JP2020125804A - ボールねじ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】良好にミスアライメントを吸収することができるボールねじ装置を提供する。【解決手段】ボールねじ装置は、ハウジングと、ハウジングに配置され、内周面に第１ねじ溝を有するナットと、ナットを貫通し、外周面に第２ねじ溝を有するねじ軸と、第１ねじ溝と第２ねじ溝との間に配置される複数のボールと、ハウジングとナットとの間に設けられ、ナットの中心軸に平行な第１方向において隣り合う、第１軸受と、第２軸受とを有し、第１軸受及び第２軸受は、それぞれハウジングに接する外輪と、ナットと共に回転する内輪と、外輪と内輪との間に設けられる転動体と、を有し、第１軸受の接触角の延長線と、第２軸受の接触角の延長線との交点は、ナットの中心軸と一致し、ナットの内周面の、第１方向における中央を通り、ナットの中心軸と直交する仮想線が、第１軸受の転動体の中心と、第２軸受の転動体の中心との間を通る。【選択図】図４

Description

本発明は、ボールねじに関する。

電動モータの動力がラックに伝達されるラックアシスト式の電動パワーステアリング装置が知られている。ラックアシスト式の電動パワーステアリング装置にはボールねじ装置が用いられる。例えば、特許文献１には、電動パワーステアリング装置に用いられるボールねじ装置の一例が記載される。特許文献１に記載されるように、回転ナットを支持する玉軸受が、正面合わせ形の複列アンギュラ玉軸受、又は正面合わせの単列アンギュラ玉軸受で構成される。

特開２００１−１６３２３１号公報

電動パワーステアリング装置に用いられるボールねじ装置では、組み立て誤差や外部荷重によるミスアライメントを吸収することが望まれている。特許文献１では、軸受が、ナットの軸方向の中央部の位置からずれた位置に配置されているので、良好にミスアライメントを吸収することができない可能性がある。

本開示は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、良好にミスアライメントを吸収することができるボールねじ装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本開示の一態様に係るボールねじ装置は、ハウジングと、前記ハウジングに配置され、内周面に第１ねじ溝を有するナットと、前記ナットを貫通し、外周面に第２ねじ溝を有するねじ軸と、前記第１ねじ溝と前記第２ねじ溝との間に配置される複数のボールと、前記ハウジングと前記ナットとの間に設けられ、前記ナットの中心軸に平行な第１方向において隣り合う、第１軸受と、第２軸受とを有し、前記第１軸受及び前記第２軸受は、それぞれ前記ハウジングに接する外輪と、前記ナットと共に回転する内輪と、前記外輪と前記内輪との間に設けられる転動体と、を有し、前記第１軸受の接触角の延長線と、前記第２軸受の接触角の延長線との交点は、前記ナットの中心軸と一致し、前記ナットの前記内周面の、前記第１方向における中央を通り、前記ナットの中心軸と直交する仮想線が、前記第１軸受の前記転動体の中心と、前記第２軸受の前記転動体の中心との間を通る。

これにより、組み立て誤差や外部荷重によって加えられる力を、接触角の延長線の交点で支持することとなるため、第１軸受及び第２軸受のラジアル荷重に対する剛性が小さくなる。また、第１軸受及び第２軸受は、ナットの軸方向の中央部に位置するため、第１軸受及び第２軸受を挟んだ、ナットの軸方向の一方側及び他方側で発生するミスアライメントを吸収することができる。したがって、ボールねじ装置は、良好にミスアライメントを吸収することができる。

上記のボールねじ装置の望ましい態様として、前記第１軸受の接触角の延長線と、前記第２軸受の接触角の延長線との交点は、前記仮想線と一致する。これによれば、接触角の延長線の交点は、ナットの中心軸と一致し、ナットの内周面の、軸方向における中央の位置と重なる。このため、ボールねじ装置は、組み立て誤差や外部荷重によって加えられる力を、ナットの内周面で囲まれた空間の重心の位置で支持する。したがって、ボールねじ装置は、良好にミスアライメントを吸収することができる。

上記のボールねじ装置の望ましい態様として、前記第１軸受の接触角の延長線と、前記第２軸受の接触角の延長線との交点は、前記仮想線とずれている。これにより、第１軸受及び第２軸受を、ナットの軸方向の中央からわずかにずらした位置に設けることにより、ベルトなどの他の部品を配置するスペースを確保することができる。

上記のボールねじ装置の望ましい態様として、前記第１軸受及び前記第２軸受の前記内輪は、前記ナットと一体に形成され、前記ナットの外周面に、複列の内輪軌道溝が設けられる。これによれば、ボールねじ装置は、径方向での小型化を図ることができる。

上記のボールねじ装置の望ましい態様として、前記第１軸受の前記外輪の外径は、前記第２軸受の前記外輪の外径と異なる。これによれば、第１軸受及び第２軸受は、種々の形状のハウジングに取り付けることが可能である。

上記のボールねじ装置の望ましい態様として、前記第１軸受の前記外輪及び前記第２軸受の前記外輪の少なくとも一方に、予圧調整用のシムが設けられる。これにより、第１軸受の外輪及び第２軸受の外輪の少なくとも一方に、適切に予圧を与えることができる。

上記のボールねじ装置の望ましい態様として、前記第１軸受の前記外輪及び前記第２軸受の前記外輪の少なくとも一方に、弾性体が設けられる。これによれば、ボールねじ装置は、軸方向におけるミスアライメントを良好に吸収することができる。

