボール１６が第１ボール循環通路３９の内周面と２点接触するときの通路中心線Ｇｐに関する周方向における角度が、第４角度θ４から徐々に小さくなっている。

同様に、第５領域部Ｒｇｎ５における第２ボール循環通路４９の断面形状は、第５領域部Ｒｇｎ５から第２屈曲部Ｂｎｄ２に向かうにしたがい、ボール１６が第２ボール循環通路４９の内周面と２点接触するときの通路中心原Ｇｐに関する周方向における角度が、前記第４角度から徐々に小さくなっている。

これによって、ボール循環通路３９、４９におけるボールの移動速度の急激な変化が抑制され、操舵フィーリングの違和感の発生を抑制することができる。

また、これとは逆に、第４領域部Ｒｇｎ４、及び第５領域部Ｒｇｎ５は、第１屈曲部Ｂｎｄ１から第２領域部Ｒｇｎ２、及び第２領域部Ｒｇｎ２から第２屈曲部Ｂｎｄ２に移行するボール循環通路３９、４９の通路形状を急激に変化させることもできる。

図１３、図１４に示すように、第４領域部Ｒｇｎ４における第１ボール循環通路３９の断面形状は、通路中心線Ｇｐに関する周方向において、第1角度θ１の範囲において、ボール１６が第１ボール循環通路３９の内周面と１点で接触可能であり、同様に、第５領域部Ｒｇｎ５における第２ボール循環通路４９の断面形状は、通路中心線Ｇｐに関する周方向において、第２角度θ２の範囲において、ボール１６が第２ボール循環通路４９の内周面と一点で接触可能である。

そして、第２領域部Ｒｇｎ２と第４領域部Ｒｇｎ４とは互いに隣接して配置され、同様に、第２領域部Ｒｇｎ２と第５領域Ｒｇｎ５とは互いに隣接して配置されている。したがって、第２領域部Ｒｇｎ２と第４領域部Ｒｇｎ４とでは、ボール１６の移動速度の特性が異なり、また第２領域部Ｒｇｎ２と第５領域部Ｒｇｎ５とでは、ボール１６の移動速度の特性が異なる。その移動速度の変化は、連続的ではなく各領域部が隣接する境界で発生するため、ボール１６の移動速度の特性管理が容易となる。その結果、電動パワーステアリング装置の操舵フィーリングのチューニングが容易となる。

図３〜図１１に示しているように、ボール循環通路２４を形成した循環機構であるチューブ２３は、ボール循環通路２４を形成した循環機構本体部である第１チューブ３１、及び第２チューブ３２から形成されている。

また、第１チューブ３１は第１の第１単位チューブ３３と第２の第１単位チューブ３４を組み合せて構成され、第２チューブ３２は第１の第２単位チューブ３５と第２の第２単位チューブ３６を組み合せて構成されている。そして、第１の単位チューブ３３、３５は同じ形状であり、第２の単位チューブ３４、３６も同じ形状である。したがって、組み上がった第１チューブ３１と第２チューブ３２は同じ形状であり、これらを図６のように組み合せることでチューブ２３が構成されている。

このため、ボール循環通路２４には、夫々の単位チューブ３３〜３６を組み合せた時に生じる突き合せ線(分割面)が形成される。したがって、第２領域部Ｒｇｎ２においては、この突き合せ線を避けて２点接触させることが望ましい。以下に示す図１６は、突き合せ線を避けて２点接触させる構成を提案している。

図１６にあるように、チューブ３１(３２)の第１の単位チューブ３３(３５)と第２の単位チューブ３４(３６)は、第２領域部Ｒｇｎ２において、通路中心線Ｇｐに関する周方向において、第１の単位チューブ３３(３５)と第２の単位チューブ３４(３６)とが接合された接合面である分割面４２(５２)を有している。

