電動パワーステアリング装置

【課題】ボールねじの循環部の外径を大きくすることなく、耐久性を確保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】電動モータと、操舵機構とタイロッドとの間に連結されたラック軸３と、前記電動モータからの動力を前記ラック軸３に伝達する動力伝達機構と、を有し、前記動力伝達機構は、前記ラック軸３に対して連結又は一体化され且つ雄ねじ溝を備えたねじ軸９と、該ねじ軸の周囲に配置され且つ雌ねじ溝を備えたナットと、前記雄ねじ溝と前記雌ねじ溝との間に転動可能な複数の転動体を有するボールねじ機構からなる電動パワーステアリング装置であって、前記ラック軸３のストロークエンド内の少なくとも一方において、前記ナットの荷重支持力減少領域ＬＡが前記ラック軸３と当該ラック軸に接続されたタイロッドの成す平面で定義されるラック軸円周方向の位相位置φｐ，φｐ′以外の領域に位置するように設定した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵ギヤ機構のラック軸に装着する電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のラックピニオン式ステアリング装置では、ステアリングホイールを操舵したときの操舵回転力がピニオン軸に伝達され、このピニオン軸に螺合するラック軸で直線運動に変換されて、ラック軸の両端に連結されたタイロッドを介して転舵輪に伝達され、この転舵輪が転舵される。
一般的に、タイロッドはラック軸に対して角度を持って取り付けられるため、操舵反力として、ラック軸にアキシアル荷重の他に、ラジアル荷重、モーメント荷重が負荷される。
【０００３】
ラック軸にラック部と直列にボールねじ溝を形成して、このボールねじ溝にボールを介してボールねじナットを螺合させ、このボールねじナットを電動モータによって回転駆動するボールねじアシストタイプの電動パワーステアリング装置の場合、前述したラジアル荷重、モーメント荷重がボールねじに負荷されるため、効率や耐久性の低下が課題となる。
【０００４】
この課題を解決するために、従来、操舵により回転するピニオンに噛み合うラックと一体のスクリューシャフトに、ラックハウジングにより支持される回転筒が転動体を介してねじ合わされ、回転筒はモータにより駆動され、ラックをピニオンとのかみ合い位置において支持するラック支持部材と、スクリューシャフトの移動範囲に配置されるとともにスクリューシャフトの外周を支持可能な支持体との間に、転動体の全体が配置され、前記スクリューシャフトの外周における螺旋状の軌道溝の開口縁との接触による支持体の磨耗を抑制し、スクリューシャフトのがたつきによる伝達効率低下を防止できるように、その軌道溝の開口縁は面取り部とされ、前記ラックに路面側から作用する負荷をその支持体と前記ラック支持部材とにより受けるようにした車両のステアリング機構が配置されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、他の従来例として、スピンドルのボールねじ駆動装置において、スピンドルナットが、内周面上に、螺旋に沿って配置され、ボールのための耐荷重チャンネルを画定しているボール溝と前記スピンドルナットの外周面に配置された、前記ボールのためのリターンチャネルを備えた外部デフレクターとを備えており、前記外部デフレクターが２つのボール用開口部を備えており、これら２つのボール用開口部のそれぞれは、前記耐荷重チャネルの一端に接続され、前記ボールを前記耐荷重チャネルの一端から前記耐荷重チャネルの他端へと偏向しており、前記外部デフレクターを、前記２つのボール用開口部の一方から前記２つのボール用開口部の他方まで、少なくとも前記スピンドルナットの回転軸周りの略完全な一巻きに渡って伸ばしたボールねじ駆動装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３７８２７６４８号公報