本開示のボールねじ装置は、良好にミスアライメントを吸収することができる。

図１は、第１実施形態のボールねじ装置を有する電動パワーステアリング装置の模式図である。 図２は、第１実施形態のラックの正面図である。 図３は、第１実施形態のボールねじ装置の断面図である。 図４は、図３の軸受の周辺を拡大した断面図である。 図５は、第１軸受及び第２軸受の接触角の延長線を説明するための断面図である。 図６は、第１変形例に係るボールねじ装置の断面図である。 図７は、第２変形例に係るボールねじ装置の断面図である。 図８は、第２実施形態のボールねじ装置の断面図である。 図９は、第３変形例に係るボールねじ装置の断面図である。 図１０は、第４変形例に係るボールねじ装置の断面図である。 図１１は、第５変形例に係るボールねじ装置の断面図である。 図１２は、第６変形例に係るボールねじ装置の断面図である。

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態のボールねじ装置を有する電動パワーステアリング装置の模式図である。図２は、第１実施形態のラックの正面図である。図１に示すように、電動パワーステアリング装置８０は、ステアリングホイール８１と、ステアリングシャフト８２と、ユニバーサルジョイント８４と、ロアシャフト８５と、ユニバーサルジョイント８６と、ピニオンシャフト８７と、ピニオン８８ａと、ラック８８ｂと、を備える。

図１に示すように、ステアリングホイール８１は、ステアリングシャフト８２に連結される。ステアリングシャフト８２の一端は、ステアリングホイール８１に連結される。ステアリングシャフト８２の他端は、ユニバーサルジョイント８４に連結される。ロアシャフト８５の一端は、ユニバーサルジョイント８４を介してステアリングシャフト８２に連結される。ロアシャフト８５の他端は、ユニバーサルジョイント８６を介してピニオンシャフト８７に連結される。ピニオンシャフト８７は、ピニオン８８ａに連結される。ピニオン８８ａは、ラック８８ｂに噛み合う。ピニオン８８ａが回転すると、ラック８８ｂが車両の車幅方向に移動する。ピニオン８８ａ及びラック８８ｂは、ピニオンシャフト８７に伝達された回転運動を直進運動に変換する。ラック８８ｂは、タイロッド８９に連結される。ラック８８ｂが移動することで車輪の角度が変化する。なお、ステアリングホイール８１の操作が電気信号に変換され、電気信号によって車輪の角度が変化させられてもよい。すなわち、電動パワーステアリング装置８０に、ステアバイワイヤシステムを適用してもよい。

図１に示すように、電動パワーステアリング装置８０は、電動モータ９３と、トルクセンサ９４と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）９０と、を備える。電動モータ９３は、例えばブラシレスモータであるが、ブラシ（摺動子）及びコミュテータ（整流子）を備えるモータであってもよい。電動モータ９３は、後述するハウジング１００に配置される。トルクセンサ９４は、例えばピニオン８８ａに取り付けられている。トルクセンサ９４は、ピニオン８８ａに伝達された操舵トルクをＣＡＮ（Controller Area Network）通信によりＥＣＵ９０に出力する。車速センサ９５は、電動パワーステアリング装置８０が搭載される車体の走行速度（車速）を検出する。車速センサ９５は、車体に備えられ、車速をＣＡＮ通信によりＥＣＵ９０に出力する。電動モータ９３、トルクセンサ９４及び車速センサ９５は、ＥＣＵ９０と電気的に接続される。

ＥＣＵ９０は、電動モータ９３の動作を制御する。ＥＣＵ９０は、トルクセンサ９４及び車速センサ９５のそれぞれから信号を取得する。ＥＣＵ９０には、イグニッションスイッチ９８がオンの状態で、電源装置９９（例えば車載のバッテリ）から電力が供給される。ＥＣＵ９０は、操舵トルク及び車速に基づいて補助操舵指令値を算出する。ＥＣＵ９０は、補助操舵指令値に基づいて電動モータ９３へ供給する電力値を調節する。ＥＣＵ９０は、電動モータ９３から誘起電圧の情報又は電動モータ９３に設けられたレゾルバ等から出力される情報を取得する。

図３は、第１実施形態のボールねじ装置の断面図である。図３に示すように、ボールねじ装置１０は、ハウジング１００と、ナット１３と、ねじ軸１１と、ボール１５と、第１軸受３０ａと、第２軸受３０ｂと、第１プレート５０と、第１弾性体４０と、を備える。

ハウジング１００は、例えばアルミニウム合金又はマグネシウム合金等の軽金属で形成される。図２及び図３に示すように、ハウジング１００は、第１本体１０１と、第２本体１０３と、第３本体１０５と、を備える。

第１本体１０１は、略円筒状であって、ボールねじ装置１０を覆う。第１本体１０１は、第１軸受３０ａ及び第２軸受３０ｂを支持する。第２本体１０３は、第１本体１０１と第３本体１０５との間に配置される。第２本体１０３は、ボルト等によって第１本体１０１と連結される。第３本体１０５は、電動モータ９３を支持する。第３本体１０５は、略円筒状であって、電動モータ９３を覆う。第３本体１０５は、ボルト等によって第２本体１０３と連結される。