そして、分割面４２(５２)は、通路中心線Ｇｐに関する周方向において、ボール１６がボール循環通路３９(４９)の内周面と接触する領域とオフセットした位置に設けられている。つまり、図１４にあるナット８の回転軸線Ｏに向かう対角線と直交する頂角を結ぶ対角線が分割面４２(５２)とされている。これによれば、分割面４２(５２)の上をボール１６が転がらないため、分割面４２(５２)がずれている場合であっても、ボール１６の転がりがずれの影響を受け難いようになる。

更に、図９、図１０、及び図１２に示しているように、第１の第１単位チューブ３３と第２の第１単位チューブ３４は、第４領域部Ｒｇｎ４において、通路中心線Ｇｐに関する周方向において、第１の第１単位チューブ３３と第２の第１単位チューブ３４とが接合された第1接合面４２を有している。

同様に、第１の第２単位チューブ３５と第２の第２単位チューブ３６は、第５領域部Ｒｇｎ５において、通路中心線Ｇｐに関する周方向において、第２の第１単位チューブ３５と第２の第２単位チューブ３６とが接合された第２接合面５２を有している。

更に、第１の第１単位チューブ３３と第１の第２単位チューブ３５は、第２領域部Ｒｇｎ２において、ナット８の回転軸線Ｏの方向において互いに対向(オーバラップ)しており、通路中心線Ｇｐに関する周方向において、第１の第１単位チューブ３３と第１の第２単位チューブ３５とが接合された第３接合面(第１の第１単位チューブ３３側の当接部４０と、第１の第２単位チューブ３５側の当接部５０の接合面)を有し、この第３接合面は、通路中心線Ｇｐに関する周方向において、ボール１６がボール循環通路３９、４９の内周面と接触する領域とオフセットした位置に設けられている。

同様に、第２の第１単位チューブ３４と第２の第２単位チューブ３６は、第２領域部Ｒｇｎ２において、ナット８の回転軸線の方向において互いに対向(オーバラップ)しており、通路中心線Ｇｐに関する周方向において、第２の第１単位チューブ３４と第２の第２単位チューブ３６とが接合された第４接合面(第２の第１単位チューブ３４側の当接部４１と、第２の第２単位チューブ３６側の当接部５１の接合面)を有し、この第４接合面は、通路中心線Ｇｐに関する周方向において、ボール１６がボール循環通路３９、４９の内周面と接触する領域とオフセットした位置に設けられている。

つまり、第２領域部Ｒｇｎ２における第１チューブ３１の端部と、第２領域部Ｒｇｎ２における第２チューブ３２の端部との突き合せ面は、いわゆる「相欠き」の形状とされている。そして、この「相欠き」に沿った接合面の内で、通路中心線Ｇｐに沿った接合面を避けるように、ボール循環通路３９、４９の内周面にボール１６の接触領域を形成したものである。

これによれば、第３、第４接合面上をボール１６が転がらないため、接合面がずれている場合であっても、ボール１６の転がりがずれの影響を受け難くなる。

以上述べた通り、本発明によれば、ボールが進入する端部と進入したボールが退出する端部の間に形成されたボール循環通路が、少なくとも所定長さの第１領域部、所定長さの第２領域部、及び所定長さの第３領域部の順に分割されており、第１領域部と第３領域部のボール循環通路の通路中心線と直交する内周面の断面形状は、ボールと１点で接触する形状に形成され、第２領域部のボール循環通路の通路中心線と直交する内周面の断面形状は、ボールと２点で接触する形状に形成されている。

したがって、第２領域部において、ボールがボール循環通路の内周面の２点で接触する形態となってボールの回転半径が小さくなることで、ボールの移動速度が低減される。このため、ボール循環通路からボールねじ溝に向けてボールを転動させて移動させるときは、第２領域部でボールが減速され、第２領域部を通過するとボールが加速されるので、前後するボールが互いに接触することが抑制されて摩擦力が低減されるので、ボールを円滑に移動させてステアリングホイールの操作感を向上することができる。