【特許文献１】特開２００５−３２６００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に記載の従来例にあっては、ボールねじ外周と支持体との間の摩擦による損失が発生し、また、凹凸状のねじ外周との摺動によって、支持体の磨耗が発生し、ボールねじの機能損失につがるという未解決の課題がある。
また、上記特許文献２に記載された従来例にあっては、ボールねじの循環部による負荷容量変動を解消することができるが、ボールをナットの略一周循環させるため、外径が大きくなるという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、ボールねじの循環部の外径を大きくすることなく耐久性を確保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を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を解決するために、本発明の一の形態に係る電動パワーステアリング装置は、操舵機構とタイロッドとの間に連結されたラック軸と、前記電動モータからの動力を前記ラック軸に伝達する動力伝達機構と、を有し、前記動力伝達機構は、前記ラック軸に対して連結又は一体化され且つ雄ねじ溝を備えたねじ軸と、該ねじ軸の周囲に配置され且つ雌ねじ溝を備えたナットと、前記雄ねじ溝と前記雌ねじ溝との間に形成された転動路内を転動可能な複数の転動体を有するボールねじ機構からなる電動パワーステアリング装置であって、前記ラック軸のストロークエンド内の少なくとも一方において、前記ナットの荷重支持力減少領域が前記ラック軸と当該ラック軸に接続されたタイロッドの成す平面で定義されるラック軸円周方向の位相以外の領域に位置するように設定したことを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記荷重支持力減少領域は、荷重を受ける負荷圏のボール数が最小となる領域であることを特徴としている。
さらに、本発明の他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記荷重支持力減少領域は、前記ボールねじに入力されるラジアル荷重に対して、当該ラジアル荷重を受ける負荷圏のボール数が最小となる領域であることを特徴としている。
また、本発明の他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記荷重支持力減少領域は、前記ボールねじに入力されるモーメント荷重に対して、当該モーメント荷重を受ける負荷圏のボール数が最小となる領域であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ラック軸に対して連結又は一体化され且つ雄ねじ溝を備えたねじ軸と、このねじ軸に転動体を介して螺合するボールねじナットとを有する動力伝達機構を備え、ラック軸のストロークエンドの少なくとも一方において、前記ナットの荷重支持力減少領域が前記ラック軸と当該ラック軸に接続されたタイロッドの成す平面で定義されるラック軸円周方向の位相以外の領域に位置するように設定したので、ボールねじ内で発生する接触面圧を低減し、ボールねじの長寿命化を図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の第１の実施形態を示す正面図である。
【図２】ラック軸を示す正面図である。
【図３】電動パワーステアリング装置の要部を示す拡大断面図である。
【図４】ラック側ストロークエンドの操舵反力を示す説明図である。
【図５】ボールねじ側ストロークエンドの操舵反力を示す説明図である。
【図６】ボールねじナットの循環方式としてコマ方式を採用した場合におけるラジアル荷重入力時の荷重支持力減少領域が負荷作用位相位置にある状態の説明図である。
【図７】ボールねじナットの循環方式としてコマ方式を採用した場合におけるモーメント荷重入力時の荷重支持力減少領域が負荷作用位相位置にある状態の説明図である。
【図８】ボールねじナットの循環方式としてコマ方式を採用した場合におけるラジアル荷重入力時及びモーメント荷重入力時の荷重支持力減少領域が負荷作用位相位置外にある状態の説明図である。