図３に示すように、ボールねじ装置１０のナット１３は、ハウジング１００の第１本体１０１の内部に配置される。ナット１３は、内周面１３ｃに第１ねじ溝１４を備える。ねじ軸１１は、ナット１３を貫通する。ねじ軸１１は、外周面に第２ねじ溝１２を備える。ねじ軸１１は、ラック８８ｂの一部である。すなわち、ねじ軸１１は、ラック８８ｂと一体である。ボール１５は、ナット１３の第１ねじ溝１４とねじ軸１１の第２ねじ溝１２との間に配置される。ボール１５は、ナット１３の第１ねじ溝１４と、ねじ軸１１の第２ねじ溝１２とで形成される転動路を無限循環する。ナット１３が回転すると、ねじ軸１１（ラック８８ｂ）が車幅方向に移動する。ボールねじ装置１０は、回転運動を直進運動に変換する。

以下の説明において、ナット１３の中心軸ＡＸに平行な方向は、単に軸方向と記載される。ナット１３の中心軸ＡＸに対して直交する方向は、単に径方向と記載される。径方向は、放射方向とも呼ばれる方向である。

伝達機構２０は、電動モータ９３の動力をナット１３に伝達する。図３に示すように、伝達機構２０は、第１プーリ２１と、第２プーリ２３と、動力伝達部材２５と、を備える。第１プーリ２１は、電動モータ９３のシャフトに固定される。第１プーリ２１は、電動モータ９３のシャフトと一体となって回転する。第２プーリ２３は、ナット１３に固定される。第２プーリ２３は、ナット１３と一体となって回転する。動力伝達部材２５は、第１プーリ２１及び第２プーリ２３に巻きかけられる。動力伝達部材２５は、第１プーリ２１から第２プーリ２３に伝達する。動力伝達部材２５は、例えばベルトである。伝達機構２０が作動している時、第１プーリ２１と動力伝達部材２５との噛み合い部、及び第２プーリ２３と動力伝達部材２５との噛み合い部に摩耗が生じる。摩耗によって、摩耗粉が生じることがある。

電動モータ９３が駆動すると、電動モータ９３で生じた動力が伝達機構２０を介してナット１３に伝達される。これにより、第１軸受３０ａ及び第２軸受３０ｂに支持されるナット１３が回転する。ナット１３が回転すると、ラック８８ｂ（ねじ軸１１）に軸方向の力が作用する。これにより、ラック８８ｂを移動させるために要する力が小さくなる。すなわち、電動パワーステアリング装置８０は、ラックアシスト式である。

次に、第１軸受３０ａ及び第２軸受３０ｂの詳細な構成について説明する。図４は、図３の軸受の周辺を拡大した断面図である。図５は、第１軸受及び第２軸受の接触角の延長線を説明するための断面図である。図４に示すように、第１軸受３０ａ及び第２軸受３０ｂは、ハウジング１００の第１本体１０１とナット１３との間に設けられ、ハウジング１００に対してナット１３が回転できるようにナット１３を支持する。第１軸受３０ａ及び第２軸受３０ｂは、例えば軸受鋼等の鋼で形成される。

図３に示すように、第１軸受３０ａ及び第２軸受３０ｂは、軸方向に隣り合って設けられた複列軸受である。第１軸受３０ａ及び第２軸受３０ｂは、正面組合せされた２つのアンギュラ軸受によって形成される。第１軸受３０ａ及び第２軸受３０ｂは、それぞれ、外輪３１ａ、３１ｂと、内輪３３ａ、３３ｂと、複数の転動体３５ａ、３５ｂと、を備える。第１軸受３０ａの内輪３３ａ及び第２軸受３０ｂの内輪３３ｂは、一体化され１つの部材で形成される。かつ、第１軸受３０ａの内輪３３ａ及び第２軸受３０ｂの内輪３３ｂは、ナット１３と一体化され、ナット１３と内輪３３ａ、３３ｂは、１つの部材で形成される。言い換えると、ナット１３の外周面１３ｄに、複列の内輪軌道溝３３ｃ、３３ｄ（図４参照）が形成される。内輪３３ａ、３３ｂは、２列の転動体３５ａ、３５ｂの間に配置される凸部を備える。内輪３３ａ、３３ｂは、ナット１３と一体となって回転する。

外輪３１ａ、３１ｂは、ハウジング１００の第１本体１０１の内周面に接する。具体的には、外輪３１ａ、３１ｂは、第１本体１０１の内周面に隙間嵌合する。外輪３１ａ、３１ｂは、第１本体１０１の内周面に圧入嵌合してもよい。外輪３１ａ、３１ｂは、軸方向において第１弾性体４０及び第１本体１０１の内壁によって挟まれる。外輪３１ａ、３１ｂは、第１弾性体４０及び第１本体１０１の内壁によって、軸方向の両側から押される。外輪３１ａ、３１ｂは、２列の転動体３５ａ、３５ｂを軸方向に挟む凸部を備える。

転動体３５ａ、３５ｂは、それぞれ、外輪３１ａと内輪３３ａとの間及び外輪３１ｂと内輪３３ｂとの間に配置される。転動体３５ａ、３５ｂは、ボールである。転動体３５ａ、３５ｂは、第１列と、第１列に対して軸方向にずれた第２列と、に配置される。第１列は、内輪軌道溝３３ｃと外輪軌道溝３１ｃ（図５参照）とで形成される。第２列は、内輪軌道溝３３ｄと外輪軌道溝３１ｄ（図５参照）とで形成される。

図４に示すように、第１プレート５０は、環状の部材である。第１プレート５０は、第１本体１０１の内部に配置される。第１プレート５０は、第１本体１０１に設けられた凹部に隙間嵌合される。第１プレート５０は、第１軸受３０ａに対して、伝達機構２０側に配置される。第１プレート５０は、本体部５１と、保持部５３と、を備える。