尚、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…パワーステアリング装置、４…ラックバー（転舵軸）、６…電動モータ、８…ナット、１３…ナットボールねじ溝、１４…ラックバー側ボールねじ溝（転舵軸側ボールねじ溝）、１６…ボール、２１…第１接続通路、２１ａ…第１外周側開口部、２１ｂ…第１内周側開口部、２２…第２接続通路、２２ａ…第２外周側開口部、２２ｂ…第２内周側開口部、２５…クリップ、３３…第１の第１チューブ（第１の第１循環機構本体部）、３４…第２の第１チューブ（第２の第１循環機構本体部）、３５…第１の第２チューブ（第１の第２循環機構本体部）、３６…第２の第２チューブ（第２の第２循環機構本体部）、３７…第１挿入部、３８…第１循環部、３９…第１ボール循環通路、４０…第１の第１チューブ側当接部（第１の第１循環部材側当接部）、４１…第２の第１チューブ側当接部（第２の第１循環部材側当接部）、４２…第１分割面、４７…第２挿入部、48…第２循環部、４９…第２ボール循環通路、５０…第１の第２チューブ側当接部（第１の第２循環部材側当接部）、５１…第２の第２チューブ側当接部（第２の第２循環部材側当接部）、５２…第２分割面、６１…第１周方向接続部、６２…第２周方向接続部、６３…第１軸方向接続部、６４…第２軸方向接続部、Ｒｇｎ１…第１領域部、Ｒｇｎ２…第２領域部、Ｒｇｎ３…第３領域部、Ｒｇｎ４…第４領域部、Ｒｇｎ５…第５領域部、Ｂｎｄ１…第１屈曲部。

Claims (8)