【図９】ボールねじナットの循環方式としてチューブ方式を採用した場合におけるラジアル荷重入力時の荷重支持力減少領域が負荷圏にある状態の説明図である。
【図１０】ボールねじナットの循環方式としてチューブ方式を採用した場合におけるモーメント荷重入力時の荷重支持力減少領域が負荷作用位相位置にある状態の説明図である。
【図１１】ボールねじナットの循環方式としてチューブ方式を採用した場合におけるラジアル荷重入力時及びモーメント荷重入力時の荷重支持力減少領域が負荷作用位相位置外にある状態の説明図である。
【図１２】ボールねじナットの循環方式としてエンドデフレクタ方式を採用した場合におけるラジアル荷重入力時の荷重支持力減少領域が負荷作用位相位置にある状態の説明図である。
【図１３】ボールねじナットの循環方式としてエンドデフレクタ方式を採用した場合におけるモーメント荷重入力時の荷重支持力減少領域が負荷作用位相位置にある状態の説明図である。
【図１４】ボールねじナットの循環方式としてエンドデフレクタ方式を採用した場合におけるラジアル荷重入力時及びモーメント荷重入力時の荷重支持力減少領域が負荷作用位相位置外にある状態の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の主要部を示す正面図であり、図２は、ラック軸を示す正面図である。
図中、１は操舵ギヤ機構であって、この操舵ギヤ機構１は、ピニオン機構２とラック機構３とを備えている。
【００１３】
ピニオン機構２はピニオンハウジング４に回転自在に支持されたピニオン軸５を備えており、ラック機構３はラックハウジング６に摺動可能に支持されたラック軸７を備えている。ピニオン軸５とラック軸７は噛合しており、ピニオン軸５に伝達される回転力が、ピニオン機構２によって、ラック軸７の直動運動に変換される。
ラック軸７は、図２に示すように、ピニオン軸５が噛合するラック部８と、このラック部８の右方に一体に形成されたボールねじ溝９ａを形成したボールねじ部９とを備えている。
【００１４】
そして、ラック軸７の右端側に電動パワーステアリング装置１０が配置されている。この電動パワーステアリング装置１０は、ボールねじ機構１１と、操舵補助用電動モータ１２と、ボールねじ機構１１と電動モータ１２との間を連結する減速機構１３とで構成されている。
ボールねじ機構１１は、図３に示すように、ラック軸７のボールねじ溝９ａに転動体としてのボール１４を介して螺合するボールねじナット１５を備えている。このボールねじナット１５は、ラックハウジング６の右端部に形成された軸受収容部１６に収容された転がり軸受１７によって回転自在に支持されている。この転がり軸受１７は、ボールねじナット１５と一体に形成された内輪１７ａと、この内輪１７ａにボール１７ｂを介して連結され軸受収容部１６に固定支持された外輪１７ｃとで構成されている。
【００１５】
また、操舵補助用電動モータ１２は、ラックハウジング６の軸受収容部１６の半径方向外方に一体に形成されたモータ支持部１８のピニオン機構２側に固定支持され、その回転軸１２ａがモータ支持部１８に形成された貫通孔１８ａを通じて反対側に突出されている。
さらに、減速機構１３は、操舵補助用電動モータ１２の回転軸１２ａの先端に取付けられた小径プーリ１９と、前述したボールねじナット１５の半径方向外方に、ボールねじナット１５と一体回転可能に支持された大径プーリ２０と、小径プーリ１９及び大径プーリ２０との間に巻装されたタイミングベルト２１とで構成されている。
【００１６】
そして、小径プーリ１９と、大径プーリ２０、及びボールねじ部９を覆うようにカバー２２が軸受収容部１６及びモータ支持部１８に例えばボルト締めされている。
この電動パワーステアリング装置１０では、操舵補助用電動モータ１２の回転軸１２ａを図３の左方から見て時計方向に回転駆動することにより、小径プーリ１９及び大径プーリ２０がタイミングベルト２１によってそれぞれ時計方向に回転駆動され、これに応じてボールねじナット１５が時計方向に回転駆動されるので、ボールねじ部９すなわちラック軸７が左方に移動され、逆に操舵補助用電動モータ１２の回転軸１２ａを左方から見て反時計方向に回転駆動することによりラック軸７が右方に移動される。