本体部５１は、環状であり且つ板状の部材である。本体部５１は、第２本体１０３に接する。本体部５１は、第１軸受３０ａの外輪３１ａに対して隙間を空けて配置される。本体部５１の内周面は、ナット１３の外周面１３ｄに面する。本体部５１の内径は、ナット１３の外径よりも大きい。本体部５１の外径は、外輪３１ａ、３１ｂの外径よりも大きい。

図４に示すように、保持部５３は、本体部５１から外輪３１ａに向かって突出する。保持部５３は、外輪３１ａに対して軸方向の隙間を空けて配置される。また、保持部５３は、第１本体１０１に対して軸方向の隙間５５を空けて配置される。隙間５５の大きさは、保持部５３と外輪３１ａとの隙間の大きさよりも大きい。

図４に示すように、第１弾性体４０は、第１軸受３０ａに対して、伝達機構２０側に配置される。第１弾性体４０は、例えば皿バネである。第１弾性体４０は、軸方向において、外輪３１ａと第１プレート５０の本体部５１との間に配置される。第１弾性体４０は、径方向において、第１プレート５０の保持部５３の内側に配置される。第１弾性体４０は、保持部５３とナット１３との間に配置される。第１弾性体４０の内径は、外輪３１ａの最小内径よりも小さい。外輪３１ａの最小内径とは、外輪３１ａの、第１弾性体４０と対向する端面における内径である。さらに、第１弾性体４０の内径は、外輪３１ａの最大内径よりも小さい。最大内径は、外輪３１ａの、外輪３１ｂと対向する端面における内径である。第１弾性体４０は、例えば鋼で形成される。

また、第１弾性体４０は、径方向の外側に向かって外輪３１ａに近付くように傾斜している。軸方向における第１弾性体４０の一端は、外輪３１ａの端面に接する。軸方向における第１弾性体４０の他端は、本体部５１に接する。第１弾性体４０は、外輪３１ａを外輪３１ｂの方向に押す。

本実施形態のボールねじ装置１０においては、第１軸受３０ａ及び第２軸受３０ｂが荷重を受けた場合、第１弾性体４０は弾性変形する。第１弾性体４０は、第１軸受３０ａ及び第２軸受３０ｂを弾性的に支持する。また、第１弾性体４０が変形することによって、組み立て誤差や外部荷重による軸方向におけるミスアライメント等が吸収される。さらに、ボールねじ装置１０の周辺の振動が抑制され、いわゆるラトル音が低減する。

本実施形態において、第１弾性体４０に面する本体部５１の表面は、平坦であり且つ軸方向に直交する。仮に第１弾性体４０に面する本体部５１の表面が段差を有する場合、段差の部分が第１弾性体４０に接することになる。しかし、段差の位置は、製造誤差によって設計された位置に対してずれる可能性がある。このような場合、第１弾性体４０に、設計上の理想的な変形とは異なる変形が生じる。また、第１弾性体４０の径方向における外側端部及び内側端部に過大な応力が生じやすい。なお、第１弾性体４０の径方向における外側端部及び内側端部は、第１弾性体４０が圧縮された時に伸びる部分である。このため、第１弾性体４０の寿命が低下する可能性がある。これに対して、第１弾性体４０に面する本体部５１の表面は、平坦であり且つ軸方向に直交する。このため、第１弾性体４０における過大な応力の発生が抑制される。ボールねじ装置１０は、第１弾性体４０の寿命を向上させることができる。また、上述した第１弾性体４０及び本体部５１に関する説明は、後述する第２弾性体６０及び本体部７１にも適用できる。

また、第１弾性体４０に換えて、第１プレート５０と第１軸受３０ａの外輪３１ａとの間に予圧調整用のシムが設けられていてもよい。あるいは、軸方向において、第２軸受３０ｂの外輪３１ｂと第１本体１０１の内壁との間に予圧調整用のシムが設けられていてもよい。第１軸受３０ａの外輪３１ａ及び第２軸受３０ｂの外輪３１ｂの両方に予圧調整用のシムが設けられていてもよい。これにより、第１軸受３０ａ及び第２軸受３０ｂに、適切に予圧を与えることができる。

図４及び図５に示すように、第１軸受３０ａの接触角の延長線ＬＣ１と、第２軸受３０ｂの接触角の延長線ＬＣ２との交点ＬＣｘは、ナット１３の中心軸ＡＸと一致する。ここで、第１軸受３０ａの接触角の延長線ＬＣ１とは、図５に示すように、転動体３５ａと外輪軌道溝３１ｃとの接点Ｐ１と、転動体３５ａと内輪軌道溝３３ｃとの接点Ｐ２と、を結ぶ仮想線である。また、第１基準線ＣＮａは、転動体３５ａの中心Ｃ１を通り、ナット１３の中心軸ＡＸに直交する仮想線である。第１軸受３０ａの接触角θ１は、接触角の延長線ＬＣ１と、第１基準線ＣＮａとが成す角度である。

同様に、第２軸受３０ｂの接触角の延長線ＬＣ２とは、図５に示すように、転動体３５ｂと外輪軌道溝３１ｄとの接点Ｐ３と、転動体３５ｂと内輪軌道溝３３ｄとの接点Ｐ４と、を結ぶ仮想線である。また、第２基準線ＣＮｂは、転動体３５ｂの中心Ｃ２を通り、ナット１３の中心軸ＡＸに直交する仮想線である。第２軸受３０ｂの接触角θ２は、接触角の延長線ＬＣ２と、第２基準線ＣＮｂとが成す角度である。