1. 電動パワーステアリング装置であって、
   ハウジングであって、ハウジング本体部と、操舵軸収容空間と、減速機収容空間と、を備え、
   前記操舵軸収容空間は、前記ハウジング本体部の内部に設けられており、
   前記減速機収容空間は、前記ハウジング本体部の内部に設けられ、前記操舵軸収容空間と繋がっている、
   前記ハウジングと、
   操舵軸であって、操舵軸本体部と、操舵軸ボールねじ溝を備え、前記操舵軸収容空間において前記操舵軸の長手方向において移動することにより、操舵輪を操舵可能であり、
   前記操舵軸本体部は、棒形状を有しており、
   前記操舵軸ボールねじ溝は、前記操舵軸本体部の外周側に設けられ、螺旋溝形状を有している、
   前記操舵軸と、
   ナットであって、ナット本体部と、ナットボールねじ溝を有し、前記減速機収容空間の内部で回転可能に設けられ、
   前記ナット本体部は、筒形状を有し、前記操舵軸が挿入されており、
   前記ナットボールねじ溝は、前記ナット本体部の内周側に形成された螺旋溝形状を有し、前記ナットボールねじ溝と前記操舵軸ボールねじ溝の間に螺旋形状のボール移動通路を形成する、
   前記ナットと、
   複数のボールであって、前記ボール移動通路に設けられ、前記ナットの回転に伴い前記ボール移動通路の中で移動することにより、前記ナットの回転軸線の方向において、前記ナットに対し、前記操舵軸を移動させる、
   複数の前記ボールと、
   電動アクチュエータであって、前記ナットに回転力を付与する、
   前記電動アクチュエータと、
   循環機構であって、前記ボール移動通路の1対の端部である第１ボール移動通路端部と第２ボール移動通路端部の一方から他方へ複数の前記ボールを循環可能であり、循環機構本体部と、ボール循環通路を有し、
   前記ボール循環通路は、前記循環機構本体部に設けられ、複数の前記ボールが循環する通路であって、第1屈曲部、第２屈曲部、第1領域部、第２領域部、及び第３領域部を有し、前記第１ボール移動通路端部から前記ボール移動通路に沿って、前記第1領域部、前記第1屈曲部、前記第２領域部、前記第2屈曲部、前記第3領域部、前記第２ボール移動通路端部の順に設けられており、
   前記ボール循環通路における前記ボールの移動方向に対し直角な前記ボール循環通路の断面の形状を、ボール循環通路断面形状とし、
   前記ボールの中心を通る前記ボールの断面の形状を、ボール断面形状とし、
   前記ボール循環通路断面形状の中心を循環通路中心とし、
   前記第１屈曲部において前記循環通路中心を通る平面を第１平面、
   前記第２屈曲部において前記循環通路中心を通る平面を第２平面、
   前記第２領域部において前記循環通路中心および前記ナットの回転軸線を通る平面を第３平面とし、
   前記第１領域部における前記ボール循環通路断面形状の外縁と前記第１平面とが交わる一対の交点である第１交点と第２交点のうち、前記ナットの回転軸線に関する径方向における外側に位置している前記第１交点を第１基準点とし、
   前記第３領域部における前記ボール循環通路断面形状の外縁と前記第２平面とが交わる一対の交点である第３交点と第４交点のうち、前記ナットの回転軸線に関する径方向における外側に位置している前記第３交点を第２基準点とし、
   前記第２領域部における前記ボール循環通路断面形状の外縁と前記第３平面とが交わる一対の交点である第５交点と第６交点のうち、前記ナットの回転軸線に関する径方向における外側に位置している前記第５交点を第３基準点としたとき、
   前記第１領域部における前記ボール循環通路断面形状は、前記循環通路中心に関する周方向において、前記第１基準点を含む所定の角度である第１角度の範囲において、前記ボールが、前記ボール循環通路を包囲する前記循環機構本体部の内周面と接触可能であり、
   前記第３領域部における前記ボール循環通路断面形状は、前記循環通路中心に関する周方向において、前記第２基準点を含む所定の角度である第２角度の範囲において、前記ボールが、前記ボール循環通路を包囲する前記循環機構本体部の内周面と接触可能であり、
   前記第２領域部における前記ボール循環通路断面形状は、前記循環通路中心に関する周方向において、前記第３基準点を含み１８０°より小さい所定の角度である第３角度の範囲において、前記ボールが、前記ボール循環通路を包囲する前記循環機構本体部の内周面と接触不可能であり、かつ前記第３基準点を含み１８０°より小さく、更に前記第３角度よりも大きい所定の角度である第４角度以下の範囲において、前記ボールが、前記ボール循環通路を包囲する前記循環機構本体部の内周面と２点で接触可能である、
   前記循環機構と、
   を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記循環機構は、循環機構第１部材と循環機構第２部材を含み、前記第２領域部において、前記循環通路中心に関する周方向において、前記循環機構第１部材と前記循環機構第２部材とが接合された第1接合面を有し、
   前記第1接合面は、前記循環通路中心に関する周方向において、前記ボールが前記ボール循環通路を包囲する前記循環機構本体部の内周面と接触する領域とオフセットした位置に設けられている
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
3. 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記ボール循環通路は、更に第４領域部、及び第５領域部を含み、前記第１ボール移動通路端部から前記ボール移動通路に沿って、前記第1領域部、前記第1屈曲部、前記第４領域部、前記第２領域部、前記第５領域部、前記第２屈曲部、前記第３領域部、前記第２ボール移動通路端部の順に設けられており、
   前記第２領域部における前記ボール循環通路断面形状は、前記循環通路中心に関する周方向において、前記第３角度の範囲において、前記ボールが、前記ボール循環通路を包囲する前記循環機構本体部の内周面と接触不可能であり、かつ前記第４角度において、前記ボールが、前記ボール循環通路を包囲する前記循環機構本体部の内周面と２点で接触可能であり、