【００１７】
そして、ラック軸７のラック部８の左端部及びボールねじ部９の右端部が図１で鎖線図示のようにそれぞれタイロッド３０を介して転舵輪に連結され、これら転舵輪が必要以上の転舵角となることを防止するためにエンドストッパ（図示せず）が設けられている。
このため、前述したように操舵補助用電動モータ１２の回転軸１２ａを左方から見て時計方向に回転駆動することにより、図４に示すように、ラック軸７を左方にラック側ストロークエンドまで移動させる場合を考える。このときには、転舵輪（図示せず）から入力される操舵反力は、タイロッド３０及びラック軸７の成す平面上に発生する。ここで、ラック部８の左端側では転舵輪を押しながら転舵するため圧縮反力Ｆ１が発生し、ボールねじ溝９の右端側では転舵輪を引張りながら転舵するための引張反力Ｆ２となる。
【００１８】
この図４に示すラック側ストロークエンドでは、ボールねじ部９と引張反力Ｆ２の荷重点との長さは最短になる。圧縮反力Ｆ１の分力として入力される、モーメント荷重及びラジアル荷重については、ピニオン機構２とラック機構３との噛み合いにより支持されるため、ボールねじ部９に入力されるモーメント荷重及びラジアル荷重については引張反力Ｆ２によるものが支配的となる。
【００１９】
逆に、操舵補助用電動モータ１２の回転軸１２ａを左方から見て反時計方向に回転駆動することにより、図５に示すように、ラック軸７を右方にボールねじ側ストロークエンドまで移動させる場合を考える。このときにも、転舵輪（図示せず）から入力される操舵反力は、タイロッド３０及びラック軸７の成す平面上に発生する。ここで、ラック部８の左端側では転舵輪を引張りながら転舵するための引張反力Ｆ１が発生し、ボールねじ部９の右端側では転舵輪を押しながら転舵するため圧縮反力Ｆ２となる。
したがって、左転舵及び右転舵で発生する操舵反力の向きが逆方向となる。そして、ラック部側ストロークエンド及びボールねじ部側ストロークエンドでは操舵反力が大きくなり、タイロッド角が大きくなる。そのため、その分力としてのボールねじ部９に入力されるラジアル荷重は両ストロークエンドで最大となる。
【００２０】
一方、モーメント荷重については、図５に示すボールねじ部側ストロークエンドで、ボールねじ部９と操舵反力Ｆ２の荷重点との長さが最大となることにより、ボールねじ部９に入力されるモーメント荷重が最大となる。
一方、ボールねじ機構１１のボール循環路が形成されている領域では、荷重を支持するボール数が少なくなる荷重支持力減少領域ＬＡとなる。このため、荷重支持力減少領域ＬＡが、ラック軸側ストロークエンド及びボールねじ側ストロークエンドにおいて、図８（ａ）〜（ｄ）に示す、路面反力Ｆ１及びＦ２が作用するラック軸３とタイロッド３０との成す平面で定義されるラック軸円周方向の負荷作用位相位置φｐに位置しないように、荷重支持力減少領域ＬＡ以外の領域が負荷作用位相位置Ｐｐに存在するようにボールねじナット１５の円周方向の位相位置を調整する。
【００２１】
すなわち、前述したボールねじ機構１１を、ボールねじナット１５の循環方式として、ボール循環部が１巻きに１箇所存在するコマ方式（デフレクタ方式）を採用したボールねじナット１５では、配列するボール数が４列である場合に、図６（ａ）に示すように、ボール循環路を左側から順次ＢＲ１、ＢＲ２、ＢＲ３及びＢＲ４としたとき、ボール循環路ＢＲ１が図６（ｂ）で見て約１３５°〜約２２５°の範囲内に存在し、ボール循環路ＢＲ２が約２２５°〜約３１５°の範囲内に存在し、ボール循環路ＢＲ３が約３１５〜約４５°の範囲内に存在し、ボール循環路ＢＲ４が約４５°〜約１３５°の範囲内に存在するものとする。この場合には、ボールねじ部９に下方から上方にラジアル荷重Ｆｒが作用したしたときに、ラジアル荷重Ｆｒが作用する負荷作用位相位置φｐは、図６（ｂ）に示すように、ボールねじ溝９の中心を通る約９０°の位置となる。このため、この負荷作用位相位置φｐに存在するボール数は、図６（ａ）に示す上方の方形枠で囲んだ３列であり、全体の４．５列に比較して負荷を支持するボール数が最小となる。