また、軸方向において、第１軸受３０ａ及び第２軸受３０ｂは、ナット１３の中央部に設けられる。具体的には、図５に示すように、ナット１３の内周面１３ｃの、軸方向における中央を通り、ナット１３の中心軸ＡＸと直交する仮想線ＣＮが、第１軸受３０ａの転動体３５ａの中心Ｃ１と、第２軸受３０ｂの転動体３５ｂの中心Ｃ２との間を通る。なお、ナット１３の内周面１３ｃとは、ねじ軸１１の外周面と対向する面のうち、ナット１３の第１ねじ溝１４が設けられる面であり、第１ねじ溝１４と第２ねじ溝１２とで形成される転動路の始点から終点までの領域を含む。言い換えると、内周面１３ｃは、第１端面１３ａと第２端面１３ｂとの間の面であり、内周面１３ｃの軸方向における中央は、第１端面１３ａと第２端面１３ｂとの間の中央の位置である。

より好ましくは、仮想線ＣＮは、中心Ｃ１と中心Ｃ２との中点を通る。また、仮想線ＣＮは、対向する外輪３１ａの端面及び外輪３１ｂの端面と重なる。第１軸受３０ａの接触角の延長線ＬＣ１と、第２軸受３０ｂの接触角の延長線ＬＣ２との交点ＬＣｘは、仮想線ＣＮと一致する。交点ＬＣｘの位置は、理想的には、ナット１３の中心軸ＡＸと一致し、かつ、仮想線ＣＮと一致する。ただし、これに限定されず、組み立て誤差や外部荷重によって加えられる力に応じて、交点ＬＣｘがナット１３の中心軸ＡＸ及び仮想線ＣＮの少なくとも一方からずれた場合であってもよい。交点ＬＣｘは、図５に示すように、ナット１３の中心軸ＡＸと仮想線ＣＮとの交点を含む所定の領域Ａの範囲に含まれていればよい。所定の領域Ａは、第１幅Ｗ１及び第２幅Ｗ２を有する。例えば、第１幅Ｗ１は、第１ねじ溝１４の軸方向のピッチ１４Ｐよりも小さい。

このような構成により、組み立て誤差や外部荷重によって加えられる力を、接触角の延長線ＬＣ１、ＬＣ２の交点ＬＣｘで支持することとなる。つまり、第１軸受３０ａ及び第２軸受３０ｂは、実質的に１点の交点ＬＣｘで力を支持する。このため、接触角の延長線ＬＣ１、ＬＣ２の交点ＬＣｘがナット１３の中心軸ＡＸから大きくずれた場合、すなわち、２点支持の場合に比べて第１軸受３０ａ及び第２軸受３０ｂのラジアル荷重に対する剛性が小さくなる。

例えば、車両が走行する際に、図２に示すように、ねじ軸１１（ラック８８ｂ）上の任意の点を中心として、ナット１３の中心軸ＡＸと交差する回転方向Ｒａ、Ｒｂに、路面からボールねじ装置１０に荷重が加えられる場合がある。本実施形態において、第１軸受３０ａ及び第２軸受３０ｂのラジアル荷重を小さくすることにより、ボールねじ装置１０は、回転方向Ｒａ、Ｒｂに加えられた外部荷重によるミスアライメントを吸収することができる。

また、第１軸受３０ａ及び第２軸受３０ｂは、ナット１３の軸方向の中央部に位置するため、第１軸受３０ａ及び第２軸受３０ｂを挟んだ、ナット１３の軸方向の一方側及び他方側の両方に発生するミスアライメントを吸収することができる。したがって、ボールねじ装置１０は、良好にミスアライメントを吸収することができる。

なお、保持部５３及び保持部７３は、必ずしも全周に亘って配置されなくてもよい。保持部５３は、本体部５１の一部のみから軸方向に突出していてもよい。保持部７３は、本体部７１の一部のみから軸方向に突出していてもよい。

また、外輪３１ａの外径と、外輪３１ｂの外径とは一致しているが、これに限定されない。外輪３１ａの外径と、外輪３１ｂの外径とが異なっていてもよい。また、第１軸受３０ａの接触角θ１と第２軸受３０ｂの接触角θ２とが異なっていてもよい。

なお、軸方向において、第１軸受３０ａ及び第２軸受３０ｂは、ナット１３の中央部とずれていてもよい。言い換えると、仮想線ＣＮは、中心Ｃ１と中心Ｃ２との間であって、中心Ｃ１と中心Ｃ２との中点とずれた位置を通ってもよい。また、仮想線ＣＮは、対向する外輪３１ａの端面及び外輪３１ｂの端面とずれていてもよい。これにより、ボールねじ装置１０は、動力伝達部材２５（例えば、ベルト）などの他の部品を配置するスペースを確保することができる。

例えば、図５において、軸方向におけるナット１３の第２端面１３ｂと外輪３１ｂの端面との距離が、ナット１３の第１端面１３ａと外輪３１ａの端面との距離よりも小さくなるように、第１軸受３０ａ及び第２軸受３０ｂが配置されていてもよい。この場合、動力伝達部材２５（例えば、ベルト）をナット１３の内周面１３ｃの中央部側に近づけることができる。これにより、ベルトテンションの変動による作動トルクの変動や、効率の変動を抑制することができる。