   前記第４領域部における前記ボール循環通路の断面形状は、前記第２領域部から前記第1屈曲部に向かうに従い、前記ボールが、前記ボール循環通路を包囲する前記循環機構本体部の内周面と２点で接触するときの前記循環通路中心に関する周方向における角度が、前記第４角度から徐々に小さくなっており、
   前記第５領域部における前記ボール循環通路の断面形状は、前記第５領域部から前記第2屈曲部に向かうに従い、前記ボールが、前記ボール循環通路を包囲する前記循環機構本体部の内周面と２点で接触するときの前記循環通路中心に関する周方向における角度が、前記第４角度から徐々に小さくなっている
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
4. 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記第６交点を第４基準点としたとき、
   前記第２領域部における前記ボール循環通路断面形状は、前記第３基準点から前記循環通路中心に関する周方向の両側に向かって４５°の点で、前記ボール循環通路を包囲する前記循環機構本体部の内周面と２点で接触可能であり、
   前記第４基準点から前記循環通路中心に関する周方向の両側に向かって４５°の点で、前記ボール循環通路を包囲する前記循環機構本体部の内周面と２点で接触可能であることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
5. 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記第２領域部における前記ボール循環通路の断面形状は、前記第３基準点から前記循環通路中心に関する周方向の両側に向かって９０°の角度範囲であって、かつ前記第４角度を除く角度範囲において、前記前記第１領域部における前記ボール循環通路の断面形状と同じ形状を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
6. 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記第２領域部における前記ボール循環通路の断面形状は、前記循環通路中心に関する周方向において、前記第３基準点を中心として、対称な２点において、前記ボールが、前記ボール循環通路を包囲する前記循環機構本体部の内周面と接触可能である
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
7. 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記ボール循環通路は、更に第４領域部、および第５領域部を含み、前記第１ボール移動通路端部から前記ボール移動通路に沿って、前記第１領域部、前記第１屈曲部、前記第４領域部、前記第２領域部、前記第５領域部、前記第２屈曲部、前記第３領域部、前記第２ボール移動通路端部の順に設けられており、
   前記第４領域部における前記ボール循環通路の断面形状は、前記循環通路中心に関する周方向において、前記第１角度の範囲において、前記ボールが、前記ボール循環通路を包囲する前記循環機構本体部の内周面と接触可能であり、
   前記第５領域部における前記ボール循環通路の断面形状は、前記循環通路中心に関する周方向において、前記第２角度の範囲において、前記ボールが、前記ボール循環通路を包囲する前記循環機構本体部の内周面と接触可能であり、
   前記第２領域部と前記第４領域部は互いに隣接しており、前記第２領域部と前記第５領域部は互いに隣接している
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
8. 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記ボール循環通路は、更に第４領域部、及び第５領域部を含み、前記第１ボール移動通路端部から前記ボール移動通路に沿って、前記第１領域部、前記第１屈曲部、前記第４領域部、前記第２領域部、前記第５領域部、前記第２屈曲部、前記第３領域部、前記第２ボール移動通路端部の順に設けられており、
   前記循環機構は、循環機構第１部材と循環機構第２部材と循環機構第３部材と循環機構第４部材を含み、
   前記循環機構第１部材と前記循環機構第２部材は、前記第４領域部において、前記循環通路中心に関する周方向において、前記循環機構第1部材と前記循環機構第２部材とが接合された第１接合面を有し、
   前記循環機構第３部材と前記循環機構第４部材は、前記第５領域部において、前記循環通路中心に関する周方向において、前記循環機構第３部材と前記循環機構第４部材とが接合された第2接合面を有し、
   前記循環機構第１部材と前記循環機構第４部材は、前記第２領域部において、前記ナットの回転軸線の方向において互いにオーバラップしており、前記循環通路中心に関する周方向において、前記循環機構第１部材と前記循環機構第４部材とが接合された第３接合面を有し、
   前記第３接合面は、前記循環通路中心に関する周方向において、前記ボールが前記ボール循環通路を包囲する前記循環機構本体部の内周面と接触する領域部とオフセットした位置に設けられており、
   前記循環機構第２部材と前記循環機構第３部材は、前記第２領域部において、前記ナットの回転軸線の方向において互いにオーバラップしており、前記循環通路中心に関する周方向において、前記循環機構第2部材と前記循環機構第３部材とが接合された第4接合面を有し、
   前記第４接合面は、前記循環通路中心に関する周方向において、前記ボールが前記ボール循環通路を包囲する前記循環機構本体部の内周面と接触する領域部とオフセットした位置に設けられている
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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