【００２２】
同様に、ボールねじ側ストロークエンドに達してボールねじ部９に図７（ａ）に示すように前述した図５の操舵反力Ｆ１及びＦ２が作用する場合には、その負荷位相位置は、図７（ｂ）に示すように、右端側では上述したラジアル荷重Ｆｒの場合と同様の負荷位相位置φｐとなるが、左端側では、１８０°異なる負荷位相位置φｐ′となる。このため、この負荷位相位置φｐの荷重を受けるボール数は、図７（ａ）に示すように上方の方形枠で囲んだ２列となり、負荷位相位置φｐ′の荷重を受けるボール数は下方の方形枠で囲んだ１列のみとなる。
【００２３】
しかしながら、図８（ａ）〜（ｄ）に示すように、荷重支持力減少領域ＬＡを円周方向に例えば図６（ｂ）で見て時計方向に例えば約１３５°移動させて、負荷作用位相位置φｐ及びφｐ′から外し、荷重支持力減少領域ＬＡ以外の領域を負荷作用位相位置φｐ及びφｐ′に存在させると、ラジアル荷重Ｆｒに対しては図８（ｅ）に示すように、上方側の４列のボールがラジアル荷重Ｆｒを受けることになり、ボールねじ機構１１内で発生する接触面圧が減少する。同様に、モーメント荷重Ｆ１，Ｆ２に対しては図８（ｆ）に示すように、左端側では下方側における左側の方形枠で囲んだ２列がモーメント荷重Ｆ１の負荷作用位相位置φｐ′に存在して負荷を受け、右端側では上方側における右側の方形枠で囲んだ２列がモーメント荷重Ｆ２の負荷作用位相位置φｐに存在して負荷を受けることになり、同様にボールねじ機構１１内で発生する接触面圧を低減することができる。
【００２４】
したがって、ストロークエンドで荷重支持力減少領域ＬＡがラジアル荷重Ｆｒ及びモーメント荷重Ｆ１，Ｆ２の負荷作用位相位置φｐ及びφｐ′から外れるようにボールねじ溝９の円周方向の位相管理を行う。
このためには、基準面を基準に加工する場合、ねじ溝を基準に加工する場合、ラック部を基準に加工する場合の３つの加工方法を適用することができる。
【００２５】
（基準面を基準に加工する場合）
ラック部８及びボールねじ溝９を形成していないブランクに基準面（例えば軸端に切欠、突起、穴など）を設け、この基準面を基準にねじ溝の加工を実施する。ねじ溝加工工程の後に、同じく前記基準面に位相出しをした上で、ラック部８の加工を行う、このとき、加工の順番はどちらが先でも構わない。ここで、ねじ溝の形成は転造、切削、研削などの加工方法を適用することができ、ラック部８の形成は、鍛造、切削、研削などの加工方向を適用することができる。
【００２６】
（ねじ溝を基準に加工する場合）
前記ブランクに先にねじ溝を加工し、ねじ溝を基準にラック部８の加工を行う、例えば、非接触測定機でねじ溝の形状を測定し、管理する方法や、ねじ溝に嵌合する突起を有したクランプ治具で、ねじ部８をクランプする方法などが考えられる。なお、ねじ溝の加工方法及びラック部８の加工方法は基準面を基準に加工する場合と同様である。
【００２７】
（ラック部を基準に加工する場合）
前記ブランクに先にラック部８を加工し、ラック部８（例えばラック歯先面など）を基準にねじ溝の加工を行う。
なお、ラック部８を先に加工した場合、ラック部８の加工に伴うひずみが、ボールねじ溝９の精度に影響を与える場合があり、ねじ溝を先に加工した場合と比べねじ軸部の精度が劣る。そのため、精度を要する場合には、ねじ溝の加工を先に行う方が好ましい。
【００２８】
このように、上記第１の実施形態においては、ボールねじナット１５の循環方式としてコマ方式を採用し、１巻きに１箇所のボール循環路を有する場合に、ボール循環路が存在する負荷を支持するボール数が少ない荷重支持力減少領域ＬＡを両端のストロークエンドで、ラジアル荷重及びモーメント荷重の負荷作用位相位置φｐ，φｐ′から外れるように設定したので、特殊な構造を採用することなく、荷重が最大となるストロークエンドでのボールねじ機構１１内で発生する接触面圧を低減し、ボールねじ機構１１の長寿命化を図ることができる。
【００２９】