以上で説明したように、ボールねじ装置１０は、ハウジング１００と、ナット１３と、ねじ軸１１と、複数のボール１５と、第１軸受３０ａと、第２軸受３０ｂとを有する。ナット１３は、ハウジング１００に配置され、内周面１３ｃに第１ねじ溝１４を有する。ねじ軸１１は、ナット１３を貫通し、外周面に第２ねじ溝１２を有する。複数のボール１５は、第１ねじ溝１４と第２ねじ溝１２との間に配置される。第１軸受３０ａと第２軸受３０ｂとは、ハウジング１００とナット１３との間に設けられ、ナット１３の中心軸ＡＸに平行な軸方向（第１方向）において隣り合う。第１軸受３０ａ及び第２軸受３０ｂは、それぞれハウジング１００に接する外輪３１ａ、３１ｂと、ナット１３と共に回転する内輪３３ａ、３３ｂと、外輪３１ａ、３１ｂと内輪３３ａ、３３ｂとの間に設けられる転動体３５ａ、３５ｂと、を有する。第１軸受３０ａの接触角の延長線ＬＣ１と、第２軸受３０ｂの接触角の延長線ＬＣ２との交点ＬＣｘは、ナット１３の中心軸ＡＸと一致する。ナット１３の内周面１３ｃの、軸方向（第１方向）における中央を通り、ナット１３の中心軸ＡＸと直交する仮想線ＣＮが、第１軸受３０ａの転動体３５ａの中心Ｃ１と、第２軸受３０ｂの転動体３５ｂの中心Ｃ２との間を通る。

これにより、組み立て誤差や外部荷重によって加えられる力を、接触角の延長線ＬＣ１、ＬＣ２の交点ＬＣｘで支持することとなるため、第１軸受３０ａ及び第２軸受３０ｂのラジアル荷重に対する剛性が小さくなる。また、第１軸受３０ａ及び第２軸受３０ｂは、ナット１３の軸方向の中央部に位置するため、第１軸受３０ａ及び第２軸受３０ｂを挟んだ、ナット１３の軸方向の一方側及び他方側で発生するミスアライメントを吸収することができる。したがって、ボールねじ装置１０は、良好にミスアライメントを吸収することができる。

また、ボールねじ装置１０において、第１軸受３０ａの接触角の延長線ＬＣ１と、第２軸受３０ｂの接触角の延長線ＬＣ２との交点ＬＣｘは、仮想線ＣＮと一致する。これによれば、接触角の延長線ＬＣ１、ＬＣ２の交点ＬＣｘは、ナット１３の中心軸ＡＸと一致し、ナット１３の内周面１３ｃの、軸方向における中央の位置と重なる。このため、ボールねじ装置１０は、組み立て誤差や外部荷重によって加えられる力を、ナット１３の内周面１３ｃで囲まれた空間の重心の位置で支持する。したがって、ボールねじ装置１０は、良好にミスアライメントを吸収することができる。

また、ボールねじ装置１０において、第１軸受３０ａ及び第２軸受３０ｂの内輪３３ａ、３３ｂは、ナット１３と一体に形成され、ナット１３の外周面１３ｄに、複列の内輪軌道溝３３ｃ、３３ｄが設けられる。これによれば、ボールねじ装置１０は、ナット１３の外周面１３ｄに第１軸受３０ａ及び第２軸受３０ｂの内輪３３ａ、３３ｂを別体で設けた場合に比べて、径方向での小型化を図ることができる。

また、ボールねじ装置１０において、第１軸受３０ａの外輪３１ａの外径は、第２軸受３０ｂの外輪３１ｂの外径と異なっていてもよい。これによれば、第１軸受３０ａ及び第２軸受３０ｂは、種々の形状のハウジング１００に取り付けることが可能である。

また、ボールねじ装置１０において、第１軸受３０ａの外輪３１ａ及び第２軸受３０ｂの外輪３１ｂの少なくとも一方に、予圧調整用のシムが設けられる。これによれば、第１軸受３０ａの外輪３１ａ及び第２軸受３０ｂの外輪３１ｂの少なくとも一方に、適切に予圧を与えることができる。

また、第１軸受３０ａの外輪３１ａ及び第２軸受３０ｂの外輪３１ｂの少なくとも一方に、弾性体（第１弾性体４０、第２弾性体６０）が設けられる。これによれば、ボールねじ装置１０は、軸方向におけるミスアライメントを良好に吸収することができる。

（第１変形例）
図６は、第１変形例に係るボールねじ装置の断面図である。なお、以下の説明においては、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図６に示すように、ボールねじ装置１０は、さらに第２弾性体６０及び第２プレート７０を有する。第２プレート７０は、環状の部材である。第２プレート７０は、第１本体１０１の内部に配置される。第２プレート７０は、第２軸受３０ｂに対して、第１軸受３０ａ及び第１プレート５０とは反対側に配置される。軸方向において、第１軸受３０ａ及び第２軸受３０ｂは、第１プレート５０と第２プレート７０との間に配置される。

第２プレート７０は、本体部７１と、保持部７３と、を備える。本体部７１は、環状であり且つ板状の部材である。本体部７１は、第２軸受３０ｂの外輪３１ｂに対して隙間を空けて配置される。本体部７１の内周面は、ナット１３の外周面１３ｄに対して隙間を空けて面する。本体部７１の内径は、ナット１３の外径よりも大きい。本体部７１の外径は、第１本体１０１の第２プレート７０に面する部分の内径よりも小さい。

保持部７３は、本体部７１から外輪３１ｂに向かって突出する。保持部７３は、外輪３１ｂに対して軸方向の隙間を空けて配置される。

第２弾性体６０は、第２軸受３０ｂに対して、第１軸受３０ａ及び第１弾性体４０とは反対側に配置される。図６に示すように、第２弾性体６０は、軸方向において、外輪３１ｂと第２プレート７０の本体部７１との間に配置される。第２弾性体６０は、径方向において、第２プレート７０の保持部７３の内側に配置される。第２弾性体６０は、径方向において、保持部７３とナット１３の外周面１３ｄとの間に配置される。第２弾性体６０の内径は、外輪３１ｂの最小内径よりも小さい。さらに、第２弾性体６０の内径は、外輪３１ｂの最小内径よりも小さい。第２弾性体６０は、例えば鋼で形成される。

図６に示すように、第２弾性体６０は、径方向の外側に向かって外輪３１ｂに近付くように傾斜している。第２弾性体６０は、外輪３１ｂを第１弾性体４０の方向に押す。第１弾性体４０及び第２弾性体６０は、外輪３１ａ、３１ｂを、互いに反対方向に押す。軸方向における第２弾性体６０の一端は、外輪３１ｂに接し、第２弾性体６０の他端は、本体部７１に接する。第２弾性体６０の外径は、保持部７３の内径よりも小さい。第２弾性体６０と保持部７３との間には、径方向の隙間が設けられる。

第１変形例において、第１弾性体４０及び第２弾性体６０は、第１軸受３０ａ及び第２軸受３０ｂを弾性的に支持する。また、第１弾性体４０及び第２弾性体６０が変形することによって、ボールねじ装置１０は、組み立て誤差や外部荷重によるミスアライメント等を良好に吸収することができる。

（第２変形例）
図７は、第２変形例に係るボールねじ装置の断面図である。図７に示すように、第２変形例のボールねじ装置１０は、上述した第１実施形態及び第１変形例とは異なり、第１弾性体４０、第２弾性体６０及び第２プレート７０を有さない構成である。

すなわち、第１軸受３０ａの外輪３１ａの端面は、第１プレート５０と対向する。第１プレート５０は、環状の部材であり、外輪３１ａと対向する面は、保持部５３が設けられず平坦な面となっている。また、第２軸受３０ｂの外輪３１ｂの端面は、第１本体１０１の内壁と対向する。

第２変形例では、第１弾性体４０、第２弾性体６０及び第２プレート７０が設けられていないので、軸方向におけるボールねじ装置１０の小型化を図ることができる。また、第２変形例では、組み立て工程を簡易にすることができるので、製造コストを抑制することができる。

（第２実施形態）
図８は、第２実施形態のボールねじ装置の断面図である。図８に示すように、第２実施形態のボールねじ装置１０Ａにおいて、第１軸受３０ａの内輪３３ａ及び第２軸受３０ｂの内輪３３ｂは、ナット１３と別体に設けられる。

内輪３３ａ及び内輪３３ｂの内周面は、ナット１３の外周面１３ｄに接する。内輪３３ａ及び内輪３３ｂは、一体化され１つの部材で形成される。つまり、内輪３３ａ及び内輪３３ｂは、１つの環状部材の内周面に２列の内輪軌道溝３３ｃ、３３ｄが設けられた構成である。ただし、これに限定されず、内輪３３ａ及び内輪３３ｂは、個別の部材として形成されていてもよい。

内輪３３ａ及び内輪３３ｂは、ナット１３の外周面１３ｄに嵌合する。内輪３３ａの端面はナット１３の壁部に接し、内輪３３ｂの端面は位置決め部材１７に接する。内輪３３ａ及び内輪３３ｂは、位置決め部材１７及びナット１３によって、軸方向に位置決めされる。位置決め部材１７は、ロックナットと呼ばれる。

本実施形態においても、第１軸受３０ａの接触角の延長線ＬＣ１と、第２軸受３０ｂの接触角の延長線ＬＣ２との交点ＬＣｘは、ナット１３の中心軸ＡＸと一致し、かつ、仮想線ＣＮと一致する。また、第１軸受３０ａ及び第２軸受３０ｂは、軸方向において、第１弾性体４０及び第１プレート５０と、第２弾性体６０及び第２プレート７０との間に配置される。したがって、ボールねじ装置１０Ａは、第１実施形態と同様に、良好にミスアライメントを吸収することができる。

（第３変形例）
図９は、第３変形例に係るボールねじ装置の断面図である。第３変形例のボールねじ装置１０Ａは、第２実施形態と比べて、第２弾性体６０及び第２プレート７０が設けられていない構成が異なる。すなわち、第１軸受３０ａの外輪３１ａには、第１弾性体４０及び第１プレート５０が設けられ、第２軸受３０ｂの外輪３１ｂは、第１本体１０１の内壁と対向する。言い換えると、軸方向において、外輪３１ａ、外輪３１ｂは、第１弾性体４０及び第１プレート５０と、第１本体１０１の内壁との間に配置される。

第３変形例では、上述した第２実施形態に比べて、ボールねじ装置１０Ａの小型化を図ることができる。また、少なくとも外輪３１ａに第１弾性体４０が設けられているので、組み立て誤差や外部荷重による軸方向におけるミスアライメント等が吸収される。

（第４変形例）
図１０は、第４変形例に係るボールねじ装置の断面図である。第４変形例のボールねじ装置１０Ａは、第２実施形態と比べて、第１弾性体４０が設けられていない構成が異なる。すなわち、第１軸受３０ａの外輪３１ａの端面は、第１プレート５０と対向する。第１プレート５０は、環状の部材であり、外輪３１ａと対向する面は、保持部５３が設けられず平坦な面となっている。また、第２軸受３０ｂの外輪３１ｂは、第２実施形態と同様に、第２弾性体６０及び第２プレート７０が設けられている。