なお、上記第１の実施形態では、ボール循環路ＢＲ４を荷重作用位相位置φａから約１３５°ずらした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、各ボール循環路ＢＲ１〜ＢＲ４に相当する荷重支持力減少領域ＬＡが負荷作用位相位置φｐ及びφｐ′から外れるように位相調整をすればよいものである。また、配列するボールの巻き数も任意に設定することができる。
【００３０】
次に、本発明の第２の実施形態を図９〜図１１について説明する。
この第２の実施形態では、ボールねじナットの循環方式としてチューブ方式を採用したものである。
すなわち、第２の実施形態では、図９に示すように、ボールねじナット１５の循環方式として、Ｕ字状に曲げられたチューブで最前列から最後列までボールを戻るチューブ方式を採用している。
【００３１】
このチューブ方式では、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、両端のストロークエンドで、チューブ３１が上方に位置する場合には、下方から上方に向かうラジアル荷重Ｆｒがラック軸７に負荷されたときに、負荷作用位相位置φｐは図９（ｂ）に示すように、上方の約９０°の位置となり、この負荷作用位相位置φｐにチューブ３１が位置することにより、このチューブ３１に繋がれたボール掬い取り戻し部のボールが負荷作用位相位置φｐには存在しないことになり、ラジアル荷重Ｆｒを受けるボールは上方の方形枠で囲んだ２列のみとなり、負荷を支持するボール数が少ない荷重支持力減少領域ＬＡが負荷作用位相位置φｐに存在することになる。
【００３２】
同様に、図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、モーメント荷重Ｆ１及びＦ２を受ける場合には、前述した第１の実施形態と同様に、左端側では下方に負荷作用位相位置φｐ′が形成され、右端側では上方に負荷作用位相位置φｐが形成される。このため、これら負荷作用位相位置φｐ及びφｐ′内に存在するボールは、図１０（ａ）に示すようにそれぞれ方形枠で囲んだ上方の一列及び下方の一列であり、負荷を支持するボール数が少ない荷重支持力減少領域ＬＡが負荷作用位相位置φｐ及びφｐ′に存在することになる。
【００３３】
これらに対して、本実施形態では、両端のストロークエンドで、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、負荷圏のボール数が少ない荷重支持力減少領域を円周方向に例えば約９０°ずらした位相位置としている。この場合には、負荷を支持するボール数が少ない荷重支持力減少領域ＬＡが負荷作用位相位置φｐ及びφｐ′から外れることになり、ラジアル荷重Ｆｒに対しては、図１１（ａ）に示すように、上側の方形枠で囲んだ３列のボールでラジアル荷重を受けることができ、ボールねじ機構１１内の接触面圧を減少させることができる。同様に、モーメント荷重Ｆ１及びＦ２に対しては、図１１（ｂ）に示すように、左端側では下部の方形枠で囲んだ２列でモーメント荷重Ｆ１を受け、右端側では上部の方形枠で囲んだ２列でモーメント荷重Ｆ２を受けることができ、ボールねじ機構１１内で発生する接触面圧を低減することができる。
【００３４】
したがって、第２の実施形態でも、チューブ方式を採用した場合に、両ストロークエンドにおいて、負荷を支持するボール数が少なくなる荷重支持力減少領域ＬＡを負荷作用位相位置φｐ，φｐ′から外して、それ以外の領域を負荷作用位相位置φｐ及びφｐ′とするようにボールねじ溝９の位相調整を行っているので、特殊な構造を採用することなく、ラジアル荷重及びモーメント荷重の双方に対して荷重を受けるボール数を増加させることができ、ボールねじ機構１１内で発生する接触面圧を低減して、ボールねじ機構１１の長寿命化を図ることができる。
【００３５】
なお、上記第２の実施形態では、ボール循環路ＢＲ４を荷重作用位相位置φａから約９０°ずらした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ボール循環路３１に相当する荷重支持力減少領域ＬＡが負荷作用位相位置φｐ及びφｐ′から外れるように位相調整をすればよいものである。
【００３６】
次に、本発明の第３の実施形態を図１２〜図１４について説明する。
この第３の実施形態では、ボールねじナットの循環方式としてエンドデフレクタ方式を採用したものである。
すなわち、第３の実施形態では、図１２に示すように、ボールねじナット１５の両端に組込まれルエンドデフレクタにボールを救い上げ及び戻し機能を設けたエンドデフレクタ方式の循環方式を採用している。
【００３７】
このエンドデフレクタ方式では、図１２（ａ）及び（ｂ）に示すように、両端のストロークエンドで、ボールねじナット１５のボール循環路３２が上方に位置してエンドデフレクタでたとえばボール掬い取り戻し位置が例えば約１３５°でボール戻し位置が約９０°となる場合には、下方から上方に向かうラジアル荷重Ｆｒがラック軸７に負荷されたときに、負荷作用位相位置φｐは、図１２（ｂ）に示すように、上方の約９０°の位置となり、この負荷作用位相位置φｐにボール救い位置、ボール循環路３２、ボール戻し位置が位置する場合には、このボール循環路に繋がれたボール掬い取り部及びボール戻し部のボールが負荷作用位相位置φｐには存在しないことになり、ラジアル荷重Ｆｒを受けるボールは上方の方形枠で囲まれた２列のみとなり、負荷作用位相位置φｐのボール数が少ない荷重支持力減少領域ＬＡが負荷作用位相位置φｐに存在することになる。
【００３８】
同様に、図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、モーメント荷重Ｆ１及びＦ２を受ける場合には、前述した第２の実施形態と同様に、右端側では上方に負荷作用位相位置φｐが形成され、左端側では下方に負荷作用位相位置φｐ′が形成される。このため、これら負荷作用位相位置φｐ及びφｐ′内に存在するボール１４は、図１３（ａ）に示すようにそれぞれ方形枠で囲まれた上方の一例及び下方の一例であり、負荷を支持するボール数が少ない荷重支持力減少領域ＬＡが負荷作用位相位置φｐ及びφｐ′に存在することになる。
【００３９】
これらに対して、本実施形態では、両端のストロークエンドで、図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、負荷を支持するボール数が少ない荷重支持力減少領域ＬＡを円周方向に例えば約９０°ずらした位相位置としている。この場合には、負荷を支持するボール数が少ない荷重支持力減少領域ＬＡが負荷作用位相位置φｐ及びφｐ′から外れることになり、ラジアル荷重Ｆｒに対しては、図１４（ａ）に示すように、上側の３列のボールでラジアル荷重Ｆｒを受けることができ、ボールねじ機構１１内で発生する接触面圧を低減させることができる。同様に、モーメント荷重Ｆ１，Ｆ２に対しては、図１４（ｂ）に示すように、右端側では上部の方形枠で囲まれた２列でモーメント荷重Ｆ２を受け、左端側では下方の２列でモーメント荷重Ｆ１を受けることができ、ボールねじ機構１１内で発生する接触面圧を低減させることができる。
【００４０】
したがって、第３の実施形態でも、エンドデフレクタ方式を採用した場合に、両ストロークエンドにおいて、負荷を支持するボール数が少なくなる荷重支持力減少領域ＬＡを負荷作用位相位置φｐ及びφｐ′から外して、それ以外の領域を負荷作用位相位置φｐとするようにボールねじ溝９の位相調整を行っているので、特殊な構造を採用することなく、ラジアル荷重及びモーメント荷重の双方に対して荷重を受けるボール数を増加させることができ、ボールねじ機構１１内で発生する接触面圧を低減して、ボールねじ機構１１の長寿命化を図ることができる。
【００４１】
なお、上記第３の実施形態では、ボール循環路３２を荷重作用位相位置φｐから約９０°ずらした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、各ボール循環路ＢＲ１〜ＢＲ４に相当する荷重支持力減少領域ＬＡが負荷作用位相位置φｐ及びφｐ′から外れるように位相調整をすればよいものである。
【００４２】