第４変形例では、第１弾性体４０が設けられていないので、第２実施形態に比べて、軸方向におけるボールねじ装置１０Ａの小型化を図ることができる。

（第５変形例）
図１１は、第５変形例に係るボールねじ装置の断面図である。第５変形例のボールねじ装置１０Ａは、第２実施形態と比べて、第１弾性体４０、第２弾性体６０及び第２プレート７０を有さない構成である。

すなわち、第１軸受３０ａの外輪３１ａの端面は、第１プレート５０と対向する。第１プレート５０は、環状の部材であり、外輪３１ａと対向する面は、保持部５３が設けられず平坦な面となっている。また、第２軸受３０ｂの外輪３１ｂの端面は、第１本体１０１の内壁と対向する。

第５変形例では、第１弾性体４０、第２弾性体６０及び第２プレート７０が設けられていないので、軸方向におけるボールねじ装置１０Ａの小型化を図ることができる。また、第５変形例では、組み立て工程を簡易にすることができるので、製造コストを抑制することができる。

（第６変形例）
図１２は、第６変形例に係るボールねじ装置の断面図である。図１２に示すように、第６変形例では、第５変形例に対して、第１軸受３０ａ及び第２軸受３０ｂの軸方向の位置が、ナット１３の中央部とずれている構成が異なる。具体的には、仮想線ＣＮは、中心Ｃ１と中心Ｃ２との間であって、中心Ｃ１と中心Ｃ２との中点とずれた位置を通っている。また、交点ＬＣｘの位置は、ナット１３の中心軸ＡＸと仮想線ＣＮとの交点からずれた位置となる。また、軸方向におけるナット１３の第２端面１３ｂと外輪３１ｂの端面との距離が、ナット１３の第１端面１３ａと外輪３１ａの端面との距離よりも小さい。これにより、第６変形例では、動力伝達部材２５（例えば、ベルト）をナット１３の内周面１３ｃの中央部側に近づけることができる。これにより、ベルトテンションの変動による作動トルクの変動や、効率の変動を抑制することができる。

なお、第６変形例において、第１軸受３０ａの接触角θ１と、第２軸受３０ｂの接触角θ２とを異ならせて、交点ＬＣｘの位置を、ナット１３の中心軸ＡＸと仮想線ＣＮとの交点と重なるようにしてもよい。また、第６変形例の構成は、上述した各実施形態及び各変形例にも適用することができる。

１０、１０Ａ ボールねじ装置
１１ ねじ軸
１２ 第２ねじ溝
１３ ナット
１３ａ 第１端面
１３ｂ 第２端面
１３ｃ 内周面
１３ｄ 外周面
１４ 第１ねじ溝
１５ ボール
１７ 位置決め部材
２０ 伝達機構
２１ 第１プーリ
２３ 第２プーリ
２５ 動力伝達部材
３０ａ 第１軸受
３０ｂ 第２軸受
３１ａ、３１ｂ 外輪
３３ａ、３３ｂ 内輪
３５ａ、３５ｂ 転動体
４０ 第１弾性体
５０ 第１プレート
５１ 本体部
５３ 保持部
５５ 隙間
６０ 第２弾性体
７０ 第２プレート
７１ 本体部
７３ 保持部
８０ 電動パワーステアリング装置
１００ ハウジング
１０１ 第１本体
１０３ 第２本体
１０５ 第３本体
ＡＸ 中心軸
ＣＮ 仮想線
ＬＣ１、ＬＣ２ 接触角の延長線
ＬＣｘ 交点

Claims (7)

1. ハウジングと、
   前記ハウジングに配置され、内周面に第１ねじ溝を有するナットと、
   前記ナットを貫通し、外周面に第２ねじ溝を有するねじ軸と、
   前記第１ねじ溝と前記第２ねじ溝との間に配置される複数のボールと、
   前記ハウジングと前記ナットとの間に設けられ、前記ナットの中心軸に平行な第１方向において隣り合う、第１軸受と、第２軸受とを有し、
   前記第１軸受及び前記第２軸受は、それぞれ前記ハウジングに接する外輪と、前記ナットと共に回転する内輪と、前記外輪と前記内輪との間に設けられる転動体と、を有し、
   前記第１軸受の接触角の延長線と、前記第２軸受の接触角の延長線との交点は、前記ナットの中心軸と一致し、
   前記ナットの前記内周面の、前記第１方向における中央を通り、前記ナットの中心軸と直交する仮想線が、前記第１軸受の前記転動体の中心と、前記第２軸受の前記転動体の中心との間を通る
   ボールねじ装置。
2. 前記第１軸受の接触角の延長線と、前記第２軸受の接触角の延長線との交点は、前記仮想線と一致する
   請求項１に記載のボールねじ装置。
3. 前記第１軸受の接触角の延長線と、前記第２軸受の接触角の延長線との交点は、前記仮想線とずれている
   請求項１に記載のボールねじ装置。
4. 前記第１軸受及び前記第２軸受の前記内輪は、前記ナットと一体に形成され、
   前記ナットの外周面に、複列の内輪軌道溝が設けられる
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のボールねじ装置。
5. 前記第１軸受の前記外輪の外径は、前記第２軸受の前記外輪の外径と異なる
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のボールねじ装置。
6. 前記第１軸受の前記外輪及び前記第２軸受の前記外輪の少なくとも一方に、予圧調整用のシムが設けられる
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のボールねじ装置。
7. 前記第１軸受の前記外輪及び前記第２軸受の前記外輪の少なくとも一方に、弾性体が設けられる
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のボールねじ装置。

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