また、上記第１〜第３の実施形態においては、循環方式がコマ方式、チューブ方式及びエンドデフレクタ方式の何れかである場合について説明したが、ボールねじナット１５の両端に設けたエンドキャップにボールを掬い上げ戻し機能を持たせたエンドキャップ方式についても負荷を支持するボール数が少ない荷重支持力減少領域ＬＡを負荷作用位相位置φｐ及びφｐ′から外して他の領域を負荷作用位相位置φｐ及びφｐ′に配置することにより、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４３】
また、上記第１〜第３の実施形態においては、ラック部側ストロークエンド及びボールねじ部側ストロークエンドの双方において、ボールねじナットの荷重支持力減少領域を負荷圏から外すようにした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、何れか一方のストロークエンドのみでボールねじナットの荷重支持力減少領域を負荷圏から外すようにしてもよい。この場合、図５に示すボールねじ部側ストロークエンドでボールねじナットの荷重支持力減少領域を負荷圏から外すようにすることが好ましい。
【００４４】
また、上記第１〜第３の実施形態においては、ラック軸７にボールねじ部９を一体に形成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ラック軸７及びボールねじ部９を別部材として同軸に配置し、両者を連結部材で連結するようにした電動パワーステアリング装置にも適用することができる。
また、上記実施形態においては、減速機構１３を小径プーリ１９、大径プーリ２０及びタイミングベルト２１で構成した場合について説明したが、タイミングベルト２１に代えて通常のベルトを適用することもでき、さらに減速ギヤを適用することもでき、任意の減速機構を採用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１…操舵ギヤ機構、２…ピニオン機構、３…ラック機構、５…ピニオン軸、７…ラック軸、８…ラック部、９…ボールねじ溝、１０…電動パワーステアリング装置、１１…ボールねじ機構、１２…操舵補助用電動モータ、１３…減速機構、１４…ボール、１５…ボールねじナット、１７…転がり軸受、１９…小径プーリ、２０…大径プーリ、２１…タイミングベルト、３０…タイロッド、３１…チューブ、３２…ボール循環路

【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータと、
操舵機構とタイロッドとの間に連結されたラック軸と、
前記電動モータからの動力を前記ラック軸に伝達する動力伝達機構と、を有し、
前記動力伝達機構は、前記ラック軸に対して連結され又は一体化され且つ雄ねじ溝を備えたねじ軸と、
該ねじ軸の周囲に配置され且つ雌ねじ溝を備えたナットと、前記雄ねじ溝と前記雌ねじ溝との間に形成された転動路内を転動可能な複数の転動体を有するボールねじ機構からなる電動パワーステアリング装置であって、
前記ラック軸のストロークエンド内の少なくとも一方において、前記ナットの荷重支持力減少領域が前記ラック軸と当該ラック軸に接続されたタイロッドの成す平面で定義されるラック軸円周方向の位相以外の領域に位置するように設定した
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置
【請求項２】
前記荷重支持力減少領域は、荷重を受ける負荷圏のボール数が最小となる領域であることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記荷重支持力減少領域は、前記ボールねじに入力されるラジアル荷重に対して、当該ラジアル荷重を受ける負荷圏のボール数が最小となる領域であることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記荷重支持力減少領域は、前記ボールねじに入力されるモーメント荷重に対して、当該モーメント荷重を受ける負荷圏のボール数が最小となる領域であることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。

【図１】